JP2002325571A - Method for inducing differentiation of retina - Google Patents

Method for inducing differentiation of retina

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JP2002325571A
JP2002325571A JP2001133721A JP2001133721A JP2002325571A JP 2002325571 A JP2002325571 A JP 2002325571A JP 2001133721 A JP2001133721 A JP 2001133721A JP 2001133721 A JP2001133721 A JP 2001133721A JP 2002325571 A JP2002325571 A JP 2002325571A
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cells
differentiation
retinal
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Masayo Takahashi
政代 高橋
Masatoshi Haruta
雅俊 春田
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PUROTEKKU KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inducing differentiation of a retinal nerve cell, capable of making a cell derived from a nerve stem cell express its function by making the retina take the nerve stem cell and making the taken nerve stem cell differentiate, so that a marker of optic cell or a marker of bipolar cell can be expressed concretely, and to provide the retinal nerve cell capable of expressing the marker of optic cell or the marker of bipolar cell, so that the retinal nerve cell is suitably used to be transplanted to the retina or the like. SOLUTION: This method for inducing the differentiation of the retinal nerve cell comprises obtaining the nerve stem cell or a nerve stem precursor cell from a cell derived from the eyeball tissue or an embryonic stem cell, introducing a homeobox gene specific to the retina into the nerve stem cell or the nerve stem precursor cell, and culturing the obtained cell under a differentiation- inducing condition. The retinal nerve cell is obtained by the method for inducing the differentiation of the retinal nerve cell.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、網膜への移植、特
に、自家移植に適した細胞を提供しうる、網膜神経細胞
の分化誘導方法及び該分化誘導方法により得られる網膜
神経細胞に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for inducing differentiation of retinal nerve cells, which can provide cells suitable for transplantation into the retina, particularly autologous transplantation, and to retinal nerve cells obtained by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、脳・脊髄における神経幹細胞の存
在が認められるようになり、この幹細胞を利用したパー
キンソン病や網膜色素変性に対する移植治療、神経の再
生医療などに期待が寄せられている。
2. Description of the Related Art In recent years, the presence of neural stem cells in the brain and spinal cord has been recognized, and there are expectations for transplantation therapy for Parkinson's disease and retinal pigment degeneration, nerve regeneration medicine, and the like using these stem cells.

【0003】神経幹細胞に関して、ラットやマウスの神
経幹細胞を用いた移植実験では、脳内に移植された神経
幹細胞が適切な位置に移動してニューロンやグリアに分
化することが報告されている。
[0003] Regarding neural stem cells, it has been reported in a transplantation experiment using rat or mouse neural stem cells that the neural stem cells transplanted into the brain move to an appropriate position and differentiate into neurons and glia.

【0004】眼科領域における再生医療においては、成
体ラット海馬由来神経幹細胞を、神経の分化が進行中で
ある生後2〜7日のラットの硝子体腔内に注入した場
合、該神経幹細胞が網膜へ遊走し、生着して、各種網膜
細胞様細胞に分化し、神経繊維も再生することが知られ
ている。
[0004] In regenerative medicine in the field of ophthalmology, when adult rat hippocampus-derived neural stem cells are injected into the vitreous cavity of a 2-7 day old rat whose nerve differentiation is in progress, the neural stem cells migrate to the retina. It is known that they engraft, differentiate into various retinal cell-like cells, and regenerate nerve fibers.

【0005】しかしながら、網膜神経細胞として機能す
るまでは、分化せず、光を認識するという網膜神経細胞
の機能の発現には至っていないのが現状である。
[0005] However, at present, the retinal nerve cells do not differentiate and function to recognize light until they function as retinal nerve cells.

