JP2004187679A - Method for detecting or isolating liver stem cell - Google Patents

Method for detecting or isolating liver stem cell Download PDF

Info

Publication number
JP2004187679A
JP2004187679A JP2003350081A JP2003350081A JP2004187679A JP 2004187679 A JP2004187679 A JP 2004187679A JP 2003350081 A JP2003350081 A JP 2003350081A JP 2003350081 A JP2003350081 A JP 2003350081A JP 2004187679 A JP2004187679 A JP 2004187679A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
itm2a
liver
stem cells
cells
hepatic stem
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003350081A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4423006B2 (en
Inventor
Yasushi Nakamura
康司 中村
Hiroyuki Yanagiuchi
浩之 柳内
Atsushi Miyajima
篤 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanagawa Academy of Science and Technology
Kirin Brewery Co Ltd
Original Assignee
Kanagawa Academy of Science and Technology
Kirin Brewery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanagawa Academy of Science and Technology, Kirin Brewery Co Ltd filed Critical Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority to JP2003350081A priority Critical patent/JP4423006B2/en
Publication of JP2004187679A publication Critical patent/JP2004187679A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4423006B2 publication Critical patent/JP4423006B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting or separating liver stem cells from a mass of cells in a fetal liver, an adult liver under regeneration, etc. <P>SOLUTION: A gene of an Itm2A protein (Integral membrane protein 2A) is specifically and highly expressed in the liver stem cells in the fetal liver and the adult liver under regeneration. Further, it is confirmed that the gene comprises a type 2 membrane protein. Therefore, the liver stem cells are detectable or separable by using the Itm2A protein or a mRNA encoding the protein as an indicator. Thus, the method for detecting or separating the liver stem cells comprises detecting or separating the liver stem cells in a sample separated from a living body to the outside by using the Itm2A protein or the mRNA encoding the protein as the indicator. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、胎児肝臓又は再生中の成体肝臓中の細胞集団から、肝幹細胞を検出又は分離する方法に関する。本発明は、肝臓の再生医療や人工肝臓の開発等に有用である。   The present invention relates to a method for detecting or separating hepatic stem cells from a cell population in fetal liver or regenerating adult liver. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for liver regeneration medicine, development of artificial liver, and the like.

重度の肝臓疾患(劇症肝炎、肝硬変、肝癌など)などに対する根本治療は、肝臓移植しかないが、ドナー不足や免疫抑制療法を生涯行う必要性などの問題点があり、肝移植に代わる新しい治療法の開発が望まれている。その中の一つとして、肝幹細胞を利用した細胞移植療法がある。肝幹細胞とは、肝細胞と胆管上皮細胞の両者に分化する能力を持ち、かつ自己複製能をもつ増殖能に富む、肝臓の幹細胞と定義され、胎児期の肝臓、成体における肝臓にも極く少数存在するとされている。また、ここ数年の研究から、胚性幹細胞(ES細胞)や血液幹細胞、骨髄中の他の幹細胞からも肝幹細胞、あるいは肝細胞を誘導する試みが多数行われている。ここで、重要となってくる問題点の一つが、雑多な細胞集団の中から、肝幹細胞を同定し、それらを高純度で分離する方法である。肝幹細胞を特異的に認識し、それらを高純度で分離・回収する事ができれば、体外での肝幹細胞(未分化肝細胞)の増殖および分化誘導により、ハイブリッド型人工肝臓や細胞移植療法などの臨床応用に極めて有用であり、加えて薬物代謝や肝炎ウイルスの感染・増殖の試験管内におけるモデル実験系となりうる。肝幹細胞を同定し、高効率で分離するには、細胞表面抗原に対する抗体を利用する方法が最も適切であると考えられ、造血幹細胞の分離に頻用されている方法である。肝幹細胞の細胞表面抗原に関しては、これまでほとんど同定されていなかったが、近年、既知の5〜6種類の細胞表面抗原の発現を指標に、マウス胎児肝臓から肝幹細胞を濃縮する方法(非特許文献1)が報告された。しかしながら、この方法は複数の抗体を用いる為に、操作が複雑なことと、成体の肝臓から肝幹細胞を分離することは出来ない。本発明者らのグループは、シグナル配列を持った分子、すなわち細胞表面抗原や分泌性蛋白質をコードする遺伝子、を特異的にクローニングするシグナルトラップ法 (非特許文献2) を用いて、マウス胎生14.5日の肝臓に高発現する遺伝子であるdlkを同定し、抗dlkモノクローナル抗体を用いて、胎児肝臓より1ステップで肝幹細胞を高純度精製できる事を見いだした(特許文献1)。しかしながら、肝幹細胞の細胞表面抗原についての情報は、まだ極めて少なく、できるだけ多くの肝幹細胞の表面抗原を同定する事が重要である。   The only basic treatment for severe liver disease (fulminant hepatitis, cirrhosis, liver cancer, etc.) is to use a liver transplant, but there are problems such as a shortage of donors and the need to perform immunosuppressive therapy for a lifetime. The development of a law is desired. One of them is cell transplantation therapy using hepatic stem cells. Liver stem cells are defined as hepatic stem cells that have the ability to differentiate into both hepatocytes and bile duct epithelial cells, and have a high proliferative capacity with the ability to self-renew, and are extremely close to fetal liver and adult liver. It is said that there are a few. In recent years, many studies have been conducted to induce hepatic stem cells or hepatocytes from embryonic stem cells (ES cells), blood stem cells, and other stem cells in bone marrow. Here, one of the important problems is a method of identifying hepatic stem cells from a miscellaneous cell population and separating them with high purity. If hepatic stem cells can be specifically recognized, and they can be separated and recovered with high purity, the proliferation and differentiation induction of hepatic stem cells (undifferentiated hepatocytes) outside the body can be used for hybrid artificial liver and cell transplantation therapy. It is extremely useful for clinical applications, and can be a model experimental system in vitro for drug metabolism and infection / proliferation of hepatitis virus. In order to identify hepatic stem cells and to separate them with high efficiency, it is considered that a method using an antibody against a cell surface antigen is most appropriate, and this method is frequently used for separating hematopoietic stem cells. Almost no cell surface antigens of hepatic stem cells have been identified so far, but recently, a method of enriching hepatic stem cells from mouse fetal liver using the expression of known 5 to 6 types of cell surface antigens as an index (Non-patented) Reference 1) was reported. However, since this method uses a plurality of antibodies, the operation is complicated and hepatic stem cells cannot be separated from the adult liver. The group of the present inventors has developed a mouse embryo 14.5 by using a signal trap method (Non-patent Document 2) for specifically cloning a molecule having a signal sequence, that is, a gene encoding a cell surface antigen or a secretory protein. The present inventors have identified dlk, a gene highly expressed in the liver of the day, and found that hepatic stem cells can be purified to a high degree in one step from fetal liver using an anti-dlk monoclonal antibody (Patent Document 1). However, there is still very little information on cell surface antigens of hepatic stem cells, and it is important to identify as many hepatic stem cell surface antigens as possible.

Suzuki, A. et al. (2000) Hepatology 32:1230-1239Suzuki, A. et al. (2000) Hepatology 32: 1230-1239 Kojima, T. and Kitamura, T. (1999) Nat. Biotechnol. 17: 487- 490Kojima, T. and Kitamura, T. (1999) Nat.Biotechnol. 17: 487-490 Kirchner, J. et al. J. Exp. Med. 190:217-228 (1999)Kirchner, J. et al. J. Exp. Med. 190: 217-228 (1999) WO 02/103033A1WO 02 / 103033A1

本発明の目的は、胎児肝臓又は再生中の成体肝臓中等の細胞集団から、肝幹細胞を検出又は分離する方法を提供することである。   It is an object of the present invention to provide a method for detecting or separating hepatic stem cells from a cell population such as in fetal liver or regenerating adult liver.

本願発明者らは、鋭意研究の結果、胎児肝臓中及び再生中の成体肝臓中の肝幹細胞では、Itm2A(Integral membrane protein 2A)タンパクの遺伝子が特異的に高発現していることを見出し、これが2型膜蛋白質であることを確認し、Itm2Aタンパク又はこれをコードするmRNAを指標として肝幹細胞の検出又は分離を行うことが可能であることに想到し、本発明を完成した。   The present inventors have conducted intensive studies and found that, in hepatic stem cells in the fetal liver and in the regenerating adult liver, the gene for the Itm2A (Integral membrane protein 2A) protein is specifically highly expressed. The present inventors have confirmed that it is a type 2 membrane protein, have reached the conclusion that it is possible to detect or separate hepatic stem cells using the Itm2A protein or mRNA encoding it as an index, and completed the present invention.

すなわち、本発明は、Itm2Aタンパク又はこれをコードするmRNAを指標として、生体外に分離された試料中の肝幹細胞の検出又は分離を行う、肝幹細胞の検出又は分離方法を提供する。また、本発明は、Itm2Aの細胞外領域と抗原抗体反応する、肝幹細胞検出又は分離用モノクローナル抗体を提供する。さらに、本発明は、Itm2AのmRNA又はcDNAとハイブリダイズする、Itm2AのmRNA又はcDNA測定用核酸を提供する。   That is, the present invention provides a method for detecting or separating hepatic stem cells, which detects or separates hepatic stem cells in a sample separated in vitro using the Itm2A protein or mRNA encoding the same as an index. The present invention also provides a monoclonal antibody for detecting or separating hepatic stem cells, which reacts with the extracellular region of Itm2A as an antigen-antibody. Further, the present invention provides a nucleic acid for measuring Itm2A mRNA or cDNA, which hybridizes with the mRNA or cDNA of Itm2A.

本発明により、胎児肝臓又は再生中の成体肝臓中等の細胞集団から、肝幹細胞を効率良く検出又は分離する方法が提供された。本発明の方法により、肝幹細胞を同定し、高純度で分離回収することが可能となった。このようにして分離した肝幹細胞は、臓器移植に替わる次世代の再生医療として期待がかかる肝細胞移植や、ハイブリッド型人工肝臓、in vitroにおける薬物代謝実験等に使用することが可能であるので、本発明はこれらの分野において大きく貢献するものと期待される。   The present invention has provided a method for efficiently detecting or separating hepatic stem cells from a cell population such as a fetal liver or a regenerating adult liver. According to the method of the present invention, hepatic stem cells can be identified and separated and recovered with high purity. Liver stem cells isolated in this way can be used for hepatocyte transplantation, which is expected as a next-generation regenerative medicine replacing organ transplantation, hybrid artificial liver, drug metabolism experiments in vitro, etc. The present invention is expected to make a significant contribution in these fields.

