JP2002505100A - Embryonic or stem cell-like cell lines generated by interspecies nuclear transfer - Google Patents

Embryonic or stem cell-like cell lines generated by interspecies nuclear transfer

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JP2002505100A JP2000534632A JP2000534632A JP2002505100A JP 2002505100 A JP2002505100 A JP 2002505100A JP 2000534632 A JP2000534632 A JP 2000534632A JP 2000534632 A JP2000534632 A JP 2000534632A JP 2002505100 A JP2002505100 A JP 2002505100A
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    • C12N2517/04Cells produced using nuclear transfer

Abstract

(57)【要約】 分化したドナー細胞核をそのドナー細胞と異なる種の除核卵母細胞に移植することを含む、改良された核移植方法が提供される。得られた核移植ユニットはアイソジェニック胚性幹細胞、特にヒトアイソジェニック胚性幹細胞の作製に有用である。これらの胚性または幹細胞様細胞は所望の分化細胞の作製、および、所望の遺伝子、例えば、そのような細胞の特定のゲノム部位において相同組換えによって導入、除去または改変するために有用である。これらの細胞は、異種遺伝子を有していてもよく、特に細胞移植療法および細胞分化のin vitro研究に有用である。また、ドナー細胞をアポトーシスが阻害されるように遺伝的に改変し、特定の細胞周期にある細胞を選抜し、および/または胚成長および発生を増強することによって核移植効率を向上させる方法が提供される。   (57) [Summary] An improved method of nuclear transfer is provided that includes transferring the differentiated donor cell nucleus to an enucleated oocyte of a different species from the donor cell. The obtained nuclear transfer unit is useful for producing isogenic embryonic stem cells, particularly human isogenic embryonic stem cells. These embryonic or stem cell-like cells are useful for generating desired differentiated cells and for introducing, removing or modifying the desired gene, eg, by homologous recombination, at a particular genomic site in such cells. These cells may carry heterologous genes and are particularly useful for cell transplantation therapy and in vitro studies of cell differentiation. Also provided is a method of improving nuclear transfer efficiency by genetically modifying donor cells to inhibit apoptosis, selecting cells in a specific cell cycle, and / or enhancing embryonic growth and development. Is done.

Description

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

【0001】 (発明の分野) 本発明は一般に、動物またはヒト由来の細胞核を、ドナー核とは異なる種の動
物の除核した卵母細胞に移植することによって胚性または幹細胞様細胞を作製す
ることに関する。本発明はより具体的には、霊長類またはヒト細胞の核を除核し
た動物卵母細胞、例えば、霊長類または有蹄類の卵母細胞、および、好ましい実
施態様においてはウシ除核卵母細胞へ移植することによって、霊長類またはヒト
の胚性または幹細胞様細胞を作製することに関する。 本発明は更に、得られた胚性または幹細胞様細胞、好ましくは、霊長類または
ヒト胚性または幹細胞様細胞の、治療、診断応用への使用、同様に治療または診
断に使用される分化細胞の作製への使用、および、トランスジェニック胚性細胞
またはトランスジェニック分化細胞、細胞株、組織および器官の作製のための使
用に関する。また、本発明によって得られる胚性または幹細胞様細胞は、それ自
体、キメラ若しくはクローン、好ましくはトランスジェニッククローン若しくは
キメラ動物作製のための核移植または核移入手順における核ドナーとして使用し
てもよい。
FIELD OF THE INVENTION The present invention generally produces embryonic or stem cell-like cells by transplanting cell nuclei from an animal or human into enucleated oocytes of an animal of a different species than the donor nucleus. About things. The invention more particularly relates to animal oocytes enucleated from nuclei of primate or human cells, such as primate or ungulate oocytes, and in preferred embodiments bovine enucleated oocytes The invention relates to making primate or human embryonic or stem cell-like cells by transplanting into cells. The present invention further relates to the use of the resulting embryonic or stem cell-like cells, preferably primate or human embryonic or stem cell-like cells, in therapeutic, diagnostic applications, as well as in differentiated cells used in therapeutic or diagnostic applications. The invention relates to the use for the production and for the production of transgenic embryonic or transgenic differentiated cells, cell lines, tissues and organs. In addition, the embryonic or stem cell-like cells obtained according to the invention may themselves be used as nuclear donors in nuclear transfer or nuclear transfer procedures for producing chimeras or clones, preferably transgenic clones or chimeric animals.

【0002】 (発明の背景) 初期未着床マウス胚からin vitroで胚性幹(ES)細胞を誘導する方法はよく知ら
れている(例えば、Evansら、Nature, 29:154-156(1981);Martin, Proc. Natl.
Acad. Sci., USA, 78:7634-7638 (1981)を参照せよ)。ES細胞は未分化状態で 継代することができるが、線維芽細胞のフィーダー層が存在するか(Evansら、既
述)分化阻害源が存在することを条件とする(Smithら、Dev. Biol., 121:1-9 (1
987))。 ES細胞は従来から種々の応用性を有していることが報告されてきた。例えば、
ES細胞は分化のin vitroモデルとして、特に初期発生の制御に関与する遺伝子の
研究のために使用できることが報告されている。マウスES細胞は未着床マウス胚
に導入されると生殖細胞系列キメラを生じさせることができ、そのようにしてそ
れらの多分化能性が証明されている(Bradelyら、Nature, 309:255-256 (1984)) 。
BACKGROUND OF THE INVENTION Methods for deriving embryonic stem (ES) cells from early unimplanted mouse embryos in vitro are well known (eg, Evans et al., Nature, 29: 154-156 (1981). ); Martin, Proc. Natl.
Acad. Sci., USA, 78: 7634-7638 (1981)). ES cells can be passaged in an undifferentiated state, provided that the fibroblast feeder layer is present (Evans et al., Supra) and that a source of differentiation inhibition is present (Smith et al., Dev. Biol. ., 121: 1-9 (1
987)). It has been reported that ES cells have various applications. For example,
It has been reported that ES cells can be used as an in vitro model of differentiation, particularly for studying genes involved in controlling early development. Mouse ES cells can generate germline chimeras when introduced into unimplanted mouse embryos, thus demonstrating their pluripotency (Bradely et al., Nature, 309: 255- 256 (1984)).

【0003】 次の世代へ自身のゲノムを送り込める能力のために、ES細胞は、所望の遺伝的
改変を有する又は有しないES細胞を用いた家畜動物の生殖細胞系列操作のための
潜在的有用性を有している。更に、家畜動物、例えば、有蹄類の場合には、未着
床家畜胚のような胚からの核は除核卵母細胞の満期までの発生を支持する(Smit
hら、Biol. Reprod., 40:1027-1035 (1989);および、Keeferら、Biol. Reprod.
, 50:935-939 (1994))。これは、マウス胚の核と対称的である。マウス胚の核 は、報告されているところによると、移植後8細胞期を越えて除核細胞の発生を
支持しない(Cheongら、Biol. Reprod., 48:958 (1993))。従って、家畜動物の
ES細胞は、核移植方法のための、全能性の、遺伝的操作をされた又はされていな
いドナー核の潜在的供給源を提供するかもしれないため、非常に望ましい。
[0003] Because of the ability to deliver their genome to the next generation, ES cells have potential utility for livestock germline engineering using ES cells with or without the desired genetic modification. It has nature. In addition, in the case of livestock animals, for example, ungulates, nuclei from embryos, such as unimplanted livestock embryos, support the development of enucleated oocytes to term (Smit
H et al., Biol. Reprod., 40: 1027-1035 (1989); and Keefer et al., Biol. Reprod.
, 50: 935-939 (1994)). This is symmetric with the nucleus of the mouse embryo. Mouse embryo nuclei reportedly do not support the development of enucleated cells beyond the eight cell stage after transplantation (Cheong et al., Biol. Reprod., 48: 958 (1993)). Therefore, for livestock animals
ES cells are highly desirable because they may provide a potential source of totipotent, genetically engineered or unengineered donor nuclei for nuclear transfer methods.

【0004】 いくつかの研究グループは多分化能性の胚性細胞株と称した細胞株の単離を報
告している。例えば、Notarianniら、J. Reprod. Fert. Suppl., 43:255-260 (1
991)、は安定な多分化性細胞株と思われるものをブタおよびヒツジの胚盤胞から
樹立したことを報告している。この細胞株はヒツジ胚盤胞から免疫外科的に(imm
unosurgically)単離した内部細胞塊の初代培養中の細胞と形態学的および増殖特
性類似性を示す(同上)。また、Notarianniら、J. Reprod. Fert. Suppl., 41:
51-56 (1990)はブタ胚盤胞からの多分化能性胚性細胞株候補の培養における維持
および分化を開示している。更に、Gerfenら、Anim. Biotech, 6(1):1-14 (1995
)は、ブタ胚盤胞からの胚性細胞株の単離を開示している。これらの細胞はマウ ス胚性線維芽細胞フィーダー層中で、コンディション培地を使用せずに安定に維
持される。これらの細胞は、報告によれば培養中にいくつかの分化細胞型へ分化
する(Gerfenら、同上)。
[0004] Several research groups have reported the isolation of a cell line referred to as a pluripotent embryonic cell line. For example, Notarianni et al., J. Reprod. Fert. Suppl., 43: 255-260 (1
991) report that a stable multipotent cell line was established from porcine and ovine blastocysts. This cell line was obtained from sheep blastocysts immunosurgically (imm
unosurgically) show similar morphological and growth characteristics of isolated inner cell mass with cells in primary culture (Id.). Also, Notarianni et al., J. Reprod. Fert. Suppl., 41:
51-56 (1990) discloses the maintenance and differentiation in culture of pluripotent embryonic cell line candidates from porcine blastocysts. Further, Gerfen et al., Anim. Biotech, 6 (1): 1-14 (1995
) Discloses the isolation of embryonic cell lines from porcine blastocysts. These cells are stably maintained in the mouse embryonic fibroblast feeder layer without using a conditioning medium. These cells are reportedly differentiated into several differentiated cell types in culture (Gerfen et al., Supra).

【0005】 更に、Saitoら、Roux's Arch. Dev. Biol., 201:134-141 (1992)は、培養した
ウシ胚性幹細胞様細胞株を報告しており、この細胞株は3回の継代を生き延びた
が、4回目の継代後に失われた。さらにまた、Handysideら、Roux's Arch Dev.
Biol., 196:185-190(1987)は、マウスICM由来のマウスES細胞単離を可能とする 条件下における、免疫外科的に単離されたヒツジ胚の内部細胞塊の培養を開示し
ている。Handysideら、(1987)(同上)は、そのような条件下ではヒツジICMは接
着し、広がり、ES細胞様領域および内胚葉様細胞領域の両方を発生させるが、長
期の培養後には内胚葉様細胞のみが顕著であることを報告している(同上)。 近年、Chernyら、Theriogenology, 41:175 (1994)は、長期培養維持された細 胞株に由来する、多分化能性と称するウシ始原生殖細胞を報告した。これらの細
胞は、培養およそ7日後にES様コロニーを形成し、アルカリホスファターゼで陽
性に染色され、胚様体を形成する能力を示し、かつ、少なくとも2種の細胞型へ
自発的に分化した。また、これらの細胞は、報告によれば、転写因子OCT4、OCT6
およびHES1のmRNAを発現し、もっぱらES細胞によってのみ発現されると考えられ
ているホメオボックス遺伝子のパターンを示した。
[0005] In addition, Saito et al., Roux's Arch. Dev. Biol., 201: 134-141 (1992) report a cultured bovine embryonic stem cell-like cell line, which has been passaged three times. But was lost after the fourth passage. Furthermore, Handyside et al., Roux's Arch Dev.
Biol., 196: 185-190 (1987) disclose culturing the inner cell mass of immunosurgically isolated sheep embryos under conditions that allow the isolation of mouse ES cells from mouse ICM. I have. Handyside et al., (1987) (ibid.) Describe that under such conditions sheep ICM adheres and spreads, generating both ES and endoderm-like cell areas, but after long-term culture, Only cells are reported to be prominent (Id.). Recently, Cherny et al., Theriogenology, 41: 175 (1994) reported bovine primordial germ cells, referred to as pluripotent, derived from a cell line maintained in long-term culture. These cells formed ES-like colonies after approximately 7 days in culture, stained positively for alkaline phosphatase, exhibited the ability to form embryoid bodies, and spontaneously differentiated into at least two cell types. These cells also reportedly have transcription factors OCT4, OCT6
And the pattern of the homeobox gene, which expresses HES1 mRNA and is thought to be expressed exclusively by ES cells.

【0006】 また、近年、Campbellら、Nature, 380:64-68 (1996)は、マウスにおいてES細
胞株の単離を促進する条件下で培養したヒツジ第9日胚からの培養胚盤(ED)細胞
の核移植による生存ヒツジの作製を報告した。著者らは自身の結果に基づいて、
ヒツジ第9日胚からのED細胞は核移入によって全能性であり、その全能性は培養
中維持されていると結論した。 Van Stekelenburg-Hamersら、Mol. Reprod. Dev., 40:444-454 (1995)は、ウ シ胚盤胞の内部細胞塊からの永久細胞株と称する細胞の単離と特徴つけを報告し
た。著者らは、ウシ第8日または第9日胚盤胞からのICMを単離し、種々の条件 で培養して、どのフィーダー細胞および培地がウシICMの接着とその後の増殖を 支持するのに最も効果的であるかを決定した。彼らは、自身の結果に基づいて、
培養ICM細胞の接着およびその後の増殖は(ウシ子宮上皮細胞の代わりに)STO(
マウス線維芽細胞)フィーダー細胞の使用、および、培地を補足するために(正
常血清よりも寧ろ)活性炭除去血清(charcoal-stripped serum)の使用によって 増強されると結論した。しかしながら、Van Stekelenburgらは、自分らの細胞は
多分化能性ICM細胞よりも上皮細胞により似ていると報告した(同上)。
In recent years, Campbell et al., Nature, 380: 64-68 (1996) have reported that cultured scutellum (ED) from ovine day 9 embryos cultured in mice under conditions that facilitated the isolation of ES cell lines. ) We reported the production of live sheep by nuclear transfer of cells. The authors, based on their own results,
It was concluded that ED cells from sheep day 9 embryos were totipotent by nuclear transfer and that totipotency was maintained during culture. Van Stekelenburg-Hamers et al., Mol. Reprod. Dev., 40: 444-454 (1995) reported the isolation and characterization of cells, termed permanent cell lines, from the inner cell mass of bovine blastocysts. The authors isolated the ICM from bovine day 8 or day 9 blastocysts and cultured them under various conditions to determine which feeder cells and media were the most effective in supporting bovine ICM adhesion and subsequent growth. Determined to be effective. Based on their own results,
Adherence and subsequent expansion of cultured ICM cells (instead of bovine uterine epithelial cells)
It was concluded that it was enhanced by the use of feeder cells (mouse fibroblasts) and by the use of charcoal-stripped serum to supplement the medium (rather than normal serum). However, Van Stekelenburg et al. Reported that their cells more closely resemble epithelial cells than pluripotent ICM cells (Id.).

【0007】 更にまた、Smithら、WO 94/24274, 1994年10月27日公開、Evansら、WO 90/034
32、1990年4月5日公開、および、Wheelreら、WO94/26889、1994年11月24日公 開、はトランスジェニック動物を得るために使用できるかもしれないと称する動
物幹細胞の単離、選抜および増殖を報告している。また、Evansら、WO90/03432 、1990年4月5日公開、はブタおよびウシ由来の、トランスジェニック動物の作
製に有用であると主張する多分化能性と称する胚性幹細胞の誘導を報告した。更
に、Wheelerら、WO94/26884、1994年11月24日公開、はキメラおよびトランスジ ェニック有蹄類の作製に有用であると主張される胚性幹細胞を開示した。このよ
うに、上記に基づくと、例えば、クローン胚またはトランスジェニック胚の作製
および核移植におけるそれらの潜在的応用性ゆえに、多数のグループがES細胞株
を作製しようと試みてきた。
Further, Smith et al., WO 94/24274, published October 27, 1994, Evans et al., WO 90/034
32, published April 5, 1990, and Wheelre et al., WO 94/26889, published November 24, 1994, isolate and select animal stem cells that may be used to obtain transgenic animals. And proliferation. Also, Evans et al., WO 90/03432, published April 5, 1990, reported the induction of embryonic stem cells from pigs and cattle, termed pluripotent, which claim to be useful in the generation of transgenic animals. . In addition, Wheeler et al., WO 94/26884, published November 24, 1994, disclosed embryonic stem cells that are claimed to be useful in generating chimeric and transgenic ungulates. Thus, based on the above, numerous groups have attempted to create ES cell lines, for example, due to their potential applicability in the generation of cloned or transgenic embryos and nuclear transfer.

【0008】 有蹄類ICM細胞の核移植への使用もまた報告されている。例えば、Colloasら、
Mol. Reprod. Dev., 38:264-267 (1994)は溶解ドナー細胞のマイクロインジェク
ションによるウシICMの除核成熟卵母細胞への核移植を開示している。この文献 は胚をin vitroで7日間培養して15の胚盤胞を生じさせたこと、それらはウシレ
シピエントに移植されると4体を受胎させ2頭が誕生したことを開示した。また
、Keeferら、Biol. Reprod., 50:935-939 (1994)は、核移入手順における、胚盤
胞の作成のためのウシICM細胞のドナー核としての使用を開示している。この胚 盤胞はウシレシピエントに移植すると数頭の子孫を生じさせた。更に、Simsら、
Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 90:6143-6147 (1993)は短期のin vitro培養ウシ
ICM斉藤からの核の除核成熟卵母細胞への核移入による子ウシ作製を開示した。 また、培養胚盤細胞の核移植による生存ヒツジの作製も報告されている(Campb
ellら、Nature, 380:64-68 (1996))。更に、核移入におけるウシ多分化能性胚性
細胞の使用およびキメラウシ胎仔の作製も報告されている(Sticeら、Biol. repr
od., 54:100-110 (1996));Collasら、Mol. reprod. Dev., 38:264-267 (1994) 。
[0008] The use of ungulate ICM cells for nuclear transfer has also been reported. For example, Colloas et al.
Mol. Reprod. Dev., 38: 264-267 (1994) discloses nuclear transfer of bovine ICM into enucleated mature oocytes by microinjection of lysed donor cells. This document disclosed that embryos were cultured in vitro for 7 days to give rise to 15 blastocysts, which, when implanted in bovine recipients, gave birth to four and two were born. Also, Keefer et al., Biol. Reprod., 50: 935-939 (1994) discloses the use of bovine ICM cells as donor nuclei for blastocyst generation in nuclear transfer procedures. The blastocysts gave rise to several offspring when transplanted into bovine recipients. Furthermore, Sims et al.
Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 90: 6143-6147 (1993)
Calf production by nuclear transfer of nuclei from ICM Saito into enucleated mature oocytes was disclosed. The production of live sheep by nuclear transfer of cultured scutellum cells has also been reported (Campb
ell et al., Nature, 380: 64-68 (1996)). In addition, the use of bovine pluripotent embryonic cells in nuclear transfer and generation of chimeric bovine fetuses has been reported (Stice et al., Biol. Repr.
od., 54: 100-110 (1996)); Collas et al., Mol. reprod. Dev., 38: 264-267 (1994).

【0009】 また、以前に種間NTユニットを作製する試みもあった(Wolfeら、Theriogeno
logy, 33:350 (1990))。具体的には、ウシ胚性細胞はバイソン卵母細胞と融合さ
れ、内部細胞塊を有すると思われるいくつかの種間NTユニットが作製された。
しかしながら、核移植手順において成人細胞ではなく胚性細胞がドナー核として
使用された。胚性細胞は成人細胞よりもより容易に再プログラムされるというの
がドグマであった。これはカエルにおける初期のNT研究まで遡る(Diberardin
o Differentiation, 17:17-30 (1980))。また、この研究は系統発生的に非常に
類似した動物(ウシ核およびバイソン卵細胞)に関係している。これに対して、
以前にはより広範な種がNTの際に融合された場合には(ウシ核をハムスター卵
母細胞へ)、内部細胞塊構造は得られなかった。更に、NTユニットからの内部
細胞塊を増殖可能なES細胞様コロニーを形成させるために使用できることは以前
には全く報告されていない。 また、Collasら(同上)はウシ核移植胚の作製のための顆粒膜細胞(成人体細
胞)の使用を教示する。しかし、本発明と異なり、これらの実験は種間核移植を
含まないものであった。また、本発明と異なり、ES様細胞コロニーは得られなか
った。
There have also been previous attempts to produce interspecies NT units (Wolfe et al., Theriogeno
logy, 33: 350 (1990)). Specifically, bovine embryonic cells were fused with bison oocytes to create several interspecies NT units that appeared to have an inner cell mass.
However, embryonic cells rather than adult cells were used as donor nuclei in the nuclear transfer procedure. Dogma says that embryonic cells are more easily reprogrammed than adult cells. This dates back to early NT studies on frogs (Diberardin
o Differentiation, 17: 17-30 (1980)). This study also involves animals that are phylogenetically very similar (bovine nuclei and bison egg cells). On the contrary,
Previously, if a wider variety of species had been fused during NT (bovine nuclei into hamster oocytes), no inner cell mass structure was obtained. Furthermore, it has never previously been reported that the inner cell mass from NT units could be used to form ES cell-like colonies capable of growth. Collas et al. (Id.) Also teach the use of granulosa cells (adult somatic cells) for the generation of bovine nuclear transfer embryos. However, unlike the present invention, these experiments did not involve interspecies nuclear transfer. Also, unlike the present invention, no ES-like cell colonies were obtained.

