JP2011160661A - Reprogramming method of blood cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a pluripotent stem cell from a somatic cell. <P>SOLUTION: The method for producing the pluripotent stem cell from the somatic cell comprises the following steps (a) and (b): (a) culturing the somatic cell in a cell culture medium containing an IL-6 signaling factor-stimulating factor and at least one kind of cytokines; and (b) dedifferentiating the somatic cell. In the method, the step (b) may be carried out subsequent to the step (a), or the steps (a) and (b) may be carried out simultaneously. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

発明の背景Background of the Invention

発明の分野
本発明は、分化した体細胞、特に血球系細胞を初期化または脱分化することにより多能性幹細胞を製造するための方法およびキットに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and kits for producing pluripotent stem cells by reprogramming or dedifferentiating differentiated somatic cells, particularly blood cells.

背景技術
胚性幹細胞(ES細胞)は、生体中の組織・臓器を構成するほぼ全ての種類の細胞に分化できる多能性を有したまま、長期間にわたる細胞増殖を無制限に維持できる細胞株である。この性質により、ES細胞は、パーキンソン病、I型糖尿病、脊髄損傷、心不全など、多くの疾患に対する移植療法のための細胞資源として、組織工学による人工組織・臓器作製のための多種類細胞材料の供給源として、さらには、基礎研究や創薬研究に用いられるヒト細胞の供給源としての利用が期待されている。しかしながら、ES細胞はヒトやマウスの初期胚を破壊して樹立された細胞株であることから、倫理的見地よりES細胞の利用に対する反対意見も多い。また、細胞移植療法については、他人の細胞を移植することになることから、臓器移植と同様に拒絶反応を惹起する危険性を伴っている。これらの問題を回避する方法として、患者自身の分化体細胞を初期化した、ES細胞に近い多能性と増殖能を有した誘導多能性幹細胞(iPS細胞)の利用が期待されている。
BACKGROUND ART Embryonic stem cells (ES cells) are cell lines that can maintain unlimited cell growth over a long period of time while maintaining the pluripotency that can differentiate into almost all types of cells that make up tissues and organs in the body. is there. Due to this property, ES cells are used as a cell resource for transplantation therapy for many diseases such as Parkinson's disease, type I diabetes, spinal cord injury, and heart failure. It is expected to be used as a supply source of human cells used for basic research and drug discovery research. However, since ES cells are cell lines established by destroying early embryos of humans and mice, there are many objections to the use of ES cells from an ethical point of view. In addition, cell transplantation therapy involves the risk of inducing a rejection reaction in the same manner as organ transplantation because it involves transplanting another person's cells. As a method for avoiding these problems, it is expected to use induced pluripotent stem cells (iPS cells) having a pluripotency and proliferative ability similar to those of ES cells, in which the differentiated somatic cells of patients are initialized.

分化体細胞の初期化法として、例えば、マウス胚性線維芽細胞(MEF細胞)にレトロウィルスベクターでOct4、Sox2、Klf4、およびc−mycの4遺伝子を同時感染させることによりiPS細胞を誘導する技術が報告されている(非特許文献1:K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 126, pp.663-676, 2006;非特許文献2:K. Okita, T. Ichisaka, S. Yamanaka, Nature, 448, pp. 313-317, 2007;非特許文献3:M. Wernig et al., Nature, 448, pp.318-324, 2007)。マウス肝細胞および胃上皮細胞から同様の方法でiPS細胞を誘導する技術も報告されている(非特許文献4:T. Aoi et al., Science Express on 14 Feb. 2008)。これらの報告における初期化因子のスクリーニング方法については国際公開第2005/080598号パンフレット(特許文献1)に提案されており、また、当該初期化因子については、他のES細胞特異的遺伝子(初期化因子の候補遺伝子)と共に国際公開第2007/069666号パンフレット(特許文献2)に提案されている。これらの報告および提案においては、ヒト細胞について一部記載があるものの、この段階ではヒトES細胞と同等の性質を持ったヒトiPS細胞としての樹立は不完全なものである。また、肝細胞や胃上皮細胞からの誘導はヒトに適用する場合には侵襲性が多く、採取する患者の負担が大きくなることが予想される。   As an initialization method for differentiated somatic cells, for example, iPS cells are induced by co-infection of mouse embryonic fibroblasts (MEF cells) with four genes of Oct4, Sox2, Klf4, and c-myc with a retroviral vector. Non-patent document 1: K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 126, pp.663-676, 2006; Non-patent document 2: K. Okita, T. Ichisaka, S. Yamanaka, Nature , 448, pp. 313-317, 2007; Non-Patent Document 3: M. Wernig et al., Nature, 448, pp. 318-324, 2007). A technique for inducing iPS cells from mouse hepatocytes and gastric epithelial cells by a similar method has also been reported (Non-patent Document 4: T. Aoi et al., Science Express on 14 Feb. 2008). The screening method for reprogramming factors in these reports has been proposed in WO 2005/080598 pamphlet (Patent Document 1), and the reprogramming factors include other ES cell-specific genes (reprogramming). This is proposed in the pamphlet of International Publication No. 2007/069666 (Patent Document 2) together with candidate genes for factors). In these reports and proposals, human cells are partially described, but at this stage, the establishment of human iPS cells having the same properties as human ES cells is incomplete. In addition, induction from hepatocytes and gastric epithelial cells is highly invasive when applied to humans and is expected to increase the burden on the patient to be collected.

ヒトiPS細胞を樹立する方法としては、成人皮膚由来線維芽細胞 (HDF細胞)にレトロウィルスを用いてOct4、Sox2、Klf4、およびc−mycの4因子を導入する方法が報告されている(非特許文献5:K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp.861-872, 2007)。この方法においては、レトロウィルスを高効率に感染させるために、マウスエコトロピックウィルス受容体であるsolute carrier family 7(Slc7a1) をレンチウィルスにより発現させた細胞を用いている。その結果、レトロウィルスの感染後25日目頃よりヒトES細胞様のコロニーを認め、30日目以降にコロニーのピックアップを実施している。この方法では、新たにマウスエコトロピックウィルス受容体をレンチウィルスにより導入しているため、異種動物由来の遺伝子の発現および染色体へのDNA断片挿入機会の増加による、宿主細胞の癌化リスクの増大といった課題を抱えている。さらに、誘導日数が1ヶ月におよぶため、培養コストについても課題を抱えている。また、この報告では、iPS細胞の誘導に新生児包皮由来線維芽細胞 (BJ1細胞)も用いられており、その場合のヒトES細胞様コロニーの出現頻度はHDFを用いた場合よりも高いが、誘導日数については短縮されていない。   As a method for establishing human iPS cells, a method has been reported in which four factors of Oct4, Sox2, Klf4, and c-myc are introduced into adult skin-derived fibroblasts (HDF cells) using a retrovirus (non-native). Patent Document 5: K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp.861-872, 2007). In this method, in order to infect a retrovirus with high efficiency, a cell in which a mouse ecotropic virus receptor, sodium carrier family 7 (Slc7a1), is expressed by a lentivirus is used. As a result, human ES cell-like colonies were recognized around 25 days after retrovirus infection, and colonies were picked up after 30 days. In this method, since a mouse ecotropic virus receptor is newly introduced by lentivirus, the risk of canceration of host cells increases due to the expression of genes derived from heterologous animals and increased opportunities for inserting DNA fragments into chromosomes. I have a problem. Furthermore, since the induction period is one month, there is a problem with the culture cost. In this report, neonatal foreskin-derived fibroblasts (BJ1 cells) are also used to induce iPS cells. In this case, the appearance frequency of human ES cell-like colonies is higher than when HDF is used. The number of days has not been shortened.

他のグループでは、アデノウィルスによりマウスエコトロピックウィルス受容体であるmCAT1遺伝子を発現させたヒト新生児包皮由来線維芽細胞を用いて、同様の4因子をレトロウィルスにより導入し、iPS細胞を誘導した報告もある(非特許文献6:H.Masaki et al., Stem Cell Research, 1, pp.105-115, 2007)。この報告では、レトロウィルスの感染後17日目にiPS様のコロニーの出現が認められている。この方法では、アデノウィルスでウィルス受容体を発現させていることにより、染色体DNAへの異種遺伝子の挿入リスクは低減されているが、異種遺伝子が細胞内に導入されることに伴うリスクは以前として残る。同様の4因子をレトロウィルスによりヒト胎児肺線維芽細胞 (MRC5細胞)へ導入してiPS細胞を誘導した報告もある(非特許文献7:I. H. Park et al., Nature, 451, pp.141-146, 2008)。しかしながら、この報告では、BJ1細胞、成体間葉系幹細胞(MSC細胞)、およびHDF細胞からの4因子によるiPS細胞誘導は成功していない。また、初期化因子としてOct4、Sox2、NANOG、およびLin28の4因子を用いて、レンチウィルスで細胞に発現させることにより、fetal fibroblast cells(IMR90 cells)やnewborn foreskin fibroblastからES細胞様コロニーを取得している報告もある(非特許文献8:J. Yu et al., Science, 318, pp.1917-1920, 2007)。胎児や新生児の細胞を用いた場合、成人の表皮線維芽細胞を用いた場合に比べて、より短期間でiPS細胞が誘導できているが、治療や研究に用いる細胞源としては倫理的な課題が残る。この報告ではさらに、ヒトES細胞から分化誘導した血球細胞等を用いてiPS細胞が誘導可能であることが報告されている。しかし、ES細胞から分化誘導した細胞は正常な分化過程を経ておらず、成体由来の血球細胞と同一の細胞とはいえない。今のところ、成体から採取した血球細胞からのiPS細胞の誘導についての報告はない。   In another group, a report was also made of induction of iPS cells by retrovirus-introducing the same four factors using human neonatal foreskin-derived fibroblasts that expressed the mouse ecotropic virus receptor mCAT1 gene by adenovirus. (Non-patent document 6: H. Masaki et al., Stem Cell Research, 1, pp. 105-115, 2007). In this report, the appearance of iPS-like colonies is observed on the 17th day after retrovirus infection. In this method, the expression of a viral receptor in adenovirus reduces the risk of inserting a heterologous gene into chromosomal DNA, but the risk associated with introduction of the heterologous gene into the cell remains as before. . There is also a report that iPS cells were induced by introducing the same four factors into human fetal lung fibroblasts (MRC5 cells) by retrovirus (Non-patent Document 7: IH Park et al., Nature, 451, pp.141-). 146, 2008). However, in this report, iPS cell induction by four factors from BJ1 cells, adult mesenchymal stem cells (MSC cells), and HDF cells has not been successful. In addition, ES cell-like colonies were obtained from fetal fibroblast cells (IMR90 cells) and newborn foreskin fibroblasts by expressing them in cells with lentivirus using Oct4, Sox2, NANOG, and Lin28 as reprogramming factors. (Non-patent document 8: J. Yu et al., Science, 318, pp.1917-1920, 2007). When fetal and neonatal cells are used, iPS cells can be induced in a shorter period of time than when adult epidermal fibroblasts are used, but ethical issues as a cell source for treatment and research Remains. This report further reports that iPS cells can be induced using blood cells differentiated from human ES cells. However, cells induced to differentiate from ES cells have not undergone a normal differentiation process and cannot be said to be the same cells as adult-derived blood cells. At present, there is no report on the induction of iPS cells from blood cells collected from adults.

Oct4、Sox2、Klf4、およびc−mycの4因子に加え、Nanogを共発現させることによりiPS細胞の誘導を効率化した報告もある(非特許文献9:W. E. Lowry et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, pp.2883-2888, 2008) 。Nanogの存在下でリプログラミング(初期化)効率が上がることは従来から報告されている(非特許文献10:J. Silva et al., Nature, 441, pp.997-1001, 2006) 。レトロウィルスを用いてHDF細胞に遺伝子導入を行い、ウィルス感染終了後21日目でES細胞様コロニーが出現する。Nanogを用いることによりiPS細胞の誘導効率が上がっているが、因子の種類を増やすことは、染色体に挿入される遺伝子の種類も増やすこととなり、初期化因子の種類を増やさない方法での効率改善が望まれる。   In addition to the four factors Oct4, Sox2, Klf4, and c-myc, there is also a report that the induction of iPS cells is made more efficient by co-expressing Nanog (Non-patent Document 9: WE Lowry et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, pp.2883-2888, 2008). It has been conventionally reported that the reprogramming (initialization) efficiency is increased in the presence of Nanog (Non-Patent Document 10: J. Silva et al., Nature, 441, pp.997-1001, 2006). Gene transfer is performed on HDF cells using retrovirus, and ES cell-like colonies appear on the 21st day after the end of virus infection. The efficiency of iPS cell induction has been increased by using Nanog, but increasing the type of factor also increases the type of gene inserted into the chromosome, improving the efficiency with a method that does not increase the type of reprogramming factor Is desired.

また、マウスにおいては終末分化した成熟B細胞からiPS細胞を誘導した報告もある(非特許文献11:J. Hanna et al., Cell, 133, pp.250-264, 2008)。この報告においては、ドキシサイクリン依存的に4つの核初期化因子、Oct4、Sox2、Klf4、およびc−mycを発現するユニットをレンチウィルスベクターにより導入することによって、まずiPS細胞を誘導している。さらに、誘導されたiPS細胞を用いてトランスジェニックマウスを作製している。成熟B細胞からのiPS細胞誘導には、こうして得られたトランスジェニックマウスより調製したB細胞を用いており、同様の方法をヒトに適用することは不可能である。ヒトの終末分化した血液細胞からiPS細胞を誘導するためには本法を適用することはできず、ヒト初代細胞に適用できる初期化方法が望まれる。   There is also a report that iPS cells are induced from terminally differentiated mature B cells in mice (Non-patent Document 11: J. Hanna et al., Cell, 133, pp. 250-264, 2008). In this report, iPS cells are first induced by introducing a unit expressing four nuclear reprogramming factors, Oct4, Sox2, Klf4, and c-myc in a doxycycline-dependent manner using a lentiviral vector. Furthermore, transgenic mice are prepared using induced iPS cells. For induction of iPS cells from mature B cells, B cells prepared from the transgenic mice thus obtained are used, and it is impossible to apply the same method to humans. In order to induce iPS cells from human terminally differentiated blood cells, this method cannot be applied, and an initialization method applicable to human primary cells is desired.

一方で、ES細胞のような多能性幹細胞の利用により治療効果が期待される医療領域では、ES細胞から分化誘導した細胞による治療法の検討と並行して、生体内に存在する体性幹細胞の利用が検討されてきた。そのような取組みの中、細胞移植療法への利用を目的として生体外で体性幹細胞を増幅する技術の報告がある。中でも造血幹細胞については、幹細胞因子(SCF)、Fltリガンド(FL)、トロンボポエチン(TPO)、インターロイキン−6(IL−6)と可溶化型IL−6受容体のα鎖(IL−6R)との融合タンパク質などのサイトカインを用いて、臍帯血由来の造血幹細胞や骨髄由来の造血幹細胞を増幅した報告がある(非特許文献12:T. Ueda et al., J. of Clinical Investigation, 105, pp-1013-1021, 2000;非特許文献13:L. Gammaitoni et al., Experimental Hematology, 31, pp. 261-270, 2003)。さらに、ストローマ細胞を用いて増幅率を向上させる技術もある(特許文献3:国際公開第2003/014336号パンフレット)。いずれも血球系の幹細胞または前駆細胞を増幅する技術であり、増幅の際に他の細胞系譜への分化能を付与することはできず、体細胞の初期化作用や脱分化作用はない。また、造血幹細胞の増幅には限界があり、ES細胞のように多能性を維持したまま無制限に増殖させることはできない。   On the other hand, in the medical field where therapeutic effects are expected by using pluripotent stem cells such as ES cells, somatic stem cells that exist in vivo in parallel with the study of treatment methods using cells induced to differentiate from ES cells The use of has been considered. Among such efforts, there is a report of a technique for amplifying somatic stem cells in vitro for the purpose of cell transplantation therapy. Among them, for hematopoietic stem cells, stem cell factor (SCF), Flt ligand (FL), thrombopoietin (TPO), interleukin-6 (IL-6) and solubilized IL-6 receptor α chain (IL-6R) There has been a report of amplification of cord blood-derived hematopoietic stem cells and bone marrow-derived hematopoietic stem cells using cytokines such as fusion proteins (Non-patent Document 12: T. Ueda et al., J. of Clinical Investigation, 105, pp) -1013-1021, 2000; Non-Patent Document 13: L. Gammaitoni et al., Experimental Hematology, 31, pp. 261-270, 2003). Furthermore, there is a technique for improving the amplification factor using stromal cells (Patent Document 3: International Publication No. 2003/014336 pamphlet). Both are technologies for amplifying blood cell stem cells or progenitor cells, and cannot be differentiated into other cell lineages at the time of amplification, and do not have somatic cell initialization or dedifferentiation. Moreover, there is a limit to the amplification of hematopoietic stem cells, and it cannot be expanded indefinitely while maintaining pluripotency like ES cells.

国際公開第2005/080598号パンフレットInternational Publication No. 2005/080598 Pamphlet 国際公開第2007/069666号パンフレットInternational Publication No. 2007/069666 Pamphlet 国際公開第2003/014336号パンフレットInternational Publication No. 2003/014336 Pamphlet K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 126, pp.663-676, 2006K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 126, pp.663-676, 2006 K. Okita, T. Ichisaka, S. Yamanaka, Nature, 448, pp. 313-317, 2007K. Okita, T. Ichisaka, S. Yamanaka, Nature, 448, pp. 313-317, 2007 M. Wernig et al., Nature, 448, pp.318-324, 2007M. Wernig et al., Nature, 448, pp.318-324, 2007 T. Aoi et al., Science Express on 14 Feb. 2008T. Aoi et al., Science Express on 14 Feb. 2008 K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp.861-872, 2007K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp.861-872, 2007 H.Masaki et al., Stem Cell Research, 1, pp.105-115, 2007H. Masaki et al., Stem Cell Research, 1, pp.105-115, 2007 I. H. Park et al., Nature, 451, pp.141-146, 2008I. H. Park et al., Nature, 451, pp.141-146, 2008 J. Yu et al., Science, 318, pp.1917-1920, 2007J. Yu et al., Science, 318, pp.1917-1920, 2007 W. E. Lowry et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, pp.2883-2888, 2008W. E. Lowry et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, pp. 2883-2888, 2008 J. Silva et al., Nature, 441, pp.997-1001, 2006J. Silva et al., Nature, 441, pp.997-1001, 2006 J. Hanna et al., Cell, 133, pp.250-264, 2008J. Hanna et al., Cell, 133, pp.250-264, 2008 T. Ueda et al., J. of Clinical Investigation, 105, pp-1013-1021, 2000T. Ueda et al., J. of Clinical Investigation, 105, pp-1013-1021, 2000 L. Gammaitoni et al., Experimental Hematology, 31, pp. 261-270, 2003L. Gammaitoni et al., Experimental Hematology, 31, pp. 261-270, 2003

発明の概要Summary of the Invention

本発明者らは、IL−6シグナル伝達因子(IL6ST)刺激因子とサイトカインカクテルとの存在下での培養と、細胞の脱分化とを組み合わせることにより、体細胞から多能性幹細胞を効率的に樹立できることを見出した。本発明はこの知見に基づくものである。   The present inventors efficiently pluripotent stem cells from somatic cells by combining culture in the presence of IL-6 signaling factor (IL6ST) stimulating factor and cytokine cocktail and cell dedifferentiation. I found out that it can be established. The present invention is based on this finding.

従って、本発明の目的は、体細胞から効率的に多能性幹細胞を製造する方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing pluripotent stem cells from somatic cells.

そして、本発明による多能性幹細胞の製造法は、体細胞から多能性幹細胞を製造する方法であって、(a)体細胞を、IL−6シグナル伝達因子刺激因子および少なくとも1種のサイトカインを含む細胞培養培地中で培養する工程、および(b)体細胞を脱分化させる工程を含んでなり、工程(a)の後に工程(b)が行われるか、または工程(a)と工程(b)が同時に行われる方法である。   The method for producing pluripotent stem cells according to the present invention is a method for producing pluripotent stem cells from somatic cells, wherein (a) the somatic cells are treated with IL-6 signaling factor stimulating factor and at least one cytokine. And (b) a step of dedifferentiating somatic cells, step (b) is performed after step (a), or steps (a) and ( b) is performed simultaneously.

本発明によれば、人体より軽微な負担で採取できる体細胞、例えば末梢血液細胞などから、従来法よりも短期間で高効率に多能性幹細胞を樹立することができる。多能性幹細胞の樹立に要する期間は、例えば、従来法の約1/2にまで短縮することが可能である。よって、製造された多能性幹細胞を、脊髄損傷などの緊急性の高い疾患の治療に利用することができ、また、多能性幹細胞の製造にかかる費用も低減することが可能となる。   According to the present invention, pluripotent stem cells can be established from a somatic cell that can be collected with a lighter burden than the human body, such as peripheral blood cells, in a shorter period of time and with higher efficiency than in the conventional method. The period required for establishment of pluripotent stem cells can be shortened to, for example, about ½ of the conventional method. Thus, the produced pluripotent stem cells can be used for treatment of urgent diseases such as spinal cord injury, and the cost for producing pluripotent stem cells can be reduced.

発明の具体的説明Detailed description of the invention

本発明において製造される「多能性幹細胞」とは、種々の分化系譜に分化可能な細胞を意味し、必ずしもES細胞と同等のすべての細胞系譜に分化可能な細胞に限られるものではなく、例えば、内胚葉系幹細胞、中胚葉系幹細胞、または外胚葉系幹細胞としてもよい。例えば、心不全の治療に使用する多能性幹細胞を製造するためには、心筋細胞に分化可能な細胞を製造できればよい。あるいは、I型糖尿病の治療に使用する多能性幹細胞を製造するためには、β細胞に分化可能な細胞を製造できればよい。使用目的に応じたレポーター遺伝子や特異的表面抗原に対する抗体を用いることで、目的の細胞を効率よく分離することが可能である。   The “pluripotent stem cell” produced in the present invention means a cell that can differentiate into various differentiation lineages, and is not necessarily limited to a cell that can differentiate into all cell lineages equivalent to ES cells, For example, endoderm stem cells, mesoderm stem cells, or ectoderm stem cells may be used. For example, in order to produce pluripotent stem cells used for the treatment of heart failure, it is only necessary to produce cells that can differentiate into cardiomyocytes. Alternatively, in order to produce pluripotent stem cells used for the treatment of type I diabetes, it is only necessary to produce cells that can differentiate into β cells. By using a reporter gene according to the purpose of use or an antibody against a specific surface antigen, it is possible to efficiently separate the target cells.

