JP2005278641A - Method for inducing differentiation of nerve stem cell and differentiation-inducing culture medium and differentiation-inducing agent - Google Patents

Method for inducing differentiation of nerve stem cell and differentiation-inducing culture medium and differentiation-inducing agent Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inducing the differentiation of a nerve stem cell, by which the differentiation of the nerve stem cell into neurons, especially acetylcholinergic neurons, can be induced at a high rate, and to provide a culture medium for inducing the differentiation. <P>SOLUTION: This method for inducing the differentiation of the nerve stem cell comprises adding chondroitinase to a nerve stem cell culture medium during culturing, or adding neurocan and chondroitinase to the nerve stem cell. The chondroitinase is preferably chondroitinase ABC or chondroitinase AC. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、神経幹細胞をインビトロで分化誘導させる方法、分化を誘導できる培地、及び分化誘導剤に関し、特にニューロンへの分化割合が高い分化誘導方法、分化誘導培地及び分化誘導剤に関する。   The present invention relates to a method for inducing differentiation of neural stem cells in vitro, a medium capable of inducing differentiation, and a differentiation inducing agent, and particularly relates to a differentiation inducing method, a differentiation inducing medium and a differentiation inducing agent having a high differentiation ratio into neurons.

パーキンソン病や脊椎損傷のような神経疾患の治療に、胎児神経組織の移植が効果的であることが報告されているが、ドナー不足さらには倫理的問題などから、胎児神経組織の代わりに、神経幹細胞を移植することも検討されている。   It has been reported that transplantation of fetal nerve tissue is effective in the treatment of neurological diseases such as Parkinson's disease and spinal cord injury. However, due to lack of donors and ethical issues, nerves instead of fetal nerve tissue are reported. Transplantation of stem cells is also being considered.

移植による神経再生の治療方法としては、1)インビトロで増幅した神経幹細胞を移植し、患者体内で目的の損傷神経細胞・組織に分化させる方法と、2)予めインビトロで神経幹細胞を目的の神経細胞・組織に分化させ、得られた神経細胞・組織を移植する方法とがある。   As a method of treating nerve regeneration by transplantation, 1) a method in which neural stem cells amplified in vitro are transplanted and differentiated into a target damaged nerve cell / tissue in a patient body, and 2) a target neural cell in advance in vitro. There is a method of differentiating into tissues and transplanting the obtained nerve cells / tissues.

神経幹細胞自身を移植した場合、移植した細胞の最終的な分化を正確に制御することが困難であり、生体内で目的とする神経細胞が必ずしも十分に分化誘導されないおそれがある。例えば、神経幹細胞を海馬へ移植した場合はニューロンへ分化できるが、線条体や大脳皮質部に移植すると殆ど未分化のままで、ニューロンに分化できるのはわずかであることが報告されている(非特許文献1)。従って、移植効果を高めるためには、予め生体外で神経幹細胞を一定の神経細胞に分化誘導し、それを移植する方法が望まれる。   When neural stem cells themselves are transplanted, it is difficult to accurately control the final differentiation of the transplanted cells, and the target nerve cells may not be sufficiently induced to differentiate in vivo. For example, it has been reported that when neural stem cells are transplanted into the hippocampus, they can differentiate into neurons, but when transplanted into the striatum or cerebral cortex, they remain almost undifferentiated and only a few can differentiate into neurons ( Non-patent document 1). Therefore, in order to enhance the transplantation effect, a method of inducing differentiation of neural stem cells into certain nerve cells in vitro and transplanting them in advance is desired.

培養中の神経幹細胞を分化誘導する方法としては、例えば、神経幹細胞増殖培養方法として代表的なニューロスフェア法から神経幹細胞増殖因子(LIF、EGF、FGF2など)を除外し、代わりに1%ウシ血清と1μMレチノイン酸を添加した培地で培養すると、ニューロン20%程度、アストロサイト約80%であることが報告されている(非特許文献2)。   As a method for inducing differentiation of neural stem cells in culture, for example, neural stem cell growth factors (LIF, EGF, FGF2, etc.) are excluded from the typical neurosphere method as a neural stem cell proliferation culture method, and 1% bovine serum is used instead. And 1 μM retinoic acid in a culture medium, it has been reported that neurons are about 20% and astrocytes are about 80% (Non-patent Document 2).

一方、神経疾患治療用神経細胞・組織としては、疾患の種類によって損傷している神経細胞種が異なる。例えば、脳梗塞、脳挫傷といった血管性疾患や外傷性疾患ではニューロンとグリア細胞が必要とされ、パーキンソン病やアルツハイマー病等の変性疾患では、特定のニューロンが必要とされる。従って、パーキンソン病やアルツハイマー病等の変性疾患治療のための神経細胞供給のためには、ニューロンに分化誘導する割合が高い分化誘導方法が望まれる。   On the other hand, as nerve cells / tissues for treating neurological diseases, the types of damaged nerve cells differ depending on the type of disease. For example, vascular diseases such as cerebral infarction and cerebral contusion and traumatic diseases require neurons and glial cells, and degenerative diseases such as Parkinson's disease and Alzheimer's disease require specific neurons. Therefore, in order to supply neurons for the treatment of degenerative diseases such as Parkinson's disease and Alzheimer's disease, a differentiation induction method with a high ratio of inducing differentiation into neurons is desired.

さらに、これらの変性疾患は対象となるニューロンが異なる。例えば、パーキンソン病ではドーパミン作動性ニューロンであり、ハンチントン病ではGABA作動性ニューロンであり、アルツハイマー病ではコリン作動性ニューロンが必要とされる。従って、神経細胞・組織治療用の神経組織の生産性を高めるためには、特定のニューロンに分化誘導する方法が確立されることが望まれている。ここで、上述の血清を添加した培地を用いて分化誘導させた場合には、誘導されるニューロンの大部分がGABA作動性ニューロンであることが知られており、発病者の割合が高いアルツハイマー病やパーキンソン病治療のために、ドーパミン作動性ニューロンやコリン作動性ニューロンを優先的に誘導できる分化誘導方法が強く望まれている。   Furthermore, these degenerative diseases differ in the target neurons. For example, Parkinson's disease requires dopaminergic neurons, Huntington's disease requires GABAergic neurons, and Alzheimer's disease requires cholinergic neurons. Therefore, in order to increase the productivity of nerve tissue for nerve cell / tissue treatment, it is desired to establish a method for inducing differentiation into specific neurons. Here, when differentiation is induced using a medium supplemented with the above-mentioned serum, it is known that most of the induced neurons are GABAergic neurons, and Alzheimer's disease has a high proportion of diseased persons. For the treatment of Parkinson's disease, a differentiation induction method capable of preferentially inducing dopaminergic neurons and cholinergic neurons is strongly desired.

特定のニューロンを多く得るための分化誘導方法としては、例えば、特許文献1に、胚性幹細胞をノギンタンパク質の存在下又は不在下で浮遊培養して胚様体を形成させ、これを繊維芽細胞増殖因子及びソニックヘッジホッグタンパク質の存在下で浮遊培養して神経幹細胞に培養し、次いでこれを分化させることにより、運動ニューロン及びGABA作動性ニューロンを選択的に生産する方法が開示されている。     As a differentiation induction method for obtaining a large number of specific neurons, for example, Patent Document 1 discloses that embryonic stem cells are cultured in suspension in the presence or absence of noggin protein to form embryoid bodies, which are used as fibroblasts. A method of selectively producing motor neurons and GABAergic neurons by floating culture in the presence of a growth factor and sonic hedgehog protein, culturing them into neural stem cells, and then differentiating them is disclosed.

また、ドーパミン作動性ニューロンへの分化誘導については、マウスES細胞をレチノイン酸非局在下で、ストローマ細胞(PA6細胞)と無血清培地で共培養すると、ドーパミン作動性ニューロンが分化したと報告されている(非特許文献3)。   Regarding the induction of differentiation into dopaminergic neurons, it has been reported that dopaminergic neurons were differentiated when mouse ES cells were co-cultured with stromal cells (PA6 cells) in serum-free medium in the absence of retinoic acid. (Non-patent Document 3).

また、bFGF、ヘパリン、ラミニンを含有する培地で培養すると、コリン作動性ニューロンが得られることが報告されている(非特許文献4)。   It has also been reported that cholinergic neurons can be obtained when cultured in a medium containing bFGF, heparin, and laminin (Non-patent Document 4).

特開2002−291469号JP 2002-291469 A Fricker,R.A.ら:J.Neurosci.,1999年,19:5990−6005頁Fricker, R.M. A. Et al. Neurosci. 1999, 19: 5990-6005. Kanemura,Yら:J.Neurosci.Res.,2002年,69:869−879頁Kanemura, Y et al. Neurosci. Res. , 2002, 69: 869-879. Kawasaki,Hら:Neuron.2000年,28:31−40頁Kawasaki, H et al .: Neuron. 2000, 28: 31-40 Wu,P.ら:Nature Neuroscience,2002年,5:1271−1278頁Wu, P .; Et al .: Nature Neuroscience, 2002, 5: 1271-1278.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、神経幹細胞からの新たな分化誘導方法、特にニューロンを高い割合で分化誘導できる方法、培地、及び分化誘導剤を提供することにある。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object thereof is to provide a new differentiation induction method from neural stem cells, particularly a method capable of inducing differentiation of neurons at a high rate, a medium, and a differentiation inducer. It is to provide.

本発明の神経幹細胞の分化を誘導する第1の方法は、培養中の神経幹細胞培地に、コンドロイチナーゼを添加する方法である。   The first method for inducing differentiation of neural stem cells of the present invention is a method of adding chondroitinase to the neural stem cell culture medium in culture.

前記第1及び第2の方法において、前記神経幹細胞培地には血清が含まれていないことが好ましく、基本培地に塩基性繊維芽細胞増殖因子、上皮増殖因子又は白血球遊走阻止因子が含有されたものであることが好ましい。   In the first and second methods, the neural stem cell medium preferably contains no serum, and the basic medium contains basic fibroblast growth factor, epidermal growth factor or leukocyte migration inhibitory factor It is preferable that

本発明の神経幹細胞を分化誘導する第2の方法は、神経幹細胞に、ニューロカン及びコンドロイチナーゼを添加する方法であり、分化誘導する第3の方法は、ニューロカンのコンドロイチナーゼ分解により得られるタンパク質を添加する方法である。   The second method of inducing differentiation of neural stem cells of the present invention is a method of adding neurocan and chondroitinase to neural stem cells, and the third method of inducing differentiation is obtained by degrading neurocan by chondroitinase. It is the method of adding the protein obtained.

