JP2006050974A - Method for isolating cardiac muscle precursor cell and device for isolation - Google Patents
Method for isolating cardiac muscle precursor cell and device for isolation Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006050974A JP2006050974A JP2004235425A JP2004235425A JP2006050974A JP 2006050974 A JP2006050974 A JP 2006050974A JP 2004235425 A JP2004235425 A JP 2004235425A JP 2004235425 A JP2004235425 A JP 2004235425A JP 2006050974 A JP2006050974 A JP 2006050974A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cells
- flk1
- pdgfrα
- cell population
- substance
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
本発明は、心筋前駆細胞の同定に関する。より詳細には心筋前駆細胞を単離する方法、並びに単離する為のデバイスに関する。 The present invention relates to the identification of myocardial progenitor cells. More particularly, it relates to a method for isolating cardiac progenitor cells, and a device for isolating.
従来、幹細胞を生体組織から純化・採取するデバイスとしては、末梢血から造血幹細胞を含む単核球細胞分画を体外血液循環下で分離する血液分離装置と、さらに造血幹細胞を単離するための抗CD34抗体カラム装着装置とが知られている。このような2段階の幹細胞純化操作で幹細胞が採取されているが、現在のところ血液幹細胞以外では心筋組織になりうる心筋幹細胞も含め生体組織幹細胞を生体組織から純化・採取するデバイスは存在していない。 Conventionally, devices for purifying and collecting stem cells from living tissues include blood separation devices for separating mononuclear cell fractions containing hematopoietic stem cells from peripheral blood under extracorporeal blood circulation, and further for isolating hematopoietic stem cells An anti-CD34 antibody column mounting apparatus is known. Stem cells are collected by such a two-stage stem cell purification operation, but there are currently devices for purifying and collecting living tissue stem cells from living tissues, including myocardial stem cells that can become myocardial tissues other than blood stem cells. Absent.
心臓疾患の再生医療では、心筋幹細胞の選択的採取とそれに続く心筋幹細胞の患部への細胞移植が必要であり、心筋幹細胞を純化・採取するデバイスの開発が強く望まれている。しかしながらこのようなデバイスが存在しなかった理由としては、心筋幹細胞・心筋前駆細胞の分化過程の探索は、主に転写因子などの遺伝子やシグナル分子を心筋発生のマーカーとした場合、細胞膜を破壊して(いわば細胞を殺して)、それらの分子の挙動を検出しなければならかったことが挙げられる。一方、生きたままの細胞を峻別するために細胞の表面抗原発現様式によって心筋幹細胞の分化・成熟度を峻別する方法があるが、現在まで心筋幹細胞・心筋前駆細胞の適切なマーカー、特に表面マーカーがなかったため、表面マーカーによる心筋幹細胞・心筋前駆細胞の同定の研究が進んでいなかった。 In regenerative medicine for heart disease, selective collection of myocardial stem cells and subsequent cell transplantation to the affected area of myocardial stem cells are necessary, and development of a device for purifying and collecting myocardial stem cells is strongly desired. However, the reason why such a device did not exist is that the differentiation process of myocardial stem cells and myocardial progenitor cells was searched mainly when genes such as transcription factors and signal molecules were used as markers for myocardial development, destroying the cell membrane. (Speaking of cells), and the behavior of those molecules had to be detected. On the other hand, there is a method of distinguishing the differentiation / maturity of myocardial stem cells by the surface antigen expression pattern of cells in order to distinguish live cells, but to date, appropriate markers for myocardial stem cells / progenitor cells, especially surface markers As a result, there has been no progress in identifying myocardial stem cells / progenitor cells using surface markers.
中胚葉はES細胞から分化誘導できる胚葉の中で最も研究されたものの一つであり、中でも心筋細胞は側部中胚葉に由来する細胞系列に含まれる。側部中胚葉に由来する細胞のうちFlk1陽性(以下、Flk1(+)とも称す)として特徴付けられる細胞(Flk1(+)細胞)から血管系細胞(血液細胞、血管内皮細胞、血管平滑筋細胞)へ分化誘導が行われたという報告がある(非特許文献1)。 The mesoderm is one of the most studied germ layers that can be induced to differentiate from ES cells. Among them, cardiomyocytes are included in the cell line derived from the lateral mesoderm. Among cells derived from lateral mesoderm, cells characterized as Flk1 positive (hereinafter also referred to as Flk1 (+)) to vascular cells (blood cells, vascular endothelial cells, vascular smooth muscle cells) ) Has been reported that differentiation was induced (Non-patent Document 1).
ヒトの幹細胞ソース(骨髄、臍帯血、ヒトES細胞株)から、マウスES細胞と同様なFlk1+で分画される中胚葉系前駆細胞の同定は行われていないが、日本において公開されている研究計画書(http://www.tanabe.co.jp/kenkyu/reports/shinsa/es1.pdf)等から、ヒトES細胞からの同マーカーを使用した中胚葉系分化実験として、近々予定されているものが存在すると推測される。
又、ヒト骨髄由来の間葉系幹細胞にて、未分化状態でCD44が陽性の細胞を、VEGF存在下、半固形培養にてFlk1+血管内皮細胞に分化誘導し得ることが報告されている(非特許文献5)。
In addition, it has been reported that human bone marrow-derived mesenchymal stem cells can induce differentiation of CD44-positive cells in an undifferentiated state into Flk1 + vascular endothelial cells in semisolid culture in the presence of VEGF (non-) Patent Document 5).
本発明は、心筋前駆細胞に特有な表面マーカーの確立及び提供を目的とし、さらに当該表面マーカーを用いた、心筋前駆細胞の単離方法及びその為のデバイス並びに心筋前駆細胞の体内導入用デバイスの提供を目的とする。 An object of the present invention is to establish and provide a surface marker peculiar to myocardial progenitor cells, and further to a method for isolating myocardial progenitor cells and a device therefor and a device for in vivo introduction of myocardial progenitor cells using the surface marker. For the purpose of provision.
本発明者らは、上記課題に鑑み、表面マーカーの発現様式の検討に、マウスES細胞を用いた心筋分化過程を選定し、未分化細胞が心筋細胞に分化する過程を経時的に解析できる培養系を用いた。すなわちES細胞を中胚葉系分化誘導条件下で培養することにより拍動能を有する心筋様細胞に分化誘導し、表面マーカーの発現様式の変化を解析した。
結果、血管系細胞への分化を特徴づける表面マーカーとして報告されているFlk1が、心筋前駆細胞においても顕著に発現上昇していることが確認された。さらに、Flk1の発現量の増加という特徴に加え、ES細胞を中胚葉分化誘導条件下で培養することによってCD44およびPDGFRαにおいてもその発現に顕著な上昇傾向が確認された。これらの知見を得て、本発明者らは、中胚葉細胞を含有する細胞集団から心筋前駆細胞を効率的に単離する方法を見出し、本発明を完成するに至った。
In view of the above problems, the present inventors have selected a myocardial differentiation process using mouse ES cells for examination of the expression pattern of surface markers, and a culture that can analyze the process of differentiation of undifferentiated cells into cardiomyocytes over time. The system was used. That is, ES cells were cultured under mesoderm differentiation-inducing conditions to induce differentiation into cardiomyocyte-like cells having pulsatile activity, and changes in the expression pattern of surface markers were analyzed.
As a result, it was confirmed that Flk1, which has been reported as a surface marker characterizing differentiation into vasculature cells, is also significantly increased in expression in myocardial progenitor cells. Furthermore, in addition to the feature of increasing the expression level of Flk1, culturing ES cells under mesoderm differentiation-inducing conditions also confirmed a marked increase in the expression of CD44 and PDGFRα. Obtaining these findings, the present inventors have found a method for efficiently isolating myocardial progenitor cells from a cell population containing mesoderm cells, and have completed the present invention.
即ち、本発明は下記の通りである。
〔1〕(i)中胚葉細胞を含有する細胞集団についてCD44、Flk1およびPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種の蛋白質の発現を解析する工程、および(ii)CD44、Flk1およびPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種の蛋白質を発現している細胞を回収する工程を含む、中胚葉細胞を含有する細胞集団から心筋前駆細胞を単離する方法。
〔2〕(i)中胚葉細胞を含有する細胞集団についてCD44、Flk1およびPDGFRαからなる群より選択される少なくとも2種の蛋白質の発現を解析する工程、および(ii)CD44、Flk1およびPDGFRαからなる群より選択される少なくとも2種の蛋白質を発現している細胞を回収する工程を含む、中胚葉細胞を含有する細胞集団から心筋前駆細胞を単離する方法。
〔3〕少なくとも2種の蛋白質がFlk1及びPDGFRαである上記〔2〕に記載の方法。
〔4〕(i)中胚葉細胞を含有する細胞集団についてCD44、Flk1およびPDGFRαの発現を解析する工程、および(ii)CD44、Flk1およびPDGFRαを全て発現している細胞を回収する工程を含む、中胚葉細胞を含有する細胞集団から心筋前駆細胞を単離する方法。
〔5〕中胚葉細胞が幹細胞由来である、上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の方法。
〔6〕幹細胞が胚性幹細胞(ES細胞)、胚性腫瘍細胞(EC細胞)、始原生殖細胞由来細胞(EG細胞)又は組織幹細胞である、上記〔5〕記載の方法。
〔7〕中胚葉細胞が、ES細胞を中胚葉系分化誘導することによって得られるものである上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の方法。
〔8〕ES細胞がマウスEB5細胞である、上記〔7〕記載の方法。
〔9〕中胚葉系分化誘導が、ゼラチンコートされた培養皿上で培養することによって行われる、上記〔7〕記載の方法。
〔10〕中胚葉細胞を含有する細胞集団が、骨格筋組織、脂肪組織、末梢血、骨髄組織、および臍帯血からなる群より選択される少なくとも1種の組織より得られるものである、上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] (i) analyzing the expression of at least one protein selected from the group consisting of CD44, Flk1 and PDGFRα for a cell population containing mesoderm cells, and (ii) consisting of CD44, Flk1 and PDGFRα A method for isolating myocardial progenitor cells from a cell population containing mesoderm cells, comprising the step of recovering cells expressing at least one protein selected from the group.
[2] (i) analyzing the expression of at least two proteins selected from the group consisting of CD44, Flk1 and PDGFRα for a cell population containing mesoderm cells, and (ii) consisting of CD44, Flk1 and PDGFRα A method for isolating myocardial progenitor cells from a cell population containing mesoderm cells, comprising a step of recovering cells expressing at least two proteins selected from the group.
[3] The method according to [2] above, wherein the at least two proteins are Flk1 and PDGFRα.
(4) (i) analyzing the expression of CD44, Flk1 and PDGFRα for a cell population containing mesoderm cells, and (ii) recovering cells expressing all of CD44, Flk1 and PDGFRα. A method of isolating cardiac progenitor cells from a cell population containing mesoderm cells.
[5] The method according to any one of [1] to [4] above, wherein the mesoderm cells are derived from stem cells.
[6] The method according to [5] above, wherein the stem cells are embryonic stem cells (ES cells), embryonic tumor cells (EC cells), primordial germ cell-derived cells (EG cells) or tissue stem cells.
[7] The method according to any one of [1] to [4] above, wherein the mesoderm cells are obtained by inducing differentiation of ES cells into mesoderm system.
[8] The method described in [7] above, wherein the ES cell is a mouse EB5 cell.
[9] The method according to [7] above, wherein the induction of mesoderm differentiation is performed by culturing on a gelatin-coated culture dish.
[10] The cell population containing mesoderm cells is obtained from at least one tissue selected from the group consisting of skeletal muscle tissue, adipose tissue, peripheral blood, bone marrow tissue, and umbilical cord blood, [1] to [4].
〔11〕上記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の方法によって単離された心筋前駆細胞。
〔12〕CD44の発現を解析する工程が、CD44に特異的親和性を有する物質を用いて行うものである、上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の方法。
〔13〕CD44に特異的親和性を有する物質が抗CD44抗体である、上記〔12〕記載の方法。
〔14〕Flk1の発現を解析する工程が、Flk1に特異的親和性を有する物質を用いて行うものである、上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の方法。
〔15〕Flk1に特異的親和性を有する物質が抗Flk1抗体である、上記〔14〕記載の方法。
〔16〕PDGFRαの発現を解析する工程が、PDGFRαに特異的親和性を有する物質を用いて行うものである、上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の方法。
〔17〕PDGFRαに特異的親和性を有する物質が抗PDGFRα抗体である、上記〔16〕記載の方法。
〔18〕上記〔11〕記載の心筋前駆細胞をストローマ細胞と共培養することを特徴とする、インビトロで心筋細胞を産生する方法。
〔19〕心筋前駆細胞から心筋細胞への分化を誘導し得る因子のスクリーニング方法であって、
(i)上記〔11〕記載の心筋前駆細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、もう一方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した心筋前駆細胞について拍動の有無、及び/又は心筋マーカーの発現を測定する工程、
(iii)被検物質の存在下あるい非存在下で培養した心筋前駆細胞について、拍動が確認されたか、あるいは心筋マーカーの発現が確認された細胞、若しくは拍動が確認され、且つ心筋マーカーの発現が確認された細胞を心筋細胞とし、その出現率を算出する工程、および
(iv)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて有意に心筋細胞の出現率を上昇させた被検物質を心筋細胞への分化を誘導し得る因子と認定する工程
を含む方法。
〔20〕工程(i)における心筋前駆細胞の被検物質の存在下あるいは非存在下での培養を、ストローマ細胞の共存下で実施することを特徴とする、上記〔19〕記載の方法。
[11] A myocardial progenitor cell isolated by the method according to any one of [1] to [10] above.
[12] The method according to any one of [1] to [4] above, wherein the step of analyzing the expression of CD44 is performed using a substance having specific affinity for CD44.
[13] The method described in [12] above, wherein the substance having specific affinity for CD44 is an anti-CD44 antibody.
[14] The method according to any one of [1] to [4] above, wherein the step of analyzing the expression of Flk1 is performed using a substance having specific affinity for Flk1.
[15] The method described in [14] above, wherein the substance having specific affinity for Flk1 is an anti-Flk1 antibody.
[16] The method according to any one of [1] to [4] above, wherein the step of analyzing the expression of PDGFRα is performed using a substance having specific affinity for PDGFRα.