本発明の好ましい実施態様によれば、「多能性幹細胞」は、ES細胞と同等のすべての細胞系譜に分化可能な細胞とされる。このような細胞は、ヒトにおいては、SSEA−3、SSEA−4、TRA1−60、TRA1−81などのマーカー分子を発現する細胞である。マウスにおいては、SSEA−1などのマーカー分子を発現する細胞である。ヒトおよびマウスのそれらの細胞は、SCIDマウスやヌードマウスなどの免疫不全マウスの皮下に移植することにより、奇形腫を形成することが知られている。多能性幹細胞から形成された奇形腫には、内胚葉系、中胚葉系、外胚葉系、それぞれの系譜の分化細胞が含まれる。よって、ES細胞と同等のすべての細胞系譜に分化可能な多能性幹細胞は、このような奇形腫の形成により特徴づけられる。   According to a preferred embodiment of the present invention, a “pluripotent stem cell” is a cell that can differentiate into all cell lineages equivalent to ES cells. Such cells are cells that express marker molecules such as SSEA-3, SSEA-4, TRA1-60, TRA1-81 in humans. In mice, it is a cell that expresses a marker molecule such as SSEA-1. It is known that human and mouse cells form teratomas when transplanted subcutaneously into immunodeficient mice such as SCID mice and nude mice. Teratomas formed from pluripotent stem cells include differentiated cells of the endoderm system, mesoderm system, and ectoderm system, and their respective lineages. Thus, pluripotent stem cells that can differentiate into all cell lineages equivalent to ES cells are characterized by the formation of such teratomas.

本発明による多能性幹細胞の製造法は、IL−6シグナル伝達因子(IL6ST)刺激因子および少なくとも1種のサイトカインを含む細胞培養培地中で培養する工程(以下「工程(a)」という)を含んでなる。   The method for producing pluripotent stem cells according to the present invention comprises a step of culturing in a cell culture medium containing an IL-6 signaling factor (IL6ST) stimulating factor and at least one cytokine (hereinafter referred to as “step (a)”). Comprising.

本発明において「IL6シグナル伝達因子(IL6ST)」とは、interleukin 6 signal transducerを意味し、gp130とも呼ばれている。IL6STはシグナル領域、細胞外領域、膜貫通領域、および細胞内領域から構成される全長918アミノ酸残基のタンパク質を意味する。IL6STについては、シグナルペプチドであるN末端から22番目のグリシン残基までが欠失してもIL6STを介したシグナル伝達は維持されることが知られている。IL−6と結合したIL−6Rは2分子のIL6STと結合し、IL6STはホモ二量体を形成する。ホモ二量体を形成したIL6STは、細胞内領域のチロシン残基がリン酸化され、シグナル伝達が活性化されることが知られている。IL6STは、IL−11Rとも結合し、シグナルを伝達することが知られている。また、IL6STは白血球遊走阻止因子レセプター(LIFR)、オンコスタチンMレセプター(OSMR)、毛様体神経栄養因子レセプター(CNTFR)、カルジオトロピンレセプター(CT−1R)などとも結合し、ヘテロ二量体を形成することにより活性化されることが知られている。   In the present invention, “IL6 signaling factor (IL6ST)” means interleukin 6 signal transducer and is also called gp130. IL6ST means a protein having a total length of 918 amino acid residues composed of a signal region, an extracellular region, a transmembrane region, and an intracellular region. Regarding IL6ST, it is known that signal transduction via IL6ST is maintained even when the signal peptide from the N-terminal to the 22nd glycine residue is deleted. IL-6R bound to IL-6 binds to two molecules of IL6ST, and IL6ST forms a homodimer. It is known that IL6ST that forms a homodimer is phosphorylated on a tyrosine residue in the intracellular region and activated signal transduction. IL6ST is known to bind to IL-11R and transmit a signal. IL6ST also binds to leukocyte migration inhibitory factor receptor (LIFR), oncostatin M receptor (OSMR), ciliary neurotrophic factor receptor (CNTFR), cardiotropin receptor (CT-1R), etc., and heterodimer It is known that it is activated by forming.

本発明において「IL6ST刺激因子」とは、ヒトIL6STを介してシグナルを伝達する分子を意味し、より具体的には、IL6STと会合することによりIL6STの活性化を引き起こす分子をいう。IL6ST刺激因子としては、IL−6またはその変異体とIL−6受容体(以下「IL−6R」という)またはその変異体との融合タンパク質、IL−6R(好ましくは、可溶性IL−6R(sIL−6R))またはその変異体とIL−6またはその変異体との組み合わせ(特表平10−509040号)、IL−6とIL−6受容体のα鎖との複合体、IL6STに対してアゴニストとして作用するIL6STに対する抗体(Z. J. Gu et al., Leukemia, 14, pp.188-197, 2000)、インターロイキン−11(IL−11)、白血球遊走阻止因子(LIF)、オンコスタチンM、およびカルジオトロピンが挙げられる。   In the present invention, “IL6ST stimulating factor” means a molecule that transmits a signal via human IL6ST, and more specifically, refers to a molecule that causes IL6ST activation by associating with IL6ST. Examples of IL6ST stimulating factors include IL-6R or a mutant thereof and an IL-6 receptor (hereinafter referred to as “IL-6R”) or a fusion protein thereof, IL-6R (preferably soluble IL-6R (sIL -6R)) or a variant thereof and a combination of IL-6 or a variant thereof (Japanese Patent Publication No. 10-509040), a complex of IL-6 and the α chain of IL-6 receptor, IL6ST Antibodies to IL6ST acting as agonists (ZJ Gu et al., Leukemia, 14, pp.188-197, 2000), interleukin-11 (IL-11), leukocyte migration inhibitory factor (LIF), oncostatin M, and Examples include cardiotropin.

本発明において「IL−6」とは、IL−6として一般的に知られる、4つのへリックスから構成される全長212アミノ酸残基のタンパク質を意味する。また、本発明において「IL−6の変異体」とは、置換、欠失、挿入、および付加から選択される1以上の改変を有し、かつIL6ST刺激活性を有するIL−6の変異体を意味する。IL−6については、シグナルペプチドであるN末端から28番目のアラニン残基までが欠失してもIL6ST刺激活性を維持することが知られている(WO00/01731)。また、IL−6の37番目のリジン残基のC末端側がプロテアーゼの消化作用を受けること、および28番目のアラニン残基から37番目のリジン残基までの10アミノ酸残基が欠失してもIL−6活性に支障がないことが知られている(WO00/01731)。従って、本発明においては、N末端が欠失し、かつIL6ST刺激活性を有する改変IL−6をIL−6変異体として用いてもよい。このようなIL−6変異体としては、28番目までのN末端配列が欠失したIL−6、37番目までのN末端配列が欠失したIL−6が挙げられる。   In the present invention, “IL-6” means a protein of 212 amino acid residues in total length composed of four helices, commonly known as IL-6. In the present invention, “IL-6 mutant” refers to an IL-6 mutant having one or more modifications selected from substitution, deletion, insertion, and addition and having IL6ST stimulating activity. means. Regarding IL-6, it is known that IL6ST stimulating activity is maintained even if the signal peptide is deleted from the N-terminal to the 28th alanine residue (WO00 / 01731). In addition, even if the C-terminal side of the 37th lysine residue of IL-6 is digested with protease and the 10 amino acid residues from the 28th alanine residue to the 37th lysine residue are deleted. It is known that there is no hindrance to IL-6 activity (WO00 / 01731). Therefore, in the present invention, modified IL-6 lacking the N-terminus and having IL6ST stimulating activity may be used as the IL-6 mutant. Examples of such IL-6 variants include IL-6 from which the N-terminal sequence up to the 28th is deleted, and IL-6 from which the N-terminal sequence up to the 37th is deleted.

本発明において、「IL−6R」とは、IL−6受容体として一般的に知られる、シグナル領域、細胞外領域、膜貫通領域、および細胞内領域から構成される全長468アミノ酸残基のタンパク質を意味する。また、本発明において「IL−6Rの変異体」とは、置換、欠失、挿入、および付加から選択される1以上の改変を有し、かつIL6ST刺激活性を有するIL−6Rの変異体を意味する。IL−6Rについては、細胞外領域中に存在するサイトカインレセプター領域(112番目のバリン残基付近から323番目のアラニン残基付近までの領域)がIL−6との結合に必要十分であることが知られている。従って、本発明においては、IL−6Rの112番目のバリン残基付近から333番目のアラニン残基付近までの領域を含んでなる改変IL−6RをIL−6R変異体として用いてもよい。   In the present invention, “IL-6R” is a protein having a total length of 468 amino acid residues, which is generally known as an IL-6 receptor, and is composed of a signal region, an extracellular region, a transmembrane region, and an intracellular region. Means. In the present invention, “IL-6R mutant” refers to an IL-6R mutant having one or more modifications selected from substitution, deletion, insertion, and addition and having IL6ST stimulating activity. means. For IL-6R, the cytokine receptor region (region from the 112th valine residue to the 323rd alanine residue) existing in the extracellular region is necessary and sufficient for binding to IL-6. Are known. Therefore, in the present invention, modified IL-6R comprising a region from the vicinity of the 112th valine residue to the vicinity of the 333rd alanine residue of IL-6R may be used as an IL-6R mutant.

本発明の好ましい実施態様によれば、IL6ST刺激因子は、IL−6またはその変異体とIL−6Rまたはその変異体とが直接またはリンカーを介して連結された融合タンパク質とされる。このような融合タンパク質は、当技術分野において公知の方法、例えば、WO00/01731、WO99/02552、特表2000−506014号、またはFischer et al., Nature Biotech., 15, pp.142-145, 1997に記載の方法に従って製造することができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the IL6ST stimulating factor is a fusion protein in which IL-6 or a variant thereof and IL-6R or a variant thereof are linked directly or via a linker. Such fusion proteins can be obtained by methods known in the art, for example, WO00 / 01731, WO99 / 02552, JP 2000-506014, or Fischer et al., Nature Biotech., 15, pp. 142-145, It can be produced according to the method described in 1997.

本発明の特に好ましい実施態様によれば、前記融合タンパク質は、IL−6Rの112番目のバリン残基から333番目のアラニン残基までの断片のC末端と、IL−6の38番目のアスパラギン酸残基から212番目のメチオニン残基までの断片のN末端とが直接連結されたタンパク質(以下「FP6」という)とされる。この場合、この融合タンパク質をコードするDNA配列を宿主において発現可能なように連結したベクターを適当な宿主に導入し、形質転換された宿主を培養し、培養物からFP6を採取することにより融合タンパク質FP6を製造することができる(WO00/01731参照)。   According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the fusion protein comprises a C-terminal fragment of the IL-6R fragment from the 112th valine residue to the 333rd alanine residue, and the 38th aspartic acid of IL-6. A protein (hereinafter referred to as “FP6”) in which the N-terminal of the fragment from the residue to the 212th methionine residue is directly linked. In this case, a fusion protein is prepared by introducing a vector in which a DNA sequence encoding the fusion protein is linked so that it can be expressed in the host, culturing the transformed host, and collecting FP6 from the culture. FP6 can be produced (see WO00 / 01731).

IL6ST刺激因子の細胞培養培地への添加量は特に制限されないが、好ましくは1ng/ml〜100μg/ml、より好ましくは10ng/ml〜20ng/mlとされる。   The amount of IL6ST stimulating factor added to the cell culture medium is not particularly limited, but is preferably 1 ng / ml to 100 μg / ml, more preferably 10 ng / ml to 20 ng / ml.

本発明による多能性幹細胞の製造法において、IL−6ST刺激因子の使用は一つの主要な特徴である。特定の理論に拘束されるわけではないが、IL6STの活性化は、例えば、JAKキナーゼの活性化、STAT3のリン酸化、リン酸化によりホモ二量体を形成したSTAT3によるJunB、JABなどの遺伝子の転写促進を順次引き起こし、結果として細胞増殖、細胞分化調節等を生じることが考えられる。よって、本発明においては、IL6ST刺激因子に替えて、活性化型JAKキナーゼ、リン酸化型STAT3、ホモ二量体を形成させる変異を導入したSTAT3C(J.F.Bromberg et. al., Cell, 98, pp-295-303, 1999)、エストロゲン類縁体により誘導性にホモ二量体を形成させるSTAT3ER(T.Matsuda et al., EMBO Journal, 18, pp-4261-4269, 1999)、JAKキナーゼの阻害因子であるSOCS分子の阻害剤などを、遺伝子またはタンパク質の形で細胞内に導入することも考えられる。   In the method for producing pluripotent stem cells according to the present invention, the use of IL-6ST stimulating factor is one main feature. Without being bound by any particular theory, IL6ST activation can be achieved, for example, by activation of JAK kinase, phosphorylation of STAT3, and the genes such as JunB and JAB by STAT3 that formed a homodimer by phosphorylation. It is considered that the transcription is promoted sequentially, resulting in cell proliferation, cell differentiation regulation and the like. Therefore, in the present invention, instead of IL6ST stimulating factor, STAT3C (JFBromberg et. Al., Cell, 98, pp) in which a mutation that forms activated JAK kinase, phosphorylated STAT3, or homodimer is introduced. -295-303, 1999), STAT3ER (T.Matsuda et al., EMBO Journal, 18, pp-4261-4269, 1999), an inhibitor of JAK kinase, which induces homodimers inducibly by estrogen analogs It is also conceivable to introduce an SOCS molecule inhibitor or the like into a cell in the form of a gene or protein.

工程(a)において使用される「サイトカイン類」としては、トロンボポエチン(TPO)およびその変異体ならびにそれらの誘導体、c−mplリガンド(TPOを除く)およびその誘導体、幹細胞因子(SCF)、Flt−3リガンド(FL)、インターロイキン−3(IL−3)、インターロイキン−6(IL−6)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子(GM−CSF)、マクロファージ・コロニー刺激因子(M−CSF)、インターロイキン−7(IL−7)のような増殖因子;抗ヒトCD40抗体、抗ヒトCD3抗体、抗ヒトCD28抗体のような増殖刺激活性を有する抗体;リポ多糖(LPS)のような増殖刺激因子;およびこれらの組み合わせが挙げられる。   “Cytokines” used in step (a) include thrombopoietin (TPO) and variants thereof and derivatives thereof, c-mpl ligand (excluding TPO) and derivatives thereof, stem cell factor (SCF), Flt-3 Ligand (FL), interleukin-3 (IL-3), interleukin-6 (IL-6), granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), macrophage Growth factors such as colony stimulating factor (M-CSF) and interleukin-7 (IL-7); antibodies having growth stimulating activity such as anti-human CD40 antibody, anti-human CD3 antibody and anti-human CD28 antibody; Growth stimulating factors such as polysaccharides (LPS); and combinations thereof.

本発明において「トロンボポエチン」(TPO)とは、全長332アミノ酸残基のアミノ酸配列からなる、血小板産生を特異的に刺激または増大させる活性を有するタンパク質をいう(WO95/21919)。また、本発明において「TPOの変異体」とは、置換、欠失、挿入、および付加から選択される1以上の改変を有し、かつ血小板産生を特異的に刺激または増大させるTPOの変異体を意味する。TPOの変異体としては、例えば、WO95/18858、特開平8−277296号公報、特開平8−228781号公報、およびWO95/21919等に記載されているものが挙げられ、好ましくは、アミノ酸残基1番目から163番目までのアミノ酸配列からなるTPOの変異体(断片)が挙げられる。   In the present invention, “thrombopoietin” (TPO) refers to a protein consisting of an amino acid sequence having a total length of 332 amino acid residues and having an activity of specifically stimulating or increasing platelet production (WO95 / 21919). In the present invention, the “TPO mutant” refers to a TPO mutant that has one or more modifications selected from substitution, deletion, insertion, and addition, and that specifically stimulates or increases platelet production. Means. Examples of TPO mutants include those described in WO95 / 18858, JP-A-8-277296, JP-A-8-228781, and WO95 / 21919, and preferably amino acid residues. Examples include TPO variants (fragments) consisting of the first to 163rd amino acid sequences.

本発明において「TPOおよびその変異体の誘導体」とは、水溶性ポリマーを連結してなるTPOおよびその変異体を意味する。水溶性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール、好ましくは平均分子量が約5kDa〜約50kDaであるポリエチレングリコールが挙げられる。TPOおよびその変異体のポリエチレングリコール化(PEG化)は周知の方法に従って実施することができる(例えば、Focus on Growth Factors, 3, pp. 4-10, 1992参照)。水溶性ポリマー対「TPOおよびその変異体」タンパク質のモル比は1:1〜100:1とすることができ、ポリPEG化の場合には1:1〜20:1、モノPEG化の場合には1:1〜5:1とすることができる。   In the present invention, “derivatives of TPO and its mutants” mean TPO and its mutants formed by linking water-soluble polymers. The water soluble polymer includes polyethylene glycol, preferably polyethylene glycol having an average molecular weight of about 5 kDa to about 50 kDa. Polyethylene glycolation (PEGylation) of TPO and its variants can be carried out according to well-known methods (see, for example, Focus on Growth Factors, 3, pp. 4-10, 1992). The molar ratio of water-soluble polymer to “TPO and its variants” protein can be 1: 1 to 100: 1, 1: 1 to 20: 1 in the case of polyPEGylation, in the case of monoPEGylation Can be 1: 1 to 5: 1.

本発明において「c−mplリガンド」とは、mplレセプターに結合可能なペプチド性リガンド、タンパク質性リガンド、および非ペプチド性リガンドを意味する。タンパク質性c−mplリガンド(TPOを除く)としては、巨核球の刺激剤としてのアゴニスト抗体(WO99/03495およびWO99/10494)や造血レセプターアゴニストなどの他のタンパク質( WO96/23888 、WO97/12978、WO97/12985、WO98/17810、WO96/34016およびWO00/24770)が挙げられる。ペプチド性c−mplリガンドとしては、WO96/40189、WO96/40750、WO98/25965、特開平10−72492号、WO99/42127、およびWO00/24770に記載されているものが挙げられる。非ペプチド性c−mplリガンドとしては、ベンゾジアゼピン誘導体(特開平11−1477号および特開平11−152276号)や他の低分子リガンド(WO99/11262、WO99/22733、WO99/22734、WO00/35446およびWO00/28987)が挙げられる。   In the present invention, “c-mpl ligand” means a peptidic ligand, a proteinaceous ligand, and a non-peptidic ligand that can bind to the mpl receptor. Proteinaceous c-mpl ligands (excluding TPO) include agonist antibodies (WO99 / 03495 and WO99 / 10494) as stimulators of megakaryocytes and other proteins such as hematopoietic receptor agonists (WO96 / 23888, WO97 / 12978, WO97 / 12985, WO98 / 17810, WO96 / 34016 and WO00 / 24770). Peptide c-mpl ligands include those described in WO96 / 40189, WO96 / 40750, WO98 / 25965, JP-A-10-72492, WO99 / 42127, and WO00 / 24770. Non-peptide c-mpl ligands include benzodiazepine derivatives (JP-A-11-1477 and JP-A-11-152276) and other small molecule ligands (WO99 / 11262, WO99 / 22733, WO99 / 22734, WO00 / 35446 and WO00 / 35446). WO00 / 28987).

本発明において「c−mplリガンドの誘導体」とは、水溶性ポリマーを連結してなるc−mplリガンドおよびその変異体を意味する。水溶性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール、好ましくは平均分子量が約5kDa〜約50kDaであるポリエチレングリコールが挙げられる。c−mplリガンドのポリエチレングリコール化(PEG化)は周知の方法に従って実施することができる(例えば、Focus on Growth Factors, 3, pp. 4-10, 1992参照)。水溶性ポリマー対c−mplリガンドタンパク質のモル比は1:1〜100:1とすることができ、ポリPEG化の場合には1:1〜20:1、モノPEG化の場合には1:1〜5:1とすることができる。   In the present invention, the “derivative of c-mpl ligand” means a c-mpl ligand formed by linking a water-soluble polymer and a variant thereof. The water soluble polymer includes polyethylene glycol, preferably polyethylene glycol having an average molecular weight of about 5 kDa to about 50 kDa. Polyethylene glycolation (PEGylation) of c-mpl ligand can be carried out according to a well-known method (see, for example, Focus on Growth Factors, 3, pp. 4-10, 1992). The molar ratio of water soluble polymer to c-mpl ligand protein can be 1: 1 to 100: 1, 1: 1 to 20: 1 for polyPEGylation, 1: 1 to 5: 1.

本発明において「幹細胞因子」(SCF:stem cell factorまたはsteel factor)とは、造血および生殖発生に重要な機能を果たす、全長273アミノ酸残基のアミノ酸配列からなるタンパク質をいう。また、本発明において「SCFの変異体」とは、置換、欠失、挿入および付加から選択される1以上の改変を有し、かつSCFのレセプターであるc−kit分子を特異的に刺激して活性化させるSCFの変異体を意味する。SCFについては、シグナルペプチドであるN末端から25番目のスレオニン残基までが欠失しても活性を保持していることが知られている。SCFは、N末端から189番目のアラニン残基と190番目のアラニン残基との間で、あるいは190番目のアラニン残基と191番目のセリン残基との間でタンパク質分解酵素により消化されることにより可溶化型SCFとして存在することが知られている。また、複数のオルタナティブフォームが存在することが知られており、N末端から175番目のセリン残基から202番目のイソロイシン残基までを欠失した膜結合型のSCFが存在することが知られている。本発明においては、これらの変異体のいずれもが「SCFの変異体」として使用可能である。   In the present invention, “stem cell factor” (SCF) refers to a protein consisting of an amino acid sequence having a total length of 273 amino acid residues that plays an important role in hematopoiesis and reproductive development. Further, in the present invention, the “SCF variant” means one or more modifications selected from substitution, deletion, insertion and addition, and specifically stimulates a c-kit molecule which is a receptor for SCF. Means a mutant of SCF to be activated. It is known that SCF retains activity even when the signal peptide from the N-terminal to the 25th threonine residue is deleted. SCF is digested by proteolytic enzymes between the 189th alanine residue and the 190th alanine residue from the N-terminal, or between the 190th alanine residue and the 191st serine residue. Is known to exist as a solubilized SCF. In addition, it is known that there are a plurality of alternative forms, and it is known that there is a membrane-bound SCF from which the 175th serine residue to the 202th isoleucine residue are deleted from the N-terminus. Yes. In the present invention, any of these mutants can be used as the “SCF mutant”.