上記第1〜第3の分化誘導方法において、前記コンドロイチナーゼは、コンドロイチナーゼABC又はコンドロイチナーゼACであることが好ましい。   In the first to third differentiation induction methods, the chondroitinase is preferably chondroitinase ABC or chondroitinase AC.

本発明の神経幹細胞の分化を誘導する方法は、コリン作動性ニューロン、GABA作動性ニューロン、及びグルタミン酸作動性ニューロンを分化誘導する方法である。   The method for inducing differentiation of neural stem cells of the present invention is a method for inducing differentiation of cholinergic neurons, GABAergic neurons, and glutamatergic neurons.

本発明の神経幹細胞の分化誘導培地は、神経幹細胞及び/又は神経前駆体細胞を培養したならし培地(conditioned medium)及びコンドロイチナーゼを含有する。前記コンドロイチナーゼは、コンドロイチナーゼABC又はコンドロイチナーゼACであることが好ましい。   The neural stem cell differentiation-inducing medium of the present invention contains a conditioned medium and chondroitinase in which neural stem cells and / or neural precursor cells are cultured. The chondroitinase is preferably chondroitinase ABC or chondroitinase AC.

本発明の神経幹細胞分化誘導剤は、神経幹細胞及び/又は神経前駆体細胞が分泌するコンドロイチン硫酸プロテオグリカンにコンドロイチナーゼを処理して得られるタンパク質を主成分とする。前記コンドロイチナーゼは、コンドロイチナーゼABC又はコンドロイチナーゼACであることが好ましい。   The neural stem cell differentiation inducer of the present invention contains, as a main component, a protein obtained by treating chondroitinase with chondroitin sulfate proteoglycan secreted by neural stem cells and / or neural precursor cells. The chondroitinase is preferably chondroitinase ABC or chondroitinase AC.

また、本発明の別の見地の神経幹細胞分化誘導剤は、神経幹細胞及び/又は神経前駆体細胞を一夜以上、培養した神経幹細胞増殖用培地の上清とコンドロイチナーゼを含有するものである。   In another aspect of the present invention, a neural stem cell differentiation inducer contains a supernatant of a neural stem cell growth medium in which neural stem cells and / or neural precursor cells have been cultured overnight or longer and chondroitinase.

さらに、本発明の別の見地の神経幹細胞分化誘導剤は、コンドロイチナーゼ及びニューロカンを含むものであり、ニューロカンのコンドロイチナーゼ分解により得られるタンパク質を有効成分とするものであってもよい。   Furthermore, the neural stem cell differentiation inducer according to another aspect of the present invention contains chondroitinase and neurocan, and may contain a protein obtained by degrading neurocan chondroitinase as an active ingredient. .

尚、本発明にいう「神経幹細胞」とは、自己増殖能を有し、分化誘導により分化する能力を有している細胞をいい、「神経前駆細胞」とは、神経幹細胞から分裂した細胞で、分化はしていないが、1〜2回程度の分裂後、分化する細胞をいう。   The “neural stem cell” referred to in the present invention refers to a cell having self-proliferating ability and the ability to differentiate by differentiation induction, and the “neural progenitor cell” is a cell divided from a neural stem cell. A cell that has not differentiated but differentiates after one or two divisions.

本発明の神経幹細胞の分化誘導方法は、コンドロイチナーゼ又はコンドロイチナーゼとニューロカンとの組合わせ、又はニューロカンのコンドロイチナーゼ分解物を添加するといった簡易な方法で、しかもニューロン、特にコリン作動性ニューロンへの分化割合が高い。また、本発明の神経幹細胞分化誘導培地を用いれば、従来の血清を添加した培地よりも分化細胞としてニューロンを高い割合で得ることができる。さらに、本発明の神経幹細胞分化誘導剤を用いれば、ニューロン割合を高めにした分化を誘導することが可能となる。   The method for inducing differentiation of neural stem cells according to the present invention is a simple method such as adding chondroitinase or a combination of chondroitinase and neurocan, or a chondroitinase degradation product of neurocan, and also neurons, particularly cholinergic agonists. High differentiation rate into sex neurons. In addition, when the neural stem cell differentiation-inducing medium of the present invention is used, neurons can be obtained in a higher proportion as differentiated cells than in a medium supplemented with conventional serum. Furthermore, if the neural stem cell differentiation inducer of the present invention is used, it is possible to induce differentiation with a high neuron ratio.

本発明で用いられる神経幹細胞及び神経前駆細胞は、いずれもヒト由来のものである。
本発明の第1の分化誘導方法は、培養中の神経幹細胞培地に、コンドロイチナーゼを添加して、該神経幹細胞の分化を誘導する方法である。
The neural stem cells and neural progenitor cells used in the present invention are both human-derived.
The first differentiation inducing method of the present invention is a method for inducing differentiation of neural stem cells by adding chondroitinase to the neural stem cell medium in culture.

本発明の方法に用いることができる神経幹細胞培地は、神経幹細胞増殖培地として用いられている公知の培地を用いることができる。具体的には、細胞の生存増殖に必要な成分(無機塩、炭水化物、ホルモン、必須アミノ酸、ビタミン)を含む基本培地(例えば、Iscove改変ダルベッコ培地(IMDM)、RPMI、DMEM、Fischer培地、α培地、Leibovitz培地、L−15培地、NCTC培地、F−12培地、MEM、McCoy培地)に、増殖因子として塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)、上皮増殖因子(EGF)又は白血球遊走阻止因子(LIF)の少なくともいずれか1種を添加した培地が用いられ、好ましくはこれらの増殖因子の全てが含有されたものである。また、増殖速度を増大させるために、インスリン、プロゲステロン、プラレッシン、トランスフェリン、セレナイトの添加物、あるいは神経細胞培養用添加物が含まれているB27添加物やN2添加物と、必要に応じて、ヘパリンやヘパラン硫酸又はこれらの脱硫酸化グリコサミノグリカンが含有されていてもよい。また、必要に応じて、抗生物質が含有されていてもよい。   As the neural stem cell medium that can be used in the method of the present invention, a known medium used as a neural stem cell growth medium can be used. Specifically, a basic medium (for example, Iscove modified Dulbecco medium (IMDM), RPMI, DMEM, Fischer medium, α medium) containing components (inorganic salts, carbohydrates, hormones, essential amino acids, vitamins) necessary for viable growth of cells. , Leibovitz medium, L-15 medium, NCTC medium, F-12 medium, MEM, McCoy medium) as basic growth factors (bFGF), epidermal growth factor (EGF) or leukocyte migration inhibitory factor ( A medium supplemented with at least one of LIF) is used, and preferably contains all of these growth factors. In addition, in order to increase the growth rate, an additive of insulin, progesterone, plarescine, transferrin, selenite, or a B27 additive or an N2 additive containing an additive for nerve cell culture, and if necessary, heparin Or heparan sulfate or these desulfated glycosaminoglycans may be contained. Moreover, the antibiotic may be contained as needed.

市販品としてはユーロクローン社のNS−A培地やケンブレックス社のNeural Progenitor Basal Medium(NPBMTM)などを用いることができる。   Examples of commercially available products include NS-A medium manufactured by Euroclone, Neutral Progenitor Basal Medium (NPBMTM) manufactured by Cambridge, and the like.

一方、上記培地には、血清は含まれないことが好ましい。血清には未知の分化誘導剤が含まれており、本発明のニューロン割合が高い分化を阻害し得るからである。さらに、血清の存在によりGABA作動性ニューロンの誘導割合が高くなり得るため、GABA作動性ニューロン以外のニューロンを優先的に誘導したい場合には、むしろ血清は存在しないことが好ましい。   On the other hand, it is preferable that the medium does not contain serum. This is because the serum contains an unknown differentiation-inducing agent, and the neuron ratio of the present invention can inhibit differentiation. Furthermore, since the induction ratio of GABAergic neurons can be increased by the presence of serum, it is preferable that no serum is present when it is desired to induce neurons other than GABAergic neurons preferentially.

上記のような組成を有する培地での培養時間は特に限定しないが、新たな培地に植え替えてから少なくともー夜以上、好ましくはー昼夜以上、より好ましくは2日間程度は培養されていることが好ましい。後述するように、本発明の分化誘導方法は、添加したコンドロイチナーゼが培養中の神経幹細胞及び/又は神経前駆細胞(以下、神経幹細胞と神経前駆細胞を区別しないときは、まとめて「hNSPC」と称する)が分泌するコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを分解し、その結果生じた分解産物が、hNSPCの分化誘導剤として作用することから、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンが分泌されるのに要する期間だけ、培養される必要がある。   The culture time in the medium having the above composition is not particularly limited, but it may be cultured for at least −night, preferably −day and night, more preferably about 2 days after replanting with a new medium. preferable. As will be described later, in the differentiation induction method of the present invention, the added chondroitinase is collectively referred to as “hNSPC” when it does not distinguish between neural stem cells and / or neural progenitor cells in culture (hereinafter, neural stem cells and neural progenitor cells). The chondroitin sulfate proteoglycan secreted by the enzyme, and the resulting degradation product acts as a differentiation inducer of hNSPC. Therefore, the chondroitin sulfate proteoglycan needs to be cultured only for the time required for secretion of chondroitin sulfate proteoglycan. is there.

このような培養中の培地に、コンドロイチナーゼを添加する。コンドロイチナーゼは、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンからコンドロイチン硫酸基を分解除去する酵素の1種で、その反応機序は、コンドロイチン硫酸A,コンドロイチン硫酸C,デルマタン硫酸,コンドロイチン及びヒアルロン酸のN−アセチルヘキソサミニド結合を分解して、非還元末端に不飽和ヘキスロン酸を含む二糖、オリゴ糖を与える。コンドロイチナーゼとしては、Proteus vulgaris菌体由来のコンドロイチナーゼABCの他、コンドロイチナーゼB、コンドロイチナーゼC、コンドロイチナーゼAC−I、コンドロイチナーゼAC−IIなど種々のコンドロイチナーゼを用いることができるが、これらのうち、分化誘導活性の高さの点から、コンドロイチナーゼABC、コンドロイチナーゼACが好ましく用いられる。   Chondroitinase is added to such culture medium. Chondroitinase is a kind of enzyme that decomposes and removes chondroitin sulfate groups from chondroitin sulfate proteoglycans. The reaction mechanism is chondroitin sulfate A, chondroitin sulfate C, dermatan sulfate, chondroitin and hyaluronic acid N-acetylhexosamini. The bond is broken to give disaccharides and oligosaccharides containing unsaturated hexuronic acid at the non-reducing end. As chondroitinase, various chondroitinases such as chondroitinase B, chondroitinase C, chondroitinase AC-I and chondroitinase AC-II are used in addition to chondroitinase ABC derived from Proteus vulgaris cells. Of these, chondroitinase ABC and chondroitinase AC are preferably used because of their high differentiation-inducing activity.

