JP7466547B2 - Screening method for vascular endothelial cell activator - Google Patents

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Description

関連出願:
本明細書は、本願の優先権の基礎である特願2019-147942(2019年8月9日出願)の明細書に記載された内容を包含する。
技術分野:
本発明は、血管内皮細胞活性化を制御する物質のスクリーニング方法に関する。より詳細には、血管内皮細胞内へのVEGFの取り込み量を指標として、血管内皮細胞活性化促進又は抑制物質をスクリーニングする方法に関する。
Related Applications:
This specification includes the contents described in the specification of Japanese Patent Application No. 2019-147942 (filed on August 9, 2019), which is the priority basis of this application.
Technical field:
The present invention relates to a method for screening for a substance that controls vascular endothelial cell activation, and more particularly to a method for screening for a substance that promotes or inhibits vascular endothelial cell activation using the amount of VEGF uptake into vascular endothelial cells as an index.

骨髄単核球細胞(Bone Marrow-Mononuclear Cell:BM-MNC)の移植は、虚血組織における血管新生を活性化することが知られている。BM-MNCは造血幹細胞を比較的高い割合で含有し、自家組織から容易に調製できるため、細胞療法の供給源に適しており、四肢虚血、心筋梗塞、脳梗塞などの虚血性疾患の実験的治療に頻繁に使用されているが、どのようにBM-MNCが血管新生を活性化するかはわかっていない。Transplantation of bone marrow mononuclear cells (BM-MNCs) is known to activate angiogenesis in ischemic tissues. BM-MNCs contain a relatively high percentage of hematopoietic stem cells and can be easily prepared from autologous tissues, making them a suitable source of cell therapy and frequently used in experimental treatments of ischemic diseases such as limb ischemia, myocardial infarction, and cerebral infarction. However, it remains unclear how BM-MNCs activate angiogenesis.

当初は、BM-MNCに含まれる造血幹細胞から内皮細胞への分化が基本的なメカニズムとして提案されていたが、その後の研究において、内皮細胞に分化するのは極めて少数の移植細胞であり、根本的なメカニズムではないことが判明した。複数の増殖因子やエクソソームの分泌も提唱されているが、はっきりしたエビデンスは示されていない。さらに、移植後の細胞の生存期間は比較的短いことが知られており、増殖因子やエクソソームの分泌は、BM-MNC移植後に長期間観察される強力な血管新生活性化作用の根本的なメカニズムではないと考えられている。Initially, differentiation of hematopoietic stem cells contained in BM-MNCs into endothelial cells was proposed as the fundamental mechanism, but subsequent studies have revealed that only a very small number of transplanted cells differentiate into endothelial cells, and this is not the fundamental mechanism. Secretion of multiple growth factors and exosomes has also been proposed, but no clear evidence has been presented. Furthermore, it is known that the survival period of cells after transplantation is relatively short, and it is thought that secretion of growth factors and exosomes is not the fundamental mechanism for the strong angiogenic activation observed for a long period after BM-MNC transplantation.

血管内皮細胞増殖因子(VEGF)は最も重要な血管新生促進因子の1つである。VEGFは細胞表面に存在するVEGF受容体に結合することで、チロシンキナーゼを活性化し、細胞内にシグナルを伝達し、細胞の機能や構造に変化を与える。VEGF受容体であるVGFR1とVGFR2の発現比率を指標として血管新生能の高い内皮細胞をスクリーニングする方法(特許文献1)や、VEGFR1を細胞表面に発現する培養血管内皮細胞株を利用して、VEGFR1のリン酸化や当該細胞の遊走を指標として血管新生促進作用を有する物質をスクリーニングする方法が報告されている(特許文献2)。また、VEGFとエンドスタチンの血中濃度を測定することにより、血管新生能を評価する方法が報告されている(特許文献3)。以上のように、従前は、VEGFの濃度や、VEGF受容体の動態等により、血管新生促進能力の測定を行なってきたが、本発明のように、VEGFの血管内皮細胞の取り込み量で、候補物質の血管新生促進能力を直接測定するという発想は、全く欠如していた。Vascular endothelial growth factor (VEGF) is one of the most important angiogenesis-promoting factors. VEGF activates tyrosine kinase by binding to the VEGF receptor present on the cell surface, transmits a signal into the cell, and changes the function and structure of the cell. A method for screening endothelial cells with high angiogenesis ability using the expression ratio of VEGF receptors VGFR1 and VGFR2 as an index (Patent Document 1) and a method for screening substances with angiogenesis-promoting activity using phosphorylation of VEGFR1 and migration of the cells as an index using a cultured vascular endothelial cell line expressing VEGFR1 on the cell surface have been reported (Patent Document 2). In addition, a method for evaluating angiogenesis ability by measuring the blood concentrations of VEGF and endostatin has been reported (Patent Document 3). As described above, angiogenesis-promoting ability has been measured in the past by the concentration of VEGF and the dynamics of the VEGF receptor, but the idea of directly measuring the angiogenesis-promoting ability of a candidate substance by the amount of VEGF uptake by vascular endothelial cells, as in the present invention, was completely lacking.

特開2005-065697号公報JP 2005-065697 A 特開2007-244273号公報JP 2007-244273 A WO2002/031497WO2002/031497

本発明の課題は、BM-MNC移植による血管新生の作用機序を応用し、その機能を代替する低分子物質をスクリーニングする方法を確立し、脳梗塞や心筋梗塞、四肢虚血を含む虚血性疾患、あるいは、癌、炎症性疾患、リウマチなどの血管新生が病態の進行に関与する疾患の新たな治療薬候補を提供することにある。The objective of the present invention is to apply the mechanism of action of angiogenesis induced by BM-MNC transplantation to establish a method for screening small molecular weight substances that can replace its function, and to provide new candidate therapeutic agents for ischemic diseases including cerebral infarction, myocardial infarction, and limb ischemia, as well as diseases in which angiogenesis is involved in the progression of the pathology, such as cancer, inflammatory diseases, and rheumatism.

従来、BM-MNCは、血管新生促進に関する各種成長因子などを分泌することにより、血管新生を促進すると考えられてきた。本発明者らは、BM-MNCが、血管新生促進に関する各種成長因子などを分泌することにより、血管内新生を促進するのではなく、BM-MNCが、血管内皮細胞に作用し、血管新生を促進する因子の血管内皮細胞における取り込みを、促進することにより、結果として、血管新生が促進されることを発見した。そして、VEGFあるいは、他の血管新生促進因子の血管内皮細胞における取り込み量の変化を指標として、BM-MNCと同様の作用を有する低分子化合物をスクリーニングすることで、新たな虚血疾患治療薬候補の探索が可能になることを見出した。 Conventionally, BM-MNCs have been thought to promote angiogenesis by secreting various growth factors related to the promotion of angiogenesis. The present inventors have discovered that BM-MNCs do not promote intravascular neovascularization by secreting various growth factors related to the promotion of angiogenesis, but rather that BM-MNCs act on vascular endothelial cells and promote the uptake of angiogenesis-promoting factors into vascular endothelial cells, thereby promoting angiogenesis. They have also discovered that it is possible to search for new candidates for therapeutic agents for ischemic diseases by screening for low molecular weight compounds that have the same effect as BM-MNCs, using as an indicator the change in the amount of uptake of VEGF or other angiogenesis-promoting factors into vascular endothelial cells.

すなわち、本発明は、以下の(1)~(13)に関する。
(1)下記の工程を含む、血管内皮細胞活性化促進又は抑制物質のスクリーニング方法:
1)標識されたVEGFの存在下、血管内皮細胞を被験物質とともに培養する工程、
2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を決定する工程、
3)前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量に基づき、前記被験物質の血管内皮細胞活性化効果を評価する工程。
上記標識としては、蛍光標識、酵素標識、又は放射性標識が挙げられ、好ましくは蛍光標識である。
(2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が、被験物質との培養前後における、血管内皮細胞内における標識されたVEGF由来のシグナルの変化によって決定される、(1)に記載の方法。
(3)血管内皮細胞への標識VEGFの取り込み量が、被験物質との培養前後における、培養上清中における標識されたVEGF由来のシグナルの変化によって決定される、(1)に記載の方法。
(4)被験物質による血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量の変化を、標準物質による血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量の変化と比較する工程をさらに含む、(1)~(3)のいずれかに記載の方法。
(5)工程3)において、前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が増加した場合に、前記被験物質は血管内皮細胞活性化促進物質として有用と評価し、前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が減少した場合に、前記被験物質は血管内皮細胞抑制物質として有用と評価する、(1)~(4)のいずれかに記載の方法。
(6)さらに、アンジオポエチン2、エンドグリン、IGFBP(インスリン様増殖因子結合タンパク質)、TNFα、及びTGFαからなる群から選ばれる1又は2以上のサイトカインの培養上清中の濃度を決定する工程を含む、(1)~(5)のいずれかに記載の方法。
(7)前記サイトカインが、少なくともアンジオポエチン2を含む、(6)に記載の方法。
(8)被験物質とともに培養することにより、血管内皮細胞へのVEGF取り込み量の増加に加えて、上記培養上清中のサイトカイン濃度が減少した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化促進物質の候補として有用と評価し、血管内皮細胞へのVEGF取り込み量の減少に加えて、培養上清中のサイトカイン濃度が増加した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化抑制物質として有用と評価する、(6)又は(7)に記載の方法。
(9)血管内皮細胞活性化促進物質が虚血性疾患治療薬の候補であり、血管内皮細胞活性化抑制物質が血管新生阻害薬の候補である、(1)~(8)のいずれかに記載の方法。
換言すれば、(1)~(8)の方法は、虚血性疾患治療薬あるいは血管新生阻害薬のスクリーニング方法となりうる。前記虚血性疾患としては、例えば、四肢虚血、心筋梗塞・狭心症・心不全を含む虚血性心疾患、脳梗塞などの虚血性脳血管障害等が挙げられる。血管新生阻害薬は、固形腫瘍や血管腫などの癌、慢性関節リウマチ、クロ?ン病、ベーチェット病、乾癬、粥状動脈硬化、糖尿病性網膜症、血管新生緑内障、未熟児網膜症、加齢性黄斑変性症など、血管新生が病態の進行に関与する疾患(血管新生病)の治療に有用である。
(10)下記の工程を含む、虚血性疾患治療薬のスクリーニング方法:
1)標識されたVEGFの存在下、血管内皮細胞を被験物質とともに培養する工程、
2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を決定する工程、
3)前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が増加した場合に、前記被験物質を虚血性疾患治療薬の候補として選択する工程。
(11)下記の工程を含む、血管新生阻害薬のスクリーニング方法:
1)標識されたVEGFの存在下、血管内皮細胞を被験物質とともに培養する工程、
2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を決定する工程、
3)前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が減少した場合に、前記被験物質を血管新生阻害薬として選択する工程。
(12)標識が蛍光標識である、(1)~(11)のいずれかに記載の方法。
(13)血管内皮細胞がヒト血管内皮細胞である、(1)~(12)のいずれかに記載の方法。
That is, the present invention relates to the following (1) to (13).
(1) A method for screening for a substance that promotes or inhibits vascular endothelial cell activation, comprising the steps of:
1) culturing vascular endothelial cells with a test substance in the presence of labeled VEGF;
2) determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells;
3) A step of evaluating the effect of the test substance on activating vascular endothelial cells based on the amount of VEGF taken up into the vascular endothelial cells.
The label may be a fluorescent label, an enzyme label, or a radioactive label, preferably a fluorescent label.
(2) The method according to (1), wherein the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells is determined by a change in a signal derived from labeled VEGF in vascular endothelial cells before and after incubation with a test substance.
(3) The method according to (1), wherein the amount of labeled VEGF taken up by vascular endothelial cells is determined by a change in the signal derived from the labeled VEGF in the culture supernatant before and after incubation with a test substance.
(4) The method according to any one of (1) to (3), further comprising a step of comparing the change in the amount of VEGF uptake into vascular endothelial cells caused by the test substance with the change in the amount of VEGF uptake into vascular endothelial cells caused by a standard substance.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein in step 3), if the amount of VEGF uptake into the vascular endothelial cells is increased, the test substance is evaluated as being useful as a substance that promotes vascular endothelial cell activation, and if the amount of VEGF uptake into the vascular endothelial cells is decreased, the test substance is evaluated as being useful as a substance that inhibits vascular endothelial cells.
(6) The method according to any one of (1) to (5), further comprising a step of determining the concentration in the culture supernatant of one or more cytokines selected from the group consisting of angiopoietin 2, endoglin, IGFBP (insulin-like growth factor binding protein), TNFα, and TGFα.
(7) The method according to (6), wherein the cytokine comprises at least angiopoietin 2.
(8) The method according to (6) or (7), in which if culturing with a test substance increases the amount of VEGF taken up by vascular endothelial cells and decreases the cytokine concentration in the culture supernatant, the test substance is evaluated as useful as a candidate substance for promoting vascular endothelial cell activation, and if it decreases the amount of VEGF taken up by vascular endothelial cells and increases the cytokine concentration in the culture supernatant, the test substance is evaluated as useful as a substance for inhibiting vascular endothelial cell activation.
(9) The method according to any one of (1) to (8), wherein the vascular endothelial cell activation promoter is a candidate for a therapeutic drug for ischemic disease, and the vascular endothelial cell activation inhibitor is a candidate for an angiogenesis inhibitor.
In other words, the methods (1) to (8) can be used as screening methods for ischemic disease therapeutic drugs or angiogenesis inhibitors. Examples of the ischemic disease include limb ischemia, ischemic heart disease including myocardial infarction, angina pectoris, and heart failure, and ischemic cerebrovascular disorders such as cerebral infarction. Angiogenesis inhibitors are useful for treating diseases in which angiogenesis is involved in the progression of the pathology (angiogenic diseases), such as cancers such as solid tumors and hemangiomas, chronic rheumatoid arthritis, Crohn's disease, Behcet's disease, psoriasis, atherosclerosis, diabetic retinopathy, neovascular glaucoma, retinopathy of prematurity, and age-related macular degeneration.
(10) A method for screening a therapeutic agent for ischemic disease , comprising the steps of:
1) culturing vascular endothelial cells with a test substance in the presence of labeled VEGF;
2) determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells;
3) selecting the test substance as a candidate for a therapeutic agent for ischemic disease when the amount of VEGF uptake into the vascular endothelial cells is increased.
(11) A method for screening an angiogenesis inhibitor, comprising the steps of:
1) culturing vascular endothelial cells with a test substance in the presence of labeled VEGF;
2) determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells;
3) selecting the test substance as an angiogenesis inhibitor when the amount of VEGF taken up by the vascular endothelial cells is reduced.
(12) The method according to any one of (1) to (11), wherein the label is a fluorescent label.
(13) The method according to any one of (1) to (12), wherein the vascular endothelial cells are human vascular endothelial cells.