【0006】したがって、網膜に神経幹細胞を生着、分
化させ、かつ該神経幹細胞から誘導された細胞に網膜神
経細胞としての機能を発現させることが可能な手段が要
求されている。
[0006] Therefore, there is a need for means capable of engrafting and differentiating neural stem cells in the retina and allowing cells derived from the neural stem cells to exhibit functions as retinal neural cells.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、網膜に神経
幹細胞を生着、分化させ、かつ該神経幹細胞から誘導さ
れた細胞に機能を発現させること、具体的には、視細胞
のマーカー又は双極細胞マーカーを発現させることが可
能な、網膜神経細胞の分化誘導方法を提供することを目
的とする。また、本発明は、網膜などへの移植に好適
な、視細胞のマーカー又は双極細胞マーカーを呈する網
膜神経細胞を提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to engrafting and differentiating neural stem cells in the retina and expressing functions in cells derived from the neural stem cells. An object of the present invention is to provide a method for inducing differentiation of retinal nerve cells, which is capable of expressing a bipolar cell marker. Another object of the present invention is to provide a retinal nerve cell exhibiting a photoreceptor cell marker or a bipolar cell marker, which is suitable for transplantation into the retina or the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
〔1〕 眼球組織由来細胞又は胚性幹細胞から、神経幹
細胞又は神経前駆細胞を得、該神経幹細胞又は神経前駆
細胞に、網膜特異的ホメオボックス遺伝子を導入し、得
られた細胞を分化誘導条件下に培養することを特徴とす
る、網膜神経細胞の分化誘導方法、〔2〕 眼球組織由
来細胞が、胎児神経網膜、毛様体色素上皮細胞及び網膜
色素上皮細胞からなる群より選ばれた1種である、前記
〔1〕記載の分化誘導方法、〔3〕 網膜特異的ホメオ
ボックス遺伝子が、Crx、Chx10、Paxおよび
Raxからなる群より選ばれた少なくとも1種である、
前記〔1〕又は〔2〕記載の分化誘導方法、〔4〕 分
化誘導条件が、レチノイン酸と血清との存在下における
培養である、前記〔1〕〜〔3〕いずれか1項に記載の
分化誘導方法、〔5〕 分化誘導条件が、レチノイン酸
と血清との存在下に、N2 サプリメントを含有したDM
EM/F12で培養することである、前記〔4〕記載の
分化誘導方法、〔6〕 前記〔1〕〜〔5〕いずれか1
項に記載の網膜神経細胞の分化誘導方法により得られる
網膜神経細胞、並びに〔7〕 オプシン陽性またはPK
C陽性を呈する、前記〔6〕記載の網膜神経細胞、に関
する。
That is, the present invention provides:
[1] Neural stem cells or neural progenitor cells are obtained from eye tissue-derived cells or embryonic stem cells, a retinal-specific homeobox gene is introduced into the neural stem cells or neural progenitor cells, and the obtained cells are subjected to differentiation-inducing conditions. A method for inducing differentiation of retinal nerve cells, wherein the cells derived from eye tissue are selected from the group consisting of fetal neural retina, ciliary pigment epithelial cells, and retinal pigment epithelial cells The method for inducing differentiation according to the above [1], wherein the retina-specific homeobox gene is at least one selected from the group consisting of Crx, Chx10, Pax and Rax.
The method for inducing differentiation according to the above [1] or [2], [4] the method according to any one of the above [1] to [3], wherein the conditions for inducing differentiation are culturing in the presence of retinoic acid and serum. Differentiation Inducing Method, [5] Differentiation Inducing Condition: DM Including N 2 Supplements in the Presence of Retinoic Acid and Serum
The method for inducing differentiation according to the above [4], wherein the method is a culture with EM / F12, [6] any one of the above [1] to [5].
Retinal nerve cells obtained by the method for inducing differentiation of retinal nerve cells as described in [7], and [7] opsin-positive or PK
The present invention relates to the retinal nerve cell according to the above [6], which exhibits C positivity.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の網膜神経細胞の分化誘導
方法は、眼球組織由来細胞から、神経幹細胞又は神経前
駆細胞を得、該神経幹細胞又は神経前駆細胞に、網膜特
異的ホメオボックス遺伝子を導入し、得られた細胞を分
化誘導条件下に培養することに1つの大きな特徴があ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the method for inducing differentiation of retinal nerve cells of the present invention, neural stem cells or neural progenitor cells are obtained from eye tissue-derived cells, and a retinal-specific homeobox gene is added to the neural stem cells or neural precursor cells. There is one major feature in introducing and culturing the obtained cells under differentiation-inducing conditions.

【0010】本発明の網膜神経細胞の分化誘導方法によ
れば、海馬由来神経幹細胞を網膜に移植し分化させた場
合では、発現させることが困難であった視細胞又は双極
細胞の機能を発現させることができるという優れた効果
を発揮する。
According to the method for inducing differentiation of retinal nerve cells of the present invention, the function of photoreceptor cells or bipolar cells, which was difficult to express when hippocampus-derived neural stem cells were transplanted and differentiated into the retina, was expressed. It has an excellent effect of being able to do so.

【0011】さらに、本発明の網膜神経細胞の分化誘導
方法によれば、視細胞又は双極細胞の機能を発現する、
具体的には、オプシン陽性又はPKC陽性を呈する細胞
を得ることができるため、網膜の再生医療に有用な細胞
を開発することができるという優れた効果を発揮する。
Further, according to the method for inducing differentiation of retinal nerve cells of the present invention, the method expresses the function of photoreceptor cells or bipolar cells.
Specifically, since an opsin-positive or PKC-positive cell can be obtained, an excellent effect that a cell useful for retinal regenerative medicine can be developed is exhibited.

【0012】本発明の分化誘導方法において、神経幹細
胞又は神経前駆細胞を得るのに用いられうる組織は、得
られた細胞に網膜特異的ホメオボックス遺伝子を導入す
ることにより、視細胞のマーカー、例えば、オプシン、
又は双極細胞のマーカー、PKCを発現しうる組織であ
ればよく、具体的には、眼球組織、より具体的には、眼
胚内層などが挙げられる。また、かかる組織は、成体由
来であっても、胎生期の個体由来であってもよい。
In the differentiation-inducing method of the present invention, a tissue that can be used to obtain neural stem cells or neural progenitor cells can be obtained by introducing a retinal-specific homeobox gene into the obtained cells, thereby obtaining a marker for photoreceptor cells, for example, , Opsin,
Alternatively, any tissue capable of expressing a bipolar cell marker and PKC may be used, and specific examples include eyeball tissues, more specifically, an inner layer of an eye embryo. Further, such a tissue may be derived from an adult or a fetal individual.

