JP2001161350A - 造血細胞の新規増幅剤 - Google Patents
造血細胞の新規増幅剤Info
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Abstract
際に、単一成分で造血細胞を効果的に増幅し得る増幅剤
を提供することにある。また本願発明の他の目的は、単
一成分の増幅剤を用いる造血細胞をex vivoで培
養して増幅する方法を提供すること。 【解決手段】IL−6レセプターとIL−6との融合蛋
白質からなる、造血細胞の生体外培養における増幅剤。
Description
ター(以下IL−6Rと略記する)とIL−6との融合
蛋白質(以下IL−6R・IL−6融合蛋白質)からな
る造血細胞の増幅剤に関するものであり、更には前記増
幅剤を使用することを特徴とする造血細胞の生体外培養
(ex vivo)における増幅方法に関するものであ
る。
胞、白血球前駆細胞、赤血球系前駆細胞)(本明細書で
はこれら細胞を集合的に造血細胞と略記する)の移植に
際して、臍帯血がそのソースとして使用される頻度が増
加してきている。しかし、一人の提供者から得られる臍
帯血は少量であり、造血細胞の移植に必要な大量の臍帯
血を恒常的に確保するのは極めて困難である。この課題
を解決するため、造血細胞の増殖及び分化(以下単に増
幅と略記する)を促進し得る種々の生理活性物質(ファ
クター)を用いて患者から得た骨髄、抹消血或いは臍帯
血画分中の造血細胞を増幅し、再び患者に戻すための、
造血細胞の生体外培養(ex vivo)が提案され、
臨床的な応用が試みられている(Bruggerら,
N.Engl.J.Med.,333,283頁,19
95年、Holyoakeら,BoneMarrow
Transplant,19,1059頁,1997
年、McNieceら,Hematol Cell T
her.,41,82頁,1999年)。
増幅するには複数の生理活性物質を組み合わせて使用す
ることが必須であり、従来の研究もいかなる生理活性物
質の組み合わせが前記増幅に効果的であるかを解明しよ
うとするものである。例えば、インターロイキン−3
(以下IL−3と略記する)、IL−6及びヒト幹細胞
因子(以下SCFと略記する)の組み合わせや、この組
み合わせよりも造血細胞のex vivo培養時の増幅
効果の高い、IL−6Rの細胞外領域部分のみからなる
可溶性IL−6R(以下sIL−6Rと略記する)、I
L−6及びSCFの組み合わせ等が報告されている(S
uiら,Proc.Natl.Acad.Sci.US
A.,92,2589頁,1995年)。またsIL−
6R、IL−6及びFlt3リガンド(以下FLと略記
する)の組み合わせ(Ebiharaら,Blood,
90,4363頁,1997年)も報告されている。こ
れらの報告においてsIL−6Rが必要とされたのは、
多様なコロニーを形成し得る造血細胞はgp130蛋白
質及びIL−6Rを発現している細胞ではなく、gp1
30蛋白質は発現しているもののIL−6Rは発現して
いない細胞であるという知見(Tajimaら,J.E
xp.Med.,184,1357頁,1996年)に
より説明された。近年になり、IL−3、IL−6、S
CF、FL、トロンボポエチン(以下TPOと略記す
る)、顆粒球コロニー刺激因子(以下G−CSFと略記
する)、エリスロポエチン(以下EPOと略記する)と
いった生理活性物質の3種以上を組み合わせることでも
造血細胞のex vivo培養が可能であることが報告
され(Mobestら,Biotech.Bioen
g.,60,341頁,1998年、Kobariら,
Bone Marrow Transplant,2
1,759頁,1998年)、その際の増幅効果はsI
L−6R、IL−6及びSCFの組み合わせと同等と考
えられている。
vivo)での増幅を評価する方法はこれまで存在せ
ず、CD34陽性細胞の浮遊培養や半固定培養等の生体
外評価が行われてきた。これは、骨髄画分に含まれる造
血細胞がCD34蛋白質を細胞表面に発現しているとい
う知見に基づくものである。この評価によればIL−
3、IL−6、SCF、FL、TPO、G−CSF及び