これまで、VEGF受容体の発現やVEGFの分泌量を指標として血管新生活性化作用を評価する手法は知られているが(前掲)、VEGFの取り込み量の促進を指標として、血管内皮細胞の活性化作用を評価する方法は知られていない。 To date, methods are known for evaluating the angiogenesis activation effect using the expression of VEGF receptors and the amount of VEGF secreted as indicators (see above), but no method is known for evaluating the activation effect of vascular endothelial cells using the promotion of VEGF uptake as an indicator.

本発明によれば、BM-MNCと同様の機構で血管内皮細胞を活性化する作用を有する物質を公知の低分子化合物等からスクリーニングすることができ、生体内におけるBM-MNCの機能を低分子化合物で置換することが可能になる。標識VEGFの細胞内取り込み量を指標としたスクリーニング系は、血管内皮細胞活性化促進又は抑制物質のハイスループットスクリーニングを可能とする。同定された被験物質は、標的が血管内皮細胞であるため、薬物送達の観点からも有利である。 According to the present invention, it is possible to screen known low molecular weight compounds for substances that have the effect of activating vascular endothelial cells through a mechanism similar to that of BM-MNC, making it possible to replace the function of BM-MNC in the body with low molecular weight compounds. A screening system that uses the amount of intracellular uptake of labeled VEGF as an indicator enables high-throughput screening of substances that promote or inhibit vascular endothelial cell activation. The identified test substances are also advantageous from the standpoint of drug delivery, as their target is vascular endothelial cells.

[図1] 図1は、BM-MNCとの共培養によるヒト臍帯静脈血管内皮細胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cell:HUVEC)への血管内皮増殖因子(Vascular Endothelial Growth Factor:VEGF)取り込みを示す。
(A)培地中のVEGF濃度の有意な減少が、BM-MNCとの共培養によって観察された。対照的に、セルカルチャーインサートによるBM-MNCとの非接触共培養は、VEGFレベルを減少させなかった。(B)HUVEC及びBM-MNCは、抗CD31抗体及び抗CD45抗体によって明確に区別することができた。(C-G)ストレプトアビジン-Allophycocyanin(APC)のHUVECへの取り込みは観察されなかった(C)。HUVEC培養のみ(D)と比較して、VEGFのHUVECへの取り込みがBM-MNC共培養後に上昇していることが観察された(E)。1-オクタノール(F)又はカルベノキソロン(G)によるBM-MNCギャップ結合の遮断は、共培養効果を無効にした。(H-J)ストレプトアビジン-APCのBM-MNCへの結合は観察されなかった(H)。BM-MNCを単独で培養した場合(I)又はHUVECと共培養した場合(J)、BM-MNCへのVEGFの取り込みはほとんど観察されなかった。*p<0.01 versus medium、**p<0.01 versus medium、各群n=3(A)。
[図2] 図2は、in vitroでのギャップ結合を介したBM-MNCからHUVECへのBCECF(2’,7’-Bis(carboxyethyl)-4 or 5-carboxyfluorescein)移行を示す。
(A-D)ナイーブ(A)及びBCECF標識BM-MNC(B)と共培養したHUVEC(A-C)のFACS分析。BCECF標識BM-MNCとの共培養後にBCECF陽性のHUVECが観察された。セルカルチャーインサートを用いて共培養した場合(C)、又はギャップ結合脱共役剤1-オクタノールを適用した場合(D)、BCECF移行は遮断された。(E、F)HUVECはAlexa Fluor(登録商標)488蛍光標識抗体(以下、Alexa488)単独(E)又は抗Cx37(コネキシン37)抗体及びAlexa488(F)で染色した。HUVECでは、Cx37の発現はほとんど見られなかった。(G、H)アイソタイプコントロール抗体(G)又は抗Cx43(コネキシン43)抗体(H)で染色したHUVEC。Cx43の発現はHUVECで観察された。(I、J)BM-MNCはAlexa488単独(I)、又は抗Cx37抗体及びAlexa488(J)で染色した。Cx37の発現はBM-MNCにおいて観察された。(K、L)アイソタイプコントロール抗体(K)又は抗Cx43抗体(L)で染色したBM-MNC。Cx43の発現はHUVECで観察された。
[図3] 図3は、in vivoでのギャップ結合を介したBM-MNCから内皮細胞へのBCECFの移行を示す。
(A-D)脳梗塞後脳への静脈内注射の5分後に移植したBCECF陽性BM-MNC。BCECF陽性細胞(A)が脳微小血管系(B)に観察された。画像を重ね合わせることで、BCECFはCD31陽性内皮細胞膜を通過してBM-MNCから内皮細胞への移行が実証される(C、D)。(E、F)反対側の健康な大脳皮質ではコネキシン37(Cx37)の発現は観察されなかったが(E)、同側では脳梗塞誘発48時間後に明らかに発現された(F)。(G、H)コネキシン43(Cx43)の発現は健康な皮質ではほとんど観察されなかったが(G)、脳梗塞後には発現の増加が観察された(H)。(I-L)BCECFの浸潤(J)を伴うCx37の蓄積(J)が内皮細胞において観察された(K、L)。(M-P)BCECFの浸潤(N)を伴うCx43の蓄積(M)が内皮細胞において観察された(O、P)。スケールバー、20μm(A),5μm(D,I),40μm(E)
[図4] 図4は、内皮細胞の微細構造の変化が、BM-MNC移植動物におけるオートファジーの減少を示唆することを示す。
(A)非脳梗塞マウスにおける内皮細胞、基底層、周皮細胞及び星状細胞(astrocyte foot processes)からなる正常な毛細血管。(B、C)病変部の毛細血管の代表的な写真。相当数のオートファゴソーム様液胞が、PBS処置マウスの内皮細胞において観察された(B)。対照的に、星状細胞(astrocyte foot processes)の消失にもかかわらず、脳梗塞誘発72時間後のBM-MNC処置マウスの内皮細胞中には、付着した周皮細胞を伴う数個のオートファゴソーム様液胞が観察された(C)。(D、E)PBS処置マウスの内皮細胞において、相当数のオートファゴソーム様液胞が観察された(D)。対照的に、BM-MNC処置マウスの内皮細胞では、オートファゴソーム様の液胞はほとんど観察されなかった(E)。(F、G)非損傷対側皮質における毛細血管の写真。オートファゴソーム様液胞が、PBS処置マウスのいくつかの内皮細胞において観察された(F)。対照的に、BM-MNC処置マウスの内皮細胞においてオートファゴソーム様液胞は観察されなかった(G)。(H)定量分析により、BM-MNC移植が関連領域におけるオートファゴソーム様液胞の形成を抑制することが確認された。スケールバー、2μm(A)、p<0.01versus PBS、各群n=5(H)。
[図5] 図5は、脳梗塞後の内皮細胞におけるオートファジーマーカーLC3の発現を示す。
(A)病変領域のほとんどのCD31陽性内皮細胞は、PBS及びBM-MNC処置マウスの両方においてLC3を発現する。(B)病変周辺領域において、LC3陽性内皮細胞はBM-MNC処置マウスにおいてめったに観察されなかったが、ほとんどの内皮細胞はPBS処置マウスにおいてLC3陽性であった。(C)損傷を受けていない対側皮質では、PBSを投与されたマウスではいくつかのLC3陽性内皮細胞が観察されたが、BM-MNCを投与されたマウスではLC3陽性内皮細胞は観察されなかった。スケールバー、20μm(A)
[図6] 図6は、BM-MNC移植後のHif-1α発現を示す。
(A-C)脳損傷誘発後3時間(B)又は48時間(C)において、損傷を受けていない脳(A)、及び脳梗塞後領域において、Hif-1αの発現はほとんど観察されなかった。(D)しかしながら、BM-MNC移植の1時間後、毛細血管様構造においてHif-1α発現の増加が観察された。(E-H)BCECFシグナル(E)は、CD31陽性内皮細胞におけるHif-1α発現と共局在していた(G、H)。スケールバー、40μm(A),10μm(E)
[図7] 図7は、HUVEC培養上清中の各種サイトカイン濃度の変化を示す。
HUVEC単独培養(PBS)、BM-MNCとの共培養(BM-MNC)。グラフは、上清中のサイトカイン濃度の培養6時間での変化量(pM)を示す。(A)Angiopoetin-2、(B)Endoglin、(C)TGFα、(D)IGFBP-1、(E)TNFα。
[図8] 図8は、低分子化合物によるHUVEC(ヒト臍帯静脈血管内皮細胞)のVEGF取り込み促進作用を、標準物質と比較したものである。
(A)蛍光バックグラウンド、(B)標準物質/被験物質なし、(C)標準物質(Caffeic acid)、(D)被験物質1(4-0-Caffeoylquinic acid)、(E)被験物質2(Chicoric acid)。
[FIG. 1] FIG. 1 shows the uptake of vascular endothelial growth factor (VEGF) into human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) co-cultured with BM-MNCs.
(A) A significant decrease in VEGF concentration in the medium was observed by co-culture with BM-MNC. In contrast, non-contact co-culture with BM-MNC using cell culture inserts did not decrease VEGF levels. (B) HUVEC and BM-MNC could be clearly distinguished by anti-CD31 and anti-CD45 antibodies. (C-G) Streptavidin-Allophycocyanin (APC) uptake into HUVEC was not observed (C). Compared to HUVEC culture alone (D), VEGF uptake into HUVEC was observed to be elevated after BM-MNC co-culture (E). Blockade of BM-MNC gap junctions with 1-octanol (F) or carbenoxolone (G) abolished the co-culture effect. (H-J) Streptavidin-APC binding to BM-MNC was not observed (H). When BM-MNCs were cultured alone (I) or cocultured with HUVECs (J), little VEGF uptake into BM-MNCs was observed. *p<0.01 versus medium, **p<0.01 versus medium, n=3 for each group (A).
[FIG. 2] FIG. 2 shows the transfer of BCECF (2',7'-Bis(carboxyethyl)-4 or 5-carboxyfluorescein) from BM-MNC to HUVEC via gap junctions in vitro.
(A-D) FACS analysis of naive (A) and HUVECs (A-C) cocultured with BCECF-labeled BM-MNCs (B). BCECF-positive HUVECs were observed after coculture with BCECF-labeled BM-MNCs. BCECF transfer was blocked when cocultured with cell culture inserts (C) or when the gap junction uncoupler 1-octanol was applied (D). (E, F) HUVECs were stained with Alexa Fluor® 488 fluorescently labeled antibody (hereafter Alexa488) alone (E) or with anti-Cx37 (connexin 37) antibody and Alexa488 (F). Little Cx37 expression was observed in HUVECs. (G, H) HUVECs stained with isotype control antibody (G) or anti-Cx43 (connexin 43) antibody (H). Cx43 expression was observed in HUVEC. (I, J) BM-MNCs stained with Alexa488 alone (I) or anti-Cx37 antibody and Alexa488 (J). Cx37 expression was observed in BM-MNC. (K, L) BM-MNCs stained with isotype control antibody (K) or anti-Cx43 antibody (L). Cx43 expression was observed in HUVEC.
FIG. 3 shows the transfer of BCECF from BM-MNC to endothelial cells via gap junctions in vivo.
(A-D) BCECF-positive BM-MNCs transplanted 5 min after intravenous injection into the brain after cerebral infarction. BCECF-positive cells (A) were observed in the brain microvasculature (B). Overlay of the images demonstrates BCECF migration from BM-MNCs to endothelial cells through the CD31-positive endothelial cell membrane (C, D). (E, F) Connexin 37 (Cx37) expression was not observed in the contralateral healthy cerebral cortex (E), but was clearly expressed in the ipsilateral side 48 h after induction of cerebral infarction (F). (G, H) Connexin 43 (Cx43) expression was barely observed in the healthy cortex (G), but increased expression was observed after cerebral infarction (H). (I-L) Accumulation of Cx37 (J) accompanied by infiltration of BCECF (J) was observed in endothelial cells (K, L). (M-P) Accumulation of Cx43 (M) accompanied by infiltration of BCECF (N) was observed in endothelial cells (O, P). Scale bars, 20 μm (A), 5 μm (D, I), 40 μm (E).
FIG. 4 shows that ultrastructural changes in endothelial cells suggest a decrease in autophagy in BM-MNC transplanted animals.
(A) Normal capillaries consisting of endothelial cells, basal layer, pericytes, and astrocytes (astrocyte foot processes) in a non-infarcted mouse. (B, C) Representative photographs of capillaries in a lesioned area. A significant number of autophagosome-like vacuoles were observed in endothelial cells of PBS-treated mice (B). In contrast, several autophagosome-like vacuoles with attached pericytes were observed in endothelial cells of BM-MNC-treated mice 72 hours after induction of cerebral infarction, despite the disappearance of astrocytes (astrocyte foot processes) (C). (D, E) A significant number of autophagosome-like vacuoles were observed in endothelial cells of PBS-treated mice (D). In contrast, few autophagosome-like vacuoles were observed in endothelial cells of BM-MNC-treated mice (E). (F, G) Photographs of capillaries in the uninjured contralateral cortex. Autophagosome-like vacuoles were observed in some endothelial cells of PBS-treated mice (F). In contrast, no autophagosome-like vacuoles were observed in endothelial cells of BM-MNC-treated mice (G). (H) Quantitative analysis confirmed that BM-MNC transplantation suppressed the formation of autophagosome-like vacuoles in the relevant areas. Scale bar, 2 μm (A), p<0.01 versus PBS, n=5 in each group (H).
[Figure 5] Figure 5 shows the expression of autophagy marker LC3 in endothelial cells after cerebral infarction.
(A) Most CD31-positive endothelial cells in the lesion area express LC3 in both PBS- and BM-MNC-treated mice. (B) In the perilesional area, LC3-positive endothelial cells were rarely observed in BM-MNC-treated mice, whereas most endothelial cells were LC3-positive in PBS-treated mice. (C) In the uninjured contralateral cortex, some LC3-positive endothelial cells were observed in PBS-treated mice, whereas no LC3-positive endothelial cells were observed in BM-MNC-treated mice. Scale bar, 20 μm (A).
[FIG. 6] FIG. 6 shows Hif-1α expression after BM-MNC transplantation.
(A-C) Little expression of Hif-1α was observed in the uninjured brain (A) and in the post-stroke area 3 hours (B) or 48 hours (C) after induction of brain injury. (D) However, increased expression of Hif-1α was observed in capillary-like structures 1 hour after BM-MNC transplantation. (E-H) BCECF signal (E) colocalized with Hif-1α expression in CD31-positive endothelial cells (G, H). Scale bars, 40 μm (A), 10 μm (E).
[Figure 7] Figure 7 shows the changes in concentrations of various cytokines in the HUVEC culture supernatant.
HUVEC cultured alone (PBS), co-cultured with BM-MNC (BM-MNC). The graph shows the change (pM) in cytokine concentration in the supernatant over 6 hours of culture. (A) Angiopoetin-2, (B) Edoglin, (C) TGFα, (D) IGFBP-1, (E) TNFα.
[FIG. 8] FIG. 8 shows the promoting effect of VEGF uptake by HUVEC (human umbilical vein endothelial cells) by low molecular weight compounds in comparison with a standard substance.
(A) Fluorescence background, (B) standard/no test substance, (C) standard substance (Caffeic acid), (D) test substance 1 (4-0-Caffeoylquinic acid), (E) test substance 2 (Chicoric acid).

