JP2008206510A - Method for obtaining intestinal stem/precursor cell - Google Patents
Method for obtaining intestinal stem/precursor cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008206510A JP2008206510A JP2007241536A JP2007241536A JP2008206510A JP 2008206510 A JP2008206510 A JP 2008206510A JP 2007241536 A JP2007241536 A JP 2007241536A JP 2007241536 A JP2007241536 A JP 2007241536A JP 2008206510 A JP2008206510 A JP 2008206510A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cells
- intestinal
- stem
- egf
- cell
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は腸管上皮細胞の幹/前駆細胞を取得し効率的に培養する方法、該方法によって得られる幹/前駆細胞に関する。さらに本発明は腸管上皮細胞の幹/前駆細胞から腸上皮組織を構築する細胞への分化を誘導する方法に関する。 The present invention relates to a method for acquiring and efficiently culturing stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, and a stem / progenitor cell obtained by the method. The present invention further relates to a method for inducing differentiation of intestinal epithelial cells from stem / progenitor cells into cells that constitute intestinal epithelial tissue.
薬剤の吸収試験やその他の薬学研究では腸上皮細胞の初代培養細胞を使用することが多い。これまでの培養系では、腸上皮細胞は数日の間に淘汰されてしまい、常に新しい細胞を調製し使用する必要があった。そのため、腫瘍組織由来の細胞株が用いられているが、信頼性の高いデータを得るためには正常細胞を使用する必要があり、正常な腸上皮細胞を簡便に使用できることが望まれている。この場合、培養下で長期間細胞を維持するためには、成熟した腸上皮細胞に加え、それらを常に産生する幹/前駆細胞を培養下で維持する必要があると言える。 Intestinal epithelial cells are often used in drug absorption studies and other pharmaceutical studies. In the conventional culture system, intestinal epithelial cells have been slaughtered for several days, and it has been necessary to always prepare and use new cells. Therefore, although a cell line derived from a tumor tissue is used, it is necessary to use normal cells in order to obtain highly reliable data, and it is desired that normal intestinal epithelial cells can be used easily. In this case, in order to maintain cells for a long period of time in culture, it can be said that in addition to mature intestinal epithelial cells, stem / progenitor cells that always produce them need to be maintained in culture.
食物の消化吸収を担う臓器である腸管には、機能的役割の異なる腸上皮細胞群の根幹に位置する幹細胞(腸管幹細胞)が存在し、幹細胞の分裂と維持により腸上皮細胞が継続して供給される。このように、腸管幹細胞は旺盛な増殖能を有するが、その能力を人為的に培養下で保持させ続けることは極めて難しく、これまでに腸管幹細胞の培養に成功した例はない。腸管幹細胞の増殖や分化を培養下で制御できれば、腸管の幹細胞システムに対する基礎研究用ツールとして利用できるだけでなく、薬剤吸収・代謝試験など創薬過程におけるスクリーニング用ツールとして利用できる。また、組織工学的に移植可能な腸上皮組織を供給することができる。 The intestinal tract, the organ responsible for the digestion and absorption of food, contains stem cells (intestinal stem cells) located at the root of intestinal epithelial cells with different functional roles, and the intestinal epithelial cells are continuously supplied by dividing and maintaining the stem cells. Is done. Thus, although intestinal stem cells have a vigorous proliferative ability, it is extremely difficult to keep the ability artificially in culture, and there has been no successful example of intestinal stem cell culture so far. If growth and differentiation of intestinal stem cells can be controlled in culture, they can be used not only as basic research tools for intestinal stem cell systems but also as screening tools in drug discovery processes such as drug absorption and metabolism tests. Further, intestinal epithelial tissue that can be transplanted by tissue engineering can be supplied.
一方、初期胚に由来する、多能性の幹細胞株である胚性幹細胞(ES細胞)は、多能性を有するが故に、通常の培養方法では細胞が徐々に分化していってしまう。そのため、ES細胞を効率よく増やすためにはES細胞を未分化状態のままで増殖させる必要がある。マウスのES細胞の場合には白血病阻害因子(LIF)を培地に添加することにより未分化状態を維持できることが知られている(非特許文献1)が、組織幹細胞である腸管幹細胞ではLIFの代替となるような添加因子は知られていない。またES細胞では分化誘導の際に胚様体(embryoid body)と呼ばれる細胞凝集体を作らせることが一般的に知られているが、腸管幹細胞の分化を制御する方法は未だ確立されていない。
本発明は腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の取得を目的とし、さらに該幹/前駆細胞を効率的に培養することを目的とする。さらに本発明の別の目的は、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞から腸上皮組織を構築する細胞への分化を誘導する方法を提供することにある。 The object of the present invention is to obtain stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, and further to efficiently culture the stem / progenitor cells. Still another object of the present invention is to provide a method for inducing differentiation of intestinal epithelial cells from stem / progenitor cells into cells that constitute intestinal epithelial tissue.
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討を行った結果、腸管由来の細胞(腸管細胞)を浮遊培養することによって細胞凝集体を得て、当該凝集体を、上皮増殖因子(EGF)を含有する培養液中で培養することによって、腸管の幹/前駆細胞を選択的に取得、増殖させることができることを見出した。さらに、得られた幹/前駆細胞を適当な分化誘導条件下で腸上皮組織を構築する細胞へと分化させることに成功して本発明を完成するに至った。すなわち本発明は以下の通りである。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors obtained cell aggregates by suspension culture of cells derived from the intestinal tract (intestinal cells), and the aggregates were converted to epidermal growth factor (EGF). It was found that stem / progenitor cells of the intestinal tract can be selectively obtained and proliferated by culturing in a culture solution containing Furthermore, the present invention was completed by successfully differentiating the obtained stem / progenitor cells into cells that construct intestinal epithelial tissue under appropriate differentiation-inducing conditions. That is, the present invention is as follows.
[1]腸管細胞の凝集体を培養することを含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の取得方法。
[2]腸管細胞の凝集体を、EGFを含有する培養液中で培養することを含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の取得方法。
[3]凝集体が腸管細胞を浮遊培養することによって得られるものである、上記[1]又は[2]記載の方法。
[4]以下の工程を含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の取得方法。
(1)腸管から腸管細胞を採取する工程
(2)腸管細胞を浮遊培養することによって細胞塊(凝集体)を調製する工程
(3)腸管細胞の凝集体を、EGFを含有する培養液中で培養する工程
(4)腸管上皮細胞の幹/前駆細胞マーカーを発現している細胞を腸管上皮細胞の幹/前駆細胞として回収する工程
[5]腸管上皮細胞の幹/前駆細胞マーカーがMusashi−1である、上記[4]記載の方法。
[6]腸管細胞を、血清、インスリン、デキサメサゾン、ニコチンアミド、L−グルタミン、β−メルカプトエタノール及びEGFを含有する培養液中で培養することを含む腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の取得方法。
[7]腸管細胞を、EGFを含有する培養液中、高密度で培養することを含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の取得方法。
[8]以下の工程を含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の取得方法。
(1)腸管から腸管細胞を採取する工程
(2)腸管細胞を、EGFを含有する培養液中、高密度で培養する工程
(3)腸管上皮細胞の幹/前駆細胞マーカーを発現している細胞を腸管上皮細胞の幹/前駆細胞として回収する工程
[9]腸管上皮細胞の幹/前駆細胞マーカーがMusashi−1である、上記[8]記載の方法。
[10]上記[1]〜[9]のいずれか1項に記載の方法によって得られた腸管上皮細胞の幹/前駆細胞。
[11]腸管細胞の凝集体を培養することを含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の培養方法。
[12]腸管細胞の凝集体を、EGFを含有する培養液中で培養することを含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の培養方法。
[13]凝集体が腸管細胞を浮遊培養することによって得られるものである、上記[11]又は[12]記載の方法。
[14]腸管細胞を、血清、インスリン、デキサメサゾン、ニコチンアミド、L−グルタミン、β−メルカプトエタノール及びEGFを含有する培養液中で培養することを含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の培養方法。
[15]腸管細胞を、EGFを含有する培養液中、高密度で培養することを含む、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞の培養方法。
[16]腸管上皮細胞の幹/前駆細胞から腸上皮組織を構築する細胞への分化を誘導する方法であって、該幹/前駆細胞の培養液からEGFを除去することを特徴とする方法。
[17]腸上皮組織を構築する細胞が、腸内分泌細胞又は粘液分泌細胞である、上記[16]記載の方法。
[18]血清、インスリン、デキサメサゾン、ニコチンアミド、L−グルタミン、β−メルカプトエタノール及びEGFを含有する、腸管上皮細胞の幹/前駆細胞培養用培地。
[1] A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising culturing intestinal cell aggregates.
[2] A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising culturing intestinal cell aggregates in a culture solution containing EGF.
[3] The method according to [1] or [2] above, wherein the aggregate is obtained by suspension culture of intestinal cells.
[4] A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising the following steps.
(1) Step of collecting intestinal cells from intestinal tract (2) Step of preparing cell mass (aggregate) by suspension culture of intestinal cells (3) Aggregation of intestinal cells in a culture solution containing EGF Step of culturing (4) Step of recovering cells expressing stem / progenitor cell markers of intestinal epithelial cells as stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells [5] Stem / progenitor cell marker of intestinal epithelial cells is Musashi-1 The method according to [4] above, wherein
[6] A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising culturing intestinal cells in a culture solution containing serum, insulin, dexamethasone, nicotinamide, L-glutamine, β-mercaptoethanol and EGF.
[7] A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising culturing intestinal cells at a high density in a culture solution containing EGF.
[8] A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising the following steps.
(1) Step of collecting intestinal cells from intestinal tract (2) Step of culturing intestinal cells at high density in a culture solution containing EGF (3) Cells expressing stem / progenitor cell markers of intestinal epithelial cells [9] The method according to [8] above, wherein the stem / progenitor cell marker of intestinal epithelial cells is Musashi-1.
[10] Stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells obtained by the method according to any one of [1] to [9] above.
[11] A method for culturing stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising culturing intestinal cell aggregates.
[12] A method for culturing stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising culturing intestinal cell aggregates in a culture solution containing EGF.
[13] The method according to [11] or [12] above, wherein the aggregate is obtained by suspension culture of intestinal cells.
[14] A method for culturing intestinal epithelial cell stem / progenitor cells, comprising culturing intestinal cells in a culture solution containing serum, insulin, dexamethasone, nicotinamide, L-glutamine, β-mercaptoethanol, and EGF. .
[15] A method for culturing stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising culturing intestinal cells at a high density in a culture solution containing EGF.
[16] A method for inducing differentiation of intestinal epithelial cells from stem / progenitor cells into cells that constitute intestinal epithelial tissue, wherein EGF is removed from a culture solution of the stem / progenitor cells.
[17] The method described in [16] above, wherein the cells constituting the intestinal epithelial tissue are enteroendocrine cells or mucus-secreting cells.
[18] A medium for intestinal epithelial cell stem / progenitor cell culture, containing serum, insulin, dexamethasone, nicotinamide, L-glutamine, β-mercaptoethanol, and EGF.
本発明によって得られる腸管上皮細胞の幹/前駆細胞及び該細胞から腸上皮組織を構築する細胞への分化を誘導する方法は、腸組織の発生・分化を理解するための基礎研究用ツールとして有用であり、又、組織工学的に移植可能な腸上皮組織の供給を可能とする。さらに該幹/前駆細胞に由来する腸上皮細胞を用いて薬物の腸管における吸収実験などを効率的に行うことが期待できる。 The method for inducing differentiation of intestinal epithelial cells obtained by the present invention into stem / progenitor cells and cells that form intestinal epithelial tissues is useful as a tool for basic research for understanding the development and differentiation of intestinal tissues. In addition, it enables the supply of intestinal epithelial tissue that can be transplanted by tissue engineering. Furthermore, it can be expected that an intestinal epithelial cell derived from the stem / progenitor cell can be used to efficiently conduct a drug absorption experiment in the intestinal tract.
文中で特に断らない限り、本明細書で用いるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者に一般に理解されるのと同じ意味をもつ。本明細書に記載されたものと同様又は同等の任意の方法及び材料は、本発明の実施又は試験において使用することができるが、好ましい方法及び材料を以下に記載する。本明細書で言及したすべての刊行物及び特許は、例えば、記載された発明に関連して使用されうる刊行物に記載されている、構築物及び方法論を記載及び開示する目的で、参照として本明細書に組み入れられる。 Unless defined otherwise in the text, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although any methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, the preferred methods and materials are described below. All publications and patents mentioned in this specification are herein incorporated by reference for the purpose of describing and disclosing constructs and methodologies described in, for example, publications that may be used in connection with the described invention. Incorporated into the book.
本発明の取得方法及び培養方法の対象となる腸管上皮細胞の幹/前駆細胞は、任意の哺乳動物の腸管細胞に由来する。ここで「哺乳動物」とは、具体的にはヒトをはじめウシ、ウマ、イヌ、モルモット、マウス、ラット等が挙げられる。好ましくはヒトであるが、薬物の吸収実験等の研究用ツールとしての利用を考えた場合、マウスやラット等の実験動物としてよく用いられる動物も又、好ましい。 The stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells to be subjected to the acquisition method and culture method of the present invention are derived from any mammalian intestinal cells. Here, the “mammal” specifically includes humans, cows, horses, dogs, guinea pigs, mice, rats and the like. Humans are preferred, but animals often used as laboratory animals such as mice and rats are also preferred when considering use as research tools such as drug absorption experiments.