【0013】また、本発明の分化誘導方法においては、
胚性幹細胞を用い、該胚性幹細胞から、神経幹細胞又は
神経前駆細胞を得てもよい。
Further, in the method for inducing differentiation of the present invention,
Using embryonic stem cells, neural stem cells or neural progenitor cells may be obtained from the embryonic stem cells.

【0014】前記胚性幹細胞から、神経幹細胞又は神経
前駆細胞に誘導する方法としては、例えば、川崎、笹井
らの文献 [Kawasaki, H., Sasai Y., Neuron., 2000 Oc
t; 28(1):31-40] などに記載の手法などが挙げられる。
なお、胚性幹細胞の培養、維持などの条件は、例えば、
「分子生物学プロトコール」、南江堂発行などを参照で
きる。
Methods for inducing neural stem cells or neural progenitor cells from the embryonic stem cells are described in, for example, Kawasaki, H., Sasai Y., Neuron., 2000 Oc.
t; 28 (1): 31-40].
The conditions for culturing and maintaining embryonic stem cells include, for example,
"Molecular Biology Protocol", published by Nankodo, etc.

【0015】前記組織由来細胞としては、胎児神経網
膜、毛様体色素上皮細胞、網膜色素上皮細胞などが挙げ
られる。
The tissue-derived cells include fetal neural retina, ciliary pigment epithelial cells, retinal pigment epithelial cells, and the like.

【0016】前記組織由来細胞は、例えば、適切な手段
で摘出した組織を、Dispase、EDTAなどで処
理し、ついで、トリプシン処理して単一の細胞まで分離
し、さらに、適切な培地でコンフルエントになるまで培
養し、得られた細胞をトリプシン処理及びコラゲナーゼ
処理することにより採取されうる。ここで、細胞の採取
に際して、培養を行なう場合、後述の塩基性線維芽細胞
増殖因子を含有した培地、表皮細胞成長因子を含有した
培地、LIF(白血球遊走阻止因子)を含有した培地な
どの培地を用いることができる。
The above-mentioned tissue-derived cells are obtained, for example, by treating a tissue excised by an appropriate means with Dispase, EDTA, etc., and then treating it with trypsin to separate single cells, and further confluent with an appropriate medium. The cells can be harvested by culturing to the extent possible and treating the resulting cells with trypsin treatment and collagenase treatment. Here, when culturing is performed at the time of cell collection, a medium such as a medium containing basic fibroblast growth factor, a medium containing epidermal cell growth factor, and a medium containing LIF (leukocyte migration inhibitory factor) described below. Can be used.

【0017】神経幹細胞又は神経前駆細胞は、ネスチン
等のマーカーを発現する。
Neural stem cells or neural progenitor cells express markers such as nestin.

【0018】かかる毛様体色素上皮細胞由来の神経幹細
胞又は神経前駆細胞も本発明の範囲に含まれる。
Such ciliary pigment epithelial cell-derived neural stem cells or neural progenitor cells are also included in the scope of the present invention.

【0019】なお、前記神経幹細胞又は神経前駆細胞
は、これを含むneural sphere として得られる場合があ
るが、本発明においては、かかるneural sphere を以下
の遺伝子導入、神経への分化誘導に供してもよい。
The neural stem cells or neural progenitor cells may be obtained as a neural sphere containing the neural stem cells. In the present invention, such neural spheres may be subjected to the following gene transfer and induction of differentiation into nerves. Good.

【0020】前記塩基性線維芽細胞増殖因子(bFG
F)を含有した無血清培地〔以下、bFGF含有無血清
培地という〕としては、N2 サプリメントを含有したD
MEM/F12などが挙げられる。かかる培地における
前記塩基性線維芽細胞増殖因子の含有量は、10ng/
ml以上、好ましくは、20ng/ml以上、より好ま
しくは、40ng/ml以上であることが望ましい。
The basic fibroblast growth factor (bFG)
F) -containing serum-free medium (hereinafter referred to as bFGF-containing serum-free medium) includes D2 containing an N 2 supplement.
MEM / F12 and the like. The content of the basic fibroblast growth factor in such a medium was 10 ng /
ml or more, preferably 20 ng / ml or more, more preferably 40 ng / ml or more.

【0021】N2 サプリメントとしては、インスリン
5μg/ml、トランスフェリン100μg/ml、プ
ロジェストロン 20nM、プトレッシン 100μ
M、セレン酸ナトリウム 30nMが挙げられる。
N 2 supplements include insulin
5 μg / ml, transferrin 100 μg / ml, progestron 20 nM, putrescine 100 μ
M, 30 nM sodium selenate.

【0022】bFGF含有無血清培地中における培養に
おける温度、酸素濃度、二酸化炭素濃度などの条件は、
細胞に応じて適宜設定することができる。
Conditions such as temperature, oxygen concentration and carbon dioxide concentration in the culture in the serum-free medium containing bFGF are as follows:
It can be set appropriately according to the cells.