本発明は、血管内皮細胞におけるVEGFの取り込みを指標とした血管内皮細胞活性化促進物質又は抑制物質、特にBM-MNCと同様の機構で血管内皮細胞の活性化を制御する作用を有する物質のスクリーニング方法に関する。The present invention relates to a method for screening for substances that promote or inhibit vascular endothelial cell activation using VEGF uptake in vascular endothelial cells as an indicator, in particular for substances that have the effect of controlling vascular endothelial cell activation through a mechanism similar to that of BM-MNC.

1.工程1)標識されたVEGFの存在下、血管内皮細胞を被験物質とともに培養する「血管内皮細胞」
本発明で使用される「血管内皮細胞」は、VEGFに対するレセプターを発現している培養可能な血管内皮細胞であれば特に限定されないが、哺乳動物由来の細胞が好ましく、特にヒト由来の細胞がより好ましい。ヒト血管内皮細胞としては、例えば、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)、ヒト脳微小血管内皮細胞(HBMEC)、ヒト臍帯動脈内皮細胞(HUAEC)、ヒト大動脈内皮細胞(HAoEC)、ヒト冠状動脈内皮細胞(HCAEC)、ヒト肺動脈内皮細胞(HPAEC)、ヒト伏在静脈血管内皮細胞(HSaVEC)、ヒト皮膚血管内皮細胞(HDBEC)、ヒト皮膚微小血管内皮細胞(HDMEC)、ヒト子宮微小血管内皮細胞(HUtMEC)、ヒト肺微小血管内皮細胞(HPMEC)、ヒト心臓微小血管内皮細胞(HCMEC)、ヒト皮膚微小リンパ管内皮細胞(HDLEC)などが挙げられ、いずれも市販の培養細胞株を利用することができる。特に好ましいのは、HUVEC及びHBMECである。
1. Step 1) "Vascular endothelial cells" by culturing vascular endothelial cells together with a test substance in the presence of labeled VEGF
The "vascular endothelial cells" used in the present invention are not particularly limited as long as they are culturable vascular endothelial cells that express a receptor for VEGF, but are preferably mammalian-derived cells, and more preferably human-derived cells. Examples of human vascular endothelial cells include human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), human brain microvascular endothelial cells (HBMEC), human umbilical artery endothelial cells (HUAEC), human aortic endothelial cells (HAoEC), human coronary artery endothelial cells (HCAEC), human pulmonary artery endothelial cells (HPAEC), human saphenous vein endothelial cells (HSaVEC), human dermal vascular endothelial cells (HDBEC), human dermal microvascular endothelial cells (HDMEC), human uterine microvascular endothelial cells (HUtMEC), human pulmonary microvascular endothelial cells (HPMEC), human cardiac microvascular endothelial cells (HCMEC), and human dermal microlymphatic endothelial cells (HDLEC), and any of these can be used as commercially available cultured cell lines. Particularly preferred are HUVEC and HBMEC.

「血管内皮細胞増殖因子(VEGF)」
本発明で使用される血管内皮細胞増殖因子(VEGF)は、使用する血管内皮細胞に発現しているVEGF受容体に結合できるものであれば特に限定されないが、哺乳動物由来のVEGFが好ましく、特にヒト由来のVEGFがより好ましい。VEGFには、VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、PIGF-1、PIGF-2など7つのファミリーが存在する。一般にVEGF-AをVEGFと呼ぶこともあり、本明細書においても、単にVEGFと記載する場合には、VEGF-Aを意味するものとする。
"Vascular endothelial growth factor (VEGF)"
The vascular endothelial growth factor (VEGF) used in the present invention is not particularly limited as long as it can bind to the VEGF receptor expressed in the vascular endothelial cells used, but mammalian-derived VEGF is preferred, and human-derived VEGF is more preferred. There are seven VEGF families, including VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, PIGF-1, and PIGF-2. VEGF-A is sometimes generally referred to as VEGF, and in this specification, when simply referring to VEGF, it means VEGF-A.

本発明では、標識されたVEGFを使用することができる。標識方法は特に限定されず、酵素標識、放射性標識、蛍光標識など、公知の方法を適宜選択して用いることができる。本発明においては、蛍光標識が好ましい。In the present invention, labeled VEGF can be used. The labeling method is not particularly limited, and any known method such as enzyme labeling, radioactive labeling, or fluorescent labeling can be appropriately selected and used. In the present invention, fluorescent labeling is preferred.

酵素標識に使用する酵素としては、HRP(Horseradish peroxidase)、AP(Alkaline phosphatase)が挙げられ、HRPはDABやTABなどの発色基質を用いて、APはBCIP/NBTやpPNPPなどの発色基質を用いて発色させる。
放射性標識に使用する放射性同位体としては、125I、Hなどを使用することができ、タンパク質ヨウ素標識試薬を用いて、酵素的又は化学的酸化により検出対象であるタンパク質に組み込む。
Enzymes used for enzyme labeling include horseradish peroxidase (HRP) and alkaline phosphatase (AP). HRP is colored using a chromogenic substrate such as DAB or TAB, while AP is colored using a chromogenic substrate such as BCIP/NBT or pPNPP.
Radioisotopes such as 125 I and 3 H can be used for radiolabeling, and are incorporated into the protein to be detected by enzymatic or chemical oxidation using a protein iodine labeling reagent.

蛍光標識に使用する蛍光物質としては、PE(Phycoerythrin)、APC(Allophycocyanin)、GFP、CFP、RFPなどのなどの蛍光蛋白質、FITC(Fluorescein Isothiocyanate)、Coumarin、TRITC(Tetramethylrhodamine)、Alexa Fluor(登録商標)、Cy(登録商標)、Texas Red(登録商標)、BODIPY(登録商標)FL、Super Brightなどの低分子蛍光色素を好適に使用することができるが、これらに限定されない。蛍光標識のシグナルは、光学顕微鏡、高感度CCDカメラ、共焦点レーザー顕微鏡、フローサイトメトリーなどの検出方法と画像処理技術によって検出・定量することができる。 Fluorescent substances used for fluorescent labeling include, but are not limited to, fluorescent proteins such as PE (Phycoerythrin), APC (Allophycocyanin), GFP, CFP, RFP, etc., and low molecular weight fluorescent dyes such as FITC (Fluorescein Isothiocyanate), Coumarin, TRITC (Tetramethylrhodamine), Alexa Fluor (registered trademark), Cy (registered trademark), Texas Red (registered trademark), BODIPY (registered trademark) FL, and Super Bright. Fluorescent labeling signals can be detected and quantified by detection methods such as optical microscopes, high-sensitivity CCD cameras, confocal laser microscopes, and flow cytometry, as well as image processing techniques.

検出は、感度を上げるためにビオチン-アビジン系やビオチン-ストレプトアビジン系を用いて蛍光シグナルを増幅してもよい。 To increase sensitivity, detection may involve amplifying the fluorescent signal using the biotin-avidin or biotin-streptavidin system.

「被験物質」
本発明の方法においてスクリーニングの対象となる被験物質の種類は特に限定されない。後述する虚血性疾患治療薬としての使用を考慮した場合、合成や取扱いが容易な低分子化合物が好ましい。低分子化合物とは、分子量が約1万以下の化合物を意味する。
"Test substance"
The type of test substance to be screened in the method of the present invention is not particularly limited. Considering the use as a therapeutic agent for ischemic disease described later, a low molecular weight compound that is easy to synthesize and handle is preferable. A low molecular weight compound means a compound with a molecular weight of about 10,000 or less.

「血管内皮細胞の培養」
血管内皮細胞は、標識VEGFの存在下で被験物質とともに培養する。培養には、市販の内皮細胞用の培地を用いてもよいし、基本培地に細胞の維持増殖に必要な各種栄養源や分化誘導に必要な各成分を添加して作成してもよい。基本培地としては、DMEM、Keratinocyte-SFM、BME培地、BGJb培地、CMRL 1066培地、Glasgow MEM、Improved MEM Zinc Option、IMDM、Medium 199、Eagle MEM、α MEM、ハム培地、RPMI 1640 培地、Fischer’s培地、McCoy’s培地、ウイリアムスE培地、及びこれらの混合培地など、哺乳動物細胞の培養に使用できる培地であればいずれも用いることができる。
"Culture of vascular endothelial cells"
Vascular endothelial cells are cultured with a test substance in the presence of labeled VEGF. For the culture, a commercially available medium for endothelial cells may be used, or a basal medium may be prepared by adding various nutrients necessary for the maintenance and proliferation of cells and various components necessary for differentiation induction. As the basal medium, any medium that can be used for the culture of mammalian cells, such as DMEM, Keratinocyte-SFM, BME medium, BGJb medium, CMRL 1066 medium, Glasgow MEM, Improved MEM Zinc Option, IMDM, Medium 199, Eagle MEM, α MEM, Ham's medium, RPMI 1640 medium, Fischer's medium, McCoy's medium, Williams E medium, and a mixture of these, may be used.

栄養源としては、グリセロール、グルコース、果糖、ショ糖、乳糖、ハチミツ、デンプン、デキストリン等の炭素源、また、脂肪酸、油脂、レシチン、アルコール類等の炭化水素類、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、尿素、硝酸ナトリウム等の窒素源、食塩、カリウム塩、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩等の無機塩類、リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、モリブデン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウム及び硫酸マンガン、各種ビタミン類、アミノ酸類等を含むことができる。Nutrient sources may include carbon sources such as glycerol, glucose, fructose, sucrose, lactose, honey, starch, dextrin, etc., hydrocarbons such as fatty acids, oils and fats, lecithin, alcohols, etc., nitrogen sources such as ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride, urea, sodium nitrate, etc., inorganic salts such as table salt, potassium salts, phosphates, magnesium salts, calcium salts, iron salts, manganese salts, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, sodium molybdate, sodium tungstate, manganese sulfate, various vitamins, amino acids, etc.