EPOのうちの5種類以上の組み合わせは、造血細胞を
多様なコロニーに分化させ、その数を増やすことが可能
であるが、造血幹細胞の増殖に関しては効果的でないこ
とが示されている。
vivo培養した場合の増幅結果を、マウスを用いて
in vivoで評価する方法が提案された。この方法
は、ex vivo培養したヒト細胞を放射線照射した
免疫不全マウスであるNOD/SCIDマウスに移植
し、それらの再定着能を観察することからなる(Lar
ochellら,Nat.Med.2,1329頁,1
996年)。そしてこの評価方法を用い、FL、TP
O、SCF及びIL−6の組み合わせ(Piacibe
lloら,Blood,93,3736頁,1999
頁)やIL−6RとIL−6との融合蛋白質、SCF及
びFLの組み合わせ(Kolletら,Blood,9
4,923頁、1999年)により造血細胞をex v
ivo培養すると、上記免疫不全マウスに再定着する細
胞(以下該細胞をSRCと略記する)を増加させること
ができると報告された。
3種類以上の生理活性物質を用いることが造血細胞をe
x vivo培養により増幅させるための増幅剤として
必須であり、事実、いずれの報告においてもいかなる生
理活性物質を組み合わせて増幅効果を高めるかという点
に注力している。
ることになれば、生理活性物質間の比率によっても造血
細胞の増幅効果が変化する可能性を否定できない。また
生理活性物質は高価であり、3種類もの生理活性物質を
必須成分として使用するのではコスト的な負担が大き
い。更に各生理活性物質それぞれに純度や活性の均一化
が要求されるため、各生理活性物質の製造及び精製に多
大な労力を必要とするという課題がある。しかも、各生
理活性物質を製造する際には、それぞれの物質について
ロット間格差を生じさせないような厳密さも求められ
る。
vivo培養する際に、単一成分で造血細胞を効果的
に増幅し得る増幅剤を提供することにある。また本願発
明の他の目的は、単一成分の増幅剤を用いる造血細胞を
ex vivoで培養して増幅する方法を提供すること
にある。
になされた本願請求項1の発明は、IL−6RとIL−
6との融合蛋白質からなる造血細胞の生体外培養におけ
る増幅剤である。本願請求項2の発明は、請求項1の発
明に係り、前記融合蛋白質がN末端側からIL−6R部
分、IL−6部分の順で融合されたものであることを特
徴とする。本願請求項3の発明は、本願請求項1の発明
に係り、前記融合蛋白質が天然のIL−6Rを構成する
アミノ酸残基のC末端側に天然のIL−6を構成するア
ミノ酸残基のN末端がペプチド結合されたものであるこ
とを特徴とする。
生体外培養における増幅方法に関し、前記本願請求項1
乃至3の増幅剤を使用することを特徴とする。以下、本
発明を詳細に説明する。
そのN末端側にIL−6Rが位置し、そのC末端側にI
L−6が位置したものと、その逆にN末端側にIL−6
が位置し、C末端側にIL−6Rが位置したもののいず
れでも良い。IL−6RとIL−6とは、適当な長さの
ペプチドリンカーを介して融合されていても良いし、か
かるペプチドリンカーを介することなく直接に融合され
ていても良い。前者の例としては文献に記載された蛋白
質(Fisherら,Nature Biotech,
15,142頁,1997年、Chebathら,Eu
r.Cytokine Netw.,8,359頁,1
997年;特開平11−196897号)が例示でき、
後者の例としては特願平11−21788号に記載され
たものが例示できる。
基で構成された膜蛋白質で、シグナル領域、細胞外領
域、膜貫通領域及び細胞内領域からなる(Yamasa
kiら,Science,241,825頁,1988
年)。ヒトIL−6Rでは、前記シグナル領域はN末端
1番目のメチオニン残基付近から19番目のアラニン残
基付近まで、前記細胞外領域は20番目のロイシン残基
付近から358番目のアスパラギン酸残基付近まで、前
記膜貫通領域は359番目のセリン残基付近から386
番目のロイシン残基付近まで、そして前記細胞内領域は
387番目のアルギニン残基付近から468番目のアル
ギニン残基付近までと考えられている。前記細胞外領域