【0010】 極めて最近、James A.Thomsonに対して1998年12月1日に与えられ、Wiscons
in Alumni Research Foundationに譲渡された米国特許第5、843、780号は以下の霊
長類胚性幹細胞の精製された調製物の開示を意図している。その細胞は、(i)1 年以上にわたってin vitroで増殖することができる;(ii)霊長類の種に特徴的な
全ての染色体が存在し、長期の培養を通しても顕著な変化のない核型を維持する
;(iii)内胚葉、中胚葉および外胚葉組織由来物へ培養中に分化する能力を維持 する;および、(iv)線維芽細胞フィーダー層上で培養された場合は分化しない。
これらの細胞は報告によればSSEA-1マーカー陰性であり、SEA-3マーカー陽性、S
SEA-4マーカー陽性であり、アルカリホスファターゼ活性を発現し、多分化能性 であり、霊長類種に特徴的な全ての染色体の存在を含み、いかなる染色体も変化
していない核型を有している。更に、これらの細胞はTRA-1-60およびTRA-1-81マ
ーカー陽性である。この細胞はSCIDマウスに注入された場合、内胚葉、中胚葉、
外胚葉細胞に分化すると言われている。また、ヒトまたは霊長類胚盤胞由来の胚
性幹細胞株と言われるものがThomsonら、Science 282:1145-1147およびProc. Na
tl. Sci., USA 92:7844-7848 (1995)に論じられている。
Quite recently, given to James A. Thomson on December 1, 1998, Wiscons
U.S. Patent No. 5,843,780, assigned to the Alumni Research Foundation, intends to disclose the following purified preparations of primate embryonic stem cells. The cells are capable of (i) growing in vitro for more than one year; (ii) having all the chromosomes characteristic of primate species and a karyotype that does not change significantly over long-term culture. (Iii) maintain the ability to differentiate during culture into endoderm, mesoderm and ectoderm tissue-derived products; and (iv) do not differentiate when cultured on fibroblast feeder layers.
These cells were reported negative for the SSEA-1 marker, positive for the SEA-3 marker,
SEA-4 marker positive, expresses alkaline phosphatase activity, is pluripotent, contains the presence of all chromosomes characteristic of primate species, and has a karyotype in which no chromosomes have been altered. I have. Furthermore, these cells are TRA-1-60 and TRA-1-81 marker positive. When these cells are injected into SCID mice, endoderm, mesoderm,
It is said to differentiate into ectoderm cells. Also referred to as human or primate blastocyst-derived embryonic stem cell lines are Thomson et al., Science 282: 1145-1147 and Proc.
tl. Sci., USA 92: 7844-7848 (1995).

【0011】 このように、Thomsonは非ヒト霊長類およびヒト胚性または幹細胞様細胞とい われる細胞およびその作製のための方法を開示している。しかし、意図している
移植レシピエントに対して自家であり、顕著な治療的および診断能力を与えられ
たヒト胚性または幹細胞様細胞の作製方法に対する大きな需要がなお存在する。 この点について、細胞移植によって治療されるかもしれない非常に多くのヒト
の疾病が明らかにされている。例えば、パーキンソン病は黒質におけるドーパミ
ン作動性ニューロンの変質によって引き起こされる。パーキンソン病の標準的な
治療はL-DOPAの投与を含むものであり、これは一時的にドーパミンの欠損を改善
するが、重大な副作用を引き起こし、この疾病の進行を結局は逆転させない。パ
ーキンソン病の治療の異なるアプローチは、多くの脳疾病および中枢神経損傷の
治療に対する広範な応用性を有する見込みのあるものだが、胎仔または新生動物
の細胞または組織を成人脳に移植することを含むものである。脳の種々の領域か
らの胎児性神経は成人脳に取り込ませることができる。そのような移植は実験動
物において実験的に誘導された、複合認知機能(complex cognitive function)を
含む行動性欠損を軽減することが示されている。ヒト臨床試験の初期試験結果も
有望なものである。しかしながら、流産によるヒト胎児細胞または組織の供給は
非常に限られている。更に、流産胎児から細胞または組織を得ることは非常に議
論のあることである。
[0011] Thus, Thomson discloses cells referred to as non-human primate and human embryonic or stem cell-like cells and methods for their production. However, there is still a great need for methods of producing human embryonic or stem cell-like cells that are autologous to the intended transplant recipient and have been given significant therapeutic and diagnostic capabilities. In this regard, numerous human diseases have been identified that may be treated by cell transplantation. For example, Parkinson's disease is caused by degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra. The standard treatment for Parkinson's disease involves the administration of L-DOPA, which temporarily ameliorates dopamine deficiency but causes serious side effects and does not eventually reverse the progression of the disease. Different approaches to the treatment of Parkinson's disease have the potential for broad application in the treatment of many brain diseases and central nervous system injuries, but involve transplanting fetal or neonatal cells or tissues into the adult brain . Fetal nerves from various regions of the brain can be taken into the adult brain. Such transplantation has been shown to reduce experimentally induced behavioral deficits, including complex cognitive functions, in experimental animals. Initial results from human clinical trials are also promising. However, the supply of human fetal cells or tissues by abortion is very limited. Furthermore, obtaining cells or tissues from aborted fetuses is very controversial.

【0012】 現在、患者から「胎児様細胞」を作製する利用可能な方法は存在しない。更に
、同種移植組織は容易に入手できず、同種移植および異種移植組織はどちらも移
植片拒絶に曝される。さらに、ある場合には、移植前に細胞または組織に遺伝的
改変を行うことが有益であろう。しかしながら、そのような改変が望ましい多く
の細胞または組織は培養中にあまり分裂せず、大部分の遺伝的形質転換は迅速に
分裂する細胞が必要である。 従って、この技術分野において、移植および、細胞および遺伝子治療に使用す
るためのヒト胚性または幹細胞様未分化細胞の供給に対する明確な需要が存在す
る。
[0012] Currently, there is no available method for producing "fetal-like cells" from a patient. Furthermore, allografts are not readily available, and both allografts and xenografts are subject to graft rejection. Further, in some cases, it may be beneficial to make genetic modifications to the cells or tissues before transplantation. However, many cells or tissues for which such modification is desired do not divide very much in culture, and most genetic transformations require rapidly dividing cells. Thus, there is a clear need in the art for transplantation and the supply of human embryonic or stem cell-like undifferentiated cells for use in cell and gene therapy.

【0013】本発明の目的 本発明の目的は、胚性または幹細胞様細胞を作製するための新規かつ改良され
た方法を提供することである。 本発明のより具体的な目的は、哺乳動物またはヒト細胞の核を異なる種の除核
卵母細胞に移植することを含む、胚性または幹細胞様細胞を作製するための新規
かつ改良された方法を提供することである。 本発明の他の目的は、特に、非-ヒト霊長類またはヒト細胞の核を、除核した 動物またはヒト卵母細胞、例えば、有蹄類、ヒトまたは霊長類除核卵母細胞に移
植することを含む、非-ヒト霊長類またはヒト胚性若しくは幹細胞様細胞を作製 するための新規かつ改良された方法を提供することである。 本発明の他の目的は、非-ヒト霊長類またはヒト細胞、例えば、ヒト成人細胞 の核を除核した非-ヒト霊長類またはヒト卵母細胞へ移植することを含む、系統-
欠損非-ヒト霊長類またはヒト胚性若しくは幹細胞様細胞を作製するための新規 な方法であって、例えばアンチセンスまたはリボザイムテロメラーゼ遺伝子の発
現を操作することにより、そのような細胞が特定の細胞系統に分化し得ないよう
に遺伝的に操作され、または、細胞が「死滅性」であるように改変されており、
それにより生存可能な子孫を生じない、前記方法を提供することである。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a new and improved method for producing embryonic or stem cell-like cells. A more specific object of the present invention is a new and improved method for producing embryonic or stem cell-like cells, comprising transplanting the nucleus of a mammalian or human cell into an enucleated oocyte of a different species It is to provide. Another object of the present invention is, in particular, to transfer the nucleus of a non-human primate or human cell into an enucleated animal or human oocyte, such as an ungulate, human or primate enucleated oocyte To provide a new and improved method for producing non-human primates or human embryonic or stem cell-like cells. Another object of the present invention is to provide a non-human primate or human cell, such as a line comprising engrafting a non-human primate or human oocyte enucleated from the nucleus of a human adult cell.
A novel method for producing defective non-human primate or human embryonic or stem cell-like cells, wherein such cells are modified to a specific cell lineage, for example, by manipulating the expression of an antisense or ribozyme telomerase gene. Has been genetically engineered to be unable to differentiate into cells, or has been modified such that the cells are "dead"
It is an object of the present invention to provide a method which does not produce viable offspring.

【0014】 更に本発明の別の目的は、核移入に使用されるドナー体細胞を遺伝的に操作し
て、胚発生を増強する遺伝子、例えば、MHC Iファミリー遺伝子、特にQ7および /またはQ9のようなPed遺伝子、を発現させることにより、核移入の効率を挙げ ることおよび特に、核移植によって作製される未着床胚の発生を促進することで
ある。 更にまた本発明の別の目的は、IVPによる核移入胚の生成を増強させること、 より具体的には核移植に使用されるドナー細胞をアポトーシス抵抗性であるよう
に、例えばアポトーシスを阻害する遺伝子、例えばBcl-2またはBcl-2ファミリー
メンバーの発現および/または初期胚発生の際にアポトーシスを誘導する遺伝子
に特異的なアンチセンスリボザイムの発現によってアポトーシス抵抗性であるよ
うに遺伝的に改変することによって、核移植胚の生成を増強させることである。 本発明の更に別の目的は、検出可能なマーカー、例えば視覚化可能な(例えば
蛍光タグ)マーカータンパク質にリンクした特定のサイクリンをコードするDNA 構築物を発現するようにドナー細胞を遺伝的に改変することにより、特定の細胞
周期段階、例えば、G1期にあるドナー細胞の選抜を改善することにより核移入の
効率を改良することである。
It is yet another object of the present invention to genetically engineer donor somatic cells used for nuclear transfer to enhance embryonic development, such as MHC I family genes, particularly Q7 and / or Q9. By expressing such a Ped gene, the efficiency of nuclear transfer is increased, and in particular, the development of unimplanted embryos produced by nuclear transfer is promoted. Yet another object of the present invention is to enhance the production of nuclear transfer embryos by IVP, and more particularly, to make the donor cells used for nuclear transfer resistant to apoptosis, such as a gene that inhibits apoptosis. Genetically modifying it to be apoptotic by, for example, expressing Bcl-2 or a Bcl-2 family member and / or expressing an antisense ribozyme specific for a gene that induces apoptosis during early embryonic development Is to enhance the production of nuclear transfer embryos. It is yet another object of the present invention to genetically modify a donor cell to express a DNA construct encoding a particular cyclin linked to a detectable marker, such as a visualizable (eg, fluorescent tag) marker protein. The goal is to improve the efficiency of nuclear transfer by improving the selection of donor cells at a particular cell cycle stage, eg, the G1 phase.

【0015】 また本発明の目的は、in vitroで作製された胚を、1以上のプロテアーゼ阻害
剤の存在下、好ましくは1以上のカスパーゼ阻害剤の存在下で培養し、それによ
りアポトーシスを阻害することにより、その胚の発生を増強することである。 本発明の別の目的は、動物またはヒト細胞を異なる種の除核卵母細胞へ移植す
ることによって作製される胚性または幹細胞様細胞を提供することである。 本発明の目的は、特に、霊長類またはヒト細胞を除核した動物細胞、例えば、
ヒト、霊長類または有蹄類除核卵母細胞に核を移植することによって、霊長類ま
たはヒト胚性または幹細胞様細胞細胞を提供することである。 本発明の別の目的は、そのような胚性または幹細胞様細胞を治療または診断に
使用することである。 本発明の目的は、特に、そのような霊長類またはヒト胚性または幹細胞様細胞
を、細胞、組織または器官移植が治療上または診断上有益であるような一切の疾
病の治療または診断に使用することである。 本発明の別の目的は、本発明によって作製された胚性または幹細胞様細胞を分
化した細胞、組織または器官の作製のために使用することである。
[0015] It is also an object of the present invention to culture embryos produced in vitro in the presence of one or more protease inhibitors, preferably in the presence of one or more caspase inhibitors, thereby inhibiting apoptosis. Thereby enhancing embryonic development. It is another object of the present invention to provide embryonic or stem cell-like cells produced by transplanting animal or human cells into enucleated oocytes of different species. The purpose of the present invention is in particular, animal cells enucleated primate or human cells, for example,
To provide primate or human embryonic or stem cell-like cell cells by transplanting nuclei into human, primate or ungulate enucleated oocytes. Another object of the invention is to use such embryonic or stem cell-like cells for therapy or diagnosis. The purpose of the present invention is in particular to use such primate or human embryonic or stem cell-like cells for the treatment or diagnosis of any disease for which cell, tissue or organ transplantation is therapeutically or diagnostically beneficial. That is. Another object of the invention is to use the embryonic or stem cell-like cells produced according to the invention for the production of differentiated cells, tissues or organs.

【0016】 本発明の目的は、特に、本発明によって作製された霊長類またはヒト胚性若し
くは幹細胞様細胞を分化ヒト細胞、組織または器官の作製のために使用すること
である。 本発明の別の目的は、本発明によって作製された胚性または幹細胞様細胞を、
遺伝的に操作された胚性または幹細胞様細胞であって、遺伝的に操作されたまた
はトランスジェニック分化ヒト細胞、組織または器官の作製に使用し得る細胞の
作製、例えば遺伝子治療に使用できる細胞の作製に使用することである。 本発明の別の目的は、特に、本発明によって作製された胚性または幹細胞様細
胞をin vitroで、例えば、細胞分化の研究、およびアッセイ目的で、例えば薬剤
研究のために使用することである。 本発明の別の目的は、移植治療の改良法であって、本発明によって作製された
胚性または幹細胞様細胞から作製されるアイソジェニックまたはシンゲニック細
胞、組織もしくは器官の使用を含む方法を提供することである。そのような治療
は、例えば、パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病、ALS、脊髄 損傷、多発性硬化病、筋ジストロフィー症、糖尿病、肝臓疾病、心臓疾病、軟骨
置換(cartilage replacement)、火傷、血管疾病、尿路疾病、および他の疾病の 中でも、免疫不全、骨髄移植、癌、を含む疾病及び損傷の治療が含まれる。
It is an object of the invention, inter alia, to use the primate or human embryonic or stem cell-like cells produced according to the invention for the production of differentiated human cells, tissues or organs. Another object of the present invention is to provide an embryonic or stem cell-like cell produced according to the present invention,
Generation of genetically engineered embryonic or stem cell-like cells that can be used to create genetically engineered or transgenic differentiated human cells, tissues or organs, e.g., cells that can be used for gene therapy It is used for fabrication. Another object of the invention is in particular the use of embryonic or stem cell-like cells produced according to the invention in vitro, for example for studying cell differentiation, and for assay purposes, for example for drug research. . Another object of the invention is to provide an improved method of transplantation therapy, comprising the use of an isogenic or syngenic cell, tissue or organ made from embryonic or stem cell-like cells made according to the invention. That is. Such treatments include, for example, Parkinson's disease, Huntington's disease, Alzheimer's disease, ALS, spinal cord injury, multiple sclerosis, muscular dystrophy, diabetes, liver disease, heart disease, cartilage replacement, burn, vascular disease, It includes the treatment of diseases and injuries including urinary tract disease, and among other diseases, immunodeficiency, bone marrow transplantation, cancer.

【0017】 本発明の別の目的は、本発明によって作製されたトランスジェニック若しくは
遺伝的に操作された胚性または幹細胞様細胞を遺伝子治療、特に上述の疾病およ
び損傷の治療および/または予防に使用することである。 本発明の別の目的は、本発明によって作製された胚性若しくは幹細胞様細胞、
または、本発明によって作製されたトランスジェニック若しくは遺伝的に操作さ
れた胚性または幹細胞様細胞、を核移植の核ドナーとして使用することである。 更に本発明の別の目的は、本発明によって作製された遺伝的に操作されたES細
胞をトランスジェニク動物、例えば、非-ヒト霊長類、げっ歯類、有蹄類その他 の作製に使用することである。そのようなトランスジェニック動物は、例えばヒ
トの疾病の研究のための動物モデルを作製するために使用でき、または、所望の
ポリペプチド、例えば治療または栄養医薬用のもの、の作製に使用することがで
きる。 本発明の前述のおよび他の目的、利点および特徴は以下で明らかになるであろ
う。本発明の性質は以下の、本発明の好ましい実施態様の詳細な記載および添付
の請求項を参照することにより、より明瞭に理解されるであろう。
Another object of the invention is to use the transgenic or genetically engineered embryonic or stem cell-like cells produced according to the invention for gene therapy, in particular for the treatment and / or prevention of the above mentioned diseases and injuries. It is to be. Another object of the invention is an embryonic or stem cell-like cell produced according to the invention,
Alternatively, the use of the transgenic or genetically engineered embryonic or stem cell-like cells produced according to the present invention as a nuclear donor for nuclear transfer. Yet another object of the present invention is to use the genetically engineered ES cells generated according to the present invention for the production of transgenic animals, such as non-human primates, rodents, ungulates and the like. That is. Such transgenic animals can be used, for example, to create animal models for the study of human disease, or can be used to produce desired polypeptides, such as for therapeutic or nutritional medicine. it can. The foregoing and other objects, advantages and features of the invention will become apparent hereinafter. The nature of the invention will be more clearly understood by reference to the following detailed description of preferred embodiments of the invention and the appended claims.

【0018】 (発明の記載) 本発明は、胚性または幹細胞様細胞を、より具体的には非ヒト霊長類またはヒ
トの胚性または幹細胞様細胞を製造する新規な方法を提供する。本出願では、核
移入、核移植またはNTは互換的に用いられる。 上記で論じたように、胚性または幹細胞様細胞の核移入、すなわち核移植によ
る実際の単離はこれまで報告されたことは全くなかった。むしろ以前に報告され
たES様細胞の単離は受精した胚からのものであった。さらにまた、遺伝的に異
なる種の細胞またはDNAを含む核移植の成功、より具体的には、ある1つの種( 例えばヒト)の成人細胞またはDNAおよび別の無関係な種の卵母細胞を含む核移 植の成功の報告はこれまで皆無であった。正確に言えば、近縁種(例えば、ウシ
とヤギおよびウシとバイソン)の細胞の融合によって製造された胚の報告はあっ
たが、そのような胚はES細胞を産生しなかった(Wolfe et al, Theriogenology,
33(1):350(1990))。さらに、非胎児組織に由来する霊長類またはヒトのES細胞
を製造する方法はこれまで報告されたことがなかった。それどころか、現在入手
できる限定的なヒト胎児細胞および組織は偶発的な流産組織および流産胎児から
入手しなければならない。 さらに、本発明の前には、種間核移植によって胚性または幹細胞様細胞を得た
者はいなかった。
Description of the Invention The present invention provides a novel method for producing embryonic or stem cell-like cells, and more specifically, non-human primate or human embryonic or stem cell-like cells. In the present application, nuclear transfer, nuclear transfer or NT are used interchangeably. As discussed above, nuclear transfer of embryonic or stem cell-like cells, ie, actual isolation by nuclear transfer, has never been reported before. Rather, the previously reported isolation of ES-like cells was from fertilized embryos. Furthermore, successful nuclear transfer involving cells or DNA of genetically different species, more specifically adult cells or DNA of one species (eg human) and oocytes of another unrelated species There have been no reports of successful nuclear transfer. Rather, there have been reports of embryos produced by the fusion of cells of closely related species (eg, bovine and goat and bovine and bison), but such embryos did not produce ES cells (Wolfe et al. al, Theriogenology,
33 (1): 350 (1990)). Furthermore, no method has been reported for producing primate or human ES cells derived from non-fetal tissues. On the contrary, the limited human fetal cells and tissues currently available must be obtained from accidentally aborted tissues and aborted fetuses. Furthermore, prior to the present invention, no one had obtained embryonic or stem cell-like cells by interspecies nuclear transfer.

【0019】 全く予期しなかったことではあるが、本発明者らは、ヒトの胚性または幹細胞
様細胞および細胞コロニーは、ヒト細胞(例えば成人の分化細胞)の核を動物の
除核卵母細胞に移植することによって得ることができることを発見した(このよ
うな移植は核移入(NT)ユニットの作製に用いられ、核移入ユニットの細胞は
培養に際してヒトの胚性または幹細胞様細胞および細胞コロニーを生じる)。こ
の結果は非常に驚くべきことである。なぜならば、これは、分化ドナー細胞また
は核を遺伝的に異なる種の除核卵母細胞に導入して、適切な条件下で培養したと
きに胚性または幹細胞様細胞およびコロニーを生じる細胞を含む核移入ユニット
を作製することを含む有効な種間核移植、例えば動物またはヒトの分化細胞(例
えば成人の細胞)から得た細胞核の異なる動物種の除核卵への移植を実施した最
初のものだからである。
Quite unexpectedly, we have found that human embryonic or stem cell-like cells and cell colonies can be used to replace the nuclei of human cells (eg, adult differentiated cells) with enucleated oocytes of animals. (Transplantation was used to generate nuclear transfer (NT) units, and the cells of the nuclear transfer unit were cultured in human embryonic or stem cell-like cells and cell colonies. Yields). This result is very surprising. This includes cells that give rise to embryonic or stem cell-like cells and colonies when the differentiated donor cells or nuclei are introduced into enucleated oocytes of genetically different species and cultured under appropriate conditions Effective interspecies nuclear transfer involving the generation of a nuclear transfer unit, for example, the first to perform a transfer of cell nuclei obtained from differentiated animal or human cells (eg, adult cells) to enucleated eggs of a different animal species That's why.

