RU2805433C1 - Differentiation of human embryonic stem cells - Google Patents

Differentiation of human embryonic stem cells Download PDF

Info

Publication number
RU2805433C1
RU2805433C1 RU2022127146A RU2022127146A RU2805433C1 RU 2805433 C1 RU2805433 C1 RU 2805433C1 RU 2022127146 A RU2022127146 A RU 2022127146A RU 2022127146 A RU2022127146 A RU 2022127146A RU 2805433 C1 RU2805433 C1 RU 2805433C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
population
cell
stem cells
markers characteristic
Prior art date
Application number
RU2022127146A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Джин СЮЙ
Original Assignee
Янссен Байотек, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Янссен Байотек, Инк. filed Critical Янссен Байотек, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2805433C1 publication Critical patent/RU2805433C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: method for obtaining a population of cells and an isolated crude population of cells for obtaining pancreatic endocrine cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage are presented. Moreover, more than 70% of cells in the population simultaneously express PDX1 and NKX6.1.
EFFECT: invention allows it to be used to stimulate the differentiation of pluripotent stem cells into insulin-producing cells.
13 cl, 2 tbl, 5 dwg, 4 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS

Настоящая заявка истребует приоритет по предварительной заявке на патент США с серийным номером 61/333831, поданной 12 мая 2010 г., которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки для любых целей.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application Serial No. 61/333831, filed May 12, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Настоящее изобретение представляет способы стимулирования дифференцирования плюрипотентных стволовых клеток в инсулин-продуцирующие клетки. В частности, настоящее изобретение представляет способ получения популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 50% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1.The present invention provides methods for promoting the differentiation of pluripotent stem cells into insulin-producing cells. In particular, the present invention provides a method for obtaining a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 50% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR CREATION OF THE INVENTION

Последние достижения в области заместительной клеточной терапии для лечения сахарного диабета 1 типа и нехватка доступных для трансплантации островков Лангерганса стимулировали интерес к разработке источников инсулин-продуцирующих клеток, или β-клеток, подходящих для трансплантации. Одним из подходов является формирование функциональных β-клеток из плюрипотентных стволовых клеток, таких как, например, эмбриональные стволовые клетки.Recent advances in cell replacement therapy for the treatment of type 1 diabetes and the shortage of islets of Langerhans available for transplantation have stimulated interest in developing sources of insulin-producing cells, or β-cells, suitable for transplantation. One approach is to generate functional β cells from pluripotent stem cells, such as embryonic stem cells.

При эмбриональном развитии позвоночных плюрипотентные клетки дают начало группе клеток, содержащих три зародышевых листка (эктодерму, мезодерму и энтодерму) в ходе процесса, именуемого гаструляцией. Такие ткани, как, например, щитовидная железа, тимус, поджелудочная железа, кишечник и печень, будут развиваться из энтодермы через промежуточную стадию. Промежуточной стадией в данном процессе является образование дефинитивной энтодермы. Клетки дефинитивной энтодермы экспрессируют ряд маркеров, таких как HNF3 бета, GATA4, MIXL1, CXCR4 и SOX 17.During vertebrate embryonic development, pluripotent cells give rise to a group of cells containing three germ layers (ectoderm, mesoderm, and endoderm) through a process called gastrulation. Tissues such as the thyroid, thymus, pancreas, intestines and liver, for example, will develop from the endoderm through an intermediate stage. An intermediate stage in this process is the formation of definitive endoderm. Definitive endoderm cells express a number of markers such as HNF3 beta, GATA4, MIXL1, CXCR4 and SOX 17.

Формирование поджелудочной железы происходит при дифференцировании дефинитивной энтодермы в панкреатическую энтодерму. Клетки панкреатической энтодермы экспрессируют ген панкреатическо-дуоденального гомеобокса, PDX1. При отсутствии PDX1 развитие поджелудочной железы не происходит дальше формирования вентрального и дорзального зачатков. Таким образом, экспрессия PDX1 характеризует критическую стадию органогенеза поджелудочной железы. Зрелая поджелудочная железа содержит, помимо других типов клеток, экзокринную ткань и эндокринную ткань. Экзокринная и эндокринная ткани образуются при дифференцировании панкреатической энтодермы.The formation of the pancreas occurs when the definitive endoderm differentiates into pancreatic endoderm. Pancreatic endoderm cells express the pancreatic-duodenal homeobox gene, PDX1. In the absence of PDX1, pancreatic development does not proceed beyond the formation of the ventral and dorsal buds. Thus, PDX1 expression characterizes a critical stage of pancreatic organogenesis. The mature pancreas contains, among other cell types, exocrine tissue and endocrine tissue. Exocrine and endocrine tissues are formed during the differentiation of pancreatic endoderm.

По имеющимся данным, клетки, обладающие свойствами островковых клеток, были получены из эмбриональных клеток мыши. Например, в работе Lumelsky et al. (Science 292:1389, 2001) сообщается о дифференцировании мышиных эмбриональных стволовых клеток в инсулин-секретирующие структуры, аналогичные островкам поджелудочной железы. В работе Soria et al. (Diabetes 49:157, 2000) сообщается, что полученные из мышиных эмбриональных стволовых клеток инсулин-секретирующие клетки нормализуют гликемию у мышей с диабетом, вызванным стрептозотоцином.Cells with the properties of islet cells were reportedly obtained from mouse embryonic cells. For example, in the work of Lumelsky et al. (Science 292:1389, 2001) reported the differentiation of mouse embryonic stem cells into insulin-secreting structures similar to pancreatic islets. The work of Soria et al. (Diabetes 49:157, 2000) reported that insulin-secreting cells derived from mouse embryonic stem cells normalize glycemia in mice with streptozotocin-induced diabetes.

В одном примере в работе Hori et al. (PNAS 99: 16105, 2002) раскрывается, что обработка мышиных эмбриональных стволовых клеток ингибиторами фосфоинозитид-3-киназы (LY294002) приводила к получению клеток, подобных β-клеткам.In one example, Hori et al. (PNAS 99: 16105, 2002) discloses that treatment of mouse embryonic stem cells with phosphoinositide 3-kinase inhibitors (LY294002) resulted in β-cell-like cells.

В другом примере в работе Blyszczuk et al. (PNAS 100:998, 2003) сообщается о получении инсулин-продуцирующих клеток из мышиных эмбриональных стволовых клеток с конститутивной экспрессией Рах4.In another example, Blyszczuk et al. (PNAS 100:998, 2003) reported the derivation of insulin-producing cells from mouse embryonic stem cells with constitutive expression of Pax4.

В работе Micallef et al. сообщается, что ретиноевая кислота может регулировать способность эмбриональных стволовых клеток формировать PDX1-положительную панкреатическую энтодерму. Ретиноевая кислота с наибольшей эффективностью индуцирует экспрессию Pdx1 при добавлении в культуры на 4 день дифференцирования эмбриональной стволовой клетки в течение периода, соответствующего концу гаструляции эмбриона (Diabetes 54:301, 2005).The work of Micallef et al. reported that retinoic acid can regulate the ability of embryonic stem cells to form PDX1-positive pancreatic endoderm. Retinoic acid induces Pdx1 expression most effectively when added to cultures at day 4 of embryonic stem cell differentiation during the period corresponding to the end of embryo gastrulation (Diabetes 54:301, 2005).

В работе Miyazaki et al. сообщается о линии мышиных эмбриональных стволовых клеток со сверхэкспрессией PDX1. Результаты авторов показывают, что экспрессия экзогенного PDX1 явно повышает экспрессию генов инсулина, соматостатина, глюкокиназы, нейрогенина 3, р48, Рах6 и HNF6 в образующихся дифференцированных клетках (Diabetes 53: 1030, 2004).The work of Miyazaki et al. reported a mouse embryonic stem cell line overexpressing PDX1. The authors' results show that expression of exogenous PDX1 clearly increases the expression of insulin, somatostatin, glucokinase, neurogenin 3, p48, Pax6 and HNF6 genes in the resulting differentiated cells (Diabetes 53: 1030, 2004).

В работе Skoudy et al. сообщается, что активин А (входящий в суперсемейство TGF-β) повышает экспрессию экзокринных панкреатических генов (р48 и амилаза) и эндокринных генов (PDX1, инсулин и глюкагон) в эмбриональных стволовых клетках мыши. Максимальный эффект наблюдали при использовании активина А в концентрации 1 нМ. Авторы также отмечали, что уровень экспрессии инсулина и PDX1 mRNA не зависел от наличия ретиноевой кислоты. Однако обработка с использованием 3 нМ FGF7 привела к повышению уровня транскрипта для PDX1 (Biochem. J. 379: 749, 2004).The work of Skoudy et al. Activin A (member of the TGF-β superfamily) has been reported to increase the expression of exocrine pancreatic genes (p48 and amylase) and endocrine genes (PDX1, insulin and glucagon) in mouse embryonic stem cells. The maximum effect was observed when using activin A at a concentration of 1 nM. The authors also noted that the expression levels of insulin and PDX1 mRNA were independent of the presence of retinoic acid. However, treatment with 3 nM FGF7 resulted in increased transcript levels for PDX1 (Biochem. J. 379: 749, 2004).

В работе Shiraki et al. изучены эффекты факторов роста, специфически ускоряющих дифференцирование эмбриональных стволовых клеток в PDX1-положительные клетки. Авторы отмечали, что TGF-β2 приводил к воспроизводимому увеличению доли PDX1-положительных клеток (Genes Cells, июнь 2005 г.; 10(6): 503-16).The work of Shiraki et al. studied the effects of growth factors that specifically accelerate the differentiation of embryonic stem cells into PDX1-positive cells. The authors noted that TGF-β2 resulted in a reproducible increase in the proportion of PDX1-positive cells (Genes Cells Jun 2005; 10(6): 503-16).

В работе Gordon et al. продемонстрирована индукция образования брахиурических [положительных]/HNF3 бета [положительных] энтодермальных клеток из эмбриональных стволовых клеток мыши в отсутствие сыворотки и в присутствии активина в сочетании с ингибитором сигнального каскада Wnt (патент США №2006/0003446 А1).Gordon et al. demonstrated the induction of the formation of brachyuric [positive]/HNF3 beta [positive] endodermal cells from mouse embryonic stem cells in the absence of serum and in the presence of activin in combination with an inhibitor of the Wnt signaling cascade (US patent No. 2006/0003446 A1).

В работе Gordon et al. (PNAS, т. 103, стр. 16806, 2006) говорится: «Для образования передней первичной полоски требовались одновременно сигнальные каскады Wnt и TGF-бета/Nodal/активин».Gordon et al. (PNAS, vol. 103, p. 16806, 2006) states: “The formation of the anterior primitive streak required simultaneous Wnt and TGF-beta/Nodal/activin signaling cascades.”

Однако модель развития эмбриональных стволовых клеток на мышах не может в точности имитировать программу развития у высших млекопитающих, например у человека.However, the mouse model of embryonic stem cell development cannot exactly mimic the developmental program in higher mammals, such as humans.

В работе Thomson et al. выделяли эмбриональные стволовые клетки из бластоцист человека (Science 282:114, 1998). Параллельно, Gearhart и соавторы получили клеточные линии эмбриональных зародышевых клеток человека (hEG) из ткани половых желез эмбриона (Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998). В отличие от эмбриональных стволовых клеток мыши, воспрепятствовать дифференцированию которых можно путем простого культивирования с фактором торможения лейкемии (LIF), эмбриональные стволовые клетки человека необходимо культивировать в крайне специфических условиях (патент США №6200806; международные заявки на патент №№99/20741, 01/51616).The work of Thomson et al. isolated embryonic stem cells from human blastocysts (Science 282:114, 1998). In parallel, Gearhart et al. generated human embryonic germ cell (hEG) cell lines from embryonic gonad tissue (Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998). Unlike mouse embryonic stem cells, which can be prevented from differentiating by simply culturing with leukemia inhibitory factor (LIF), human embryonic stem cells must be cultured under very specific conditions (US Patent No. 6,200,806; International Patent Applications Nos. 99/20741, 01 /51616).

В работе D'Amour et al. описывается производство обогащенных культур дефинитивной энтодермы, производной от эмбриональных стволовых клеток человека, в присутствии высокой концентрации активина и низкой концентрации сыворотки (Nature Biotechnology 2005). Трансплантация этих клеток под почечную капсулу мышей привела к их дифференцированию в более зрелые клетки, обладающие характерными особенностями некоторых энтодермальных органов. Клетки дефинитивной энтодермы, производные от эмбриональных стволовых клеток человека, можно далее дифференцировать в PDX1-положительные клетки после добавления FGF-10 (патент США №2005/0266554 А1).The work of D'Amour et al. describes the production of enriched cultures of definitive endoderm derived from human embryonic stem cells in the presence of high concentrations of activin and low concentrations of serum (Nature Biotechnology 2005). Transplantation of these cells under the renal capsule of mice led to their differentiation into more mature cells with characteristic features of some endodermal organs. Definitive endoderm cells derived from human embryonic stem cells can be further differentiated into PDX1-positive cells after the addition of FGF-10 (US Patent No. 2005/0266554 A1).

В работе D'Amour et al. (Nature Biotechnology - 24, 1392-1401 (2006)) говорится: «Мы разработали способ дифференцирования, преобразующий эмбриональные стволовые клетки человека (hES) в эндокринные клетки, способные синтезировать гормоны поджелудочной железы: инсулин, глюкагон, соматостатин, панкреатический полипептид и грелин. Данный способ имитирует органогенез поджелудочной железы 1 in vivo, проводя клетки через стадии, напоминающие образование дефинитивной энтодермы, энтодермы кишечной трубки, панкреатической энтодермы и превращение предшественников эндокринных клеток в клетки, экспрессирующие эндокринные гормоны».The work of D'Amour et al. (Nature Biotechnology - 24, 1392-1401 (2006)) states: “We have developed a differentiation method that converts human embryonic stem (hES) cells into endocrine cells capable of synthesizing pancreatic hormones: insulin, glucagon, somatostatin, pancreatic polypeptide and ghrelin. This method mimics pancreatic organogenesis 1 in vivo, taking cells through stages reminiscent of the formation of definitive endoderm, gut tube endoderm, pancreatic endoderm, and the conversion of endocrine cell precursors to cells expressing endocrine hormones."