培地には、その他必要に応じて、レチノイン酸、ピルビン酸、βメルカプトエタノール等のアミノ酸還元剤、トランスフェリン、脂肪酸、インスリン、コラーゲン前駆体、微量元素、3’チオールグリセロール、増殖因子(epidermal growth factor;EGF,basic fibrobrast growth factor;bFGF,Insulin-like growth factor;IGFなど)、血清あるいは血清代替物等を添加してもよい。なお血清代替物としては、例えば、アルブミン(例えば、脂質リッチアルブミン)、市販のKnockout Serum Replacement(KSR)、bovine pituitary extract(BPE)、Chemically-defined Lipid concentrated(Gibco社製)、Glutamax(Gibco社製)、B27 supplement(Gibco社製)、Y-27632(和光純薬)が挙げられる。 If necessary, the medium may contain additional ingredients such as retinoic acid, pyruvic acid, amino acid reducing agents such as β-mercaptoethanol, transferrin, fatty acids, insulin, collagen precursors, trace elements, 3'-thiolglycerol, growth factors (epidermal growth factor; EGF, basic fibroblast growth factor; bFGF, insulin-like growth factor; IGF, etc.), serum or serum substitutes, etc. Examples of serum substitutes include albumin (e.g., lipid-rich albumin), commercially available Knockout Serum Replacement (KSR), bovine pituitary extract (BPE), chemically-defined lipid concentrated (Gibco), Glutamax (Gibco), B27 supplement (Gibco), and Y-27632 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

これらの成分を配合して得られる培地のpHは5.5~9.0、好ましくは6.0~8.0、より好ましくは6.5~7.5の範囲である。The pH of the medium obtained by mixing these components is in the range of 5.5 to 9.0, preferably 6.0 to 8.0, and more preferably 6.5 to 7.5.

培養は、36℃~38℃、好ましくは36.5℃~37.5℃で、1%~25% O、1%~15% COの条件下で行われる。 The culture is carried out at 36° C. to 38° C., preferably 36.5° C. to 37.5° C., under conditions of 1% to 25% O 2 and 1% to 15% CO 2 .

2.工程2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を決定する
「血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量の決定」
血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量は、被験物質との培養前後における、血管内皮細胞内における標識VEGF由来のシグナル強度の変化を測定することにより、直接的に決定することができる。あるいは被験物質との培養前後における、培養液中に残存する標識VEGF由来のシグナル強度の変化を測定することにより、血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を間接的に決定してもよい。
2. Step 2) Determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells "Determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells"
The amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells can be determined directly by measuring the change in the signal intensity derived from labeled VEGF in vascular endothelial cells before and after incubation with a test substance, or the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells can be determined indirectly by measuring the change in the signal intensity derived from labeled VEGF remaining in the culture medium before and after incubation with a test substance.

血管内皮細胞内における標識されたVEGF由来のシグナルの変化を測定する場合、血管内皮細胞と被験物質を、標識VEGFの存在下において、少なくとも10分以上、20分以上、30分以上、より好ましくは30分~4時間、更に好ましくは1~3時間程度、被験物質と培養した後に測定することが推奨されるが、培養条件や使用する細胞に応じて適宜変更しても良い。When measuring changes in signals derived from labeled VEGF in vascular endothelial cells, it is recommended to culture the vascular endothelial cells and the test substance in the presence of labeled VEGF for at least 10 minutes, 20 minutes, or 30 minutes, more preferably 30 minutes to 4 hours, and even more preferably 1 to 3 hours, before performing the measurement; however, this may be modified as appropriate depending on the culture conditions and the cells used.

培養上清中における標識されたVEGF由来のシグナルの変化を測定する場合、血管内皮細胞と被験物質を、標識VEGFの存在下において、少なくとも30分以上、1時間以上、2時間以上、3時間以上、より好ましくは4時間以上、特に好ましくは6時間程度、被験物質と培養した後に測定することが推奨されるが、培養条件や使用する細胞に応じて適宜変更しても良い。When measuring changes in signals derived from labeled VEGF in the culture supernatant, it is recommended to measure after culturing the vascular endothelial cells and the test substance in the presence of labeled VEGF for at least 30 minutes, 1 hour, 2 hours, or more, 3 hours, more preferably 4 hours or more, and particularly preferably about 6 hours, but this may be changed as appropriate depending on the culture conditions and the cells used.

細胞内における標識VEGFの量は、例えば、FACSを使用することで簡便に測定することができる。培養上清中に残存する標識VEGFの量は、例えば、分光蛍光光度計及びマイクロプレートリーダー、Bio-Plexリーダーを利用して測定することができる。The amount of labeled VEGF in the cells can be easily measured, for example, by using FACS. The amount of labeled VEGF remaining in the culture supernatant can be measured, for example, by using a spectrofluorometer, a microplate reader, or a Bio-Plex reader.

3.工程3)被験物質の血管内皮細胞活性化効果を評価する
被験物質の血管内皮細胞活性化効果は、前記被験物質による血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量に基づいて評価する。評価は、被験物質単独で行ってもよいし、血管内皮細胞へのVEGF取り込み促進作用が既知の化合物を標準物質として使用し、当該標準物質と比較して評価してもよい。
3. Step 3) Evaluating the vascular endothelial cell activation effect of the test substance The vascular endothelial cell activation effect of the test substance is evaluated based on the amount of VEGF uptake into vascular endothelial cells by the test substance. The evaluation may be performed using the test substance alone, or using a compound known to promote VEGF uptake into vascular endothelial cells as a standard substance and evaluating the test substance in comparison with the standard substance.

被験物質単独で評価を行う場合、最も単純には、被験物質とともに培養することにより、血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が有意に増加した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化物質の候補として同定する。あるいは、一定の基準値が設定できれば、その基準値を上回るVEGFの取り込み量が認められた場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化物質の候補として同定する。When evaluating a test substance alone, the simplest case is when the amount of VEGF taken up by vascular endothelial cells is significantly increased by culturing the test substance with the test substance, the test substance is identified as a candidate for a vascular endothelial cell activator. Alternatively, if a certain standard value can be set, the test substance is identified as a candidate for a vascular endothelial cell activator when an amount of VEGF taken up that exceeds the standard value is observed.

被験物質単独で評価を行う場合、最も単純には、被験物質とともに培養することにより、血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が有意に減少した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞抑制物質の候補として同定する。あるいは、一定の基準値が設定できれば、その基準値を上回るVEGFの取り込み量が認められた場合に、当該被験物質を血管内皮細胞抑制物質の候補として同定する。When evaluating a test substance alone, the simplest approach is to identify a test substance as a candidate for a vascular endothelial cell inhibitor if the amount of VEGF taken up by vascular endothelial cells is significantly reduced by culturing the test substance with the test substance. Alternatively, if a certain standard value can be set, the test substance is identified as a candidate for a vascular endothelial cell inhibitor if the amount of VEGF taken up by vascular endothelial cells exceeds the standard value.

「標準物質」
標準物質と比較して評価する場合には、同一の条件において、標準物質を添加した場合と、被験物質を添加した場合における、血管内皮細胞へのVEGF取り込み量を比較することで、血管内皮細胞活性化効果を評価する。なお、標準物質は血管内皮細胞のVEGF取り込み促進作用が確認できている物質であれば特に限定されない。後述する実施例では、本発明の方法により、発明者らが血管内皮細胞に対するVEGF取り込み促進効果を確認しているCaffeic acidを使用することにより、他の低分子化合物の血管内皮細胞に対するVEGF取り込みを評価したが、標準物質はこれに限定されるものではない。
"Standard materials"
When evaluating in comparison with a standard substance, the amount of VEGF uptake into vascular endothelial cells when the standard substance is added and when the test substance is added under the same conditions are compared to evaluate the vascular endothelial cell activation effect. The standard substance is not particularly limited as long as it is a substance whose VEGF uptake promoting effect on vascular endothelial cells has been confirmed. In the examples described below, the VEGF uptake of other low molecular weight compounds into vascular endothelial cells was evaluated by using caffeic acid, which the inventors have confirmed to have a VEGF uptake promoting effect on vascular endothelial cells, by the method of the present invention, but the standard substance is not limited thereto.

「血管内皮細胞活性化促進物質」
本発明の方法でスクリーニングされる「血管内皮細胞活性化促進物質」とは、BM-MNCと同様の機構で血管内皮細胞の活性化を促進する作用を有する物質である。
"Substances that promote vascular endothelial cell activation"
The "vascular endothelial cell activation-promoting substance" screened for by the method of the present invention is a substance that has the effect of promoting the activation of vascular endothelial cells through a mechanism similar to that of BM-MNC.

「血管内皮細胞活性化抑制物質」
本発明の方法でスクリーニングされる「血管内皮細胞活性化抑制物質」とは、BM-MNCと逆の作用を発揮し、血管内皮細胞の活性化を抑制する作用を有する物質である。
"Substance that inhibits vascular endothelial cell activation"
The "substances that inhibit vascular endothelial cell activation" screened for by the method of the present invention are substances that exert an action opposite to that of BM-MNC and have the effect of inhibiting the activation of vascular endothelial cells.

4.培養上清中のサイトカイン濃度の評価
必要に応じて、上記方法は、さらに、アンジオポエチン2、エンドグリン、IGFBP(インスリン様増殖因子結合タンパク質)、TNFα、及びTGFαからなる群から選ばれる1又は2以上のサイトカインの培養上清中の濃度を決定する工程を含んでいてもよい。サイトカイン濃度は、VEGFと同様の方法で測定できるが、市販のマルチプレックスシステムを使用して複数のサイトカインを同時測定してもよい。例えば、被験物質とともに培養することにより、血管内皮細胞へのVEGF取り込み量の増加に加えて、上記培養上清中のサイトカイン濃度が減少した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化促進物質の候補として同定する。逆に、被験物質とともに培養することにより、血管内皮細胞へのVEGF取り込み量の減少に加えて、培養上清中のサイトカイン濃度が増加した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化抑制物質の候補として同定する。評価に使用するサイトカインとしては、特にアンジオポエチン2とTGFαが好ましく、アンジオポエチン2がより好ましい。
4. Evaluation of cytokine concentration in culture supernatant If necessary, the above method may further include a step of determining the concentration of one or more cytokines selected from the group consisting of angiopoietin 2, endoglin, IGFBP (insulin-like growth factor binding protein), TNFα, and TGFα in the culture supernatant. The cytokine concentration can be measured in the same manner as VEGF, but a commercially available multiplex system may be used to simultaneously measure multiple cytokines. For example, when the amount of VEGF uptake by vascular endothelial cells is increased and the cytokine concentration in the culture supernatant is decreased by culturing with the test substance, the test substance is identified as a candidate for a substance that promotes vascular endothelial cell activation. Conversely, when the amount of VEGF uptake by vascular endothelial cells is decreased and the cytokine concentration in the culture supernatant is increased by culturing with the test substance, the test substance is identified as a candidate for a substance that inhibits vascular endothelial cell activation. As cytokines to be used for evaluation, angiopoietin 2 and TGFα are particularly preferable, and angiopoietin 2 is more preferable.

5.虚血性疾患治療薬のスクリーニング
「虚血性疾患治療薬」
本発明のスクリーニング方法で同定された血管内皮細胞活性化促進物質は、BM-MNCと同様の作用機序で血管内皮細胞による血管新生を活性化させることができる。そのため、床ずれ・皮膚潰瘍、手術瘢痕、難治性消化性潰瘍を含む創傷、潰瘍性大腸炎、クローン病などの慢性炎症性腸疾患を含む炎症性疾患、重症四肢虚血、心筋梗塞・狭心症・心不全を含む虚血性心疾患、脳梗塞などの虚血性脳血管障害、糖尿病性ニューロパチー、重症虚血を伴うがんなどの虚血に起因する疾患(虚血性疾患)の治療薬として有用である。換言すれば、本発明のスクリーニング方法は、虚血性疾患治療薬の候補物質のスクリーニングに利用できる。
5. Screening of drugs for treating ischemic diseases "Drugs for treating ischemic diseases"
The vascular endothelial cell activation promoter identified by the screening method of the present invention can activate angiogenesis by vascular endothelial cells through the same mechanism of action as BM-MNC. Therefore, it is useful as a therapeutic agent for diseases caused by ischemia (ischemic diseases), such as wounds including bedsores/skin ulcers, surgical scars, and intractable digestive ulcers, inflammatory diseases including chronic inflammatory bowel diseases such as ulcerative colitis and Crohn's disease, severe limb ischemia, ischemic heart diseases including myocardial infarction, angina pectoris, and heart failure, ischemic cerebrovascular disorders such as cerebral infarction, diabetic neuropathy, and cancer accompanied by severe ischemia. In other words, the screening method of the present invention can be used to screen candidate substances for therapeutic agents for ischemic diseases.