【0020】 好ましくは、ES様細胞を作製するために用いられるNTユニットは、少なくと
も2から400細胞のサイズに、好ましくは4から128細胞、もっとも好まし
くは少なくとも約50細胞のサイズに培養される。 本発明では、胚性または幹細胞様細胞とは本発明にしたがって作製された細胞
を指す。本出願では、それらが作製される典型的な態様のために、すなわち種間
核移植によって作製されるために幹細胞というよりはむしろ幹細胞様細胞と称す
る。これらの細胞は正常な幹細胞に類似する分化能力を有すると期待されるが、
それらが作製された態様のために重要ではないいくつかの相違をもつであろう。
例えば、これらの幹細胞様細胞は核移入に用いられた卵母細胞のミトコンドリア
を有し、したがって通常の胚性幹細胞と同一には振る舞わない。
[0020] Preferably, the NT units used to generate ES-like cells are cultured to a size of at least 2 to 400 cells, preferably 4 to 128 cells, most preferably at least about 50 cells. In the present invention, embryonic or stem cell-like cells refer to cells made according to the present invention. In this application, we refer to stem cell-like cells rather than stem cells for the typical manner in which they are made, ie, because they are made by interspecies nuclear transfer. These cells are expected to have a differentiation ability similar to normal stem cells,
There will be some differences that are not important due to the manner in which they were made.
For example, these stem cell-like cells have the mitochondria of the oocyte used for nuclear transfer and therefore do not behave identically to normal embryonic stem cells.

【0021】 本発明は、成人細胞(特にヒトドナーの口腔から得たヒトの上皮細胞)の核の
移植は、ウシの卵母細胞に移したとき核移入ユニットの形成をもたらし、これら
核移入ユニットの細胞は、培養に際してヒト幹細胞様または胚性細胞およびヒト
胚性または幹細胞様細胞コロニーを生じるという発見に基づいて為された。最近
この結果は、ウシの除核卵母細胞に成人のケラチン細胞を移植し、胚盤胞および
ES細胞株を作製できたことによって再現された。
The present invention provides that the transfer of nuclei of adult cells, especially human epithelial cells obtained from the oral cavity of a human donor, results in the formation of nuclear transfer units when transferred to bovine oocytes, The cells were made based on the finding that they give rise to human stem cell-like or embryonic cells and human embryonic or stem cell-like cell colonies in culture. Recently, the results showed that adult keratinocytes were transplanted into bovine enucleated oocytes and blastocysts and
Reproduced by the ability to create ES cell lines.

【0022】 これに基づき、本発明者らは、ウシの卵母細胞およびヒトの卵母細胞、さらに
は一般に哺乳類は、十分に類似したまたは保存された成熟過程を胚の発生時に経
験し、そのためにウシの卵母細胞はヒトの卵母細胞の有効な代替物または代用物
として機能できると仮説をたてた。明らかに、一般に卵母細胞は、適切な条件下
で胚の発生を誘導するおそらくはタンパク質性または核酸性因子、および異なる
種で同じかまたは非常に類似した機能を含むであろう。これらの因子には重要な
RNAおよび/またはテロメラーゼが含まれるかもしれない。
Based on this, we have found that bovine oocytes and human oocytes, and more generally mammals, undergo a sufficiently similar or conserved maturation process during embryonic development, It has been hypothesized that bovine oocytes can function as effective substitutes or substitutes for human oocytes. Obviously, oocytes in general will likely contain proteinaceous or nucleic acid factors that induce embryo development under appropriate conditions, and the same or very similar functions in different species. Important for these factors
RNA and / or telomerase may be included.

【0023】 ヒト細胞核は効果的にウシ卵母細胞に移植できるという事実に基づいて、ヒト
の細胞を他の無関係な種(例えば他の有蹄類と同様に他の動物)の卵母細胞に移
植できると期待するのは合理的なことである。特に、他の有蹄類(例えばブタ、
ヒツジ、ウマ、ヤギなど)の卵母細胞は適切なはずである。さらにまた、他の供
給源の卵母細胞も適切であろう(例えば他の霊長類、両生類、ゲッ歯類、ウサギ
、モルモットなどに由来する卵母細胞)。さらに、同様な方法を用いて、ヒトの
卵母細胞にヒトの細胞または細胞核を移植して、得られた未分化胚芽細胞を用い
てヒトのES細胞を作製することができるはずである。
Based on the fact that human cell nuclei can be effectively transplanted into bovine oocytes, human cells can be transferred to oocytes of other unrelated species (eg, other animals as well as other ungulates). It is reasonable to expect it to be portable. In particular, other ungulates (eg pigs,
Oocytes from sheep, horses, goats, etc.) should be appropriate. Furthermore, oocytes from other sources may also be suitable (eg, oocytes from other primates, amphibians, rodents, rabbits, guinea pigs, etc.). Furthermore, human cells or cell nuclei could be transplanted into human oocytes using a similar method, and human ES cells could be produced using the obtained undifferentiated germ cells.

【0024】 したがって、その最も範囲の広い実施態様として、本発明は、動物もしくはヒ
トの細胞核または動物もしくはヒトの細胞を、ドナー核とは異なる動物種の除核
卵母細胞に注入または融合によって移植し、胚性または幹細胞様細胞および/ま
たは細胞培養物を得るために用いることができるNTユニットを作製することを含
む。例えば、本発明は、有蹄類細胞核または有蹄類細胞を別の種(例えば別の有
蹄類または非有蹄類)の除核卵母細胞に注入または融合によって移植し、これら
の細胞および/または核を合体させてNTユニットを作製し、これらNTユニットを
多細胞NTユニット(好ましくは少なくとも約2から400細胞、より好ましくは
4から128細胞、および最も好ましくは少なくとも50細胞を含む)を得るた
めに適切な条件下で培養するすることを含む。そのようなNTユニットの細胞を用
いて培養し、胚性もしくは幹細胞様細胞または細胞コロニーを作製することがで
きる。
Thus, in its broadest embodiment, the invention relates to the implantation of an animal or human cell nucleus or animal or human cell into an enucleated oocyte of a different animal species than the donor nucleus by implantation or fusion. And making NT units that can be used to obtain embryonic or stem cell-like cells and / or cell cultures. For example, the present invention provides that ungulate or ungulate cells can be implanted or implanted into enucleated oocytes of another species (eg, another ungulate or non-ungulate) by implantation or fusion of these cells and And / or combining the nuclei to produce NT units, which may comprise multicellular NT units (preferably including at least about 2 to 400 cells, more preferably including 4 to 128 cells, and most preferably including at least 50 cells). Culturing under appropriate conditions to obtain. By culturing using cells of such NT units, embryonic or stem cell-like cells or cell colonies can be produced.

【0025】 しかしながら、本発明の好ましい実施態様は、ドナーのヒト細胞核またはヒト
細胞を除核したヒト、霊長類、または非霊長類動物の卵母細胞(例えば有蹄類卵
母細胞)、好ましい実施態様ではウシの除核卵母細胞に移植することによって非
ヒト霊長類またはヒトの胚性または幹細胞様細胞を作製することを含む。
However, preferred embodiments of the present invention are directed to human, primate, or non-primate oocytes (eg, ungulate oocytes) from human human cell nuclei or enucleated human cells. Embodiments include making non-human primate or human embryonic or stem cell-like cells by transplanting into bovine enucleated oocytes.

【0026】 一般に、胚性または幹細胞様細胞は以下の工程を含む核移入プロセスよって作
製される: (i)ドナー核の供給源として用いたいと所望するヒトまたは動物の細胞を得
て(ドナー核は遺伝的に改変できる); (ii)適切な供給源(例えば哺乳類および最も好ましくは霊長類または有蹄
類由来、例えばウシ)から卵母細胞を得て; (iii)当該卵母細胞を除核して; (iv)ヒトもしくは動物の細胞または核をドナー細胞または核とは異なる動
物種の除核卵母細胞に、例えば融合または注入によって移し; (v)得られたNT生成物またはNTユニットを培養して、多細胞構造物を作製
し;さらに (vi)当該胚から得た細胞を培養して胚性または幹細胞様細胞および幹細胞
様コロニーを得る。
In general, embryonic or stem cell-like cells are produced by a nuclear transfer process that includes the following steps: (i) obtaining a human or animal cell desired to be used as a source of donor nucleus (donor nucleus); (Ii) obtaining oocytes from a suitable source (eg, from mammals and most preferably from primates or ungulates, eg, cattle); (iii) removing the oocytes (Iv) transferring the human or animal cells or nuclei to enucleated oocytes of a different animal species than the donor cells or nuclei, for example by fusion or injection; (v) the resulting NT product or NT Culturing the unit to produce a multicellular structure; and (vi) culturing cells from the embryo to obtain embryonic or stem cell-like cells and stem cell-like colonies.

【0027】 核移入技術すなわち核移植技術は文献で知られており、従来技術で引用した参
考文献の多くに記載されている。例えば特に以下の文献を参照されたい:Campbe
ll et al, Theriogenology, 43:181(1995); Collas et al, Mol. Report Dev.,
38:264-267(1994); Keefer et al, Biol. Reprod., 50:935-939(1994); Sims et
al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90:6143-6147(1993); WO94/26884; WO94/24
274;およびWO90/03432(これらの文献は参照により本明細書に含まれる)。さら
にまた米国特許第4944384号および同5057420号は、ウシの核移植
の方法を開示している。さらに以下の文献を参照されたい:Cibelli et al, Sci
ence, 280:1256-1258(1998)。
Nuclear transfer or nuclear transfer techniques are known in the literature and are described in many of the references cited in the prior art. See, for example, in particular: Campbe
ll et al, Theriogenology, 43: 181 (1995); Collas et al, Mol. Report Dev.,
38: 264-267 (1994); Keefer et al, Biol. Reprod., 50: 935-939 (1994); Sims et.
al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 6143-6147 (1993); WO94 / 26884; WO94 / 24
274; and WO 90/03432, which are incorporated herein by reference. Furthermore, U.S. Pat. Nos. 4,944,384 and 5,074,420 disclose a method for nuclear transfer of cattle. See also the following references: Cibelli et al, Sci
ence, 280: 1256-1258 (1998).

【0028】 ヒトまたは動物の細胞(好ましくは哺乳類の細胞)は、周知の方法で入手し培
養することができる。本発明で有用なヒトおよび動物の細胞には、例示として上
皮細胞、神経細胞、表皮細胞、ケラチン細胞、造血細胞、メラニン細胞、軟骨細
胞、リンパ球(BおよびTリンパ球)、他の免疫細胞、赤血球、マクロファージ
、単球、単核球、線維芽細胞、心筋細胞および他の筋細胞などが含まれる。さら
に、核移入に用いられるヒトの細胞は種々の器官、例えば皮膚、肺、膵、肝、胃
、腸、心、生殖器、膀胱、腎、尿管および他の泌尿器官などから入手できる。こ
らは適切なドナー細胞例に過ぎない。適切なドナー細胞、すなわち本発明に有用
な細胞は身体の任意の細胞または器官から得ることができる。これらには全ての
体細胞または生殖細胞が含まれる。好ましくは、ドナー細胞またはドナー核は活
発に分裂している細胞(すなわち非休止細胞)を含む(これはクローニング効果
を強化すると報告されたためである)。さらに好ましくは、そのようなドナー細
胞は細胞のG1期にあるであろう。
[0028] Human or animal cells (preferably mammalian cells) can be obtained and cultured by well-known methods. Human and animal cells useful in the present invention include, by way of example, epithelial cells, nerve cells, epidermal cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, chondrocytes, lymphocytes (B and T lymphocytes), other immune cells Erythrocytes, macrophages, monocytes, monocytes, fibroblasts, cardiomyocytes and other muscle cells. In addition, human cells used for nuclear transfer are available from various organs, such as skin, lung, pancreas, liver, stomach, intestine, heart, genitalia, bladder, kidney, ureter and other urinary organs. These are only examples of suitable donor cells. Suitable donor cells, ie, cells useful in the present invention, can be obtained from any cell or organ of the body. These include all somatic or germ cells. Preferably, the donor cell or donor nucleus comprises actively dividing cells (ie, non-resting cells) because it has been reported to enhance the cloning effect. More preferably, such donor cells will be in the G1 phase of the cells.

【0029】 得られた未分化胚芽細胞は、文献(Thomson et al, Science 282:1145-1147(1
998); Thomson et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92:7544-7848(1995)(こ
れらの文献は参照により本明細書に含まれる)に報告された培養法方にしたがっ
て胚性幹細胞株を得るために用いることができる。 以下の実施例では核移入のためのドナーとして用いられる細胞は、ヒトドナー
の口腔に由来する上皮細胞およびヒト成人ケラチン細胞であった。しかしながら
、既に論じたたように、本開示方法はヒトの他の細胞または核にも応用できる。
さらに、細胞核はヒトの体細胞および生殖細胞の両方から得ることができる。
The obtained undifferentiated germinal cells are described in the literature (Thomson et al, Science 282: 1145-1147 (1
Natl. Acad. Sci. USA, 92: 7544-7848 (1995), which are incorporated herein by reference in their culture method as reported in Thomson et al. Proc. Natl. Can be used to obtain stem cell lines. In the examples below, cells used as donors for nuclear transfer were epithelial cells from the oral cavity of human donors and human adult keratinocytes. However, as discussed above, the disclosed method is applicable to other cells or nuclei in humans.
In addition, cell nuclei can be obtained from both human somatic and germ cells.

【0030】 さらに、当技術分野で知られている適切な技術を用いて核移入の前にドナー細
胞を有糸分裂期に停止させることが可能である。細胞周期を種々のステージに停
止させる方法は綿密に米国特許第5262409号(この文献は参照により本明
細書に含まれる)に概説されている。特に、シクロヘキシミドが有糸分裂に抑制
作用をもつと報告されたが(Bowen & Wilson, J. Heredity 45:3-9(1995))、そ
れはまた、電気パルス処理と組み合わせたとき成熟ウシ卵胞の卵母細胞の活性化
を改善するために用いることができる(Yang et al, Biol. Reprod. 42(Suppl.
1):117(1992))。
In addition, donor cells can be arrested at mitosis prior to nuclear transfer using appropriate techniques known in the art. Methods for arresting the cell cycle at various stages are reviewed in detail in US Pat. No. 5,262,409, which is incorporated herein by reference. In particular, although cycloheximide has been reported to have an inhibitory effect on mitosis (Bowen & Wilson, J. Heredity 45: 3-9 (1995)), it has also been reported that mature bovine follicular It can be used to improve the activation of mother cells (Yang et al, Biol. Reprod. 42 (Suppl.
1): 117 (1992)).

【0031】 接合体遺伝子の活性化はヒストンH4の高アセチル化に付随している。トリコ
スタチン−Aは、他の化合物のように、ヒストンデアセチラーゼを可逆的態様で
抑制することが示された(Adenot et al, "Differential H4 acetylation of pa
ternal and maternal chromatin precedes DNA replication and Differential
transcriptional activity in pronuclei of 1-cell mouse embryos". Developm
ent 124(22):4615-4625(Nov. 1997); Yoshida et al, "Trichostatin A and tra
poxin: novel chemical probes for the role of histone acetylation in chro
matin structure and function". Bioessays 17(5):423-430(May, 1995))。
Activation of the zygote gene is associated with hyperacetylation of histone H4. Trichostatin-A, like other compounds, has been shown to inhibit histone deacetylase in a reversible manner (Adenot et al, "Differential H4 acetylation of pa
ternal and maternal chromatin precedes DNA replication and Differential
transcriptional activity in pronuclei of 1-cell mouse embryos ". Developm
ent 124 (22): 4615-4625 (Nov. 1997); Yoshida et al, "Trichostatin A and tra
poxin: novel chemical probes for the role of histone acetylation in chro
matessa structure and function ". Bioessays 17 (5): 423-430 (May, 1995)).

【0032】 例えば、ヒストンデアセチラーゼを抑制することによってブチレートもヒスト
ンの高アセチル化を引き起こすと考えられている。一般に、ブチレートは遺伝子
発現を改変するようであり、ほとんど全ての事例で、培養細胞へのブチレートの
添加は細胞増殖を停止させるようである。この関係でのブチレートの使用は米国
特許第5681718号(この文献は参照により本明細書に含まれる)に記載さ
れている。したがって、ドナー細胞は融合前に、トリコスタチン−Aまたは別の
適切なデアセチラーゼ抑制物質に暴露することができる。また、そのような化合
物はゲノム活性化の前に培養液に添加できる。
For example, butyrate is also believed to cause histone hyperacetylation by inhibiting histone deacetylase. In general, butyrate appears to modify gene expression, and in almost all cases, the addition of butyrate to cultured cells appears to stop cell growth. The use of butyrate in this context is described in US Pat. No. 5,681,718, which is incorporated herein by reference. Thus, the donor cells can be exposed to trichostatin-A or another suitable deacetylase inhibitor prior to fusion. Also, such compounds can be added to the culture solution prior to genome activation.

【0033】 さらに、DNAの脱メチルは、DNA調節配列への転写因子の適切な接近のための要
件であると考えられる。移植前の胚の8細胞期から胚盤胞期の全体的な脱メチル
は以前に記載された(Stein et al, Mol. Reprod. & Dev. 47(4):121-429)。ま
た、細胞のDNAメチル化レベルを低下させるために5−アザシチジンを用いるこ とができることが報告された(Jaenisch et al, (1997))。これは、もしかする
と転写因子のDNA調節配列への接近の増加につながる。したがって、ドナー細胞 は融合の前に5−アザシチジン(5−Aza)に暴露してもよい。また5−Az
aは8細胞期から胚盤胞期に培養液に添加してもよい。また別に、DNA脱メチル を実施するために他の既知の方法を用いることができる。
In addition, demethylation of DNA is thought to be a requirement for proper access of transcription factors to DNA regulatory sequences. Global demethylation from the 8-cell stage to the blastocyst stage of the embryo before transfer has been described previously (Stein et al, Mol. Reprod. & Dev. 47 (4): 121-429). It was also reported that 5-azacytidine can be used to reduce cellular DNA methylation levels (Jaenisch et al, (1997)). This may lead to increased access of transcription factors to DNA regulatory sequences. Thus, donor cells may be exposed to 5-azacytidine (5-Aza) prior to fusion. Also 5-Az
a may be added to the culture solution from the 8-cell stage to the blastocyst stage. Alternatively, other known methods can be used to perform DNA demethylation.

【0034】 核の移し変えに用いられる卵母細胞は、哺乳類および両生類を含む動物から得
ることができる。卵母細胞の適切な哺乳類供給源には、ウシ、ヒツジ、ブタ、ウ
マ、ウサギ、ヤギ、モルモット、マウス、ハムスター、ラット、霊長類、ヒトな
どが含まれる。好ましい実施態様では、卵母細胞は、霊長類または有蹄類(例え
ばウシ)から得られる。 卵母細胞を単離する方法は当技術分野で周知である。本質的には、これは、哺
乳類(例えばウシ)または両生類の卵巣または生殖管から卵母細胞を単離するこ
とを含む。容易に入手できるウシ卵母細胞の供給源は屠場の材料である。
Oocytes used for nuclear transfer can be obtained from animals, including mammals and amphibians. Suitable mammalian sources of oocytes include cows, sheep, pigs, horses, rabbits, goats, guinea pigs, mice, hamsters, rats, primates, humans, and the like. In a preferred embodiment, the oocyte is obtained from a primate or ungulate (eg, a cow). Methods for isolating oocytes are well known in the art. Essentially, this involves isolating oocytes from the ovaries or genital tract of a mammal (eg, a cow) or amphibian. A readily available source of bovine oocytes is slaughterhouse material.

【0035】 遺伝子操作、核移入およびクローニングのような技術の使用を成功させるため
には、卵母細胞は一般に、これらの細胞を核移入のためのレシピエント細胞とし
て用いる前、および精子細胞によって受精させて胚に発育させる前にin vitroで
成熟させる必要がある。このプロセスは一般に、未成熟(前期I)卵母細胞を動
物の卵巣(例えば屠場で得られるウシの卵巣)から採集し、受精または除核前に
、これらの卵母細胞を卵母細胞が中期IIに達するまで(これはウシ卵母細胞の
場合は一般に吸引後約18−24時間で生じる)熟成培養液で成熟させることを
必要とする。本発明の目的では、この期間は”熟成期間”として知られている。
この期間の計算で本明細書で用いられるように、”吸引”とは未成熟な卵母細胞
を卵胞から吸引することを指す。
For successful use of techniques such as genetic manipulation, nuclear transfer and cloning, oocytes are generally fertilized before using these cells as recipient cells for nuclear transfer and by sperm cells. It must be matured in vitro before it can be allowed to develop into an embryo. This process generally involves collecting immature (early I) oocytes from the ovaries of an animal (eg, bovine ovaries obtained at the slaughterhouse) and, prior to fertilization or enucleation, transforming these oocytes into metaphases. It requires maturation in a ripening broth until II is reached, which generally occurs about 18-24 hours after aspiration for bovine oocytes. For the purposes of the present invention, this period is known as the "aging period".
As used herein in the calculation of this period, "aspiration" refers to aspiration of immature oocytes from a follicle.