本発明において「IL−3」は、造血幹・前駆細胞に作用し、コロニー形成を支持する活性を持つタンパク質である。また、IL−3は、肥満細胞、好酸球、好塩基球、好中球、単球などの分化した細胞の増殖因子として重要な機能を有する。IL−3は、全長152アミノ酸残基のアミノ酸配列からなる。また、本発明において「IL−3の変異体」とは、置換、欠失、挿入および付加から選択される1以上の改変を有し、かつIL−3受容体を特異的に刺激して活性化させるIL−3の変異体を意味する。IL−3については、シグナルペプチドであるN末端から19番目のグルタミン残基までが欠失しても活性を保持していることが知られている。本発明においては、このような変異体を「IL−3の変異体」として使用することができる。   In the present invention, “IL-3” is a protein that acts on hematopoietic stem / progenitor cells and has an activity to support colony formation. IL-3 has an important function as a growth factor for differentiated cells such as mast cells, eosinophils, basophils, neutrophils and monocytes. IL-3 consists of an amino acid sequence having a total length of 152 amino acid residues. In the present invention, “IL-3 mutant” has one or more alterations selected from substitution, deletion, insertion and addition, and specifically stimulates the IL-3 receptor to activate. It means a mutant of IL-3 to be activated. It is known that IL-3 retains activity even when the signal peptide from the N-terminus to the 19th glutamine residue is deleted. In the present invention, such a mutant can be used as “IL-3 mutant”.

本発明において「Flt−3リガンド」(FL)は、造血幹・前駆細胞の増殖因子として重要な機能を持つタンパク質である。FLは全長235アミノ酸残基のアミノ酸配列からなる膜結合蛋白質である。また、本発明において「FLの変異体」とは、置換、欠失、挿入および付加から選択される1以上の改変を有し、かつFlt−3チロシンキナーゼ受容体を特異的に刺激して活性化させるFLの変異体を意味し、好ましくはアミノ酸残基1番目から185番目のプロリン残基までのアミノ酸配列からなるFLの変異体(断片)が挙げられる。FLについては、シグナルペプチドであるN末端から26番目のグリシン残基までが欠失しても活性を保持していることが知られている。本発明においては、これらの変異体のいずれもが「FLの変異体」として使用可能である。   In the present invention, “Flt-3 ligand” (FL) is a protein having an important function as a growth factor of hematopoietic stem / progenitor cells. FL is a membrane-bound protein consisting of an amino acid sequence having a total length of 235 amino acid residues. In the present invention, the “FL mutant” has one or more modifications selected from substitution, deletion, insertion and addition, and is specifically activated by stimulating the Flt-3 tyrosine kinase receptor. A FL mutant (fragment) consisting of an amino acid sequence from the first amino acid residue to the 185th proline residue. It is known that FL retains its activity even when the signal peptide from the N-terminal to the 26th glycine residue is deleted. In the present invention, any of these mutants can be used as the “FL mutant”.

本発明の好ましい実施態様によれば、サイトカインは、幹細胞因子(SCF)、トロンボポエチン(TPO)およびその変異体ならびにそれらの誘導体、Flt−3リガンド(FL)、インターロイキン−3(IL−3)およびその変異体、ならびにこれらの2以上の組合わせから選択され、より好ましくは、SCF、TPO、IL−3およびFlt−3リガンド、ならびにこれらの2以上の組合せから選択される。本発明の特に好ましい実施態様によれば、サイトカインは、SCF、TPOおよびIL−3の組合せ、またはSCF、TPO、IL−3およびFlt−3リガンドの組合せとされる。   According to a preferred embodiment of the invention, the cytokine is stem cell factor (SCF), thrombopoietin (TPO) and variants thereof and derivatives thereof, Flt-3 ligand (FL), interleukin-3 (IL-3) and It is selected from its variants, and combinations of two or more thereof, more preferably selected from SCF, TPO, IL-3 and Flt-3 ligands, and combinations of two or more thereof. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the cytokine is a combination of SCF, TPO and IL-3 or a combination of SCF, TPO, IL-3 and Flt-3 ligand.

工程(a)において用いられる細胞培養培地は、例えば、下記の群:顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子(GM−CSF)、インターロイキン−7(IL−7)のような増殖因子;抗ヒトCD40抗体、抗ヒトCD3抗体、抗ヒトCD28抗体のような増殖刺激活性を有する抗体;リポ多糖(LPS)のような増殖刺激因子からなる群から選ばれる1種以上の増殖刺激因子をさらに含むものとしてもよい。これらの因子によるIL6STの発現亢進により、多能性幹細胞の誘導がより効率化する場合もある。   The cell culture medium used in step (a) is, for example, the following group: granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), interleukin-7 (IL-7) A growth factor such as anti-human CD40 antibody, anti-human CD3 antibody and anti-human CD28 antibody; one selected from the group consisting of growth stimulating factors such as lipopolysaccharide (LPS) The above growth stimulating factor may be further included. In some cases, the induction of pluripotent stem cells may be more efficient due to enhanced expression of IL6ST by these factors.

これらサイトカインの細胞培養培地への添加量は特に制限されないが、好ましくは1ng/ml〜100μg/ml、より好ましくは10ng/ml〜100ng/mlとされる。   The amount of these cytokines added to the cell culture medium is not particularly limited, but is preferably 1 ng / ml to 100 μg / ml, more preferably 10 ng / ml to 100 ng / ml.

培養に用いる基礎培地としては、血球細胞などの体細胞および多能性細胞の増殖および生存が害されない限り特に制限されないが、例えば、D−MEM培地、D−MEM/F12培地、MEM−α培地、Opti−MEM培地、IMDM培地、RPMI1640培地、StemPro培地(以上、Invitrogen社)、mTeSR 1培地(StemCell Technologies社)、HEScGRO培地(Millipore社)、N2B27培地、が好適に用いられる。培養温度は、通常25〜39℃、好ましくは33〜39℃である。また、培地に添加する物質としては、ウシ胎児血清、ヒト血清、ノックアウト血清リプレースメント(KnockOutSerumReplacement(KSR):Invitrogen社)、インシュリン、トランスフェリン、ラクトフェリン、エタノールアミン、亜セレン酸ナトリウム、モノチオグリセロール、2−メルカプトエタノール、ウシ血清アルブミン、ピルビン酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、各種ビタミン、各種アミノ酸が挙げられる。COは、通常4〜15%であり、5〜10%が好ましい。Oは通常5〜25%である。また、培養にはトロンボポエチン(TPO)およびその変異体およびそれらの誘導体、c−mplリガンド(TPOを除く)およびその誘導体、幹細胞因子(SCF)、Flt−3リガンド(FL)、インターロイキン−3(IL−3)、インターロイキン−6(IL−6)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子(GM−CSF)、マクロファージ・コロニー刺激因子(M−CSF)、インターロイキン−7(IL−7)のような増殖因子;抗ヒトCD40抗体、抗ヒトCD3抗体、抗ヒトCD28抗体のような増殖刺激活性を有する抗体;リポ多糖(LPS)のような増殖刺激因子などのサイトカイン類の他に、トランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)、骨形成因子(BMP)ファミリー、ヘッジホッグ因子(Hh)ファミリー、bFGFなどに代表される増殖因子、MIP−1α、SDF−1などのCCケモカインあるいはCXCケモカイン、エリスロポエチン(EPO)のような造血ホルモン、Wntファミリー遺伝子産物、Notchリガンドファミリー遺伝子産物、塩化リチウム、ピペコリン酸、γ―アミノ酪酸(GABA)などの化合物を10ng/mlから100μg/mlの範囲で添加することもできる。 The basal medium used for the culture is not particularly limited as long as the proliferation and survival of somatic cells such as blood cells and pluripotent cells are not impaired, and examples thereof include D-MEM medium, D-MEM / F12 medium, and MEM-α medium. Opti-MEM medium, IMDM medium, RPMI 1640 medium, StemPro medium (Invitrogen), mTeSR 1 medium (StemCell Technologies), HEScGRO medium (Millipore), and N2B27 medium are preferably used. The culture temperature is usually 25 to 39 ° C, preferably 33 to 39 ° C. Examples of substances added to the medium include fetal bovine serum, human serum, knockout serum replacement (KnockOutSerumReplacement (KSR): Invitrogen), insulin, transferrin, lactoferrin, ethanolamine, sodium selenite, monothioglycerol, 2- Examples include mercaptoethanol, bovine serum albumin, sodium pyruvate, polyethylene glycol, various vitamins, and various amino acids. CO 2 is usually 4-15%, preferably 5-10%. O 2 is usually 5% to 25%. In addition, thrombopoietin (TPO) and its mutants and their derivatives, c-mpl ligand (excluding TPO) and its derivatives, stem cell factor (SCF), Flt-3 ligand (FL), interleukin-3 ( IL-3), interleukin-6 (IL-6), granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), macrophage colony stimulating factor (M-CSF), Growth factors such as interleukin-7 (IL-7); antibodies having growth stimulating activity such as anti-human CD40 antibody, anti-human CD3 antibody and anti-human CD28 antibody; growth stimulating factors such as lipopolysaccharide (LPS) In addition to cytokines such as transforming growth factor-β (TGF-β), bone morphogenetic factor (BMP) factor Millie, hedgehog factor (Hh) family, growth factors represented by bFGF, CC chemokines such as MIP-1α and SDF-1, or hematopoietic hormones such as CXC chemokine, erythropoietin (EPO), Wnt family gene products, Notch Compounds such as a ligand family gene product, lithium chloride, pipecolic acid, and γ-aminobutyric acid (GABA) can be added in the range of 10 ng / ml to 100 μg / ml.

本発明における培養では、培養用のシャーレ、フラスコ、培養バックを用いた培養が可能であるが、培地組成、pHなどを機械的に制御し、高密度で培養が可能なバイオリアクターによって、その培養を改善することもできる。   In the culture in the present invention, culture using a petri dish, flask, or culture bag for culture is possible, but the culture is controlled by a bioreactor capable of culturing at high density by mechanically controlling the medium composition, pH, and the like. Can also be improved.

培養に用いるフィーダー細胞としては、マウス胚性線維芽細胞(MEF)、SNL細胞(A.P.McMahon and A.Bradley, Cell, 62, pp-1073-1085, 1990)、STO細胞などを用いることができる。フィーダー細胞の増殖を抑える方法としては、マイトマイシンC処理や放射線照射などの方法を用いることができる。また、フィーダー細胞に替えて、BDマトリゲル(BDバイオサイエンス社)などのマトリゲル、あるいはコラーゲン、ラミニン、フィブロネクチンなどの細胞外マトリックス蛋白質、あるいはゼラチンなどにより培養基材をコーティングする方法を用いることもできる。   As feeder cells used for the culture, mouse embryonic fibroblasts (MEF), SNL cells (A.P.McMahon and A.Bradley, Cell, 62, pp-1073-1085, 1990), STO cells and the like can be used. As a method for suppressing the growth of feeder cells, methods such as mitomycin C treatment and radiation irradiation can be used. Further, instead of feeder cells, a method of coating a culture substrate with Matrigel such as BD Matrigel (BD Bioscience), extracellular matrix proteins such as collagen, laminin, fibronectin, gelatin, or the like can also be used.

本発明による多能性幹細胞の製造法は、体細胞を脱分化させる工程(以下「工程(b)」という)をさらに含んでなる。この工程(b)は、工程(a)の後に行ってもよいし、または工程(a)と同時に行ってもよい。   The method for producing pluripotent stem cells according to the present invention further comprises a step of dedifferentiating somatic cells (hereinafter referred to as “step (b)”). This step (b) may be performed after the step (a) or may be performed simultaneously with the step (a).

工程(a)と工程(b)が同時に行われる実施態様では、上述のIL6ST刺激因子およびサイトカインを含む上記細胞培養培地中で体細胞の脱分化が行われる。すなわち、工程(a)と工程(b)が同時に開始される。この実施態様では、脱分化の過程で培地を他の培地、例えばES細胞培養用の培地に変更することもできる。すなわち、この実施態様では、工程(a)のみを先に終了させ、工程(b)のみを継続してもよい。   In an embodiment in which step (a) and step (b) are performed simultaneously, somatic cell dedifferentiation is performed in the cell culture medium containing the IL6ST stimulating factor and cytokine described above. That is, step (a) and step (b) are started simultaneously. In this embodiment, the medium can be changed to another medium, for example, a medium for ES cell culture, in the process of dedifferentiation. That is, in this embodiment, only step (a) may be terminated first and only step (b) may be continued.

工程(a)の後に工程(b)が行われる実施態様では、上述のIL6ST刺激因子およびサイトカインを含む上記細胞培養培地中での体細胞の培養が行われ、その後、体細胞の脱分化が行われる。ここで、体細胞の脱分化は工程(a)で用いられる培地と同じ培地を用いて行うことができる。すなわち、この実施態様では、工程(a)は工程(b)よりも先に開始されるが、工程(b)を開始するときに、工程(a)は必ずしも終了していなくてもよい。さらに、この実施態様では、脱分化の過程で培地を他の培地、例えばES細胞培養用の培地に変更することもできる。すなわち、この実施態様では、工程(a)のみを先に終了させ、工程(b)のみを継続してもよい。   In an embodiment in which step (b) is performed after step (a), somatic cells are cultured in the cell culture medium containing the above-described IL6ST stimulating factor and cytokine, and then the somatic cells are dedifferentiated. Is called. Here, the dedifferentiation of somatic cells can be performed using the same medium as that used in step (a). That is, in this embodiment, step (a) is started before step (b), but step (a) does not necessarily have to be completed when step (b) is started. Furthermore, in this embodiment, the medium can be changed to another medium, for example, a medium for ES cell culture, in the process of dedifferentiation. That is, in this embodiment, only step (a) may be terminated first and only step (b) may be continued.

本発明において「脱分化」とは、分化した組織や器官の細胞が、より未分化性の高い状態に戻ることを意味し、言い換えれば、分化とは逆のプロセスをいう。工程(b)における体細胞の脱分化は、当技術分野において公知の方法により行うことができる。   In the present invention, “dedifferentiation” means that cells of differentiated tissues and organs return to a more undifferentiated state, in other words, a process opposite to differentiation. The somatic cell dedifferentiation in the step (b) can be performed by a method known in the art.

本発明の好ましい実施態様によれば、工程(b)における体細胞の脱分化は、該体細胞の核初期化処理によって行われる。ここで、「核初期化」とは、体細胞の核が受精卵の状態に戻ることをいう。このような核初期化処理は、当技術分野において公知の方法、例えば、WO2007/069666に記載の方法に従って行うことができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the somatic cell dedifferentiation in the step (b) is performed by nuclear reprogramming treatment of the somatic cell. Here, “nuclear initialization” means that the somatic cell nucleus returns to the fertilized egg state. Such a nuclear initialization process can be performed according to a method known in the art, for example, a method described in WO2007 / 069666.

核初期化処理に用いられる核初期化因子としては、Octファミリー遺伝子(例えばOct3/4遺伝子)、Klfファミリー遺伝子(例えばKlf4遺伝子)、Soxファミリー遺伝子(例えばSox2遺伝子)およびMycファミリー遺伝子(例えばc−Myc遺伝子)の各遺伝子産物が知られている(WO2007/069666)。従って、核初期化処理は、体細胞をこれらの遺伝子産物に接触させることによって行うことができる。あるいは、核初期化処理は、体細胞において、これらの遺伝子を活性化または発現させることによって行うこともできる。本発明の好ましい実施態様によれば、体細胞の核初期化処理は、Octファミリー遺伝子(例えばOct3/4遺伝子)、Klfファミリー遺伝子(例えばKlf4遺伝子)、Soxファミリー遺伝子(例えばSox2遺伝子)およびMycファミリー遺伝子(例えばc−Myc遺伝子)を、発現可能な形で体細胞に導入することを含む。   The nuclear reprogramming factor used for the nuclear reprogramming process includes an Oct family gene (for example, Oct3 / 4 gene), a Klf family gene (for example, Klf4 gene), a Sox family gene (for example, Sox2 gene), and a Myc family gene (for example, c- Each gene product of (Myc gene) is known (WO2007 / 069666). Thus, nuclear reprogramming can be performed by contacting somatic cells with these gene products. Alternatively, the nuclear reprogramming treatment can be performed by activating or expressing these genes in somatic cells. According to a preferred embodiment of the present invention, nuclear reprogramming treatment of somatic cells comprises Oct family gene (eg Oct3 / 4 gene), Klf family gene (eg Klf4 gene), Sox family gene (eg Sox2 gene) and Myc family. Introducing a gene (eg, c-Myc gene) into a somatic cell in an expressible form.

核初期化処理に用いられる培地は、例えば、下記の群:顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子(GM−CSF)、インターロイキン−7(IL−7)のような増殖因子;抗ヒトCD40抗体、抗ヒトCD3抗体、抗ヒトCD28抗体のような増殖刺激活性を有する抗体;リポ多糖(LPS)のような増殖刺激因子からなる群から選ばれる1種以上の増殖刺激因子を含むものとしてもよい。これらの因子による核初期化遺伝子ファミリーの発現亢進により、多能性幹細胞の誘導がより効率化する場合もある。   Examples of the medium used for nuclear reprogramming treatment include the following groups: granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), and interleukin-7 (IL-7). One or more selected from the group consisting of growth stimulating factors such as lipopolysaccharide (LPS); growth factors such as anti-human CD40 antibody, anti-human CD3 antibody and anti-human CD28 antibody. A growth stimulating factor may be included. Increased expression of the nuclear reprogramming gene family by these factors may lead to more efficient induction of pluripotent stem cells.

核初期化処理に用いられる核初期化因子としては、上記の遺伝子に替えて、サイトカイン類、ケモカイン類、増殖因子類、低分子化合物、マイクロRNAなどのリボ核酸等を用いてもよい。このような核初期化因子としては、例えば、トランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)、骨形成因子(BMP)ファミリー、ヘッジホッグ因子(Hh)ファミリー、bFGFなどに代表される増殖因子、MIP−1α、SDF−1などのCCケモカインあるいはCXCケモカイン、エリスロポエチン(EPO)のような造血ホルモン、Wntファミリー遺伝子産物、Notchリガンドファミリー遺伝子産物、塩化リチウム、ピペコリン酸、γ―アミノ酪酸(GABA)などの化合物、核初期化因子の発現を亢進させる低分子化合物、核初期化因子の転写調節に関わる因子のsiRNA等のマイクロRNA分子などが挙げられる。   As a nuclear reprogramming factor used for the nuclear reprogramming treatment, a ribonucleic acid such as cytokines, chemokines, growth factors, low molecular weight compounds, microRNA, or the like may be used instead of the above genes. Examples of such nuclear reprogramming factors include transforming growth factor-β (TGF-β), bone morphogenetic factor (BMP) family, hedgehog factor (Hh) family, growth factors represented by bFGF, MIP, and the like. CC chemokines such as -1α and SDF-1 or CXC chemokines, hematopoietic hormones such as erythropoietin (EPO), Wnt family gene products, Notch ligand family gene products, lithium chloride, pipecolic acid, γ-aminobutyric acid (GABA), etc. Examples thereof include compounds, low-molecular compounds that enhance the expression of nuclear reprogramming factors, and microRNA molecules such as siRNA of factors involved in the transcriptional regulation of nuclear reprogramming factors.

核初期化処理に用いられる核初期化因子の細胞導入法は特に制限されるものではなく、例えば、レトロウィルスベクター、レンチウィルスベクター、アデノ随伴ウィルスベクター、アデノウィルスベクター、単純ヘルペスウィルスベクター、ネコ内在ウィルスベクター、動物細胞用ベクター等を用いる方法が挙げられ、好ましくはレトロウィルスベクターまたはレンチウィルスベクターを用いる方法、より好ましくはレトロウィルスベクターを用いる方法が挙げられる。また、核初期化因子を細胞に注入する方法を用いてもよく、あるいは膜透過性の修飾を施すことにより各因子を細胞に添加する方法を用いてもよい。   The method for introducing the nuclear reprogramming factor used in the nuclear reprogramming process is not particularly limited. For example, retrovirus vector, lentivirus vector, adeno-associated virus vector, adenovirus vector, herpes simplex virus vector, feline endogenous virus Examples thereof include a method using a vector, a vector for animal cells, etc., preferably a method using a retrovirus vector or a lentivirus vector, more preferably a method using a retrovirus vector. Alternatively, a method of injecting a nuclear reprogramming factor into cells may be used, or a method of adding each factor to cells by modifying membrane permeability may be used.

核初期化処理に用いられる遺伝子の細胞導入法は特に制限されるものではなく、動物細胞への遺伝子導入に用いられる一般的な方法、例えば、モロニーマウス白血病ウィルス等のレトロウィルスベクター、アデノウィルスベクター、アデノ随伴ウィルス(AAV)ベクター、単純ヘルペスウィルスベクター、レンチウィルスベクター等のウィルス由来の動物細胞用ベクターを用いる方法、リン酸カルシウム共沈法、DEAE−デキストラン法、エレクトロポレーション法、リポソーム法、リポフェクション法、マイクロインジェクション法、HVJリポソーム法等を用いることができる。本発明の好ましい実施態様によれば、核初期化処理に用いられる遺伝子の細胞導入法は、ウィルス由来の動物細胞用ベクター、より好ましくはレトロウィルスベクターを用いる方法とされる。   The method for introducing a gene used for nuclear reprogramming is not particularly limited, and a general method used for gene introduction into animal cells, for example, retrovirus vectors such as Moloney murine leukemia virus, adenovirus vectors, Methods using animal cell vectors derived from viruses such as adeno-associated virus (AAV) vector, herpes simplex virus vector, lentivirus vector, calcium phosphate coprecipitation method, DEAE-dextran method, electroporation method, liposome method, lipofection method, A microinjection method, an HVJ liposome method, or the like can be used. According to a preferred embodiment of the present invention, the method of introducing a gene used for nuclear reprogramming is a method using a virus-derived animal cell vector, more preferably a retrovirus vector.