[17] The method described in [16] above, wherein the substance having specific affinity for PDGFRα is an anti-PDGFRα antibody.
[18] A method for producing cardiomyocytes in vitro, comprising co-culturing the myocardial progenitor cell according to [11] above with stromal cells.
[19] A screening method for a factor capable of inducing differentiation from a myocardial progenitor cell into a cardiomyocyte,
(I) dividing the myocardial progenitor cells described in [11] into two groups, culturing one in the presence of a test substance and culturing the other in the absence of the test substance;
(Ii) measuring the presence or absence of pulsation and / or the expression of a myocardial marker for myocardial progenitor cells cultured in the presence or absence of the test substance,
(Iii) Regarding myocardial progenitor cells cultured in the presence or absence of the test substance, cells in which pulsation was confirmed or expression of myocardial marker was confirmed, or pulsation was confirmed, and myocardial marker (Iv) a step of calculating the appearance rate of cells in which the expression of the cardiomyocytes is confirmed, and (iv) a subject in which the appearance rate of cardiomyocytes is significantly increased compared to the case of culturing in the absence of the test substance. A method comprising the step of identifying a test substance as a factor capable of inducing differentiation into cardiomyocytes.
[20] The method according to [19] above, wherein the culture of the myocardial progenitor cell in the step (i) in the presence or absence of a test substance is carried out in the presence of stromal cells.
〔21〕幹細胞から心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子のスクリーニング方法であって、
(i)幹細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、他方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した幹細胞について、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも1種の発現状況を測定する工程、及び
(iii)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも1種の発現を有意に上昇させた被検物質を心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子と認定する工程、
を含む方法。
〔22〕幹細胞から心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子のスクリーニング方法であって、
(i)幹細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、他方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した幹細胞について、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも2種の発現状況を測定する工程、及び
(iii)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも2種の発現を有意に上昇させた被検物質を心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子と認定する工程、
を含む方法。
〔23〕少なくとも2種がFlk1及びPDGFRαである上記〔22〕に記載の方法。
〔24〕工程(ii)においてCD44、Flk1及びPDGFRαの全ての発現状況を測定し、工程(iii)においてCD44、Flk1及びPDGFRαの全ての発現を有意に上昇させた被検物質を心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子として認定する、上記〔21〕記載の方法。
〔25〕幹細胞が胚性幹細胞(ES細胞)、胚性腫瘍細胞(EC細胞)、始原生殖細胞由来細胞(EG細胞)又は組織幹細胞である、上記〔21〕又は〔22〕記載の方法。
〔26〕(a)CD44に特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からCD44を発現している細胞集団を回収する為の手段、(b)Flk1に特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からFlk1を発現している細胞集団を回収する為の手段、及び(c)PDGFRαに特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からPDGFRαを発現している細胞集団を回収する為の手段のうち、少なくとも2つの手段を含む、心筋前駆細胞単離用デバイス。
〔27〕少なくとも2つの手段が、Flk1に特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からFlk1を発現している細胞集団を回収する為の手段、及びPDGFRαに特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からPDGFRαを発現している細胞集団を回収する為の手段である、上記〔26〕記載のデバイス。
〔28〕(a)CD44に特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からCD44を発現している細胞集団を回収する為の手段、(b)Flk1に特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からFlk1を発現している細胞集団を回収する為の手段、及び(c)PDGFRαに特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からPDGFRαを発現している細胞集団を回収する為の手段を含む、心筋前駆細胞単離用デバイス。
〔29〕CD44に特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からCD44を発現している細胞集団を回収する為の手段が、抗CD44抗体固定化固相担体である、上記〔26〕または〔28〕記載のデバイス。
〔30〕Flk1に特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からFlk1を発現している細胞集団を回収する為の手段が、抗Flk1抗体固定化固相担体である、上記〔26〕〜〔28〕のいずれかに記載のデバイス。
[21] A screening method for a factor capable of inducing mesodermal differentiation from a stem cell to a myocardial progenitor cell,
(I) dividing stem cells into two groups, culturing one in the presence of a test substance and culturing the other in the absence of the test substance;
(Ii) a step of measuring the expression status of at least one kind of CD44, Flk1 and PDGFRα for stem cells cultured in the presence or absence of the test substance; and (iii) culture in the absence of the test substance. A step of recognizing a test substance having significantly increased expression of at least one of CD44, Flk1 and PDGFRα as a factor capable of inducing mesodermal differentiation into myocardial progenitor cells,
Including methods.
[22] A screening method for a factor capable of inducing mesodermal differentiation from a stem cell to a myocardial progenitor cell,
(I) dividing stem cells into two groups, culturing one in the presence of a test substance and culturing the other in the absence of the test substance;
(Ii) a step of measuring expression status of at least two kinds consisting of CD44, Flk1, and PDGFRα for stem cells cultured in the presence or absence of the test substance; and (iii) culture in the absence of the test substance. A step of recognizing a test substance having significantly increased the expression of at least two kinds of CD44, Flk1 and PDGFRα as a factor capable of inducing mesodermal differentiation into myocardial progenitor cells,
Including methods.
[23] The method described in [22] above, wherein at least two types are Flk1 and PDGFRα.
[24] In the step (ii), all the expression states of CD44, Flk1, and PDGFRα are measured, and in the step (iii), the test substance that has significantly increased the expression of all CD44, Flk1, and PDGFRα is used as a myocardial progenitor The method according to [21] above, which is recognized as a factor capable of inducing mesodermal differentiation.
[25] The method according to [21] or [22] above, wherein the stem cells are embryonic stem cells (ES cells), embryonic tumor cells (EC cells), primordial germ cell-derived cells (EG cells) or tissue stem cells.
[26] (a) Means for recovering a cell population expressing CD44 from a cell population containing mesoderm cells using a substance having specific affinity for CD44, (b) Specific affinity for Flk1 Means for recovering a cell population expressing Flk1 from a cell population containing mesodermal cells using a substance having sex, and (c) mesodermal cells using a substance having specific affinity for PDGFRα A device for isolating myocardial progenitor cells, comprising at least two means among the means for recovering a cell population expressing PDGFRα from a cell population comprising
[27] At least two means are means for recovering a cell population expressing Flk1 from a cell population containing mesodermal cells using a substance having specific affinity for Flk1, and specific for PDGFRα The device according to [26] above, which is a means for recovering a cell population expressing PDGFRα from a cell population containing mesoderm cells using a substance having affinity.
[28] (a) Means for recovering a cell population expressing CD44 from a cell population containing mesoderm cells using a substance having specific affinity for CD44, (b) Specific affinity for Flk1 Means for recovering a cell population expressing Flk1 from a cell population containing mesodermal cells using a substance having sex, and (c) mesodermal cells using a substance having specific affinity for PDGFRα A device for isolating myocardial progenitor cells, comprising means for recovering a cell population expressing PDGFRα from a cell population containing
[29] An anti-CD44 antibody-immobilized solid phase carrier is a means for recovering a cell population expressing CD44 from a cell population containing mesoderm cells using a substance having specific affinity for CD44. The device according to [26] or [28] above.
[30] An anti-Flk1 antibody-immobilized solid phase carrier is a means for recovering a cell population expressing Flk1 from a cell population containing mesodermal cells using a substance having specific affinity for Flk1. The device according to any one of [26] to [28] above.
〔31〕PDGFRαに特異的親和性を有する物質を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からPDGFRαを発現している細胞集団を回収する為の手段が、抗PDGFRα抗体固定化固相担体である、上記〔26〕〜〔28〕のいずれかに記載のデバイス。
〔32〕中胚葉細胞を含有する細胞集団が、骨格筋組織、脂肪組織、末梢血、骨髄組織、および臍帯血からなる群より選択される少なくとも1種の組織より得られるものである、上記〔26〕〜〔31〕のいずれかに記載のデバイス。
〔33〕上記〔26〕〜〔32〕のいずれかに記載のデバイスと、心筋前駆細胞を患者に投与するための手段とを含む、心筋前駆細胞投与用デバイス。
〔34〕心筋前駆細胞を患者に投与するための手段がシリンジ又はカテーテルである、上記〔33〕記載のデバイス。
〔35〕心筋前駆細胞の患者への投与が、移植によって行われるものである上記〔34〕記載のデバイス。
〔36〕移植が、該細胞を体外にて培養して得られる、単層若しくは多層構造を有するシート状の組織の形態で行われるものである、上記〔35〕記載のデバイス。
〔37〕移植が、該細胞を体外にて非生物由来若しくは生物由来の支持体の上で培養して得られるシート状の組織の形態で行われるものである、上記〔35〕記載のデバイス。
[31] A means for recovering a cell population expressing PDGFRα from a cell population containing mesodermal cells using a substance having specific affinity for PDGFRα is an anti-PDGFRα antibody-immobilized solid phase carrier The device according to any one of [26] to [28] above.
[32] The above, wherein the cell population containing mesoderm cells is obtained from at least one tissue selected from the group consisting of skeletal muscle tissue, adipose tissue, peripheral blood, bone marrow tissue, and umbilical cord blood [ 26] to [31].
[33] A device for administering myocardial progenitor cells, comprising the device according to any one of [26] to [32] and means for administering myocardial progenitor cells to a patient.
[34] The device according to [33] above, wherein the means for administering myocardial progenitor cells to a patient is a syringe or a catheter.
[35] The device described in [34] above, wherein the administration of cardiac progenitor cells to a patient is performed by transplantation.
[36] The device according to [35] above, wherein the transplantation is performed in the form of a sheet-like tissue having a monolayer or multilayer structure obtained by culturing the cells outside the body.
[37] The device according to [35] above, wherein the transplantation is performed in the form of a sheet-like tissue obtained by culturing the cells outside the body on a non-biological or biological support.
心筋前駆細胞特異的な表面マーカーを用いる本発明の方法あるいはデバイスは、治療現場において、中胚葉系組織より細胞ソースを単離し迅速に心筋前駆細胞を純化・採取することを可能とする。従って、移植細胞の培養、培養にかかるコスト、培養による他の細胞への分化誘導などの懸念が不必要になる。また、迅速な移植細胞の純化・採取により、一期的な手術が可能となり、患者への負担が軽減される。 The method or device of the present invention using a myocardial progenitor cell-specific surface marker makes it possible to isolate a cell source from mesodermal tissue and rapidly purify and collect myocardial progenitor cells at the treatment site. Therefore, there is no need to worry about the culture of transplanted cells, the cost of the culture, induction of differentiation into other cells due to culture. In addition, rapid purification and collection of transplanted cells enables a one-step operation and reduces the burden on the patient.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において心筋前駆細胞とは、中胚葉由来(Flk1陽性)の細胞で分化すれば自己拍動し心筋特異的遺伝子発現を有するようになる(心筋細胞になる)性状を有した細胞集団のことを指す。
本発明において中胚葉細胞を含有する細胞集団とは、中胚葉由来の組織を形成し得る細胞を含有している細胞の集合体であれば、その由来は特に問わない。例えば末梢血、骨髄組織、脂肪組織、骨格筋組織、羊膜組織、胎盤組織、臍帯血などから得られる組織幹細胞由来のものであってもよいし、また、胚性幹細胞(ES細胞)、胚性腫瘍細胞(EC細胞)あるいは始原生殖細胞由来細胞(EG細胞)から分化誘導されたものであってもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, the myocardial progenitor cell is a cell population having the property of self-pulsing and having myocardial-specific gene expression (becomes a cardiomyocyte) when differentiated from mesoderm-derived (Flk1-positive) cells. Point to.
In the present invention, the cell population containing mesoderm cells is not particularly limited as long as it is an aggregate of cells containing cells that can form mesoderm-derived tissue. For example, it may be derived from tissue stem cells obtained from peripheral blood, bone marrow tissue, adipose tissue, skeletal muscle tissue, amniotic tissue, placental tissue, umbilical cord blood, etc., embryonic stem cells (ES cells), embryonic They may be those induced to differentiate from tumor cells (EC cells) or primordial germ cell-derived cells (EG cells).
マウスES細胞としてはEB5細胞が、ヒトES細胞としては、H9.2細胞(Kehat et al.JCI,2001 vol.108 p.407-414)、HES−2細胞(Mummery et al.Journal of Anatomy,2002 vol.200 p.233-242)、H1、H7、H9細胞(Xu et al. Circulation Research,2002 vol.91 p.501-508)等が知られている。これらのヒトES細胞においてはいずれも胚葉体からの分化誘導モデルが報告されている。 EB5 cells are used as mouse ES cells, H9.2 cells (Kehat et al. JCI, 2001 vol.108 p.407-414), HES-2 cells (Mummery et al. Journal of Anatomy, 2002 vol.200 p.233-242), H1, H7, H9 cells (Xu et al. Circulation Research, 2002 vol.91 p.501-508) and the like are known. In these human ES cells, a differentiation induction model from the embryoid body has been reported.
また供給源として臍帯血を用いる場合、以下のような利点がある。
現状では、骨髄移植への利用(臍帯血バンク)が普及しており、公的組織が既に構築されているため、臍帯血採取における倫理面、技術面、社会的認知性において基盤となる問題が克服されている。同種非血縁者間の移植において、移植片対宿主反応、いわゆるGVHD(graft-versus-host disease)の発現が、頻度、強度とも、臍帯血では骨髄片移植に比し、少ないことが知られており、免疫的寛容が期待できる。新生児組織である臍帯血では、成人組織(骨髄等)に比して、細胞老化が少ないため、多分化能を有する未熟細胞の効率的な分離、増殖が期待できる。
Moreover, when using cord blood as a supply source, there are the following advantages.
Currently, the use of bone marrow transplantation (umbilical cord blood bank) is widespread, and public organizations have already been established, so there are problems that are fundamental in ethical, technical, and social cognitive aspects of cord blood collection. It has been overcome. In transplantation between allogeneic unrelated individuals, the expression of graft-versus-host reaction, so-called GVHD (graft-versus-host disease), is known to be less in both umbilical cord blood and bone marrow transplant than in bone marrow transplantation. And immune tolerance can be expected. Umbilical cord blood, which is a neonatal tissue, has less cellular senescence than adult tissues (bone marrow, etc.), and therefore, efficient separation and proliferation of pluripotent immature cells can be expected.
ES細胞から中胚葉細胞への分化誘導は、通常当分野で実施されている手法を用いて行えばよい(Yamashita J: Nature 2000: 408(6808):92-6、Nishikawa SI: Development 1998 125(9) 1747)。例えばマウスEB5を用いた場合について記載する。EB5細胞はゼラチン(好ましくは0.1%程度)コートした培養皿で、培養液(例えば、1%ウシ胎児血清(EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX)、10%ノックアウト血清リプレースメント(GIBCO/BRL)、1%L−グルタミン(GIBCO/BRL)、1%非必須アミノ酸(GIBCO/BRL)、1%ペニシリン−ストレプトマイシン(GIBCO/BRL)、100μM 2−メルカプトエタノール(SIGMA, St. Louis, MO)、1000U/ml白血病抑制因子(Leukemia inhibitory factor; Chemicon International Inc. Temecula, CA)及び10μg/mlブラストサイジン(FUNAKOSHI,Tokyo, Japan)を添加したGlasgow最小必須培地(GIBCO/BRL, Long Island, NY等が例示される)中で培養する。分化誘導条件としては、以下のようなプロトコールが挙げられるが、最終的にFlk1、CD44及びPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種、好ましくは2種、より好ましくは3種全ての有意な発現上昇が確認されれば、その詳細は特に限定されるものではない。また、細胞の状況等の要因によっても適宜変更され得る。
(分化誘導プロトコール)
10cm培養皿(0.1%ゼラチンコート)あたり1×105個のEB5細胞を分化培地(10%ウシ胎児血清(EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX)、1%ペニシリン−ストレプトマイシン(GIBCO/BRL)及び100μM 2−メルカプトエタノール(SIGMA)を添加した最小必須培地α培地(GIBCO/BRL))中で37℃、5%CO2雰囲気下で5日間培養する。
Differentiation induction from ES cells to mesoderm cells may be performed using a technique that is usually performed in this field (Yamashita J: Nature 2000: 408 (6808): 92-6, Nishikawa SI: Development 1998 125 ( 9) 1747). For example, the case where mouse EB5 is used will be described. EB5 cells are gelatin (preferably about 0.1%)-coated culture dishes, and culture medium (eg, 1% fetal calf serum (EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX), 10% knockout serum replacement (GIBCO / BRL)) 1% L-glutamine (GIBCO / BRL), 1% non-essential amino acid (GIBCO / BRL), 1% penicillin-streptomycin (GIBCO / BRL), 100 μM 2-mercaptoethanol (SIGMA, St. Louis, MO), 1000 U Glasgow minimum essential medium (GIBCO / BRL, Long Island, NY, etc.) supplemented with 10 ml / ml leukemia inhibitory factor (Chemicon International Inc. Temecula, CA) and 10 μg / ml blasticidin (FUNAKOSHI, Tokyo, Japan) Examples of differentiation-inducing conditions include the following protocol, but a small amount selected from the group consisting of Flk1, CD44, and PDGFRα. The details are not particularly limited as long as a significant increase in the expression of at least one, preferably two, and more preferably all three is confirmed, and may be appropriately changed depending on factors such as the state of cells. Can be done.
(Differentiation induction protocol)
1 × 10 5 EB5 cells per 10 cm culture dish (0.1% gelatin coated) differentiation medium (10% fetal bovine serum (EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX), 1% penicillin-streptomycin (GIBCO / BRL) And a minimum essential medium α medium (GIBCO / BRL) supplemented with 100 μM 2-mercaptoethanol (SIGMA)) at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere for 5 days.
中胚葉細胞への分化は細胞表面マーカーの発現様式を解析することによって確認することができる。すなわち、分化誘導前には検出されないか、あるいは検出されても僅かであって、分化誘導後に顕著にその発現量が増加する細胞表面抗原(細胞表面マーカー)であるFlk1、CD44及びPDGFRαの発現状況を単独で、あるいは組み合わせて測定する。中胚葉細胞のソースとしてES細胞を用いる場合には、中胚葉分化誘導条件下で培養した後の細胞(細胞集団)における細胞表面マーカーの発現を測定し、Flk1、CD44及びPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種、好ましくは2種、特に好ましくはFlk1、CD44及びPDGFRαの3種全てを発現している細胞を回収することによって心筋前駆細胞を単離することができる。中胚葉細胞のソースとして末梢血、骨髄組織、脂肪組織、骨格筋組織、羊膜組織、胎盤組織、臍帯血などから得られる組織幹細胞を用いる場合には、当該細胞(細胞集団)におけるFlk1、CD44及びPDGFRαの発現状況を単独で、あるいは組み合わせて測定し、Flk1、CD44及びPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種、好ましくは2種、特に好ましくはFlk1、CD44及びPDGFRαの3種全てを発現している細胞を回収することによって心筋前駆細胞を単離することができる。 Differentiation into mesoderm cells can be confirmed by analyzing the expression pattern of cell surface markers. That is, the expression status of Flk1, CD44, and PDGFRα, which are cell surface antigens (cell surface markers) that are not detected before differentiation induction, or are small even if detected, and whose expression level increases significantly after differentiation induction Are measured alone or in combination. When ES cells are used as a source of mesoderm cells, the expression of cell surface markers in cells (cell population) after culturing under mesoderm differentiation inducing conditions is measured and selected from the group consisting of Flk1, CD44 and PDGFRα Cardiomyocyte progenitor cells can be isolated by recovering cells expressing at least one, preferably two, and particularly preferably all three of Flk1, CD44 and PDGFRα. When tissue stem cells obtained from peripheral blood, bone marrow tissue, adipose tissue, skeletal muscle tissue, amniotic tissue, placental tissue, umbilical cord blood, etc. are used as the source of mesoderm cells, Flk1, CD44 and The expression status of PDGFRα is measured alone or in combination, and at least one selected from the group consisting of Flk1, CD44 and PDGFRα, preferably two, particularly preferably all three of Flk1, CD44 and PDGFRα are expressed. The myocardial progenitor cells can be isolated by recovering the remaining cells.
Flk1、CD44及びPDGFRαの発現を解析する工程は、細胞の表面マーカーであるこれらの蛋白質の発現が解析できれば特にその手法は限定されないが、一般的に免疫反応を用いた方法が簡便であり、また細胞を傷つけることなく好ましい。細胞を傷つけないという利点は心筋前駆細胞の体内導入という本発明の目的において特に有利である。具体的にはFlk1に特異的親和性を有する物質、CD44に特異的親和性を有する物質、並びにPDGFRαに特異的親和性を有する物質を用いて行う。 The method for analyzing the expression of Flk1, CD44 and PDGFRα is not particularly limited as long as the expression of these proteins, which are cell surface markers, can be analyzed, but generally a method using an immune reaction is simple, Preferred without damaging cells. The advantage of not damaging the cells is particularly advantageous for the purposes of the present invention of introducing myocardial progenitor cells into the body. Specifically, a substance having specific affinity for Flk1, a substance having specific affinity for CD44, and a substance having specific affinity for PDGFRα are used.
Flk1は、血管内皮増殖因子受容体VEGFの受容体として機能し、膜1回貫通型のチロシンキナ−ゼで、細胞外には7つの免疫グロブリン様構造をもち、細胞内にはキナーゼドメインとこれを二分するキナーゼインサートをもつことが特徴である(Developmental Biology S.F.Gilbert 7th Edition Chapter 15 Lateral Plate Mesoderm. Sinauer)。正常血管や腫瘍血管の新生、血管透過性に極めて重要な役割を果たすことが明らかになりつつある。また、血管内皮前駆細胞のマーカー、中胚葉のマーカーと考えられている(Cortes et al. 1999, Mech Dev. 83(1-2):161-4、Ogawa et al. Blood 1999 93;(4):1168-77) Flk1 functions as a receptor for the vascular endothelial growth factor receptor VEGF, and is a one-transmembrane tyrosine kinase. It has seven immunoglobulin-like structures outside the cell, and has a kinase domain and this in the cell. is characterized by having a kinase insert which bisects (Developmental Biology SFGilbert 7 th Edition Chapter 15 Lateral Plate mesoderm. Sinauer). It is becoming clear that it plays an extremely important role in the formation of normal blood vessels and tumor blood vessels, and vascular permeability. It is also considered a marker of vascular endothelial progenitor cells and a marker of mesoderm (Cortes et al. 1999, Mech Dev. 83 (1-2): 161-4, Ogawa et al. Blood 1999 93; (4) : 1168-77)
CD44は、細胞接着機能をもつI型膜貫通糖蛋白質の1つで、ヒアルロン酸レセプターである。選択的スプライシングによってさまざまなアイソフォームが作り出され種々の分子サイズを有するCD44が特定の細胞に発現することが知られている。胎児性癌細胞(EC細胞)や胚幹細胞(ES細胞)の分化過程でその発現が誘導されることが報告されている(非特許文献2)。 CD44 is a type I transmembrane glycoprotein having a cell adhesion function and is a hyaluronic acid receptor. It is known that alternative isoforms are created by alternative splicing and that CD44 with various molecular sizes is expressed in specific cells. It has been reported that its expression is induced during the differentiation process of fetal cancer cells (EC cells) and embryonic stem cells (ES cells) (Non-patent Document 2).
PDGFR(血小板由来増殖因子受容体)は、種々の間葉系細胞に発現している分子量約18万の糖鎖を有する膜蛋白質でチロシンキナーゼ活性を有する。アミノ酸残基配列の類似したα及びβ受容体が存在する。
マウス発生の原腸陥入期に、沿軸中胚葉に強い発現がみられ、発生の進行とともに間葉系組織に広く分布すること(非特許文献3)、マウスES細胞よりBMP4刺激により誘導されるPDGFRα陽性細胞群から、中胚葉組織の軟骨形成が効率的に分化誘導されること(非特許文献4)が報告されている。
PDGFR (platelet-derived growth factor receptor) is a membrane protein having a sugar chain with a molecular weight of about 180,000 expressed in various mesenchymal cells and has tyrosine kinase activity. There are α and β receptors with similar amino acid residue sequences.
Strong expression is observed in the paraxial mesoderm during the gastrulation phase of mouse development, and it is widely distributed in mesenchymal tissues as the development progresses (Non-patent Document 3). It is induced by BMP4 stimulation from mouse ES cells. It has been reported that chondrogenesis of mesoderm tissue is efficiently induced from the PDGFRα-positive cell group (Non-patent Document 4).
本発明はこれらの蛋白質が心筋前駆細胞においてその発現量が顕著に増加するという新たな知見に基づいている。本明細書中、「マーカー(又は表面マーカー)」とは特にことわりのない限り、上記した心筋前駆細胞に特有な発現様式を示す一連の蛋白質から構成される群の各々を意味する。かかるマーカー蛋白質は哺乳動物の種類等によってそのアミノ酸配列が異なる場合があり、また特にCD44のように多彩なスプライシングにより幾つかのアイソフォームを有する場合がある。本発明においてはその心筋前駆細胞における発現様式が同じである限り、そのような蛋白質もマーカー蛋白質として使用することができ、本発明の範囲内である。 The present invention is based on the new finding that the expression level of these proteins is significantly increased in myocardial progenitor cells. In the present specification, unless otherwise specified, “marker (or surface marker)” means each of a group consisting of a series of proteins exhibiting an expression pattern unique to the above-described myocardial progenitor cells. Such marker proteins may have different amino acid sequences depending on the type of mammal and the like, and in particular, may have several isoforms due to various splicing like CD44. In the present invention, such a protein can also be used as a marker protein as long as the expression pattern in the myocardial progenitor cells is the same, and is within the scope of the present invention.
本明細書中、「用いて」という用語について、その方法は特に限定されず、具体的には、例えばマーカー蛋白質と特異的親和性を有する物質を用いる場合であれば該マーカー蛋白質の抗体との抗原抗体反応を利用する方法が挙げられる(詳細な手順については後述する)。 In the present specification, the method for the term “use” is not particularly limited, and specifically, for example, when a substance having specific affinity for the marker protein is used, the method may be used in combination with the marker protein antibody. A method using an antigen-antibody reaction is mentioned (the detailed procedure will be described later).
マーカー蛋白質と特異的な親和性を有する物質としては例えば当該蛋白質に特異的親和性を有する抗体又はその断片が挙げられ、その特異的親和性とは抗原・抗体反応により該蛋白質を特異的に認識し、結合する能力のことである。該抗体又はその断片は、当該蛋白質と特異的に結合可能なものであれば特に限定されず、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体及びそれらの機能的断片のいずれであってもよい。これらの抗体あるいはその機能的断片は、通常当分野で行なわれている方法によって製せられる。例えばポリクローナル抗体を用いる場合であれば、該蛋白質をマウスやウサギといった動物の背部皮下あるいは腹腔内あるいは静脈等に注射して免疫し、抗体価が上昇するのを待った後に抗血清を採取する方法が挙げられ、またモノクローナル抗体を用いる場合であれば、常法に従いハイブリドーマを作製して、その分泌液を採取する方法が挙げられる。抗体断片を製造する方法としてはクローニングした抗体遺伝子断片を微生物等に発現させる方法がよく用いられている。当該抗体、抗体断片等の純度は、当該蛋白質との特異的親和性を保持している限り、特に限定されない。これらの抗体又はその断片は、蛍光物質、酵素やラジオアイソトープ等で標識されていてもよい。
さらに、これらは市販されているものを用いても良い。
Examples of the substance having specific affinity for the marker protein include an antibody having a specific affinity for the protein or a fragment thereof, and the specific affinity specifically recognizes the protein by an antigen-antibody reaction. And the ability to combine. The antibody or a fragment thereof is not particularly limited as long as it can specifically bind to the protein, and may be a polyclonal antibody, a monoclonal antibody, or a functional fragment thereof. These antibodies or functional fragments thereof can be produced by methods generally performed in the art. For example, in the case of using a polyclonal antibody, there is a method of immunizing by injecting the protein subcutaneously or intraperitoneally or into a vein of an animal such as a mouse or a rabbit, and waiting for the antibody titer to rise and then collecting antiserum. In the case of using a monoclonal antibody, a method of preparing a hybridoma according to a conventional method and collecting the secreted solution thereof can be mentioned. As a method for producing an antibody fragment, a method in which a cloned antibody gene fragment is expressed in a microorganism or the like is often used. The purity of the antibody, antibody fragment, etc. is not particularly limited as long as it retains specific affinity with the protein. These antibodies or fragments thereof may be labeled with a fluorescent substance, an enzyme, a radioisotope, or the like.
Further, these may be commercially available.
本発明の心筋前駆細胞を単離する方法はあるいはその為のデバイス、当該方法又はデバイスを用いる心筋前駆細胞投与用デバイスは、マーカー蛋白質、即ちFlk1、CD44及びPDGFRαとそれぞれ特異的親和性を有する物質のうち1種、好ましくは2種、特に好ましくは3種全てを用いることを特徴とする。また、2種としてはFlk1とPDGFRαとの組み合わせが特に好ましい。本発明の単離方法において、あるいはデバイスを用いて当該マーカー蛋白質の発現を解析する。各蛋白質を発現している場合、それぞれ「+」と表現することもあり、また、発現していない場合には、それぞれ「−」と表現することもある。例えば本発明の心筋前駆細胞の好適な態様であるFlk1及びPDGFRαを共発現している細胞は、[Flk1+,PDGFRα+]と記載することができる。 The method for isolating myocardial progenitor cells of the present invention, or a device therefor, and a device for administering myocardial progenitor cells using the method or device, have a specific affinity for marker proteins, ie, Flk1, CD44 and PDGFRα, respectively. Among them, one type, preferably two types, particularly preferably all three types are used. Further, the combination of Flk1 and PDGFRα is particularly preferable as the two types. In the isolation method of the present invention, or using a device, the expression of the marker protein is analyzed. When each protein is expressed, it may be expressed as “+”, and when it is not expressed, it may be expressed as “−”. For example, a cell co-expressing Flk1 and PDGFRα which is a preferred embodiment of the myocardial progenitor cell of the present invention can be described as [Flk1 +, PDGFRα +].
各特異的親和性を有する物質を用いて、それぞれのマーカー蛋白質を発現している細胞を単離、回収する方法は、通常、当分野で行われている方法及びそれらを組み合わせた方法が用いられる。CD44に特異的親和性を有する物質として抗CD44抗体を、Flk1に特異的親和性を有する物質として抗Flk1抗体を、PDGFRαに特異的親和性を有する物質として抗PDGFRα抗体をそれぞれ用いた場合の具体的手法について以下に述べるが、本発明はかかる例示に何ら限定されるものではない。 As a method for isolating and recovering cells expressing each marker protein using a substance having specific affinity, a method practiced in the art and a combination thereof are usually used. . Specific examples of using anti-CD44 antibody as a substance having specific affinity for CD44, anti-Flk1 antibody as a substance having specific affinity for Flk1, and anti-PDGFRα antibody as a substance having specific affinity for PDGFRα Although an exemplary technique is described below, the present invention is not limited to such examples.
(1)抗CD44抗体固定化固相担体、抗Flk1抗体固定化固相担体並びに抗PDGFRα抗体固定化固相担体を調製する工程
抗CD44抗体、抗Flk1抗体あるいは抗PDGFRα抗体を用いて通常当分野で実施されているような方法によって行う。具体的には固相担体を臭化シアン処理等によって活性化し、そこにアミノ基あるいはヒドロキシル基を有する抗体を結合させる方法等によって行う。各抗体は商業的に入手可能であり、また、上記したような手順によって適宜調製することもできる。本発明において用いられる固相担体は、その上で抗CD44抗体とCD44抗原との抗原抗体反応(あるいは抗Flk1抗体とFlk1抗原との抗原抗体反応若しくは抗PDGFRα抗体とPDGFRα抗原との抗原抗体反応)が生じるものであれば特に限定されず、当分野で通常使用されるものが利用できる。材質としては、例えば、樹脂(ポリスチレン、メタクリレート系樹脂、ポリアクリルアミド等)、ガラス等が用いられる。これらの固相担体は、いかなる形状のものであってもよく、また上記した材質の種類や、その後の工程等に応じて適宜決定される。例えば板状、ビーズ状、薄膜状、糸状、コイル状等が挙げられるが、樹脂からなるビーズであればカラムに充填することによりその後の操作を簡便にし得る。
(1) Step of preparing anti-CD44 antibody-immobilized solid phase carrier, anti-Flk1 antibody-immobilized solid phase carrier and anti-PDGFRα antibody-immobilized solid phase carrier Usually used in the art using anti-CD44 antibody, anti-Flk1 antibody or anti-PDGFRα antibody This is done in the same way as in practice. Specifically, the solid phase carrier is activated by cyanogen bromide treatment or the like, and an antibody having an amino group or a hydroxyl group is bound thereto. Each antibody is commercially available, and can be appropriately prepared according to the procedure described above. The solid phase carrier used in the present invention is an antigen-antibody reaction between an anti-CD44 antibody and a CD44 antigen (or an antigen-antibody reaction between an anti-Flk1 antibody and a Flk1 antigen or an antigen-antibody reaction between an anti-PDGFRα antibody and a PDGFRα antigen). If it occurs, it will not specifically limit, What is normally used in this field | area can be utilized. As the material, for example, resin (polystyrene, methacrylate resin, polyacrylamide, etc.), glass or the like is used. These solid phase carriers may have any shape, and are appropriately determined according to the types of materials described above, the subsequent steps, and the like. For example, a plate shape, a bead shape, a thin film shape, a thread shape, a coil shape and the like can be mentioned. If the beads are made of resin, the subsequent operation can be simplified by filling the column.
(2−1)抗CD44抗体固定化固相担体を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からCD44を発現している細胞集団を回収する工程
まず、上記(1)で調製した抗CD44抗体固定化固相担体(以下、単に抗CD44抗体固定化カラムともいう)と中胚葉細胞を含有する細胞集団とを接触させる。中胚葉細胞を含有する細胞集団とは上記したような、骨格筋組織、脂肪組織、末梢血、骨髄組織あるいは臍帯血などの組織由来のものであってもよいし未分化なES細胞、EC細胞あるいはEG細胞を中胚葉系分化誘導条件下で培養することによって得られるものであってもよい。組織を可溶化して得られた試料、あるいは分化誘導後の細胞懸濁液を抗CD44抗体固定化カラムに通す。試料を通したカラムを1回〜数回、好ましくは複数回、リン酸緩衝生理食塩水(以下PBSともいう)等の細胞に悪影響を与えない緩衝液で洗浄する。洗浄後のカラムを緩衝液の極性を変える、あるいは過剰のCD44抗原を加える等の処理によって抗CD44抗体固定化固相担体に結合している細胞を固相担体から分離し、CD44を発現している細胞集団([CD44+]細胞)を回収する([CD44+]細胞懸濁液)。
(2-1) Step of recovering a cell population expressing CD44 from a cell population containing mesoderm cells using an anti-CD44 antibody-immobilized solid phase carrier First, the anti-CD44 antibody immobilization prepared in (1) above A solid phase carrier (hereinafter also simply referred to as an anti-CD44 antibody-immobilized column) is brought into contact with a cell population containing mesodermal cells. The cell population containing mesoderm cells may be derived from tissues such as skeletal muscle tissue, adipose tissue, peripheral blood, bone marrow tissue or umbilical cord blood as described above, or undifferentiated ES cells and EC cells. Alternatively, it may be obtained by culturing EG cells under mesoderm differentiation induction conditions. A sample obtained by solubilizing tissue or a cell suspension after differentiation induction is passed through an anti-CD44 antibody-immobilized column. The column through which the sample has passed is washed once to several times, preferably a plurality of times, with a buffer solution that does not adversely affect cells such as phosphate buffered saline (hereinafter also referred to as PBS). After washing, the cells bound to the anti-CD44 antibody-immobilized solid phase carrier are separated from the solid phase carrier by changing the polarity of the buffer or adding an excess of CD44 antigen to express CD44. Cell population ([CD44 +] cells) is recovered ([CD44 +] cell suspension).
(2−2)抗Flk1抗体固定化固相担体を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からFlk1を発現している細胞集団を回収する工程
まず、上記(1)で調製した抗Flk1抗体固定化固相担体(以下、単に抗Flk1抗体固定化カラムともいう)と中胚葉細胞を含有する細胞集団とを接触させる。中胚葉細胞を含有する細胞集団とは上記したような、骨格筋組織、脂肪組織、末梢血、骨髄組織あるいは臍帯血などの組織由来のものであってもよいし未分化なES細胞、EC細胞あるいはEG細胞を中胚葉分化誘導条件下で培養することによって得られるものであってもよい。組織を可溶化して得られた試料あるいは分化誘導後の細胞懸濁液を抗Flk1抗体固定化カラムに通す。試料を通したカラムを1回〜数回、好ましくは複数回、PBS等の細胞に悪影響を与えない緩衝液で洗浄する。洗浄後のカラムを緩衝液の極性を変える、あるいは過剰のFlk1抗原を加える等の処理によって抗Flk1抗体固定化固相担体に結合している細胞を固相担体から分離し、Flk1を発現している細胞集団([Flk1+]細胞)を回収する([Flk1+]細胞懸濁液)。
(2-2) Step of recovering a cell population expressing Flk1 from a cell population containing mesoderm cells using an anti-Flk1 antibody-immobilized solid phase carrier First, the anti-Flk1 antibody immobilized prepared in (1) above A solid phase carrier (hereinafter also simply referred to as an anti-Flk1 antibody-immobilized column) is contacted with a cell population containing mesodermal cells. The cell population containing mesoderm cells may be derived from tissues such as skeletal muscle tissue, adipose tissue, peripheral blood, bone marrow tissue or umbilical cord blood as described above, or undifferentiated ES cells and EC cells. Alternatively, it may be obtained by culturing EG cells under mesoderm differentiation-inducing conditions. The sample obtained by solubilizing the tissue or the cell suspension after differentiation induction is passed through an anti-Flk1 antibody-immobilized column. The column through which the sample has passed is washed once to several times, preferably a plurality of times, with a buffer solution that does not adversely affect cells such as PBS. After washing, the cells bound to the anti-Flk1 antibody-immobilized solid phase carrier are separated from the solid phase carrier by changing the polarity of the buffer or adding an excess of Flk1 antigen to express Flk1. Cell population ([Flk1 +] cells) is recovered ([Flk1 +] cell suspension).
(2−3)抗PDGFRα抗体固定化固相担体を用いて中胚葉細胞を含有する細胞集団からPDGFRαを発現している細胞集団を回収する工程
まず、上記(1)で調製した抗PDGFRα抗体固定化固相担体(以下、単に抗PDGFRα抗体固定化カラムともいう)と中胚葉細胞を含有する細胞集団とを接触させる。中胚葉細胞を含有する細胞集団とは上記したような、骨格筋組織、脂肪組織、末梢血、骨髄組織あるいは臍帯血などの組織由来のものであってもよいし未分化なES細胞、EC細胞あるいはEG細胞を中胚葉分化誘導条件下で培養することによって得られるものであってもよい。組織を可溶化して得られた試料あるいは分化誘導後の細胞懸濁液を抗PDGFRα抗体固定化カラムに通す。試料を通したカラムを1回〜数回、好ましくは複数回、PBS等の細胞に悪影響を与えない緩衝液で洗浄する。洗浄後のカラムを緩衝液の極性を変える、あるいは過剰のPDGFRα抗原を加える等の処理によって抗PDGFRα抗体固定化固相担体に結合している細胞を固相担体から分離し、PDGFRαを発現している細胞集団([PDGFRα+]細胞)を回収する([PDGFRα+]細胞懸濁液)。
(2-3) Step of recovering a cell population expressing PDGFRα from a cell population containing mesoderm cells using an anti-PDGFRα antibody-immobilized solid phase carrier First, the anti-PDGFRα antibody immobilized prepared in (1) above A solid phase carrier (hereinafter also simply referred to as an anti-PDGFRα antibody-immobilized column) is brought into contact with a cell population containing mesodermal cells. The cell population containing mesoderm cells may be derived from tissues such as skeletal muscle tissue, adipose tissue, peripheral blood, bone marrow tissue or umbilical cord blood as described above, or undifferentiated ES cells and EC cells. Alternatively, it may be obtained by culturing EG cells under mesoderm differentiation-inducing conditions. The sample obtained by solubilizing the tissue or the cell suspension after differentiation induction is passed through an anti-PDGFRα antibody-immobilized column. The column through which the sample has passed is washed once to several times, preferably a plurality of times, with a buffer solution that does not adversely affect cells such as PBS. Separate the cells bound to the anti-PDGFRα antibody-immobilized solid phase carrier by changing the polarity of the buffer in the column after washing or adding excess PDGFRα antigen to express PDGFRα. Cell population ([PDGFRα +] cells) is recovered ([PDGFRα +] cell suspension).
上記工程(2−1)〜(2−3)はそれぞれ単独で実施することもできるが、より効率良く心筋前駆細胞を取得するには2工程、好ましくは3工程全てを組み合わせて行うことが好ましい。2工程の例として工程(2−2)と工程(2−3)を組み合わせた場合の態様は以下のとおりである。工程(2−3)において、中胚葉細胞を含有する細胞集団として工程(2−2)で調製された[Flk+]細胞懸濁液を用いた場合、最終的に回収される細胞は[Flk1+,PDGFRα+]細胞であり、工程(2−2)で抗Flk+抗体固定化カラムを素通りした画分(即ち[Flk1−]細胞懸濁液)を用いた場合には得られる細胞は[Flk1−,PDGFRα+]細胞である。勿論その逆、すなわち工程(2−2)において、中胚葉細胞を含有する細胞集団として工程(2−3)で調製された[PDGFRα+]細胞懸濁液を用いた場合、最終的に回収される細胞は[PDGFRα+,Flk1+]細胞であり、工程(2−2)で抗PDGFRα抗体固定化カラムを素通りした画分(即ち[PDGFRα−]細胞懸濁液)を用いた場合には得られる細胞は[PDGFRα−,Flk1+]細胞である。 The above steps (2-1) to (2-3) can be carried out independently, but in order to obtain myocardial progenitor cells more efficiently, two steps, preferably all three steps are preferably combined. . The mode at the time of combining a process (2-2) and a process (2-3) as an example of 2 processes is as follows. In the step (2-3), when the [Flk +] cell suspension prepared in the step (2-2) is used as a cell population containing mesoderm cells, the finally recovered cells are [Flk1 +, PDGFRα +] cells, and when the fraction passed through the anti-Flk + antibody-immobilized column in step (2-2) (ie, [Flk1-] cell suspension) is used, the cells obtained are [Flk1-, PDGFRα + ] Cells. Of course, in the opposite case, that is, in the step (2-2), when the [PDGFRα +] cell suspension prepared in the step (2-3) is used as a cell population containing mesoderm cells, it is finally recovered. The cells are [PDGFRα +, Flk1 +] cells. When the fraction passed through the anti-PDGFRα antibody-immobilized column in step (2-2) (ie, [PDGFRα−] cell suspension) is used, the cells obtained are [PDGFRα−, Flk1 +] cells.
さらに3工程全てを実施する場合には上述の如く2工程を経て得られた各種の表現型を有する細胞(細胞懸濁液)を残るもう1工程に付すことによって行われる。例えば[PDGFRα+,Flk1+]細胞の懸濁液を中胚葉細胞を含有する細胞集団として工程(2−1)に付すことによって[PDGFRα+,Flk1+,CD44+]細胞あるいは[PDGFRα+,Flk1+,CD44−]細胞が得られる。
CD44、Flk1、PDGFRαの順に、あるいはCD44、PDGFRα、Flk1の順に回収工程を行うことが好ましい。
Further, when all three steps are performed, the cells (cell suspension) having various phenotypes obtained through the two steps as described above are subjected to the remaining one step. For example, by subjecting a suspension of [PDGFRα +, Flk1 +] cells to a step (2-1) as a cell population containing mesoderm cells, [PDGFRα +, Flk1 +, CD44 +] cells or [PDGFRα +, Flk1 +, CD44−] cells are obtained. can get.
The recovery step is preferably performed in the order of CD44, Flk1, and PDGFRα, or in the order of CD44, PDGFRα, and Flk1.
分離、回収には種々の公知の手段が適用できるが、膜を用いた濾過処理等が好ましい。例えば各工程を経て得られる心筋前駆細胞の懸濁液を、例えば内部にフィルターを仕込んだシリンジ等を用いて、まずシリンジ内のフィルターに細胞をトラップさせ、次いでシリンジ内のプランジャーを押してフィルターから前駆細胞をはずして回収する。2工程を用いた心筋前駆細胞の回収の為のデバイスの一例を図1に示すが、何ら限定されるものではない。
図1中、「試料」は中胚葉細胞を含有する細胞集団であり、抗体カラム1及び2は抗CD44抗体固定化カラム、抗Flk1抗体固定化カラム、抗PDGFRα抗体固定化カラムから選ばれる2種のカラムである。好ましくは抗Flk1抗体固定化カラム及び抗PDGFRα抗体固定化カラムであり、その順番は特に限定されない。三方活栓を使用することにより所望の細胞画分を容易に得ることができる。
Various known means can be applied to the separation and recovery, but filtration using a membrane is preferred. For example, the suspension of myocardial progenitor cells obtained through each step is trapped in the filter in the syringe using, for example, a syringe with a filter inside, and then the plunger in the syringe is pressed to remove the suspension from the filter. Remove progenitor cells and collect. Although an example of the device for collection | recovery of the myocardial progenitor cell using 2 processes is shown in FIG. 1, it is not limited at all.
In FIG. 1, “sample” is a cell population containing mesoderm cells, and antibody columns 1 and 2 are two types selected from an anti-CD44 antibody-immobilized column, an anti-Flk1 antibody-immobilized column, and an anti-PDGFRα antibody-immobilized column. Column. Preferred are an anti-Flk1 antibody immobilization column and an anti-PDGFRα antibody immobilization column, and the order is not particularly limited. A desired cell fraction can be easily obtained by using a three-way stopcock.
各種の表現型を有する細胞の回収は磁気細胞分離法によっても実施することができる。例えば磁気細胞分離法による〔Flk1+,PDGFRα+〕細胞の分離は以下のようにして行われる。概略図を図2に示す。
基本的にCD34陽性細胞を効率よく回収することができる市販の「アイソレックスTM300i」(米国Nexell Therapeutics社製)(医療用具承認番号 21300BZY00469000)と同じ原理で〔Flk1+,PDGFRα+〕細胞を分離・回収する。
<構造・原理>
モノクローナル抗体(抗Flk1抗体及び抗PDGFRα抗体)を固定化した磁気ビーズをFlk1及びPDGFRα陽性細胞と特異的に結合させ、磁石を使って選別(免疫磁気ビーズ法)し、最後に磁気ビーズを切り離してFlk1及びPDGFRα陽性細胞のみを回収するシステムである。Flk1陽性細胞の分離とPDGFRα陽性細胞の分離は別々に行う。順序についてはどちらが先でも構わない。
分離装置に加え、ディスポーザブルセット及び/又は幹細胞分離キットの構成品を含むことができる。
幹細胞を含む細胞群からFlk1(PDGFRα)細胞を分離採取する目的で、分離装置にディスポーザブルセットを装着し、幹細胞分離キットを用いてFlk1(PDGFRα)細胞を磁気的に分離する磁気細胞分離システムである。
<操作方法・使用方法>
Flk1陽性細胞の分離とPDGFRα陽性細胞の分離は別々に行う。順序についてはどちらが先でも構わない(以下Flk1→PDGFRαの順の場合を例示する)。
(A)Flk1陽性細胞の分離法
1.分離装置にディスポーザブルセットを装着する。
2.バッグ内で幹細胞を含む細胞群中のFlk1陽性細胞と抗Flk1モノクローナル抗体(マウス)を結合させ、ディスポ一ザブルセットに接続する。
3.洗浄用のバッファーを入れたバッグ、分離したFlk1陽性細胞を採取するバッグ及び廃液バッグをディスボーザブルセットに接続する。
4.Flk1陽性細胞を含む細胞浮遊液をバッグから一次側分離チヤンバーへ移し、抗マウス抗体結合常磁性ビーズを加え、ローテーターを作動させて混合する。
5.常磁性ビーズと結合したFlk1陽性細胞を一次マグネットで保持し、保持されない細胞は廃液バッグヘ流す。
6.分離された常磁性ビーズと結合しているFlk1陽性細胞を洗浄した後、ペプチド9069N(競合反応によりビーズからFlk1陽性細胞を遊離)を添加して再びローテーターを作動させ、Flk1陽性細胞を常磁性ビーズから遊離させる。
7.抗マウス抗体(ヒツジ)常磁性ビーズを一次マグネットで保持し、遊離したFlk1陽性細胞を二次側分離チャンバーをとおして、採取バッグに収集する。一次マグネットで保持されなかった常磁性ビーズは二次マグネットで保持される。
8.収集したFlk1陽性細胞は遠心分離、洗浄をくり返し、余剰のペプチド9069Nを除去し、最終Flk1陽性細胞を得る。
(B)〔Flk1+,PDGFRα+〕細胞の分離法
(A)で得たFlk1陽性細胞群について、(A)の操作においてFlk1をPDGFRαと読み替えた方法を施すことによって、〔Flk1+,PDGFRα+〕細胞を得る。
Recovery of cells having various phenotypes can also be performed by magnetic cell separation. For example, [Flk1 +, PDGFRα +] cells are separated by the magnetic cell separation method as follows. A schematic diagram is shown in FIG.
[Flk1 +, PDGFRα +] cells are separated and collected on the same principle as that of commercially available “Isolex ™ 300i” (manufactured by Nexell Therapeutics, USA) (medical device approval number 21300BZY00469000) which can efficiently recover CD34 positive cells. To do.
<Structure / Principle>
Magnetic beads immobilized with monoclonal antibodies (anti-Flk1 antibody and anti-PDGFRα antibody) are specifically bound to Flk1 and PDGFRα-positive cells, sorted using a magnet (immunomagnetic bead method), and finally the magnetic beads are separated. This is a system that collects only Flk1 and PDGFRα-positive cells. Separation of Flk1-positive cells and PDGFRα-positive cells are performed separately. Either can be used first.
In addition to the separation device, a disposable set and / or a stem cell separation kit component can be included.
In order to separate and collect Flk1 (PDGFRα) cells from a cell group containing stem cells, this is a magnetic cell separation system in which a disposable set is attached to a separation device and magnetically separated using a stem cell separation kit. .
<Operation method and usage>
Separation of Flk1-positive cells and PDGFRα-positive cells are performed separately. Either order may be used first (hereinafter, the order of Flk1 → PDGFRα is illustrated).
(A) Separation of Flk1-positive cells Attach the disposable set to the separator.
2. In the bag, the Flk1-positive cells in the cell group including the stem cells and the anti-Flk1 monoclonal antibody (mouse) are bound and connected to the disposable set.
3. A bag containing a washing buffer, a bag for collecting separated Flk1-positive cells, and a waste solution bag are connected to a disposable set.
4). The cell suspension containing Flk1-positive cells is transferred from the bag to the primary separation chamber, anti-mouse antibody-conjugated paramagnetic beads are added, and the rotator is activated and mixed.
5. Flk1-positive cells bound to paramagnetic beads are held by a primary magnet, and unretained cells are passed to a waste bag.
6). After the Flk1-positive cells bound to the separated paramagnetic beads are washed, peptide 9069N (Flk1-positive cells are released from the beads by competitive reaction) is added and the rotator is activated again, and the Flk1-positive cells are separated from the paramagnetic beads. Free from.
7). Anti-mouse antibody (sheep) paramagnetic beads are held by a primary magnet, and the released Flk1-positive cells are collected in a collection bag through a secondary separation chamber. Paramagnetic beads not held by the primary magnet are held by the secondary magnet.
8). Collected Flk1-positive cells are repeatedly centrifuged and washed to remove excess peptide 9069N and obtain final Flk1-positive cells.
(B) Isolation method of [Flk1 +, PDGFRα +] cells [Flk1 +, PDGFRα +] cells are obtained by subjecting the Flk1 positive cells obtained in (A) to a method in which Flk1 is read as PDGFRα in the operation of (A). .
上記デバイスに、さらに得られた心筋前駆細胞を患者に投与するための手段を含めて心筋前駆細胞投与用デバイスを構築することができる。心筋前駆細胞を患者に投与するための手段としては、通常細胞を用いた治療に利用されるような手段、用具等が用いられ、例えばシリンジやカテーテル等が挙げられる。シリンジは図1で示した回収用のシリンジと同一のものであっても構わないし、回収した細胞を別の新しいシリンジに充填して患者に投与することもできる。同様にカテーテルも回収用に用いたものと同一のものであってもよいし、別途用意されるものであってもよい。 A device for administering myocardial progenitor cells can be constructed including the above-mentioned device and means for administering the obtained myocardial progenitor cells to a patient. As means for administering myocardial progenitor cells to a patient, means, tools and the like that are usually used for treatment using cells are used, and examples thereof include a syringe and a catheter. The syringe may be the same as the collection syringe shown in FIG. 1, or the collected cells can be filled into another new syringe and administered to the patient. Similarly, the catheter may be the same as that used for collection or may be prepared separately.
さらに、本発明の心筋前駆細胞を体外にて培養して、単層若しくは多層構造を有するシート状の組織とした後そのシートを投与対象(患者)に移植してもよいし、又、該細胞を体外にて非生物由来若しくは生物由来の支持体の上で培養して得られるシート状の組織を投与対象(患者)に移植してもよい。支持体は当分野で通常用いられるものが利用できるが、非生物由来の支持体としては(1)ポリグリコール酸(Poly glycolic acid(PGA))、(2)ポリ乳酸(Poly lactic acid(PLA))、(3)ポリ乳酸・ポリグリコール酸共重合体(Poly lactic−co−glycolic acid(PLGA)、(4)ポリカプロラクトン(Polycaprolactone)等が、生物由来の支持体としては(1)界面活性剤、リボヌクレアーゼ等を用いて脱細胞化処理を施すことによって得た、コラーゲンやエラスチン等の細胞外マトリックスからなる組織、(2)コラーゲン、エラスチン等の細胞外マトリックス成分を用いて人工的に構成した組織等が挙げられる。 Furthermore, the myocardial progenitor cells of the present invention may be cultured outside the body to form a sheet-like tissue having a monolayer or multilayer structure, and then the sheet may be transplanted into an administration subject (patient). A sheet-like tissue obtained by cultivating a non-biologically or biologically-derived support outside the body may be transplanted into the administration subject (patient). As the support, those commonly used in the art can be used. Examples of non-biological supports include (1) polyglycolic acid (PGA), (2) polylactic acid (PLA). ), (3) polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA), (4) polycaprolactone (Polycaprolactone) and the like are (1) surfactants. , A tissue composed of an extracellular matrix such as collagen or elastin obtained by performing a decellularization treatment using ribonuclease, etc., (2) a tissue artificially constructed using an extracellular matrix component such as collagen or elastin Etc.
本発明の心筋前駆細胞のヒトへの治療における適用は、例えば心筋梗塞亜急性期、あるいは心筋症慢性期患者への移植が想定される。治療評価としては、一般的な心不全治療に対する効果判定基準に、現在、既に実用化されている血液疾患領域における同種臍帯血幹細胞移植の治療評価基準(特に、GVHD等の有害副反応の評価基準)を加味したものが適当と考えられる。より具体的には、既に公開されている大規模臨床試験プロトコールの治療効果評価を参照することができる(例えばhttp://poppy.ac/j-chf/doc/jchfplot_ver2_030925.pdf等)。 The application of the myocardial progenitor cells of the present invention to humans is assumed to be transplanted to a patient with a subacute stage of myocardial infarction or a chronic stage of cardiomyopathy, for example. In terms of therapeutic evaluation, in addition to the standard criteria for evaluating the effects on heart failure treatment, the therapeutic criteria for allogeneic umbilical cord blood stem cell transplantation in the blood disease area already in practical use (especially, the evaluation criteria for adverse side reactions such as GVHD) Is considered appropriate. More specifically, it is possible to refer to the therapeutic effect evaluation of a large-scale clinical trial protocol that has already been published (for example, http://poppy.ac/j-chf/doc/jchfplot_ver2_030925.pdf).
実施例で後述するが、本発明の心筋前駆細胞は特定の培養条件下、好ましくはストローマ細胞との共培養条件下で心筋細胞へと分化し得る。このような本発明の心筋前駆細胞を用いる分化誘導系を利用して、心筋前駆細胞から心筋細胞への分化を誘導し得る因子のスクリーニング方法を構築することができる。具体的には以下のような工程からなる方法が挙げられる。
(i)上述のように、本発明の方法によって得られた本発明の心筋前駆細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、もう一方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した心筋前駆細胞について拍動の有無、及び/又は心筋マーカーの発現を測定する工程、
(iii)被検物質の存在下あるい非存在下で培養した心筋前駆細胞について、拍動が確認されたか、あるいは心筋マーカーの発現が確認された細胞、若しくは拍動が確認され、且つ心筋マーカーの発現が確認された細胞を心筋細胞とし、その出現率を算出する工程、および
(iv)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて有意に心筋細胞の出現率を上昇させた被検物質を心筋細胞への分化を誘導し得る因子と認定する工程。
As will be described later in Examples, the myocardial progenitor cells of the present invention can be differentiated into cardiomyocytes under specific culture conditions, preferably under co-culture conditions with stromal cells. By using such a differentiation induction system using myocardial progenitor cells of the present invention, a screening method for factors that can induce differentiation from myocardial progenitor cells to cardiomyocytes can be constructed. Specifically, a method comprising the following steps can be mentioned.
(I) As described above, the myocardial progenitor cells of the present invention obtained by the method of the present invention are divided into two groups, one is cultured in the presence of the test substance, and the other is in the absence of the test substance. Culturing with,
(Ii) measuring the presence or absence of pulsation and / or the expression of a myocardial marker for myocardial progenitor cells cultured in the presence or absence of the test substance,
(Iii) About a myocardial progenitor cell cultured in the presence or absence of a test substance, a pulsation was confirmed or a myocardial marker expression was confirmed, or a pulsation was confirmed and a myocardial marker (Iv) a step of calculating the appearance rate of cells in which the expression of the cardiomyocytes is confirmed, and (iv) a subject in which the appearance rate of cardiomyocytes is significantly increased compared to the case of culturing in the absence of the test substance. The step of identifying the test substance as a factor capable of inducing differentiation into cardiomyocytes.
本スクリーニング方法で用いる被検物質は、新規のものであっても既知のものであってもよく、その調製方法や使用濃度等の条件は各物質の特性に応じて適宜決定される。また、被検物質を段階希釈して用い至適濃度を予め決定しておくことが好ましい。工程(i)における細胞の培養時間は、心筋前駆細胞から心筋細胞への分化が誘導され得る期間であれば特に限定されないが、通常、心筋前駆細胞をストローマ細胞と共培養した場合に心筋細胞の発生が確認される7日間程度を目安とする。工程(i)は好ましくはストローマ細胞との共培養条件下で行うが、心筋細胞への誘導が可能であれば必須ではない。ストローマ細胞非存在下での心筋細胞への誘導を可能とする物質を得ることも本発明のスクリーニング方法の目的の一つである。 The test substance used in this screening method may be new or known, and conditions such as the preparation method and use concentration are appropriately determined according to the characteristics of each substance. In addition, it is preferable to determine the optimum concentration in advance by serially diluting the test substance. The culture time of the cells in the step (i) is not particularly limited as long as differentiation from myocardial progenitor cells to cardiomyocytes can be induced. Usually, when the myocardial progenitor cells are co-cultured with stromal cells, The standard is about 7 days when the occurrence is confirmed. Step (i) is preferably carried out under co-culture conditions with stromal cells, but is not essential if it can be induced into cardiomyocytes. Another object of the screening method of the present invention is to obtain a substance that can be induced into cardiomyocytes in the absence of stromal cells.
工程(i)を経て得られた心筋前駆細胞について拍動の有無及び/又は心筋マーカーの発現を測定する。拍動の有無は光学顕微鏡下、目視にて観察し、培養皿中の拍動を観察したコロニー数を測定する。また対象となる心筋マーカーとしては、Nlkx2.5、GATA4、αMHC、MLC2v、MLC2a、Tbx5、cTnT、HAND1、HAND2、VE−Cadherin、c−Kit、PCAM等が挙げられる。蛋白質レベルでの発現であっても遺伝子レベルでの発現であっても構わない。蛋白質レベルでの発現を測定する場合には各蛋白質の特異抗体を用いてウェスタンブロット等により、遺伝子レベルでの発現を測定する場合には各遺伝子の特異プローブを用いてノザンブロット等を行うことにより実施する。 The presence or absence of pulsation and / or the expression of a myocardial marker is measured for the myocardial progenitor cells obtained through step (i). The presence or absence of pulsation is visually observed under an optical microscope, and the number of colonies observed for pulsation in the culture dish is measured. Examples of the target myocardial marker include Nlkx2.5, GATA4, αMHC, MLC2v, MLC2a, Tbx5, cTnT, HAND1, HAND2, VE-Cadherin, c-Kit, PCAM, and the like. Expression at the protein level or expression at the gene level may be used. When measuring expression at the protein level, it is performed by Western blot etc. using the specific antibody of each protein, and when measuring expression at the gene level, it is carried out by performing Northern blot etc. using the specific probe of each gene To do.
被検物質の存在下及び非存在下でそれぞれ培養した心筋前駆細胞について拍動の有無及び/又は心筋マーカーの発現、好ましくは拍動の有無及び心筋マーカーの発現を測定し、拍動及び/又は心筋マーカーの発現を確認した細胞の出現率を算出し(分化誘導する前の時点をベースとする)被検物質存在下の場合と非存在下の場合とで比較する。被検物質の非存在下で培養した場合に比べて出現率を顕著に上昇させた被検物質を、心筋前駆細胞から心筋細胞への分化を誘導し得る因子と認定することができる。 For the myocardial progenitor cells cultured in the presence and absence of the test substance, the presence or absence of pulsation and / or the expression of myocardial marker, preferably the presence or absence of pulsation and the expression of myocardial marker, The appearance rate of cells in which the expression of the myocardial marker is confirmed is calculated and compared in the presence and absence of the test substance (based on the time point before differentiation induction). A test substance having a significantly increased appearance rate as compared with the case where the test substance is cultured in the absence of the test substance can be identified as a factor that can induce differentiation from myocardial progenitor cells to cardiomyocytes.
さらに本発明は幹細胞から心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子のスクリーニング方法を提供する。即ち、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種を、心筋前駆細胞への中胚葉系分化のマーカーとして用いる。具体的には以下のような工程からなる方法が例示される。
(i)幹細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、他方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した幹細胞について、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも1種の発現状況を測定する工程、及び
(iii)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも1種の発現を有意に上昇させた被検物質を心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子と認定する工程。
Furthermore, the present invention provides a screening method for factors that can induce mesodermal differentiation from stem cells to myocardial progenitor cells. That is, at least one selected from the group consisting of CD44, Flk1, and PDGFRα is used as a marker for mesodermal differentiation into myocardial progenitor cells. Specifically, a method comprising the following steps is exemplified.
(I) dividing stem cells into two groups, culturing one in the presence of a test substance and culturing the other in the absence of the test substance;
(Ii) a step of measuring the expression status of at least one kind of CD44, Flk1 and PDGFRα for stem cells cultured in the presence or absence of the test substance; and (iii) culture in the absence of the test substance. And a step of recognizing a test substance having significantly increased the expression of at least one of CD44, Flk1 and PDGFRα as a factor capable of inducing mesodermal differentiation into myocardial progenitor cells.
幹細胞としては、心筋前駆細胞への中胚葉系分化し得る細胞であれば、特に限定されないが、多能性であることが好ましく、例えばES細胞や組織幹細胞が用いられる。
本スクリーニング方法で用いる被検物質は、新規のものであっても既知のものであってもよく、その調製方法や使用濃度等の条件は各物質の特性に応じて適宜決定される。また、被検物質を段階希釈して用い至適濃度を予め決定しておくことが好ましい。工程(i)における細胞の培養時間は、幹細胞から心筋前駆細胞への分化が誘導され得る期間であれば特に限定されないが、通常、EB5細胞を中胚葉系分化誘導した場合に各マーカーの発現が確認される5日間程度を目安とする。
The stem cell is not particularly limited as long as it can be mesodermally differentiated into myocardial progenitor cells, but is preferably pluripotent, and for example, ES cells or tissue stem cells are used.
The test substance used in this screening method may be new or known, and conditions such as the preparation method and use concentration are appropriately determined according to the characteristics of each substance. In addition, it is preferable to determine the optimum concentration in advance by serially diluting the test substance. The cell culture time in step (i) is not particularly limited as long as differentiation from stem cells to myocardial progenitor cells can be induced. Usually, when EB5 cells are induced to induce mesoderm differentiation, the expression of each marker is expressed. The estimated time is about 5 days.
工程(i)を経て得られた心筋前駆細胞についてCD44、Flk1及びPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種、好ましくは2種(特にFlk1及びPDGFRα)、特に好ましくは3種の発現を測定する。本発明はスクリーニング方法が目的であるので心筋前駆細胞の回収を伴わない。従って、蛋白質レベルで、特に膜表面で各蛋白質の特異抗体を用いる方法に加え、遺伝子レベルでの発現によって測定することもできる。その場合には各遺伝子の特異プローブを用いてノザンブロット等を行うことにより実施する。 Regarding the myocardial progenitor cells obtained through step (i), the expression of at least one selected from the group consisting of CD44, Flk1 and PDGFRα, preferably 2 types (particularly Flk1 and PDGFRα), particularly preferably 3 types is measured. . Since the present invention aims at a screening method, it does not involve recovery of myocardial progenitor cells. Therefore, in addition to the method using a specific antibody of each protein at the protein level, particularly on the membrane surface, it can also be measured by expression at the gene level. In that case, it carries out by performing Northern blot etc. using the specific probe of each gene.
被検物質の存在下及び非存在下でそれぞれ培養した幹細胞についてCD44、Flk1及びPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種、好ましくは2種(特にFlk1及びPDGFRα)、特に好ましくは3種の発現を測定し、その程度を算出し(分化誘導する前の時点をベースとする)被検物質存在下の場合と非存在下の場合とで比較する。被検物質の非存在下で培養した場合に比べて発現の程度を顕著に上昇させた被検物質を、幹細胞から心筋前駆細胞への分化を誘導し得る因子と認定することができる。 Expression of at least one, preferably two (particularly Flk1 and PDGFRα), particularly preferably three, selected from the group consisting of CD44, Flk1 and PDGFRα for stem cells cultured in the presence and absence of the test substance, respectively. Is measured and the degree thereof is calculated (based on the time before differentiation induction) and compared in the presence and absence of the test substance. A test substance having a significantly increased level of expression compared to when cultured in the absence of the test substance can be identified as a factor capable of inducing differentiation from stem cells to myocardial progenitor cells.
本発明はCD44、Flk1及びPDGFRαからなる群より選択される少なくとも1種、好ましくは2種(特にFlk1及びPDGFRα)、特に好ましくは3種を発現している中胚葉細胞を含有する細胞集団が、心筋前駆細胞であり得、特定の条件下で心筋前駆細胞へ分化誘導され得るという知見に基づく。またBIT9500培地でこのような表現型の細胞集団を培養すると管構造を持つ血管内皮細胞と浮遊細胞である血液細胞が誘導される。即ち本発明のFlk1+,PDGFRa+の心筋前駆細胞群には同じく側板中胚葉起源で血管・血液前駆細胞であるhemangioblast(血管芽細胞)も含まれることが示された。 The present invention provides a cell population containing mesoderm cells expressing at least one, preferably two (particularly Flk1 and PDGFRα), particularly preferably three selected from the group consisting of CD44, Flk1 and PDGFRα, It is based on the finding that it can be a myocardial progenitor cell and can be induced to differentiate into a myocardial progenitor cell under specific conditions. In addition, when a cell population having such a phenotype is cultured in BIT9500 medium, vascular endothelial cells having a tubular structure and blood cells that are floating cells are induced. That is, it was shown that the flk1 + and PDGFRa + myocardial progenitor cells of the present invention also include hemangioblasts (angioblasts) that originate from the lateral plate mesoderm and are blood vessel / blood progenitor cells.
以下実施例を示して本発明をさらに詳しく説明するが、実施例は本発明の説明のために記載するものであり、本発明を限定するものではない。
実施例1:Flk1+細胞,CD44+細胞,PDGFRα+細胞からの心筋細胞への分化の検討
ES細胞としてEB5細胞を用いた。EB5細胞は0.1%ゼラチンコートした6cm培養皿で、培養液(1%ウシ胎児血清(EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX)、10%ノックアウト血清リプレースメント(GIBCO/BRL)、1%L−グルタミン(GIBCO/BRL)、1%非必須アミノ酸(GIBCO/BRL)、1%ペニシリン−ストレプトマイシン(GIBCO/BRL)、100μM 2−メルカプトエタノール(SIGMA, St. Louis, MO)、1000U/ml白血病抑制因子(Leukemia inhibitory factor; Chemicon International Inc. Temecula, CA)及び10μg/mlブラストサイジン(FUNAKOSHI,Tokyo, Japan)を添加したGlasgow最小必須培地(GIBCO/BRL, Long Island, NY等が例示される)中で培養した。0.1%ゼラチンコートは、0.1%ゼラチン(Nakarai Japan)/蒸留水を培養皿上に積層し常温で固相化することによって行った。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the examples are described for explaining the present invention and are not intended to limit the present invention.
Example 1: Examination of differentiation from Flk1 + cells, CD44 + cells, PDGFRα + cells into cardiomyocytes EB5 cells were used as ES cells. EB5 cells are 6 cm culture dishes coated with 0.1% gelatin. Culture medium (1% fetal calf serum (EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX), 10% knockout serum replacement (GIBCO / BRL), 1% L-glutamine) (GIBCO / BRL), 1% non-essential amino acid (GIBCO / BRL), 1% penicillin-streptomycin (GIBCO / BRL), 100 μM 2-mercaptoethanol (SIGMA, St. Louis, MO), 1000 U / ml leukemia inhibitory factor ( In Glasgow minimum essential medium (GIBCO / BRL, Long Island, NY, etc.) supplemented with Leukemia inhibitory factor; Chemicon International Inc. Temecula, CA) and 10 μg / ml blasticidin (FUNAKOSHI, Tokyo, Japan) The 0.1% gelatin coating was performed by laminating 0.1% gelatin (Nakarai Japan) / distilled water on a culture dish and solidifying it at room temperature.
分化誘導は、10cm培養皿(0.1%ゼラチンコート)あたり1×105個のEB5細胞を分化培地(10%ウシ胎児血清(EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX)、1%ペニシリン−ストレプトマイシン(GIBCO/BRL)及び100μM 2−メルカプトエタノール(SIGMA)を添加した最小必須培地α培地(GIBCO/BRL))中で37℃、5%CO2雰囲気下で5日間培養することによって行った。分化誘導後、経時的にフローサイトメトリー解析(FACS解析)を行うことによってFlk1、CD44及びPDGFRαの発現を測定した。
Flk1抗体としてはマウスモノクローナル抗体「AVAS12α1」(理化学研究所、西川氏より供与された)を用い、ビオチン標識した後、FACS解析を行った。該解析は「calibur」及び「Aria」(ともにBDバイオサイエンス(日本ベクトン・ディッキンソン株式会社))を使用して行った。CD44抗体は、BDバイオサイエンス社のClone IM7を、PDGFRα抗体は、理化学研究所 西川氏より供与されたClone APA5をBiotin標識したものを使用した。Flk1抗体についてはShin-Ichi Nishikawa et al. Development, 1998 vol. 125 p.1747-1757及びKataoka H et al. Dev Growth Differ. 1997 vol. 39, p.729-740等に詳述されている。
結果を図3に示す。
分化誘導5日目の細胞からFlk1+細胞をソーティングした。得られたFlk1+細胞をストローマ細胞OP9上で共培養した。
ストローマ細胞OP9と共培養することによりES細胞が血液細胞、神経細胞、リンパ球等へと分化誘導されることは既に知られており(Nishikawa SI: Development 1998 125(9) 1747、Yamashita J: Nature 2000: 408(6808):92-6、Ogawa et al. Blood 1999 93;(4):1168-77)、本実施例においても心筋細胞への分化を期待してストローマ細胞OP9との共培養を行った。尚、OP9細胞はATCC等の公的機関からも入手可能であり、本実施例においてはコダマ氏より供与された。
またコントロールとしてFlk1−細胞についても同様にストローマOP9細胞との共培養を行い、心筋細胞への分化を検討した。
セルソーターにて分離した細胞群(3.6×104細胞ずつ)をOP9と6cm培養皿上で分化培地(上述)にて7日間培養した。
OP9との共培養から7日経過した時点で心筋細胞の出現率(拍動細胞のコロニー数)について確認した。結果を表1に示す。
Differentiation induction was performed by using 1 × 10 5 EB5 cells per 10 cm culture dish (0.1% gelatin coat) in differentiation medium (10% fetal calf serum (EQUITECH, Cotton Gin Lane Kerrville, TX), 1% penicillin-streptomycin ( GIBCO / BRL) and 100 μM 2-mercaptoethanol (SIGMA) supplemented minimum essential medium α medium (GIBCO / BRL)) was cultured at 37 ° C. under 5% CO 2 atmosphere for 5 days. After differentiation induction, the expression of Flk1, CD44 and PDGFRα was measured by performing flow cytometry analysis (FACS analysis) over time.
As the Flk1 antibody, a mouse monoclonal antibody “AVAS12α1” (provided by Dr. Nishikawa, RIKEN) was used for biotin labeling, and then FACS analysis was performed. The analysis was performed using “calibur” and “Aria” (both BD Bioscience (Nippon Becton Dickinson Co., Ltd.)). The CD44 antibody used was Clone IM7 manufactured by BD Biosciences, and the PDGFRα antibody used was biotin-labeled Clone APA5 provided by Dr. Nishikawa of RIKEN. The Flk1 antibody is described in detail in Shin-Ichi Nishikawa et al. Development, 1998 vol. 125 p.1747-1757, Kataoka H et al. Dev Growth Differ. 1997 vol. 39, p.729-740, etc.
The results are shown in FIG.
Flk1 + cells were sorted from the cells on day 5 of differentiation induction. The resulting Flk1 + cells were co-cultured on stromal cells OP9.
It is already known that ES cells are induced to differentiate into blood cells, nerve cells, lymphocytes, etc. by co-culture with stromal cells OP9 (Nishikawa SI: Development 1998 125 (9) 1747, Yamashita J: Nature 2000: 408 (6808): 92-6, Ogawa et al. Blood 1999 93; (4): 1168-77), also in this example, co-culture with stromal cells OP9 was performed in anticipation of differentiation into cardiomyocytes. went. OP9 cells are also available from public institutions such as ATCC, and were provided by Mr. Kodama in this example.
As a control, Flk1-cells were also co-cultured with stromal OP9 cells and examined for differentiation into cardiomyocytes.
A group of cells (3.6 × 10 4 cells) separated by a cell sorter was cultured in a differentiation medium (described above) for 7 days on OP9 and 6 cm culture dishes.
The appearance rate of cardiomyocytes (number of pulsatile cell colonies) was confirmed when 7 days had passed since co-culture with OP9. The results are shown in Table 1.
さらに、7日目に拍動している細胞集団(コロニー)をカルチャーリング(culture ring)にて採取し、定量的RT−PCR(QRT−PCR;quantitative reverse transcriptional−PCR)解析に供し、Flk1+細胞由来の拍動細胞コロニーについて心筋分化マーカーの発現を確認した。合成したプライマーは以下の通り。
・Nkx2−5
Foward:cgggcggataaaaaagagct(配列番号1)
Reverse:ccatccgtctcggctttgt(配列番号2)
・GATA4
Foward:ggaagacaccccaatctcgat(配列番号3)
Reverse:ggccccacaattgacacact(配列番号4)
・αMHC
Foward:gctgacagatcgggagaatcag(配列番号5)
Reverse:gctggcaaagtactggatgaca(配列番号6)
・MLC2v
Foward:gaccattctcaacgcattcaag(配列番号7)
Reverse:gtcagcatctcccggacatagt(配列番号8)
・MLC2a
Foward:tcagctgcattgaccagaaca(配列番号9)
Reverse:cgagctgggaataggtctcctt(配列番号10)
・Tbx5
Foward:tgaacgtgaactgtggctgaa(配列番号11)
Reverse:tcctccctgccttggtgat(配列番号12)
・cTnT
Foward:tccctcaaagacaggatcgaa(配列番号13)
Reverse:gcggttctgcctttccttct(配列番号14)
・Flk1
Foward:tcgagacagaaatacgttgagaac(配列番号15)
Reverse:gcaaactggtgtgagtgattcg(配列番号16)
・c−Kit
Foward:ggaagcgtgactcgtttattttc(配列番号17)
Reverse:ctccgttgagtgcagaaggtt(配列番号18)
・HAND1
Foward:ctccctcgttgcctacagaaa(配列番号19)
Reverse:cgagcaaggctggagatgac(配列番号20)
・HAND2
Foward:ccagctacatcgcctacctcat(配列番号21)
Reverse:ctttcacgtcggtcttcttgatc(配列番号22)
・VE−Cadherin
Foward:gtggccaaagaccctgacaa(配列番号23)
Reverse:tcggaagaattggcctctgt(配列番号24)
・PCAM1
Foward:tctgcagaagtctttcaggattca(配列番号25)
Reverse:gcatagagcaccagcgtgagt(配列番号26)
いずれのマーカーの発現も他のコロニー群に比べて顕著に増加していた。
Furthermore, a cell population (colony) pulsating on day 7 was collected by culture ring and subjected to quantitative RT-PCR (QRT-PCR; quantitative reverse-PCR) analysis, and Flk1 + cells Expression of a myocardial differentiation marker was confirmed for the derived pulsatile cell colonies. The synthesized primers are as follows.
・ Nkx2-5
Foward: cggggcggataaaaaaagct (SEQ ID NO: 1)
Reverse: ccatccgtctcggctttgt (SEQ ID NO: 2)
・ GATA4
Foward: ggaagaccaccccatactcgat (SEQ ID NO: 3)
Reverse: ggccccacaattgacact (SEQ ID NO: 4)
・ ΑMHC
Foward: gctgacagacatcgggagaatcag (SEQ ID NO: 5)
Reverse: gctggcaaaagtactggatgaca (SEQ ID NO: 6)
・ MLC2v
Foward: gaccattctcaacgcattcaag (SEQ ID NO: 7)
Reverse: gtcagcatctccccggacatagt (SEQ ID NO: 8)
・ MLC2a
Forward: tcagctgcattaccacagaaca (SEQ ID NO: 9)
Reverse: cgagctgggaatagggtctcctt (SEQ ID NO: 10)
・ Tbx5
Foward: tgaacgtgaactgtggctgaa (SEQ ID NO: 11)
Reverse: tcctcccctgccttgggtat (SEQ ID NO: 12)
・ CTnT
Foward: tcccctaaaagacaggatcgaa (SEQ ID NO: 13)
Reverse: gcggttctgccttttccttct (SEQ ID NO: 14)
・ Flk1
Foward: tcgagagagaataacgttgagaac (SEQ ID NO: 15)
Reverse: gcaactggtgtgtgagtgattcg (SEQ ID NO: 16)
・ C-Kit
Foward: ggaagcgtgactcgtttttttc (SEQ ID NO: 17)
Reverse: ctccgtttgagtgcaagagtt (SEQ ID NO: 18)
・ HAND1
Foward: ctcccccgttgcctacagaaaa (SEQ ID NO: 19)
Reverse: cgagcaagggctggagatagac (SEQ ID NO: 20)
・ HAND2
Foward: ccactatacatcccccactcat (SEQ ID NO: 21)
Reverse: ctttcacgtcgggtcttttgatc (SEQ ID NO: 22)
・ VE-Cadherin
Foward: gtggccaaaaacccctgacaa (SEQ ID NO: 23)
Reverse: tcggagaagaattggccctctgt (SEQ ID NO: 24)
・ PCAM1
Foward: tctgcagaagtttttcaggattca (SEQ ID NO: 25)
Reverse: gcatagagcaccagcgtgagt (SEQ ID NO: 26)
The expression of any marker was remarkably increased compared to other colony groups.
Flk1+細胞をOP9と共培養するとFlk1−細胞をOP9と共培養したときよりも高頻度に拍動細胞が認められ。この拍動細胞は心筋マーカーを発現していることから、心筋細胞であることが確認できた。 When Flk1 + cells are cocultured with OP9, pulsatile cells are observed more frequently than when Flk1 cells are cocultured with OP9. Since these beating cells express a myocardial marker, it was confirmed that they were cardiomyocytes.
以下さらに実施例を挙げて本発明を説明するが、細胞培養技術や細胞の単離技術等は特に言及しない限り実施例1に準じて行う。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples. However, cell culture techniques, cell isolation techniques, and the like are performed according to Example 1 unless otherwise specified.
実施例2:中胚葉分化誘導系における表面抗原の検討
Flk1の発現がピークになる分化誘導5日目の中胚葉系細胞の表面抗原の解析を行った。解析は各表面抗原に対する特異抗体を用い、免疫細胞染色を行った。表面抗原に対する特異抗体のうち、抗Flk1抗体、抗PDGFRα抗体以外はすべてBDバイオサイエンス社より入手した。抗Flk1抗体、抗PDGFRα抗体は理化学研究所 西川氏より供与されたものを用いた。抗Gr1抗体及び抗Mac1抗体については400倍希釈、それ以外の抗体は200倍希釈にて反応に供した。抗PDGFRα、Flk1、Integrin a2,ICAM−1,ICAM−2,Integrin b1,Integrin b7抗体はbiotinラベルされていたので2次抗体としてストレプトアビジン−APC−Cy7を400倍希釈で使用した。
分化誘導は概ね実施例1と同様な手法に基づくが、実験プロトコールを図4に示す。
PDGFRα、CD24、CD44、Flk1抗原等が、分化とともにその発現量を増強させた。
Example 2: Examination of surface antigen in mesodermal differentiation induction system The surface antigen of mesodermal cells on the differentiation induction day 5 at which Flk1 expression reached a peak was analyzed. The analysis was performed by immunostaining using specific antibodies against each surface antigen. Of the specific antibodies against the surface antigen, all except anti-Flk1 antibody and anti-PDGFRα antibody were obtained from BD Bioscience. The anti-Flk1 antibody and the anti-PDGFRα antibody used were provided by Dr. Nishikawa of RIKEN. The anti-Gr1 antibody and the anti-Mac1 antibody were subjected to the reaction at a dilution of 400 times, and the other antibodies were subjected to the reaction at a dilution of 200 times. Since anti-PDGFRα, Flk1, Integrin a2, ICAM-1, ICAM-2, Integrin b1, and Integrin b7 antibodies were biotin-labeled, streptavidin-APC-Cy7 was used as a secondary antibody at a 400-fold dilution.
Differentiation induction is generally based on the same method as in Example 1, but the experimental protocol is shown in FIG.
PDGFRα, CD24, CD44, Flk1 antigen and the like enhanced their expression levels with differentiation.
実施例3:Flk1/PDGFRαと心筋細胞出現率の関係の検討
細胞集団をFlk1+/−,PDGFRα+/−の4つの分画にそれぞれソーティングし、実施例1と同様にして心筋分化誘導を行い、拍動コロニーの出現率を測定した。実験プロトコールを模式的に示し(図4)、結果を図5に示す。
PDGFRα及びFlk1を共発現している心筋前駆細胞をストローマ細胞OP9と共培養した場合に拍動コロニー数が顕著に増加した。
Example 3: Examination of relationship between Flk1 / PDGFRα and cardiomyocyte appearance rate The cell population was sorted into four fractions, Flk1 +/−, PDGFRα +/−, and myocardial differentiation was induced in the same manner as in Example 1 to The appearance rate of moving colonies was measured. The experimental protocol is schematically shown (FIG. 4), and the results are shown in FIG.
When the myocardial progenitor cells co-expressing PDGFRα and Flk1 were co-cultured with stromal cells OP9, the number of beating colonies significantly increased.
実施例4:ヒト臍帯血からの心筋前駆細胞分離
<プロトコール>
臍帯血全血を、生理食塩水にて2倍希釈し、LymphoprepTMTube(www.axis−shield−poc.com)による比重遠心分離法にて、単核球分画を得、MACS(登録名)ビーズ−抗ヒトCD34モノクローナル抗体(www.miltenyi.com)と反応後、自動細胞分離装置autoMACSTMにて、CD34陽性単核球を得る。心筋前駆細胞群を、メチルセルロース培養(培養条件以下)にて、培養皿底に付着する細胞コロニー群を集めることによって得た。本細胞群について定量的RT−PCR解析を行った。臍帯血CD34陽性細胞を未分化増殖培地(培養条件以下)にて5日間培養した細胞群をコントロールとした。
<心筋前駆細胞を得るための「メチルセルロース培養」の条件>
・MethoCult GF+H4435 (Stem Cell Technologies)(http://www.veritastk.co.jp/productdb/sho_detail.asp?t=1&Sho=0200&Chu=0100#MethoCultGF+H4435参照)を使用。
・αMEM 10%FCS(GIBCO)にサイトカインカクテル(100ng/ml hr SCF, 50ng/ml hr IL−6, 50ng/ml hr sIL−6R, 10ng rh TPO, 30ng/ml rh Flt2/3L;「rh」はヒト組み換え体であることを示す)を混合したものにて3日間培養した100個のCD34+細胞を1.2mlのMethoCult GF+H4435とともに3cm培養皿に播く。
<「未分化増殖培地」を用いた培養の条件>
・2×104CD34+細胞(純度98%)を、αMEM 10%FCS(GIBCO)にサイトカインカクテル(100ng/ml hr SCF, 50ng/ml hr IL−6, 50ng/ml hr sIL−6R, 10ng rh TPO, 30ng/ml rh Flt2/3L;「rh」はヒト組み換え体であることを示す)を混合したものにて5日間培養する。
<データ>
得られた臍帯血CD34陽性細胞由来の付着細胞の表面マーカー(PDGFRα、KDR(ヒトのFlk−1))についてreal−time RT−PCR(Quantification based on GAPDH control)により解析した。両表面マーカーともに心筋前駆細胞群で発現の増加がみられた(図6)。
Example 4: Isolation of myocardial progenitor cells from human umbilical cord blood <Protocol>
Umbilical cord blood was diluted 2-fold with physiological saline, and a mononuclear cell fraction was obtained by specific gravity centrifugation using Lymphoprep ™ Tube (www.axis-shield-poc.com). MACS (registered name) ) After reaction with a bead-anti-human CD34 monoclonal antibody (www.miltenyi.com), CD34 positive mononuclear cells are obtained with an automatic cell separator autoMACS ™ . A myocardial progenitor cell group was obtained by collecting cell colony groups adhering to the bottom of the culture dish in methylcellulose culture (below the culture conditions). Quantitative RT-PCR analysis was performed on this cell group. A group of cells in which cord blood CD34-positive cells were cultured in an undifferentiated growth medium (below the culture conditions) for 5 days was used as a control.
<Conditions of “methylcellulose culture” for obtaining myocardial progenitor cells>
MethoCult GF + H4435 (Stem Cell Technologies) (http://www.veritastk.co.jp/productdb/sho_detail.asp?t=1&Sho=0200&Chu=035#GF+C#0ul#Cul 035
ΑMEM 10% FCS (GIBCO) with cytokine cocktail (100 ng / ml hr SCF, 50 ng / ml hr IL-6, 50 ng / ml hr sIL-6R, 10 ng rh TPO, 30 ng / ml rh Flt2 / 3L; “rh” 100 CD34 + cells cultured for 3 days in a mixture of human recombinant) are seeded in a 3 cm culture dish with 1.2 ml MethoCult GF + H4435.
<Culture conditions using "undifferentiated growth medium">
2 × 10 4 CD34 + cells (purity 98%) were added to αMEM 10% FCS (GIBCO) with cytokine cocktail (100 ng / ml hr SCF, 50 ng / ml hr IL-6, 50 ng / ml hr sIL-6R, 10 ng rh TPO , 30 ng / ml rh Flt2 / 3L; “rh” indicates a human recombinant) and cultured for 5 days.
<Data>
The surface markers (PDGFRα, KDR (human Flk-1)) of the obtained cord blood CD34-positive cell-derived adherent cells were analyzed by real-time RT-PCR (Quantification based on GAPDH control). Both surface markers showed increased expression in the myocardial progenitor cell group (FIG. 6).
配列表フリーテキスト
配列番号1:Nkx2−5のPCR用プライマー(フォワード)
配列番号2:Nkx2−5のPCR用プライマー(リバース)
配列番号3:GATA4のPCR用プライマー(フォワード)
配列番号4:GATA4のPCR用プライマー(リバース)
配列番号5:αMHCのPCR用プライマー(フォワード)
配列番号6:αMHCのPCR用プライマー(リバース)
配列番号7:MLC2vのPCR用プライマー(フォワード)
配列番号8:MLC2vのPCR用プライマー(リバース)
配列番号9:MLC2aのPCR用プライマー(フォワード)
配列番号10:MLC2aのPCR用プライマー(リバース)
配列番号11:Tbx5のPCR用プライマー(フォワード)
配列番号12:Tbx5のPCR用プライマー(リバース)
配列番号13:cTnTのPCR用プライマー(フォワード)
配列番号14:cTnTのPCR用プライマー(リバース)
配列番号15:Flk1のPCR用プライマー(フォワード)
配列番号16:Flk1のPCR用プライマー(リバース)
配列番号17:c−KitのPCR用プライマー(フォワード)
配列番号18:c−KitのPCR用プライマー(リバース)
配列番号19:HAND1のPCR用プライマー(フォワード)
配列番号20:HAND1のPCR用プライマー(リバース)
配列番号21:HAND2のPCR用プライマー(フォワード)
配列番号22:HAND2のPCR用プライマー(リバース)
配列番号23:VE−CadherinのPCR用プライマー(フォワード)
配列番号24:VE−CadherinのPCR用プライマー(リバース)
配列番号25:PCAM1のPCR用プライマー(フォワード)
配列番号26:PCAM1のPCR用プライマー(リバース)
Sequence Listing Free Text SEQ ID NO: 1: Nkx2-5 PCR primer (forward)
SEQ ID NO: 2: Nkx2-5 PCR primer (reverse)
SEQ ID NO: 3: PCR primer for GATA4 (forward)
SEQ ID NO: 4: PCR primer for GATA4 (reverse)
SEQ ID NO: 5: Primer for PCR of αMHC (forward)
SEQ ID NO: 6: Primer for PCR of αMHC (reverse)
SEQ ID NO: 7: PCR primer for MLC2v (forward)
SEQ ID NO: 8: PCR primer for MLC2v (reverse)
SEQ ID NO: 9: PCR primer for MLC2a (forward)
SEQ ID NO: 10: PCR primer for MLC2a (reverse)
SEQ ID NO: 11: Tbx5 PCR primer (forward)
SEQ ID NO: 12: Tbx5 PCR primer (reverse)
SEQ ID NO: 13: PCR primer for cTnT (forward)
SEQ ID NO: 14: PCR primer for cTnT (reverse)
SEQ ID NO: 15: PCR primer for Flk1 (forward)
SEQ ID NO: 16: Flk1 PCR primer (reverse)
SEQ ID NO: 17: PCR primer for c-Kit (forward)
SEQ ID NO: 18: PCR primer for c-Kit (reverse)
Sequence number 19: Primer for PCR of HAND1 (forward)
SEQ ID NO: 20: PCR primer for HAND1 (reverse)
SEQ ID NO: 21: PCR primer for HAND2 (forward)
SEQ ID NO: 22: PCR primer for HAND2 (reverse)
SEQ ID NO: 23: Primer for PCR of VE-Cadherin (forward)
SEQ ID NO: 24: PCR primer for VE-Cadherin (reverse)
SEQ ID NO: 25: PCR primer for PCAM1 (forward)
SEQ ID NO: 26: PCR primer for PCAM1 (reverse)
Claims (37)
(i)請求項11記載の心筋前駆細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、もう一方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した心筋前駆細胞について拍動の有無、及び/又は心筋マーカーの発現を測定する工程、
(iii)被検物質の存在下あるい非存在下で培養した心筋前駆細胞について、拍動が確認されたか、あるいは心筋マーカーの発現が確認された細胞、若しくは拍動が確認され、且つ心筋マーカーの発現が確認された細胞を心筋細胞とし、その出現率を算出する工程、および
(iv)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて有意に心筋細胞の出現率を上昇させた被検物質を心筋細胞への分化を誘導し得る因子と認定する工程
を含む方法。 A method for screening a factor capable of inducing differentiation from a cardiac progenitor cell into a cardiac myocyte,
(I) dividing the myocardial progenitor cells according to claim 11 into two groups, culturing one in the presence of a test substance and culturing the other in the absence of the test substance;
(Ii) measuring the presence or absence of pulsation and / or the expression of a myocardial marker for myocardial progenitor cells cultured in the presence or absence of the test substance,
(Iii) About a myocardial progenitor cell cultured in the presence or absence of a test substance, a pulsation was confirmed or a myocardial marker expression was confirmed, or a pulsation was confirmed and a myocardial marker (Iv) a step of calculating the appearance rate of cells in which the expression of the cardiomyocytes is confirmed, and (iv) a subject in which the appearance rate of cardiomyocytes is significantly increased compared to the case of culturing in the absence of the test substance. A method comprising the step of identifying a test substance as a factor capable of inducing differentiation into cardiomyocytes.
(i)幹細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、他方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した幹細胞について、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも1種の発現状況を測定する工程、及び
(iii)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも1種の発現を有意に上昇させた被検物質を心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子と認定する工程、
を含む方法。 A screening method for a factor capable of inducing mesodermal differentiation from a stem cell to a cardiac progenitor cell,
(I) dividing stem cells into two groups, culturing one in the presence of a test substance and culturing the other in the absence of the test substance;
(Ii) a step of measuring the expression status of at least one kind of CD44, Flk1 and PDGFRα for stem cells cultured in the presence or absence of the test substance; and (iii) culture in the absence of the test substance. A step of recognizing a test substance having significantly increased expression of at least one of CD44, Flk1 and PDGFRα as a factor capable of inducing mesodermal differentiation into myocardial progenitor cells,
Including methods.
(i)幹細胞を2群にわけ、一方を被検物質の存在下で培養し、他方を被検物質の非存在下で培養する工程、
(ii)被検物質の存在下あるいは非存在下で培養した幹細胞について、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも2種の発現状況を測定する工程、及び
(iii)被検物質の非存在下で培養した場合に比べて、CD44、Flk1及びPDGFRαからなる少なくとも2種の発現を有意に上昇させた被検物質を心筋前駆細胞への中胚葉系分化を誘導し得る因子と認定する工程、
を含む方法。 A screening method for a factor capable of inducing mesodermal differentiation from a stem cell to a cardiac progenitor cell,
(I) dividing stem cells into two groups, culturing one in the presence of a test substance and culturing the other in the absence of the test substance;
(Ii) a step of measuring expression status of at least two kinds consisting of CD44, Flk1, and PDGFRα for stem cells cultured in the presence or absence of the test substance; and (iii) culture in the absence of the test substance. A step of recognizing a test substance having significantly increased the expression of at least two kinds of CD44, Flk1 and PDGFRα as a factor capable of inducing mesodermal differentiation into myocardial progenitor cells,
Including methods.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004235425A JP2006050974A (en) | 2004-08-12 | 2004-08-12 | Method for isolating cardiac muscle precursor cell and device for isolation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004235425A JP2006050974A (en) | 2004-08-12 | 2004-08-12 | Method for isolating cardiac muscle precursor cell and device for isolation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006050974A true JP2006050974A (en) | 2006-02-23 |
Family
ID=36028837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004235425A Withdrawn JP2006050974A (en) | 2004-08-12 | 2004-08-12 | Method for isolating cardiac muscle precursor cell and device for isolation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006050974A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008307205A (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Osaka Univ | Sheet including cardiomyocyte |
JP2017108705A (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 国立大学法人京都大学 | Cardiomyocyte production method |
-
2004
- 2004-08-12 JP JP2004235425A patent/JP2006050974A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008307205A (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Osaka Univ | Sheet including cardiomyocyte |
JP2017108705A (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 国立大学法人京都大学 | Cardiomyocyte production method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Raynaud et al. | Comprehensive characterization of mesenchymal stem cells from human placenta and fetal membrane and their response to osteoactivin stimulation | |
Panchision et al. | Optimized flow cytometric analysis of central nervous system tissue reveals novel functional relationships among cells expressing CD133, CD15, and CD24 | |
JP7097814B2 (en) | Genetic markers for engraftment of human ventricular progenitor cells | |
JP4447033B2 (en) | Endothelial stem cells, cell populations, methods for isolating and using the cells | |
US10597637B2 (en) | Use of jagged 1/frizzled 4 as a cell surface marker for isolating human cardiac ventricular progenitor cells | |
JP2021090459A (en) | Cardiomyocyte sheet | |
US20200268803A1 (en) | Use of lifr or fgfr3 as a cell surface marker for isolating human cardiac ventricular progenitor cells | |
JP7275109B2 (en) | Use of Neuropilin-1 (NRP1) as a Cell Surface Marker to Isolate Human Ventricular Progenitor Cells | |
US11401508B2 (en) | Methods for isolating human cardiac ventricular progenitor cells | |
JP2010042011A (en) | Hematopoietic differentiation of human embryonic stem cell | |
WO2015081094A1 (en) | Cardiac progenitor cells and methods of use therefor | |
JP2008220334A (en) | Use of cd106 as differentiation potency marker of mesenchymal stem cell | |
Montali et al. | Human adult mesangiogenic progenitor cells reveal an early angiogenic potential, which is lost after mesengenic differentiation | |
US8747838B2 (en) | Method for isolating smooth muscle stem cells | |
JPWO2005054459A1 (en) | Method for producing hematopoietic stem cells or vascular endothelial progenitor cells | |
JP2006050974A (en) | Method for isolating cardiac muscle precursor cell and device for isolation | |
US9045735B2 (en) | Enrichment of tissue-derived adult stem cells based on retained extracellular matrix material | |
JP2006034199A (en) | Method for separation of myocardial precursor cell and separation device | |
JP2007135438A (en) | Method for isolating progenitor cell of myocardium and device for isolation | |
Beez | Extracellular Vesicles from Human Cardiac Cells as Future Allogenic Therapeutic Tool for Heart Diseases | |
Loibl et al. | Research Article Direct Cell-Cell Contact between Mesenchymal Stem Cells and Endothelial Progenitor Cells Induces a Pericyte-Like Phenotype In Vitro | |
Olkowska et al. | Skeletal Muscle Stem Cells as a tool in muscle regenera on |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071106 |