【0023】網膜特異的ホメオボックス遺伝子として
は、発生過程において、眼の領域特異的な発現様式を有
し、かつ領域特異的な形態形成を制御する遺伝子、分化
形質の発現に関与する遺伝子が挙げられる。具体的に
は、Crx、Chx10、Pax6、Raxなどが挙げ
られる。本発明の分化誘導方法においては、神経幹細胞
又は神経前駆細胞への導入により視細胞マーカーを発現
させることができる観点から、好ましくは、Crx又は
Chx10が挙げられ、双極細胞マーカーを発現させる
ことができる観点から、好ましくは、Chx10が挙げ
られる。なお、前記Crxの塩基配列は、GenBan
kアクセッション番号:U77615に示される。
Examples of the retina-specific homeobox gene include a gene that has a region-specific expression pattern in the eye during development and controls region-specific morphogenesis, and a gene that is involved in the expression of differentiation traits. Can be Specific examples include Crx, Chx10, Pax6, and Rax. In the differentiation induction method of the present invention, from the viewpoint that the photoreceptor cell marker can be expressed by introduction into neural stem cells or neural progenitor cells, preferably, Crx or Chx10 is used, and the bipolar cell marker can be expressed. From the viewpoint, preferably, Chx10 is used. The base sequence of the Crx was GenBank.
k accession number: shown in U77615.

【0024】神経幹細胞又は神経前駆細胞への前記網膜
特異的ホメオボックス遺伝子の導入方法としては、例え
ば、アデノウイルスベクターを用いる遺伝子導入方法、
エレクトロポレーション、レトロウイルスベクターを用
いる遺伝子導入方法、アデノ随伴ウイルスを用いる遺伝
子導入方法、リポフェクション、エレクトロポレーショ
ンなどが挙げられる。導入効率の観点から、好ましく
は、アデノウイルスベクターを用いる遺伝子導入方法及
びレトロウイルスベクターを用いる遺伝子導入方法が望
ましい。
The method for introducing the retinal-specific homeobox gene into neural stem cells or neural progenitor cells includes, for example, a gene transfer method using an adenovirus vector,
Examples include electroporation, a gene transfer method using a retroviral vector, a gene transfer method using an adeno-associated virus, lipofection, electroporation, and the like. From the viewpoint of transfer efficiency, a gene transfer method using an adenovirus vector and a gene transfer method using a retrovirus vector are preferred.

【0025】ついで、遺伝子導入された神経幹細胞又は
神経前駆細胞を網膜神経細胞への分化に適した分化誘導
条件下に培養する。
Next, the transfected neural stem cells or neural progenitor cells are cultured under differentiation-inducing conditions suitable for differentiation into retinal nerve cells.

【0026】前記分化誘導条件としては、レチノイン酸
と血清との存在下における培養などが挙げられる。ここ
で、培養に用いられうる培地としては、N2 サプリメン
トを含有したDMEM/F12培地などが挙げられる。
また、培養時の温度、酸素濃度、二酸化炭素濃度などの
条件は、細胞に応じて適宜設定することができる。
The conditions for inducing differentiation include culturing in the presence of retinoic acid and serum. Here, examples of the medium that can be used for culture include a DMEM / F12 medium containing an N 2 supplement.
Further, conditions such as temperature, oxygen concentration, carbon dioxide concentration and the like during the culturing can be appropriately set according to the cells.

【0027】前記レチノイン酸の使用量は、0.1μM
以上であり、好ましくは、0.5μM以上であることが
望ましく、10μM以下であり、好ましくは、5μM以
下であることが望ましい。
The amount of retinoic acid used is 0.1 μM
It is preferably 0.5 μM or more, more preferably 10 μM or less, and preferably 5 μM or less.

【0028】また、前記血清の使用量は、分化誘導時に
は、1%程度であることが望ましい。
The amount of the serum used is preferably about 1% at the time of induction of differentiation.

【0029】分化誘導条件下における遺伝子導入された
神経幹細胞又は神経前駆細胞の培養により分化した細胞
は、導入した遺伝子が、Crx遺伝子である場合、視細
胞のマーカーであるオプシン陽性を呈し、かつ神経細胞
のマーカーであるβ−III チューブリン陽性、GFAP
陽性などを呈するという特徴を有し、導入した遺伝子
が、Chx10遺伝子である場合、双極細胞のマーカー
であるPKC陽性を呈し、かつ神経細胞のマーカーであ
るβ−III チューブリン陽性、GFAP陽性などを呈す
るという特徴を有する。したがって、かかる細胞を網膜
神経細胞として、用いることができる。本発明には、か
かる分化誘導方法により得られた網膜神経細胞も含まれ
る。
Cells differentiated by culture of neural stem cells or neural progenitor cells into which a gene has been introduced under differentiation-inducing conditions, when the introduced gene is a Crx gene, exhibit opsin positive as a photoreceptor cell marker, and Β-III tubulin positive cell marker, GFAP
When the introduced gene is a Chx10 gene, it exhibits PKC positivity which is a marker of bipolar cells, and β-III tubulin positive which is a marker of nerve cells, and GFAP positivity. It has the characteristic of presenting. Therefore, such cells can be used as retinal nerve cells. The present invention also includes retinal nerve cells obtained by such a method for inducing differentiation.