このようなコンドロイチナーゼは、培養中の培地に最終濃度1mU/ml程度の範囲で添加することが好ましい。   Such chondroitinase is preferably added to the culture medium in a range of final concentration of about 1 mU / ml.

このように、hNSPCの培養中にコンドロイチナーゼが添加された培地は、本発明の神経幹細胞分化誘導培地に該当する。すなわち、本発明の分化誘導培地は、hNSPCを培養したならし培地及びコンドロイチナーゼを含有する。   Thus, the medium in which chondroitinase is added during the cultivation of hNSPC corresponds to the neural stem cell differentiation induction medium of the present invention. That is, the differentiation-inducing medium of the present invention contains a conditioned medium for culturing hNSPC and chondroitinase.

ならし培地には、hNSPCが培養された結果の分泌物であるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンが含まれている。従って、コンドロイチナーゼが添加された本発明の分化誘導培地には、神経幹細胞が分泌したコンドロイチン硫酸プロテオグリカンのコンドロイチン硫酸が分解除去された結果、得られるタンパク質が含まれている。このタンパク質は、本発明の神経幹細胞分化誘導剤に該当する。   The conditioned medium contains chondroitin sulfate proteoglycan, which is a secretion resulting from the cultivation of hNSPC. Therefore, the differentiation-inducing medium of the present invention to which chondroitinase is added contains a protein obtained as a result of degrading and removing chondroitin sulfate of chondroitin sulfate proteoglycan secreted by neural stem cells. This protein corresponds to the neural stem cell differentiation inducer of the present invention.

以上のように、本発明の分化誘導方法によれば、すなわち、本発明の分化誘導培地を用いれば、あるいは本発明の分化誘導剤を用いれば、神経幹細胞の分化が開始される。そして、分化の結果、ニューロン:アストロサイトが、ほぼ4:5の割合で分化する。このことは、従来の血清を用いた分化誘導と比べてニューロンへの分化割合が高い。さらに、分化誘導により得られるニューロンは、GABA作動性ニューロン、コリン作動性ニューロン、グルタミン酸作動性ニューロンであり、従来の神経幹細胞の分化誘導方法と比べて、コリン作動性ニューロンを高い割合で得ることができる。   As described above, according to the differentiation induction method of the present invention, that is, when the differentiation induction medium of the present invention is used or the differentiation inducer of the present invention is used, differentiation of neural stem cells is started. As a result of differentiation, neurons: astrocytes differentiate at a ratio of approximately 4: 5. This means that the differentiation rate into neurons is higher than in the differentiation induction using conventional serum. Furthermore, neurons obtained by differentiation induction are GABAergic neurons, cholinergic neurons, and glutamatergic neurons, and it is possible to obtain cholinergic neurons at a higher rate compared to conventional neural stem cell differentiation induction methods. it can.

本発明の第2の神経幹細胞の分化誘導方法は、神経幹細胞に、ニューロカン及びコンドロイチナーゼを添加する方法である。換言すると、第2の分化誘導方法は、分化誘導剤として、ニューロカンとコンドロイチナーゼの組合わせを使用する方法である。ニューロカンとコンドロイチナーゼは、別々に神経幹細胞に添加されてもよいし、添加直前に、両者を混合して、添加してもよい。   The second method for inducing differentiation of neural stem cells of the present invention is a method of adding neurocan and chondroitinase to neural stem cells. In other words, the second differentiation induction method uses a combination of neurocan and chondroitinase as a differentiation inducer. Neurocan and chondroitinase may be added separately to neural stem cells, or both may be mixed and added immediately before the addition.

ニューロカンは、hNSPCから分泌されるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの実体であり、その組成、構造については、Christa Kら:GENE,1998年,221:199−205頁に開示されており、タンパク質部分のアミノ酸配列は、配列リストのNo.1に示されている。   Neurocan is the substance of chondroitin sulfate proteoglycan secreted from hNSPC, and its composition and structure are disclosed in Christa K et al .: GENE, 1998, 221: 199-205, and the amino acid sequence of the protein portion. No. in the sequence list. 1.

本発明の第2の分化誘導方法では、別途、hNSPCのならし培地から分離採取できるニューロカンを使用することができるので、培養によりコンドロイチン硫酸プロテオグリカンが分泌されるのを待つ必要がない。よって、分化誘導しようとする神経幹細胞は、培地から分離採取したばかりのものを、新たな培地に播種した状態などにも適用できる。但し、ニューロカンがコンドロイチナーゼで分解される必要があるので、対象となる神経幹細胞はコンドロイチナーゼが変性しない条件で存在している必要がある。   In the second differentiation induction method of the present invention, a neurocan that can be separated and collected from the conditioned medium of hNSPC can be used separately, so there is no need to wait for chondroitin sulfate proteoglycan to be secreted by culture. Therefore, neural stem cells to be induced to differentiate can also be applied to a state in which a cell that has just been separated and collected from a medium is seeded in a new medium. However, since neurocan needs to be degraded by chondroitinase, the target neural stem cells must exist under conditions that do not denature chondroitinase.

本発明の第3の分化誘導方法は、神経幹細胞に、ニューロカンをコンドロイチナーゼで分解して得られるタンパク質を添加する方法である。分化誘導は、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンであるニューロカンの糖鎖を除去して得られるタンパク質が何らかの作用をすることによるものであることに着目し、本発明の第3の方法では、分化誘導の実体であるニューロカンのコンドロイチナーゼ分解産物であるタンパク質を、分化誘導剤として添加する。   The third differentiation induction method of the present invention is a method of adding a protein obtained by degrading neurocan with chondroitinase to neural stem cells. Focusing on the fact that differentiation induction is due to the action of a protein obtained by removing the sugar chain of neurocan, which is a chondroitin sulfate proteoglycan, in the third method of the present invention, the differentiation induction entity is used. A protein that is a degradation product of a chondroitinase of a certain neurocan is added as a differentiation inducer.

コンドロイチナーゼによるニューロカンの分解には一晩程度要するのに対し、第3の分化誘導方法では、分化誘導できるニューロカンのタンパク質部分を直接作用させるので、分化を早く誘導させたい場合に有効である。   While the degradation of neurocan by chondroitinase takes about one night, the third differentiation inducing method works directly on the protein part of neurocan that can induce differentiation, so it is effective for inducing differentiation early. is there.

尚、コンドロイチナーゼによるニューロカンの分解処理により得られるタンパク質部分は、配列リストNo.1で示されるようなアミノ酸配列を有するタンパク質である。また、第3の分化誘導方法で使用できるコンドロイチナーゼは、第1の分化誘導方法で列挙したものである。   The protein portion obtained by the neurocan decomposition treatment with chondroitinase is shown in SEQ ID NO: 1. A protein having an amino acid sequence as shown in 1. Further, chondroitinases that can be used in the third differentiation induction method are those listed in the first differentiation induction method.

上記第2及び第3の分化誘導方法においても、第1の分化誘導方法と同様に、コリン作動性ニューロンを高い割合で得ることができる。   In the second and third differentiation inducing methods, cholinergic neurons can be obtained at a high rate as in the first differentiation inducing method.

〔神経幹細胞〕
神経幹細胞は、国立病院機構大阪医療センター倫理委員会及び産業技術総合研究所倫理委員会承認の下、妊娠9週齢のヒト胎児前脳部より取り出したhNSPCを、継代培養後、前述の神経幹細胞増殖培地で、約4日間培養して得られたニューロスフェアを、トリプシン処理により単一細胞にしたものを測定に用いた。
[Neural stem cells]
Neural stem cells were obtained by substituting hNSPCs taken from the forebrain of the 9th week of pregnancy with the approval of the National Hospital Organization Osaka Medical Center Ethics Committee and the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. Neurospheres obtained by culturing for about 4 days in a stem cell growth medium were converted into single cells by trypsin treatment and used for measurement.

〔神経幹細胞培養培地〕
下記実施例で使用した培地組成は、以下の通りである。
(a)ニューロスフェア法で使用した培地
DMEM /F12(1:1混合物、シグマ社)
ヒト組換え(以下「hr−」と略記する)EGF(Pepro Tech社)20ng/ml
hr−FGF2(Pepro Tech社)20ng/ml
hr−LIF(ケミコン・インターナショナル社)10ng/ml
ヘパリン(シグマ社)5mg/ml
B27(インビトロジェン社)
HEPES15mM
Antibiotic−antimycotic(インビトロジェン社)
[Neural stem cell culture medium]
The medium composition used in the following examples is as follows.
(A) Medium used in neurosphere method DMEM / F12 (1: 1 mixture, Sigma)
Human recombination (hereinafter abbreviated as “hr-”) EGF (Pepro Tech) 20 ng / ml
hr-FGF2 (Pepro Tech) 20 ng / ml
hr-LIF (Chemicon International) 10 ng / ml
Heparin (Sigma) 5mg / ml
B27 (Invitrogen)
HEPES15mM
Antibiotic-antimycotic (Invitrogen)

(b)hNSPCの分化誘導培地
DMEM /F12(1:1混合物、シグマ社)
ヘパリン(シグマ社)5mg/ml
B27(インビトロジェン社)
HEPES15mM(インビトロジェン社)
Antibiotic−antimycotic(インビトロジェン社)
1%ウシ胎児血清(JPHバイサイエンス社)
レチノイン酸1μM(シグマ社)
(B) hNSPC differentiation induction medium DMEM / F12 (1: 1 mixture, Sigma)
Heparin (Sigma) 5mg / ml
B27 (Invitrogen)
HEPES 15 mM (Invitrogen)
Antibiotic-antimycotic (Invitrogen)
1% fetal bovine serum (JPH Biscience)
Retinoic acid 1μM (Sigma)

(c)CMCH培養液
DMEM /F12(1:1混合物、シグマ社)
ヘパリン(シグマ社)5mg/ml
B27(インビトロジェン社)
15mM HEPES(インビトロジェン社)
Antibiotic−antimycotic(インビトロジェン社)
(C) CMCH culture solution DMEM / F12 (1: 1 mixture, Sigma)
Heparin (Sigma) 5mg / ml
B27 (Invitrogen)
15 mM HEPES (Invitrogen)
Antibiotic-antimycotic (Invitrogen)

〔神経幹細胞がコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを合成することの確認〕
上記神経幹細胞培養培地(a)で、4日間培養した後、培養液を回収した。この培養液を20000×gで15分間遠心分離して、細胞及び細胞くずを除去して、培養上清を得た。
[Confirmation that neural stem cells synthesize chondroitin sulfate proteoglycans]
After culturing in the neural stem cell culture medium (a) for 4 days, the culture solution was collected. This culture solution was centrifuged at 20000 × g for 15 minutes to remove cells and cell debris, thereby obtaining a culture supernatant.