【0036】 さらに、in vivoで成熟させた中期IIの卵母細胞は核移入技術で用いて成功 をもたらした。本質的には、非過剰排卵もしくは過剰排卵牛または未経産牛から
、発情期が開始してから35−48時間後に、またはヒト絨毛膜ゴナドトロピン
(hCG)もしくは同様なホルモンの注射後同時間を過ぎてから成熟した中期II の卵母細胞を外科的に採集した。
In addition, metaphase II oocytes matured in vivo have been successfully used in nuclear transfer techniques. Essentially, from non-superovulated or superovulated or heifers, 35-48 hours after the onset of estrus or the same time after injection of human chorionic gonadotropin (hCG) or similar hormones After passage, mature metaphase II oocytes were harvested surgically.

【0037】 除核または核の移し変え時の卵母細胞の成熟段階はNT法の成功に重要である
ことが報告された(例えば以下を参照されたい:Prather et al, Differentiati
on, 48:1-9(1991))。一般に、これまでの哺乳類胚のクローニング手法での成功
例では中期IIの卵母細胞をレシピエント卵母細胞として用いている。なぜなら
ば、卵母細胞は、受精精子を処理しているので、導入された核を処理するために
この時期に十分に”活性化”されていると考えられるかである。家畜(特にウシ
)では、卵母細胞活性化の期間は、一般に吸引後約16〜52時間、好ましくは
約28〜42時間の範囲である。
The stage of oocyte maturation upon enucleation or transfer of nuclei was reported to be important for the success of the NT method (see, eg, Prather et al, Differentiati
on, 48: 1-9 (1991)). Generally, metaphase II oocytes have been used as recipient oocytes in successful mammalian embryo cloning techniques to date. Because the oocyte is processing the fertilized sperm, it may be considered "activated" enough at this time to process the introduced nucleus. In domestic animals (especially cattle), the duration of oocyte activation generally ranges from about 16 to 52 hours, preferably from about 28 to 42 hours after inhalation.

【0038】 例えば、未成熟卵母細胞はHEPES緩衝ハムスター胚培養液(HECM)で文献(Ses
hagine et al, Biol. Reprod. 40:544-606(1989))の記載にしたがって洗浄し、 続いて一層の軽量パラフィンまたはシリコン下で39℃にて成熟培養液の滴下の下
に静置した。成熟培養液は、適切なゴナドトロピン(例えば黄体形成ホルモン(
LH)および卵胞刺激ホルモン(FSH))およびエストラジオールを含む、10
%ウシ胎児血清含有組織培養液(TCM)199の50マイクロリットルから成
る。
For example, immature oocytes are available from HEPES-buffered hamster embryo culture (HECM) in the literature (Ses
Washed as described in hagine et al, Biol. Reprod. 40: 544-606 (1989)) and then allowed to stand under a drop of mature culture at 39 ° C under a layer of lighter paraffin or silicon. The mature culture is prepared with a suitable gonadotropin (eg, luteinizing hormone (
LH) and follicle stimulating hormone (FSH)) and estradiol.
Consist of 50 microliters of 199% tissue culture medium (TCM) containing fetal bovine serum.

【0039】 所定の成熟時間の後に(典型的には約10から40時間、好ましくは約16−
18時間)、卵母細胞を除核した。除核に先立って、好ましくは卵母細胞を取り
出し、卵丘細胞を除去する前に1ミリグラム/ミリリットルのヒアルロニダーゼ
を含有するHECM中に静置する。卵丘細胞の除去は非常に微細な内径のピペットで
の吸引を繰り返すか、または短時間のヴォルテックスによって達成できる。続い
てむき出しにした卵母細胞を極体についてスクリーニングし、選別した中期II
の卵母細胞(極体の存在によって決定)を続いて核の移し変えに用いる。除核は
以下のとおりである。
After a predetermined maturation time (typically about 10 to 40 hours, preferably about 16-
18 hours), the oocytes were enucleated. Prior to enucleation, oocytes are preferably removed and placed in HECM containing 1 milligram / milliliter hyaluronidase before removing cumulus cells. Removal of cumulus cells can be achieved by repeated aspiration with a very fine inside diameter pipette or by brief vortexing. The exposed oocytes were subsequently screened for polar bodies and selected for metaphase II
Oocytes (determined by the presence of polar bodies) are subsequently used for nuclear transfer. The enucleation is as follows.

【0040】 除核は、既知の方法、例えば米国特許第4994384号(この文献は参照に
より本明細書に含まれる)に記載された方法によって実施できる。例えば、中期
IIの卵母細胞は、即時除核の場合にはHECM(場合によって7.5マイクログラム /ミリリットルのサイトケラシンBを含む)に静置するか、または適切な培養液
(例えばCR1aa+発情期の雌牛の血清10%)に静置してから除核すること
ができるが、好ましくは24時間以後ではなく、より好ましくは16〜18時間
後である。
Enucleation can be performed by known methods, for example, the methods described in US Pat. No. 4,994,384, which is incorporated herein by reference. For example, metaphase II oocytes can be placed in HECM (optionally containing 7.5 micrograms / milliliter of cytokerasin B) for immediate enucleation, or in a suitable culture (eg, CR1aa + estrous phase). The enucleation can be carried out after standing in 10% of the serum of a cow, but preferably not after 24 hours, more preferably after 16-18 hours.

【0041】 除核は、極体および近傍の細胞質を除去するためにマイクロピペットを用いて
顕微手術によって達成できる。続いて、卵母細胞をスクリーニングして除核が成
功しているものを特定する。このスクリーニングは、HECM中の1マイクログラム
/ミリリットルの33342ヘキスト染料で卵母細胞を染色し、続いて10秒未
満紫外線の下で卵母細胞を観察することによって実施できる。除核が成功した卵
母細胞を続いて適切な培養液に静置する。 本発明では、レシピエント卵母細胞は好ましくは、in vitro成熟の開始後約1
0から約40時間、より好ましくはin vitro成熟の開始後約16時間から約24
時間、さらに最も好ましくはin vitro成熟の開始後約16時間から18時間の範
囲で除核される。
Enucleation can be accomplished by microsurgery using a micropipette to remove the polar body and nearby cytoplasm. Subsequently, the oocytes are screened to identify those that have been successfully enucleated. This screening can be performed by staining the oocytes with 1 microgram / milliliter of 33342 Hoechst dye in HECM, followed by observing the oocytes under ultraviolet light for less than 10 seconds. The oocytes that have been successfully enucleated are subsequently placed in the appropriate culture medium. In the present invention, the recipient oocyte is preferably about 1 hour after the onset of in vitro maturation.
0 to about 40 hours, more preferably about 16 hours to about 24 hours after the onset of in vitro maturation.
The enucleation is carried out for a period of time, most preferably about 16 to 18 hours after the onset of in vitro maturation.

【0042】 典型的には除核卵母細胞とは異種である動物もしくはヒトの単一細胞またはそ
れに由来する核を、続いてNTユニットの作製に用いる除核卵母細胞の卵黄周囲間
隙に移す。当分野で既知の方法にしたがって、動物もしくはヒトの細胞または核
および除核卵母細胞を用いてNTユニットを作製する。例えば、細胞はエレクトロ
フュージョンによって融合できる。エレクトロフュージョンは、一過性の形質膜
の破壊をもたらすために十分な電気パルスを提供することによって達成できる。
膜は迅速に修復されるので、この形質膜の破壊は非常に短時間である。基本的に
は、2つの隣接する膜に破壊が誘導される場合、再形成時に脂質二重層は混ぜ合
わされ小さなチャンネルが2つの細胞間に開口される。そのような小開口部の熱
力学的不安定性のために、2つの細胞が1つになるまでその開口部は拡大される
。この方法の更なる考察のためには、米国特許第4997384号(Prather et
al)(この文献は参照により本明細書に含まれる)を参照されたい。種々のエレ
クトロフュージョンの媒体を用いることができるが、これらには例えば蔗糖、マ
ンニトール、ソルビトールおよびリン酸緩衝溶液が含まれる。融合はまた、融合
誘導剤としてセンダイウイルスを用いて達成できる(Graham, Wister Inot. Sym
p. Monogr. 9:19(1969))。
A single animal or human cell, typically heterologous to an enucleated oocyte, or a nucleus derived therefrom, is subsequently transferred to the perivitelline space of an enucleated oocyte used to make NT units. . NT units are made using animal or human cells or nuclei and enucleated oocytes according to methods known in the art. For example, cells can be fused by electrofusion. Electrofusion can be achieved by providing sufficient electrical pulses to cause transient plasma membrane disruption.
This disruption of the plasma membrane is very brief since the membrane is repaired quickly. Basically, when disruption is induced in two adjacent membranes, upon reformation, the lipid bilayer mixes and small channels open between the two cells. Due to the thermodynamic instability of such a small opening, the opening is enlarged until the two cells become one. For further discussion of this method, see US Pat. No. 4,997,384 (Prather et al.).
al), which is incorporated herein by reference. A variety of electrofusion media can be used, including, for example, sucrose, mannitol, sorbitol, and phosphate buffered saline. Fusion can also be achieved using Sendai virus as a fusogenic agent (Graham, Wister Inot. Sym.
p. Monogr. 9:19 (1969)).

【0043】 さらにまたいくつかの事例では(例えば小さなドナー核の場合)、電気穿孔融
合を用いるよりは核を直接卵母細胞に注入するのが好ましい。そのような技術は
文献に記載されている(Collas & Barnes, Mol. Reprod. Dev. 38:264-267(1994
)この文献は参照により本明細書に含まれる)。 好ましくは、ヒトまたは動物の細胞および卵母細胞は、卵母細胞の成熟開始後
約24時間で90〜120Vの電気パルスを約15μsec適用して500μmの 小室で電気融合させる。融合後、活性化(例えば下記に示すようなもの)まで、
得られた融合NTユニットを適切な培養液に静置する。典型的には、活性化はその
後まもなく、典型的には24時間未満後に、好ましくは約4−9時間後に実施さ
れる。
Furthermore, in some cases (eg, in the case of small donor nuclei), it is preferable to inject the nuclei directly into the oocyte rather than using electroporation fusion. Such techniques are described in the literature (Collas & Barnes, Mol. Reprod. Dev. 38: 264-267 (1994
This document is hereby incorporated by reference). Preferably, human or animal cells and oocytes are electrofused in a 500 μm compartment by applying a 90-120 V electric pulse for about 15 μsec about 24 hours after the onset of oocyte maturation. After fusion, until activation (eg, as shown below)
The obtained fusion NT unit is allowed to stand in an appropriate culture solution. Typically, activation is performed shortly thereafter, typically after less than 24 hours, preferably after about 4-9 hours.

【0044】 NTユニットは既知の方法で活性化できる。そのような方法には、例えば生理学
的温度より低い温度でNTユニットを培養すること(本質的には冷温(実際には低
温)ショックをNTユニットに適用することによって)が含まれる。これは、NTユ
ニットを室温で培養することによって最も簡便に実施できる。室温は、胚が通常
曝されている生理学的温度条件と比較して低温である。 また別には、活性化は既知の活性化物質の適用によって達成できる。例えば、
受精時の精子による卵母細胞の進入は融合前の卵母細胞を活性化させ、多数の生
命活性をもつ妊娠をもたらし、核移植後に多数の遺伝的に同一の仔牛を生じる。
さらに、電気的および化学的ショックのような処理、またはシクロヘキシミド処
理もまた、融合後のNT胚を活性化させるために用いることができる。適切な卵
母細胞活性化方法は、米国特許第5496720号(Susko-Parrish et al)(こ
の文献は参照により本明細書に含まれる)の主題である。
The NT unit can be activated in a known manner. Such methods include, for example, culturing the NT unit at a sub-physiological temperature (essentially by applying a cold (actually cold) shock to the NT unit). This can be most conveniently performed by culturing the NT unit at room temperature. Room temperature is cold compared to the physiological temperature conditions to which the embryo is normally exposed. Alternatively, activation can be achieved by the application of known activating substances. For example,
Oocyte entry by sperm at fertilization activates the pre-fusion oocytes, resulting in a number of vitally active pregnancies, resulting in a number of genetically identical calves after nuclear transfer.
In addition, treatments such as electrical and chemical shock, or cycloheximide treatment, can also be used to activate NT embryos after fusion. Suitable oocyte activation methods are the subject of US Pat. No. 5,496,720 (Susko-Parrish et al), which is hereby incorporated by reference.

【0045】 例えば、卵母細胞活性化は同時にまたは連続的に以下の工程を実施することに
よって達成できる: (i)卵母細胞中の二価陽イオンレベルを高め、さらに (ii)卵母細胞の細胞タンパク質のリン酸化を低下させる。 これは一般に、卵母細胞の細胞質に二価陽イオン、例えばマグネシウム、スト
ロンチウム、バリウムまたはカルシウムを、例えばイオノフォアの形で導入する
ことによって達成される。二価陽イオンレベルを高める他の方法には、電気ショ
ックの使用、エタノール処理およびケージキレート剤(caged chelator)による処
理が含まれる。 リン酸化は、既知の方法、例えばキナーゼ抑制物質(例えばセリン−スレオニ
ンキナーゼ抑制物質、例えば6−ジメチル−アミノ−プリン、スタウロスポリン
、2−アミノプリン、およびスフィンゴシン)の添加によって低下させることが
できる。 あるいは、細胞タンパク質のリン酸化は、卵母細胞へのホスファターゼ(例え
ばホスファターゼ2Aおよびホスファターゼ2B)の導入によって抑制できる。
For example, oocyte activation can be achieved simultaneously or sequentially by performing the following steps: (i) increasing the level of divalent cations in the oocyte, and (ii) increasing the oocyte Reduces the phosphorylation of cellular proteins. This is generally achieved by introducing a divalent cation, such as magnesium, strontium, barium or calcium, into the cytoplasm of the oocyte, for example in the form of an ionophore. Other methods of increasing divalent cation levels include the use of electric shock, ethanol treatment, and treatment with a caged chelator. Phosphorylation can be reduced by known methods, such as the addition of kinase inhibitors such as serine-threonine kinase inhibitors such as 6-dimethyl-amino-purine, staurosporine, 2-aminopurine, and sphingosine. . Alternatively, phosphorylation of cellular proteins can be suppressed by introducing phosphatases (eg, phosphatase 2A and phosphatase 2B) into the oocyte.

【0046】 活性化NTユニットは、胚性または幹細胞様細胞および細胞コロニーの生成まで
適切なin vitro培養液中で培養できる。胚性または幹細胞様細胞の培養および成
熟に適した培養液は当分野で周知である。既知の培養液の例(これらはウシの胚
性または幹細胞様細胞の培養および維持に用いることができる)には、ハムのF
−10+10%ウシ胎児血清(FCS)、組織培養液199(TCM−199)
+10%ウシ胎児血清、タイロード−アルブミン−ラクテート−ピルベート(T
ALP)、ダルベッコのリン酸緩衝食塩水(PBS)、イーグルおよびウィテン
培養液が含まれる。卵母細胞の採集と成熟に用いられる最も一般的な培養液の1
つはTCM−199および1から20%の血清補充物(ウシ胎児血清、新生児血
清、発情期雌牛血清、仔羊の血清または去勢雄牛血清を含む)である。好ましい
維持培養液は、アールの塩類を含むTCM−199、10%ウシ胎児血清、0.2M
M Maピルベートおよび50μg/mlのゲンタマイシンスルフェートを含む。上記 のいずれも、多様な細胞タイプ(例えば顆粒層細胞、卵管細胞、BRL細胞およ
び子宮細胞およびSTO細胞)を含む同時培養物を含むことができる。
Activated NT units can be cultured in suitable in vitro culture media until the generation of embryonic or stem cell-like cells and cell colonies. Suitable culture media for the culture and maturation of embryonic or stem cell-like cells are well known in the art. Examples of known cultures, which can be used to culture and maintain bovine embryonic or stem cell-like cells, include ham F
-10 + 10% fetal calf serum (FCS), tissue culture solution 199 (TCM-199)
+ 10% fetal calf serum, Tyrode-albumin-lactate-pyruvate (T
ALP), Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS), Eagle and Witten cultures. One of the most common cultures used for oocyte collection and maturation
One is TCM-199 and 1-20% serum supplement (including fetal calf serum, neonatal serum, estrus cow serum, lamb serum or castrated bull serum). A preferred maintenance culture is TCM-199 containing Earle's salts, 10% fetal bovine serum, 0.2M
Contains M Ma pyruvate and 50 μg / ml gentamicin sulfate. Any of the above can include co-cultures containing a variety of cell types (eg, granulosa cells, fallopian tube cells, BRL cells and uterine cells and STO cells).

【0047】 特に、子宮内膜のヒト上皮細胞は、着床前および着床期間の間に白血病抑制因
子(LIF)を分泌する。したがって、LIFの培養液への添加は、再構築胚の
in vitro発生の強化に重要であろう。胚性または幹細胞様細胞培養にLIFを使
用することは米国特許第5712156号(この文献は参照により本明細書に含
まれる)に記載されている。 別の維持培養液は米国特許第5096822号(Rosenkrans, Jr. et al)(こ
の文献は参照により本明細書に含まれる)に記載されている。この胚培養液(C
R1と称される)は胚を維持するために必要な栄養物を含む。CR1は、ヘミカ
ルシウムL−ラクテートを1.0mMから10mM、好ましくは1.0mMから5.0mMの範囲の 量で含んでいる。ヘミカルシウムL−ラクテートは、その中にヘミカルシウム塩
を取り込んでいるL−ラクテートである。 さらに、ヒト胚細胞の培養を維持するための適切な培養液は文献に記載されて
いるとおりである(Thomson et al, Science 282:1145-1147(1998)およびProc.
Natl. Acad. Sci. USA, 92:7844-7848(1995))。
In particular, human epithelial cells of the endometrium secrete leukemia inhibitory factor (LIF) before and during implantation. Therefore, the addition of LIF to the culture medium will
It may be important for enhancing in vitro development. The use of LIF in embryonic or stem cell-like cell culture is described in US Pat. No. 5,712,156, which is incorporated herein by reference. Another maintenance culture is described in US Pat. No. 5,096,822 (Rosenkrans, Jr. et al), which is incorporated herein by reference. This embryo culture solution (C
R1) contains the nutrients required to maintain the embryo. CR1 contains hemicalcium L-lactate in an amount ranging from 1.0 mM to 10 mM, preferably 1.0 mM to 5.0 mM. Hemicalcium L-lactate is L-lactate that has incorporated therein a hemicalcium salt. Further, suitable culture media for maintaining human embryonic cell cultures are as described in the literature (Thomson et al, Science 282: 1145-1147 (1998) and Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 92: 7844-7848 (1995)).

【0048】 その後、培養NTユニットは好ましくは洗浄され、続いて適切な培養液、例えば
CRIaa培養液、ハムのF−10、組織培養液−199(TCM−199)、
タイロード−アルブミン−ラクテート−ピルベート(TALP)ダルベッコリン
酸緩衝食塩水(PBS)、イーグルまたはウィッテンの培養液(好ましくは約1
0%のFCSを含む)に静置される。そのような培養は、適切なコンフルエント
なフィーダー層を含むウェルプレートで実施できる。例示としての適切なフィー
ダー層には、線維芽細胞および上皮細胞、例えば有蹄類に由来する線維芽細胞お
よび子宮上皮細胞、ニワトリ線維芽細胞、ネズミ(例えばマウスまたはラット)
の線維芽細胞、STOおよびSI−m220フィーダー細胞株、並びにBRL細
胞が含まれる。
Thereafter, the culture NT unit is preferably washed, followed by a suitable culture, such as CRIaa culture, Ham's F-10, tissue culture-199 (TCM-199),
Tyrode-albumin-lactate-pyruvate (TALP) Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS), Eagle or Witten culture (preferably about 1
(Including 0% FCS). Such a culture can be performed in a well plate containing a suitable confluent feeder layer. Exemplary suitable feeder layers include fibroblasts and epithelial cells, eg, fibroblasts and uterine epithelial cells from ungulates, chicken fibroblasts, murine (eg, mouse or rat)
, STO and SI-m220 feeder cell lines, and BRL cells.

【0049】 好ましい実施態様では、フィーダー細胞はマウス胚の線維芽細胞を含むであろ
う。適切な線維芽細胞のフィーダー層の調製手段は以下の実施例に記載されてい
るが、充分に当業者の技術範囲内である。 NTユニットは、胚性幹細胞様細胞または細胞コロニーを作製するために用いる
ことができる細胞を得るために適切なサイズに達するまでフィーダー層上で培養
される。好ましくは、これらのNTユニットは、少なくとも約2から400細胞、
より好ましくは約4から128細胞、最も好ましくは少なくとも50細胞のサイ
ズに達するまで培養されるであろう。培養は適切な条件下で(すなわち約38.5℃
および5%CO2)、増殖を最適化するために典型的には約2〜5日毎に、好ま しくは約3日毎に培養液を交換しながら実施される。
In a preferred embodiment, the feeder cells will comprise mouse embryo fibroblasts. Means for preparing a suitable fibroblast feeder layer are described in the Examples below, but are well within the skill of those in the art. NT units are cultured on the feeder layer until they reach the appropriate size to obtain cells that can be used to create embryonic stem cell-like cells or cell colonies. Preferably, these NT units comprise at least about 2 to 400 cells,
More preferably it will be cultured until it reaches a size of about 4 to 128 cells, most preferably at least 50 cells. Culture is performed under appropriate conditions (ie, about 38.5 ° C).
And 5% CO 2 ), typically with a media change every about 2-5 days, preferably about every 3 days, to optimize growth.