下記実施例に具体的に記載するように、本願発明者らは、マウス胎生12.5日齢の未熟肝細胞と胎生17.5 日齢の出生前肝細胞のcDNAチップ解析による遺伝子発現比較より、膜蛋白質Integral membrane protein 2A (Itm2A: Genbank accession No. NM_008409)が、マウス胎児における未熟肝細胞に高発現していることを見出した。ノザンブロット、免疫染色、ホールマウントin situ ハイブリダイゼーションによるItm2A mRNAの発現解析の結果、マウス胎生10.5日から12.5日の胎児肝細胞に高発現しており、その後、急速に減弱していき、成体肝臓では全く発現していないことがわかった。 胎児肝臓は造血器官として働いており、おもに未熟肝細胞と血球から構成されているが、Itm2Aは血球には全く発現しておらず、未熟肝細胞に発現していた。この時期の未熟肝細胞は、肝芽細胞とも呼ばれ、将来、肝細胞と胆管上皮細胞の2種類の細胞に分化する能力をもつ、肝幹細胞であると考えられている。また、ヒト胎児肝臓の全RNAサンプルを用いて、ヒトItm2A (Genbank accession No. NM_004867のmRNAの発現を調べたところ、ヒトにおいても胎生6週目から12週目のヒト胎児肝臓においても発現が認められた。すなわち、Itm2Aはマウスだけでなく、ヒトにおいても胎児未熟肝細胞に発現している膜蛋白質であることが判明した。   As specifically described in the Examples below, the present inventors have compared the gene expression of mouse embryonic 12.5-day-old immature hepatocytes and embryonic 17.5-day-old prenatal hepatocytes by cDNA chip analysis and found that the membrane protein Integral Membrane protein 2A (Itm2A: Genbank accession No. NM_008409) was found to be highly expressed in immature hepatocytes in mouse embryos. As a result of Northern blot, immunostaining, and Itm2A mRNA expression analysis by whole-mount in situ hybridization, it was highly expressed in fetal hepatocytes from mouse embryos 10.5 to 12.5 days, and then rapidly attenuated. It was found that it was not expressed at all. The fetal liver functions as a hematopoietic organ and is mainly composed of immature hepatocytes and blood cells, but Itm2A was not expressed in blood cells at all, but was expressed in immature hepatocytes. The immature hepatocytes at this stage are also called hepatoblasts, and are considered to be hepatic stem cells having the ability to differentiate into two types of cells in the future, hepatocytes and bile duct epithelial cells. In addition, the expression of mRNA of human Itm2A (Genbank accession No. NM_004867) was examined using a total RNA sample of human fetal liver, and expression was observed in human fetal liver from 6 weeks to 12 weeks of embryo. In other words, Itm2A was found to be a membrane protein expressed in fetal immature hepatocytes not only in mice but also in humans.

次に、ラットに2−アセチルアミノフルオレン(2-AAF)を前投与して成熟肝細胞の増殖能を抑制した状態で、70%部分肝切除術を施してやると、門脈周囲にオーバル細胞(oval cell)と呼ばれる小型の細胞が出現する(Evarts, RP., et al (1989) Cancer Research, 49: 1541-1547)。オーバル細胞は増殖能の高い細胞で、未熟肝細胞と胆管上皮細胞の両者の性質を併せ持つ事から、成体肝臓における肝幹細胞と考えられている。このオーバル細胞は、重度の肝臓疾患などで、肝細胞の分裂・増殖が抑制された状態では、それに代わって肝再生を担うと考えられている。このオーバル細胞の起源は、不明な点が多いが、最近では骨髄中の造血幹細胞の分化転換によって生じるというデータが報告されている(Matsusaka, S. et al. (1999) Hepatology. 29(3):670-6 ; Petersen, BE., et al. (1999) Science 284: 1168-1170 ; Theise, ND., et al. (2000) Hepatology. 31: 235-240)。ラットにオーバル細胞が出現してくるモデルにおいて、肝臓でのItm2Aの発現を調べたところ、部分肝切除4日から発現が認められ、徐々に減弱しながら13日目まで発現しており、20日では消失した。この発現パターンは、成熟肝細胞には発現しておらず、オーバル細胞に発現しているアルファフェトプロテインの発現パターンと同様であることから(Pertersen, BE. Et al. (1989) Hepatology. 27: 1030-1038)、Itm2Aはオーバル細胞に発現している事が示唆された。   Next, 70% partial hepatectomy was performed on rats in which 2-acetylaminofluorene (2-AAF) was pre-administered to suppress the proliferation ability of mature hepatocytes, and oval cells around the portal vein ( oval cells) appear (Evarts, RP., et al (1989) Cancer Research, 49: 1541-1547). Oval cells are cells with high proliferative potential, and are considered to be hepatic stem cells in adult liver because they have both properties of immature hepatocytes and bile duct epithelial cells. These oval cells are considered to be responsible for liver regeneration instead of hepatocytes in a state where the division and proliferation of hepatocytes are suppressed due to severe liver disease or the like. The origin of this oval cell is largely unknown, but data has recently been reported that it arises from transdifferentiation of hematopoietic stem cells in bone marrow (Matsusaka, S. et al. (1999) Hepatology. 29 (3) : 670-6; Petersen, BE., Et al. (1999) Science 284: 1168-1170; Theise, ND., Et al. (2000) Hepatology. 31: 235-240). When the expression of Itm2A in the liver was examined in a model in which oval cells appeared in the rat, the expression was observed from 4 days after partial hepatectomy, and the expression was observed until day 13 while gradually attenuating. Then disappeared. This expression pattern is not expressed in mature hepatocytes and is similar to the expression pattern of alpha fetoprotein expressed in oval cells (Pertersen, BE. Et al. (1989) Hepatology. 27: 1030 -1038), suggesting that Itm2A is expressed in oval cells.

以上の結果から、Itm2Aは、胎児肝臓における肝幹細胞と成体肝臓における肝幹細胞の両者に発現している膜蛋白質であり、Itm2Aの遺伝子、またはタンパク質の発現を指標に肝幹細胞を同定する事が可能である。また、Itm2Aは細胞膜タンパク質であるので、Itm2Aの細胞外領域を認識するモノクローナル抗体を利用して、FACS (Fluorescein activated cell sorting)やMACS (Magnetic beads cell sorting)といった細胞分離装置を用いて、肝幹細胞を分離することが可能である。このようにして分離した肝幹細胞は、臓器移植に替わる次世代の再生医療として期待がかかる肝細胞移植や、ハイブリッド型人工肝臓、in vitroにおける薬物代謝実験等に使用することが可能である。   From the above results, Itm2A is a membrane protein expressed in both hepatic stem cells in fetal liver and hepatic stem cells in adult liver, and it is possible to identify hepatic stem cells using the expression of Itm2A gene or protein as an index It is. In addition, since Itm2A is a cell membrane protein, using a monoclonal antibody that recognizes the extracellular region of Itm2A, using a cell separation device such as FACS (Fluorescein activated cell sorting) or MACS (Magnetic beads cell sorting), hepatic stem cell Can be separated. The hepatic stem cells isolated in this manner can be used for hepatocyte transplantation, which is expected as a next-generation regenerative medicine replacing organ transplantation, hybrid artificial liver, drug metabolism experiments in vitro, and the like.

上記の通り、Itm2Aタンパク質及びそれをコードするcDNA配列は既に公知であり、マウスのItm2AのcDNA配列及びそれがコードするアミノ酸配列は、Genbank accession No. NM_008409に記載されており、ヒトのItm2AのcDNA配列及びそれがコードするアミノ酸配列は、Genbank accession No. XM_084285に記載されていた。これらの配列を配列表の配列番号1及び3にそれぞれ示す。   As described above, the Itm2A protein and the cDNA sequence encoding it are already known, and the mouse Itm2A cDNA sequence and the amino acid sequence encoded by it are described in Genbank accession No.NM_008409, and the human Itm2A cDNA. The sequence and the amino acid sequence it encodes have been described in Genbank accession No. XM_084285. These sequences are shown in SEQ ID NOs: 1 and 3 in the sequence listing, respectively.

Itm2A遺伝子は、肝幹細胞において発現するので、Itm2A遺伝子の発現を調べることにより肝幹細胞を検出することができる。Itm2A遺伝子の発現は、細胞中のItm2Aタンパク又はこれをコードするmRNAを測定(検出、半定量又は定量)することにより調べることができる。細胞中のmRNAの測定は、常法により行うことができる。すなわち、例えば、下記実施例に記載の通り、ノーザンブロット法により行うこともできるし、逆転写PCR(RT-PCR)を行い、PCR産物を電気泳動することにより、さらに電気泳動バンドをサザンブロット法にかけることにより行うことができる。あるいは、RT-PCRをリアルタイム検出PCR(RTD-PCR)法により行うことにより、鋳型となるcDNA量、ひいてはmRNA量を正確に定量することができる。あるいは、NASBA法等により、mRNAを直接増幅し、電気泳動さらには電気泳動後のノーザンブロットにより測定することも可能である。これらの方法自体は、いずれも常法であり、必要な試薬キット及び装置は市販されている。また、Itm2AのcDNA配列が公知(配列番号1及び3に記載)であるので、これらの方法に必要なプローブやプライマーは容易に設計することができるし、下記実施例にも具体的にこれらの例が記載されている。したがって、Itm2AタンパクをコードするmRNAの測定は、当業者が容易に行うことができる。なお、Itm2AのmRNA(又はmRNAを鋳型として得られたcDNA)の検出や増幅に用いられるプローブやプライマーは、Itm2AのmRNA又はcDNAのいずれかの鎖に相補的な配列を有するものが好ましいが、プローブやプライマーのサイズの10%以下、好ましくは5%以下の塩基のミスマッチを有するものを用いることも可能である。このようなミスマッチを有するプライマーを用いることにより、増幅産物に所望の制限酵素部位を付与することができる。このような制限酵素部位は、増幅産物をベクターへ組み込む際に便利な場合がある。また、プローブやプライマーのサイズは、特に限定されないが、常法と同様、15塩基以上、好ましくは20塩基以上であり、サイズの上限は特にないが、プライマーの場合には、通常、50塩基以下、好ましくは40塩基以下であり、プローブの場合には全長以下が適当である。なお、本発明は、Itm2AのmRNA又はcDNAとハイブリダイズする、これらのプローブ及びプライマーのような、Itm2AのmRNA又はcDNA測定用核酸をも提供する。   Since the Itm2A gene is expressed in hepatic stem cells, hepatic stem cells can be detected by examining the expression of the Itm2A gene. The expression of the Itm2A gene can be examined by measuring (detecting, semi-quantifying or quantifying) the Itm2A protein or mRNA encoding the same in cells. The measurement of mRNA in cells can be performed by a conventional method. That is, for example, as described in the Examples below, it can be performed by Northern blotting, or reverse transcription PCR (RT-PCR) can be performed, and the PCR product can be electrophoresed. Can be performed. Alternatively, by performing RT-PCR by a real-time detection PCR (RTD-PCR) method, it is possible to accurately quantify the amount of cDNA used as a template, and thus the amount of mRNA. Alternatively, mRNA can be directly amplified by the NASBA method or the like and measured by electrophoresis, and then Northern blot after electrophoresis. These methods are all conventional methods, and the necessary reagent kits and devices are commercially available. In addition, since the cDNA sequence of Itm2A is known (described in SEQ ID NOs: 1 and 3), the probes and primers required for these methods can be easily designed. Examples are given. Therefore, measurement of mRNA encoding Itm2A protein can be easily performed by those skilled in the art. The probe or primer used for the detection or amplification of the mRNA of Itm2A (or cDNA obtained using the mRNA as a template) preferably has a sequence complementary to any strand of the mRNA or cDNA of Itm2A, It is also possible to use those having a base mismatch of 10% or less, preferably 5% or less of the size of the probe or primer. By using a primer having such a mismatch, a desired restriction enzyme site can be provided to the amplification product. Such restriction sites may be convenient when integrating the amplification product into a vector. The size of the probe or primer is not particularly limited, but is 15 bases or more, preferably 20 bases or more, and there is no particular upper limit on the size, as in a conventional method. In the case of a primer, the size is usually 50 bases or less. The length is preferably 40 bases or less, and in the case of a probe, the total length is suitable. The present invention also provides nucleic acids for measuring Itm2A mRNA or cDNA, such as these probes and primers, which hybridize with the mRNA or cDNA of Itm2A.

