JP2002527036A - Pluripotent embryonic stem cells and method for obtaining pluripotent embryonic stem cells - Google Patents

Pluripotent embryonic stem cells and method for obtaining pluripotent embryonic stem cells

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JP2002527036A
JP2002527036A JP2000522218A JP2000522218A JP2002527036A JP 2002527036 A JP2002527036 A JP 2002527036A JP 2000522218 A JP2000522218 A JP 2000522218A JP 2000522218 A JP2000522218 A JP 2000522218A JP 2002527036 A JP2002527036 A JP 2002527036A
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ジーネ エフ. ローリング,
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エイアールシー ジェノミック リサーチ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、非マウス胚性幹(ES)細胞の単離された集団およびこれらのES細胞を得る方法を提供する。一つの局面において、この標的ES細胞は、非標的ES細胞(例えば、マウスES細胞)と標的動物由来の胚細胞を同時培養することによって得られる。一つの実施態様において、ラットES細胞は、陽性選択マーカーまたは陰性選択マーカーを使用する、同時培養から単離される。本発明はまた、遺伝的に改変された非マウスES細胞を含む。このES細胞または遺伝的に改変されたES細胞の単離された集団を含むキメラ胚および動物もまた、提供される。1つの実施態様において、この遺伝的な改変は、導入遺伝子の導入を含む。別の実施態様において、この遺伝的改変は、1つ以上の遺伝子の機能の破壊を含む。   (57) [Summary] The present invention provides an isolated population of non-mouse embryonic stem (ES) cells and a method for obtaining these ES cells. In one aspect, the target ES cells are obtained by co-culturing non-target ES cells (eg, mouse ES cells) and embryo cells from a target animal. In one embodiment, rat ES cells are isolated from a co-culture using a positive or negative selectable marker. The invention also includes genetically modified non-mouse ES cells. Chimeric embryos and animals comprising the ES cells or the isolated population of genetically modified ES cells are also provided. In one embodiment, the genetic modification comprises introducing a transgene. In another embodiment, the genetic modification comprises disrupting the function of one or more genes.

Description

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

【0001】 (関連出願に対する相互参照) 本出願は、係争中の1997年11月25日に出願された米国特許仮出願第6
0/066,890号の優先権を主張する。前述の仮出願は、この結果、本明細
書中で参考として全体が援用される。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS [0001] This application is related to US Provisional Patent Application Ser.
Claim priority of 0 / 066,890. The aforementioned provisional application is hereby incorporated by reference herein in its entirety.

【0002】 (技術分野) 本発明は、分子生物学および医療の分野である。さらに詳細には、新規非マウ
ス胚幹(ES)細胞、およびこれらの非マウスES細胞を得る方法に関する。
TECHNICAL FIELD [0002] The present invention is in the fields of molecular biology and medicine. More particularly, it relates to novel non-mouse embryonic stem (ES) cells and methods for obtaining these non-mouse ES cells.

【0003】 (背景) 遺伝的に改変された実験動物は、薬物の開発においておよびヒト疾患のモデル
系として広く使用される。多くのこれらのトランスジェニック動物、特に機能喪
失変異体は、マウス胚幹(ES)細胞を使用することによって作成されているマ
ウスモデルである。簡潔には、ES細胞中の遺伝子標的化は、特定の遺伝子機能
を破壊またはノックアウトするために同種の組換え現象を使用する(マウス胚幹
細胞に関する技術については、米国特許第5,464,764号、同第5,48
7,992号、同第5,631,153号、および同第5,627,059号を
参照のこと)。ES細胞中で遺伝子の不活性化によって作製されているマウス変
異体数が急激に増加している。この変異マウスは、インビボで公知の遺伝子の機
能を理解し、新遺伝子を発見し、そしてヒト疾患の動物モデルを作成するために
作製される(例えば、Chisakaら、(1992)355:516−520
;Joynerら(1992)POSTIMPLANTATION DEVEL
OPMENT IN THE MOUSE(ChadwickおよびMarsh
編、John Wiley&Sons、United Kingdom)277
−297頁;Dorinら(1992)Nature 359:211−215
を参照のこと)。
BACKGROUND Genetically modified experimental animals are widely used in drug development and as model systems for human disease. Many of these transgenic animals, particularly loss-of-function mutants, are mouse models that have been created by using mouse embryonic stem (ES) cells. Briefly, gene targeting in ES cells uses a homologous recombination event to disrupt or knock out specific gene functions (for techniques involving mouse embryonic stem cells, see US Pat. No. 5,464,764). , 5,48
7,992, 5,631,153, and 5,627,059). The number of mouse mutants created by gene inactivation in ES cells is rapidly increasing. This mutant mouse is created in vivo to understand the function of known genes, discover new genes, and create animal models of human disease (eg, Chisaka et al., (1992) 355: 516-520).
Joyner et al. (1992) POSTIMPLANTATION DEVEL;
OPMENT IN THE MOUSE (Cadwick and Marsh
Ed., John Wiley & Sons, United Kingdom) 277
-297; Dorin et al. (1992) Nature 359: 211-215.
checking).

【0004】 マウスES細胞の開発は、マウス遺伝学の新しい時代を開始したが、非マウス
ES細胞は、単離することが難しいことが証明されている。推定細胞系統は、ハ
ムスター、ブタおよびヒツジの胚盤胞由来である(Doetschmanら(1
988) Develop.Biol.127:224−227;Notari
anniら(1990) J.Reprod.Fertil.補遺 41:51
−56;Notarianniら(1991) J.Reprod.Ferti
l.補遺 43:255−60;WO 94/26884を参照のこと)。しか
し、これらの細胞が真に多能性ES細胞であるかは明らかでない(例えば、Ga
rdnerおよびBrook(1997) Int.J.Dev.Biol.4
1:235−243を参照のこと)。
[0004] Although the development of mouse ES cells has begun a new era in mouse genetics, non-mouse ES cells have proven difficult to isolate. Putative cell lines are derived from hamster, pig and sheep blastocysts (Doetschman et al. (1).
988) Development. Biol. 127: 224-227; Notari
(1990) J. Am. Reprod. Fertil. Addendum 41:51
-56; Notarianni et al. (1991) J. Am. Reprod. Ferti
l. Addendum 43: 255-60; see WO 94/26884). However, it is not clear whether these cells are truly pluripotent ES cells (eg, Ga
rdner and Brook (1997) Int. J. Dev. Biol. 4
1: 235-243).

【0005】 Gerhartらは、流産した胎児由来のヒト性腺前駆細胞の単離を報告する
(オンラインでBeardsley(1998) Scientific Am
ericanを参照のこと)。これらの細胞は、機能免疫系を有さないマウスに
移植される場合、これらは、明らかに種々の細胞型を含む腫瘍を生じる。しかし
、これらの単離されたヒト細胞が多能性ES細胞であることは明らかでない。
Report the isolation of human gonad progenitor cells from aborted fetuses (On-line Beardsley (1998) Scientific Am).
erican). When these cells are transplanted into mice without a functional immune system, they clearly give rise to tumors containing various cell types. However, it is not clear that these isolated human cells are pluripotent ES cells.

【0006】 ラット多能性細胞は、トランスジェニック分野において特に興味がもたれる。
トランスジェニックラットは、マウスモデル以上のいくつかの利点を提供する。
第一に、ラットはより大きく、これは、外科的手順を可能とし、そしてそれらは
、生化学的な分析の多量な材料を提供する。ラットモデルの第二の利点は、大規
模に存在する情報のデータベースがラットモデルについて、特に神経変性疾患、
心臓血管研究および糖尿病の領域において作成されていることである。匹敵する
データベースは、マウスについては存在しない。
[0006] Rat pluripotent cells are of particular interest in the transgenic field.
Transgenic rats offer several advantages over the mouse model.
First, rats are larger, which allows for surgical procedures, and they provide a great deal of material for biochemical analysis. A second advantage of the rat model is that a large database of information exists for the rat model, especially for neurodegenerative diseases,
It has been created in the area of cardiovascular research and diabetes. No comparable database exists for mice.

【0007】 ラットはまた、薬物開発アッセイの好ましい動物モデルである。トランスジェ
ニックラットは、トランスジェニックマウスで可能でない洗練された生理学的な
測定を可能にする。例えば、これらの大きさゆえ、ラット含有ヒト導入遺伝子は
、非霊長類実験系において霊長類特異的分析を提供し得る。いくつかの場合、ラ
ットの生理学は、表現型がヒト疾患モデルについて有用であるトランスジェニッ
ク動物の作製を可能とするが、一方、同じ導入遺伝子を保持するマウスは、疾患
の表現型を有さない。例えば、HLA−B27−関連ヒト自己免疫障害のトラン
スジェニックモデルは、最初にマウスで試みられたが、病理学は発展しなかった
(Taurogら(1988) J.Immunol.141:4020−30
)。しかし、トランスジェニックHLA−B27ラットは、ヒト疾患に厳密に類
似した病理学を有する(Hammerら(1990) Cell 63:109
9−1112)。従って、ラットES細胞は、マウスにおいてのみ現在可能な遺
伝的操作のすべてを開発するために使用され得る。ラットES細胞技術が利用可
能な場合、無発現変異は、ヒト遺伝子のラット相同体に導入され得、そしてヒト
導入遺伝子と組み合わせて、多くの研究のための霊長類と置換し得る「ヒト化」
動物を提供する。
[0007] Rats are also a preferred animal model for drug development assays. Transgenic rats allow sophisticated physiological measurements not possible with transgenic mice. For example, due to their size, rat-containing human transgenes can provide primate-specific analysis in non-primate experimental systems. In some cases, the physiology of the rat allows for the generation of transgenic animals whose phenotype is useful for human disease models, while mice carrying the same transgene do not have the disease phenotype . For example, transgenic models of HLA-B27-related human autoimmune disorders were first attempted in mice, but the pathology did not evolve (Taurog et al. (1988) J. Immunol. 141: 4020-30).
). However, transgenic HLA-B27 rats have a pathology that closely resembles human disease (Hammer et al. (1990) Cell 63: 109.
9-1112). Thus, rat ES cells can be used to develop all of the genetic manipulations currently only possible in mice. When rat ES cell technology is available, silent mutations can be introduced into rat homologues of the human gene and combined with human transgenes to replace "primate" human primates for many studies
Provide animals.

【0008】 継続した試みにもかかわらず、ラットES細胞を誘導することに成功した者は
まだいない。Iannocconeら(1994) Develop Biol
.163:288−292(WO 95/06716も参照のこと)は、ラット
胚幹細胞の単離を最初に報告したが、この細胞系統がマウスES細胞で汚染され
るという発見後、この発表を最近、撤回した(Breninら(1997) D
evelop.Biol.印刷中;Breninら(1996) PHARM.
CEREBRAL ISCHEMIA(Krieglstein編、Medph
arm Scientific Publishers、Stuttgart)
555−572頁)。従って、本発明は、最初に単離されたラットES細胞の
集団を提供する。
[0008] Despite continued attempts, no one has yet succeeded in inducing rat ES cells. Iannocone et al. (1994) Development Biol.
. 163: 288-292 (see also WO 95/06716) first reported the isolation of rat embryonic stem cells, but recently reviewed this publication following the discovery that this cell line was contaminated with mouse ES cells. (Brenin et al. (1997) D
evelop. Biol. During printing; Brenin et al. (1996) PHARM.
CEREBRAL ISCHEMIA (edited by Krieglstein, Medph
arm Scientific Publishers, Stuttgart)
555-572). Thus, the present invention provides a population of initially isolated rat ES cells.

【0009】 マウス細胞を培養する最初の成功は、マウス系統の偶然の選択に一部起因し得
たようであり、マウスの129系統は、精巣生殖細胞腫瘍に対するその傾向のた
め初期奇形癌研究に使用された(Evans&Kaufman(1981) N
ature 292:154−156;Martin(1981) Proc.
Nat’l.Acad.Sci.USA 78:7634−7638を参照のこ
と)。本発明者は、この特定系統の胚盤胞内細胞塊中の多能性細胞が組織培養に
適応する固有の能力を有すると考える。他の系統(例えば、C57BL/6マウ
ス)は、ES細胞系統の誘導についてさらに困難であることを証明しており、そ
して生殖細胞系コンピテントC57BL/6ES細胞系統が最近報告されたのみ
である(Ledermannら(1991) Exp.Cell Res.19
7:254−258)。精巣の奇形癌を発生する傾向を有するラット系統は存在
せず、そしてこのような系統の欠如は、最初のラットES細胞系統の誘導がより
難しい理由の1つのようである。マウスと対比して、通常、生殖細胞よりむしろ
卵黄嚢由来のラットにおいて奇形癌がまた実験的に誘導され、これらの細胞は多
能性ではないが、むしろ卵黄嚢内胚葉の性質を保持する。この特徴は、内胚葉細
胞と形態的に類似する細胞を有するES様細胞のいくつかのラット系統の胚盤胞
由来の培養物中で迅速な希釈を生じ得る。
[0009] The initial success in culturing mouse cells may have been due in part to the accidental selection of mouse strains, and 129 strains of mice were identified in early teratocarcinoma studies due to their tendency to testicular germ cell tumors. Used (Evans & Kaufman (1981) N
atature 292: 154-156; Martin (1981) Proc.
Nat'l. Acad. Sci. ScL USA 78: 7634-7638). The inventor believes that the pluripotent cells in this specific lineage blastocyst intracellular cell mass have the inherent ability to adapt to tissue culture. Other lines, such as the C57BL / 6 mouse, have proven more difficult to derive ES cell lines, and germline competent C57BL / 6 ES cell lines have only recently been reported ( Ledermann et al. (1991) Exp.
7: 254-258). No rat line has a tendency to develop testicular teratocarcinoma, and the lack of such lineage seems to be one of the reasons why it is more difficult to derive the first rat ES cell lineage. Teratocarcinoma is also experimentally induced in rats, usually derived from the yolk sac rather than the germ cells, as compared to the mouse, and these cells are not pluripotent but rather retain the properties of the yolk sac endoderm. This feature may result in rapid dilution of ES-like cells with cells morphologically similar to endoderm cells in cultures derived from blastocysts of several rat strains.

【0010】 本発明は、最初の多能性ラットES細胞を提供する。さらに、本発明は、すべ
ての種由来のES細胞の作成に普遍的に適用し得る方法を提供する。
[0010] The present invention provides the first pluripotent rat ES cells. Furthermore, the present invention provides a method that is universally applicable to the generation of ES cells from all species.

【0011】 (発明の要約) 本発明は、非マウス胚幹細胞の単離された集団を含む。1つの実施態様におい
て、この細胞は、ラットES細胞である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention includes an isolated population of non-mouse embryonic stem cells. In one embodiment, the cells are rat ES cells.

【0012】 別の局面において、本発明は、標的種由来の胚幹細胞を得る方法を提供し、こ
の方法は、以下の工程を含む:(a)標的種由来胚幹(ES)細胞の増殖を支持
する条件下で非標的胚幹細胞と標的種の胚から得られた細胞を同時培養する工程
;および(b)標的種由来のES細胞を単離する工程。この同時培養で使用され
る非標的胚幹細胞は、標的種(例えば、マウス)以外の種由来である。この標的
ES細胞は、内細胞塊(ICM)由来であり得、または原始生殖細胞(PGC)
であり得る。
In another aspect, the invention provides a method of obtaining embryonic stem cells from a target species, the method comprising the steps of: (a) reducing the growth of embryonic stem (ES) cells from a target species. Co-culturing the non-target embryonic stem cells and cells obtained from the embryo of the target species under supporting conditions; and (b) isolating ES cells from the target species. The non-target embryonic stem cells used in this co-culture are from a species other than the target species (eg, mouse). The target ES cells can be derived from the inner cell mass (ICM) or primordial germ cells (PGC)
Can be

【0013】 別の実施態様において、この同時培養で使用された非標的胚幹細胞は、陽性選
択マーカーを欠く。この陽性選択マーカーは、抗生物質耐性をコードする遺伝子
またはHPRT耐性をコードする遺伝子(HPRT)であり得る。さらに別の実
施態様において、この同時培養で使用される胚幹細胞は、陰性の選択マーカー(
例えば、HPRTまたは単純疱疹ウイルスチミジンキナーゼ(HSV−tk))
を保持する。必要に応じて、この胚細胞は、細胞のフィーダー層上で培養され得
る。1つの実施態様において、このフィーダー層は、SNL 76/7細胞であ
る。別の実施態様において、この同時培養法で使用される非標的ES細胞は、有
糸分裂的に不活性化される。
[0013] In another embodiment, the non-target embryonic stem cells used in the co-culture lack a positive selectable marker. The positive selectable marker can be a gene encoding antibiotic resistance or a gene encoding HPRT resistance (HPRT). In yet another embodiment, the embryonic stem cells used in the co-culture have a negative selection marker (
For example, HPRT or herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-tk)
Hold. If desired, the embryonic cells can be cultured on a feeder layer of the cells. In one embodiment, the feeder layer is SNL 76/7 cells. In another embodiment, the non-target ES cells used in the co-culture method are mitotically inactivated.

【0014】 さらに別の局面において、本発明は、遺伝的に改変された非マウスES細胞を
含む。1つの実施態様において、この遺伝的改変は、導入遺伝子の挿入を含む。
別の局面において、この遺伝的改変は、1以上の遺伝子の機能を破壊することを
含む。
[0014] In yet another aspect, the invention includes a genetically modified non-mouse ES cell. In one embodiment, the genetic modification comprises a transgene insertion.
In another aspect, the genetic modification comprises disrupting the function of one or more genes.

