JP2003513624A - Medium for preparing dedifferentiated cells - Google Patents

Medium for preparing dedifferentiated cells

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JP2003513624A
JP2003513624A JP2001535521A JP2001535521A JP2003513624A JP 2003513624 A JP2003513624 A JP 2003513624A JP 2001535521 A JP2001535521 A JP 2001535521A JP 2001535521 A JP2001535521 A JP 2001535521A JP 2003513624 A JP2003513624 A JP 2003513624A
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cell
islets
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islet
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JP2001535521A
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Inventor
ローゼンバーグ,ローレンス
Original Assignee
マクギル・ユニヴァーシティ
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12N2506/00Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells
    • C12N2506/22Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from pancreatic cells

Abstract

(57)【要約】 本発明は、出生後のランゲルハンス島に由来する脱分化細胞を調製するための培地に関する。上記培地は、生理学上受容可能な培養培地中に有効量の、3次元培養のための固相マトリックス環境、可溶性マトリックス蛋白質、及び上記の脱分化した中間体細胞を、発生、保持及び増殖するための第1及び第2因子を含む。そのような培地は、膵島細胞の増殖のためのインビトロ法において使用してよい。   (57) [Summary] The present invention relates to a medium for preparing dedifferentiated cells derived from postnatal islets of Langerhans. The medium is for generating, retaining, and growing an effective amount of a solid matrix environment for three-dimensional culture, a soluble matrix protein, and the dedifferentiated intermediate cells in a physiologically acceptable culture medium. The first and second factors are included. Such a medium may be used in an in vitro method for the growth of islet cells.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 発明の背景 (a)発明の分野 本発明は、脱分化した細胞を調製するための培地、より特定すれば、膵島細胞
の増殖のためのインビトロ法に使用してよい、少なくとも生物学上の可能性を伴
う脱分化した細胞集団の、発生、保持及び増殖のための基本給餌培地に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION (a) Field of the Invention The present invention relates to a medium for preparing dedifferentiated cells, and more particularly to at least biology, which may be used in in vitro methods for the proliferation of islet cells. It relates to a basal feeding medium for the development, maintenance and growth of a dedifferentiated cell population with the above possibilities.

【0002】 (b)従来技術の記載 真性糖尿病は、タイプI、又はインスリン依存性真性糖尿病(IDDM)及び
タイプII、又は非インスリン依存性真性糖尿病(NIDDM)に分類されてき
た。NIDDM患者は、さらに、(a)非肥満体(おそらくは進化上のIDDM
)、(b)肥満体、及び(c)成人期発症糖尿病(若年の患者)に細分される。
真性糖尿病の集団の中で、約20%がIDDMを罹患している。糖尿病はインス
リンの生産低下が起きたとき、又はインスリンに対する感度の低下がインスリン
分泌の増加した能力により保証できないときのいずれかに発症する。IDDMの
患者においては、インスリン分泌の低下が病理における主要な因子であり、一方
、NIDDMの患者においては、インスリン感度の低下が主要な因子である。糖
尿病、特にタイプIの糖尿病の治療の大黒柱は、外来インスリンの投与であった
(B) Description of the Prior Art Diabetes mellitus has been classified into type I, or insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM) and type II, or non-insulin-dependent diabetes mellitus (NIDDM). NIDDM patients also have (a) non-obese (probably evolutionary IDDM)
), (B) obesity, and (c) adult-onset diabetes (younger patients).
Of the population with diabetes mellitus, about 20% have IDDM. Diabetes occurs either when a decrease in insulin production occurs or when a reduced sensitivity to insulin cannot be guaranteed by the increased ability of insulin secretion. In patients with IDDM, decreased insulin secretion is a major factor in pathology, while in patients with NIDDM, decreased insulin sensitivity is a major factor. The mainstay of treatment of diabetes, especially type I diabetes, has been the administration of exogenous insulin.

【0003】 より生理学的な治療のための原理 厳格なグルコース制御は、糖尿病の二次合併症の予防のための鍵であるらしい
。インスリン依存性糖尿病の1441人の患者の複数の研究機関にまたがったラ
ンダム化した試みである、糖尿病の合併症と制御試験(DCCT)の結果は、糖
尿病性網膜症、腎障害、及び神経障害の発症と進行が、集中的なインスリン治療
により遅くなりえたことを示した(The Diabetes Control
and Complication Trial Research Gro
up,N.Engl.J.Med.,1993;29:977−986)。厳格
なグルコース制御は、しかしながら、発作及び昏睡のエピソードを含む重度の低
血糖症の発生における3倍の増加に関連した。そのうえ、グリコシル化されたヘ
モグロビンレベルが処置群において低下したが、集中的な養生に対する患者のサ
ポートに割り当てられた莫大な量の努力及び財源にも拘わらず、たった5%しか
6.05%未満の平均レベルを維持しなかった(The Diabetes C
ontrol and Complication Trial Resear
ch Group,N.Engl.J.Med.,1993;29:977−9
86)。DCCTの結果は、グルコースの集中的な制御が真性糖尿病の長期間の
微小血管の合併症を顕著に減らすことが可能な(がしかし完全には防御できない
)ことを示した。
Principles for a More Physiological Treatment Tight glucose control appears to be the key for prevention of secondary complications of diabetes. The results of the Diabetes Complications and Controls Trial (DCCT), a randomized, multi-institutional trial of 1441 patients with insulin-dependent diabetes, showed diabetic retinopathy, nephropathy, and neuropathy. It was shown that the onset and progression could be delayed by intensive insulin treatment (The Diabetes Control).
and Complication Trial Research Gro
up, N.N. Engl. J. Med. , 1993; 29: 977-986). Tight glucose control, however, was associated with a 3-fold increase in the incidence of severe hypoglycemia, including episodes of seizures and coma. Moreover, glycosylated hemoglobin levels were reduced in the treatment group, but despite the enormous amount of effort and financial resources allocated to support patients for intensive care, only 5% <6.05%. Did not maintain average levels (The Diabetes C
on control and Complication Trial Real
ch Group, N.C. Engl. J. Med. , 1993; 29: 977-9.
86). DCCT results showed that intensive control of glucose could significantly reduce (but not completely protect) long-term microvascular complications of diabetes mellitus.

【0004】 他の治療オプション 生理学上の様式におけるインスリンの送達は、インスリンが最初にBanti
ng,Best,McLeod and Collipにより精製されて以来の
、究極のゴールである。厳格なグルコース制御を受けた患者においてさえ、しか
しながら、外来のインスリンは、グルコース濃度の瞬間瞬間の変化に応答する内
在インスリン源のグルコース代謝を達成し、よって長期間にわたり微小血管の合
併症濃度の発症に対して防御することができなかった。
Other Treatment Options The delivery of insulin in a physiological manner is such that insulin is first Banti.
It is the ultimate goal since it was purified by ng, Best, McLeod and Collip. Even in patients undergoing tight glucose control, however, exogenous insulin achieves glucose metabolism of the endogenous insulin source in response to momentary changes in glucose concentration, thus leading to the development of microvascular complication levels over a long period of time. Could not defend against.

【0005】 糖尿病研究の主要なゴールは、よって、正常な生理学状態を厳密に再現するよ
うに努力する新規な形態の処置の開発であった。そのようなアプローチの一つで
ある、グルコースセンサーにカップリングさせた閉回路のインスリンポンプは、
インスリンの分泌が厳密に制御される点でβ細胞機能を模倣したが、まだ成功し
ていない。移植物の形態の全内分泌腺置換治療のみが、真性糖尿病の処置におい
て有効であると証明された。インスリン生産組織の移植は皮下インスリン注射を
超える論理的前進であるが、干渉の危険及び長期の免疫抑圧処置に付随した危険
が慣用の処置下での糖尿病患者のそれらよりも低いか否かが、いまだ少しも明ら
かでない。
A major goal of diabetic research has thus been the development of new forms of treatment that endeavor to exactly reproduce normal physiological conditions. One such approach, a closed-circuit insulin pump coupled to a glucose sensor,
We have mimicked β-cell function in that insulin secretion is tightly regulated, but have not yet succeeded. Only total endocrine replacement therapy in the form of implants has proven effective in treating diabetes mellitus. Transplantation of insulin-producing tissues is a logical advance over subcutaneous insulin injection, but whether the risk of interference and the risks associated with long-term immunosuppressive treatment is lower than those of diabetic patients under conventional treatment. Still not clear at all.

【0006】 脈管化膵臓移植の有力な利益の初期の証拠にも拘わらず、複雑な外科手術の干
渉が残されており、その付随する副作用を伴う全身性免疫抑圧の長期間の投与を
必要とする。さらに、成功した移植患者のほぼ50%が、損なわれた寛容曲線を
呈し(Wright FH et al.,Arch.Surg.,1989:
124:796−799;Landgraft R et al.,Diabe
tologia 1991;34(suppl 1):S61;Morel P
et al.,Transplantation 1991;51:990−
1000)、全身性高血糖症の長期間の合併症に対するそれらの防御についての
疑問を起こさせる。
Despite early evidence of the potential benefits of vascularized pancreas transplantation, complex surgical interventions remain, requiring long-term administration of systemic immune suppression with its attendant side effects And Moreover, almost 50% of successful transplant patients exhibit impaired tolerance curves (Wright FH et al., Arch. Surg., 1989:
124: 796-799; Landgraft R et al. , Diabe
tologia 1991; 34 (suppl 1): S61; Morel P.
et al. , Transplantation 1991; 51: 990-.
1000), question their protection against the long-term complications of systemic hyperglycemia.

【0007】 全膵臓移植の主要な合併症、並びに長期間の免疫抑圧に関する要求は、その広
い応用性を制限し、そして膵島移植の開発のための勢いを提供した。理論上、膵
島のみの移植は、厳格な血糖制御を可能にするが、全膵臓移植を超えるいくつか
の有力な利点を有する。これらは、以下を含む:(i)門脈を通した肝臓への膵
島の直接の注入を伴う最小の外科手術の罹患率;(ii)グラフトの失敗に関す
る単純な再移植の可能性;(iii)外分泌膵臓に付随した合併症の排除;(i
v)膵島が低い免疫原性である可能性であって、免疫抑圧に関する要求を排除し
て非尿毒症性糖尿病への初期の移植を可能にする;(v)それらの免疫原性を減
じる為に移植前に膵島をインビトロにて修飾する可能性;(vi)宿主免疫系か
らそれらを単離するための人工膜への膵島の封入の能力;及び(vii)バイオ
ハイブリッド系の一部として免疫学上単離された膵島の異物性移植(xenot
ransplantation)を使用する、関連した可能性。さらに、それら
は、移植前の、内分泌腺の寒冷保存された組織のバンキングを可能にし、そして
注意深くかつ標準化された質の制御プログラムを可能にする。
The major complications of whole pancreas transplantation, as well as the requirement for long-term immunosuppression, limited its wide applicability and provided impetus for the development of islet transplantation. In theory, islet-only transplants allow tight glycemic control, but have some potential advantages over whole pancreas transplants. These include: (i) minimal surgical morbidity with direct injection of islets into the liver through the portal vein; (ii) simple re-implantation potential for graft failure; (iii) ) Elimination of complications associated with exocrine pancreas; (i
v) Possibly less immunogenicity of the pancreatic islets, eliminating the requirement for immunosuppression and allowing early transplantation into non-uremic diabetes; (v) to reduce their immunogenicity. Possibility of modifying islets in vitro prior to transplantation; (vi) the ability to encapsulate islets in artificial membranes to isolate them from the host immune system; and (vii) immunize as part of a biohybrid system. Xenot transplantation of isolated islets
related possibilities of using the (transplantation). Moreover, they allow banking of cryopreserved tissues of the endocrine glands prior to transplantation and allow a careful and standardized quality control program.

【0008】 膵島の移植の問題 信頼できる移植部位に移植された十分な数の同種遺伝子型の膵島は、短期間の
糖尿病レシピエントの代謝異常性を逆転することしかできない。正常血糖の移植
後であった患者においては、高血糖症が3−12カ月以内に再発した。(Orl
off M,et al.,Transplantation 1988;45
:307)。時が経つにつれて起こる糖尿病状態の再発は、膵島の正規の場所で
ない位置選定、腸島軸(enteroinsular axis)の破壊、又は
不十分な膵島細胞質量の移植のいずれかによる(Bretzel RG,et
al.In:Bretzel RG,(ed)Diabetes mellit
us(Berlin:Springer,1990)p.229)。
Problems with Islet Transplantation A sufficient number of isogenic islets transplanted at reliable transplant sites can only reverse metabolic abnormalities in short-term diabetic recipients. Hyperglycemia recurred within 3-12 months in patients who had been post-euglycemic transplanted. (Orl
off M, et al. , Transplantation 1988; 45.
: 307). The recurrence of the diabetic state over time is due to either non-regular localization of the islets, disruption of the enteroinsular axis, or transplantation of inadequate islet cell mass (Bretzel RG, et.
al. In: Bretzel RG, (ed) Diabetes mellit
us (Berlin: Springer, 1990) p. 229).

【0009】 グラフト機能以外のパラメーターを試験する膵島の移植物の長期間の自然な生
長の研究は、数が少ない。グラフト形態を研究するために特別な努力がなされた
、たった一つの研究しか見いだせなかった(Alejandro R,et a
l.,J Clin Invest 1986;78:1339)。その研究に
おいては、精製された膵島をイヌの肝臓に門脈を通して移植した。延期されたフ
ォローアップの間、グラフト機能の遅延した機能不全が起こった。不幸なことに
、グラフトは研究の終わりにおいてしか検査されず、機能が低下する時間にわた
っては検査されなかった。遅延したグラフトの機能不全はイヌに関して他の調査
者によっても確証された(Warnock GL et al.,Can.J.
Surg.,1988;31:421及び霊長類;Sutton R,et a
l.,Transplant Proc.,1987;19:3525)。ほと
んどの機能不全は適切な免疫抑圧をものともしない拒絶の結果であると推定され
る。
There are few studies of long-term natural growth of islet transplants that examine parameters other than graft function. Only one study was found, where special efforts were made to study the graft morphology (Alejandro R, et a.
l. , J Clin Invest 1986; 78: 1339). In that study, purified islets were transplanted into the liver of dogs through the portal vein. During postponed follow-up, delayed dysfunction of graft function occurred. Unfortunately, the grafts were only examined at the end of the study and not over the time of diminished function. Delayed graft dysfunction was also confirmed by dogs in other investigators (Warnock GL et al., Can. J. et al.
Surg. , 1988; 31: 421 and primates; Sutton R, et a.
l. , Transplant Proc. , 1987; 19: 3525). Most dysfunction is presumed to be the result of rejection without adequate immunosuppression.

【0010】 これらの機能不全のため、免疫抑圧に関する要求を排除できる、膵島の免疫単
離に関する現在大きな意気込みが存在する。理由は注目せずにはいられない。免
疫抑圧はレシピエントにとって有害であり、そして膵島の機能及びおそらくは細
胞生存性を害するかもしれない(Metrakos P,et al.,J.S
urg.Res.,1993;54:375)。不幸なことに、イヌの腹膜腔に
注入されたミクロ封入された膵島は6カ月以内に作用しなくなり(fail)(
Soon−Shiong P,et al.,Transplantation
1992;54:769)、そして脈管化バイオハイブリッド膵臓におかれた
膵島も作用しなくなるが、約1年目においてである。各例においては、しかしな
がら、グラフトの組織学上の評価が、これらの装置における膵島質量の実質上の
損失を示した(Lanza RP,et al.,Diabetes 1992
;41:1503)。これらの変化に関して何の理由も持ち上がらなかった。よ
って、移植後の有効な膵島細胞質量の保持は重要な問題を残す。
Because of these dysfunctions, there is currently a great deal of enthusiasm for islet immunoisolation that can eliminate the requirement for immunosuppression. I cannot help but pay attention to the reason. Immunosuppression is detrimental to the recipient and may impair islet function and possibly cell viability (Metrakos P, et al., J.S.
urg. Res. , 1993; 54: 375). Unfortunately, microencapsulated islets injected into the peritoneal cavity of dogs fail within 6 months (
Soon-Shiong P, et al. , Transplantation
1992; 54: 769), and islets placed in the vascularized biohybrid pancreas also cease to function, but at about the first year. In each case, however, histological evaluation of the graft showed a substantial loss of islet mass in these devices (Lanza RP, et al., Diabetes 1992).
41: 1503). No reason was raised for these changes. Therefore, the retention of effective islet cell mass after transplantation remains an important problem.