はイムノグロブリン様領域とサイトカインレセプター領
域に分けられ、イムノグロブリン様領域は20番目のロ
イシン残基付近から111番目のアスパラギン酸残基付
近まで、サイトカインレセプター領域は112番目のバ
リン残基付近から323番目のアラニン残基付近までと
考えられている。IL−6Rにおいて、IL−6との結
合、即ちIL−6が有する生理活性を細胞に伝達するた
めに必須なのはサイトカインレセプター領域であり、イ
ムノグロブリン様領域は不要であることが知られてい
る。従ってIL−6R・IL−6融合蛋白質を構成する
IL−6Rとしては、全長のIL−6Rはもちろんのこ
と、その細胞外領域の全部又は細胞外領域のサイトカイ
ンレセプター領域のいずれかのみからなる、部分的IL
−6Rを用いることもできる。
−6は、4つのαヘリックスから構成される全長212
アミノ酸残基の分泌型蛋白質である(Hiranoら,
Nature,324,731巻、1986年)。IL
−6が活性を示すためには、これら4つのαヘリックス
全てが必要であることが知られている。従って、本発明
で使用するIL−6としては、4つのαヘリックスすべ
てを有するものであれば良い。
をコードする遺伝子を用いて遺伝子組換え操作を行うで
容易に作製することができる。IL−6R及びIL−6
をコードする遺伝子は既に単離されており、その塩基配
列も既に知られている。IL−6R・IL−6融合蛋白
質を遺伝子組換えで作製する場合に使用する宿主には特
に制限がなく、大腸菌や、CHO細胞等に代表される動
物細胞等の通常の遺伝子組換えで使用されているものを
使用することが可能である。中でも特に、ピキア・パス
トリス種の酵母(Pichia pastoris)
は、メタノールを唯一の炭素源として生育できる酵母で
あることや、CHO細胞等のような動物細胞と比較して
安価に培養できることから、IL−6R・IL−6融合
蛋白質を製造するにあたり、特に好ましい宿主として例
示できる。
は、IL−6R・IL−6融合蛋白質からなり、他の生
理活性物質、例えばSCF、IL−3、FL、TPO、
G−CSF、EPO等を必要としない増幅剤である。本
願発明は、CD34を発現しているか否かを指標として
臍帯血、末梢血又は骨髄から選択した造血細胞を含む画
分を、ex vivo(生体外)にて前記増幅剤を含む
培地中で培養して造血幹細胞を増殖し、造血前駆細胞を
増殖、分化させることを含む。IL−6R・IL−6融
合蛋白質は、培地成分とは別個の試薬として提供するこ
ともできるし、予め培地成分に添加した状態で提供する
こともできる。例えばα−MEM培地に添加して使用す
るのであれば、250μg/ml程度使用すれば良い。
クバッグのような容器の中で、例えばIL−6R・IL
−6融合蛋白質を添加した無血清培地中で前記造血細胞
含有画分を37℃、数日〜3週間培養することにより実
施できる。なお本願発明により増幅された造血細胞を患
者に戻す操作は、現行の末梢血幹細胞移植と同じ方法を
採用すれば良い。
めに実施例を示すが、本願発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。
細胞に対するコロニー形成誘導効果 CD34陽性細胞(商品名;Cord Blood C
D34+ Cells、宝酒造(株)製)2000個
を、40%メチルセルロース(信越化学(株)製)、3
0%ウシ胎児血清アルブミン(Hyclone Lab
oratories Inc.製)、1%ウシ血清アル
ブミン(以下BSAと略する)(Sigma社製)、
0.01mM2−メルカプトエタノール(Sigma社
製)、及び以下の1から4のいずれかを含むα−MEM
(Flow社製)1mlを分注した35mm浮遊培養用
プラスチック培養皿(Nunc社製)に加え、37℃、
5%CO2、湿度100%の条件で半固定培養した。
P6;特願平11−123411号に112VADとし
て記載した、IL−6RのN末端112番目のバリン残
基から333番目のアラニン残基のC末端側に、IL−
6のN末端38番目のアスパラギン酸残基から212番
目のメチオニン残基が直接ペプチド結合した融合蛋白
質)(250ng/ml) 2;IL−6(Yasukawaら,Biotech.