下記実施例において具体的に記載されるように、Itm2Aタンパク質は、2型膜蛋白であることが確認された。2型膜蛋白質とは、N末端側が細胞内に存在し、C末端側が細胞外に出るタイプの膜蛋白質である。したがって、Itm2Aタンパク質のC末端側領域をエピトープとするモノクローナル抗体を作製し、該モノクローナル抗体と細胞とを接触させることにより、細胞表面に存在するItm2Aタンパクと該モノクローナル抗体とが、抗原抗体反応により結合するので、これを利用して肝幹細胞を検出し、また、分離することができる。細胞表面上の抗原と、該抗原に対するモノクローナル抗体との抗原抗体反応を利用して、該モノクローナル抗体と抗原抗体反応する細胞を検出し、又は分離する方法は、この分野において周知であり、細胞表面上のItm2Aと抗原抗体反応するモノクローナル抗体が得られれば容易に行うことができる。例えば、免疫組織化学、FACS(fluorescence activated cell sorting; 蛍光活性化細胞分離)、MACS(magnetic cell sorting; 磁気細胞分離)等を用いる方法等の公知の方法により検出又は分離することができる。本発明の検出方法および分離方法においては、Itm2Aタンパクを検出することによりItm2A遺伝子の発現を検出することが好ましい。細胞表面に発現するItm2Aタンパクの細胞外領域に結合可能な抗体やリガンドを用いてItm2Aの発現を検出することにより、細胞を固定したり溶解することなく、非侵襲的にItm2Aタンパクの発現を検出することが可能である。この場合、FACS や MACS等のセルソーターを用いることで、効率的に細胞を検出または分離することができる。FACS及びMACSは、この分野において周知であり、そのためのセルソーター等の装置も市販されているので、Itm2Aタンパクの細胞外領域(C末端側領域)をエピトープとするモノクローナル抗体が得られれば、肝幹細胞の検出及び分離を容易に行うことができる。   As specifically described in the Examples below, itm2A protein was confirmed to be a type 2 membrane protein. The type 2 membrane protein is a type of membrane protein in which the N-terminal side is present in the cell and the C-terminal side is outside the cell. Therefore, by preparing a monoclonal antibody having the C-terminal region of the Itm2A protein as an epitope and contacting the monoclonal antibody with a cell, the Itm2A protein present on the cell surface and the monoclonal antibody are bound by an antigen-antibody reaction. Thus, hepatic stem cells can be detected and separated using this. A method for detecting or separating cells that react with an antigen-antibody with the monoclonal antibody by utilizing an antigen-antibody reaction between the antigen on the cell surface and the monoclonal antibody against the antigen is well known in the art. If a monoclonal antibody that reacts with the above Itm2A as an antigen-antibody can be obtained, it can be easily performed. For example, it can be detected or separated by a known method such as a method using immunohistochemistry, FACS (fluorescence activated cell sorting), MACS (magnetic cell sorting), or the like. In the detection method and separation method of the present invention, it is preferable to detect the expression of the Itm2A gene by detecting the Itm2A protein. Non-invasive detection of Itm2A protein expression without fixing or lysing cells by detecting Itm2A expression using antibodies or ligands that can bind to the extracellular region of the Itm2A protein expressed on the cell surface It is possible to do. In this case, cells can be detected or separated efficiently by using a cell sorter such as FACS or MACS. FACS and MACS are well known in this field, and devices such as a cell sorter are commercially available. Therefore, if a monoclonal antibody having the extracellular region (C-terminal region) of Itm2A protein as an epitope can be obtained, hepatic stem cells Can be easily detected and separated.

Itm2AのcDNAの塩基配列が公知(配列番号1及び3)であるので、Itm2Aタンパクの細胞外領域(C末端側領域)は、常法に基づき容易に調製することができる。配列番号1に示すマウスItm2AcDNAでは、およそ376ntよりも下流の領域、配列番号3に示すヒトItm2AcDNAでは、およそ368ntよりも下流の領域が細胞外領域である。したがって、この細胞外領域の全領域又はその中の一部の領域によりコードされるアミノ酸配列(アミノ酸残基数は5以上、好ましくは10以上)を有するペプチドを作製し、それを抗原として用いて常法によりモノクローナル抗体を作製することによりItm2Aタンパクの細胞外領域をエピトープとするモノクローナル抗体を作製することができる。免疫原として用いられるペプチドは、短いものであれば化学合成により合成することができるし、長いものであれば遺伝子工学的に調製することができる。下記実施例に具体的に記載されるように、Itm2AのcDNAは、胎児肝臓又は再生中の成体肝臓中の肝幹細胞からPCRにより大量に調製することができる。したがって、該cDNA中の細胞外領域部分又はその部分領域をPCRにより増幅し、それを適当なベクターに組み込み、宿主細胞に導入して大量に所望のペプチドを調製することができる。免疫原として用いられるペプチドは、化学合成による場合は、市販のペプチド合成機を用いて容易に調製できるし、遺伝子工学的手法により調製する場合も上記概説した方法により常法に基づき容易に調製できる。なお、免疫原として用いるペプチドが比較的短い場合(例えば10アミノ酸残基以下)には、免疫応答を効率的に誘起するために、ペプチドを他のタンパク質キャリア(例えばキーホールリンペットヘモシアニン(KLH)等)に結合したものを免疫原として用いることもできる。これも常法である。なお、本発明は、Itm2Aの細胞外領域と抗原抗体反応する、このような肝幹細胞検出又は分離用モノクローナル抗体をも提供する。   Since the nucleotide sequence of the Itm2A cDNA is known (SEQ ID NOS: 1 and 3), the extracellular region (C-terminal region) of the Itm2A protein can be easily prepared by a conventional method. In the mouse Itm2A cDNA shown in SEQ ID NO: 1, a region downstream of about 376 nt is an extracellular region, and in the human Itm2A cDNA shown in SEQ ID NO: 3, a region downstream of about 368 nt is an extracellular region. Therefore, a peptide having an amino acid sequence (the number of amino acid residues is 5 or more, preferably 10 or more) encoded by the whole region or a part of the extracellular region is prepared, and is used as an antigen. By preparing a monoclonal antibody by a conventional method, a monoclonal antibody having the extracellular region of the Itm2A protein as an epitope can be prepared. If the peptide used as the immunogen is short, it can be synthesized by chemical synthesis, and if it is long, it can be prepared by genetic engineering. As specifically described in the Examples below, cDNA for Itm2A can be prepared in large quantities by PCR from hepatic stem cells in fetal liver or regenerating adult liver. Therefore, the extracellular region or the partial region in the cDNA can be amplified by PCR, inserted into an appropriate vector, and introduced into a host cell to prepare a large amount of the desired peptide. Peptides used as immunogens can be easily prepared using a commercially available peptide synthesizer in the case of chemical synthesis, or can be easily prepared in the usual manner by the method outlined above when prepared by genetic engineering techniques. . When a peptide used as an immunogen is relatively short (for example, 10 amino acid residues or less), the peptide is transferred to another protein carrier (for example, keyhole limpet hemocyanin (KLH)) in order to efficiently elicit an immune response. ) Can also be used as an immunogen. This is also a common law. The present invention also provides such a monoclonal antibody for detecting or separating hepatic stem cells, which has an antigen-antibody reaction with the extracellular region of Itm2A.

下記実施例に具体的に記載されるように、胎児肝臓及び再生中の成体肝臓中に肝幹細胞が存在することが確認された。したがって、本発明の方法を適用する試料となる対象組織としては、胎児肝臓及び再生中の成体肝臓を挙げることができる。胎児肝臓については、マウスでは胎生10.5日〜12.5日の胎児肝臓で、ヒトでは妊娠6週目〜12週目の胎児肝臓でItm2A遺伝子が高発現している。再生中の成体肝臓については、2−アセチルアミノフルオレン(2-AAF)などの肝臓毒を前投与して成熟肝細胞の増殖能を抑制した状態で、部分肝切除術を施してやると、門脈周囲にオーバル細胞と呼ばれる小型の細胞が出現するが、このオーバル細胞の集団の中に肝幹細胞が含まれるので、再生中の成体肝臓中のオーバル細胞群を対象として本発明の方法を行うこともできる。さらに、骨髄などの肝臓以外の組織や胚性幹細胞(ES細胞)にも肝幹細胞が存在している可能性があるので、これらの組織又は細胞集団も本発明の方法の対象とすることができる。   As specifically described in the Examples below, it was confirmed that hepatic stem cells were present in fetal liver and regenerating adult liver. Therefore, target tissues to which the method of the present invention is applied include fetal liver and regenerating adult liver. With respect to fetal liver, the Itm2A gene is highly expressed in fetal liver at 10.5 to 12.5 days of fetal life in mice and in fetal liver at 6 to 12 weeks of gestation in humans. For the regenerating adult liver, a partial hepatectomy is performed in a state in which the proliferation ability of mature hepatocytes is suppressed by pre-administration of a liver toxin such as 2-acetylaminofluorene (2-AAF). Small cells called oval cells appear around, but since the hepatic stem cells are included in this population of oval cells, the method of the present invention can be performed on oval cell groups in the regenerating adult liver. it can. Furthermore, since hepatic stem cells may also be present in tissues other than the liver such as bone marrow and embryonic stem cells (ES cells), these tissues or cell populations can also be subjected to the method of the present invention. .

本願出願人は、先に、dlk(delta-like)という細胞膜蛋白質が、胎生肝細胞に高発現していることを見出し、抗dlkモノクローナル抗体を用いたMACSにより、効率的に胎生肝細胞を分離する方法を開発した。dlk自体は公知であり、そのアミノ酸配列及びcDNA配列は、例えば、ヒトdlkは、Genbank accession番号U15979およびNM_003836等に示されている。ラットdlkは、Genbank accession番号AB046763およびD84336等に示されている。ウシのdlkは、Genbank accession番号AB009278に示されている。また、dlkの細胞外領域をエピトープとするモノクローナル抗体も公知であり(Kaneta, M. et al. (2000) J. Immunol. 164:256-264)、この公知のモノクローナル抗体を用いたMACSにより胎生肝細胞を分離することができる(特許文献1)。Itm2Aを高発現する肝幹細胞は、このようなdlk陽性肝細胞中に多く含まれるので、試料から先ず、抗dlk抗体陽性細胞を選択し、選択された細胞集団を対象として本発明の方法を適用すると、効率良く肝幹細胞を検出又は分離することができる。下記実施例ではこの方法を採用している。   The applicant of the present application has previously found that a cell membrane protein called dlk (delta-like) is highly expressed in fetal hepatocytes, and the fetal hepatocytes can be efficiently separated by MACS using an anti-dlk monoclonal antibody. How to develop. dlk itself is known, and its amino acid sequence and cDNA sequence are shown in, for example, human dlk in Genbank accession numbers U15979 and NM_003836. Rat dlk is indicated in Genbank accession numbers AB046763 and D84336 and the like. Bovine dlk is shown in Genbank accession number AB009278. In addition, a monoclonal antibody having an extracellular region of dlk as an epitope is also known (Kaneta, M. et al. (2000) J. Immunol. 164: 256-264), and embryos are produced by MACS using this known monoclonal antibody. Hepatocytes can be separated (Patent Document 1). Since hepatic stem cells that highly express Itm2A are contained in such dlk-positive hepatocytes, first, anti-dlk antibody-positive cells are first selected from a sample, and the method of the present invention is applied to the selected cell population. Then, the hepatic stem cells can be efficiently detected or separated. The following embodiment employs this method.

下記実施例において具体的に記載されるように、Itm2Aは、マウス及びヒトの両者の肝幹細胞中で高発現していた。配列番号1及び3からわかるように、マウスとヒトのItm2Aタンパクのアミノ酸配列の相同性は高い。マウスとヒトは、共に哺乳綱に属するが、目のレベルで異なっており、哺乳類の中では大きく異なる生物である。それにも拘らず、相同性の高いItm2Aが肝幹細胞中に高発現していることから、Itm2Aは、マウス及びヒト以外の他の動物、特に他の哺乳動物の肝幹細胞においても同様に高発現する、普遍的なタンパク質であると考えられる。したがって、本発明の方法は、マウス及びヒト以外の動物にも適用できる。   As specifically described in the Examples below, Itm2A was highly expressed in both mouse and human hepatic stem cells. As can be seen from SEQ ID NOs: 1 and 3, the amino acid sequences of the mouse and human Itm2A proteins have high homology. Although both mice and humans belong to the class Mammalia, they differ at the eye level and are very different organisms in mammals. Nevertheless, itm2A is also highly expressed in hepatic stem cells of other animals other than mice and humans, particularly other mammals, since highly homologous Itm2A is highly expressed in hepatic stem cells. , Is thought to be a universal protein. Therefore, the method of the present invention can be applied to animals other than mice and humans.