6.血管新生阻害薬のスクリーニング
「血管新生阻害薬」
本発明のスクリーニング方法で同定された血管内皮細胞活性化阻害物質は、BM-MNCの作用に拮抗する機序で血管内皮細胞による血管新生活性化を抑制することができる。そのため、血管新生阻害薬として、病態の進行と血管新生が密接に関連する癌、慢性関節リウマチ、、クロ-ン病、ベーチェット病、乾癬、粥状動脈硬化、糖尿病性網膜症、血管新生緑内障、未熟児網膜症、加齢性黄斑変性症などの血管新生病の治療薬として有用である。換言すれば、本発明のスクリーニング方法は、上記した血管新生阻害薬の候補物質のスクリーニングに利用できる。
6. Screening of angiogenesis inhibitors "Angiogenesis inhibitors"
The vascular endothelial cell activation inhibitor identified by the screening method of the present invention can suppress angiogenesis activation by vascular endothelial cells through a mechanism that antagonizes the action of BM-MNC. Therefore, as an angiogenesis inhibitor, it is useful as a therapeutic agent for angiogenic diseases in which the progression of pathology and angiogenesis are closely related, such as cancer, chronic rheumatoid arthritis, Crohn's disease, Behcet's disease, psoriasis, atherosclerosis, diabetic retinopathy, neovascular glaucoma, retinopathy of prematurity, and age-related macular degeneration. In other words, the screening method of the present invention can be used to screen candidate substances for the above-mentioned angiogenesis inhibitors.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1:BM-MNCによるHUVECのVEGF取り込みの促進
1.材料及び方法
・BM-MNCの調製
骨髄は、6週齢、オスのC57BL/6マウス(Japan SLC)から得た。大腿骨及び脛骨を解剖し、PBSを用いて骨から骨髄を抽出した。骨髄を機械的に分離し、BM-MNCをFicoll-Paque Premium(GE Healthcare)を用いた密度勾配遠心分離によって単離した。
Example 1: Promotion of VEGF uptake by HUVECs by BM-MNCs 1. Materials and Methods - Preparation of BM-MNCs Bone marrow was obtained from 6-week-old male C57BL/6 mice (Japan SLC). The femurs and tibias were dissected, and bone marrow was extracted from the bones using PBS. The bone marrow was mechanically separated, and BM-MNCs were isolated by density gradient centrifugation using Ficoll-Paque Premium (GE Healthcare).

・内皮細胞の調製とBM-MNCとの共培養
メーカーのプロトコルに従い、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC、Kurabo)を培地(HuMedia-EB2、Kurabo)、血清及び増殖添加剤とともに培養した。HUVECを6ウェルプレート(1000μl、1.5x10細胞/ウェル)に播種し、72時間インキュベートした。試料から上清(200μl)を集めた。次に、共培養実験のために、HuMedia-EB2のみ、又はHuMedia-EB2に懸濁させたBM-MNC懸濁液(1×10細胞/ウェル)、をHUVECに添加した。6時間共培養の後、上清(200μl)をウェルから集めた。
Preparation of endothelial cells and co-culture with BM-MNCs Human umbilical vein endothelial cells (HUVECs, Kurabo) were cultured with medium (HuMedia-EB2, Kurabo), serum and growth additives according to the manufacturer's protocol. HUVECs were seeded in 6-well plates (1000 μl, 1.5× 105 cells/well) and incubated for 72 hours. Supernatants (200 μl) were collected from the samples. Then, for co-culture experiments, HuMedia-EB2 alone or BM-MNC suspension suspended in HuMedia-EB2 (1× 106 cells/well) were added to HUVECs. After 6 hours of co-culture, supernatants (200 μl) were collected from the wells.

HUVECとBM-MNCとの間のギャップ結合介在性細胞間相互作用の関連性を評価するために、BM-MNCをギャップ結合阻害剤である1-オクタノール(最終濃度1mM)又はギャップ結合阻害剤であるカルベノキソロン(CDX:終濃度100μM、Sigma)とともにインキュベートし、HUVECと共培養する前にHuMedia-EB 2で2回洗浄した。To evaluate the relevance of gap junction-mediated cell-cell interactions between HUVECs and BM-MNCs, BM-MNCs were incubated with the gap junction inhibitor 1-octanol (final concentration 1 mM) or the gap junction inhibitor carbenoxolone (CDX: final concentration 100 μM, Sigma) and washed twice with HuMedia-EB 2 before co-culture with HUVECs.

・VEGF測定
ヒト血管内皮増殖因子(hVEGF)の濃度を、メーカーのプロトコルに従いBio-Plex Multiplex System(Bio-Rad)を用いて測定した。予想したとおり、BM-MNC懸濁液中のhVEGFレベルは検出限界以下であった。HUVECとBM-MNCとの間の細胞間相互作用の効果を評価するため、セルカルチャーインサート(1μm孔径:Thermo Fisher)を用いて直接の細胞間相互作用を防止した。
- VEGF measurement Human vascular endothelial growth factor (hVEGF) concentration was measured using Bio-Plex Multiplex System (Bio-Rad) according to the manufacturer's protocol. As expected, the hVEGF level in the BM-MNC suspension was below the detection limit. To evaluate the effect of cell-cell interactions between HUVECs and BM-MNCs, cell culture inserts (1 μm pore size: Thermo Fisher) were used to prevent direct cell-cell interactions.

・BM-MNCのサイトゾルへの低分子蛍光分子の導入
BM-MNCを1μMのBCECF-AM(2’,7’-bis-(2-carboxyethyl)-5-(and-6)-carboxyfluorescein,acetoxymethylester、Thermo Fisher)とともに室温で30分間インキュベートした。使用前に、BCECF標識BM-MNCをPBSで2回洗浄した。
Introduction of small fluorescent molecules into the cytosol of BM-MNC BM-MNC were incubated with 1 μM BCECF-AM (2',7'-bis-(2-carboxyethyl)-5-(and-6)-carboxyfluorescein, acetoxymethylester, Thermo Fisher) at room temperature for 30 minutes. Before use, BCECF-labeled BM-MNC were washed twice with PBS.

・HUVECによるVEGFの取り込み
ビオチン結合VEGF(R&D Systems)をストレプトアビジン結合APC(Thermo Fisher、モル比4:1)とともに室温で10分間インキュベートした。HUVECをPBS中に懸濁した。2×10個のBM-MNC及びAPC標識VEGF(最終濃度10nM)を1×10個のHUVECに加え、37℃で3時間インキュベートした。同時インキュベーション後、細胞混合物をPBSで2回洗浄し、Phycoerythrin(PE)標識抗ヒトCD31抗体(BD Bioscience)、FITC(Fluorescein isothiocyanate)標識抗マウスCD45抗体(BD Bioscience)及び7-AAD(BD Bioscience)で染色した。HUVEC中のAPCのレベル(CD31陽性、CD45陰性及び7AAD陰性)をFACS Calibur蛍光セルソーター(BD Bioscience)で評価した。VEGF取り込みに対するギャップ結合の役割を評価するために、BM-MNCを1-オクタノールとともにインキュベートした。
- VEGF uptake by HUVEC Biotin-conjugated VEGF (R&D Systems) was incubated with streptavidin-conjugated APC (Thermo Fisher, molar ratio 4:1) for 10 min at room temperature. HUVEC were suspended in PBS. 2x105 BM-MNC and APC-labeled VEGF (final concentration 10 nM) were added to 1x105 HUVEC and incubated at 37°C for 3 h. After co-incubation, the cell mixture was washed twice with PBS and stained with Phycoerythrin (PE)-conjugated anti-human CD31 antibody (BD Bioscience), FITC (Fluorescein isothiocyanate)-conjugated anti-mouse CD45 antibody (BD Bioscience), and 7-AAD (BD Bioscience). The levels of APCs (CD31 positive, CD45 negative, and 7AAD negative) in HUVECs were assessed using a FACS Calibur fluorescent cell sorter (BD Bioscience). To assess the role of gap junctions on VEGF uptake, BM-MNCs were incubated with 1-octanol.

・局所脳虚血の誘発及びBM-MNC投与
再現性に優れたマウス脳梗塞モデルを採用した(Taguchi A et al.,“A Reproducible and Simple Model of Permanent Cerebral Ischemia in CB-17 and SCID Mice.”J Exp Stroke Transl Med.2010;3(1):28-33.)。すなわち、3%ハロタン吸入麻酔下で双極鉗子を用いて7週齢のオスのCB-17マウス(オリエンタル酵母)の左中大脳動脈(MCA)遠位部分を結紮及び切断して永久局所的脳虚血を誘発した。術中、直腸温をモニターし、フィードバック調節式加温パッドで37.0±0.2℃に制御した。MCA領域における脳血流(CBF)もモニターした。MCA閉塞直後にCBFが75%以上減少したマウスを実験に使用した(成功率100%)。術前の動物の体重は20~25グラムであった。脳梗塞誘発48時間後に、5×10個のBM-MNC又はPBSを尾静脈から注入した。
Induction of focal cerebral ischemia and administration of BM-MNC A mouse cerebral infarction model with excellent reproducibility was adopted (Taguchi A et al., "A Reproducible and Simple Model of Permanent Cerebral Ischemia in CB-17 and SCID Mice." J Exp Stroke Transl Med. 2010; 3(1): 28-33.). That is, the distal part of the left middle cerebral artery (MCA) of 7-week-old male CB-17 mice (Oriental Yeast) was ligated and cut using a bipolar forceps under 3% halothane inhalation anesthesia to induce permanent focal cerebral ischemia. During the operation, rectal temperature was monitored and controlled at 37.0 ± 0.2 ° C. with a feedback-regulated heating pad. Cerebral blood flow (CBF) in the MCA territory was also monitored. Mice with a 75% or greater decrease in CBF immediately after MCA occlusion were used in the experiment (success rate 100%). The animals weighed 20-25 grams before surgery. 48 hours after induction of cerebral infarction, 5×10 5 BM-MNCs or PBS were injected via the tail vein.

・免疫組織化学
梗塞皮質を分析するために組織化学的に、マウスをペントバルビタールナトリウムで深く麻酔し、生理食塩水終濃度4%パラホルムアルデヒドを含む生理食塩水で灌流して固定した。脳を注意深く摘出し、ビブラトーム(Leica)を用いて冠状切片(20μm)を作製した。非脳梗塞CB-17マウスの切片も、大脳皮質でのコネキシン37及び43の発現を評価するために作製した。切片をCD31(BD Pharmingen、希釈率1:50)、LC3(Medical&Biological Laboratories、1:500)、HIF-1α(Hif-1α R&D、1:50)、コネキシン37(Cloud-Clone、1:50)、コネキシン43(Proteintech、1:200)又はDAPI(BD Bioscience、1:1000)に対する一次抗体で免疫染色した。抗Hif-1α抗体を3,3’-ジアミノベンジジン(DAB)法によって可視化し、Mayerのヘマトキシリン溶液(Wako)で対比染色した。Alexa 555結合抗体(Novus Biologicals)を二次抗体として使用して、CD31、コネキシン37及びコネキシン43を可視化した。Alexa647、Alexa488又はAlexa633(すべてNovus Biologicals)-結合抗体を、それぞれHif-1α、LC3、コネキシン37又はコネキシン43抗体を検出するための二次抗体として使用した。
Immunohistochemistry: To analyze the infarcted cortex histochemically, mice were deeply anesthetized with sodium pentobarbital and perfused with saline containing 4% final concentration of paraformaldehyde. Brains were carefully removed and coronal sections (20 μm) were made using a vibratome (Leica). Sections from non-infarcted CB-17 mice were also made to evaluate the expression of connexins 37 and 43 in the cerebral cortex. Sections were immunostained with primary antibodies against CD31 (BD Pharmingen, dilution 1:50), LC3 (Medical & Biological Laboratories, 1:500), HIF-1α (Hif-1α R&D, 1:50), connexin 37 (Cloud-Clone, 1:50), connexin 43 (Proteintech, 1:200) or DAPI (BD Bioscience, 1:1000). Anti-Hif-1α antibodies were visualized by the 3,3′-diaminobenzidine (DAB) method and counterstained with Mayer's hematoxylin solution (Wako). Alexa 555-conjugated antibodies (Novus Biologicals) were used as secondary antibodies to visualize CD31, connexin 37 and connexin 43. Alexa 647, Alexa 488 or Alexa 633 (all Novus Biologicals)-conjugated antibodies were used as secondary antibodies to detect Hif-1α, LC3, connexin 37 or connexin 43 antibodies, respectively.

・電子顕微鏡分析
超微細構造を分析するため、動物を4%パラホルムアルデヒドと2%グルタルアルデヒド含有PBS(pH7.4)を含む固定液で灌流した。脳を注意深く摘出し、4℃のパラホルムアルデヒドに24時間浸漬した。冠状脳切片をマイクロスライサーで100μmの厚さに薄切した。切片を1%OsOで固定した。1時間、脱水し、エポキシ樹脂中でシリコン処理したスライドグラス上に平らに包埋した。虚血性病変、脳梗塞周辺領域又は対応する対側性皮質領域を含む大脳皮質の超薄切片を切り出し、Formvar被覆シングルスロット(2x1mm)グリッドに載せ、2%酢酸ウラニル及びクエン酸鉛で染色した。電子顕微鏡写真は、JEM-1400EX+(JDEL)を使用し80kVで撮影した。虚血性病変、脳梗塞周辺領域及び対応する対側性皮質領域におけるオートファゴソーム様液胞の数を数えた。
Electron microscopy analysis. To analyze the ultrastructure, animals were perfused with a fixative solution containing 4% paraformaldehyde and 2% glutaraldehyde in PBS (pH 7.4). Brains were carefully removed and immersed in paraformaldehyde at 4°C for 24 h. Coronal brain slices were cut with a microslicer to a thickness of 100 μm. Sections were fixed in 1% OsO4 . They were dehydrated for 1 h and flat embedded on siliconized glass slides in epoxy resin. Ultrathin sections of the cerebral cortex, including the ischemic lesion, peri-infarct area or corresponding contralateral cortical area, were cut, mounted on Formvar-coated single-slot (2x1 mm) grids, and stained with 2% uranyl acetate and lead citrate. Electron micrographs were taken at 80 kV using a JEM-1400EX+ (JDEL). The numbers of autophagosome-like vacuoles in the ischemic lesion, peri-infarct area and corresponding contralateral cortical area were counted.

・データ解析
群間の統計的比較は、一元配置分散分析(ANOVA)、続いてDunnett’s検定を用いたpost-hoc分析を用いて決定した。指示がある場合は、Student’s t検定を使用して個々の比較を行った。全ての実験において、平均±SDとして示した。
Data analysis: Statistical comparisons between groups were determined using one-way analysis of variance (ANOVA) followed by post-hoc analysis using Dunnett's test. Where indicated, individual comparisons were performed using Student's t-test. Data are presented as mean ± SD in all experiments.

2.結果
(1)BM-MNCはギャップ結合介在性相互作用を通してHUVECへのVEGFの取り込みを促進する
VEGFは、最も顕著な血管新生促進因子の1つである。最初にHUVEC培地中のVEGFレベルに対するBM-MNCの効果を評価した。マウスBM-MNCをHUVECと共培養し、共培養の前及び6時間後に培地中のhVEGFのレベルを評価した。hVEGFレベルはBM-MNCとの共培養後にベースラインから有意に減少したが、対照においては増加した(図1A)。セルカルチャーインサートによって分離されたBM-MNCとの共培養では、hVEGFレベルは減少しなかった。この発見は、BM-MNCが細胞間相互作用を介してHUVECへのhVEGFの取り込みを促進し得るという仮説を支持する。
2. Results (1) BM-MNC promotes VEGF uptake into HUVECs through gap junction-mediated interactions VEGF is one of the most prominent angiogenesis-promoting factors. We first evaluated the effect of BM-MNC on VEGF levels in HUVEC culture medium. Mouse BM-MNCs were cocultured with HUVECs, and the levels of hVEGF in the culture medium were evaluated before and 6 hours after coculture. hVEGF levels were significantly decreased from baseline after coculture with BM-MNCs, but increased in the control (Figure 1A). Coculture with BM-MNCs separated by cell culture inserts did not decrease hVEGF levels. This finding supports the hypothesis that BM-MNCs can promote hVEGF uptake into HUVECs through cell-cell interactions.

仮説を確認するために、APC標識VEGFをHUVEC培地に添加し、HUVECへのAPC標識VEGFの取り込みをFACSによって評価した。HUVEC及びBM-MNCは、CD31及びCD45に対する抗体によって区別した(図1B)。HUVECへのVEGFの取り込みの増加は、BM-MNCとの共培養後に観察された(図1C-E)。ギャップ結合は、骨髄の造血幹細胞(HSC)と内皮細胞間の相互作用を含む、細胞間相互作用において重要な役割を果たすことが知られている。VEGFの取り込みに対するギャップ結合を介した細胞間相互作用の本質的な寄与を調べた。BM-MNCが共培養の前にギャップ結合阻害薬(1-オクタノール又はカルベノキソロン)で前処理されている場合、HUVECへのAPC-VEGFの取り込みは改善されなかった(図1F、G)。HUVECの存在下又は非存在下で共培養した場合、BM-MNCにおいてVEGFの取り込みがほとんど観察されなかったことに留意すべきである(図1H-J)To confirm the hypothesis, APC-labeled VEGF was added to the HUVEC culture medium, and the uptake of APC-labeled VEGF into HUVEC was evaluated by FACS. HUVEC and BM-MNC were distinguished by antibodies against CD31 and CD45 (Fig. 1B). Increased uptake of VEGF into HUVEC was observed after coculture with BM-MNC (Fig. 1C-E). Gap junctions are known to play an important role in cell-cell interactions, including those between hematopoietic stem cells (HSCs) and endothelial cells in the bone marrow. The essential contribution of gap junction-mediated cell-cell interactions to VEGF uptake was examined. When BM-MNCs were pretreated with gap junction inhibitors (1-octanol or carbenoxolone) before coculture, APC-VEGF uptake into HUVEC was not improved (Fig. 1F, G). It should be noted that little VEGF uptake was observed in BM-MNCs when cocultured with or without HUVECs ( Figures 1H-J ).

(2)ギャップ結合を介したBM-MNCから内皮細胞への低分子量物質のin vitro輸送
BM-MNCとHUVEC、低分子量蛍光の間の仮定されたギャップ結合介在性相互作用を確認するため、低分子蛍光物質(BCECF)をBM-MNCの細胞質に導入した。BCECFの分子量は約520であり、ギャップ結合を通過することが知られている。BM-MNCからHUVECへのBCECFの移行をFACSによって評価した(図2A、B)。BM-MNCとHUVECをセルカルチャーインサートで分離して共培養しても移動は観察されず(図2C)、ギャップ結合脱共役剤1-オクタノールを塗布した場合も移動は認められなかった(図2D)。BM-MNCとHUVECとの間のギャップ結合介在性相互作用を確認するために、コネキシン37及び43の発現を調べた。コネキシン37の発現は観察されなかったが(図2E、F)、コネキシン43の発現はHUVECの細胞表面で観察された(図2G、H)。対照的に、コネキシン37(図2I、J)及びコネキシン43(図2K)の両方の発現がBM-MNCで観察された。
(2) In vitro transport of low molecular weight substances from BM-MNC to endothelial cells via gap junctions To confirm the hypothesized gap junction-mediated interaction between BM-MNC, HUVEC, and low molecular weight fluorescent substance, a low molecular weight fluorescent substance (BCECF) was introduced into the cytoplasm of BM-MNC. The molecular weight of BCECF is approximately 520, and it is known to pass through gap junctions. The transfer of BCECF from BM-MNC to HUVEC was evaluated by FACS (Figures 2A and 2B). No transfer was observed when BM-MNC and HUVEC were separated and co-cultured on a cell culture insert (Figure 2C), and no transfer was observed when the gap junction uncoupler 1-octanol was applied (Figure 2D). To confirm the gap junction-mediated interaction between BM-MNC and HUVEC, the expression of connexins 37 and 43 was examined. Connexin 37 expression was not observed (Fig. 2E, F), whereas connexin 43 expression was observed on the cell surface of HUVECs (Fig. 2G, H). In contrast, expression of both connexin 37 (Fig. 2I, J) and connexin 43 (Fig. 2K) was observed in BM-MNCs.

(3)ギャップ結合を介したBM-MNCから内皮細胞への低分子量物質のin vivo移動
BCECF標識BM-MNCを脳梗塞誘発48時間後にマウスに静脈内移植した。BM-MNC注入の5分後、マウスを安楽死させ、BCECFの局在を蛍光顕微鏡により評価した。BM-MNCから内皮細胞へのBCECF移行の証拠とともに、BCECF陽性細胞が脳梗塞領域の微小血管系において観察された(図3A-D)。BM-MNCと内皮細胞との間のギャップ結合介在性細胞間相互作用を調査するために、脳梗塞後の脳におけるコネキシン37の発現を調査した。非脳梗塞マウスではコネキシン37の発現はほとんど観察されず(図3E)、脳梗塞誘発の48時間後の病変領域ではコネキシン37の発現の増加が観察された(図3F)。同様に、非脳梗塞マウスにおいてコネキシン43の発現は観察されなかった(図3G)。しかし、コネキシン43発現は、脳梗塞誘発の48時間後に病変領域において増加した(図3H)。in vivoでのBM-MNCと内皮細胞との間のギャップ結合介在性の細胞間相互作用を確認するために、BCECF標識BM-MNCを脳梗塞誘発48時間後にマウスに静脈内移植した。BCECF陽性シグナルは、コネキシン37(図3I-L)及びコネキシン43(図3M-P)の蓄積を伴う内皮細胞において観察された。
(3) In vivo transfer of low molecular weight substances from BM-MNC to endothelial cells via gap junctions BCECF-labeled BM-MNCs were intravenously transplanted into mice 48 hours after the induction of cerebral infarction. Five minutes after BM-MNC injection, mice were euthanized and the localization of BCECF was evaluated by fluorescence microscopy. BCECF-positive cells were observed in the microvasculature of the cerebral infarcted area, along with evidence of BCECF transfer from BM-MNC to endothelial cells (Figures 3A-D). To investigate gap junction-mediated cell-cell interactions between BM-MNC and endothelial cells, the expression of connexin 37 in the brain after cerebral infarction was investigated. Little expression of connexin 37 was observed in non-cerebral infarcted mice (Figure 3E), whereas increased expression of connexin 37 was observed in the lesion area 48 hours after the induction of cerebral infarction (Figure 3F). Similarly, no expression of connexin 43 was observed in non-cerebral infarcted mice (Figure 3G). However, connexin 43 expression was increased in the lesion area 48 hours after the induction of cerebral infarction (Fig. 3H). To confirm the gap junction-mediated cell-cell interaction between BM-MNCs and endothelial cells in vivo, BCECF-labeled BM-MNCs were intravenously transplanted into mice 48 hours after the induction of cerebral infarction. BCECF-positive signals were observed in endothelial cells accompanied by the accumulation of connexin 37 (Fig. 3I-L) and connexin 43 (Fig. 3M-P).

(4)BM-MNC移植は脳梗塞後の内皮細胞におけるオートファジーを減少させる
BM-MNC移植後の内皮細胞における超微細構造変化を調べるために、電子顕微鏡検査用の試験片を調製した。図4Aは、内皮細胞、基底膜、周皮細胞、及び星状細胞(astrocyte foot processes)で構成される病変のない脳の正常な血液脳関門(BBB)を有する無傷の毛細血管を示す。
(4) BM-MNC transplantation reduces autophagy in endothelial cells after cerebral infarction To examine the ultrastructural changes in endothelial cells after BM-MNC transplantation, specimens were prepared for electron microscopy. Figure 4A shows an intact capillary with a normal blood-brain barrier (BBB) in a lesion-free brain, which is composed of endothelial cells, basement membrane, pericytes, and astrocytes (astrocyte foot processes).

予想通り、ニューロン及びグリア細胞の変性及び壊死は、脳梗塞誘発72時間後(すなわち、それぞれPBS及びBM-MNC投与の24時間後)の病巣中心において有意であったが、血管構造は依然としてPBS処置マウス(図4B)及びBM-MNC処置マウス(図4C)の両方で比較的良好に維持された。PBS処置マウス(図4B)では、内皮細胞中に多数のオートファゴソーム様液胞が形成され、時には非晶質物質を含有したり、層状構造を有していた。不明瞭なクリステを伴う変性ミトコンドリアもEC細胞質において観察され、核ヘテロクロマチンも減少した。対照的に、BM-MNC処置マウスではほとんど変化が見られなかった(図4C)。As expected, degeneration and necrosis of neurons and glial cells were significant in the lesion center 72 hours after the induction of cerebral infarction (i.e., 24 hours after administration of PBS and BM-MNC, respectively), but the vascular structure was still relatively well maintained in both PBS-treated (Fig. 4B) and BM-MNC-treated (Fig. 4C) mice. In PBS-treated mice (Fig. 4B), numerous autophagosome-like vacuoles were formed in endothelial cells, sometimes containing amorphous material or having a lamellar structure. Degenerated mitochondria with unclear cristae were also observed in the EC cytoplasm, and nuclear heterochromatin was also reduced. In contrast, little change was observed in BM-MNC-treated mice (Fig. 4C).

脳梗塞周辺領域では、PBSを投与されたマウス内皮細胞の細胞質内に様々なサイズの液胞が形成された(図4D)。対照的に、BM-MNCを投与されたマウスは、内皮細胞においてオートファゴソーム様液胞形成をほとんど示さなかった(図4E)。内皮細胞におけるいくらかの液胞が、PBSを投与されたマウスの病変のない対側皮質で観察された(図4F)が、BM-MNCを投与されたマウスにおいてはそのような液胞は観察されなかった(図4G)。異なる領域におけるオートファゴソーム様液胞数を計測したところ、BM-MNC移植はすべての関連領域でオートファゴソーム様液胞の形成を減少させることが確認された(図4H)。In the peri-infarct area, various sizes of vacuoles were formed in the cytoplasm of endothelial cells of mice treated with PBS (Fig. 4D). In contrast, mice treated with BM-MNC showed little autophagosome-like vacuole formation in endothelial cells (Fig. 4E). Some vacuoles in endothelial cells were observed in the non-lesioned contralateral cortex of mice treated with PBS (Fig. 4F), but no such vacuoles were observed in mice treated with BM-MNC (Fig. 4G). Counting the number of autophagosome-like vacuoles in different areas confirmed that BM-MNC transplantation reduced the formation of autophagosome-like vacuoles in all involved areas (Fig. 4H).

内皮細胞におけるオートファゴソーム様液胞を調べるために、脳梗塞誘発72時間後(すなわち、PBS又はBM-MNC注射の24時間後)の脳切片をオートファジーマーカーであるLC3で染色した。LC3陽性血管内皮細胞は、脳梗塞領域においては、PBS処置マウス及びBM-MNC処置マウスの両方において観察された。脳梗塞周辺領域では、PBS投与マウスにおいはLC3陽性血管内皮細胞が観察されたが、BM-MNC処置マウスにおいてほとんど観察されなかった(図5B)。脳梗塞反対側においては、PBS投与マウスにおいはLC3陽性血管内皮細胞が観察されたが、BM-MNC処置マウスにおいては、全く観察されなかった。(図5C)。これらのデータは、BM-MNC移植が、脳虚血後の内皮細胞におけるオートファジーを抑制することを実証する。To examine autophagosome-like vacuoles in endothelial cells, brain sections 72 hours after induction of cerebral infarction (i.e., 24 hours after PBS or BM-MNC injection) were stained with LC3, an autophagy marker. LC3-positive vascular endothelial cells were observed in both PBS-treated and BM-MNC-treated mice in the cerebral infarct region. In the peri-infarct region, LC3-positive vascular endothelial cells were observed in PBS-treated mice, but were hardly observed in BM-MNC-treated mice (Figure 5B). On the contralateral side of the cerebral infarct, LC3-positive vascular endothelial cells were observed in PBS-treated mice, but were not observed at all in BM-MNC-treated mice (Figure 5C). These data demonstrate that BM-MNC transplantation suppresses autophagy in endothelial cells after cerebral ischemia.

(5)BM-MNC移植後の脳梗塞後の微小血管系におけるHif-1α発現の増加
内皮細胞におけるVEGF取り込みの上流調節因子を最終的に調査するために、脳梗塞後の脳におけるHif-1αの発現を調査した。以前の報告と同様に、脳梗塞誘発3時間後(図6B)又は48時間後(図6C)において、損傷を受けていない脳ではHif-1αの発現はほとんど観察されなかった(図6A)。BM-MNCは、脳梗塞の誘発後48時間に静脈内投与され、細胞投与後1時間で、脳梗塞後の脳の血管系様細胞におけるHif-1αの発現が見られた。BCECF標識BM-MNCの移植後のHif-1α活性化の可能性の増加を調べた。BCECF標識BM-MNCを脳梗塞誘発後48時間で静脈内注射し、内皮細胞におけるBCECF及びHif-1αの局在を細胞注射後30分で調べた。その結果、内皮細胞ではBCECFとHif-1αの共局在が観察された(図6E-H)。これらのデータは、BM-MNCからの低分子量物質の移動が脳梗塞後の脳の内皮細胞においてHif-1αの発現を潜在的に誘導し得ることを示した。
(5) Increase in Hif-1α expression in microvasculature after cerebral infarction after BM-MNC transplantation To finally investigate the upstream regulators of VEGF uptake in endothelial cells, the expression of Hif-1α in the brain after cerebral infarction was investigated. Similar to previous reports, almost no expression of Hif-1α was observed in uninjured brains 3 hours (Fig. 6B) or 48 hours (Fig. 6C) after the induction of cerebral infarction (Fig. 6A). BM-MNCs were intravenously administered 48 hours after the induction of cerebral infarction, and expression of Hif-1α in vasculature-like cells in the brain after cerebral infarction was observed 1 hour after cell administration. The possibility of increased Hif-1α activation after transplantation of BCECF-labeled BM-MNCs was examined. BCECF-labeled BM-MNCs were intravenously injected 48 hours after the induction of cerebral infarction, and the localization of BCECF and Hif-1α in endothelial cells was examined 30 minutes after cell injection. As a result, colocalization of BCECF and Hif-1α was observed in endothelial cells (Figure 6E-H). These data indicated that the transfer of low molecular weight substances from BM-MNCs could potentially induce the expression of Hif-1α in endothelial cells in the brain after cerebral infarction.

3.考察
本結果により、BM-MNCが低分子物質のギャップ結合介在性細胞間交換によりHif-1α発現を増加させることで、VEGF取り込みをアップレギュレートし、内皮細胞活性化をサポートすることが実証された。
3. Discussion These results demonstrated that BM-MNCs increase Hif-1α expression through gap junction-mediated intercellular exchange of small molecular substances, thereby upregulating VEGF uptake and supporting endothelial cell activation.

内皮細胞は骨髄血管ニッチで骨髄細胞集団と連絡することが知られており、これはギャップ結合に仲介される。本実験では、脳内皮細胞におけるコネキシン37と43の発現が脳梗塞後にアップレギュレートされることを実証した。低分子水溶性物質は、移植されたBM-MNCから内皮細胞に移動し、この移動によりHif-1α含有量が増加した。Hif-1αの活性化は、内皮細胞へのVEGF取り込みのアップレギュレーションを誘導することが知られている(Gleadle JM and Ratcliffe PJ.,(1997)Blood.15;89(2):pp503-9.)。これらの知見は、内皮細胞におけるHif-1αのBM-MNC介在性活性化、それに続くVEGF取り込みのアップレギュレーションが、脳梗塞における細胞療法による血管形成の重要なメカニズムであることを示す。このBM-MNCによるVEGF取り込みに至る複雑な過程を低分子で代替することができれば、それは脳梗塞など血管新生が関与する疾患に対して、細胞療法に代わる治療法として有用である。Endothelial cells are known to communicate with bone marrow cell populations in the bone marrow vascular niche, and this is mediated by gap junctions. In this experiment, we demonstrated that the expression of connexins 37 and 43 in brain endothelial cells was upregulated after cerebral infarction. Small molecular weight water-soluble substances were transferred from transplanted BM-MNCs to endothelial cells, and this transfer increased Hif-1α content. Activation of Hif-1α is known to induce upregulation of VEGF uptake into endothelial cells (Gleadle JM and Ratcliffe PJ., (1997) Blood. 15; 89(2): pp503-9.). These findings indicate that BM-MNC-mediated activation of Hif-1α in endothelial cells, followed by upregulation of VEGF uptake, is an important mechanism of angiogenesis induced by cell therapy in cerebral infarction. If it were possible to substitute a small molecule for the complex process leading to VEGF uptake by BM-MNCs, this would be useful as an alternative treatment to cell therapy for diseases involving angiogenesis, such as cerebral infarction.

実施例2:BM-MNCによるHUVECの各種サイトカイン取り込みの促進
1.材料及び方法
BM-MNCは、実施例1に記載した方法で調製した。実施例1にしたがいHUVECをBM-MNCと共培養し、培養上清中の各種サイトカイン濃度の培養6時間での変化量を調べた。各種サイトカイン(Angiopoietin、Endoglin、IGFBP-1(Insulin-like growth factor binding protein-1)、TNF-α、TGF-α(いずれもヒト由来))の濃度は、Bio-Plex ProヒトCancer Biomarker 2 18-Plexパネル#171AC600M(BioRad)を用いて同時に測定した。比較のため、BM-MNCの代わりに、同量の培地を添加して同様にHUVECを培養したときの各種サイトカインの濃度も測定した。
Example 2: Promotion of uptake of various cytokines by HUVECs by BM-MNCs 1. Materials and methods BM-MNCs were prepared by the method described in Example 1. HUVECs were co-cultured with BM-MNCs according to Example 1, and the changes in the concentrations of various cytokines in the culture supernatants after 6 hours of culture were examined. The concentrations of various cytokines (angiopoietin, endogliin, IGFBP-1 (insulin-like growth factor binding protein-1), TNF-α, and TGF-α (all human-derived)) were simultaneously measured using Bio-Plex Pro human Cancer Biomarker 2 18-Plex panel #171AC600M (BioRad). For comparison, the concentrations of various cytokines were also measured when HUVECs were similarly cultured with the addition of the same volume of medium instead of BM-MNCs.

2.結果
結果を図7に示す。Angiopoetin-2は、HUVECのみの場合には培養上清中の濃度は7081pMに増加したが、BM-MNCと共培養した場合には培養上清中の濃度は1618pM低下し、結果としてBM-MNCは培養上清中のAngiopoetin-2を8699pM低下させる。同様に、Endoglin、IGFBP-1、TNFα、TGFαについても、BM-MNCとの共培養により、培養上清中の濃度は有意な差を持って低下した。なおこの実験系では、BM-MNCとの共培養前と、共培養6時間後の、培養上清中の濃度の変化を観察しており、値がプラスであれば、培養上清中の濃度が上昇したこと、値がマイナスであれば培養上清中の濃度が低下したこと、値が0であれば、培養上清中の濃度に変化がなかったことを示す。
2. Results The results are shown in FIG. 7. The concentration of Angiopoetin-2 in the culture supernatant increased to 7081 pM in the case of HUVEC alone, but the concentration in the culture supernatant decreased by 1618 pM when co-cultured with BM-MNC, and as a result, BM-MNC reduces Angiopoetin-2 in the culture supernatant by 8699 pM. Similarly, the concentrations of Edoglin, IGFBP-1, TNFα, and TGFα in the culture supernatant decreased with a significant difference due to co-culture with BM-MNC. In this experimental system, the change in the concentration in the culture supernatant before and 6 hours after co-culture with BM-MNC was observed, and a positive value indicates that the concentration in the culture supernatant increased, a negative value indicates that the concentration in the culture supernatant decreased, and a value of 0 indicates that there was no change in the concentration in the culture supernatant.

3.考察
培養上清中のAngiopoetin-2、Endoglin、IGFBP-1、TNFα、TGFαなどのサイトカイン濃度の低下は、BM-MNCとの共培養により、VEGFに加えて、これらサイトカインの細胞内への取り込みが増加することを示唆する。これらのサイトカインも、血管新生に深く関与している分子であり、BM-MNCとの共培養によりVEGFと同様にHUVECでの取り込みが増加したと考えられる。そのため、これらのサイトカインの培養上清中濃度の減少あるいはHUVECへの取り込み量を測定することにより、血管内皮細胞活性化促進又は抑制物質のスクリーニングが、可能となる。
3. Discussion The decrease in the concentrations of cytokines such as Angiopoetin-2, Edoglin, IGFBP-1, TNFα, and TGFα in the culture supernatant suggests that the uptake of these cytokines into cells, in addition to VEGF, is increased by co-culture with BM-MNC. These cytokines are also molecules deeply involved in angiogenesis, and it is considered that the uptake of these cytokines into HUVECs, like VEGF, was increased by co-culture with BM-MNC. Therefore, by measuring the decrease in the concentration of these cytokines in the culture supernatant or the uptake amount into HUVECs, it is possible to screen for substances that promote or inhibit vascular endothelial cell activation.

実施例3:標準物質を使った血管活性化物質の定量的評価方法の標準化
発明者らは、本発明の実験系(スクリーニング系)により、100μg/mlのCaffeic acid(3,4-dihydroxycinnamic acid、CAS登録番号331-39-5)には、HUVECのVEGF取り込み作用があることが確認された。事実、Caffeic acidは、クロロゲン酸類に属するポリフェノールであり、クロロゲン酸類に属するポリフェノールには血管機能向上効果が知られている(Am J Hypertens.2007 May;20(5):508-13.Ferulic acid restoresendothelium-dependent vasodilation in aortas of spontaneously hypertensiverats.)。このことから、本実験系は血管内皮細胞活性化作用のスクリーニングに有用と判断された。
本実施例では、このCaffeic acid(100μg/ml)を標準物質として、他の低分子化合物の血管内皮細胞に対するVEGF取り込み促進作用を定量的に評価できることを示す。
Example 3: Standardization of quantitative evaluation method of vasoactivators using standard substances Using the experimental system (screening system) of the present invention, the inventors confirmed that 100 μg/ml caffeic acid (3,4-dihydroxycinnamic acid, CAS registration number 331-39-5) has the effect of activating VEGF uptake by HUVECs. In fact, caffeic acid is a polyphenol belonging to the chlorogenic acid group, and polyphenols belonging to the chlorogenic acid group are known to have an effect of improving vascular function (Am J Hypertens. 2007 May; 20(5):508-13. Ferulic acid restores endothelium-dependent vasodilator activity in aortas of spontaneously hypertensiverats.). For this reason, this experimental system was determined to be useful for screening of vascular endothelial cell activation activity.
In this example, it is shown that the VEGF uptake promoting effect of other low molecular weight compounds into vascular endothelial cells can be quantitatively evaluated using caffeic acid (100 μg/ml) as a standard substance.