【0050】 ヒト細胞/除核ウシ卵母細胞に由来するNTユニットの場合には、ES細胞コロニ
ーを産生するために十分な細胞(典型的には約50細胞の規模で)が、卵母細胞
の活性化の開始から約12日で得られるであろう。しかしながら、これは、核ド
ナーとして用いられた個々の細胞、個々の卵母細胞の種、および培養条件にした
がって変動するであろう。いつ所望された十分な数の細胞が得られるかは、当業
者には培養NTユニットの形態を基に視覚的に容易に確認できる。 ヒト/ヒト核移入胚の場合には、ヒトの組織培養細胞の維持で有用であること
が知られている培養液を使用するのが有利であろう。ヒトの胚に適した培養液の
例には文献に報告された培養液(Jones et al, Human Reprod. 13(1):169-177(1
998))、P1−カタログ番号#99242培養液およびP1−カタログ番号#9
9292培養液(ともにアービン・サイエンティフィック(Irvine Scientific)
(カリフォルニア州、サンタアナ)から入手できる)、並びにThomson・ら((199
8)および(1995)上掲書)が用いているものが含まれる。
In the case of NT units from human cells / enucleated bovine oocytes, sufficient cells (typically on the order of about 50 cells) to produce ES cell colonies are Will be obtained in about 12 days from the start of activation. However, this will vary according to the individual cells used as nuclear donors, individual oocyte species, and culture conditions. One skilled in the art can easily confirm when a desired sufficient number of cells can be obtained based on the form of the cultured NT unit. In the case of human / human nuclear transfer embryos, it may be advantageous to use a culture that is known to be useful in maintaining human tissue culture cells. Examples of cultures suitable for human embryos include cultures reported in the literature (Jones et al, Human Reprod. 13 (1): 169-177 (1
998)), P1-catalog number # 99242 culture and P1-catalog number # 9
9292 culture solution (both Irvine Scientific)
(Available from Santa Ana, Calif.), And Thomson et al. ((199
8) and (1995) supra).

【0051】 上記で考察したように、本発明で用いられる細胞は、好ましくは哺乳類の体細
胞、もっとも好ましくは活発に分裂している(非休止)哺乳類細胞培養物に由来
する細胞を含む。特に好ましい実施態様では、ドナー細胞は、所望のDNA配列の 付加、欠失または置換によって遺伝的に改変されるであろう。例えば、ドナー細
胞(例えばケラチン細胞または線維芽細胞(例えばヒト、霊長類またはウシ由来
))は、所望の遺伝子生成物、例えば治療ペプチドの発現を提供するDNA構築物を トランスフェクトされるか、または当該構築物で形質転換される。治療ポリペプ
チドの例にはリンホカイン(例えばIGF-I、IGF-II)、インターフェロン、コロニ
ー刺激因子、結合組織ポリペプチド(例えばコラーゲン)、遺伝因子、凝固因子
、酵素、酵素抑制物質などが含まれる。 さらに上記で考察したように、ドナー細胞は核移入の前に改変して、所望の作
用(例えば障害された細胞系列の発生、胚の発生の強化、および/またはアポト
ーシスの抑制)を達成することができる。所望の改変の例は下記でさらに考察す
る。
As discussed above, the cells used in the present invention preferably include mammalian somatic cells, most preferably cells from actively dividing (non-quiescent) mammalian cell cultures. In a particularly preferred embodiment, the donor cells will be genetically modified by the addition, deletion or substitution of the desired DNA sequence. For example, donor cells (eg, keratinocytes or fibroblasts (eg, human, primate or bovine)
)) Is transfected or transformed with a DNA construct that provides for expression of the desired gene product, eg, a therapeutic peptide. Examples of therapeutic polypeptides include lymphokines (eg, IGF-I, IGF-II), interferons, colony stimulating factors, connective tissue polypeptides (eg, collagen), genetic factors, coagulation factors, enzymes, enzyme inhibitors, and the like. As discussed further above, the donor cells are modified prior to nuclear transfer to achieve a desired effect (eg, development of an impaired cell lineage, enhanced embryonic development, and / or suppression of apoptosis). Can be. Examples of desired modifications are discussed further below.

【0052】 本発明の特徴の1つは、欠損系列であって、したがって核移入に用いた場合に
生存子孫を生じることができないようなドナー細胞(例えばヒトの細胞)の遺伝
的改変を含む。これは、倫理的理由のために生存能を有する胚の作製が望まれな
い結果である場合に、特にヒトの核移入胚の場合に望まれる。これは、核移入に
用いたときに、ヒトの細胞を特定の細胞系列に分化できないように遺伝的に操作
することによって実施できる。特に、核移入ドナーとして用いるとき、得られた
”胚”が中胚葉、内胚葉または外胚葉組織の少なくとも1つを含まないか、実質
的に欠いているように細胞を遺伝的に改変できる。 これは、1つまたは2つ以上の中胚葉、内胚葉または外胚葉に特異的な遺伝子
をノックアウトするか、または損傷させることによって達成できることが予想さ
れる。その様な遺伝子の例には以下が含まれる: 中胚葉:SRF、MESP-1、HNF-4、β-Iインテグリン、MSD; 内胚葉:GATA-6、GATA-4; 外胚葉:RNAヘリカーゼA、Hβ58
One of the features of the present invention involves genetic modification of donor cells (eg, human cells) that are defective lines and thus cannot produce viable offspring when used for nuclear transfer. This is desirable where the generation of viable embryos is an undesirable result for ethical reasons, especially in the case of human nuclear transfer embryos. This can be accomplished by genetically manipulating human cells so that they cannot differentiate into a particular cell lineage when used for nuclear transfer. In particular, when used as a nuclear transfer donor, the cells can be genetically modified such that the resulting "embryo" does not contain or is substantially devoid of at least one of mesoderm, endoderm or ectoderm tissue. It is envisioned that this can be achieved by knocking out or damaging one or more mesoderm, endoderm or ectoderm specific genes. Examples of such genes include: mesoderm: SRF, MESP-1, HNF-4, β-I integrin, MSD; endoderm: GATA-6, GATA-4; ectoderm: RNA helicase A , Hβ58

【0053】 上記リストは、中胚葉、内胚葉または外胚葉の発育に含まれる既知遺伝子の代
表例であり非排他的リストを意図している。中胚葉欠損、内胚葉欠損または外胚
葉欠損細胞並びに胚の発生は以前に文献に報告されている。例えば以下を参照さ
れたい:Arsenian et al, EMBO J. 17(2):6289-6299(1998); Y. Saga, Mech. De
v. 75(1-2):53-66(1998); Holdener et al, Development, 120:(5):1355-1346(1
994); Chen et al, Genes Dev. 8(20):2466-2477(1994); Rohedel et al, Dev.
Biol. 201(2):167-189(1998)(中胚葉);Morrisey et al, Genes Dev. 12(22):
3579-3590(1998); Soudais et al, Development 121(11):3877-3888(1995)(内胚
葉);およびLee et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95(23):13709-13713(19
98);Radice et al, Development 111(3):801-811(1991)(外胚葉)。
The above list is representative of known genes involved in mesoderm, endoderm or ectoderm development and is intended to be a non-exclusive list. The development of mesodermal, endodermal or ectodermal deficient cells and embryos has been previously reported in the literature. See, for example, Arsenian et al, EMBO J. 17 (2): 6289-6299 (1998); Y. Saga, Mech. De.
v. 75 (1-2): 53-66 (1998); Holdener et al, Development, 120: (5): 1355-1346 (1
994); Chen et al, Genes Dev. 8 (20): 2466-2477 (1994); Rohedel et al, Dev.
Biol. 201 (2): 167-189 (1998) (mesoderm); Morrisey et al, Genes Dev. 12 (22):
3579-3590 (1998); Soudais et al, Development 121 (11): 3877-3888 (1995) (endoderm); and Lee et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95 (23): 13709- 13713 (19
98); Radice et al, Development 111 (3): 801-811 (1991) (ectoderm).

【0054】 一般に、所望の体細胞(例えばヒトのケラチン細胞、上皮細胞または線維芽細
胞)は、特定の細胞系列に特異的な1つまたは2つ以上の遺伝子が”ノックアウ
ト”されるか、および/またはそのような遺伝子の発現が顕著に障害されるよう
に遺伝的に操作されるであろう。これは、既知の方法(例えば同種組換え)によ
って達成できる。所望の遺伝子の”ノックアウト”を実施する好ましい遺伝シス
テムは、米国特許第5631153号(Capecchi et al)および同546476
4号に開示されている。同特許は、所望の哺乳類ゲノムでDNA配列の標的誘導改 変を可能にする正負選別(positive-negative selection, PNS)ベクターを開示 する。そのような遺伝的改変は、核移入ドナーとして用いたとき特定の細胞系列
に分化することができない細胞を生じるであろう。
In general, the desired somatic cells (eg, human keratinocytes, epithelial cells, or fibroblasts) are “knocked out” by one or more genes specific to a particular cell lineage, and And / or will be genetically engineered so that expression of such genes is significantly impaired. This can be achieved by known methods (eg, homologous recombination). A preferred genetic system for effecting "knock-out" of a desired gene is described in U.S. Pat.
No. 4. The patent discloses a positive-negative selection (PNS) vector that allows targeted directed modification of DNA sequences in the desired mammalian genome. Such genetic modifications will result in cells that cannot be differentiated into a particular cell lineage when used as a nuclear transfer donor.

【0055】 この遺伝的に改変された細胞は、欠損系列(lineage-defective)核移入胚、す
なわち機能的中胚葉、内胚葉または外胚葉の少なくとも1つを発育させない胚を
産生するために用いられる。それによって、得られた胚はたとえ、例えばヒトの
子宮に移植されたとしても生存能をもつ子孫を生じないであろう。しかしながら
、そのような核移入から得られたES細胞は、残余の損傷されていない1つまたは
2つの系列の細胞を産生するという点で有用である。例えば、外胚葉欠損ヒト核
移入胚は中胚葉および外胚葉由来分化細胞を生じるであろう。外胚葉欠損細胞は
、RNAヘリカーゼAまたはHβ58遺伝子の一方または両方の欠失および/また は損傷によって作製できる。
The genetically modified cells are used to produce a lineage-defective nuclear transfer embryo, ie, an embryo that does not develop at least one of functional mesoderm, endoderm or ectoderm. . Thereby, the resulting embryo will not give rise to viable offspring even if implanted, for example, in the human uterus. However, ES cells obtained from such nuclear transfer are useful in that they produce one or two lines of residual undamaged cells. For example, ectoderm-deficient human nuclear transfer embryos will give rise to mesodermal and ectoderm-derived differentiated cells. Ectodermal deficient cells can be created by deletion and / or damage of one or both of the RNA helicase A or Hβ58 genes.

【0056】 これら欠損系列ドナー細胞はまた遺伝的に改変して、別の所望のDNAを発現さ せることができる。 したがって遺伝的に改変したドナー細胞は欠損系列胚盤胞を生じ、この欠損系
列胚盤胞は、移植されたときせいぜい2つの胚葉に分化するであろう。 また別に、ドナー細胞は”致死”であるように改変できる。これはアンチセン
スまたはリボザイムテロメラーゼ遺伝子を発現させることによって達成できる。
これは、アンチセンスDNAまたはリボザイムの発現を提供する既知の遺伝的方法 によって、または遺伝子のノックアウトによって実施できる。これらの”致死”
細胞は、核移入に用いたとき生存能をもつ子孫に分化できないであろう。
[0056] These defective lineage donor cells can also be genetically modified to express another desired DNA. Thus, the genetically modified donor cell gives rise to a defective lineage blastocyst, which when transplanted will differentiate at most two germ layers. Alternatively, the donor cells can be modified to be "lethal". This can be achieved by expressing the antisense or ribozyme telomerase gene.
This can be done by known genetic methods that provide for expression of antisense DNA or ribozymes, or by knocking out genes. These “lethals”
The cells will not be able to differentiate into viable progeny when used for nuclear transfer.

【0057】 本発明の別の好ましい実施態様は、組織培養でより効率的に増殖する核移入胚
の作製である。このことは、それがES細胞および/または子孫を産生するために
必要な時間および融合を減少させるという点で有利である(胚盤胞を代理母に移
植する場合)。これはまた、核移入によって生じた胚盤胞およびES細胞は、発育
が障害される可能性があることが観察されたので望ましいことである。これらの
問題は組織培養条件の変更によってしばしば軽減されるが、また別の解決は、胚
の発生に必要な遺伝子の発現を強化することにより胚の発生を強化するものであ
る。
Another preferred embodiment of the present invention is the generation of a nuclear transfer embryo that grows more efficiently in tissue culture. This is advantageous in that it reduces the time and fusion required to produce ES cells and / or progeny (when blastocysts are transferred to surrogate mothers). This is also desirable as it has been observed that blastocysts and ES cells generated by nuclear transfer may be impaired in development. While these problems are often mitigated by altering tissue culture conditions, another solution is to enhance embryo development by enhancing expression of genes required for embryo development.

【0058】 例えば、Pedタイプの遺伝子生成物(これはMHC−Iファミリーに属する
)は胚の発生に極めて重要であることが報告された。より具体的には、マウスの
着床前の胚の場合、Q7およびQ9遺伝子が”迅速成長”表現型に必要であるこ
とが報告された。したがって、これらの遺伝子および関連する遺伝子の発現を提
供するDNA、またはそれらのヒト対応物もしくは他の哺乳類の対応物のドナー細 胞への導入は、より迅速に成長する核移入胚を生じるであろうということは予想
される。このことは、同じ種の細胞または核の融合によって生じた核移入胚より
も組織培養で効率の悪い発生を示す種間核移入胚の場合には特に望ましいことで
ある。
For example, Ped-type gene products, which belong to the MHC-I family, have been reported to be crucial for embryonic development. More specifically, in pre-implantation mouse embryos, the Q7 and Q9 genes were reported to be required for the "rapid growth" phenotype. Thus, introduction of DNA that provides for expression of these and related genes, or their human or other mammalian counterparts, into donor cells will result in more rapidly growing nuclear transfer embryos. It is expected. This is especially desirable in the case of interspecies nuclear transfer embryos that exhibit less efficient development in tissue culture than nuclear transfer embryos resulting from fusion of cells or nuclei of the same species.

【0059】 特に、Q7および/またはQ8遺伝子を含むDNA構築物は、核移入の前にドナー体細
胞に導入されるであろう。例えば、Q7および/またはQ8遺伝子、IRES、1つまたは2
つ以上の選択性マーカー(例えばネオマイシン、ADA、DHFR)およびポリ-A配列(例
えばbGHポリA配列)に機能的に連結した強力な構成的哺乳類プロモーターを含む
発現構築物を構築できる。また、遮蔽配列(insulates)を加えることによってQ7 およびQ9遺伝子発現をさらに強化することは有益であろう。これらの遺伝子は異
なる種(例えばウシ、ヤギ、ブタ、イヌ、ネコ、およびヒト)で高度に保存され
ているので、胚盤胞の発育で初期に発現されることが予想される。さらにまた、
ドナー細胞を操作して、胚の発生を強化する他の遺伝子に影響を与えることがで
きることが予想される。したがって、これらの遺伝的に改変したドナー細胞はよ
り効率的に胚盤胞および着床前の段階の胚を生ずるはずである。
In particular, DNA constructs containing the Q7 and / or Q8 genes will be introduced into donor somatic cells prior to nuclear transfer. For example, the Q7 and / or Q8 genes, IRES, one or two
Expression constructs can be constructed that include a strong constitutive mammalian promoter operably linked to one or more selectable markers (eg, neomycin, ADA, DHFR) and a poly-A sequence (eg, a bGH polyA sequence). It would also be beneficial to further enhance Q7 and Q9 gene expression by adding shielding sequences (insulates). Because these genes are highly conserved in different species (eg, cows, goats, pigs, dogs, cats, and humans), they are expected to be expressed early in blastocyst development. Furthermore,
It is expected that the donor cells can be manipulated to affect other genes that enhance embryonic development. Thus, these genetically modified donor cells should produce blastocysts and pre-implantation stage embryos more efficiently.

【0060】 本発明のまた別の特徴では、アポトーシス(すなわちプログラムされた細胞死
)に耐性をもつドナー細胞の構築が含まれる。細胞死に関連する遺伝子は着床前
の段階の胚に存在することが文献に報告されている(Adams et al, Science 281
(5381):1322-1326(1998))。アポトーシスを誘導すると報告された遺伝子には、
Bad、Bok、BH3、Bik、Hrk、BNIP3、BiML、Bad、BidおよびBGL-1が含まれる。反対にプロ グラムされた細胞死から細胞を保護すると報告された遺伝子には、例示すればBc
L-XL、Bcl-w、Mcl-1、A1、Nr-13、BHRF-1、LMW5-HL、ORF16、Ks-Bel-2、E1B-19KおよびCED
-9が含まれる。
Another aspect of the invention involves the construction of a donor cell that is resistant to apoptosis (ie, programmed cell death). Genes associated with cell death have been reported in the literature to be present in preimplantation stage embryos (Adams et al, Science 281).
(5381): 1322-1326 (1998)). Genes reported to induce apoptosis include:
Bad, Bok, BH3, Bik, Hrk, BNIP3, BiM L, Bad, include Bid and BGL-1. Conversely, genes reported to protect cells from programmed cell death include, for example, Bc
L-XL, Bcl-w, Mcl-1, A1, Nr-13, BHRF-1, LMW5-HL, ORF16, Ks-Bel-2, E1B-19K and CED
-9 is included.

【0061】 したがって、アポトーシスを誘導する遺伝子が”ノックアウト”されているか
、または胚の発生時には細胞をアポトーシスから保護する遺伝子の発現が強化も
しくは開始するドナー細胞を構築できる。 例えば、これは、胚の発生時にそのような保護遺伝子(例えばBc1−2)ま
たは関連遺伝子の調節発現を提供するDNA構築物を導入することによって実施で きる。したがって、特定の増殖条件下で胚を培養することによってこの遺伝子を
”始動させる”ことができる。また別には、この遺伝子は構成的プロモーターに
連結してもよい。
Thus, donor cells can be constructed in which the gene that induces apoptosis has been “knocked out” or in which the expression of genes that protect cells from apoptosis is enhanced or initiated during embryonic development. For example, this can be accomplished by introducing a DNA construct that provides for regulated expression of such a protective gene (eg, Bc1-2) or a related gene during embryonic development. Thus, this gene can be "triggered" by culturing the embryo under specific growth conditions. Alternatively, the gene may be linked to a constitutive promoter.

【0062】 より具体的には、調節性または構成的プロモーター(例えばPGK、SV40、CMV、ユ
ビキチンまたはβ−アクチン、IRES)に連結したBcl-2遺伝子、適切な選択性マ ーカーおよびポリ−A配列を含むDNA構築物を構築して、所望のドナー哺乳類細 胞(例えばヒトのケラチン細胞または線維芽細胞)に導入できる。 核移入胚を作製するために用いられる場合、これらドナー細胞はアポトーシス
に耐性で、それによって組織培養でより効率的に分化するはずである。したがっ
て、核移入によって製造される適切な着床前の胚の速度および/または数を増加
させることができる。
More specifically, the Bcl-2 gene linked to a regulatable or constitutive promoter (eg PGK, SV40, CMV, ubiquitin or β-actin, IRES), a suitable selectable marker and a poly-A sequence Can be constructed and introduced into a desired donor mammalian cell (eg, a human keratinocyte or fibroblast). When used to generate nuclear transfer embryos, these donor cells should be resistant to apoptosis and thereby differentiate more efficiently in tissue culture. Thus, the rate and / or number of suitable pre-implantation embryos produced by nuclear transfer can be increased.

【0063】 同じ結果を得る別の手段は、アポトーシスを誘導する1つまたは2つ以上の遺
伝子の発現を弱めることである。これは、ノックアウトによるか、または胚の発
生で発現され、胚の発生の初期にアポトーシスを誘導する遺伝子に対するアンチ
センスまたはリボザイムを使用することによって達成されるであろう。その例は
上記と同じである。あるいはまた、ドナー細胞は、両方の改変(すなわちアポト
ーシス誘導遺伝子の損傷およびアポトーシスを遅らせまたは妨害する遺伝子の発
現の強化)を含むように構築してもよい。アポトーシスに影響を及ぼす遺伝子の
構築および選別、並びにそのような遺伝子を発現する細胞株は米国特許第564
6008号(Craig B. Thompson et al., ミシガン大学に譲渡)に開示されてい
る(この特許は参照により本明細書に含まれる)。
Another means of achieving the same result is to attenuate the expression of one or more genes that induce apoptosis. This may be achieved by knockout or by using antisense or ribozymes against genes that are expressed in embryonic development and induce apoptosis early in embryonic development. The example is the same as above. Alternatively, donor cells may be constructed to contain both modifications (ie, enhanced apoptosis-inducing gene damage and expression of genes that slow or prevent apoptosis). Construction and selection of genes that affect apoptosis, and cell lines that express such genes are described in US Pat.
No. 6008 (Craig B. Thompson et al., Assigned to the University of Michigan), which is hereby incorporated by reference.