【0030】本発明の分化誘導方法により得られた網膜
神経細胞は、網膜変性疾患、例えば、網膜色素変性、加
齢黄斑変性、網膜剥離、緑内障、網膜血管閉塞症などの
疾患患者に対する移植用細胞としての応用が期待され
る。さらに、本発明により得られる神経幹細胞は、均一
で十分量の細胞が得られ、凍結保存ができるので、計画
的な治療を可能にするという利点がある。
The retinal nerve cells obtained by the method of inducing differentiation according to the present invention can be used as transplant cells for patients with retinal degenerative diseases, such as retinal pigment degeneration, age-related macular degeneration, retinal detachment, glaucoma, and retinal vascular occlusion. The application as is expected. Furthermore, the neural stem cells obtained by the present invention have the advantage that a uniform and sufficient amount of cells can be obtained and can be cryopreserved, thereby enabling planned treatment.

【0031】さらに、本発明の分化誘導方法によれば、
サイトカインの添加や外来遺伝子の導入によって、分化
の方向を変えることも期待される。
Further, according to the method for inducing differentiation of the present invention,
The addition of cytokines and the introduction of foreign genes are also expected to change the direction of differentiation.

【0032】[0032]

【実施例】実施例1 (1)網膜の培養 胎生18日齢のラット網膜又は胎生11週齢のヒト網膜
を摘出した。20ng/ml 塩基性線維芽細胞増殖因
子(bFGF)を含有した無血清培地〔組成:DMEM
/F12+N2 サプリメント〕を用いて、5%CO2
20%O2 の下、37℃で培養した。十分に細胞が増殖
したところで、培養物を0.125%トリプシン〔Gi
bco社製〕により、37℃で5分処理し、つづいて、
コラーゲンコートディッシュ上〔培地組成:DMEM/
F12+N2 サプリメント+bFGF〕で5%CO2
20%O2 の下、37℃で30日間、継代培養した。な
お、ヒト胎児網膜の研究に関しては京都大学医の倫理委
員会の承認を受け行なった。また、以下、N2 サプリメ
ントは、インスリン 5μg/ml、トランスフェリン
100μg/ml、プロジェストロン 20nM、プ
トレッシン 100μM、セレン酸ナトリウム 30n
Mである。
EXAMPLES Example 1 (1) Culture of Retina Fetal 18-day-old rat retinas or fetal 11-week-old human retinas were isolated. Serum-free medium containing 20 ng / ml basic fibroblast growth factor (bFGF) [Composition: DMEM
/ F12 + N 2 supplement] using 5% CO 2 ,
The cells were cultured at 37 ° C. under 20% O 2 . When the cells had grown sufficiently, the culture was harvested with 0.125% trypsin [Gi
bco) at 37 ° C. for 5 minutes,
On a collagen-coated dish [medium composition: DMEM /
F12 + N 2 supplement + bFGF] with 5% CO 2 ,
The cells were subcultured at 37 ° C. under 20% O 2 for 30 days. The study on human fetal retina was approved by the Kyoto University Medical Ethics Committee. Hereinafter, the N 2 supplement is composed of insulin 5 μg / ml, transferrin 100 μg / ml, progestron 20 nM, putrescine 100 μM, sodium selenate 30 n
M.

【0033】分化誘導に際しては、培養物の培地からb
FGFを除去し、牛胎仔血清(FBS)とレチノイン酸
を添加した培地〔組成:DMEM/F12+N2 サプリ
メント+0.5μM RA〕で5%CO2 、20%O2
の下、37℃で2週間培養した。
Upon induction of differentiation, b
5% CO 2 , 20% O 2 in a medium (composition: DMEM / F12 + N 2 supplement + 0.5 μM RA) supplemented with fetal bovine serum (FBS) and retinoic acid after removing FGF
And cultured at 37 ° C for 2 weeks.

【0034】その結果、驚くことに、図1に示すよう
に、ラット及びヒトの胎児網膜から、海馬由来神経幹細
胞と同様の方法で、神経幹細胞を含むと考えられている
neural sphereを分離培養することができ
ることがわかる。
As a result, surprisingly, as shown in FIG. 1, neural spheres, which are thought to contain neural stem cells, are isolated and cultured from rat and human fetal retinas in the same manner as hippocampal-derived neural stem cells. We can see that we can do it.

【0035】ついで、neural sphereを4
%パラフォルムアルデハイドで、スライドグラスに固定
後、凍結切片を作製した。
Then, the neural sphere was changed to 4
After fixing to a slide glass with% paraformaldehyde, frozen sections were prepared.

【0036】得られた切片について、神経幹細胞のマー
カーとされているネスチンに対する抗体〔Pharmi
ngen社製〕で免疫染色を行なった。
With respect to the obtained section, an antibody against nestin which is a marker for neural stem cells [Pharmi
ngen].