本発明による多能性幹細胞の製造法において、出発材料として用いられる体細胞は特に制限されるものではなく、いかなる体細胞であってもよい。また、体細胞としては、採取された後に一旦凍結保存された細胞を用いてもよい。   In the method for producing pluripotent stem cells according to the present invention, somatic cells used as a starting material are not particularly limited, and any somatic cells may be used. In addition, as the somatic cell, a cell that has been once frozen and then stored may be used.

本発明の好ましい実施態様によれば、前記体細胞は血球細胞とされる。本発明において「血球細胞」とは、生体内の血流中に存在しうる血液細胞と同等の細胞群を意味し、必ずしも末梢血液細胞に限られるものではなく、例えば骨髄中や臍帯血中に存在するものであってもよい。より具体的には、「血球細胞」とは、CD45、CD11aなどの血液細胞のマーカー分子を発現する細胞をいう。また、本明細書において、骨髄中に存在することが確認されている血球細胞を用いることにより、他の組織細胞からよりも効率的に多能性幹細胞を樹立できることが見出されている。よって、本発明の好ましい実施態様によれば、前記血球細胞は骨髄由来単核球細胞とされる。さらに、本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記血球細胞は分化血液細胞とされる。このような血球細胞は、採取された後に一旦凍結保存された細胞であってもよい。   According to a preferred embodiment of the present invention, the somatic cell is a blood cell. In the present invention, “blood cell” means a group of cells equivalent to blood cells that may be present in the bloodstream in a living body, and is not necessarily limited to peripheral blood cells. For example, in bone marrow or umbilical cord blood. It may exist. More specifically, “blood cell” refers to a cell that expresses a blood cell marker molecule such as CD45 or CD11a. In addition, it has been found herein that pluripotent stem cells can be established more efficiently than other tissue cells by using blood cells that have been confirmed to be present in the bone marrow. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the blood cell is a bone marrow-derived mononuclear cell. Furthermore, according to another preferred embodiment of the present invention, the blood cell is a differentiated blood cell. Such blood cells may be cells that have been collected and then cryopreserved.

本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記体細胞(特に血球細胞)は、IL6ST刺激因子と上記サイトカインとの存在下での培養により、水疱性口内炎ウィルスのGタンパク質を被覆タンパク質として持つレトロウィルスにより容易に感染する細胞とされる。このような細胞は、レトロウィルスベクターによって遺伝子を導入する上で有利である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the somatic cells (particularly blood cells) are cultured in the presence of an IL6ST stimulating factor and the above cytokines, and the retrovirus having the vesicular stomatitis virus G protein as a coating protein. The cells are easily infected by viruses. Such cells are advantageous for introducing genes by retroviral vectors.

本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記体細胞(特に血球細胞)は、IL6STを高発現する細胞とされる。具体的には、IL6STはいずれの血球細胞においても発現しているが、中でも発現の高いT細胞、単球(Monocyte)、DC細胞、CD34陽性細胞などを用いることが考えられる。また、血球細胞以外でもIL6STを高発現する体細胞を用いることで、効率よく多能性幹細胞を製造することができる。具体的には、肝臓、腎臓、骨格筋、肺、すい臓、心臓、小腸、脊髄、唾液腺などの細胞も利用することが可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the somatic cells (particularly blood cells) are cells that highly express IL6ST. Specifically, although IL6ST is expressed in any blood cell, it is conceivable to use T cells, monocytes, DC cells, CD34 positive cells, etc. that are highly expressed among them. Also, pluripotent stem cells can be efficiently produced by using somatic cells that highly express IL6ST other than blood cells. Specifically, cells such as liver, kidney, skeletal muscle, lung, pancreas, heart, small intestine, spinal cord and salivary gland can also be used.

本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記体細胞(特に血球細胞)は、工程(a)または(b)で用いられるサイトカインに対するレセプターを発現する細胞とされる。具体的には、c−kit(SCFレセプター)、c−mpl(TPOレセプター)、およびFlt3を発現する細胞として、CD34陽性細胞などを用いることが考えられる。また、IL−3Rα(IL−3レセプター)などを発現する細胞として、単球(Monocyte)などを用いることが考えられる。血球細胞以外でも、c−kitを発現する細胞などが挙げられる。   According to another preferred embodiment of the present invention, the somatic cells (particularly blood cells) are cells expressing a receptor for the cytokine used in step (a) or (b). Specifically, it is considered that CD34 positive cells and the like are used as cells expressing c-kit (SCF receptor), c-mpl (TPO receptor), and Flt3. Moreover, it is possible to use a monocyte etc. as a cell which expresses IL-3R (alpha) (IL-3 receptor) etc. Examples of cells other than blood cells include cells that express c-kit.

本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記体細胞(特に血球細胞)は、核初期化因子の少なくとも1種を発現する細胞とされる。例えば、核初期化因子の1つであるKlf4を発現する細胞としては、血球細胞の中では、単球(Monocyte)、DC細胞、CD34陽性細胞などが挙げられ、その他の組織では、肺、骨格筋、小腸などが挙げられる。Klf4以外についても、Klfファミリー遺伝子、Oct3/4ファミリー遺伝子、Mycファミリー遺伝子、またはSoxファミリー遺伝子を発現する体細胞を用いることができる。また、Oct3/4ファミリー遺伝子やNanog遺伝子などの初期化遺伝子については、それらの偽遺伝子を発現する細胞を体細胞として利用することもできる。   According to another preferred embodiment of the present invention, the somatic cells (particularly blood cells) are cells that express at least one nuclear reprogramming factor. For example, examples of cells that express Klf4, which is one of the nuclear reprogramming factors, include monocytes, DC cells, CD34 positive cells and the like among blood cells, and in other tissues, lung, skeletal Examples include muscle and small intestine. In addition to Klf4, somatic cells that express a Klf family gene, Oct3 / 4 family gene, Myc family gene, or Sox family gene can be used. For reprogramming genes such as Oct3 / 4 family genes and Nanog genes, cells expressing those pseudogenes can also be used as somatic cells.

本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記体細胞(特に血球細胞)は、IL6ST刺激因子と上記のサイトカインとの存在下において核初期化因子の発現が上昇する細胞とされる。例えば、各サイトカインのレセプターであるc−kit(SCFレセプター)、c−mpl(TPOレセプター)、Flt3、IL−3Rα(IL−3レセプター)などを発現する細胞を用いることが考えられる。血球細胞の中では、CD34陽性細胞、DC細胞などが挙げられる。また、上記サイトカインによるこれらのレセプターへの刺激により、核初期化因子であるOct3/4ファミリー遺伝子、Klfファミリー遺伝子、Mycファミリー遺伝子、および/またはSoxファミリー遺伝子の発現が上昇する細胞を用いることにより、これらすべての初期化因子を用いずとも、多能性幹細胞の製造が可能となる。   According to another preferred embodiment of the present invention, the somatic cells (particularly blood cells) are cells in which the expression of a nuclear reprogramming factor is increased in the presence of an IL6ST stimulating factor and the above cytokine. For example, it is conceivable to use cells expressing c-kit (SCF receptor), c-mpl (TPO receptor), Flt3, IL-3Rα (IL-3 receptor), etc., which are receptors for each cytokine. Among blood cells, CD34 positive cells, DC cells and the like can be mentioned. In addition, by using cells in which expression of Oct3 / 4 family gene, Klf family gene, Myc family gene, and / or Sox family gene, which are nuclear reprogramming factors, is increased by stimulation of these receptors with the above cytokines, Without using all these reprogramming factors, pluripotent stem cells can be produced.

本発明の好ましい実施態様によれば、前記体細胞(特に血球細胞)はヒト細胞とされる。この実施態様では、本発明に用いられるIL6ST刺激因子、サイトカイン、核初期化因子またはその遺伝子は、全てヒト由来のものとすることが好ましい。これにより、ヒトの多能性幹細胞を効率よく製造することが可能となる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the somatic cells (particularly blood cells) are human cells. In this embodiment, the IL6ST stimulating factor, cytokine, nuclear reprogramming factor or gene thereof used in the present invention is preferably all derived from human. This makes it possible to efficiently produce human pluripotent stem cells.

本発明に従って製造された細胞における脱分化または初期化の確認は、当技術分野において公知の方法によって行うことができる。このような方法としては、例えば、細胞表面に発現した未分化マーカーに対する抗体を用いて、蛍光励起細胞分離装置(FACS)を利用して解析する方法が挙げられる。具体的には、SSEA−3、SSEA−4、TRA1−60、TRA1−81などの未分化マーカーに対する抗体を利用することができる。また、NanogやOct3/4遺伝子といった未分化マーカーのレポーター遺伝子を細胞に導入して利用することもできる。   Confirmation of dedifferentiation or reprogramming in cells produced according to the present invention can be performed by methods known in the art. As such a method, for example, a method using an antibody against an undifferentiated marker expressed on the cell surface and analyzing using a fluorescence excitation cell separation device (FACS) can be mentioned. Specifically, antibodies against undifferentiated markers such as SSEA-3, SSEA-4, TRA1-60, TRA1-81 can be used. In addition, reporter genes of undifferentiated markers such as Nanog and Oct3 / 4 gene can be introduced into cells and used.

本発明の工程(a)において用いられる、IL6ST刺激因子および少なくとも1種のサイトカインを含む細胞培養培地は、製造された多能性幹細胞の性質を維持するために利用することもできる。すなわち、IL6ST刺激因子と上記のサイトカイン類は、核初期化プロセスの促進のみならず、核初期化後の初期化状態の維持に利用することもできる。   The cell culture medium containing IL6ST stimulating factor and at least one cytokine used in step (a) of the present invention can also be used to maintain the properties of the produced pluripotent stem cells. That is, the IL6ST stimulating factor and the above cytokines can be used not only for promoting the nuclear reprogramming process but also for maintaining the reprogrammed state after the nuclear reprogramming.

本発明による多能性幹細胞の製造法に用いられる試薬類をまとめて、キットとすることもできる。従って、本発明の他の態様によれば、体細胞から多能性幹細胞を製造するためのキットが提供され、該キットは、(a)IL−6シグナル伝達因子刺激因子および少なくとも1種のサイトカインを含む、体細胞を培養するための細胞培養培地、および(b)体細胞を脱分化させるための試薬を含んでなる。   Reagents used in the method for producing pluripotent stem cells according to the present invention can be collected into a kit. Thus, according to another aspect of the present invention, there is provided a kit for producing pluripotent stem cells from somatic cells, the kit comprising (a) an IL-6 signaling factor stimulator and at least one cytokine. A cell culture medium for culturing somatic cells, and (b) a reagent for dedifferentiating somatic cells.

好適なIL−6シグナル伝達因子刺激因子および好適なサイトカインについては上述したとおりである。また、体細胞を脱分化させるための試薬についても上述したとおりであるが、好ましくは、Octファミリー遺伝子、klfファミリー遺伝子、Soxファミリー遺伝子、およびMycファミリー遺伝子を、発現可能な形で体細胞に導入するためのベクターを含む。本発明によるキットはさらに、多能性幹細胞の製造法に用いられる具体的方法に応じて、試薬類、反応容器、説明書等を含んでいてもよい。   A suitable IL-6 signaling factor stimulating factor and a suitable cytokine are as described above. The reagent for dedifferentiating somatic cells is also as described above. Preferably, the Oct family gene, the klf family gene, the Sox family gene, and the Myc family gene are introduced into the somatic cell in an expressible form. A vector for The kit according to the present invention may further contain reagents, reaction containers, instructions, etc. depending on the specific method used for the method for producing pluripotent stem cells.

本発明に従って製造された多能性幹細胞は、各種分化細胞に誘導することが可能であるため、細胞再生医療に利用することができる。すなわち、この多能性幹細胞は、患者本人の体細胞を用いた自家の細胞移植および細胞バンク等より入手した細胞を利用する同種の細胞移植の両者の移植系への利用が可能である。既に存在する血球細胞の大型細胞バンクからも多能性幹細胞の細胞バンクを構築することができる。   The pluripotent stem cells produced according to the present invention can be induced in various differentiated cells and can be used for cell regenerative medicine. That is, this pluripotent stem cell can be used for both transplantation systems of autologous cell transplantation using the patient's own somatic cells and the same type of cell transplantation using cells obtained from a cell bank or the like. A cell bank of pluripotent stem cells can also be constructed from a large cell bank of blood cells that already exist.

また、本発明によれば、各種疾病の患者からの血球細胞検体より、疾病情報に対応した多能性幹細胞バンクを構築することが可能である。さらに、健常人由来の血球細胞を初期化した多能性幹細胞を用いて各種分化細胞を誘導することにより、あるいは難治性疾患の患者より入手した血球細胞を用いて疾患のターゲット細胞を誘導することにより、創薬スクリーニングのツールとしての各種ヒトモデル細胞系の構築も可能である。   Moreover, according to the present invention, it is possible to construct a pluripotent stem cell bank corresponding to disease information from blood cell samples from patients with various diseases. Furthermore, by inducing various differentiated cells using pluripotent stem cells in which healthy human-derived blood cells are reprogrammed, or inducing disease target cells using blood cells obtained from patients with intractable diseases Therefore, it is possible to construct various human model cell lines as a drug discovery screening tool.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

例1:ヒト骨髄由来単核球細胞からの多能性細胞の誘導(1)
A.ヒト骨髄由来単核球細胞の培養
凍結保存されたヒト骨髄由来単核球細胞(hBMMNCs)2.5×10細胞(Allcells社)を100mmペトリディッシュ2枚に播種し、37℃、5% CO下、10%FBS入りDMEM培地で培養を開始した。一方のディッシュには、ヒトSCF(100ng/ml)、ヒトTPO(100ng/ml)、およびヒトIL−3(100ng/ml)を添加し、他方のディッシュにはSCF、TPOおよびIL−3に加えてFP6(20ng/ml)を添加した。ここで、SCF、TPOおよびIL−3からなるサイトカインカクテルを「ST3」と呼び、ST3にFP6を加えたカクテルを「ST3FP6」と呼ぶ(以下同様)。培養開始24時間後に、それぞれのディッシュにそれぞれのサイトカインカクテルを同濃度で再び添加した。培養開始48時間後にそれぞれの細胞を回収し、10%FBS入りDMEM培地500μlで懸濁した。ST3存在下で培養した細胞懸濁液にはST3を各300ng/mlの濃度で添加し、ST3FP6存在下で培養した細胞懸濁液には、ST3(各300ng/ml)に加えてFP6を60ng/mlの濃度で添加した。調製したhBMMNCsを次のウィルス感染実験に用いた。
Example 1: Induction of pluripotent cells from human bone marrow-derived mononuclear cells (1)
A. Culture of Human Bone Marrow-derived Mononuclear Cells Human bone marrow-derived mononuclear cells (hBMMNCs) 2.5 × 10 6 cells (Allcells), which have been cryopreserved, are seeded in two 100 mm Petri dishes, 37 ° C., 5% CO 2 and the culture was started in DMEM medium containing 10% FBS. In one dish, human SCF (100 ng / ml), human TPO (100 ng / ml), and human IL-3 (100 ng / ml) are added, and in the other dish, SCF, TPO and IL-3 are added. FP6 (20 ng / ml) was added. Here, a cytokine cocktail comprising SCF, TPO and IL-3 is referred to as “ST3”, and a cocktail obtained by adding FP6 to ST3 is referred to as “ST3FP6” (the same applies hereinafter). 24 hours after the start of the culture, each cytokine cocktail was added again to each dish at the same concentration. 48 hours after the start of the culture, each cell was collected and suspended in 500 μl of DMEM medium containing 10% FBS. ST3 was added at a concentration of 300 ng / ml to the cell suspension cultured in the presence of ST3, and 60 ng of FP6 was added to the cell suspension cultured in the presence of ST3FP6 in addition to ST3 (each 300 ng / ml). Added at a concentration of / ml. The prepared hBMMNCs were used for the next virus infection experiment.

B.核初期化遺伝子を含む組換えレトロウィルスベクターの作製
コラーゲンタイプIコート100mmディッシュ12枚に、それぞれ4×10個のG3T−hi細胞(タカラバイオ社)を播種し、37℃、5% CO下、10% FBS入りDMEM培地で培養した。培養24時間後に、核初期化遺伝子1種類についてディッシュ3枚を用いてウィルスベクターの遺伝子導入を行った。各ディッシュにつき、pGP vector(タカラバイオ社)6μg、pVSV−G vector(CLONTECH社)6μg、およびレトロウィルスベクターpMXs(T. Kitamura et al., Experimental Hematology, 31, pp.1007-1014, 2003;東京大学北村俊雄教授より供与)に核初期化遺伝子を挿入したプラスミド12μgを、遺伝子導入試薬FuGene6(ロシュダイグノスティック社)を用いて共導入した。用いた核初期化遺伝子は、ヒトOct3/4、ヒトSox2、ヒトKlf4、およびヒトc−mycの4種類であった。核初期化遺伝子発現レトロウィルスベクター:pMXshOct3/4、pMXshSox2、pMXshKlf4、およびpMXshc−mycの構築は、山中らの方法に従って行った(K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp.861-872, 2007)。遺伝子導入の約48時間後に、核初期化遺伝子の種類ごとに培養液を回収し、培養液を0.45μmフィルターでろ過後、5800×g、4℃で4時間遠心し、培養上清を捨てることでウィルス沈殿を取得した。ウィルス沈殿は全て1つにまとめ、2mlの10%FBS入りDMEM培地で懸濁した。最終的に液量は2.4mlほどになった。
B. Preparation of recombinant retrovirus vector containing nuclear reprogramming gene 12 × 10 6 G3T-hi cells (Takara Bio Inc.) were seeded on 12 collagen type I-coated 100 mm dishes, respectively, at 37 ° C. and 5% CO 2. The cells were cultured in a DMEM medium containing 10% FBS. After 24 hours of culturing, a viral vector was introduced using three dishes for one type of nuclear reprogramming gene. For each dish, 6 μg of pGP vector (Takara Bio), 6 μg of pVSV-G vector (CLONTECH), and retroviral vector pMXs (T. Kitamura et al., Experimental Hematology, 31, pp. 1007-1014, 2003; Tokyo) 12 μg of a plasmid into which a nuclear reprogramming gene was inserted was co-introduced using a gene introduction reagent FuGene6 (Roche Diagnostics). The four nuclear reprogramming genes used were human Oct3 / 4, human Sox2, human Klf4, and human c-myc. Nuclear reprogramming gene expression retroviral vectors: pMXshOct3 / 4, pMXshSox2, pMXshKlf4, and pMXshc-myc were constructed according to the method of Yamanaka et al. (K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp.861-872). , 2007). Approximately 48 hours after gene introduction, a culture solution is collected for each type of nuclear reprogramming gene, the culture solution is filtered through a 0.45 μm filter, centrifuged at 5800 × g for 4 hours at 4 ° C., and the culture supernatant is discarded. A virus precipitate was obtained. All virus precipitates were combined and suspended in 2 ml of DMEM medium containing 10% FBS. Finally, the liquid volume became about 2.4 ml.

C.ヒト骨髄由来単核球細胞のウィルス感染処理
予め50μg/mlのレトロネクチン(タカラバイオ社)でコートされた12ウェルプレートへ、懸濁したウィルス沈殿を1ウェルにつき1.2mlずつ添加し、1080×g、20℃で2時間遠心した。遠心後のプレートに前記のhBMMNCsの細胞懸濁液500μlを各ウェルに添加し、37℃、5% COにて培養を開始した。培養開始約24時間後に、それぞれにサイトカインを再び添加した。
C. Treatment of human bone marrow-derived mononuclear cells with virus infection To a 12-well plate previously coated with 50 μg / ml of RetroNectin (Takara Bio Inc.), 1.2 ml of the suspended virus precipitate was added per well, and 1080 × g And centrifuged at 20 ° C. for 2 hours. 500 μl of the cell suspension of hBMMNCs was added to each well on the plate after centrifugation, and culture was started at 37 ° C. and 5% CO 2 . Approximately 24 hours after the start of the culture, cytokines were added again.

ウィルス感染開始から約48時間後にトリプシンEDTA液(GIBCO社)で各ウェルの細胞を回収し、予め5×10個/ディッシュのマウス胚性線維芽細胞をフィーダー細胞としたゼラチンコート100mmディッシュに10%FBS入りDMEM培地を用いて細胞を播き直した。それぞれのディッシュにはサイトカインを再び添加した。さらに、約24時間後および約72時間後に、サイトカイン入りの10%FBS入りDMEM培地で培地交換を実施した。その後、ウィルス感染開始から6日後からは、ST3またはST3FP6を含まないヒトES細胞培養用の培地に交換した。用いた培地の組成は、DMEM−F12培地(SIGMA社)500ml、非必須アミノ酸液(SIGMA社)5ml、200mM L−Glutamine(SIGMA社)6.25ml、KNOCKOUTTM Serum Replacement(KSR)(Invitorgen社)125ml、2−メルカプトエタノール(SIGMA社)5μl、5N NaOH 638μl、Human bFGF(UBI社)終濃度5ng/mlであった。 Approximately 48 hours after the start of virus infection, cells in each well were collected with trypsin EDTA solution (GIBCO), and 10 × 10 × 10 × 10 gelatin dish containing 5 × 10 5 / dish mouse embryonic fibroblasts as feeder cells in advance. Cells were reseeded using DMEM medium with% FBS. Cytokines were added again to each dish. Further, after about 24 hours and about 72 hours, the medium was exchanged with DMEM medium containing 10% FBS containing cytokine. Thereafter, after 6 days from the start of virus infection, the medium was replaced with a medium for culturing human ES cells not containing ST3 or ST3FP6. The composition of the medium used was: DMEM-F12 medium (SIGMA) 500 ml, non-essential amino acid solution (SIGMA) 5 ml, 200 mM L-Glutamine (SIGMA) 6.25 ml, KNOCKOUT Serum Replacement (KSR) (Invitrogen) 125 ml, 2-mercaptoethanol (SIGMA) 5 μl, 5N NaOH 638 μl, Human bFGF (UBI) final concentration 5 ng / ml.