В другом примере в работе Fisk et al. сообщается о системе для производства островковых клеток поджелудочной железы из эмбриональных стволовых клеток человека (патент США №2006/0040387 А1). В данном случае процесс дифференцирования был разделен на три стадии. Сначала эмбриональные стволовые клетки человека были дифференцированы до энтодермы с помощью комбинации бутирата натрия и активина А. Далее клетки культивировали с антагонистами TGF-β, такими как Ноггин, в комбинации с EGF или бетацеллюлином с получением PDX1-положительных клеток. Окончательное дифференцирование индуцировали никотинамидом.In another example, Fisk et al. a system for the production of pancreatic islet cells from human embryonic stem cells is reported (US Patent No. 2006/0040387 A1). In this case, the differentiation process was divided into three stages. First, human embryonic stem cells were differentiated into endoderm using a combination of sodium butyrate and activin A. The cells were then cultured with TGF-β antagonists such as Noggin in combination with EGF or betacellulin to produce PDX1-positive cells. Final differentiation was induced by nicotinamide.

В одном примере в работе Benvenistry et al. сообщается: «Мы делаем вывод, что сверхэкспрессия PDX1 повышала экспрессию панкреатических обогащенных генов, а для индукции экспрессии инсулина могут требоваться дополнительные сигналы, присутствующие только in vivo» (Benvenistry et al., Stem Cells 2006; 24:1923-1930).In one example, Benvenistry et al. reported: “We conclude that overexpression of PDX1 increased the expression of pancreatic enriched genes, and induction of insulin expression may require additional signals present only in vivo” (Benvenistry et al., Stem Cells 2006; 24:1923–1930).

В другом примере в работе Grapin-Botton et al. сообщается: «Ранняя активация Ngn3 почти во всех случаях индуцировала глюкагон-положительные клетки, уменьшая при этом количество клеток-предшественников поджелудочной железы. Как и в случае Е11.5, предшественники PDX-1 могут дифференцироваться в инсулин-[положительные] и РР-[положительные] клетки» (Johansson KA et al., Developmental Cell 12, 457-465, март 2007 г.).In another example, Grapin-Botton et al. reported: “Early activation of Ngn3 induced glucagon-positive cells in almost all cases, while reducing the number of pancreatic progenitor cells. As with E11.5, PDX-1 precursors can differentiate into insulin-[positive] and PP-[positive] cells" (Johansson KA et al., Developmental Cell 12, 457-465, March 2007).

Например, в работе Diez et al. сообщается: «После 9 и 10 недель большинство глюкагон-положительных клеток одновременно экспрессировали инсулин, хотя на этих стадиях явно обнаруживались и отдельные клетки, экспрессирующие только инсулин. Клетки, одновременно экспрессирующие инсулин и глюкагон, наблюдали в течение всего периода исследования (от 9 до 21 недели), но они представляли лишь небольшую часть от общего количества экспрессирующих инсулин и глюкагон клеток» (J Histochem Cytochem., сентябрь 2009 г.; 57(9):811-24, 13 апреля 2009 г.).For example, Diez et al. reported: “After 9 and 10 weeks, the majority of glucagon-positive cells simultaneously expressed insulin, although at these stages there were clearly some cells expressing only insulin. Cells simultaneously expressing insulin and glucagon were observed throughout the study period (weeks 9 to 21), but they represented only a small proportion of the total number of insulin and glucagon expressing cells" (J Histochem Cytochem., September 2009; 57( 9):811-24, April 13, 2009).

В одном примере в работе Chen et al. сообщается: «(-)-индолактам V [(ILV)] активирует сигнальный каскад протеинкиназы С и задает поджелудочную спецификацию эмбриональных стволовых клеток человека, которые уже были определены для дифференцирования в линии энтодермы…ILV и ретиноевая кислота воздействуют через связанный механизм…ILV демонстрирует более сильную индукцию экспрессирующих PDX-1 клеток (большую процентную долю экспрессирующих PDX-1 клеток), чем ретиноевая кислота» (Nature Chemical Biology 5, 195-196 (апрель 2009 г.) doi:10.1038/nchembio0409-195).In one example, Chen et al. reported: “(-)-Indolactam V [(ILV)] activates the protein kinase C signaling cascade and sets the pancreatic specification of human embryonic stem cells that have already been determined to differentiate into the endoderm lineage...ILV and retinoic acid act through a related mechanism...ILV demonstrates more stronger induction of PDX-1 expressing cells (a greater percentage of PDX-1 expressing cells) than retinoic acid" (Nature Chemical Biology 5, 195-196 (April 2009) doi:10.1038/nchembio0409-195).

В работе Lyttle et al. сообщается: «NKX6-1 со-локализованы только с инсулиновыми клетками, что указывает на то, что NKX6-1 участвует только в развитии бета-клеток человека» (Diabetologia, июль 2008 г.: 51(7):1169-80, 2008).The work of Lyttle et al. reported: “NKX6-1 co-localizes only with insulin cells, indicating that NKX6-1 is involved only in human beta cell development” (Diabetologia, July 2008: 51(7):1169-80, 2008 ).

Таким образом, сохраняется значительная потребность в разработке лабораторных способов создания функциональной экспрессирующей инсулин клетки, более близкой к β-клетке. Настоящее изобретение представляет альтернативный подход к повышению эффективности дифференцирования эмбриональных стволовых клеток человека в экспрессирующие инсулин клетки путем генерирования популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 50% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1.Thus, there remains a significant need to develop laboratory methods to create a functional insulin-expressing cell more closely related to the β-cell. The present invention provides an alternative approach to increasing the efficiency of differentiation of human embryonic stem cells into insulin-expressing cells by generating a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 50% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕSHORT DESCRIPTION

В одном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 50% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1.In one embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 50% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение представляет способ дифференцирования популяции плюрипотентных стволовых клеток в популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, содержащий следующие стадии:In one embodiment, the present invention provides a method of differentiating a population of pluripotent stem cells into a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, comprising the following steps:

a. культивирование популяции плюрипотентных стволовых клеток;a. culturing a population of pluripotent stem cells;

b. дифференцирование популяции плюрипотентных стволовых клеток в популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы; иb. differentiation of a population of pluripotent stem cells into a population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage; And

c. дифференцирование популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, в популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, посредством обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, средой, в которую добавлен активатор протеинкиназы С.c. differentiation of a population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage into a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage with a medium to which a protein kinase C activator has been added.

В одном варианте осуществления более 50% клеток в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, которые получены способами, составляющими предмет настоящего изобретения, одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1.In one embodiment, more than 50% of the cells in a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, which are obtained by the methods of the present invention, simultaneously express PDX-1 and NKX6.1.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На фигурах 1А и 1В приведены данные по экспрессии PDX1, NKX6.1 и ISL-1 на стадии 4, день 4, протокола дифференцирования, приведенного в примере 1. На фиг. 1А приведены данные по экспрессии PDX1 и NKX6.1. На фиг. 1В приведены данные по экспрессии NKX6.1 и ISL-1.Figures 1A and 1B show expression data for PDX1, NKX6.1, and ISL-1 at stage 4, day 4, of the differentiation protocol described in Example 1. FIG. Figure 1A shows data on the expression of PDX1 and NKX6.1. In fig. Figure 1B shows data on the expression of NKX6.1 and ISL-1.

На фигурах 2А и 2В показан эффект обработки активатором протеинкиназы С (PKC) на долю клеток, экспрессирующих PDX1, NKX6.1 и CDX2, анализируемый с помощью анализатора IN Cell Analyzer 1000 (фиг. 2А), а также сравнение различных активаторов PKC и эффектов их воздействия на долю клеток, экспрессирующих PDX1 и NKX6.1, по данным, полученным на анализаторе IN Cell Analyzer (фиг. 2В).Figures 2A and 2B show the effect of protein kinase C (PKC) activator treatment on the proportion of cells expressing PDX1, NKX6.1 and CDX2, analyzed using the IN Cell Analyzer 1000 (Fig. 2A), as well as a comparison of different PKC activators and their effects effects on the proportion of cells expressing PDX1 and NKX6.1, as measured by the IN Cell Analyzer (Fig. 2B).

На фигурах 3А, 3В и 3С приведены уровни циркулирующего С-пептида у мышей линии SCID с врожденным отсутствием клеток-киллеров, которым вводили клетки, составляющие предмет настоящего изобретения, под почечную капсулу (фиг. 3А) и через имплантированное под кожу устройство Theracyte (фиг. 3В). Уровни С-пептида регистрировали в указанные моменты времени. На фиг. 3С показано сравнение уровней С-пептида, наблюдаемых в группе, получавшей клетки под почечную капсулу, и группе, получавшей клетки через подкожное устройство Theracyte, через 12 недель после трансплантации.Figures 3A, 3B and 3C show the levels of circulating C-peptide in SCID mice with congenital killer cell absence that were injected with the cells of the present invention subcutaneously (Figure 3A) and through a subcutaneously implanted Theracyte device (Figure 3A). .3B). C-peptide levels were recorded at the indicated time points. In fig. Figure 3C shows a comparison of C-peptide levels observed in the group receiving cells under the renal capsule and the group receiving cells through the subcutaneous Theracyte device at 12 weeks post-transplantation.

На фигурах 4А, 4В, 4С и 4D показан эффект обработки активатором PKC на экспрессию PDX1, NKX6.1, NGN3 и PTF1 альфа в клетках, обработанных в соответствии со способами, описанными в примере 3.Figures 4A, 4B, 4C and 4D show the effect of PKC activator treatment on the expression of PDX1, NKX6.1, NGN3 and PTF1 alpha in cells treated according to the methods described in Example 3.

На фигурах 5А, 5В, 5С и 5D показан эффект FGF7 на экспрессию NKX6.1, PDX1, PTF1 альфа и CDX2 в клетках, обработанных в соответствии со способами, описанными в примере 4.Figures 5A, 5B, 5C and 5D show the effect of FGF7 on the expression of NKX6.1, PDX1, PTF1 alpha and CDX2 in cells treated according to the methods described in Example 4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Для ясности описания, а не для ограничения изобретения, подробное описание настоящего изобретения разделено на следующие подразделы, описывающие или иллюстрирующие определенные особенности, варианты осуществления или области применения настоящего изобретения.For clarity of description and not to limit the invention, the detailed description of the present invention is divided into the following subsections that describe or illustrate certain features, embodiments or applications of the present invention.

ОпределенияDefinitions

Стволовые клетки представляют собой недифференцированные клетки, определяемые по их способности на уровне единичной клетки как самообновляться, так и дифференцировать с образованием клеток-потомков, таких как самообновляющиеся клетки-предшественники, необновляющиеся клетки-предшественники и окончательно дифференцированные клетки. Стволовые клетки также характеризуются способностью дифференцироваться in vitro в функциональные клетки различных клеточных линий дифференцирования из множества зародышевых листков (энтодермы, мезодермы и эктодермы), а также после трансплантации давать начало тканям, происходящим от множества зародышевых листков, и по существу способствовать формированию большинства, если не всех, тканей после инъекции в бластоцисты.Stem cells are undifferentiated cells defined by their ability, at the single cell level, to both self-renew and differentiate to form progeny cells, such as self-renewing progenitor cells, non-renewing progenitor cells, and terminally differentiated cells. Stem cells are also characterized by the ability to differentiate in vitro into functional cells of various cell lineages from multiple germ layers (endoderm, mesoderm and ectoderm) and, upon transplantation, to give rise to tissues derived from multiple germ layers, and essentially contribute to the formation of most, if not all tissues after injection into blastocysts.

Стволовые клетки классифицируют по потенциалу развития следующим образом: (1) тотипотентные, способные преобразоваться в любой из эмбриональных и внеэмбриональных типов клеток; (2) плюрипотентные, способные преобразоваться во все типы эмбриональных клеток; (3) мультипотентные, способные преобразоваться во множество клеточных линий, ню в рамках одной ткани, органа или физиологической системы (например, гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) могут порождать ГСК (самообновление), олигопотентные ограниченные клетки-предшественники крови и все типы клеток и элементы (например, тромбоциты), являющиеся стандартными составляющими крови); (4) олигопотентные, способные преобразоваться в более ограниченное подмножество клеточных линий, чем мультипотентные стволовые клетки; и (5) унипотентные, способные преобразоваться в единственную клеточную линию (например, сперматогенные стволовые клетки).Stem cells are classified according to developmental potential as follows: (1) totipotent, capable of transforming into any of the embryonic and extraembryonic cell types; (2) pluripotent, capable of transforming into all types of embryonic cells; (3) multipotent, capable of converting into multiple cell lineages within a single tissue, organ, or physiological system (e.g., hematopoietic stem cells (HSCs) can give rise to HSCs (self-renewal), oligopotent limited blood progenitor cells, and all cell types and elements (for example, platelets), which are standard components of blood); (4) oligopotent, capable of converting into a more limited subset of cell lineages than multipotent stem cells; and (5) unipotent, capable of developing into a single cell lineage (eg, spermatogenic stem cells).