本発明の方法により分離された肝幹細胞は、上記のように、臓器移植に替わる次世代の再生医療として期待がかかる肝細胞移植や、ハイブリッド型人工肝臓、in vitroにおける薬物代謝実験等に使用することが可能である。とりわけ、再生中の成体肝臓から肝幹細胞を分離できるという知見は重要である。患者本人の肝臓から、肝幹細胞を分離すれば、その肝幹細胞を患者本人に細胞移植することができ、この場合には、移植される細胞が患者自身のものであるから移植に対する拒絶反応は起きない。   As described above, the liver stem cells isolated by the method of the present invention are used for hepatocyte transplantation, which is expected as a next-generation regenerative medicine instead of organ transplantation, hybrid artificial liver, drug metabolism experiments in vitro, and the like. It is possible. In particular, the finding that hepatic stem cells can be separated from regenerating adult liver is important. Isolation of hepatic stem cells from the patient's own liver allows the transplantation of the hepatic stem cells into the patient, and in this case, rejection of the transplant occurs because the cells to be transplanted are the patient's own. Absent.

以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

1. 材料と方法
マウス胎生肝細胞の調製
すべての実験にはC57/BL6, slcマウス(日本エスエルシー)を用いた。胎生12.5日の胎児マウス200個体と、胎生17.5日の胎児マウス50個体から、それぞれ肝臓を摘出し、コラゲナーゼ処理によって肝臓を消化し、細胞懸濁液を調製した。次に細胞懸濁液をハムスター抗dlkモノクローナル抗体(Kaneta, M. et al. (2000) J. Immunol. 164:256-264)、ビオチン化抗ハムスター抗体、ストレプトアビジンビーズと順次反応させ、autoMACSを用いて、肝幹細胞、および出生前胎児肝細胞を調製した。この方法によって調製したdlk陽性細胞の純度は、胎生12.5日の細胞で95 %以上、胎生17.5日の細胞で85 %以上であった。
1. Materials and methods
Preparation of mouse embryonic hepatocytes C57 / BL6, slc mice (Japan SLC) were used in all experiments. Livers were isolated from 200 fetal mice at 12.5 days of embryo and 50 fetal mice at 17.5 days of embryo, respectively, and the liver was digested by collagenase treatment to prepare a cell suspension. Next, the cell suspension was sequentially reacted with a hamster anti-dlk monoclonal antibody (Kaneta, M. et al. (2000) J. Immunol. 164: 256-264), a biotinylated anti-hamster antibody, and streptavidin beads. Were used to prepare hepatic stem cells and prenatal fetal hepatocytes. The purity of dlk-positive cells prepared by this method was 95% or more in embryonic day 12.5 cells and 85% or more in embryonic day 17.5 cells.

ラットオーバル細胞誘導モデル
8週令のオスのF344ラットに2−アセチルアミノフルオレン(和光純薬工業)を1.5 mg/kg(体重)の投与量で一日一回、4日間経口投与し、70%部分肝切除術を施した。部分肝切除術を施した日をday 0とし、翌日から5日間2−アセチルアミノフルオレンを等量、経口投与した。Day 0, 4, 7, 9, 11, 13, 20に肝臓を採取し、遺伝子発現解析に用いた。対照として、未処置の肝臓を用いた。また、Day 7において、2ステップコラゲナーゼ消化法と低速遠心(500 rpm, 1 min)を組み合わせて、肝臓組織から実質細胞と非実質細胞をそれぞれ調製し、遺伝子発現解析(後述)に用いた。なお、肝臓組織から実質細胞と非実質細胞の調製は、具体的には次のようにして行った。ラットをネンブタール麻酔下開腹し、肝下部下大静脈を結紮した後、門脈にカテーテルを刺入し前潅流液(Ca2+, Mg2+ freeハンクス液)を流し始めると同じ20mL/分の流速で10分間潅流し、次いで0.05%コラゲナーゼ溶液(collagenase type IA、シグマ社)で、同様に10分間潅流し、肝臓を消化した。肝臓を50 ml遠沈管に回収し、前潅流液を加えて、良く懸濁した後、500 rpm, 1 minの遠心分離を行った。上清を非実質細胞画分、沈澱を実質細胞画分としてそれぞれ回収し、4-5回の洗浄の後、RNAの調整を行った。
Rat oval cell induction model 8-week-old male F344 rats were orally administered with 2-acetylaminofluorene (Wako Pure Chemical Industries) at a dose of 1.5 mg / kg (body weight) once a day for 4 days, and 70% A partial hepatectomy was performed. The day when the partial hepatectomy was performed was designated as day 0, and the same amount of 2-acetylaminofluorene was orally administered for 5 days from the next day. Livers were collected on Day 0, 4, 7, 9, 11, 13, and 20 and used for gene expression analysis. Untreated liver was used as a control. Further, on Day 7, parenchymal cells and non-parenchymal cells were prepared from liver tissue by combining the two-step collagenase digestion method and low-speed centrifugation (500 rpm, 1 min), and used for gene expression analysis (described later). The preparation of parenchymal cells and non-parenchymal cells from liver tissue was specifically performed as follows. After laparotomy of the rat under Nembutal anesthesia, ligating the inferior vena cava in the lower liver, inserting a catheter into the portal vein and starting to flow the preperfusion solution (Ca2 +, Mg2 + free Hanks solution) for 10 minutes at the same flow rate of 20 mL / min After perfusion, the liver was similarly perfused with a 0.05% collagenase solution (collagenase type IA, Sigma) for 10 minutes to digest the liver. The liver was collected in a 50 ml centrifuge tube, pre-perfused liquid was added thereto, and the mixture was suspended well, followed by centrifugation at 500 rpm for 1 min. The supernatant was collected as a non-parenchymal cell fraction and the precipitate was collected as a parenchymal cell fraction. After washing 4 to 5 times, RNA was prepared.

DNAチップ解析
胎生12.5日と胎生17.5日のマウス肝臓からそれぞれ調製したdlk陽性細胞 (上記)から、常法により、Trizol試薬(商品名、ニッポンジーン社製)、Oligotex dT30 (商品名、第一化学薬品社製)を用いてmRNAを調製した。調製したmRNAは、Incyte Genomics社(米国)製のマウスGEM2マイクロアレーで、9514クローンが搭載されているDNAチップを用いてDNAチップ解析を行った。
DNA chip analysis Trizol reagent (trade name, manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.), Oligotex dT30 (trade name, Daiichi Kagaku (Manufactured by KK). The prepared mRNA was subjected to DNA chip analysis using a mouse GEM2 microarray manufactured by Incyte Genomics (USA) using a DNA chip carrying 9514 clones.

遺伝子発現解析
採取した肝臓、あるいは細胞からTrizol試薬(ニッポンジーン)を用いてRNAを抽出した。ノーザンブロットによる遺伝子発現解析は、1レーンあたり10マイクログラムの全RNAを、ホルムアルデヒド変性ゲルにて電気泳動し、ナイロン膜に転写した後、DIGラベルしたcDNAプローブ(後述)を用いてハイブリダイズを行った。プローブの検出は、CDP-starを基質とした化学発光により行った。RT-PCR法による遺伝子発現解析は、抽出したRNAより、First-strand cDNA synthesis kit (商品名、Amersham Pharmacia Biotech社製)を用いてcDNAを合成した後、PCRを用いてItm2Aの発現を解析した。PCRプライマーは、フォワードプライマーが5'-att tac cat ggt gag atg tg-3'、リバースプライマーが5'-aag tgt cta atc ttc cag ca-3'であり、これらのプライマーを用いて500bpのPCR産物を増幅した。また、このPCR産物を鋳型として、マウスItm2Aに対するDIGラベルcDNAプローブを作製した。ヒトItm2Aに対するDIGラベルcDNAプローブは、下記のヒト全長Itm2A cDNAを組み込んだpCRII ベクターから、EcoRI/HindIIIでバンドを切り出したものを鋳型として作製した。
Gene expression analysis RNA was extracted from the collected liver or cells using Trizol reagent (Nippon Gene). In gene expression analysis by Northern blot, 10 micrograms of total RNA per lane was electrophoresed on a formaldehyde denaturing gel, transferred to a nylon membrane, and then hybridized using a DIG-labeled cDNA probe (described later). Was. Probe detection was performed by chemiluminescence using CDP-star as a substrate. Gene expression analysis by RT-PCR method, cDNA was synthesized from the extracted RNA using a First-strand cDNA synthesis kit (trade name, manufactured by Amersham Pharmacia Biotech), and the expression of Itm2A was analyzed using PCR. . The PCR primers are 5'-att tac cat ggt gag atg tg-3 'for the forward primer and 5'-aag tgt cta atc ttc cag ca-3' for the reverse primer, and a 500 bp PCR product using these primers. Was amplified. Also, using this PCR product as a template, a DIG-labeled cDNA probe for mouse Itm2A was prepared. A DIG-labeled cDNA probe for human Itm2A was prepared using a template obtained by cutting out a band with EcoRI / HindIII from a pCRII vector into which the following human full-length Itm2A cDNA was incorporated.

マウスおよびヒトItm2A全長cDNAの単離と発現ベクターの構築
マウスItm2A (Genbank accetion No. NM_008409)、およびヒトItm2A (Genbank accetion No. XM_084285)の遺伝子配列情報より、PCRプライマーを設計した。方向性を維持した発現ベクターへの挿入の為、マウスに関しては、5' 端にEcoRI による制限酵素消化配列を付加したフォワードプライマーとXhoIによる制限酵素消化配列を付加したリバースプライマーを設計した。ヒトに関しては、ReverseプライマーのみHind IIIによる制限酵素消化配列を付加したものを設計した。マウスの場合は、胎生12.5日の肝臓より調製したcDNAを鋳型として、ヒトの場合は市販のヒト胎児より調製した全RNAから合成したcDNAを鋳型として、それぞれPCRによって、ほぼ全長をふくむItm2A cDNAを合成した(終了コドンの手前45bpまでの配列を含み、終了コドンをもたない)。プライマーの配列は、マウスが フォワード:5'-gga att cca gcc caa gat act gat tc-3', リバース:5'-ccg ctc gag cgg gtg tct aat ctt cca gca tt-3', ヒトがフォワード:5'-cga tct cct ctt gca gtc tgc-3'、リバース:5'-aag ctt ctc ttg aca gat ctt ggt c-3'であった。PCRによる増幅後、アガロースゲル電気泳動で展開した後、目的のバンドを切り出し抽出した後、マウスItm2A のPCR産物は、EcoRIとXhoIにて消化し、発現ベクター(pcDNA4/Myc-His: Invitrogen社製)のEcoRI/XhoI部位に挿入した。この発現ベクターにはC末端側に、MycタグとHisタグが付いているので、発現タンパク質は、Itm2AとMycタグ、His タグとの融合タンパクである。ヒトItm2AのPCR産物は、pCRII ベクター (Invitrogen)にT/A クローニングした。
Isolation of mouse and human Itm2A full-length cDNA and construction of expression vector PCR primers were designed based on the gene sequence information of mouse Itm2A (Genbank accetion No. NM_008409) and human Itm2A (Genbank accetion No. XM_084285). For insertion into an expression vector maintaining the orientation, a mouse was designed with a forward primer to which a restriction enzyme digestion sequence by EcoRI was added at the 5 ′ end and a reverse primer to which a restriction enzyme digestion sequence by XhoI was added. For humans, a reverse primer was designed to which a restriction enzyme digestion sequence with Hind III was added. In the case of mouse, cDNA prepared from liver of 12.5 days of embryonic embryo was used as a template, and in the case of human, cDNA synthesized from total RNA prepared from commercially available human fetus was used as a template. Synthesized (includes up to 45 bp of sequence before the termination codon and has no termination codon). Primer sequences are as follows: mouse forward: 5'-gga att cca gcc caa gat act gat tc-3 ', reverse: 5'-ccg ctc gag cgg gtg tct aat ctt cca gca tt-3', human forward: 5 '-cga tct cct ctt gca gtc tgc-3', reverse: 5'-aag ctt ctc ttg aca gat ctt ggt c-3 '. After amplification by PCR, developing by agarose gel electrophoresis, extracting and extracting the target band, the mouse Itm2A PCR product was digested with EcoRI and XhoI, and the expression vector (pcDNA4 / Myc-His: Invitrogen) ) At the EcoRI / XhoI site. Since this expression vector has a Myc tag and a His tag on the C-terminal side, the expressed protein is a fusion protein of Itm2A, Myc tag, and His tag. The human Itm2A PCR product was T / A cloned into a pCRII vector (Invitrogen).