【0064】 効率を強化する1つの方法は、特定の細胞周期にある細胞をドナー細胞として
選択することである。これは核移入効率に対して顕著な効果をもつことが報告さ
れた(Barmes et al, Mol. Reprod. Devel. 36(1):33-41(1993))。特定の細胞サ
イクル期の細胞を選別する種々の方法は報告されているが、これには、血清欠乏
(Campbell et al, Nature, 380:64-66(1966); Wilmut et al, Nature, 385:810
-813(1977))および化学物質による同調(Urbani et al, Exp. Cell Res. 219(1
):159-168(1995))が含まれる。
One way to enhance efficiency is to select cells in a particular cell cycle as donor cells. This was reported to have a significant effect on nuclear import efficiency (Barmes et al, Mol. Reprod. Devel. 36 (1): 33-41 (1993)). Various methods for sorting cells in a particular cell cycle phase have been described, including serum deprivation (Campbell et al, Nature, 380: 64-66 (1966); Wilmut et al, Nature, 385: 810
-813 (1977)) and entrainment by chemicals (Urbani et al, Exp. Cell Res. 219 (1
): 159-168 (1995)).

【0065】 例えば、特定のサイクリンDNAを、検出可能なマーカー(例えば緑色蛍光タン パク質(GFP))とともに調節配列に機能的に連結することができ、サイクリン破 壊ボックス、および場合によってサイクリンとマーカータンパク質の発現を強化
する遮蔽配列(insulation sequence)がこれに続く。それによって、核移入ドナ ーとして使用する所望の細胞サイクルをもつ細胞を容易に視覚により検出および
選別できる。その例は、G1期の細胞を選別するためのサイクリンD1遺伝子である
。しかしながら、いずれのサイクリン遺伝子も本発明での使用に適しているはず
である(例えば以下の文献を参照されたい:King et al, Mol. Biol. Cell 7(9)
:1343-1357(1996))。 しかしながら、所望の細胞周期段階の細胞を作製するための、より侵襲的でな
くより効率のよい方法が必要とされている。これは、検出可能な条件下で特定の
サイクリンを発現するように遺伝的に改変されているドナー細胞によって実行で
きると期待される。これにより、特定の細胞周期の細胞を他の細胞周期から容易
に区別することができる。
For example, a particular cyclin DNA can be operably linked to a regulatory sequence along with a detectable marker (eg, green fluorescent protein (GFP)), the cyclin break box, and optionally the cyclin and marker. This is followed by an insulation sequence that enhances protein expression. Thereby, cells having a desired cell cycle to be used as a nuclear transfer donor can be easily detected and sorted visually. An example is the cyclin D1 gene for sorting cells in the G1 phase. However, any cyclin gene should be suitable for use in the present invention (see, eg, King et al, Mol. Biol. Cell 7 (9)).
: 1343-1357 (1996)). However, there is a need for a less invasive and more efficient method for producing cells at the desired cell cycle stage. This is expected to be possible with donor cells that have been genetically modified to express a particular cyclin under detectable conditions. This allows cells in a particular cell cycle to be easily distinguished from other cell cycles.

【0066】 サイクリンは細胞周期の特定のステージでのみ発現されるタンパク質である。
それらには、G1期のサイクリンD1、D2およびD3、G2/M期のサイクリンB1およびB2、
並びにS期のサイクリンE、AおよびHが含まれる。これらのタンパク質は容易に翻
訳され、サイトゴルサイトトゾル(cytogolcytosol)で破壊される。そのようなタ
ンパク質のこの”一過性”発現は部分的には”破壊ボックス”の存在に起因する
。破壊ボックスは、ユジキチン(ugiquitin)経路によるこれらのタンパク質の即 時破壊を誘導するタグとして機能するタンパク質の一部分である短いアミノ酸配
列である(Adams et al, Science 281(5321):1322-1326(1998))。
Cyclin is a protein that is expressed only at certain stages of the cell cycle.
These include cyclins D1, D2 and D3 in G1, cyclins B1 and B2 in G2 / M,
And S-phase cyclins E, A and H. These proteins are easily translated and destroyed by cytogolcytosol. This "transient" expression of such proteins is due, in part, to the presence of a "disruption box". The disruption box is a short amino acid sequence that is part of a protein that functions as a tag to induce immediate destruction of these proteins by the ugiquitin pathway (Adams et al, Science 281 (5321): 1322-1326 (1998 )).

【0067】 本発明では、1つまたは2つ以上のそのようなサイクリン遺伝子を容易に検出
できる条件下で、好ましくは目でみることができるように(例えば蛍光標識の使
用によって)発現するドナー細胞が構築されるであろう。例えば、特定のサイク
リンDNAは好ましくは調節配列に、検出可能なマーカー(例えば緑色蛍光タンパ ク質(GEP))とともに機能的に連結することができ、サイクリン破壊ボックス、 および場合によってサイクリンおよび/またはマーカータンパク質の発現を強化
する遮蔽配列がこれに続く。それによって、核移入ドナーとして使用する所望の
細胞サイクルの細胞が容易に視覚によって検出および選別できる。その例は、G1
期の細胞の選別に使用できるサイクリンD1遺伝子である。しかしながら、いずれ
のサイクリン遺伝子も本発明での使用に適しているはずである(例えば以下の文
献を参照されたい:King et al, Mol. Biol. Cell 7(9):1343-1357(1996))。
In the present invention, donor cells that express one or more such cyclin genes under conditions that are readily detectable, preferably in a visible manner (eg, by use of a fluorescent label) Will be built. For example, a particular cyclin DNA can be operably linked to a regulatory sequence, preferably with a detectable marker (eg, green fluorescent protein (GEP)), a cyclin disruption box, and optionally a cyclin and / or marker. This is followed by a shielding sequence that enhances protein expression. Thereby, cells of the desired cell cycle to be used as nuclear transfer donors can be easily detected and sorted visually. An example is G1
This is a cyclin D1 gene that can be used to select cells in the anaphase. However, any cyclin gene should be suitable for use in the present invention (see, eg, King et al, Mol. Biol. Cell 7 (9): 1343-1357 (1996)). .

【0068】 更に本発明の別の側面は、核移入の効率、好ましくは種間核移入法の効率を向
上させる方法である。本発明者らは一つの種の核または細胞は異なる種の除核卵
母細胞に挿入されまたは融合された場合、胚盤胞を形成する核移植胚を生じさせ
ることができ、その胚はES細胞株を生じさせることを証明したが、そのような方
法の効率は極めて低い。従って、多数の融合は典型的には胚盤胞を形成するため
に効率化される必要がある。ここで、胚盤胞の細胞はES細胞およびES細胞株を生
じさせるために培養されることがあるものである。 更に、in vitroで核移入胚の発生を増強するための別の方法は、培養条件を最
適化することによるものである。この結果を得るための一つの手段は、アポトー
シスを阻害する条件下でNT胚を培養することである。本発明のこの実施態様につ
いては、カスパーゼのようなプロテアーゼが他の細胞型に類似したアポトーシス
によって卵母細胞の死を引き起こすことができることが見出されている(Jurisi
cosavaら、Mol. Reprod. Devel., 51(3):243-253 (1998)を参照せよ)。
Still another aspect of the present invention is a method for improving the efficiency of nuclear transfer, preferably the efficiency of an interspecies nuclear transfer method. We can produce a nuclear transfer embryo that forms a blastocyst when a nucleus or cell of one species is inserted or fused into an enucleated oocyte of a different species, the embryo having an ES Although proven to give rise to cell lines, the efficiency of such methods is very low. Thus, many fusions typically need to be streamlined to form blastocysts. Here, blastocyst cells are sometimes cultured to give rise to ES cells and ES cell lines. Furthermore, another method for enhancing the development of nuclear transfer embryos in vitro is by optimizing culture conditions. One way to achieve this result is to culture NT embryos under conditions that inhibit apoptosis. For this embodiment of the invention, it has been found that proteases such as caspases can cause oocyte death by apoptosis similar to other cell types (Jurisi
cosava et al., Mol. Reprod. Devel., 51 (3): 243-253 (1998)).

【0069】 胚盤胞の発生は、核移入に使用され、胚盤胞の維持に使用される、または、未
着床段階の胚の培養に使用される培地に1以上のカスパーゼ阻害剤を含めること
によって増強されるであろうことが予想される。そのような阻害剤には、例とし
て、カスパーゼ-4阻害剤I、カスパーゼ-3阻害剤I、カスパーゼ-6阻害剤II、カ スパーゼ-9阻害剤II、およびカスパーゼ-1阻害剤Iが含まれる。それらの量はア ポトーシスを阻害するために効果的な量、例えば、培地に対して0.00001〜5.0質
量%であろう;より好ましくは、培地に対して0.01質量%〜1.0質量%であろう 。従って、上述の方法は、続く組織培養における胚盤胞および胚発生を増強する
ことにより、核移入の効率を増大させるために使用することができるであろう。 所望のサイズのNTユニットが得られたならば、細胞はそのゾーンから機械的に
除去され、次に胚性または肝細胞用細胞および細胞株を作製するために使用され
る。これは好ましくはNTユニットを含む凝集塊、これは細胞典型的には少なくと
も約50細胞を含むが、その凝集塊をとり、そのような細胞を洗浄し、その細胞を
フィーカー層上にプレーティング、例えば、放射線照射線維芽細胞上にプレーテ
ィングすることによって与えられる。しなしながら、より少ないまたはより多い
細胞数のNTユニットおよびNTユニットの他の部分からの細胞もES様細胞および細
胞コロニーを得るために使用してよい。
The development of blastocysts includes one or more caspase inhibitors in the medium used for nuclear transfer, maintenance of the blastocysts, or culture of the embryo at the unimplanted stage. It is expected that the Such inhibitors include, by way of example, caspase-4 inhibitor I, caspase-3 inhibitor I, caspase-6 inhibitor II, caspase-9 inhibitor II, and caspase-1 inhibitor I. . Their amount will be an amount effective to inhibit apoptosis, for example from 0.00001 to 5.0% by weight relative to the medium; more preferably from 0.01% to 1.0% by weight relative to the medium. Thus, the methods described above could be used to increase the efficiency of nuclear transfer by enhancing blastocyst and embryo development in subsequent tissue culture. Once the desired size of NT units has been obtained, the cells are mechanically removed from the zone and then used to generate embryonic or hepatocyte cells and cell lines. This is preferably an aggregate containing NT units, which typically contains at least about 50 cells, but the aggregate is taken, the cells are washed, and the cells are plated on a feeder layer. For example, provided by plating on irradiated fibroblasts. However, lower or higher cell numbers of NT units and cells from other parts of the NT units may also be used to obtain ES-like cells and cell colonies.

【0070】 ドナー細胞DNAの卵母細胞細胞質へのより長期の曝露が分化過程を容易にする かもしれない。この観点から、再構成胚から分割細胞を取り出しそれらを新しい
除核卵母細胞と優等させることによって再クローニングを達成することができる
。あるいは、ドナー細胞を除核細胞と融合させ4〜6時間後に、活性化なしに、
染色体を取り出し、より若い卵母細胞と融合させることができる。活性化はその
後起こるであろう。 細胞は適切な増殖培地中、例えば、10%FCSおよび0.1mMβ-メルカプトエタノ ール(Sigma)およびL―グルタミンを添加したαMEM中で、フィーダー層において
維持される。増殖培地は増殖を最適化するために必要に応じて頻繁に、例えば、
2〜3日ごとに交換する。 この培養過程は胚性または幹細胞様細胞または細胞株の形成を引き起こす。ヒ
ト細胞/ウシ卵母細胞由来NT胚の場合、コロニーはαMEM培地中での培養約第2 日目までに観察される。しかしながら、この時間は個別の核ドナー細胞、特定の
卵母細胞および培養条件に依存して変動することがある。当業者は特定の胚性ま
たは幹細胞様細胞の最適な増殖に望まれる培養条件を変えることができるであろ
う。
Longer exposure of the donor cell DNA to the oocyte cytoplasm may facilitate the differentiation process. In this regard, recloning can be achieved by removing the split cells from the reconstituted embryos and by honoring them with new enucleated oocytes. Alternatively, 4-6 hours after fusing the donor cells with the enucleated cells, without activation,
Chromosomes can be removed and fused with younger oocytes. Activation will then occur. Cells are maintained in a feeder layer in a suitable growth medium, eg, αMEM supplemented with 10% FCS and 0.1 mM β-mercaptoethanol (Sigma) and L-glutamine. The growth medium is frequently added as needed to optimize growth, for example,
Replace every 2-3 days. This culture process results in the formation of embryonic or stem cell-like cells or cell lines. In the case of NT embryos derived from human cells / bovine oocytes, colonies are observed by about 2 days of culture in αMEM medium. However, this time can vary depending on the individual nuclear donor cells, the particular oocyte and the culture conditions. One skilled in the art will be able to vary the culture conditions desired for optimal growth of a particular embryonic or stem cell-like cell.

【0071】 得られた胚性または幹細胞様細胞および細胞コロニーは、典型的にはドナー卵
母細胞の種よりも核細胞ドナーとして用いられた種の胚性または幹細胞様細胞に
類似した外観を示す。例えば、ヒト核ドナー細胞を除核ウシ卵母細胞に移入する
ことによって得られた胚性または幹細胞様細胞の場合、この細胞はウシES様細胞
よりもマウス胚性幹細胞により類似した形態を示す。 より具体的には、ヒトES-系統細胞コロニーの個々の細胞はあまりよく特定さ れず、コロニーの周辺は屈折性でその外観がスムーズである。更に、この細胞コ
ロニーは長い細胞倍加時間を有しており、マウスES細胞の約2倍である。また、
ウシおよびブタ由来ES細胞と異なり、コロニーは上皮様外観を有していない。
The resulting embryonic or stem cell-like cells and cell colonies typically have a more similar appearance to embryonic or stem cell-like cells of the species used as the nucleus cell donor than the donor oocyte species . For example, in the case of embryonic or stem cell-like cells obtained by transferring human nuclear donor cells into enucleated bovine oocytes, the cells exhibit a more similar morphology to mouse embryonic stem cells than bovine ES-like cells. More specifically, the individual cells of a human ES-lineage cell colony are less well defined, and the periphery of the colony is refractive and smooth in appearance. In addition, this cell colony has a long cell doubling time, about twice that of mouse ES cells. Also,
Unlike bovine and porcine-derived ES cells, colonies do not have an epithelial-like appearance.

【0072】 上で議論したように、Thomsonらによって米国特許第5,843,780号において、霊
長類幹細胞はSSEA-1(-)、SSEA-4(+)、TRA-1-60(+)、TRA-1-81(+)、およびアルカ
リホスファターゼ(+)であることが報告されている。本発明によって作製された ヒトおよび霊長類ES細胞は類似または同一のマーカー発現を示すことが予想され
る。 あるいは、そのような細胞が実際にヒトまたは霊長類胚性幹細胞であることは
、全ての内胚葉、中胚葉および外胚葉組織を生じさせる能力に基づいて確認され
るであろう。このことは、本発明によって作製されたES細胞を適切な条件下、例
えば、Thomson、米国特許5,843,780に開示された条件下で培養することによって
証明されるであろう。この文献の開示は本発明に含まれるものとする。 生じた胚性または幹細胞様細胞および細胞株、好ましくはヒト胚性または幹細
胞様細胞および細胞株は多数の治療的および診断的応用性を有している。特に、
そのような胚性または幹細胞様細胞は細胞移植治療のために使用されることがあ
る。ヒト胚性または幹細胞様細胞は多数の疾病状態の治療に応用性がある。
As discussed above, in US Pat. No. 5,843,780 by Thomson et al., Primate stem cells were SSEA-1 (−), SSEA-4 (+), TRA-1-60 (+), TRA-1 -81 (+) and alkaline phosphatase (+). Human and primate ES cells generated according to the present invention are expected to show similar or identical marker expression. Alternatively, the fact that such cells are in fact human or primate embryonic stem cells will be confirmed based on their ability to give rise to all endodermal, mesodermal and ectodermal tissues. This will be demonstrated by culturing ES cells generated according to the present invention under suitable conditions, for example, the conditions disclosed in Thomson, US Patent No. 5,843,780. The disclosure of this document is included in the present invention. The resulting embryonic or stem cell-like cells and cell lines, preferably human embryonic or stem cell-like cells and cell lines, have numerous therapeutic and diagnostic applications. In particular,
Such embryonic or stem cell-like cells may be used for cell transplant therapy. Human embryonic or stem cell-like cells have application in the treatment of a number of disease states.

【0073】 この観点から、マウス胚性幹細胞(ES細胞)はほとんどどのような細胞型、例え
ば造血幹細胞にも分化し得ることが知られている。従って、本発明によって作製
されたヒト胚性または幹細胞様細胞は同様な分化能を持っている筈である。本発
明による胚性または幹細胞様細胞は既知の方法によって所望の細胞型を得るため
に分化が誘導されるであろう。例えば、主題のヒト胚性または幹細胞様細胞は、
そのような細胞を分化培地および細胞分化を与える条件下で培養することにより
、造血幹細胞、筋細胞、心筋細胞、幹細胞、軟骨細胞、上皮細胞、尿路細胞その
他に分化誘導されることがある。胚性幹細胞の分化を生じさせる培地および方法
は適切な培養条件としてこの技術分野で知られたものである。 例えば、 Palaciosら、Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 92:7530-7537(1995) 、は、始めに幹細胞の凝集塊をレチノイン酸を欠く懸濁培地中で培養し、次にレ
チノイン酸を含む同じ培地で培養し、次に細胞凝集塊を細胞接着を与える基質に
移すことを含む誘導手順に幹細胞をかけることによって、胚性細胞株から造血幹
細胞を作製することを開示する。
From this perspective, it is known that mouse embryonic stem cells (ES cells) can differentiate into almost any cell type, for example hematopoietic stem cells. Therefore, human embryonic or stem cell-like cells produced according to the present invention should have similar differentiation potential. Embryonic or stem cell-like cells according to the invention will be induced to differentiate by known methods to obtain the desired cell type. For example, the subject human embryonic or stem cell-like cells
By culturing such cells in a differentiation medium and under conditions that provide cell differentiation, differentiation may be induced into hematopoietic stem cells, muscle cells, cardiomyocytes, stem cells, chondrocytes, epithelial cells, urinary cells, and the like. Media and methods for effecting embryonic stem cell differentiation are those known in the art as suitable culture conditions. For example, Palacios et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 92: 7530-7537 (1995), first cultured stem cell aggregates in a suspension medium lacking retinoic acid and then retinoic acid. Discloses making hematopoietic stem cells from embryonic cell lines by culturing them in the same medium containing and then subjecting the stem cells to an induction procedure that involves transferring cell clumps to a substrate that provides cell adhesion.

【0074】 更に、Pedersen, J. Reprod. Fertil. Dev., 6:543-552(1994)は、胚性幹細胞
の種々の分化細胞型、特に造血幹細胞、筋細胞、心筋細胞、神経細胞を含む細胞
型へのin vitro分化のための方法を開示する多数の論文を参照している総説であ
る。 更に、Bainら、Dev. Biol., 168:342-357 (1995)は神経の性質を有する神経細
胞を作製するための胚性幹細胞のin vitro分化を教示する。これらの文献は胚性
または幹細胞様細胞からの分化細胞を得るための報告された方法の例である。こ
れらの文献、特にその中の胚性幹細胞を分化させるための方法に関する開示は引
用により完全に本明細書に含まれるものとする。 このように、既知の方法および培地を用いて、当業者は主題の胚性または幹細
胞様細胞を培養して所望の分化細胞型、例えば、神経細胞、筋細胞、造血幹細胞
その他を得ることができるであろう。 加えて、誘導可能なBcl-2またはBcl-xlを用いることは特定の細胞系統のin vi
tro発生を増強するために有用かもしれない。in vivoでは、Bcl-2は全てではな いが、リンパ球系細胞および神経発生の際に生じる多くのアポトーシス性細胞死
を阻害する。ドナー細胞のトランスフェクション後の関連する細胞系統のアポト
ーシスを阻害するためにBcl-2発現がどのように使用できるかの詳細な議論は、 米国特許第5,646,008号に開示されている。この文献は本明細書に含まれるもの とする。
Further, Pedersen, J. Reprod. Fertil. Dev., 6: 543-552 (1994) includes various differentiated cell types of embryonic stem cells, especially hematopoietic stem cells, myocytes, cardiomyocytes, neurons. It is a review that references a number of articles that disclose methods for in vitro differentiation into cell types. In addition, Bain et al., Dev. Biol., 168: 342-357 (1995) teaches the in vitro differentiation of embryonic stem cells to produce neurons with neural properties. These documents are examples of the reported methods for obtaining differentiated cells from embryonic or stem cell-like cells. The disclosures of these documents, particularly of the methods for differentiating embryonic stem cells therein, are hereby incorporated by reference in their entirety. Thus, using known methods and media, one of skill in the art can culture the subject embryonic or stem cell-like cells to obtain the desired differentiated cell type, eg, neural cells, muscle cells, hematopoietic stem cells, and the like. Will. In addition, the use of inducible Bcl-2 or Bcl-xl can reduce the viability of certain cell lines.
May be useful to enhance tro outbreaks. In vivo, Bcl-2 inhibits many, but not all, lymphoid cells and many apoptotic cell deaths that occur during neurogenesis. A detailed discussion of how Bcl-2 expression can be used to inhibit apoptosis of related cell lines following transfection of donor cells is disclosed in US Pat. No. 5,646,008. This document is included in the present specification.

【0075】 主題の胚性または幹細胞様細胞はどのような所望の分化細胞型を得るためにも
使用してよい。そのような分化ヒト細胞の治療的使用は並ぶもののないものであ
る。例えば、ヒト造血幹細胞は、骨髄移植を必要とする医学的治療に使用される
かもしれない。そのような手順は多くの疾病、例えば、卵巣癌および白血病のよ
うな後期段階の癌、およびAIDSのような免疫系を危険に曝す疾病の治療に使用さ
れる。造血幹細胞は、例えば番またはAIDS患者の成人体細胞、例えば上皮細胞ま
たはリンパ細胞と除核卵母細胞、例えばウシ卵母細胞と融合させ、上述した胚性
または幹細胞様細胞を得て、そのような細胞を分化に適した条件で、造血幹細胞
が得られるまで培養することによって得ることができる。そのような造血幹細胞
は癌およびAIDSを含む疾病の治療に使用されることがある。
The subject embryonic or stem cell-like cells may be used to obtain any desired differentiated cell type. The therapeutic use of such differentiated human cells is unparalleled. For example, human hematopoietic stem cells may be used in medical treatments requiring bone marrow transplants. Such procedures are used to treat many diseases, for example, late stage cancers such as ovarian cancer and leukemia, and diseases that endanger the immune system, such as AIDS. Hematopoietic stem cells can be obtained, for example, by fusing adult somatic cells, such as epithelial cells or lymphocytes, and enucleated oocytes, e.g., bovine oocytes, of a primary or AIDS patient to obtain the embryonic or stem cell-like cells described above. Such cells can be obtained by culturing such cells under conditions suitable for differentiation until hematopoietic stem cells are obtained. Such hematopoietic stem cells may be used to treat cancer and diseases including AIDS.

【0076】 あるいは、神経障害のある患者の成人体細胞を除核動物卵母細胞、例えば、霊
長類またはウシ卵母細胞と融合し、それからヒト胚性または幹細胞様細胞を得、
そのような細胞を分化条件下で培養し、神経細胞株を作製してもよい。そのよう
なヒト神経細胞の移植によって治療し得る具体的な疾病には、例えば、特に、パ
ーキンソン病、アルツハイマー病、ALSおよび脳性麻痺が含まれる。特にパーキ ンソン病の場合、移植胎児脳神経細胞は周辺細胞と適切な連絡を取り、ドーパミ
ンの産生することが証明されている。これはパーキンソン病症状の長期の逆転を
起こすことができる。 分化細胞の特異的な選択ができるために、ドナー細胞は誘導可能なプロモータ
ーによって発現される選択マーカーでトランスフェクションされることがあり、
それにより分化が誘導された場合に特定の細胞系統の選抜または濃縮が可能とな
る。例えば、CD34-neoは造血幹細胞の選抜に、Pw1-neoが筋細胞の選抜に、Mash-
1-neoが交感神経細胞の選抜に、Mal-neoが大脳皮質の灰白質のヒトCNS神経細胞 の選抜に使用されることがある等。
Alternatively, adult somatic cells of a patient with a neuropathy are fused with enucleated oocytes, eg, primate or bovine oocytes, from which human embryonic or stem cell-like cells are obtained,
Such cells may be cultured under differentiation conditions to produce a neural cell line. Specific diseases that can be treated by transplantation of such human nerve cells include, for example, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, ALS and cerebral palsy, among others. Particularly in the case of Parkinson's disease, it has been demonstrated that the transplanted fetal brain nerve cells make proper communication with surrounding cells and produce dopamine. This can cause a long-term reversal of Parkinson's symptoms. To allow for specific selection of differentiated cells, donor cells may be transfected with a selectable marker expressed by an inducible promoter,
This allows selection or enrichment of specific cell lines when differentiation is induced. For example, CD34-neo is used for hematopoietic stem cell selection, Pw1-neo is used for myocyte selection, and Mash-
1-neo may be used to select sympathetic nerve cells, and Mal-neo may be used to select human CNS neurons in gray matter of the cerebral cortex.

【0077】 主題の発明の大きな利点は、本発明は移植に適したアイソジェニックまたはシ
ンジェニックヒト細胞を実質的に無制限に供給することである。従って、本発明
は現行の移植法と関連した重要な問題、すなわち、宿主対移植片または移植片対
宿主拒絶によって起こるかもしれない移植組織の拒絶を除去するであろう。伝統
的には、拒絶はシクロスポリンのような抗−拒絶剤の投与によって防がれ、ある
いは軽減される。しかし、そのような薬剤は有意に有害な副作用、例えば、免疫
抑制、癌原特性を有し、かつ、非常に高価である。本発明は、抗−拒絶剤の使用
を排除、または少なくとも大きく低減させるはずである。 アイソジェニック細胞療法によって治療し得る疾病および健康状態には、例え
ば、脊髄損傷、多発性硬化症、筋ジストロフィー、糖尿病、肝臓疾病、すなわち
高コレステロール血症、心臓疾病、軟骨置換、火傷、脚潰瘍、胃腸疾患、血管疾
患、腎疾患、尿路疾患および疾病および健康状態と関連した老化が含まれる。
A great advantage of the subject invention is that it provides virtually unlimited supply of isogenic or syngenic human cells suitable for transplantation. Thus, the present invention will eliminate an important problem associated with current transplantation methods, namely, rejection of transplanted tissue that may be caused by host versus graft or graft versus host rejection. Traditionally, rejection is prevented or reduced by the administration of anti-rejection agents such as cyclosporine. However, such drugs have significant adverse side effects, such as immunosuppression, carcinogenic properties, and are very expensive. The present invention should eliminate, or at least greatly reduce, the use of anti-rejection agents. Diseases and conditions that can be treated by isogenic cell therapy include, for example, spinal cord injury, multiple sclerosis, muscular dystrophy, diabetes, liver disease, ie, hypercholesterolemia, heart disease, cartilage replacement, burns, leg ulcers, gastrointestinal tract Includes diseases, vascular disease, kidney disease, urinary tract disease and aging associated with disease and health.

【0078】 また、本発明によって作製されたヒト胚性または幹細胞様細胞は遺伝的に改変
されたまたはトランスジェニックヒト分化細胞を作製するために使用されること
がある。これは本質的には、異種であってもよい所望の遺伝子を導入すること、
または本発明によって作製されたヒト胚性若しくは幹細胞様細胞の内在性遺伝子
の全部又は一部を除去し、そのような細胞が所望の細胞型へ分化できるようにす
ることにより達成されるであろう。そのような改変を達成するための好ましい方
法は、相同組換えによるものである。なぜならば、そのような技法は幹細胞様細
胞ゲノムの特定の部位における遺伝子の挿入、欠失または改変を行なうために使
用できるからである。 この方法論は欠損遺伝子、例えば、欠損免疫系遺伝子、嚢胞性繊維症遺伝子、
を置換するため、または、治療的に有益なタンパク質、例えば、成長因子、リン
フォカイン、サイトカイン、酵素等の発現をもたらす遺伝子の導入に使用できる
。例えば、脳由来成長因子をコードする遺伝子はヒト胚性または幹細胞様細胞に
導入されることがあり、神経細胞に分化した細胞はパーキンソン病患者に移植さ
れそのような疾病の際に神経細胞の損失を遅らせる。
Also, human embryonic or stem cell-like cells produced according to the present invention may be used to produce genetically modified or transgenic human differentiated cells. This essentially introduces the desired gene, which may be heterologous,
Alternatively, it may be achieved by removing all or part of the endogenous genes of human embryonic or stem cell-like cells produced according to the present invention so that such cells can differentiate into the desired cell type. . A preferred way to achieve such modifications is by homologous recombination. This is because such techniques can be used to insert, delete or modify genes at specific sites in the stem cell-like cell genome. This methodology is based on defective genes, such as defective immune system genes, cystic fibrosis genes,
Or for the introduction of genes that result in the expression of therapeutically beneficial proteins, such as growth factors, lymphokines, cytokines, enzymes, and the like. For example, genes encoding brain-derived growth factors can be introduced into human embryonic or stem cell-like cells, and cells that have differentiated into neurons can be transplanted into Parkinson's disease patients and lost neurons during such diseases. Delay.

【0079】 従来、BDNFでトランスフェクションされた細胞型は初代細胞から不死細胞株に
わたっており、神経または非神経(筋芽細胞および線維芽細胞)由来細胞のいず
れにもわたっていた。例えば、星状細胞がレトロウイルスベクターを用いてBDNF
遺伝子でトランスフェクションされており、この細胞がパーキンソン病のラット
モデルへ移植された(Yoshimotoら、Brain Research, 691:25-36, (1995))。 このex vivo治療はラットにおいて移植後32日でパーキンソン様症状を45%軽 減した(Lundbergら、Develop. Neurol., 139:38-53 (1996)およびその引用文献
)。 しかしながら、そのようなex vivo系は問題を抱えている。特に、現在使用さ れているレトロウイルスベクターはin vivoでダウンレギュレーションされ、導 入遺伝子は一過性にしか発現しない(Mulliganによる総説、Science, 226-932 (
1993))。また、そのような研究は初代細胞、星状細胞を使用したが、この細胞 は有限な生存期間を有し自己複製が遅い。そのような特性はトランスフェクショ
ンの率に有害な影響を与え、安定な形質転換細胞の選抜を妨害する。さらに、相
同組換え技法において使用される遺伝子標的初代細胞の大集団を増殖させること
はほとんど不可能である。
Conventionally, cell types transfected with BDNF range from primary cells to immortal cell lines, and span cells of either neural or non-neural (myoblast and fibroblast) origin. For example, astrocytes can be transformed into BDNF using retroviral vectors.
Transfected with the gene, the cells were transplanted into a rat model of Parkinson's disease (Yoshimoto et al., Brain Research, 691: 25-36, (1995)). This ex vivo treatment reduced the Parkinson-like symptoms by 45% in rats 32 days after transplantation (Lundberg et al., Develop. Neurol., 139: 38-53 (1996) and references cited therein). However, such ex vivo systems are problematic. In particular, currently used retroviral vectors are down-regulated in vivo and the transgene is only transiently expressed (reviewed by Mulligan, Science, 226-932 (
1993)). Also, such studies used primary cells, astrocytes, which have a finite survival time and slow self-renewal. Such properties have a deleterious effect on the rate of transfection and prevent the selection of stable transformed cells. Moreover, it is almost impossible to grow large populations of gene-targeted primary cells used in homologous recombination techniques.

【0080】 これに対して、レトロウイルス系に関連する難しさはヒト胚性または幹細胞様
細胞の使用によって除去されるはずである。以前に、ウシおよびブタ胚性細胞株
がトランスフェクションでき、異種DNAの安定組込みについて選抜できることが 本譲受人によって証明されている。そのような方法は、共同譲渡された、1996年
4月1日出願の米国第08/626,054号に記載されている。この文献は本明細書に含
まれるものとする。従って、そのような方法、あるいは他の既知の方法を使用し
て、所望の遺伝子を主題の胚性または幹細胞様細胞に導入してよく、その細胞は
所望の細胞型、例えば、造血幹細胞、神経細胞、膵臓細胞、軟骨細胞等に分化す
る。 主題の胚性または幹細胞様細胞に導入してよい遺伝子には、例えば、上皮成長
因子、塩基性線維芽細胞成長因子、グリア由来神経栄養成長因子、インシュリン
様成長因子(IおよびII)、ニューロトロフィン-3、ニューロトロフィン-4/5、 シリア神経栄養因子、AFT-1、サイトカイン遺伝子(インターロイキン、インタ ーフェロン、コロニー刺激因子、腫瘍壊死因子(α、β)、その他)、治療酵素
、コラーゲン、ヒト血清アルブミンをコードする遺伝子、その他が含まれる。
In contrast, the difficulties associated with retroviral systems should be eliminated by the use of human embryonic or stem cell-like cells. Previously, the assignee has demonstrated that bovine and porcine embryonic cell lines can be transfected and selected for stable integration of heterologous DNA. Such a method is described in commonly assigned U.S. Ser. No. 08 / 626,054, filed Apr. 1, 1996. This document is included in the present specification. Thus, using such methods, or other known methods, the desired gene may be introduced into the subject embryonic or stem cell-like cells, where the cells are of a desired cell type, such as hematopoietic stem cells, neural cells, etc. Differentiates into cells, pancreatic cells, chondrocytes, etc. Genes that may be introduced into the subject embryonic or stem cell-like cells include, for example, epidermal growth factor, basic fibroblast growth factor, glial-derived neurotrophic growth factor, insulin-like growth factor (I and II), neurotrophy Fin-3, neurotrophin-4 / 5, Syrian neurotrophic factor, AFT-1, cytokine genes (interleukin, interferon, colony stimulating factor, tumor necrosis factor (α, β), etc.), therapeutic enzymes, collagen , A gene encoding human serum albumin, and the like.

【0081】 加えて、必要であれば、患者から治療細胞を除去するために、この分野で知ら
れたネガティブ選択システムの一つを使用することもできる。例えば、チミジン
キナーゼ(TK)遺伝子でトランスフェクションされたドナー細胞はTK遺伝子を有す
る胚細胞の産生へつながる。これらの細胞の分化は、これもTK遺伝子を発現して
いる注目している治療細胞の単離につながる。そのような細胞はガンシクロビル
投与によって任意の時点で患者から除去することができる。そのようなネガティ
ブ選択システムは米国特許第5,698,446号に記載されている。この文献は本明細 書に含まれるものとする。 主題の胚性または幹細胞様細胞、好ましくはヒト細胞、は分化のin vitroモデ
ルとして使用してもよく、特に、初期発生に関与する遺伝子の研究のために使用
されることがある。 また、主題の胚性または幹細胞様細胞を使用した分化した細胞、組織および器
官は薬剤研究に使用してもよい。 さらに、主題の胚性または幹細胞様細胞は他の胚性または幹細胞様細胞作製の
ための核ドナーとして使用してもよい。 主題の発明をより明瞭に記載するために、以下の実施例が提供される。
In addition, if necessary, one of the negative selection systems known in the art can be used to remove the therapeutic cells from the patient. For example, a donor cell transfected with a thymidine kinase (TK) gene leads to the production of an embryonic cell having the TK gene. The differentiation of these cells also leads to the isolation of therapeutic cells of interest that also express the TK gene. Such cells can be removed from the patient at any time by ganciclovir administration. Such a negative selection system is described in U.S. Patent No. 5,698,446. This document is included in the present specification. The subject embryonic or stem cell-like cells, preferably human cells, may be used as in vitro models of differentiation, and may be used, in particular, for the study of genes involved in early development. Also, differentiated cells, tissues and organs using the subject embryonic or stem cell-like cells may be used for drug research. In addition, the subject embryonic or stem cell-like cells may be used as a nuclear donor for producing other embryonic or stem cell-like cells. The following examples are provided to more clearly describe the subject invention.

【0082】 (実施例) 実施例1 材料と方法核移入のためのドナー細胞 標準的なスライドグラスで同意を得た成人の口内から軽く上皮細胞をかきとっ
た。この細胞をスライドからCaまたはMgを含まないリン酸緩衝生理食塩水を含む
ペトリ皿へ洗い出した。細胞を小口径のピペットでピペッティングし、細胞塊を
破壊して単一細胞懸濁物にした。次にこの細胞を除核ウシ卵母細胞への核移入の
ため、オイル下で10%ウシ胎仔血清(FCS)を含むTL-HEPES培地の微小液滴内へ移 した。
Example 1 Materials and Methods Donor Cells for Nuclear Transfer Epithelial cells were gently scraped from the mouth of an adult with consent using a standard glass slide. The cells were washed from the slides into a Petri dish containing phosphate buffered saline without Ca or Mg. The cells were pipetted with a small-bore pipette to break up cell clumps into a single cell suspension. The cells were then transferred under oil into microdroplets of TL-HEPES medium containing 10% fetal calf serum (FCS) for nuclear transfer into enucleated bovine oocytes.

【0083】核移入手順 基本的な核移入手順は従前に記載されている。手短には、屠殺場卵母細胞をin
vitroで成熟させた後、成熟後時間(hpm)にしておよそ18時間で卵母細胞を卵 丘細胞から剥がし、斜面マイクロピペットで除核した。除核は、TL-HEPES培地+
ビスベンジミド(Hoechst 33342、3μg/ml;Sigma)中で確認した。次に、個々の
ドナー細胞をレシピエント卵母細胞の卵黄周囲腔中に置いた。ウシ卵母細胞細胞
質およびドナー核(NTユニット)をエレクトロフュージョン法を用いて融合させた
。90V、15μ秒からなる1回のフュージョンパルスをこのNTユニットに作用させ た。これは卵母細胞の成熟開始後(hpm)24時間で行なった。NTユニットをCR1aa培
地中で28hpmまで置いた。
Nuclear Transfer Procedure The basic nuclear transfer procedure has been previously described. Briefly, slaughterhouse oocytes
After maturation in vitro, approximately 18 hours after maturation (hpm), the oocytes were detached from the cumulus cells and enucleated with a sloped micropipette. For enucleation, use TL-HEPES medium +
Confirmation in bisbenzimide (Hoechst 33342, 3 μg / ml; Sigma). The individual donor cells were then placed in the perivitelline space of the recipient oocyte. Bovine oocyte cytoplasm and donor nuclei (NT units) were fused using electrofusion. One fusion pulse of 90 V, 15 μs was applied to this NT unit. This was done 24 hours after the start of oocyte maturation (hpm). NT units were placed in CR1aa medium to 28 hpm.

【0084】 卵母細胞を人工的に活性化する方法は別の所に記載されている。NTユニット活
性化は28hpmで行った。この活性化手順は簡単な記載は以下の通りである:NTユ ニットを、1mg/mlBSAを添加したTL-HEPES中でイオノマイシン(5μM;CalBioch
em, La Jolla, CA)に4分間曝し、その後5分間30mg/mlのBSAを添加したTL-HEPES
中で洗浄した。次にこのNTユニットを0.2mM DMAP(Sigma)を含むCR1aa培地の微小
液滴に移し、38.5℃、5%CO2で4〜5時間培養した。このNTユニットを洗浄し 、マウス胚線維芽細胞のコンフルエントなフィーダー層(以下に記載)を含む4 穴プレート中で10%FCSと6mg/ml BSAを加えたCR1aa培地中に置いた。このNTユ ニットを更に3日間38.5℃および5%CO2にて培養した。培地は活性化後の第12 日目まで3日後ごとに交換した。この時点で所望の細胞数、すなわち、約50細胞
に達したNTユニットをゾーンから機械的に外し胚性細胞株の作製に用いた。上述
のようにして得られたNTユニットの写真は図1に含まれている。
A method for artificially activating oocytes has been described elsewhere. NT unit activation was performed at 28hpm. A brief description of this activation procedure is as follows: NT units were ionomycin (5 μM; CalBioch) in TL-HEPES supplemented with 1 mg / ml BSA.
em, La Jolla, CA) for 4 minutes and then TL-HEPES supplemented with 30 mg / ml BSA for 5 minutes
Washed in. Next, this NT unit was transferred to microdroplets of CR1aa medium containing 0.2 mM DMAP (Sigma) and cultured at 38.5 ° C., 5% CO 2 for 4 to 5 hours. This NT unit was washed and placed in a CR1aa medium supplemented with 10% FCS and 6 mg / ml BSA in a 4-well plate containing a confluent feeder layer of mouse embryo fibroblasts (described below). This NT unit was further cultured at 38.5 ° C. and 5% CO 2 for 3 days. The medium was changed every three days until day 12 after activation. At this point, the NT unit that reached the desired cell number, that is, about 50 cells, was mechanically removed from the zone and used for the production of an embryonic cell line. A photograph of the NT unit obtained as described above is included in FIG.

【0085】線維芽細胞フィーダー層 14〜16日齢のマウス胎仔から胚性線維芽細胞の初代培養を得た。頭、肝臓、心
臓および消化管を無菌的に除去した後、胚を切り刻み、予備加温したトリプシン
EDTA溶液(0.05%トリプシン/0.02%EDTA;GIBCO、Grand Island、NY)中で37℃ にて30分間インキュベーションした。線維芽細胞を組織培養フラスコ中に入れ、
10%ウシ胎仔血清(FCS)(Hyclone、Logen、UT)、ペニシリン(100IU/ml)およびス トレプトマイシン(50μg/ml)を添加したα-MEM培地(BioWhittaker, Walkersvil
le, MD)中で培養した。継代3〜4日後に、35x10Nunc培養皿中の(Baxter Sci
entific, McGaw Park, IL)胚性線維芽細胞を放射線照射した。放射線照射した 線維芽細胞を37℃にて5%CO2を含む加湿大気中で増殖させ維持した。次に、均 一な単層細胞を有するこの培養皿を胚性細胞株を培養するために使用した。
Fibroblast feeder layer Primary cultures of embryonic fibroblasts were obtained from 14-16 day old mouse embryos. After aseptically removing the head, liver, heart and digestive tract, chopped embryos and pre-warmed trypsin
Incubated for 30 minutes at 37 ° C. in EDTA solution (0.05% trypsin / 0.02% EDTA; GIBCO, Grand Island, NY). Put the fibroblasts into a tissue culture flask,
Α-MEM medium (BioWhittaker, Walkersvil, Walkersvil) supplemented with 10% fetal calf serum (FCS) (Hyclone, Logen, UT), penicillin (100 IU / ml) and streptomycin (50 μg / ml).
le, MD). After 3-4 days of passage, (Baxter Sci.
entific, McGaw Park, IL) embryonic fibroblasts were irradiated. Irradiated fibroblasts were grown and maintained at 37 ° C. in a humidified atmosphere containing 5% CO 2 . This culture dish with uniform monolayer cells was then used to culture embryonic cell lines.