腸は、大きく小腸と大腸の2つに分けることができる。小腸は更に口側から、十二指腸、空腸、回腸に分けられ、大腸は盲腸、結腸(上行結腸、横行結腸、下行結腸、S状結腸)、直腸に分けられる。成体の腸は、広範にわたって腺窩と絨毛に折り畳まれている上皮層及び支持間葉系組織によって取り囲まれているルーメンから構成されている。腸の上皮細胞は常に新生され、古くなったものは剥離してゆく。腸上皮細胞の新生は、腸上皮組織中に、幹細胞による細胞再生系が存在するからである。幹細胞は、小腸の絨毛の根元が窪んだ陰窩(crypt)の底のほうに存在する。また、胎児においては、内胚葉細胞層が腸上皮となるよう運命付けられ、重層細胞層が分化した偏極上皮単層へと転換する。腸上皮の形態及び恒常性は細胞増殖、移動、分化及びアポトーシス間での高度に制御された均衡の結果である。本発明の取得方法及び培養方法の対象となる「腸管上皮細胞の幹/前駆細胞」とは、腸上皮細胞へと分化し得る、及び/又は分化することが運命づけられている細胞である。「幹細胞」は自己複製能と多分化能をあわせもつ細胞であって、分化運命が限定されている「前駆細胞」と完全に一致するものではないが、腸上皮細胞へと分化する細胞という点では同一であり、従って、本願発明では特に区別することなく「幹/前駆細胞」と称する。また、「腸管上皮細胞の幹/前駆細胞」を、便宜上「腸管幹/前駆細胞」と称することもある。 The intestine can be roughly divided into two types, the small intestine and the large intestine. The small intestine is further divided into the duodenum, jejunum, and ileum from the oral side, and the large intestine is divided into the cecum, colon (ascending colon, transverse colon, descending colon, sigmoid colon), and rectum. The adult intestine is composed of a lumen surrounded by epithelial layers and supporting mesenchymal tissue that are extensively folded into crypts and villi. Intestinal epithelial cells are constantly born, and old ones are detached. This is because the intestinal epithelial cell is born with a stem cell regenerative system in the intestinal epithelial tissue. Stem cells are located towards the bottom of the crypt where the roots of the villi of the small intestine are depressed. In the fetus, the endoderm cell layer is destined to become the intestinal epithelium, and the stratified cell layer is converted into a differentiated polarized epithelial monolayer. Intestinal epithelial morphology and homeostasis are the result of a highly controlled balance between cell proliferation, migration, differentiation and apoptosis. The “intestinal epithelial cell stem / progenitor cell” that is the subject of the acquisition method and culture method of the present invention is a cell that can differentiate into intestinal epithelial cells and / or is destined to differentiate. “Stem cells” are cells that have both self-renewal and pluripotency, and are not completely consistent with “progenitor cells” that have a limited differentiation fate, but they differentiate into intestinal epithelial cells. In the present invention, therefore, they are referred to as “stem / progenitor cells” without particular distinction. In addition, “stem / progenitor cell of intestinal epithelial cell” may be referred to as “intestinal stem / progenitor cell” for convenience.
本明細書中、「腸管細胞」とは、成体あるいは胎児から採取される腸由来の細胞であって、分裂能力を有する腸上皮細胞あるいは腸上皮細胞となり得る細胞の総称である。具体的には、腸管、好ましくは小腸部分を取り出し細かく切り刻んで、振動等の物理的な手段によって、EGTAあるいはEDTA等を用いた化学的な処理によって、あるいはコラゲナーゼ、トリプシン、キモトリプシン、ペプシン等のプロテアーゼ(好ましくはコラゲナーゼ)を用いた酵素的な処理によって細胞を分散することによって得ることができる。上記処理は単独で行っても、複数の処理を組み合わせて行っても良い。胎児の腸管を用いる場合には、円筒状の腸構造から、腸上皮組織中に凸凹が生じ始める時期のものを用いることが好ましい。例えばマウスでは、胎生12〜17日目、好ましくは14.5日の胎児から採取する。また、本発明において用いられる「腸管細胞」は、上記の如く腸管から採取されるものであってもよいが、分裂能力を有する腸上皮細胞あるいは腸上皮細胞となり得る細胞を含有する市販の腸管由来の細胞であってもよい。かかる市販の腸管由来の細胞としては、ACBRI(Applied Cell Biology Research Institute)により分離され(ACBRI 519)、日本では大日本住友製薬株式会社から入手可能なヒト小腸上皮細胞(human intestinal epithelial cells, cat No. CS-ABI-519)が挙げられる。 In the present specification, “intestinal cell” is a general term for cells derived from the intestine that are collected from adults or fetuses and that can become intestinal epithelial cells or intestinal epithelial cells having division ability. Specifically, the intestinal tract, preferably the small intestine portion, is taken out and minced, and by physical means such as vibration, by chemical treatment using EGTA or EDTA, or proteases such as collagenase, trypsin, chymotrypsin, pepsin It can be obtained by dispersing cells by enzymatic treatment with (preferably collagenase). The above process may be performed alone or in combination with a plurality of processes. When a fetal intestinal tract is used, it is preferable to use one having a cylindrical intestine structure at a time when irregularities begin to occur in the intestinal epithelial tissue. For example, in the case of mice, the fetus is collected from the fetus on the 12th to 17th day, preferably 14.5 days. The “intestinal cell” used in the present invention may be collected from the intestinal tract as described above, but is derived from a commercially available intestinal tract containing intestinal epithelial cells having division ability or cells that can become intestinal epithelial cells. It may be a cell. Such commercially available cells derived from the intestinal tract are separated by ACBRI (Applied Cell Biology Research Institute) (ACBRI 519) and available in Japan from Sumitomo Dainippon Pharma Co., Ltd. (human intestinal epithelial cells, cat No. CS-ABI-519).
本発明の第一の特徴は、腸管細胞に凝集体をつくらせ、それを培養することにある。凝集体を形成させることによって、より生体内に近い環境に細胞をおくことができる。ここで、「凝集体」とは、細胞が多数集合して形成された三次元構造(球状やぶどうの房状)を有する細胞の塊である。例えば、後述するが、20〜40万細胞/ウェルの濃度で低接着性の96ウェル丸底ディッシュに播種した場合、10〜20個程度の直径200〜500μm程度の凝集体が形成される。凝集体の最外部に細胞のシート状構造が見られる。より生体内に近い環境を提供することが可能な範囲で、凝集体を構成する細胞の数及び大きさは、細胞の状態や培養条件によって変わり得る。 The first feature of the present invention resides in causing intestinal cells to form aggregates and culturing them. By forming an aggregate, cells can be placed in an environment closer to the living body. Here, the “aggregate” is a mass of cells having a three-dimensional structure (spherical shape or bunch of grapes) formed by collecting a large number of cells. For example, as will be described later, when seeded in a low-adhesion 96-well round bottom dish at a concentration of 20 to 400,000 cells / well, about 10 to 20 aggregates having a diameter of about 200 to 500 μm are formed. A sheet-like structure of cells is seen on the outermost part of the aggregate. The number and size of the cells constituting the aggregate can vary depending on the state of the cells and the culture conditions as long as an environment closer to the living body can be provided.
腸管細胞の凝集体は、具体的には以下のようにして調製することができる。まず、腸管細胞を適当な媒体中、低接着性の培養容器上で浮遊培養する。例えば低接着性の培養容器として96ウェルの丸底ディッシュを用いた場合には、1ウェルあたり20〜40万細胞を播種し、形成した凝集体を低接着性の6cmディッシュ等に移したりしながら、37℃で、2〜10日間、好ましくは7日間、適当な媒体中で培養する。低接着性の培養容器としては、通常、当分野で用いられている培養容器に低接着性となるような処理を施したものが例示される。培養容器としては、培養ディッシュ、培養フラスコ、回転培養用器具(スピナーフラスコ等)等が挙げられる。低接着性となるような処理としては、ハイドロゲルを共有結合させること(コーティング)によって蛋白質や細胞の接着を抑制するような処理が用いられる。又、市販されているものを用いることもできる。 Specifically, intestinal cell aggregates can be prepared as follows. First, intestinal cells are suspended in a suitable medium on a low-adhesion culture vessel. For example, when a 96-well round bottom dish is used as a low-adhesion culture vessel, 200 to 400,000 cells are seeded per well, and the formed aggregates are transferred to a low-adhesion 6 cm dish or the like. Incubate in an appropriate medium at 37 ° C. for 2 to 10 days, preferably 7 days. Examples of the low-adhesion culture vessel include those obtained by subjecting a culture vessel used in this field to a treatment that makes the adhesiveness low. Examples of the culture container include a culture dish, a culture flask, and a rotary culture instrument (such as a spinner flask). As the treatment for achieving low adhesion, a treatment for suppressing the adhesion of proteins and cells by covalently bonding hydrogel (coating) is used. Moreover, what is marketed can also be used.
成体由来の腸管細胞は凝集体を形成しにくいが、該腸管細胞を高密度で培養することによって、同様の効果(生体内に近い環境を作り出すという効果)を得ることができる。例えば直径6cm(媒体の量:3.5mL)のペトリディッシュ(接着細胞用の処理を行っていない(しかし低接着性処理も行っていない)普通のペトリディッシュ;以下、単に普通のペトリディッシュともいう)で培養する場合には、1〜5×106細胞を播種し、37℃で、1〜5日間、好ましくは3日間、適当な媒体中で培養することによって高密度培養を達成することができる。 Intestinal cells derived from adults are unlikely to form aggregates, but a similar effect (an effect of creating an environment close to the living body) can be obtained by culturing the intestinal cells at a high density. For example, a Petri dish having a diameter of 6 cm (amount of medium: 3.5 mL) (a normal Petri dish without treatment for adherent cells (but not having a low adhesion treatment); hereinafter also simply referred to as a normal Petri dish) ), 1-5 × 10 6 cells are seeded and cultured at 37 ° C. for 1-5 days, preferably 3 days, in an appropriate medium to achieve high-density culture. it can.
上記した、凝集体の培養及び高密度培養において使用可能な媒体としては、腸管細胞が生存し得て、且つ分化やアポトーシスの誘導が抑制されている状態を維持できるものであれば特に限定されず、当分野で通常用いられる細胞培養用培地(ダルベッコ改変イーグル培地、MEM、RPMI1640培地、ハムF−12培地等)をベースとし、必要に応じて各種の成分を補充したものが用いられる。特に、血清、抗生物質、増殖因子等の成分を補充することが好ましい。 The medium that can be used in the above-described aggregate culture and high-density culture is not particularly limited as long as the intestinal cells can survive and can maintain the state in which the induction of differentiation and apoptosis is suppressed. Based on a cell culture medium (Dulbecco's modified Eagle medium, MEM, RPMI 1640 medium, Ham F-12 medium, etc.) usually used in the art, supplemented with various components as necessary is used. In particular, it is preferable to supplement components such as serum, antibiotics and growth factors.
媒体中に含められる好適な成分としては、5〜20%、好ましくは10%の血清、0.5〜2μg/mL、好ましくは1μg/mLのインスリン、1×10−8〜1×10−6mol/L、好ましくは1×10−7mol/Lのデキサメサゾン、5〜15mmol/L、好ましくは10mmol/Lのニコチンアミド、1〜5mmol/L、好ましくは2mmol/LのL−グルタミン、10〜100μmol/L、好ましくは50μmol/Lのβ−メルカプトエタノール、ペニシリン/ストレプトマイシン等が挙げられる。いずれも商業的に入手可能である。血清としては、ウマ、ウシ由来の血清等が使用され、好ましくは胎児血清である。インスリンとしては、ウシ、ブタの膵臓から生産されたインスリンや、遺伝子組み換え技術により生産されたインスリンのいずれも使用できるが、安定な品質と供給という点から組換え型インスリンを用いることが好ましい。 Suitable components to be included in the medium include 5-20%, preferably 10% serum, 0.5-2 μg / mL, preferably 1 μg / mL insulin, 1 × 10 −8 to 1 × 10 −6. mol / L, preferably 1 × 10 −7 mol / L dexamethasone, 5-15 mmol / L, preferably 10 mmol / L nicotinamide, 1-5 mmol / L, preferably 2 mmol / L L-glutamine, Examples include 100 μmol / L, preferably 50 μmol / L β-mercaptoethanol, penicillin / streptomycin, and the like. Both are commercially available. As the serum, horse-derived or bovine-derived serum is used, and fetal serum is preferable. As the insulin, any of insulin produced from bovine and porcine pancreas and insulin produced by gene recombination technology can be used, but recombinant insulin is preferably used from the viewpoint of stable quality and supply.
本発明の第2の特徴は、選択的に腸管幹/前駆細胞を増殖、取得又は培養するために、腸管細胞の培養を、EGF(上皮増殖因子)存在下で行うことである。 The second feature of the present invention is that intestinal cell culture is performed in the presence of EGF (epidermal growth factor) in order to selectively proliferate, obtain or culture intestinal stem / progenitor cells.