(1)培養上清
得られた培養上清を、イムノドット(ATTO社)を用いて、10μlづつ、ニトロセルロース膜(Advantec社)にブロッティングした。
(1) Culture supernatant The obtained culture supernatant was blotted on a nitrocellulose membrane (Advantec) in 10 μl increments using Immunodot (ATTO).

抗体のニトロセルロース膜への非特異吸着を抑制するために、0.1%Tween20とPBSとの混合液(以下「PBS−T」という)、及び1%BSAを含む溶液中に、ニトロセルロース膜を、室温で1時間浸漬することにより、ブロッキング処理を行った。   In order to suppress non-specific adsorption of the antibody to the nitrocellulose membrane, a nitrocellulose membrane in a solution containing 0.1% Tween 20 and PBS (hereinafter referred to as “PBS-T”) and 1% BSA is used. Was immersed for 1 hour at room temperature to perform a blocking treatment.

一次抗体液として、抗コンドロイチン硫酸モノクローナル抗体であるモノクローナル抗−コンドロイチン硫酸クローンCS−56(シグマ社)を、PBS−Tで1000倍希釈したものを用いた。この一次抗体液中に、ブロッキング処理したニトロセルロース膜を、4℃で一晩浸漬して、一次抗体と反応させた。反応後、ニトロセルロース膜をPBS−Tで洗浄し、次いで二次抗体反応を行った。   A primary anti-chondroitin sulfate monoclonal antibody monoclonal anti-chondroitin sulfate clone CS-56 (Sigma) diluted 1000-fold with PBS-T was used as the primary antibody solution. A blocking-treated nitrocellulose membrane was immersed in this primary antibody solution at 4 ° C. overnight to react with the primary antibody. After the reaction, the nitrocellulose membrane was washed with PBS-T, and then a secondary antibody reaction was performed.

二次抗体として、ヤギ抗マウスIgM(μ)F(ab)抗体を使用し、この二次抗体とHRP(イムノグロブリンGと西洋わさび由来ペルオキシダーゼの架橋物、American Qualex社)をPBS−Tで10000倍希釈した二次抗体液と、室温で、1時間反応させた。 As a secondary antibody, goat anti-mouse IgM (μ) F (ab) 2 antibody was used, and this secondary antibody and HRP (a cross-linked product of immunoglobulin G and horseradish peroxidase, American Qualex) were added with PBS-T. The secondary antibody solution diluted 10,000 times was reacted at room temperature for 1 hour.

二次抗体反応後、PBS−Tで洗浄し、ECL・Plusキット(Amersham Biosciences社)を用いて、化学発光させ、X線フィルムと一緒にカセットにいれて露光し、現像した。結果を図1に示す。   After the secondary antibody reaction, it was washed with PBS-T, chemiluminescent using an ECL • Plus kit (Amersham Biosciences), exposed to a cassette together with an X-ray film, and developed. The results are shown in FIG.

(2)コントロール
コントロールとして、細胞を培養していない神経幹細胞培養液(a)を同様にしてニトロセルロース膜にブロッティングし、同様にブロッキング処理した後、抗体反応させた。抗体反応後、(1)と同様にして発光させた結果を、図1に示す。
(2) Control As a control, a neural stem cell culture solution (a) in which cells were not cultured was similarly blotted on a nitrocellulose membrane, similarly blocked, and then reacted with an antibody. FIG. 1 shows the result of light emission after the antibody reaction in the same manner as (1).

図1から、コントロールでは、変化がなく、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンは含まれていないことが確認できる。一方、神経幹細胞培養上清では、ドットが認められ、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンが存在することを確認できた。従って、神経幹細胞は、培養により、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンを分泌していることが確認できる。   From FIG. 1, it can be confirmed that the control has no change and does not contain chondroitin sulfate proteoglycan. On the other hand, in the neural stem cell culture supernatant, dots were observed, and it was confirmed that chondroitin sulfate proteoglycan was present. Therefore, it can be confirmed that the neural stem cells secrete chondroitin sulfate proteoglycan by culture.

〔コンドロイチナーゼと分化誘導の関係〕
実施例1:
神経幹細胞培養培地(a)で、hNSPCを4日間培養した後、培養液を回収し、この培養液を、10000×gで15分間遠心分離し、培養上清を得た。この培養上清を2つに分け、一方を分子量100000以上と100000未満の化合物とを分離できる分離膜を用いて分画した。分子量100000未満の画分(i)及び分子量100000以上で熱処理されていない画分(ii)に、プロテアーゼフリーコンドロイチナーゼABC(生化学工業社)を1mU/mlとなるように添加し、37℃で、1.5時間反応させた。
[Relationship between chondroitinase and differentiation induction]
Example 1:
After culturing hNSPC in neural stem cell culture medium (a) for 4 days, the culture solution was collected, and this culture solution was centrifuged at 10,000 × g for 15 minutes to obtain a culture supernatant. This culture supernatant was divided into two, and one was fractionated using a separation membrane capable of separating a compound having a molecular weight of 100,000 or more and less than 100,000. Protease-free chondroitinase ABC (Seikagaku Corporation) was added to the fraction (i) having a molecular weight of less than 100,000 and the fraction (ii) not having been heat-treated with a molecular weight of 100,000 or more so as to be 1 mU / ml. And reacted for 1.5 hours.

他方の培養上清に、プロテアーゼフリーコンドロイチナーゼABC(生化学工業社)を1mU/mlとなるように添加し、37℃で、1.5時間反応させた後、100℃で10分間加熱処理した(この加熱処理された培養上清を(iii)とする)。   To the other culture supernatant, protease-free chondroitinase ABC (Seikagaku Corporation) was added to 1 mU / ml, reacted at 37 ° C. for 1.5 hours, and then heat-treated at 100 ° C. for 10 minutes. (This heat-treated culture supernatant is referred to as (iii)).

(i)(ii)(iii)の各コンドロイチナーゼ処理培養液中でhNSPCを培養したところ、(ii)の画分だけが、hNSPCは分化を開始した。(ii)の画分では、分化開始2時間後、培養中のほぼ全てのニューロスフェアが細胞培養用ディッシュの底面に張り付き、培養24時間後には、これらのニューロスフェアから突起を延ばす細胞を確認した(図2)。一般に、コンドロイチン硫酸は、分子量100000以下であるから、(i)の画分ではコンドロイチン硫酸が含まれ、(ii)(iii)の画分にはコンドロイチナーゼによりコンドロイチン硫酸が分解除去されたタンパク質が含まれている。そして、(iii)の画分では、添加したコンドロイチナーゼによって生じた分化誘導剤と考えられるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの分解産物が、加熱処理により、分化誘導能力を喪失したと考えられる。   (I) When hNSPC was cultured in each chondroitinase-treated culture solution of (ii) and (iii), hNSPC started to differentiate only in the fraction of (ii). In the fraction (ii), 2 hours after the start of differentiation, almost all of the neurospheres in culture stuck to the bottom of the cell culture dish, and after 24 hours of culture, cells that extended protrusions were confirmed from these neurospheres. (FIG. 2). In general, since chondroitin sulfate has a molecular weight of 100,000 or less, the fraction (i) contains chondroitin sulfate, and the fraction (ii) and (iii) contains proteins from which chondroitin sulfate has been decomposed and removed by chondroitinase. include. In the fraction (iii), it is considered that the degradation product of chondroitin sulfate proteoglycan, which is considered to be a differentiation inducer produced by the added chondroitinase, has lost its differentiation induction ability by heat treatment.

培養2日後、等量の上記CMCH培養液を加えて4日間培養した後、半分量のCMCH液を変換し、さらに4日間培養した。培養開始から10日後、図3に示すように、ニューロスフェアから多くの細胞が移動して広がり、モノポーラー、バイポーラーの突起をもつ細胞へ分化していることが確認できた。   After 2 days of culture, an equal amount of the above-mentioned CMCH culture solution was added and cultured for 4 days, and then half of the CMCH solution was converted and cultured for 4 more days. Ten days after the start of the culture, as shown in FIG. 3, it was confirmed that many cells migrated and spread from the neurosphere and differentiated into cells having monopolar and bipolar processes.

比較例1:
新しい神経幹細胞培養培地(a)に、1mU/mlとなるようにプロテアーゼフリーコンドロイチナーゼABC(生化学工業社)を添加し、この培養液で、hNSPCを培養した。
hNSPCは、培養開始後、増殖を開始し、ニューロスフェアを形成したが、3日後に、突起をもつ細胞が確認され、分化が誘導されたことが確認できた。
hNSPC培養培地(a)に、単にコンドロイチナーゼを添加しただけでは、分化が誘導されないこと、分化誘導にはhNSPCによる分泌物の存在が必要であることがわかる。
Comparative Example 1:
Protease-free chondroitinase ABC (Seikagaku Corporation) was added to a new neural stem cell culture medium (a) at 1 mU / ml, and hNSPC was cultured in this culture solution.
hNSPC started to grow after the start of culture and formed neurospheres, but after 3 days, cells having protrusions were confirmed, and it was confirmed that differentiation was induced.
It can be seen that differentiation is not induced by simply adding chondroitinase to the hNSPC culture medium (a), and that secretion by hNSPC is necessary for differentiation induction.