Lett.,12,419頁,1990年)(100n
g/ml) 3;IL−11(Peprotech社製)(100n
g/ml) 4;TPO(Peprotech社製)(100ng/
ml) 2週間後、倒立顕微鏡下の観察でコロニーの同定を行
い、顆粒球コロニー(G)、マクロファージコロニー
(M)、顆粒球・マクロファージの混合コロニー(G
M)、芽球コロニー(Blast)、顆粒球・マクロフ
ァージ・赤芽球の混合コロニー(Mix)、赤芽球コロ
ニー(BFU−E)、巨核球コロニー(Mk)の7種類
に分類した。結果を図1に示す。
では、2、3又は4を加えた場合を大きく上回る数のコ
ロニーが形成された。このことは、FP6はIL−6、
IL−11、TPOと比較して非常に造血細胞の増幅効
果(コロニー形成効果)を有することを示す。
細胞に対するコロニー形成細胞増幅効果 CD34陽性細胞6000個を、30%ウシ胎児血清ア
ルブミン、1%BSA、0.01mM 2−メルカプトエ
タノール、以下の1から5のいずれかを含むα−MEM
(Flow社製)3mlを分注した12穴ウエル(Nu
nc社製)に加え、37℃、5%CO2、湿度100%の
条件で浮遊培養した。
た細胞それぞれ1000個及び浮遊培養に使用しなかっ
た前記細胞2000個を、40%メチルセルロース、3
0%ウシ胎児血清アルブミン(Hyclone Lab
oratories Inc.製)、1%ウシ血清アル
ブミン(以下BSAと略する)(Sigma社製)、
0.01mM 2−メルカプトエタノール(Sigma社
製)、SCF(100ng/ml)(Peprotec
h社製)、TPO(4ng/ml)、EPO(2U/m
l)、IL−3(Peprotech社)(200U/
ml)、IL−6(100ng/ml)、G−CSF
(Peprotech社)(10ng/ml)を含むα
−MEM(Flow社製)1mlを分注した35mm浮
遊培養用プラスチック培養皿に加え、37℃、5%CO
2、湿度100%の条件で半固定培養した。結果を図2
に示す。
の同定を行い全コロニー数およびMixコロニー数の計
測を行った。コロニー形成細胞の増加率は以下の式1に
より求めた。Mixコロニー形成細胞の増加率を以下の
式2により求めた。
(6000/2000))。
(6000/2000))。
た場合は、3、4又は5を加えた場合を上回るコロニー
形成細胞の増幅率とMixコロニー形成細胞の増幅率が
認められた。このことは、FP6がIL−6、IL−1
1、TPOと比較して非常に強いコロニー形成細胞増幅
効果および未成熟な造血前駆細胞の増幅効果を有するこ
とを示す。
するMixコロニー形成細胞増幅効果 CD34陽性細胞6000個を、30%ウシ胎児血清ア
ルブミン、1%BSA、0.01mM 2−メルカプトエ
タノール、FP6(250ng/ml)を含むα−ME
M1mlを分注した24穴ウエル(Nunc社製)に加
え、37℃、5%CO2、湿度100%の条件で浮遊培
養した。
数を計測した。各計測後に、培養した細胞のうちの50
0個を、40%メチルセルロース、30%ウシ胎児血清
アルブミン、1%BSA、0.01mM 2−メルカプト
エタノール、SCF(100ng/ml)、TPO(4
ng/ml)、EPO(2U/ml)、IL−3(20
0U/ml)、IL−6(100ng/ml)、G−C
SF(10ng/ml)を含むα−MEM(Flow
社)1mlを分注した35mm浮遊培養用プラスチック
培養皿に加え、37℃、5%CO2、湿度100%の条
件で半固定培養した。
陽性細胞2000個についても、同様に半固定培養し
た。
でコロニーの同定を行い、Mixコロニー数の計測を行
った。更に、CD34陽性細胞2000個を浮遊培養せ