【0015】 さらなる局面において、本発明は、ES細胞または遺伝的に改変されたES細
胞の単離された集団を含むキメラ胚を含む。1つの実施態様において、このキメ
ラ胚は、導入遺伝子を含むように遺伝的に改変されているES細胞を含む。別の
実施態様において、このキメラ胚は、遺伝的に改変され、1以上の遺伝子の機能
を破壊したES細胞を含む。
In a further aspect, the invention includes a chimeric embryo comprising an ES cell or an isolated population of genetically modified ES cells. In one embodiment, the chimeric embryo comprises an ES cell that has been genetically modified to include the transgene. In another embodiment, the chimeric embryo comprises ES cells that have been genetically modified to disrupt the function of one or more genes.

【0016】 別の局面において、本発明は、標的ES細胞の単離された集団から生じる細胞
を含有する動物を含む。1つの実施態様において、この動物は、導入遺伝子を含
むように遺伝的に改変されているラットES細胞から生じる細胞を含有する。別
の実施態様において、この動物は、1以上の遺伝子の機能を破壊するように遺伝
的に改変されているラットES細胞から生じる細胞を含有する。
[0016] In another aspect, the invention includes an animal containing cells arising from an isolated population of target ES cells. In one embodiment, the animal contains cells derived from rat ES cells that have been genetically modified to contain the transgene. In another embodiment, the animal contains cells derived from rat ES cells that have been genetically modified to disrupt the function of one or more genes.

【0017】 明らかとなるように、本発明の1つの局面の好ましい機能および特徴は、本発
明の任意の他の局面に適用可能である。
As will be apparent, preferred features and characteristics of one aspect of the invention are applicable to any other aspect of the invention.

【0018】 (発明実施の様態) 本願を通して、種々の刊行物、特許および公開された特許出願は、確認された
引用によって言及される。本願において参照されるこれらの刊行物、特許および
公開された特許明細書の開示は、本発明が関連する当該分野の状態をさらに十分
に記載するために本願開示中に参考としてここに援用される。
Throughout this application, various publications, patents and published patent applications are referred to by an identifying citation. The disclosures of these publications, patents and published patent specifications referred to in this application are hereby incorporated by reference into the present disclosure to more fully describe the state of the art to which this invention pertains. .

【0019】 本発明は、多能性胚幹(ES)細胞を提供する。このES細胞は、代表的には
マウスでなく、そして単離されたラットES細胞は、本明細書中で例示されるが
、請求項に記載された方法は、任意の種に対して適用され得る。一般に、本発明
は、非マウス(例えば、ラット)ES細胞の純化された集団を実質的に提供する
。ES細胞を作製する方法は、標的種由来の胚細胞(例えば、胚盤胞または原始
生殖細胞(PGC)由来の内細胞塊(ICM))を非標的ES細胞と同時培養す
ることを含む。この非標的ES細胞は、任意の種(例えば、マウス)由来であり
得る。好ましくは、この非標的ES細胞は、陰性の選択マーカーを含む。
The present invention provides pluripotent embryonic stem (ES) cells. This ES cell is typically not a mouse, and isolated rat ES cells are exemplified herein, but the claimed method can be applied to any species. obtain. In general, the invention provides a substantially purified population of non-mouse (eg, rat) ES cells. Methods for producing ES cells include co-culturing embryo cells from a target species (eg, blastocysts or inner cell mass (ICM) from primordial germ cells (PGC)) with non-target ES cells. The non-target ES cells can be from any species (eg, mouse). Preferably, the non-target ES cells contain a negative selectable marker.

【0020】 本発明の実施は、別に示されなければ、分子生物学、微生物学、細胞生物学お
よび組換えDNAの従来技術を使用し、これらは当該分野の技術の範囲内である
。 例えば、Sambrook、FritschおよびManiatis、MOLE
CULAR CLONING:A LABORATORY MANUAL、第2
版(1989);CURRENT PROTOCOLS IN MOLECUL
AR BIOLOGY、(F.M.Ausubelら編、1987);the
series METHODS IN ENZYMOLOGY(Academi
c Press、Inc.);PCR2:A PRACTICAL APPRO
ACH(M.J.McPherson、B.D.HamesおよびG.R.Ta
ylor編、1995);ANIMAL CELL CULTURE(R.I.
Freshney編、1987);ならびにANTIBOIDES:A LAB
ORATORY MANUAL(Harlowら編、1987)を参照のこと。
The practice of the present invention will employ, unless otherwise indicated, conventional techniques of molecular biology, microbiology, cell biology and recombinant DNA, which are within the skill of the art. See, eg, Sambrook, Fritsch and Maniatis, MOLE.
CULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL, 2nd
Edition (1989); CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULL
AR BIOLOGY, (FM Ausubel et al., Eds., 1987); the
series METHODS IN ENZYMOLOGY (Academi
c Press, Inc. ); PCR2: A PRACTICAL APPRO
ACH (MJ McPherson, BD Hames and GR Ta)
ylor, 1995); ANIMAL CELL CULTURE (RI.
Freshney, ed., 1987); and ANTIBOIDES: A LAB
See ORARARY MANUAL (Harlow et al., Eds., 1987).

【0021】 (定義) 本明細書で使用される場合、特定の用語は、特定の意味を有する。Definitions As used herein, certain terms have certain meanings.

【0022】 用語「胚幹細胞」または「ES細胞」は、すべての分化細胞(生殖細胞系細胞
を含む)を生じ得る初期胚の細胞をいうために使用される。すべての種からまだ
単離されていないが、全動物は、ES細胞を有すると考えられる。マウス胚幹細
胞(最も良く特徴付けられたES細胞)は、胚盤胞の多能性内細胞塊由来であり
、そしてこれらの多能性は、適切な培養環境によって維持され得る。マウスES
細胞系統は、フィーダー細胞(例えば、放射線照射された繊維芽細胞)を使用し
た培養において確立されており、または確立された奇形癌幹細胞系統によって馴
化された培地中で培養されている。いくつかのマウスES細胞はまた、培養物中
で細胞の自発的分化を妨げる分化阻害活性(DIA)または白血病阻害因子(L
IF)の存在下でフィーダー細胞層なしで増殖され得る。
The term “embryonic stem cells” or “ES cells” is used to refer to cells of the early embryo that can give rise to all differentiated cells, including germline cells. Although not yet isolated from all species, all animals are considered to have ES cells. Mouse embryonic stem cells (the best characterized ES cells) are derived from the pluripotent inner cell mass of blastocysts, and these pluripotency can be maintained by a suitable culture environment. Mouse ES
The cell line has been established in culture using feeder cells (eg, irradiated fibroblasts) or has been cultured in a medium conditioned by an established teratocarcinoma stem cell line. Some mouse ES cells also have differentiation inhibitory activity (DIA) or leukemia inhibitory factor (L) that prevent spontaneous differentiation of cells in culture.
IF) can be grown without a feeder cell layer.

【0023】 用語「非マウス」および「標的」ES細胞とは、マウス以外の任意の動物由来
の細胞をいう。好ましい非マウスまたは標的細胞は、ラットである。用語「非標
的」ES細胞とは、この標的種以外の任意の動物由来の細胞をいう。好ましい非
標的ES細胞は、マウスである。
The terms “non-mouse” and “target” ES cells refer to cells from any animal other than mice. A preferred non-mouse or target cell is a rat. The term "non-target" ES cells refers to cells from any animal other than this target species. A preferred non-target ES cell is a mouse.

【0024】 ES細胞が宿主胚盤胞に移植された場合、ES細胞は、キメラ動物の形成に寄
与し、そしてキメラの生殖細胞がES細胞由来である場合、このキメラの子孫は
、ES細胞のゲノムを保持する(「生殖細胞系伝達」)。「公知」ES細胞は、
当該分野で公知でありそして本明細書中で記載されるアッセイおよび方法によっ
て決定される場合、多能性であることが示されている細胞である。多能性細胞系
統は、胚盤胞由来系統に限定されない。最近、ES細胞のインビトロの多能性を
少なくとも有する細胞系統は、マウス原始生殖細胞から誘導された(Matsu
iら、(1992)Cell 70:841−847;MatsuiおよびHu
m(1997)Cell 10(1):63−8;Buehr、M.(1997
)Exp.Cell Res.232:194−207を参照のこと)。
When the ES cells are implanted into a host blastocyst, the ES cells contribute to the formation of a chimeric animal, and when the germ cells of the chimera are derived from the ES cells, the progeny of the chimera are derived from the ES cells. Retain the genome ("germline transmission"). “Known” ES cells are:
Cells that are known in the art and have been shown to be pluripotent as determined by the assays and methods described herein. Pluripotent cell lines are not limited to blastocyst-derived lines. Recently, cell lines with at least the in vitro pluripotency of ES cells have been derived from mouse primordial germ cells (Matsu
i et al., (1992) Cell 70: 841-847; Matsui and Hu.
m (1997) Cell 10 (1): 63-8; (1997
) Exp. Cell Res. 232: 194-207).

【0025】 ES細胞は、容易に操作され得る。恐らく、ES細胞が産生し、そして分泌す
る因子は、インビボの初期胚発生の制御に重要であるので、それらは、細胞分化
の研究のモデルとして有用である。遺伝的に操作された外来DNAを有するES
細胞は、真の育種トランスジェニック動物の系統を作成するために使用され得る
。遺伝的操作の方法は、当業者に公知である。
ES cells can be easily manipulated. Perhaps the factors that ES cells produce and secrete are important in controlling early embryonic development in vivo, so they are useful as models for studying cell differentiation. ES with genetically engineered foreign DNA
The cells can be used to create a true breeding transgenic animal line. Methods of genetic manipulation are known to those skilled in the art.

【0026】 「単離された」または「純化された」細胞の集団は、天然で会合する細胞およ
び物質を実質的に含まない。実質的に含まないか、または実質的に純化されたと
は、少なくとも50%の集団がES細胞であり、好ましくは少なくとも70%、
より好ましくは少なくとも80%、そしてさらにより好ましくは少なくとも90
%天然で会合する非多能性ES細胞を含まないことを意味する。
A “isolated” or “purified” cell population is substantially free of naturally associated cells and materials. Substantially free or substantially purified means that at least 50% of the population is ES cells, preferably at least 70%,
More preferably at least 80%, and even more preferably at least 90%
% Means free of non-pluripotent ES cells that associate with nature.

【0027】 「細胞系統」または「細胞培養」とは、インビトロで増殖または維持される高
等真核生物細胞を表す。細胞の子孫が形態学、遺伝子型または表現型において親
細胞と完全に同一ではあり得ないことが理解される。
“Cell line” or “cell culture” refers to a higher eukaryotic cell grown or maintained in vitro. It is understood that the progeny of a cell cannot be completely identical in morphology, genotype, or phenotype to the parent cell.

【0028】 用語「胚」とは、誕生前の動物の発生の任意の段階から得られた組織をいう。
哺乳動物の発生中に、例えば、受精卵は、分割し、「桑実胚」と呼ばれる桑実形
の細胞塊を形成する。8〜16細胞ステージ間に、この桑実胚は、「胚盤胞」−
ほぼ球状の、液体で満たされた構造物に変換する。胚盤胞の外部細胞は、「栄養
外胚葉」細胞であり、そして胎盤および他の胚体外構造物を生じる。胚自体は、
胚盤胞の1つの極における細胞の集積である、「内細胞塊」または「ICM」由
来である。他の胚組織供給源は、遅延した胚盤胞および原始生殖細胞を含む。
The term “embryo” refers to tissue obtained from any stage of development of an animal before birth.
During mammalian development, for example, fertilized eggs break apart to form a morula-shaped cell mass called a "morula". During the 8 to 16 cell stage, the morula is called a "blastocyst"-
Transforms into a nearly spherical, liquid-filled structure. The outer cells of the blastocyst are "trophoblast" cells and give rise to placenta and other extraembryonic structures. The embryo itself
It is derived from an "inner cell mass" or "ICM", an accumulation of cells at one pole of the blastocyst. Other sources of embryonic tissue include delayed blastocysts and primordial germ cells.

【0029】 本明細書中に記載されるように、本発明者によって開発された方法は、等しく
すべての種に対して適用可能である。用語「標的動物」または「標的種」とは、
本発明の単離されたES細胞が由来する種をいう。適切な種は、ラット、ヒト、
ウシおよびヒツジを含むが、これらに限定されない。
As described herein, the method developed by the inventor is equally applicable to all species. The term “target animal” or “target species”
Refers to the species from which the isolated ES cells of the present invention are derived. Suitable species are rat, human,
Including, but not limited to, cows and sheep.

【0030】 用語「選択マーカー」とは、遺伝子の発現がこのマーカー遺伝子を含むベクタ
ーで形質転換またはトランスフェクトされている細胞を同定し得る遺伝子をいう
。選択マーカーは「陽性」または「陰性」および優性または劣性であり得る。「
陽性選択マーカー」とは、この遺伝子を保持する細胞のみが特定の条件下で生存
および/または増殖し得る産物をコードする遺伝子をいう。例えば、導入された
抗生物質耐性遺伝子を発現する植物および動物細胞。適切な抗生物質耐性遺伝子
の限定されない例は、化合物G418に対する耐性、ハイグロマイシン耐性およ
びプロマイシン耐性を提供するネオマイシン耐性(Neo1)である。別の陽性
選択マーカーは、ヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HPRT
)である。このHPRT遺伝子を保持する細胞は、HAT(アミノプテリン(a
mniopterin)、ヒポキサンチン、チミジン)培地中で増殖するが、一
方HPRT陰性(HPRT)である細胞は、HAT培地中で死滅する。
The term “selectable marker” refers to a gene whose expression can identify cells that have been transformed or transfected with a vector containing the marker gene. Selectable markers can be "positive" or "negative" and dominant or recessive. "
"Positive selectable marker" refers to a gene that encodes a product that allows only cells carrying this gene to survive and / or grow under certain conditions. For example, plant and animal cells that express the introduced antibiotic resistance gene. Non-limiting example of a suitable antibiotic resistance gene is neomycin resistance (Neo 1 ) which provides resistance to compound G418, hygromycin resistance and puromycin resistance. Another positive selectable marker is hypoxanthine phosphoribosyltransferase (HPRT)
). Cells carrying this HPRT gene are HAT (aminopterin (a
Cells that grow in (mniopterin), hypoxanthine, thymidine) medium, while being HPRT negative (HPRT), die in HAT medium.

【0031】 同様に、用語「陰性選択マーカー」とは、この遺伝子を保持する細胞を選択的
に殺傷するために誘導され得る産物をコードする遺伝子をいう。陰性選択マーカ
ーの非限定の例には、単純疱疹ウイルスチミジンキナーゼ(HSV−tk)およ
びHPRTが挙げられる。ガンシクロビルまたはFIAU(1(1,2−デオキ
シ−2−フルオロ−β−D−ラビノ(rabino)フラノシル)−5−ヨード
ウラシル)が添加され、そして哺乳動物tkを保持している細胞が5−ブロモデ
オキシウリジン(5BdU)を使用して殺傷される場合、このHSV−tk遺伝
子を保持する細胞は殺傷される。このHPRTマーカーを保持する細胞は、6−
チオグアニン(6TG)で選択的に殺傷され得る。選択マーカー(陽性および陰
性の両方)の他の例は、当業者に公知である。
Similarly, the term “negative selectable marker” refers to a gene that encodes a product that can be induced to selectively kill cells bearing this gene. Non-limiting examples of negative selectable markers include herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-tk) and HPRT. Ganciclovir or FIAU (1 (1,2-deoxy-2-fluoro-β-D-rabinofuranosyl) -5-iodouracil) was added, and cells retaining mammalian tk were treated with 5-bromo When killed using deoxyuridine (5BdU), the cells carrying the HSV-tk gene are killed. Cells holding this HPRT marker are 6-cells.
It can be selectively killed with thioguanine (6TG). Other examples of selectable markers (both positive and negative) are known to those skilled in the art.

【0032】 「陽性−陰性選択」とは、特定の標的位置で組み込まれたDNA挿入物を保持
する細胞を選択するプロセス(陽性選択)、およびまた、非標的化染色体部位で
組み込まれたDNA挿入物を保持する細胞に対して選択するプロセス(陰性選択
)をいう。
“Positive-negative selection” refers to the process of selecting cells that carry the integrated DNA insert at a particular target location (positive selection), and also the DNA insertion integrated at a non-targeted chromosomal site. Refers to the process of selecting for cells that carry the material (negative selection).

【0033】 「トランスジェニック動物」とは、遺伝的に操作された動物または遺伝的に操
作された動物の子孫をいう。「キメラ胚」は、異なった遺伝子型を有する細胞の
集団を有する胚である。従って、トランスジェニック動物またはキメラ胚は、通
常、少なくとも1つの関連のない生物体由来の(例えば、ウイルス、植物または
他の動物由来の)物質を含有する。用語「導入遺伝子」とは、別の生物体のゲノ
ムに取り込まれている1つの供給源由来のポリヌクレオチドをいう。この導入遺
伝子は、例えば、異なった生物体、種から単離された、または合成的に作製され
た任意の供給源から入手し得る。この導入遺伝子は、遺伝子、遺伝子フラグメン
トまたは複数の遺伝子であり得る。導入遺伝子の適切なサイズは、当該分野で公
知の方法によって決定され得る。
“Transgenic animal” refers to a genetically engineered animal or the progeny of a genetically engineered animal. A "chimeric embryo" is an embryo that has a population of cells having different genotypes. Thus, a transgenic animal or chimeric embryo usually contains material from at least one unrelated organism (eg, from a virus, plant or other animal). The term "transgene" refers to a polynucleotide from one source that has been integrated into the genome of another organism. The transgene may be obtained from any source, for example, isolated from different organisms, species, or made synthetically. The transgene can be a gene, gene fragment or multiple genes. The appropriate size of the transgene can be determined by methods known in the art.