比較例2:
培養中のhNSPCを新しい神経幹細胞培養培地(a)に移し、1mU/mlコンドロイチナーゼABCを添加して、37℃で1時間30分反応させた。
反応後、コンドロイチナーゼABCが含まれている培養液を除去し、細胞を分離した。この細胞をDMEM/F12(1:1混合物)で3回洗浄し、コンドロイチナーゼABCを除いた。洗浄した細胞を新しい神経幹細胞培養培地(a)で培養を開始した。培養後、増殖を開始し、ニューロスフェアが形成された。培養開始から3日すぎても、分化は認められなかった。
従って、予め細胞をコンドロイチナーゼABCで処理しても、ならし培地にコンドロイチナーゼABCが存在しないと、分化を誘導できないことがわかる。
Comparative Example 2:
The hNSPC in culture was transferred to a new neural stem cell culture medium (a), 1 mU / ml chondroitinase ABC was added, and reacted at 37 ° C. for 1 hour 30 minutes.
After the reaction, the culture solution containing chondroitinase ABC was removed, and the cells were separated. The cells were washed 3 times with DMEM / F12 (1: 1 mixture) to remove chondroitinase ABC. The washed cells were cultured in a new neural stem cell culture medium (a). After culture, growth started and neurospheres were formed. Even after 3 days from the start of culture, no differentiation was observed.
Therefore, it can be seen that even if cells are pretreated with chondroitinase ABC, differentiation cannot be induced unless chondroitinase ABC is present in the conditioned medium.

〔分化誘導の解析〕
実施例2:
上記実施例1で10日間培養したhNSPCについて、培養液を除去し、分化誘導された細胞集団を回収した。この細胞集団を、4%パラホルムアルデヒドを添加し、4℃で20分間反応させた。パラホルムアルデヒドによる固定後、細胞をPBSで10分間、3回洗浄した。
[Analysis of differentiation induction]
Example 2:
For hNSPC cultured for 10 days in Example 1 above, the culture solution was removed, and the cell population induced to differentiate was collected. This cell population was added with 4% paraformaldehyde and allowed to react at 4 ° C. for 20 minutes. After fixation with paraformaldehyde, the cells were washed 3 times with PBS for 10 minutes.

洗浄した細胞を、ヤギ血清(10%)、トリトンX−100(0.01%)を含むPBSと混合し、室温で1時間ブロッキング反応を行った。ブロッキング後、一次抗体液を添加して、4℃で一晩反応させた。ここで、一次抗体液としては、10%ヤギ血清、0.01%トリトンX−100を含有するPBSを希釈液として、βIII(βIIIチューブリンに対するモノクローナル抗体:BABCO社)を500倍、GFAP(抗グリア細胞繊維性酸性タンパク質ポリクローナル抗体:シグマ社)を80倍に希釈した溶液を用いた。   The washed cells were mixed with PBS containing goat serum (10%) and Triton X-100 (0.01%), and a blocking reaction was performed at room temperature for 1 hour. After blocking, a primary antibody solution was added and reacted at 4 ° C. overnight. Here, as a primary antibody solution, PBS containing 10% goat serum and 0.01% Triton X-100 was used as a diluent, βIII (monoclonal antibody against βIII tubulin: BABCO) 500 times, GFAP (anti-antibody). A solution obtained by diluting glial cell fibrillary acidic protein polyclonal antibody (Sigma) by 80 times was used.

一次抗体溶液との反応後、反応液を除去して、PBSで洗浄した。次いで、二次抗体液と室温で1時間反応させた。ここで、二次抗体液としては、Alexa抗マウスIg抗体488及びAlexa抗マウスIg抗体568(いずれもモレキュラー・プローブ社)を、ヤギ血清(10%)及びトリトンX−100(0.01%)を含むPBSで、500倍希釈したものを用いた。また、二次抗体液にTOPRO−3(モレキュラー・プローブ社)を添加し、二次抗体溶液との反応の間に、核染色を行った。
反応後、培養液を除去して、PBSで洗浄し、更に超純水で洗浄して、封入した。
After the reaction with the primary antibody solution, the reaction solution was removed and washed with PBS. Subsequently, it was made to react with a secondary antibody solution at room temperature for 1 hour. Here, as the secondary antibody solution, Alexa anti-mouse Ig antibody 488 and Alexa anti-mouse Ig antibody 568 (both molecular probes), goat serum (10%) and Triton X-100 (0.01%) A 500-fold diluted PBS was used. Moreover, TOPRO-3 (Molecular Probes) was added to the secondary antibody solution, and nuclear staining was performed during the reaction with the secondary antibody solution.
After the reaction, the culture solution was removed, washed with PBS, further washed with ultrapure water, and sealed.

共焦点レーザースキャン顕微鏡(LSM510、Carl Zeiss社製)を用いて、細胞を観察した。各染色結果を図4〜図6に示す。また、顕微鏡観察に基づいて、ニューロンマーカー分子であるβIII陽性細胞、アストロサイトマーカー分子であるGFAP陽性細胞の割合を解析した結果、表1のようになった。   The cells were observed using a confocal laser scanning microscope (LSM510, manufactured by Carl Zeiss). Each staining result is shown in FIGS. Moreover, as a result of analyzing the ratio of βIII positive cells that are neuronal marker molecules and GFAP positive cells that are astrocyte marker molecules based on microscopic observation, the results are shown in Table 1.

比較例3:
神経幹細胞増殖培養方法であるニューロスフェア法に用いる培地から、増殖因子を除外した従来の分化誘導培地(上記(b)参照)を用いて、実施例2と同様にして、神経幹細胞を10日間培養した。培養後、実施例1と同様にして、一次抗体反応、二次抗体反応を行い、共焦点レーザースキャン顕微鏡(LSM510、Carl Zeiss社製)を用いて、細胞を観察した。各染色結果を図7〜図9に示す。また、顕微鏡観察に基づいて、ニューロンマーカー分子であるβIII陽性細胞、アストロサイトマーカー分子であるGFAP陽性細胞の割合を解析した結果、表1のようになった。
Comparative Example 3:
Neural stem cells are cultured for 10 days in the same manner as in Example 2 using a conventional differentiation-inducing medium (see (b) above) excluding growth factors from the medium used for the neurosphere method, which is a neural stem cell growth culture method. did. After the culture, primary antibody reaction and secondary antibody reaction were performed in the same manner as in Example 1, and the cells were observed using a confocal laser scanning microscope (LSM510, manufactured by Carl Zeiss). Each staining result is shown in FIGS. Moreover, as a result of analyzing the ratio of βIII positive cells that are neuron marker molecules and GFAP positive cells that are astrocyte marker molecules based on microscopic observation, the results are shown in Table 1.

参考例1:
コントロールとして、分化誘導培地に供する前の細胞について、一次抗体反応及び二次抗体反応を行い、初期の神経細胞の存在割合を調べた。結果を表1に示す。
Reference example 1:
As a control, the primary antibody reaction and the secondary antibody reaction were performed on the cells before being subjected to the differentiation induction medium, and the existence ratio of the initial nerve cells was examined. The results are shown in Table 1.

表1から、従来の分化誘導培地では、グリア細胞に分化する割合が高かった(ニューロン:アストロサイト=2:7)のに対し、本発明の分化誘導培地では、ニューロンに分化する割合が高い(ニューロン:アストロサイト=4:5)ことがわかる。従って、本発明の分化誘導方法は、神経幹細胞からニューロンを高効率に分化誘導する方法であることがわかる。   From Table 1, in the conventional differentiation-inducing medium, the ratio of differentiation into glial cells was high (neuron: astrocyte = 2: 7), whereas in the differentiation-inducing medium of the present invention, the ratio of differentiation into neurons was high ( Neuron: astrocyte = 4: 5). Therefore, it can be seen that the differentiation inducing method of the present invention is a method for inducing differentiation of neurons from neural stem cells with high efficiency.

〔分化誘導されたニューロンの解析〕
実施例2で得られた β−III陽性細胞(ニューロン)の種類を確認するために、以下の実験を行った。
[Analysis of differentiation-induced neurons]
In order to confirm the types of β-III positive cells (neurons) obtained in Example 2, the following experiment was performed.

上記実施例1で10日間培養したhNSPCについて、培養液を除去し、分化誘導された細胞集団を回収した。この細胞集団を、4%パラホルムアルデヒドを添加し、室温で20分間反応させた。パラホルムアルデヒドによる固定後、細胞をPBSで10分間、3回洗浄した。   For hNSPC cultured for 10 days in Example 1 above, the culture solution was removed, and the cell population induced to differentiate was collected. This cell population was added with 4% paraformaldehyde and allowed to react for 20 minutes at room temperature. After fixation with paraformaldehyde, the cells were washed 3 times with PBS for 10 minutes.

洗浄した細胞を、0.25%ゼラチン、0.01%トリトンX−100を含むPBSを用いて、室温で1時間ブロッキング反応を行った。ブロッキング後、一次抗体液を添加して、4℃で一晩反応させた。ここで、抗アセチルコリントランスフェラーゼ抗体の反応については、図10に示す操作フローに基づいて反応させ、抗GABA抗体及び抗グルタミン酸抗体との反応については、図11に示す操作フローに基づいて反応させた。   The washed cells were subjected to a blocking reaction for 1 hour at room temperature using PBS containing 0.25% gelatin and 0.01% Triton X-100. After blocking, a primary antibody solution was added and reacted at 4 ° C. overnight. Here, the reaction of the anti-acetylcholine transferase antibody was caused to react based on the operation flow shown in FIG. 10, and the reaction with the anti-GABA antibody and the anti-glutamic acid antibody was caused to react based on the operation flow shown in FIG.