【0037】その結果、ほぼすべての細胞がネスチン陽
性であることが示される。さらに、レチノイン酸で分化
誘導後は、β− IIIチューブリン、GFAP陽性細胞が
見られ、幼若な神経や、グリア細胞に分化することが示
される。
As a result, almost all cells are nestin-positive. Furthermore, after induction of differentiation with retinoic acid, β-III tubulin and GFAP-positive cells were observed, indicating that the cells differentiated into young nerves and glial cells.

【0038】(2)毛様体色素上皮細胞からの神経分化
誘導 3〜4週齢DAラットの眼球を摘出し、赤道部よりやや
前方の強膜を輪状に切開して前眼部を分離した。網膜を
完全に除去したのち、レンズ及び毛様体無色素上皮細胞
を取り除いた。毛様体組織を単離したのち、それぞれの
組織を、Dispase(1000U/ml)により3
7℃で15分処理し、ついで、0.05% EDTAに
より、室温で20分処理した。
(2) Induction of Neuronal Differentiation from Ciliary Pigment Epithelial Cells The eyes of 3-4 week-old DA rats were enucleated, and the anterior segment was separated by incising the sclera slightly anterior to the equator in a circular shape. . After complete removal of the retina, the lens and ciliary pigment-free epithelial cells were removed. After isolating the ciliary tissue, each tissue was subjected to Dispase (1000 U / ml) for 3 hours.
The mixture was treated at 7 ° C. for 15 minutes, and then treated with 0.05% EDTA at room temperature for 20 minutes.

【0039】一部の毛様体組織については、ラミニンコ
ートしたディッシュ上で色素上皮細胞側が下面になるよ
うにして接着させ、前記bFGF含有無血清培地を用い
て、5%CO2 、20%O2 の下、37℃で20日間接
着培養を行なった。
Some ciliary tissues were adhered on a laminin-coated dish so that the pigment epithelial cell side was on the lower side, and the serum-free medium containing bFGF was used for 5% CO 2 , 20% O 2 . Adherent culture was performed at 37 ° C. for 20 days under 2 .

【0040】神経への分化誘導のためには、引き続い
て、培地を、牛胎仔血清含有培地〔組成:DMEM/F
12+N2 サプリメント+レチノイン酸〕に交換して、
同様に培養を継続した。
Subsequently, for induction of differentiation into nerves, the medium was changed to a medium containing fetal calf serum [composition: DMEM / F
12 + N 2 supplement + retinoic acid]
Culture was continued similarly.

【0041】その結果、毛様体色素上皮細胞からneu
ral sphere様の細胞が得られた。神経への分
化誘導前は、ネスチン陽性の細胞が確認され、分化誘導
後はやはりβ− IIIチューブリン、GFAP陽性細胞が
少数ながら存在していた。
As a result, neu was obtained from ciliary pigment epithelial cells.
ral sphere-like cells were obtained. Nestin-positive cells were confirmed before induction of nerve differentiation, and after induction of differentiation, β-III tubulin and GFAP-positive cells were still present in a small number.

【0042】(3)組換えアデノウイルスベクターの作
製と遺伝子導入 以下、組換えアデノウイルスベクターの作製及び該ベク
ターによる遺伝子導入は、鐘ヶ江及び斉藤らの方法 [文
献名:遺伝子導入&発現解析実験法、第27〜42頁、
(1997)、羊土社発行] に従って行なった。
(3) Preparation of Recombinant Adenovirus Vector and Gene Transfer Hereinafter, preparation of a recombinant adenovirus vector and gene transfer using the vector are performed according to the method of Kanegae and Saito et al. [Literature name: Gene transfer & expression analysis experiment method] Pp. 27-42,
(1997), published by Yodosha].

【0043】視細胞の特異的ホメオボックス遺伝子であ
るCrx遺伝子およびレポーター遺伝子であるGFP遺
伝子をそれぞれ増幅し、制限酵素で切り出したそれぞれ
の遺伝子を発現コスミドカセットに組み込んだ。なお、
Crx遺伝子、Chx10遺伝子及びGFP遺伝子につ
いて、それぞれ、Crxを保持したプラスミド、Chx
10を保持したプラスミド及びGFPを保持したプラス
ミドのそれぞれにより宿主大腸菌を形質転換して得られ
た形質転換体を用いて増幅した。
The Crx gene, which is a specific homeobox gene for photoreceptors, and the GFP gene, which is a reporter gene, were amplified, and the respective genes cut out with restriction enzymes were incorporated into an expression cosmid cassette. In addition,
For the Crx gene, Chx10 gene and GFP gene, respectively, a plasmid holding Crx, Chx
Amplification was performed using transformants obtained by transforming host Escherichia coli with each of the plasmid holding GFP and the plasmid holding GFP.

【0044】ついで、相同的組換え法により、それぞれ
の遺伝子を発現するアデノウイルスを作製した。つい
で、得られた組換えアデノウイルスを、293細胞に感
染させて増殖させ、塩化セシウムを用いたステップグラ
ジエント法によって、ウイルスを精製した。
Next, adenoviruses expressing the respective genes were prepared by the homologous recombination method. Subsequently, the obtained recombinant adenovirus was infected to 293 cells and proliferated, and the virus was purified by a step gradient method using cesium chloride.