その後、毎日培地交換を実施した。ウィルス感染開始から10日後には、両方のディッシュでいくつかのコロニーを確認した(図1B)。この時点でST3FP6存在下で培養したhBMMNCsの場合、比較的大きな扁平コロニーを含んでいたのに対し、ST3存在下で培養したhBMMNCsの場合は出現したコロニーはまだ小さく、マウスES細胞に似た形態のコロニーであった。15日後には各24個のコロニーをピックアップし、残りの細胞を予めフィーダー細胞を播いたゼラチンコート100mmディッシュに再播種した。20日後に再びコロニーをピックアップし、残りの細胞の半分を播種し、さらに残りの半分の細胞について、FACSによりヒトES細胞マーカーSSEA−4の発現確認を行った(図1A)。FACSによる解析では、回収した細胞をstaining medium(SM)(5% FBS、0.05% NaN、および0.5mM EDTAを含むPBS)3〜5mlで洗浄後、フィコエリスリン結合抗SSEA4抗体(BDバイオサイエンス社)5μlを添加し、氷中で15分静置した。SM6mlで洗浄後、死細胞を検出するための試薬ヨウ化プロピジウム(PI)1μg/mlを含むSM液1mlで再懸濁し、FACS Calibur(BDバイオサイエンス社)またはFACS Aria SORP(BDバイオサイエンス社)を用いて測定を行った。その結果、ST3FP6存在下で培養したhBMMNCsを用いた場合、レトロウィルス感染20日後の時点で、幹細胞マーカーであるSSEA−4を発現する細胞が約40%に達し、FP6を添加しなかった場合の約15%に比して2.5倍以上に達していることが示された。また、ヒトES細胞においてはアルカリフォスファターゼが発現していることが知られている。そこで、27日後の時点で、常法に従ってアルカリフォスファターゼ活性染色を行った(図1C)。その結果、この時点でのコロニーのほとんどがアルカリフォスファターゼ陽性であることを確認した。以上より、ST3FP6存在下で培養したhBMMNCsを用いた場合、多能性幹細胞の出現時期、細胞数において、ST3存在下で培養したhBMMNCsを用いた場合を顕著に上回っていることが明らかとなった。 Thereafter, the medium was changed every day. Ten days after the start of virus infection, several colonies were confirmed in both dishes (FIG. 1B). In the case of hBMMNCs cultured in the presence of ST3FP6 at this time, relatively large squamous colonies were included, whereas in the case of hBMMNCs cultured in the presence of ST3, the colonies that appeared were still small and resembling mouse ES cells. The colony. After 15 days, 24 colonies were picked up, and the remaining cells were replated in a gelatin-coated 100 mm dish previously seeded with feeder cells. After 20 days, the colonies were picked up again, half of the remaining cells were seeded, and the expression of the human ES cell marker SSEA-4 was confirmed by FACS for the remaining half of the cells (FIG. 1A). In the analysis by FACS, the collected cells were washed with 3 to 5 ml of staining medium (SM) (PBS containing 5% FBS, 0.05% NaN 3 and 0.5 mM EDTA), and then phycoerythrin-conjugated anti-SSEA4 antibody ( (BD Bioscience) 5 μl was added and allowed to stand in ice for 15 minutes. After washing with 6 ml of SM, the suspension was resuspended with 1 ml of SM solution containing 1 μg / ml of propidium iodide (PI) for detecting dead cells, and FACS Calibur (BD Bioscience) or FACS Aria SORP (BD Bioscience) Measurement was performed using As a result, when hBMMNCs cultured in the presence of ST3FP6 were used, about 20% of cells expressing stem cell marker SSEA-4 reached 20 days after retrovirus infection, and FP6 was not added. It was shown that it reached 2.5 times or more compared to about 15%. Further, it is known that alkaline phosphatase is expressed in human ES cells. Therefore, at the time after 27 days, alkaline phosphatase activity staining was performed according to a conventional method (FIG. 1C). As a result, it was confirmed that most of the colonies at this point were positive for alkaline phosphatase. From the above, it was found that when hBMMNCs cultured in the presence of ST3FP6 were used, the appearance time and the number of cells of pluripotent stem cells were markedly higher than when hBMMNCs cultured in the presence of ST3 were used. .

例2:ヒト骨髄由来単核球細胞からの多能性細胞の誘導(2)
A.ヒト骨髄由来単核球細胞の培養
凍結保存されたヒト骨髄由来単核球細胞(hBMMNCs)2.5×106細胞(Allcells社)を100mmペトリディッシュ1枚に播種し、37℃、5% CO下、10%FBS入りDMEM培地で培養を開始した。培地には、ヒトSCF(100ng/ml)、ヒトTPO(100ng/ml)、ヒトIL−3(100ng/ml)、ヒトFlt3リガンド(100ng/ml)、およびFP6(20ng/ml)を添加した。ここで、SCF、TPO、IL−3、Flt3リガンド、およびFP6からなるサイトカインカクテルを「ST3FLFP6」と呼ぶ(以下同様)。培養開始24時間後に、ST3FLFP6を同濃度で再び添加した。培養開始48時間後に細胞を回収し、総細胞数5×10個の細胞を10%FBS入りDMEM培地500μlで懸濁した。細胞懸濁液には、ST3FL(各300ng/ml)に加え、FP6を60ng/mlの濃度で添加した。調製したhBMMNCsを次のウィルス感染実験に用いた。
Example 2: Induction of pluripotent cells from human bone marrow-derived mononuclear cells (2)
A. Culture of Human Bone Marrow-derived Mononuclear Cells Human bone marrow-derived mononuclear cells (hBMMNCs) 2.5 × 10 6 cells (Allcells), which have been cryopreserved, are seeded in a 100 mm Petri dish, 37 ° C., 5% CO 2 and the culture was started in DMEM medium containing 10% FBS. Human SCF (100 ng / ml), human TPO (100 ng / ml), human IL-3 (100 ng / ml), human Flt3 ligand (100 ng / ml), and FP6 (20 ng / ml) were added to the medium. Here, a cytokine cocktail consisting of SCF, TPO, IL-3, Flt3 ligand, and FP6 is referred to as “ST3FLFP6” (the same applies hereinafter). 24 hours after the start of the culture, ST3FLFP6 was added again at the same concentration. Cells were collected 48 hours after the start of culture, and 5 × 10 5 cells were suspended in 500 μl of DMEM medium containing 10% FBS. In addition to ST3FL (each 300 ng / ml), FP6 was added to the cell suspension at a concentration of 60 ng / ml. The prepared hBMMNCs were used for the next virus infection experiment.

B.核初期化遺伝子を含む組換えレトロウィルスベクターの作製
コラーゲンタイプIコート100mmディッシュ16枚に、それぞれ2.5×10個のG3T−hi細胞(タカラバイオ社)を播種し、37℃、5% CO下、10% FBS入りDMEM培地で培養した。培養24時間後に、核初期化遺伝子1種類についてディッシュ4枚を用いてウィルスベクターの遺伝子導入を行った。各ディッシュにつき、pGP vector(タカラバイオ社)6μg、pVSV−G vector(CLONTECH社)6μg、およびレトロウィルスベクターpMXsに核初期化遺伝子を挿入したプラスミド12μgを、遺伝子導入試薬FuGene6(ロシュダイグノスティック社)を用いて共導入した。用いた核初期化遺伝子は、ヒトOct3/4、ヒトSox2、ヒトKlf4、ヒトc−mycの4種類であった。遺伝子導入の約48時間後に、核初期化遺伝子の種類ごとに培養液を回収し、培養液を0.75μmフィルターでろ過後、5000×g、4℃で4時間遠心し、培養上清を捨てることでウィルス沈殿を取得した。ウィルス沈殿は全て1つにまとめ、500μlの10%FBS入りDMEM培地を加えて再懸濁したところ、最終的に液量は1mlほどになった。
B. Production of recombinant retrovirus vector containing nuclear reprogramming gene Sixteen collagen type I-coated 100 mm dishes were seeded with 2.5 × 10 6 G3T-hi cells (Takara Bio Inc.) at 37 ° C., 5% CO 2 under were cultured in 10% FBS-containing DMEM medium. After 24 hours of culturing, viral vectors were introduced using 4 dishes of one type of nuclear reprogramming gene. For each dish, 6 μg of pGP vector (Takara Bio), 6 μg of pVSV-G vector (CLONTECH), and 12 μg of a plasmid in which the nuclear reprogramming gene was inserted into the retroviral vector pMXs were used as a gene transfer reagent FuGene6 (Roche Diagnostics) ). The four nuclear reprogramming genes used were human Oct3 / 4, human Sox2, human Klf4, and human c-myc. Approximately 48 hours after gene introduction, the culture solution is collected for each type of nuclear reprogramming gene, the culture solution is filtered through a 0.75 μm filter, centrifuged at 5000 × g for 4 hours at 4 ° C., and the culture supernatant is discarded. A virus precipitate was obtained. All virus precipitates were combined into one, and 500 μl of DMEM medium containing 10% FBS was added and resuspended. As a result, the liquid volume finally reached about 1 ml.

C.ヒト骨髄由来単核球細胞のウィルス感染処理
予め50μg/mlのレトロネクチン(タカラバイオ社)でコートされた12ウェルプレート中の1つのウェルに、懸濁したウィルス沈殿を添加し、1080×g、20℃で2時間遠心した。遠心後のプレートに前記のhBMMNCsの細胞懸濁液500μlを添加し、37℃、5% COにて培養を開始した。培養開始約24時間後に、ST3FLFP6入りの培地で培地交換を実施した。
C. Treatment of human bone marrow-derived mononuclear cells with virus infection To one well in a 12-well plate previously coated with 50 μg / ml of RetroNectin (Takara Bio Inc.), the suspended virus precipitate was added to 1080 × g, 20 Centrifugation was performed at 0 ° C. for 2 hours. To the plate after centrifugation, 500 μl of the cell suspension of hBMMNCs was added, and culture was started at 37 ° C. and 5% CO 2 . About 24 hours after the start of the culture, the medium was replaced with a medium containing ST3FLFP6.

ウィルス感染開始から約48時間後にトリプシンEDTA液(GIBCO社)で細胞を回収し、予め5×10個/ディッシュのマウス胚性線維芽細胞をフィーダー細胞としたゼラチンコート100mmディッシュに、10%FBSおよびST3FLFP6を補充したDMEM培地を用いて細胞を播き直した。さらに、約48時間後に10%FBSおよびST3FLFP6を補充したDMEM培地で培地交換を実施した。その後、ウィルス感染開始から6日後からは、ST3FLFP6を含まないヒトES細胞培養用の培地(例1Cに記載)に交換した。 Approximately 48 hours after the start of virus infection, cells were collected with trypsin EDTA solution (GIBCO), and 10% FBS was added to a gelatin-coated 100 mm dish in which mouse embryonic fibroblasts of 5 × 10 5 cells / dish were previously used as feeder cells. Cells were reseeded using DMEM medium supplemented with ST3FLFP6. Further, after about 48 hours, the medium was exchanged with a DMEM medium supplemented with 10% FBS and ST3FLFP6. Thereafter, from 6 days after the start of virus infection, the medium was replaced with a medium for human ES cell culture (not described in Example 1C) not containing ST3FLFP6.

その後、毎日培地交換を実施した。ウィルス感染開始から11日後には、両方のディッシュでいくつかのコロニーを確認した。18日後には各24個のコロニーをピックアップし、残りの細胞を予めフィーダー細胞を播いたゼラチンコート100mmディッシュに再播種した。22日後の細胞を回収し、例1の方法に倣い、FACSによりヒトES細胞マーカーであるSSEA−4の発現を解析した。その結果を図2に示す。   Thereafter, the medium was changed every day. Eleven days after the start of virus infection, several colonies were confirmed in both dishes. After 18 days, 24 colonies were picked up and the remaining cells were re-seeded in a gelatin-coated 100 mm dish previously seeded with feeder cells. The cells after 22 days were collected, and the expression of human ES cell marker SSEA-4 was analyzed by FACS following the method of Example 1. The result is shown in FIG.

例3:レトロウィルス感染性ヒト骨髄由来単核球細胞の解析
A.ヒト骨髄由来単核球細胞のレトロウィルス感染性の分析
凍結保存されたhBMMNCs(Allcells社)を用いて、レトロウィルスの感染効率についての検討を行った。例1の方法に倣い、核初期化因子発現pMXsベクターの代わりに、緑色蛍光タンパク質EGFPを発現するpMXsIRES−EGFP(pMXsIG)ベクター(T. Kitamura et al., Experimental Hematology, 31, pp.1007-1014, 2003;東京大学北村俊雄教授より供与)を用いて実施した。
Example 3: Analysis of retrovirally infected human bone marrow-derived mononuclear cells Analysis of Retrovirus Infectivity of Human Bone Marrow-Derived Mononuclear Cells The retroviral infection efficiency was examined using cryopreserved hBMMNCs (Allcells). Following the method of Example 1, a pMXsIRES-EGFP (pMXsIG) vector expressing green fluorescent protein EGFP (T. Kitamura et al., Experimental Hematology, 31, pp.1007-1014) instead of the nuclear reprogramming factor expression pMXs vector. , 2003; provided by Professor Toshio Kitamura of the University of Tokyo).

hBMMNCsの培養条件は以下の3種類で実施した:(i)サイトカインを添加せずに、解凍後の細胞を用いてレトロウィルス感染を行った;(ii)例1と同様に、10%FBS入りDMEM培地にヒトSCF(100ng/ml)、ヒトTPO(100ng/ml)、およびヒトIL−3(100ng/ml)を加えて(ST3)、前培養およびレトロウィルス感染を実施した;(iii)例1と同様に、10%FBS入りDMEM培地にヒトSCF(100ng/ml)、ヒトTPO(100ng/ml)、ヒトIL−3(100ng/ml)、およびFP6(20ng/ml)を加えて(ST3FP6)、前培養およびレトロウィルス感染を実施した。   The culture conditions of hBMMNCs were carried out in the following three types: (i) Retrovirus infection was performed using the cells after thawing without adding cytokine; (ii) As in Example 1, containing 10% FBS Pre-culture and retroviral infection were performed by adding human SCF (100 ng / ml), human TPO (100 ng / ml), and human IL-3 (100 ng / ml) to DMEM medium (ST3); (iii) Examples Similar to 1, human SCF (100 ng / ml), human TPO (100 ng / ml), human IL-3 (100 ng / ml), and FP6 (20 ng / ml) were added to DMEM medium containing 10% FBS (ST3FP6). ), Preculture and retroviral infection were performed.

レトロウィルスの調製および感染方法は例1と同様に実施した。感染2日後に細胞を回収し、細胞をSM液で洗浄後、PI(1μg/ml)を含むSM液1mlで再懸濁し、FACS Calibur(BDバイオサイエンス社)を用いてFACS解析を行った(図3)。その結果、サイトカインを添加した培養を行わない(i)の場合、レトロウィルスに感染する細胞は全く検出できなかったのに対して、ST3を添加((ii))することにより、生細胞中約4%の細胞がレトロウィルスに感染するようになり、さらにFP6を加えてST3FP6を添加((iii))することにより、レトロウィルスに感染する細胞は約8%に増加した。一方で、本例にて使用したレトロウィルスをコントロール細胞のNIH3T3細胞に感染させたところ、99%の効率で感染が可能であったことから、レトロウィルスそのものの感染能力は十分であった。   Retrovirus preparation and infection methods were performed as in Example 1. Two days after infection, the cells were collected, washed with SM solution, resuspended in 1 ml of SM solution containing PI (1 μg / ml), and FACS analysis was performed using FACS Calibur (BD Bioscience) ( FIG. 3). As a result, in the case of (i) in which no culture was added with cytokines, no cells infected with retrovirus were detected, whereas by adding ST3 ((ii)) 4% of the cells became infected with retrovirus, and the addition of FP6 followed by addition of ST3FP6 ((iii)) increased the number of cells infected with retrovirus to about 8%. On the other hand, when the retrovirus used in this example was infected to NIH3T3 cells as control cells, infection was possible with an efficiency of 99%, and thus the infection ability of the retrovirus itself was sufficient.

B.感染細胞の表面抗原マーカーの分析
次に、例1および例2と同様にST3、ST3FP6またはST3FLFP6存在下で培養したhBMMNCsに対して、pMXsIGベクターより作製したレトロウィルスを感染させた場合の、EGFP陽性の感染細胞について、各種表面抗原マーカーに対する抗体を用いて免疫染色を行い、FACSを用いて解析を行った。
B. Analysis of surface antigen markers of infected cells Next, in the same manner as in Example 1 and Example 2, hBMMNCs cultured in the presence of ST3, ST3FP6, or ST3FLFP6 were positive for EGFP when a retrovirus prepared from the pMXsIG vector was infected. The infected cells were immunostained using antibodies against various surface antigen markers and analyzed using FACS.

回収した細胞をSM液3〜5 mlで洗浄後、各種抗体5μlを添加し、氷中で15分静置した。SM6mlで洗浄後、PI(1μg/ml)を含むSM液1mlで再懸濁し、FACS Calibur(BDバイオサイエンス社)にて測定を行った。用いた抗体は、アロフィコシアニン結合抗ヒトCD45抗体、アロフィコシアニン結合抗ヒトCD34抗体、フィコエリスリン結合抗ヒトCD38抗体、アロフィコシアニン結合抗ヒトCD11b抗体(以上、BDバイオサイエンス社)、フィコエリスリン結合抗ヒトCD3抗体、フィコエリスリン結合抗ヒトCD117抗体、およびフィコエリスリン結合抗ヒトCD19抗体(以上、IMMUNOTECH社)であった。CD45抗原は、すべてのヒト白血球、すなわちリンパ球、好酸球、単球、好塩基球、および好中球の表面に発現する。CD34抗原は、最も未分化な造血幹細胞と造血前駆細胞に発現する。CD38抗原は活性化したTおよびBリンパ球、NK細胞、単球、形質細胞および胸腺髄質細胞に発現する。CD11b抗原は、骨髄単球系細胞にみられ、NK細胞、顆粒球、単球/マクロファージに強く発現する。CD3抗原は、成熟T細胞および胸腺細胞に発現する。CD117抗原はごく少数の正常骨髄細胞にしか発現していないが、肥満細胞にも発現する。CD19抗原は初期B細胞を含むすべての正常B細胞に発現するが、形質細胞に成熟すると消失する。   The collected cells were washed with 3-5 ml of SM solution, 5 μl of various antibodies were added, and the mixture was allowed to stand in ice for 15 minutes. After washing with 6 ml of SM, the suspension was resuspended with 1 ml of SM solution containing PI (1 μg / ml), and measurement was performed with FACS Calibur (BD Bioscience). The antibodies used were allophycocyanin-conjugated anti-human CD45 antibody, allophycocyanin-conjugated anti-human CD34 antibody, phycoerythrin-conjugated anti-human CD38 antibody, allophycocyanin-conjugated anti-human CD11b antibody (above, BD Biosciences), phycoerythrin-conjugated. They were anti-human CD3 antibody, phycoerythrin-conjugated anti-human CD117 antibody, and phycoerythrin-conjugated anti-human CD19 antibody (above, IMMUNOTECH). The CD45 antigen is expressed on the surface of all human leukocytes, ie lymphocytes, eosinophils, monocytes, basophils, and neutrophils. CD34 antigen is expressed on the most undifferentiated hematopoietic stem cells and hematopoietic progenitor cells. CD38 antigen is expressed on activated T and B lymphocytes, NK cells, monocytes, plasma cells and thymic medullary cells. CD11b antigen is found in bone marrow monocytic cells and is strongly expressed in NK cells, granulocytes, monocytes / macrophages. CD3 antigen is expressed on mature T cells and thymocytes. The CD117 antigen is expressed on only a few normal bone marrow cells, but is also expressed on mast cells. The CD19 antigen is expressed on all normal B cells, including early B cells, but disappears when maturing into plasma cells.

解析の結果、レトロウィルス感染細胞のほぼ全てにおいて白血球のマーカーであるCD45は陽性であり、ST3ではほぼすべてがCD34陽性細胞であり、ST3FP6またはST3FLFP6では約60%がCD34陽性細胞であった。一方で、CD11b、CD3、CD19といったマーカーはいずれも陰性であった(図4)。   As a result of analysis, CD45, which is a leukocyte marker, was positive in almost all retrovirus-infected cells, almost all were CD34 positive cells in ST3, and about 60% were CD34 positive cells in ST3FP6 or ST3FLFP6. On the other hand, markers such as CD11b, CD3, and CD19 were all negative (FIG. 4).

例4:レトロウィルス感染性ヒト末梢血由来単核球細胞の解析
凍結保存されたヒト末梢血由来単核球細胞(hPBMNCs)(Allcells社)に対して、例3と同様にpMXsIGベクターを用いてレトロウィルスの感染実験を行った。サイトカインカクテルを用いてhPBMNCsを培養した場合の感染効率とEGFP陽性の感染細胞について、各種表面抗原マーカーに対する抗体を用いて免疫染色を行い、FACSを用いて感染細胞の同定を行った。
Example 4: Analysis of retrovirally infected human peripheral blood-derived mononuclear cells Using cryo-preserved human peripheral blood-derived mononuclear cells (hPBMNCs) (Allcells) using the pMXsIG vector in the same manner as in Example 3. A retrovirus infection experiment was conducted. The infection efficiency when hPBMNCs were cultured using a cytokine cocktail and EGFP-positive infected cells were immunostained using antibodies against various surface antigen markers, and the infected cells were identified using FACS.

hPBMNCsの培養には、10%FBS入りDMEM培地にヒトSCF(100ng/ml)、ヒトTPO(100ng/ml)、ヒトIL−3(100ng/ml)、FP6(20ng/ml)、Flt3リガンド(100ng/ml)、ヒトGM−CSF(100ng/ml)、ヒトM−CSF(50ng/ml)を添加して培養したGM培養系と、ヒトSCF(100ng/ml)、ヒトTPO(100ng/ml)、ヒトIL−3(100ng/ml)、FP6(20ng/ml)、LPS(1μg/ml)、抗ヒトCD40抗体 #341(キリンファーマ社)(100ng/ml)、抗ヒトCD3抗体(OKT3 ヤンセンファーマ)(1μg/ml)、抗ヒトCD28抗体(eBioscience)(1μg/ml)を添加して前培養したTB培養系の2通りの培養系を用いて、レトロウィルス感染を実施した。レトロウィルスの調製および感染方法は例1と同様に実施した。感染2日後に細胞を回収し、回収した細胞をSM液3〜5mlで洗浄後、各種抗体5μlを添加し、氷中で15分静置した。SM6mlで洗浄後、PI(1μg/ml)を含むSM液1mlで再懸濁し、FACS Calibur(BDバイオサイエンス社)にて測定を行った。   For the culture of hPBMNCs, human SCF (100 ng / ml), human TPO (100 ng / ml), human IL-3 (100 ng / ml), FP6 (20 ng / ml), Flt3 ligand (100 ng) in DMEM medium containing 10% FBS. / Ml), human GM-CSF (100 ng / ml), GM culture system added with human M-CSF (50 ng / ml), human SCF (100 ng / ml), human TPO (100 ng / ml), Human IL-3 (100 ng / ml), FP6 (20 ng / ml), LPS (1 μg / ml), anti-human CD40 antibody # 341 (Kirin Pharma) (100 ng / ml), anti-human CD3 antibody (OKT3 Janssen Pharma) (1 μg / ml) and anti-human CD28 antibody (eBioscience) (1 μg / ml) were added. Using a culture system of two types of pre-cultured TB culture system, it was carried out retroviral infection. Retrovirus preparation and infection methods were performed as in Example 1. Two days after infection, the cells were collected, and the collected cells were washed with 3 to 5 ml of SM solution, 5 μl of various antibodies were added, and the mixture was allowed to stand in ice for 15 minutes. After washing with 6 ml of SM, the suspension was resuspended with 1 ml of SM solution containing PI (1 μg / ml), and measurement was performed with FACS Calibur (BD Bioscience).