(1)抗アセチルコリントランスフェラーゼ抗体との反応
一次抗体液として、ヤギ抗コリンアセチルトランスフェラーゼ(chat)ポリクローナル抗体(Chemicon社)を、0.25%ゼラチン、0.01%トリトンX−100を含むPBSで200倍希釈した希釈液を用いた。この一次抗体溶液と4℃で一晩反応させた後、反応液を除去し、PBSで10分間3回洗浄した。次いで、二次抗体液と室温で1時間反応させた。ここで、二次抗体液としては、Alexa抗ヤギIg抗体568を、0.25%ゼラチン、0.01%トリトンX−100を含むPBSで希釈した希釈液を用いた。反応後、反応液を除去し、PBSで10分間3回洗浄した。次いで、ヤギ血清(10%)及びトリトンX−100(0.01%)を含むPBSで、ブロッキング反応(室温、60分間)を行った後、β−III(β−チューブリンに対するモノクローナル抗体:バブコ社)をヤギ血清(10%)及びトリトンX−100(0.01%)を含むPBSで希釈した一次抗体反応液と反応させた(室温、2時間)。反応後、反応液を除去し、PBSで10分間3回洗浄した後、Alexa抗ヤギIgG抗体568を、ヤギ血清(10%)、トリトンX−100(0.01%)、TOPRO3を含むPBSで希釈した二次抗体液と、室温で60分間反応させた。反応液を除去後、細胞をPBSで10分間3回洗浄した後、共焦点レーザースキャン顕微鏡(LSM510、Carl Zeiss社製)を用いて、細胞を観察した。
(1) Reaction with anti-acetylcholine transferase antibody As a primary antibody solution, goat anti-choline acetyltransferase (chat) polyclonal antibody (Chemicon) was added with PBS containing 0.25% gelatin and 0.01% Triton X-100 in 200%. A diluted solution was used. After making it react with this primary antibody solution at 4 degreeC overnight, the reaction liquid was removed and it wash | cleaned 3 times for 10 minutes by PBS. Subsequently, it was made to react with a secondary antibody solution at room temperature for 1 hour. Here, as the secondary antibody solution, a diluted solution obtained by diluting Alexa anti-goat Ig antibody 568 with PBS containing 0.25% gelatin and 0.01% Triton X-100 was used. After the reaction, the reaction solution was removed and washed 3 times with PBS for 10 minutes. Subsequently, after blocking reaction (room temperature, 60 minutes) with PBS containing goat serum (10%) and Triton X-100 (0.01%), β-III (monoclonal antibody against β-tubulin: Babco Was reacted with a primary antibody reaction solution diluted with PBS containing goat serum (10%) and Triton X-100 (0.01%) (room temperature, 2 hours). After the reaction, the reaction solution was removed and washed with PBS three times for 10 minutes, and then Alexa anti-goat IgG antibody 568 was washed with PBS containing goat serum (10%), Triton X-100 (0.01%), and TOPRO3. The diluted secondary antibody solution was reacted at room temperature for 60 minutes. After removing the reaction solution, the cells were washed with PBS three times for 10 minutes, and then observed using a confocal laser scanning microscope (LSM510, manufactured by Carl Zeiss).

(2)抗GABA抗体、抗グルタミン酸抗体との反応
はじめに、ウサギ抗GABAポリクローナル抗体(シグマ社)とβIII(βチューブリンに対するモノクローナル抗体:バブコ社)との混合液、ウサギ抗グルタミン酸ポリクローナル抗体(シグマ社)とβ−III(バブコ社)との混合液を調製し、これらの混合液をヤギ血清(10%)及びトリトンX−100(0.01%)を含むPBSで希釈した希釈液を一次抗体反応液として用いた。
(2) Reaction with anti-GABA antibody and anti-glutamic acid antibody First, a mixed solution of rabbit anti-GABA polyclonal antibody (Sigma) and βIII (monoclonal antibody against β-tubulin: Babco), rabbit anti-glutamic acid polyclonal antibody (Sigma) ) And β-III (Babco), a diluted solution obtained by diluting these mixtures with PBS containing goat serum (10%) and Triton X-100 (0.01%) is a primary antibody. Used as a reaction solution.

この一次反応液と4℃で一晩反応させた後、反応液を除去し、PBSで10分間3回洗浄した。次いで、二次抗体反応を室温で60分間行った。二次抗体反応液としては、Alexa抗ヤギIgG抗体568、Alexa抗ウサギ抗体488(いずれもモレキュラー・プローブ社)を、ヤギ血清(10%)、トリトンX−100(0.01%)及びTOPRO−3(モレキュラー・プローブ社)をPBSで希釈した希釈液を用いた。反応後、反応液を除去し、PBSで10分間3回洗浄した後、共焦点レーザースキャン顕微鏡(LSM510、Carl Zeiss社製)を用いて、細胞を観察した。   After making this primary reaction liquid react at 4 degreeC overnight, the reaction liquid was removed and it wash | cleaned 3 times for 10 minutes by PBS. The secondary antibody reaction was then performed at room temperature for 60 minutes. As secondary antibody reaction solutions, Alexa anti-goat IgG antibody 568, Alexa anti-rabbit antibody 488 (both molecular probes), goat serum (10%), Triton X-100 (0.01%) and TOPRO- A diluted solution of 3 (Molecular Probes) diluted with PBS was used. After the reaction, the reaction solution was removed, washed with PBS three times for 10 minutes, and then the cells were observed using a confocal laser scanning microscope (LSM510, manufactured by Carl Zeiss).

(3)観察結果
顕微鏡観察により、各標識二次抗体に基づいて、β−III陽性細胞における各抗体の存在割合を調べた。コリン作動性ニューロンが33.3±6.76%、GABA作動性ニューロンが56.2±9.43%、グルタミン酸作動性ニューロンが11±3.61%であった。
(3) Observation result The existence ratio of each antibody in β-III positive cells was examined based on each labeled secondary antibody by microscopic observation. Cholinergic neurons were 33.3 ± 6.76%, GABAergic neurons were 56.2 ± 9.43%, and glutamatergic neurons were 11 ± 3.61%.

〔コンドロイチナーゼの種類と分化誘導の関係〕
上記神経幹細胞培養培地(a)で、hNSPCを14日間培養した後、培養液を回収し、この培養液を、1000×gで15分間遠心分離し、培養上清を得た。
[Relationship between chondroitinase types and differentiation induction]
After culturing hNSPC in the neural stem cell culture medium (a) for 14 days, the culture solution was collected, and this culture solution was centrifuged at 1000 × g for 15 minutes to obtain a culture supernatant.

この培養上清を3つのグループの分け、各グループに、プロテアーゼフリーコンドロイチナーゼABC、コンドロイチナーゼAC−I、又はコンドロイチナーゼB(いずれも生化学工業社)を1mU/ml添加し、hNSPCを加えて培養した。24時間培養後の状態を顕微鏡で観察した。コンドロイチナーゼABCを添加した場合の顕微鏡写真を図12に、コンドロイチナーゼAC−Iを添加した場合の顕微鏡写真を図13に、コンドロイチナーゼBを添加した場合の顕微鏡写真を図14に示す。   The culture supernatant was divided into three groups, and protease free chondroitinase ABC, chondroitinase AC-I, or chondroitinase B (all from Seikagaku Corporation) was added to each group, and hNSPC Was added and cultured. The state after culturing for 24 hours was observed with a microscope. FIG. 12 shows a photomicrograph when chondroitinase ABC is added, FIG. 13 shows a photomicrograph when chondroitinase AC-I is added, and FIG. 14 shows a photomicrograph when chondroitinase B is added. .

図12〜図14を比較するとわかるように、コンドロイチナーゼABC、コンドロイチナーゼAC−Iを含む培養上清では十分な分化誘導が起っていたが、コンドロイチナーゼBを含む培養上清では分化誘導割合が少なかった。   As can be seen by comparing FIGS. 12 to 14, sufficient differentiation induction occurred in the culture supernatant containing chondroitinase ABC and chondroitinase AC-I, but in the culture supernatant containing chondroitinase B, The differentiation induction rate was small.

〔分化誘導因子の単離〕
(1)分化誘導能を有する画分の決定
神経幹細胞培地(a)にhNSPCを播種し、14日間培養した後、10000×gで15分間遠心し、上清を分取した。この上清を分子量1000000で分画する限外濾過膜アミコンウルトラ−15(ミリポア社)に移し、分子量1000000以上と分子量1000000未満に分離した。ここで、分子量1000000以上の画分に対しては、分画時にタンパク質濃縮を行なった後、溶媒をDEAEカラム平衡化バッファー(50mM Tris、300mM NaCl)で置換した。
[Isolation of differentiation-inducing factor]
(1) Determination of fraction having differentiation-inducing ability hNSPC was seeded in neural stem cell medium (a), cultured for 14 days, centrifuged at 10,000 xg for 15 minutes, and the supernatant was collected. This supernatant was transferred to an ultrafiltration membrane Amicon Ultra-15 (Millipore) that fractionated at a molecular weight of 1000000, and separated into a molecular weight of 1000000 or more and less than 1000000. Here, for fractions having a molecular weight of 1,000,000 or more, protein concentration was performed during fractionation, and the solvent was replaced with DEAE column equilibration buffer (50 mM Tris, 300 mM NaCl).

得られた分子量1000000以上の画分をマイクレス0.45μm(ミリポア社)で、濾過することにより、不溶物を除いた後、陰イオン交換カラムHitrap DEAE FF(アマシャムバイオサイエンス社)に投入した。このイオン交換カラムを、DEAEカラム平衡化バッファーで洗浄した後、DEAEカラム溶出バッファー1(50mM Tris、600mM NaCl)で溶出し、引き続きDEAEカラム溶出バッファー2(50mM Tris、1M NaCl)で溶出した。DEAEカラム溶出バッファー1で溶出した画分に、界面活性剤ポリオキシエチレンラウリンエーテル(Brij35)を、最終濃度0.01%になるように加えた。この画分に、ヘパリンカラム平衡化バッファー(50mM Tris、0.01%Brij35)1画分の5倍量を加え、アフィニティカラムHitrapヘパリンHP(アマルシャムバイオサイエンス社)に充填した。ヘパリンカラム平衡化バッファーで洗浄した後、クロマトグラフィーシステムAKTAexplorer10XT(アマシャムバイオサイエンス社)に接続した。このシステムを用いて、ヘパリンカラム平衡化バッファーからヘパリンカラム溶出バッファー(50mM Tris、1M NaCl、0.01%Brij35)のグラジエント溶出を行ない、hNSPCの分化誘導分子を含む溶出画分を採取した。分化誘導分子を含む溶出画分は50mM Tris、350mM NaCl、0.01%Brij35の溶出バッファーから、50mM Tris、420mM NaCl、0.01%Brij35の溶出バッファーで溶出される画分に含まれる。   The obtained fraction with a molecular weight of 1,000,000 or more was filtered through Mikeless 0.45 μm (Millipore) to remove insolubles, and then charged into an anion exchange column Hitrap DEAE FF (Amersham Biosciences). This ion exchange column was washed with DEAE column equilibration buffer, then eluted with DEAE column elution buffer 1 (50 mM Tris, 600 mM NaCl), and then eluted with DEAE column elution buffer 2 (50 mM Tris, 1 M NaCl). Surfactant polyoxyethylene laurin ether (Brij35) was added to the fraction eluted with DEAE column elution buffer 1 to a final concentration of 0.01%. To this fraction, 5 times the amount of one fraction of heparin column equilibration buffer (50 mM Tris, 0.01% Brij35) was added, and the resultant was loaded into an affinity column Hitrap heparin HP (Amarsham Biosciences). After washing with a heparin column equilibration buffer, it was connected to a chromatography system AKTAexplorer10XT (Amersham Bioscience). Using this system, a gradient elution of a heparin column elution buffer (50 mM Tris, 1 M NaCl, 0.01% Brij35) was performed from the heparin column equilibration buffer, and an elution fraction containing hNSPC differentiation-inducing molecules was collected. The elution fraction containing a differentiation-inducing molecule is contained in a fraction eluted from an elution buffer of 50 mM Tris, 350 mM NaCl, 0.01% Brij35 with an elution buffer of 50 mM Tris, 420 mM NaCl, 0.01% Brij35.