Дифференцирование представляет собой процесс, при помощи которого неспециализированная («некоммитированная») или менее специализированная клетка приобретает свойства специализированной клетки, например, нервной или мышечной клетки. Дифференцированная клетка или клетка с индуцированным дифференцированием представляет собой клетку, занявшую более специализированное («коммитированное») положение в линии дифференцирования клетки. Термин «коммитированная» применительно к процессу дифференцирования обозначает клетку, дошедшую в ходе процесса дифференцирования до стадии, от которой в нормальных условиях она продолжит дифференцироваться до определенного типа клеток или множества типов клеток и не сможет в нормальных условиях дифференцироваться в иной тип клеток или вернуться обратно к менее дифференцированному типу. Дедифференцированием называется процесс, в ходе которого клетка возвращается к менее специализированному (или коммитированному) положению в линии дифференцирования. Используемый в настоящей заявке термин «линия дифференцирования клетки» определяет наследственность клетки, то есть определяет, из какой клетки произошла данная клетка и каким клеткам она может дать начало. В линии дифференцирования клетка помещается в наследственную схему развития и дифференцирования. Маркером, специфичным для линии дифференцирования, называется характерная особенность, специфически ассоциированная с фенотипом клеток конкретной линии дифференцирования, которую можно использовать для оценки дифференцирования некоммитированной клетки данную линию дифференцирования.Differentiation is the process by which an unspecialized (“uncommitted”) or less specialized cell acquires the properties of a specialized cell, such as a nerve or muscle cell. A differentiated cell or a cell with induced differentiation is a cell that has taken a more specialized (“committed”) position in the lineage of the cell. The term "committed" in relation to the process of differentiation means a cell that has reached a stage during the process of differentiation from which, under normal conditions, it will continue to differentiate into a specific cell type or multiple cell types and will not normally be able to differentiate into another cell type or return back to less differentiated type. Dedifferentiation is the process by which a cell returns to a less specialized (or committed) position in the lineage. As used herein, the term “cell lineage” defines the heredity of a cell, that is, it determines which cell the cell came from and what cells it can give rise to. In the lineage of differentiation, the cell is placed into an ancestral pattern of development and differentiation. A lineage-specific marker is a characteristic feature specifically associated with the phenotype of cells of a particular lineage that can be used to assess the differentiation of an uncommitted cell to that lineage.

Используемые в настоящей заявке термины «клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы», «клетки стадии 1» или «стадия 1», относятся к клеткам, экспрессирующим по меньшей мере один из следующих маркеров: SOX17, GATA4, HNF3 бета, GSC, CER1, Nodal, FGF8, Brachyury, Mix-подобный гомеобоксный белок, FGF4 CD48, эомезодермин (EOMES), DKK4, FGF17, GATA6, CXCR4, C-Kit, CD99 или OTX2. Клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, включают в себя клетки-предшественники клеток первичной полоски, клетки первичной полоски, клетки мезоэнтодермы и клетки дефинитивной энтодермы.As used herein, the terms “cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage,” “stage 1 cells,” or “stage 1” refer to cells expressing at least one of the following markers: SOX17, GATA4, HNF3 beta, GSC , CER1, Nodal, FGF8, Brachyury, Mix-like homeobox protein, FGF4 CD48, eomesodermin (EOMES), DKK4, FGF17, GATA6, CXCR4, C-Kit, CD99 or OTX2. Cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage include primitive streak cell precursor cells, primitive streak cells, mesoendoderm cells, and definitive endoderm cells.

Термин «клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы» в настоящем документе обозначает клетки, экспрессирующие по меньшей мере один из следующих маркеров: PDX1, NKX6.1, HNF1 бета, PTF1 альфа, HNF6, HNF4 альфа, SOX9, НВ9 или PROX1. Клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, включают в себя клетки панкреатической энтодермы, клетки первичной кишечной трубки и поздние клетки передней кишки.The term “cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage” as used herein means cells expressing at least one of the following markers: PDX1, NKX6.1, HNF1 beta, PTF1 alpha, HNF6, HNF4 alpha, SOX9, HB9 or PROX1 . Cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage include pancreatic endoderm cells, primary gut tube cells, and late foregut cells.

Используемый в настоящей заявке термин «дефинитивная энтодерма» относится к клеткам, обладающим характерными особенностями клеток, происходящих в ходе гаструляции от эпибласта, и формирующим желудочно-кишечный тракт и его производные. Клетки дефинитивной энтодермы экспрессируют следующие маркеры: HNF3 бета, GATA4, SOX17, Cerberus, OTX2, goosecoid, C-Kit, CD99 и MIXL1.As used herein, the term “definitive endoderm” refers to cells having the characteristic features of cells derived from the epiblast during gastrulation and forming the gastrointestinal tract and its derivatives. Definitive endoderm cells express the following markers: HNF3 beta, GATA4, SOX17, Cerberus, OTX2, goosecoid, C-Kit, CD99 and MIXL1.

Используемый в настоящей заявке термин «маркеры» означает молекулы нуклеиновых кислот или полипептидов с дифференциальной экспрессией в интересующих клетках. В данном контексте под дифференциальной экспрессией подразумевается повышение уровня экспрессии для положительного маркера и понижение уровня экспрессии для отрицательного маркера. Поддающийся обнаружению уровень маркерной нуклеиновой кислоты или полипептида в интересующих клетках оказывается значительно выше или ниже по сравнению с другими клетками, что позволяет выявлять интересующую клетку и отличать ее от других клеток с помощью любого из множества известных в данной области способов.As used herein, the term “markers” refers to nucleic acid or polypeptide molecules differentially expressed in cells of interest. In this context, differential expression refers to an increase in the expression level for a positive marker and a decrease in the expression level for a negative marker. The detectable level of the marker nucleic acid or polypeptide in the cells of interest is significantly higher or lower compared to other cells, allowing the cell of interest to be detected and distinguished from other cells using any of a variety of methods known in the art.

Используемые в настоящей заявке термины «панкреатическая эндокринная клетка», или «клетка, экспрессирующая гормон поджелудочной железы», или «клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток», относятся к клетке, способной экспрессировать по меньшей мере один из следующих гормонов: инсулин, глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид.As used herein, the terms “pancreatic endocrine cell” or “pancreatic hormone-expressing cell” or “cell expressing markers characteristic of a pancreatic endocrine cell line” refer to a cell capable of expressing at least one of the following hormones: insulin, glucagon, somatostatin and pancreatic polypeptide.

Выделение, размножение и культивирование плюрипотентных стволовых клетокIsolation, propagation and cultivation of pluripotent stem cells

Характеристика плюрипотентных стволовых клетокCharacteristics of pluripotent stem cells

Плюрипотентные стволовые клетки могут экспрессировать один или более стадиеспецифических эмбриональных антигенов (SSEA) 3 и 4, а также маркеры, определяемые антителами, обозначаемыми как TRa-1-60 и Tra-1-81 (Thomson et al., Science 282:1145, 1998 г.). Дифференцирование плюрипотентных стволовых клеток in vitro приводит к потере экспрессии SSEA-4, Tra 1-60 и Tra 1-81 (при наличии) и к повышению экспрессии SSEA-1. В недифференцированных плюрипотентных стволовых клетках, как правило, активна щелочная фосфатаза, которую можно обнаружить путем фиксации клеток с помощью 4% параформальдегида, с последующим обнаружением с помощью Vector Red, применяемого в качестве субстрата, в соответствии с инструкциями производителя (Vector Laboratories, г. Берлингейм, штат Калифорния). Недифференцированные плюрипотентные стволовые клетки также, как правило, экспрессируют ОСТ4 и TERT, определяемые с помощью ОТ-ПЦР.Pluripotent stem cells can express one or more stage-specific embryonic antigens (SSEA) 3 and 4, as well as markers detected by antibodies designated TRa-1-60 and Tra-1-81 (Thomson et al., Science 282:1145, 1998 G.). Differentiation of pluripotent stem cells in vitro results in loss of expression of SSEA-4, Tra 1-60 and Tra 1-81 (when present) and increased expression of SSEA-1. Undifferentiated pluripotent stem cells typically have active alkaline phosphatase, which can be detected by fixing the cells with 4% paraformaldehyde followed by detection with Vector Red substrate according to the manufacturer's instructions (Vector Laboratories, Burlingame). , California State). Undifferentiated pluripotent stem cells also typically express OCT4 and TERT, detected by RT-PCR.

Другим желательным фенотипическим свойством выращенных плюрипотентных стволовых клеток является потенциал дифференцирования в клетки всех трех зародышевых листков: в энтодермальные, мезодермальные и эктодермальные ткани. Плюрипотентность плюрипотентных стволовых клеток может быть подтверждена, например, путем инъекции клеток мышам с тяжелым комбинированным иммунодефицитом (SCID), фиксирования образующихся тератом с помощью 4% параформальдегида и их гистологического исследования для получения доказательств наличия клеточных типов, происходящих от трех зародышевых листков. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентность можно определить по образованию эмбриоидных тел и их анализа на предмет присутствия маркеров, которые ассоциируются с тремя зародышевыми листками.Another desirable phenotypic property of cultured pluripotent stem cells is the potential to differentiate into cells of all three germ layers: endodermal, mesodermal and ectodermal tissues. The pluripotency of pluripotent stem cells can be confirmed, for example, by injecting the cells into severe combined immunodeficiency (SCID) mice, fixing the resulting teratomas with 4% paraformaldehyde, and examining them histologically to provide evidence of cell types derived from the three germ layers. In an alternative embodiment, pluripotency can be determined by the formation of embryoid bodies and their analysis for the presence of markers that are associated with the three germ layers.

Выращенные линии плюрипотентных стволовых клеток могут быть кариотипированы с применением стандартного способа окрашивания с использованием красителя Гимза и сравнения с опубликованными кариотипами соответствующих видов приматов. Желательно получить клетки, имеющие «нормальный кариотип», то есть эуплоидные клетки, в которых все человеческие хромосомы присутствуют и не имеют видимых изменений.The cultured pluripotent stem cell lines can be karyotyped using standard Giemsa staining techniques and compared with published karyotypes of the relevant primate species. It is desirable to obtain cells that have a “normal karyotype,” that is, euploid cells in which all human chromosomes are present and have no visible changes.

Источники плюрипотентных стволовых клетокSources of pluripotent stem cells

К типам плюрипотентных стволовых клеток, которые можно использовать, относятся устойчивые линии плюрипотентных клеток, получаемые из ткани, формируемой после вынашивания плода, в том числе из преэмбриональной ткани (такой как бластоциста), эмбриональной ткани или ткани плода, взятой в любой момент в период вынашивания, как правило, но не обязательно, до срока приблизительно 10-12 недель беременности. Неограничивающими примерами являются устойчивые линии эмбриональных стволовых клеток человека или эмбриональных зародышевых клеток человека, например, линии эмбриональных стволовых клеток человека H1, Н7 и Н9 (WiCell). Также возможно использование описываемых в настоящей заявке композиций во время первоначального установления или стабилизации таких клеток. В этом случае исходными клетками являются первичные плюрипотентные клетки, взятые напрямую из тканей-источников. Целям настоящего изобретения также соответствуют клетки, взятые из популяции плюрипотентных стволовых клеток, уже культивированных в отсутствие питающих клеток. Целям настоящего изобретения также соответствуют линии мутантных эмбриональных стволовых клеток человека, такие как BGOlv (BresaGen, г. Афины, штат Джорджия).The types of pluripotent stem cells that can be used include stable pluripotent cell lines derived from tissue formed after gestation, including preembryonic tissue (such as a blastocyst), embryonic tissue, or fetal tissue taken at any time during gestation , usually, but not necessarily, until approximately 10-12 weeks of pregnancy. Non-limiting examples are stable human embryonic stem cell lines or human embryonic germ cells, such as the H1, H7 and H9 human embryonic stem cell lines (WiCell). It is also possible to use the compositions described herein during the initial establishment or stabilization of such cells. In this case, the source cells are primary pluripotent cells taken directly from the source tissues. Also suitable for the purposes of the present invention are cells taken from a population of pluripotent stem cells already cultured in the absence of nurse cells. Mutant human embryonic stem cell lines such as BGOlv (BresaGen, Athens, Georgia) are also suitable for the purposes of the present invention.

В одном варианте осуществления эмбриональные стволовые клетки человека готовят, как описано в работе Thomson et al. (патент США №5843780; Science 282:1145, 1998; Curr. Top. Dev. Biol. 38:133 ff., 1998; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92:7844, 1995).In one embodiment, human embryonic stem cells are prepared as described in Thomson et al. (US Patent No. 5843780; Science 282:1145, 1998; Curr. Top. Dev. Biol. 38:133 ff., 1998; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92:7844, 1995).

Культивирование плюрипотентных стволовых клетокCultivation of pluripotent stem cells

В одном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки культивируют на слое питающих клеток, которые поддерживают плюрипотентные стволовые клетки в различных отношениях. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки культивируют в культуральной системе, по существу не содержащей питающих клеток, но, тем не менее, поддерживающей пролиферацию плюрипотентных стволовых клеток и не допускающей существенного дифференцирования. Рост плюрипотентных стволовых клеток в не содержащей питающих клеток культуральной системе без дифференцирования поддерживается путем использования среды, кондиционированной предварительным культивированием клеток иного типа. В альтернативном варианте осуществления рост плюрипотентных стволовых клеток в не содержащей питающих клеток культуральной системе без дифференцирования поддерживается путем использования среды с химически определенным составом.In one embodiment, the pluripotent stem cells are cultured on a layer of nurse cells that support the pluripotent stem cells in various ways. In an alternative embodiment, the pluripotent stem cells are cultured in a culture system that is substantially free of nurse cells but still supports the proliferation of the pluripotent stem cells and does not allow significant differentiation. The growth of pluripotent stem cells in a culture system containing no nurse cells without differentiation is supported by the use of a medium conditioned by pre-cultivation of other cell types. In an alternative embodiment, growth of pluripotent stem cells in a nurse cell-free culture system without differentiation is supported by the use of a chemically defined medium.

В одном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на слое питающих клеток фибробластов эмбриона мыши в соответствии со способами, изложенными в работе Reubinoff et al (Nature Biotechnology 18: 399-404 (2000)). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на слое питающих клеток фибробластов эмбриона мыши в соответствии со способами, изложенными в работе Thompson et al (Science 6, ноябрь 1998 г.: т. 282, №5391, стр. 1145-1147). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на любом из слоев питающих клеток, раскрытых в работе Richards et al, (Stem Cells 21: 546-556, 2003).In one embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on a layer of mouse embryonic fibroblast nurse cells according to the methods set forth in Reubinoff et al (Nature Biotechnology 18: 399-404 (2000)). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on a mouse embryonic fibroblast feeder cell layer according to the methods set forth in Thompson et al (Science 6, Nov. 1998: vol. 282, no. 5391, pp. 1145-1147). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on any of the feeder cell layers disclosed in Richards et al (Stem Cells 21: 546-556, 2003).