【0034】 本発明は、最初に単離されたラット胚幹細胞の集団を提供する。本発明はまた
、非マウス種からES細胞を誘導する新規の方法を提供する。新規の培養条件を
使用することによって、本発明者は、胚組織からラットES細胞の単離された集
団を誘導している。これらの新規の方法は、ラット以外の標的種に等しく適用可
能である。以前のグループは、培養培地に添加された増殖因子およびフィーダー
細胞の量ならびに/または種類によってラットES細胞を培養することを試みた
が、成功しなかった。培地が何であろうと、以前のラット細胞は、分化すること
なく培養物中で維持され得ない。これらの培養されたラット細胞は、キメララッ
トの生殖細胞系に伝達されない。ラット胚細胞は、まるで培養物中で重大な段階
に達するかのようである。この段階で、増殖因子およびフィーダー細胞は、未分
化の多能性ES系統の誘導を促進するには不十分である。本発明は、このラット
胚細胞を非標的ES細胞系統の細胞と同時培養することによってこの問題を克服
する。ES細胞系統との接触は、培養物中でのこの危機を通して単離された胚細
胞を支援するようである。一旦この重大な点を通過すると、ラットES細胞は、
それら自身で増殖し、そしてそれらの未分化多能性表現型を維持する。
The present invention provides a population of initially isolated rat embryonic stem cells. The present invention also provides a novel method for deriving ES cells from non-mouse species. By using novel culture conditions, we have derived an isolated population of rat ES cells from embryonic tissue. These new methods are equally applicable to target species other than rats. Previous groups have attempted to culture rat ES cells with the amount and / or type of growth factors and feeder cells added to the culture medium with no success. Whatever the medium, previous rat cells cannot be maintained in culture without differentiation. These cultured rat cells are not transmitted to the germline of the chimeric rat. Rat embryo cells appear to have reached a critical stage in culture. At this stage, growth factors and feeder cells are insufficient to promote the induction of undifferentiated pluripotent ES lineages. The present invention overcomes this problem by co-culturing the rat embryo cells with cells of a non-target ES cell line. Contact with the ES cell line appears to support embryonic cells isolated through this crisis in culture. Once through this critical point, rat ES cells
Proliferate on their own and maintain their undifferentiated pluripotent phenotype.

【0035】 (I.多能性胚幹細胞の供給源) 本明細書中に記載の方法を用いて、ES細胞は、任意の種から単離され得る。
本明細書中に記載の例には、ES細胞が含まれる。Long Evans(LE
)ラットの近交系(Simonsenから入手可能(16世代同系交配)由来ま
たはSprague−Dawleyラット系統由来のES細胞が含まれる。LE
ラットは、LE ES細胞候補体が白色系に注入されたとき、キメラを同定する
ために適当な毛色(頭部が黒)を有する。多数の胚が、この系統から入手されて
おり、そしてこれらの細胞は、組織培養条件に十分に適合されている。LE動物
はまた、供給者によってタイミングよく交配され(time−mated)、維
持されなければならない動物群落の大きさ、および交配年齢まで動物を飼育する
のに関わる時間を減少させ得る。マウスとは異なり、ラットの系統は、胚移植の
時期で大きく変動し、そして各々は、過剰排卵および遅延着床手順に対して種々
に反応する。これらの変動が本発明に影響を与える程度に、それらは、当該分野
で公知の方法によって容易に決定され得る。
I. Source of Pluripotent Embryonic Stem Cells ES cells can be isolated from any species using the methods described herein.
Examples described herein include ES cells. Long Evans (LE
) Includes ES cells from rat inbred lines (available from Simonsen (16 generations inbred) or from the Sprague-Dawley rat line.
Rats have the appropriate coat color (black head) to identify chimeras when LE ES cell candidates are injected into the white line. Numerous embryos are obtained from this lineage and these cells are well adapted to tissue culture conditions. LE animals can also be time-mated by the supplier, reducing the size of animal communities that must be maintained and the time involved in breeding animals to mating age. Unlike mice, rat strains vary greatly at the time of embryo transfer and each responds differently to superovulation and delayed implantation procedures. To the extent that these variations affect the present invention, they can be readily determined by methods known in the art.

【0036】 非マウス標的ES細胞は、任意の適切な細胞に由来し得る。限定的でない例は
、胚盤胞(非遅延)、着床が実験的に遅延された胚盤胞(遅延胚盤胞)、および
始原生殖細胞である。PGCは、胚発生の種々の段階(例えば、13期胚)から
単離され得る。ヒトにとって、自然流産および人工妊娠中絶から得られた細胞が
用いられ得る。細胞はまた、インビトロでの受精技術によって産生された胚から
得られ得る。
[0036] The non-mouse target ES cells can be derived from any suitable cells. Non-limiting examples are blastocysts (non-delayed), blastocysts with experimentally delayed implantation (delayed blastocysts), and primordial germ cells. PGCs can be isolated from various stages of embryonic development, such as stage 13 embryos. For humans, cells from spontaneous abortions and abortions can be used. Cells can also be obtained from embryos produced by in vitro fertilization techniques.

【0037】 (A.胚盤胞および遅延胚盤胞) 胚盤胞は、当該分野で公知の任意の方法によって単離され得る。例えば、タイ
ミングよく交配された(timed−mated)雌は、交配後約4.5日(0
.5日は交配後の朝である)で屠殺され得、そして胚盤胞が、例えば、A.Br
adley「TERATOCARCINOMAS AND EMBRYONIC
STEM CELLS:A PRACTICAL APPROACH」(E.
J.Robertson編、1987)において、マウスについて記載される方
法によって子宮から採集される。
A. Blastocysts and Delayed Blastocysts Blastocysts can be isolated by any method known in the art. For example, timed-mated females are approximately 4.5 days after mating (0
. 5 is the morning after mating) and the blastocysts are, for example, Br
adley "TERATO CARCINOMAS AND EMBRYONIC
STEM CELLS: A PRACTICAL APPROACH "(E.
J. Robertson, eds., 1987), collected from the uterus by the method described for mice.

【0038】 好ましくは、タイミングよく交配された雌は、胚が卵管にあるとき(交配後約
3.5日)に卵巣摘除される。卵巣摘除後、Buchanan(1969)J.
Reprod.Fert.19:279−283に記載のように、動物は、毎日
、プロゲステロンの注射を受容する(5mg/動物/日、皮下注射)。約6日後
から約11日後の間、着床しなかった胚盤胞が、当該分野において記載の任意の
方法(例えば、A.Bradley、前出)を用いて子宮から採集される。遅延
胚盤胞は、通常、正常胚盤胞よりも大きく、そして透明帯層を欠く。胚盤胞およ
び遅延胚盤胞は、本明細書中に記載のように、好ましくは、24ウェルプレート
の個々のウェル中の支持細胞において、培養され得る。
[0038] Preferably, the mated female is ovariectomized when the embryo is in the fallopian tube (about 3.5 days after mating). After ovariectomy, Buchanan (1969) J.
Reprod. Fert. Animals receive progesterone injections daily (5 mg / animal / day, subcutaneous injection) as described in 19: 279-283. Between about 6 days and about 11 days, the non-implanted blastocysts are collected from the uterus using any method described in the art (eg, A. Bradley, supra). Delayed blastocysts are usually larger than normal blastocysts and lack the zona pellucida. The blastocysts and delayed blastocysts can be cultured, as described herein, preferably in feeder cells in individual wells of a 24-well plate.

【0039】 インビトロ受精によって生産された胚は、ICMの単離のために、胚盤胞期ま
で培養され得る。
[0039] Embryos produced by in vitro fertilization can be cultured to the blastocyst stage for isolation of ICM.

【0040】 (B.始原生殖細胞) 始原生殖細胞もまた、胚から単離され得る。胚組織の段階が決定的であるわけ
ではないが、ラットES細胞の産生に関する実施態様においては、タイミングよ
く交配された雌が妊娠約9.5日で屠殺され、胚が胚体外組織から切開される。
この齢で、ラット胚は13期であり、これは、8.5日でのマウスに等価である
(期は、体節数によって決定される)。胚の尾領域(好ましくは、最終体節から
尿膜までの)が、トリプシン(0.5%)を有する単一細胞懸濁液に解離され、
そしてマイクロピペットで穏やかに粉砕される。細胞は、例えば、以下に記載の
ように、支持細胞と共にまたは支持細胞を伴わずに24ウェル皿中にプレートさ
れる。この期において、各ラット胚内に約数百のPGCが存在する。
B. Primordial germ cells Primordial germ cells can also be isolated from embryos. Although the stage of embryonic tissue is not critical, in embodiments involving the production of rat ES cells, timely mated females are sacrificed at about 9.5 days of gestation and embryos are dissected from extraembryonic tissue. You.
At this age, the rat embryo is at stage 13, which is equivalent to a mouse at 8.5 days (stage is determined by the number of somites). The tail region of the embryo, preferably from the last segment to the allantois, is dissociated into a single cell suspension with trypsin (0.5%),
Then gently crush with a micropipette. Cells are plated in 24-well dishes, for example, with or without feeder cells, as described below. At this stage, there are about hundreds of PGCs in each rat embryo.

【0041】 (II.培養条件) 本発明は、ES細胞誘導を促進する培養条件を用いる。(II. Culture Conditions) The present invention uses culture conditions that promote ES cell induction.

【0042】 (A.胚組織の培養物) ES細胞が由来する初代胚盤胞は、ES細胞の成長および増殖を可能にする任
意の条件下で、任意の適当な培地において増殖される。例えば、1つの適切な培
地は、マウスES培地(15%ウシ胎児血清(FBS:HyClone)、1×
非必須アミノ酸、0.1mM 2−メルカプトエタノール、および抗生物質を添
加したグルタミンおよび高グルコースを有するDMEM(Gibco))である
A. Culture of Embryonic Tissue The primary blastocyst from which the ES cells are derived is grown in any suitable medium under any conditions that allow the growth and proliferation of the ES cells. For example, one suitable medium is mouse ES medium (15% fetal bovine serum (FBS: HyClone), 1 ×
DMEM (Gibco) with glutamine and high glucose supplemented with non-essential amino acids, 0.1 mM 2-mercaptoethanol, and antibiotics.

【0043】 初代始原生殖細胞(PGC)は、好ましくは、外因性増殖因子(例えば、LI
F、SCF、およびbFGF)を含有するマウスES培地において培養される。
使用され得る他の増殖因子は、当業者に公知である。増殖因子の適当な濃度は、
当業者によって容易に決定され得る。本明細書中に記載のように、2000U/
mL LIF(Gibco);マウスSCF、60ng/mL;ヒトbFGF、
20ng/mL(Genzyme)が有効であると示されている。さらに、細胞
は、他の種から調製されたES細胞(例えば、本明細書中に記載のように以前に
調製されたES細胞)において培養され得る。
Primary primordial germ cells (PGC) are preferably exogenous growth factors (eg, LI
F, SCF, and bFGF).
Other growth factors that can be used are known to those skilled in the art. An appropriate concentration of growth factor is
It can be easily determined by one skilled in the art. As described herein, 2000 U /
mL LIF (Gibco); mouse SCF, 60 ng / mL; human bFGF,
20 ng / mL (Genzyme) has been shown to be effective. In addition, cells can be cultured in ES cells prepared from other species, such as ES cells previously prepared as described herein.

【0044】 二次および続くPGC培養物は、同じ培地または外因性増殖因子を欠く培地に
おいて培養され得る。通常胚盤胞培養物および遅延胚盤胞培養物において、内部
細胞塊(ICM)は、培養約3日後に目に見える。ICMは、他の細胞型の混入
を最小化する条件下で、例えば、培養約3〜5日後に取り出される。1つの実施
態様では、ICMは、マイクロピペットを用いて取り出され、次いで0.25%
トリプシンを用いて解離される。ICMは、単細胞懸濁液に分散されるか、また
はより好ましくは、細胞の小さな群を生成するように穏やかにのいずれかで分散
される。1つの実施態様では、ICM培養物は、6ウェル皿において培養され、
そして分散ICMから生じるコロニーは、形態学的基準によって選択される。外
因性増殖因子(例えば、bFGF、LIF、およびSCF)は、単独または組み
合わせで、培養物に添加され得る。
[0044] Secondary and subsequent PGC cultures can be cultured in the same medium or in a medium lacking exogenous growth factors. In normal and delayed blastocyst cultures, the inner cell mass (ICM) is visible about 3 days after culture. The ICM is removed under conditions that minimize contamination of other cell types, for example, after about 3-5 days in culture. In one embodiment, the ICM is removed using a micropipette and then 0.25%
Dissociated using trypsin. The ICM is either dispersed in a single cell suspension or, more preferably, gently dispersed to produce a small population of cells. In one embodiment, the ICM culture is cultured in a 6-well dish,
Colonies resulting from the dispersed ICM are then selected by morphological criteria. Exogenous growth factors, such as bFGF, LIF, and SCF, alone or in combination, can be added to the culture.

【0045】 必要に応じて、ICM培養物は、支持細胞層(例えば、有糸分裂不活性化SN
L 76/7細胞(白血病阻害因子(LIF)および幹細胞因子(SCF)を産
生する支持細胞株である))上に培養され得る。分化(形態の変化、アルカリホ
スファターゼ(AP)染色の欠損)を誘導する支持細胞は、使用されるべきでは
ない。
[0045] Optionally, the ICM culture may be supplemented with a feeder layer (eg, mitotically inactivated SN).
L76 / 7 cells, which are feeder cell lines that produce leukemia inhibitory factor (LIF) and stem cell factor (SCF). Feeder cells that induce differentiation (change in morphology, loss of alkaline phosphatase (AP) staining) should not be used.

【0046】 (B.ES細胞との同時培養) 胚幹細胞を誘導することにおける重要な工程は、多能性胚幹細胞の存在下で胚
組織を培養することである。1つの理論に束縛されることなく、同時培養法は、
ES細胞間の細胞接触およびES細胞による培養培地の自己順化のために、有効
であるようである。本発明者らは、精製された増殖因子が、未分化のES細胞の
多能性および増殖の至適な維持を提供するために十分ではないことに留意した。
マウスES細胞が生殖系列伝達の高い可能性を有するには、マウスES細胞は、
血清と共に、支持細胞層上に培養されなければならない。最も重要なことに、本
発明者らはまた、マウスES細胞は、これが高密度よりむしろ低密度で培養され
た場合、ずっとより容易にかつ頻繁に分化することに留意した。これらの観察に
より、本発明者らは、請求された同時培養法に至った。
B. Co-Culture with ES Cells An important step in deriving embryonic stem cells is to culture embryonic tissue in the presence of pluripotent embryonic stem cells. Without being bound by one theory, the co-culture method
It appears to be effective for cell contact between ES cells and self-adaptation of the culture medium by the ES cells. The inventors noted that purified growth factors were not sufficient to provide pluripotency and optimal maintenance of proliferation of undifferentiated ES cells.
For mouse ES cells to have a high potential for germline transmission, mouse ES cells
It must be cultured on a feeder layer with serum. Most importantly, we also noted that mouse ES cells differentiate much more easily and frequently when they are cultured at low density rather than high density. These observations led the inventors to the claimed co-culture method.

【0047】 上述のように、胚組織は、任意の供給源、好ましくは、非マウスドナーに由来
し得る。1つの実施態様では、胚細胞は、非遅延または遅延の胚盤胞由来のIC
Mである。別の実施態様では、それらは、始原生殖細胞である。なお別の実施態
様では、それらは、遅延胚盤胞である。少なくとも1つの胚組織細胞が使用され
るが、1と50との間の細胞、好ましくは、約5と10との間の単細胞もまた、
単一の培養物に合わされ得る。
As mentioned above, embryonic tissue can be from any source, preferably a non-mouse donor. In one embodiment, the embryonic cell is an undelayed or delayed blastocyst-derived IC
M. In another embodiment, they are primordial germ cells. In yet another embodiment, they are delayed blastocysts. At least one embryonic tissue cell is used, but between 1 and 50 cells, preferably between about 5 and 10 single cells are also used.
It can be combined into a single culture.

【0048】 選択された胚組織細胞は、単離され得、そして、非標的胚幹細胞と、すぐに同
時培養され得る。好ましくは、胚組織細胞は、非標的胚幹細胞を培養物に添加す
る前に短時間(例えば、約3日間)、インビトロで培養される。好ましい実施態
様では、同時培養物は、胚細胞が分化し始める前に樹立される。必要に応じて、
初代胚組織培養物は、細胞の支持細胞層(例えば、STOまたはSNL 76/
7細胞)上に培養され得る。
The selected embryonic tissue cells can be isolated and immediately co-cultured with non-target embryonic stem cells. Preferably, the embryonic tissue cells are cultured in vitro for a short time (eg, about 3 days) before adding the non-targeted embryonic stem cells to the culture. In a preferred embodiment, the co-culture is established before the embryonic cells begin to differentiate. If necessary,
Primary embryo tissue cultures contain a feeder layer of cells (eg, STO or SNL 76 /
7 cells).