尚、溶出画分が分化誘導分子を含むか否かの確認(分化誘導能の確認)は、CMCH培地をいれた培養ディッシュに、溶出画分を確認培地の2.5%〜5%量(50mMトリス+1M NaCl+0.01%Brij35が溶媒となっている)と1mUプロテアーゼフリーコンドロイチナーゼABC(生化学工業社)を添加して、COインキュベーター内に一晩静置した後、顕微鏡でhNSPCの形態、培養ディッシュへの付着を観察することにより行なった。浮遊していたhNSPCの細胞塊が、培養ディッシュ底面へ付着し、突起を延ばし、細胞塊からの移動が見られたとき、hNSPCが分化した、すなわち当該溶出画分は分化誘導能を有すると判定した。 Confirmation of whether or not the elution fraction contains a differentiation-inducing molecule (confirmation of differentiation-inducing ability) is carried out by adding 2.5% to 5% of the confirmation medium with the elution fraction in a culture dish containing CMCH medium ( 50 mM Tris + 1 M NaCl + 0.01% Brij35 as a solvent) and 1 mU protease-free chondroitinase ABC (Seikagaku Corporation) were added and allowed to stand overnight in a CO 2 incubator. This was done by observing the morphology and adhesion to the culture dish. When suspended hNSPC cell mass adheres to the bottom of the culture dish, extends the protrusion, and migration from the cell mass is observed, it is determined that hNSPC has differentiated, that is, the eluted fraction has differentiation-inducing ability. did.

(2)分化誘導能を有する分子の単離精製
(1)で採取した分化誘導能を有する溶出画分を、ヘパリンカラム平衡化バッファーで10倍希釈した。この希釈液を、陰イオンカラムMONOQカラム(アマシャムバイオサイエンス社)に充填した。ヘパリンカラム平衡化バッファーでカラムを洗浄した後、ヘパリンカラム平衡化バッファーからヘパリンカラム溶出バッファーのグラジエント溶出を行なった。(1)で行なった分化誘導能の確認方法にしたがって、hNSPCへの分化誘導能を評価した結果、50mM Tris、950mM NaCl、0.01%Brij35の溶出バッファー画分から、50mM Tris、1M NaCl、0.01%Brij35の溶出バッファーで溶出される画分では、図15に示すように、分化誘導が見られた。尚、CMCH培地に、50mMトリス+1M NaCl+0.01%Brij35+1mUプロテアーゼフリーコンドロイチナーゼABC(生化学工業社)を添加したものをコントロールとして、COインキュベーター内に一晩静置した場合には、図16に示すように、細胞塊から延びる突起が認められなかった。図15及び図16中のスケールバーの長さは、50μmである。
(2) Isolation and purification of molecule having differentiation-inducing ability The elution fraction with differentiation-inducing ability collected in (1) was diluted 10-fold with a heparin column equilibration buffer. This diluted solution was packed in an anion column MONOQ column (Amersham Bioscience). After washing the column with the heparin column equilibration buffer, gradient elution of the heparin column elution buffer from the heparin column equilibration buffer was performed. According to the method for confirming differentiation inducing ability performed in (1), the ability to induce differentiation into hNSPC was evaluated. As a result, from the elution buffer fraction of 50 mM Tris, 950 mM NaCl, 0.01% Brij35, 50 mM Tris, 1 M NaCl, 0 In the fraction eluted with an elution buffer of .01% Brij35, differentiation induction was observed as shown in FIG. In addition, when the medium was added with 50 mM Tris + 1 M NaCl + 0.01% Brij35 + 1 mU protease-free chondroitinase ABC (Seikagaku Corporation) as a control and left in a CO 2 incubator overnight, FIG. As shown in FIG. 4, no protrusion extending from the cell mass was observed. The length of the scale bar in FIGS. 15 and 16 is 50 μm.

(1)のへパリンカラムに充填した画分、上記MONOQカラムに充填した画分、及びMONOQの溶出画分のうち、分化誘導能を示した画分について、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−−PAGE)の結果を、図17に示す。分化誘導能を有するMONOQ画分では、分子量578000ダルトンのバンドがひとつ見られた。hNSPCの馴し培地に含まれる分化誘導活性化能を有する分子は、578000ダルトンの分子であることがわかった。   Among the fractions packed in the heparin column of (1), the fraction packed in the MONOQ column, and the fraction eluted with MONOQ, SDS polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-- The results of PAGE) are shown in FIG. In the MONOQ fraction having differentiation-inducing ability, one band with a molecular weight of 578,000 daltons was observed. It was found that the molecule having the differentiation-inducing activation ability contained in the conditioned medium of hNSPC was a 578,000 dalton molecule.

〔分化誘導因子の同定〕
精製した578000ダルトンの分子について、以下のようにして、質量分析計(BRUKERDALTONICS社のUltraflex)を用いて同定した。
[Identification of differentiation-inducing factor]
The purified 578,000 dalton molecule was identified using a mass spectrometer (Ultraflex from BRUKERDALTONICS) as follows.

はじめに、578000ダルトンの分子に、1mUプロテアーゼフリーコンドロイチナーゼABCを加え、37℃で60分間反応させて、コンドロイチン硫酸鎖を切断した。   First, 1 mU protease-free chondroitinase ABC was added to a 578,000 dalton molecule and reacted at 37 ° C. for 60 minutes to cleave the chondroitin sulfate chain.

コンドロイチナーゼ処理により得られたタンパク質分子をSDS−PAGEにかけ、クマシー染色後、染色されたバンドを切り出した。切り出したバンドをトリプシン処理し、得られた断片について、MS/MS解析で同定した。MS/MS解析結果(マススペクトル)を、図18(a)(b)(c)に示す。これらから、単離した分子は、ニューロカン(配列リストNo.1)であることがわかった。図18(a)は、アミノ酸配列145−165番目に該当する「GIEDEQDLVPLEVTGVVFHYR」であり、図18(b)は、257−269番目に該当する「ELGGEVFYVGPAR」であり、図18(c)は1155−1170番目に該当する「DFQWTDNTGLQFENWR」である。   The protein molecule obtained by the chondroitinase treatment was subjected to SDS-PAGE, and after staining with Coomassie, the stained band was cut out. The excised band was trypsinized and the resulting fragment was identified by MS / MS analysis. The results of MS / MS analysis (mass spectrum) are shown in FIGS. 18 (a), (b) and (c). From these, it was found that the isolated molecule was neurocan (sequence list No. 1). 18 (a) shows “GIEDEQDLVPLEVTGVVFHYR” corresponding to amino acid sequence 145 to 165th, FIG. 18 (b) shows “ELGGEVFYVGPAR” corresponding to 257-269th, and FIG. This is “DFQWTDNTGLQFENWR” corresponding to the 1170th.

〔単離物質のニューロン分化誘導能の確認〕
上記で単離精製した分化誘導能を有する分子(578000ダルトン)を含む画分を用いて分化誘導された細胞集団を回収した。この細胞集団を、4%パラホルムアルデヒドを添加し、4℃で20分間反応させた。パラホルムアルデヒドによる固定後、細胞をPBSで10分間、3回洗浄した。
[Confirmation of neuronal differentiation-inducing ability of isolated substance]
The cell population induced to differentiate was collected using the fraction containing the molecule having differentiation-inducing ability (578,000 daltons) isolated and purified as described above. This cell population was added with 4% paraformaldehyde and allowed to react at 4 ° C. for 20 minutes. After fixation with paraformaldehyde, the cells were washed 3 times with PBS for 10 minutes.

洗浄した細胞を、ヤギ血清(10%)、トリトンX−100(0.01%)を含むPBSと混合し、室温で1時間ブロッキング反応を行った。ブロッキング後、一次抗体液を添加して、4℃で一晩反応させた。ここで、一次抗体液としては、10%ヤギ血清、0.01%トリトンX−100を含有するPBSを希釈液として、βIII(βIIIチューブリンに対するモノクローナル抗体:BABCO社)を500倍、GFAP(抗グリア細胞繊維性酸性タンパク質ポリクローナル抗体:シグマ社)を80倍に希釈した溶液を用いた。   The washed cells were mixed with PBS containing goat serum (10%) and Triton X-100 (0.01%), and a blocking reaction was performed at room temperature for 1 hour. After blocking, a primary antibody solution was added and reacted at 4 ° C. overnight. Here, as a primary antibody solution, PBS containing 10% goat serum and 0.01% Triton X-100 was used as a diluent, βIII (monoclonal antibody against βIII tubulin: BABCO) 500 times, GFAP (anti-antibody). A solution obtained by diluting glial cell fibrillary acidic protein polyclonal antibody (Sigma) by 80 times was used.

一次抗体溶液との反応後、反応液を除去して、PBSで洗浄した。次いで、二次抗体液と室温で1時間反応させた。ここで、二次抗体液としては、Alexa抗マウスIg抗体488及びAlexa抗マウスIg抗体568(いずれもモレキュラー・プローブ社)を、ヤギ血清(10%)及びトリトンX−100(0.01%)を含むPBSで、500倍希釈したものを用いた。また、二次抗体液にTOPRO−3(モレキュラー・プローブ社)を添加し、二次抗体溶液との反応の間に、核染色を行った。
反応後、培養液を除去して、PBSで洗浄し、更に超純水で洗浄して、封入した。
After the reaction with the primary antibody solution, the reaction solution was removed and washed with PBS. Subsequently, it was made to react with a secondary antibody solution at room temperature for 1 hour. Here, as the secondary antibody solution, Alexa anti-mouse Ig antibody 488 and Alexa anti-mouse Ig antibody 568 (both molecular probes), goat serum (10%) and Triton X-100 (0.01%) A 500-fold diluted PBS was used. Moreover, TOPRO-3 (Molecular Probes) was added to the secondary antibody solution, and nuclear staining was performed during the reaction with the secondary antibody solution.
After the reaction, the culture solution was removed, washed with PBS, further washed with ultrapure water, and sealed.