用いた抗体は、アロフィコシアニン結合抗ヒトCD45抗体、アロフィコシアニン結合抗ヒトCD34抗体、フィコエリスリン結合抗ヒトCD38抗体、アロフィコシアニン結合抗ヒトCD11b抗体、フィコエリスリン結合抗ヒトCD13抗体(以上、BDバイオサイエンス社)、フィコエリスリン結合抗ヒトCD3抗体、フィコエリスリン結合抗ヒトCD117抗体、およびフィコエリスリン結合抗ヒトCD19抗体(以上、IMMUNOTECH社)であった。CD13抗原は、正常末梢血の好中球、好酸球、好塩基球および単球など、ほとんどの骨髄系細胞に発現する。   The antibodies used were allophycocyanin-conjugated anti-human CD45 antibody, allophycocyanin-conjugated anti-human CD34 antibody, phycoerythrin-conjugated anti-human CD38 antibody, allophycocyanin-conjugated anti-human CD11b antibody, phycoerythrin-conjugated anti-human CD13 antibody (hereinafter referred to as BD). Bioscience), phycoerythrin-conjugated anti-human CD3 antibody, phycoerythrin-conjugated anti-human CD117 antibody, and phycoerythrin-conjugated anti-human CD19 antibody (hereinafter, IMMUNOTECH). CD13 antigen is expressed on most myeloid cells such as normal peripheral blood neutrophils, eosinophils, basophils and monocytes.

解析の結果、レトロウィルス感染細胞のほぼ全てにおいて白血球のマーカーであるCD45は陽性であり、GM培養系では骨髄細胞を用いた場合と同様に、約半数がCD34陽性であった。TB培養系においてはT細胞のマーカーであるCD3抗原陽性であった(図5)。本系を用いることにより、末梢血中に存在するT細胞などから多能性細胞を誘導できる可能性が考えられる。   As a result of analysis, CD45, which is a leukocyte marker, was positive in almost all retrovirus-infected cells, and about half of them were CD34 positive in the GM culture system, as in the case of using bone marrow cells. In the TB culture system, it was positive for CD3 antigen, which is a T cell marker (FIG. 5). By using this system, there is a possibility that pluripotent cells can be induced from T cells or the like present in peripheral blood.

例5:ヒト誘導多能性細胞クローンの表面抗原解析
例1および例2の結果クローニングした細胞株について、コロニー形態の観察およびFACSによりヒトES細胞マーカーSSEA−4の発現確認を行った。FACS解析の方法は例1と同様に行った。
Example 5: Surface antigen analysis of human induced pluripotent cell clones Results of Example 1 and Example 2 The cloned cell lines were observed for colony morphology and confirmed the expression of human ES cell marker SSEA-4 by FACS. The FACS analysis method was the same as in Example 1.

ST3の培養条件を用いて取得したクローン#16および#30、ST3FPの培養条件を用いて取得したクローン#22および#33、ST3FLFPの培養条件を用いて取得したクローン#1および#4について解析した結果を図6に示す。いずれのクローンも幹細胞マーカーであるSSEA−4を有意に発現していることを確認した。   Clone # 16 and # 30 obtained using ST3 culture conditions, clone # 22 and # 33 obtained using ST3FP culture conditions, and clones # 1 and # 4 obtained using ST3FLFP culture conditions were analyzed. The results are shown in FIG. All of the clones were confirmed to significantly express stem cell marker SSEA-4.

例6:ヒト誘導多能性細胞クローンのRT−PCR解析
例5で解析したクローンを含め、例1および例2の結果取得した多能性幹細胞クローンについて、幹細胞特異的遺伝子のmRNAの発現をRT−PCR法を用いて解析した。
Example 6: RT-PCR analysis of human-derived pluripotent cell clones Regarding the pluripotent stem cell clones obtained as a result of Examples 1 and 2 including the clones analyzed in Example 5, the expression of mRNA of stem cell-specific genes was determined by RT -Analyzed using PCR method.

各クローン細胞をマウス胚性線維芽細胞のフィーダー細胞上に播種し、ヒトES細胞用培地にて培養した細胞よりRNAを回収した。用いた培地の組成は、DMEM−F12培地(SIGMA社)500ml、非必須アミノ酸液(SIGMA社)5ml、200mM L−Glutamine(SIGMA社)6.25ml、KNOCKOUTTM Serum Replacement(KSR)(Invitorgen社)125ml、2−メルカプトエタノール(SIGMA社)5μl、5N NaOH 638μl、Human bFGF(UBI社)終濃度5ng/mlであった。回収した細胞はPBS緩衝液で洗浄後、細胞沈殿を液体窒素中にて凍結した。コントロール細胞として、凍結融解後のBMMNCsをフィーダー細胞上で数時間培養した細胞およびフィーダー細胞(MEF細胞)を用意した。凍結後の細胞サンプルより、RNeasy Plus Mini Kit(QIAGEN社)を用いて、添付プロトコルに従って全RNAを調製した。調製したRNAを用いて、SuperScriptIII First Strand Synthesis System(Invitrogen社)により添付のプロトコルに従ってcDNAを合成した。合成したcDNAを鋳型として、LA Taq DNA polymerase(タカラバイオ社)を用いて、96℃−20秒、55℃−30秒、および72℃−30秒からなる工程を1サイクルとして35サイクルのPCR反応を実施した。PCR反応に用いたプライマーは山中らと同様のものを用いており(K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp.861-872, 2007)、各プライマーの塩基配列を表1に示す。各PCR反応は各遺伝子についてフォワード(Fw)プライマーとリバース(Rv)プライマーとの組合せを用いて実施した。RT反応およびPCR反応のコントロールとして、ハウスキーピング遺伝子であるglyceraldehyde−3−phosphate dehydrogenase(GAPDH)遺伝子を用いた。PCR反応物をエチジウムブロマイド入りのアガロースゲルにて電気泳動し、UVトランスイルミネーターにより観察した結果を図7に示す。解析の結果、いずれのクローンも幹細胞マーカー遺伝子を発現していることを確認した。   Each clone cell was seed | inoculated on the feeder cell of a mouse embryonic fibroblast, and RNA was collect | recovered from the cell cultured in the culture medium for human ES cells. The composition of the medium used was: DMEM-F12 medium (SIGMA) 500 ml, non-essential amino acid solution (SIGMA) 5 ml, 200 mM L-Glutamine (SIGMA) 6.25 ml, KNOCKOUT ™ Serum Replacement (KSR) (Invitrogen) 125 ml 2-mercaptoethanol (SIGMA) 5 μl, 5N NaOH 638 μl, Human bFGF (UBI) final concentration 5 ng / ml. The collected cells were washed with PBS buffer, and the cell precipitate was frozen in liquid nitrogen. As control cells, BMMNCs after freezing and thawing were cultured on feeder cells for several hours, and feeder cells (MEF cells) were prepared. Total RNA was prepared from the frozen cell sample using RNeasy Plus Mini Kit (QIAGEN) according to the attached protocol. Using the prepared RNA, cDNA was synthesized by SuperScriptIII First Strand Synthesis System (Invitrogen) according to the attached protocol. Using LA Taq DNA polymerase (Takara Bio Inc.) using the synthesized cDNA as a template, 35 cycles of PCR reaction with one cycle consisting of 96 ° C-20 seconds, 55 ° C-30 seconds, and 72 ° C-30 seconds Carried out. The primers used for the PCR reaction are the same as those used by Yamanaka et al. (K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 131, pp. 861-872, 2007), and the base sequences of the primers are shown in Table 1. Each PCR reaction was performed using a combination of forward (Fw) and reverse (Rv) primers for each gene. As a control for RT reaction and PCR reaction, a housekeeping gene, glyceraldehyde-3 -phosphate dehydrogenase (GAPDH) gene, was used. FIG. 7 shows the results of electrophoresis of the PCR reaction product on an agarose gel containing ethidium bromide and observation with a UV transilluminator. As a result of the analysis, it was confirmed that all the clones expressed the stem cell marker gene.

例7:マウス骨髄由来単核球細胞からの多能性細胞の誘導(1)
A.マウス骨髄由来単核球細胞の取得
未分化な多能性幹細胞において緑色蛍光タンパク質EGFPを発現することが知られているOct4−EGFPトランスジェニックマウス(10〜20週齢)(K. Ohbo et al., Dev. Biol., 258, pp.209-225, 2003; 横浜市立大学 大保和之准教授より供与)の大腿骨内の骨髄を採取し、PBSに懸濁した。定法に従い(高津聖志、免疫研究の基礎技術、羊土社1995)、骨髄から比重遠心法により単核球細胞画分を濃縮し、これをマウス骨髄単核球細胞(mBMMNCs)として用いた。
Example 7: Induction of pluripotent cells from mouse bone marrow derived mononuclear cells (1)
A. Obtaining mouse bone marrow-derived mononuclear cells Oct4-EGFP transgenic mice (10-20 weeks of age) known to express green fluorescent protein EGFP in undifferentiated pluripotent stem cells (K. Ohbo et al. , Dev. Biol., 258, pp.209-225, 2003; provided by Associate Professor Kazuyuki Ohbo, Yokohama City University). The bone marrow in the femur was collected and suspended in PBS. According to a conventional method (Toshishi Takatsu, basic technology of immunological research, Yodosha 1995), the mononuclear cell fraction was concentrated from the bone marrow by specific gravity centrifugation, and this was used as mouse bone marrow mononuclear cell (mBMMNCs).

B.核初期化遺伝子を含む組換えレトロウィルスベクターの作製
コラーゲンタイプIコート60mmディッシュ10枚にそれぞれ1×10個、および6ウェルプレートの各ウェルに1×10個のレトロウィルス用のパッケージング用細胞:PLAT−E細胞(S.Morita et al., Gene Therapy, 7, pp.1063-1066, 2000;東京大学北村俊雄教授より供与)を播種し、37℃、5% CO下、10% FBS入りDMEM培地で培養した。培養24時間後に、マウス核初期化遺伝子1種類について60mmディッシュ2枚を用いてウィルスベクターの遺伝子導入を行った。各ディッシュにつき、レトロウィルスベクターpMXsに核初期化遺伝子を挿入したプラスミド3μgを遺伝子導入試薬FuGene6(ロシュダイグノスティック社)を用いて導入した。用いた核初期化遺伝子は、マウスOct3/4、マウスSox2、マウスKlf4、およびマウスc−mycの4種類であった。核初期化遺伝子発現レトロウィルスベクター、pMXsmOct3/4、pMXsmSox2、pMXsmKlf4、およびpMXsmc−mycの構築は、山中らの方法に従って行った(K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 126, pp.663-676, 2006)。その他に、60mmディッシュ1枚と6ウェルプレートの3ウェル分において、上記4種類の遺伝子各3μgのDNAを併せて導入した。また、コントロールとして緑色蛍光タンパク質EGFPを発現するpMXsIGベクター3μgを60mmディッシュ1枚に導入した。遺伝子導入の約48時間後に、各核初期化遺伝子について60mmディッシュ1枚ずつを集めて0.22μmフィルターでろ過後、5800×g、4℃で4時間遠心し、培養上清を捨てた後に3mlのマウスES細胞用培地で再懸濁した濃縮ウィルスサンプル(i)を取得した。マウスES細胞用培地としては、20%FBS入りDMEM培地に1/100容の2-メルカプトエタノール(SIGMA社)、1/1000容のESGRO(CHEMICON社)を添加したものを用いた。また、各核初期化遺伝子について60mmディッシュ1枚ずつを集めて0.22μmフィルターでろ過しただけのものを4ウィルスサンプル(ii)とした。4種類の遺伝子を同時に導入した60mmディッシュ1枚と6ウェルプレートの3ウェル分の培養上清に
ついては、0.22μmフィルターでろ過し、4遺伝子サンプル(iii)とした。コントロールのpMXsIGベクターを導入した培養上清については、0.22μmフィルターでろ過したものをコントロールサンプル(iv)とした。
B. Production of recombinant retroviral vectors containing nuclear reprogramming genes For packaging for 1 × 10 6 each in 10 collagen type I-coated 60 mm dishes and 1 × 10 5 retrovirus in each well of a 6-well plate Cells: PLAT-E cells (S. Morita et al., Gene Therapy, 7, pp.1063-1066, 2000; provided by Professor Toshio Kitamura, University of Tokyo), 37%, 5% CO 2 , 10% The cells were cultured in DMEM medium containing FBS. After 24 hours of culture, viral vector gene transfer was performed using two 60 mm dishes for one type of mouse nuclear reprogramming gene. For each dish, 3 μg of a plasmid in which a nuclear reprogramming gene was inserted into the retrovirus vector pMXs was introduced using a gene introduction reagent FuGene6 (Roche Diagnostics). The nuclear reprogramming genes used were four types: mouse Oct3 / 4, mouse Sox2, mouse Klf4, and mouse c-myc. Construction of nuclear reprogramming gene expression retroviral vectors, pMXsmOct3 / 4, pMXsmSox2, pMXsmKlf4, and pMXsmc-myc was performed according to the method of Yamanaka et al. (K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell, 126, pp. 663-676). , 2006). In addition, 3 μg of each of the above four genes was also introduced into 3 wells of one 60 mm dish and 6 well plate. As a control, 3 μg of pMXsIG vector expressing green fluorescent protein EGFP was introduced into one 60 mm dish. Approximately 48 hours after gene introduction, one 60 mm dish was collected for each nuclear reprogramming gene, filtered through a 0.22 μm filter, centrifuged at 5800 × g for 4 hours at 4 ° C., and the culture supernatant was discarded, followed by 3 ml. A concentrated virus sample (i) resuspended in the mouse ES cell culture medium was obtained. As a medium for mouse ES cells, a DMEM medium containing 20% FBS to which 1/100 volume of 2-mercaptoethanol (SIGMA) and 1/1000 volume of ESGRO (CHEMICON) were added was used. In addition, one 60 mm dish for each nuclear reprogramming gene was collected and filtered through a 0.22 μm filter to obtain 4 virus samples (ii). The culture supernatant for 3 wells of one 60 mm dish and 6 well plate into which 4 types of genes were simultaneously introduced was filtered through a 0.22 μm filter to obtain a 4 gene sample (iii). The culture supernatant into which the control pMXsIG vector was introduced was filtered through a 0.22 μm filter as a control sample (iv).

C.マウス骨髄由来単核球細胞のウィルス感染処理
予め33μg/mlのレトロネクチン(タカラバイオ社)でコートされた12ウェルプレートの2ウェルずつに上記(i)〜(iv)のサンプルを添加し、1080×g、25℃で2時間遠心した。遠心後のプレートからウィルスサンプルを除去し、新たなマウスES細胞用培地を1mlずつ添加した。さらに、(i)〜(iv)の各サンプルの一方のウェルには、マウスSCF(100ng/ml)、ヒトTPO(100ng/ml)、およびマウスIL−3(100ng/ml)(ST3)を添加した。その後、各ウェルに前記のOct4−EGFPマウスより調製したmBMMNCsを1×10個/ウェルになるよう添加し、37℃、5% COにて培養を開始した。
C. Treatment of mouse bone marrow-derived mononuclear cells with virus infection The above samples (i) to (iv) were added to each two wells of a 12-well plate previously coated with 33 μg / ml of retronectin (Takara Bio Inc.), and 1080 × g, centrifuged at 25 ° C. for 2 hours. The virus sample was removed from the plate after centrifugation, and 1 ml of fresh mouse ES cell culture medium was added. Furthermore, mouse SCF (100 ng / ml), human TPO (100 ng / ml), and mouse IL-3 (100 ng / ml) (ST3) were added to one well of each sample of (i) to (iv) did. Thereafter, mBMMNCs prepared from the above Oct4-EGFP mice were added to each well at 1 × 10 5 cells / well, and culture was started at 37 ° C. and 5% CO 2 .

また、ウィルス感染前日に、Oct4EGFPマウス由来胚性線維芽細胞(MEF)を12ウェルプレートに2×10個/ウェルで播種して培養していた各ウェルについても、上記(i)〜(iv)のサンプルを1ウェルずつに添加し、1080×g、32℃で40分間遠心した後、37℃、5% COにて培養を開始した。 In addition, the above-mentioned (i) to (iv) for each well in which Oct4EGFP mouse-derived embryonic fibroblasts (MEF) were seeded at a density of 2 × 10 4 cells / well on the day before virus infection and cultured. ) Was added to each well and centrifuged at 1080 × g and 32 ° C. for 40 minutes, and then the culture was started at 37 ° C. and 5% CO 2 .

ウィルス感染2日後のコントロールサンプルにおけるEGFP発現細胞の割合は、MEF細胞では34%、サイトカインなしのmBMMNCsでは55%、ST3存在下のmBMMNCsでは60%であった。   The percentage of EGFP-expressing cells in the control sample 2 days after virus infection was 34% for MEF cells, 55% for mBMMNCs without cytokines, and 60% for mBMMNCs in the presence of ST3.

4ウィルスサンプル((ii))を感染させたmBMMNCsについては、サイトカインの添加、非添加に関わらず、ウィルス感染開始から5日後にはOct4−EGFPレポーター遺伝子によるEGFP遺伝子の発現が認められた(図8A・B)。一方で、MEFについてはこの時点ではEGFP遺伝子発現細胞の存在は認められなかった(図8C)。ウィルス感染7日後に、mBMMNCs由来各サンプルについて、Oct4−EGFPレポーター遺伝子の発現と血球細胞マーカーであるCD45抗原の発現のFACS解析を実施した。この解析のために、回収した細胞をSM液3〜5 mlで洗浄後、アロフィコシアニン結合抗マウスCD45抗体(BDバイオサイエンス社)5μlを添加し、氷中で15分静置した。SM6mlで洗浄後、PI(1μg/ml)を含むSM液1mlで再懸濁し、FACS Calibur(BDバイオサイエンス社)にて測定を行った。その結果を図9および表2に示す。FACS解析前の細胞の様子を図10に示す。感染前のmBMMNCsはそのほぼ全てがCD45抗原陽性であるのに対し、この時点でのOct4−EGFP陽性細胞の多くは既にCD45抗原陰性であった。また同時に、FACS sortingによりEGFP陽性細胞の分取を行い、それらの細胞からクローニングを実施し、マウス骨髄由来誘導多能性幹細胞(mBMiPS)クローン#7および#13を取得した。取得した各クローンについてもFACS解析を実施した(図11)。   For mBMMNCs infected with 4 virus samples ((ii)), expression of the EGFP gene by the Oct4-EGFP reporter gene was observed 5 days after the start of virus infection, regardless of the addition or non-addition of cytokines (Fig. 8A / B). On the other hand, for MEF, the presence of EGFP gene-expressing cells was not observed at this time (FIG. 8C). Seven days after virus infection, for each sample derived from mBMMNCs, FACS analysis of the expression of Oct4-EGFP reporter gene and the expression of CD45 antigen as a blood cell marker was performed. For this analysis, the collected cells were washed with 3-5 ml of SM solution, 5 μl of allophycocyanin-conjugated anti-mouse CD45 antibody (BD Bioscience) was added, and the mixture was allowed to stand in ice for 15 minutes. After washing with 6 ml of SM, the suspension was resuspended with 1 ml of SM solution containing PI (1 μg / ml), and measurement was performed with FACS Calibur (BD Bioscience). The results are shown in FIG. The state of the cells before FACS analysis is shown in FIG. Almost all mBMMNCs before infection were positive for CD45 antigen, whereas many Oct4-EGFP positive cells at this point were already negative for CD45 antigen. At the same time, EGFP positive cells were sorted by FACS sorting and cloned from these cells to obtain mouse bone marrow-derived induced pluripotent stem cell (mBMiPS) clones # 7 and # 13. FACS analysis was also performed for each acquired clone (FIG. 11).

FACSによる解析では、回収した細胞をSM液3〜5 mlで洗浄後、各種抗体5μlを添加し、氷中で15分静置した。SM6mlで洗浄後、PI(1μg/ml)を含むSM液1mlで再懸濁し、FACS Calibur(BDバイオサイエンス社)またはFACS Aria SORP(BDバイオサイエンス社)を用いて測定を行った。抗体としては、アロフィコシアニン結合抗マウスCD45抗体(BDバイオサイエンス社)、およびAlexa Fluor647結合抗マウスSSEA−1抗体を用いた。Alexa Fluor647結合抗マウスSSEA−1抗体は、抗マウスSSEA−1抗体(CHEMICON社)100μgをAlexa Fluor 647 Protein Labeling Kit(Invitrogen社)を用いて標識することにより調製した。   In analysis by FACS, the collected cells were washed with 3 to 5 ml of SM solution, 5 μl of various antibodies were added, and the mixture was allowed to stand in ice for 15 minutes. After washing with 6 ml of SM, it was resuspended in 1 ml of SM solution containing PI (1 μg / ml), and measurement was performed using FACS Calibur (BD Bioscience) or FACS Aria SORP (BD Bioscience). As antibodies, allophycocyanin-conjugated anti-mouse CD45 antibody (BD Bioscience) and Alexa Fluor647-conjugated anti-mouse SSEA-1 antibody were used. Alexa Fluor 647-conjugated anti-mouse SSEA-1 antibody was prepared by labeling 100 μg of anti-mouse SSEA-1 antibody (CHEMICON) using Alexa Fluor 647 Protein Labeling Kit (Invitrogen).