【0049】 任意の公知の多能性胚幹細胞が、同時培養条件で使用され得る。同時培養にお
いて、潜在的には、1つ程度の少なさのES細胞が必要とされ得るが、より多く
(例えば、10と100との間)が必要とされ得る。標的ES細胞を誘導するた
めには、必要とされるできるだけ少ない細胞を使用することが好ましい。非標的
ES細胞があまり多く添加されると、一般的によりゆっくりと分裂する標的種胚
細胞が競合して見えなくなり得る(outcompete)からである。好まし
くは、非標的ES細胞は、マウスES細胞である。マウスES細胞の単離のため
の手順は、記載されている(例えば、Martin、1981;Lederma
nnら、1991およびMatsuiら、1992を参照のこと)。
[0049] Any known pluripotent embryonic stem cells can be used in co-culture conditions. In co-culture, potentially as little as one ES cell may be required, but more (eg, between 10 and 100) may be required. To derive target ES cells, it is preferable to use as few cells as needed. If too much non-target ES cells are added, the target seed embryo cells, which generally divide more slowly, can compete out of view. Preferably, the non-target ES cells are mouse ES cells. Procedures for the isolation of mouse ES cells have been described (eg, Martin, 1981; Lederma).
nn et al., 1991 and Matsui et al., 1992).

【0050】 好ましい実施態様では、非標的胚幹細胞は、ネガティブ選択可能なマーカー遺
伝子を有するマウスES細胞である。従って、マウスES細胞は、同時培養物か
ら選択的に取り出され得る。多数の適切な選択可能マーカーが存在する(例えば
、HPRTおよびチミジンキナーゼを包含する)。他のネガティブ選択マーカー
遺伝子は、当業者に公知である。
In a preferred embodiment, the non-target embryonic stem cells are mouse ES cells having a negative selectable marker gene. Thus, mouse ES cells can be selectively removed from the co-culture. There are a number of suitable selectable markers (including, for example, HPRT and thymidine kinase). Other negative selectable marker genes are known to those skilled in the art.

【0051】 好ましい実施態様では、非標的マウスES細胞は、ノックアウトによるかまた
は天然変異によって、HPRTを欠損する細胞株である。適切なES細胞株は、
HPRTポジティブ(HAT耐性)表現型に復帰し得ない。標的種由来の同時培
養細胞は、HPRTポジティブであり、そしてHAT処理で生存する。以下の実
施例に記載のように、コントロール(HPRTネガティブマウス細胞のみを含有
する)は、HAT処理で生存しなかった。なお別の実施態様では、非標的ES細
胞は、ガンマ照射によって有糸分裂が不活性化されている。
In a preferred embodiment, the non-target mouse ES cells are cell lines deficient in HPRT, either by knockout or by natural mutation. Suitable ES cell lines are
It cannot revert to the HPRT positive (HAT resistant) phenotype. Co-cultured cells from the target species are HPRT positive and survive HAT treatment. As described in the Examples below, controls (containing only HPRT negative mouse cells) did not survive HAT treatment. In yet another embodiment, the non-target ES cells have been mitotically inactivated by gamma irradiation.

【0052】 標的種由来のES細胞を同定するための別の手段は、同時培養物の供給源とし
て、野生型雌ラットと雄性トランスジェニックとの間の交配由来の胚盤胞を使用
することであり、ここで、導入遺伝子は、レポーター遺伝子である。例えば、雌
性Sprague−Dawleyラットは、メタロチオネインプロモーターの制
御下に、無作為に挿入され、安定に組み込まれたLacZレポーター遺伝子を有
するホモ接合雄と交配され得る。従って、LacZタンパク質発現は、亜鉛また
はカドミウムのような金属イオンによって誘導可能である。これらの交配から単
離された胚盤胞は、次いで、選択可能な非標的ES細胞と同時培養される。添加
された非標的ES細胞を選択的に殺傷した後、残りの細胞は、培養物において「
LacZを発現するように誘導され得る。以下の実施例に記載のように、請求さ
れた方法は、青色となる(すなわち、LacZを発現する)ラット集団を生じる
Another means for identifying ES cells from the target species is to use blastocysts from a cross between wild-type female rats and male transgenics as a source of co-culture. Yes, where the transgene is a reporter gene. For example, female Sprague-Dawley rats can be bred to homozygous males with the randomly inserted and stably integrated LacZ reporter gene under the control of the metallothionein promoter. Thus, LacZ protein expression can be induced by metal ions such as zinc or cadmium. Blastocysts isolated from these crosses are then co-cultured with selectable non-target ES cells. After selective killing of the added non-target ES cells, the remaining cells are left in culture in “
It can be induced to express LacZ. As described in the Examples below, the claimed method results in a population of rats that turns blue (ie, expresses LacZ).

【0053】 (III.ES細胞の特徴づけ) 本明細書中で請求した方法を用いて得られたES細胞はまた、ES細胞表現型
についてアッセイされ得る。ES細胞により発現された代表的な細胞表面マーカ
ーは、アルカリホスファターゼおよび抗SSEA−1を含む。胚様体形成、続く
分化細胞型を産生する培養、およびおよび分化のレチノイン酸誘導を使用する、
分化についてのインビトロアッセイ。推定ES細胞の多能性はまた、単離された
単細胞由来のサブクローンが広範な種々の細胞型に分化する能力を示すことによ
って、および全動物に注入されたときの奇形癌の形成によって実証され得る。細
胞は、過程の任意の段階でアッセイされ得る。
III. Characterization of ES Cells ES cells obtained using the methods claimed herein can also be assayed for ES cell phenotype. Representative cell surface markers expressed by ES cells include alkaline phosphatase and anti-SSEA-1. Using embryoid body formation, subsequent culture to produce differentiated cell types, and retinoic acid induction of differentiation,
In vitro assay for differentiation. Putative ES cell pluripotency is also demonstrated by the ability of isolated single cell-derived subclones to differentiate into a wide variety of cell types and by the formation of teratocarcinomas when injected into all animals. Can be done. Cells can be assayed at any stage of the process.

【0054】 (A.組織化学) 多能性ES細胞は、抗体または比色(または酵素)アッセイを用いて組織化学
的に検出され得る特異的な細胞表面マーカーを発現する。本明細書中で使用され
るように、「抗体」は、免疫グロブリン遺伝子または免疫グロブリンのフラグメ
ントによって実質的にコードされる1つ以上のポリペプチドからなるタンパク質
をいう。認識された免疫グロブリン遺伝子は、κ、λ、α、γ、δ、ε、および
μの定常領域遺伝子、ならびに種々の免疫グロブリン可変領域遺伝子を含む。軽
鎖は、κまたはλのいずれかとして分類される。重鎖は、γ、μ、α、δ、また
はεとして分類され、これは、順に、それぞれ免疫グロブリンクラスIgG、I
gM、IgA、IgD、およびIgEを定義する。
A. Histochemistry Pluripotent ES cells express specific cell surface markers that can be detected histochemically using antibody or colorimetric (or enzyme) assays. As used herein, “antibody” refers to a protein consisting of one or more polypeptides substantially encoded by immunoglobulin genes or fragments of immunoglobulins. Recognized immunoglobulin genes include kappa, lambda, alpha, gamma, delta, epsilon, and mu constant region genes, as well as various immunoglobulin variable region genes. Light chains are classified as either kappa or lambda. Heavy chains are classified as gamma, mu, alpha, delta, or epsilon, which in turn represent the immunoglobulin classes IgG, I, respectively.
Define gM, IgA, IgD, and IgE.

【0055】 モノクローナルまたはポリクローナル抗体は、ES細胞マーカーを検出するた
めに使用され得る。抗SSEA−1は、未分化マウス幹細胞の表面上で糖脂質を
認識する。アルカリホスファターゼ(AP)活性は、始原生殖細胞、胚盤胞、内
部細胞塊およびES細胞に特徴的である。図6および図7は、マウスES細胞と
同時培養したラットICMおよびPCGがAPポジティブであることを示す(図
6Dおよび7Cを参照のこと)。APアッセイおよびSSEA−1抗体の両方と
も市販されている。
[0055] Monoclonal or polyclonal antibodies can be used to detect ES cell markers. Anti-SSEA-1 recognizes glycolipids on the surface of undifferentiated mouse stem cells. Alkaline phosphatase (AP) activity is characteristic of primordial germ cells, blastocysts, inner cell mass and ES cells. Figures 6 and 7 show that rat ICM and PCG co-cultured with mouse ES cells are AP positive (see Figures 6D and 7C). Both the AP assay and the SSEA-1 antibody are commercially available.

【0056】 (B.胚様体) 多能性ES細胞は、培養中で、複数の細胞型を含む胚様体に分化し得る。ES
細胞は、多層であり、これらの多層細胞から生じる胚様体は、内胚葉性、中胚葉
性、および外胚葉性の組織ならびに構造を含有する。対照的に、未分化細胞(非
ES)は、1つの上皮層を有し、そして単一細胞型、上皮細胞で構成される胚様
体を発生する。例えば、マウスES細胞では、特定の増殖因子の除去または誘導
剤(例えば、レチノイン酸または3−メトキシベンズアミド)での処理は、内胚
葉、中胚葉、および外胚葉の形成が検出され得る複雑な嚢胞様胚様体の生成によ
って頻繁に達成される。1つの容易に観察される多能性指標は、培養皿において
自然に縮小する心臓組織の胚様体からの形成である。一般的には、本明細書中に
記載のES細胞は、種々の細胞型を有する胚様体(自然に縮小する心臓組織を含
む)を形成する。例えば、実施例4、B.2節を参照のこと。
B. Embryoid Bodies Pluripotent ES cells can differentiate in culture into embryoid bodies containing multiple cell types. ES
The cells are multi-layered and the embryoid bodies resulting from these multi-layered cells contain endodermal, mesodermal, and ectodermal tissues and structures. In contrast, undifferentiated cells (non-ES) have an epithelial layer and develop an embryoid body composed of a single cell type, epithelial cells. For example, in mouse ES cells, removal of certain growth factors or treatment with an inducer (eg, retinoic acid or 3-methoxybenzamide) can result in complex cysts in which the formation of endoderm, mesoderm, and ectoderm can be detected Often achieved by the generation of embryoid-like bodies. One readily observed indicator of pluripotency is the formation of spontaneously contracting heart tissue from embryoid bodies in culture dishes. Generally, the ES cells described herein form embryoid bodies having various cell types, including spontaneously shrinking heart tissue. For example, in Example 4, B. See verse two.

【0057】 (VI.ES細胞を用いる遺伝子の標的化変異) 理論上、特定の種の任意の系統が、その種のES細胞の注入のための宿主胚盤
胞として使用され得る。しかし、実際には、マウスES細胞を用いた実験が、い
くつかの組み合わせは、他と同様には作用しないこと、そして宿主の選択が生殖
系列伝達を獲得するのに重要であり得ることを示した。ラットES細胞がLon
g Evans系統に由来する場合、好ましい宿主は、Fisher344系統
である。なぜなら、この白色系統は、色素沈着を観察することにより、LE E
S細胞からのES細胞寄与の評価を可能にするからである。あるいは、白色ラッ
ト系統(例えば、Fisher 344)由来のES細胞は、色素沈着した宿主
系統に注入され得る。Fisher 344白色動物は、白色宿主胚盤胞へ注入
された場合、キメラにおいてES細胞の寄与を検出するように毛色マーカーを欠
き、そこで見込みのある細胞株が有色系統(例えば、Long Evansまた
はDark Agouti)の胚盤胞に注入される。毛色マーカーは、必要とい
うよりむしろ便利である。なぜなら、ES細胞誘導細胞は、他の手段によって検
出され得るからである。細胞を検出するために2つの可能なストラテジーがある
:1.内因性のイソ酵素または分子マーカーおよび2.導入されたタンパク質ま
たは遺伝子マーカー。GPIおよび他の遍在性酵素のイソ酵素が、ラットの多く
の系統について同定されており、そして確立された技術(例えば、Robert
son、前出を参照のこと)によって血液試料または生検において検出され得る
VI. Targeted Mutation of Genes Using ES Cells In theory, any lineage of a particular species can be used as a host blastocyst for injection of that type of ES cells. However, in practice, experiments with mouse ES cells have shown that some combinations do not work as well as others and that host selection may be important in obtaining germline transmission. Was. Rat ES cells are Lon
g When derived from the Evans strain, the preferred host is Fisher 344 strain. This is because this white strain shows LE E by observing pigmentation.
This is because the ES cell contribution from S cells can be evaluated. Alternatively, ES cells from a white rat line (eg, Fisher 344) can be injected into a pigmented host line. Fisher 344 white animals, when injected into white host blastocysts, lack coat color markers to detect the contribution of ES cells in the chimera, where the promising cell line is a colored lineage (eg, Long Evans or Dark Agouti). A) injected into the blastocyst. Hair color markers are more convenient than necessary. This is because ES cell-derived cells can be detected by other means. There are two possible strategies for detecting cells: 1. an endogenous isoenzyme or molecular marker and The introduced protein or genetic marker. Isoenzymes of GPI and other ubiquitous enzymes have been identified for many strains of rat and established techniques (eg, Robert
son, see supra) in blood samples or biopsies.

【0058】 より一般的に有用であり得る別の技術は、培養中のES細胞への分子マーカー
の導入である。例えば、マークした細胞株は、β−ガラクトシダーゼまたはチロ
シナーゼプラスミドを導入することにより作製され得る。β−ガラクトシダーゼ
は、染色することによって検出可能であり、そして胚としてのキメラの試験を可
能にするという利点を有する。チロシナーゼ遺伝子は、白色細胞を色素を生成し
得る細胞に変換し、毛色キメラ形成の直接的な可視化を可能にする。ES細胞の
トランスフェクションのための方法は、本明細書中に記載され、そして当該分野
において公知であり、β−ガラクトシダーゼおよびチロシナーゼプラスミドは市
販されている。このアプローチの利点は、任意の動物系統が胚盤胞宿主(ES細
胞が由来する系統を含む)のために使用され得ることである。
Another technique that may be more generally useful is the introduction of molecular markers into ES cells in culture. For example, a marked cell line can be created by introducing a β-galactosidase or tyrosinase plasmid. β-galactosidase is detectable by staining and has the advantage of allowing the testing of the chimera as an embryo. The tyrosinase gene converts white cells into cells capable of producing pigment, allowing direct visualization of coat color chimera formation. Methods for transfection of ES cells are described herein and are known in the art, and β-galactosidase and tyrosinase plasmids are commercially available. The advantage of this approach is that any animal strain can be used for the blastocyst host, including the strain from which the ES cells are derived.

【0059】 ES細胞技術の強度は、培養中の細胞を遺伝的に改変し、正確な改変について
その細胞を分析し、次いでその細胞から新規な動物系統を生成する能力である。
ES細胞が提供する強力なツールを探索するために、遺伝的改変を導入するため
の方法およびES細胞を分析するための方法が、ここ数年において急速に開発さ
れてきた。遺伝子標的化ストラテジーは、相同的組換えによる特異的遺伝子の不
活性化を可能にする。選択技術は、希少な標的化事象の同定を改善するため、お
よびわずかな変異を導入するために開発されてきた。(例えば、Hastyら(
1991)Nature 350:243−246;米国特許第5,629,1
59号を参照のこと)。マイクロタイタープレートおよび迅速なDNA調製技術
を用いるES細胞分析のための有効な方法は、極度に希少な事象について何千も
のクローンをスクリーニングすることを可能にする。本明細書中に記載の非マウ
スES細胞を考慮して、マウスにおけるトランスジェニック動物を作製する公知
の方法が、他の種に容易に適用され得る。
The strength of ES cell technology is the ability to genetically modify cells in culture, analyze the cells for precise modifications, and then generate new animal strains from the cells.
In order to explore the powerful tools provided by ES cells, methods for introducing genetic modifications and for analyzing ES cells have been rapidly developed in recent years. Gene targeting strategies allow for inactivation of specific genes by homologous recombination. Selection techniques have been developed to improve the identification of rare targeting events and to introduce minor mutations. (For example, Hasty et al. (
1991) Nature 350: 243-246; U.S. Patent No. 5,629,1.
No. 59). Efficient methods for ES cell analysis using microtiter plates and rapid DNA preparation techniques make it possible to screen thousands of clones for extremely rare events. Known methods for generating transgenic animals in mice, given the non-mouse ES cells described herein, can be readily applied to other species.