EGFは、Cohenらによってマウス胎児の早期眼開裂作用を持つ物質としてマウス顎下腺より単離同定され、ついで尿よりヒトEGFが発見された(S. Cohen and G. Carpenteret al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 72, 1317, 1975; H. Gregory, Nature, 257, 325, 1975)。遺伝子構造も詳細に解明されている(G. I. Bell et al., Nucleic Acids Res., 14, 8427, 1986)。EGFは、53アミノ酸残基及び3つの分子内ジスルフィド結合からなる6045Daの蛋白質であり、細胞表面に存在するEGFR(上皮増殖因子受容体)にリガンドとして結合し、細胞の成長と増殖の調節に重要な役割を果たす。本発明で用いるEGFは選択的に腸管幹/前駆細胞を増殖、取得又は培養することを可能にする限り、その由来は特に限定されず、天然由来のものであっても公知の遺伝子配列やアミノ酸配列等の情報に基づいて合成又は半合成して製造されるものであってもよい。商業的に入手可能なものであってもよい。マウスの幹/前駆細胞を対象とする場合にはマウスの、ヒトの幹/前駆細胞を対象とする場合にはヒトのEGFをそれぞれ用いることが好ましいが、必ずしも動物種を一致させる必要はない。腸管幹/前駆細胞を選択的に増殖、取得又は培養することが可能な範囲で、EGFは改変されたものであってもよい。このような改変には、1個又は複数個のヌクレオチドあるいはアミノ酸の変異、挿入、欠失及び置換が含まれる。改変されたEGFは、当分野で通常実施される手段によって調製することができる。例えば、エキソヌクレアーゼを用いる欠失変異株(deletion mutant)作製法、カセット変異法等の部位特異的変異(site−directed mutagenesis)によってEGF DNAを人為的に改変させ、該改変EGF DNAを用いて、所望蛋白質を調製することができる。 Ehen was isolated and identified from the mouse submandibular gland as a substance having an early eye-cleaving action of the mouse fetus by Cohen et al., And then human EGF was discovered from urine (S. Cohen and G. Carpenteret al., Proc. Natl). Acad. Sci. USA., 72, 1317, 1975; H. Gregory, Nature, 257, 325, 1975). The gene structure has also been elucidated in detail (G. I. Bell et al., Nucleic Acids Res., 14, 8427, 1986). EGF is a protein of 6045 Da consisting of 53 amino acid residues and three intramolecular disulfide bonds, and binds to EGFR (epidermal growth factor receptor) existing on the cell surface as a ligand, which is important for the regulation of cell growth and proliferation Play an important role. The origin of EGF used in the present invention is not particularly limited as long as it makes it possible to selectively proliferate, obtain or culture intestinal stem / progenitor cells. It may be produced by synthesis or semi-synthesis based on information such as sequence. It may be commercially available. It is preferable to use mouse EGF for mouse stem / progenitor cells, and human EGF for human stem / progenitor cells, but it is not necessary to match animal species. EGF may be modified as long as intestinal stem / progenitor cells can be selectively proliferated, obtained or cultured. Such modifications include mutations, insertions, deletions and substitutions of one or more nucleotides or amino acids. Modified EGF can be prepared by means commonly practiced in the art. For example, EGF DNA is artificially modified by site-directed mutations such as a deletion mutant production method using exonuclease, a cassette mutation method, etc., and the modified EGF DNA is used. A desired protein can be prepared.
EGFは、腸管幹/前駆細胞を取得するために腸管細胞を培養する過程を通じて持続的に媒体中に含めておくことが好ましいが、特に凝集体を形成し、その後長期間培養し増殖させる間は必須的に媒体中に含める。EGFの媒体中の濃度は、20〜40ng/mL、好ましくは20ng/mL程度である。 EGF is preferably included in the medium continuously throughout the process of culturing intestinal cells in order to obtain intestinal stem / progenitor cells, but especially during the formation of aggregates and subsequent long-term culture and proliferation. Essentially included in the media. The concentration of EGF in the medium is 20 to 40 ng / mL, preferably about 20 ng / mL.
EGFを含有する培養液中で培養することによって、市販の腸管細胞、例えば上述のヒト小腸上皮細胞(Cat No. CS-ABI-519)からもまた、腸管幹/前駆細胞を得ることができる。市販されているヒト小腸上皮細胞を用いた場合には、凝集体の形成や高密度での培養を必要とすることなく、EGFを含有する培養液、特に20〜40ng/mL、好ましくは20ng/mLのEGFに加えて、5〜20%、好ましくは10%の血清、0.5〜2μg/mL、好ましくは1μg/mLのインスリン、1×10−8〜1×10−6mol/L、好ましくは1×10−7mol/Lのデキサメサゾン、5〜15mmol/L、好ましくは10mmol/Lのニコチンアミド、1〜5mmol/L、好ましくは2mmol/LのL−グルタミン、10〜100μmol/L、好ましくは50μmol/Lのβ−メルカプトエタノールを含む培養液を用いて継代培養することによって腸管幹/前駆細胞を取得することができる。 By culturing in a culture medium containing EGF, intestinal stem / progenitor cells can also be obtained from commercially available intestinal cells, for example, human small intestinal epithelial cells (Cat No. CS-ABI-519) described above. When commercially available human small intestinal epithelial cells are used, a culture solution containing EGF, particularly 20 to 40 ng / mL, preferably 20 ng / mL, is not required without forming aggregates or culturing at high density. In addition to mL of EGF, 5-20%, preferably 10% serum, 0.5-2 μg / mL, preferably 1 μg / mL insulin, 1 × 10 −8 to 1 × 10 −6 mol / L, Preferably 1 × 10 −7 mol / L dexamethasone, 5-15 mmol / L, preferably 10 mmol / L nicotinamide, 1-5 mmol / L, preferably 2 mmol / L L-glutamine, 10-100 μmol / L, Preferably, intestinal stem / progenitor cells can be obtained by subculture using a culture solution containing 50 μmol / L β-mercaptoethanol.
10%ウシ胎児血清、インスリン(1μg/mL)、デキサメサゾン(1×10−7mol/L)、ニコチンアミド(10mmol/L)、L−グルタミン(2mmol/L)、β−メルカプトエタノール(50μmol/L)、ペニシリン(100U/mL)+ストレプトマイシン(100μg/mL)及びEGF(20ng/mL)を補充したダルベッコ改変培地−ハムF12の混合培地(1:1)は、腸管細胞を培養する為の媒体(培養液)の好適な一例である。 10% fetal bovine serum, insulin (1 μg / mL), dexamethasone (1 × 10 −7 mol / L), nicotinamide (10 mmol / L), L-glutamine (2 mmol / L), β-mercaptoethanol (50 μmol / L) ), Dulbecco's modified medium-Ham F12 mixed medium (1: 1) supplemented with penicillin (100 U / mL) + streptomycin (100 μg / mL) and EGF (20 ng / mL) is a medium for culturing intestinal cells (1: 1). A preferred example of the culture medium).
上記で得られた、細胞凝集体を普通のペトリディッシュに再播種し、EGFを含有する媒体(培養液)中で37℃で、2〜6ヶ月、好ましくは3ヶ月程度培養する。成体の腸管由来の細胞は凝集体を形成しにくいので、高密度培養によって細胞を凝集しているのに等しい状態にする。成体の腸管に由来する細胞は、EGFを含有する培養液中で37℃で、6〜12ヶ月、好ましくは8ヶ月程度高密度培養する。 The cell aggregate obtained above is replated in a normal Petri dish, and cultured at 37 ° C. in a medium (culture solution) containing EGF for 2 to 6 months, preferably about 3 months. Since cells derived from the adult intestine are difficult to form aggregates, cells are aggregated by high-density culture, which is equivalent to the aggregated state. Cells derived from the adult intestine are cultured at a high density in a culture solution containing EGF at 37 ° C. for 6 to 12 months, preferably about 8 months.
長期にわたる凝集体の培養あるいは高密度培養を続けると、線維芽細胞様の細胞に対し上皮細胞様の細胞が多く見られるようになる。もし線維芽細胞様の細胞が残存している場合には、1〜10μg/mL、好ましくは4μg/mL程度のモノヨード酢酸で3〜5時間程度処理することによって線維芽細胞様の細胞のみを死滅させることができる。上皮細胞様の細胞の増殖が観察されれば、その後は、細胞培養用の培養容器にて継代し、解析に用いたり、使用時まで凍結保存したりする。 When the aggregate culture or high-density culture is continued for a long period of time, many epithelial cell-like cells can be seen compared to fibroblast-like cells. If fibroblast-like cells remain, only fibroblast-like cells are killed by treatment with 1 to 10 μg / mL, preferably about 4 μg / mL of monoiodoacetic acid for about 3 to 5 hours. Can be made. If growth of epithelial cell-like cells is observed, the cells are then passaged in a cell culture vessel and used for analysis or stored frozen until use.
長期にわたる凝集体の培養あるいは高密度培養を続けることによって得られる細胞、あるいはCat No. CS-ABI-519等の市販のヒト小腸上皮細胞をEGFを含有する培養液で継代培養することによって得られる細胞が腸管上皮細胞あるいは腸管幹/前駆細胞であるかの判断は、それらの細胞におけるマーカー蛋白質の発現の有無を調べることによって行うことができる。本明細書中、「マーカー」とは特にことわりのない限り、腸管上皮細胞あるいは腸管幹/前駆細胞に特有な発現様式を示す一連の蛋白質又はそれをコードする遺伝子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るが、本発明においてはその対象となる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る。上皮細胞のマーカー蛋白質としては、E−カドヘリン(E−cadherin)やZo−1(Laprise P, et al., J Biol Chem. 2004 Mar 12; 279(11):10157-66. Epub 2003 Dec 29.;Escaffit F, et al., Exp Cell Res. 2005 Jan 15;302(2):206-20.)、腸上皮細胞のマーカー蛋白質としては、ビリン(Villin)(Maunoury, R. et al., EMBO J. 7, 3321-3329 (1988).)が挙げられる。腸管幹/前駆細胞のマーカー蛋白質としては、Musashi−1(Potten CS, et al., Differentiation. 2003 Jan;71(1):28-41.)、Math−1(Yang Q, et al., Science 294:2155-2158)、Neurogenin3(Ngn3、Jenny M, et al., EMBO J. 2002 Dec 2;21(23):6338-47.)が挙げられる。 Cells obtained by long-term culture of aggregates or high-density culture, or obtained by subculturing commercially available human small intestinal epithelial cells such as Cat No. CS-ABI-519 in a culture solution containing EGF Whether the cells to be obtained are intestinal epithelial cells or intestinal stem / progenitor cells can be determined by examining the presence or absence of marker protein expression in those cells. In the present specification, unless otherwise specified, “marker” means each of a group consisting of a series of proteins or genes encoding the same that exhibit an expression pattern specific to intestinal epithelial cells or intestinal stem / progenitor cells. To do. Such a marker protein may have different amino acid sequences depending on the type of mammal, but in the present invention, such a protein may be used as a marker protein as long as the expression pattern in the target cell is the same. it can. Examples of epithelial cell marker proteins include E-cadherin and Zo-1 (Laprise P, et al., J Biol Chem. 2004 Mar 12; 279 (11): 10157-66. Epub 2003 Dec 29. Escaffit F, et al., Exp Cell Res. 2005 Jan 15; 302 (2): 206-20.), A marker protein for intestinal epithelial cells is Villin (Maunoury, R. et al., EMBO). J. 7, 3321-3329 (1988).). Marker proteins for intestinal stem / progenitor cells include Musashi-1 (Potten CS, et al., Differentiation. 2003 Jan; 71 (1): 28-41.), Math-1 (Yang Q, et al., Science 294: 2155-2158), Neurogenin 3 (Ngn3, Jenny M, et al., EMBO J. 2002 Dec 2; 21 (23): 6338-47.).
E−カドヘリンは、上皮系の細胞上に発現しているカルシウム依存性の細胞間接着分子であり、それ同士が結合するホモフィリックな接着により上皮組織の形成、維持に重要な働きをする。Zo−1は、上皮細胞や内皮細胞に必須である細胞間接着装置タイトジャンクション(TJ)の裏打ち蛋白質として知られており、接着装置の形成やそこを介して細胞増殖の調節に関与していると考えられている蛋白質である。ビリンは、小腸上皮細胞の微絨毛の構成成分であり、フィブリンとともにアクチンを束ねる働きを有している。ビリンは微絨毛にのみ見出される。Musashi−1は、神経系前駆細胞によって発現されるRNA結合蛋白質であり、腸管の幹/前駆細胞にも発現しているという報告がある。Math−1は、bHLH型の転写因子であり、マウス腸管における分泌細胞系への分化に必要であることが知られ、腸管幹/前駆細胞に発現している。同様にbHLH型転写因子であるNgn3は膵内分泌細胞、胃腸管組織の発生に重要であり、腸管幹/前駆細胞に発現している。 E-cadherin is a calcium-dependent intercellular adhesion molecule expressed on epithelial cells, and plays an important role in the formation and maintenance of epithelial tissues by homophilic adhesion that binds to each other. Zo-1 is known as a protein behind the tight junction (TJ), which is essential for epithelial cells and endothelial cells, and is involved in the formation of the adhesion device and the regulation of cell proliferation through it. It is considered a protein. Villin is a component of microvilli of small intestinal epithelial cells and has a function of bundling actin together with fibrin. Villin is found only in microvilli. Musashi-1 is an RNA-binding protein expressed by neural progenitor cells, and is reported to be expressed in intestinal stem / progenitor cells. Math-1 is a bHLH type transcription factor and is known to be necessary for differentiation into a secretory cell line in the mouse intestine, and is expressed in intestinal stem / progenitor cells. Similarly, Ngn3, which is a bHLH transcription factor, is important for the development of pancreatic endocrine cells and gastrointestinal tissues, and is expressed in intestinal stem / progenitor cells.
本発明において、腸管上皮細胞又は腸管幹/前駆細胞であることの確認は、これらのマーカー蛋白質及び/又はそれをコードする遺伝子の発現を、各マーカー蛋白質又はそれをコードする遺伝子に特異的親和性を有する物質を用いて解析する工程を含むことによって行うことができる。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に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、又、マーカー蛋白質をコードする遺伝子に特異的親和性を有する物質を用いる場合であればハイブリダイゼーション反応を利用する方法が挙げられる。 In the present invention, confirmation of being an intestinal epithelial cell or an intestinal stem / progenitor cell is performed by specifically expressing the expression of these marker proteins and / or genes encoding them with respect to each marker protein or gene encoding the same. It can carry out by including the process of analyzing using the substance which has this. 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. Examples include a method using an antigen-antibody reaction, and a method using a hybridization reaction in the case of using a substance having specific affinity for a gene encoding a marker protein.