培養細胞への遺伝子導入
マウスItm2A全長cDNAを組み込んだ発現ベクター(pcDNA4/Myc-His)は、リポフェクション法によって、マウス繊維芽細胞株NIH-3T3細胞に導入した。この操作は具体的には次のようにして行った。DNA 8μgとLIPOFECTAMINE PLUS reagent (Invitrogen社)16μLとを混和したものを500μLのOPTI-MEM培地に加え(A液)、室温で15分間放置した。ついで、LIPOFECTAMINE reagent (Invitorogen社) 24μLと500μLのOPTI-MEM培地を混和した溶液(B液)を作成し、A液とB液を混和して、室温で15分間放置した。次に、OPTI-MEM培地を4mL加えて全量5mLとした(C液)。前日に10 cm径の培養皿に播いておいたNIH-3T3細胞を1回OPTI-MEM培地で洗浄した後、C液を加えてCO2 インキュベーター内(37℃, 5% CO2, 95 % Air)で3時間培養し、5 mLのDMEM/20 % FBS培地を加え、更に培養を行った。翌日、DMEM/10 % FBS培地に交換した。遺伝子導入48時間後に、トリプシン処理によって、細胞を培養皿より剥がし、細胞懸濁液とし、FACSによる発現解析を行った(後述)。
Gene transfer into cultured cells An expression vector (pcDNA4 / Myc-His) incorporating the full-length mouse Itm2A cDNA was introduced into the mouse fibroblast cell line NIH-3T3 cells by lipofection. This operation was specifically performed as follows. A mixture of 8 μg of DNA and 16 μL of LIPOFECTAMINE PLUS reagent (Invitrogen) was added to 500 μL of OPTI-MEM medium (solution A), and left at room temperature for 15 minutes. Then, a solution (solution B) was prepared by mixing 24 μL of LIPOFECTAMINE reagent (Invitorogen) and 500 μL of OPTI-MEM medium, and the solution A and the solution B were mixed and left at room temperature for 15 minutes. Next, 4 mL of OPTI-MEM medium was added to make a total volume of 5 mL (solution C). The NIH-3T3 cells seeded on a 10 cm diameter culture dish the day before were washed once with OPTI-MEM medium, and then C solution was added thereto and placed in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 , 95% Air ) For 3 hours, 5 mL of DMEM / 20% FBS medium was added, and the cells were further cultured. The next day, the medium was replaced with a DMEM / 10% FBS medium. 48 hours after gene introduction, the cells were detached from the culture dish by trypsin treatment to prepare a cell suspension, and expression analysis by FACS was performed (described later).

FACS解析
マウスItm2A全長cDNAを組み込んだ発現ベクター(pcDNA4/Myc-His)を遺伝子導入したNIH3T3細胞の細胞懸濁液を抗Mycモノクローナル抗体、あるいは抗Hisモノクローナル抗体と反応させた(4℃、15分)。PBSで洗浄後、ビオチン化抗マウスIgGと反応させ(4℃、15分)、PBSで洗浄後、ストレプトアビジン-FITC , またはストレプトアビジン-APCと反応させた(4℃、15分)。Itm2Aの発現は、Mycタグ、あるいはHisタグの発現を指標にFACS Calibur (BECTON DICKINSON) で解析した。
FACS analysis A cell suspension of NIH3T3 cells transfected with an expression vector (pcDNA4 / Myc-His) incorporating the full-length mouse Itm2A cDNA was reacted with an anti-Myc monoclonal antibody or an anti-His monoclonal antibody (4 ° C., 15 minutes). ). After washing with PBS, it was reacted with biotinylated anti-mouse IgG (4 ° C., 15 minutes), washed with PBS, and reacted with streptavidin-FITC or streptavidin-APC (4 ° C., 15 minutes). The expression of Itm2A was analyzed by FACS Calibur (BECTON DICKINSON) using the expression of Myc tag or His tag as an index.

抗Itm2Aポリクローナル抗体の作製
マウスItm2A cDNAの細胞内領域をPCRで増幅し、増幅産物をGST融合蛋白質発現ベクター(pGEX-5X-1: Amersham Pharmacia Biotech)のEcoRI/Sal I部位に挿入した。作製した発現ベクターを大腸菌に導入し、IPTG添加によって、GSTとItm2Aの融合蛋白質を誘導した後、グルタチオンカラムを用いて、アフィニテイー精製した。これを抗原としてウサギを免疫し、抗マウスItm2A抗体を作製した。Itm2Aの細胞内領域のクローニングに用いたPCRプライマーは、フォワード側が5'-gga att cca gcc caa gat act gat tc-3'、リバース側が5'-gtc gac ccc aga gag cca tct ttc t-3'であった。
Preparation of Anti-Itm2A Polyclonal Antibody The intracellular region of mouse Itm2A cDNA was amplified by PCR, and the amplified product was inserted into the EcoRI / SalI site of a GST fusion protein expression vector (pGEX-5X-1: Amersham Pharmacia Biotech). The resulting expression vector was introduced into Escherichia coli, a fusion protein of GST and Itm2A was induced by adding IPTG, and then affinity purification was performed using a glutathione column. Using this as an antigen, rabbits were immunized to prepare anti-mouse Itm2A antibody. The PCR primers used for cloning the intracellular region of Itm2A were 5'-gga att cca gcc caa gat act gat tc-3 'on the forward side and 5'-gtc gac ccc aga gag cca tct ttc t-3' on the reverse side. there were.

免疫組織化学
クリオスタットを用いて、7 μmの凍結切片を作製し、4 %パラホルムアルデヒドで固定した。Itm2Aに対する免疫染色は、抗Itm2A抗体(ウサギIgG)、ビオチン化抗ウサギIgG を順次反応させ、DABを基質とした反応によって染色を行った。対比染色として、ヘマトキシリンによる核染色を行った。
7 μm frozen sections were prepared using an immunohistochemical cryostat and fixed with 4% paraformaldehyde. The immunostaining for Itm2A was carried out by sequentially reacting an anti-Itm2A antibody (rabbit IgG) and a biotinylated anti-rabbit IgG, and staining with DAB as a substrate. As counterstaining, nuclear staining with hematoxylin was performed.

ホールマウントin situ ハイブリダイゼーション
胎生10.5日と胎生11.5日のマウス胎児をまるごとDIGラベルしたItm2A RNAプローブを用いて、ハイブリダイズした。プローブの検出は、アルカリフォスファターゼ標識された抗DIG抗体と反応させた後、NBT/BCIPを基質とした化学発色により行った。
Whole-mount in situ hybridization Whole embryos of embryos at embryonic days 10.5 and 11.5 were hybridized using a DIG-labeled Itm2A RNA probe. The detection of the probe was performed by reacting with an alkaline phosphatase-labeled anti-DIG antibody and then performing chemical coloring using NBT / BCIP as a substrate.

Itm2Aモノクローナル抗体の作製
Itm2Aタンパク質のC末端側領域をエピトープとするモノクローナル抗体を作製する為に、実施例1の「材料と方法」の「マウスおよびヒトItm2A全長cDNAの単離と発現ベクターの構築」の項に記載したマウスItm2A全長cDNAを組み込んだ発現ベクター(pcDNA4/Myc-His)を遺伝子導入したCOS-7細胞の細胞懸濁液を、免疫助成剤(完全フロイントアジュバント:和光純薬工業)と1:1で混合したエマルジョンを6週令のウイスターラット(メス)の両足蹠に1X10細胞ずつ注射し、免疫を行った。初回免疫から3日後、10日後にそれぞれ追加免疫を行い、最終免疫の翌日に、ラットをネンブタール麻酔下、両足のリンパ節を採取し、リンパ球を調整した。ついで、マウスのミエローマ細胞株(P3X)とポリエチレングリコール法で細胞融合を行った。96穴プレートでHAT(アミノプテリン、ヒポキサンチン、チミジン)を含むRMPI1640/10 % FBS培地でCO2インキュベーター内(37℃, 5% CO2, 95%空気)で培養を行った。
Preparation of Itm2A monoclonal antibody
In order to prepare a monoclonal antibody having the C-terminal region of the Itm2A protein as an epitope, the method described in "Materials and Methods" in Example 1, "Isolation of full-length mouse and human Itm2A cDNA and construction of expression vector". A cell suspension of COS-7 cells transfected with an expression vector (pcDNA4 / Myc-His) incorporating the full-length mouse Itm2A cDNA is mixed 1: 1 with an immunostimulant (Complete Freund's adjuvant: Wako Pure Chemical Industries). The resulting emulsion was injected into both footpads of 6-week-old Wistar rats (female) at 1 × 10 7 cells each for immunization. Booster immunization was performed 3 days and 10 days after the initial immunization, and on the day after the final immunization, the lymph nodes of both feet were collected from the rats under Nembutal anesthesia to prepare lymphocytes. Subsequently, cell fusion was performed with a mouse myeloma cell line (P3X) by the polyethylene glycol method. In a 96-well plate, culturing was performed in a RMPI1640 / 10% FBS medium containing HAT (aminopterin, hypoxanthine, thymidine) in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 , 95% air).