例8:マウス骨髄由来単核球細胞からの多能性細胞の誘導(2)
A.核初期化遺伝子を含む組換えレトロウィルスベクターの作製
コラーゲンタイプIコート60mmディッシュ12枚にそれぞれ7×10個のPLAT−E細胞を播種し、37℃、5% CO下、10% FBS入りDMEM培地で培養した。培養24時間後に、各種遺伝子導入を行った。12枚のうち4枚については、マウス核初期化遺伝子1種類について60mmディッシュ1枚を用いてウィルスベクターの遺伝子導入を行った。各ディッシュにつき、レトロウィルスベクターpMYs(T. Kitamura et al., Experimental Hematology, 31, pp.1007-1014, 2003;東京大学北村俊雄教授より供与)に核初期化遺伝子を挿入したプラスミド4μgを遺伝子導入試薬FuGene6(ロシュダイグノスティック社)を用いて導入した。用いた核初期化遺伝子は、ヒトOct3/4、ヒトSox2、ヒトKlf4、およびヒトc−mycの4種類であった。60mmディッシュ4枚について、上記4種類の遺伝子各4μgのDNAを併せて導入した。また、コントロールとして緑色蛍光タンパク質EGFPを発現するpMYsIRES−EGFP(pMYsIG)ベクター16μgを60mmディッシュ4枚に導入した。
Example 8: Induction of pluripotent cells from mouse bone marrow derived mononuclear cells (2)
A. Preparation of recombinant retroviral vector containing nuclear reprogramming gene 7 × 10 5 PLAT-E cells were seeded on 12 collagen type I-coated 60 mm dishes, each containing 37%, 5% CO 2 and 10% FBS. Incubated in DMEM medium. Various genes were introduced after 24 hours of culture. For four of the twelve, the virus vector was introduced using one 60 mm dish for one type of mouse nuclear reprogramming gene. For each dish, 4 μg of a plasmid containing the nuclear reprogramming gene inserted into the retroviral vector pMYs (T. Kitamura et al., Experimental Hematology, 31, pp.1007-1014, 2003; provided by Professor Toshio Kitamura, The University of Tokyo) The reagent FuGene 6 (Roche Diagnostics) was used for introduction. The four nuclear reprogramming genes used were human Oct3 / 4, human Sox2, human Klf4, and human c-myc. For four 60 mm dishes, 4 μg of each of the above four genes were introduced together. As a control, 16 μg of a pMYsIRES-EGFP (pMYsIG) vector expressing the green fluorescent protein EGFP was introduced into four 60 mm dishes.

遺伝子導入の約48時間後に、各核初期化遺伝子を個別に導入した60mmディッシュ計4枚を集めて4ウィルスサンプルとし、4種同時に導入した計4枚を集めて4遺伝子サンプルとし、pMYsIGベクターを導入した計4枚を集めてコントロールサンプルとした。いずれのサンプルについても、0.22μmフィルターでろ過後、5800×g、4℃で4時間遠心し、培養上清を捨てた後に2.5mlのマウスES細胞用培地で再懸濁し、再び0.22μmフィルターでろ過を行った。   Approximately 48 hours after gene transfer, a total of 4 60 mm dishes each individually transfected with each nuclear reprogramming gene were collected to obtain 4 virus samples, and a total of 4 sheets of 4 types introduced simultaneously were collected to form 4 gene samples, and the pMYsIG vector was A total of 4 samples were collected and used as control samples. Each sample was filtered through a 0.22 μm filter, centrifuged at 5800 × g for 4 hours at 4 ° C., the culture supernatant was discarded, and then resuspended in 2.5 ml of mouse ES cell medium. Filtration was performed with a 22 μm filter.

B.細胞のウィルス感染処理
レトロネクチン(タカラバイオ社)でコートされた12ウェルプレートの2ウェルずつに4ウィルスサンプル、4遺伝子サンプル、およびコントロールサンプルをそれぞれ添加し、1080×g、25℃で2時間遠心した。遠心後のプレートからウィルスサンプルを除去し、各サンプルのウェルに対して、マウスES細胞用培地で懸濁したOct4−EGFPマウスBMMNCsまたはOct4−EGFPマウスMEF細胞を1×10個/ウェルになるよう添加し、37℃、5% COにて培養を開始した。
B. 4. Virus infection treatment of cells Four virus samples, four gene samples, and control samples were added to each two wells of a 12-well plate coated with retronectin (Takara Bio Inc.) and centrifuged at 1080 × g at 25 ° C. for 2 hours. . The virus sample is removed from the plate after centrifugation, and Oct4-EGFP mouse BMMNCs or Oct4-EGFP mouse MEF cells suspended in the mouse ES cell medium are 1 × 10 5 cells / well for each sample well. The culture was started at 37 ° C. and 5% CO 2 .

また、ウィルス感染前日に、Oct4−EGFPマウスMEF細胞をゼラチンコート12ウェルプレートに2×10個/ウェルで播種して培養していた各ウェルについても、上記3種のサンプルを1ウェルずつに添加し、1080×g、25℃で40分間遠心した後、37℃、5% COにて培養を開始した。 In addition, for each well in which Oct4-EGFP mouse MEF cells were seeded on a gelatin-coated 12-well plate at 2 × 10 4 cells / well on the day before the virus infection, the above three samples were added to each well. After addition and centrifugation at 1080 × g and 25 ° C. for 40 minutes, culture was started at 37 ° C. and 5% CO 2 .

ウィルス感染開始2日後のコントロールサンプルにおけるEGFP発現細胞の割合は、レトロネクチンコートプレートで感染させたMEF細胞では95%、ゼラチンコートプレートで予め培養していたMEF細胞では65%、レトロネクチンコートプレートで感染させたmBMMNCsでは26%であった(図12)。その後、ウィルス感染開始から7日目にFACS sortingを行い(図13)、12日目に出現コロニー数を計測した。その結果を表3にまとめた。   The percentage of EGFP-expressing cells in the control sample 2 days after the start of virus infection was 95% for MEF cells infected with retronectin-coated plates, 65% for MEF cells previously cultured on gelatin-coated plates, and infected with retronectin-coated plates. It was 26% for mBMMNCs (FIG. 12). Thereafter, FACS sorting was performed on the 7th day from the start of virus infection (FIG. 13), and the number of appearance colonies was counted on the 12th day. The results are summarized in Table 3.

例9:マウス骨髄由来多能性細胞の多分化能解析
mBMiPSクローン#7および#13について分化多能性を評価するため、ヌードマウス(Balb/cAJcl−nu)の皮下への移植を行った。未分化ES細胞は生体内に移植されると奇形腫を形成することが知られている。コントロール細胞としてマウスES細胞E14株を使用した。ヌードマウス1匹あたり各細胞1×10個を100μl血清非含有DMEM培地で懸濁して皮下投与した。その結果、マウスES細胞を移植した場合と同様の大きさの奇形腫瘍がmBMiPS細胞を移植した全例でも形成された。移植後2週間後および4週間後の腫瘍を摘出し、ホルマリン固定により組織標本を作製した。組織学的な解析の結果、いずれのクローン由来の奇形腫においても、神経組織、軟骨組織、筋組織、脂肪組織、食道粘膜様組織、気管上皮などが認められたことから、mBMMNCsより誘導された各クローンが多能性を有することが証明された(図14)。
Example 9: Pluripotency analysis of mouse bone marrow-derived pluripotent cells In order to evaluate differentiation pluripotency for mBMiPS clones # 7 and # 13, nude mice (Balb / cAJcl-nu) were transplanted subcutaneously. It is known that undifferentiated ES cells form teratomas when transplanted in vivo. Mouse ES cell strain E14 was used as a control cell. 1 × 10 6 cells per nude mouse were suspended in 100 μl serum-free DMEM medium and administered subcutaneously. As a result, a teratocarcinoma having the same size as that obtained when mouse ES cells were transplanted was formed in all cases where mBMiPS cells were transplanted. Tumors 2 weeks and 4 weeks after transplantation were removed and tissue specimens were prepared by formalin fixation. As a result of histological analysis, in all clone-derived teratomas, neural tissue, cartilage tissue, muscle tissue, adipose tissue, esophageal mucosa-like tissue, tracheal epithelium, etc. were observed, and thus were induced from mBMMNCs. Each clone proved to have pluripotency (FIG. 14).

さらにmBMiPSクローン#7細胞をBalb/cマウスの受精卵から作製した胚盤胞に注入後、偽妊娠マウスに移植することによりキメラ個体を作出することを試みた。その結果、Balb/cマウスの産仔は白色の毛色を示すはずのところ、mBMiPS細胞に由来する黒色の毛色を有するキメラマウスが誕生した(図15および表4)。毛色は全身の細胞の一部を反映するものであり、他の組織・臓器においてもmBMiPS細胞に由来する細胞が個体を構成しているものと考えられた。   Furthermore, after injecting mBMiPS clone # 7 cells into a blastocyst prepared from a fertilized egg of a Balb / c mouse, an attempt was made to produce a chimeric individual by transplanting it into a pseudopregnant mouse. As a result, the offspring of the Balb / c mouse should have a white coat color, but a chimeric mouse having a black coat color derived from mBMiPS cells was born (FIG. 15 and Table 4). The hair color reflects a part of the cells of the whole body, and it is considered that cells derived from mBMiPS cells also constitute individuals in other tissues and organs.

例10:マウス骨髄由来多能性細胞の発現プロファイル解析
mBMiPSクローン#7および#13について、各5×10個の細胞からRNAeasy mini plus kit (QIAGEN社)を用いてRNAを調製し、Agilent Expression Array (Agilent社)を用いて発現プロファイル解析を実施した。コントロールとしてマウスES細胞E14株およびマウスBMMNC細胞を使用した。その結果、図16に示すような各遺伝子の発現パターンを示し、mBMiPSクローン#7および#13がES細胞と酷似した細胞であることが明らかとなった。
Example 10: Expression profile analysis of mouse bone marrow-derived pluripotent cells For mBMiPS clones # 7 and # 13, RNA was prepared from 5 × 10 5 cells using RNAeasy mini plus kit (QIAGEN), and Agilent Expression was used. Expression profile analysis was performed using Array (Agilent). Mouse ES cell strain E14 and mouse BMMNC cells were used as controls. As a result, the expression pattern of each gene as shown in FIG. 16 was shown, and it was clarified that mBMiPS clones # 7 and # 13 were cells very similar to ES cells.