【0045】ついで、毛様体色素上皮細胞由来の神経幹
細胞(又は神経前駆細胞)のそれぞれに対し、精製され
たCrx遺伝子発現アデノウイルス、Chx10遺伝子
発現アデノウイルス又はGFP遺伝子発現アデノウイル
スを感染させた。
Next, each of the ciliary pigment epithelial cell-derived neural stem cells (or neural progenitor cells) was infected with the purified adenovirus expressing Crx gene, Chx10 gene or adenovirus expressing GFP gene. .

【0046】得られた感染細胞を、神経分化条件〔DM
EM/F12+N2 サプリメント+1% FBS+20
ng/ml bFGFの条件〕下に、引き続き培養し
た。
The resulting infected cells were subjected to neural differentiation conditions [DM
EM / F12 + N 2 supplement + 1% FBS + 20
ng / ml bFGF conditions].

【0047】Crx遺伝子発現アデノウイルス感染細
胞、Chx10遺伝子発現アデノウイルス感染細胞及び
GFP遺伝子発現アデノウイルス感染細胞のそれぞれに
ついて、以下のように、免疫細胞化学的解析により神経
分化に与える効果を判定した。
The effect on neural differentiation of each of the adenovirus-infected cells expressing the Crx gene, the adenovirus infected with the Chx10 gene and the adenovirus infected with the GFP gene was determined by immunocytochemical analysis as described below.

【0048】培養細胞について、培地を吸引除去後、4
%パラホルムアルデヒドを用いて、スライドグラスに固
定し、スキムミルクを用いてブロッキングを行なった。
For the cultured cells, after removing the medium by suction, 4
% Paraformaldehyde, fixed on a slide glass, and blocked with skim milk.

【0049】各種の神経マーカーとして知られる様々な
一次抗体〔抗ネスチン抗体、抗ニューロフィラメント2
00抗体、抗MAP5抗体、抗β− IIIチューブリン抗
体、抗GFAP抗体、抗オプシン抗体〕を至適な希釈倍
率に希釈することにより得られた各希釈物と、固定化さ
れた細胞とを反応させた。ついで、蛍光標識された二次
抗体〔Amersham社製〕を用いて、可視化させ
た。
Various primary antibodies known as various nerve markers [anti-nestin antibody, anti-neurofilament 2
00 antibody, anti-MAP5 antibody, anti-β-III tubulin antibody, anti-GFAP antibody, anti-opsin antibody] at the optimal dilution ratio, and react with the immobilized cells. I let it. Subsequently, visualization was performed using a fluorescent-labeled secondary antibody (manufactured by Amersham).

【0050】可視化されたマーカーについて、蛍光顕微
鏡で観察するとともに、その一部はコンフォーカル顕微
鏡を用いて撮影記録した。結果を図2に示す。
The visualized marker was observed with a fluorescence microscope, and part of the marker was photographed and recorded using a confocal microscope. The results are shown in FIG.

【0051】図2に示すように、アデノウイルスベクタ
ーを用いてCrx又はChx10を導入後、分化誘導し
た場合、Crxを導入した場合、視細胞のマーカーであ
るオプシン陽性の細胞が見られ、Chx10を導入した
場合、双極細胞のマーカーであるPCK活性が見られる
ことがわかる。一方、遺伝子を導入しなかった場合、あ
るいはアデノウイルスベクターでGFP(green
fluorescein protein)遺伝子を導
入した後、分化誘導した場合においては、オプシン陽性
細胞が認められなかった。
As shown in FIG. 2, when differentiation was induced after introducing Crx or Chx10 using an adenovirus vector, when Crx was introduced, opsin-positive cells, which are photoreceptor markers, were observed. It can be seen that when introduced, PCK activity, which is a marker for bipolar cells, is observed. On the other hand, when the gene was not introduced or when GFP (green
When the differentiation was induced after the introduction of the fluorescein protein) gene, no opsin-positive cells were observed.