В одном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на слое питающих клеток человека в соответствии со способами, изложенными в работе Wang et al (Stem Cells 23: 1221-1227, 2005). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на слое питающих клеток человека, раскрытых в работе Stojkovic et al (Stem Cells 2005 23: 306-314, 2005). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на слое питающих клеток человека, раскрытых в работе Miyamoto et al (Stem Cells 22: 433-440, 2004). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на слое питающих клеток человека, раскрытых в работе Amit et al (Biol. Reprod 68: 2150-2156, 2003). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать на слое питающих клеток человека, раскрытых в работе Inzunza et al (Stem Cells 23: 544-549, 2005).In one embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on a layer of human nurse cells in accordance with the methods set forth in Wang et al (Stem Cells 23: 1221-1227, 2005). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on a layer of human nurse cells disclosed in Stojkovic et al (Stem Cells 2005 23: 306-314, 2005). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on a layer of human nurse cells disclosed in Miyamoto et al (Stem Cells 22: 433-440, 2004). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on a layer of human nurse cells disclosed in Amit et al (Biol. Reprod 68: 2150-2156, 2003). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured on a layer of human nurse cells disclosed in Inzunza et al (Stem Cells 23: 544-549, 2005).

В одном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в патенте США №20020072117. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в патенте США №6642048. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в международном патенте WO 2005014799. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в работе Xu et al (Stem Cells 22: 972-980, 2004). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в патенте США №20070010011. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в патенте США №20050233446. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в патенте США №6800480. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в культуральной среде, полученной в соответствии со способами, представленными в международном патенте WO 2005065354.In one embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in culture medium prepared in accordance with the methods presented in US Pat. No. 20020072117. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in culture medium prepared in accordance with the methods presented in US Pat. No. 6,642,048. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in a culture medium prepared in accordance with the methods presented in international patent WO 2005014799. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in a culture medium obtained in accordance with the methods presented in Xu et al (Stem Cells 22: 972-980, 2004). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in culture medium prepared in accordance with the methods presented in US Pat. No. 20070010011. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in culture medium obtained in accordance with the methods presented in US patent No. 20050233446. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in culture medium prepared in accordance with the methods presented in US Pat. No. 6,800,480. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in a culture medium obtained in accordance with the methods presented in international patent WO 2005065354.

В одном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в соответствии со способами, представленными в работе Cheon et al (BioReprod DOI:10.1095/biolreprod. 105.046870, 19 октября 2005 г.). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в соответствии со способами, представленными в работе Levenstein et al (Stem Cells 24: 568-574, 2006). В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в соответствии со способами, представленными в патенте США №20050148070. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в соответствии со способами, представленными в патенте США №20050244962. В альтернативном варианте осуществления плюрипотентные стволовые клетки можно культивировать в соответствии со способами, представленными в международной заявке на патент № WO 2005086845.In one embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in accordance with the methods presented in Cheon et al (BioReprod DOI:10.1095/biolreprod. 105.046870, October 19, 2005). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in accordance with the methods presented in the work of Levenstein et al (Stem Cells 24: 568-574, 2006). In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in accordance with the methods presented in US patent No. 20050148070. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in accordance with the methods presented in US patent No. 20050244962. In an alternative embodiment, pluripotent stem cells can be cultured in accordance with the methods presented in international patent application No. WO 2005086845.

Плюрипотентные стволовые клетки могут быть высеяны на соответствующий культуральный субстрат. В одном варианте осуществления соответствующим культуральным субстратом является компонент внеклеточного матрикса, такой как, например, полученный из базальной мембраны или тот, который может участвовать в лиганд-рецепторном взаимодействии с участием молекулы адгезивного слоя. В одном варианте осуществления соответствующим культуральным субстратом является MATRIGEL® (Becton Dickenson). MATRIGEL® представляет собой растворимый препарат из клеток опухоли Энгельбрета-Холма-Суорма, который при комнатной температуре превращается в гель и образует восстановленную базальную мембрану.Pluripotent stem cells can be seeded onto an appropriate culture substrate. In one embodiment, the appropriate culture substrate is a component of the extracellular matrix, such as, for example, derived from basement membrane or one that may participate in a ligand-receptor interaction involving an adhesion layer molecule. In one embodiment, the appropriate culture substrate is MATRIGEL® (Becton Dickenson). MATRIGEL® is a soluble preparation of Engelbreth-Holm-Suorm tumor cells that gels at room temperature and forms a reconstituted basement membrane.

В качестве альтернативы можно использовать другие компоненты внеклеточного матрикса и смеси компонентов. В зависимости от типа пролиферирующих клеток, последние могут включать в себя ламинин, фибронектин, протеогликан, энтактин, гепарансульфат и т.п., по отдельности или в различных комбинациях.Alternatively, other extracellular matrix components and mixtures of components can be used. Depending on the type of proliferating cells, the latter may include laminin, fibronectin, proteoglycan, entactin, heparan sulfate, etc., individually or in various combinations.

Плюрипотентные стволовые клетки могут быть высеяны на субстрат с соответствующим распределением по поверхности и в присутствии среды, поддерживающей выживаемость, размножение и сохранение требуемых характеристик клеток. Все эти характеристики улучшаются при тщательном подходе к распределению клеток при посеве и могут быть определены специалистом в данной области.Pluripotent stem cells can be seeded onto a substrate with an appropriate distribution over the surface and in the presence of an environment that supports survival, proliferation and maintenance of the desired cell characteristics. All of these characteristics are enhanced by careful cell distribution during seeding and can be determined by one skilled in the art.

Соответствующая культуральная среда может быть изготовлена, например, из следующих компонентов: модифицированная по способу Дульбекко среда Игла (DMEM), Gibco №11965-092, нокаутная модифицированная по способу Дульбекко среда Игла (KO DMEM), Gibco №10829-018, основная среда Хэма F12/50% DMEM, 200 мМ L-глутамина, Gibco №15039-027; раствор неосновных аминокислот, Gibco 11140-050; β-меркаптоэтанол, Sigma № М7522; рекомбинантный основной фактор роста фибробластов человека (bFGF), Gibco №13256-029.An appropriate culture medium can be prepared, for example, from the following components: Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), Gibco No. 11965-092, knockout Dulbecco's modified Eagle's medium (KO DMEM), Gibco No. 10829-018, Ham's basic medium F12/50% DMEM, 200 mM L-glutamine, Gibco #15039-027; non-essential amino acid solution, Gibco 11140-050; β-mercaptoethanol, Sigma No. M7522; recombinant basic human fibroblast growth factor (bFGF), Gibco #13256-029.

Формирование клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, из плюрипотентных стволовых клетокFormation of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage from pluripotent stem cells

В одном варианте осуществления настоящее изобретение представляет способ получения популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы из плюрипотентных стволовых клеток, содержащий следующие стадии:In one embodiment, the present invention provides a method for producing a population of cells expressing markers characteristic of a pancreatic endoderm lineage from pluripotent stem cells, comprising the following steps:

a. культивирование популяции плюрипотентных стволовых клеток;a. culturing a population of pluripotent stem cells;

b. дифференцирование популяции плюрипотентных стволовых клеток в популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы; иb. differentiation of a population of pluripotent stem cells into a population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage; And

c. дифференцирование популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, в популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, посредством обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, средой, в которую добавлен активатор протеинкиназы С.c. differentiation of a population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage into a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage with a medium to which a protein kinase C activator has been added.

В одном аспекте настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 50% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 60% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 70% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 80% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 90% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1.In one aspect, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 50% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 60% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 70% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 80% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 90% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1.

В одном аспекте настоящего изобретения популяция клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, можно дополнительно обрабатывать для получения популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток.In one aspect of the present invention, a population of cells expressing markers characteristic of a pancreatic endoderm cell line can be further processed to obtain a population of cells expressing markers characteristic of a pancreatic endocrine cell line.

Эффективность дифференцирования может быть определена путем обработки популяции клеток агентом (например, антителом), специфически распознающим белковый маркер, экспрессированный клетками, экспрессирующими маркеры, характерные для желательного вида клеток.The efficiency of differentiation can be determined by treating a population of cells with an agent (eg, an antibody) that specifically recognizes a protein marker expressed by cells expressing markers characteristic of the desired cell type.

Способы оценки экспрессии маркеров белков и нуклеиновых кислот в культивированных или выделенных клетках являются стандартными для данной области. К подобным способам относятся количественная полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР), Нозерн-блоттинг, гибридизация in situ (см., например, Current Protocols in Molecular Biology (под ред. Ausubel et al., 2001, доп.)), а также способы иммунологического анализа, такие как иммуногистохимический анализ среза материала, Вестерн-блоттинг, а для маркеров, доступных в интактных клетках, - способ проточной цитометрии (FACS) (см., например, Harlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press (1998)).Methods for assessing the expression of protein and nucleic acid markers in cultured or isolated cells are standard in the art. Such methods include quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), Northern blotting, in situ hybridization (see, for example, Current Protocols in Molecular Biology (edited by Ausubel et al., 2001, add.)) , as well as immunoassay methods such as cross-sectional immunohistochemistry, Western blotting, and, for markers available in intact cells, flow cytometry (FACS) (see, for example, Harlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual , New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press (1998)).

Характеристики плюрипотентных стволовых клеток хорошо известны специалистам в данной области, и продолжается выявление дополнительных характеристик плюрипотентных стволовых клеток. К маркерам плюрипотентных стволовых клеток относится, например, экспрессия одного или более из следующих маркеров: ABCG2, CRIPTO, FOXD3, CONNEXIN43, CONNEXIN45, OCT4, SOX2, NANOG, hTERT, UTF1, ZFP42, SSEA-3, SSEA-4, Tra 1-60, Tra 1-81.The characteristics of pluripotent stem cells are well known to those skilled in the art, and additional characteristics of pluripotent stem cells continue to be identified. Markers of pluripotent stem cells include, for example, the expression of one or more of the following markers: ABCG2, CRIPTO, FOXD3, CONNEXIN43, CONNEXIN45, OCT4, SOX2, NANOG, hTERT, UTF1, ZFP42, SSEA-3, SSEA-4, Tra 1- 60, Tra 1-81.

После обработки плюрипотентных стволовых клеток с применением способов, составляющих предмет настоящего изобретения, дифференцированные клетки могут быть очищены путем воздействия на популяцию клеток агентом (например, антителом), специфически распознающим белковый маркер, например, CXCR4, экспрессируемый клетками, экспрессирующими маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы.After treatment of pluripotent stem cells using the methods of the present invention, differentiated cells can be purified by exposing the population of cells to an agent (eg, an antibody) that specifically recognizes a protein marker, for example, CXCR4, expressed by cells expressing markers characteristic of the definitive lineage endoderm.

К плюрипотентным стволовым клеткам, допустимым для использования в целях настоящего изобретения, относятся, например, эмбриональные стволовые клетки человека линии Н9 (код NIH: WA09), эмбриональные стволовые клетки человека линии H1 (код NIH: WA01), эмбриональные стволовые клетки человека линии Н7 (код NIH: WA07) и эмбриональные стволовые клетки человека линии SA002 (Cellartis, Швеция). Также целям настоящего изобретения соответствуют клетки, экспрессирующие по меньшей мере один из следующих маркеров, характерных для плюрипотентных клеток: ABCG2, CRIPTO, CD9, FOXD3, CONNEXIN43, CONNEXIN45, ОСТ4, SOX2, NANOG, hTERT, UTF1, ZFP42, SSEA-3, SSEA-4, Tra 1-60 и Tra 1-81.Pluripotent stem cells suitable for use in the present invention include, for example, human embryonic stem cells line H9 (NIH code: WA09), human embryonic stem cells line H1 (NIH code: WA01), human embryonic stem cells line H7 ( NIH code: WA07) and human embryonic stem cells line SA002 (Cellartis, Sweden). Also relevant to the purposes of the present invention are cells expressing at least one of the following markers characteristic of pluripotent cells: ABCG2, CRIPTO, CD9, FOXD3, CONNEXIN43, CONNEXIN45, OCT4, SOX2, NANOG, hTERT, UTF1, ZFP42, SSEA-3, SSEA -4, Tra 1-60 and Tra 1-81.

Маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, выбраны из группы, состоящей из SOX17, GATA4, HNF3 бета, GSC, CER1, Nodal, FGF8, Brachyury, Mix-подобного гомеобоксного белка, FGF4, CD48, эомезсдермина (EOMES), DKK4, FGF17, GATA6, CXCR4, С-Kit, CD99 и ОТХ2. Целям настоящего изобретения соответствует клетка, экспрессирующая по меньшей мере один из маркеров, характерных для линии дефинитивной энтодермы. В одном аспекте настоящего изобретения клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, представляет собой клетку-предшественник первичной полоски. В другом аспекте настоящего изобретения клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, представляет собой мезэнтодермальную клетку. В другом аспекте настоящего изобретения клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, представляет собой клетку дефинитивной энтодермы.Markers characteristic of the definitive endoderm lineage were selected from the group consisting of SOX17, GATA4, HNF3 beta, GSC, CER1, Nodal, FGF8, Brachyury, Mix-like homeobox protein, FGF4, CD48, eomesdermin (EOMES), DKK4, FGF17, GATA6, CXCR4, C-Kit, CD99 and OTX2. The purposes of the present invention are a cell expressing at least one of the markers characteristic of the definitive endoderm lineage. In one aspect of the present invention, the cell expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage is a primitive streak progenitor cell. In another aspect of the present invention, the cell expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage is a mesendodermal cell. In another aspect of the present invention, the cell expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage is a definitive endoderm cell.

Маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, выбраны из группы, состоящей из PDX1, NKX6.1, HNF1 бета, PTF1 альфа, HNF6, HNF4 альфа, SOX9, НВ9 и PROX1. Целям настоящего изобретения соответствует клетка, экспрессирующая по меньшей мере один из маркеров, характерных для линии панкреатической энтодермы. В одном аспекте настоящего изобретения клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, представляет собой клетку панкреатической энтодермы.Markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage are selected from the group consisting of PDX1, NKX6.1, HNF1 beta, PTF1 alpha, HNF6, HNF4 alpha, SOX9, HB9 and PROX1. The purposes of the present invention are a cell expressing at least one of the markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage. In one aspect of the present invention, the cell expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage is a pancreatic endoderm cell.

Маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, выбраны из группы, состоящей из NGN3, NEUROD, NKX2.2, PDX1, NKX6.1, РАХ4 и РАХ6. В одном варианте осуществления панкреатическая эндокринная клетка способна к экспрессии по меньшей мере одного из следующих гормонов: инсулина, глюкагона, соматостатина и панкреатического полипептида. Целям настоящего изобретения соответствует клетка, экспрессирующая по меньшей мере один из маркеров, характерных для линии панкреатических эндокринных клеток. В одном аспекте настоящего изобретения клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, представляет собой панкреатическую эндокринную клетку. Панкреатическая эндокринная клетка может представлять собой панкреатическую клетку, экспрессирующую гормоны. В альтернативном варианте осуществления панкреатическая эндокринная клетка может представлять собой панкреатическую клетку, секретирующую гормоны.Markers characteristic of the pancreatic endocrine cell line are selected from the group consisting of NGN3, NEUROD, NKX2.2, PDX1, NKX6.1, PAX4 and PAX6. In one embodiment, the pancreatic endocrine cell is capable of expressing at least one of the following hormones: insulin, glucagon, somatostatin and pancreatic polypeptide. The purposes of the present invention are a cell expressing at least one of the markers characteristic of a pancreatic endocrine cell line. In one aspect of the present invention, the cell expressing markers characteristic of a pancreatic endocrine cell line is a pancreatic endocrine cell. A pancreatic endocrine cell may be a pancreatic cell that expresses hormones. In an alternative embodiment, the pancreatic endocrine cell may be a hormone-secreting pancreatic cell.

В одном аспекте настоящего изобретения панкреатическая эндокринная клетка представляет собой клетку, экспрессирующую маркеры, характерные для линии дифференцирования β-клеток. Клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии дифференцирования β-клеток, экспрессирует PDX1 и по меньшей мере один из следующих транскрипционных факторов: NGN3, NKX2.2, NKX6.1, NEUROD, ISL1, HNF3 бета, MAFA, РАХ4 и РАХ6. В одном аспекте настоящего изобретения клетка, экспрессирующая маркеры, характерные для линии дифференцирования β-клеток, представляет собой β-клетку.In one aspect of the present invention, the pancreatic endocrine cell is a cell expressing markers characteristic of the β-cell lineage. A cell expressing markers characteristic of the β cell lineage expresses PDX1 and at least one of the following transcription factors: NGN3, NKX2.2, NKX6.1, NEUROD, ISL1, HNF3 beta, MAFA, PAX4 and PAX6. In one aspect of the present invention, the cell expressing markers characteristic of the β cell lineage is a β cell.

Дифференцирование плюрипотентных стволовых клеток в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы.Differentiation of pluripotent stem cells into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage.

Образование клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, может быть выявлено путем проверки на наличие маркеров до и после выполнения конкретного протокола. Плюрипотентные стволовые клетки, как правило, не экспрессируют такие маркеры. Таким образом, дифференцирование плюрипотентных клеток определяется по началу экспрессии таких маркеров.The production of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage can be detected by testing for the presence of markers before and after performing a particular protocol. Pluripotent stem cells generally do not express such markers. Thus, the differentiation of pluripotent cells is determined by the onset of expression of such markers.

Плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, с использованием любого известного специалистам способа или с использованием любого способа, предложенного в настоящем изобретении.Pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage using any method known to those skilled in the art or using any method provided by the present invention.

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, способами, описанными в работе D'Amour et al., Nature Biotechnology 23, 1534-1541 (2005).For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by methods described in D'Amour et al., Nature Biotechnology 23, 1534-1541 (2005).

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, способами, описанными в работе Shinozaki et al., Development 131, 1651-1662 (2004).For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by methods described in Shinozaki et al., Development 131, 1651-1662 (2004).

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, способами, описанными в работе McLean et al., Stem Cells 25, 29-38 (2007).For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by methods described in McLean et al., Stem Cells 25, 29-38 (2007).

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, способами, описанными в работе D'Amour et al., Nature Biotechnology 24, 1392-1401 (2006).For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by methods described in D'Amour et al., Nature Biotechnology 24, 1392-1401 (2006).

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, путем обработки плюрипотентных стволовых клеток в соответствии со способами, изложенными в заявке на патент США №11/736908.For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by treating the pluripotent stem cells in accordance with the methods set forth in US patent application No. 11/736908.

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, путем обработки плюрипотентных стволовых клеток в соответствии со способами, изложенными в заявке на патент США №11/779311.For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by treating the pluripotent stem cells in accordance with the methods set forth in US patent application No. 11/779311.

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, путем обработки плюрипотентных стволовых клеток в соответствии со способами, изложенными в заявке на патент США №60/990529.For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by treating the pluripotent stem cells in accordance with the methods set forth in US patent application No. 60/990529.

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, путем обработки плюрипотентных стволовых клеток в соответствии со способами, изложенными в заявке на патент США №61/076889.For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by treating the pluripotent stem cells in accordance with the methods set forth in US patent application No. 61/076889.

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, путем обработки плюрипотентных стволовых клеток в соответствии со способами, изложенными в заявке на патент США №61/076900.For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by treating the pluripotent stem cells in accordance with the methods set forth in US patent application No. 61/076900.

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, путем обработки плюрипотентных стволовых клеток в соответствии со способами, изложенными в заявке на патент США №61/076908.For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by treating the pluripotent stem cells in accordance with the methods set forth in US patent application No. 61/076908.

Например, плюрипотентные стволовые клетки могут быть дифференцированы в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, путем обработки плюрипотентных стволовых клеток в соответствии со способами, изложенными в заявке на патент США №61/076915.For example, pluripotent stem cells can be differentiated into cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage by treating the pluripotent stem cells in accordance with the methods set forth in US patent application No. 61/076915.

Дифференцирование клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермыDifferentiation of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage into cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage

В одном варианте осуществления настоящее изобретение представляет способ получения популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы из плюрипотентных стволовых клеток, содержащий следующие стадии:In one embodiment, the present invention provides a method for producing a population of cells expressing markers characteristic of a pancreatic endoderm lineage from pluripotent stem cells, comprising the following steps:

a. культивирование популяции плюрипотентных стволовых клеток;a. culturing a population of pluripotent stem cells;

b. дифференцирование популяции плюрипотентных стволовых клеток в популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы; иb. differentiation of a population of pluripotent stem cells into a population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage; And

c. дифференцирование популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, в популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, посредством обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии дефинитивной энтодермы, средой, в которую добавлен активатор протеинкиназы С.c. differentiation of a population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage into a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the definitive endoderm lineage with a medium to which a protein kinase C activator has been added.

В одном аспекте настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 50% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 60% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 70% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 80% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1. В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение представляет популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, причем более 90% клеток в популяции одновременно экспрессируют PDX-1 и NKX6.1.In one aspect, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 50% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 60% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 70% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 80% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1. In an alternative embodiment, the present invention provides a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 90% of the cells in the population simultaneously expressing PDX-1 and NKX6.1.

В одном варианте осуществления активатор протеинкиназы С выбран из группы, состоящей из (2S,5S)-(E,Е)-8-(5-(4-(трифторметил)фенил)-2,4-пентадиемоиламино)бензолактама, индолактама V (ILV), форбол-12-миристат-13-ацетата (РМА) и форбол-12,13-дибутирата (PDBu). В одном варианте осуществления активатор протеинкиназы С представляет собой (2S,5S)-(E,Е)-8-(5-(4-(трифторметил)фенил)-2,4-пентадиемоиламино)бензолактам. (2S,5S)-(E,Е)-8-(5-(4-(Трифторметил)фенил)-2,4-пентадиемоиламино)бензолактам можно использовать в концентрации от приблизительно 20 нМ до приблизительно 500 нМ. (2S,5S)-(E,Е)-8-(5-(4-(Трифторметил)фенил)-2,4-пентадиемоиламино)бензолактам в настоящем документе называется «ТРВ».In one embodiment, the protein kinase C activator is selected from the group consisting of (2S,5S)-(E,E)-8-(5-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-2,4-pentadiemoylamino)benzenolactam, indolactam V ( ILV), phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and phorbol 12,13-dibutyrate (PDBu). In one embodiment, the protein kinase C activator is (2S,5S)-(E,E)-8-(5-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-2,4-pentadiemoylamino)benzenolactam. (2S,5S)-(E,E)-8-(5-(4-(Trifluoromethyl)phenyl)-2,4-pentadiemoylamino)benzenolactam can be used at a concentration of from about 20 nM to about 500 nM. (2S,5S)-(E,E)-8-(5-(4-(Trifluoromethyl)phenyl)-2,4-pentadiemoylamino)benzenolactam is referred to herein as “TPB.”

В одном варианте осуществления в среду, в которую добавлен активатор протеинкиназы С, дополнительно добавлен по меньшей мере один фактор, выбранный из группы, состоящей из фактора, способного ингибировать BMP, ингибитора сигнального каскада рецепторов TGFβ, а также фактора роста фибробластов.In one embodiment, the medium to which the protein kinase C activator is added is further supplemented with at least one factor selected from the group consisting of a factor capable of inhibiting BMP, a TGFβ receptor signaling cascade inhibitor, and fibroblast growth factor.

В одном варианте осуществления фактор, способный ингибировать BMP, представляет собой Ноггин. Ноггин можно использовать в концентрации от приблизительно 50 нг/мл до приблизительно 500 нг/мл. В одном варианте осуществления Ноггин используют в концентрации 100 нг/мл.In one embodiment, the factor capable of inhibiting BMP is Noggin. Noggin can be used at concentrations ranging from about 50 ng/ml to about 500 ng/ml. In one embodiment, Noggin is used at a concentration of 100 ng/ml.

В одном варианте осуществления ингибитор сигнального каскада рецептора TGFβ представляет собой ингибитор ALK5. В одном варианте осуществления ингибитор ALK5 представляет собой ингибитор ALK5 II. Ингибитор ALK5 II можно использовать в концентрации от приблизительно 0,1 мкМ до приблизительно 10 мкМ. В одном варианте осуществления ингибитор ALK5 II используют в концентрации 1 мкМ.In one embodiment, the TGFβ receptor signaling cascade inhibitor is an ALK5 inhibitor. In one embodiment, the ALK5 inhibitor is an ALK5 inhibitor II. The ALK5 inhibitor II can be used at a concentration of from about 0.1 μM to about 10 μM. In one embodiment, ALK5 inhibitor II is used at a concentration of 1 μM.

В одном варианте осуществления фактор роста фибробластов представляет собой FGF7. В альтернативном варианте осуществления фактор роста фибробласта представляет собой FGF10.In one embodiment, the fibroblast growth factor is FGF7. In an alternative embodiment, the fibroblast growth factor is FGF10.

В одном варианте осуществления фактор роста фибробластов можно использовать в концентрации от приблизительно 50 пг/мл до приблизительно 50 мкг/мл. В одном варианте осуществления фактор роста фибробластов используют в концентрации 50 нг/мл.In one embodiment, fibroblast growth factor can be used at a concentration of from about 50 pg/ml to about 50 μg/ml. In one embodiment, fibroblast growth factor is used at a concentration of 50 ng/ml.

Дифференцирование клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в клетки, экспрессирующие маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клетокDifferentiation of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage into cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage

В одном варианте осуществления популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, дополнительно дифференцируются в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, с использования любого способа, известного специалистам в данной области.In one embodiment, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage are further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage using any method known to those skilled in the art.

Например, популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, могут быть дополнительно дифференцированы в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, путем обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в соответствии со способами, представленными в работе D' Amour et al., Nature Biotechnology, 2006.For example, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage can be further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage in accordance with the methods , presented in the work of D' Amour et al., Nature Biotechnology, 2006.

Например, популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, могут быть дополнительно дифференцированы в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, путем обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в соответствии со способами, представленными в работе D' Amour et al., Nature Biotechnology, 2006.For example, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage can be further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage in accordance with the methods , presented in the work of D' Amour et al., Nature Biotechnology, 2006.

Например, популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, могут быть дополнительно дифференцированы в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, путем обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в соответствии со способами, представленными в заявке на патент США №11/736908.For example, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage can be further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage in accordance with the methods , presented in US patent application No. 11/736908.

Например, популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, могут быть дополнительно дифференцированы в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, путем обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в соответствии со способами, представленными в заявке на патент США №11/779311.For example, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage can be further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage in accordance with the methods , presented in US patent application No. 11/779311.

Например, популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, могут быть дополнительно дифференцированы в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, путем обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в соответствии со способами, представленными в заявке на патент США №60/953178.For example, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage can be further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage in accordance with the methods , presented in US patent application No. 60/953178.

Например, популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, могут быть дополнительно дифференцированы в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, путем обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в соответствии со способами, представленными в заявке на патент США №60/990529.For example, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage can be further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage in accordance with the methods , presented in US patent application No. 60/990529.

Например, популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, могут быть дополнительно дифференцированы в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатических эндокринных клеток, путем обработки популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, в соответствии со способами, представленными в заявке на патент США №61/289671.For example, populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage can be further differentiated into populations of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endocrine cell lineage by treating the population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm cell lineage in accordance with the methods , presented in US patent application No. 61/289671.