抗Itm2Aモノクローナル抗体産生ハイブリドーマのスクリーニング
培養開始から9日後以降、増殖しコロニーを形成してきた約150のハイブリドーマの培養上清について、マウスItm2A遺伝子を発現させたHEK293細胞(実施例1の「材料と方法」の「マウスおよびヒトItm2A全長cDNAの単離と発現ベクターの構築」の項に記載したマウスItm2A全長cDNAを組み込んだ発現ベクタ(pcDNA4/Myc-His)を、「培養細胞への遺伝子導入」に記載した方法でHEK293細胞に遺伝子導入した細胞懸濁液)を用いたFACS解析よりスクリーニングを行った。細胞懸濁液を培養上清と反応させた(4℃、15分)。PBSで洗浄後、ビオチン化抗ラットIgGと反応させ(4℃、15分)、PBSで洗浄後、ストレプトアビジン-PEと反応させ(4℃、15分)。FACS Calibur (BECTON DICKINSON) で解析した。FACSによるスクリーニングで陽性であった培養上清を、次いでマウス胎児肝細胞を用いた免疫染色によりスクリーニングを行った。この操作は具体的には次のようにして行なった。胎生12.5日の胎児マウスから上記「材料と方法」の「マウス胎生肝細胞の調製」の項に記載した方法で肝細胞を含む全ての細胞を調整した。細胞を1X10細胞の細胞数で集細胞遠心装置(サイトスピン3;SHANDON)を用いてスライドグラス上に塗沫した(室温、800rpm, 3分)。塗沫標本を4 %パラホルムアルデヒドで固定した後、1.5% 正常ヤギ血清を含むPBSで処理した(室温、30分)。次いで、上記培養上清、ビオチン化抗ラット抗体と順次反応させ、DABを基質とした反応によって染色を行った。対比染色として、ヘマトキシリンによる核染色を行った。その結果、Itm2Aを認識する2種類のハイブリドーマ細胞株を樹立した(クローン3A2, 8B1)。
Screening of anti-Itm2A monoclonal antibody-producing hybridomas After about 9 days from the start of culture, HEK293 cells expressing the mouse Itm2A gene (Example 1) were used for culture supernatants of about 150 hybridomas that had proliferated and formed colonies. Insert the expression vector (pcDNA4 / Myc-His) incorporating the mouse Itm2A full-length cDNA described in the section “Isolation of mouse and human Itm2A full-length cDNA and construction of expression vector” in “Materials and Methods” in “ Screening was performed by FACS analysis using a cell suspension transfected into HEK293 cells by the method described in “Gene Transfer”. The cell suspension was reacted with the culture supernatant (4 ° C., 15 minutes). After washing with PBS, it was reacted with biotinylated anti-rat IgG (4 ° C., 15 minutes), washed with PBS, and reacted with streptavidin-PE (4 ° C., 15 minutes). Analysis was performed using a FACS Calibur (BECTON DICKINSON). The culture supernatant that was positive in the screening by FACS was then screened by immunostaining using fetal mouse hepatocytes. This operation was specifically performed as follows. All cells including hepatocytes were prepared from fetal mice at 12.5 days of embryonic age by the method described in the section “Preparation of mouse embryonic hepatocytes” in the above “Materials and Methods”. The cells were spread on a slide glass using a cell collection centrifuge (Cyto Spin 3; SHANDON) at a cell number of 1 × 10 5 cells (room temperature, 800 rpm, 3 minutes). The smear was fixed with 4% paraformaldehyde, and then treated with PBS containing 1.5% normal goat serum (room temperature, 30 minutes). Next, the culture supernatant was reacted sequentially with a biotinylated anti-rat antibody, and staining was performed using DAB as a substrate. As counterstaining, nuclear staining with hematoxylin was performed. As a result, two types of hybridoma cell lines recognizing Itm2A were established (clone 3A2, 8B1).

磁気ビーズを用いた細胞分離
胎生13.5日の胎児マウスから上記「材料と方法」の「マウス胎生肝細胞の調製」の項に記載した方法で肝細胞を含む全ての細胞を調整した。細胞をFACS用細胞膜浸透化試薬(BECTON DICKINSON)で処理した(室温、5分)。遠心後(1000rpm、5分)、細胞を、上記した抗Itm2Aモノクローナル抗体を含む培養上清、ビオチン化抗ラット抗体、ストレプトアビジンビーズと順次反応させた(各反応条件は、それぞれ、4℃、15分)。次いで、autoMACSを用いて、Itm2A陽性細胞を分離した。この操作は具体的には次のようにして行なった。上記の一連の反応を終えた細胞懸濁液を遠心後(1000rpm, 5分)、3mLの0.5% BSAを含むフローサイトメトリー・シース液(BIOSURE)に懸濁した。細胞懸濁液をautoMACS(MILTENYI BIOTEC)にセットし、同装置の分離プログラムPOSSELD2を用いて、Itm2A陽性細胞をポジテイブセレクションによって分離した。
結果
1.cDNAチップ解析
上記の通り、dlk (delta-like)は、胎生肝細胞に高発現している細胞膜蛋白質であり、抗dlkモノクローナル抗体とMACS (Magnetic beads cell sorting)を組み合わせる事によって、胎児肝臓から、肝細胞のみを高純度で回収する事ができる(特許文献1)。胎生12.5日の胎生肝臓のdlk発現細胞と胎生17.5日のdlk発現細胞の遺伝子発現比較をDNAチップ解析により行った。解析に使用したDNAチップは、Incyte Genomics (米国)製のマウスGEM2 マイクロアレーで、9514クローンが搭載されているDNA チップである。胎生12.5日の胎生肝細胞は(dlk発現細胞)、肝芽細胞と呼ばれ肝細胞と胆管上皮細胞へと両方向に分化しうる能力をもっている。この中に、更に自己複製能も併せ持つ肝幹細胞が含まれていると考えられる。一方、胎生17.5日の胎生肝細胞は出生直前であり、その大部分は肝細胞に運命決定されており、グルコース6フォスファターゼやチロシンアミノトランスフェラーゼといった肝臓特有の代謝酵素の遺伝子を発現し始める時期である。したがって、この両者の遺伝子発現を比較することによって、肝芽細胞特異的な遺伝子、ひいては肝幹細胞特異的な遺伝子や、発生に伴い発現が誘導される遺伝子を同定することが期待できる。解析の結果、全9514クローンの内、218 クローンが発現増強されており、133クローンが発現減少していた。肝幹細胞に特異的に発現している遺伝子を同定する事を目的に、発生にともない発現が減少した133クローンに着目した結果、減少率が大きく(2倍以上)、その一次構造上、2型膜蛋白質である事が予想されているIntegral membrane protein 2A (Itm2A: Genbank accetion No. NM_008409 )に着目した。
Cell separation using magnetic beads All cells including hepatocytes were prepared from embryonic 13.5 day-old fetal mice by the method described in the section "Preparation of mouse embryonic hepatocytes" in the above "Materials and Methods". . The cells were treated with a cell permeation reagent for FACS (BECTON DICKINSON) (room temperature, 5 minutes). After centrifugation (1000 rpm, 5 minutes), the cells were sequentially reacted with the culture supernatant containing the above-described anti-Itm2A monoclonal antibody, biotinylated anti-rat antibody, and streptavidin beads (each reaction condition was 4 ° C., 15 ° C., respectively). Minute). Next, Itm2A-positive cells were separated using autoMACS. This operation was specifically performed as follows. After completion of the above series of reactions, the cell suspension was centrifuged (1000 rpm, 5 minutes), and then suspended in 3 mL of a flow cytometry sheath solution (BIOSURE) containing 0.5% BSA. The cell suspension was set in autoMACS (MILTENYI BIOTEC), and Itm2A-positive cells were separated by positive selection using the separation program POSSELD2 of the same apparatus.
result
1. cDNA chip analysis As described above, dlk (delta-like) is a cell membrane protein highly expressed in fetal liver cells, and by combining anti-dlk monoclonal antibody and MACS (Magnetic beads cell sorting), from fetal liver, Only hepatocytes can be recovered with high purity (Patent Document 1). Comparison of gene expression between dlk-expressing cells of embryonic liver of day 12.5 and embryonic dlk-expressing cells of day 17.5 was performed by DNA chip analysis. The DNA chip used for the analysis was a mouse GEM2 microarray manufactured by Incyte Genomics (USA) and a DNA chip on which 9514 clones were mounted. Embryonic hepatocytes at day 12.5 of embryo (dlk-expressing cells) are called hepatoblasts and have the ability to differentiate into hepatocytes and biliary epithelial cells in both directions. It is considered that hepatic stem cells that also have self-renewal ability are included in these. On the other hand, embryonic hepatocytes on day 17.5 of embryonic life are just before birth, most of which are fate-determined in hepatocytes, and it is time to start expressing genes for liver-specific metabolic enzymes such as glucose 6 phosphatase and tyrosine aminotransferase. . Therefore, by comparing the expression of these two genes, it can be expected to identify hepatoblast-specific genes, and thus hepatic stem cell-specific genes, and genes whose expression is induced with development. As a result of the analysis, out of all 9514 clones, the expression of 218 clones was enhanced, and the expression of 133 clones was decreased. For the purpose of identifying genes specifically expressed in hepatic stem cells, we focused on 133 clones whose expression decreased during development. As a result, the decrease rate was large (more than 2 times). Attention was focused on Integral membrane protein 2A (Itm2A: Genbank accetion No. NM_008409), which is expected to be a membrane protein.

2.胎生肝臓におけるItm2Aの遺伝子発現解析
DNAチップ解析において、Itm2Aは胎生12.5日で高発現しており、胎生17.5日では発現強度が半分以下になるという結果であったので、実際にノーザンブロットで発生肝におけるItm2Aの発現を確認した。その結果、胎生12.5日の肝臓で高発現しており、その後、急速に発現が減弱し、胎生16.5 日では若干の発現が認められるものの、成体肝臓では発現は検出できなかった。胎生12.5日の肝臓は、造血器官として機能しており、多数の血球が混在している。Itm2Aが胎生肝細胞に発現しているのか、血球に発現しているのかを調べる為に、胎生12.5日の肝臓から、dlk陽性細胞と陰性細胞をautoMACSを用いて分画化して、それぞれの画分におけるItm2Aの発現をRT-PCRで調べたところ、Itm2Aはdlk陽性細胞に特異的であった。胎生肝臓において、dlkの発現は胎生肝細胞に特異的であり、血球には発現していないことから、Itm2Aも胎生肝細胞に特異的に発現している事が示唆された。更に発現の時期を遡る為に、胎生10.5日と11.5日の胎児のホールマウントin situハイブリダイゼーションを行った結果、両者の肝臓原基にその発現が認められた。マウスにおいては、胎生9.5日頃、肝臓原基が腸管の一部から形成されるが、Itm2Aはその直後からすでに発現している事がわかった。Itm2A遺伝子はマウスだけでなく、ヒトにおいても非常に高い相同性が保たれている(Genbank accetion No. XM_084285)。ヒトの胎児肝臓においても、マウスと同様に発現が認められるかを、市販のヒト胎児肝臓全RNAサンプル(TAKARA)を用いてノーザンブロットにより調べたところ、妊娠6週目から12週目の胎児肝臓においてItm2Aの発現が認められた。
2. Gene expression analysis of Itm2A in fetal liver
In the DNA chip analysis, itm2A was highly expressed on embryonic day 12.5, and the expression intensity was less than half on embryonic day 17.5. Thus, the expression of Itm2A in the developing liver was actually confirmed by Northern blot. As a result, high expression was observed in the liver at 12.5 days of fetal life, and thereafter, the expression was rapidly attenuated. Although some expression was observed on 16.5 days of fetal life, no expression was detected in adult liver. The liver at day 12.5 of the embryo functions as a hematopoietic organ and contains a large number of blood cells. To determine whether Itm2A is expressed in embryonic hepatocytes or blood cells, fractionate dlk-positive and negative cells from the 12.5-day embryonic liver using autoMACS and separate each fraction. When the expression of Itm2A in the cells was examined by RT-PCR, Itm2A was specific to dlk-positive cells. In embryonic liver, the expression of dlk was specific to embryonic hepatocytes and not to blood cells, suggesting that Itm2A was also specifically expressed in embryonic hepatocytes. In order to trace the timing of the expression, fetal whole-mount in situ hybridization was performed on the embryos at 10.5 days and 11.5 days. As a result, the expression was observed in both liver primordia. In mice, around 9.5 days of embryogenesis, liver primordium was formed from a part of the intestinal tract, but it was found that Imm2A was already expressed immediately thereafter. The Itm2A gene has very high homology not only in mice but also in humans (Genbank accetion No. XM_084285). Whether or not expression was observed in the human fetal liver as well as in the mouse was examined by Northern blot using a commercially available human fetal liver total RNA sample (TAKARA). , Expression of Itm2A was observed.