マーカー蛋白質に特異的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、当該蛋白質に対する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 antigen-antibody reaction. 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 in which the protein is injected subcutaneously into the back of the animal or into the abdominal cavity or vein of an animal such as a mouse or rabbit, and after waiting for the antibody titer to rise, antiserum is collected. In the case of using a monoclonal antibody, there is a method of preparing a hybridoma according to a conventional method and collecting the secreted solution. 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 for 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.
マーカー蛋白質をコードする遺伝子に特異的親和性を有する物質としては、例えば当該遺伝子に特異的親和性を有するオリゴ又はポリヌクレオチドプローブ(以下、便宜上単にプローブともいう)、ならびにオリゴ又はポリヌクレオチドプライマー対(以下、便宜上単にプライマー対ともいう)が挙げられ、その特異的親和性とは、目的の遺伝子にのみハイブリダイズする性質を意味し、従って当該遺伝子の全部もしくは一部に完全相補的なものか、もしくは上記性質を満たす範囲で1乃至数個のミスマッチを含んでいても良い。該プローブ、プライマー対は、当該遺伝子に特異的親和性を有するものであれば特に限定されないが、例えば当該遺伝子の塩基配列の全部もしくは一部、ならびにそれらの相補配列を含むオリゴ又はポリヌクレオチド等が挙げられ、検出すべき遺伝子の形態に応じて適宜選択する。当該オリゴ又はポリヌクレオチドは当該遺伝子に対する特異的親和性を有している限りはその由来は特に限定されず、合成されたものであっても、当該遺伝子から必要な部分を切り出し、通常行なわれる方法によって精製されたものであってもよい。これらのオリゴ又はポリヌクレオチドは、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。 Examples of the substance having specific affinity for the gene encoding the marker protein include an oligo or polynucleotide probe having specific affinity for the gene (hereinafter also simply referred to as a probe for convenience), and an oligo or polynucleotide primer pair ( The specific affinity means the property of hybridizing only to the gene of interest, and therefore is completely complementary to all or part of the gene, Alternatively, one to several mismatches may be included within the range satisfying the above properties. The probe and primer pair are not particularly limited as long as they have specific affinity for the gene. For example, all or a part of the base sequence of the gene, as well as oligo or polynucleotide containing their complementary sequences, etc. The selection is appropriately made according to the form of the gene to be detected. The origin of the oligo or polynucleotide is not particularly limited as long as it has a specific affinity for the gene, and even if it is synthesized, a necessary part is cut out from the gene and usually performed. It may be purified by. These oligos or polynucleotides may be labeled with a fluorescent substance, an enzyme, a radioisotope, or the like.
又、腸管幹/前駆細胞ではβ−カテニンの転写活性がみられる(He XC, et al., Nat Genet. 2004 Oct;36(10):1117-21.)ので、この活性を指標に幹/前駆細胞であることを確認することもできる。例えば、TCF/b−catenin binding siteによってβガラクトシダーゼ遺伝子がドライブされるコンストラクト(TOPGAL)を細胞に導入し、X−gal染色により陽性細胞を検出する方法が利用できる。 Intestinal stem / progenitor cells have β-catenin transcription activity (He XC, et al., Nat Genet. 2004 Oct; 36 (10): 1117-21.). It can also be confirmed that it is a progenitor cell. For example, a method in which a construct (TOPGAL) in which a β-galactosidase gene is driven by TCF / b-catenin binding site is introduced into cells and positive cells are detected by X-gal staining can be used.
本発明では、腸管細胞の凝集体(あるいは高密度培養した細胞)をEGFを含有する培養液中で培養することによって、腸管幹/前駆細胞を選択的に増殖させることができ、すなわち該幹/前駆細胞を効率よく取得することができる。さらに該幹/前駆細胞の自己複製能及び多分化能は長期間安定に維持される。本発明の方法により得られた腸管幹/前駆細胞が自己複製能を維持していることは、細胞数の計測、光学顕微鏡下での観察等、細胞増殖を測定し得る種々の公知技術を用いて、培養容器中での腸管幹/前駆細胞の増殖を観察することによって容易に判断することができる。腸管幹/前駆細胞が多分化能を維持していることは、該幹/前駆細胞を分化誘導した場合に腸上皮組織を構築する複数種の細胞が得られるかどうかで判断することができる。腸上皮組織を構築する細胞としては、腸内分泌細胞(ガストリン分泌細胞、セロトニン分泌細胞、クロモグラニンA分泌細胞、セクレチン分泌細胞、ソマトスタチン分泌細胞、GIP(gastric inhibitory polypeptide)分泌細胞、CCK(cholecystokinin)分泌細胞等)及び粘液分泌細胞(ゴブレット細胞、パネート細胞等)、栄養素の吸収作用を担う腸細胞が挙げられる。各細胞に特異的に発現している成分を該成分に特異的な親和性を有する物質を用いて検出することによって、あるいは分泌成分を直接解析することによって目的の細胞であるか否かを判定することができる。「特異的な親和性を有する物質」としては、各分泌成分に特異的親和性を有する抗体又はその断片や、各分泌成分をコードする遺伝子に特異的親和性を有するオリゴ又はポリヌクレオチドプローブが挙げられる。「抗体又はその断片」及び「オリゴ又はポリヌクレオチドプローブ」の詳細は上記に準じる。
ゴブレット細胞に関しては、PAS染色やアルシアンブルー染色等の染色法によっても判定することができる。
In the present invention, intestinal stem / progenitor cells can be selectively proliferated by culturing intestinal cell aggregates (or cells cultured at high density) in a culture solution containing EGF. Progenitor cells can be obtained efficiently. Furthermore, the self-renewal ability and pluripotency of the stem / progenitor cells are stably maintained for a long time. The fact that the intestinal stem / progenitor cells obtained by the method of the present invention maintain the self-replicating ability is based on the use of various known techniques capable of measuring cell proliferation, such as measurement of the number of cells and observation under an optical microscope. Thus, it can be easily determined by observing the proliferation of intestinal stem / progenitor cells in the culture vessel. Whether or not the intestinal stem / progenitor cells maintain pluripotency can be determined by whether or not a plurality of types of cells that construct intestinal epithelial tissue can be obtained when the stem / progenitor cells are induced to differentiate. Examples of cells that constitute intestinal epithelial tissues include enteroendocrine cells (gastrin-secreting cells, serotonin-secreting cells, chromogranin A-secreting cells, secretin-secreting cells, somatostatin-secreting cells, GIP (gastric inhibitory polypeptide) -secreting cells, and CCK (cholesterokinin) -secreting cells. Etc.) and mucus-secreting cells (goblet cells, panate cells, etc.), intestinal cells responsible for nutrient absorption. Determine whether the cell is the target cell by detecting the component specifically expressed in each cell using a substance with specific affinity for the component, or by directly analyzing the secretory component can do. Examples of the “substance with specific affinity” include an antibody having a specific affinity for each secretory component or a fragment thereof, and an oligo or polynucleotide probe having a specific affinity for a gene encoding each secretory component. It is done. Details of the “antibody or fragment thereof” and “oligo or polynucleotide probe” are as described above.
Goblet cells can also be determined by staining methods such as PAS staining and Alcian blue staining.
腸管幹/前駆細胞の、腸管上皮組織を構築する細胞への分化誘導は、培養液中からEGFを除去することによって簡便に実施することができる。具体的にはEGFを含有する培養液をEGFを含有しない培養液と培地交換することによって行うことができる。培地交換しておよそ1週間程度で細胞の分化誘導を確認することができるが、分化誘導に要する期間は、細胞の状態や、分化する細胞のタイプ等によって変動し得る。 Induction of differentiation of intestinal stem / progenitor cells into cells that constitute intestinal epithelial tissue can be easily carried out by removing EGF from the culture medium. Specifically, the culture can be performed by exchanging the culture medium containing EGF with a culture liquid not containing EGF. The induction of cell differentiation can be confirmed in about one week after medium replacement, but the period required for differentiation induction can vary depending on the state of the cell, the type of cell to be differentiated, and the like.
以下、実施例にそって本発明をさらに詳細に説明するが、これら実施例は本発明の範囲を何ら限定するものではない。また、本発明において使用する試薬や装置、材料は特に言及されない限り、商業的に入手可能である。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail according to an Example, these Examples do not limit the scope of the present invention at all. In addition, the reagents, devices, and materials used in the present invention are commercially available unless otherwise specified.
実施例1:胎児腸管由来の腸管幹/前駆細胞の取得
胎生14.5日のマウス胎児から腸管を取り出し、メスで細かく切り刻み腸組織片とした。得られた腸組織片を、1mM EGTAの入ったHank’s溶液に入れ、37℃のウォーターバスで10分間振とうした後、遠心分離によってPBSで1回洗浄した。遠心分離した後、腸組織片を、1mg/mlのコラゲナーゼ溶液(5mM CaCl2の入ったHank’s溶液に溶解したもの)を加え、37℃のウォーターバスで15〜20分間振とうした。軽くピペッティングした後にメッシュを通して未消化組織を除いて細胞分散液を得た(マウス胎児由来の腸管細胞)。
調製したマウス胎児由来の腸管細胞を2〜4×105細胞/ウェルの濃度で低接着性の96ウェル丸底ディッシュ(Low Cell Binding Plates,cat no:145399;Nunc)に播種し、ダルベッコ改変イーグル培地とF−12培地とを1:1の割合で含有する培養液〔10%ウシ胎仔血清、1μg/mL インスリン、1×10−7mol/L デキサメサゾン、10mmol/L ニコチンアミド、2mmol/L L−グルタミン、50μmmol/L β−メルカプトエタノール、ペニシリン/ストレプトマイシン(100U/mL(ペニシリン)+100μg/mL(ストレプトマイシン))、20ng/mL EGF(Sigma,E9644)を含む〕中で、37℃、5%CO2存在下、インキュベーター内で培養した。以後、EGFを含有するこの培地をEGF(+)培地、あるいは腸管幹/前駆細胞培養用培地とも称する。
2日後、96ウェル丸底ディッシュに播種したマウス胎児腸管細胞が集合して細胞塊を形成した(図1a)。その後、形成した細胞塊を低接着性の6cmディッシュ等に移したりしながら、さらに5日間程度培養後、それら細胞塊をペトリディッシュ(BD,35−1007)に移し、上記EGF(+)培地中、37℃、5%CO2存在下、インキュベーター内で培養を続けた(図1b)。ここで用いたペトリディッシュは、接着細胞用の処理を行っていない(しかし低接着性処理も行っていない)普通のペトリディッシュである。一方低接着性ディッシュを用いず、細胞分散液をすぐに接着性のペトリディッシュに播種し、上記EGF(+)培地中で培養した場合には線維芽細胞様の細胞のみディッシュに残った(図1c)。
凝集体を普通のペトリディッシュに移して3ヶ月程度培養を続けると、線維芽細胞様の細胞に対し、上皮細胞様の細胞が多く見られるようになった。もし線維芽細胞様の細胞が残存している場合は、モノヨード酢酸(4μg/mL)で3〜5時間程度処理することで線維芽細胞様の細胞を死滅させることができる。
得られた上皮細胞様の細胞は、細胞培養用ディッシュにて継代し(図2)、解析(後述する)や凍結保存に用いた。
又、後述の実施例からも明らかなように、この上皮細胞様の細胞は、自己複製能、多分化能を有する幹/前駆細胞を含んでいることから、便宜上、FIP(Fetal Intestine progenitor)細胞とも、以後、称する。
Example 1: Acquisition of intestinal stem / progenitor cells derived from fetal intestinal tract The intestinal tract was taken out from an embryonic day 14.5 mouse fetus and finely cut with a scalpel to obtain an intestinal tissue piece. The obtained piece of intestinal tissue was placed in a Hank's solution containing 1 mM EGTA, shaken in a water bath at 37 ° C. for 10 minutes, and then washed once with PBS by centrifugation. After centrifugation, intestinal tissue pieces were added with 1 mg / ml collagenase solution (dissolved in Hank's solution containing 5 mM CaCl 2 ) and shaken in a 37 ° C. water bath for 15-20 minutes. After light pipetting, undigested tissue was removed through a mesh to obtain a cell dispersion (intestinal cells derived from mouse fetus).
The prepared mouse fetal intestinal cells were seeded in a low-adhesion 96-well round bottom dish (Low Cell Binding Plates, cat no: 145399; Nunc) at a concentration of 2 to 4 × 10 5 cells / well, and Dulbecco's modified eagle Medium containing medium and F-12 medium at a ratio of 1: 1 [10% fetal bovine serum, 1 μg / mL insulin, 1 × 10 −7 mol / L dexamethasone, 10 mmol / L nicotinamide, 2 mmol / L L -Containing glutamine, 50 μmmol / L β-mercaptoethanol, penicillin / streptomycin (100 U / mL (penicillin) +100 μg / mL (streptomycin)), 20 ng / mL EGF (Sigma, E9644)] at 37 ° C., 5% CO 2 presence, an incubator In the culture. Hereinafter, this medium containing EGF is also referred to as EGF (+) medium or intestinal stem / progenitor cell culture medium.