Настоящее изобретение далее без ограничений иллюстрируется следующими примерами.The present invention is further illustrated without limitation by the following examples.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1Example 1

Формирование популяции клеток, составляющих предмет настоящего изобретенияFormation of a population of cells constituting the subject of the present invention

Клетки линии эмбриональных стволовых клеток человека HI культивировали в покрытых MATRIGEL® (разведение 1:30) (BD Biosciences; № по кат. 356231) чашках со средой RPMI (Invitrogen, № по кат. 22400) + 0,2% FBS + 100 нг/мл активина А (PeproTech; № по кат. 120-14) + 20 нг/мл WNT-3a (R&D Systems; № по кат. 1324-WN/CF) в течение одного дня, с последующей обработкой средой RPMI, дополненной 0,5% FBS + 100 нг/мл активина А в течение еще двух дней (стадия 1), затемHuman embryonic stem cell line HI cells were cultured in MATRIGEL® coated (1:30 dilution) (BD Biosciences; cat. no. 356231) plates with RPMI medium (Invitrogen, cat. no. 22400) + 0.2% FBS + 100 ng /ml Activin A (PeproTech; Cat. No. 120-14) + 20 ng/ml WNT-3a (R&D Systems; Cat. No. 1324-WN/CF) for one day, followed by RPMI medium supplemented with 0 .5% FBS + 100 ng/ml activin A for two more days (stage 1), then

a. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 нг/мл FGF7 в течение трех дней (стадия 2), затемa. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 ng/ml FGF7 for three days (stage 2), then

b. DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 0,25 мкМ циклопамин-KAAD + 2 мкМ ретиноевой кислоты (RA) + 100 нг/мл Ноггина в течение четырех дней (стадия 3), затем либоb. High glucose DMEM + 1% B27 + 0.25 µM cyclopamine-KAAD + 2 µM retinoic acid (RA) + 100 ng/ml Noggin for four days (stage 3), then either

c. обработка 1: DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 в течение четырех дней (стадия 4 - основная среда - ВМ), либоc. treatment 1: DMEM high glucose + 1% B27 for four days (stage 4 - basal medium - BM), or

d. обработка 2: DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 100 нг/мл Ногина + 1 мкМ ингибитора ALK5 II в течение четырех дней (стадия 4), либоd. treatment 2: high glucose DMEM + 1% B27 + 100 ng/ml Nogin + 1 µM ALK5 inhibitor II for four days (stage 4), or

e. обработка 3: DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 100 нг/мл Ноггина + 1 мкМ ингибитора ALK5 II + 20 нм форбол-12,13-дибутирата (PDBu) (Calbiochem, № по кат. 524390) в течение четырех дней (стадия 4).e. treatment 3: high glucose DMEM + 1% B27 + 100 ng/ml Noggin + 1 µM ALK5 inhibitor II + 20 nM phorbol 12,13-dibutyrate (PDBu) (Calbiochem, cat. no. 524390) for four days (stage 4).

Образцы культур отбирали в дублях на стадии 4, день 4, и получали их изображения с помощью анализатора IN Cell Analyzer 1000 (GE Healthcare). Для компенсации возможных потерь клеток в ходе процедур анализа и последующего окрашивания для каждой лунки снимали по 100 проекций. Для каждой лунки с использованием программного обеспечения IN Cell Developer Toolbox 1.7 (GE Healthcare) измеряли общее количество клеток, общее количество клеток, экспрессирующих PDX1, общее количество клеток, экспрессирующих NKX6.1, и общее количество клеток, экспрессирующих CDX-2. Для каждой повторной совокупности данных рассчитали средние значения и стандартные отклонения. Общие количества клеток, экспрессирующих PDX 1, NKX6.1 и CDX-2, приведены в процентах от общей популяции клеток.Cultures were sampled in duplicate at stage 4, day 4, and imaged using an IN Cell Analyzer 1000 (GE Healthcare). To compensate for possible cell losses during the analysis and subsequent staining procedures, 100 projections were taken for each well. For each well, the total number of cells, total number of PDX1-expressing cells, total number of NKX6.1-expressing cells, and total number of CDX-2-expressing cells were measured using IN Cell Developer Toolbox 1.7 software (GE Healthcare). For each replicate data set, means and standard deviations were calculated. The total numbers of cells expressing PDX 1, NKX6.1 and CDX-2 are given as a percentage of the total cell population.

Как показано на фиг. 2А, во всех экспериментальных популяциях в конце стадии 4, день 4, приблизительно 92% + 4% клеток в популяции экспрессировали PDX 1. При этом обработка PDBu (активатор протеинкиназы С) вызвала значительное увеличение доли клеток, экспрессирующих NKX6.1, в популяции, экспрессирующей PDX1 (фиг. 2А), по сравнению с популяциями клеток, обработанных либо основной средой (обработка 1), либо ингибитором ALK5 II в присутствии Ноггина (обработка 2). В группе, обработанной PDBu, 88%±4,2% от всей популяции экспрессировали NKX6.1, тогда как при обработке 2 NKX6.1 экспрессировали 62%±8% клеток, а при обработке 1 NKX6.1 экспрессировали 46,7%±0,2% клеток. Большинство экспрессирующих NKX6.1 клеток на стадии 4 также экспрессировали PDX1. Эти наблюдения подтверждаются наложением изображений экспрессии PDX1 и NKX6.1, полученных для конкретной популяции клеток (фиг. 1А). Приведенные данные показывают, что обработка клеток средой с добавлением активатора протеинкиназы С увеличила процент клеток, одновременно экспрессирующих PDX1 и NKX6.1, в популяции клеток, которые экспрессируют маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы.As shown in FIG. 2A, in all experimental populations at the end of stage 4, day 4, approximately 92% + 4% of cells in the population expressed PDX 1. However, treatment with PDBu (protein kinase C activator) caused a significant increase in the proportion of cells expressing NKX6.1 in the population, expressing PDX1 (Fig. 2A), compared with cell populations treated with either basal medium (treatment 1) or ALK5 inhibitor II in the presence of Noggin (treatment 2). In the PDBu treated group, 88%±4.2% of the entire population expressed NKX6.1, while in treatment 2 62%±8% of cells expressed NKX6.1, and in treatment 1 46.7%±expressed NKX6.1 0.2% of cells. Most NKX6.1-expressing cells at stage 4 also expressed PDX1. These observations are supported by an overlay of PDX1 and NKX6.1 expression images obtained for a specific cell population ( Fig. 1A ). These data show that treatment of cells with media supplemented with protein kinase C activator increased the percentage of cells simultaneously expressing PDX1 and NKX6.1 in a population of cells that express markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage.

В популяции клеток, прошедших обработку 1, 10% клеток экспрессировали CDX2 (маркер ткани кишечника) (фиг. 2А). В популяциях клеток, прошедших обработку 2 или 3, CDX2 экспрессировали менее 5% клеток. Во всех случаях большинство клеток, экспрессировавших CDX2, не экспрессировали одновременно PDX1 и NKX6.1.In the cell population treated with treatment 1, 10% of cells expressed CDX2 (a marker of intestinal tissue) (Fig. 2A). In cell populations treated with treatment 2 or 3, less than 5% of cells expressed CDX2. In all cases, the majority of cells that expressed CDX2 did not simultaneously express PDX1 and NKX6.1.

Параллельные популяции клеток стадии 3 также обрабатывали следующими активаторами протеинкиназы С: форбол-12-миристат-13-ацетат (РМА) с концентрацией 20 нМ (Calbiochem №524400) или [(2S,5S)-(E,Е)-8-(5-(4-(трифторметил)фенил)-2,4-пентадиеноиламино)бензолактам] (ТРВ) с концентрацией 50 нМ (Calbiochem №565740), которые были использованы вместо PDBu при указанной выше обработке 3. В конце стадии 4, день 4, 91% клеток в популяции, обрабатываемой РМА, и 90% клеток в популяции, обрабатываемой ТРВ, экспрессировали NKX6.1. Для общего количества клеток, экспрессировавших PDX1, при всех вариантах обработки значительных различий не наблюдали. См. фиг. 2В.Parallel populations of stage 3 cells were also treated with the following protein kinase C activators: 20 nM phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) (Calbiochem #524400) or [(2S,5S)-(E,E)-8-( 5-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-2,4-pentadienoylamino)benzenolactam] (TPB) at a concentration of 50 nM (Calbiochem #565740), which were used instead of PDBu in the above treatment 3. At the end of stage 4, day 4 , 91% of cells in the PMA-treated population and 90% of cells in the TPB-treated population expressed NKX6.1. No significant differences were observed in the total number of cells expressing PDX1 across all treatments. See fig. 2B.

Приведенный пример показывает, что активаторы протеинкиназы С можно использовать при сравнительно низких концентрациях, чтобы стимулировать повышение экспрессии NKX6.1 и увеличить процент клеток, одновременно экспрессирующих PDX1 и NKX6.1, в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы.This example demonstrates that protein kinase C activators can be used at relatively low concentrations to stimulate increased expression of NKX6.1 and increase the percentage of cells co-expressing PDX1 and NKX6.1 in a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage.

Пример 2Example 2

Имплантация клеток, составляющих предмет настоящего изобретения, мышам с врожденным отсутствием естественных клеток-киллеров с тяжелым комбинированным иммунодефицитом (SCID-Bg)Implantation of cells of the present invention into mice with congenital absence of natural killer cells with severe combined immunodeficiency (SCID-Bg)

Клетки линии эмбриональных стволовых клеток человека HI культивировали в покрытых MATRIGEL® (разведение 1:30) чашках со средой RPMI + 0,2% FBS + 100 нг/мл активина А + 20 нг/мл WNT-3a в течение одного дня с последующей обработкой средой RPMI + 0,5% FBS + 100 нг/мл активина А в течение еще двух дней (стадия 1), затемHuman embryonic stem cell line HI cells were cultured in MATRIGEL® coated (1:30 dilution) dishes with RPMI + 0.2% FBS + 100 ng/ml Activin A + 20 ng/ml WNT-3a for one day followed by treatment RPMI medium + 0.5% FBS + 100 ng/ml activin A for another two days (stage 1), then

a. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 нг/мл FGF7 в течение трех дней (стадия 2), затемa. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 ng/ml FGF7 for three days (stage 2), then

b. DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 0,25 мкМ циклопамин-KAAD + 2 мкМ ретиноевой кислоты (RA) + 100 нг/мл Ноггина в течение четырех дней (стадия 3), затемb. High glucose DMEM + 1% B27 + 0.25 µM cyclopamine-KAAD + 2 µM retinoic acid (RA) + 100 ng/ml Noggin for four days (stage 3), then

c. DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 100 нг/мл Ногина + 1 мкМ ингибитора ALK5 II + 50 нМ ТРВ в течение четырех дней (стадия 4).c. High glucose DMEM + 1% B27 + 100 ng/ml Nogin + 1 µM ALK5 inhibitor II + 50 nM TPB for four days (stage 4).

Мышей линии SCID-Bg (C.B-Igh-1b/GbmsTac-Prkdcscid-Lystbd N7) возрастом от пяти до шести недель приобрели в компании laconic Farms. Мышей содержали в клетках-микроизоляторах со свободным доступом к стерилизованной пище и воде. В ходе подготовки к хирургической операции мыши были помечены нанесенной на ухо идентификационной меткой, у них была измерена масса тела, а также содержание глюкозы в крови с помощью ручного глюкометра (LifeScan, One Touch).Five to six week old SCID-Bg mice (CB-Igh-1b/GbmsTac-Prkdc scid -Lyst bd N7) were purchased from laconic Farms. Mice were kept in microisolator cages with free access to sterilized food and water. In preparation for surgery, mice were tagged with an ear tag and their body weight and blood glucose were measured using a hand-held glucometer (LifeScan, One Touch).

Мышей анестезировали смесью изофлурана и кислорода и на операционном поле выстригли шерсть малыми ножницами для животных. Перед операцией мышам подкожно ввели 0,1 мг/кг Buprenex. Операционное поле подготовили последовательным промыванием 70% раствором изопропилового спирта и 10% повидон-йодидом.Mice were anesthetized with a mixture of isoflurane and oxygen, and hair was trimmed at the surgical site using small animal scissors. Before surgery, mice were injected subcutaneously with 0.1 mg/kg Buprenex. The surgical field was prepared by sequential rinsing with 70% isopropyl alcohol and 10% povidone iodide.

Находящиеся в конце четвертой стадии клетки механически собирали стеклянной пипеткой на 1 мл и далее переносили на не допускающие прикрепления планшеты и культивировали в течение ночи. В ходе предоперационной подготовки мышей клетки отцентрифугировали в 1,5 мл микроцентрифужной пробирке, большую часть супернатанта удалили, оставив количество среды, достаточное лишь для отбора осажденных клеток. Клетки отобрали с помощью пипетки с объемным вытеснением Rainin Pos-D, после чего пипетку перевернули, чтобы клетки могли осесть под собственным весом. Излишки среды вытеснили, оставив компактный препарат клеток для трансплантации.Cells at the end of the fourth stage were mechanically collected with a 1 ml glass pipette and then transferred to non-attachment plates and cultured overnight. During the preoperative preparation of mice, cells were centrifuged in a 1.5 ml microcentrifuge tube, and most of the supernatant was removed, leaving only enough medium to collect the pelleted cells. Cells were collected using a Rainin Pos-D positive displacement pipette and the pipette was inverted to allow the cells to settle under their own weight. Excess medium was forced out, leaving a compact preparation of cells for transplantation.

При трансплантации для проникновения в почечную капсулу использовали катетер для внутривенных введений 24G × 1,9 см (3/4 дюйма), после чего иглу извлекли. Затем катетер продвинули под почечной капсулой к дистальному краю почки. Наконечник пипетки Pos-D плотно вставили во втулку катетера и ввели 5 миллионов клеток через катетер под почечную капсулу, к дистальному краю почки. Почечную капсулу загерметизировали, используя низкотемпературное прижигание, после чего почку вернули в первоначальное анатомическое положение. Одновременно агрегаты по 5 миллионов клеток загрузили в устройство для имплантации на 50 мкл при помощи наконечника пипетки Post-D. Устройства на 50 мкл приобрели в компании TheraCyte, Inc (г. Ирвайн, штат Калифорния). Устройство после загрузки клеток герметизировали медицинским клейким силиконом типа A (Dow Corning, № по каталогу 129109) и имплантировали под кожу мышам линии SICD-Bg (животные №№3 и 4). Мышцы сшили непрерывным швом с помощью викриловой нити 5-0, а кожу стянули скобами для ран. После операции мышам подкожно ввели 1,0 мг/кг Metacam. Мышей вывели из наркоза и дали им возможность полностью восстановиться.During transplantation, a 24G × 1.9 cm (3/4 inch) intravenous catheter was used to penetrate the renal capsule and the needle was removed. The catheter was then advanced under the renal capsule to the distal edge of the kidney. The Pos-D pipette tip was firmly inserted into the catheter hub and 5 million cells were injected through the catheter under the renal capsule, to the distal edge of the kidney. The renal capsule was sealed using low-temperature cautery, after which the kidney was returned to its original anatomical position. Simultaneously, aggregates of 5 million cells were loaded into a 50 μL implantation device using a Post-D pipette tip. 50 μL devices were purchased from TheraCyte, Inc. (Irvine, CA). After cell loading, the device was sealed with medical adhesive silicone type A (Dow Corning, catalog no. 129109) and implanted under the skin of SICD-Bg mice (animals nos. 3 and 4). The muscles were sutured with a running suture using 5-0 Vicryl suture, and the skin was closed with wound staples. After surgery, mice were injected subcutaneously with 1.0 mg/kg Metacam. The mice were taken out of anesthesia and given the opportunity to fully recover.

После трансплантации мышей взвешивали раз в неделю и дважды в неделю брали анализ крови для определения уровня глюкозы. На разных сроках после трансплантации мышам интраперитонеально ввели 3 г/кг глюкозы. Через 60 минут после введения глюкозы через ретроорбитальный синус отобрали кровь, поместив ее в микроцентрифужные пробирки, содержащие небольшое количество гепарина. Кровь центрифугировали, плазму собирали во вторую микроцентрифужную пробирку, замораживали на сухом льду и хранили при -80°С до проведения анализа на С-пептид человека. Уровни человеческого С-пептида измеряли с помощью комплекта Mercodia/ALPCO Diagnotics Ultrasensitive C-peptide ELISA (№ по каталогу 80-CPTHU-E01, Alpco Diagnostics, г. Нью-Гемпшир) в соответствии с инструкциями производителя.After transplantation, mice were weighed once a week and blood samples were taken to determine glucose levels twice a week. At different times after transplantation, mice were intraperitoneally injected with 3 g/kg glucose. 60 minutes after glucose administration, blood was collected through the retroorbital sinus and placed in microcentrifuge tubes containing a small amount of heparin. The blood was centrifuged, and the plasma was collected in a second microcentrifuge tube, frozen on dry ice, and stored at −80°C until analysis for human C-peptide. Human C-peptide levels were measured using the Mercodia/ALPCO Diagnotics Ultrasensitive C-peptide ELISA kit (cat. no. 80-CPTHU-E01, Alpco Diagnostics, New Hampshire) according to the manufacturer's instructions.

С-пептид человека обнаруживали в сыворотке крови животных и в группе почечной капсулы, и в группе с имплантированным устройством Theracyte, уже через 4-6 недель после трансплантации, и его концентрация нарастала во времени (фиг. 3А и 3В). По истечении трех месяцев в ответ на введение глюкозы регистрировались значительное количество циркулирующего С-пептида человека как у 100% животных с почечной капсулой, так и в группе с имплантированным устройством Theracyte. Через три месяца уровень стимулированного глюкозой С-пептида человека в сыворотке в группе почечной капсулы составил 1,7±0,5 нг/мл (n=4), а концентрация человеческого С-пептида у мышей с имплантированным устройством Theracyte составила 1±0,5 нг/мл (n=2) (фиг. 3С).Human C-peptide was detected in the serum of animals in both the renal capsule group and the Theracyte device group as early as 4-6 weeks after transplantation, and its concentration increased over time (Figs. 3A and 3B). After three months, significant amounts of circulating human C-peptide were recorded in response to glucose administration in both 100% of the animals with a renal capsule and in the group implanted with the Theracyte device. After three months, the serum glucose-stimulated human C-peptide level in the renal capsule group was 1.7 ± 0.5 ng/ml (n = 4), and the human C-peptide concentration in mice implanted with the Theracyte device was 1 ± 0. 5 ng/ml (n=2) (Fig. 3C).

Данный пример показывает, что популяция клеток, одновременно экспрессирующих PDX1 и NKX6.1, которую получили под действием активаторов протеинкиназы С, способна к дальнейшему дифференцированию в инсулин-секретирующие клетки in vivo. Способность к дальнейшему дифференцированию в инсулин-секретирующие клетки не зависит от локального окружения. Авторы показали, что клетки, одновременно экспрессирующие PDX1 и NKX6.1, способны к дальнейшему дифференцированию в инсулин-секретирующие клетки как в почечной капсуле, так и в иммуннопротекторном устройстве при его подкожной имплантации.This example demonstrates that a population of cells co-expressing PDX1 and NKX6.1, produced by protein kinase C activators, is capable of further differentiation into insulin-secreting cells in vivo. The ability to further differentiate into insulin-secreting cells is independent of the local environment. The authors showed that cells simultaneously expressing PDX1 and NKX6.1 are capable of further differentiation into insulin-secreting cells both in the renal capsule and in the immunoprotective device when implanted subcutaneously.

Пример 3Example 3

Альтернативный способ формирования популяции клеток, составляющих предмет настоящего изобретенияAn Alternative Method for Forming a Population of Cells Constituting the Subject of the Present Invention

Клетки линии эмбриональных стволовых клеток человека HI культивировали в покрытых MATRIGEL® (разведение 1:30) (BD Biosciences; № по кат. 356231) чашках со средой RPMI (Invitrogen, № по кат. 22400) + 0,2% FBS + 100 нг/мл активина А (PeproTech; № по кат. 120-14) + 20 нг/мл WNT-3a (R&D Systems; № по кат. 1324-WN/CF) в течение одного дня с последующей обработкой средой RPMI, дополненной 0,5% FBS + 100 нг/мл активина А в течение еще двух дней (стадия 1), затемHuman embryonic stem cell line HI cells were cultured in MATRIGEL® coated (1:30 dilution) (BD Biosciences; cat. no. 356231) plates with RPMI medium (Invitrogen, cat. no. 22400) + 0.2% FBS + 100 ng /ml Activin A (PeproTech; Cat. No. 120-14) + 20 ng/ml WNT-3a (R&D Systems; Cat. No. 1324-WN/CF) for one day followed by RPMI medium supplemented with 0. 5% FBS + 100 ng/ml activin A for two more days (stage 1), then

a. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 нг/мл FGF7 в течение трех дней (стадия 2), затемa. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 ng/ml FGF7 for three days (stage 2), then

b. DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 0,25 мкМ циклопамин-KAAD + 2 мкМ ретиноевой кислоты (RA) + 100 нг/мл Ноггина в течение четырех дней (стадия 3), затем либоb. High glucose DMEM + 1% B27 + 0.25 µM cyclopamine-KAAD + 2 µM retinoic acid (RA) + 100 ng/ml Noggin for four days (stage 3), then either

c. обработка 4: DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 20 нМ PDBu + 100 нг/мл Ноггина в течение четырех дней (стадия 4), илиc. treatment 4: high glucose DMEM + 1% B27 + 20 nM PDBu + 100 ng/ml Noggin for four days (stage 4), or

d. обработка 5: DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 100 нг/мл Ногина + 1 мкМ ингибитора ALK5 II + 20 нМ PDBu в течение четырех дней (стадия 4), илиd. treatment 5: high glucose DMEM + 1% B27 + 100 ng/ml Nogin + 1 µM ALK5 inhibitor II + 20 nM PDBu for four days (step 4), or

e. обработка 6: DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 50 нг/мл FGF10 + 20 нМ PDBu в течение четырех дней (стадия 4).e. treatment 6: high glucose DMEM + 1% B27 + 50 ng/ml FGF10 + 20 nM PDBu for four days (stage 4).

Исследовали воздействие дополнительных факторов на опосредованное активатором протеинкиназы С увеличение процента клеток, одновременно экспрессирующих PDX1 и NKX6.1. Образцы культур отбирали в дублях на стадии 4, день 4, и анализ изображений проводили, как описано в примере 1 выше. Также регистрировали экспрессию ISL1 и NEUROD1.The effect of additional factors on the protein kinase C activator-mediated increase in the percentage of cells simultaneously expressing PDX1 and NKX6.1 was examined. Cultures were sampled in duplicate at stage 4, day 4, and image analysis was performed as described in Example 1 above. The expression of ISL1 and NEUROD1 was also recorded.

В данном исследовании большинство клеток из популяции, экспрессирующей маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, демонстрировали положительную экспрессию PDX 1. Большинство клеток, экспрессирующих PDX1, также одновременно демонстрировали положительную экспрессию NKX6.1. Как показано в таблице 1, добавление одного только активатора РКС способствовало появлению клеток, экспрессирующих NKX6.1, в популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы (обработка 4). На день 4 стадии 4 93% всей популяции были положительны по NKX6.1, и почти все клетки, экспрессирующие NKX6.1, демонстрировали положительную экспрессию PDX1.In this study, the majority of cells from a population expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage showed positive expression of PDX 1. The majority of cells expressing PDX1 also simultaneously showed positive expression of NKX6.1. As shown in Table 1, addition of PKC activator alone promoted the appearance of NKX6.1-expressing cells within a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage (treatment 4). At day 4 of stage 4, 93% of the entire population was positive for NKX6.1, and almost all cells expressing NKX6.1 showed positive PDX1 expression.

Добавление ингибитора ALK5 II к среде, содержащей активатор протеинкиназы С (обработка 5), не оказывало никакого воздействия на наблюдаемое увеличение экспрессии NKX6.1. 57,1% клеток популяции экспрессировали NEUR0D1, и 52,4% клеток популяции экспрессировали ISL1, что указывает на увеличение доли эндокринных клеток-предшественников в популяции после такой обработки. См. таблицу 1.Addition of ALK5 inhibitor II to protein kinase C activator-containing medium (treatment 5) had no effect on the observed increase in NKX6.1 expression. 57.1% of the population cells expressed NEUR0D1, and 52.4% of the population cells expressed ISL1, indicating an increase in the proportion of endocrine progenitor cells in the population after this treatment. See Table 1.

ПЦР-анализ взятых в этом примере образцов показал, что экспрессия PDX 1, NKX6.1 и PTF1 альфа возрастала в популяции клеток, прошедших обработку 4, по сравнению с клетками, прошедшими обработку 5. См. фиг. 4A-4D. С другой стороны, в клетках, получавших ингибитор ALK5 II и PDBu (обработка 5), наблюдали значительное увеличение экспрессии NGN3. См. фиг. 4А-4D.PCR analysis of the samples in this example showed that the expression of PDX 1, NKX6.1 and PTF1 alpha was increased in the cell population treated with treatment 4 compared to cells treated with treatment 5. See FIG. 4A-4D. On the other hand, a significant increase in NGN3 expression was observed in cells treated with ALK5 inhibitor II and PDBu (treatment 5). See fig. 4A-4D.

Также исследовали эффект добавления FGF10 к среде, содержащей активатор протеинкиназы С (обработка 6). Добавление FGF10 в концентрации 50 нг/мл в сочетании с PDBu (обработка 6) привело к формированию популяции клеток, экспрессирующих маркер, характерный для линии панкреатической энтодермы, где 90% клеток в популяции экспрессируют NKX6.1, однако многие из экспрессирующих NKX6.1 клеток также демонстрировали положительную экспрессию CDX2. См. таблицу 1. Уровень мРНК для PDX1, NKX6.1 и PTF1 альфа не возрастал по сравнению с уровнем, наблюдаемым для клеток, обработанных PDBu и Ноггином. См. фиг. 4A-4D.The effect of adding FGF10 to the medium containing protein kinase C activator (treatment 6) was also examined. Addition of FGF10 at a concentration of 50 ng/ml in combination with PDBu (treatment 6) resulted in the formation of a population of cells expressing a marker characteristic of the pancreatic endoderm lineage, where 90% of the cells in the population express NKX6.1, but many of the cells expressing NKX6.1 also showed positive CDX2 expression. See Table 1. The mRNA levels for PDX1, NKX6.1 and PTF1 alpha did not increase compared to the levels observed for cells treated with PDBu and Noggin. See fig. 4A-4D.

Данный пример показывает, что активатор протеинкиназы С в относительно низкой концентрации (примерно 20 нМ) в сочетании с ингибитором BMP можно использовать для формирования популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, при этом более 90% клеток одновременно экспрессируют PDX1 и NKX6.1.This example demonstrates that a protein kinase C activator at a relatively low concentration (approximately 20 nM) in combination with a BMP inhibitor can be used to generate a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with more than 90% of the cells simultaneously expressing PDX1 and NKX6. 1.

Пример 4Example 4

Альтернативный способ формирования популяции клеток, составляющих предмет настоящего изобретенияAn Alternative Method for Forming a Population of Cells Constituting the Subject of the Present Invention

Клетки линии эмбриональных стволовых клеток человека H1 культивировали в покрытых MATRIGEL® (разведение 1:30) (BD Biosciences; № по кат. 356231) чашках со средой RPMI (Invitrogen, № по кат. 22400) + 0,2% FBS + 100 нг/мл активина А (PeproTech; № по кат. 120-14) + 20 нг/мл WNT-3a (R&D Systems; № по кат. 1324-WN/CF) в течение одного дня с последующей обработкой средой RPMI, дополненной 0,5% FBS + 100 нг/мл активина А в течение еще двух дней (стадия 1), затемHuman embryonic stem cell line H1 cells were cultured in MATRIGEL® (1:30 dilution) (BD Biosciences; Cat. No. 356231) coated dishes with RPMI medium (Invitrogen, Cat. No. 22400) + 0.2% FBS + 100 ng /ml Activin A (PeproTech; Cat. No. 120-14) + 20 ng/ml WNT-3a (R&D Systems; Cat. No. 1324-WN/CF) for one day followed by RPMI medium supplemented with 0. 5% FBS + 100 ng/ml activin A for two more days (stage 1), then

a. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 нг/мл FGF7 в течение трех дней (стадия 2), затем либоa. DMEM/F12 + 2% FBS + 50 ng/ml FGF7 for three days (stage 2), then either

b. обработка 7 (Т7): DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 0,25 мкМ циклопамин-KAAD + 2 мкМ ретиноевой кислоты (RA) + 100 нг/мл Ноггина в течение четырех дней (стадия 3), либоb. treatment 7 (T7): DMEM high glucose + 1% B27 + 0.25 µM cyclopamine-KAAD + 2 µM retinoic acid (RA) + 100 ng/ml Noggin for four days (stage 3), or

c. обработка 8 (Т8): DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 0,25 мкМ циклопамин-KAAD + 2 мкМ ретиноевой кислоты (RA) + 100 нг/мл Ногина + 50 нг/мл FGF7 в течение четырех дней (стадия 3), затем либоc. treatment 8 (T8): DMEM high glucose + 1% B27 + 0.25 µM cyclopamine-KAAD + 2 µM retinoic acid (RA) + 100 ng/ml Nogin + 50 ng/ml FGF7 for four days (stage 3 ), then either

d. обработка 9 (Т9): DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 100 нг/мл Ноггина+1 мкМ ингибитора ALK5 II + 20 нМ PDBu в течение четырех дней (стадия 4), илиd. treatment 9 (T9): DMEM high glucose + 1% B27 + 100 ng/ml Noggin + 1 µM ALK5 inhibitor II + 20 nM PDBu for four days (stage 4), or

e. обработка 10 (Т10): DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 50 нг/мл FGF10 + 20 нМ PDBu в течение четырех дней (стадия 4), илиe. treatment 10 (T10): DMEM high glucose + 1% B27 + 50 ng/ml FGF10 + 20 nM PDBu for four days (stage 4), or

f. обработка 11 (T11): DMEM с высоким содержанием глюкозы + 1% В27 + 20 нМ PDBu + 100 нг/мл Ноггина в течение четырех дней (стадия 4).f. treatment 11 (T11): DMEM high glucose + 1% B27 + 20 nM PDBu + 100 ng/ml Noggin for four days (stage 4).

Образцы культур отбирали в дублях на стадии 4, день 4, и получали их изображения с помощью анализатора IN Cell Analyzer 1000 (GE Healthcare). Для компенсации возможных потерь клеток в ходе процедур анализа и последующего окрашивания для каждой лунки снимали по 100 проекций. Для каждой лунки с использованием программного обеспечения IN Cell Developer Toolbox 1.7 (GE Healthcare) измеряли общее количество клеток, общее количество клеток, экспрессирующих PDX1, общее количество клеток, экспрессирующих NKX6.1, и общее количество клеток, экспрессирующих CDX2. Для каждой повторной совокупности данных рассчитали средние значения и стандартные отклонения. Общие количества клеток, экспрессирующих PDX 1, NKX6.1 и CDX-2, приведены в процентах от общей популяции клеток.Cultures were sampled in duplicate at stage 4, day 4, and imaged using an IN Cell Analyzer 1000 (GE Healthcare). To compensate for possible cell losses during the analysis and subsequent staining procedures, 100 projections were taken for each well. For each well, the total number of cells, total number of PDX1-expressing cells, total number of NKX6.1-expressing cells, and total number of CDX2-expressing cells were measured using IN Cell Developer Toolbox 1.7 software (GE Healthcare). For each replicate data set, means and standard deviations were calculated. The total numbers of cells expressing PDX 1, NKX6.1 and CDX-2 are given as a percentage of the total cell population.

В популяциях клеток, обработанных Т7 с последующим добавлением среды Т9, приблизительно 80% клеток в популяции экспрессировали NKX6.1. См. таблицу 2. В популяциях клеток, обработанных Т7 с последующим добавлением среды Т10, приблизительно 90% клеток экспрессировали NKX6.1, при этом в данном варианте обработки отмечали больше клеток, экспрессирующих CDX2. См. таблицу 2. Обработка популяций клеток Т7 с последующей обработкой средой Т11 приводила к популяции клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, где 93% клеток в популяции экспрессировали NKX6.1. Большинство клеток популяций, экспрессирующих NKX6.1, также экспрессировали PDX1.In cell populations treated with T7 followed by the addition of T9 medium, approximately 80% of the cells in the population expressed NKX6.1. See Table 2. In cell populations treated with T7 followed by T10 medium, approximately 90% of the cells expressed NKX6.1, with more cells expressing CDX2 observed in this treatment. See Table 2. Treatment of populations of T7 cells followed by treatment with T11 medium resulted in a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with 93% of the cells in the population expressing NKX6.1. The majority of cells in populations expressing NKX6.1 also expressed PDX1.

Культуры, обработанные Т8 с последующей обработкой средой Т9, формировали популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, где 56,7% клеток популяции экспрессировали NKX6.1. См. таблицу 2. Культуры, обработанные Т8 с последующей обработкой средой Т10, формировали популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, где 63,5% клеток популяции экспрессировали NKX6.1, после обработки отмечалось возрастание числа клеток, экспрессирующих CDX2. См. таблицу 2. Культуры, обработанные Т8 с последующей обработкой средой Т11, формировали популяцию клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для линии панкреатической энтодермы, где 74% клеток популяции экспрессировали NKX6.1. См. таблицу 2. Большинство экспрессирующих NKX6.1 клеток также экспрессировали PDX 1.Cultures treated with T8 followed by treatment with T9 medium formed a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, where 56.7% of the cells in the population expressed NKX6.1. See Table 2. Cultures treated with T8 followed by treatment with T10 medium formed a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, where 63.5% of the population cells expressed NKX6.1; after treatment, an increase in the number of cells expressing CDX2 was noted. See Table 2. Cultures treated with T8 followed by T11 medium produced a population of cells expressing markers characteristic of the pancreatic endoderm lineage, with 74% of the cells in the population expressing NKX6.1. See Table 2. Most NKX6.1-expressing cells also expressed PDX 1.

ПЦР-анализ также подтвердил результаты, полученные на анализаторе IN Cell, в том что обработка ретиноевой кислотой, циклопамином и Ноггином на стадии 3 с последующим добавлением активатора РКС на стадии 4 на день 4 стадии 4 приводила к повышению уровней мРНК для NKX6.1 и PTF1 альфа (фиг. 5A-5D).PCR analysis also confirmed the IN Cell results in that treatment with retinoic acid, cyclopamine and Noggin at stage 3 followed by the addition of PKC activator at stage 4 on day 4 of stage 4 resulted in increased mRNA levels for NKX6.1 and PTF1 alpha (Fig. 5A-5D).

Все цитируемые в настоящем документе публикации полностью включены в настоящий документ путем ссылки. Хотя различные аспекты настоящего изобретения проиллюстрированы выше путем ссылки на примеры и предпочтительные варианты осуществления, подразумевается, что сущность настоящего изобретения ограничивается не указанным выше описанием, а следующими пунктами формулы изобретения, составленными в соответствии с принципами патентного законодательства.All publications cited herein are incorporated herein by reference in their entirety. Although various aspects of the present invention have been illustrated above by reference to examples and preferred embodiments, it is intended that the spirit of the present invention be limited in scope not by the foregoing description, but by the following claims, drawn up in accordance with the principles of patent law.

Claims (15)

1. Способ получения популяции клеток, включающий клетки линии панкреатической энтодермы, включающий:1. A method for obtaining a population of cells, including cells of the pancreatic endoderm line, including: дифференциацию популяции клеток, включающей клетки линии дефинитивной эндодермы, которые не являются эмбриональными клетками человека, в среде с добавлением активатора протеинкиназы С и фактора, способного ингибировать костный морфогенетический белок (BMP),differentiation of a cell population, including cells of the definitive endoderm lineage, which are not human embryonic cells, in a medium supplemented with a protein kinase C activator and a factor capable of inhibiting bone morphogenetic protein (BMP), тем самым продуцируя популяцию клеток, включающую клетки линии панкреатической энтодермы.thereby producing a population of cells including cells of the pancreatic endoderm lineage. 2. Способ по п. 1, где популяция клеток, включающая клетки линии панкреатической энтодермы, экспрессирует PDX1 и NKX6.1.2. The method according to claim 1, wherein the population of cells, including cells of the pancreatic endoderm lineage, expresses PDX1 and NKX6.1. 3. Способ по п. 1 или 2, где более 60% популяции коэкспрессируют PDX1 и NKX6.1.3. The method according to claim 1 or 2, where more than 60% of the population co-express PDX1 and NKX6.1. 4. Способ по любому из пп. 1-3, где в среду дополнительно добавляют по меньшей мере один фактор, выбранный из группы, состоящей из ингибитора передачи сигналов рецептора трансформирующего фактора роста (TGF)-β и фактора роста фибробластов.4. Method according to any one of paragraphs. 1-3, wherein the medium is further added to at least one factor selected from the group consisting of an inhibitor of transforming growth factor (TGF)-β receptor signaling and fibroblast growth factor. 5. Способ по п. 4, где фактором, способным ингибировать BMP, является ноггин.5. The method according to claim 4, where the factor capable of inhibiting BMP is noggin. 6. Способ по п. 4 или 5, где ингибитор передачи сигналов рецептора TGF-β представляет собой ингибитор ALK5.6. The method of claim 4 or 5, wherein the TGF-β receptor signaling inhibitor is an ALK5 inhibitor. 7. Способ по п. 6, где ингибитор ALK5 представляет собой ингибитор ALK5 II.7. The method of claim 6, wherein the ALK5 inhibitor is an ALK5 inhibitor II. 8. Способ по п. 7, где ингибитор ALK II используют в концентрации от 1 мкмоль до 10 мкмоль.8. The method according to claim 7, where the ALK II inhibitor is used in a concentration of 1 µmol to 10 µmol. 9. Способ по п. 7, в котором ингибитор ALK II используют в концентрации 1 мкмоль.9. The method according to claim 7, in which the ALK II inhibitor is used at a concentration of 1 μmol. 10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что активатор протеинкиназы С представляет собой (2S, 5S)-(E, Е)-8-(5-(4-(трифторметил)фенил)-2,4-пентадиемоиламино) бензолактам, индолактам V (ILV), форбол-12-миристат-13-ацетат (РМА) или форбол-12, 13-дибутират (PDBu).10. Method according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the protein kinase C activator is (2S, 5S)-(E, E)-8-(5-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-2,4-pentadiemoylamino) benzolactam, indolactam V ( ILV), phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) or phorbol 12, 13-dibutyrate (PDBu). 11. Выделенная неочищенная популяция клеток для получения эндокринных клеток поджелудочной железы, содержащая клетки линии эндодермы поджелудочной железы, полученные способом по любому из пп. 1-10, где более 70% клеток в популяции коэкспрессируют PDX1 и NKX6.1, где популяция клеток получена без очистки после выделения.11. An isolated, crude population of cells for obtaining pancreatic endocrine cells, containing cells of the pancreatic endoderm line obtained by the method according to any one of paragraphs. 1-10, where more than 70% of the cells in the population co-express PDX1 and NKX6.1, where the cell population is obtained without purification after isolation. 12. Популяция клеток по п. 11, где популяция клеток экспрессирует один или несколько из HNF1 бета, PTF1 альфа, HNF6, HNF4 альфа, SOX9, НВ9 и PROX1. 12. The cell population of claim 11, wherein the cell population expresses one or more of HNF1 beta, PTF1 alpha, HNF6, HNF4 alpha, SOX9, HB9 and PROX1. 13. Популяция клеток по п. 11 или 12, где клетки в популяции могут дополнительно дифференцироваться в клетки, секретирующие инсулин, in vivo.13. The cell population of claim 11 or 12, wherein the cells in the population can further differentiate into insulin-secreting cells in vivo.
RU2022127146A 2010-05-12 2022-10-19 Differentiation of human embryonic stem cells RU2805433C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US61/333,831 2010-05-12

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120334A Division RU2782271C2 (en) 2010-05-12 2018-06-01 Differentiation of human embryonic stem cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805433C1 true RU2805433C1 (en) 2023-10-17

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002002750A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-10 Amcyte, Inc. Culturing pancreatic stem cells having a specified, intermediate stage of development
RU2006142742A (en) * 2004-05-05 2008-06-10 Новартис Форшунгсстифтунг, Цвайгнидерлассунг Фридрих Мишер Институте Фор Биомедикал Рисеч (Ch) METHOD FOR DIFFERENTIATION OF NEURAL CELLS FROM EMBRYONAL STEM (ES) CELLS

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002002750A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-10 Amcyte, Inc. Culturing pancreatic stem cells having a specified, intermediate stage of development
RU2006142742A (en) * 2004-05-05 2008-06-10 Новартис Форшунгсстифтунг, Цвайгнидерлассунг Фридрих Мишер Институте Фор Биомедикал Рисеч (Ch) METHOD FOR DIFFERENTIATION OF NEURAL CELLS FROM EMBRYONAL STEM (ES) CELLS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN et al., A small molecule that differentiation of human ESCs into the pancreatic lineage, Nat Chem Biol, 2009, 5(4). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7149190B2 (en) Differentiation of human embryonic stem cells
US20200291360A1 (en) Use of noggin, an alk5 inhibitor and a protein kinase c activator, to produce endocrine cells
RU2599420C2 (en) Differentiation of pluripotent stem cells
RU2805433C1 (en) Differentiation of human embryonic stem cells
RU2782271C2 (en) Differentiation of human embryonic stem cells
AU2018202016B2 (en) Differentiation of human embryonic stem cells
US20230151332A1 (en) Methods for making insulin in vivo