3.マウス胎生肝臓における免疫組織化学
ノーザンブロットとRT-PCRによる遺伝子発現解析から、Itm2Aは胎生肝細胞に発現している事が示唆されたが、更に確認の為、作製した抗Itm2A抗体(ウサギIgG)を用いて、胎生12.5日の肝臓切片を免疫染色した。その結果、Itm2Aは胎生肝細胞に発現しているアルファフェトプロテインやdlkと同様に、胎生肝細胞で染まり、血球では染まらなかった。また、胎生肝臓をコラゲナーゼ処理して得られた細胞懸濁液のサイトスピン標本をもちいて、dlkとItm2Aの二重染色を行った結果、dlkとItm2Aの染色が完全に一致した。
3. Gene expression analysis by immunohistochemistry Northern blot and RT-PCR in embryonic mouse liver suggested that Itm2A was expressed in embryonic hepatocytes. However, for further confirmation, anti-Itm2A antibody (rabbit IgG) was prepared. Was used to immunostain liver sections at 12.5 days of embryonic age. As a result, Itm2A was stained in embryonic hepatocytes and not in blood cells, like alpha-fetoprotein and dlk expressed in embryonic hepatocytes. In addition, double staining of dlk and Itm2A was performed using cytospin specimens of cell suspensions obtained by treating embryonic liver with collagenase. As a result, the staining of dlk and Itm2A completely matched.

4.FACS解析
Itm2Aは、その一次構造から、一回膜貫通型の2型膜蛋白質であると予想されているが、実際に細胞膜に出ている事を証明した論文はない。Itm2Aの細胞外領域に対するモノクローナル抗体を作製し、Itm2Aを発現している肝幹細胞を分離しようとする為には、まず、Itm2Aが本当に2型膜蛋白質であるということを確認する必要がある。2型膜蛋白質とは、N末端側が細胞内に存在し、C末端側が細胞外に出るタイプの膜蛋白質である。PCRによってクローニングしたマウスItm2A cDNA は、C末端にMyc タグとHis タグとの融合タンパク質となるように発現ベクター(pcDNA4/Myc-His: Invitrogen)にクローニングされているので、Itm2Aが構造上の予測通りに2型膜蛋白質であれば、細胞に発現させた時に、C末端側に付加されているMycタグ、His タグが細胞外に出てくるので、抗Myc抗体、抗His抗体によって、FACS解析が可能である。NIH3T3細胞にこのItm2A-Myc-His融合タンパク質を強制発現させ、抗Myc抗体と抗His抗体によってFACS解析したところ、抗Myc抗体で4.3 %, 抗His抗体で16.5 %の細胞が、シフトが見られた。すなわち、Itm2Aは確かに2型膜蛋白質であることが確認された。両者間での値の差は、実験ごとの遺伝子導入効率の差であると考えられる。
Four. FACS analysis
From its primary structure, Itm2A is predicted to be a single-transmembrane type 2 membrane protein, but no paper has proven that it actually appears on the cell membrane. In order to prepare a monoclonal antibody against the extracellular region of Itm2A and to isolate Itm2A-expressing hepatic stem cells, it is necessary to first confirm that Itm2A is really a type 2 membrane protein. The type 2 membrane protein is a type of membrane protein in which the N-terminal side is present in the cell and the C-terminal side is outside the cell. Mouse Itm2A cDNA cloned by PCR is cloned into an expression vector (pcDNA4 / Myc-His: Invitrogen) so that it becomes a fusion protein of Myc tag and His tag at the C-terminus. If it is a type 2 membrane protein, the Myc tag and His tag added to the C-terminal side will be extracellular when expressed in cells, so FACS analysis using anti-Myc antibody and anti-His antibody It is possible. When this Itm2A-Myc-His fusion protein was forcibly expressed in NIH3T3 cells and analyzed by FACS with anti-Myc antibody and anti-His antibody, 4.3% of anti-Myc antibody and 16.5% of anti-His antibody showed a shift. Was. That is, it was confirmed that Itm2A was a type 2 membrane protein. The difference between the two values is considered to be the difference in gene transfer efficiency between experiments.

5. ラットオーバル細胞(成体肝臓における肝幹細胞)におけるItm2Aの遺伝子発現解析
肝臓は、非常に再生力の強い臓器であり、肝臓毒や部分肝切除によって、その一部を失っても速やかに再生が起こり、約1週間で元の肝重量に復元する。この場合の肝再生は、成熟肝細胞が増殖するが、2−アセチルアミノフルオレン(2-AAF)などの肝臓毒を前投与して成熟肝細胞の増殖能を抑制した状態で、70%部分肝切除術を施してやると、門脈周囲にオーバル細胞と呼ばれる小型の細胞が出現する。オーバル細胞は増殖能の高い細胞で、未熟肝細胞と胆管上皮細胞の両者の性質を併せ持つ事から、成体肝臓における肝幹細胞と考えられている。そこで、発生過程における胎児肝幹細胞に発現していることが示唆されたItm2Aが、オーバル細胞、すなわち肝再生過程において出現してくる成体肝臓における肝幹細胞でも発現しているかを検討した。通常の70%部分肝切除ではItm2Aの発現は、全く検出されなかったが、2-AAF投与と70%部分肝切除を組み合わせてオーバル細胞の出現を誘導した場合にのみ、Itm2Aの遺伝子発現が、部分肝切除4日後から誘導され、徐々に減弱しながら13日目まで発現が続き、20日後には消失した。この発現パターンは、オーバル細胞に出現時期、オーバル細胞マーカーであるアルファフェトプロテインの発現パターンと酷似しており、Itm2Aがオーバル細胞に発現していることが示唆された。
5. Analysis of gene expression of Itm2A in rat oval cells (hepatic stem cells in adult liver) The liver is a very regenerative organ. Occurs and returns to the original liver weight in about a week. The liver regeneration in this case is such that the mature hepatocytes proliferate, but the hepatotoxin such as 2-acetylaminofluorene (2-AAF) is pre-administered to suppress the proliferative ability of the mature hepatocytes. When the resection is performed, small cells called oval cells appear around the portal vein. Oval cells are cells with high proliferative potential, and are considered to be hepatic stem cells in adult liver because they have both properties of immature hepatocytes and bile duct epithelial cells. Thus, it was examined whether Itm2A, which was suggested to be expressed in fetal liver stem cells during development, is also expressed in oval cells, that is, hepatic stem cells in the adult liver that emerges during liver regeneration. At normal 70% partial hepatectomy, no expression of Itm2A was detected at all, but gene expression of Itm2A was only induced when 2-AAF administration was combined with 70% partial hepatectomy to induce the appearance of oval cells. It was induced 4 days after partial hepatectomy and continued to develop on day 13 with gradual attenuation, and disappeared after 20 days. This expression pattern was very similar to the expression pattern of the oval cell marker alpha-fetoprotein when it appeared in oval cells, suggesting that Itm2A is expressed in oval cells.

6. 抗Itm2Aモノクローナル抗体(クローン3A2)を用いた、胎児肝細胞のFACS解析
Itm2Aは、アミノ酸配列から2型膜タンパク質であることが推定され、「結果」の「4.FACS解析」の項で示した通り、マウスまたはヒトのItm2A遺伝子を外来性に動物細胞に遺伝子導入した場合、2型膜タンパク質として細胞表面に発現されることが実験的に確認された。作製した抗Itm2Aモノクローナル抗体を用いて、常法に従い、マウス胎生12.5日の肝臓細胞のFACS解析を行った結果、Itm2Aの発現を検出できなかった。Kirchnerらは、2種類のT細胞由来細胞株において、Itm2Aは通常、細胞表面にも発現しているものの、大部分は細胞内オルガネラの膜に発現しており、T細胞活性化にともない細胞表面に移行するということを報告している(非特許文献3)。そこで、胎児肝臓細胞を細胞膜浸透化試薬(BECTON DICKINSON)で処理したのち、抗Itm2Aモノクローナル抗体、ビオチン化抗ラットIgG, ストレプトアビジンPEと順次反応させ、FACSしたところ, 約19%の細胞がItm2Aを強く発現していることが確認できた。この結果は、胎児肝臓細胞において、通常Itm2Aは細胞内オルガネラに局在していることを示唆している。そこで、以下の実験では、細胞を細胞膜浸透化試薬で処理した後、FACSまた磁気ビーズによる細胞分離を行った。
6. FACS analysis of fetal hepatocytes using anti-Itm2A monoclonal antibody (clone 3A2)
Itm2A is presumed to be a type 2 membrane protein from the amino acid sequence, and mouse or human Itm2A gene was exogenously transfected into animal cells as shown in “4. FACS analysis” in “Results”. In this case, it was experimentally confirmed that it was expressed on the cell surface as a type 2 membrane protein. Using the prepared anti-Itm2A monoclonal antibody and performing FACS analysis on liver cells of mouse embryonic day 12.5 according to a conventional method, it was not possible to detect the expression of Itm2A. Kirchner et al. Found that In two cell lines derived from T cells, Itm2A is usually expressed on the cell surface, but most of it is expressed on the membrane of intracellular organelles, and the cell surface is activated by T cell activation. (Non-Patent Document 3). Therefore, fetal liver cells were treated with a cell membrane infiltration reagent (BECTON DICKINSON), then reacted sequentially with anti-Itm2A monoclonal antibody, biotinylated anti-rat IgG, and streptavidin PE, and subjected to FACS. It was confirmed that the expression was strong. This result suggests that In fetal liver cells, Itm2A is usually localized in intracellular organelles. Therefore, in the following experiments, cells were treated with a cell membrane permeating reagent, and then FACS or cell separation using magnetic beads was performed.

7. FACS解析によるItm2Aとdlkの発現比較
dlk (delta-like)は、胎生肝細胞に高発現している細胞膜蛋白質であり、抗dlkモノクローナル抗体とMACS (Magnetic beads cell sorting)を組み合わせる事によって、胎児肝臓から肝細胞のみを高純度で回収する事ができる(特許文献1)。肝臓における遺伝子発現のパターンから、Itm2A遺伝子は、dlk遺伝子よりも早く発現消失する為、より未熟な細胞マーカーである可能性が高い。FACSにより、抗dlkモノクローナル抗体と抗Itm2Aモノクローナル抗体で2次元解析を行ったところ、胎生12.5日と13.5日の肝臓では、dlk陽性細胞のうち、それぞれ94 %と89 %がItm2A陽性であった。一方、肝臓の発生が進んだ胎生15.5日の肝臓では、dlk陽性細胞のうち45 %がItm2A陽性であった。この結果は、Itm2Aがより未熟な肝幹細胞に発現しているマーカーである事を示している。
7. Comparison of expression between Itm2A and dlk by FACS analysis
dlk (delta-like) is a cell membrane protein highly expressed in fetal liver cells.By combining anti-dlk monoclonal antibody and MACS (Magnetic beads cell sorting), only hepatocytes can be recovered from fetal liver with high purity. (Patent Document 1). From the pattern of gene expression in the liver, the Itm2A gene is more likely to be a more immature cell marker because its expression is lost earlier than the dlk gene. When two-dimensional analysis was performed by FACS using an anti-dlk monoclonal antibody and an anti-Itm2A monoclonal antibody, 94% and 89% of the dlk-positive cells were Itm2A-positive among the embryos at 12.5 days and 13.5 days of the embryo, respectively. On the other hand, 45% of the dlk-positive cells were Itm2A-positive in the embryonic day 15.5 on which the liver developed. This result indicates that Itm2A is a marker expressed on immature hepatic stem cells.