Two days later, mouse fetal intestinal cells seeded in a 96-well round bottom dish gathered to form a cell mass (FIG. 1a). Thereafter, the formed cell mass is transferred to a low-adhesive 6 cm dish or the like, and further cultured for about 5 days. Then, the cell mass is transferred to a Petri dish (BD, 35-1007), and the above-mentioned EGF (+) medium is used. The culture was continued in an incubator at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 (FIG. 1b). The Petri dish used here is an ordinary Petri dish that has not been subjected to treatment for adherent cells (but not low adhesion treatment). On the other hand, without using a low-adhesion dish, the cell dispersion was immediately seeded on an adhesive petri dish, and when cultured in the EGF (+) medium, only fibroblast-like cells remained in the dish (Fig. 1c).
When the aggregates were transferred to ordinary petri dishes and cultured for about 3 months, epithelial cell-like cells became more common than fibroblast-like cells. If fibroblast-like cells remain, the fibroblast-like cells can be killed by treatment with monoiodoacetic acid (4 μg / mL) for about 3 to 5 hours.
The obtained epithelial cell-like cells were passaged in a cell culture dish (FIG. 2) and used for analysis (described later) and cryopreservation.
As will be apparent from the examples described later, this epithelial cell-like cell contains stem / progenitor cells having self-replicating ability and pluripotency. Therefore, for convenience, FIP (Fetal Intestine progenitor) cells are used. Both will be referred to hereinafter.
実施例2:成体腸管由来の腸管幹/前駆細胞の取得
成体マウスから取り出した腸管の内部を、23Gの針を使ってPBSで洗浄し、その後、腸管にハサミを入れて管を開き、シート状にし、さらにハサミで5mm四方程度に切り分けた(腸組織片)。得られた腸組織片を用いて実施例1と同様にして、EGTA、コラゲナーゼ及びピペッティング処理によって細胞分散液を得た(成体マウス腸管細胞)。
成体由来の腸管細胞は、細胞塊を形成しにくいので、単層で凝集させて培養した。すなわち、直径6cmのペトリディッシュ(接着細胞用の処理を行っていない(しかし低接着性処理も行っていない)普通のペトリディッシュ)に1〜5×106細胞を播種して、高密度培養を行った。実施例1と同組成の培養液を用い37℃、5%CO2存在下、インキュベーター内で培養した。
高密度培養を8ヶ月程度続けると、線維芽細胞様の細胞に対し、上皮細胞様の細胞が多く見られるようになった。もし線維芽細胞様の細胞が残存している場合は、モノヨード酢酸(4μg/mL)で3〜5時間程度処理することで線維芽細胞様の細胞を死滅させることができる。
得られた上皮細胞様の細胞は、細胞培養用ディッシュにて継代し、解析や凍結保存に用いた。
Example 2: Acquisition of intestinal stem / progenitor cells derived from adult intestinal tract The inside of the intestinal tract taken out of an adult mouse was washed with PBS using a 23G needle, and then the scissors were put into the intestinal tract and the tube was opened. And further cut into 5 mm squares with scissors (intestinal tissue pieces). Using the obtained intestinal tissue piece, a cell dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 by EGTA, collagenase and pipetting (adult mouse intestinal cells).
Since intestinal cells derived from adults are difficult to form cell clusters, they were aggregated in a single layer and cultured. That is, 1-5 × 10 6 cells are seeded in a Petri dish having a diameter of 6 cm (ordinary petri dish not subjected to treatment for adherent cells (but not subjected to low adhesion treatment)), and high-density culture is performed. went. Using a culture solution having the same composition as in Example 1, the cells were cultured in an incubator at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 .
When high-density culture was continued for about 8 months, many epithelial cell-like cells came to be seen with respect to fibroblast-like cells. If fibroblast-like cells remain, the fibroblast-like cells can be killed by treatment with monoiodoacetic acid (4 μg / mL) for about 3 to 5 hours.
The obtained epithelial cell-like cells were subcultured in a cell culture dish and used for analysis and cryopreservation.
実施例3:増殖能
FIP細胞の増殖能について調べた。FIP細胞を、種々の濃度(0ng/mL〜80ng/mL)でEGFを含有する培養液中で培養した。培養液は、EGFの濃度が異なること以外は、実施例1で用いた培養液と同じ組成である。EGFを含まない培養液中で2日間培養した細胞(図3a)、EGFを20ng/mLの濃度で含む培養液中で2日間培養した細胞(図3b)を示す。又、12ウェルの培養プレートに播種し、各種濃度でEGFを含む培養液中で1日間培養した細胞をトリプシン−EDTAではがしてその数を血球計算板により計測した(図3c)。
腸管細胞由来の上皮細胞様の細胞の増殖がEGF依存性であることが示された。
Example 3: Proliferation ability The proliferation ability of FIP cells was examined. FIP cells were cultured in culture medium containing EGF at various concentrations (0 ng / mL to 80 ng / mL). The culture solution has the same composition as the culture solution used in Example 1 except that the concentration of EGF is different. A cell cultured for 2 days in a culture solution not containing EGF (FIG. 3a) and a cell cultured for 2 days in a culture solution containing EGF at a concentration of 20 ng / mL are shown (FIG. 3b). In addition, cells seeded in a 12-well culture plate and cultured for 1 day in a culture solution containing EGF at various concentrations were peeled off with trypsin-EDTA, and the number was counted with a hemocytometer (FIG. 3c).
Proliferation of intestinal cell-derived epithelial cell-like cells was shown to be EGF-dependent.
実施例4:増殖とアポトーシス
FIP細胞をEGF(+)培地(EGF濃度20ng/mL)中、細胞培養用ディッシュ上で2日間培養した(図4a)。同じ状態のものを2セット用意した。EGF存在下で2日間培養した後、一方は、同じEGF(+)培地で培地交換してさらに1日間培養し(図4b)、もう一方はEGFを含まない培養液に培地交換してさらに1日間培養した(図4c)。EGF存在下では細胞は増殖を続けたが、EGF非存在下では細胞の増殖は抑えられ、死ぬ細胞が確認された。一連の過程における細胞の増殖能の変化を、BrdU免疫染色法により確認した。核染色剤であるDAPIを用いて二重染色した(図5a〜f)。
EGF存在下で2日間培養した後、一方は、EGFを含まない培養液に培地交換してさらに1日間培養し、もう一方は同じEGF(+)培地で培地交換してさらに1日間培養した。その後、BrdU(10μM)(Sigma,B9285)を培地に添加し、1.5時間経過後にBrdUを取り込んだ増殖細胞の割合をフローサイトメトリーおよび免疫染色にて解析した。フローサイトメトリー解析は、BrdU Flow Kit (BD,552598)のマニュアルに沿って細胞を標識後、FACS Aria(BD)を用いて行った。この際、ゲートの設定はネガティブコントロールを指標にして行った。BrdUの免疫染色は、BrdU Flow Kitの試薬と抗BrdU抗体(×50)(BD,347580)、Cy3をコンジュゲートしたロバ抗マウスIgG抗体(×200)(Jackson ImmunoResearch Laboratories,cat no.715−165−150)、およびDAPI(1μg/mL)(Sigma,D9542)を用いて行い、蛍光顕微鏡で観察した。EGF非存在下で培養した細胞についてはBrdUの取り込みが顕著に減少しており、増殖能が低下したことが明らかとなった(図5a〜f)。
また、EGFを培養液から除くと、死ぬ細胞が確認されたことから、EGF非存在下でのアポトーシス誘導について調べた(図5g〜h)。
BrdUの解析時と同様に細胞を培養した。細胞をディッシュから回収した後、冷PBSにて細胞を1回洗い、アネキシンV binding buffer(1×)(BD,556454)にて細胞懸濁液を調製した。そこへ7−AAD(5μL;BD,559925)とAPC−conjugated アネキシンV(5μL;BD,550474)を添加し、室温にて15分間反応させた(遮光)。染色した細胞はFACS Aria(BD)を用いて解析した。ゲートの設定はネガティブコントロールを指標にして行った。アネキシンVはリン脂質結合性タンパク質である。アポトーシスを起こした細胞は細胞膜表面にホスファチジルセリンを露出するようになり、そこにアネキシンVが結合する。従ってアネキシンVはアポトーシス細胞に強い親和性を有する。EGF非存在下ではアネキシンVが結合する細胞が顕著に増加しており、アポトーシス誘導が起こっていることが示された(図5g〜h)。
FIP細胞は、EGFの存在下、活発に分裂増殖したが、EGFを含まない培養条件では増殖活性が著しく減少し、アポトーシスを起こす細胞が増加した。
Example 4 Growth and Apoptosis FIP cells were cultured in EGF (+) medium (EGF concentration 20 ng / mL) on a cell culture dish for 2 days (FIG. 4a). Two sets of the same state were prepared. After culturing in the presence of EGF for 2 days, one medium was replaced with the same EGF (+) medium and further cultured for 1 day (FIG. 4b), and the other medium was replaced with a medium containing no EGF and further 1 Cultured for days (Fig. 4c). In the presence of EGF, the cells continued to grow, but in the absence of EGF, cell growth was suppressed and cells that died were confirmed. Changes in the proliferation ability of the cells in a series of processes were confirmed by BrdU immunostaining. Double staining was performed using DAPI, a nuclear stain (FIGS. 5a-f).
After culturing in the presence of EGF for 2 days, one medium was replaced with a medium containing no EGF and further cultured for 1 day, and the other medium was replaced with the same EGF (+) medium and further cultured for 1 day. Thereafter, BrdU (10 μM) (Sigma, B9285) was added to the medium, and the proportion of proliferating cells that incorporated BrdU after 1.5 hours was analyzed by flow cytometry and immunostaining. Flow cytometry analysis was performed using FACS Aria (BD) after labeling cells according to the manual of BrdU Flow Kit (BD, 552598). At this time, the gate was set using negative control as an index. BrdU immunostaining was performed using BrdU Flow Kit reagent and anti-BrdU antibody (x50) (BD, 347580), donkey anti-mouse IgG antibody conjugated with Cy3 (x200) (Jackson ImmunoResearch Laboratories, cat no. 715-165). -150), and DAPI (1 μg / mL) (Sigma, D9542), and observed with a fluorescence microscope. For cells cultured in the absence of EGF, BrdU incorporation was markedly reduced, indicating that the proliferative ability was reduced (FIGS. 5a-f).
In addition, when EGF was removed from the culture medium, dead cells were confirmed, and apoptosis induction in the absence of EGF was examined (FIGS. 5g to h).
Cells were cultured as in BrdU analysis. After the cells were collected from the dish, the cells were washed once with cold PBS, and a cell suspension was prepared with annexin V binding buffer (1 ×) (BD, 556454). 7-AAD (5 μL; BD, 559925) and APC-conjugated annexin V (5 μL; BD, 550474) were added thereto and reacted at room temperature for 15 minutes (shielded). Stained cells were analyzed using FACS Aria (BD). The gate was set using negative control as an index. Annexin V is a phospholipid binding protein. Apoptotic cells become exposed to phosphatidylserine on the surface of the cell membrane, and annexin V binds thereto. Annexin V therefore has a strong affinity for apoptotic cells. In the absence of EGF, cells to which annexin V binds markedly increased, indicating that apoptosis was induced (FIGS. 5g to h).
FIP cells actively divided and proliferated in the presence of EGF, but under the culture conditions not containing EGF, the proliferative activity was remarkably decreased and the number of cells causing apoptosis increased.
実施例5:マーカー蛋白質の発現
FIP細胞における種々のマーカー蛋白質の発現について調べた。各マーカー蛋白質の発現は、各蛋白質の抗体をそれぞれ用いて免疫染色法により調べた。尚、細胞の存在を示す為に、核染色剤であるDAPIで二重染色した。
細胞をPBSで洗浄し、4%パラホルムアルデヒド(PFA)(PBS中)で5分間、室温で固定した。続いて、25%アセトン(メタノール中)で1分間、室温で処理した。固定後、細胞を0.05%ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート(Tween 20)(Wako)を含有するPBS(PBS−Tween)で洗浄し、続いて、0.2%Triton X−100(Sigma)で1時間、室温で処理した。非特異的な結合は、10%のロバ血清(Sigma,D9663)で1時間、室温で処理することによりブロッキングした。固定した細胞を1次抗体と湿室内で16時間、4℃でインキュベートした。細胞を、PBS−Tween20で洗浄し、ブロッキングした後、さらに2次抗体と4時間、4℃でインキュベートした。室温でDAPIと5分間インキュベートし、洗浄後、細胞を蛍光顕微鏡で観察した。
用いた抗体は以下の通り。
(1次抗体)
抗E−カドヘリン抗体:BD,610181(2次抗体、マウス用);×100
抗Zo−1抗体:Zymed,61−7300(2次抗体、ウサギ用);×100
抗ビリン抗体:Santa Cruz,sc−7672(2次抗体,ヤギ用);×10
抗Musashi−1抗体: Chemicon,AB5977(2次抗体、ウサギ用);×100
(2次抗体)
マウス用:Alexa 488が結合したロバ抗マウスIgG(Molecular Probes,A21202);×200
ウサギ用:Alexa 488が結合したロバ抗ウサギIgG(Molecular Probes,A21206);×200
ヤギ用:Alexa 488が結合したロバ抗ヤギIgG(Molecular Probes,A11055);×200
FIP細胞は、全細胞において上皮細胞のマーカーであるE−カドヘリンやZo−1、及び、腸上皮細胞のマーカーであるビリンを発現していた。また、一部の細胞は腸管幹/前駆細胞マーカーと考えられているMusashi−1を発現していた(図6)。
Example 5: Expression of marker proteins Expression of various marker proteins in FIP cells was examined. The expression of each marker protein was examined by immunostaining using the antibody of each protein. In order to show the presence of cells, double staining was performed with DAPI, a nuclear stain.