【0011】 この解明されない問題に加えて、移植のための源組織の欠如が進行中の問題で
ある。ヒトドナーの数はレシピエントの潜在的な数に遅れないようにするには不
十分である。さらに、膵島の単離の分野の現在の状態を仮定すれば、一つの膵臓
から単離できる膵島の数は、ヒトレシピエントにおいて高血糖症を有効に逆転さ
せるに必要な数には、ほど遠い。
In addition to this unsolved problem, the lack of source tissue for transplantation is an ongoing problem. The number of human donors is insufficient to keep up with the potential number of recipients. Furthermore, given the current state of the art of islet isolation, the number of islets that can be isolated from a single pancreas is far from that needed to effectively reverse hyperglycemia in human recipients.

【0012】 応答して、3つの技術が提案され、そして開発中である。第1に、膵島の寒冷
保存及び膵島のバンキングである。だが、含まれる技術は高価でありやっかいで
あり、そして広い範囲の適合にそれらを役立たせるのは容易でない。さらに、膵
島の細胞の質量は凍結乾燥サイクルの間にも低下する。よって、これは、不十分
な膵島細胞質量の問題に対する貧困な長期間の解釈である。第2に、膵島の異物
性移植(xenotransplantation)の開発である。このアイデ
アは、少なくとも理論上は免疫抑圧を必要としないバイオハイブリッド移植物を
生成する膵島封入技術にカップリングされてきた。このアプローチには解明され
るべき多数の問題があり、特に、移植後における膵島細胞質量の保持の問題がい
まだ残されていることである。第3に、エクスビボにおいて増殖されて次に移植
される大きな能力を有するべき、ヒト胎児組織に対する信頼である。しかしなが
ら、制限された組織の利用可能性、免疫原性の問題に加え、すぐには解明されな
い、組織源のような使用を取り巻く複雑な倫理問題が存在する。しかしながら、
ほとんど無制限の、細胞質量増殖に関する類似の可能性を提供する代案が存在す
る。
In response, three technologies have been proposed and are in development. First, cold preservation of islets and banking of islets. But the techniques involved are expensive and cumbersome, and it's not easy to make them useful for a wide range of adaptations. Furthermore, islet cell mass is also reduced during the freeze-drying cycle. Thus, this is a poor long-term interpretation of the problem of inadequate islet cell mass. Second is the development of xenotransplantation of pancreatic islets. This idea has been coupled to islet encapsulation technology that produces biohybrid implants that, at least in theory, do not require immunosuppression. There are a number of problems to be addressed with this approach, especially the issue of retention of islet cell mass after transplantation remains. Third is the confidence in human fetal tissue that it should have a great ability to be grown ex vivo and then transplanted. However, in addition to the issues of limited tissue availability, immunogenicity, there are complex ethical issues surrounding their use, such as tissue source, which are not immediately understood. However,
There are almost unlimited alternatives that offer similar possibilities for cell mass growth.

【0013】 1995年にRosenbergにより提案された完全に新規なアプローチ(
Rosenberg L et al.,Cell Transplantat
ion,1995;4:371−384)は、インビトロ及びインビボの両方に
おいて膵島細胞新生及び新規な膵島形成を制御及び変調するための技術の開発で
あった。上記の概念は、(a)膵島細胞の分化の誘導が事実制御可能であった;
(b)成人の膵臓の幹細胞様細胞の永続を暗示した;そして(c)全プロセスを
操縦するはずのシグナルが同定されてかつ操作されたことを仮定した。
A completely novel approach proposed by Rosenberg in 1995 (
Rosenberg L et al. , Cell Transplantat
Ion, 1995; 4: 371-384) was the development of techniques for controlling and modulating islet cell neogenesis and de novo islet formation both in vitro and in vivo. The above concept was that (a) the induction of islet cell differentiation was indeed controllable;
It was hypothesized that (b) implied the persistence of adult pancreatic stem cell-like cells; and (c) the signals that would drive the entire process were identified and manipulated.

【0014】 一連のインビボ研究において、Rosenbergと共同研究者は、これらの
概念が原理上、インビボのセッティングにおいては有効であり(Rosenbe
rg L et al.,Diabetes,1988;37:334−341
;Rosenberg L et al.,Diabetologia,199
6;39:256−262)、そして糖尿病を一変させることができた。
In a series of in vivo studies, Rosenberg and coworkers found that these concepts are in principle valid in the in vivo setting (Rosenbe).
rg L et al. , Diabetes, 1988; 37: 334-341.
Roseenberg L et al .; , Diabetologia, 199
6; 39: 256-262), and diabetes could be completely changed.

【0015】 非胎児組織源からのインビトロ膵島細胞増殖の良く知られた技術は、Peck
と共同研究者により(Corneliu JG et al.,Horm.Me
tab.Res.,1997;29:271−277)、彼らは、インスリン生
産細胞に対して直接指示できる成体マウスの膵臓からの多能性幹細胞の単離を記
載する。これらの発見は、広く受容されなかった。第1に、結果が再現性を有す
ることが証明されなかった。第2に、いわゆる多能性細胞が表現型に関して十分
に特性決定されていなかった。そして第3に、上記細胞は多能性であることが示
されなかった。
A well-known technique for in vitro islet cell expansion from non-fetal tissue sources is Peck.
And collaborators (Corneliu JG et al., Horm. Me
tab. Res. , 1997; 29: 271-277), they describe the isolation of pluripotent stem cells from the pancreas of adult mice that can directly direct insulin-producing cells. These findings were not widely accepted. First, the results were not proven to be reproducible. Second, so-called pluripotent cells have not been well characterized with respect to phenotype. And third, the cells were not shown to be pluripotent.

【0016】 より最近、2つの競合する技術が操作された膵臓のβ細胞系の使用(Efra
t S,Advanced Drug Delivery Reviews,1
998;33:45−52)、及び多能性胚性幹細胞の使用(Shamblot
t MJ et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1
998;95:13726−13731)を提案した。前者の見解は魅力的であ
るが重大な問題を付随する。操作された細胞がインスリンを生産できなければな
らないばかりでなく、グルコースの普通のレベルまでの生理学上の様式において
応答しなければならず、そしてグルコース感作機構がそれを細胞内に操作するの
に十分申し分なく理解されるのには、ほど遠い。多くの提案された細胞系は形質
転換された系列でもあり、よって、新生物形成の可能性を有する。後者の見解に
ついては、理論上の可能性が、膵臓β細胞への分化を含む、あらゆる方向へ分化
を誘導しうるために、胚性幹細胞を手にすることが興味をそそる。しかしながら
、この画期的事件を達成するために必要なシグナルは未知のままである。
More recently, two competing technologies have been engineered to use the pancreatic β-cell line (Efra
t S, Advanced Drug Delivery Reviews, 1
998; 33: 45-52), and the use of pluripotent embryonic stem cells (Shamblot).
t MJ et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1
998; 95: 13726-13731). The former view is fascinating but is accompanied by serious problems. Not only must the engineered cell be able to produce insulin, but it must also respond in a physiological manner to normal levels of glucose, and the glucose sensitization machinery must engineer it intracellularly. It is far from being fully understood. Many proposed cell lines are also transformed lines and thus have the potential for neoplasia. For the latter view, it is intriguing to have embryonic stem cells, as the theoretical possibility is to induce differentiation in all directions, including pancreatic β-cell differentiation. However, the signals needed to achieve this milestone remain unknown.

【0017】 出生後のランゲルハンス島由来の脱分化した中間生成物細胞の調製、それらの
増殖及び膵島細胞分化の導かれた誘導のための基準であって、真性糖尿病の処置
のために使用できるインスリン生産細胞を導く基準が提供されることは多いに望
まれるはずである。
Insulin, a standard for the preparation of dedifferentiated intermediate product cells from postnatal Langerhans islets, their proliferation and guided induction of islet cell differentiation, which can be used for the treatment of diabetes mellitus It would often be desirable to provide a criterion for directing producer cells.

【0018】 発明の概要 発明の一つの目的は、出生後のランゲルハンス島由来の脱分化した中間生成物
細胞の調製、それらの増殖及び膵島細胞分化の導かれた誘導のための基準であっ
て、真性糖尿病の処置のために使用できるインスリン生産細胞を導く基準が提供
されることは多いに望まれるはずである。
SUMMARY OF THE INVENTION One object of the invention is the standard for the preparation of dedifferentiated intermediate product cells from postnatal Langerhans islets, their proliferation and guided induction of islet cell differentiation, It would be highly desirable to provide criteria that lead to insulin-producing cells that can be used for the treatment of diabetes mellitus.

【0019】 本発明の一つの態様によれば、膵島細胞増殖のためのインビトロの方法が提供
され、工程: a)出生後のランゲルハンス島細胞由来の脱分化細胞を調製し; b)上記脱分化した細胞を増殖させ;そして c)工程b)の増殖した細胞の膵島細胞分化特性を誘導して、インスリン生産
細胞にすること を含む。
According to one aspect of the invention, there is provided an in vitro method for the proliferation of pancreatic islet cells, the steps of: a) preparing dedifferentiated cells derived from post-natal Langerhans islet cells; b) dedifferentiating as described above. And c) inducing the islet cell differentiation properties of the expanded cells of step b) into insulin-producing cells.

【0020】 好ましくは、工程a)及び工程b)は、固相マトリックス、基本給餌培地及び
適切な成長因子を使用して同時に達成することにより、少なくとも生物学上の能
力に関して脱分化した細胞の発生、保持及び増殖を可能にさせる。
Preferably, step a) and step b) are achieved simultaneously using a solid phase matrix, a basal feeding medium and a suitable growth factor, thereby generating a dedifferentiated cell at least with respect to its biological capacity. , Allow retention and growth.

【0021】 出生後のランゲルハンス島由来の脱分化した細胞を調製するためのそのような
培地は、生理学上受容可能な培養培地中において、3次元培養のための有効量の
固相マトリックス環境、マトリックス蛋白質、及び脱分化した細胞を発生させ、
維持し、そして増殖させる第1及び第2の因子を含む。
Such a medium for preparing dedifferentiated cells from post-natal Langerhans islets is provided in a physiologically acceptable culture medium in an effective amount of a solid phase matrix environment, matrix for three-dimensional culture. Generate protein and dedifferentiated cells,
It includes first and second factors that are maintained and propagated.

【0022】 好ましくは、第1因子が細胞内cAMPの上昇を誘導し、そして第2因子が腺
房細胞由来である。該腺房細胞は、変化が起きるためには、他の3つの因子に加
えて存在しなければならない。第1因子は、一つまたはそれ以上のコレラ毒素(
CT)、フォルスコリン、高いグルコース濃度、cAMPのプロモーター、及び
EGFを含んでよい。
Preferably, the first factor induces an increase in intracellular cAMP and the second factor is derived from acinar cells. The acinar cells must be present in addition to the other three factors for changes to occur. The first factor is one or more cholera toxins (
CT), forskolin, high glucose concentration, promoter of cAMP, and EGF.

【0023】 培養培地は、有効量の胎児ウシ血清、例えば10%を付加したDMEM/12
を含んでよい。 マトリックス蛋白質は、一つまたはそれ以上のラミニン、コラーゲンタイプI
及びMatrigel(登録商標)を含む。
The culture medium is DMEM / 12 supplemented with an effective amount of fetal bovine serum, eg 10%.
May be included. Matrix proteins are one or more of laminin, collagen type I
And Matrigel®.

【0024】 好ましくは、工程c)は、上記マトリックスから細胞を取り出すことにより達
成し、そして、可溶性マトリックス蛋白質及び成長因子を含む基本液体培地中に
懸濁される。
Preferably step c) is achieved by removing cells from the matrix and is suspended in a basal liquid medium containing soluble matrix proteins and growth factors.

【0025】 好ましくは、基本液体培地は、少なくとも10%の胎児ウシ血清を付加したC
MRL1066であり、但し、上記可溶性マトリックス蛋白質及び成長因子は、
フィブロネクチン、IGF−1,IGF−2,インスリン、及びNGFからなる
群から選択される。上記基本液体培地は、少なくとも11mMのグルコース濃度
をさらに含んでよい。基本液体培地は、アポトーシスの公知の細胞内シグナリン
グ経路の阻害剤及び/又はp38の阻害剤をさらに含んでよい。
Preferably, the basal liquid medium is C supplemented with at least 10% fetal bovine serum.
MRL1066, provided that the soluble matrix protein and growth factor are
It is selected from the group consisting of fibronectin, IGF-1, IGF-2, insulin, and NGF. The basal liquid medium may further comprise a glucose concentration of at least 11 mM. The basal liquid medium may further comprise inhibitors of known intracellular signaling pathways of apoptosis and / or inhibitors of p38.

【0026】 本発明の別の態様によれば、少なくとも生物学上の能力を有する細胞を生産す
るためのインビトロ法が提供され、工程: a)患者から出生後のランゲルハンス島細胞由来の脱分化した細胞を調製し;
それにより、上記脱分化した細胞がインサイチュにて患者内で導入される場合に
、上記細胞は増殖して、膵島細胞の分化特性が導入されることにより、インサイ
チュにてインスリン生産細胞になること を含む。
According to another aspect of the invention, there is provided an in vitro method for producing cells having at least biological capacity, comprising: a) dedifferentiating from post-natal Langerhans islet cells from a patient. Prepare cells;
Thereby, when the dedifferentiated cells are introduced in situ in a patient, the cells proliferate, and by introducing the differentiation characteristics of pancreatic islet cells, they become insulin-producing cells in situ. Including.

【0027】 本発明の別の態様によれば、幹細胞のインビトロ増殖法が提供され、工程: a)幹細胞由来の脱分化した中間生成物細胞を調製し; b)インビトロにおいて上記脱分化した中間生成物細胞を増殖させ;そして c)工程b)の増殖した細胞のインビトロ幹細胞分化特性を誘導して、幹細胞
にすること を含む。
According to another aspect of the invention, there is provided a method of in vitro expansion of stem cells, the steps of: a) preparing a dedifferentiated intermediate product cell derived from a stem cell; b) in vitro dedifferentiated intermediate product as described above. Growing the product cells; and c) inducing the in vitro stem cell differentiation characteristics of the expanded cells of step b) into stem cells.

【0028】 好ましくは、上記幹細胞は、筋肉、皮膚、骨、軟骨、肺、肝臓、骨髄及び造血
細胞からなる群から選択される。 本発明の別の態様によれば、患者において真性糖尿病の処置法が提供され、工
程: a)患者の出生後のランゲルハンス島細胞由来の脱分化した細胞を調製し; b)上記脱分化した細胞を患者においてインサイチュにて導入するが、但し、
上記細胞をインサイチュにて増殖させ、そして膵島細胞の分化特性をインサイチ
ュにて誘導することにより、インスリン生産細胞とすること を含む。
[0028] Preferably, the stem cells are selected from the group consisting of muscle, skin, bone, cartilage, lung, liver, bone marrow and hematopoietic cells. According to another aspect of the invention, there is provided a method of treating diabetes mellitus in a patient, comprising the steps of: a) preparing dedifferentiated cells derived from postnatal Langerhans islet cells of the patient; and b) dedifferentiated cells as described above. Is introduced in situ in the patient, provided that
Proliferating said cells in situ and inducing the differentiation characteristics of pancreatic islet cells in situ to become insulin-producing cells.

【0029】 本発明の別の態様によれば、患者における真性糖尿病の処置法が提供され、工
程: a)患者の出生後のランゲルハンス島細胞由来の脱分化した細胞を調製し; b)インビトロにて上記脱分化した細胞を増殖させ; c)工程b)の増殖した細胞のインビトロ膵島細胞の分化特性を誘導して、イ
ンスリン生産細胞にし;そして d)工程c)の細胞を患者においてインサイチュにて誘導するが、但し、上記
細胞がインサイチュにてインスリンを生産すること を含む。
According to another aspect of the invention, there is provided a method of treating diabetes mellitus in a patient, comprising the steps of: a) preparing dedifferentiated cells derived from postnatal Langerhans islet cells of the patient; and b) in vitro. And c) inducing the in vitro islet cell differentiation characteristics of the expanded cells of step b) into insulin-producing cells; and d) the cells of step c) in situ in the patient. Induce, but includes the cells producing insulin in situ.