1.材料及び方法
ビオチン結合VEGF(R&D Systems)をストレプトアビジン結合APC(Thermo Fisher、モル比4:1)とともに室温で10分間インキュベートし、APC結合VEGFを作成した。上記等同様の方法でHUVECを回収し、PBS中に懸濁した。
1. Materials and Methods Biotin-conjugated VEGF (R&D Systems) was incubated with streptavidin-conjugated APC (Thermo Fisher, molar ratio 4:1) at room temperature for 10 minutes to prepare APC-conjugated VEGF. HUVECs were harvested in the same manner as above and suspended in PBS.

実験サンプルとして、以下の1-6を用意した。
1.HUVECにAPC結合VEGFを加えないサンプル(蛍光バックグランド)
2.HUVECにAPC結合VEGFを加え、PBSを添加後、3時間培養したもの(標準物質/被検物質なし)
3.HUVECにAPC結合VEGFを加え、100μg/mlのCaffeic acidを添加後、3時間培養したもの(標準物質)
4.HUVECにAPC結合VEGFを加え、VEGF取り込み促進作用が未知である4-0-Caffeoylquinic acid(CAS登録番号905-99-7)を100μg/mlとなるように添加後、3時間培養したもの(被検物質1)
5.HUVECにAPC結合VEGFを加え、VEGF取り込み促進作用が未知であるChicoric acid(CAS登録番号6537-80-0)を100μg/mlとなるように添加後、3時間培養したもの(被検物質2)
The following 1-6 were prepared as experimental samples.
1. Sample in which APC-bound VEGF was not added to HUVEC (fluorescence background)
2. APC-bound VEGF was added to HUVEC, PBS was added, and the cells were cultured for 3 hours (standard substance/no test substance)
3. APC-bound VEGF was added to HUVEC, 100 μg/ml of caffeic acid was added, and the cells were cultured for 3 hours (standard material).
4. APC-bound VEGF was added to HUVEC, and 4-0-Caffeoylquinic acid (CAS registration number 905-99-7), the function of which for promoting VEGF uptake is unknown, was added at 100 μg/ml, followed by incubation for 3 hours (test substance 1).
5. APC-bound VEGF was added to HUVECs, and chicoric acid (CAS registration number 6537-80-0), the function of which for promoting VEGF uptake is unknown, was added at 100 μg/ml, followed by incubation for 3 hours (test substance 2).

2.結果
本測定系のバックグランド蛍光(APC結合VEGFを加えなかったサンプルの蛍光強度)は1.54であった(図8A)。標準物質/被検物質なし(PBS添加)のサンプルは、4.92の蛍光強度を示した(図8B)。標準物質(100μg/ml Caffeic acid)添加サンプルは、6.78の蛍光強度を示した。被験物質1及び2(各100μg/mlの4-0-Caffeoylquinic acid、Chicoric acid)添加サンプルは、それぞれ、6.56、3.90の蛍光強度を示した(図8D、E)。
2. Results The background fluorescence of this measurement system (fluorescence intensity of the sample to which APC-bound VEGF was not added) was 1.54 (Figure 8A). The sample without the standard substance/test substance (with PBS added) showed a fluorescence intensity of 4.92 (Figure 8B). The sample to which the standard substance (100 μg/ml Caffeic acid) was added showed a fluorescence intensity of 6.78. The samples to which test substances 1 and 2 (100 μg/ml each of 4-0-Caffeoylquinic acid and Chicoric acid) were added showed fluorescence intensities of 6.56 and 3.90, respectively (Figures 8D and E).

標準物質/被検物質なしの場合のVEGF取り込み量は、3.38(蛍光強度4.92よりバックグランド蛍光1.54を差し引いた値)、標準物質(Caffeic acid)添加サンプルのVEGF取り込み量は、5.24であった。これらの結果は、標準物質の添加によりHUVECではVEGF取り込みが55%増加したことを示す((標準物質添加時のVEGF取り込み量[5.24]-標準物質/被検物質なしの場合のVEGF取り込み量[3.38])/標準物質/被検物質なしの場合のVEGF取り込み量[3.38])。 The amount of VEGF uptake in the sample without the standard/test substance was 3.38 (fluorescence intensity 4.92 minus background fluorescence 1.54), and the amount of VEGF uptake in the sample with added standard substance (caffeic acid) was 5.24. These results indicate that the addition of the standard substance increased VEGF uptake in HUVECs by 55% ((VEGF uptake when standard substance was added [5.24] - VEGF uptake in the sample without the standard/test substance [3.38]) / VEGF uptake in the sample without the standard/test substance [3.38]).

被検物質1(4-0-Caffeoylquinic acid)では、HUVECには49%増加のVEGF取り込みが起こることが示されており、結果として、標準物質に比し、その取り込み促進能力は88%であることが判明した([49%]/[55%])。Test substance 1 (4-0-Caffeoylquinic acid) was shown to increase VEGF uptake by HUVECs by 49%, and as a result, its uptake-promoting ability was found to be 88% compared to the standard substance ([49%]/[55%]).

被検物質2(Chicoric acid)では、HUVECには30%減少のVEGF取り込みが起こることが示されており、結果として、標準物質に比し、その取り込み促進能力は-55%であることが判明した([-30%]/[55%])。Test substance 2 (chicoric acid) was shown to reduce VEGF uptake by HUVECs by 30%, and as a result, its ability to promote uptake was found to be -55% compared to the standard substance ([-30%]/[55%]).

3.考察
以上のように、本測定系を用いることにより、標準物質であるCaffeic acidに比べて、どの程度の血管内皮細胞活性化作用を有しているかの判定が可能である。さらに、本測定系を用いることにより、血管活性化を促進する物質だけでなく、血管活性化を抑制する物質の定量的判定も可能である。なお、標準物質は適宜変更することも可能である。
3. Discussion As described above, by using this measurement system, it is possible to determine the degree of vascular endothelial cell activation activity compared to the standard substance caffeic acid. Furthermore, by using this measurement system, it is possible to quantitatively determine not only substances that promote vascular activation, but also substances that suppress vascular activation. The standard substance can also be changed as appropriate.

なおCaffeoylquinic acidは血管内皮活性化作用があることが知られている(Int J Food Sci Nutr.2019 May;70(3):267-284.TNF-α-induced oxidative stress and endothelial dysfunction in EA.hy926 cells is prevented by mate and green coffee extracts,5-caffeoylquinic acid and its microbial metabolite,dihydrocaffeic acid.Wang S,et al.)。また、Chicoric acidはHydroxycinnamic acidであるが、それらは血管新生阻害作用があることが知られており(2011年度KAKEN費実績報告書(研究課題/領域番号:21390033)、血管新生阻害療法のためのバイオプローブ分子設計とケミカルジェネティクス、研究代表者:永澤 秀子)、本測定系の結果とも一致している。Caffeoylquinic acid is known to activate vascular endothelium (Int J Food Sci Nutr. 2019 May; 70(3):267-284. TNF-α-induced oxidative stress and endothelial dysfunction in EA. hy926 cells is prevented by mate and green coffee extracts, 5-caffeoylquinic acid and its microbial metabolism, dihydrocaffeic acid. Wang S, et al.). In addition, chicoric acid is a hydroxycinnamic acid, which is known to have angiogenesis inhibitory effects (2011 KAKEN Fund Results Report (Research Project/Area Number: 21390033), Bioprobe Molecular Design and Chemical Genetics for Antiangiogenic Therapy, Research Leader: Hideko Nagasawa), which is consistent with the results of this measurement system.

本発明により、BM-MNCと同様の機構で血管内皮細胞を活性化する作用を有する物質を、in vitroで簡便にスクリーニングすることができる。本発明の方法で同定された物質は、生体内でのBM-MNCの機能を代替し、脳梗塞や四肢虚血などの虚血性疾患、あるいは癌などの血管新生病の治療薬の候補物質として有用である。The present invention makes it possible to easily screen in vitro for substances that have the effect of activating vascular endothelial cells through a mechanism similar to that of BM-MNC. Substances identified by the method of the present invention can replace the function of BM-MNC in the body, and are useful as candidate substances for therapeutic agents for ischemic diseases such as cerebral infarction and limb ischemia, or angiogenic diseases such as cancer.

本明細書中で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願をそのまま参考として本明細書中にとり入れるものとする。 All publications, patents, and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

Claims (13)

下記の工程を含む、血管内皮細胞活性化促進又は抑制物質のスクリーニング方法:
1)標識されたVEGFの存在下、血管内皮細胞を被験物質とともに培養する工程、
2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を決定する工程、
3)前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量に基づき、前記被験物質の血管内皮細胞活性化効果を評価する工程。
A method for screening for a substance that promotes or inhibits vascular endothelial cell activation, comprising the steps of:
1) culturing vascular endothelial cells with a test substance in the presence of labeled VEGF;
2) determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells;
3) A step of evaluating the vascular endothelial cell activation effect of the test substance based on the amount of VEGF taken up into the vascular endothelial cells.
血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が、被験物質との培養前後における、血管内皮細胞内における標識されたVEGF由来のシグナルの変化によって決定される、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells is determined by a change in a signal derived from labeled VEGF in the vascular endothelial cells before and after incubation with a test substance. 血管内皮細胞への標識VEGFの取り込み量が、被験物質との培養前後における、培養上清中における標識されたVEGF由来のシグナルの変化によって決定される、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the amount of labeled VEGF taken up by vascular endothelial cells is determined by a change in the signal derived from the labeled VEGF in the culture supernatant before and after incubation with the test substance. 被験物質による血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量の変化を、標準物質による血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量の変化と比較する工程をさらに含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of comparing the change in the amount of VEGF uptake into vascular endothelial cells caused by the test substance with the change in the amount of VEGF uptake into vascular endothelial cells caused by a standard substance. 工程3)において、前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が増加した場合に、前記被験物質は血管内皮細胞活性化促進物質として有用と評価し、前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が減少した場合に、前記被験物質は血管内皮細胞抑制物質として有用と評価する、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein in step 3, if the amount of VEGF uptake into the vascular endothelial cells is increased, the test substance is evaluated as being useful as a substance that promotes vascular endothelial cell activation, and if the amount of VEGF uptake into the vascular endothelial cells is decreased, the test substance is evaluated as being useful as a substance that inhibits vascular endothelial cells. さらに、アンジオポエチン2、エンドグリン、IGFBP(インスリン様増殖因子結合タンパク質)、TNFα、及びTGFαからなる群から選ばれる1又は2以上のサイトカインの培養上清中の濃度を決定する工程を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a step of determining the concentration in the culture supernatant of one or more cytokines selected from the group consisting of angiopoietin 2, endoglin, IGFBP (insulin-like growth factor binding protein), TNFα, and TGFα. サイトカインが、少なくともアンジオポエチン2を含む、請求項6に記載の方法。 The method of claim 6, wherein the cytokine comprises at least angiopoietin 2. 血管内皮細胞へのVEGF取り込み量の増加に加えて、上記培養上清中のサイトカイン濃度が減少した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化促進物質の候補として有用と評価し、血管内皮細胞へのVEGF取り込み量の減少に加えて、培養上清中のサイトカイン濃度が増加した場合に、当該被験物質を血管内皮細胞活性化抑制物質として有用と評価する、請求項6又は7に記載の方法。The method according to claim 6 or 7, wherein if the amount of VEGF taken up by vascular endothelial cells is increased and the concentration of cytokines in the culture supernatant is decreased, the test substance is evaluated as being useful as a candidate for a substance that promotes vascular endothelial cell activation, and if the amount of VEGF taken up by vascular endothelial cells is decreased and the concentration of cytokines in the culture supernatant is increased, the test substance is evaluated as being useful as a substance that inhibits vascular endothelial cell activation. 血管内皮細胞活性化促進物質が虚血性疾患治療薬の候補であり、血管内皮細胞活性化抑制物質が血管新生阻害薬の候補である、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the vascular endothelial cell activation promoter is a candidate for a therapeutic drug for ischemic disease, and the vascular endothelial cell activation inhibitor is a candidate for an angiogenesis inhibitor. 下記の工程を含む、虚血性疾患治療薬のスクリーニング方法:
1)標識されたVEGFの存在下、血管内皮細胞を被験物質とともに培養する工程、
2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を決定する工程、
3)前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が増加した場合に、前記被験物質を虚血性疾患治療薬の候補として選択する工程。
A method for screening a therapeutic agent for ischemic disease , comprising the steps of:
1) culturing vascular endothelial cells with a test substance in the presence of labeled VEGF;
2) determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells;
3) selecting the test substance as a candidate for a therapeutic agent for ischemic disease when the amount of VEGF uptake into the vascular endothelial cells is increased.
下記の工程を含む、血管新生阻害薬のスクリーニング方法:
1)標識されたVEGFの存在下、血管内皮細胞を被験物質とともに培養する工程、
2)血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量を決定する工程、
3)前記血管内皮細胞へのVEGFの取り込み量が減少した場合に、前記被験物質を血管新生阻害薬として選択する工程。
A method for screening an angiogenesis inhibitor, comprising the steps of:
1) culturing vascular endothelial cells with a test substance in the presence of labeled VEGF;
2) determining the amount of VEGF taken up into vascular endothelial cells;
3) selecting the test substance as an angiogenesis inhibitor when the amount of VEGF taken up by the vascular endothelial cells is reduced.
標識が蛍光標識である、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the label is a fluorescent label. 血管内皮細胞がヒト血管内皮細胞である、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the vascular endothelial cells are human vascular endothelial cells.
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