Cells were washed with PBS and fixed with 4% paraformaldehyde (PFA) (in PBS) for 5 minutes at room temperature. Subsequently, it was treated with 25% acetone (in methanol) for 1 minute at room temperature. After fixation, the cells were washed with PBS containing 0.05% polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate (Tween 20) (Wako) (PBS-Tween), followed by 0.2% Triton X-100. Treated with (Sigma) for 1 hour at room temperature. Nonspecific binding was blocked by treatment with 10% donkey serum (Sigma, D9663) for 1 hour at room temperature. Fixed cells were incubated with primary antibody in a humid chamber for 16 hours at 4 ° C. The cells were washed with PBS-Tween 20, blocked, and further incubated with the secondary antibody for 4 hours at 4 ° C. After incubation with DAPI for 5 minutes at room temperature and washing, the cells were observed with a fluorescence microscope.
The antibodies used are as follows.
(Primary antibody)
Anti-E-cadherin antibody: BD, 610181 (secondary antibody, for mouse); x100
Anti-Zo-1 antibody: Zymed, 61-7300 (secondary antibody, for rabbit); x100
Anti-villin antibody: Santa Cruz, sc-7672 (secondary antibody, for goat); × 10
Anti-Musashi-1 antibody: Chemicon, AB5977 (secondary antibody, for rabbits); × 100
(Secondary antibody)
For mice: Donkey anti-mouse IgG conjugated with Alexa 488 (Molecular Probes, A21202); × 200
For rabbits: Donkey anti-rabbit IgG conjugated with Alexa 488 (Molecular Probes, A21206); × 200
For goats: donkey anti-goat IgG conjugated with Alexa 488 (Molecular Probes, A11055); × 200
FIP cells expressed E-cadherin and Zo-1, which are epithelial markers, and villin, an intestinal epithelial cell marker, in all cells. Some cells expressed Musashi-1, which is considered an intestinal stem / progenitor cell marker (FIG. 6).
実施例6:βカテニン転写活性化
TCF/b−catenin binding siteによってβガラクトシダーゼ遺伝子がドライブされるコンストラクト(TOPGAL)をリポフェクトアミン2000(Invitrogen,11668)を用いて細胞に導入し、X−gal染色により陽性細胞を検出した。具体的には以下の手順で行った。
(1) 細胞をPBSで洗浄(×2)
(2) 固定液(2%PFA/0.2%グルタルアルデヒド(GA)/0.05%NP−40/PBS)を添加(6ウェルプレートの1ウェルあたり1.5〜2mL)
(3) 1分間室温で放置
(4) PBSで洗浄(×2)
(5) X−gal溶液を添加(6ウェルプレートの1ウェルあたり1.5〜2mL)
(6) 37℃のインキュベーター中で放置(少なくとも3時間〜一晩)
(7) PBSで洗浄(×2)することで反応を停止させる
(8) 観察(写真撮影)、PBS中4℃で保存
(固定液の調製)
以下の割合で各成分を混合して固定液を調製した。
20% PFA/PBS 1mL(−20℃保存)
25% GA 80μL(−20℃保存)
5% NP−40 80μL(室温保存)
PBS 9mL(室温保存)
(X−gal溶液の調製)
以下の割合で各成分を混合してX−gal溶液を調製した。
500mM K3Fe(CN)6 50μl(室温保存、遮光保存)
500mM K4Fe(CN)6 50μl(室温保存、遮光保存)
1M MgCl2 10μl(室温保存)
20mg/ml X−gal 250μl(−20℃保存、遮光保存)
PBS 4.7ml(室温保存)
X−gal陽性細胞が検出され、βカテニンの転写活性化が確認された(図7)。
Example 6: Activation of β-catenin transcription A construct (TOPGAL) in which a β-galactosidase gene is driven by TCF / b-catenin binding site was introduced into cells using Lipofectamine 2000 (Invitrogen, 11668), and X-gal staining Detected positive cells. Specifically, the procedure was as follows.
(1) Wash cells with PBS (× 2)
(2) Fixing solution (2% PFA / 0.2% glutaraldehyde (GA) /0.05% NP-40 / PBS) is added (1.5 to 2 mL per well of a 6-well plate)
(3) Leave at room temperature for 1 minute (4) Wash with PBS (× 2)
(5) Add X-gal solution (1.5-2 mL per well of 6-well plate)
(6) Leave in an incubator at 37 ° C (at least 3 hours to overnight)
(7) Stop the reaction by washing with PBS (x2) (8) Observation (photographing), storage at 4 ° C in PBS (preparation of fixative)
Each component was mixed at the following ratio to prepare a fixative.
1% of 20% PFA / PBS (stored at -20 ° C)
25% GA 80μL (stored at -20 ℃)
5% NP-40 80μL (room temperature storage)
PBS 9mL (room temperature storage)
(Preparation of X-gal solution)
Each component was mixed in the following ratio to prepare an X-gal solution.
500 mM K 3 Fe (CN) 6 50 μl (room temperature storage, shading storage)
500 mM K 4 Fe (CN) 6 50 μl (room temperature storage, shading storage)
10 μl of 1M MgCl 2 (stored at room temperature)
20 mg / ml X-gal 250 μl (stored at −20 ° C., protected from light)
4.7 ml of PBS (stored at room temperature)
X-gal positive cells were detected, confirming the transcriptional activation of β-catenin (FIG. 7).
実施例7:腸上皮組織を構築する細胞への分化誘導
FIP細胞をコンフルエントな状態になるまで培養した。コンフルエントになった状態からEGFを除くと、アポトーシスを起こす細胞の中で生き残る細胞が存在した。これら生き残った細胞をEGF非存在下で培養し続けると分化した腸上皮様細胞の特徴を示す細胞が出現してきた(図8)。
この状態の細胞をPAS染色すると、EGF非存在下で培養し続けた細胞において赤紫色に染色される細胞が多数出現した(図9)。PAS染色は、糖質に含まれる1,2グリコール基群を過ヨウ素酸で酸化し、生じた2分子のアルデヒド基がシッフ試薬1分子と結合して、赤紫色の化合物を形成する2つの反応を利用したものであり、グリコーゲン、中性粘液多糖類、糖蛋白質、粘液蛋白質、糖脂質等の検出に用いられる。腸上皮組織においては、粘液分泌細胞の1種であるゴブレット細胞を染め分けることが知られている。具体的には以下の手順で行った。尚、各試薬については当分野で通常PAS染色を行う際に用いられている試薬を使用することができる。
(1) 細胞をPBSで洗浄(×1)
(2) 0.5%過ヨウ素酸で室温7分間処理
(3) ミリQ水で洗浄(×5)
(4) シッフ試薬で室温7〜10分間処理
(5) 亜硫酸水で処理(室温1分間処理を3回繰り返す)
(6) ミリQ水で洗浄(×5)
(7) ヘマトキシレンで処理(室温で1分間)
(8) ミリQ水で洗浄(×5)
又、各腸上皮組織において分泌、発現している蛋白質に対する抗体を用いて免疫染色を行い、該蛋白質の発現状況を解析した。用いた各蛋白質の抗体は以下の通り。尚、細胞の存在を示す為に、核染色剤であるDAPIで二重染色した。
(1次抗体)
抗セロトニン抗体:Immunostar,20080(2次抗体、ウサギ用);×10
抗クロモグラニンA抗体:Santa Cruz,sc−1488(2次抗体、ヤギ用);×10
抗ガストリン抗体:Santa Cruz,sc−7783(2次抗体、ヤギ用);×10
抗セクレチン抗体:Chemicon,AB981(2次抗体、ウサギ用);×100
抗ソマトスタチン抗体:AFFINITI,SA1268(2次抗体、ウサギ用);×10
抗GIP抗体:Chemicon,AB953(2次抗体、ウサギ用);×10
抗リゾチーム抗体:Dako,A0099(2次抗体、ウサギ用);×100
抗シナプトフィジン抗体:Dako,A0010(2次抗体,ウサギ用);×10
(2次抗体)
ウサギ用:Alexa 488が結合したロバ抗ウサギIgG(Molecular Probes,A21206);×200
ヤギ用:Alexa 488が結合したロバ抗ヤギIgG(Molecular Probes,A11055);×200
結果、EGF非存在下で培養すると、腸内分泌細胞に特徴的なセロトニン、クロモグラニンA、ガストリン、セクレチン、ソマトスタチン、GIPを発現している細胞が検出され、粘液分泌細胞の1種であるパネート細胞に特徴的なリゾチーム及びシナプトフィジンを発現している細胞が検出された。これらの結果より、FIP細胞の培養液からEGFを除去することにより腸内分泌細胞への分化が誘導されたことがわかる。
Example 7: Induction of differentiation into cells that construct intestinal epithelial tissue FIP cells were cultured until they became confluent. When EGF was removed from the confluent state, there were cells that survived among the cells undergoing apoptosis. When these surviving cells were continuously cultured in the absence of EGF, cells showing the characteristics of differentiated intestinal epithelial cells appeared (FIG. 8).
When cells in this state were stained with PAS, a large number of cells that stained reddish purple appeared in cells that had been cultured in the absence of EGF (FIG. 9). PAS staining involves two reactions in which 1,2-glycol groups contained in carbohydrates are oxidized with periodic acid, and the resulting two aldehyde groups combine with one Schiff reagent molecule to form a red-purple compound. It is used to detect glycogen, neutral mucus polysaccharides, glycoproteins, mucus proteins, glycolipids, and the like. In intestinal epithelial tissue, it is known to dye goblet cells, which are one type of mucus-secreting cells. Specifically, the procedure was as follows. In addition, about each reagent, the reagent normally used when performing PAS dyeing | staining in this field | area can be used.
(1) Wash cells with PBS (× 1)
(2) Treated with 0.5% periodic acid for 7 minutes at room temperature (3) Washed with Milli-Q water (× 5)
(4) Treatment with Schiff reagent at room temperature for 7 to 10 minutes (5) Treatment with aqueous sulfite (treatment at room temperature for 1 minute is repeated 3 times)
(6) Wash with Milli-Q water (× 5)
(7) Treatment with hematoxylene (at room temperature for 1 minute)
(8) Wash with Milli-Q water (× 5)
In addition, immunostaining was performed using an antibody against a protein secreted and expressed in each intestinal epithelial tissue, and the expression state of the protein was analyzed. The antibodies of each protein used are as follows. In order to show the presence of cells, double staining was performed with DAPI, a nuclear stain.
(Primary antibody)
Anti-serotonin antibody: Immunostar, 20080 (secondary antibody, for rabbit); × 10
Anti-chromogranin A antibody: Santa Cruz, sc-1488 (secondary antibody, for goat); × 10
Anti-gastrin antibody: Santa Cruz, sc-7783 (secondary antibody, for goats); × 10
Anti-secretin antibody: Chemicon, AB981 (secondary antibody, for rabbits); x100
Anti-somatostatin antibody: AFFINITI, SA1268 (secondary antibody, for rabbit); × 10
Anti-GIP antibody: Chemicon, AB953 (secondary antibody, for rabbit); × 10
Anti-lysozyme antibody: Dako, A0099 (secondary antibody, for rabbit); x100
Anti-synaptophysin antibody: Dako, A0010 (secondary antibody, for rabbit); × 10
(Secondary antibody)
For rabbits: Donkey anti-rabbit IgG conjugated with Alexa 488 (Molecular Probes, A21206); × 200
For goats: donkey anti-goat IgG conjugated with Alexa 488 (Molecular Probes, A11055); × 200
As a result, when cultured in the absence of EGF, cells expressing serotonin, chromogranin A, gastrin, secretin, somatostatin, and GIP, which are characteristic of enteroendocrine cells, were detected, and Paneth cells, which are one type of mucus-secreting cells, were detected. Cells expressing characteristic lysozyme and synaptophysin were detected. From these results, it is understood that differentiation into intestinal endocrine cells was induced by removing EGF from the culture solution of FIP cells.
実施例8:RT−PCRによる解析
上記した実施例より、FIP細胞には、腸管幹/前駆細胞が含まれていることが示され、さらにEGF存在下で、該幹/前駆細胞は増殖を続け、EGFを培養液中から除去することにより、細胞はアポトーシスを引き起こし、又、種々の腸上皮組織を構築する細胞へと分化することがわかった(模式図を図10に示す)。
FIP細胞、及び各発生段階(胎生14.5日目、新生児、成体)にあるマウスの腸組織を用いて、腸管の細胞分化に関与すると考えられる遺伝子の発現プロファイルをRT−PCRによって解析した。
FIP細胞をEGF(+)培地で培養後、コンフルエントになった時点でEGFを含まない培地に培地交換し、その後1週間培養した。その細胞からRNAを抽出(RNeasy Mini Kit;QIAGEN)し、逆転写酵素反応(SuperScript III)によりcDNAを得た。腸組織からのRNA抽出では、ホモジナイザー(ポリトロン)を用いて組織を破砕後に同様の方法で抽出と逆転写酵素反応を行った。続いて、それらのcDNAを用いてPCRを行い、各種分化マーカーの発現を解析した。
目的とするマーカーならびにそのプライマーを表1に示す。
Example 8: Analysis by RT-PCR From the above examples, it was shown that FIP cells contain intestinal stem / progenitor cells, and the stem / progenitor cells continued to proliferate in the presence of EGF. It was found that, by removing EGF from the culture solution, the cells caused apoptosis and differentiated into cells constituting various intestinal epithelial tissues (schematic diagram is shown in FIG. 10).
Using FIP cells and the intestinal tissues of mice at each developmental stage (embryonic day 14.5, newborn, adult), the expression profile of genes considered to be involved in cell differentiation of the intestinal tract was analyzed by RT-PCR.