ヒト骨髄由来単核球細胞(hBMMNCs)から誘導された多能性幹細胞の未分化マーカーの発現量を評価したFACS解析の結果、誘導された多能性幹細胞が形成するコロニーの形態および誘導された多能性幹細胞のアルカリフォスファターゼの活性染色の結果を示した。[A]は hBMMNCsに対して核初期化因子を発現するレトロウィルスを感染させた後20日目の未分化細胞マーカーSSEA−4の発現を示した。図の水平軸がSSEA−4の発現量を示し、垂直軸が示すPIの染色強度が低いものが生細胞を示した。図中の等高線は解析した細胞の存在頻度を示した。「ST3FP6」はレトロウィルス感染前2日間および核初期化プロセスにおいて、サイトカインカクテルとしてSCF、TPO、IL−3、FP6をhBMMNCsと共存させていることを示し、「ST3」はレトロウィルス感染前2日間および核初期化プロセスにおいて、サイトカインカクテルとしてSCF、TPO、IL−3をhBMMNCsと共存させていることを示した。[B]は核初期化プロセスにおいて形成された細胞コロニーの形態を示した。「Day10」、「Day20」はレトロウィルス感染開始からの日数を示した。[C]はhBMMNCsから誘導された多能性幹細胞のレトロウィルス感染開始から27日目のアルカリフォスファターゼ染色を示した。As a result of FACS analysis evaluating the expression level of undifferentiated markers of pluripotent stem cells derived from human bone marrow-derived mononuclear cells (hBMMNCs), the morphology of colonies formed by the induced pluripotent stem cells and induced The results of alkaline phosphatase activity staining of pluripotent stem cells are shown. [A] shows the expression of the undifferentiated cell marker SSEA-4 on the 20th day after infection of retrovirus expressing a nuclear reprogramming factor to hBMMNCs. In the figure, the horizontal axis indicates the expression level of SSEA-4, and the cells with low PI staining intensity indicated by the vertical axis indicate live cells. The contour lines in the figure indicate the presence frequency of the analyzed cells. “ST3FP6” indicates that SCF, TPO, IL-3, and FP6 coexist with hBMMNCs as cytokine cocktails in the nuclear reprogramming process for 2 days before retrovirus infection and “ST3” for 2 days before retrovirus infection. It was also shown that SCF, TPO, and IL-3 coexisted with hBMMNCs as cytokine cocktails in the nuclear reprogramming process. [B] showed the morphology of cell colonies formed in the nuclear reprogramming process. “Day 10” and “Day 20” indicate the number of days from the start of retrovirus infection. [C] shows alkaline phosphatase staining on day 27 from the start of retroviral infection of pluripotent stem cells derived from hBMMNCs. ヒト骨髄由来単核球細胞(hBMMNCs)から誘導された多能性幹細胞の未分化マーカーの発現量を評価したFACS解析の結果および誘導された多能性幹細胞が形成するコロニーの形態を示した。レトロウィルス感染前2日間および核初期化プロセスにおいて、サイトカインカクテルとしてSCF、TPO、IL−3、FP6、FltリガンドをhBMMNCsと共存させた場合を示した。[A]は hBMMNCsに対して核初期化因子を発現するレトロウィルスを感染させた後22日目の未分化細胞マーカーSSEA−4の発現を示した。図の水平軸がSSEA−4の発現量を示し、垂直軸が細胞数を示した。 [B]は核初期化プロセスにおいて形成された細胞コロニーの形態を示した。The result of the FACS analysis which evaluated the expression level of the undifferentiation marker of the pluripotent stem cell induced | guided | derived from the human bone marrow derived mononuclear cell (hBMMNCs), and the form of the colony which the induced pluripotent stem cell forms were shown. The case where SCF, TPO, IL-3, FP6, and Flt ligand were coexisted with hBMMNCs as cytokine cocktails was shown for 2 days before retrovirus infection and in the nuclear reprogramming process. [A] shows the expression of the undifferentiated cell marker SSEA-4 on day 22 after infection of retrovirus expressing a nuclear reprogramming factor to hBMMNCs. In the figure, the horizontal axis represents the expression level of SSEA-4, and the vertical axis represents the number of cells. [B] showed the morphology of cell colonies formed in the nuclear reprogramming process. pMXsIGベクターを用いて調製されたレトロウィルスのヒト骨髄由来単核球細胞(hBMMNCs)に対する感染効率を評価するためのFACS解析結果を示した。「PI」はヨウ化プロピジウムによる染色強度を示し、図中の等高線は解析した細胞の存在頻度を示した。各図の水平軸は感染したレトロウィルスゲノムから発現する緑色蛍光タンパク質EGFPの発現強度を示した。「サイトカイン培養なし」はレトロウィルス感染前後でサイトカイン類を共存させない場合を示した。「ST3添加培養」はレトロウィルス感染2日前より、FACS解析を行ったレトロウィルス感染2日後までの間、hBMMNCsとSCF、TPO、IL−3のサイトカインを共存させた場合を示した。「ST3FP6添加培養」はレトロウィルス感染2日前より、FACS解析を行ったレトロウィルス感染2日後までの間、hBMMNCsとSCF、TPO、IL−3、FP6のサイトカインを共存させた場合を示した。The results of FACS analysis for evaluating the infection efficiency of retroviral human bone marrow-derived mononuclear cells (hBMMNCs) prepared using the pMXsIG vector are shown. “PI” indicates the intensity of staining with propidium iodide, and the contour lines in the figure indicate the presence frequency of the analyzed cells. The horizontal axis of each figure showed the expression intensity of green fluorescent protein EGFP expressed from the infected retroviral genome. “No cytokine culture” indicates a case where cytokines were not allowed to coexist before and after retrovirus infection. “ST3-added culture” shows the case where hBMMNCs and cytokines of SCF, TPO, and IL-3 coexisted from 2 days before retrovirus infection to 2 days after retrovirus infection after FACS analysis. “ST3FP6-added culture” shows a case where hBMMNCs and cytokines of SCF, TPO, IL-3, and FP6 coexisted from 2 days before retrovirus infection to 2 days after retrovirus infection after FACS analysis. pMXsIGベクターを用いて調製されたレトロウィルスが感染したヒト骨髄由来単核球細胞(hBMMNCs)の細胞系譜を同定評価するためのFACS解析結果を示した。レトロウィルス感染2日前よりFACS解析を行ったレトロウィルス感染2日後までの間、hBMMNCsを、SCF、TPO、およびIL−3サイトカインと共存させた場合をST3として示し、SCF、TPO、IL−3、およびFP6サイトカインと共存させた場合をST3FP6として示し、SCF、TPO、IL−3、FP6、およびFlt3リガンドと共存させた場合をST3FLFP6として示した。各図の水平軸は感染したレトロウィルスゲノムから発現する緑色蛍光タンパク質EGFPの発現強度を示し、図中の等高線は解析した細胞の存在頻度を示した。「CD45APC」はアロフィコシアニン結合抗ヒトCD45抗体による染色強度を示した。「CD34APC」はアロフィコシアニン結合抗ヒトCD34抗体による染色強度を示した。「CD38PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD38抗体による染色強度を示した。「CD117PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD117抗体による染色強度を示した。「CD11bAPC」はアロフィコシアニン結合抗ヒトCD11b抗体による染色強度を示した。「CD3PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD3抗体による染色強度を示した。「CD19PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD19抗体による染色強度を示した。The results of FACS analysis for identifying and evaluating the cell lineage of human bone marrow-derived mononuclear cells (hBMMNCs) infected with retroviruses prepared using the pMXsIG vector are shown. The case where hBMMNCs were allowed to coexist with SCF, TPO, and IL-3 cytokines from 2 days before retrovirus infection until 2 days after retrovirus infection was shown as ST3, and SCF, TPO, IL-3, When coexisting with FP6 cytokine and ST3FP6, the case coexisting with SCF, TPO, IL-3, FP6, and Flt3 ligand is shown as ST3FLFP6. The horizontal axis of each figure shows the expression intensity of the green fluorescent protein EGFP expressed from the infected retrovirus genome, and the contour lines in the figure show the frequency of the analyzed cells. “CD45APC” showed staining intensity with an allophycocyanin-conjugated anti-human CD45 antibody. “CD34APC” showed staining intensity with an allophycocyanin-conjugated anti-human CD34 antibody. “CD38PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD38 antibody. “CD117PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD117 antibody. “CD11bAPC” showed staining intensity with an allophycocyanin-conjugated anti-human CD11b antibody. “CD3PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD3 antibody. “CD19PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD19 antibody. pMXsIGベクターを用いて調製されたレトロウィルスが感染したヒト末梢血由来単核球細胞(hPBMNCs)の細胞系譜を同定評価するためのFACS解析結果を示した。レトロウィルス感染2日前よりFACS解析を行ったレトロウィルス感染2日後までの間、hPBMNCsをヒトSCF、ヒトTPO、ヒトIL−3、FP6、Flt3リガンド、ヒトGM−CSF、ヒトM−CSFと共存させた場合をGM培養として示し、ヒトSCF、ヒトTPO、ヒトIL−3、FP6、LPS、抗ヒトCD40抗体、抗ヒトCD3抗体、抗ヒトCD28抗体の因子と共存させた場合をTB培養として示した。各図の水平軸は感染したレトロウィルスゲノムから発現する緑色蛍光タンパク質EGFPの発現強度を示し、図中の等高線は解析した細胞の存在頻度を示した。「CD45APC」はアロフィコシアニン結合抗ヒトCD45抗体による染色強度を示した。「CD34APC」はアロフィコシアニン結合抗ヒトCD34抗体による染色強度を示した。「CD38PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD38抗体による染色強度を示した。「CD117PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD117抗体による染色強度を示した。「CD11bAPC」はアロフィコシアニン結合抗ヒトCD11b抗体による染色強度を示した。「CD3PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD3抗体による染色強度を示した。「CD19PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD19抗体による染色強度を示した。「CD13PE」はフィコエリスリン結合抗ヒトCD13抗体による染色強度を示した。The results of FACS analysis for identifying and evaluating the cell lineage of human peripheral blood-derived mononuclear cells (hPBMNCs) infected with retroviruses prepared using the pMXsIG vector are shown. From 2 days before retrovirus infection until 2 days after retrovirus infection, hPBMNCs were allowed to coexist with human SCF, human TPO, human IL-3, FP6, Flt3 ligand, human GM-CSF, and human M-CSF. In the case of GM culture, human SCF, human TPO, human IL-3, FP6, LPS, anti-human CD40 antibody, anti-human CD3 antibody, and anti-human CD28 antibody coexisting with the factors were shown as TB culture. . The horizontal axis of each figure shows the expression intensity of the green fluorescent protein EGFP expressed from the infected retrovirus genome, and the contour lines in the figure show the frequency of the analyzed cells. “CD45APC” showed staining intensity with an allophycocyanin-conjugated anti-human CD45 antibody. “CD34APC” showed staining intensity with an allophycocyanin-conjugated anti-human CD34 antibody. “CD38PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD38 antibody. “CD117PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD117 antibody. “CD11bAPC” showed staining intensity with an allophycocyanin-conjugated anti-human CD11b antibody. “CD3PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD3 antibody. “CD19PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD19 antibody. “CD13PE” showed staining intensity with phycoerythrin-conjugated anti-human CD13 antibody. クローニングしたヒト誘導多能性細胞株について、コロニー形態およびFACSによるヒトES細胞マーカーSSEA−4の発現解析結果を示した。図の水平軸がSSEA−4の発現量を示し、垂直軸が細胞数を示した。For the cloned human induced pluripotent cell line, colony morphology and expression analysis results of human ES cell marker SSEA-4 by FACS are shown. In the figure, the horizontal axis represents the expression level of SSEA-4, and the vertical axis represents the number of cells. クローニングしたヒト誘導多能性細胞株についてのRT−PCR解析結果を示した。図の水平方向に各細胞株を配置し、ST3、ST3FP6、ST3FLFP6は各細胞の誘導条件を示し、その下の数字が各クローン番号を示した。図の垂直方向には多能性幹細胞マーカーとして知られる遺伝子を配置し、コントロール遺伝子としてハウスキーピング遺伝子であるGAPDHの結果を示した。図の黒色のバンドが各遺伝子についての発現を示している。The RT-PCR analysis results for the cloned human induced pluripotent cell line are shown. Each cell line was arranged in the horizontal direction in the figure. ST3, ST3FP6, and ST3FLFP6 show the induction conditions for each cell, and the numbers below them show each clone number. In the vertical direction of the figure, a gene known as a pluripotent stem cell marker was arranged, and the result of GAPDH as a housekeeping gene was shown as a control gene. The black band in the figure shows the expression for each gene. Oct4−EGFPトランスジェニックマウス骨髄由来単核球細胞(mBMMNCs)あるいはOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来の胚性線維芽細胞(MEF)から誘導された多能性幹細胞が形成するコロニーの形態および未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現を示した。[A]はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMMNCsに対して核初期化因子を発現するレトロウィルスを感染させた後5日目の細胞の形態および未分化性マーカーOct4−EGFPの発現を示した。「4遺伝子サンプル」はレトロウィルスを調製する際に、4つの核初期化遺伝子を同時にパッケージング細胞へ導入してレトロウィルスを作製した場合を示した。「4ウィルスサンプル」はレトロウィルスを調製する際に、4つの核初期化遺伝子をそれぞれ個別にパッケージング細胞へ導入してレトロウィルスを作製した後に、レトロウィルスを混合し細胞に感染させた場合を示した。[B]はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMMNCsにレトロウィルスを感染させる際に、SCF、TPO、IL−3のサイトカインを共存させた場合の、レトロウィルス感染後5日目の細胞の形態および未分化性マーカーOct4−EGFPの発現を示した。 [C]はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のMEFに対して核初期化因子を発現するレトロウィルスを感染させた後5日目の細胞の形態および未分化性マーカーOct4−EGFPの発現を示した。Morphology and undifferentiation of colonies formed by pluripotent stem cells derived from Oct4-EGFP transgenic mouse bone marrow derived mononuclear cells (mBMMNCs) or Oct4-EGFP transgenic mouse-derived embryonic fibroblasts (MEF) The expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene, which is a marker of [A] shows cell morphology and expression of the undifferentiated marker Oct4-EGFP on the fifth day after infection of mBMMNCs from Oct4-EGFP transgenic mice with retrovirus expressing nuclear reprogramming factor. . The “4 gene sample” shows a case where a retrovirus was prepared by simultaneously introducing four nuclear reprogramming genes into a packaging cell when preparing a retrovirus. The “4 virus sample” refers to the case in which when a retrovirus is prepared, each of the four nuclear reprogramming genes is individually introduced into a packaging cell to produce the retrovirus, and then the retrovirus is mixed to infect the cell. Indicated. [B] shows the morphology of cells on the fifth day after retrovirus infection in the case where cytokines of SCF, TPO, and IL-3 coexist when retrovirus is infected with mBMMNCs derived from Oct4-EGFP transgenic mice. The expression of the undifferentiated marker Oct4-EGFP was shown. [C] shows cell morphology and expression of the undifferentiated marker Oct4-EGFP on day 5 after infection of retrovirus expressing nuclear reprogramming factor to MEF derived from Oct4-EGFP transgenic mice. . Oct4−EGFPトランスジェニックマウスの骨髄由来単核球細胞(mBMMNCs)から誘導された多能性幹細胞について、未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現と血球細胞のマーカーであるCD45抗原の発現をFACSにて解析した結果を示した。Oct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMMNCsに対して核初期化因子を発現するレトロウィルスを感染させた後7日目の解析を示した。「4遺伝子」はレトロウィルスを調製する際に、4つの核初期化遺伝子を同時にパッケージング細胞へ導入してレトロウィルスを作製した場合を示した。「4ウィルス」はレトロウィルスを調製する際に、4つの核初期化遺伝子をそれぞれ個別にパッケージング細胞へ導入してレトロウィルスを作製した後に、レトロウィルスを混合し細胞に感染させた場合を示した。「濃縮ウィルス」は「4ウィルス」と同様に調製したレトロウィルスを濃縮して感染に用いた場合を示した。各図の水平軸は感染したレトロウィルスゲノムから発現する緑色蛍光タンパク質EGFPの発現強度を示した。「CD45APC」はアロフィコシアニン結合抗ヒトCD45抗体による染色強度を示し、図中の等高線は解析した細胞の存在頻度を示した。For pluripotent stem cells derived from bone marrow-derived mononuclear cells (mBMMNCs) of Oct4-EGFP transgenic mice, expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene, which is an undifferentiated marker, and markers of blood cells The result of analyzing the expression of a certain CD45 antigen by FACS is shown. Analysis of day 7 after infecting mBMMNCs from Oct4-EGFP transgenic mice with retrovirus expressing nuclear reprogramming factor was shown. “4 genes” indicates a case where a retrovirus was prepared by simultaneously introducing four nuclear reprogramming genes into a packaging cell when a retrovirus was prepared. “4 viruses” refers to the case where, when preparing a retrovirus, each of the four nuclear reprogramming genes is individually introduced into a packaging cell to create a retrovirus, and then the retrovirus is mixed to infect the cell. It was. “Concentrated virus” indicates a case where a retrovirus prepared in the same manner as “4 virus” is concentrated and used for infection. The horizontal axis of each figure showed the expression intensity of green fluorescent protein EGFP expressed from the infected retroviral genome. “CD45APC” indicates the staining intensity with the allophycocyanin-conjugated anti-human CD45 antibody, and the contour lines in the figure indicate the frequency of the analyzed cells. Oct4−EGFPトランスジェニックマウス骨髄由来単核球細胞(mBMMNCs)あるいはOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来の胚性線維芽細胞(MEF)から誘導された多能性幹細胞が形成するコロニーの形態および未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現を示した。Oct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMMNCsあるいはMEFに対して核初期化因子を発現するレトロウィルスを感染させた後7日目の様子を示した。「mBMMNCs」はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMMNCsから誘導された細胞を示した。「MEF」はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のMEFから誘導された細胞を示した。Morphology and undifferentiation of colonies formed by pluripotent stem cells derived from Oct4-EGFP transgenic mouse bone marrow derived mononuclear cells (mBMMNCs) or Oct4-EGFP transgenic mouse-derived embryonic fibroblasts (MEF) The expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene, which is a marker of The state on the seventh day after infection of mBMMNCs or MEFs derived from Oct4-EGFP transgenic mice with a retrovirus expressing a nuclear reprogramming factor was shown. “MBMMNCs” indicates cells derived from mBMMNCs derived from Oct4-EGFP transgenic mice. “MEF” indicates cells derived from MEF derived from Oct4-EGFP transgenic mice. Oct4−EGFPトランスジェニックマウスの骨髄由来単核球細胞(mBMMNCs)から誘導された多能性幹細胞クローンについて、未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現とマウス未分化細胞のマーカーであるSSEA−1抗原の発現をFACSにて解析した結果および多能性幹細胞クローンが形成するコロニーの形態とコロニーにおける未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現を示した。[A]はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMiPS細胞クローン#7およびクローン#13について未分化性マーカーOct4−EGFPの発現およびマウス未分化細胞のマーカーであるSSEA−1抗原の発現をFACSにて解析した結果を示した。「IgG APC」はアロフィコシアニン結合コントロールIgGによる染色強度を示した。「SSEA−1 Alexa647」はAlexa647結合抗マウスSSEA−1抗体による染色強度を示した。各図の水平軸は未分化性マーカーOct4−EGFPの発現強度を示し、図中の等高線は解析した細胞の存在頻度を示した。[B]はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMiPS細胞クローン#7およびクローン#13についてマウス未分化細胞のマーカーであるSSEA−1抗原の発現をFACSにて解析した結果を示した。水平軸はマウス未分化細胞のマーカーであるSSEA−1抗原の発現強度を示し、垂直軸は細胞数を示した。図の実線がAlexa647結合抗マウスSSEA−1抗体で染色した場合をしめし、破線はアロフィコシアニン結合コントロールIgGで染色した場合を示した。[C]はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMiPS細胞クローン#7およびクローン#13が形成するコロニーの形態および未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現を示した。Regarding pluripotent stem cell clones derived from bone marrow-derived mononuclear cells (mBMMNCs) of Oct4-EGFP transgenic mice, expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene, which is an undifferentiated marker, and mouse undifferentiated cells Of FEA analysis of expression of SSEA-1 antigen, which is a marker of E. coli, and morphology of colonies formed by pluripotent stem cell clones and expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene, which is an undifferentiated marker in colonies showed that. [A] shows the expression of undifferentiated marker Oct4-EGFP and the expression of SSEA-1 antigen, which is a marker of mouse undifferentiated cells, in FACS for mBMiPS cell clone # 7 and clone # 13 derived from Oct4-EGFP transgenic mice. The analysis results are shown. “IgG APC” showed the staining intensity with allophycocyanin-binding control IgG. “SSEA-1 Alexa647” showed staining intensity with Alexa647-conjugated anti-mouse SSEA-1 antibody. The horizontal axis of each figure shows the expression intensity of the undifferentiated marker Oct4-EGFP, and the contour lines in the figure show the presence frequency of the analyzed cells. [B] shows the results of FACS analysis of the expression of SSEA-1 antigen, which is a marker of mouse undifferentiated cells, for mBMiPS cell clone # 7 and clone # 13 derived from Oct4-EGFP transgenic mice. The horizontal axis represents the expression intensity of SSEA-1 antigen, which is a marker for mouse undifferentiated cells, and the vertical axis represents the number of cells. The solid line in the figure shows the case of staining with Alexa647-conjugated anti-mouse SSEA-1 antibody, and the broken line shows the case of staining with allophycocyanin-binding control IgG. [C] shows the morphology of colonies formed by mBMiPS cell clone # 7 and clone # 13 derived from Oct4-EGFP transgenic mice and the expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene which is an undifferentiated marker. pMYsIGベクターを用いて調製されたレトロウィルスのOct4−EGFPトランスジェニックマウス骨髄由来単核球細胞(mBMMNCs)あるいはOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来の胚性線維芽細胞(MEF)に対する感染効率を評価するためのFACS解析結果を示した。図の水平軸は感染したレトロウィルスゲノムから発現する緑色蛍光タンパク質EGFPの発現強度を示し、垂直軸は細胞数を示した。レトロウィルス感染後2日目の解析結果を示した。「BMMNCs」はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来mBMMNCsを用いた場合を示し、「ゼラチン上に予め培養MEF」はウィルス感染前日からゼラチンコートプレート上で培養していたOct4−EGFPマウスMEFを用いた場合を示し、「レトロネクチン上MEF」はBMMNCsと同様にレトロネクチンコートプレートで感染させたMEFを用いた場合を示した。To evaluate the infection efficiency of retroviral Oct4-EGFP transgenic mouse bone marrow-derived mononuclear cells (mBMMNCs) or Oct4-EGFP transgenic mouse-derived embryonic fibroblasts (MEF) prepared using the pMYsIG vector The FACS analysis result of was shown. The horizontal axis of the figure shows the expression intensity of green fluorescent protein EGFP expressed from the infected retroviral genome, and the vertical axis shows the number of cells. The analysis results on the second day after retrovirus infection are shown. “BMMNCs” indicates the case where Oct4-EGFP transgenic mouse-derived mBMMNCs are used, and “MCF pre-cultured on gelatin” indicates the case where Oct4-EGFP mouse MEF cultured on a gelatin-coated plate from the day before virus infection is used. “MEF on retronectin” indicates the case of using MEF infected with a retronectin-coated plate in the same manner as BMMNCs. Oct4−EGFPトランスジェニックマウスの骨髄由来単核球細胞(mBMMNCs)あるいはMEFからpMYs核初期化遺伝子ベクターを用いて調製されたレトロウィルスを用いて誘導された多能性幹細胞について、未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現とマウス未分化細胞のマーカーであるSSEA−1抗原の発現をFACSにて解析した結果および多能性幹細胞クローンが形成するコロニーの形態とコロニーにおける未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現を示した。[A]はレトロウィルス感染7日後のOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来mBMMNCsおよびMEFの未分化性マーカーOct4−EGFPの発現およびマウス未分化細胞のマーカーであるSSEA−1抗原の発現をFACSにて解析した結果を示した。「SSEA−1 Alexa647」はAlexa647結合抗マウスSSEA−1抗体による染色強度を示した。各図の水平軸は未分化性マーカーOct4−EGFPの発現強度を示し、図中の等高線は解析した細胞の存在頻度を示した。[B]はレトロウィルス感染7日後にOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMMNCsおよびMEFが形成するコロニーの形態および未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現を示した。[C]はレトロウィルス感染12日後にOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来のmBMMNCsおよびMEFが形成するコロニーの形態および未分化性のマーカーであるOct4−EGFPレポーター遺伝子からのEGFPタンパク質の発現を示した。「BMMNCs」はOct4−EGFPトランスジェニックマウス由来mBMMNCsを用いた場合を示し、「ゼラチン上に予め培養MEF」はウィルス感染前日からゼラチンコートプレート上で培養していたOct4−EGFPマウスMEFを用いた場合を示し、「レトロネクチン上MEF」はBMMNCsと同様にレトロネクチンコートプレートで感染させたMEFを用いた場合を示した。Bone marrow derived mononuclear cells (mBMMNCs) of Oct4-EGFP transgenic mice or pluripotent stem cells derived from MEF using retrovirus prepared using pMYs nuclear reprogramming gene vector Of FGFP analysis of the expression of EGFP protein from the Oct4-EGFP reporter gene and the expression of SSEA-1 antigen, which is a marker of mouse undifferentiated cells, and the morphology of colonies formed by pluripotent stem cell clones in the colonies The expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene which is an undifferentiated marker was shown. [A] shows the expression of Oct4-EGFP transgenic mouse-derived mBMMNCs and MEF undifferentiated marker Oct4-EGFP and the expression of SSEA-1 antigen, a marker of mouse undifferentiated cells, 7 days after retrovirus infection The results were shown. “SSEA-1 Alexa647” showed staining intensity with Alexa647-conjugated anti-mouse SSEA-1 antibody. The horizontal axis of each figure shows the expression intensity of the undifferentiated marker Oct4-EGFP, and the contour lines in the figure show the presence frequency of the analyzed cells. [B] shows the morphology of colonies formed by mBMMNCs and MEFs derived from Oct4-EGFP transgenic mice 7 days after infection with retrovirus and the expression of EGFP protein from Oct4-EGFP reporter gene, which is an undifferentiated marker. [C] shows the morphology of colonies formed by mBMMNCs and MEFs derived from Oct4-EGFP transgenic mice 12 days after retrovirus infection and the expression of EGFP protein from the Oct4-EGFP reporter gene, an undifferentiated marker. “BMMNCs” indicates the case where Oct4-EGFP transgenic mouse-derived mBMMNCs are used, and “MCF pre-cultured on gelatin” indicates the case where Oct4-EGFP mouse MEF cultured on a gelatin-coated plate from the day before virus infection is used. “MEF on retronectin” indicates the case of using MEF infected with a retronectin-coated plate in the same manner as BMMNCs. ヌードマウスの皮下に移植されたマウス骨髄由来iPS#7細胞より形成された奇形腫を示す。[A]は皮下に移植されたマウス骨髄由来iPS#7細胞あるいはES細胞より奇形腫が形成されたヌードマウスを示す。[B]は形成された奇形腫より作製した病理標本を示し、標本中には、未分化神経組織、中枢神経、大脳皮質様組織、毛根組織、筋組織、軟骨組織、白色脂肪組織、気管粘液上皮細胞及び繊毛を有する気管上皮細胞、食道粘膜様組織、膵臓腺房細胞、唾液腺の漿液細胞および粘液細胞などが観察される。Fig. 2 shows teratoma formed from mouse bone marrow-derived iPS # 7 cells transplanted subcutaneously into nude mice. [A] shows a nude mouse in which a teratoma is formed from mouse bone marrow-derived iPS # 7 cells or ES cells transplanted subcutaneously. [B] shows a pathological specimen prepared from the formed teratoma, including undifferentiated nerve tissue, central nerve, cerebral cortex-like tissue, hair root tissue, muscle tissue, cartilage tissue, white adipose tissue, tracheal mucus Epithelial cells and tracheal epithelial cells with cilia, esophageal mucosa-like tissue, pancreatic acinar cells, salivary gland serous cells and mucus cells are observed. マウス骨髄由来iPS#7細胞をBalb/cマウスの受精卵から作製した胚盤胞に注入後、偽妊娠マウスに移植することにより作出されたキメラ個体を示す。Balb/cマウスは本来白色の毛色を示し、骨髄由来iPS細胞は黒色の毛色を有するC57BL/6マウスに由来している。黒色の毛色を有する細胞は骨髄由来iPS細胞由来の細胞であることを示している。A chimeric individual produced by injecting mouse bone marrow-derived iPS # 7 cells into a blastocyst prepared from a fertilized egg of a Balb / c mouse and then transplanting it into a pseudopregnant mouse is shown. Balb / c mice originally show white coat color, and bone marrow-derived iPS cells are derived from C57BL / 6 mice with black coat color. The cells having a black coat color are cells derived from bone marrow-derived iPS cells. マウス骨髄由来のiPS細胞クローンとマウスES細胞およびマウス骨髄由来単核球細胞について、各細胞で発現している遺伝子の発現強度の比較を示した図である。「iPS#7」はマウスiPS細胞クローンを示し、「BMMNC」はマウス骨髄由来単核球細胞を示す。各図の水平軸、垂直軸は各細胞で発現する遺伝子のメッセンジャーRNAの量を示し、図中の各点は一種類の遺伝子に対応している。比較する細胞間で発現する遺伝子のメッセンジャーRNAの量が同一である場合には、図中の各点は図の対角線上に位置することになる。It is the figure which showed the comparison of the expression intensity | strength of the gene expressed in each cell about the mouse | mouth bone marrow-derived iPS cell clone, mouse | mouth ES cell, and mouse | mouth bone marrow origin mononuclear cell. “IPS # 7” indicates a mouse iPS cell clone, and “BMMNC” indicates a mouse bone marrow-derived mononuclear cell. The horizontal and vertical axes in each figure indicate the amount of messenger RNA of a gene expressed in each cell, and each point in the figure corresponds to one kind of gene. When the amount of messenger RNA of a gene expressed between cells to be compared is the same, each point in the figure is located on a diagonal line in the figure.

Claims (15)

体細胞から多能性幹細胞を製造する方法であって、
(a)体細胞を、IL−6シグナル伝達因子刺激因子および少なくとも1種のサイトカインを含む細胞培養培地中で培養する工程、および
(b)体細胞を脱分化させる工程
を含んでなり、工程(a)の後に工程(b)が行われるか、または工程(a)と工程(b)が同時に行われる、方法。
A method for producing pluripotent stem cells from somatic cells,
(A) culturing a somatic cell in a cell culture medium containing an IL-6 signaling factor stimulating factor and at least one cytokine, and (b) dedifferentiating the somatic cell, Method wherein step (b) is performed after a) or step (a) and step (b) are performed simultaneously.
前記IL−6シグナル伝達因子刺激因子が、IL−6もしくはその変異体とIL−6受容体もしくはその変異体とが連結された融合タンパク質である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the IL-6 signaling factor stimulating factor is a fusion protein in which IL-6 or a variant thereof and an IL-6 receptor or a variant thereof are linked. 前記サイトカインが、SCF、TPO、IL−3およびFlt−3リガンド、ならびにこれらの2以上の組合せからなる群から選択されるものである、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the cytokine is selected from the group consisting of SCF, TPO, IL-3 and Flt-3 ligands, and combinations of two or more thereof. 工程(b)における体細胞の脱分化が、該体細胞の核初期化処理によって行われる、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the dedifferentiation of the somatic cell in the step (b) is performed by a nuclear reprogramming treatment of the somatic cell. 体細胞の核初期化処理が、Octファミリー遺伝子、Klfファミリー遺伝子、Soxファミリー遺伝子、およびMycファミリー遺伝子を、発現可能な形で体細胞に導入することを含む、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the nuclear reprogramming treatment of the somatic cell comprises introducing the Oct family gene, the Klf family gene, the Sox family gene, and the Myc family gene into the somatic cell in an expressible form. 体細胞が骨髄由来単核球細胞である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the somatic cell is a bone marrow-derived mononuclear cell. 体細胞が分化血液細胞である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the somatic cell is a differentiated blood cell. 体細胞がヒト細胞である、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the somatic cell is a human cell. 体細胞から多能性幹細胞を製造するためのキットであって、
(a)IL−6シグナル伝達因子刺激因子および少なくとも1種のサイトカインを含む、体細胞を培養するための細胞培養培地、および
(b)体細胞を脱分化させるための試薬
を含んでなる、キット。
A kit for producing pluripotent stem cells from somatic cells,
(A) a kit comprising a cell culture medium for culturing somatic cells, comprising IL-6 signaling factor stimulating factor and at least one cytokine, and (b) a reagent for dedifferentiating somatic cells .
前記IL−6シグナル伝達因子刺激因子が、IL−6もしくはその変異体とIL−6受容体もしくはその変異体とが融合された融合タンパク質である、請求項9に記載のキット。   The kit according to claim 9, wherein the IL-6 signaling factor stimulating factor is a fusion protein in which IL-6 or a variant thereof and an IL-6 receptor or a variant thereof are fused. 前記サイトカインが、SCF、TPO、IL−3およびFlt−3リガンド、ならびにこれらの2以上の組合せからなる群から選択されるものである、請求項9に記載のキット。   The kit according to claim 9, wherein the cytokine is selected from the group consisting of SCF, TPO, IL-3 and Flt-3 ligands, and combinations of two or more thereof. 体細胞を脱分化させるための試薬が、Octファミリー遺伝子、klfファミリー遺伝子、Soxファミリー遺伝子、およびMycファミリー遺伝子を、発現可能な形で体細胞に導入するためのベクターを含むものである、請求項9に記載のキット。   The reagent for dedifferentiating somatic cells comprises a vector for introducing an Oct family gene, a klf family gene, a Sox family gene, and a Myc family gene into a somatic cell in an expressible form. The described kit. 体細胞が骨髄由来単核球細胞である、請求項9に記載のキット。   The kit according to claim 9, wherein the somatic cell is a bone marrow-derived mononuclear cell. 体細胞が分化血液細胞である、請求項9に記載のキット。   The kit according to claim 9, wherein the somatic cells are differentiated blood cells. 体細胞がヒト細胞である、請求項9に記載のキット。   The kit according to claim 9, wherein the somatic cell is a human cell.
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