【0030】 本発明の目的のため、以下の用語を以下に定義する。 表現「出生後のランゲルハンス島」は、あらゆる起源、例えばとりわけヒト、
ブタ及びイヌの膵島細胞を意味することを意図する。 発明の詳細な説明 β細胞新生及び新規な膵島形成を導くインビボ細胞形質転換は、進化する生物
学の確立された概念の事情において理解することができる。
For purposes of the present invention, the following terms are defined below. The expression "Isle of Langerhans after birth" is of any origin, for example humans,
It is intended to mean porcine and canine islet cells. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In vivo cell transformation leading to β-cell neogenesis and de novo islet formation can be understood in the context of established concepts of evolving biology.

【0031】 トランス分化は一つの分化した表現型のその他への変化であり、形態学上及び
機能上の表現型マーカーを含む(Okada TS.,Develop.Gro
wth and Differ.1986;28:213−321)。このプロ
セスのもっとも良い研究の例は、両生類の虹彩の色素細胞からレンズ繊維への変
化であり、細胞脱分化、増殖及び最後には再度の分化の筋道を通して進行する(
Okada TS,Cell Diff.1983;13:177−183;O
kada TS,Kondoh H,Curr,Top Dev.Biol.,
1986;20:1−433;Yamada T,Monogr.Dev.Bi
ol.,1977;13:1−124)。細胞分割の無い直接のトランス分化も
報告されたが、一般性は低い(Beresford WA,Cell Diff
er.Dev.,1990;29:81−93)。トランス分化が本質的には不
可逆であり、即ちトランス分化した細胞はそれが発生した細胞種に逆戻りしない
と考えられてきたが、これは最近真実ではないと報告された(Danto SI
et al.,Am.J.Respir.Cell Mol.Biol.,1
995;12:497−502)。にもかかわらず、トランス分化の証明は起源
細胞の表現型の詳細な定義に依存し、そして新規な細胞種が事実定義された細胞
から遺伝することを証明することに依存する(Okada TS,Develo
p.Growth and Differ.1986;28:213−321)
Transdifferentiation is the change of one differentiated phenotype to another and includes morphological and functional phenotypic markers (Okada TS., Development. Gro.
wt and Differ. 1986; 28: 213-321). An example of the best study of this process is the conversion of pigment cells in the amphibian iris to lens fibers, which progress through the pathways of cell dedifferentiation, proliferation and finally redifferentiation (
Okada TS, Cell Diff. 1983; 13: 177-183; O
kada TS, Kondoh H, Curr, Top Dev. Biol. ,
1986; 20: 1-433; Yamada T, Monogr. Dev. Bi
ol. , 1977; 13: 1-124). Direct transdifferentiation without cell division was also reported, but less common (Beresford WA, Cell Diff).
er. Dev. , 1990; 29: 81-93). It has been reported that transdifferentiation is essentially irreversible, ie transdifferentiated cells do not revert to the cell type in which they originated, which was recently reported to be untrue (Danto SI
et al. , Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. , 1
995; 12: 497-502). Nevertheless, the proof of trans-differentiation depends on the detailed definition of the phenotype of the origin cell and on demonstrating that the new cell type is in fact inherited from the defined cell (Okada TS, Develo).
p. Growth and Differ. 1986; 28: 213-321).
.

【0032】 多くの例において、トランス分化は連続工程を含む。プロセスの初期には、中
間生成物の細胞がオリジナルの表現型も、のちの分化した細胞の種類も発現しな
いらしく、よって、それらは、脱分化したと言われた。全プロセスはDNA複製
と細胞増殖を伴う。脱分化した細胞は先天的にオリジナルの細胞種又は新規な細
胞種のいずれかを形成することができる、即ち多能性であると仮定されている(
Itoh Y,Eguchi G,Cell Differ.,1986;18
:173−182;Itoh Y,Eguchi G,Develop.Bio
logy,1986;115:353−362;Okada TS,Devel
op.Growth and Differ,1986;28:213−321
)。
In many instances, transdifferentiation comprises a continuous process. In the early part of the process, the intermediate cells did not appear to express the original phenotype or later differentiated cell types, and thus they were said to be dedifferentiated. The entire process involves DNA replication and cell proliferation. It is hypothesized that dedifferentiated cells are innately capable of forming either the original cell type or the novel cell type, ie pluripotency (
Itoh Y, Eguchi G, Cell Differ. , 1986; 18
173-182; Itoh Y, Eguchi G, Development. Bio
logy, 1986; 115: 353-362; Okada TS, Devel.
op. Growth and Differ, 1986; 28: 213-321.
).

【0033】 成体の生物の細胞表現型の安定性はおそらく細胞外の環境、並びに遺伝子発現
を制御するように相互作用する細胞質及び核成分に関連する。細胞表現型の変換
は遺伝子発現の選択的環境により達成されるらしく、細胞の終点の発生上の義務
付け(commitment)を制御する。
The cellular phenotypic stability of an adult organism is probably related to the extracellular environment, as well as the cytoplasmic and nuclear components that interact to regulate gene expression. Cell phenotypic conversion appears to be achieved by a selective milieu of gene expression, controlling the developmental commitment of the cell's endpoint.

【0034】 膵臓はいくつかの種類の内分泌腺細胞及び外分泌腺細胞からなり、各々は栄養
に関する様々な影響に応答する。これらの細胞が表現型の変化を経る可能性は広
く調査されてきたが、膵臓疾患、例えば癌及び真性糖尿病の理解のための含蓄に
よる。膵臓細胞のトランス分化はほぼ10年前に最初に注目された。肝細胞様の
細胞は通常膵臓には存在せず、ハムスターへの発癌物質投与後(Rao MS
et al.,Am.J.Pathol.,1983;110:89−94;S
carpelli DG,Rao MS,Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA 1981;78:2577−2581)及びラットへの銅枯渇ダイ
エットの給餌後(Rao MS,et al.,Cell Differ.,1
986;18:109−117)に観察された。最近、単離された腺房細胞の管
様細胞へのトランス分化がいくつかのグループにより観察された(Arias
AE,Bendayan M,Lab Invest.,1993;69:51
8−530;Hall PA,Lemoine NR,J.Pathol.,1
992;166:97−103;Tsap MS,Duguid WP,Exp
.Cell Res.,1987:168:365−375)。これらの観察を
考慮すると、胚発生の間は肝臓及び膵臓の原基は共通の内皮に由来するというの
が、おそらくは適切である。
The pancreas consists of several types of endocrine and exocrine cells, each of which responds to various trophic effects. The potential of these cells to undergo phenotypic changes has been extensively investigated, but with implications for understanding pancreatic diseases such as cancer and diabetes mellitus. Transdifferentiation of pancreatic cells first came to the attention almost 10 years ago. Hepatocyte-like cells do not normally exist in the pancreas, and after carcinogen administration to hamsters (Rao MS
et al. , Am. J. Pathol. , 1983; 110: 89-94; S.
carpelli DG, Rao MS, Proc. Natl. Acad. Sc
i. USA 1981; 78: 2577-2581) and after feeding the rats with a copper depleted diet (Rao MS, et al., Cell Differ., 1).
986; 18: 109-117). Recently, trans-differentiation of isolated acinar cells into tube-like cells was observed by several groups (Arias).
AE, Bendayan M, Lab Invest. , 1993; 69:51.
8-530; Hall PA, Lemoine NR, J. Am. Pathol. , 1
992; 166: 97-103; Tsap MS, Duuid WP, Exp.
. Cell Res. , 1987: 168: 365-375). Given these observations, it is probably relevant that liver and pancreas primordium come from a common endothelium during embryonic development.

【0035】 胎児及び出生後の期間の間のヒト内分泌腺の膵臓の成長及び機能上の成熟を制
御する因子はまだあまり理解されていないが、膵臓の中の特定の因子の存在が仮
定されてきた(Pictet RL et al.In:Extracellu
lar Matrix Influences o Gene Express
ion.Slavkin HC,Greulich RC(eds).Acad
emic Press,New York,1975,pp.10)。
Although the factors controlling pancreatic growth and functional maturation of human endocrine glands during the fetal and postnatal period are poorly understood, the presence of specific factors in the pancreas has been postulated. (Picetet RL et al. In: Extracellu
lar Matrix Fluences o Gene Express
ion. Slavkin HC, Greulich RC (eds). Acad
emic Press, New York, 1975, pp. 10).

【0036】 いくつかの情報が外分泌成長因子に関して利用可能である。間充織(MF)が
妊娠中期のラット又はチキンの胚のホモジェネートの特定の画分から抽出された
。MFは前駆体細胞の細胞表面において相互作用することにより細胞発生に影響
し(Rutter WJ.The development of the e
ndocrine and exocrine pancreas.In:Th
e Pancreas.Fitzgerald PJ,Morson B(ed
s).Williams and Wilkins,Londom,1980,
pp.30)、そしてそれにより、膵臓の発生の間に出現する細胞の種類に影響
する(Githens S.Differentiation and dev
elopment of the exocrine pancreas in
animals.In:Go VLW,et al.(eds).The E
xocrine Pancreas:Biology,Pathobiolog
y and Diseases.Raven Press,New York,
1986,pp.21)。MFは、少なくとも2つの基本成分、その作用がサイ
クリックAMP類似体により二倍になり得る心臓安定成分、及び別の高分子量蛋
白質成分からなる(Rutter WJ,et al,In:The Panc
reas.Fitzgerald PJ,Morson B(eds).Wil
liams and Wilkins,Londom,1980,pp.30)
。MF存在下で、細胞は活発に分割し、そしてたいていは非内分泌細胞に分化す
る。
Some information is available on exocrine growth factors. Mesenchyme (MF) was extracted from a specific fraction of mid-pregnant rat or chicken embryo homogenates. MF affects cell development by interacting at the cell surface of precursor cells (Rutter WJ. The development of the ee).
ndocrine and exocrine pancreas. In: Th
e Pancreas. Fitzgerald PJ, Morson B (ed
s). Williams and Wilkins, London, 1980,
pp. 30), and thereby affects the cell types that emerge during pancreatic development (Githens S. Differentiation and dev.
element of the exocrine pancreas in
animals. In: Go VLW, et al. (Eds). The E
xocrine Pancreas: Biology, Pathobilog
y and Diseases. Raven Press, New York,
1986, pp. 21). MF consists of at least two basic components, a cardiac stabilizing component whose action can be doubled by cyclic AMP analogs, and another high molecular weight protein component (Rutter WJ, et al, In: The Panc.
reas. Fitzgerald PJ, Morson B (eds). Wil
liams and Wilkins, London, 1980, pp. 30)
. In the presence of MF, cells actively divide and often differentiate into non-endocrine cells.

【0037】 他の因子も内分泌の成熟において関係する。可溶性ペプチド成長因子(GF)
は細胞増殖及び細胞分化の両者を制御する栄養物質の一つの群である。これらの
成長因子は多機能性であり、そして広い範囲の細胞の応答の引き金を引くかもし
れない(Sporn & Roberts,Nature,332:217−1
9,1987)。それらの作用は、細胞成長、細胞分割及び細胞分化の開始を含
む細胞増殖に対する2つの一般的カテゴリーの効果;及び細胞機能に対する効果
に分類することができる。それらは、自己分泌様式及び/又はパラ分泌様式にお
いて作用することにおいて、ポリペプチドホルモンとは異なる(Goustin
AS,Leof EB,et al.Cancer Res.,46:101
5−1029,1986;Underwood LE,et al.,Clin
ics in Endocrinol.& Metabol.,15:59−7
7,1986)。成長を含む個々のプロセスにおけるそれらの役割の特異性は、
解明されることが必要である。
Other factors are also involved in endocrine maturation. Soluble peptide growth factor (GF)
Is a group of nutrients that regulate both cell proliferation and cell differentiation. These growth factors are multifunctional and may trigger a wide range of cellular responses (Sporn & Roberts, Nature, 332: 217-1).
9, 1987). Their actions can be divided into two general categories of effects on cell proliferation, including cell growth, cell division and initiation of cell differentiation; and effects on cell function. They differ from polypeptide hormones in that they act in an autocrine and / or paracrine manner (Goustin
AS, Leof EB, et al. Cancer Res. , 46: 101
5-1029, 1986; Underwood LE, et al. , Clin
ics in Endocrinol. & Metabol. , 15: 59-7
7, 1986). The specificity of their role in individual processes, including growth, is
It needs to be elucidated.

【0038】 成長因子の一つのファミリーは、ソマトメジン類である。インスリン様成長因
子−I(IGF−I)は、胎児及び新出生時のラット膵島のβ細胞により合成さ
れて放出される(Hill DJ,et al.,Diabetes,36:4
65−471,1987;Rabinovitch A,et al.,Dia
betes,31:160−164,1982;Romanus JA et
al.,Diabetes 34:696−792,1985)。IGF−II
はヒト胎児膵臓において同定された(Bryson JM et al.,J.
Endocrinol.,121:367−373,1989)。これらの因子
の両方が、培養培地に加えられた際に、新出生時のβ−細胞の複製を増強する(
Hill DJ,et al.,Diabetes,36:465−471,1
987;Rabinovitch A,et al.,Diabetes,31
:160−164,1982)。よって、IGF’sは、胎児及び新出生時のラ
ット膵島におけるβ−細胞の複製の重要な媒介物ではあるが、出生後の発生にお
いてはそうでないかもしれない(Billestrup N,Martin J
M,Endocrinol.,116:1175−81,1985;Rabin
ovitch A,et al.,Diabetes,32:307−12,1
983;Swenne I,Hill DJ,Diabetologia 32
:191−97,1989;Swene I,Endocrinology,1
22:214−218,19,1988;Whittaker PG,et a
l,Diabetologia,18:323−328,1980)。さらに、
血小板由来の成長因子(PDGF)も胎児の膵島細胞の複製を刺激し、そしてそ
の作用はIGF−Iの増加生産を必要としない(Swenne I,Endoc
rinology,122:214−218,1988)。さらに、ラット胎児
β−細胞の複製に対する成長ホルモンの作用はIGF−Iとは主として独立して
いるらしい(Romanus JA et al.,Diabetes 34:
696−792,1985;Swenne I,Hill DJ,Diabet
ologia 32:191−197,1989)。成人の膵臓においては、I
GF−IのmRNAはD−細胞に局在する。IGF−Iはβ−及びA−細胞の細
胞膜、及び散乱した管細胞(scattered duct cells)にも
見いだされるが、腺房又は血管の内皮細胞には見いだされない(Hansson
H−A et al.,Acta Physiol.Scand.132:5
69−576,1988;Hansson H−A et al.,Cell
Tissue Res.,255:467−474,1989)。これは、一つ
の報告の対比においてであり(Smith F et al,Diabetes
,39(suppl 1);66A,1990)、IGF−I発現が小管(du
ctular)及び血管の内皮細胞において同定され、そして部分膵臓切除後の
内分泌細胞において再生するらしかった。IGF’sが成人の管細胞又は膵島の
成長を刺激することは示されていない。IGF’sが外分泌膵臓の成長を刺激す
ることもまたない(Mossner J et al.,Gut 28:51−
55,1987)。よって、IGF−Iの、特に成人の膵臓における役割は、決
して確実ではないことが明らかである。
One family of growth factors is the somatomedins. Insulin-like growth factor-I (IGF-I) is synthesized and released by β cells of fetal and neonatal rat pancreatic islets (Hill DJ, et al., Diabetes, 36: 4).
65-471, 1987; Rabinovitch A, et al. , Dia
betes, 31: 160-164, 1982; Romanus JA et.
al. , Diabetes 34: 696-792, 1985). IGF-II
Was identified in the human fetal pancreas (Bryson JM et al., J. et al.
Endocrinol. , 121: 367-373, 1989). Both of these factors enhance neonatal β-cell replication when added to the culture medium (
Hill DJ, et al. , Diabetes, 36: 465-471, 1
987; Rabinovitch A, et al. , Diabetes, 31
: 160-164, 1982). Thus, IGF's are important mediators of β-cell replication in fetal and neonatal rat islets, but not in postnatal development (Billestrup N, Martin J.
M, Endocrinol. , 116: 1175-81, 1985; Rabin.
ovitch A, et al. , Diabetes, 32: 307-12,1.
983; Swenne I, Hill DJ, Diabetologia 32.
: 191-97, 1989; Swene I, Endocrinology, 1
22: 214-218, 19, 1988; Whittaker PG, et a.
1, Diabetologia, 18: 323-328, 1980). further,
Platelet-derived growth factor (PDGF) also stimulates fetal islet cell replication and its action does not require increased production of IGF-I (Swenne I, Endoc.
rinology, 122: 214-218, 1988). Furthermore, the effect of growth hormone on rat fetal β-cell replication appears to be largely independent of IGF-I (Romanus JA et al., Diabetes 34:
696-792, 1985; Swenne I, Hill DJ, Diabet.
32: 191-197, 1989). In the adult pancreas, I
GF-I mRNA is localized in D-cells. IGF-I is also found in the plasma membrane of β- and A-cells and scattered duct cells, but not in acinar or vascular endothelial cells (Hansson).
HA et al. , Acta Physiol. Scand. 132: 5
69-576, 1988; Hansson HA et al. , Cell
Tissue Res. 255: 467-474, 1989). This is in contrast to one report (Smith F et al, Diabetes.
, 39 (suppl 1); 66A, 1990), IGF-I expression in the tubule (du).
ct) and vascular endothelial cells and appeared to regenerate in endocrine cells after partial pancreatectomy. IGF's have not been shown to stimulate adult ductal cell or islet growth. IGF's also do not stimulate exocrine pancreas growth (Mossner J et al., Gut 28: 51-.
55, 1987). Thus, it is clear that the role of IGF-I, especially in the adult pancreas, is by no means certain.