ずに、直ぐに半固定培養した場合(1)、及び、3日間
培養した後に半固定培養した場合(2)、6日間培養し
た後に半固定培養した場合(3)、10日間培養した後
に半固定培養した場合(4)、14日間培養した後に半
固定培養した場合(5)のMixコロニー形成数を下記
式3により算出した。結果を図3に示す。
数×(浮遊培養した後の全細胞数/500/(6000
/2000))] 図3から明らかなように、2〜3では1と比較して、顆
粒球・マクロファージ・赤芽球の混合コロニーの増加が
認められた。このことは、FP6はより未分化な造血幹
細胞の増幅を誘導し、ex vivo増幅に適している
ことを示す。
IL−6融合蛋白質からなる増幅剤は、他の生理活性物
質を併用する必要なしに、それ単独で造血幹細胞や造血
前駆細胞を分化、増殖するための増幅剤としての効果を
有する。この結果、従来の3種類以上の生理活性物質を
用いる増幅剤と比較して、増幅効果に影響を与える生理
活性物質間の比率を考える必要がないという効果があ
る。
する必要がないため、安価に増幅剤を提供し得るという
効果もある。
使用する場合、各生理活性物質それぞれに要求される純
度や活性の均一化についても、本願発明ではIL−6R
・IL−6融合蛋白質一種類しか使用しないため、その
製造及び精製は比較的容易に行い得るという効果があ
り、しかも、IL−6R・IL−6融合蛋白質を製造す
る際には、比較的容易にロット間格差を生じさせないよ
うに管理することも可能である。
(250ng/ml)、2;IL−6(100ng/m
l)、3;IL−11(100ng/ml)、4;TP
O(100ng/ml)存在下でCD34陽性細胞20
00個を培養し、各種コロニー数を計測した結果を示す
図である。図中、Gは顆粒球コロニーを、Mはマクロフ
ァージコロニーを、GMは顆粒球・マクロファージの混
合コロニーを、Blastは芽球コロニーを、Mixは
顆粒球・マクロファージ・赤芽球の混合コロニーを、B
FU−Eは赤芽球コロニーを、Mkは巨核球コロニーを
それぞれ示す。
(250ng/ml)、2;FP6(100ng/m
l)、3;IL−6(100ng/ml)、4;IL−
11(100ng/ml)、5;TPO(100ng/
ml)存在下でのCD34陽性細胞を1週間培養した後
のコロニー形成細胞の増加率とMixコロニー形成細胞
の増加率を求めた図である。
細胞を、1;0日間、2;3日間、3;6日間、4;1
0日間、5;14日間培養した後のMixコロニー形成
数を求めた図である。
Claims (4)
- 【請求項1】IL−6レセプターとIL−6との融合蛋
白質からなる、造血細胞の生体外培養における増幅剤。 - 【請求項2】前記融合蛋白質は、N末端側からIL−6
レセプター部分、IL−6部分の順で融合されたもので
あることを特徴とする、請求項1の増幅剤。 - 【請求項3】前記融合蛋白質は、天然のIL−6レセプ
ターを構成するアミノ酸残基のC末端側に天然のIL−
6を構成するアミノ酸残基のN末端がペプチド結合され
たものであることを特徴とする、請求項1の増幅剤。 - 【請求項4】請求項1乃至3の造血幹細胞の増幅剤を使
用することを特徴とする、造血幹細胞の生体外培養にお
ける増幅方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP35047399A JP4453135B2 (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | 造血細胞の新規増幅剤 |
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