FIP cells were cultured in EGF (+) medium, and when they became confluent, the medium was replaced with a medium containing no EGF, and then cultured for 1 week. RNA was extracted from the cells (RNeasy Mini Kit; QIAGEN), and cDNA was obtained by reverse transcriptase reaction (SuperScript III). In RNA extraction from intestinal tissue, the tissue was disrupted using a homogenizer (polytron), and extraction and reverse transcriptase reaction were performed in the same manner. Subsequently, PCR was performed using these cDNAs, and the expression of various differentiation markers was analyzed.
The target markers and their primers are shown in Table 1.
PCRサイクルは、95℃(4分間)→[94℃(1分間)→56℃(1分間)→72℃(1分間)]×45サイクル→72℃(10分間)である。PCRにより産生された核酸は、2%アガロースゲルにて展開し、解析した。結果を図11に示す。 PCR cycle is 95 ° C. (4 minutes) → [94 ° C. (1 minute) → 56 ° C. (1 minute) → 72 ° C. (1 minute)] × 45 cycles → 72 ° C. (10 minutes). Nucleic acids produced by PCR were developed on a 2% agarose gel and analyzed. The results are shown in FIG.
実施例9:単一細胞レベルでの解析
上記した実施例3〜7での実験はheterogenousな細胞集団での解析であったので、腸管幹/前駆細胞の解析を厳密に行うためには、単一細胞レベルでの解析が必要であると考えた。そこで、フローサイトメトリーを用いてFIP細胞をクローンソーティングし、96ウェルディッシュの各ウェルにて単一細胞培養を試みた。増殖してきたクローンのひとつを用いて同様にして、増殖能、マーカー蛋白質の発現及び分化誘導について調べた。
その結果、単一コロニーから増殖させた細胞についても、E−カドヘリンやZo−1、ビリンを全細胞で発現し、また一部のコロニーについてはMusashi−1を発現していた。さらにEGF依存的な増殖活性や細胞死抑制を示し、さらに、EGF非存在下で複数の腸上皮細胞マーカーを発現するようになった。このように、単一細胞レベルの解析においても増殖能や多分化能が示されたことで、FIP細胞には腸管幹/前駆細胞が含まれることが確認された。
以上の結果より、FIP細胞集団には、自己複製能及び多分化能を有する幹/前駆細胞が含まれ、長期間安定に維持され得ることが示された。本願発明の方法を用いることによって腸管上皮細胞の幹/前駆細胞を選択的に増殖させることが可能となった。かかる選択的増殖によって、効率的に腸管幹/前駆細胞を取得・培養することができる。
Example 9: Analysis at the level of a single cell Since the experiments in Examples 3 to 7 described above were analyzes on a heterogeneous cell population, in order to strictly analyze the intestinal stem / progenitor cells, We considered that analysis at the single cell level was necessary. Therefore, FIP cells were clone-sorted using flow cytometry, and single cell culture was attempted in each well of a 96-well dish. Using one of the clones that had proliferated, the proliferation ability, the expression of the marker protein, and the induction of differentiation were examined in the same manner.
As a result, E-cadherin, Zo-1, and villin were also expressed in all cells for cells grown from a single colony, and Musashi-1 was expressed for some of the colonies. Furthermore, it showed EGF-dependent proliferation activity and cell death suppression, and also expressed multiple intestinal epithelial cell markers in the absence of EGF. Thus, it was confirmed that FIP cells include intestinal stem / progenitor cells by proliferating ability and pluripotency even in single cell level analysis.
From the above results, it was shown that the FIP cell population includes stem / progenitor cells having self-renewal ability and pluripotency and can be stably maintained for a long time. By using the method of the present invention, it has become possible to selectively proliferate intestinal epithelial stem / progenitor cells. By such selective growth, intestinal stem / progenitor cells can be efficiently obtained and cultured.
実施例10:ヒト小腸上皮細胞からの腸管幹/前駆細胞の取得
本実施例では、ACBRIにより分離され、日本では大日本住友製薬株式会社から供給されているヒト小腸上皮細胞(Cat No. CS-ABI-519)を用いた。この細胞を添付のデータシートに記載された方法に従って培養ディッシュに播種し培養した(図12a)。培養ディッシュは、タイプIVコラーゲンコートされたディッシュを用いた。培養液として、データシートに記載され、添付されている培地、すなわちCS−2.0基礎培地に添加剤を加えたもの(以下、CS-2.0 + supplement)を用いた。当該処理は、20ng/mLのEGF存在下で行なった。
CS-2.0 + supplementを用いて培養したところ継代を2回行なった時点で細胞は培養ディッシュに接着せず、全て死滅してしまった(図12c,e)。
そこで、実施例1で調製した、マウス胎児由来の腸管細胞を培養するのに用いたEGFを含有する培地(腸管幹/前駆細胞培養用培地)を用いて同様にして継代培養したところ、継代を重ねても培養ディッシュに接着し、増殖維持することができる細胞が得られた(図12b,d)。
これらの細胞は、購入したヒト上皮細胞集団中に含まれる腸管幹/前駆細胞であると考えられたので、便宜上、hAIP(human adult intestine progenitor)細胞とも、以後、称する。
Example 10: Acquisition of intestinal stem / progenitor cells from human small intestinal epithelial cells In this example, human small intestinal epithelial cells (Cat No. CS-) separated by ACBRI and supplied in Japan from Dainippon Sumitomo Pharma Co., Ltd. ABI-519) was used. The cells were seeded and cultured in a culture dish according to the method described in the attached data sheet (FIG. 12a). As the culture dish, a type IV collagen-coated dish was used. As a culture solution, a medium described in the data sheet and attached thereto, that is, a CS-2.0 basal medium added with an additive (hereinafter, CS-2.0 + supplement) was used. The treatment was performed in the presence of 20 ng / mL EGF.
When cultured with CS-2.0 + supplement, the cells did not adhere to the culture dish when they were subcultured twice, and all cells were killed (FIGS. 12c and e).
Then, when subcultured in the same manner using the medium (intestinal stem / progenitor cell culture medium) containing EGF used for culturing intestinal cells derived from mouse fetuses prepared in Example 1, Cells that could adhere to the culture dish and maintain growth even after repeated generations were obtained (FIGS. 12b and 12d).
Since these cells were considered to be intestinal stem / progenitor cells contained in the purchased human epithelial cell population, they are hereinafter also referred to as hAIP (human adult intestine progenitor) cells for convenience.
実施例11:マーカータンパク質の発現とβカテニン転写活性化
hAIP細胞について、実施例5と同様にしてマーカータンパク質の発現について調べた。
Example 11: Marker protein expression and β-catenin transcriptional activation Marker protein expression was examined in the same manner as in Example 5 for hAIP cells.
hAIP細胞は、全細胞において上皮細胞のマーカーであるE−カドヘリンやZo−1、及び、腸上皮細胞のマーカーであるビリンを発現していた。また、一部の細胞は腸管幹/前駆細胞マーカーと考えられているMusashi−1を発現していた(図13、上段)。
また、hAIP細胞について、実施例6と同様にして、βカテニンの転写活性化の有無を確認した。X−gal陽性細胞が検出され、βカテニンの転写活性化が確認された(図13、下段)。
hAIP cells expressed E-cadherin and Zo-1, which are epithelial markers, and villin, an intestinal epithelial cell marker, in all cells. Some cells expressed Musashi-1, which is considered to be an intestinal stem / progenitor cell marker (FIG. 13, upper panel).
Further, for hAIP cells, the presence or absence of β-catenin transcriptional activation was confirmed in the same manner as in Example 6. X-gal positive cells were detected, and β-catenin transcriptional activation was confirmed (FIG. 13, lower panel).
実施例12:増殖能
実施例3と同様にしてhAIP細胞の増殖能について調べた。実施例1で用いたEGF(+)培地、及びEGFを含まない以外は同じ組成のEGF(−)培地でそれぞれ4日間培養した。EGFの存在下ではhAIP細胞は活発に分裂増殖するが、EGFを含まない培養条件では増殖活性が低下し、アポトーシスを起こす細胞が増加した(図14)。
この結果から、EGFはhAIP細胞の自己複製を促進し、細胞死を抑制することで、培養下における維持を可能にしていることがわかる。
Example 12: Proliferative ability The proliferation ability of hAIP cells was examined in the same manner as in Example 3. The cells were cultured for 4 days in the EGF (+) medium used in Example 1 and the EGF (-) medium having the same composition except that EGF was not included. In the presence of EGF, hAIP cells actively divide and proliferate, but under the culture conditions not containing EGF, the proliferation activity decreased and the number of cells causing apoptosis increased (FIG. 14).
From this result, it can be seen that EGF promotes self-renewal of hAIP cells and suppresses cell death, thereby enabling maintenance in culture.
実施例13:増殖とアポトーシス
hAIP細胞をEGF(+)培地(EGF濃度20ng/mL)中、4日間培養した。同じ状態のものを2セット用意した。EGF存在下で4日間培養した後、一方は、同じEGF(+)培地で培地交換してさらに1日間培養し(図15A,左)、もう一方はEGFを含まない培養液に培地交換してさらに1日間培養した(図15A,右)。EGF存在下では細胞は増殖を続けたが、EGF非存在下では細胞の増殖は抑えられ、死ぬ細胞が確認された。一連の過程における細胞の増殖能の変化を、BrdU免疫染色法により確認した。核染色剤であるDAPIを用いて二重染色した(図15A)。
EGF存在下で4日間培養した後、一方は、EGFを含まない培養液に培地交換してさらに1日間培養し、もう一方は同じEGF(+)培地で培地交換してさらに1日間培養した。その後、BrdU(10μM)(Sigma,B9285)を培地に添加し、1.5時間経過後にBrdUを取り込んだ増殖細胞の割合をフローサイトメトリーおよび免疫染色にて解析した。フローサイトメトリー解析は、実施例4で記載した方法に従って行なった(図15B,左)。BrdUの解析時と同様に細胞を培養し、アネキシンVとの結合を実施例4で記載した方法に従って解析した。アネキシンVが結合する細胞をアポトーシスを起こしている細胞とみなし、その割合を調べた(図15B,右)。EGFを培養液中から除くことによって、BrdUの取り込みが減少し、すなわち増殖能が低下することがわかる。さらに、EGFを培養液中から除くことによって、アポトーシスを起こす細胞が増加した。
hAIP細胞の増殖あるいはアポトーシスに及ぼすEGFの影響を確認するために、EGFを含有する培養液中に、EGFシグナル伝達系を阻害するAG1478、PD98059、あるいはLY294002を添加した培養液を用いて同様にBrdUの取り込みとアポトーシス誘導について調べた。
PD98059(2’−アミノ−3’−メトキシフラボン)は、MEK1(MAPキナーゼ・キナーゼ)に対する選択的で細胞透過性の阻害剤であり、MEK1の活性化を阻害する結果、続いて起こるMAPK(ERK1/2)のリン酸化−活性化を阻害する。使用濃度:100μM。
LY294002([2−(4−モルホリニル)−8−フェニル−4H−1−ベンゾピラン−4−オン]はホスファチジルイノシトール3−キナーゼ(PI3−キナーゼ)に対する強力で特異的な細胞透過性阻害剤である。使用濃度:100μM
Example 13: Proliferation and apoptosis hAIP cells were cultured in EGF (+) medium (EGF concentration 20 ng / mL) for 4 days. Two sets of the same state were prepared. After culturing for 4 days in the presence of EGF, one medium was replaced with the same EGF (+) medium and further cultured for 1 day (FIG. 15A, left), and the other medium was replaced with a medium containing no EGF. The cells were further cultured for 1 day (FIG. 15A, right). In the presence of EGF, the cells continued to grow, but in the absence of EGF, cell growth was suppressed and cells that died were confirmed. Changes in the proliferation ability of the cells in a series of processes were confirmed by BrdU immunostaining. Double staining was performed using DAPI, which is a nuclear stain (FIG. 15A).
After culturing for 4 days in the presence of EGF, one medium was replaced with a medium containing no EGF and further cultured for 1 day, and the other medium was replaced with the same EGF (+) medium and further cultured for 1 day. Thereafter, BrdU (10 μM) (Sigma, B9285) was added to the medium, and the proportion of proliferating cells that incorporated BrdU after 1.5 hours was analyzed by flow cytometry and immunostaining. Flow cytometry analysis was performed according to the method described in Example 4 (FIG. 15B, left). Cells were cultured in the same manner as in the analysis of BrdU, and binding to annexin V was analyzed according to the method described in Example 4. Cells to which Annexin V binds were regarded as cells undergoing apoptosis, and the ratio was examined (FIG. 15B, right). It can be seen that by removing EGF from the culture solution, BrdU incorporation is reduced, that is, the proliferation ability is reduced. Furthermore, by removing EGF from the culture solution, the number of cells that undergo apoptosis increased.
In order to confirm the effect of EGF on the proliferation or apoptosis of hAIP cells, BrdU was similarly used in a culture solution containing AG1478, PD98059, or LY294002, which inhibits the EGF signaling system, in a culture solution containing EGF. Uptake and apoptosis induction were investigated.
PD98059 (2′-amino-3′-methoxyflavone) is a selective and cell-permeable inhibitor for MEK1 (MAP kinase kinase), resulting in inhibition of MEK1 activation and subsequent MAPK (ERK1 / 2) phosphorylation-activation is inhibited. Working concentration: 100 μM.