【0039】 線維芽細胞の成長因子(FGF)は網膜色素上皮から中間の網膜組織へのトラ
ンス分化をチキンの胚においてインビボ及びインビトロにて開始することが見い
だされた(Hyuga M et al.,Int.J.Dev.Biol.1
993;37:319−326;Park CM et al.,Dev.Bi
ol.1991;148:322−333;Pittack C et al.
,Development 1991;113:577−588)。成長因子β
(TGF−β)を形質転換することが、マウスの乳房の上皮細胞の線維芽細胞へ
のトランス分化を誘導することが証明された[20]。同様に、上皮成長因子(
EGF)とコレラ毒素を使用して、膵臓の腺房細胞断片のうちから管上皮嚢胞形
成を増強した(Yuan S et al.,In vitro Cell D
ev.Biol.,1995;31:77−80)。
Fibroblast growth factor (FGF) was found to initiate trans-differentiation of retinal pigment epithelium to intermediate retinal tissues in chicken embryos in vivo and in vitro (Hyuga M et al., Int. J. Dev. Biol.
993; 37: 319-326; Park CM et al. , Dev. Bi
ol. 1991; 148: 322-333; Pittack C et al.
, Development 1991; 113: 577-588). Growth factor β
Transforming (TGF-β) has been demonstrated to induce transdifferentiation of mouse mammary epithelial cells into fibroblasts [20]. Similarly, epidermal growth factor (
EGF) and cholera toxin were used to enhance ductal epithelial cyst formation among acinar cell fragments of the pancreas (Yuan S et al., In vitro Cell D).
ev. Biol. , 1995; 31: 77-80).

【0040】 細胞の分化及び生存を媒介する因子に関する検索は、細胞とそのマイクロ環境
の両方を含まなければならなず(Bissell MJ et al.,J.T
heor.Biol.,1982;99:31)、細胞の挙動が他の細胞並びに
細胞外マトリックス(ECM)により制御されるからである(Stocker
AW et al.Curr.Opin.Cell.Biol.,1990;2
:864)。ECMは、柔組織細胞及び非柔組織細胞のための骨格として機能す
る分子の機能的複合体である。その膵臓の発生における重要性は、上皮細胞の細
胞分化における胎児の間充織の役割により強調される(Bencosme SA
,Am.J.Pathol.1955;31:1149;Gepts W,de
Mey J.Diabetes 1978;27(suppl.1):251
;Gepts W,Lacompte PM.Am.J.Med.,1981;
70:105;Gepts W.Diabetes 1965;14:619;
Githens S.In:Go VLW,et al.(eds)The E
ndocrine Pancreas:Biology,Pathobiolo
gy and Disease.(New York:Raven Press
,1986)p.21)。ECMは、2つの形態の間質性マトリックス及び基底
膜(BM)において見いだされる。BMは、別の糖蛋白質、コラーゲン、及びプ
ロテオグリカン類の巨大分子の複合体である。膵臓において、BMは、ラミニン
、フィブロネクチン、コラーゲンタイプIV及びV、並びに硫酸ヘパランプロテ
オグリカン類を含む(Ingber D.In:Go VLW,et al(e
ds)The Pancreas:Biology,Pathobiology
and Disease.(New York:Raven Press,1
993)p.369)。これらの分子の膵臓における特別な役割はまだ決定され
ていない。
Searches for factors that mediate cell differentiation and survival must include both the cell and its microenvironment (Bissell MJ et al., JT.
heor. Biol. , 1982; 99:31), because the behavior of cells is controlled by other cells as well as the extracellular matrix (ECM) (Stocker).
AW et al. Curr. Opin. Cell. Biol. , 1990; 2
: 864). The ECM is a functional complex of molecules that functions as a scaffold for soft tissue cells and non-soft tissue cells. Its importance in pancreatic development is emphasized by the role of fetal mesenchyme in cell differentiation of epithelial cells (Bencosme SA
, Am. J. Pathol. 1955; 31: 1149; Gepts W, de.
Mey J. Diabetes 1978; 27 (suppl.1): 251.
Gepts W, Lacompte PM. Am. J. Med. , 1981;
70: 105; Gepts W .; Diabetes 1965; 14: 619;
Gitens S. In: Go VLW, et al. (Eds) The E
ndocrine Pancreas: Biology, Pathobiolo
gy and Disease. (New York: Raven Press
, 1986) p. 21). ECM is found in two forms of stromal matrix and basement membrane (BM). BM is a macromolecular complex of another glycoprotein, collagen, and proteoglycans. In the pancreas, BM contains laminin, fibronectin, collagen types IV and V, and heparan proteoglycans sulfate (Ingber D. In: Go VLW, et al (e.
ds) The Pancreas: Biology, Pathology
and Disease. (New York: Raven Press, 1
993) p. 369). The specific role of these molecules in the pancreas has not yet been determined.

【0041】 ECMは、分化に対して深い作用を有する。通常は間柔織遺伝子を決して発現
しない成熟上皮は、インビトロにてコラーゲンゲル中の懸濁により、そうなるこ
とが誘導できる(Hay ED.Curr.Opin.in Cell.Bio
l.1993;5:1029)。例えば、乳房の上皮細胞は、プラスチック皿又
は接着性コラーゲンゲルに付着した場合に、にぶくなり、そしてそれらの分化し
た表現型を損失する(Emerman JT,Pitelka DR.In v
itro 1977;13:316)。ゲルが縮まるのを許容した場合に、同じ
細胞が回転し、分極し、ミルク蛋白質を分泌し、そして連続のBMを蓄積する(
Emerman JT,Pitelka DR.In vitro,1977;
13:316)。即ち、異なる程度のBMの残存又は再形成は、細胞の生存及び
正常な上皮表現型の保持に重大である(Hay ED.Curr.Opin.i
n Cell.Biol.1993;5:1029)。
ECM has a profound effect on differentiation. Mature epithelium, which normally never expresses mesenchymal genes, can be induced to do so by suspension in collagen gel in vitro (Hay ED. Curr. Opin. In Cell. Bio.
l. 1993; 5: 1029). For example, mammary epithelial cells become dull and lose their differentiated phenotype when attached to plastic dishes or adherent collagen gels (Emerman JT, Pitelka DR. In v.
intro 1977; 13: 316). When the gel is allowed to shrink, the same cells spin, polarize, secrete milk proteins, and accumulate continuous BM (
Emerman JT, Pitelka DR. In vitro, 1977;
13: 316). That is, different degrees of BM persistence or remodeling are critical to cell survival and maintenance of a normal epithelial phenotype (Hay ED. Curr. Opin.i.
n Cell. Biol. 1993; 5: 1029).

【0042】 組織の増殖の間、及び適当な成長因子の存在下では、細胞が、ECMにより決
定された生存の圧迫から一時解放される。今、ECM相互作用に対する細胞の応
答の2つの成分が存在することが明かとなり、一つは物理的成分であり、形態の
変化及び細胞骨格の組織化を含み;他方は生化学上の成分であって、インテグリ
ンクラスター化及び蛋白質のチロシンのリン酸化の増加を含む(Ingber
DE,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1990;87:35
79;Roskelley CD et al.,Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA,1994;91:12378)。
During tissue growth and in the presence of appropriate growth factors, cells are temporarily relieved of ECM-determined survival stress. It is now clear that there are two components of the cellular response to ECM interactions, one being the physical component, which involves morphological changes and cytoskeletal organization; the other is the biochemical component. It involves integrin clustering and increased phosphorylation of protein tyrosine (Ingber
DE, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990; 87: 35.
79; Roskelley CD et al. , Proc. Natl. Aca
d. Sci. USA, 1994; 91: 12378).

【0043】 細胞の成長及び分化におけるその公知の制御的役割に加えて、ECMはごく最
近細胞生存性の制御因子として認識されてきた(Bates RC,Lincz
LF,Burns GF,Cancer and Metastasis R
ev.,1995;14:191)。細胞マトリックスの結び付きの破壊は、ア
ポトーシス(Frisch SM,Francis H.J.Cell.Bio
l.,1994;124:619;Schwartz SM,Bennett
MR,Am.J.Path.,1995;147:229)、一連の形態学上の
事象を導く(Kerr JFK et al.,Br.J.Cancer,19
72;26:239)ことから、活発な細胞の自己破壊のプロセスを示唆する。
In addition to its known regulatory role in cell growth and differentiation, ECM has only recently been recognized as a regulator of cell viability (Bates RC, Lincz.
LF, Burns GF, Cancer and Metastasis R
ev. , 1995; 14: 191). The disruption of cell matrix ties is associated with apoptosis (Frisch SM, Frances H. J. Cell. Bio).
l. , 1994; 124: 619; Schwartz SM, Bennett.
MR, Am. J. Path. , 1995; 147: 229), which guides a series of morphological events (Kerr JFK et al., Br. J. Cancer, 19).
72; 26: 239), suggesting a process of active cell self-destruction.

【0044】 本発明の一つの態様によると、基盤の技術は、前記の観察の組み合わせに基づ
き、基本の給餌培地に、成人の膵臓のランゲルハンス島からの脱分化した中間体
細胞の調製に必要かつ充分な以下の成分を取り込む: 1.「3次元」培養を許容する固相マトリックス; 2.限定ではないがコラーゲンタイプI及びラミニンを含むマトリックス蛋白質
の存在;及び 3.成長因子EGFと、限定ではないがコレラ毒素及びフォルスコリンを含むc
AMPのプロモーター。
According to one aspect of the present invention, the underlying technique is based on a combination of the above observations and is based on a combination of the above observations for the preparation of dedifferentiated intermediate cells from the islets of adult pancreatic islets of Langerhans. Incorporate enough of the following ingredients: 1. A solid matrix that allows "three-dimensional"culture; 2. The presence of matrix proteins including, but not limited to, collagen type I and laminin; C, including but not limited to growth factor EGF and cholera toxin and forskolin
AMP promoter.

【0045】 好ましい給餌培地は、10%胎児ウシ血清を付加したDMEM/F12である
。さらに、出発組織は、新たに単離されて純然たる精製なしに培養されなければ
ならない。
A preferred feeding medium is DMEM / F12 supplemented with 10% fetal bovine serum. In addition, the starting tissue must be freshly isolated and cultured without pure purification.

【0046】 マトリックス蛋白質を含む固形体ゲルの使用は、培養系の重要な部分であるが
、細胞外マトリックスがトランス分化のプロセスを進めるかもしれないからであ
る。この点は、単離された膵臓腺房細胞により強調され、Matrigel基底
膜中にトラップされた場合に管様構造にトランス分化するか(Arias AE
,Bendayan M,Lab Invest.,1993;69:518−
530)、又は網膜の着色された上皮細胞により強調され、ラミニン含有基質上
にプレートされた場合にニューロンにトランス分化する(Reh TA et
al.,Nature 1987;330:68−71)。もっとも最近、Gi
ttesらは、11日目の胚マウス膵臓を使用して、胚の膵臓の上皮の成長のた
めの欠損した経路が膵島を形成することを証明した(Gittes GK et
al.,Development 1996;122:439−447)。基
底膜構造の存在下では、しかしながら、膵臓の原基上皮は管を形成するようにプ
ログラムされるらしい。この発見は、再び、管と膵島の間の相互関係を強調し、
そして細胞外マトリックスの重要な役割を強調する。
The use of solid gels containing matrix proteins is an important part of the culture system, since extracellular matrix may drive the process of transdifferentiation. This point is highlighted by isolated pancreatic acinar cells and transdifferentiates into a tube-like structure when trapped in Matrigel basement membrane (Arias AE).
, Bendayan M, Lab Invest. , 1993; 69: 518-.
530) or highlighted by colored epithelial cells of the retina and transdifferentiated into neurons when plated on laminin-containing substrates (Reh TA et.
al. , Nature 1987; 330: 68-71). Most recently Gi
ttes et al. demonstrated that a defective pathway for epithelial growth of the embryonic pancreas formed islets using embryonic mouse pancreas at day 11 (Gitetes GK et.
al. , Development 1996; 122: 439-447). In the presence of basement membrane structures, however, the pancreatic rudimentary epithelium appears to be programmed to form ducts. This finding once again emphasizes the interrelationship between the duct and the islet,
And it emphasizes the important role of extracellular matrix.

【0047】 これは上記プロセスの段階1(脱分化した中間体細胞の生産)を完了する。培
養の最初の96時間の間は、膵島が、インスリン遺伝子発現の進行の損失、(2
)インスリン蛋白質に関する免疫反応性の損失、及び(3)管細胞のマーカーで
あるCKA19の出現に付随する嚢胞の形質転換を受ける(Arias AE,
Bendayan M,Lab.Invest.,1993;69:518−5
30)。形質転換が完了した後、上記細胞は原始的な管様細胞の超構造の外観を
有する。最初の96時間後の嚢胞の巨大化は、少なくとも一部は、細胞複製のは
なはだしい増加に関係する。これらの発見は、膵島細胞の管細胞へのトランス分
化と一致する(Yuan et al.,Differentiation,1
996;61:67−75,規定された培地の存在下でコラーゲンタイプIゲル
中に埋め込まれた単離膵島は96時間以内に嚢胞形質転換を受けることを示した
)。
This completes Stage 1 of the above process (production of dedifferentiated intermediate cells). During the first 96 hours of culture, the islets lost the progression of insulin gene expression (2
) Loss of immunoreactivity for insulin protein, and (3) cyst transformation associated with the emergence of CKA19, a marker of ductal cells (Arias AE,
Bendayan M, Lab. Invest. , 1993; 69: 518-5.
30). After the transformation is complete, the cells have the ultrastructural appearance of primitive tube-like cells. The cystic enlargement after the first 96 hours is, at least in part, associated with a profound increase in cell replication. These findings are consistent with the transdifferentiation of pancreatic islet cells into ductal cells (Yuan et al., Differentiation, 1
996; 61: 67-75, showing that isolated islets embedded in collagen type I gel in the presence of defined medium undergo cyst transformation within 96 hours).

【0048】 段階2−機能するβ−細胞の生成は培養条件の完全な変化を必要とする。上記
細胞を、消化したマトリックスから動かし、そして10%胎児ウシ血清を付加し
たCMRL 1066のような基本液体培地中に、限定ではないがフィブロネク
チン(10−20ng/ml),IGF−1(100ng/ml),IGF−2
(1oong),インスリン(10−100μg/ml)、NGF(10−10
0ng/ml)を含む可溶性マトリックス蛋白質及び成長因子の付加を伴って懸
濁する。さらに、グルコース濃度は11mMより上に増加させなければならない
。追加の培養付加物は、アポトーシスの公知の細胞内シグナリング経路の特異的
阻害剤を含んでよく、限定ではないが、p38の特異的阻害剤を含む。
Step 2-Production of functional β-cells requires a complete change in culture conditions. The cells are removed from the digested matrix and placed in basal liquid medium such as CMRL 1066 supplemented with 10% fetal bovine serum, including but not limited to fibronectin (10-20 ng / ml), IGF-1 (100 ng / ml). ), IGF-2
(1 oong), insulin (10-100 μg / ml), NGF (10-10)
Suspension with addition of soluble matrix protein containing 0 ng / ml) and growth factors. In addition, the glucose concentration should be increased above 11 mM. The additional culture adducts may include specific inhibitors of known intracellular signaling pathways of apoptosis, including but not limited to p38 specific inhibitors.