【0052】以上の結果より、ラット胎仔網膜及びヒト
胎児網膜、ラット毛様体上皮から未分化な神経幹細胞
(又は神経前駆細胞)が得られることが示唆される。ま
た、分化誘導により、神経幹細胞(又は神経前駆細胞)
の一部が、神経とグリアに分化することが示唆される。
さらに、ホメオボックス遺伝子、例えば、Crx遺伝子
を導入することにより、視細胞のマーカーであるオプシ
ン陽性の細胞が得られ、例えば、Chx10遺伝子を導
入することにより、双極細胞のマーカーであるPKC陽
性の細胞が得られることが示される。
The above results suggest that undifferentiated neural stem cells (or neural progenitor cells) can be obtained from rat fetal retina, human fetal retina, and rat ciliary epithelium. In addition, by inducing differentiation, neural stem cells (or neural progenitor cells)
Are suggested to differentiate into nerves and glia.
Furthermore, by introducing a homeobox gene, for example, a Crx gene, opsin-positive cells, which are photoreceptor markers, can be obtained. For example, by introducing a Chx10 gene, PKC-positive cells, which are bipolar cell markers, can be obtained. Is obtained.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の分化誘導方法によれば、網膜に
神経幹細胞を生着、分化させ、かつ該神経幹細胞から誘
導された細胞に機能を発現させること、具体的には、視
細胞のマーカー又は双極細胞を発現させることができる
という優れた効果を奏する。また、本発明の網膜神経細
胞は、網膜変性疾患、例えば、網膜色素変性、加齢黄斑
変性、網膜剥離、緑内障、網膜血管閉塞症などの疾患患
者に対する移植用細胞としての応用が期待される。
According to the method for inducing differentiation of the present invention, neural stem cells can be engrafted and differentiated in the retina and functions can be expressed in cells derived from the neural stem cells. An excellent effect that a marker or a bipolar cell can be expressed is exhibited. In addition, the retinal nerve cells of the present invention are expected to be applied as transplant cells to patients with retinal degenerative diseases, such as retinitis pigmentosa, age-related macular degeneration, retinal detachment, glaucoma, and retinal vascular occlusion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、胎仔ラット網膜から得られたneur
al sphereを示す図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of neuro obtained from fetal rat retina.
It is a figure which shows al sphere.

【図2】図2は、アデノウイルスベクターを用いてCr
x遺伝子を導入後分化誘導した細胞を示す図である。視
細胞のマーカーであるオプシンを発現した細胞を認め
る。
FIG. 2 shows the expression of Cr using an adenovirus vector.
It is a figure which shows the cell which induced differentiation after introduction of x gene. Cells expressing opsin, a photoreceptor cell marker, are observed.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61P 27/06 C12N 15/00 A C12N 5/10 5/00 B Fターム(参考) 4B024 AA01 BA80 CA01 CA04 DA02 EA02 EA04 FA02 FA10 GA11 HA17 4B065 AA90X AA93Y AB01 BA01 BB25 BB32 BB34 CA44 4C084 AA13 NA14 ZA332 4C087 AA01 AA02 AA03 BB56 BB57 CA04 NA14 ZA33 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) A61P 27/06 C12N 15/00 A C12N 5/10 5/00 B F term (reference) 4B024 AA01 BA80 CA01 CA04 DA02 EA02 EA04 FA02 FA10 GA11 HA17 4B065 AA90X AA93Y AB01 BA01 BB25 BB32 BB34 CA44 4C084 AA13 NA14 ZA332 4C087 AA01 AA02 AA03 BB56 BB57 CA04 NA14 ZA33

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 眼球組織由来細胞又は胚性幹細胞から、
神経幹細胞又は神経前駆細胞を得、該神経幹細胞又は神
経前駆細胞に、網膜特異的ホメオボックス遺伝子を導入
し、得られた細胞を分化誘導条件下に培養することを特
徴とする、網膜神経細胞の分化誘導方法。
Claims 1. An ocular tissue-derived cell or an embryonic stem cell,
Obtaining a neural stem cell or neural progenitor cell, introducing a retinal-specific homeobox gene into the neural stem cell or neural progenitor cell, and culturing the obtained cell under differentiation-inducing conditions. Differentiation induction method.
【請求項2】 眼球組織由来細胞が、胎児神経網膜、毛
様体色素上皮細胞及び網膜色素上皮細胞からなる群より
選ばれた1種である、請求項1記載の分化誘導方法。
2. The method for inducing differentiation according to claim 1, wherein the ocular tissue-derived cells are one selected from the group consisting of fetal neural retina, ciliary pigment epithelial cells, and retinal pigment epithelial cells.
【請求項3】 網膜特異的ホメオボックス遺伝子が、C
rx、Chx10、Pax6およびRaxからなる群よ
り選ばれた少なくとも1種である、請求項1又は2記載
の分化誘導方法。
3. The retinal-specific homeobox gene is C
The differentiation induction method according to claim 1 or 2, wherein the method is at least one selected from the group consisting of rx, Chx10, Pax6, and Rax.
【請求項4】 分化誘導条件が、レチノイン酸と血清と
の存在下における培養である、請求項1〜3いずれか1
項に記載の分化誘導方法。
4. The method according to claim 1, wherein the differentiation-inducing condition is culturing in the presence of retinoic acid and serum.
4. The method for inducing differentiation as described in the above item.
【請求項5】 分化誘導条件が、レチノイン酸と血清と
の存在下に、N2 サプリメントを含有したDMEM/F
12で培養する条件である、請求項4記載の分化誘導方
法。
5. The condition for inducing differentiation is that DMEM / F containing N 2 supplement in the presence of retinoic acid and serum.
The method for inducing differentiation according to claim 4, which is a condition for culturing in step (12).
【請求項6】 請求項1〜5いずれか1項に記載の網膜
神経細胞の分化誘導方法により得られる網膜神経細胞。
6. A retinal nerve cell obtained by the method for inducing differentiation of a retinal nerve cell according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 オプシン陽性またはPKC陽性を呈す
る、請求項6記載の網膜神経細胞。
7. The retinal nerve cell according to claim 6, which exhibits opsin positive or PKC positive.
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