LY294002 ([2- (4-morpholinyl) -8-phenyl-4H-1-benzopyran-4-one] is a potent and specific cell permeability inhibitor for phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase). Working concentration: 100 μM
実施例14:腸上皮組織を構築する細胞への分化誘導
hAIP細胞は上記した培養条件下で自然に分化誘導され、腸上皮様細胞の特徴を示す細胞が出現してくる。この状態の細胞を実施例7に記載する方法に従ってPAS染色すると、赤紫色に染色される細胞が多数出現したことから、腸上皮組織であるゴブレット細胞の存在を確認することができた(図16B)。
さらに、実施例8と同様な手法で、腸上皮組織を構築する細胞への分化誘導をRT−PCR解析により調べた。誘導される腸上皮組織の種類は、図10に示されている。
hAIP細胞、及びヒト成体小腸からの組織を用いて、腸管の細胞分化に関与すると考えられる遺伝子の発現プロファイルをRT−PCRによって解析した。目的とするマーカー及びそのためのプライマーは、下記表2に示すヒト用のものを用いた。
Example 14: Induction of differentiation into cells constituting intestinal epithelial tissue hAIP cells are naturally induced to differentiate under the above-described culture conditions, and cells exhibiting the characteristics of intestinal epithelial cells appear. When cells in this state were subjected to PAS staining according to the method described in Example 7, many cells stained reddish purple appeared, so that the presence of goblet cells that were intestinal epithelial tissues could be confirmed (FIG. 16B). ).
Furthermore, differentiation induction into cells constituting intestinal epithelial tissue was examined by RT-PCR analysis in the same manner as in Example 8. The types of intestinal epithelial tissue induced are shown in FIG.
Using hAIP cells and tissues from the adult human small intestine, the expression profile of genes thought to be involved in intestinal cell differentiation was analyzed by RT-PCR. The target markers and the primers used therefor were those for humans shown in Table 2 below.
結果を図16Aに示す。
hAIP細胞培養中には、腸上皮組織を構築する複数の腸内分泌細胞や粘液分泌細胞の特徴を示す細胞が観察された。従ってhAIP細胞は、培養下で増殖し続けるのと同時に、腸を構成する様々な細胞に分化する多分化能を有することが判明した。
The results are shown in FIG. 16A.
During hAIP cell culture, a plurality of intestinal endocrine cells and mucus-secreting cells constituting the intestinal epithelial tissue were observed. Therefore, it was found that hAIP cells have pluripotency to differentiate into various cells constituting the intestine at the same time as they continue to grow in culture.
配列番号1:ビリン(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号2:ビリン(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号3:Lfabp(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号4:Lfabp(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号5:クロモグラニンA(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号6:クロモグラニンA(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号7:Trefoil factor−3(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号8:Trefoil factor−3(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号9:リゾチーム(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号10:リゾチーム(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号11:シナプトフィジン(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号12:シナプトフィジン(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号13:Musashi−1(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号14:Musashi−1(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号15:Math−1(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号16:Math−1(マウス)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号17:ビリン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号18:ビリン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号19:Lfabp(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号20:Lfabp(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号21:シュクラーゼ−イソマルターゼ(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号22:シュクラーゼ−イソマルターゼ(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号23:セクレチン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号24:セクレチン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号25:GIP(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号26:GIP(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号27:ガストリン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号28:ガストリン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号29:クロモグラニンA(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号30:クロモグラニンA(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号31:CCK(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号32:CCK(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号33:ソマトスタチン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号34:ソマトスタチン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号35:Trefoil factor−3(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号36:Trefoil factor−3(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号37:リゾチーム(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号38:リゾチーム(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号39:シナプトフィジン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号40:シナプトフィジン(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号41:Musashi−1(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号42:Musashi−1(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号43:Math−1(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号44:Math−1(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号45:Ngn3(Neurogenin−3)(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号46:Ngn3(Neurogenin−3)(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
配列番号47:HPRT(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(フォワード)である。
配列番号48:HPRT(ヒト)を検出する為のPCR用プライマー(リバース)である。
SEQ ID NO: 1: PCR primer (forward) for detecting villin (mouse).
SEQ ID NO: 2: PCR primer (reverse) for detecting villin (mouse).
SEQ ID NO: 3: PCR primer (forward) for detecting Lfabp (mouse).
SEQ ID NO: 4: PCR primer (reverse) for detecting Lfabp (mouse).
SEQ ID NO: 5: PCR primer (forward) for detecting chromogranin A (mouse).
SEQ ID NO: 6: PCR primer for detecting chromogranin A (mouse) (reverse)
SEQ ID NO: 7: PCR primer (forward) for detecting Trefoil factor-3 (mouse).
SEQ ID NO: 8: PCR primer (reverse) for detecting Trefoil factor-3 (mouse)
SEQ ID NO: 9: PCR primer (forward) for detecting lysozyme (mouse)
SEQ ID NO: 10: PCR primer (reverse) for detecting lysozyme (mouse)
SEQ ID NO: 11: PCR primer (forward) for detecting synaptophysin (mouse).
SEQ ID NO: 12: PCR primer (reverse) for detecting synaptophysin (mouse).
SEQ ID NO: 13: PCR primer for detecting Musashi-1 (mouse) (forward)
SEQ ID NO: 14: PCR primer (reverse) for detecting Musashi-1 (mouse)
SEQ ID NO: 15: PCR primer (forward) for detecting Math-1 (mouse)
SEQ ID NO: 16: PCR primer (reverse) for detecting Math-1 (mouse)
SEQ ID NO: 17: PCR primer (forward) for detecting villin (human)
SEQ ID NO: 18: PCR primer (reverse) for detecting villin (human)
SEQ ID NO: 19: PCR primer for detecting Lfabp (human) (forward)
SEQ ID NO: 20: PCR primer for detecting Lfabp (human) (reverse)
SEQ ID NO: 21: Primer for PCR (forward) for detecting schuclase-isomaltase (human)
SEQ ID NO: 22: Primer for PCR (reverse) for detecting schuclase-isomaltase (human)
SEQ ID NO: 23: PCR primer (forward) for detecting secretin (human)
SEQ ID NO: 24: PCR primer (reverse) for detecting secretin (human)
SEQ ID NO: 25: PCR primer for detection of GIP (human) (forward)
SEQ ID NO: 26: PCR primer for detecting GIP (human) (reverse)
SEQ ID NO: 27: Primer for PCR (forward) for detecting gastrin (human)
SEQ ID NO: 28: PCR primer (reverse) for detecting gastrin (human)
SEQ ID NO: 29: PCR primer for detecting chromogranin A (human) (forward)
SEQ ID NO: 30: PCR primer for detecting chromogranin A (human) (reverse)
SEQ ID NO: 31: PCR primer (forward) for detecting CCK (human)
SEQ ID NO: 32: PCR primer for detecting CCK (human) (reverse)
SEQ ID NO: 33: Primer for PCR (forward) for detecting somatostatin (human)
SEQ ID NO: 34: PCR primer for detecting somatostatin (human) (reverse)
SEQ ID NO: 35: PCR primer for detection of Trefoil factor-3 (human) (forward)
SEQ ID NO: 36: PCR primer (reverse) for detecting Trefoil factor-3 (human)
SEQ ID NO: 37: PCR primer for detection of lysozyme (human) (forward)
SEQ ID NO: 38: PCR primer for detecting lysozyme (human) (reverse)
SEQ ID NO: 39: PCR primer (forward) for detecting synaptophysin (human)
SEQ ID NO: 40: PCR primer (reverse) for detecting synaptophysin (human)
SEQ ID NO: 41: PCR primer (forward) for detecting Musashi-1 (human)
SEQ ID NO: 42: PCR primer (reverse) for detecting Musashi-1 (human)
SEQ ID NO: 43: PCR primer for detection of Math-1 (human) (forward)
SEQ ID NO: 44: Primer for PCR (reverse) for detecting Math-1 (human)
Sequence number 45: It is a primer for PCR (forward) for detecting Ngn3 (Neurogenin-3) (human).
SEQ ID NO: 46: PCR primer (reverse) for detecting Ngn3 (Neurogenin-3) (human)
SEQ ID NO: 47: PCR primer (forward) for detecting HPRT (human)
SEQ ID NO: 48: PCR primer for detecting HPRT (human) (reverse)
Claims (18)
(1)腸管から腸管細胞を採取する工程
(2)腸管細胞を浮遊培養することによって細胞塊(凝集体)を調製する工程
(3)腸管細胞の凝集体を、EGFを含有する培養液中で培養する工程
(4)腸管上皮細胞の幹/前駆細胞マーカーを発現している細胞を腸管上皮細胞の幹/前駆細胞として回収する工程 A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising the following steps.
(1) Step of collecting intestinal cells from intestinal tract (2) Step of preparing cell mass (aggregate) by suspension culture of intestinal cells (3) Aggregation of intestinal cells in a culture solution containing EGF Step of culturing (4) Step of recovering cells expressing intestinal epithelial cell stem / progenitor cell markers as stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells
(1)腸管から腸管細胞を採取する工程
(2)腸管細胞を、EGFを含有する培養液中、高密度で培養する工程
(3)腸管上皮細胞の幹/前駆細胞マーカーを発現している細胞を腸管上皮細胞の幹/前駆細胞として回収する工程 A method for obtaining stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells, comprising the following steps.
(1) Step of collecting intestinal cells from intestinal tract (2) Step of culturing intestinal cells at high density in a culture solution containing EGF (3) Cells expressing stem / progenitor cell markers of intestinal epithelial cells Of recovering as stem / progenitor cells of intestinal epithelial cells
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007241536A JP2008206510A (en) | 2007-02-02 | 2007-09-18 | Method for obtaining intestinal stem/precursor cell |
EP08250392A EP1961810A1 (en) | 2007-02-02 | 2008-02-01 | Method for obtaining intestinal stem-precursor cell |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007024169 | 2007-02-02 | ||
JP2007241536A JP2008206510A (en) | 2007-02-02 | 2007-09-18 | Method for obtaining intestinal stem/precursor cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008206510A true JP2008206510A (en) | 2008-09-11 |
Family
ID=39783374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007241536A Pending JP2008206510A (en) | 2007-02-02 | 2007-09-18 | Method for obtaining intestinal stem/precursor cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008206510A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019156200A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 公立大学法人名古屋市立大学 | Method for inducing differentiation of pluripotent stem cells into intestinal epithelial cells |
US11499963B2 (en) | 2016-03-08 | 2022-11-15 | Public University Corporation Nagoya City University | Induction of differentiation of induced pluripotent stem cells into intestinal epithelial cells |
WO2023074648A1 (en) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | 富士フイルム株式会社 | Method for producing intestinal endocrine cells, pluripotent stem cell-derived intestinal endocrine cells, medium or medium kit, and use of the same |
-
2007
- 2007-09-18 JP JP2007241536A patent/JP2008206510A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11499963B2 (en) | 2016-03-08 | 2022-11-15 | Public University Corporation Nagoya City University | Induction of differentiation of induced pluripotent stem cells into intestinal epithelial cells |
WO2019156200A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 公立大学法人名古屋市立大学 | Method for inducing differentiation of pluripotent stem cells into intestinal epithelial cells |
KR20200106930A (en) | 2018-02-09 | 2020-09-15 | 고리츠다이가쿠호징 나고야시리츠다이가쿠 | Method for inducing differentiation from pluripotent stem cells into intestinal epithelial cells |
US12054746B2 (en) | 2018-02-09 | 2024-08-06 | Public University Corporation Nagoya City University | Method for inducing differentiation of pluripotent stem cells into intestinal epithelial cells |
WO2023074648A1 (en) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | 富士フイルム株式会社 | Method for producing intestinal endocrine cells, pluripotent stem cell-derived intestinal endocrine cells, medium or medium kit, and use of the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7745113B2 (en) | Use of islet 1 as a marker for isolating or generating stem cells | |
US12029764B2 (en) | Compositions and methods for obtaining organoids | |
JP2020162608A (en) | Methods and compositions for generating epicardium cells | |
TWI470081B (en) | Lung tissue model | |
JP2022097752A (en) | Genetic markers for engraftment of human cardiac ventricular progenitor cells | |
CA2760768C (en) | Lung tissue model | |
JP6097076B2 (en) | Progeny of differentiated pluripotent stem cells that exclude excluded phenotypes | |
JP2010500878A (en) | Co-culture method of stem cells and feeder cells using polymer membrane | |
US20200283735A1 (en) | Organoid and method for producing the same | |
TW202200786A (en) | Method for producing organoid from lung epithelial cells or lung cancer cells | |
WO2020080550A1 (en) | Method for producing stem/precursor cells, by using low molecular weight compound, from cells derived from endodermal tissue or organ | |
JP7274683B2 (en) | METHOD FOR GENERATING KIDNEY CONSTRUCTION WITH DENDRITIC DRANGED COLLECTING ductS FROM PLIPOTENTIAL STEM CELLS | |
JP2008206510A (en) | Method for obtaining intestinal stem/precursor cell | |
EP1961810A1 (en) | Method for obtaining intestinal stem-precursor cell | |
JP2007014273A (en) | Hepatic tissue/organ and method for preparation thereof | |
CN117467599B (en) | Chemical inducer for reprogramming gonadal somatic cells of chickens into pluripotent stem cells of chickens and reprogramming method | |
JP2008141973A (en) | Method for culturing and proliferating cardiac muscle cell | |
JP2024531682A (en) | Methods for producing committed cardiac progenitor cells | |
CN116622626A (en) | Use of lung mesenchymal cells and compounds in lung epithelial cells and lung organoids | |
WO2024073776A1 (en) | Methods for the production of cardiac fibroblasts | |
Den Hartogh et al. | Dual reporter MESP1mCherry/w-NKX2-5eGFP/w hESCs enable studying early human cardiac | |
Parashurama | Stem cell engineering of the endoderm: Approaches to controlling endoderm induction and differentiation from embryonic stem cells | |
Ritner et al. | An Engineered Cardiac Reporter Cell Line Identifies Human Embryonic Stem Cell |