【0060】 ES細胞技術は、近年、トランスジェニック動物研究において重要な突破口を
生じた。3つの新しい報告(本発明者の報告を含む)において、ES細胞は、酵
母人口染色体(YAC)においてクローン化された大きなゲノムDNAフラグメ
ントを発現するトランスジェニックマウス作製するために使用された。(例えば
、Straussら(1993)Science 259:1904−1907
;Brinster(1988)Proc.Nat‘l Acad.Sci.U
SA 85:836−40;Choiら(1993)4(2):117−23お
よび4(3):320を参照のこと)。この技術の理論的根拠は、遺伝子座の内
容および編成を保持するゲノム導入遺伝子がよりずっと正確に発現されているよ
うであるという期待である。しかし、多くの遺伝子が、従来のプラスミドのクロ
ーニング受容能(80kb未満)を越えており、トランス生成の伝統的な経路(
接合子のマイクロインジェクションによる)は、DNAをマイクロインジェクシ
ョンピペットによって押し込むことによって引き起こされる剪断力のために、よ
り上方のDNAサイズ制限を有し得る。YACは、2000kbより大きいクロ
ーニング受容能を有する。ラットES細胞のYACトランスフェクションによる
トランスジェニックラットは、公知の技術を用いて作製され得る。事実、任意の
遺伝子が、ES細胞を用いて破壊され得るか、またはYACを用いて無傷で移入
され得る。ラットにおいて、神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、パーキ
ンソン病、ハンチントン病など)および心臓血管疾患に関与する遺伝子は、特に
好ましい。
[0060] ES cell technology has recently created an important breakthrough in transgenic animal research. In three new reports, including our report, ES cells were used to generate transgenic mice expressing large genomic DNA fragments cloned on the yeast artificial chromosome (YAC). (See, for example, Strauss et al. (1993) Science 259: 1904-1907.
Brinster (1988) Proc. Nat'l Acad. Sci. U
SA 85: 835-40; Choi et al. (1993) 4 (2): 117-23 and 4 (3): 320). The rationale for this technique is the expectation that genomic transgenes that retain the content and organization of the locus appear to be more accurately expressed. However, many genes have exceeded the cloning capacity of traditional plasmids (less than 80 kb) and have traditional transduction pathways (
(By microinjection of the zygote) may have a higher DNA size limit due to the shear forces caused by pushing the DNA with a microinjection pipette. YAC has a cloning capacity of greater than 2000 kb. Transgenic rats by YAC transfection of rat ES cells can be produced using known techniques. In fact, any gene can be disrupted using ES cells or transferred intact using YACs. In rats, genes involved in neurodegenerative diseases (eg, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, etc.) and cardiovascular diseases are particularly preferred.

【0061】 (VII.ES細胞の使用) (A.ADに関与する遺伝子および遺伝子経路の同定) ヒトおよびラットのES細胞は、培養条件を操作すること(例えば、レチノイ
ン酸の添加、培地からの血清の除去、培養基質の変更、特定の増殖因子もしくは
増殖阻害因子、または細胞表面レセプターに対するリガンドの添加)によって、
培養中のニューロンに分化し得る神経芽細胞に作製され得る。この細胞は、胚様
体(これは、特定の種の分化を増強する)に作製され得、次いで神経分化を増強
する他の因子で処理され得る。ニューロンの収量を改善するために、神経芽細胞
またはニューロンは、まず、ニューロンまたは神経芽細胞特異的プロモーターが
選択マーカー、新規な細胞表面巨大分子、またはレポーター遺伝子(グリーン蛍
光タンパク質またはLacZ)の発現を駆動する導入遺伝子でES細胞を最初に
トランスフェクトすることによって、他の細胞型から選択され得る。選択マーカ
ーでトランスフェクトされた細胞の場合、導入遺伝子を有さない細胞ではなく、
導入遺伝子を発現する細胞が生存および/または成長することを可能にする培養
培地への化合物の添加は、ニューロンが採集されることを可能にする。新規な細
胞表面巨大分子遺伝子でトランスフェクトされた細胞の場合、この新規な細胞表
面巨大分子の発現は、多数の手段(抗体結合、基質への接着、を含むが、これら
に限定されない)による、および蛍光タグを提供することによるニューロンの選
択を可能にするようにする。レポーター遺伝子でトランスフェクトされた細胞の
場合、レポーター遺伝子を発現する細胞は、FACSによって採集され得る。ニ
ューロンまたは神経芽細胞もまた、密度勾配遠心分離によって、または他の細胞
からそれらを区別する別の内因性の特性を用いることによって、他の細胞から分
離され得る。
VII. Use of ES Cells A. Identification of Genes and Gene Pathways Involved in AD Human and rat ES cells can be prepared by manipulating culture conditions (eg, adding retinoic acid, Serum removal, culture substrate changes, the addition of specific growth factors or growth inhibitors or ligands to cell surface receptors)
It can be made into neuroblasts that can differentiate into neurons in culture. The cells can be made into embryoid bodies, which enhance the differentiation of certain species, and then treated with other factors that enhance neural differentiation. To improve neuronal yield, neuroblasts or neurons first express a neuronal or neuroblast-specific promoter by expressing a selectable marker, a novel cell surface macromolecule, or a reporter gene (green fluorescent protein or LacZ). One can select from other cell types by first transfecting the ES cells with the driving transgene. For cells transfected with a selectable marker, not cells without the transgene,
Addition of a compound to the culture medium that allows cells expressing the transgene to survive and / or grow allows the neurons to be harvested. In the case of cells transfected with the novel cell surface macromolecule gene, expression of this novel cell surface macromolecule can be achieved by a number of means, including but not limited to antibody binding, adhesion to substrates, and the like. And by allowing the selection of neurons by providing a fluorescent tag. In the case of cells transfected with a reporter gene, cells expressing the reporter gene can be collected by FACS. Neurons or neuroblasts can also be separated from other cells by density gradient centrifugation or by using another endogenous property that distinguishes them from other cells.

【0062】 ES誘導細胞の遺伝子発現プロフィールは、mRNA検出法によってなされ得
る。この方法としては、ノーザンブロット分析、RNAse保護、逆転写PCR
、および発現配列タグ(EST)、オリゴヌクレオチドまたはcDNAのcDN
A発現アレイまたはマイクロアレイが挙げられるが、これらに限定されない。こ
のような分析の前に、mRNAは、まず増幅され得る(好ましくは、線形増幅法
によって)。ニューロンにおいては発現されるが、それらのES前駆細胞におい
ては発現されない遺伝子が、ニューロン特異的薬物標的の候補体である。候補遺
伝子のさらなる分析は、前駆ES細胞の遺伝子操作を実施することによりなされ
る。例えば、ADに関与することが知られる遺伝子(例えば、プレセリニン、ア
ポリポタンパク質E、アミロイド前駆タンパク質(APP))は、相同的組換え
による遺伝子標的化によって「ノックアウト」され得る。ES細胞は2倍体であ
るので、遺伝子の両コピーが、遺伝子変換事象について選択することにより、ま
たは両対立遺伝子を標的化することにより改変され得る。別の例では、同じ遺伝
子が、「ノックイン」法(例えば、クレ−ロックス(cre−lox)手順およ
びヒットアンドラン(hit and run)手順)によってインサイチュで
改変される。タンパク質ドメインおよび「モチーフ」の改変、ならびに特異的変
異の導入が、これらの方法を用いてなされ得る。ES細胞の遺伝子操作のさらな
る例において、遺伝子は、cDNA構築物としてまたは大きなゲノム導入遺伝子
として(例えば、ゲノムライブラリー由来のBACおよびYAC)付加される。
ヒト遺伝子は、ラット細胞、ならびにヒト細胞に付加される。改変されるべき遺
伝子は、AD関連遺伝子に限定されず、目的とする任意の遺伝子を包含し得る。
The gene expression profile of ES-induced cells can be made by mRNA detection. This method includes Northern blot analysis, RNAse protection, reverse transcription PCR
And expressed sequence tag (EST), oligonucleotide or cDNA cDN
A expression arrays or microarrays, but are not limited to these. Prior to such analysis, the mRNA may first be amplified (preferably by linear amplification). Genes that are expressed in neurons but not in their ES progenitor cells are candidates for neuron-specific drug targets. Further analysis of the candidate genes is performed by performing genetic engineering of the precursor ES cells. For example, genes known to be involved in AD (eg, preserinin, apolipoprotein E, amyloid precursor protein (APP)) can be “knocked out” by gene targeting by homologous recombination. Since ES cells are diploid, both copies of the gene can be modified by selecting for a gene conversion event or by targeting both alleles. In another example, the same gene is modified in situ by a “knock-in” method (eg, a cre-lox procedure and a hit and run procedure). Modification of protein domains and "motifs" and the introduction of specific mutations can be made using these methods. In a further example of genetic manipulation of ES cells, the gene is added as a cDNA construct or as a large genomic transgene (eg, BAC and YAC from a genomic library).
Human genes are added to rat cells as well as human cells. The gene to be modified is not limited to an AD-related gene, and may include any desired gene.

【0063】 細胞のタンパク質発現プロフィールは、例えば、免疫ブロット分析、ELIS
A、2次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動分析、および組織化学分析を用いて
なされ得る。ADに関して直接的に目的とする特異的タンパク質は、APPのフ
ラグメント(例えば、可溶性APP)およびA−βアミロイドである。例えばこ
れらの遺伝子およびADと関連した他の遺伝子を発現する細胞は、薬物候補体を
同定するため、ならびにニューロンおよびADにおける遺伝子、シグナル伝達因
子、およびタンパク質の特異的相互作用に関する仮説を試験するために使用され
得る。このような細胞は、ニューロンにおける遺伝子発現およびその制御の情景
を提供し得る。
The protein expression profile of the cells can be determined, for example, by immunoblot analysis, ELIS
A, can be done using two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis analysis and histochemical analysis. Specific proteins of direct interest for AD are fragments of APP (eg, soluble APP) and A-β amyloid. For example, cells expressing these genes and other genes associated with AD can be used to identify drug candidates and to test hypotheses regarding specific interactions of genes, signaling factors, and proteins in neurons and AD. Can be used for Such cells may provide a scene for gene expression and its regulation in neurons.

【0064】 (B.薬物候補体の試験におけるES細胞) ニューロンに直接的に影響するように設計された薬物が、ヒトおよびラットの
ES細胞誘導ニューロンにおいて試験され得る。結果は、臨床前動物研究および
臨床試験の両方に対する推定値を有する。他の細胞型を通じて作用する薬物は、
ラットまたはヒトのES細胞誘導ニューロンを、神経膠細胞(例えば、大状膠細
胞、小膠細胞、および乏希突起神経膠細胞)と同時培養することにより試験され
得る。同時培養のための細胞型は、例えば、初代培養物、細胞株として、および
それらをヒトES細胞から誘導することによって得られる。薬物の毒性はまた、
同様の培養物を用いることにより決定され得る。薬物の効果は、種々のアッセイ
(例えば、生化学、免疫化学、または遺伝子発現アッセイを含むが、これらに限
定されない)によって評価される。ES細胞は、薬物効力および直接的な毒性に
おける単一ヌクレオチド多型(SNP)またはより大きな遺伝的差異の効果を試
験するために、遺伝的に改変され得る。分化細胞は、血液脳関門(BBB)のモ
デルにおいて、BBBを横切らなければならない薬物の有効性を試験するために
含まれる。
B. ES Cells in Testing Drug Candidates Drugs designed to directly affect neurons can be tested in human and rat ES cell-derived neurons. The results have estimates for both preclinical animal studies and clinical trials. Drugs that work through other cell types
Rat or human ES cell-derived neurons can be tested by co-culturing with glial cells, such as macroglia, microglia, and oligodendrocytes. Cell types for co-culture are obtained, for example, as primary cultures, cell lines, and by deriving them from human ES cells. The toxicity of the drug also
It can be determined by using a similar culture. The effect of a drug is assessed by various assays, including, but not limited to, biochemical, immunochemical, or gene expression assays. ES cells can be genetically modified to test the effects of single nucleotide polymorphisms (SNPs) or greater genetic differences on drug efficacy and direct toxicity. Differentiated cells are included to test the efficacy of drugs that must cross the BBB in a model of the blood-brain barrier (BBB).

【0065】 (C.脳に対する移植としてのES誘導細胞) ヒトES細胞に由来するニューロンおよびニューロン関連細胞の潜在的な用途
の中に、神経変性疾患および傷害により損傷された組織の修復がある。現行の用
途の中には、パーキンソン病(PD)のためのドーパミン作用ニューロンの線条
体移植、虚血性発作により損傷された脳領域の修復、および脊髄病巣を埋めるこ
とがある。さらなる用途には、以下により罹患した脳または身体の領域へのニュ
ーロンの移植が含まれる:AD、末梢神経障害、ALS(筋萎縮性側索硬化症)
、および他の神経変性疾患(例えば、運動失調(トリヌクレオチド反復疾患))
。移植される細胞は、ニューロンおよびニューロン支持細胞(例えば、膠細胞ま
たは線維芽細胞)または移植において互いに支持する細胞の組み合わせを含む。
C. ES-Derived Cells as Transplants into the Brain Among the potential uses of neurons and neuron-associated cells derived from human ES cells is the repair of tissue damaged by neurodegenerative diseases and injuries. Current uses include striatal transplantation of dopaminergic neurons for Parkinson's disease (PD), repair of brain regions damaged by ischemic stroke, and filling spinal cord lesions. Further uses include transplantation of neurons into brain or body regions affected by: AD, peripheral neuropathy, ALS (amyotrophic lateral sclerosis).
, And other neurodegenerative diseases (eg, ataxia (trinucleotide repeat disease))
. The cells to be transplanted include neurons and neuron supporting cells (eg, glial cells or fibroblasts) or a combination of cells that support each other in the transplant.

【0066】 このような移植のための細胞は、遺伝的に改変されないか、または特異的な神
経伝達因子(例えば、PDについてドーパミン)またはそれら自体もしくは他の
細胞を支持する特異的増殖因子を生成するように改変される。
The cells for such transplantation are not genetically modified or produce specific neurotransmitters (eg, dopamine for PD) or specific growth factors that support themselves or other cells. To be modified.

【0067】 (D.ES細胞のさらなる用途) 移植片拒絶の機会を減少させるために、ES細胞は、異なるHLA型を発現す
るように、宿主免疫系から細胞を遮蔽する分子を発現するために、および/また
は抗原性巨大分子をノッキングアウトすることにより遺伝的に改変され得る。
D. Further Uses of ES Cells In order to reduce the chance of graft rejection, ES cells express molecules that shield cells from the host immune system, such as expressing different HLA types. And / or by knocking out an antigenic macromolecule.

【0068】 本明細書中に記載のトランスジェニックES細胞は、化合物のインビトロでの
スクリーニングまたは試験のために使用され得る。1つの局面では、薬物代謝に
関与する遺伝子(例えば、p450遺伝子)を発現するES細胞は、発生および
/または分化における化合物の効果を決定することにおいて使用され得る。好ま
しくは、ES細胞は、ヒトp450遺伝子を発現する。
The transgenic ES cells described herein can be used for in vitro screening or testing for compounds. In one aspect, ES cells expressing a gene involved in drug metabolism (eg, the p450 gene) can be used in determining the effect of a compound on development and / or differentiation. Preferably, the ES cells express the human p450 gene.

【0069】 本明細書中に記載の遺伝的に改変されたES細胞はまた、潜在的な治療薬のイ
ンビボでのスクリーニングに有用な、動物疾患モデルを作製するために使用され
得る。このような動物モデルは、「ヒト化」ラット(または他の共通に使用され
た実験種)を含み得る。これらの「ヒト化」動物は、疾患状態と関連したヒト遺
伝子を有するように遺伝的に改変されたES細胞から作製される。このような生
成された動物モデルは、薬物開発の発見後の臨床前の相のために有用である。
The genetically modified ES cells described herein can also be used to create animal disease models useful for in vivo screening for potential therapeutics. Such animal models may include "humanized" rats (or other commonly used experimental species). These "humanized" animals are made from ES cells that have been genetically modified to have human genes associated with the disease state. Such generated animal models are useful for the post-discovery preclinical phase of drug development.

【0070】 以下の実施例は、本発明を例示するためにのみ意図されるものであって、決し
て、本発明を限定すると解釈されるべきではない。
The following examples are intended only to illustrate the invention and should in no way be construed as limiting the invention.

【0071】 (実施例) (実施例1:ラット胚組織の単離および培養) (A.ラット系統) Brown Norway(BN;Charles River)ラットの育
種齢の小集団を確立した。約40のBNラットをマイクロアイソレーター(mi
croisolator)ケージ中で飼育し、そして動物が実験において使用さ
れた場合に置換した。原始生殖細胞の発生手順について(以下を参照のこと)、
定期的に交尾したSprague Dawleyラット(SD;Simonse
n)を使用した。地域の供給者(Simonsen)からの定期的に交尾した動
物(F344およびLong−Evans)もまた使用した。Simonsen
からのLong−Evans系統は、フードのあるラットであり、その約50%
が黒色であり、50%が白色である。伝統的に異系交配をさせた系統であるが、
Simonsen動物は、兄弟−姉妹交尾の16世代を通して生じた、効果的な
同系交配である。胚盤胞注入のために、大多数の胚盤胞を、Fischer34
4系統から生じさせるための技術を開発した。
EXAMPLES Example 1: Isolation and Culture of Rat Embryonic Tissue A. Rat Strains A small population of bred Norway (BN; Charles River) rats was established. Approximately 40 BN rats were microisolator (mi
croisolators were housed in cages and replaced when animals were used in the experiments. For the primordial germ cell development procedure (see below)
Sprague Dawley rats (SD; Simose)
n) was used. Regularly mated animals (F344 and Long-Evans) from a local supplier (Simonsen) were also used. Simonsen
Long-Evans strain from H.R. is a hooded rat, of which about 50%
Are black and 50% are white. It is a line that was traditionally crossed,
Simonsen animals are effective inbreds that have arisen through 16 generations of sibling-sister mating. For blastocyst injection, the majority of blastocysts were transferred to Fischer34.
The technology to generate from four systems was developed.

【0072】 F344系統およびSimonsen LEラットは、大多数の胚盤胞を生じ
、実験手順にとって十分に、役立った。このLE動物は、均一には色素沈着して
いなかったが、ただし外被の色マーカーは、キメラの評価にとって必要であった
。胚盤胞注入の宿主系統として、AGUS系統およびAB2ラットを選択した。
なぜなら、これらは、フードのないアルビノ系統だからである。これらの系統の
成体マウスは、短期のプロジェクトについて使用するために十分な数は、市販さ
れていなかった。そのかわりに、胚盤胞注入の方法を、F344動物を使用して
開発した。F344についての成体で病原体のない動物(Simonsen)の
豊富な供給源が利用可能であった。LE ES細胞との組み合わせにおいて、F
344系統由来の宿主胚盤胞は、キメラにおけるES細胞の寄与を容易に可視化
させる。
The F344 strain and Simonsen LE rats gave rise to the majority of blastocysts and served well for the experimental procedure. The LE animals were not uniformly pigmented, although coat color markers were required for chimeric evaluation. AGUS strains and AB2 rats were selected as host strains for blastocyst injection.
Because these are albino strains without food. Adult mice of these strains were not commercially available in sufficient numbers for use on short-term projects. Instead, a method of blastocyst injection was developed using F344 animals. A rich source of adult, pathogen-free animals (Simonsen) for F344 was available. In combination with LE ES cells, F
Host blastocysts from line 344 readily visualize the contribution of ES cells in chimeras.

【0073】 (B.天然の交尾による胚盤胞の産生) 胚盤胞の生成のために交尾された雌を発情期によって選択した。動物を最も効
果的に使用するために、0.5日目に見出された腟栓を精子の存在について確認
し、雌の受精能のモニターを可能にした。BN系統の発生の時期を、交尾後の3
.5、4.5、および5.5日目に14の妊娠した動物の群から子宮および卵管
を洗浄することにより決定した。マウスと異なり、個々の動物におけるBNラッ
ト胚の発生は、1日毎に変化したことを、決定した。一般に、初期の卵割段階の
胚を、3.5日および4.5日の卵管において見出し、そして桑実胚および胚盤
胞が4.5日および5.5日の子宮中に存在したが、個々の動物において、胚が
、接合体から胚盤胞段階の範囲であることを、特にF344ラット系統およびL
Eラット系統において見出した。これらの系統の動物は、供給者(Simons
en)によって定期的に交尾させられ得、そして交尾の後3日目に搬出され得る
。胚盤胞は、4.5日目に、F344ラットの約50%から、そしてLEラット
の約80%から収集され得る。
B. Generation of Blastocysts by Natural Mating Females mated for blastocyst generation were selected by estrus. For the most effective use of the animals, vaginal plugs found on day 0.5 were checked for the presence of sperm, allowing monitoring of female fertility. The time of occurrence of the BN strain was determined to be 3
. Determined by lavage of the uterus and fallopian tubes from groups of 14 pregnant animals on days 5, 4.5 and 5.5. It was determined that unlike mice, the development of BN rat embryos in individual animals changed from day to day. In general, early cleavage stage embryos were found in the fallopian tubes at 3.5 and 4.5 days, and morula and blastocysts were present in the 4.5 and 5.5 day uterus. Show that in individual animals, embryos range from the zygote to the blastocyst stage, especially in the F344 rat strain and L.
Found in the E rat strain. Animals of these strains are available from the supplier (Simons
en) can be mated regularly and can be removed 3 days after mating. Blastocysts can be harvested on day 4.5 from about 50% of F344 rats and from about 80% of LE rats.

【0074】 (C.ラットの過剰排卵) ラットを過剰排卵させるために、ArmstrongおよびOpavskyに
よって開発された方法((1988)Biol.Reprod.39:511〜
518)を適用した。若年の雌動物に、ブタの卵胞刺激ホルモン(FSH)を含
む浸透ミニポンプ(Alza Corporation)を移殖し;このポンプ
を3日後に取り除き、動物を交尾させた。この方法は、本発明者らの集団におい
て胚盤胞のより予想可能な産生を提供し、そして動物の天然の交尾が十分な胚盤
胞を提供しない場合、ES細胞候補の注入について宿主の胚盤胞の産生のために
使用され得る。
C. Rat Superovulation A method developed by Armstrong and Opavsky to superovulate rats ((1988) Biol. Reprod. 39: 511-).
518) was applied. Young female animals were inoculated with an osmotic minipump (Alza Corporation) containing porcine follicle stimulating hormone (FSH); the pump was removed after 3 days and the animals were mated. This method provides more predictable production of blastocysts in our population, and if the natural mating of the animal does not provide sufficient blastocysts, the host embryo may be injected for injection of ES cell candidates. It can be used for blastocyst production.

【0075】 (D.遅延した胚盤胞) マウスの2つの系統の遅延した胚盤胞由来の胚性幹細胞系統を、以前に得てい
る。マウスにおいて、胚が卵管を下る、2.5日目の単純な卵巣の除去は、胚盤
胞発生後の移殖を妨げた。この手順は、ラットにおける使用について相当に改変
されなければならなかった。本来の手順は、ラットにおいては、うまくいかなか
った、そして遅延した胚盤胞は、2.5日目または3.5日目の卵巣切開し、そ
して3〜6日後に胚を試験したBN動物から得られなかった。胚は、Depo−
Provera(マウスの胚盤胞の移殖を遅延させるために使用されるプロゲス
テロンのアナログ)を含有するミニポンプを用いて、卵巣切開後に移殖された1
1匹のSprague Dawley動物から得られなかった。成功する方法は
、3.5日目の卵巣切開とプロゲステロンの毎日の注入(5mg/動物/日、皮
下注入)とを組み合わせた。この方法は、Long−Evansラットにおいて
特に有効であるようである。
D. Delayed Blastocysts Two lines of delayed blastocyst-derived embryonic stem cell lines of mice have been obtained previously. In mice, simple removal of the ovaries at day 2.5, when the embryos descend the fallopian tubes, prevented transplantation after blastocyst development. This procedure had to be considerably modified for use in rats. The original procedure was unsuccessful in rats and delayed blastocysts were ovariectomized on day 2.5 or 3.5 and BN animals tested embryos 3-6 days later Did not get from. The embryo is Depo-
1 was transferred after ovariotomy using a minipump containing Provera (an analog of progesterone used to delay the transfer of mouse blastocysts).
Not obtained from one Sprague Dawley animal. A successful method combined oophorectomy on day 3.5 with daily injection of progesterone (5 mg / animal / day, subcutaneous injection). This method appears to be particularly effective in Long-Evans rats.

【0076】 (E.原始生殖細胞) 胚性幹細胞のインビトロでの全ての特徴を有する細胞が、8.5日目(13段
階)のマウスの原始生殖細胞から誘導され得ることが、近年報告された。同一段
階のラット胚(9.5日目)をBN、SD、F344およびLEラットから得て
、尾部(最後部の体節の後)を解剖して解離し、SNL76/7細胞支持層上で
、塩基性FGF、幹細胞因子およびLIFを含有する培地中(Matsuiら、
1992)(培養条件は、以下を参照のこと)で、これらを培養した。
E. Primitive germ cells It has recently been reported that cells with all in vitro characteristics of embryonic stem cells can be derived from mouse primordial germ cells at day 8.5 (stage 13). Was. Rat embryos of the same stage (day 9.5) were obtained from BN, SD, F344 and LE rats, and the tail (after the last segment) was dissected and dissociated and placed on the SNL76 / 7 cell support layer. In a medium containing basic FGF, stem cell factor and LIF (Matsui et al.,
1992) (see below for culture conditions).

【0077】 (実施例2:ラット細胞の培養培地) ほとんどの実験において使用される培養培地は、マウスES細胞培地に基づき
、そして15%胎仔ウシ血清(Hyclone)、1×可欠アミノ酸(Gibc
o)、および2−メルカプトエタノール(0.1mM)を補充した高グルコース
DMEM(Gibco)を含んだ。馴化培地を、Buffaloラット肝細胞(
BRL:ATCC)、マウスAB−1 ES細胞(A.Bradleyによって
提供される)、そして本発明者らが誘導したラット胚盤胞誘導細胞系統(BNR
B−1)から調製した。培地を、細胞系統の2日間の培養によって馴化し、次に
、将来の使用のために濾過して、凍結した。実験のために、馴化培地を新鮮な培
地と50%の混合で使用した。使用した外来性の増殖因子は、白血病阻害因子(
LIF:1000〜2000単位/ml;Gibco/BRL)、塩基性線維芽
細胞増殖因子(BFGF:20ng/ml;Genzyme)、および幹細胞因
子(SCF:60ng/ml;Genzyme)であった。
Example 2 Culture Medium for Rat Cells The culture medium used in most experiments was based on mouse ES cell medium and was prepared using 15% fetal calf serum (Hyclone), 1 × non-essential amino acids (Gibc).
o), and high glucose DMEM (Gibco) supplemented with 2-mercaptoethanol (0.1 mM). Conditioned medium was added to Buffalo rat hepatocytes (
BRL: ATCC), mouse AB-1 ES cells (provided by A. Bradley), and a rat blastocyst-derived cell line (BNR
B-1). The medium was conditioned by culturing the cell line for 2 days, then filtered and frozen for future use. For the experiments, conditioned media was used in a 50% mix with fresh media. The exogenous growth factor used was a leukemia inhibitory factor (
LIF: 1000-2000 units / ml; Gibco / BRL), basic fibroblast growth factor (BFGF: 20 ng / ml; Genzyme), and stem cell factor (SCF: 60 ng / ml; Genzyme).

【0078】 正常および遅延型の胚盤胞(図1に示す)を、LIF産生マウス線維芽細胞(
SNL76/7)または胚性ラット線維芽細胞から作製した線維芽細胞支持層上
に配置し、そして3〜7日培養した。付着した全ての胚盤胞、およびほとんど全
ての内細胞塊(ICM)が、可視的であった(図1d)。培養培地(LIF;L
IFおよびSCF、またはLIF、SCF、およびbFGF)は、初期の胚盤胞
培養において明白な差を生じなかった。細胞の中央の塊は、通常、胚盤胞培養3
〜5日後の各培養物から取り除き、解離し、同一の培地中の同一の支持細胞型上
にサブ培養した。2次培養は、常に種々の形態のコロニーを含有し、マウスES
細胞(図2)のコンパクトなコロニー形態を模倣するいくつかを含んだ。2次培
養の約1週間後、ES細胞を模倣するコロニーを解離して、サブ培養した。この
サブ培養細胞を、1回継代培養して凍結した。細胞系統は、非遅延型のBrow
n Norway胚盤胞(BNRB−1)、Fischer344遅延型胚盤胞
(FRDB−1)およびLong−Evans系統に由来した。
The normal and delayed blastocysts (shown in FIG. 1) were transformed with LIF-producing mouse fibroblasts (
(SNL76 / 7) or a fibroblast support layer made from embryonic rat fibroblasts and cultured for 3-7 days. All attached blastocysts and almost all inner cell mass (ICM) were visible (FIG. 1d). Culture medium (LIF; L
IF and SCF, or LIF, SCF, and bFGF) did not make a clear difference in early blastocyst culture. The central mass of cells is usually the blastocyst culture 3
After 5 days, they were removed from each culture, dissociated, and subcultured on the same feeder cell type in the same medium. Secondary cultures always contain various forms of colonies,
Some mimicked the compact colony morphology of the cells (FIG. 2). Approximately one week after the secondary culture, colonies mimicking the ES cells were dissociated and subcultured. The subcultured cells were subcultured once and frozen. The cell line is a non-delayed Brow
n Norway blastocysts (BNRB-1), Fischer 344 delayed blastocysts (FRDB-1) and Long-Evans strains.

【0079】 2つの型の支持層を、これらの実験に使用した。SNL76/7は、マウスA
B−1 ES細胞についての支持層として使用されるマウス線維芽細胞系統であ
る(Sorianoら、1991)。SNL76/7細胞は、ネオマイシン耐性
であり、そしてLIFおよび幹細胞因子を産生する。ラット胚線維芽細胞(RE
F)を、マウス胚について使用され、そして、例えば、Doetschmanら
(1985)J.Embryol.Exp.Morph.87:27〜45にお
いて記載される方法によって、調製した。支持細胞を、マイトマイシンCを用い
る処理によって、有糸分裂的に不活化した。マイトマイシンCは、REF細胞に
対して、SNL細胞について使用した10μg/mlの濃度で毒性であり、その
ため、濃度を4μg/mlにまで減少し、そしてこの細胞をより短い時間処理し
た。細胞を支持層上で、6ウェルまたは24ウェル組織培養プレート、カバーガ
ラス、またはガラス培養スライド(LabTek)中で培養した。あるいは、支
持層は、γ線照射を用いて、有糸分裂的に不活性化され得る(Robertso
n、上記を参照のこと)。
[0079] Two types of support layers were used in these experiments. SNL76 / 7 is mouse A
B-1 Mouse fibroblast cell line used as a support layer for ES cells (Soriano et al., 1991). SNL76 / 7 cells are neomycin resistant and produce LIF and stem cell factor. Rat embryo fibroblasts (RE
F) has been used for mouse embryos and is described, for example, in Doetschman et al. Emryol. Exp. Morph. 87: 27-45. Feeder cells were mitotically inactivated by treatment with mitomycin C. Mitomycin C is toxic to REF cells at the concentration of 10 μg / ml used for SNL cells, so the concentration was reduced to 4 μg / ml and the cells were treated for a shorter time. Cells were cultured on a support layer in 6- or 24-well tissue culture plates, cover slips, or glass culture slides (LabTek). Alternatively, the support layer can be mitotically inactivated using gamma irradiation (Robertso).
n, see above).

【0080】 原始生殖細胞を、マウスについて報告された方法を使用して、Sprague
−DawleyおよびLong−Evans(LE)系統由来の9.5日胚ラッ
トの切開から得た組織から培養し、以下に記載のように、APについて培養物を
染色した。培養物のいくつかは、APで染色される細胞のコロニーを含んでおり
(図3e)、従って、PGCのようであった。
Primordial germ cells were analyzed for Sprague using the method reported for mice.
-Cultured from tissue obtained from incisions of 9.5 day embryonic rats from Dawley and Long-Evans (LE) strains, and the culture was stained for AP as described below. Some of the cultures contained colonies of cells stained with AP (FIG. 3e) and thus appeared like PGCs.

【0081】 (A.ラット胚盤胞誘導細胞に対する培養条件の効果) 予備実験において、種々の馴化培地および外来性増殖培地を、胚性幹細胞の特
徴を有する細胞の増殖または維持を増強し得る条件の検索において試験した。こ
の結果を、表1に概説する。AP染色の程度を図6に示した培養について推定し
た。BRL細胞によって馴化された培地は、ラット培養におけるAP染色に対し
て、認識できる効果を有さなかった。BRL細胞は、マウスES細胞を未分化状
態に維持するLIF、SCF、および他の因子を産生する。同様に、マウスES
細胞の馴化培地はまた、ラット細胞に対して効果を有さなかった。高密度のBN
RB−1細胞によって馴化された培地は、同一細胞系統の培養物中のAP染色を
減少するようであり、このことは、この細胞が、未分化細胞の分化を生じさせる
か、または増殖を阻害する因子を産生し得ることを示唆する。これまで試験した
条件中で、外来性のbFGFのみが、AP陽性細胞の数を増加する定性的な効果
を有するようであった。
A. Effects of Culture Conditions on Rat Blastocyst-Induced Cells In preliminary experiments, various conditioned media and exogenous growth media were used to enhance the growth or maintenance of cells having the characteristics of embryonic stem cells. Tested in the search. The results are outlined in Table 1. The degree of AP staining was estimated for the cultures shown in FIG. Medium conditioned by BRL cells had no discernable effect on AP staining in rat culture. BRL cells produce LIF, SCF, and other factors that maintain mouse ES cells in an undifferentiated state. Similarly, mouse ES
Cell conditioned media also had no effect on rat cells. High density BN
Medium conditioned by RB-1 cells appears to reduce AP staining in cultures of the same cell line, which may cause the cells to undergo differentiation or inhibit proliferation of undifferentiated cells. It suggests that a factor that produces Of the conditions tested so far, only exogenous bFGF appeared to have a qualitative effect in increasing the number of AP-positive cells.

【0082】[0082]

【表1】 (実施例3:同時培養中のラットES細胞の誘導) 多能性ES細胞を上記のラット細胞系統をマウスES細胞とともに、同時培養
することにより、誘導した。遅延型でない胚盤胞についてのラットICMを、S
TO支持層上で3日間培養した。3日後、約20〜50の細胞がICM中に存在
した。分化が開始する前に(通常約4日)、ラットICMを、Del 19.2
と称するマウスES細胞系統と混合した。HPRT遺伝子の1つのコーピー(X
染色体連鎖)中の19.2kbの「ノックアウト」を有するこの系統を、All
an Bradley博士より取得した。Del 19.2細胞は、HPRT−
であり、HAT培地において生存せず、そしてHPRT+表現型に復帰し得ない
。このラットICM:マウスES細胞の同時培養を、コンフルエントの場合に、
少なくとも2回、トリプシンを用いて継代した。約5日目と2週間の間の後に、
HAT培地を添加して、マウスDel 19.2細胞を死滅させた。このラット
細胞は、HAT処理において生存する。なぜなら、これらは、HPRT陽性だか
らである。数百の生存コロニーを得た。以下に詳細に記載するように、これらの
コロニーは、多能性ES細胞のマーカーを維持していた。
[Table 1] Example 3 Induction of Rat ES Cells During Co-Culture Pluripotent ES cells were induced by co-culturing the above rat cell line with mouse ES cells. Rat ICM for non-delayed blastocysts was
The cells were cultured on the TO support layer for 3 days. After 3 days, about 20-50 cells were present in the ICM. Before differentiation began (usually about 4 days), rat ICMs were transferred to Del 19.2.
Was mixed with a mouse ES cell line called One copy of the HPRT gene (X
This line with a 19.2 kb "knockout" in the
Obtained from Dr. Bradley. Del19.2 cells are HPRT-
And does not survive in HAT medium and cannot return to the HPRT + phenotype. This co-culture of rat ICM: mouse ES cells was performed when confluent,
Passaged at least twice with trypsin. After about 5 days and 2 weeks,
HAT medium was added to kill mouse Del 19.2 cells. The rat cells survive on HAT treatment. Because they are HPRT positive. Hundreds of surviving colonies were obtained. As described in detail below, these colonies maintained markers of pluripotent ES cells.

【0083】 (実施例4:同時培養の前後のラット細胞の特徴付け) ラット細胞を種々の方法によって、ES細胞を用いた同時培養の前後の両方で
、特徴付けした。1つの細胞型が、同時培養をしない場合、最初の誘導した細胞
系統(BNRB−1)中において優勢であった。これらの細胞は、丸く、伸縮自
在であり、そして下層に対して緩やかな付着を有した(図2C)。マウスES細
胞と異なり、これらの細胞は、堅いクラスターに凝集する傾向を、ほとんど有さ
なかった(図3Bおよび3Dを比較のこと)。この細胞系統を、マウスES細胞
を特徴付ける2つのマーカー(アルカリホスファターゼ活性および段階特異的胚
性抗原、SSEA−1)の存在について試験した。第2の細胞系統(FRDB−
1)は、より接着性の形態(図2B、2C)を有するコロニーを形成し、そして
特定のマーカーについて分析された。
Example 4 Characterization of Rat Cells Before and After Co-Culture Rat cells were characterized by various methods, both before and after co-culture with ES cells. One cell type was dominant in the first induced cell line (BNRB-1) when not co-cultured. These cells were round, stretchable, and had loose attachment to the underlying layer (FIG. 2C). Unlike mouse ES cells, these cells had little tendency to aggregate into tight clusters (compare FIGS. 3B and 3D). This cell line was tested for the presence of two markers characterizing mouse ES cells (alkaline phosphatase activity and a stage-specific embryonic antigen, SSEA-1). The second cell line (FRDB-
1) formed colonies with a more adherent morphology (FIGS. 2B, 2C) and were analyzed for specific markers.

【0084】 (A.組織化学) 細胞を、PBS中の4%パラホルムアルデヒドを用いて、AP染色または抗体
染色のために固定化した。アルカリホスファターゼ活性を検出するために、細胞
をVectastain AP 試薬キット(Vector Labs)(AP
の存在下において、黒色の反応産物を生成する)を用いて染色した。染色の特異
性を、レバミゾール阻害によって確認した。抗SSEAハイブリドーマ上清(D
evelopmental Studies Hybridoma Bank)
を1:50〜1:100希釈で使用し、そして抗体結合をフルオレセインまたは
結合化抗マウスIgM(Vector labs)を用いて検出した。カバーガ
ラス上で増殖する細胞を、ノマルスキー光学系(Nikon Diaphot)
または蛍光(Leitz Laborlux)を用いて目視し;組織培養ディッ
シュ中の細胞を位相光学系か、または明視野光学系を用いて写真撮影した。AP
陽性細胞の定量的アッセイについて、細胞をトリプシン処理し、2%パラホルム
アルデヒドで固定化し、そしてAP試薬キットを用いて懸濁液中で染色し、そし
て血球計中で計数した。
A. Histochemistry Cells were fixed with 4% paraformaldehyde in PBS for AP or antibody staining. To detect alkaline phosphatase activity, cells were harvested using the Vectastain AP reagent kit (Vector Labs) (AP
(Produces a black reaction product in the presence of). The specificity of the staining was confirmed by levamisole inhibition. Anti-SSEA hybridoma supernatant (D
developmental Studies Hybridoma Bank)
Was used at a 1:50 to 1: 100 dilution, and antibody binding was detected with fluorescein or conjugated anti-mouse IgM (Vector labs). The cells growing on the cover glass were subjected to Nomarski optics (Nikon Diaphot).
Or visual using fluorescence (Leitz Laborlux); cells in tissue culture dishes were photographed using phase optics or brightfield optics. AP
For a quantitative assay of positive cells, cells were trypsinized, fixed with 2% paraformaldehyde, and stained in suspension using the AP reagent kit and counted in a hemocytometer.

【0085】 (1.アルカリホスファターゼ) アルカリホスファターゼ(AP)活性は、マウスの原始生殖細胞、胚盤胞内細
胞塊、およびES細胞に特徴的である。内細胞塊のラット胚盤胞は、同一の条件
下で培養されたマウスのICM(図3C)のように、AP活性を有する(図3A
)。AP活性は、BNRB−1細胞の培養物中において一貫して観察されたが(
図3B)、細胞の少ない割合のみにおいて観察された。染色は、レバミゾール(
Vector Labs)によって阻害され、レバミゾールはまた、コントロー
ルマウスES細胞中のAP活性を阻害した。
1. Alkaline Phosphatase Alkaline phosphatase (AP) activity is characteristic of mouse primordial germ cells, blastocyst cell mass, and ES cells. Rat blastocysts of the inner cell mass have AP activity (FIG. 3A), like mouse ICMs (FIG. 3C) cultured under the same conditions.
). AP activity was consistently observed in cultures of BNRB-1 cells (
FIG. 3B), observed in only a small percentage of cells. Staining is levamisole (
Vector Labs), levamisole also inhibited AP activity in control mouse ES cells.

【0086】 AP染色細胞の割合の明確な尺度を提供する定量的アッセイを開発した。表2
に示すように、複数の継代後に、BNRB−1系統中のAP陽性細胞の割合は、
ほんの5%であった。FRDB−1系統は、およそ50%が陽性であった。マウ
スES細胞培養物(AB−1)は、90%より多くが陽性であった。ラット細胞
を、同時培養の後に培養ディッシュ中のコロニーの染色により分析した。このA
P陽性細胞の割合は、ほとんど100%のようであった(図6および7を参照の
こと)。
A quantitative assay was developed that provided a clear measure of the percentage of AP-stained cells. Table 2
As shown in the figure, after multiple passages, the percentage of AP-positive cells in the
It was only 5%. The FRDB-1 line was approximately 50% positive. Mouse ES cell culture (AB-1) was more than 90% positive. Rat cells were analyzed by staining colonies in culture dishes after co-culture. This A
The percentage of P-positive cells appeared to be almost 100% (see FIGS. 6 and 7).

【0087】[0087]

【表2】 (B.ラット細胞の多能性) 細胞の多能性のインビトロにおける重要な指標は、これらの細胞が複数の細胞
型からなる胚様体(embryoid body)を形成するということを表す
ことである。
[Table 2] B. Rat Cell Pluripotency An important in vitro indicator of cell pluripotency is to indicate that these cells form an embryoid body of multiple cell types. .

【0088】 (1.同時培養前のラット細胞由来の胚様体) 同時培養前のBNRB−1細胞は、インビトロで分化する能力を示したが、こ
の細胞は、マウスES細胞の多能性の程度を示さなかった。マウスES細胞の胚
様体への分化を促進する条件下で培養した場合、ラット細胞は、嚢様構造へ発生
する凝集体を形成した(図5A)。これらの構造は、最初にマウスのES細胞に
よって形成される内胚葉によって結合される単純な胚様体を模倣するが、マウス
細胞とは異なり、ラットの胚様嚢は、より複雑な構造には分化し続けなかった。
ほとんどの場合、嚢は、単一の上皮層によって結合されるようであったが、いく
つかは、複数の層に分化した。支持層に再度プレーティングした場合、マウス胚
様体は、広範に種々の細胞型に分化する;ラットの胚様嚢は、再度プレーティン
グされた場合に分化しなかった。この限定された分化は、集団の優勢な細胞型が
内胚葉細胞にさらに分化するという考えと一致する。
(1. Embryoid bodies from rat cells before co-culture) BNRB-1 cells before co-culture showed the ability to differentiate in vitro, but the cells were Did not show the degree. When cultured under conditions that promoted differentiation of mouse ES cells into embryoid bodies, rat cells formed aggregates that developed into sac-like structures (FIG. 5A). These structures mimic a simple embryoid body bound by the endoderm initially formed by mouse ES cells, but unlike mouse cells, the rat embryoid sac is a more complex structure. Did not continue to differentiate.
In most cases, the sac appeared to be joined by a single epithelial layer, but some differentiated into multiple layers. The mouse embryoid bodies differentiated extensively into a variety of cell types when replated on the support layer; the rat embryoid sac did not differentiate when replated. This limited differentiation is consistent with the idea that the predominant cell type of the population will further differentiate into endoderm cells.

【0089】 特定の培養条件下において、いくつかのBNRB−1細胞のコロニーは、形態
的な分化をうけた。ラット胚の線維芽細胞支持層上で、マウスES細胞は、その
AP染色を失い、そして上皮細胞に類似する形態学的に異なる細胞型へ分化した
(図5C)。同様に、ラット胚の線維芽細胞支持層上のラット細胞のいくつかは
、より少ないAP染色を示し、そして上皮細胞に類似するコロニーを形成した(
図5B)。同様の結果は、ラット細胞をレチノイン酸(マウスES系統の分化を
誘導する)中で培養した場合に観察された(示さず)。
Under certain culture conditions, some colonies of BNRB-1 cells underwent morphological differentiation. On the rat embryo fibroblast feeder layer, mouse ES cells lost their AP staining and differentiated into morphologically distinct cell types similar to epithelial cells (FIG. 5C). Similarly, some of the rat cells on the fibroblast feeder layer of rat embryos showed less AP staining and formed colonies similar to epithelial cells (
(FIG. 5B). Similar results were observed when rat cells were cultured in retinoic acid (inducing mouse ES lineage differentiation) (not shown).

【0090】 (2.同時培養後に形成された胚様体) 同時培養の後に、単離され、そして再懸濁されたラットES細胞は、多数の形
態学的に異なる細胞型(心臓組織の「拍動する」塊を含む)に分化した。拍動す
る心臓および他の胚様体を形成する能力は、多能性ES細胞の指標である。
2. Embryoid Bodies Formed After Co-Culture Following co-culture, isolated and resuspended rat ES cells have a number of morphologically distinct cell types ("heart tissue" (Including a pulsating mass). The ability to form a beating heart and other embryoid bodies is an indicator of pluripotent ES cells.

【0091】 次に、これらの細胞を、免疫欠損宿主動物(例えば、ヌードラットまたはヌー
ドマウス)中に移殖し、これらの細胞が奇形腫を形成するか決定する。この細胞
をサブクローン化し、核型タイピングし、そして宿主胚盤胞に注入した。
Next, these cells are transplanted into an immunodeficient host animal (eg, a nude rat or mouse) to determine if these cells form a teratoma. The cells were subcloned, karyotyped and injected into host blastocysts.

【0092】 (実施例5:同時培養中のラットES細胞の誘導) PVGラットから、交尾の5日後に、16の胚盤胞を得て、2000単位のマ
ウスLIFを含む1mlのES細胞培地(20%胎仔ウシ血清を含むことを除き
、上記と同一)中の1つの器官培養ディッシュ中にプレートした。このディッシ
ュは、有糸分裂的に不活化されたSTO細胞支持層を含有した。胚盤胞を、3日
間培養し、ICM細胞のクラスターが明らかとなった。ICM細胞をこのディッ
シュからガラスピペットで取り出し、そして30分間、1mM EGTAを含み
、カルシウムおよびマグネシウムを含まないPBS溶液中でインキュベートした
。細胞の小さな塊に解離したICMを、ES培地(LIFなし)中の支持層上に
、6ウェル培養ディッシュ中に配置した。同一のウェルに、1.5×105マウ
スES細胞(HPRT−Del 19.2細胞)を添加した。コントロールウェ
ルは、同数のマウスES細胞を含んだが、ラット細胞を含まなかった。
Example 5 Induction of Rat ES Cells During Co-Culture 16 days after mating, 16 blastocysts were obtained from PVG rats, and 1 ml of ES cell culture medium containing 2000 units of mouse LIF ( (Same as above, except containing 20% fetal calf serum). This dish contained a mitotically inactivated STO cell support layer. Blastocysts were cultured for 3 days, revealing clusters of ICM cells. ICM cells were removed from the dish with a glass pipette and incubated for 30 minutes in a PBS solution containing 1 mM EGTA and no calcium and magnesium. The ICM dissociated into small clumps of cells was placed in a 6-well culture dish on a support layer in ES medium (without LIF). 1.5 × 10 5 mouse ES cells (HPRT-Del 19.2 cells) were added to the same well. Control wells contained the same number of mouse ES cells but no rat cells.

【0093】 3日後、両方のウェル中の細胞をトリプシン(1mM EDTA中に0.25
%;15分、3℃)で解離した。ラットICMをプレートしたウェルの10分の
9を、標準的な細胞保存方法によって凍結し、そして残りの10分の1を、同一
の培地を用いて支持層とともに、新しい6ウェルチャンバー中にプレートした。
同様に、コントロールウェルを、10分の1の希釈で継代した。同様のさらに3
回の継代、および3日間隔の細胞凍結(ラット細胞を含有する培養物を第2の継
代で分けて、2つのウェルを作る)の後に、培養物の2つの型をトリプシン処理
し、そして(希釈せずに)支持層上のHAT含有ES細胞培地上に再度プレーテ
ィングした。その後、培地(HAT含有)を3日間、毎日交換した。培地の交換
を、しばしば行った。なぜなら、死細胞の産物は、しばしば同一のディッシュ中
の生存細胞にダメージを与え得るからである。3日目に、培養物を顕微鏡で注意
深く観察した。コントロール培養物は、STO支持細胞を含んだが、可視的な胚
性幹細胞を含まなかった。このことは、マウスHPRT−細胞の全てが、HAT
培地によって死滅したことを示した。
After 3 days, cells in both wells were trypsinized (0.25 in 1 mM EDTA).
%; 15 minutes, 3 ° C). Nine tenths of the wells plated with rat ICMs were frozen by standard cell preservation methods, and the remaining tenths were plated in fresh 6-well chambers with the same medium and a support layer. .
Similarly, control wells were passaged at 1/10 dilution. 3 more similar
After three passages and three days of cell freezing (separating the culture containing rat cells in a second passage to make two wells), the two types of cultures are trypsinized, It was then replated (without dilution) on the HAT-containing ES cell medium on the support layer. Thereafter, the medium (containing HAT) was changed every day for 3 days. Medium changes were often made. Because the products of dead cells can often damage live cells in the same dish. On the third day, the culture was carefully observed under a microscope. Control cultures contained STO feeder cells but no visible embryonic stem cells. This means that all of the mouse HPRT-cells
It was shown to be killed by the medium.

【0094】 実験培養物(最初にラットICMを含む)は、多数の細胞コロニーを含んだ。
6ウェルの1つ(「A」)は、推定で100〜500細胞を含む38コロニーを
含んだ;これらのうち、3つは、完全に、以前に「内胚葉」として記載された分
化した細胞型からなるようであり、6つのコロニーは、細胞の形態学的な混合物
からなり、残りの29は、顕微鏡レベルでは、マウスES細胞と区別できないよ
うに見える細胞のみからなった。ウェル「B」は、30のコロニーを含み;7つ
は、「内胚葉」であり、3つは、混合物であり、そして20は、ES様細胞から
なった。このコロニーをAPで染色し、そして全てのES様細胞を含むコロニは
、APについて陽性であり、このことは、ラット細胞がマウスES細胞のように
見えるみのならず、ES細胞としてマウス細胞を同定するマーカーもまた示すと
いうことを示した(図7)。
The experimental culture (which initially contained the rat ICM) contained a large number of cell colonies.
One of the six wells ("A") contained 38 colonies containing an estimated 100-500 cells; of these, three were completely differentiated cells previously described as "endoderm" Apparently composed of types, six colonies consisted of a morphological mixture of cells, and the remaining 29 consisted only of cells that appeared indistinguishable from mouse ES cells at the microscopic level. Well "B" contained 30 colonies; 7 were "endoderm", 3 were mixtures, and 20 consisted of ES-like cells. The colonies were stained with AP, and colonies containing all ES-like cells were positive for AP, indicating that rat cells did not look like mouse ES cells, and that mouse cells were used as ES cells. It was shown that the marker to be identified was also present (FIG. 7).

【0095】 全てのマウス細胞が、コントロール培養物において死滅したことを確実にする
ために、そのディッシュ中の培地をHATを含まないES培地と交換し、そして
培養物を、毎日培地を交換して、さらに10日間維持した。ES細胞は、10日
後ででさえ全く現れなかった。このことは、HAT処理によって全てのマウスE
S細胞がとり除かれたことを実証した。
To ensure that all mouse cells were killed in the control culture, the medium in the dish was replaced with HAT-free ES medium, and the culture was changed daily by changing the medium. For an additional 10 days. No ES cells appeared even after 10 days. This indicates that all mice E
It was demonstrated that S cells had been removed.

【0096】 (実施例6:ラットES細胞を使用するトランスジェニックラットの作成) 上記のように単離したラットES細胞を、胚盤胞注入によりインビボで多能性
について試験する。Long EvansラットES細胞を、アルビノLewi
s系統からの宿主胚盤胞に注入する。この胚盤胞を、満期まで代理母の中で発生
させ、子を試験する。その子は、茶色の外被の斑と目の色を有し、このことは、
Long Evans ES細胞からの寄与を示す。
Example 6 Generation of Transgenic Rats Using Rat ES Cells Rat ES cells isolated as described above are tested for pluripotency in vivo by blastocyst injection. Long Evans rat ES cells were transferred to albino Lewi.
Inject into host blastocysts from strain s. The blastocysts are developed in a surrogate mother to term and the offspring are tested. The child has a brown coat spot and eye color,
The contribution from Long Evans ES cells is shown.

【0097】 当業者にとって明らかであるように、上記の実施態様の種々の変更およびバリ
エーションが、本発明の意図および範囲から逸脱することなくなされ得る。これ
らの変更およびバリエーションは、本発明の範囲内である。
As will be apparent to those skilled in the art, various modifications and variations of the above-described embodiments can be made without departing from the spirit and scope of the invention. These modifications and variations are within the scope of the present invention.

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

【図1】 図1、パネルA〜Dは、ラット胚盤胞を示す写真の網版複写物である。図1A
は、Brown Norway系統由来正常ラット胚盤胞の400倍のノマルス
キー光学系を示す;図1Bは、移植が10日間遅延された、Fischer 3
44系統由来ラット胚盤胞の400倍のノルマルスキー光学系を示す。図1Cは
、移植が8日間遅延された、Long Evans系統由来の遅延されたラット
胚盤胞の群の200倍の位相差を示す。図1Dは、SNL 76/7繊維芽細胞
フィーダー層上で培養物中において付着して3日後の胚盤胞である。内細胞塊(
ICM)は、培養物の中央に見える。
FIG. 1, Panels AD are halftone copies of photographs showing rat blastocysts. FIG. 1A
Shows the Nomarski optics 400 times that of normal rat blastocysts from the Brown Norway strain; FIG. 1B shows that Fischer 3 with transplantation delayed for 10 days.
Fig. 4 shows a Normalski optical system 400 times that of rat blastocysts derived from 44 strains. FIG. 1C shows a 200-fold phase difference of a group of delayed rat blastocysts from the Long Evans strain, with transplantation delayed for 8 days. FIG. 1D is a blastocyst 3 days after attachment in culture on a SNL 76/7 fibroblast feeder layer. Inner cell mass (
ICM) is visible in the center of the culture.

【図2】 図2、パネルA〜Cは、ラット胚盤胞のICM由来の培養物を示す写真の網版
複写物である。図2Aおよび2Bは、FRDB−1細胞系統の2次培養物中のコ
ロニーを示す。このコロニーの形態は、この段階の誘導におけるマウスES細胞
に類似する。図2Cは、細胞系統BNRB−1の第3継代を示す。このコロニー
は、内胚葉を代表する、より上皮の形態を有する。図2A〜Cは、200倍の位
相差鏡検である。
FIG. 2, Panels AC are halftone copies of photographs showing ICM-derived cultures of rat blastocysts. 2A and 2B show colonies in a secondary culture of the FRDB-1 cell line. The morphology of this colony is similar to mouse ES cells at this stage of induction. FIG. 2C shows the third passage of cell line BNRB-1. This colony has a more epithelial morphology, representative of endoderm. 2A-C are 200 times phase contrast microscopy.

【図3】 図3、パネルA〜Eは、培養された胚盤胞の200倍の網版複写物である。図
3Aおよび3Cは、内細胞塊培養ラットおよびマウス胚盤胞のアルカリホスファ
ターゼ(AP)染色を、それぞれ示す。図3Bは、APで染色されたラット胚盤
胞由来細胞(系統BNRB−1)を示し、図3Dは、APで染色されたマウスE
S細胞を示す。図3Eは、9日目のSprague−Dawley胚由来のコロ
ニー内のAP陽性細胞を示す。これらの細胞は、原始生殖細胞由来であり得る。
FIG. 3, Panels A-E, are 200 × halftone reproductions of cultured blastocysts. FIGS. 3A and 3C show alkaline phosphatase (AP) staining of inner cell mass cultured rat and mouse blastocysts, respectively. FIG. 3B shows rat blastocyst-derived cells stained with AP (line BNRB-1), and FIG. 3D shows mouse E stained with AP.
1 shows S cells. FIG. 3E shows AP-positive cells in colonies from Sprague-Dawley embryos on day 9. These cells can be derived from primordial germ cells.

【図4】 図4Aは、染色前に3日間培養されたLong Evansラット胚盤胞内細
胞塊(ICM)細胞の位相差視野を示す;図4Bは、抗SSEA−1抗体で染色
された3日間培養ICM細胞の蛍光鏡検を示す。図4Cは、抗SSEA−1で染
色されたマウスES細胞を示す。SSEA−1は、不均一に発現される。図4D
は、SSEA−1で染色されたBNRB−1細胞系統由来のコロニーを示す。こ
のラット系統はまた、SSEA−1標識について不均一である。
FIG. 4A shows a phase contrast field of Long Evans rat blastocyst intracellular cell mass (ICM) cells cultured for 3 days before staining; FIG. 4B shows 3D stained with anti-SSEA-1 antibody. 1 shows fluorescence microscopy of ICM cells cultured for one day. FIG. 4C shows mouse ES cells stained with anti-SSEA-1. SSEA-1 is heterogeneously expressed. FIG. 4D
Indicates colonies from the BNRB-1 cell line stained with SSEA-1. This rat strain is also heterogeneous for SSEA-1 labeling.

【図5】 図5Aは、懸濁物中で培養後、BRNB−1細胞系統によって形成される、マ
ウスES細胞由来単一胚様体と類似した嚢胞性の構造物を示す。図5Bは、ラッ
ト胚繊維芽細胞フィーダー層上で増殖されるBNRB−1細胞系統における形態
学的変化を示す;図5Cは、ラット胚繊維芽細胞フィーダー層上で増殖されるマ
ウスES細胞における形態学的な変化を示す。
FIG. 5A shows a cystic structure formed by the BRNB-1 cell line after culturing in suspension, similar to a single embryoid body derived from mouse ES cells. FIG. 5B shows morphological changes in the BNRB-1 cell line grown on the rat embryo fibroblast feeder layer; FIG. 5C shows the morphology in mouse ES cells grown on the rat embryo fibroblast feeder layer. Shows a biological change.

【図6】 図6、パネルA〜Dは、ラット胚盤胞およびマウスES細胞の細胞同時培養の
形態を示す10倍の位相差写真の網版複写物である。図6Aは、マウスAB−1
ES細胞フィーダー層上での3日間の培養後の遅延したLong Evans
ラット胚盤胞由来のICMを示す。このICM細胞は、マウスES細胞のように
見え、そして明らかな分化は存在しない。図6Bは、機械的な分離によるLEラ
ットICMの第2継代を示す。ゆるく付着した球状細胞は、外植片の端に存在す
る。図6Cは、7継代後のLEラットICMを示す。このICM外植片は、マウ
スES細胞のように見えるが、球状細胞は、ずっと豊富である。これらの早く増
殖する球状細胞は、内胚葉であると考えられる。ES形態を有する細胞の数代以
上の継代後、残っているごくわずかのアルカリホスファターゼ(AP)−陽性細
胞が存在する。図6Dは、初代継代ラットICMのAP染色を示す。球状の内胚
葉様細胞は、陰性である。
FIG. 6, Panels AD are halftone copies of 10 × phase contrast photographs showing the morphology of co-culture of rat blastocysts and mouse ES cells. FIG. 6A shows mouse AB-1.
Delayed Long Evans after 3 days of culture on ES cell feeder layer
3 shows ICM from rat blastocysts. The ICM cells look like mouse ES cells and there is no apparent differentiation. FIG. 6B shows the second passage of LE rat ICM by mechanical separation. Loosely attached spherical cells are present at the edge of the explant. FIG. 6C shows the LEM ICM after 7 passages. This ICM explant looks like mouse ES cells, but globular cells are much more abundant. These fast-growing spherical cells are considered to be endoderm. After several passages of cells with ES morphology, there are very few alkaline phosphatase (AP) -positive cells remaining. FIG. 6D shows AP staining of primary passage rat ICM. Spherical endoderm-like cells are negative.

【図7】 図7、パネルA〜Cは、培養物中におけるラット原始生殖細胞(PGC)の写
真の網版複写物である。図7Aは、10.5日目のLEラット胚由来の後腸組織
および尿膜を分離し、そして2回の継代の間、マウスES細胞と同時培養するこ
とによって得られるPGC培養物の10倍の位相差写真を示す。2回の継代後(
マウスES細胞コンフルエンス)、このマウスES細胞は、陰性選択によって除
去された。残ったラット細胞は、もう1回継代され、そしてこの培養物は、17
日目に検査された。生存ラット細胞は明らかである。図7Bは、図7Aにおける
20倍の細胞を示す。図7Cは、培養物中で21日後のアルカリホスファターゼ
(AP)染色された、図7Aおよび7Bで示されるのと同一のコロニーを示す。
この形態および染色は、これらの細胞がES細胞の特性を有することを示す。
FIG. 7, Panels AC are halftone copies of photographs of rat primordial germ cells (PGC) in culture. FIG. 7A shows 10 g of PGC cultures obtained by separating hindgut tissue and allantois from LE rat embryos at day 10.5 and co-culturing with mouse ES cells for two passages. A double phase contrast photograph is shown. After two passages (
Mouse ES cell confluence), which were removed by negative selection. The remaining rat cells were passaged one more time and the culture
Inspected on the day. Surviving rat cells are evident. FIG. 7B shows 20 times the cells in FIG. 7A. FIG. 7C shows the same colonies as shown in FIGS. 7A and 7B stained with alkaline phosphatase (AP) after 21 days in culture.
This morphology and staining indicates that these cells have the properties of ES cells.

───────────────────────────────────────────────────── 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,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,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,U G,US,UZ,VN,YU,ZW──────────────────────────────────────────────────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, 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, 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, US, UZ, VN, YU, ZW

Claims (32)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非マウス胚性幹細胞の単離された集団。1. An isolated population of non-mouse embryonic stem cells. 【請求項2】 前記細胞がラットである、請求項1に記載の細胞の集団。2. The population of cells according to claim 1, wherein said cells are rats. 【請求項3】 標的種由来の胚性幹細胞を得る方法であって、該方法は、以
下: (a)該標的種由来の胚性幹(ES)細胞の増殖を支持する条件下で、非標的
胚性幹細胞と該標的種の胚から得られた細胞を同時培養する工程;および、 (b)該標的種から該ES細胞を単離する工程、 を包含する、方法。
3. A method for obtaining embryonic stem cells derived from a target species, comprising: (a) obtaining non-human embryonic stem (ES) cells under conditions that support the growth of embryonic stem (ES) cells derived from the target species; Co-culturing the target embryonic stem cells and cells obtained from the embryo of the target species; and (b) isolating the ES cells from the target species.
【請求項4】 前記工程(a)の非標的胚性幹細胞がマウスである、請求項
3に記載の方法。
4. The method of claim 3, wherein the non-target embryonic stem cells in step (a) are mice.
【請求項5】 前記工程(a)の標的種の胚から得られる細胞が内細胞塊(
ICM)由来である、請求項3に記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the cell obtained from the embryo of the target species in the step (a) is an inner cell mass (
4. The method of claim 3, which is derived from (ICM).
【請求項6】 前記工程(a)の標的種の胚から得られる細胞が原始生殖細
胞(PGC)である、請求項3に記載の方法。
6. The method according to claim 3, wherein the cells obtained from the embryo of the target species in step (a) are primordial germ cells (PGC).
【請求項7】 前記標的種が非マウスである、請求項3に記載の方法。7. The method of claim 3, wherein said target species is non-mouse. 【請求項8】 前記標的種がラット、ヒツジ、ウシおよびヒトからなる群よ
り選択される、請求項7に記載の方法。
8. The method of claim 7, wherein said target species is selected from the group consisting of rat, sheep, cow and human.
【請求項9】 前記標的種がラットである、請求項8に記載の方法。9. The method of claim 8, wherein said target species is a rat. 【請求項10】 前記工程(a)の非標的胚性幹細胞が陽性選択マーカーを
欠く、請求項3に記載の方法。
10. The method of claim 3, wherein the non-target embryonic stem cells of step (a) lack a positive selectable marker.
【請求項11】 前記陽性選択マーカーが抗生物質耐性遺伝子またはHPR
T耐性(HPRT)遺伝子からなる群より選択される、請求項10に記載の方法
11. The method according to claim 11, wherein the positive selection marker is an antibiotic resistance gene or HPR.
11. The method according to claim 10, wherein the method is selected from the group consisting of T resistance (HPRT) genes.
【請求項12】 前記陽性選択マーカーがHPRT遺伝子である、請求項1
1に記載の方法。
12. The method according to claim 1, wherein the positive selection marker is an HPRT gene.
2. The method according to 1.
【請求項13】 前記工程(a)の非標的胚性幹細胞が陰性選択マーカーを
保持する、請求項3に記載の方法。
13. The method of claim 3, wherein the non-target embryonic stem cells of step (a) carry a negative selection marker.
【請求項14】 前記陰性選択マーカーがHPRTまたは単純疱疹ウイルス
チミジンキナーゼ(HSV−tk)である、請求項13に記載の方法。
14. The method of claim 13, wherein said negative selectable marker is HPRT or herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-tk).
【請求項15】 前記標的種由来の胚細胞が細胞の支持層上で培養される、
請求項3に記載の方法。
15. The embryonic cells derived from the target species are cultured on a cell support layer,
The method of claim 3.
【請求項16】 前記細胞の支持層がSNL76/7である、請求項15に
記載の方法。
16. The method of claim 15, wherein said cell support layer is SNL76 / 7.
【請求項17】 前記非標的胚性幹細胞が有糸分裂を不活性化される、請求
項3に記載の方法。
17. The method of claim 3, wherein said non-target embryonic stem cells are mitotically inactivated.
【請求項18】 遺伝的に改変された、非マウスES細胞。18. A non-mouse ES cell that has been genetically modified. 【請求項19】 前記細胞がラットである、請求項18に記載の遺伝的に改
変されたES細胞。
19. The genetically modified ES cell according to claim 18, wherein said cell is a rat.
【請求項20】 1つ以上の導入遺伝子を含む、請求項18に記載の遺伝的
に改変されたES細胞。
20. The genetically modified ES cell according to claim 18, comprising one or more transgenes.
【請求項21】 請求項1に記載の非マウスES細胞の単離された集団を含
む、キメラ胚。
21. A chimeric embryo comprising the isolated population of non-mouse ES cells of claim 1.
【請求項22】 前記ES細胞がラットである、請求項21に記載のキメラ
胚。
22. The chimeric embryo according to claim 21, wherein the ES cell is a rat.
【請求項23】 請求項3に記載の方法に従って調製された、遺伝的に改変
された非マウスES細胞を含む、キメラ胚。
23. A chimeric embryo comprising a genetically modified non-mouse ES cell prepared according to the method of claim 3.
【請求項24】 1つ以上の遺伝子の機能が破壊される、請求項23に記載
のキメラ胚。
24. The chimeric embryo according to claim 23, wherein the function of one or more genes is disrupted.
【請求項25】 前記非マウスES細胞がラットである、請求項23に記載
のキメラ胚。
25. The chimeric embryo according to claim 23, wherein said non-mouse ES cells are rats.
【請求項26】 前記遺伝的に改変された非マウスES細胞が1つ以上の導
入遺伝子を含む、請求項23に記載のキメラ胚。
26. The chimeric embryo of claim 23, wherein said genetically modified non-mouse ES cells comprise one or more transgenes.
【請求項27】 請求項1に記載の非マウスES細胞の単離された集団から
生じる細胞を含む、動物。
27. An animal comprising cells derived from the isolated population of non-mouse ES cells of claim 1.
【請求項28】 前記非マウスES細胞がラットである、請求項27に記載
の動物。
28. The animal of claim 27, wherein said non-mouse ES cells are rats.
【請求項29】 遺伝的に改変された非マウスES細胞から生じる細胞を含
む、動物。
29. An animal comprising cells derived from a genetically modified non-mouse ES cell.
【請求項30】 前記非マウス細胞がラットである、請求項29に記載の動
物。
30. The animal of claim 29, wherein said non-mouse cells are rats.
【請求項31】 前記遺伝的に改変された非マウスES細胞が1つ以上の導
入遺伝子を含む、請求項29に記載の動物。
31. The animal of claim 29, wherein said genetically modified non-mouse ES cells comprise one or more transgenes.
【請求項32】 1つ以上の遺伝子の機能が破壊される、請求項29に記載
の動物。
32. The animal of claim 29, wherein the function of one or more genes is disrupted.
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