【0049】 膵島細胞表現型への復帰の証拠は、(1)固形体球構造の再出現;(2)CK
−19発現の損失;(3)電子顕微鏡上の内分泌顆粒の証明;(4)インサイチ
ュハイブリダイゼーションにおけるプロインスリンmRNAの再出現;(5)培
養培地中へのインスリンの基礎的放出の復帰を含む。
Evidence of reversion to the islet cell phenotype is (1) reappearance of the solid body sphere structure; (2) CK
-19 loss of expression; (3) evidence of endocrine granules on electron microscopy; (4) re-emergence of proinsulin mRNA on in situ hybridization; (5) reversion of basal insulin release into the culture medium.

【0050】 本発明は、発明の範囲を限定するよりむしろ発明を例示するために提供された
以下の実施例を参照することにより、さらに容易に理解されることになる。 実施例I 基本給餌培地の調製 この研究の目的は、トランス分化のプロセスに関与する機構を解明することで
あった。
The present invention will be more readily understood by reference to the following examples, which are provided to illustrate the invention rather than limit the scope of the invention. Example I Preparation of Basal Feeding Medium The purpose of this study was to elucidate the mechanisms involved in the process of transdifferentiation.

【0051】 イヌの膵島をCanine Liberase(登録商標)を用いて単離して
、Cobe 2991 Cell SeparatorにてEuroficol
l勾配上で精製した。新たに精製された膵島をコラーゲンタイプIゲル中に12
0時間まで埋め込み、そして(i)DMEM/F12プラスコレラ毒素(CT)
;(ii)CTを付加したCMRL 1066;(iii)フォルスコリンを付
加したCMRL 1066;及び(iv)CMRL 1066のみ、の中で培養
した。16時間目に、cAMPの細胞内レベル(fmol/103膵島)をEL
ISAにより測定したところ、グループIV(106±19、p<0.01)に
比較して、グループ(i)−(iii)において増加した(642±17、33
8±48、1128±221)。120時間目の全細胞内cAMP(曲線下の積
算された面積)は、サイトケラチンAE1/AE3に関する日常の組織学、免疫
細胞化学、及びインサイチュハイブリダイゼーション上のプロインスリン遺伝子
発現の損失により測定すると、トランス分化を受ける膵島の%と一致した(63
±2、48±2、35±3、8±1)。
Canine pancreatic islets were isolated using Canine Liberase® and Euroficol at the Cobe 2991 Cell Separator.
Purified on 1 gradient. 12 freshly purified islets in collagen type I gel
Implant up to 0 hours, and (i) DMEM / F12 plus cholera toxin (CT)
(Ii) CT-loaded CMRL 1066; (iii) Forskolin-loaded CMRL 1066; and (iv) CMRL 1066 alone. At the 16th hour, the intracellular level of cAMP (fmol / 10 3 pancreatic islets) was EL
Increased in groups (i)-(iii) (642 ± 17, 33) compared to group IV (106 ± 19, p <0.01) as measured by ISA.
8 ± 48, 1128 ± 221). Total intracellular cAMP (integrated area under the curve) at 120 hours was measured by routine histology for cytokeratin AE1 / AE3, immunocytochemistry, and loss of proinsulin gene expression on in situ hybridization, Consistent with the% of islets undergoing transdifferentiation (63
± 2, 48 ± 2, 35 ± 3, 8 ± 1).

【0052】 マトリックス蛋白質の役割及び3次元環境を評価するため、コラーゲンタイプ
I、Matrigel(登録商標)及びアガロースゲル中に膵島を埋め込み、そ
してDMEM/F12プラスCT中で培養した。コラーゲンタイプIとMatr
igel(登録商標)中の膵島は、アガロース(0±0%、p<0.001)に
比較して、高い率の嚢胞形質転換を証明した(それぞれ、63±2%及び71±
4%)。さらに、膵島細胞のトランス分化は、新たに単離された膵島のRGDモ
チーフ提示合成ペプチドとの事前のインキュベーションにより部分的にブロック
された。
To assess the role of matrix proteins and the three-dimensional environment, islets were embedded in collagen type I, Matrigel® and agarose gels and cultured in DMEM / F12 plus CT. Collagen type I and Matr
Islets in igel® demonstrated a higher rate of cystic transformation compared to agarose (0 ± 0%, p <0.001) (63 ± 2% and 71 ±, respectively).
4%). Furthermore, transdifferentiation of islet cells was partially blocked by pre-incubation of newly isolated islets with RGD motif-presenting synthetic peptides.

【0053】 結論として、これらの研究は、新たに単離された膵島が上皮細胞のトランス分
化を経る可能性を確証する。3次元構造中に提示された細胞内cAMP及びマト
リックス蛋白質の評価されたレベルは、この形質転換が誘導されることを必要と
する。結果の上皮細胞の正味な性質、及び上記プロセスの可逆性は決定されない
ままである。
In conclusion, these studies confirm the possibility that newly isolated islets undergo trans-differentiation of epithelial cells. Estimated levels of intracellular cAMP and matrix proteins displayed in the three-dimensional structure require this transformation to be induced. The net nature of the resulting epithelial cells, and the reversibility of the process remains undetermined.

【0054】 実施例II ランゲルハンス島の管上皮様構造への形質転換を変調する因子 両方の性別の6匹の雑種イヌ(体重25−30kg)からの膵臓を一般的な麻
酔下で動物保護ガイドラインに関するカナダ会議に従い一部切除した(Wang
RN,Rosenberg L(1999)J Endocrinology
163 181−190)。切除前に、膵臓の管にカニューレを通して、Li
berase CI(商標名)(1.25mg/ml)(ベーリンガーマンハイ
ム、インディアナポリス、IN,米国)を用いた管内注入を確立されたプロトコ
ルに従い(Horaguchi A,Merrell RC(1981)Dia
betes 30 455−461;Ricordi C(1992)Panc
reatic islet cell transplantation.pp
99−112.Ed Ricordi C.Austin:R.G.Lande
s Co.)可能にさせた。COBE 2991 Cell Processo
r(COBE BCT,デンバー、CO.,米国)を用いた3段階EuroFi
coll勾配における密度勾配分離により精製を達成した(London NJ
M et al.(1992)Pancreatic islet cell
transplantation 113−123.Ed Ricordi C
.Austin:R.G.Landes Co.)。最終調製物は50から50
0μmの範囲の直径の95%ジチゾン陽性構造からなった。
Example II Factors Modulating the Transformation of Langerhans Islets to Duct Epithelial-Like Structures Regarding animal protection guidelines under general anesthesia from the pancreas from 6 mixed-breed dogs (25-30 kg body weight) of both genders. Partially excised according to the Canadian Conference (Wang
RN, Rosenberg L (1999) J Endocrinology
163 181-190). Prior to resection, cannulate the duct of the pancreas to remove Li
Intravenous infusion with Berase CI ™ (1.25 mg / ml) (Boehringer Mannheim, Indianapolis, Ind., USA) was performed according to established protocols (Horaguechi A, Merrell RC (1981) Dia.
betes 30 455-461; Ricordi C (1992) Panc.
realistic islet cell transfer. pp
99-112. Ed Ricordi C.I. Austin: R.A. G. Lande
s Co. ) Made possible. COBE 2991 Cell Processo
3-step EuroFi using r (COBE BCT, Denver, CO., USA)
Purification was achieved by density gradient separation in a coll gradient (London NJ
M et al. (1992) Pancreatic islet cell
transplantation 113-123. Ed Ricordi C
. Austin: R.A. G. Landes Co. ). Final preparation is 50 to 50
It consisted of 95% dithizone positive structures with diameters in the range of 0 μm.

【0055】 実験デザイン 細胞内cAMPの役割を評価するため、新たに単離された膵島を、コラーゲン
タイプIゲル中に埋め込み(Wang RN,Rosenberg L(199
9)J Endocrinology 163 181−190)、そして(i
)10%FBS,EGF(100ng/ml)(シグマ、セントルイス、ルイス
、MO,米国)及びコレラ毒素(100ng/ml)(シグマ、セントルイス、
MO,米国)を付加したDMEM/F12(GIBCO,バーリントン、ON,
カナダ);(ii)10%FBS及びコレラ毒素(100ng/ml)及び16
.5MのD−グルコースを付加したCMRL1066(GIBCO);(iii
)10%FBS及び2μMのフォルスコリン(シグマ、セントルイス、MO,米
国)を付加したCMRL1066;及び(iv)10%FBSを付加したCMR
L1066、の中で培養した。時間点あたりのグループあたり約3000の膵島
を使用した。膵島は37℃において95%空気/5%CO2にて培養し、そして
培地を1日おきに変えた。各グループからの代表的な膵島を単離後に検査し(0
時間)、次に、1、16、36、72及び120時間目に以下の調査を用いて検
査した。
Experimental Design To assess the role of intracellular cAMP, freshly isolated islets were embedded in collagen type I gels (Wang RN, Rosenberg L (199).
9) J Endocrinology 163 181-190), and (i
) 10% FBS, EGF (100 ng / ml) (Sigma, St. Louis, Lewis, MO, USA) and cholera toxin (100 ng / ml) (Sigma, St. Louis,
MO, USA) with DMEM / F12 (GIBCO, Burlington, ON,
Canada); (ii) 10% FBS and cholera toxin (100 ng / ml) and 16
. CMRL1066 (GIBCO) supplemented with 5 M D-glucose; (iii
) CMRL 1066 with 10% FBS and 2 μM forskolin (Sigma, St. Louis, MO, USA); and (iv) CMR with 10% FBS.
Cultured in L1066. About 3000 islets per group per time point were used. The islets were cultured at 37 ° C in 95% air / 5% CO 2 and the medium was changed every other day. Representative islets from each group were examined after isolation (0
Hours) and then at 1, 16, 36, 72 and 120 hours were examined using the following study.

【0056】 以下のシリーズの実験を指揮することにより、嚢胞形質転換のプロセスにおけ
る細胞−マトリックス相互作用の役割を評価した。最初に、上記プロセスが固形
体ゲル環境を必要とするか否かを決定するため、膵島を10%FBSプラスCT
及びEGFを付加したDMEM/F12中で懸濁培養した。固形体ゲル環境及び
細胞外マトリックス蛋白質が独立した要求であったか否かを決定するため、膵島
を1.5%アガロースゲル中に埋め込み、そして10%FBSプラスCT及びE
GFを付加したDMEM/F12中で維持した。別法として、膵島を可溶性ラミ
ニン(50μg/ml)又はフィブロネクチン(50μg/ml)(ペニンスラ
ラボラトリーズ)存在下で10%FBSプラスCT及びEGFを付加したDME
M/F12中で懸濁培養した。上記プロセスが少なくとも一部はインテグリン媒
介性であったか否かを決定するため、膵島を37℃において60分間、RGD−
モチーフ含有GRGDSPペプチド又は対照ペプチドGRGESP(400μg
/ml)(ペニンスララボラトリーズ)存在下で予めインキュベートした。最後
に、嚢胞形質転換がタイプ1コラーゲンのみに依存性であったか否かを決定する
ため、膵島をMatrigel(商標名)(ペニンスララボラトリーズ、ベルモ
ント、CA,米国)にも埋めた。 形態学上の分析 免疫細胞化学 組織を4%パラホルムアルデヒド(PFA)中に固定し、そして脱水及びパラ
フィン埋め込みの標準プロトコルに従い2%アガロース中に埋めた(Wang
RN,Rosenberg L(1999)J Endocrinology
163 181−190)。1セットの6連続切片(厚さ4μm)を各パラフィ
ンブロックから切り出した。
The role of cell-matrix interactions in the process of cyst transformation was assessed by conducting the following series of experiments. First, to determine whether the above process requires a solid gel environment, the islets are treated with 10% FBS plus CT.
And suspension culture was performed in DMEM / F12 to which EGF was added. To determine whether the solid body gel environment and extracellular matrix proteins were independent requirements, islets were embedded in 1.5% agarose gel and 10% FBS plus CT and E
Maintained in DMEM / F12 with GF. Alternatively, islets of DME with 10% FBS plus CT and EGF added in the presence of soluble laminin (50 μg / ml) or fibronectin (50 μg / ml) (Peninsula Laboratories).
Suspension culture was performed in M / F12. To determine if the process was at least partially integrin mediated, the islets were incubated at 37 ° C for 60 minutes with RGD-.
Motif-containing GRGDSP peptide or control peptide GRGESP (400 μg
/ Ml) (Peninsula Laboratories). Finally, islets were also embedded in Matrigel ™ (Peninsula Laboratories, Belmont, Calif., USA) to determine if cyst transformation was dependent only on type 1 collagen. Morphological Analysis Immunocytochemistry Tissues were fixed in 4% paraformaldehyde (PFA) and embedded in 2% agarose according to standard protocols for dehydration and paraffin embedding (Wang.
RN, Rosenberg L (1999) J Endocrinology
163 181-190). One set of 6 serial sections (thickness 4 μm) was cut from each paraffin block.

【0057】 連続切片を日常的な組織学のために加工し、そして膵臓ホルモン(インスリン
、グルカゴン及びソマトスタチン、Biogenex,サンディエゴ、CA.,
米国)及び全−サイトケラチンカクテルAE1/AE3(Dako,カーピンテ
リア、CA.,米国)に関して、AB複合体法(ストレプトアビジン−ビオチン
ホースラディッシュパーオキシダーゼ;Dako)を用いて、前に記載されたと
おりに免疫染色した(Wang RN et al.(1994)Diabet
ologia 37 1088−1096)。サイトケラチンAE1/AE3に
関しては、切片を0.1%トリプシンで前処理した。切片を一晩4℃において適
切な一次抗体とインキュベートした。陰性対照は一次抗体の省略を含んだ。
Serial sections were processed for routine histology and pancreatic hormones (insulin, glucagon and somatostatin, Biogenex, San Diego, CA.,
USA) and whole-cytokeratin cocktail AE1 / AE3 (Dako, Carpinteria, CA., USA) using the AB complex method (streptavidin-biotin horseradish peroxidase; Dako). Immunostained as follows (Wang RN et al. (1994) Diabet.
LOGO 37 37 1088-1096). For cytokeratin AE1 / AE3, sections were pretreated with 0.1% trypsin. Sections were incubated overnight at 4 ° C with the appropriate primary antibody. Negative controls included omission of primary antibody.

【0058】 インサイチュハイブリダイゼーション ヒトプロインスリン(Novocastra,バーリントン、ON,カナダ)
のインサイチュハイブリダイゼーションは、新たに単離された膵島の連続切片上
及び上皮嚢胞構造上において120時間目に実施した。切片をフルオレセイン標
識したオリゴヌクレオチドカクテル溶液と2時間37℃においてハイブリダイゼ
ーションさせた。スライドを次にアルカリホスファターゼに配合させたウサギF
ab抗−FITC抗体(1:200に希釈)と30分間室温においてインキュベ
ートした。反応生成物を、ニトロブルーテトラゾリウム及び5’−ブロモ−4−
クロロ−3−インドリル−ホスフォネートを用いた酵素触媒発色反応のキットに
より可視化した(Wang RN,Rosenberg L(1999)J E
ndocrinology 163 181−190,Wang RN et
al.(1994)Diabetologia 37 1088−1096)。
In Situ Hybridization Human Proinsulin (Novocastra, Burlington, ON, Canada)
In situ hybridization was performed at 120 hours on serial sections of freshly isolated islets and on epithelial cyst structures. The sections were hybridized with the fluorescein-labeled oligonucleotide cocktail solution for 2 hours at 37 ° C. Rabbit F with slides then combined with alkaline phosphatase
Incubated with ab anti-FITC antibody (diluted 1: 200) for 30 minutes at room temperature. The reaction product was converted to nitroblue tetrazolium and 5'-bromo-4-
Visualization was performed by a kit of enzyme-catalyzed color reaction using chloro-3-indolyl-phosphonate (Wang RN, Rosenberg L (1999) JE.
ndocrinology 163 181-190, Wang RN et.
al. (1994) Diabetologia 37 1088-1096).

【0059】 細胞内cAMPレベルの分析 細胞をコラーゲンゲルから回収して、1mMの冷たいPBS中で洗浄した。2
00μlの溶解バッファーの添加後に、各サンプルを30秒間音波処理し、次に
、5分間室温においてインキュベートした。100μlの細胞溶解物をロバ抗ウ
サギIgでコートされたサンプルに移した。非アセチル化サンプルの細胞内cA
MP含有量を、市販のcAMP酵素結合免疫アッセイキットを用いて測定した(
アッセイ範囲12.5−3200fmol/ウエル、アマシャム、リトルチャル
フォント、英国)。データは103膵島あたりのfmolとして表現される。 インスリン含有量アッセイ 細胞のインスリン含有量を固相放射性免疫アッセイ(Immunocorp,
モントリオール、ケベック、カナダ)(Wang RN,Rosenberg
L(1999)J Endocrinology 163 181−190)を
用いて、26.7pmol/l(0.15ng/ml)の感度、<5%のアッセ
イ相互可変性、及び100%の正確性にて測定した。上記キットはイヌのインス
リンと交差反応する抗ヒト抗体を用いる。得られた値は、蛍光DNAアッセイを
用いてDNA含有量を測定することにより細胞数の変化に関して修正された(Y
uan S et al.(1996)Differentiation 61
,67−75)。データは、μg DNAあたりのμgとして表現される。 細胞の死及び増殖 DMEM/F12−CT及びCMRL1066中で培養された細胞をコラーゲ
ナーゼXI(0.25mg/ml)(シグマ、モントリオール、ケベック)を用
いてゲルから回収し、そしてアポトーシスのプロセスの細胞の細胞質の証明にお
いてヒストン結合DNA断片を検出する、特別にプログラムされた細胞死のEL
ISAのために加工した(Roche Molecular,モントリオール、
ケベック)(Paraskevas S et al.(2000)Ann.S
urgery 印刷中)。細胞を溶解バッファー中で30分間インキュベートし
、そして細胞質オリゴヌクレオソームを含む上清を405nmの吸収にて測定し
た。サンプルサイズの変化は全サンプルDNA含有量を測定することにより補正
した(Yuan S et al.(1996)Differentiatio
n 61,67−75)。
Analysis of intracellular cAMP levels Cells were harvested from collagen gel and washed in cold 1 mM PBS. Two
After addition of 00 μl lysis buffer, each sample was sonicated for 30 seconds and then incubated for 5 minutes at room temperature. 100 μl of cell lysate was transferred to a donkey anti-rabbit Ig coated sample. Intracellular cA of non-acetylated sample
MP content was measured using a commercially available cAMP enzyme-linked immunoassay kit (
Assay range 12.5-3200 fmol / well, Amersham, Little Chalfont, UK). Data are expressed as fmol per 10 3 islets. Insulin content assay Insulin content of cells is measured by solid phase radioimmunoassay (Immunocorp,
Montreal, Quebec, Canada) (Wang RN, Rosenberg
L (1999) J Endocrinology 163 181-190) was used to measure sensitivity of 26.7 pmol / l (0.15 ng / ml), assay intervariability of <5%, and 100% accuracy. The kit uses an anti-human antibody that cross-reacts with canine insulin. The values obtained were corrected for changes in cell number by measuring the DNA content using a fluorescent DNA assay (Y.
uan S et al. (1996) Differentiation 61
, 67-75). Data are expressed as μg per μg DNA. Cell death and proliferation Cells cultured in DMEM / F12-CT and CMRL1066 were recovered from the gel with collagenase XI (0.25 mg / ml) (Sigma, Montreal, Quebec) and cells in the process of apoptosis. Of a specially programmed cell death detecting histone-binding DNA fragments in the cytoplasmic demonstration of Escherichia coli
Processed for ISA (Roche Molecular, Montreal,
Quebec) (Paraskevas S et al. (2000) Ann.S.
during printing). Cells were incubated in lysis buffer for 30 minutes and supernatant containing cytoplasmic oligonucleosomes was measured at 405 nm absorption. Changes in sample size were corrected by measuring the total sample DNA content (Yuan S et al. (1996) Differentiatioio.
n 61,67-75).

【0060】 細胞の増殖を評価するため、DMEM/F12−CT及びCMRL1066中
で培養された細胞を10μMの5−ブロモ−2’−デオキシウリジン(BrdU
,シグマ)と1時間37℃においてインキュベートした。回収された細胞は上記
のとおり4%PFA中で固定した。BrdUに関する免疫染色はAB複合体法を
用いて実施した。切片を0.1%トリプシン及び2N HCl変性DNAで前処
理した。モノクローナル抗−BrdU抗体を1:500の希釈にて使用した(シ
グマ)。BrdU標識インデックスを評価するため、BrdU反応に関して陽性
の細胞の数を計数し、そして計数された全細胞数のパーセンテージとして表現し
た。各実験グループ及び時間点に関して、少なくとも500の細胞が切片あたり
計数された。
To assess cell proliferation, cells cultured in DMEM / F12-CT and CMRL1066 were treated with 10 μM 5-bromo-2′-deoxyuridine (BrdU).
, Sigma) for 1 hour at 37 ° C. Harvested cells were fixed in 4% PFA as described above. Immunostaining for BrdU was performed using the AB complex method. Sections were pretreated with 0.1% trypsin and 2N HCl denatured DNA. Monoclonal anti-BrdU antibody was used at a dilution of 1: 500 (Sigma). To assess the BrdU labeling index, the number of cells positive for BrdU reaction was counted and expressed as a percentage of the total cell number counted. At least 500 cells were counted per section for each experimental group and time point.

【0061】 統計分析 6つの異なる膵島単離物から得られたデータを平均±SEMで表現する。グル
ープ間の差異は分散の1方向分析により評価した。 結果 形態上の変化 倒立顕微鏡下で、新たに単離された膵島は固形体の球体として出現した。この
時点で、サイトケラチン−陽性細胞は証明されなかった(図8A−B)。
Statistical Analysis Data obtained from 6 different islet isolates are expressed as mean ± SEM. Differences between groups were assessed by one-way analysis of variance. Results Morphological changes Under the inverted microscope, the newly isolated islets appeared as solid spheres. At this point, no cytokeratin-positive cells were demonstrated (Fig. 8A-B).

【0062】 タイプIコラーゲン中に埋められてDMEM/F12プラスCT、CMRL1
066プラスCT又はCMRL1066プラスフォルスコリン中で培養した膵島
に関して、管上皮の分化は、最初に、約16時間目に膵島上皮中の細胞の損失と
同時に観察された。この時点で、嚢胞空間を満たす(lining)細胞はサイ
トケラチン陽性であった(図8C−D)。完全に発生した構造は培養72時間の
間存在した(図8E−F)。CMRL1066のみの中で培養した膵島は研究の
期間は固形体の球体の外観を維持し、そして上皮形質転換を受けなかった。免疫
細胞化学の染色は、サイトケラチン及び膵島細胞ホルモンの同時局在を証明しな
かった。これは、完全な膵臓における観察により、サイトケラチン染色が管上皮
細胞においてのみ観察されたことと一致する。プロインスリン遺伝子の発現及び
インスリン蛋白質は管上皮の分化の間は累進的に損失した(図9)。
DMEM / F12 plus CT, CMRL1 embedded in type I collagen
For islets cultured in 066 plus CT or CMRL1066 plus forskolin, differentiation of ductal epithelium was first observed at about 16 hours, concomitant with loss of cells in the islet epithelium. At this point, the cells lining the cyst space were cytokeratin positive (FIGS. 8C-D). The fully developed structure was present for 72 hours in culture (Fig. 8E-F). Islets cultured in CMRL1066 alone maintained the appearance of solid spheres for the duration of the study and did not undergo epithelial transformation. Immunocytochemistry staining did not demonstrate co-localization of cytokeratin and islet cell hormones. This is consistent with cytokeratin staining observed only in ductal epithelial cells by observation in the complete pancreas. Proinsulin gene expression and insulin protein were progressively lost during tube epithelial differentiation (Fig. 9).

【0063】 細胞内cAMP 1時間後に、DMEM/F12−CT,CMRL1066−CT及びCMRL
1066−フォルスコリン中で維持された膵島のcAMPの細胞内レベルは、新
たに単離された膵島又はCMRL 1066のみの中で維持された膵島に比較し
て、顕著に上昇した(図10A)。事実、CMRL 1066のみの中で培養さ
れた膵島のcAMPの細胞内レベルは研究の期間の全てにおいて増加しなかった
。120時間かけて測定された全細胞内cAMP(曲線下の積算された面積)は
、DMEM/F12−CT,CMRL1066−CT及びCMRL1066−フ
ォルスコリン中で培養された膵島に関して類似であったが(それぞれ、15±3
、16±2、17±3)、cAMPのもっとも維持された上昇はDMEM/F1
2−CT膵島においてであり、EGFとCTの両方に暴露された。対照的に、C
MRL 1066のみの中で培養した膵島はもっとも低い全細胞内cAMPレベ
ルを有し(4±1、p<0.001)(図10B)、そしてこれはもっとも低い
レベルの膵島−管形質転換に翻訳された(図10C)。
1 hour after intracellular cAMP, DMEM / F12-CT, CMRL1066-CT and CMRL
Intracellular levels of cAMP in islets maintained in 1066-Forskolin were significantly elevated compared to freshly isolated islets or islets maintained in CMRL 1066 alone (FIG. 10A). In fact, intracellular levels of cAMP in islets cultured in CMRL 1066 alone did not increase during the entire study period. Total intracellular cAMP (integrated area under the curve) measured over 120 hours was similar for islets cultured in DMEM / F12-CT, CMRL1066-CT and CMRL1066-Forskolin (respectively). , 15 ± 3
, 16 ± 2, 17 ± 3), the most sustained increase in cAMP was DMEM / F1.
2-CT in islets and exposed to both EGF and CT. In contrast, C
Islets cultured in MRL 1066 alone had the lowest total intracellular cAMP levels (4 ± 1, p <0.001) (FIG. 10B), which translates to the lowest levels of islet-tube transformation. (FIG. 10C).

【0064】 細胞内インスリン含有量 インスリンの細胞含有量(図11)は、新たに単離された膵島においてもっと
も高かった(11±2μg/μg DNA)。培養16時間後に、DMEM/F
12−CT,CMRL1066−CT及びCMRL1066−フォルスコリン中
で培養された細胞のインスリン含有量は劇的に低下し、120時間までに初期値
の7%まで低下した。CMRL1066のみの中で培養した膵島は上皮形質転換
を受けず、そして他の3つのグループに比較して高いレベルの細胞内インスリン
を保持した(p<0.03、図11)。
Intracellular Insulin Content The cellular content of insulin (FIG. 11) was highest in newly isolated islets (11 ± 2 μg / μg DNA). After 16 hours of culture, DMEM / F
The insulin content of cells cultured in 12-CT, CMRL1066-CT and CMRL1066-forskolin dropped dramatically, by 120 hours to 7% of the initial value. Islets cultured in CMRL1066 alone did not undergo epithelial transformation and retained high levels of intracellular insulin compared to the other three groups (p <0.03, Figure 11).

【0065】 細胞死及び増殖の分析 嚢胞の形質転換の間の細胞の損失が少なくとも一部はプログラムされた細胞死
によったのか否かを決定するため、我々は、特別の細胞死ELISAを使用した
。16時間目、細胞質のオリゴヌクレオソームの富裕性は、CMRL1066の
みの中で培養された膵島に比べて、DMEM/F12−CTにて培養された膵島
の中で顕著に高かった(p<0.02,図12A)。36時間後、グループ間で
の差異は無かった。全体としてデータを見ると(図12A)、アポトーシスの波
が両グループの膵島において起こったが、細胞死の時間経過は、DMEM/F1
2−CT内の嚢胞形質転換を経た膵島に関して左にシフトしたと思われる。
Cell Death and Proliferation Analysis To determine whether the loss of cells during cyst transformation was due at least in part to programmed cell death, we used a special cell death ELISA. . At 16 hours, cytoplasmic oligonucleosome enrichment was significantly higher in islets cultured in DMEM / F12-CT compared to islets cultured in CMRL1066 alone (p <0.02. , FIG. 12A). After 36 hours, there were no differences between the groups. Looking at the data as a whole (FIG. 12A), a wave of apoptosis occurred in both groups of islets, but the time course of cell death was DMEM / F1.
It seems that the pancreatic islets undergoing cyst transformation within 2-CT are shifted to the left.

【0066】 増殖を評価するため、細胞をBdrUで標識した。単離後に、DMEM/F1
2−CT内で培養された膵島のBrdU細胞の標識インデックスは0.8%であ
ったが−CMRL1066のみの中で培養された膵島のそれと同一であった。3
6時間後には、しかしながら、細胞増殖の波がDMEM/F12−CTグループ
においてあとで起こり、標識インデックスは120時間において18%に達した
(図12B)。比較すると、CMRL 1066中の膵島に関する標識インデッ
クスは研究の期間を通じて本質的には変化しないままであった(p<0.01)
。 インテグリン−ECM相互作用の役割 細胞内cAMPの上昇が管上皮の分化を誘導するのに十分であったか否かを決
定するため、膵島をDMEM/F12−CT中の懸濁培養にて維持し、そしてコ
ラーゲンゲルに埋めなかった。これらの条件下では、上皮形質転換は起きなかっ
た。これは、細胞内cAMPの増加が形質転換には必要であるが十分条件ではな
いこと、及びマトリックスも上記プロセスにおいて重要な役割を担うに違いない
ことを示唆した。
To assess proliferation, cells were labeled with BdrU. After isolation, DMEM / F1
The labeling index of BrdU cells in islets cultured in 2-CT was 0.8%, which was identical to that of islets cultured in -CMRL1066 alone. Three
After 6 hours, however, a wave of cell proliferation occurred later in the DMEM / F12-CT group and the labeling index reached 18% at 120 hours (Fig. 12B). By comparison, the labeling index for islets in CMRL 1066 remained essentially unchanged throughout the study (p <0.01).
. Role of the integrin-ECM interaction To determine whether elevated intracellular cAMP was sufficient to induce ductal epithelial differentiation, the islets were maintained in suspension culture in DMEM / F12-CT, and Not embedded in collagen gel. Under these conditions, epithelial transformation did not occur. This suggested that an increase in intracellular cAMP was necessary but not sufficient for transformation, and that matrix should also play an important role in the process.

【0067】 固形体ゲル環境又は細胞外マトリックス蛋白質のみの存在が必要であったか否
かを決定するため、膵島をアガロースゲル、タイプ1コラーゲンゲル又はMat
rigel(商標名)の中に埋めた。あとの2つのゲルに埋めた膵島のみが嚢胞
形質転換を受けた(表1)。さらに、可溶性ラミニン又はフィブロネクチンの何
れかを付加したDMEM/F12−CT中の懸濁液に維持した膵島は、管形質転
換を受け損なった。これらの実験は、形質転換のプロセスが、固形体ゲル環境中
に存在したECM蛋白質の存在を必要としたことを示した。
To determine whether a solid gel environment or the presence of extracellular matrix proteins alone was required, the islets were agarose gel, type 1 collagen gel or Mat.
embedded in rigel ™. Only the islets embedded in the latter two gels underwent cyst transformation (Table 1). Furthermore, islets maintained in suspension in DMEM / F12-CT supplemented with either soluble laminin or fibronectin failed to undergo tube transformation. These experiments showed that the process of transformation required the presence of ECM proteins that were present in the solid gel environment.

【0068】[0068]

【表1】 表1 単離されたイヌ膵島中の膵島−嚢胞形質転換 に対する細胞外マトリックスの効果 時 間 Matrigel コラーゲン アガロース 可溶性ラミニン/ I フィブロネクチンa 16時間 19±4.7 14±1.4 ― − 36時間 49±3.7 35±3.9 ― − 72時間 60±3.7 42±1.6 ― − 120時間 71±4.5 63±2.4 ― − より直接的な様式における形質転換プロセスのインテグリン媒介シグナリング
の役割を検査するため、コラーゲンへの埋め込み前に、膵島をRGDモチーフ含
有GRGDSPペプチドと事前にインキュベートした。これは、嚢胞の形質転換
を、72時間目に対照DMEM/F12−CTグループの57%(p<0.00
1)まで低下させた(図14A)。対照ペプチドGRGESPは形質転換プロセ
スにほとんど影響を有さなかった。埋め込み前の可溶性フィブロネクチン又はラ
ミニンの何れかによる前処理膵島は、72時間目に対照の50%まで(p<0.
01)嚢胞形質転換を減少させた(図14B)。膵島をGRGDSP及びラミニ
ンの両方と事前にインキュベートした場合、嚢胞形質転換はさらに対照の33%
まで減少した(p<0.001,図14C)。 考察 分化した細胞は、通常、成人においてはそれらの細胞特異性を維持し、その際
、細胞表現型の安定性はその微小環境に対する細胞の相互作用に関係する。安定
化因子の摂動(perturbation)又は損失は、しかしながら、細胞が
それらの義務づけ(commitment)を変化させるように誘導するかもし
れない(Okada TS(1986)Develop Growth Dif
f 28,213−221)。我々は、タイプ1コラーゲンゲルの中に埋められ
た単離されたランゲルハンス島が誘導されて管−様上皮構造にトランス分化させ
得ることを以前に報告した(Yuan S et al.(1996)Diff
erentiation 61,67−75)。
Table 1 Effect of extracellular matrix on islet-cyst transformation in isolated dog islets Time Matrigel Collagen agarose soluble laminin / I fibronectin a 16 hours 19 ± 4.7 14 ± 1.4 ― ― 36 hours 49 ± 3.7 35 ± 3.9--72 hours 60 ± 3.7 42 ± 1.6--120 hours 71 ± 4.5 63 ± 2.4--Transformation in a more direct manner To examine the role of integrin-mediated signaling in the process, islets were pre-incubated with the RGD motif-containing GRGDSP peptide prior to implantation in collagen. This resulted in 57% (p <0.002) of control DMEM / F12-CT group cyst transformation at 72 hours.
1) (Fig. 14A). The control peptide GRGESP had little effect on the transformation process. Pretreated islets with either soluble fibronectin or laminin prior to implantation were up to 50% of controls at 72 hours (p <0.
01) reduced cyst transformation (Fig. 14B). When the islets were pre-incubated with both GRGDSP and laminin, cyst transformation was 33% more than control.
(P <0.001, FIG. 14C). Discussion Differentiated cells normally maintain their cell specificity in adults, where the stability of the cell phenotype is related to the cell's interaction with its microenvironment. Perturbation or loss of stabilizing factors, however, may induce cells to change their commitment (Okada TS (1986) Development Growth Dif.
f 28,213-221). We have previously reported that isolated islets of Langerhans embedded in type 1 collagen gel can be induced to trans-differentiate into tube-like epithelial structures (Yuan S et al. (1996) Diff.
erentiation 61, 67-75).

【0069】 トランス分化に関与する分子の事象に関しては現在ほとんど知られていない。
よって、本研究の目的は、単離された膵島中で細胞に形態形成上の安定性を付与
する機能上の関係を一層理解するために、この形質転換プロセスに関与する因子
を特性決定することであった。真性糖尿病のための細胞に基づく治療、特に膵島
移植の、より貧困な長期間成功率を仮定すれば(Rosenberg L.(1
998)Int’l J Pancreatology 24,145−168
)、本明細書に記載されたような研究は、グラフトの失敗の問題を取り巻く論点
に新たな洞察を提供できる。
Little is currently known about the molecular events involved in transdifferentiation.
Therefore, the purpose of this study was to characterize the factors involved in this transformation process in order to better understand the functional relationships that confer morphogenic stability to cells in isolated islets. Met. Given the poorer long-term success rate of cell-based therapies for diabetes mellitus, especially islet transplantation (Rosenberg L. (1
998) Int'l J Pancreatology 24, 145-168.
), Studies such as those described herein can provide new insights into the issues surrounding the issue of graft failure.

【0070】 2つの重要な発見が存在する。第1に、嚢胞の形質転換のプロセスが細胞内c
AMPの上昇及び固相支持体として存在するECM蛋白質の存在の両方を必要と
することを、我々は証明した。第2に、固形体の膵島の球体からの嚢胞構造の形
成が、内分泌細胞のアポトーシスの波、続く新規な管−様細胞の細胞増殖を含む
2段階のプロセスであることを、我々は確定した。
There are two important findings. First, the process of cyst transformation is intracellular c
We have demonstrated that it requires both elevated AMP and the presence of ECM proteins present as a solid support. Second, we have determined that the formation of cystic structures from solid islet spheres is a two-step process involving a wave of endocrine cell apoptosis followed by cell proliferation of novel duct-like cells. .

【0071】 トランス分化の間のシグナルトランスダクションはほんの最近研究の主題とな
ったので、詳細な情報は利用可能でない。しかしながら、cAMPが媒介する情
報の流れは重要な役割を担うらしい(Ghee M,Baker H,et a
l.(1998)Mole Brain Res 55,101−114;Os
aka H,Sabban EL(1997)Mole Brain Res
49,222−228;Yarwood SJ et al.(1998)Mo
le Cell Endocrinol 138,41−50)。この研究にお
いて、我々は、細胞内cAMPの上昇は必要であるが膵島から嚢胞への形質転換
の誘導のための十分条件ではなかったことを見いだした。しかしながら、それは
単純に重要な細胞内cAMPの増加のピーク値ではなく、かえって、それは、も
っとも高い頻度の管上皮形質転換に付随した上昇の持続であった。EGFのみ又
はフォルスコリンのみを付加した培地により生産されたように、cAMPレベル
の増加は、最大形質転換応答よりも低く生産した。cAMPのもっとも長い持続
はEGFとCTの組み合わせを付加した培地において得られた。これは、Yao
ら(Yao H,Labudda K,Rim C,et al.(1995)
J Biol Chem 270,20748−20753)と一致したが、彼
らは、PC12細胞内のcAMP媒介EGF誘導性の分化における、保持された
シグナリング対一過性のシグナリングに対する要求性を証明した。この発見は、
膵臓β−細胞とニューロンの起源の細胞の間の類似性を強調する目的にもかなう
(Scharfmann R,Czernichow P(1997)Panc
reatic growth and regeneration.pp170
−182.Ed Sarventnick N.Austin:Karger
Landes)。よって、他の系におけるように(Yao H,Labudda
K,Rim C,et al.(1995)J Biol Chem 270
,20748−20753)、成長因子の作用に対する膵島細胞の細胞応答は、
特定の成長因子による成長因子応答の活性化のみならず、cAMPのような細胞
内シグナリングを上昇させる同時性シグナリングにも依存するのかのしれない。
Detailed information is not available as signal transduction during transdifferentiation has been the subject of much recent research. However, information flow mediated by cAMP seems to play an important role (Ghee M, Baker H, et a.
l. (1998) Mole Brain Res 55, 101-114; Os.
aka H, Sabban EL (1997) Mole Brain Res
49, 222-228; Yarwood SJ et al. (1998) Mo
le Cell Endocrinol 138, 41-50). In this study, we found that elevated intracellular cAMP was necessary but not sufficient for induction of islet-to-cyst transformation. However, it was not simply the peak value of the increase in critical intracellular cAMP, but rather the persistence of the increase associated with the most frequent ductal epithelial transformation. Increased levels of cAMP produced less than the maximal transformation response, as produced by media supplemented with EGF alone or forskolin alone. The longest duration of cAMP was obtained in medium supplemented with the combination of EGF and CT. This is Yao
(Yao H, Labudda K, Rim C, et al. (1995).
J Biol Chem 270, 20748-20753), but they demonstrated a requirement for retained versus transient signaling in cAMP-mediated EGF-induced differentiation in PC12 cells. This discovery
It also serves the purpose of highlighting the similarities between pancreatic β-cells and cells of neuronal origin (Scharfmann R, Czernichow P (1997) Panc.
realistic grow and regeneration. pp170
-182. Ed Sarventnick N.M. Austin: Karger
Landes). Thus, as in other systems (Yao H, Labbudda
K, Rim C, et al. (1995) J Biol Chem 270
, 20748-20753), the cellular response of islet cells to the action of growth factors is
It may depend not only on activation of growth factor responses by specific growth factors, but also on synchronous signaling that enhances intracellular signaling such as cAMP.

【0072】 細胞内cAMPの増加にも興味を引くのは、cAMPの上昇が膵臓β−細胞に
おいてアポトーシスを制御するエフェクター系の一部を形成するかもしれないか
らである(Loweth AC,Williams GT,et al.(19
9)FEBS Lett 400,285−288)。よって、アポトーシスに
よる細胞の損失が膵島から嚢胞への形質転換のプロセスにおいて我々が観察した
第1段階であることには、注目するべきである。そのアポトーシスはこの系が興
味を引くことにおいて膵島形質転換の間に起こるべきであるが、該膵島はコラー
ゲンゲルの中に埋められ、そしてそのようなマトリックスが培養中の異なる種類
の細胞の分化した状態を増進又は維持するのを助けることが報告されているから
である(Foster CS et al.(1983)Dev Biol 9
6,197−216;Yang J et al.(1982)Cell Bi
ol Int 6,969−975;Rubin K et al.(1981
)Cell 24,463−470)。一方、細胞外マトリックスもトランス分
化のプロセスを増進させるかもしれない。この点は、Matrigel(商標名
)にトラップされた場合に管−様構造にトランス分化する単離された膵臓腺房に
より(Arias AE,Bendayan M(1993)Lab Inve
st 69,518−530)、及びラミニン含有基質上におかれた場合にニュ
ーロンへトランス分化する網膜色素上皮細胞により(Reh TA et al
.(1987).Nature 330,68−71)、強調される。もっとも
最近、Gittesら(Gittes GK et al.(1996)Dev
elopment 122,439−447)は、11日目の胚マウス膵臓を用
いて、胚膵臓上皮の成長のための欠損した経路が膵島を形成することを証明した
。基底膜構造の存在下では、しかしながら、膵臓の原基上皮は管を形成するよう
にプログラムされるらしい。この発見は、再び、管と膵島の間の相互関係を強調
し、そして細胞外マトリックスの重要な役割を強調する。これらの観察にもかか
わらず、固相ECM支持体の存在は必要であるらしいが、その第1段階がアポト
ーシス細胞死を含む嚢胞上皮様構造への固形体の膵島の形質転換のための十分条
件ではない。
The increase in intracellular cAMP is also of interest because elevated cAMP may form part of the effector system that controls apoptosis in pancreatic β-cells (Loweth AC, Williams GT, et al. (19
9) FEBS Lett 400, 285-288). Thus, it should be noted that cell loss by apoptosis is the first step we observed in the process of islet to cyst transformation. Although the apoptosis should occur during islet transformation in this system of interest, the islets are embedded in collagen gels and such a matrix differentiates different types of cells in culture. It has been reported to help promote or maintain the condition (Foster CS et al. (1983) Dev Biol 9).
6, 197-216; Yang J et al. (1982) Cell Bi
ol Int 6,969-975; Rubin K et al. (1981
) Cell 24,463-470). On the other hand, extracellular matrix may also enhance the process of transdifferentiation. This is due to the isolated pancreatic acinar trans-differentiating into a tube-like structure when trapped in Matrigel ™ (Arias AE, Bendayan M (1993) Lab Inve.
st 69, 518-530) and by retinal pigment epithelial cells that transdifferentiate into neurons when placed on a laminin-containing substrate (Reh TA et al.
. (1987). Nature 330, 68-71), emphasized. Most recently, Gitetes et al. (Gitetes GK et al. (1996) Dev.
elopment 122, 439-447) demonstrated that a defective pathway for the growth of embryonic pancreatic epithelium forms pancreatic islets using day 11 embryonic mouse pancreas. In the presence of basement membrane structures, however, the pancreatic rudimentary epithelium appears to be programmed to form ducts. This finding again highlights the interrelationship between ducts and pancreatic islets and the important role of the extracellular matrix. Despite these observations, the presence of solid phase ECM support appears to be necessary, but the first step is a sufficient condition for transformation of solid islets into cystic epithelial-like structures involving apoptotic cell death. is not.

【0073】 固形体の中空構造への変換は脊椎動物の胚発生の間に頻繁に観察される形態発
生上のプロセスである(Coucouvanis E,Martin GR(1
995)Cell 83,279−287)。マウス初期胚においては空洞形成
のこのプロセスは、胚の外胚葉を空洞を囲む円柱の上皮へ形質転換する。空洞形
成は2つのシグナルの相互作用の結果であると提案されており、一つは、内部の
外胚葉細胞のアポトーシスを誘導することにより空洞を創製するように短期間に
作用する外胚葉細胞の外部の層からであり、そして他方は、円柱細胞の生存に必
要な基底膜への接触により媒介する救済シグナルである(Coucouvani
s E,Martin GR(1995)Cell 83,279−287)。
これらの2つのシグナルの組み合わせは、ECMと接触しない内部細胞の死をも
たらし、そして基底膜に接触した外部細胞の単層の生存をもたらす。このモデル
の中心的な特徴は、細胞死を引き起こす外部シグナルによるアポトーシスの直接
の開始である。上記のモデルの第2の鍵となる特徴は、ECMへの付着により媒
介されるらしく、かつ細胞死から細胞を救済するシグナルである。結局、生存の
ためのECMへの細胞依存性に関する豊富な実例が存在する(Meredith
JE et al.(1993)Mol Biol Cell 4,953−
961;Boudreau N,Sympson CJ,et al.(199
5)Science 267,891−893)。膵島−嚢胞形質転換の我々の
モデルにおいては、外部の死のシグナルがおそらくは細胞内cAMPを増加させ
るそれらの因子により提供される。さらに、形質転換の間に細胞の損失が膵島の
中心において選択的に起きるという観察は、末梢におけるそれらの細胞のための
救済シグナルとしてECMが作用するという概念への支持を導く。このプロセス
におけるインテグリンの正確な役割は、まだ、より完全に叙述されていない。イ
ンテグリン−リガンド結合はそれ自体が生存シグナルの一因となることを必要と
しない。例えば、インテグリンは成長因子に対する細胞応答性を変調できる(E
lliot B et al.(1992)J Cell Physiol 1
52,292−301)。
The conversion of solid bodies into hollow structures is a morphological process that is frequently observed during vertebrate embryogenesis (Coucouvanis E, Martin GR (1
995) Cell 83, 279-287). In the early mouse embryo, this process of cavity formation transforms the ectoderm of the embryo into the columnar epithelium surrounding the cavity. Cavity formation has been proposed to be the result of the interaction of two signals, one of ectodermal cells that acts for a short time to create a cavity by inducing apoptosis of the inner ectoderm cells. From the outer layer, and the other is a rescue signal mediated by contact with the basement membrane, which is required for the survival of columnar cells (Coucouvani).
s E, Martin GR (1995) Cell 83, 279-287).
The combination of these two signals results in the death of inner cells not in contact with the ECM and in the survival of outer cell monolayers in contact with the basement membrane. A central feature of this model is the direct initiation of apoptosis by external signals that cause cell death. The second key feature of the above model is a signal that seems to be mediated by attachment to the ECM and rescues cells from cell death. Ultimately, there are a wealth of examples of cell dependence on ECM for survival (Meredith).
JE et al. (1993) Mol Biol Cell 4,953-
961; Boudreau N, Sympson CJ, et al. (199
5) Science 267, 891-893). In our model of islet-cyst transformation, external death signals are probably provided by those factors that increase intracellular cAMP. Moreover, the observation that cell loss occurs preferentially in the center of islets during transformation, supports the notion that the ECM acts as a rescue signal for those cells in the periphery. The exact role of integrins in this process has yet to be described more completely. Integrin-ligand binding does not require itself to contribute to survival signals. For example, integrins can modulate cell responsiveness to growth factors (E
lliot B et al. (1992) J Cell Physiol 1
52, 292-301).

【0074】 本研究において探索されなかった一つのエリアは、形質転換のプロセスの可逆
性であった。トランス分化の可逆性は他の細胞系において報告された(Eren
preisa J,Roach HI(1996)Mechanisms of
Aging & Develop 287,165−182)。トランス分化
は、細胞の増殖及び多能性の脱分化した中間体細胞の出現を含むかもしれず(Y
uan S et al.(1996)Differentiation 61
,67−75)、いくつかの別の表現型に特徴的なマーカーを発現することがで
きる。これは我々の系では真実である(Yuan S et al.(1996
)Differentiation 61,67−75)。即ち、多能性細胞の
集団を増殖させ、そして次に導かれた分化を所望の細胞表現型に誘導することが
可能かもしれず、−この場合、成熟したインスリン生産β−細胞である。これら
の研究において用いられたインビトロ系は2つの理由からユニークであり−それ
は胎児組織を必要とし、そして出発組織である成人膵島がうまく定義された。
One area that was not explored in this study was the reversibility of the transformation process. Reversibility of trans-differentiation was reported in other cell lines (Eren
preisa J, Roach HI (1996) Mechanisms of
Aging & Development 287, 165-182). Transdifferentiation may involve cell proliferation and the appearance of pluripotent dedifferentiated intermediate cells (Y
uan S et al. (1996) Differentiation 61
, 67-75), capable of expressing markers characteristic of several alternative phenotypes. This is true in our system (Yuan S et al. (1996)
) Differentiation 61, 67-75). That is, it may be possible to grow a population of pluripotent cells and then induce the induced differentiation to the desired cell phenotype—in this case mature insulin-producing β-cells. The in vitro system used in these studies was unique for two reasons-it required fetal tissue, and the starting tissue, adult islets, was well defined.

【0075】 要約すると、この研究は、アポトーシス及び続く細胞分化及び増殖を含む2段
階のプロセスにより成人のランゲルハンス島が管上皮嚢胞構造に形質転換され得
るという我々の以前の観察を拡張させる。正確な生化学機構は、少なくとも一部
に、コレラ毒素及びEGFの組み合わせにより媒介される細胞内cAMPの上昇
、及び固相ECM支持体により寄与される生存シグナルを含むらしい。新規な上
皮構造を含む細胞の分化能力は、完全に解明されないままである。
In summary, this study extends our previous observation that adult islets of Langerhans can be transformed into ductal epithelial cystic structures by a two-step process involving apoptosis and subsequent cell differentiation and proliferation. The precise biochemical mechanism appears to include, at least in part, the elevation of intracellular cAMP mediated by the combination of cholera toxin and EGF, and the survival signal contributed by the solid phase ECM support. The differentiation potential of cells containing novel epithelial structures remains to be completely elucidated.

【0076】 本発明はその特定の態様に関連して記載されてきたが、さらなる修飾が可能で
あること、及び発明が属する分野の中での公知又は習慣的経験に該当するものと
して、そして前記の本質的な特徴に適用されてよいものとして、そして特許請求
の範囲の範囲に従うものとして、本開示からの逸脱を含む発明の原理に一般的に
従い、発明のあらゆる変更、使用、又は適合を包含するように本出願が意図する
ことは、理解されることになる。
Although the present invention has been described in relation to particular embodiments thereof, further modifications are possible, and as applicable to known or customary experience in the field to which the invention pertains, and Any modifications, uses, or adaptations of the invention are generally followed in accordance with the principles of the invention, including deviations from the present disclosure, as may be applied to essential features of the invention, and as subject to the scope of the claims. It is to be understood that this application is intended to do so.

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

【図1】 図1は、膵島から管様(duct−like)構造への細胞種の変換(ヒト組
織)、(a)膵臓中の膵島、(b)単離及び精製後の膵島、(c)嚢胞性変化を
受け始める固相中の膵島、(d−f)膵島の形態の完全な損失を伴う嚢胞性構造
の進行的形成を示す。
FIG. 1 shows the conversion of cell types from islets to a duct-like structure (human tissue), (a) islets in the pancreas, (b) islets after isolation and purification, (c). ) Shows progressive formation of cystic structures with complete loss of islet morphology, (df) islets in the solid phase beginning to undergo cystic changes.

【図2】 図2は、図1に示した変化の同じ進行を示す。細胞をインスリンに関して免疫
化学により染色する。(a)膵臓中の膵島。(b)単離及び精製後の膵島。(c
−e)膵島表現型の進行的損失。(f)管様上皮細胞からなる嚢胞壁のハイパワ
ービュー。一つの細胞がまだインスリンを含む(矢印)。
FIG. 2 shows the same progression of the changes shown in FIG. Cells are stained for insulin by immunochemistry. (A) Islet in the pancreas. (B) Islet after isolation and purification. (C
-E) Progressive loss of islet phenotype. (F) High-power view of the cyst wall consisting of tube-like epithelial cells. One cell still contains insulin (arrow).

【図3】 図3は、図1に示した変化の同じ進行を示す。細胞をグルカゴンに関して免疫
細胞化学により染色する。(a)膵臓中の膵島。(b)単離及び精製後の膵島。
(c−e)膵島表現型の進行的損失。(f)管様上皮細胞からなる嚢胞壁のハイ
パワービュー。一つの細胞がまだグルカゴンを含む(矢印)。
FIG. 3 shows the same progression of the changes shown in FIG. Cells are stained for glucagon by immunocytochemistry. (A) Islet in the pancreas. (B) Islet after isolation and purification.
(Ce) Progressive loss of islet phenotype. (F) High-power view of the cyst wall consisting of tube-like epithelial cells. One cell still contains glucagon (arrow).

【図4】 図4のA−Cは、CK−19免疫細胞化学による細胞表現型の証拠を示す。上
部左のパネル−固相マトリックス中の嚢胞構造。全ての細胞をCK−19に関し
て染色、マーカーは膵臓中の管上皮細胞中で発現。底部パネル−懸濁培養物。上
皮様及び固形体成分の両方を提示する構造。上部右パネル−上皮様成分のみがC
K−19免疫反応性を保持する。固形体成分はそのCK−19発現を損失してお
り、そして膵島様らしい。
FIG. 4A-C shows evidence of cell phenotype by CK-19 immunocytochemistry. Upper left panel-cystic structure in solid phase matrix. All cells stained for CK-19, marker expressed in ductal epithelial cells in pancreas. Bottom panel-suspension culture. A structure that presents both epithelial-like and solid body components. Upper right panel-C only epithelial-like component
Retains K-19 immunoreactivity. The solid body component has lost its CK-19 expression and appears to be islet-like.

【図5】 図5A−Bは、上部パネル−固相マトリックス中の嚢胞構造からなる細胞の超
構造外観。細絨毛及び内分泌腺顆粒の損失に注目。底部パネル−固相マトリック
スから取り出されて、懸濁培養物中におかれた、嚢胞構造の超構造外観。細絨毛
の減少及び内分泌腺顆粒の再出現に注目。
5A-B: Upper panel-ultrastructural appearance of cells composed of cystic structures in a solid phase matrix. Note the loss of fine villi and endocrine granules. Bottom panel-ultrastructural appearance of cystic structures removed from solid phase matrix and placed in suspension culture. Note the reduction of fine villi and the reappearance of endocrine granules.

【図6】 図6A−Bは、プロインスリンmRNAのインサイチュハイブリダイゼーショ
ンを示す。上部パネル−メッセージを含む細胞が実質上は無い嚢胞構造。底部パ
ネル−嚢胞構造がマトリックスから取り出されて、懸濁培養物中におかれた。固
形体及び嚢胞構造両者の今の出現に注目。固形体構造はプロインスリンmRNA
の豊富な発現を有する。
6A-B show in situ hybridization of proinsulin mRNA. Upper panel-cystic structure with virtually no cells containing message. Bottom panel-cystic structures were removed from the matrix and placed in suspension culture. Note the current appearance of both solid bodies and cystic structures. The solid structure is proinsulin mRNA
With abundant expression of.

【図7】 図7は、図6の底部パネルに観察された構造による培養培地中へのインスリン
放出を示す。嚢胞状態における場合に組織から分泌されたインスリンが証明でき
ないほど存在しないことに注目(遠くの左カラム)。FN−フィブロネクチン;
IGF−1−インスリン−様成長因子−1;Gluc−グルコース。
FIG. 7 shows insulin release into the culture medium according to the structure observed in the bottom panel of FIG. Note that there is undeniably no insulin secreted from tissues when in the cystic state (far left column). FN-fibronectin;
IGF-1-insulin-like growth factor-1; Gluc-glucose.

【図8】 図8は、コラーゲンマトリックス中に埋め込まれて、DMEM/F12−CT
中に保持された膵島を示す。倒立顕微鏡下の写真(A,C,E)及び免疫細胞化
学によりパンサイトケラチンAE1/AE3に関して染色した対応する組織切片
(B,D,F)。(A,C,E,x100;B,D,F,x200)
FIG. 8 shows DMEM / F12-CT embedded in a collagen matrix.
Shown islets retained therein. Pictures under an inverted microscope (A, C, E) and corresponding tissue sections stained for pancytokeratin AE1 / AE3 by immunocytochemistry (B, D, F). (A, C, E, x100; B, D, F, x200)

【図9】 図9は、(A)プロインスリンmRNAを発現する細胞及び(B)インスリン
蛋白質を合成して保存する細胞をまだ含む嚢胞形質転換の中間状態における膵島
を示す。(x400)
FIG. 9 shows islets in the intermediate state of cyst transformation that still contain (A) cells expressing proinsulin mRNA and (B) cells that synthesize and store insulin protein. (X400)

【図10】 図10Aは、膵島−嚢胞形質転換の時間経過の間のcAMPの細胞内レベルを
示す。CMRL 1066のみに保持された膵島中の細胞内cAMPの相対的に
一定なレベルに注目。 図10Bは、120時間において測定されたcAMPの積算量(Aの曲線下の
面積)を示す。DMEM/F12−CT,CMRL−CT及びCMRL−フォル
スコリン中で培養された膵島間に観察された差異は無かった。しかしながら、C
MRLのみに保持された膵島は顕著に低い細胞内cAMPを有したことに注目。 図10Cは、DMEM/F12−CT,CMRL−CT及びCMRL−フォル
スコリン群の培養期間の時間経過にわたり増加した嚢胞形質転換を経た膵島のパ
ーセンテージを示す。CMRL 1066中に保持された膵島は極めて低いレベ
ルの細胞内形質転換を有し、一定のままであった。*p<0.05,**p<0
.01,***p<0.001。
FIG. 10A shows intracellular levels of cAMP during the time course of pancreatic islet-cyst transformation. Note the relatively constant level of intracellular cAMP in islets retained only by CMRL 1066. FIG. 10B shows the integrated amount of cAMP (area under the curve of A) measured at 120 hours. There were no differences observed between islets cultured in DMEM / F12-CT, CMRL-CT and CMRL-forskolin. However, C
Note that islets retained only in MRL had significantly lower intracellular cAMP. FIG. 10C shows the percentage of islets that underwent increased cystic transformation over time during the culture period of DMEM / F12-CT, CMRL-CT and CMRL-forskolin groups. The islets retained in CMRL 1066 had very low levels of intracellular transformation and remained constant. * P <0.05, ** p <0
. 01, *** p <0.001.

【図11】 図11は、嚢胞形質転換の時間経過の間の組織インスリン含有量の進行性損失
を示す。16時間までのアポトーシスの初期開始に相当する、DMEM/F12
−CT,CMRL−CT及びCMRL−フォルスコリン中に保持された膵島の急
な低下に注目。*p<0.03。
FIG. 11 shows the progressive loss of tissue insulin content during the time course of cyst transformation. DMEM / F12, corresponding to the early onset of apoptosis by 16 hours
Note the steep drop in islets retained in -CT, CMRL-CT and CMRL-forskolin. * P <0.03.

【図12】 図12は、嚢胞形質転換の時間経過の間のDMEM/F12−CT及びCMRL
1066内で培養された膵島のアポトーシス活性(A)及びBrdU標識イン
デックス(B)を示す。DMEM/F12−CTの膵島のアポトーシスの開始の
左へのシフトに注目。*p<0.02;**p<0.01;***p<0.00
1。
FIG. 12: DMEM / F12-CT and CMRL during the time course of cyst transformation.
2 shows the apoptotic activity (A) and BrdU labeling index (B) of islets cultured in 1066. Note the shift to the left of the onset of islet apoptosis in DMEM / F12-CT. * P <0.02; *** p <0.01; *** p <0.00
1.

【図13】 図13は、インテグリン結合性ペプチドGRGDSP及びGRGESP(A)
、細胞外マトリックス蛋白質ラミニン及びフィブロネクチン(B)、及びGRG
DSP又はGRGESPとラミニン(C)の膵島嚢胞形質転換に対する効果を示
す。*p<0.05,**p<0.01.***p<0.001。
FIG. 13: Integrin binding peptides GRGDSP and GRGESP (A)
, Extracellular matrix proteins laminin and fibronectin (B), and GRG
Figure 3 shows the effect of DSP or GRGESP and laminin (C) on islet cyst transformation. * P <0.05, ** p <0.01. *** p <0.001.

【図14】 図14は、単離されたイヌ膵島の膵島−嚢胞形質転換に対する細胞外マトリッ
クスの効果を示す。
FIG. 14 shows the effect of extracellular matrix on islet-cyst transformation of isolated canine islets.

───────────────────────────────────────────────────── 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,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries 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, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 出生後のランゲルハンス島に由来する脱分化した細胞を調製す
るための培地であって、生理学上受容可能な培養培地中に有効量の: a)3次元培養のための固相マトリックス環境; b)可溶性マトリックス蛋白質;及び c)上記の脱分化した中間体細胞を、発生、保持及び増殖するための第1及び第
2因子 を含む培地。
1. A medium for preparing dedifferentiated cells derived from post-natal islets of Langerhans, which is in a physiologically acceptable culture medium in an effective amount: a) a solid phase for three-dimensional culture. A matrix environment; b) a soluble matrix protein; and c) a medium containing first and second factors for developing, retaining and growing the dedifferentiated intermediate cells.
【請求項2】 第1因子が細胞内cAMPの上昇を誘導し、そして第2因子が
腺房細胞に由来する、請求項1記載の培地。
2. The medium of claim 1, wherein the first factor induces an increase in intracellular cAMP and the second factor is derived from acinar cells.
【請求項3】 培養培地が有効量の胎児ウシ血清を付加したDMEM/12を
含む、請求項1記載の培地。
3. The medium of claim 1, wherein the culture medium comprises DMEM / 12 supplemented with an effective amount of fetal bovine serum.
【請求項4】 第1因子が一つ又はそれ以上のコレラ毒素(CT)、フォルス
コリン、高濃度のグルコース、cAMPのプロモーター、及びEGFを含む、請
求項1記載の培地。
4. The medium of claim 1, wherein the first factor comprises one or more cholera toxin (CT), forskolin, high concentrations of glucose, a cAMP promoter, and EGF.
【請求項5】 マトリックス蛋白質が一つ又はそれ以上のラミニン、コラーゲ
ンタイプI及びMatrigel(商標名)を含む、請求項1記載の培地。
5. The medium of claim 1, wherein the matrix protein comprises one or more laminin, collagen type I and Matrigel ™.
【請求項6】 請求項1乃至5の何れか1項記載の培地に細胞を接触させるこ
とを含む、出生後のランゲルハンス島ニューロン由来する脱分化した細胞を調製
するための方法。
6. A method for preparing dedifferentiated cells derived from postnatal Langerhans islet neurons, which comprises contacting the cells with the medium according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 幹細胞の増殖のためのインビトロの方法であって、工程: a)幹細胞由来の脱分化した中間体細胞を調製し; b)上記脱分化した中間体細胞を請求項1乃至5の何れか1項記載の培地の中で
インビトロにて増殖させ;そして c)工程b)の増殖した細胞の幹細胞分化特性をインビトロにて誘導することに
より幹細胞とすること を含む方法。
7. An in vitro method for the expansion of stem cells, comprising the steps of: a) preparing stem cell-derived dedifferentiated intermediate cells; and b) dedifferentiating intermediate cells. A method comprising: growing in vitro in a medium according to any one of claims 1 to 3; and c) inducing stem cell differentiation characteristics of the expanded cells in step b) in vitro.
【請求項8】 幹細胞が、筋肉、皮膚、骨、軟骨、肺、肝臓、骨髄及び造血細
胞からなる群からせんたくされる、請求項7記載の方法。
8. The method of claim 7, wherein the stem cells are expanded from the group consisting of muscle, skin, bone, cartilage, lung, liver, bone marrow and hematopoietic cells.
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