【0086】胚性細胞株の作製 上述のように得られたをNTユニット細胞を洗浄し、放射線照射フィーダー線
維芽細胞上に直接プレーティングした。これらの細胞はNTユニットの内部部分
の細胞を含んでいた。細胞を10%FCSおよび0.1mMβ-メルカプトエタノール(Sigm
a)を添加したαMEMからなる増殖培地中で維持した。増殖培地は2〜3日毎に交 換した。最初のコロニーは培養第2日目に観察された。コロニーは増殖し、前に
開示されたマウス胚性幹細胞(ES細胞)に類似の形態を示した。コロニー内部の
個々の細胞はあまり明瞭ではないが、コロニーの周辺は屈折性で外観はスムーズ
である。コロニーはマウスES細胞よりも細胞倍加時間が遅いように見える。また
、ウシおよびブタ由来ES細胞と異なり、このコロニーはこれまでは上皮細胞的外
観を有していない。図2〜5は上述したように得られたES様細胞コロニーの写真
である。
Preparation of Embryonic Cell Line The NT unit cells obtained as described above were washed and directly plated on irradiated feeder fibroblasts. These cells contained cells of the inner part of the NT unit. Cells were harvested with 10% FCS and 0.1 mM β-mercaptoethanol (Sigm
a) was maintained in a growth medium consisting of αMEM. The growth medium was changed every 2-3 days. The first colony was observed on the second day of culture. The colonies grew and showed a morphology similar to the previously disclosed mouse embryonic stem cells (ES cells). The individual cells inside the colony are not very clear, but the periphery of the colony is refractive and smooth in appearance. Colonies appear to have a slower cell doubling time than mouse ES cells. Also, unlike bovine and porcine derived ES cells, this colony has not previously had an epithelial cellular appearance. 2 to 5 are photographs of ES-like cell colonies obtained as described above.

【0087】分化ヒト細胞の作製 得られたヒト胚性細胞を分化培地に移し、分化したヒト細胞型が観察されるま
で培養した。
Preparation of Differentiated Human Cells The obtained human embryonic cells were transferred to a differentiation medium and cultured until a differentiated human cell type was observed.

【0088】 結果 Result

【表1】 表1.NTユニット作製および発生におけるドナー核としてのヒト細胞 [Table 1] Table 1. Human cells as donor nuclei in NT unit production and development

【0089】 16細胞よりも多い細胞を有する構造に発生した一つのNTユニットを線維芽細
胞フィーダー層上に置床した。この構造はフィーダー層に接着しておりES細胞様
形態を有するコロニーを形成しながら増殖を開始した(例えば図2参照)。更に
、4〜16細胞期構造はES細胞コロニーの作製のために、およびそのテストのため
に使用しなかったが、この段階はES細胞またはES様細胞株を生成しエルことが以
前に示されている(マウス、Eistetterら、Devel. Grouwth and Differ., 31:27
5-282 (1989);ウシ、 Sticeら、1996)。従って、4〜16細胞期NTユニットも 胚性または幹細胞様細胞および細胞コロニーを生じさせることが期待される。 また、ACM、ウリジンおよび1000IUのLIFを含む培地中で培養された成人ヒトケ
ラチン細胞株と除核ウシ卵母細胞との融合によって類似の結果が得られた。50
の再構成胚のうち、22が分割し1つが約第12日目に胚盤胞へ発達した。この胚盤
胞をプレーティングしES細胞株の作製を続けた。
One NT unit developed into a structure having more than 16 cells was placed on the fibroblast feeder layer. This structure began to grow while forming a colony having an ES cell-like morphology adhered to the feeder layer (for example, see FIG. 2). Furthermore, the 4-16 cell stage structure was not used for the generation of ES cell colonies and for its testing, but this stage has previously been shown to generate ES cells or ES-like cell lines and (Mouse, Eistetter et al., Devel. Grouwth and Differ., 31:27
5-282 (1989); cattle, Stice et al., 1996). Therefore, 4-16 cell stage NT units are also expected to give rise to embryonic or stem cell-like cells and cell colonies. Similar results were obtained by fusion of an adult human keratinocyte cell line and enucleated bovine oocytes cultured in a medium containing ACM, uridine and 1000 IU of LIF. 50
Of the reconstituted embryos, 22 split and one developed to blastocysts on about day 12. The blastocysts were plated and production of ES cell lines was continued.

【0090】 本発明は種々の具体的な材料、手順、および実施例を参照することによって記
載し説明してきたが、本発明は特定の材料、材料の組合せ、およびその目的のた
めに選択した手順に限定されないことは言うまでもない。そのような詳細の種々
のバリエーションが当業者に理解され、認識されるであろう。
While the present invention has been described and described with reference to various specific materials, procedures, and examples, the present invention is directed to specific materials, combinations of materials, and procedures selected for that purpose. It is needless to say that the present invention is not limited to this. Various variations of such details will be understood and appreciated by those skilled in the art.

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

【図1】 図1は成人ヒト細胞の除核ウシ卵母細胞への移植によって作製さ
れた核移植(NT)ユニットの写真である。
FIG. 1 is a photograph of a nuclear transfer (NT) unit produced by transplanting adult human cells into enucleated bovine oocytes.

【図2】 図2は、図1に示したようなNTユニット由来の胚性幹細胞用細胞
の写真である。
FIG. 2 is a photograph of cells for embryonic stem cells derived from the NT unit as shown in FIG.

【図3】 図3は、図1に示したようなNTユニット由来の胚性幹細胞用細胞
の写真である。
FIG. 3 is a photograph of cells for embryonic stem cells derived from the NT unit as shown in FIG.

【図4】 図4は、図1に示したようなNTユニット由来の胚性幹細胞用細胞
の写真である。
FIG. 4 is a photograph of an NT unit-derived cell for embryonic stem cells as shown in FIG.

【図5】 図5は、図1に示したようなNTユニット由来の胚性幹細胞用細胞
の写真である。
FIG. 5 is a photograph of cells for embryonic stem cells derived from the NT unit as shown in FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,GE,G H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 ローブル ジェームズ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01007 ベルチャータウン オールド エ ンフィールド 196 (72)発明者 シーベリー ジョージ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01002 アムハースト ヴィレッジ パー ク 166 (72)発明者 スタイス スティーヴン エル アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01007 ベルチャータウン アムハースト ロード 468 Fターム(参考) 4B024 AA01 BA21 CA01 DA02 DA03 FA02 GA18 HA01 4B065 AA90X AA90Y AA93Y AB01 AB04 AB05 AB06 AB08 AC20 BA01 BA08 CA27 CA44 CA60──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY , CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP , KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Ruble James Massachusetts 01007 Belchertown Old Enfield 196 ( 72) Inventor Seaberry George, USA 01002 Amherst Village Park, Massachusetts 166 (72) Inventor Steis Steven El, United States of America Massachusetts 01007 Belchertown, Amherst Road 468 F-term (reference) 4B024 AA01 BA21 CA01 DA02 DA03 FA02 GA18 HA01 4B090 A90 AAX AB01 AB04 AB05 AB06 AB08 AC20 BA01 BA08 CA27 CA44 CA60

Claims (50)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 胚性または幹細胞様細胞を作製する方法であって、 (i) 所望の分化したヒト細胞または哺乳動物細胞または細胞核を、除核した動 物卵母細胞へ挿入することであって、前記卵母細胞が核移植(NT)ユニットの形成
に適した条件下でヒトまたは哺乳動物細胞と異なる種から誘導されたものである
こと; (ii) 得られた核移植ユニットを活性化すること; (iii) 前記活性化核移植ユニットを2細胞発生期よりも大きくなるまで培養す ること;および、 (iv) 前記培養NTユニットから得られた細胞を培養して胚性または幹細胞様細
胞株を得ること、 を含む前記方法。
1. A method for producing embryonic or stem cell-like cells, comprising: (i) inserting a desired differentiated human cell or mammalian cell or cell nucleus into an enucleated animal oocyte. The oocyte is derived from a species different from human or mammalian cells under conditions suitable for the formation of a nuclear transfer (NT) unit; (ii) activating the resulting nuclear transfer unit (Iii) culturing the activated nuclear transfer unit until it becomes larger than the two-cell development stage; and (iv) culturing cells obtained from the cultured NT unit to obtain embryonic or stem cell-like cells. Obtaining the cell line.
【請求項2】 除核した動物卵母細胞へ挿入される細胞がヒト細胞である、
請求項1に記載の方法。
2. A cell inserted into an enucleated animal oocyte is a human cell.
The method of claim 1.
【請求項3】 ヒト細胞が成人細胞である、請求項2に記載の方法。3. The method according to claim 2, wherein the human cells are adult cells. 【請求項4】 ヒト細胞が上皮細胞、ケラチン細胞、リンパ細胞または線維
芽細胞である、請求項2に記載の方法。
4. The method according to claim 2, wherein the human cells are epithelial cells, keratinocytes, lymphocytes or fibroblasts.
【請求項5】 卵母細胞が哺乳動物から得たものである、請求項2に記載の
方法。
5. The method according to claim 2, wherein the oocyte is obtained from a mammal.
【請求項6】 動物卵母細胞が有蹄類から得たものである、請求項5に記載
の方法。
6. The method of claim 5, wherein the animal oocyte is obtained from an ungulate.
【請求項7】 有蹄類が、ウシ、ヒツジ、ブタ、ウマ、ヤギ、バッファロー
からなる群より選ばれる、請求項6に記載の方法。
7. The method according to claim 6, wherein the ungulate is selected from the group consisting of cows, sheep, pigs, horses, goats, and buffaloes.
【請求項8】 除核細胞が除核に先だって成熟させたものである、請求項1
に記載の方法。
8. The method of claim 1, wherein the enucleated cells have been matured prior to enucleation.
The method described in.
【請求項9】 融合核移植ユニットがin vitroで活性化される、請求項1に
記載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the fusion nuclear transfer unit is activated in vitro.
【請求項10】 活性化核移植ユニットが培養フィーダー層上で培養される
、請求項1に記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein the activated nuclear transfer unit is cultured on a culture feeder layer.
【請求項11】 フィーダー層が線維芽細胞を含む,請求項10に記載の方
法。
11. The method according to claim 10, wherein the feeder layer comprises fibroblasts.
【請求項12】 (iv)において16以上の細胞を有するNTユニットがフィーダ
ー細胞層上で培養される、請求項1に記載の方法。
12. The method according to claim 1, wherein the NT unit having 16 or more cells in (iv) is cultured on the feeder cell layer.
【請求項13】 フィーダー細胞層が線維芽細胞を含む、請求項12に記載
の方法。
13. The method of claim 12, wherein the feeder cell layer comprises fibroblasts.
【請求項14】 線維芽細胞がマウス胚線維芽細胞を含む、請求項13に記
載の方法。
14. The method of claim 13, wherein the fibroblasts comprise mouse embryonic fibroblasts.
【請求項15】 得られた胚性または幹細胞様細胞が分化誘導される、請求
項1に記載の方法。
15. The method according to claim 1, wherein the obtained embryonic or stem cell-like cells are induced to differentiate.
【請求項16】 得られた胚性または鐶細胞様細胞が分化誘導される、請求
項2に記載の方法。
16. The method according to claim 2, wherein the obtained embryonic or ring cell-like cells are induced to differentiate.
【請求項17】 融合がエレクトロフュージョンによって行われる、請求項
1に記載の方法。
17. The method of claim 1, wherein the fusion is performed by electrofusion.
【請求項18】 請求項1に記載の方法によって得られる胚性または幹細胞
様細胞。
18. An embryonic or stem cell-like cell obtained by the method according to claim 1.
【請求項19】 請求項2に記載の方法によって得られるヒト胚性または幹
細胞様細胞。
19. A human embryonic or stem cell-like cell obtained by the method according to claim 2.
【請求項20】 請求項3に記載の方法によって得られるヒト胚性または幹
細胞様細胞。
20. A human embryonic or stem cell-like cell obtained by the method according to claim 3.
【請求項21】 請求項4に記載の方法によって得られるヒト胚性または幹
細胞様細胞。
21. A human embryonic or stem cell-like cell obtained by the method of claim 4.
【請求項22】 請求項6に記載の方法によって得られるヒト胚性または幹
細胞様細胞。
22. A human embryonic or stem cell-like cell obtained by the method according to claim 6.
【請求項23】 請求項7に記載の方法によって得られるヒト胚性または幹
細胞様細胞。
23. A human embryonic or stem cell-like cell obtained by the method of claim 7.
【請求項24】 請求項16に記載の方法によって得られる分化ヒト細胞。24. A differentiated human cell obtained by the method according to claim 16. 【請求項25】 神経細胞、造血幹細胞、膵臓細胞、筋細胞、軟骨細胞、尿
路細胞、肝細胞、生殖細胞、皮膚細胞、腸管細胞、胃細胞からなる群より選ばれ
る、請求項24に記載の分化ヒト細胞。
25. The method according to claim 24, which is selected from the group consisting of nerve cells, hematopoietic stem cells, pancreatic cells, muscle cells, chondrocytes, urinary cells, hepatocytes, germ cells, skin cells, intestinal cells, and gastric cells. Differentiated human cells.
【請求項26】 細胞移植治療を必要としている患者に、請求項24に記載
のアイソジェニック分化ヒト細胞を投与することを含む、治療方法。
26. A method for treating, comprising administering to a patient in need of cell transplantation therapy the isogenically differentiated human cell according to claim 24.
【請求項27】 細胞移植治療が、パーキンソン病、ハンチントン病、アル
ツハイマー病、ALS、脊髄疾患または損傷、多発性硬化症、筋ジストロフィー、 嚢胞性繊維症、肝臓疾病、糖尿病、心臓疾病、軟骨疾病または損傷、火傷、脚潰
瘍、血管疾病、尿路疾病、AIDSおよび癌からなる群より選ばれる疾病または健康
状態を治療するために行われる、請求項26に記載の方法。
27. The cell transplantation treatment is performed for Parkinson's disease, Huntington's disease, Alzheimer's disease, ALS, spinal cord disease or injury, multiple sclerosis, muscular dystrophy, cystic fibrosis, liver disease, diabetes, heart disease, cartilage disease or injury. 27. The method of claim 26, wherein the method is performed to treat a disease or condition selected from the group consisting of: burn, leg ulcer, vascular disease, urinary tract disease, AIDS and cancer.
【請求項28】 分化ヒト細胞が造血幹細胞または神経細胞である、請求項
26に記載の方法。
28. The method according to claim 26, wherein the differentiated human cells are hematopoietic stem cells or neural cells.
【請求項29】 治療がパーキンソン病の治療であり、分化細胞が神経細胞
である、請求項26に記載の方法。
29. The method of claim 26, wherein the treatment is for Parkinson's disease and the differentiated cells are neurons.
【請求項30】 治療が癌の治療であり、分化細胞が造血幹細胞である、請
求項26に記載の方法。
30. The method of claim 26, wherein the treatment is for cancer and the differentiated cells are hematopoietic stem cells.
【請求項31】 挿入遺伝子を含み、かつ発現する、請求項24に記載の分
化ヒト細胞。
31. The differentiated human cell of claim 24, comprising and expressing an inserted gene.
【請求項32】 胚性若しくは幹細胞様細胞において、所望の遺伝子が挿入
、除去または改変される、請求項1に記載の方法。
32. The method of claim 1, wherein the desired gene is inserted, removed or modified in embryonic or stem cell-like cells.
【請求項33】 所望の遺伝子が治療酵素、成長因子またはサイトカインを
コードする遺伝子である、請求項32に記載の方法。
33. The method of claim 32, wherein the desired gene is a gene encoding a therapeutic enzyme, growth factor or cytokine.
【請求項34】 胚性または幹細胞様細胞がヒトの胚性または幹細胞様細胞
である、請求項32に記載の方法。
34. The method of claim 32, wherein the embryonic or stem cell-like cells are human embryonic or stem cell-like cells.
【請求項35】 所望の遺伝子が相同組換えによって除去、改変または欠失
される、請求項32に記載の方法。
35. The method according to claim 32, wherein the desired gene is removed, modified or deleted by homologous recombination.
【請求項36】 ドナー細胞が、内胚葉、中胚葉および外胚葉の少なくとも
1つの発生を阻害するように遺伝的に改変されている、請求項1に記載の方法。
36. The method of claim 1, wherein the donor cells are genetically modified to inhibit the development of at least one of endoderm, mesoderm, and ectoderm.
【請求項37】 分化効率が上昇するようにドナー細胞が改変されている、
請求項1に記載の方法。
37. The donor cell is modified to increase differentiation efficiency,
The method of claim 1.
【請求項38】 培養核移植ユニットが少なくとも1種のカスパーゼ阻害剤
を含む培地中で培養される、請求項36に記載の方法。
38. The method according to claim 36, wherein the cultured nuclear transfer unit is cultured in a medium containing at least one caspase inhibitor.
【請求項39】 ドナー細胞が特定のサイクリンの発現指標となる検出可能
な標識を発現する、請求項1に記載の方法。
39. The method of claim 1, wherein the donor cells express a detectable label indicative of the expression of a particular cyclin.
【請求項40】 ドナー細胞が、SRF、MESP-1、HNF-4、ベータ-1、インテグ
リン、MSD、GATA-6、GATA-4、RNAヘリカーゼAおよびHベータ58からなる群よ り選ばれる遺伝子の発現を変化させるように改変されている、請求項36に記載
の方法。
40. The donor cell is a gene selected from the group consisting of SRF, MESP-1, HNF-4, beta-1, integrin, MSD, GATA-6, GATA-4, RNA helicase A and Hbeta58. 37. The method of claim 36, wherein the method has been modified to alter expression of
【請求項41】ドナー細胞がQ7および/またはQ9の発現を与えるDNAを導入 されて遺伝的に改変されている、請求項37に記載の方法。41. The method of claim 37, wherein the donor cell has been genetically modified by introducing a DNA that confers expression of Q7 and / or Q9. 【請求項42】 遺伝子が機能可能に制御可能なプロモーターに接続されて
いる、請求項41に記載の方法。
42. The method of claim 41, wherein the gene is operably linked to a controllable promoter.
【請求項43】 ドナー細胞がアポトーシスを阻害するように遺伝的に改変
されている、請求項1に記載の方法。
43. The method of claim 1, wherein the donor cells have been genetically modified to inhibit apoptosis.
【請求項44】 アポトーシスの低下が、Bad、Bok、BH3、Bik、Blk、Hrk、
BNIP3、GimL、Bid、BGL-1、Bcl-XL、Bcl-w、Mcl-1、A1、Nr-13、BHRF-1、LMW5-H
L、ORF16、Ks-Bcl-2、E1B-19KおよびCED-9からなる群より選ばれる1以上の遺伝
子の発現を変化させることによって与えられる、請求項43に記載の方法。
44. The reduction in apoptosis is indicated by Bad, Bok, BH3, Bik, Blk, Hrk,
BNIP3, Gim L , Bid, BGL-1, Bcl-XL, Bcl-w, Mcl-1, A1, Nr-13, BHRF-1, LMW5-H
44. The method of claim 43, wherein the method is provided by altering the expression of one or more genes selected from the group consisting of L, ORF16, Ks-Bcl-2, E1B-19K, and CED-9.
【請求項45】 遺伝子が誘導可能なプロモーターに機能可能に接続されて
いる、請求項44に記載の方法。
45. The method of claim 44, wherein the gene is operably connected to an inducible promoter.
【請求項46】 検出可能なマーカーをコードするDNAを発現する哺乳動物 体細胞であって、前記DNAの発現が特定のサイクリンとリンクしている前記細胞 。46. A mammalian somatic cell that expresses a DNA encoding a detectable marker, wherein the expression of the DNA is linked to a specific cyclin. 【請求項47】 サイクリンが、サイクリンD1、D2、D3、B1、B2、E,Aおよ
びHからなる群より選ばれる、請求項46に記載の細胞。
47. The cell of claim 46, wherein the cyclin is selected from the group consisting of cyclins D1, D2, D3, B1, B2, E, A and H.
【請求項48】 検出可能なマーカーが蛍光ポリペプチドである、請求項4
6に記載の細胞。
48. The detectable marker is a fluorescent polypeptide.
7. The cell according to 6.
【請求項49】 哺乳動物細胞が、ヒト細胞、霊長類細胞、げっ歯類細胞、
有蹄類細胞、イヌ細胞、ネコ細胞からなる群より選ばれる、請求項48に記載の
細胞。
49. The mammal cell may be a human cell, a primate cell, a rodent cell,
49. The cell according to claim 48, wherein the cell is selected from the group consisting of ungulate cells, dog cells, and cat cells.
【請求項50】 ヒト細胞、ウシ細胞、または霊長類細胞である、請求項4
8に記載の細胞。
50. The cell of claim 4, which is a human cell, a bovine cell, or a primate cell.
9. The cell according to 8.
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