共焦点レーザースキャン顕微鏡(LSM510、Carl Zeiss社製)を用いて、細胞を観察した。βIII及びGFAPの染色結果を図19に示す。図19より、ニューロンマーカー分子であるβIII陽性細胞及びアストロサイトマーカー分子であるGFAP陽性細胞が存在することがわかる。図19中のスケールバーの長さは50μmである。   The cells were observed using a confocal laser scanning microscope (LSM510, manufactured by Carl Zeiss). The staining results of βIII and GFAP are shown in FIG. FIG. 19 shows that there are βIII positive cells that are neuronal marker molecules and GFAP positive cells that are astrocyte marker molecules. The length of the scale bar in FIG. 19 is 50 μm.

βIII陽性細胞(ニューロン)の種類を確認するために、上記の「(1)抗アセチルコリントランスフェラーゼ抗体(ChAT)と反応」に従って反応させた。反応後、共焦点レーザースキャン顕微鏡(LSM510、Carl Zeiss社製)写真の結果を図20に示す。図20からわかるように、アセチルコリントランスフェラーゼ陽性細胞が認められ、コリン作動性ニューロンが存在することが確認できた。図20中のスケールバーの長さは50μmである。   In order to confirm the type of βIII-positive cells (neurons), the reaction was carried out according to the above “(1) Reaction with anti-acetylcholine transferase antibody (ChAT)”. After the reaction, the result of a confocal laser scanning microscope (LSM510, manufactured by Carl Zeiss) photograph is shown in FIG. As can be seen from FIG. 20, acetylcholine transferase positive cells were observed, confirming the presence of cholinergic neurons. The length of the scale bar in FIG. 20 is 50 μm.

本発明の神経幹細胞の分化誘導方法によれば、培養中のhNSPCにコンドロイチナーゼを添加するだけで、あるいは継代したばかりのhNSPCにニューロカン及びコンドロイチナーゼの組合わせ、又はニューロカンのコンドロイチナーゼ分解により生じるタンパク質分子を加えるだけで、高効率でニューロンへ分化誘導することができ、しかもGABA作動性ニューロンだけでなく、コリン作動性ニューロンを高い割合で得ることができる。
従って、本発明の分化誘導方法、分化誘導剤、分化誘導培地は、神経疾患の移植用ニューロン、特にアルツハイマー治療用ニューロンをインビトロで簡易に製造する方法として利用できる。
According to the method for inducing differentiation of neural stem cells of the present invention, a chondroitinase is simply added to hNSPC in culture, or a combination of neurocan and chondroitinase or a chondroitinase of neurocan is added to hNSPC just subcultured. By adding a protein molecule generated by degrading itinase, differentiation into neurons can be induced with high efficiency, and not only GABAergic neurons but also cholinergic neurons can be obtained at a high rate.
Therefore, the differentiation-inducing method, differentiation-inducing agent, and differentiation-inducing medium of the present invention can be used as a method for easily producing neurons for transplantation of neurological diseases, particularly neurons for treating Alzheimer's in vitro.

抗コンドロイチン硫酸モノクローナル抗体との発光反応の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the luminescent reaction with an anti-chondroitin sulfate monoclonal antibody. 実施例1の分化開始24時間後の状態を示す光学顕微鏡写真(倍率100倍)である。2 is an optical micrograph (magnification 100 times) showing a state 24 hours after the start of differentiation in Example 1. 実施例1の分化開始10日後の状態を示す光学顕微鏡写真(倍率100倍)である。2 is an optical micrograph (magnification 100 times) showing a state 10 days after the start of differentiation in Example 1. 実施例2のβIII染色結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。3 is an optical micrograph (magnification 200 times) showing the βIII staining result of Example 2. 実施例2のGFAPの染色結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。2 is an optical micrograph (magnification 200 times) showing the result of staining GFAP of Example 2. 実施例2の核染色結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。2 is an optical micrograph (magnification 200 times) showing the result of nuclear staining of Example 2. 比較例3のβIII染色結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。4 is an optical micrograph (magnification 200 times) showing the βIII staining result of Comparative Example 3. 比較例3のGFAPの染色結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。It is an optical microscope photograph (magnification 200 times) which shows the dyeing | staining result of GFAP of the comparative example 3. 比較例3の核染色結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。4 is an optical micrograph (magnification 200 times) showing the result of nuclear staining in Comparative Example 3. 抗アセチルコリントランスフェラーゼ抗体との反応操作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows reaction operation with an anti- acetylcholine transferase antibody. 抗GABA抗体及び抗グルタミン酸抗体との反応操作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows reaction operation with an anti- GABA antibody and an anti- glutamic acid antibody. コンドロイチナーゼABCを添加した場合の顕微鏡写真(倍率200倍)である。It is a microscope picture (200-times multiplication factor) at the time of adding chondroitinase ABC. コンドロイチナーゼAC−Iを添加した場合の顕微鏡写真(倍率200倍)である。It is a microscope picture (200-times multiplication factor) at the time of adding chondroitinase AC-I. コンドロイチナーゼBを添加した場合の顕微鏡写真(倍率200倍)である。It is a microscope picture (magnification 200 times) at the time of adding chondroitinase B. 分化誘導能を有するMONOQ溶出画分で分化誘導したhNSPCの結果を示す顕微鏡写真(100倍)である。It is a microscope picture (100 times) which shows the result of hNSPC which induced differentiation with the MONOQ elution fraction which has differentiation-inducing ability. コントロールの分化誘導能評価試験結果を示す顕微鏡写真(100倍)である。It is a microscope picture (100 time) which shows the differentiation-inducing ability evaluation test result of control. ヘパリン充填液、MONOQ充填液、及びMONOQの分化誘導活性画分のSDS−PAGEの結果である。It is a result of SDS-PAGE of heparin filling liquid, MONOQ filling liquid, and differentiation-inducing activity fraction of MONOQ. 単離物質のMS分析の結果(マススペクトル)である。It is a result (mass spectrum) of MS analysis of an isolated substance. MONOQの分化誘導活性画分のβIII及びGFAP染色結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。It is an optical microscope photograph (magnification 200 times) showing the βIII and GFAP staining results of the MONOQ differentiation-inducing activity fraction. βIII陽性細胞を、ChATで染色した結果を示す光学顕微鏡写真(倍率200倍)である。It is an optical micrograph (magnification 200 times) showing the result of staining βIII-positive cells with ChAT.

Claims (13)

培養中の神経幹細胞培地に、コンドロイチナーゼを添加して、神経幹細胞の分化を誘導する方法。 A method of inducing differentiation of neural stem cells by adding chondroitinase to a neural stem cell medium in culture. 前記培地には血清が含まれていない請求項1に記載の誘導方法。 The induction method according to claim 1, wherein the medium does not contain serum. 前記培地は、基本培地に塩基性繊維芽細胞増殖因子、上皮増殖因子又は白血球遊走阻止因子が含有されたものである請求項1又は2に記載の誘導方法。 The induction method according to claim 1 or 2, wherein the medium is a basic medium containing a basic fibroblast growth factor, epidermal growth factor or leukocyte migration inhibitory factor. 神経幹細胞に、ニューロカン及びコンドロイチナーゼを添加して、神経幹細胞の分化を誘導する方法。 A method of inducing neural stem cell differentiation by adding neurocan and chondroitinase to neural stem cells. 神経幹細胞に、ニューロカンのコンドロイチナーゼ分解により得られるタンパク質を添加して、神経幹細胞の分化を誘導する方法。 A method of inducing differentiation of neural stem cells by adding a protein obtained by degrading neurocan chondroitinase to neural stem cells. 前記コンドロイチナーゼは、コンドロイチナーゼABC又はコンドロイチナーゼACである請求項1〜5のいずれかに記載の分化誘導方法。 The differentiation induction method according to claim 1, wherein the chondroitinase is chondroitinase ABC or chondroitinase AC. コリン作動性ニューロン、GABA作動性ニューロン、及びグルタミン酸作動性ニューロンを分化誘導する請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, which induces differentiation of cholinergic neurons, GABAergic neurons, and glutamatergic neurons. 神経幹細胞及び/又は神経前駆体細胞を培養したならし培地(conditioned medium)及びコンドロイチナーゼを含有する神経幹細胞分化誘導培地。 A neural stem cell differentiation-inducing medium containing a conditioned medium in which neural stem cells and / or neural precursor cells are cultured and chondroitinase. 前記コンドロイチナーゼは、コンドロイチナーゼABC又はコンドロイチナーゼACである請求項7に記載の神経幹細胞分化誘導培地。 The neural stem cell differentiation induction medium according to claim 7, wherein the chondroitinase is chondroitinase ABC or chondroitinase AC. 神経幹細胞及び/又は神経前駆体細胞が分泌するコンドロイチン硫酸プロテオグリカンにコンドロイチナーゼを処理して得られるタンパク質を主成分とする神経幹細胞の分化誘導剤。 An agent for inducing differentiation of neural stem cells, the main component of which is a protein obtained by treating chondroitin sulfate proteoglycans secreted by neural stem cells and / or neural precursor cells with chondroitinase. 神経幹細胞及び/又は神経前駆体細胞をー夜以上、培養した神経幹細胞増殖用培地の上清とコンドロイチナーゼを含有する神経幹細胞の分化誘導剤。 Neural stem cell differentiation-inducing agent containing neural stem cell and / or neural progenitor cells cultured overnight or above for culture of neural stem cell growth medium and chondroitinase. ニューロカン及びコンドロイチナーゼを含む神経幹細胞の分化誘導剤。 A neural stem cell differentiation inducer comprising neurocan and chondroitinase. ニューロカンのコンドロイチナーゼ分解により得られるタンパク質を有効成分とする神経幹細胞の分化誘導剤。

A neural stem cell differentiation inducer comprising as an active ingredient a protein obtained by degrading neurocan chondroitinase.

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