8. Itm2Aモノクローナル抗体(クローン3A2)と磁気ビーズを用いた肝幹細胞分離
マウス胎生13.5日の肝臓細胞(4.2X107細胞)を上記のとおり、AutoMACSを用いてItm2A陽性細胞とItm2A陰性細胞とに分離した結果、Itm2A陽性細胞(1.3 X106細胞; 分離後の11 %)とItm2A陰性細胞(1.21 X107細胞; 分離後89 %)とに分離できた。分離後のそれぞれの細胞画分のサイトスピン標本を作製し、肝細胞マーカーであるアルブミンとdlkで二重染色した結果、Itm2A陽性細胞の93 %がアルブミン/dlk陽性の肝細胞であり、一方、Itm2A陰性細胞の89 %がアルブミン/dlk陰性の血球系の細胞であった。
8. ITM2A monoclonal antibody hepatic stem cell separation <br/> mouse embryonic 13 using (clone 3A2) and magnetic beads. 5 days of liver cells (4.2 x 10 7 cells) as described above, ITM2A positive cells and ITM2A negative using AutoMACS As a result, the cells were separated into Itm2A-positive cells (1.3 × 10 6 cells; 11% after separation) and Itm2A-negative cells (1.21 × 10 7 cells; 89% after separation). As a result of preparing cytospin specimens of each cell fraction after separation and double-staining with albumin and dlk, which are hepatocyte markers, 93% of Itm2A-positive cells are albumin / dlk-positive hepatocytes, 89% of Itm2A-negative cells were albumin / dlk-negative blood cells.

考察
2型膜蛋白質であるItm2Aは、元々未熟な軟骨・骨の前駆細胞に発現している分子として同定されたが、肝臓における発現は全く知られていなかった(Deleersnijder, W. et al (1996) Journal of Biological Chemistry 271 (32): 19475-82)。今回、胎生12.5日と胎生17.5 日の胎生肝細胞での遺伝子発現比較により、胎生10.5日から12.5日の胎生肝細胞に高発現していることを明らかにした。この時期の肝細胞は肝芽細胞とよばれ、肝細胞と胆管上皮細胞の両者に分化しうる能力をもっている。さらに、この肝芽細胞の中に自己複製能もあわせもつ肝幹細胞が含まれていると考えられる。また、成体の肝臓においても、ある種の病的な状態(重篤な肝臓疾患)で、成熟肝細胞の分裂、増殖能が抑制されている状態では、オーバル細胞という肝幹細胞が出現してくる。このオーバル細胞の起源については、不明な点が多いが、骨髄由来であることを示唆する報告が複数だされている。すなわち、骨髄細胞の肝細胞への分化転換によって生じる事が示唆されている。Itm2Aは通常の肝再生過程では、全く発現誘導されず、オーバル細胞が出現してくる肝再生モデルにおいて、その出現時期と合わせて発現が誘導された。この結果は、Itm2Aが発生過程における胎児肝幹細胞のみならず、骨髄由来ともいわれる成体肝臓における肝幹細胞にも発現している新規の細胞表面抗原であることが分かった。以上の結果から、Itm2Aは、発生過程の肝幹細胞、成体における肝幹細胞、骨髄やES 細胞からの分化転換によって生じる肝幹細胞における良いマーカーであり、Itm2Aの遺伝子やタンパク質の発現を指標に、肝幹細胞を同定し、高純度で分離回収することが可能となる。このようにして分離した肝幹細胞は、臓器移植に替わる次世代の再生医療として期待がかかる肝細胞移植や、ハイブリッド型人工肝臓、in vitroにおける薬物代謝実験等に使用することが可能である。
Discussion Itm2A, a type 2 membrane protein, was originally identified as a molecule expressed in immature cartilage and bone progenitor cells, but its expression in the liver was not known at all (Deleersnijder, W. et al (1996). ) Journal of Biological Chemistry 271 (32): 19475-82). Here, by comparing gene expression in embryonic hepatocytes between embryonic day 12.5 and embryonic day 17.5, it was revealed that the gene was highly expressed in embryonic liver cells from embryonic day 10.5 to embryonic day 12.5. Hepatocytes at this time are called hepatoblasts and have the ability to differentiate into both hepatocytes and bile duct epithelial cells. Furthermore, it is considered that the hepatoblasts include hepatic stem cells that also have a self-renewal ability. Also, in adult liver, hepatic stem cells called oval cells appear in a certain pathological state (severe liver disease) when the division and proliferation of mature hepatocytes is suppressed. . There are many unclear points about the origin of this oval cell, but there have been several reports suggesting that it is derived from bone marrow. In other words, it has been suggested that it is caused by transdifferentiation of bone marrow cells to hepatocytes. Expression of Itm2A was not induced at all during the normal liver regeneration process, and was induced in the liver regeneration model in which oval cells appeared, together with the appearance time. This result indicates that Itm2A is a novel cell surface antigen expressed not only on fetal liver stem cells during development but also on liver stem cells in adult liver, which is said to be derived from bone marrow. Based on the above results, Itm2A is a good marker for hepatic stem cells during development, hepatic stem cells in adults, and hepatic stem cells generated by transdifferentiation from bone marrow and ES cells. Can be identified and separated and recovered with high purity. The hepatic stem cells isolated in this manner can be used for hepatocyte transplantation, which is expected as a next-generation regenerative medicine replacing organ transplantation, hybrid artificial liver, drug metabolism experiments in vitro, and the like.

Claims (12)

Itm2Aタンパク又はこれをコードするmRNAを指標として、生体外に分離された試料中の肝幹細胞の検出又は分離を行う、肝幹細胞の検出又は分離方法。   A method for detecting or separating hepatic stem cells, comprising detecting or separating hepatic stem cells in a sample separated in vitro using the Itm2A protein or mRNA encoding the same as an index. Itm2Aタンパクの細胞外領域と抗原抗体反応するモノクローナル抗体を細胞と反応させ、細胞表面上に結合された該モノクローナル抗体を指標とする請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a monoclonal antibody that reacts with the extracellular region of the Itm2A protein as an antigen-antibody reacts with the cells, and the monoclonal antibody bound on the cell surface is used as an index. 細胞中のItm2AタンパクのmRNAの存在又は生産量を指標とする請求項1記載の方法。   2. The method according to claim 1, wherein the presence or production amount of mRNA of Itm2A protein in the cell is used as an index. 胎児肝臓中の細胞集団に含まれる肝幹細胞を検出又は分離する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein hepatic stem cells contained in a cell population in fetal liver are detected or separated. 再生中の成体肝臓中の細胞集団に含まれる肝幹細胞を検出又は分離する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein hepatic stem cells contained in a cell population in a regenerating adult liver are detected or separated. 前記再生中の成体肝臓は、肝臓毒を投与し、かつ、肝臓の一部を切除した成体の肝臓である請求項5記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the regenerating adult liver is an adult liver to which liver toxin has been administered and a portion of the liver has been removed. 肝臓以外の組織又は胚性幹細胞中の細胞集団に含まれる肝幹細胞を検出又は分離する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein hepatic stem cells contained in a cell population in a tissue other than the liver or in embryonic stem cells are detected or separated. 前記Itm2Aは、ヒトItm2Aである請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the Itm2A is human Itm2A. 細胞集団の中から肝幹細胞を分離する方法である請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, which is a method for separating hepatic stem cells from a cell population. Itm2Aの細胞外領域と抗原抗体反応する、肝幹細胞検出又は分離用モノクローナル抗体。   A monoclonal antibody for detecting or separating hepatic stem cells, which reacts with an antigen-antibody with the extracellular region of Itm2A. Itm2AのmRNA又はcDNAとハイブリダイズする、Itm2AのmRNA又はcDNA測定用核酸。   A nucleic acid for measuring Itm2A mRNA or cDNA, which hybridizes with Itm2A mRNA or cDNA. プローブ又はプライマーである請求項11記載の核酸。
The nucleic acid according to claim 11, which is a probe or a primer.
JP2003350081A 2002-11-27 2003-10-08 Method for detecting or separating hepatic stem cells Expired - Fee Related JP4423006B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003350081A JP4423006B2 (en) 2002-11-27 2003-10-08 Method for detecting or separating hepatic stem cells

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002343950 2002-11-27
JP2003350081A JP4423006B2 (en) 2002-11-27 2003-10-08 Method for detecting or separating hepatic stem cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004187679A true JP2004187679A (en) 2004-07-08
JP4423006B2 JP4423006B2 (en) 2010-03-03

Family

ID=32774820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003350081A Expired - Fee Related JP4423006B2 (en) 2002-11-27 2003-10-08 Method for detecting or separating hepatic stem cells

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4423006B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139419A1 (en) 2008-05-14 2009-11-19 公立大学法人横浜市立大学 Human hepatic stem cell, method for preparation of the same, method for induction of differentiation of the same, and method for utilization of the same
WO2012144208A1 (en) * 2011-04-18 2012-10-26 国立大学法人東京大学 Diagnosis and treatment of cancer using anti-itm2a antibody

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139419A1 (en) 2008-05-14 2009-11-19 公立大学法人横浜市立大学 Human hepatic stem cell, method for preparation of the same, method for induction of differentiation of the same, and method for utilization of the same
WO2012144208A1 (en) * 2011-04-18 2012-10-26 国立大学法人東京大学 Diagnosis and treatment of cancer using anti-itm2a antibody
JPWO2012144208A1 (en) * 2011-04-18 2014-07-28 国立大学法人 東京大学 Diagnosis and treatment of cancer using anti-ITM2A antibody
US9920129B2 (en) 2011-04-18 2018-03-20 The University Of Tokyo Diagnosis and treatment of cancer using anti-ITM2A antibody

Also Published As

Publication number Publication date
JP4423006B2 (en) 2010-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
VandeWoude et al. A Borna virus cDNA encoding a protein recognized by antibodies in humans with behavioral diseases
JP3220752B2 (en) Diagnosis of metastatic cancer by MTS-1 gene
US20050142138A1 (en) Endothelial cell expression patterns
JP4907843B2 (en) Human hepatocyte proliferation method and human hepatocyte acquisition method
JP2006519015A (en) Use of Islet1 as a marker for isolating or generating stem cells
US6143559A (en) Methods for the production of chicken monoclonal antibodies
US8435530B2 (en) Methods for suppressing activity of activated interferon-producing cells
JP2008527998A (en) GITR antibody for diagnosis of NSCLC
WO1996040769A1 (en) Developmentally-regulated endothelial cell locus-1
JP2009195142A (en) Method for obtaining liver ovoid cell
WO1998022510A9 (en) Methods for the production of chicken monoclonal antibodies
AU2002258543B2 (en) Endothelial cell expression patterns
JP2003096099A (en) Antibody specifically bonding to human hmg-1, and immunological determination method and immunological determination reagent of human hmg-1 using the same
AU2002258543A1 (en) Endothelial cell expression patterns
JP3398149B2 (en) Diagnosis of metastatic cancer by MTS-1 gene
JP4695982B2 (en) Method for detecting liver cancer, liver cancer diagnostic agent, and cancer therapeutic agent
JP2013066414A (en) Surface marker of stomach precursor cell
EP1712563A1 (en) Method of isolating monocytes
JP5033121B2 (en) Dopaminergic neuron progenitor cell marker 187A5
Colpitts et al. Identification and immunohistochemical characterization of a mucin-like glycoprotein expressed in early stage breast carcinoma
JPH07501441A (en) Lymph antigen CD30
JP2023527771A (en) Anti-Human LAG-3 Antibodies and Their Use in Immunohistochemistry (IHC)
EP1394263B1 (en) Methods for detection and separation of undifferentiated hepatic cells using dlk
JP4423006B2 (en) Method for detecting or separating hepatic stem cells
Uzunel et al. Evidence for no relevance of anti–major histocompatibility complex class i–related chain a antibodies in liver transplantation

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061005

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20061110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20061110

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090818

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091019

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091117

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091207

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121211

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees