JP2009229455A - Method for detecting, preparing, and culturing pancreas precursor cell - Google Patents

Method for detecting, preparing, and culturing pancreas precursor cell Download PDF

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弘樹 齋藤
Maki Takeuchi
眞樹 竹内
Atsushi Miyajima
篤 宮島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide identification of cell membrane antigen which can fractionate pancreatic cells, a method for providing pancreatic cells by using the identified cell membrane antigen, and a method for culturing Langerhans islets and a method for forming and culturing pancreatic ducts using cells fractionated by the cell membrane antigen. <P>SOLUTION: Dlk and PCLPI have been found as an pancreatic surface antigen in developmental process. It has been proved that pancreas precursor cell can easily be fractionated by using these antigens as a marker. In addition, a new cultivation system for utilizing those cells fractionated by this invented method to build three-dimensional structure of Langerhans islets and pancreatic ducts has been developed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、膵島を含む膵臓実質前駆細胞及び膵管前駆細胞等の膵臓前駆細胞を細胞表面抗原を利用して検出並びに調製する方法に関する。さらに、本発明は膵臓前駆細胞を含む細胞試料から膵島及び/または膵管を誘導するための培養方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting and preparing pancreatic progenitor cells such as pancreatic parenchymal progenitor cells and pancreatic duct progenitor cells including islets using cell surface antigens. Furthermore, the present invention relates to a culture method for inducing islets and / or pancreatic ducts from a cell sample containing pancreatic progenitor cells.

膵臓は消化酵素を含む膵液を腸管に外分泌する腺房と血糖を調節するホルモンを血中に内分泌する膵島、膵液を腸管に放出する膵管によって構成される。腺房は腺構造を形成し、膵島は球状の構造を形成し、それぞれに独立して存在している。腺房では、1種類の細胞がアミラーゼ、リパーゼ、トリプシン等の消化酵素を分泌する。一方、膵島ではα細胞がグルカゴン、β細胞がインスリン、δ細胞がソマトスタチン、及びPP細胞がパンクレアティックポリペプチド(PP)をそれぞれ分泌する。膵島は、中心部にβ細胞が存在し、その周囲をα、δ及びPP細胞が取り囲む特徴的な構造を有しており、この構造はげっ歯類において特に顕著である。この3次元構造が膵島の機能を発揮するのに重要であると考えられている(非特許文献1、2)。以上のように、膵島は腺房と独立しており、ホルモンを内分泌して血糖を調節する。さらに、膵島は血糖を下げるインスリンを分泌する生体内で唯一の組織であり、少数で血糖値制御を行うことができる。   The pancreas is composed of an acinus that exoculates pancreatic juice containing digestive enzymes into the intestine, an islet that secretes hormones that regulate blood sugar in the blood, and a pancreatic duct that releases pancreatic juice into the intestine. The acinar forms a glandular structure, and the islets form a spherical structure, which exists independently of each other. In the acinar, one type of cell secretes digestive enzymes such as amylase, lipase, and trypsin. On the other hand, in the islets, α cells secrete glucagon, β cells secrete insulin, δ cells secrete somatostatin, and PP cells secrete pancreatic polypeptide (PP). The pancreatic islet has a characteristic structure in which β cells are present in the center and α, δ, and PP cells surround the periphery, and this structure is particularly remarkable in rodents. This three-dimensional structure is considered to be important for exerting the function of islets (Non-patent Documents 1 and 2). As described above, islets are independent of the acini and endocrine hormones to regulate blood sugar. Furthermore, islets are the only tissues in the body that secrete insulin that lowers blood sugar, and blood sugar level control can be performed with a small number.

膵臓は内胚葉に由来する臓器で、マウスではE9.5頃に前腸(foregut)の内肺葉の特定の部位から背側と腹側に膵臓原基が形成され、後に十二指腸の回転に伴って連結する。その後、背側膵芽が急速に成長して肥大化しながら成熟していると考えられている。膵臓の発生については、適切な培養系が存在しないことによって細胞レベルでの解析が進んでおらず、限られた情報しかない。これまでに胎児組織の免疫染色により、E13.5あたりからグルカゴンが発現し、その後インスリンやアミラーゼ等が発現することが知られている。この段階では分泌蛋白の発現は認められるものの膵臓内に散在しており、腺房や膵島の3次元構造は形成されていない。出生直前に腺房や膵管が形成されていることは知られているが、その詳細は不明である。また免疫組織化学的に、膵島が膵管から発生するという説が古くからある(非特許文献3、4)。これを証明するために膵管部分の培養が試されたが(非特許文献5〜7)、成体膵管からの脱分化や長期培養を伴うため、必ずしも生理的な状態を反映しているとは考えにくい。一方、転写因子のノックアウトマウスの解析やlineage tracing法の結果から、膵臓の発生に必須の転写因子が同定されている。Ngn3 は膵島の前駆細胞(非特許文献8〜10)に、p48は腺房の前駆細胞(非特許文献11〜13)に発現しているとされている。その他、各分化段階に必要な多数の転写因子の発現が知られており、これらを元に細胞系譜についての諸説が提唱されている(非特許文献14〜19)ものの、それらを証明するためには細胞レベルでの解析が必要不可欠である。   The pancreas is an organ derived from the endoderm. In the mouse, the pancreatic primordium is formed on the dorsal and ventral sides from a specific part of the inner lung lobe of the foregut around E9.5, and later connected with the rotation of the duodenum. To do. Later, the dorsal pancreatic buds are thought to mature while rapidly growing and enlarged. Regarding the development of the pancreas, analysis at the cellular level has not progressed due to the absence of an appropriate culture system, and there is only limited information. It has been known that glucagon is expressed from around E13.5 and then insulin, amylase, etc. are expressed by immunostaining of fetal tissue. At this stage, expression of secreted protein is observed, but it is scattered in the pancreas, and the three-dimensional structure of the acinar and islet is not formed. It is known that an acini and pancreatic duct are formed just before birth, but the details are unknown. In addition, there is a long-standing theory that islets arise from the pancreatic duct in terms of immunohistochemistry (Non-patent Documents 3 and 4). In order to prove this, culture of the pancreatic duct part was tried (Non-Patent Documents 5 to 7), but it is accompanied by dedifferentiation from the adult pancreatic duct and long-term culture, so it is considered that it always reflects the physiological state. Hateful. On the other hand, transcription factors that are essential for the development of the pancreas have been identified based on the results of knockout mouse knockout mice and lineage tracing. Ngn3 is expressed in islet progenitor cells (Non-Patent Documents 8 to 10), and p48 is expressed in acinar progenitor cells (Non-Patent Documents 11 to 13). In addition, the expression of many transcription factors necessary for each differentiation stage is known, and various theories about cell lineage have been proposed based on these (Non-Patent Documents 14 to 19). Analysis at the cellular level is indispensable.

これまでに細胞レベルでの解析を目的として、成体膵臓の細胞を誘導する試みが行われて来た。新生児の膵臓細胞からグルカゴン産生細胞やインスリン産生細胞を誘導することによって、新生児膵臓細胞の分化能が示されている(非特許文献20)。しかし、すでに膵島が出来上がっている新生児の細胞から長期培養によって細胞を誘導しているため、生理的な現象を反映しているかどうか疑問がある。膵島の再生は膵島細胞の分裂によるものであり、膵島以外の細胞が膵島に分化するものではないことが示唆されている(非特許文献21)。よって、再生は発生とは基本的に異なるメカニズムであると考えられる。新生児膵臓は膵島構造がすでに完全に出来上がっているため、発生ではなく再生の特殊な状態を作り出しているものと考えられる。また、何よりも、この培養系では膵島が形成されていない。膵臓前駆細胞を同定するための新生児膵臓細胞の分画も試みられており、多数の血球系マーカーの発現による分画を行い、増殖能の高さを指標に膵臓前駆細胞としている。さらに得られた画分を上記培養法により培養し、インスリンやグルカゴンの発現を確認している(非特許文献22)。しかしながら、この従来法では、多数の血球系マーカーに加え、陰性マーカーが使用されているため、膵臓前駆細胞の組織内局在を確認することができず、また上記培養法と同様の問題によって多くの疑問が残る。   To date, attempts have been made to induce adult pancreatic cells for the purpose of cell-level analysis. Differentiation ability of neonatal pancreatic cells has been shown by inducing glucagon-producing cells and insulin-producing cells from neonatal pancreatic cells (Non-patent Document 20). However, since cells are induced by long-term culture from neonatal cells that have already had islets, there is a question as to whether they reflect physiological phenomena. It is suggested that islet regeneration is due to islet cell division and that cells other than islets do not differentiate into islets (Non-patent Document 21). Therefore, regeneration is considered to be a fundamentally different mechanism from occurrence. The neonatal pancreas is thought to have created a special state of regeneration rather than development because the islet structure is already complete. Above all, no islets are formed in this culture system. Fractionation of neonatal pancreatic cells for identifying pancreatic progenitor cells has also been attempted, and fractionation is performed by the expression of a number of blood cell markers, and pancreatic progenitor cells are used as indicators of high proliferative ability. Further, the obtained fraction was cultured by the above culture method, and the expression of insulin and glucagon was confirmed (Non-patent Document 22). However, in this conventional method, since negative markers are used in addition to many blood cell markers, the localization of pancreatic progenitor cells in the tissue cannot be confirmed, and there are many problems due to the same problems as in the above culture method. The question remains.

ポドカリキシン様タンパク質1(podocalyxin-like protein 1(PCLP1);MEP1、thrombomucinとも呼ばれる)は、E11.5マウスAorta-Gonad-Mesoderm(AGM)領域に発現していることが見出された細胞表面抗原であり、細胞外領域が高度にグリコシル化された1回膜貫通型糖蛋白質である。PCLP1はN末端の細胞外領域が特徴的な糖鎖修飾を受けることから、シアロムチンファミリーとして分類され、その仲間にはCD34、CD164、CD162、CD43、エンドグリカン等の造血細胞または造血微小環境(血管内皮細胞等)に発現するものが属している。PCLP1は既に以下の生物種において分子同定されており、その他の脊椎動物由来にもPCLP1分子の存在が予想される。
ヒト(非特許文献23)
マウス(非特許文献24)
ラット(Accession No. AB020726)
ウサギ(非特許文献25)
ニワトリ(非特許文献26)
Podocalyxin-like protein 1 (PCLP1) (also called MEP1, thrombomucin) is a cell surface antigen found to be expressed in the E11.5 mouse Aorta-Gonad-Mesoderm (AGM) region. Yes, it is a single-transmembrane glycoprotein whose extracellular region is highly glycosylated. PCLP1 is classified as the sialomucin family because the N-terminal extracellular domain undergoes a characteristic sugar chain modification, and its members include hematopoietic cells such as CD34, CD164, CD162, CD43, and endoglycan or hematopoietic microenvironment ( Those expressed in vascular endothelial cells and the like) belong. PCLP1 has already been molecularly identified in the following species, and the presence of PCLP1 molecules is also expected from other vertebrates.
Human (Non-patent Document 23)
Mouse (Non-patent Document 24)
Rat (Accession No. AB020726)
Rabbit (Non-patent Document 25)
Chicken (Non-patent Document 26)

PCLP1分子はN末端アミノ酸配列の種間における保存性が低いことが知られている(非特許文献23及び25)。PCLP1分子における相同なアミノ酸残基は、細胞内領域の位置に見出されている。ニワトリにおけるPCLP1カウンターパートもまた造血前駆細胞としての活性が報告されており、ラット、ウサギ、マウス、ヒトにおいて組織局在性が同様であることが報告されていることから種間において同様の局在性及び役割を持った物質であると考えられる。PCLP1を発現する細胞は造血前駆細胞や血管内皮前駆細胞であると考えられている(非特許文献24)。また、PCLP1はがん組織に発現が認められることが多く、未分化な細胞に発現していることが示唆されている。   It is known that the PCLP1 molecule has low conservation between species of the N-terminal amino acid sequence (Non-patent Documents 23 and 25). Homologous amino acid residues in the PCLP1 molecule are found in the intracellular region. PCLP1 counterparts in chickens have also been reported to have activity as hematopoietic progenitor cells, and similar tissue localization has been reported in rats, rabbits, mice, and humans. It is considered to be a substance with sex and role. Cells expressing PCLP1 are considered to be hematopoietic progenitor cells and vascular endothelial progenitor cells (Non-patent Document 24). PCLP1 is often expressed in cancer tissues, suggesting that it is expressed in undifferentiated cells.

膜蛋白質Dlk(delta-like)は、EGF-likeドメインを6つ持つ、Deltaに相同性を持つ膜蛋白質である。In vitroにおいては脂肪細胞の分化抑制や造血支持能が報告されており、ノックアウトマウスは成長の遅延や肥満が報告されている。東京大学宮島篤教授らにより胎児肝細胞の分化誘導系が構築され(非特許文献27)、胎児肝細胞膜表面に発現する蛋白質が同定されたことにより(非特許文献28)、セルソーターを用いた胎児肝細胞の分画と、分離した細胞の分化誘導によって肝前駆細胞を含む細胞集団を解析することができるようになった。In vitroにおけるこれらの解析結果は、in vivoにおいても確認されており、Dlk陽性細胞の分化能はin vitroでの外的要因による非生理的な性質の改変ではなく、生理条件下での正常な性質であることが示された(非特許文献28)。さらには、Dlk陽性細胞にはラミニンでコートしたプレート上で高い増殖能を示す細胞が存在することも発見され、ラミニン上で継代培養が可能なこの細胞は、肝前駆細胞としての機能を維持しながら自己複製することから、より未分化な幹細胞様の性質を保持していると考えられた(非特許文献29)。この継代細胞はHepatic Progenitor cells Proliferate on Laminin (HPPL)と命名され、膵臓へと転分化できるより未分化な多能性細胞も含まれることも示された(非特許文献29)。dlk遺伝子の発現を利用して未分化肝細胞を検出する方法、並びに、さらには検出された細胞をラミニン上で培養して、肝細胞、胆管上皮細胞及び膵臓細胞へ分化可能な細胞を得る方法も提案されている(特許文献1及び2)。   Membrane protein Dlk (delta-like) is a membrane protein having six EGF-like domains and homology to Delta. In vitro, inhibition of adipocyte differentiation and hematopoietic support have been reported, and knockout mice have been reported to have delayed growth and obesity. A fetal hepatocyte differentiation induction system was constructed by Professor Atsushi Miyajima et al. At the University of Tokyo (Non-patent Document 27), and a protein expressed on the surface of the fetal liver cell membrane was identified (Non-patent Document 28). The cell population containing hepatic progenitor cells can be analyzed by fractionation of hepatocytes and induction of differentiation of the separated cells. These in vitro analysis results have been confirmed in vivo, and the differentiation potential of Dlk-positive cells is not altered by non-physiological properties due to external factors in vitro, but is normal under physiological conditions. It was shown to be a property (Non-patent Document 28). In addition, it was discovered that Dlk-positive cells have high proliferative capacity on laminin-coated plates, and these cells that can be subcultured on laminin maintain their function as hepatic progenitor cells. However, since it replicated itself, it was considered that it retains more undifferentiated stem cell-like properties (Non-patent Document 29). This passage cell was named Hepatic Progenitor cells Proliferate on Laminin (HPPL), and was also shown to include more undifferentiated pluripotent cells that can transdifferentiate into the pancreas (Non-patent Document 29). A method for detecting undifferentiated hepatocytes using dlk gene expression, and further a method for obtaining cells that can be differentiated into hepatocytes, bile duct epithelial cells and pancreatic cells by culturing the detected cells on laminin Have also been proposed (Patent Documents 1 and 2).

WO2002/103033WO2002 / 103033 特開2005-312303号公報JP 2005-312303 A

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糖尿病は発症後の治療が困難な、多くの合併症を引き起こす重篤な慢性疾患である。糖尿病に対する治療法の一つとして膵島移植が注目されている。しかし、慢性的なドナー不足は深刻な問題であり、膵島のソースとしてES細胞が注目され、ES細胞からインスリン産生細胞を分化誘導する報告も多数ある。2006年にノボセル社が正常発生に沿った形でES細胞からインスリン産生細胞を誘導することに成功し、インスリン産生細胞の人為的な分化誘導も現実味を帯びてきていると一般的に考えられている(D’Amour KA et al. (2006) Nat Biotechnol 24:1392-1401)。しかし、論文中に記載されているように、彼らの作成したインスリン産生細胞は未熟な胎児型であり、さらに培養系内に散在しているだけである。したがって、実用化には更なる成熟と移植用細胞の精製や未分化ES細胞の除去が必要である。さらに、膵島移植ですでに明らかになっているように、生体内におけるβ細胞の機能発揮のためには膵島の3次元構造が重要である。これらの問題を解決するためには、膵島の3次元構造をin vitroで形成する培養系が必要である。
細胞膜抗原の発現を指標にした細胞の分離同定法は、器官形成を解明する上でも、またさらに再生医療の臨床的側面から考えても有用である。しかしながら、膵臓細胞を細胞膜抗原の発現で分画する手法は開発されていない。
Diabetes is a serious chronic disease that causes many complications that are difficult to treat after onset. Islet transplantation has attracted attention as one of the treatments for diabetes. However, chronic donor shortage is a serious problem, and ES cells are attracting attention as a source of islets, and there are many reports that induce insulin-producing cells from ES cells. In 2006, Novocell succeeded in inducing insulin-producing cells from ES cells in a manner consistent with normal development, and it is generally thought that artificial differentiation induction of insulin-producing cells has become realistic. (D'Amour KA et al. (2006) Nat Biotechnol 24: 1392-1401). However, as described in the paper, the insulin-producing cells produced by them are immature fetal types and are only scattered in the culture system. Therefore, further maturation and purification of transplanted cells and removal of undifferentiated ES cells are necessary for practical use. Furthermore, as already revealed by islet transplantation, the three-dimensional structure of the islets is important for the function of β cells in vivo. In order to solve these problems, a culture system that forms the three-dimensional structure of islets in vitro is necessary.
The cell isolation and identification method using cell membrane antigen expression as an index is useful for elucidating organ formation and also from the clinical aspect of regenerative medicine. However, a technique for fractionating pancreatic cells by the expression of cell membrane antigen has not been developed.

発明者らの研究室において、肝臓の発生をin vitroで解析する手法を開発し、この手法を利用することによって肝臓の前駆細胞が同定された。さらに、in vitroで行った解析結果がin vivoにおいても確認された。肝臓の前駆細胞が膵臓へと転分化することが観察されたため、膵臓においても肝臓と同様の手法が利用できると推論し、本願発明へと繋がった。
そこで、本願発明ではまず、膵臓の発生過程における細胞表面抗原の発現をデータベース検索し、Dlk及びPCLP1を見出した。そして膵臓においても肝臓と同様に細胞表面抗原の発現を指標に膵島及び膵管の前駆細胞が分離できることが明らかになった。
In the inventor's laboratory, a method for in vitro analysis of liver development was developed, and by using this method, progenitor cells of the liver were identified. Furthermore, the results of analysis performed in vitro were confirmed in vivo. Since it was observed that hepatic progenitor cells were differentiated into the pancreas, it was inferred that the same technique as the liver could be used in the pancreas, leading to the present invention.
Therefore, in the present invention, first, a database search was performed for the expression of cell surface antigens during pancreatic development, and Dlk and PCLP1 were found. In the pancreas, it was revealed that islet and progenitor cells of the pancreatic duct can be separated using the expression of cell surface antigen as an index, as in the liver.

さらに本願発明では、胎児膵臓細胞から成体の膵島と膵管の3次元構造を構築する新規培養系が開発された。最初に構築した培養系(以下、旧培養系)は平面状の線維芽細胞様細胞や外分泌部の上に膵島や膵管を形成したが、改良した培養系(以下、新培養系)は主に線維芽細胞様の細胞層が厚みを持って平面でなく立体になり、その中に膵島や膵管の3次元構造が構築された。従って、旧培養系と比べて新培養系では線維芽細胞様の細胞の割合が大きくなっており、旧培養系においてはインスリン等の発現が増加したにもかかわらず、これよりも膵島数が多い新培養系においてこれらの発現が上昇しなかったと考えられる。凍結切片による培養の断面を観察すると、新培養系では線維芽細胞様の細胞が10倍以上増えていると想像される。膵島数は旧培養系に比べて5倍に増えたが、全体の細胞数が10倍になったと考えれば、全細胞に対する膵島の割合は半分になるため、RT-PCRによる結果とほぼ一致する。さらに新培養系において前駆細胞に発現する遺伝子の発現が培養後に消失していることから、細胞が分化していると考えられる。   Furthermore, in the present invention, a novel culture system has been developed that constructs a three-dimensional structure of adult islets and pancreatic ducts from fetal pancreatic cells. The first established culture system (hereinafter referred to as the old culture system) formed islets and pancreatic ducts on planar fibroblast-like cells and exocrine areas, but the improved culture system (hereinafter referred to as the new culture system) mainly The fibroblast-like cell layer has a thickness and becomes a solid rather than a flat surface, in which a three-dimensional structure of islets and pancreatic ducts is built. Therefore, the ratio of fibroblast-like cells is higher in the new culture system than in the old culture system, and the number of islets is higher in the old culture system despite the increased expression of insulin and the like. It is considered that these expressions did not increase in the new culture system. Observing the cross-section of the culture with frozen sections, it is assumed that fibroblast-like cells have increased more than 10 times in the new culture system. The number of islets increased 5 times compared to the old culture system, but if the total number of cells was thought to be 10 times, the ratio of islets to the whole cells was halved, which is almost the same as the result by RT-PCR . Furthermore, since the expression of genes expressed in progenitor cells disappears after culture in the new culture system, the cells are considered to be differentiated.

また、遺伝子発現のデータより、培養によって膵臓3次元構造を構築した細胞はこれらの蛋白質を自ら産生していると考えられ、特に膵島中心部はCペプチド陽性であることから、培地中のインスリン等を吸着(Rajagopal J et al. (2003) Science 299: 363)しているのではないと考えられる。本培養系において、膵島の3次元構造を構築したことに間違いはないが、実際には球状構造物全てが膵島の構造を構築しているわけではない。多くの球状構造物において縁がCK19陽性のシスト(嚢胞/嚢腫)様構造を構築していた。このことを考慮すると、培養によって形成した膵島数が成体の膵島数とほぼ等しくなる。肝臓においてシスト様構造を構成する細胞は未分化であることが示唆されている(Tanimizu N et al. (2007) Mol Biol Cell 18: 1472-1479)ので、膵臓においても未分化な細胞によって構成されている可能性が高い。実際にシスト様構造の一部がインスリン産生細胞に分化しており、シスト様構造からインスリン産生細胞の塊が出芽していることを観察しており、これらが分化して膵島となると考えられる。   In addition, from the gene expression data, it is considered that cells that have built a pancreatic three-dimensional structure by culture are producing these proteins themselves. In particular, since the center of the islet is C-peptide positive, Is not adsorbed (Rajagopal J et al. (2003) Science 299: 363). In this culture system, there is no doubt that the three-dimensional structure of the pancreatic islets has been constructed, but in reality not all the spherical structures have constructed the pancreatic islet structure. In many spherical structures, CK19-positive cyst (cyst / cyst) -like structures were constructed. Considering this, the number of islets formed by culture becomes almost equal to the number of adult islets. It has been suggested that the cells that make up cyst-like structures in the liver are undifferentiated (Tanimizu N et al. (2007) Mol Biol Cell 18: 1472-1479), so the pancreas is also composed of undifferentiated cells. There is a high possibility. Actually, a part of the cyst-like structure has differentiated into insulin-producing cells, and it has been observed that a mass of insulin-producing cells sprouting from the cyst-like structure, and these are considered to be differentiated into islets.

本培養系では腺房や血管の3次元構造を構築することはなかった。腺房はE16.5で既に3次元構造を構築しており、3次元構造構築能を既に失っている可能性が考えられる。しかしながら、E14.5ではまだ腺房の3次元構造を形成していないにも関わらず、E14.5の培養でも3次元構造は構築されなかった。免疫染色の結果からはE14.5ではまだ腺房の構造が構築されていないことが確認されている。しかし、E14.5で既に腺房が形成されているという報告(非特許文献19;Cano DA et al (2007) Gastroenterology 132: 745-762)もあり、E14.5では既に腺房の3次元構造の決定的な段階が終了している可能性も考えられる。血管は膵臓の外から侵入すると考えられる。これに対し、膵管はE16.5 で既に3次元構造構築しているにも関わらず、E16.5の培養で3次元構造を構築した。腺房や膵島と異なり、膵管は発生段階において3次元構造を構築してから膵臓の肥大化に伴ってダクト(duct)構造を延長し、枝分かれ構造を複雑化していく。このことから、膵管形成細胞には3次元構造構築後も再構築する能力が残っていると考えられる。このように膵島と膵管の3次元構造構築メカニズムは異なることが示唆された。   In this culture system, a three-dimensional structure of the acinus and blood vessels was not constructed. The acinar has already built a 3D structure with E16.5, and it may have lost the ability to build 3D structures. However, even though E14.5 has not yet formed a three-dimensional structure of the acinus, the three-dimensional structure was not constructed even in the culture of E14.5. The results of immunostaining confirmed that the acinar structure has not yet been constructed in E14.5. However, there is a report that non-patent literature 19; Cano DA et al (2007) Gastroenterology 132: 745-762), and E14.5 already has a three-dimensional structure of the acinus. It is possible that the decisive stage has been completed. Blood vessels are thought to enter from outside the pancreas. In contrast, the pancreatic duct was constructed with E16.5 culture, although it was already constructed with E16.5. Unlike the acini and pancreatic islets, the pancreatic duct builds a three-dimensional structure at the developmental stage and then extends the duct structure as the pancreas enlarges, complicating the branching structure. This suggests that pancreatic duct-forming cells still have the ability to be reconstructed after the construction of the three-dimensional structure. Thus, it was suggested that the three-dimensional structure construction mechanism of islets and pancreatic ducts is different.

いずれにせよ、従来の方法でインスリン産生細胞への分化誘導やインスリン産生細胞の凝集塊の作成しかできなかったが(非特許文献20、23)、本培養系はβ細胞をα、δ、PP細胞が取り囲む生理的な膵島を形成することができる画期的なものである。本培養系により、in vivoで膵島が形成される以前の膵臓細胞には3次元の膵島構造を構築する能力があるが、すでに膵島が形成された膵臓細胞にはそうした機能はないことが示され、本培養系は発生過程を再現するものであると考えられる。さらに膵島を形成するまでの時間が生体の発生とほぼ同じことからも、本培養系が生理的に正常であることを示唆した。   In any case, conventional methods could only induce differentiation into insulin-producing cells and create aggregates of insulin-producing cells (Non-patent Documents 20 and 23). It is an epoch-making thing which can form the physiological islet which a cell surrounds. This culture system shows that pancreatic cells before the formation of islets in vivo have the ability to construct a three-dimensional islet structure, but pancreatic cells that have already had islets have no such function. This culture system is considered to reproduce the developmental process. Furthermore, the time to form pancreatic islets was almost the same as that of living organisms, suggesting that this culture system is physiologically normal.

さらに、本願発明では、膵管の3次元構造の構築にも成功した。これまで肝臓における胆管等、他の実質臓器でも外分泌管上皮の3次元構造構築の試みは行われているが、実現した例はない。また、各実質臓器で実質細胞を生み出す幹細胞や前駆細胞がダクト若しくはその付近に存在することが示唆されているが(非特許文献3-7)、決定的な証拠は得られていない。本培養系は膵島と膵管の3次元構造構築を同一のディッシュ内において同一条件下で実現したことにより、膵島発生時における膵管と膵島前駆細胞の相互作用を解析することができる。実際に膵管と膵島の接触は、膵管の一部が膵島へと分化している状況証拠も得られた。このように本培養系はダクトの3次元構造の構築メカニズムやダクトと幹/前駆細胞の関係を分子細胞生物学的に解析する非常に有用なツールである。さらに膵島前駆細胞と膵管前駆細胞を分離する技術をも開発した。この培養系により、そのメカニズムの詳細を解明できると考えられる。   Furthermore, in the present invention, the construction of a three-dimensional structure of the pancreatic duct was also successful. So far, attempts have been made to construct a three-dimensional structure of the exocrine duct epithelium in other parenchymal organs such as the bile duct in the liver, but no examples have been realized. In addition, it has been suggested that stem cells and progenitor cells that produce parenchymal cells in each parenchymal organ are present in or near the duct (Non-patent Documents 3-7), but definitive evidence has not been obtained. This culture system can analyze the interaction between pancreatic duct and islet progenitor cells at the time of islet development by realizing the three-dimensional structure construction of islet and pancreatic duct under the same conditions in the same dish. In fact, contact with the pancreatic ducts and islets also provided evidence that some of the pancreatic ducts were differentiated into islets. Thus, this culture system is a very useful tool for molecular cell biological analysis of the 3D structure of ducts and the relationship between ducts and stem / progenitor cells. We also developed a technique to separate islet progenitor cells and pancreatic duct progenitor cells. It is considered that the details of the mechanism can be elucidated by this culture system.

本願発明では、膵島と膵管の前駆細胞を分離することに成功した。上記培養系において、膵島前駆細胞は膵島を形成するが、膵島前駆細胞以外の細胞は膵島を形成しないことと、膵管前駆細胞は膵管を形成するが膵島前駆細胞は膵管を形成しなかった。即ち、本培養系では本来分化しない方向へと分化しない。このことから、試験管内での特殊な環境で非生理的に分化を誘導する培養系ではないことが示唆された。発生段階で膵島を形成する以前の細胞しか膵島を形成しなかったことと総合すると、上記培養系が発生段階を正常にたどっていることが強く示唆された。   In this invention, it succeeded in isolate | separating the progenitor cell of an islet and a pancreatic duct. In the culture system, islet progenitor cells form islets, but cells other than islet progenitor cells do not form islets, and pancreatic duct progenitor cells form pancreatic ducts, but islet progenitor cells do not form pancreatic ducts. That is, in the main culture system, it does not differentiate in a direction that is not originally differentiated. This suggests that it is not a culture system that induces differentiation non-physiologically in a special environment in a test tube. Taken together with the fact that only cells prior to the formation of islets at the developmental stage formed islets, it was strongly suggested that the culture system followed the developmental stage normally.

本願発明では、PCLP1及びDlk の2つの細胞表面抗原の発現のみを指標として分離を行っているが、他の細胞表面抗原の発現を組み合わせることで膵臓前駆細胞のさらなる純化も可能であると考えられる。実際にc-kit遺伝子(例えば、ヒト遺伝子:Yarden Y et al. (1987)EMBO J 6:3341-3351)の発現によって更なる純化が可能であることを示唆するデータも得られた。   In the present invention, separation is performed using only the expression of two cell surface antigens, PCLP1 and Dlk, as an index, but it is considered that further purification of pancreatic progenitor cells can be achieved by combining the expression of other cell surface antigens. . In fact, data suggesting that further purification is possible by expression of the c-kit gene (for example, human gene: Yarden Y et al. (1987) EMBO J 6: 3341-3351).

本願発明において、同じ部位から発生する類似した実質臓器である肝臓と膵臓が、似通った分化過程をたどることがわかったことから、これらの起源である腸管に着目した。肝臓や膵臓が腸管から出芽することから、腸管にもこれらの前駆細胞が残っている可能性を考慮し、本願発明の膵島形成培養法にて胎児腸管上皮細胞を培養すると、膵島様構造物が構築された、さらに腸管上皮細胞をFCMによって解析するとPCLP1とDlkを発現する細胞が存在したため、これらの発現を指標に分画し、膵島形成培養法にて培養すると、PCLP1+Dlk+細胞は膵島様構造物を形成するがその他の細胞は形成しなかった。さらに、成体の腸管上皮細胞を培養しても同様の結果を得た。このことから、膵島前駆細胞が成体においても腸管に残っている可能性が示唆された。 In the present invention, it has been found that the liver and pancreas, which are similar parenchymal organs generated from the same site, follow similar differentiation processes, and thus the intestinal tract that is the origin of these is focused. Since the liver and pancreas sprouting from the intestinal tract, considering the possibility that these progenitor cells remain in the intestinal tract, when fetal intestinal epithelial cells are cultured by the islet formation culture method of the present invention, the islet-like structure is formed. When the constructed intestinal epithelial cells were analyzed by FCM, PCLP1 and Dlk-expressing cells existed. When these cells were fractionated using the expression and cultured by the islet formation culture method, PCLP1 + Dlk + cells were A similar structure was formed, but no other cells were formed. Furthermore, similar results were obtained when adult intestinal epithelial cells were cultured. This suggested that islet progenitor cells may remain in the intestinal tract even in adults.

胎児膵臓細胞から膵島や膵管の3次元構造を構築できる培養系を開発したことにより、ES細胞の分化誘導系と組み合わせることによって、ES細胞から膵島や膵管の3次元構造を構築することも可能になると考えられる。実際に本発明者らはES細胞から膵島様3次元構造物の形成に成功した。   By developing a culture system that can construct 3D structures of islets and pancreatic ducts from fetal pancreatic cells, it is also possible to construct 3D structures of islets and pancreatic ducts from ES cells by combining with the differentiation induction system of ES cells It is considered to be. In fact, the present inventors succeeded in forming an islet-like three-dimensional structure from ES cells.

近年、誘導多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells;iPS細胞)が開発されたことによって免疫拒絶の問題がクリアされ(Takahashi K et al. (2006) Cell 126: 663-676; Okita K et al. (2007) Nature 448: 313-317; Meissner A. et al (2007) Nat Biotechnol 25: 1177-1181; Blelloch R et al. (2007) Cell Stem Cell 1: 245-247; Nakagawa et al (2008) Nat Biotechnol 26: 101-106; Yu J et al. (2007) Science318: 1917-1920; Takahashi K et al. (2007) Cell 131: 861-872; Park IH et al. (2007) Nature 451: 141-146; Hanna J et al. (2007) Science 318: 1920-1923)、ES細胞と同様に生理的で機能的な膵島を形成できると考えられる。しかし、ES細胞やiPS細胞は特定組織へ分化する過程でテラトーマと呼ばれる腫瘍を生じさせることがあり(Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells, G.R. Martin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78 (1981), pp. 7634-7638.)ES細胞やiPS細胞を特定の組織や臓器にして患者に移植する場合の問題点となっていた。未分化なES細胞やiPS細胞はPCLP-1やDlkを発現していないのに対して、本発明者らの見いだした前駆細胞はこれらの細胞表面抗原を発現していることから、これら細胞表面抗原を用いてテラトーマを形成する可能性のある未分化な細胞を排除することができる。
このことから、近い将来に本培養系によって形成した膵島を、安全な膵島移植のソースとして期待することができる。本発明者らにより行われた実験でも、実際に、ES細胞から膵島様構築物を構築する際に細胞表面抗原の発現を指標に分画することによって未分化なES細胞を取り除ける可能性が示唆された。
In recent years, the development of induced pluripotent stem cells (iPS cells) has cleared the problem of immune rejection (Takahashi K et al. (2006) Cell 126: 663-676; Okita K et al. (2007) Nature 448: 313-317; Meissner A. et al (2007) Nat Biotechnol 25: 1177-1181; Blelloch R et al. (2007) Cell Stem Cell 1: 245-247; Nakagawa et al (2008) Nat Biotechnol 26: 101-106; Yu J et al. (2007) Science318: 1917-1920; Takahashi K et al. (2007) Cell 131: 861-872; Park IH et al. (2007) Nature 451: 141-146 Hanna J et al. (2007) Science 318: 1920-1923), and is thought to be able to form physiological and functional islets like ES cells. However, ES cells and iPS cells may produce tumors called teratomas in the process of differentiation into specific tissues (Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells, GR Martin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78 (1981), pp. 7634-7638.) This has been a problem when transplanting ES cells and iPS cells into patients with specific tissues and organs. Since undifferentiated ES cells and iPS cells do not express PCLP-1 or Dlk, the progenitor cells found by the present inventors express these cell surface antigens. Antigens can be used to eliminate undifferentiated cells that can form teratomas.
For this reason, islets formed by the main culture system in the near future can be expected as a source of safe islet transplantation. Experiments conducted by the present inventors also suggested the possibility of removing undifferentiated ES cells by actually fractionating with the expression of cell surface antigen as an index when constructing islet-like constructs from ES cells. It was.

具体的には、本願発明は以下の〔1〕から〔36〕の発明を提供するものである。
〔1〕細胞におけるDlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現を検出することを含む、膵臓前駆細胞の検出方法。
〔2〕Dlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現が検出された細胞を膵臓実質前駆細胞と判断する、〔1〕記載の膵臓前駆細胞の検出方法。
〔3〕Dlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現が検出された細胞について、さらにc-kit遺伝子の発現を検出することを含む、〔1〕記載の膵臓前駆細胞の検出方法。
〔4〕遺伝子発現の検出が、各遺伝子の発現産物を認識する抗体を用いて行われる、〔1〕乃至〔3〕記載の検出方法。
〔5〕次の工程を含む膵島前駆細胞の調製方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体が結合した細胞を膵島前駆細胞として分離する工程
〔6〕次の工程を含む膵管前駆細胞の調製方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体の少なくとも一方が結合しなかった細胞を膵管前駆細胞として分離する工程
〔7〕細胞を分離する工程(3)がセルソーターを用いて行われる、〔5〕又は〔6〕記載の調製方法。
〔8〕膵臓前駆細胞を含む細胞試料が胎児膵臓細胞、成体膵臓細胞、胎児腸管上皮細胞、成体腸管上皮細胞、胎児肝臓または再生中の肝臓由来の細胞、成体肝臓細胞、幹細胞、ES細胞及びiPS細胞より選択される、〔5〕又は〔6〕記載の調製方法。
〔9〕工程(2)においてさらに抗KIT抗体を添加し、工程(3)において抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体に加えて、抗KIT抗体が結合した細胞を膵島前駆細胞として分離することを含む、〔5〕記載の調製方法。
〔10〕次の工程を含む膵島の培養方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料を膵島を誘導する条件下で培養する工程
〔11〕次の工程を含む膵島の培養方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体が結合した細胞を膵島前駆細胞として分離する工程
(4)分離された膵島前駆細胞を、膵島を誘導する条件下で培養する工程
〔12〕次の工程を含む膵管の培養方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体の少なくとも一方が結合しなかった細胞を膵管前駆細胞として分離する工程
(4)分離された膵管前駆細胞を、膵管を誘導する条件下で培養する工程
〔13〕細胞を分離する工程(3)がセルソーターを用いて行われる、〔11〕又は〔12〕記載の培養方法。
〔14〕膵臓前駆細胞を含む細胞試料が胎児膵臓細胞、成体膵臓細胞、胎児腸管上皮細胞、成体腸管上皮細胞、胎児肝臓または再生中の肝臓由来の細胞、成体肝臓細胞、幹細胞、ES細胞及びiPS細胞より選択される、〔10〕乃至〔12〕記載の培養方法。
〔15〕工程(4)における培養が血清、2Me、ニコチンアミド、HEPES、及びゲンタマイシンを添加したDMEM/F12培地で行われる、〔10〕乃至〔12〕記載の培養方法。
〔16〕培地がさらにインスリン、EGF及びGLP-1を含む、〔15〕記載の培養方法。
〔17〕工程(4)における培養中、培地交換を行う〔10〕乃至〔12〕記載の培養方法。
〔18〕〔5〕の方法により調製された膵島前駆細胞。
〔19〕〔6〕の方法により調製された膵管前駆細胞。
〔20〕〔10〕又は〔11〕の方法により培養された膵島。
〔21〕〔12〕の方法により培養された膵管。
〔22〕移植に用いられるものである、〔18〕乃至〔21〕記載の細胞、膵島または膵管。
〔23〕〔18〕記載の細胞、または〔20〕記載の膵島を含む医薬組成物。
〔24〕糖尿病治療に使用されるものである、〔23〕記載の医薬組成物。
〔25〕PCLP1遺伝子及びDlk遺伝子の発現を検出するための試薬を含む、膵臓前駆細胞を検出または調製するためのキット。
〔26〕PCLP1遺伝子及びDlk遺伝子の発現を検出するための試薬が、抗PCLP1抗体及び抗Dlk抗体である、〔25〕記載のキット。
〔27〕さらに、c-kit遺伝子の発現を検出するための試薬を含む、〔25〕記載のキット。
〔28〕c-kit遺伝子の発現を検出するための試薬が、抗KIT抗体である、〔27〕記載のキット。
〔29〕遺伝子発現を検出するための試薬に加えて、細胞培養培地を含む〔25〕乃至〔28〕記載のキット。
〔30〕検出または調製される膵臓前駆細胞が膵島前駆細胞または膵管前駆細胞である、〔25〕乃至〔29〕記載のキット。
〔31〕血清、2Me、ニコチンアミド、HEPES、及びゲンタマイシンを含むDMEM/F12培地からなる、膵島又は膵管培養用培地。
〔32〕さらにインスリン、EGF及びGLP-1を含む、〔31〕記載の培地。
〔33〕次の工程を含む、インスリン産生/分泌の調節作用を有する物質のスクリーニング方法。
(1)〔20〕の膵島を被験物質存在下で培養する工程
(2)膵島からのインスリン産生/分泌レベルを検出する工程
(3)対照と比較して、インスリン産生/分泌レベルを変化させる被験物質を、インスリン産生/分泌を調節する作用を有する物質として同定する工程
Specifically, the present invention provides the following inventions [1] to [36].
[1] A method for detecting pancreatic progenitor cells, comprising detecting the expression of Dlk gene and PCLP1 gene in cells.
[2] The method for detecting pancreatic progenitor cells according to [1], wherein the cells in which the expression of the Dlk gene and the PCLP1 gene are detected are determined as pancreatic parenchymal progenitor cells.
[3] The method for detecting pancreatic progenitor cells according to [1], further comprising detecting the expression of the c-kit gene for the cells in which the expression of the Dlk gene and the PCLP1 gene is detected.
[4] The detection method according to [1] to [3], wherein the gene expression is detected using an antibody that recognizes an expression product of each gene.
[5] A method for preparing islet progenitor cells, comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) A step of separating cells bound with anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody as islet progenitor cells [6] A method for preparing pancreatic duct progenitor cells comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) a step of separating cells not bound to at least one of the anti-Dlk antibody and the anti-PCLP1 antibody as pancreatic duct progenitor cells [7] the step of separating cells (3) is performed using a cell sorter, [5] or [6] The preparation method according to the above.
[8] Cell samples containing pancreatic progenitor cells are fetal pancreatic cells, adult pancreatic cells, fetal intestinal epithelial cells, adult intestinal epithelial cells, fetal liver or cells derived from regenerating liver, adult liver cells, stem cells, ES cells, and iPS. The preparation method according to [5] or [6], which is selected from cells.
[9] In the step (2), an anti-KIT antibody is further added, and in addition to the anti-Dlk antibody and the anti-PCLP1 antibody in the step (3), the anti-KIT antibody-bound cells are separated as islet progenitor cells. [5] The preparation method according to [5].
[10] A method for culturing pancreatic islets including the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) A step of culturing the prepared cell sample under conditions for inducing islets [11] A method for culturing pancreatic islets comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) A step of separating cells bound with anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody as islet progenitor cells
(4) A step of culturing the isolated islet progenitor cells under conditions for inducing islets [12] A method for culturing pancreatic ducts comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) A step of separating cells to which at least one of the anti-Dlk antibody and the anti-PCLP1 antibody has not bound as pancreatic duct progenitor cells
(4) The step of culturing the isolated pancreatic duct progenitor cells under conditions for inducing the pancreatic duct [13] The culture according to [11] or [12], wherein the step of separating cells (3) is performed using a cell sorter Method.
[14] Cell samples containing pancreatic progenitor cells are fetal pancreatic cells, adult pancreatic cells, fetal intestinal epithelial cells, adult intestinal epithelial cells, fetal liver or cells derived from regenerating liver, adult liver cells, stem cells, ES cells, and iPS. The culture method according to [10] to [12], which is selected from cells.
[15] The culture method according to [10] to [12], wherein the culture in step (4) is performed in a DMEM / F12 medium supplemented with serum, 2Me, nicotinamide, HEPES, and gentamicin.
[16] The culture method according to [15], wherein the medium further contains insulin, EGF and GLP-1.
[17] The culture method according to [10] to [12], wherein the medium is changed during the culture in the step (4).
[18] Islet progenitor cells prepared by the method of [5].
[19] Pancreatic duct progenitor cells prepared by the method of [6].
[20] A pancreatic islet cultured by the method of [10] or [11].
[21] A pancreatic duct cultured by the method of [12].
[22] The cell, pancreatic islet or pancreatic duct according to [18] to [21], which is used for transplantation.
[23] A pharmaceutical composition comprising the cell according to [18] or the pancreatic islet according to [20].
[24] The pharmaceutical composition according to [23], which is used for treating diabetes.
[25] A kit for detecting or preparing pancreatic progenitor cells, comprising a reagent for detecting the expression of PCLP1 gene and Dlk gene.
[26] The kit according to [25], wherein the reagents for detecting the expression of the PCLP1 gene and the Dlk gene are an anti-PCLP1 antibody and an anti-Dlk antibody.
[27] The kit according to [25], further comprising a reagent for detecting the expression of the c-kit gene.
[28] The kit according to [27], wherein the reagent for detecting the expression of the c-kit gene is an anti-KIT antibody.
[29] The kit according to [25] to [28], which contains a cell culture medium in addition to a reagent for detecting gene expression.
[30] The kit according to [25] to [29], wherein the pancreatic progenitor cells to be detected or prepared are islet progenitor cells or pancreatic duct progenitor cells.
[31] A pancreatic islet or pancreatic duct culture medium comprising a DMEM / F12 medium containing serum, 2Me, nicotinamide, HEPES, and gentamicin.
[32] The medium according to [31], further comprising insulin, EGF and GLP-1.
[33] A screening method for a substance having a regulating action on insulin production / secretion, comprising the following steps.
(1) A step of culturing the islets of [20] in the presence of a test substance
(2) A step of detecting the level of insulin production / secretion from the islets
(3) identifying a test substance that alters insulin production / secretion level as a substance having an action of regulating insulin production / secretion compared to the control

さらに本発明は、以下の〔34〕から〔36〕の発明を提供するものである。
〔34〕〔18〕記載の細胞、または〔20〕記載の膵島を個体に投与する工程を含む、糖尿病治療のための方法。
〔35〕〔18〕記載の細胞、または〔20〕記載の膵島の糖尿病治療のための医薬組成物の製造における使用。
〔36〕糖尿病治療に使用するための、〔18〕記載の細胞、または〔20〕記載の膵島。
Furthermore, the present invention provides the following inventions [34] to [36].
[34] A method for treating diabetes comprising the step of administering the cell according to [18] or the pancreatic islet according to [20] to an individual.
[35] Use in production of a pharmaceutical composition for the treatment of diabetes according to [18] or the islet according to [20].
[36] The cell according to [18] or the islet according to [20] for use in the treatment of diabetes.

本願発明において膵島前駆細胞をPCLP1+Dlk+という画分として分離することができた。PCLP1及びDlkをマーカーとして用いた免疫染色により膵島前駆細胞の局在も明らかにすることができた。このような2つの細胞表面抗原の発現のみで細胞を分離することが可能なため、分離操作が簡略化され、その結果として分離時の染色操作等による細胞へのダメージが軽減され、前駆細胞を活きのいい状態で正確に分離することを可能になった。 In the present invention, islet progenitor cells could be isolated as a fraction of PCLP1 + Dlk + . Immunostaining using PCLP1 and Dlk as markers also revealed the localization of islet progenitor cells. Since the cells can be separated only by the expression of these two cell surface antigens, the separation operation is simplified. As a result, the damage to the cells due to the staining operation at the time of separation is reduced, and the progenitor cells are separated. It became possible to accurately separate in a lively state.

これまで膵臓のみならず、成体の実質臓器の3次元構造構築をin vitroで再現した例はなく、本願発明の培養系は実質臓器の3次元構造を再現する初めての系である。これにより、これまで細胞レベルでの解析が困難であった実質臓器の3次元構造構築のメカニズムを詳細に解析するモデル系として非常に有用である。   To date, there has been no in vitro reproduction of not only the pancreas but also the three-dimensional structure of an adult parenchymal organ in vitro, and the culture system of the present invention is the first system to reproduce the three-dimensional structure of a parenchymal organ. As a result, it is very useful as a model system for analyzing in detail the mechanism of 3D structure construction of the real organ, which has been difficult to analyze at the cellular level.

腸管の細胞にPdx-1を遺伝子導入し、長期培養することによる膵臓への分化が報告されたが(Kojima H et al. (2002) Diabetes 51:1398-1408;Yoshida S et al. (2002) Diabetes 51: 2505-2513)、本願発明では野生型の細胞をそのまま培養するだけであり、正常な状態に近い。2型糖尿病患者の多くは過食による肥満が主な原因となっている。一方、欧米では過食による肥満への対策として腸管の一部を切除する治療が行われている。切除された腸管に対して本願発明の培養法を応用すれば、糖尿病治療に結びつけることができる可能性がある。   Differentiation into pancreas has been reported by introducing Pdx-1 gene into intestinal cells and culturing for a long time (Kojima H et al. (2002) Diabetes 51: 1398-1408; Yoshida S et al. (2002) Diabetes 51: 2505-2513), in the present invention, only wild-type cells are cultured as they are, which is close to a normal state. Most patients with type 2 diabetes are obese due to overeating. On the other hand, in Europe and the United States, as a measure against obesity caused by overeating, treatment for excising part of the intestine is being performed. If the culture method of the present invention is applied to the resected intestinal tract, there is a possibility that it can be linked to diabetes treatment.

また、本願発明の方法を利用しES細胞から膵島や膵管の3次元構造を構築する過程を詳細に調べることにより、膵島や膵管の発生について細胞レベルで詳細に理解できると考えられる。上記のES細胞やiPS細胞から膵島や膵管の3次元構造を構築する培養系は、糖尿病、膵管ガン、膵炎等に対する治療薬のスクリーニング、これらの疾病の研究に応用することができる。   Moreover, it is considered that the generation of islets and pancreatic ducts can be understood in detail at the cellular level by examining in detail the process of constructing the three-dimensional structure of islets and pancreatic ducts from ES cells using the method of the present invention. The above culture system for constructing a three-dimensional structure of islets and pancreatic ducts from ES cells and iPS cells can be applied to screening for therapeutic agents for diabetes, pancreatic duct cancer, pancreatitis and the like, and research of these diseases.

胎児膵臓細胞における細胞表面抗原の発現を調べた結果を示す図である。(a)胎児膵臓におけるPCLP1とDlkの発現をフローサイトメーターによって解析した。(b)胎児膵臓細胞をPCLP1とDlkの発現によって4分画に分け、それぞれの画分の割合(%)を表にした。(c)E14.5、E16.5、E18.5 胎児膵臓の総細胞数をグラフにした。(d) (b)と(c)の結果より、各画分の細胞数を換算してグラフにした。It is a figure which shows the result of having investigated the expression of the cell surface antigen in a fetal pancreatic cell. (a) The expression of PCLP1 and Dlk in fetal pancreas was analyzed by flow cytometer. (b) Fetal pancreatic cells were divided into 4 fractions by the expression of PCLP1 and Dlk, and the ratio (%) of each fraction was tabulated. (c) E14.5, E16.5, E18.5 The total number of fetal pancreas cells was graphed. (d) From the results of (b) and (c), the number of cells in each fraction was converted into a graph. E14.5胎児膵臓組織における細胞表面抗原の発現を免疫染色により調べた結果を示す写真である。E14.5の膵臓の凍結切片を作成し、PCLP1及びDlk、アミラーゼ及びインスリン、並びにグルカゴン及びインスリンの組合せで免疫染色した。それぞれの細胞はPCLP1+Dlk+(矢印)、PCLP1+Dlk-(中抜き矢印)、PCLP1-Dlk+(矢頭)で示した。It is a photograph which shows the result of having investigated the expression of the cell surface antigen in E14.5 fetal pancreatic tissue by immuno-staining. E14.5 pancreas frozen sections were prepared and immunostained with a combination of PCLP1 and Dlk, amylase and insulin, and glucagon and insulin. Each cell is indicated by PCLP1 + Dlk + (arrow), PCLP1 + Dlk (open arrow), and PCLP1 Dlk + (arrow head). E16.5胎児膵臓組織における細胞表面抗原の発現を免疫染色により調べた結果を示す写真である。E16.5の膵臓の凍結切片を作成し、PCLP1及びDlk、アミラーゼ及びインスリン、並びにグルカゴン及びインスリンの組合せで免疫染色した。それぞれの細胞はPCLP1+Dlk+(矢印)、PCLP1+Dlk-(中抜き矢印)、PCLP1-Dlk+(矢頭)で示した。It is a photograph which shows the result of having investigated the expression of the cell surface antigen in E16.5 fetal pancreatic tissue by immuno-staining. E16.5 pancreas frozen sections were prepared and immunostained with a combination of PCLP1 and Dlk, amylase and insulin, and glucagon and insulin. Each cell is indicated by PCLP1 + Dlk + (arrow), PCLP1 + Dlk (open arrow), and PCLP1 Dlk + (arrow head). E18.5胎児膵臓組織における細胞表面抗原の発現を免疫染色により調べた結果を示す写真である。E18.5の膵臓の凍結切片を作成し、PCLP1及びDlk、アミラーゼ及びインスリン、並びにグルカゴン及びインスリンの組合せで免疫染色した。それぞれの細胞はPCLP1+Dlk+(矢印)、PCLP1+Dlk-(中抜き矢印)、PCLP1-Dlk+(矢頭)で示した。It is a photograph which shows the result of having investigated the expression of the cell surface antigen in E18.5 fetal pancreatic tissue by immuno-staining. E18.5 pancreas frozen sections were prepared and immunostained with a combination of PCLP1 and Dlk, amylase and insulin, and glucagon and insulin. Each cell is indicated by PCLP1 + Dlk + (arrow), PCLP1 + Dlk (open arrow), and PCLP1 Dlk + (arrow head). 分画した細胞の定量PCRによる性状解析を行った結果を示す図である。(a)現在までに報告されている情報から想定される細胞系譜を示した。定量PCRによって得られた、生体におけるNgn3(b)、p48(c)、ネスチン(d)の発現を示した。It is a figure which shows the result of having performed the property analysis by quantitative PCR of the fractionated cell. (A) The cell lineage assumed from the information reported so far is shown. The expression of Ngn3 (b), p48 (c), and nestin (d) in vivo obtained by quantitative PCR was shown. E16.5胎児膵臓のPCLP1+Dlk+画分とその他の画分の性状解析した結果を示す図である。(a)それぞれの画分のコロニー形成能を示した。(b)形成したコロニーの大きさをコロニー内の細胞数で3つに分類し、それぞれのコロニー数をグラフ化した。It is a figure which shows the result of having analyzed the property of PCLP1 + Dlk + fraction of E16.5 fetus pancreas, and another fraction. (a) The colony forming ability of each fraction was shown. (b) The size of the formed colony was classified into three according to the number of cells in the colony, and the number of each colony was graphed. マウス膵臓発生における膵島/腺房の3次元構造構築が起きる時期を特定するために、胎児膵臓の凍結切片を免疫染色した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having immunostained the frozen section | slice of the fetal pancreas in order to pinpoint the time of 3D structure construction of an islet / acini occurring in mouse pancreas development. 胎児膵臓細胞新規培養系の性状解析した結果を示す図および写真である。(a)胎児膵臓細胞新規培養系によって得られたE16.5、E18.5由来膵島様構造物の数を示す。(b)E16.5膵臓細胞の培養前と培養後の膵臓遺伝子の発現を比較した。It is the figure and photograph which show the result of having analyzed the property of the new culture system of fetal pancreatic cells. (a) The number of E16.5 and E18.5-derived islet-like structures obtained by a new culture system of fetal pancreatic cells is shown. (b) The expression of pancreatic genes before and after culture of E16.5 pancreatic cells was compared. 胎児膵臓細胞培養系によって得られた細胞を免疫染色した結果を示す図および写真である。平面部分ではアミラーゼの産生が認められ(左下)、膵島様構造部位は中心部にインスリン、辺縁部にグルカゴンの産生が認められた(右下)。マウス成体の膵島構造(右上)と類似している。It is a figure and a photograph which show the result of having carried out the immuno-staining of the cell obtained by the fetal pancreatic cell culture system. Production of amylase was observed in the flat area (lower left), and in the islet-like structure, insulin was observed in the central part and glucagon was produced in the peripheral part (lower right). Similar to adult mouse islet structure (top right). 分画した胎児膵臓細胞の膵島への分化能を示す図および写真である。(a)培養によって形成した膵島様構造物の数を数値化し、グラフにした。(b)得られた培養をインスリンとアミラーゼで免疫染色した。It is the figure and photograph which show the differentiation ability to the islet of the fractionated fetal pancreatic cell. (a) The number of islet-like structures formed by culturing was quantified and graphed. (b) The obtained culture was immunostained with insulin and amylase. STZ投与による糖尿病モデルマウス作成のため、STZの投与量による血糖値の上昇を調べた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having investigated the raise of the blood glucose level by the dosage of STZ for preparation of the diabetes model mouse by STZ administration. 細胞移植による高血糖の改善効果を調べるため、移植糖尿病モデルマウスの血糖値を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the blood glucose level of the transplantation diabetes model mouse in order to investigate the improvement effect of hyperglycemia by cell transplantation. 培養系を改善するために検討した培養条件について得られた結果を示す図である。培養条件を左に示した。(a)それぞれの血清を使った培養において形成される膵島数をグラフにした。(b)それぞれの培地条件による膵島形成数をグラフにした。成立しなかった培養は除いてある。It is a figure which shows the result obtained about the culture condition examined in order to improve a culture system. The culture conditions are shown on the left. (A) The number of islets formed in the culture using each serum was graphed. (B) The number of islet formation by each medium condition was graphed. Cultures that have not been established are excluded. 新規培養系の培養後の位相差顕微鏡写真である。It is a phase-contrast micrograph after culture | cultivation of a novel culture system. 新規培養系の性状解析した結果を示す図および写真である。(a)新規培養法によってE14.5、E16.5、E18.5の胎児膵臓細胞を培養し、形成した膵島数をグラフ化した。(b)旧培養系と新規培養系の膵島形成数を比較した。(c)新規培養系(右2レーン)と胎児膵臓(左)、胎児膵臓細胞(左から2番目)のRNAを回収して膵臓特異的な遺伝子についてRT-PCRを行った。It is the figure and photograph which show the result of having analyzed the property of the novel culture system. (A) E14.5, E16.5, E18.5 fetal pancreatic cells were cultured by a novel culture method, and the number of formed islets was graphed. (B) The number of islet formation was compared between the old culture system and the new culture system. (C) RNA of the new culture system (right 2 lanes), fetal pancreas (left), and fetal pancreatic cells (second from the left) were collected, and RT-PCR was performed on pancreas-specific genes. 新規培養系の培養後の凍結切片についての免疫染色結果を示す写真である。It is a photograph which shows the immuno-staining result about the frozen section after culture | cultivation of a novel culture system. 新規培養系によって形成した膵島細胞の移植による効果を調べた結果を示す図および写真である。(a)培養細胞を移植したことによる血糖の変化をグラフ化した。(b)膵島を移植3ヶ月後の腎臓の凍結切片を免疫染色した写真である。It is a figure and a photograph which show the result of having investigated the effect by the transplant of the islet cell formed by the novel culture system. (A) The change in blood glucose due to transplantation of cultured cells was graphed. (B) Photographs of immunostained frozen sections of kidney 3 months after islet transplantation. マウスiPS細胞の膵島構造への分化誘導を示す写真である。青(Dapi)で核を染色し、赤(Alexa594)でinsulinを染色し、緑でGcg/SST/PP(glucagon, somatostatin, pancreatic polypeptide)を染色する。It is a photograph showing differentiation induction of mouse iPS cells into islet structures. Stain the nucleus with blue (Dapi), stain insulin with red (Alexa594), and stain Gcg / SST / PP (glucagon, somatostatin, pancreatic polypeptide) with green.

本願発明者らにより、Dlk遺伝子及びPCLP1遺伝子を発現する細胞が、膵島及び腺房へと分化し得る膵臓実質前駆細胞を含む細胞集団であることが突き止められた。そこで本発明は、細胞におけるDlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現を調べることによって膵臓前駆細胞を検出する方法を提供するものである。さらに、本発明では、c-kit遺伝子の発現を検出することにより膵臓前駆細胞をさらに純化できることが明らかにされた。そこで別の態様として、本発明は、細胞におけるDlk遺伝子、PCLP1遺伝子及びc-kit遺伝子の発現を調べることによって膵臓前駆細胞を検出する方法を提供するものである。本発明の方法において、Dlk、PCLP1及びc-kit遺伝子の発現が検出された細胞(Dlk、PCLP1及びc-kit陽性細胞)は、膵臓実質前駆細胞であると判断・判定される。   The inventors of the present application have determined that the cells expressing the Dlk gene and the PCLP1 gene are a cell population containing pancreatic parenchymal progenitor cells that can differentiate into pancreatic islets and acinar. Therefore, the present invention provides a method for detecting pancreatic progenitor cells by examining the expression of Dlk gene and PCLP1 gene in cells. Furthermore, in the present invention, it was revealed that pancreatic progenitor cells can be further purified by detecting the expression of the c-kit gene. Therefore, as another aspect, the present invention provides a method for detecting pancreatic progenitor cells by examining the expression of Dlk gene, PCLP1 gene and c-kit gene in cells. In the method of the present invention, the cells (Dlk, PCLP1, and c-kit positive cells) in which the expression of Dlk, PCLP1, and c-kit genes are detected are determined and determined to be pancreatic parenchymal progenitor cells.

本発明においてこれらの遺伝子発現が確認される順序は問わないが、c-kit遺伝子の発現は、Dlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現と同時、又はこれらの遺伝子発現について陽性と判断された細胞について確認することが望ましい。即ち、まずDlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現を判定した後、c-kit遺伝子の発現を確認する。Dlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現は同時、又は、順番に行ってもよい。また、これら3種の遺伝子発現に加え、必要に応じ、公知の膵臓前駆細胞、膵島前駆細胞、又は膵管前駆細胞等のマーカー遺伝子の発現を調べてもよい。   Although the order in which these gene expressions are confirmed in the present invention is not limited, the expression of the c-kit gene is confirmed at the same time as the expression of the Dlk gene and the PCLP1 gene or in cells that are determined to be positive for the expression of these genes. It is desirable. That is, first, the expression of the Dlk gene and the PCLP1 gene is determined, and then the expression of the c-kit gene is confirmed. Expression of the Dlk gene and the PCLP1 gene may be performed simultaneously or sequentially. In addition to these three types of gene expression, the expression of marker genes such as known pancreatic progenitor cells, islet progenitor cells, or pancreatic duct progenitor cells may be examined as necessary.

本発明の膵臓前駆細胞を検出する方法は、dlk蛋白質及びPCLP1蛋白質、また必要に応じc-kit遺伝子がコードするKIT蛋白質を細胞表面抗原として有する脊椎動物を対象として実施することができる。   The method for detecting pancreatic progenitor cells of the present invention can be carried out on vertebrates having a dlk protein, a PCLP1 protein, and, if necessary, a KIT protein encoded by a c-kit gene as cell surface antigens.

本明細書において、「dlk蛋白質」とは、delta-like(dlk)蛋白質及びその相同蛋白質を指し、「Dlk遺伝子」とは該蛋白質をコードする核酸を意味する。dlk蛋白質は、preadipocyte factor 1(pref-1)、zona glomerulosa-specific factor(ZOG)、fetal antigen 1(FA1)等とも称される(Smas CM et al. (1993) Cell 73: 725-734;Laborda J et al. (1993) J Biol Chem 268: 3817-3820;Jensen CH et al. (1994) Eur J Biochem 225:83-92)。Dlk遺伝子は、ヒト(GenBank Accession No. NM_003836及びU15979)、ラット(AB046763及びD84336)及びウシ(AB009278)等でその配列が公知である。   In the present specification, “dlk protein” refers to a delta-like (dlk) protein and homologous proteins thereof, and “Dlk gene” refers to a nucleic acid encoding the protein. dlk protein is also called predipocyte factor 1 (pref-1), zona glomerulosa-specific factor (ZOG), fetal antigen 1 (FA1), etc. (Smas CM et al. (1993) Cell 73: 725-734; Laborda J et al. (1993) J Biol Chem 268: 3817-3820; Jensen CH et al. (1994) Eur J Biochem 225: 83-92). The sequence of the Dlk gene is known in humans (GenBank Accession No. NM_003836 and U15979), rat (AB046763 and D84336), bovine (AB009278) and the like.

一方、本明細書において、「PCLP1蛋白質」は細胞膜に存在する1回膜貫通型糖蛋白質ポドカリキシン様タンパク質1及びその相同蛋白質を指し、「PCLP1遺伝子」は該蛋白質をコードする核酸を意味する。PCLP1はヒト(NM_001018111; NM_005397; U97519)、マウス(NM_013723; BC054530; BC052442; AB028048)、ラット(AB020726)、ウサギ(NM_001082766; U35239)、ニワトリ(非特許文献26)等でその配列が公知である。   On the other hand, in the present specification, “PCLP1 protein” refers to a single-transmembrane glycoprotein podocalyxin-like protein 1 and its homologous protein present in the cell membrane, and “PCLP1 gene” means a nucleic acid encoding the protein. The sequence of PCLP1 is known in humans (NM_001018111; NM_005397; U97519), mice (NM_013723; BC054530; BC052442; AB028048), rats (AB020726), rabbits (NM_001082766; U35239), chickens (Non-patent Document 26), and the like.

本明細書において「KIT蛋白質」は、初期造血に重要な役割を果たすレセプター型チロシンキナーゼKIT及びその相同蛋白質を指し、「c-kit遺伝子」は該蛋白質をコードする核酸を意味する。ヒトをはじめ多様な種において、その配列が明らかにされている。(例えば、ヒト遺伝子:Yarden Y et al. (1987)EMBO J 6:3341-3351参照)。   As used herein, “KIT protein” refers to receptor tyrosine kinase KIT and its homologous protein that play an important role in early hematopoiesis, and “c-kit gene” refers to a nucleic acid encoding the protein. Its sequence has been clarified in various species including humans. (For example, see the human gene: Yarden Y et al. (1987) EMBO J 6: 3341-3351).

従って、本発明の膵臓前駆細胞を検出する方法では、これら公知の配列情報を参考に遺伝子発現を検出することができる。しかしながら、本発明の検出方法の適用対象は、これらDlk遺伝子、PCLP1遺伝子、c-kitの配列が公知の生物種に限定される訳ではない。特定の活性を示す蛋白質をコードする遺伝子配列は、一般に種間で保存されていると考えられており、或る生物種において配列が決定された遺伝子について、該遺伝子又はその一部配列を核酸プローブ/プライマーとして用いたハイブリダイゼーション(Sambrook J et al. (1989) Molecular Cloning 2nd ed. 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab. Press等)、及び遺伝子増幅(PCR等)等による周知の手法により該遺伝子がコードする蛋白質と相同の機能を有する蛋白質をコードする遺伝子を他の生物種より単離できることは周知である。そこで、本発明の方法において発現が検出される上記Dlk遺伝子、PCLP1遺伝子、c-kit遺伝子には、本願出願時公知の遺伝子に加えて、このような種間の遺伝子の保存性により、公知の遺伝子配列により検出及び取得可能な未知配列の相同遺伝子が含まれる。 Therefore, in the method for detecting pancreatic progenitor cells of the present invention, gene expression can be detected with reference to these known sequence information. However, the application target of the detection method of the present invention is not limited to known biological species in the sequences of these Dlk gene, PCLP1 gene, and c-kit. A gene sequence encoding a protein exhibiting a specific activity is generally considered to be conserved between species. For a gene whose sequence has been determined in a certain organism species, the gene or a partial sequence thereof is a nucleic acid probe. / hybridization using as primers (Sambrook J et al. (1989 ) Molecular Cloning 2 nd ed. 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab. Press , etc.), and the gene by a known method by gene amplification (PCR, etc.), etc. It is well known that a gene encoding a protein having a function homologous to the protein encoded by can be isolated from other species. Therefore, the above-mentioned Dlk gene, PCLP1 gene, and c-kit gene whose expression is detected in the method of the present invention are known in addition to the genes known at the time of filing of the present application, due to the conservation of genes between such species. Homologous genes of unknown sequence that can be detected and obtained by gene sequence are included.

本発明の方法において、遺伝子発現は、細胞における遺伝子産物の発現を検出することにより行うことができる。例えば、遺伝子産物としてmRNAの存在を検出することができる。配列公知の核酸の存在を検出するための様々な手法が開発されており、本発明において利用することができる。例えば、各遺伝子の配列情報を元に作成した適当な核酸プローブ、プライマー等を用いて、核酸ハイブリダイゼーションの技術を利用して検出することができる。ノーザンハイブリダイゼーション、RNAプロテクションアッセイ、RT-PCR等の公知の方法を挙げることができる。   In the method of the present invention, gene expression can be performed by detecting expression of a gene product in a cell. For example, the presence of mRNA as a gene product can be detected. Various techniques for detecting the presence of nucleic acids of known sequence have been developed and can be utilized in the present invention. For example, detection can be performed using a nucleic acid hybridization technique using an appropriate nucleic acid probe, primer or the like prepared based on the sequence information of each gene. Known methods such as Northern hybridization, RNA protection assay, RT-PCR and the like can be mentioned.

また、遺伝子産物として細胞において発現している蛋白質を検出することもできる。本発明の方法において発現が検出される遺伝子によりコードされる蛋白質Dlk及びPCLP1は、細胞表面抗原であるため、これらの蛋白質の細胞表面に露出している部分を対象とした検出方法は、細胞に対するダメージが少なく、検出された細胞をさらに分離すること等を目的とした場合、有利であると考えられる。   It is also possible to detect proteins expressed in cells as gene products. Since the proteins Dlk and PCLP1 encoded by the genes whose expression is detected in the method of the present invention are cell surface antigens, the detection method for the portion of these proteins exposed on the cell surface is directed against cells. It is considered advantageous when the purpose is to further isolate the detected cells with little damage.

蛋白質の検出は、例えば、該蛋白質を認識する抗体を使用することにより好適に行うことができる。ウエスタンブロット、免疫沈降、免疫組織化学、ELISA、FACS等の方法を挙げることができる。   The detection of the protein can be suitably performed by using, for example, an antibody that recognizes the protein. Examples include Western blot, immunoprecipitation, immunohistochemistry, ELISA, FACS and the like.

PCLP1、Dlk及びKIT蛋白質を認識する種々の抗体が知られている。また、所望の蛋白質(PCLP1、Dlk又はKIT)を認識できる限り、どのような手法により獲得される抗体であっても、その由来を問わず本発明の方法において使用することができる。ここで、蛋白質を認識するとは、これに限定される訳ではないが、抗体が特定の蛋白質上の抗原に反応して結合することを指す。本発明の方法で使用される抗体は、各マーカーとなる蛋白質のどのような抗原を認識するものであっても良いが、好ましくは細胞表面上に露出されている部位を認識するものである。本発明で使用できる抗体には、モノクローナル抗体及びポリクローナル抗体の両方が含まれる。例えば、免疫動物に対して抗原を感作して、該動物より得られる血清等をポリクローナル抗体として使用することができる。また、抗原感作された免疫動物から得られた免疫細胞(脾臓細胞等)又は抗原感作されたリンパ球を、ミエローマ細胞等の永久分裂能を有する細胞と融合することによりハイブリドーマを得、該ハイブリドーマよりモノクローナル抗体を得ても良い。抗体の取得に当たっては、当業者に周知の如何なる方法を採用しても良い。得られた抗体は、一般的な蛋白質の分離・精製法により必要に応じ分離、精製して使用してもよい(Antibodies:A Laboratory Manual, Harlow and David Lane ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1988))。   Various antibodies that recognize PCLP1, Dlk, and KIT proteins are known. Moreover, as long as the desired protein (PCLP1, Dlk, or KIT) can be recognized, an antibody obtained by any technique can be used in the method of the present invention regardless of its origin. Here, recognizing a protein means, but not limited to, that an antibody binds in response to an antigen on a specific protein. The antibody used in the method of the present invention may recognize any antigen of the protein serving as each marker, but preferably recognizes a site exposed on the cell surface. Antibodies that can be used in the present invention include both monoclonal and polyclonal antibodies. For example, an antigen can be sensitized to an immunized animal, and serum obtained from the animal can be used as a polyclonal antibody. In addition, hybridomas are obtained by fusing immune cells (spleen cells, etc.) obtained from antigen-sensitized immunized animals or antigen-sensitized lymphocytes with cells having permanent division ability, such as myeloma cells, Monoclonal antibodies may be obtained from hybridomas. In obtaining the antibody, any method known to those skilled in the art may be employed. The obtained antibody may be used after separation and purification as required by general protein separation and purification methods (Antibodies: A Laboratory Manual, Harlow and David Lane ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1988)). )).

ここで「抗体」とは、特異的な抗原と結合する免疫グロブリン分子を指す。本発明の方法で使用される抗体は、抗原との結合能を保持している限り、完全な抗体分子である必要はなく、通常の抗体の一部断片又は修飾された抗体であってもよい。例えば、Fab断片(F(ab)とも呼ばれる)、Fab’断片、F(ab’)2断片、F(ab’)断片、Fv断片、ダイアボディ(Holliger P et al. (1993) Proc Natl Acad Sci USA 90: 6444-6448等)、一本鎖抗体(以下「scFv」;Pluckthun (1994) The Pharmacology of Monoclonal Antibodies, Vol. 113, Rosenburg and Moore ed., Springer Verlag, NY, pp. 269-315参照)等が、抗体断片として挙げられる。必要に応じ、2以上の種類の抗原認識部位が融合された多種特異性抗体(例えば、二種特異性抗体)を用いてもよい(Milstein C et al. (1983) Nature 305: 537-540; Keler T et al. (1997) Cancer Res 57: 4008-4014; Brennan M et al. (1985) Science 229: 81-83; Kostelny SA et al. (1992) J Immunol 148: 1547-53; Holliger T et al. (1993) Proc Natl Acad Sci USA 90: 6444-6448等)。抗体の修飾に関しては、例えば、抗体をポリエチレングリコール等と結合する手法が公知である。抗体の安定化等を目的として必要に応じ、適当な化学的修飾を施すことができる。さらに抗体をコードする遺伝子配列に改変を加える方法も公知であり、抗体の結合能を増すため、安定性を挙げるため等、目的に応じて遺伝子改変抗体を製造し、本発明の方法において用いてもよい。 As used herein, “antibody” refers to an immunoglobulin molecule that binds to a specific antigen. The antibody used in the method of the present invention need not be a complete antibody molecule as long as it retains the ability to bind to an antigen, and may be a partial fragment of a normal antibody or a modified antibody. . For example, Fab fragment (also called F (ab)), Fab ′ fragment, F (ab ′) 2 fragment, F (ab ′) fragment, Fv fragment, diabody (Holliger P et al. (1993) Proc Natl Acad Sci USA 90: 6444-6448 etc.), single chain antibody (hereinafter "scFv"; see Pluckthun (1994) The Pharmacology of Monoclonal Antibodies, Vol. 113, Rosenburg and Moore ed., Springer Verlag, NY, pp. 269-315. ) Etc. are mentioned as antibody fragments. If desired, multispecific antibodies (eg, bispecific antibodies) fused with two or more types of antigen recognition sites may be used (Milstein C et al. (1983) Nature 305: 537-540; Keler T et al. (1997) Cancer Res 57: 4008-4014; Brennan M et al. (1985) Science 229: 81-83; Kostelny SA et al. (1992) J Immunol 148: 1547-53; Holliger T et al. (1993) Proc Natl Acad Sci USA 90: 6444-6448). With regard to antibody modification, for example, a technique for binding an antibody to polyethylene glycol or the like is known. Appropriate chemical modifications can be applied as necessary for the purpose of antibody stabilization. Furthermore, a method for modifying an antibody-encoding gene sequence is also known, and a genetically modified antibody is produced according to the purpose, for example, to increase the binding ability of the antibody or to increase stability, and used in the method of the present invention. Also good.

細胞の抗体による検出は、用いる抗体を直接または間接に標識すること、または、検出用抗体を認識する別の標識された抗体を用いることによって検出してもよい。各抗原に結合する抗体は、異なる標識によってラベルすることが好ましい。様々な抗体を介した蛋白質の検出方法が考案されており、本発明においては周知の如何なる手法を採用してもよい。   Detection of cells with an antibody may be detected by directly or indirectly labeling the antibody to be used, or by using another labeled antibody that recognizes the detection antibody. The antibodies that bind to each antigen are preferably labeled with different labels. Methods for detecting proteins via various antibodies have been devised, and any known technique may be employed in the present invention.

本発明のDlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現を指標とする膵臓前駆細胞を検出する方法は、膵島前駆細胞及び膵管前駆細胞を調製する方法として応用することもできる。即ち、本発明は膵島前駆細胞及び膵管前駆細胞を調製する方法を提供するものであり、該方法は(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製し、(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加することにより達成することができる。ここで、抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体の両方と結合した細胞は膵島前駆細胞であり、その他の細胞、即ち、Dlk及びPCLP1の両方、またはDlkまたはPCLP1のどちらか一方が検出されなかった細胞は膵管前駆細胞と判定できる。抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体との結合により膵島前駆細胞と判定された細胞集団については、さらに抗KIT抗体との結合性を調べることにより一層純化することができる。必要に応じ、これら3種の抗体に加え、その他の公知の細胞マーカーの発現についても検出するため、それらの細胞マーカーに対する抗体を添加しても良い。   The method for detecting pancreatic progenitor cells using the expression of Dlk gene and PCLP1 gene as an index of the present invention can also be applied as a method for preparing islet progenitor cells and pancreatic duct progenitor cells. That is, the present invention provides a method for preparing pancreatic islet progenitor cells and pancreatic duct progenitor cells, the method comprising (1) preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells, and (2) anti-preparing the prepared cell sample. This can be achieved by adding Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody. Here, cells that bind to both anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody are islet progenitor cells, and other cells, that is, both Dlk and PCLP1, or cells in which either Dlk or PCLP1 is not detected Can be determined as pancreatic duct progenitor cells. The cell population determined as islet progenitor cells by binding with anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody can be further purified by examining the binding property with anti-KIT antibody. If necessary, in addition to these three types of antibodies, in order to detect the expression of other known cell markers, antibodies against those cell markers may be added.

本願明細書において膵島または膵管前駆細胞を「調製」するとは、細胞集団中のこれらの細胞の割合を高め、元の細胞集団と比べて、より比率的に多くの該当細胞を含む細胞集団を得ることを意味する。「純化」、「分画」、「単離」、「回収」、「濃縮」等も本願明細書において同様の意味で用いられる。   In this specification, “preparing” islet or pancreatic duct progenitor cells means increasing the proportion of these cells in the cell population, and obtaining a cell population containing a larger number of corresponding cells than the original cell population. Means that. “Purification”, “fractionation”, “isolation”, “recovery”, “concentration” and the like are also used in the same meaning in the present specification.

膵臓前駆細胞を含む細胞試料としては、これらに限定される訳ではないが、胎児膵臓細胞、成体膵臓細胞、胎児腸管上皮細胞、成体腸管上皮細胞、胎児肝臓または再生中の肝臓由来の細胞、成体肝臓細胞、種々の幹細胞、ES細胞及びiPS細胞を好適な例として挙げることができる。幹細胞としては、例えば、唾液腺等の消化器系腺組織や、胃等の消化器系臓器、骨髄、臍帯血、及び脂肪組織から得られる幹細胞を挙げることができる。   Cell samples containing pancreatic progenitor cells include, but are not limited to, fetal pancreatic cells, adult pancreatic cells, fetal intestinal epithelial cells, adult intestinal epithelial cells, fetal liver or regenerating liver-derived cells, adults Suitable examples include liver cells, various stem cells, ES cells and iPS cells. Examples of stem cells include digestive system gland tissues such as salivary glands, digestive system organs such as stomach, bone marrow, umbilical cord blood, and stem cells obtained from adipose tissue.

特定の細胞表面抗原を指標として目的の細胞を単離する方法は公知である。例えば、蛍光標識抗体を用いることにより、蛍光シグナルを指標としてセルソーターにより目的の細胞を分離することができる(FACS等)。   A method for isolating a target cell using a specific cell surface antigen as an index is known. For example, by using a fluorescently labeled antibody, target cells can be separated by a cell sorter using a fluorescent signal as an index (FACS or the like).

また、抗体を固定化した磁性粒子に細胞を反応させ、目的細胞を磁性粒子に捕捉させた上で、磁気により磁性粒子を集め、目的とする細胞を回収する方法も公知である。磁性粒子と結合した細胞を分離するためには磁石を始め、マグネティックセルソーター等の装置を用いる方法が知られている(BD IMag-DM Particles試薬, BD IMag-MSC Particles試薬(Becton, Dickinson&Co.);Dynabeads(Invitrogen);MACS製品(ミルテニーバイオテク(株))等)。
その他、プレートに抗体をコートして抗原を発現する細胞を濃縮するパンニング法によっても、細胞を分離することができる。
In addition, a method is also known in which cells are reacted with magnetic particles to which antibodies are immobilized, target cells are captured by the magnetic particles, and then the magnetic particles are collected by magnetism to recover the target cells. In order to separate cells bound to magnetic particles, methods using magnets and devices such as magnetic cell sorters are known (BD IMag-DM Particles reagent, BD IMag-MSC Particles reagent (Becton, Dickinson &Co.); Dynabeads (Invitrogen); MACS products (Miltenyi Biotech Co., Ltd.).
In addition, the cells can be separated by a panning method in which the antibody is coated on the plate and the cells expressing the antigen are concentrated.

本発明の調製方法の抗体を添加する工程(2)において、各抗体(抗Dlk抗体と抗PCLP1抗体、並びに、場合により抗KIT抗体及び/又はその他の抗体)を添加する順序に、特に決まりはない。抗体を1種類添加し、該抗体の結合が確認された細胞に対し、次の抗体を添加してもよいし、それぞれの種類の抗体が異なる標識によりラベルされている場合には、全ての抗体を同時に添加しても良い。   In the step (2) of adding the antibody of the preparation method of the present invention, the order of adding each antibody (anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody, and optionally anti-KIT antibody and / or other antibody) is particularly determined. Absent. One type of antibody may be added, and the following antibodies may be added to cells in which binding of the antibody has been confirmed. If each type of antibody is labeled with a different label, all antibodies May be added simultaneously.

本発明はさらに、膵島前駆細胞及び膵管前駆細胞を提供するものである。これらの前駆細胞は、抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体との結合を指標とした上述の細胞調製方法により調製され得る。調製された膵島前駆細胞(Dlk+PCLP1+細胞)を培養することにより膵島の3次元構造を、また調製された膵管前駆細胞(Dlk+PCLP1+細胞以外)を培養することにより膵管の3次元構造を構築できることも明らかにされた。従って、本発明の細胞調製方法により得られた膵島前駆細胞及び膵管前駆細胞を各々培養し、分化させることにより得られる膵島及び膵管も本発明の一態様である。 The present invention further provides islet progenitor cells and pancreatic duct progenitor cells. These progenitor cells can be prepared by the above-described cell preparation method using the binding to anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody as an index. Three-dimensional structure of pancreatic islets by culturing prepared islet progenitor cells (Dlk + PCLP1 + cells), and three-dimensional structure of pancreatic duct by culturing prepared pancreatic duct progenitor cells (other than Dlk + PCLP1 + cells) It was also revealed that can be built. Therefore, islets and pancreatic ducts obtained by culturing and differentiating islet progenitor cells and pancreatic duct progenitor cells obtained by the cell preparation method of the present invention are also an embodiment of the present invention.

これらの細胞及び組織は、膵臓の発生機序を解明する助けとなると共に、それらに対する種々の薬剤候補の効果を調べることにより、糖尿病、膵管ガン、膵炎等のこれらの細胞や組織が関わっている疾病に対する薬剤のスクリーニングに役立つと思われる。さらに、膵島前駆細胞及び膵島については、糖尿病モデルマウスへの移植により血糖改善効果を有することが確認された(実施例3.(4)及び(7)参照)。従って、本発明の膵島前駆細胞及び膵島は、糖尿病治療に役立てられると考えられる。移植治療に使用する場合、移植された細胞に対する拒絶反応が抑制されるよう、特定の材料(例えば、出発細胞としてiPS細胞を使用する)を用いたり、移植前に細胞に必要に応じ遺伝的改変を加えたりすることもできる。   These cells and tissues help elucidate the mechanism of pancreatic development, and by examining the effects of various drug candidates on them, these cells and tissues are involved in diabetes, pancreatic cancer, pancreatitis, etc. It may be useful for screening drugs for disease. Furthermore, it was confirmed that islet progenitor cells and islets have a blood glucose improving effect by transplantation into a diabetes model mouse (see Examples 3. (4) and (7)). Therefore, the islet progenitor cells and islets of the present invention are considered to be useful for the treatment of diabetes. When used for transplantation treatment, use specific materials (e.g., using iPS cells as starting cells) to suppress rejection of transplanted cells, or genetically modify cells as needed before transplantation Can also be added.

そこで、別の態様として、本願は、本願発明の方法により調整される膵島前駆細胞または膵島を含む医薬組成物を提供する。このような医薬組成物は、糖尿病等、膵島細胞が関与する疾患の治療、好ましくは移植治療に使用することができる。膵島前駆細胞または膵島に加え、本願発明の医薬組成物は、そのような治療に必要とされる薬学的に許容される担体または溶媒を含むことができる。   Thus, as another aspect, the present application provides a pharmaceutical composition comprising islet progenitor cells or islets prepared by the method of the present invention. Such a pharmaceutical composition can be used for treatment of a disease involving islet cells such as diabetes, preferably for transplantation. In addition to islet progenitor cells or islets, the pharmaceutical composition of the present invention can include a pharmaceutically acceptable carrier or solvent required for such treatment.

本願発明の方法により調整される膵島前駆細胞または膵島を医薬組成物として用いる場合には、当業者に公知の方法で製剤化することが可能である。例えば必要に応じて、水または他の任意の薬学的に許容される液体で無菌性溶液もしくは懸濁液にすることによって、非経口的に投与されうる注射可能な形態へと調製することができる。例えば、医薬組成物に含まれるべき本願発明の方法により調整される膵島前駆細胞または膵島を、許容される担体または溶媒、具体的には滅菌水、生理食塩水、植物油、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香味剤、賦形剤、溶剤、保存剤、結合剤などと混合して、薬剤としての使用に必要な一般に許容される単位用量にすることができる。「薬学的に許容される」という用語は、その物質が不活性であり、かつ薬物用の希釈剤またはビヒクルとして使用される従来物質を含むことを示す。適切な賦形剤およびその製剤は、例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences, 16th ed. (1980) Mack Publishing Co., ed. Oslo et al.に記載されている。   When using islet progenitor cells or islets prepared by the method of the present invention as a pharmaceutical composition, it can be formulated by methods known to those skilled in the art. For example, if desired, it can be prepared into an injectable form that can be administered parenterally by making it a sterile solution or suspension in water or any other pharmaceutically acceptable liquid. . For example, pancreatic islet progenitor cells or pancreatic islets prepared by the method of the present invention to be included in the pharmaceutical composition are allowed carriers or solvents, specifically sterile water, physiological saline, vegetable oil, emulsifier, suspension, It can be mixed with surfactants, stabilizers, flavoring agents, excipients, solvents, preservatives, binders and the like to provide generally acceptable unit doses necessary for pharmaceutical use. The term “pharmaceutically acceptable” indicates that the material is inert and includes conventional materials used as diluents or vehicles for drugs. Suitable excipients and formulations thereof are described, for example, in Remington's Pharmaceutical Sciences, 16th ed. (1980) Mack Publishing Co., ed. Oslo et al.

生理食塩水、グルコース、およびアジュバント(D-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、および塩化ナトリウムなど)を含む他の等張性溶液を、注射用水溶液として使用することができる。これらは、アルコール、具体的にはエタノールおよびポリアルコール(例えばプロピレングリコールおよびポリエチレングリコール)、ならびに非イオン性界面活性剤(例えばポリソルベート80(商標)またはHCO-50)などの適切な可溶化剤とともに使用することができる。   Other isotonic solutions including saline, glucose, and adjuvants such as D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, and sodium chloride can be used as an aqueous solution for injection. They are used with suitable solubilizers such as alcohols, specifically ethanol and polyalcohols (eg propylene glycol and polyethylene glycol), and nonionic surfactants (eg Polysorbate 80 ™ or HCO-50) can do.

ゴマ油またはダイズ油を油性液体として用いることができ、これらと共に可溶化剤として安息香酸ベンジルまたはベンジルアルコールを用いてもよい。緩衝液(リン酸緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液など)、鎮痛薬(塩酸プロカインなど)、安定剤(ベンジルアルコール、フェノールなど)、および抗酸化剤を製剤に用いることができる。調製した注射液は適切なアンプルに充填することができる。   Sesame oil or soybean oil can be used as an oily liquid, and benzyl benzoate or benzyl alcohol may be used as a solubilizer together with these. Buffers (such as phosphate buffer and sodium acetate buffer), analgesics (such as procaine hydrochloride), stabilizers (such as benzyl alcohol and phenol), and antioxidants can be used in the formulation. The prepared injection solution can be filled into an appropriate ampoule.

投与は好ましくは非経口投与であり、具体的には、注射剤型、経鼻投与剤型、経肺投与剤型、経皮投与型などが挙げられる。注射剤型の例としては、例えば、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射などにより全身または局部的に投与することができる。   Administration is preferably parenteral administration, and specific examples include injection, nasal administration, pulmonary administration, and transdermal administration. As an example of the injection form, it can be administered systemically or locally by, for example, intravenous injection, intramuscular injection, intraperitoneal injection, subcutaneous injection, or the like.

医薬組成物は、薬学的に有効な量の活性成分(本願発明の方法により調整される膵島前駆細胞または膵島)を含む。化合物の「薬学的に有効な量」とは、本願発明の方法により調整される膵島前駆細胞または膵島が重要な役割を果たしている障害を処置および/または予防するのに十分な量である。薬学的に有効な量の例は、個体(患者)に投与された場合に、例えば血糖値を低下させ、それにより糖尿病によって生じる障害を処置または予防するために必要な量であり得る。   The pharmaceutical composition comprises a pharmaceutically effective amount of the active ingredient (islet progenitor cells or islets prepared by the method of the present invention). A “pharmaceutically effective amount” of a compound is an amount sufficient to treat and / or prevent a disorder in which islet progenitor cells or islets that are modulated by the methods of the present invention play an important role. An example of a pharmaceutically effective amount may be the amount necessary to treat or prevent a disorder caused by diabetes, for example, when administered to an individual (patient), for example, lowering blood glucose levels.

本願発明の方法により調整される膵島前駆細胞または膵島のそのような薬学的に有効な量を決定するための査定は、標準的な臨床プロトコールを使用してなされ得る。   Assessment to determine such pharmaceutically effective amounts of islet progenitor cells or islets prepared by the methods of the present invention can be made using standard clinical protocols.

また、患者の年齢、症状により適宜投与方法を選択することができる。本願発明の方法により調整される膵島前駆細胞または膵島を含有する医薬組成物の投与量としては、例えば、一回につき体重1 kgあたり0.0001 mgから1000 mgの範囲で選ぶことが可能である。あるいは、例えば、患者あたり0.001〜100000 mg/bodyの範囲で投与量を選ぶことができるが、これらの数値に必ずしも制限されるものではない。投与量、投与方法は、患者の体重や年齢、症状などにより変動するが、当業者であれば適宜選択することが可能である。   The administration method can be appropriately selected depending on the age and symptoms of the patient. The dose of the pharmaceutical composition containing islet progenitor cells or islets prepared by the method of the present invention can be selected, for example, in the range of 0.0001 mg to 1000 mg per kg body weight. Alternatively, for example, the dose can be selected in the range of 0.001 to 100000 mg / body per patient, but is not necessarily limited to these values. The dose and administration method vary depending on the weight, age, symptoms, etc. of the patient, but can be appropriately selected by those skilled in the art.

本発明により初めてβ細胞をα、δ、PP細胞が取り囲む生理的な膵島をin vitroで形成することができるようになった。本発明の膵島を培養する方法は、(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程、及び(2)調製された細胞試料を、膵島を誘導する条件下で培養する工程を含むものである。または、上述の本発明の膵島前駆細胞を調製する方法により得られた細胞を、出発材料として膵島へと分化させる培養方法である。即ち、本発明の膵島培養の別の態様は、(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程、(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程、(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体が結合した細胞を膵島前駆細胞として分離する工程、及び(4)分離された膵島前駆細胞を、膵島を誘導する条件下で培養する工程を含むものである。   For the first time, the present invention has made it possible to form in vitro a physiological islet in which β cells are surrounded by α, δ, and PP cells. The method for culturing pancreatic islets of the present invention includes (1) a step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells, and (2) a step of culturing the prepared cell sample under conditions for inducing islets. Alternatively, it is a culture method for differentiating cells obtained by the above-described method for preparing islet progenitor cells of the present invention into islets as a starting material. That is, another aspect of the islet culture of the present invention includes (1) a step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells, (2) a step of adding an anti-Dlk antibody and an anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample, 3) a step of separating cells bound with anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody as islet progenitor cells, and (4) culturing the isolated islet progenitor cells under conditions for inducing islets.

さらに本発明により膵管の3次元構造を構築する方法も提供された。本発明の膵管を培養する方法は、(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程、(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程、(3)抗Dlk 抗体又は抗PCLP1抗体の少なくとも一方が結合しなかった細胞を膵管前駆細胞として分離する工程、及び(4)分離された膵管前駆細胞を、膵管を誘導する条件下で培養する工程を含むものである。   Furthermore, the present invention also provides a method for constructing a three-dimensional structure of the pancreatic duct. The method of culturing pancreatic ducts of the present invention comprises (1) a step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells, (2) a step of adding an anti-Dlk antibody and an anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample, Separating a cell to which at least one of the Dlk antibody or the anti-PCLP1 antibody has not bound as a pancreatic duct progenitor cell, and (4) culturing the separated pancreatic duct progenitor cell under conditions for inducing the pancreatic duct.

上述の3つの培養方法で使用する膵臓前駆細胞を含む細胞試料としては、上記膵島前駆細胞および膵管前駆細胞を調製する方法において挙げた細胞と同様の細胞を例として挙げることができ、調製法の場合と同じく、本発明はこれらに限定されるものではなく、膵臓前駆細胞が含まれていれさえすればどのような細胞試料であっても良い。当業者であれば、本発明の細胞表面抗原を検出する手法を適用することにより、種々の細胞集団において膵臓前駆細胞が含まれるかどうかを容易に確認することができる。   Examples of cell samples containing pancreatic progenitor cells used in the above three culture methods include cells similar to those mentioned in the method for preparing islet progenitor cells and pancreatic duct progenitor cells. As in the case, the present invention is not limited to these, and any cell sample may be used as long as it includes pancreatic progenitor cells. A person skilled in the art can easily confirm whether pancreatic progenitor cells are contained in various cell populations by applying the method for detecting a cell surface antigen of the present invention.

上述の培養方法における抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体への結合を指標とした前駆細胞を分離する工程については、前述した膵島及び膵管の前駆細胞を調製する方法についての説明を参照することができる。即ち、必要に応じ、膵島前駆細胞をさらに純化することを目的として、さらに細胞を抗KIT抗体との結合性に基づいて分類しても、その他の細胞マーカーを採用してもよい。また、同様に、蛍光標識抗体や磁性粒子を利用し、セルソーターを用いて所望の細胞を分離することができる。   For the step of separating progenitor cells using the binding to anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody as an index in the above-described culture method, the description of the above-described method for preparing pancreatic islet and pancreatic duct progenitor cells can be referred to. That is, for the purpose of further purifying the islet progenitor cells, if necessary, the cells may be further classified based on the binding property with the anti-KIT antibody, or other cell markers may be employed. Similarly, desired cells can be separated using a cell sorter using fluorescently labeled antibodies or magnetic particles.

本明細書の実施例では、Fetal Bovine Serum (JRH 12303-500M)を血清として用いた。この場合、膵臓細胞を培養する培地中の血清濃度を下げる(5%)ことにより細胞剥離が抑制された。そこで本発明の培養方法では、血清濃度を例えば5%前後とすることができる。例えば、1〜10%、好ましくは3〜8%、より好ましくは4〜6%の範囲、または10%、9%、8%、7%、6%または5%以下、1%、2%、3%、4%または5%以上とすることができる。しかしながら、実施例で用いた以外のウシ胎児血清(FCS;FBS)に加え、他の種由来の血清も本発明の方法に使用できることは明らかである。当業者であれば、周知技術または明細書の実施例の記載(特に2.(4)及び3.(5)参照)等を元に、使用する血清の種類に適した濃度を適宜決定することができる。血清に代えて増殖因子のカクテルなど血清代用製品を用いて培養することも可能である。   In the examples herein, Fetal Bovine Serum (JRH 12303-500M) was used as serum. In this case, cell detachment was suppressed by lowering the serum concentration in the medium for culturing pancreatic cells (5%). Therefore, in the culture method of the present invention, the serum concentration can be set to about 5%, for example. For example, 1-10%, preferably 3-8%, more preferably 4-6%, or 10%, 9%, 8%, 7%, 6% or 5% or less, 1%, 2%, It can be 3%, 4% or 5% or more. However, it is apparent that sera from other species can be used in the method of the present invention in addition to fetal calf serum (FCS; FBS) other than those used in the Examples. A person skilled in the art will appropriately determine a concentration suitable for the type of serum to be used based on the well-known technique or the description of the examples in the specification (especially, see 2. (4) and 3. (5)). Can do. It is also possible to culture using a serum substitute product such as a cocktail of growth factors instead of serum.

本発明の培養に使用する培地は、血清に加え、2Me、ニコチンアミド、HEPES、ゲンタマイシン、インスリン、EGF及びGLP-1を含むDMEM/F12培地である。これらの成分は、各々、次のような濃度で培地中に添加することができる。2Me:50μM;ニコチンアミド: 10mM;HEPES: 5mM;ゲンタマイシン: 50μg/ml;インスリン: 10nM;EGF: 20ng/ml;GLP-1: 10ng/ml。しかしながら、当然ながらこれらの成分についての濃度は、これに限定される訳でなく、当業者であれば、周知技術または本明細書の実施例の記載(特に2.(4)及び3.(5)参照)等を元に、使用する成分の濃度を適宜決定することができる。また、インスリン、EGF及びGLP-1は必ずしも添加する必要もないことも確認されている。   The medium used for the culture of the present invention is a DMEM / F12 medium containing 2Me, nicotinamide, HEPES, gentamicin, insulin, EGF and GLP-1 in addition to serum. Each of these components can be added to the medium at the following concentrations. Nicotinamide: 10 mM; HEPES: 5 mM; Gentamicin: 50 μg / ml; Insulin: 10 nM; EGF: 20 ng / ml; GLP-1: 10 ng / ml. However, it should be understood that the concentrations for these components are not limited to this, and those skilled in the art will be aware of well-known techniques or descriptions of the examples herein (especially 2. (4) and 3. (5) ))) And the like, the concentration of the component to be used can be appropriately determined. It has also been confirmed that insulin, EGF and GLP-1 do not necessarily have to be added.

本発明の培養工程においては、必要に応じ、培地交換を行うこともできる。例えば、12〜48時間毎に培地を交換することが出来る。   In the culturing step of the present invention, the medium can be exchanged as necessary. For example, the medium can be changed every 12 to 48 hours.

このような本発明の培養方法により形成される膵島及び膵管も本発明に含まれる。形成された膵島及び膵管については、それぞれの組織において特異的に発現されることが知られている成分を産生しているかどうかを調べることにより確認することができる。成分の確認は、例えば免疫染色により行うことができ、免疫染色に当たっては市販の抗体を使用することができる。成体膵島特異的な成分としてはインスリン及びPdx-1(pancreas duodenum homeobox 1)が挙げられる。   The islets and pancreatic ducts formed by such a culture method of the present invention are also included in the present invention. The formed islet and pancreatic duct can be confirmed by examining whether or not a component known to be specifically expressed in each tissue is produced. The components can be confirmed by, for example, immunostaining, and commercially available antibodies can be used for immunostaining. Components specific to adult islets include insulin and Pdx-1 (pancreas duodenum homeobox 1).

上述の膵島及び膵管の培養に適した培地も本発明に含まれる。本発明の膵島及び/又は膵管を形成させる培地は、好適には、血清に加え、2Me、ニコチンアミド、HEPES、ゲンタマイシン、インスリン、EGF及びGLP-1を含むDMEM/F12培地である。   A medium suitable for the culture of the aforementioned islets and pancreatic ducts is also included in the present invention. The medium for forming the islets and / or pancreatic ducts of the present invention is preferably a DMEM / F12 medium containing 2Me, nicotinamide, HEPES, gentamicin, insulin, EGF and GLP-1 in addition to serum.

本発明は、前述の膵臓前駆細胞の検出、及び膵島前駆細胞又は膵管前駆細胞の調製に適した試薬を含むキットにも関する。当該キットは、PCLP1遺伝子及びDlk遺伝子の発現レベルを検出するための試薬を含む。さらにキットは、c-kit遺伝子の発現レベルを検出するための試薬を含んでもよい。これらの試薬は、各遺伝子より転写された核酸産物(例えば、mRNA)を検出するための核酸プローブやプライマーであっても、及び/又は、各遺伝子より翻訳された蛋白質を検出するための抗体であっても良い。これらのプローブ、プライマー及び抗体については、膵臓前駆細胞の検出方法についての説明を参照することができる。   The present invention also relates to a kit comprising a reagent suitable for the detection of pancreatic progenitor cells described above and preparation of islet progenitor cells or pancreatic duct progenitor cells. The kit includes a reagent for detecting the expression level of the PCLP1 gene and the Dlk gene. Furthermore, the kit may contain a reagent for detecting the expression level of the c-kit gene. These reagents may be nucleic acid probes and primers for detecting nucleic acid products (eg, mRNA) transcribed from each gene and / or antibodies for detecting proteins translated from each gene. There may be. For these probes, primers and antibodies, reference can be made to the description of the method for detecting pancreatic progenitor cells.

本発明のキットは、上述の核酸プローブやプライマー、又は、抗体を用いた細胞の検出・分離に必要とされる成分・装置等を含んでいてもよい。詳細については、膵臓前駆細胞の検出方法についての説明を参照することができる。   The kit of the present invention may contain components / apparatuses and the like required for detection / separation of cells using the above-described nucleic acid probe, primer, or antibody. For details, reference can be made to the description of the method for detecting pancreatic progenitor cells.

本発明のキットは、各遺伝子の発現レベルを検出するための試薬に加え、膵臓前駆細胞、膵島前駆細胞、及び/又は膵管前駆細胞の培養に適した培地を含んでいても良い。また、前述の本発明の膵島及び膵管の3次元構造を誘導することができる培地を含んでいても良い。培地は調製された形でキットに含まれていても、又は、使用時に培地を作成できるよう、必要な成分が個別に包装された形でキットに含まれていてもよい。   The kit of the present invention may contain a medium suitable for culturing pancreatic progenitor cells, islet progenitor cells, and / or pancreatic duct progenitor cells, in addition to a reagent for detecting the expression level of each gene. Moreover, the culture medium which can induce | guide | derive the three-dimensional structure of the above-mentioned islet and pancreatic duct of this invention may be included. The medium may be included in the kit in a prepared form, or the necessary components may be included in the kit in an individually packaged form so that the medium can be prepared at the time of use.

さらに本発明のキットは必要に応じ、キットに含まれる試薬、培地、成分及び装置等の扱いについての説明書、適当な容器、コントロール試薬等、通常のキットに含まれるものを含んでいてもよい。   Furthermore, the kit of the present invention may contain, as necessary, instructions contained in a normal kit, such as instructions for handling reagents, culture media, components and devices contained in the kit, appropriate containers, control reagents and the like. .

本発明の方法により得られる膵島細胞は、糖尿病モデルマウスへの移植により、長期に亘って生体内において血糖レベルによりインスリン分泌が調節される、機能的な膵島細胞であることが確認された。このような膵島細胞は、移植による糖尿病治療に有用であると共に、in vitroにおける糖尿病治療薬のスクリーニングにも有用であると思われる。そこで、本発明は、(1)本発明の方法により培養された膵島を被験物質存在下で培養する工程、(2)膵島からのインスリン産生/分泌レベルを検出する工程、及び(3)対照と比較して、インスリン産生/分泌レベルを変化させる被験物質を、インスリン産生/分泌を調節する作用を有する物質として同定する工程を含むインスリン産生の調節作用を有する物質のスクリーニング方法を提供するものである。   The islet cells obtained by the method of the present invention were confirmed to be functional islet cells whose insulin secretion is regulated by the blood glucose level in vivo over a long period of time by transplantation into a diabetes model mouse. Such islet cells are useful not only for the treatment of diabetes by transplantation but also for the screening of therapeutic drugs for diabetes in vitro. Therefore, the present invention comprises (1) a step of culturing pancreatic islets cultured by the method of the present invention in the presence of a test substance, (2) a step of detecting the level of insulin production / secretion from the pancreatic islets, and (3) a control and In comparison, the present invention provides a screening method for a substance having an action of regulating insulin production, comprising the step of identifying a test substance that changes the level of insulin production / secretion as a substance having an action of regulating insulin production / secretion. .

インスリン産生/分泌レベルは、例えば、インスリンに対する抗体を用い免疫学的に測定し、評価・検出することができる。インスリンを認識する抗体は市販されており、また必要に応じ、周知の抗体作成技術により製造することもできる。   The insulin production / secretion level can be evaluated and detected immunologically by using, for example, an antibody against insulin. Antibodies that recognize insulin are commercially available, and can also be produced by well-known antibody production techniques as necessary.

インスリン産生/分泌レベルを比較する対照としては、例えば、被験物質を加えない条件下で培養した膵島を用いることができる。必要に応じ、対照となる膵島培養培地に対し、被験物質が溶解されている溶液(例えば、生理食塩水等)を、被験物質を添加する場合と同じ容量で添加することもできる。一方、膵島におけるインスリン産生/分泌レベルを変化させることが公知の物資を添加した膵島を対照とした場合には、被験物質と対照の物質との活性の度合を比較評価することができる。   As a control for comparing the level of insulin production / secretion, for example, pancreatic islets cultured under the condition where no test substance is added can be used. If necessary, a solution (for example, physiological saline) in which the test substance is dissolved can be added to the islet culture medium as a control in the same volume as when the test substance is added. On the other hand, when the pancreatic islet to which a substance known to change the insulin production / secretion level in the pancreatic islet is used as a control, the degree of activity between the test substance and the control substance can be compared and evaluated.

本発明のスクリーニング方法において利用することができる被験物質には、精製蛋白質(抗体を含む)、遺伝子ライブラリーの発現産物、合成ペプチドのライブラリー、RNAライブラリー、細胞抽出液、細胞培養上清、及び合成低分子化合物のライブラリー等が挙げられるが、これらに制限されない。   Test substances that can be used in the screening method of the present invention include purified proteins (including antibodies), expression products of gene libraries, synthetic peptide libraries, RNA libraries, cell extracts, cell culture supernatants, And libraries of synthetic low molecular weight compounds, but are not limited thereto.

本発明のスクリーニング方法によって選択されるインスリン産生/分泌の調節作用を有する物質は、インスリンが関与する疾病(糖尿病等)の治療剤の候補化合物となる。即ち、本発明は、本発明のスクリーニングによって選択された物質を有効成分として含有する糖尿病治療薬を提供する。また本発明は、本発明のスクリーニング方法によって選択された化合物の糖尿病治療薬製造における使用に関する。本発明のスクリーニング法により単離される物質を、治療剤として用いる場合には、公知の製剤学的製造法により製剤化して用いることができる。例えば、薬理学上許容される担体または媒体(生理食塩水、植物油、懸濁剤、界面活性剤、安定剤など)とともに患者に投与する。投与は、物質の性質に応じて、経皮的、鼻腔内的、経気管支的、筋内的、静脈内、または経口的に行われる。投与量は、患者の年齢、体重、症状、投与方法等により変動するが、当業者であれば適宜適当な投与量を選択することができる。
なお、本明細書において引用されたすべての先行技術文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
A substance having an action of regulating insulin production / secretion selected by the screening method of the present invention is a candidate compound for a therapeutic agent for diseases (such as diabetes) involving insulin. That is, the present invention provides a therapeutic agent for diabetes containing a substance selected by the screening of the present invention as an active ingredient. The present invention also relates to the use of a compound selected by the screening method of the present invention in the manufacture of a therapeutic agent for diabetes. When the substance isolated by the screening method of the present invention is used as a therapeutic agent, it can be formulated and used by a known pharmaceutical manufacturing method. For example, it is administered to a patient together with a pharmacologically acceptable carrier or vehicle (saline, vegetable oil, suspension, surfactant, stabilizer, etc.). Administration is percutaneous, intranasal, transbronchial, intramuscular, intravenous or oral, depending on the nature of the substance. The dosage varies depending on the age, weight, symptoms, administration method, etc. of the patient, but those skilled in the art can appropriately select an appropriate dosage.
It should be noted that all prior art documents cited in the present specification are incorporated herein by reference.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
1.材料
(1) マウス
C57BL/6野性型マウスはSLCより購入した。マウスはSPF環境下において12時間ごとの明暗サイクルでエサ・水は自由にアクセスできるように飼育した。また、マウスの扱いは東京大学の動物実験実施規定に沿って行われた。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
1. material
(1) Mouse
C57BL / 6 wild type mice were purchased from SLC. Mice were reared in a SPF environment so that food and water could be freely accessed in a light / dark cycle every 12 hours. Mice were handled in accordance with the University of Tokyo animal experimentation regulations.

(2) 細胞培養
ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM) [Gibco BRL #12800-082]
DMEM/F12ham [Gibco BRL #11320-033]
ウシ胎児血清 [Gibco BRL #26140-979]
ウシ胎児血清 [JRH#12303-500M]
ニコチンアミド [Sigma#N0636]
2-Me [Wako#FSM1874]
V型コラゲナーゼ [Sigma#C9263]
200 mM L-グルタミン [Gibco BRL #25030-081]
ゼラチン [Sigma#G-1890]
ラミニン [BD#354232]
インスリントランスフェリン-セレニウムX(ITS) [Gibco BRL #51500-056]
プロテアーゼ阻害剤カクテル [Roche#1697498]
トリプシン阻害剤大豆 [Sigma#T6522]
セルストレーナー(70μm) [Falcon #12350]
細胞培養皿(ウェル6個) [Corning #430166]
IV型コラーゲンコートディッシュ [Iwaki#4810-014]
(2) Cell culture Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) [Gibco BRL # 12800-082]
DMEM / F12ham [Gibco BRL # 11320-033]
Fetal bovine serum [Gibco BRL # 26140-979]
Fetal bovine serum [JRH # 12303-500M]
Nicotinamide [Sigma # N0636]
2-Me [Wako # FSM1874]
V-type collagenase [Sigma # C9263]
200 mM L-glutamine [Gibco BRL # 25030-081]
Gelatin [Sigma # G-1890]
Laminin [BD # 354232]
Insulin Transferrin-Selenium X (ITS) [Gibco BRL # 51500-056]
Protease inhibitor cocktail [Roche # 1697498]
Trypsin inhibitor soybean [Sigma # T6522]
Cell strainer (70μm) [Falcon # 12350]
Cell culture dish (6 wells) [Corning # 430166]
Type IV collagen coat dish [Iwaki # 4810-014]

(3) 細胞培養検討用血清
Gibco BRL 26140-979
Gibco BRL 16170-078 511116
Gibco BRL 10437-069 1333198
Gibco BRL 26140-061 1287369
JRH 12303-500M 4L0299
JRH 12303-500M 6D0973
JRH 12303-500M 6D0974
JRH 12303-500M 4G0758
Equitech-Bio SFBM30 1489
Equitech-Bio SFBM30 1847
Equitech-Bio SFBM30 1850
CosmoBio SH30397 KQM25242
SIGMA CR1211 066K3395
WAKO SH30396.03 KPJ21975
Biological Industries 04-001-1E 115203
Biological Industries 04-001-1E 115171
Biological Industries 04-001-1E 115388
ジャパンバイオシーラム Chile JBS-5094
ジャパンバイオシーラム Mexico JBS-5145
Bio west S1500 S05495
CCT CC3008-502-S 05090310
(3) Serum for cell culture studies
Gibco BRL 26140-979
Gibco BRL 16170-078 511116
Gibco BRL 10437-069 1333198
Gibco BRL 26140-061 1287369
JRH 12303-500M 4L0299
JRH 12303-500M 6D0973
JRH 12303-500M 6D0974
JRH 12303-500M 4G0758
Equitech-Bio SFBM30 1489
Equitech-Bio SFBM30 1847
Equitech-Bio SFBM30 1850
CosmoBio SH30397 KQM25242
SIGMA CR1211 066K3395
WAKO SH30396.03 KPJ21975
Biological Industries 04-001-1E 115203
Biological Industries 04-001-1E 115171
Biological Industries 04-001-1E 115388
Japan BioSealam Chile JBS-5094
Japan Bioseam Mexico JBS-5145
Bio west S1500 S05495
CCT CC3008-502-S 05090310

(4) サイトカイン&ホルモン
内皮細胞増殖因子(endothelial cell growth factor; EGF) [Peprotech #315-09]
肝細胞増殖因子(HGF) [Peprotech #100-39 ]
グルカゴン様ペプチド1(glucagon like protein-1; GLP-1) [Sigma #G3265]
デキサメタゾン(Dex) [Sigma #D1756]
インスリン [Sigma#I9278]
(4) Cytokines & hormones Endothelial cell growth factor (EGF) [Peprotech # 315-09]
Hepatocyte growth factor (HGF) [Peprotech # 100-39]
Glucagon like protein-1 (GLP-1) [Sigma # G3265]
Dexamethasone (Dex) [Sigma # D1756]
Insulin [Sigma # I9278]

(5) 抗体
ビオチン化抗Dlkラットポリクローナル抗体 [自家製]
抗PCLP-1ラットポリクローナル抗体 [MBL #D072-3]
抗PCLP1 PE [MBL #D072-5]
抗FcRラットポリクローナル抗体 [自家製]
抗インスリンモルモットポリクローナル抗体 [Dako #A-0564]
抗グルカゴンウサギポリクローナル抗体 [Dako #A-0565]
抗ソマトスタチンウサギポリクローナル抗体 [Dako #A056601]
抗アミラーゼウサギポリクローナル抗体 [Sigma #A-8273]
抗C-ペプチドヤギポリクローナル抗体 [Linco #4023-01]
抗CK19ウサギポリクローナル抗体 [自家製]
抗モルモットIgG [Inter-Cell #F103-1]
抗ウサギIgG [Vector #I-1000]
抗ヤギIgG [Vector #I-5000]
ビオチン化抗モルモットIgG [Vector #BA-7000]
ストレプトアビジンAlexa 594 [Molecular Probes #S-11227]
抗ウサギIgG Alexa 488 [Molecular Probes #A21206]
抗ラットIgG Alexa 555 [Molecular Probes #A21434]
ストレプトアビジン結合APC [BD #554067]
7AAD [BD #51-68981E]
(5) Antibody <br/> Biotinylated anti-Dlk rat polyclonal antibody [Homemade]
Anti-PCLP-1 rat polyclonal antibody [MBL # D072-3]
Anti-PCLP1 PE [MBL # D072-5]
Anti-FcR rat polyclonal antibody [Homemade]
Anti-insulin guinea pig polyclonal antibody [Dako # A-0564]
Anti-glucagon rabbit polyclonal antibody [Dako # A-0565]
Anti-somatostatin rabbit polyclonal antibody [Dako # A056601]
Anti-amylase rabbit polyclonal antibody [Sigma # A-8273]
Anti-C-peptide goat polyclonal antibody [Linco # 4023-01]
Anti-CK19 rabbit polyclonal antibody [Homemade]
Anti-guinea pig IgG [Inter-Cell # F103-1]
Anti-rabbit IgG [Vector # I-1000]
Anti-goat IgG [Vector # I-5000]
Biotinylated anti-guinea pig IgG [Vector # BA-7000]
Streptavidin Alexa 594 [Molecular Probes # S-11227]
Anti-Rabbit IgG Alexa 488 [Molecular Probes # A21206]
Anti-rat IgG Alexa 555 [Molecular Probes # A21434]
Streptavidin-conjugated APC [BD # 554067]
7AAD [BD # 51-68981E]

(6) プライマー
Pdx1 センス鎖:5’-TTACAAGCTCGCTGGGATCA-3’ (配列番号:1)
アンチセンス鎖:5’-GTCCCGCTACTACGTTTCTT-3’ (配列番号:2)
PTF1a-p48 センス鎖:5’-AGGAAAGGGAGTGCCCTGCAAG-3’ (配列番号:3)
アンチセンス鎖:5’-GGCCCAGAAGGTCATCATCTGC-3’ (配列番号:4)
ニューロゲニン3 センス鎖:5’-AGTGCTCAGTTCCAATTCCAC-3’ (配列番号:5)
アンチセンス鎖:5’-AAGAAGTCTGAGAACACCAGT-3’ (配列番号:6)
HNF1β センス鎖:5’-GAAAGCAACGGGAGATCCTC-3’ (配列番号:7)
アンチセンス鎖:5’-CCTCCACTAAGGCCTCCCTC-3’ (配列番号:8)
HNF6 センス鎖:5’-CAGCACCTCACGCCCACCTC-3’ (配列番号:9)
アンチセンス鎖:5’-CAGCCACTTCCACATCCTCCG-3’ (配列番号:10)
ネスチン センス鎖:5’-CGACAGGCCACTGAAAAGTT-3’ (配列番号:11)
アンチセンス鎖:5’-GACCCTGCTTCTCCTGCTC-3’ (配列番号:12)
インスリン1 センス鎖:5’-CAGAGACCATCAGCAAGCAG-3’ (配列番号:13)
アンチセンス鎖:5’-CACTTGTGGGTCCTCCACTT-3’ (配列番号:14)
グルカゴン センス鎖:5’-CGACTACAGCAAATACCTCG-3’ (配列番号:15)
アンチセンス鎖:5’-CAGCCAGTTGATGAAGTCC-3’ (配列番号:16)
アミラーゼ センス鎖:5’-CATGACAATCAGCGAGGACA-3’ (配列番号:17)
アンチセンス鎖:5’-CATAAATCCAACAGCCATTTTG-3’ (配列番号:18)
CK7 センス鎖:5’-GGAGATGGCCAACCACAG-3’ (配列番号:19)
アンチセンス鎖:5’-GGCCTGGAGTGTCTCAAACTT-3’ (配列番号:20)
GAPDH センス鎖:5’-ACCACAGTCCATGCCATCAC-3’ (配列番号:21)
アンチセンス鎖:5’-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-3’ (配列番号:22)
その他の一般的な試薬は主に和光の特級試薬を使用した。
(6) Primer
Pdx1 sense strand: 5'-TTACAAGCTCGCTGGGATCA-3 '(SEQ ID NO: 1)
Antisense strand: 5'-GTCCCGCTACTACGTTTCTT-3 '(SEQ ID NO: 2)
PTF1a-p48 sense strand: 5'-AGGAAAGGGAGTGCCCTGCAAG-3 '(SEQ ID NO: 3)
Antisense strand: 5'-GGCCCAGAAGGTCATCATCTGC-3 '(SEQ ID NO: 4)
Neurogenin 3 sense strand: 5'-AGTGCTCAGTTCCAATTCCAC-3 '(SEQ ID NO: 5)
Antisense strand: 5'-AAGAAGTCTGAGAACACCAGT-3 '(SEQ ID NO: 6)
HNF1β sense strand: 5'-GAAAGCAACGGGAGATCCTC-3 '(SEQ ID NO: 7)
Antisense strand: 5'-CCTCCACTAAGGCCTCCCTC-3 '(SEQ ID NO: 8)
HNF6 sense strand: 5'-CAGCACCTCACGCCCACCTC-3 '(SEQ ID NO: 9)
Antisense strand: 5'-CAGCCACTTCCACATCCTCCG-3 '(SEQ ID NO: 10)
Nestin sense strand: 5'-CGACAGGCCACTGAAAAGTT-3 '(SEQ ID NO: 11)
Antisense strand: 5'-GACCCTGCTTCTCCTGCTC-3 '(SEQ ID NO: 12)
Insulin 1 sense strand: 5'-CAGAGACCATCAGCAAGCAG-3 '(SEQ ID NO: 13)
Antisense strand: 5'-CACTTGTGGGTCCTCCACTT-3 '(SEQ ID NO: 14)
Glucagon sense strand: 5'-CGACTACAGCAAATACCTCG-3 '(SEQ ID NO: 15)
Antisense strand: 5'-CAGCCAGTTGATGAAGTCC-3 '(SEQ ID NO: 16)
Amylase sense strand: 5'-CATGACAATCAGCGAGGACA-3 '(SEQ ID NO: 17)
Antisense strand: 5'-CATAAATCCAACAGCCATTTTG-3 '(SEQ ID NO: 18)
CK7 sense strand: 5'-GGAGATGGCCAACCACAG-3 '(SEQ ID NO: 19)
Antisense strand: 5'-GGCCTGGAGTGTCTCAAACTT-3 '(SEQ ID NO: 20)
GAPDH sense strand: 5'-ACCACAGTCCATGCCATCAC-3 '(SEQ ID NO: 21)
Antisense strand: 5'-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-3 '(SEQ ID NO: 22)
As other general reagents, Wako's special grade reagents were mainly used.

2.方法
(1) 胎児膵臓細胞の単離
胎生16.5日(E16.5)の胎児膵臓を、周辺組織が混入しないように注意深く分離した。分離した膵臓を氷冷したPBS内に入れ、4℃ 1200 rpmで3分間遠心して上清を捨てた。あらかじめ溶かして濾過し、37℃に暖めておいた2 mg/mlコラゲナーゼV / PBSを加え、37℃で10分間インキュベートした。この間、3分ごとにピペッティングして細胞を分散させた。ここで得られた細胞分散液を70 umのセルストレイナーに通して、未消化な部位や凝集塊などを除去し、DMEM/F12+10% FCSを倍量加えてコラゲナーゼの酵素活性を停止させた。その後上記同様に遠心分離し、ペレットを膵島形成培養用培地(DMEM/F12 ham+5% FCS+ゲンタマイシン+ニコチンアミド+2Me+HEPES)で再び分散させ、細胞数をカウントして以下の実験に用いた。
2. Method
(1) Isolation of fetal pancreatic cells The fetal pancreas from embryonic day 16.5 (E16.5) was carefully separated so as not to contaminate surrounding tissues. The separated pancreas was placed in ice-cold PBS, centrifuged at 4 ° C. and 1200 rpm for 3 minutes, and the supernatant was discarded. 2 mg / ml collagenase V / PBS that had been pre-dissolved, filtered, and warmed to 37 ° C. was added, and incubated at 37 ° C. for 10 minutes. During this time, the cells were dispersed by pipetting every 3 minutes. The cell dispersion obtained here was passed through a 70 um cell strainer to remove undigested sites and aggregates, and double the amount of DMEM / F12 + 10% FCS to stop the enzyme activity of collagenase. . Thereafter, centrifugation was performed in the same manner as described above, and the pellet was dispersed again with a culture medium for islet formation culture (DMEM / F12 ham + 5% FCS + gentamicin + nicotinamide + 2Me + HEPES), and the number of cells was counted and used for the following experiment. .

(2) セルソーターを用いたDlk陽性PCLP-1陽性細胞の分離
上記方法によって得られた細胞は、10% FBS,1xITS,10 mMニコチンアミド,20ng/mlインスリン,5 mM L-グルタミンを含んだDMEM/F12培地(膵細胞用培地)に懸濁し、1/50倍量の抗-FcR 抗体を加えて4℃で15分後、1/50倍量のビオチン化抗Dlk抗体を加えて4℃で30分処理した。10倍量の氷冷したPBSで洗浄後、原液のPE抗PCLP1抗体を加えて懸濁し、1/50倍量のストレプトアビジン結合APCを加えて4℃で30分処理した。次に1/50倍量の7AADを加えて懸濁し4℃で15分処理した。10倍量の氷冷したPBSで洗浄後、PBSに懸濁してFACS Vantageにて、死細胞を取り除いた上でDlkとPCLP1の発現を指標に分画した。実験ごとに分画後にFACSにてDlkやPCLP1による分離精度を再解析した結果、他の画分の細胞の混入はほとんど認められなかった。
(2) Separation of Dlk-positive PCLP-1-positive cells using a cell sorter The cells obtained by the above method were DMEM containing 10% FBS, 1xITS, 10 mM nicotinamide, 20 ng / ml insulin, 5 mM L-glutamine. Suspend in / F12 medium (pancreatic cell culture medium), add 1 / 50-fold amount of anti-FcR antibody for 15 minutes at 4 ° C, then add 1 / 50-fold amount of biotinylated anti-Dlk antibody at 4 ° C. Processed for 30 minutes. After washing with 10 times the amount of ice-cold PBS, the stock PE anti-PCLP1 antibody was added and suspended, and 1/50 times the amount of streptavidin-conjugated APC was added and treated at 4 ° C. for 30 minutes. Next, 1 / 50-fold amount of 7AAD was added and suspended, and treated at 4 ° C. for 15 minutes. After washing with 10 times the amount of ice-cold PBS, the cells were suspended in PBS, and dead cells were removed by FACS Vantage, followed by fractionation using Dlk and PCLP1 expression as indicators. After the fractionation for each experiment, the separation accuracy by Dlk and PCLP1 was reanalyzed by FACS. As a result, almost no contamination of other fractions was observed.

(3) コロニー形成能
セルソーターによって分離した細胞を鈴木らによって開発された膵臓細胞培養用培地を改良した培地 (DMEM/F12+10%FCS+2-Me+ニコチンアミド+HEPES+ゲンタマイシン+デキサメタゾン+ITS-x+EGF+HGF)に懸濁し、100細胞/cm2の細胞密度でゼラチンコートディッシュに播種した。培養5日後に形成したコロニーを位相差顕微鏡において観察し、コロニー数を数えた。さらに、形成したコロニーの大きさをコロニー内の細胞数を指標に分類し、コロニー内に50個以下、51個から100個、101個以上の細胞数が認められたコロニーをそれぞれ小、中、大とした。それぞれのコロニー数を数え、数値化してグラフにした。
(3) Colony-forming ability Cells that have been isolated by a cell sorter are modified pancreatic cell culture media developed by Suzuki et al. (DMEM / F12 + 10% FCS + 2-Me + nicotinamide + HEPES + gentamicin + dexamethasone + ITS-x + EGF + HGF) and seeded on a gelatin-coated dish at a cell density of 100 cells / cm 2 . Colonies formed after 5 days of culture were observed with a phase contrast microscope, and the number of colonies was counted. Furthermore, the size of the formed colony is classified using the number of cells in the colony as an index, and the colonies in which the number of cells of 50 or less, 51 to 100, 101 or more are recognized in the colonies are small, medium, It was big. The number of each colony was counted and digitized into a graph.

(4) 膵島形成培養法
上記細胞調製法で得られた細胞を膵島形成培養用培地に懸濁し、培地量を200μl/cm2にて5x104細胞/cm2で播種した。24時間後に20 ng/ml EGF,10 ng/mlインスリン, 10nM,10 ng/ml GLP-1を添加した培地に交換し、以降48時間ごとに培地を交換する。培養5日目あたりでコンフルエントになり、培養10日目あたりでは培養の立体化が見られる。これらを任意のタイミングで回収し、以下の実験に使った。
(4) Islet Formation Culture Method The cells obtained by the above cell preparation method were suspended in the islet formation culture medium and seeded at 5 × 10 4 cells / cm 2 at 200 μl / cm 2 . After 24 hours, the medium is replaced with medium supplemented with 20 ng / ml EGF, 10 ng / ml insulin, 10 nM, 10 ng / ml GLP-1, and the medium is replaced every 48 hours thereafter. The culture becomes confluent around the 5th day of culture, and the 3D culture is seen around the 10th day of culture. These were collected at an arbitrary timing and used for the following experiments.

(5) 糖尿病モデルマウスの作成
8週齢のC57BL/6野性型マウスにストレプトゾトシン(STZ)を腹腔に150 mg/kg(体重)で投与し、1週間おきに血糖を計測した。血糖値が400から500 mg/dL程度まで上昇したマウスを糖尿病モデルマウスとした。また、野性型のマウスの血糖値が237.7±5.6mg/dLであるため、300 mg/dLに満たない野性型とほぼ同等の血糖値を示すマウスは血糖の高くないマウスとして使用した。
(5) Preparation of diabetes model mice
Streptozotocin (STZ) was administered intraperitoneally at 150 mg / kg (body weight) to 8-week-old C57BL / 6 wild-type mice, and blood glucose was measured every other week. Mice whose blood glucose level increased from 400 to 500 mg / dL were used as diabetes model mice. Moreover, since the blood glucose level of the wild type mouse was 237.7 ± 5.6 mg / dL, a mouse showing a blood glucose level almost equivalent to the wild type less than 300 mg / dL was used as a mouse with no high blood sugar.

(6) 腎被膜下への移植
胎児膵臓細胞もしくは培養12日目の細胞をコラゲナーゼ処理によって回収し、DMEM/F12+10% FCSを倍量加えて酵素活性を阻害後、遠心分離したペレットをPBSに懸濁して5x105細胞相当を28Gの注射針で糖尿病モデルマウスの腎被膜下に移植した。
(6) Fetal pancreatic cells transplanted under the kidney capsule or cells on the 12th day of culture are collected by collagenase treatment, double the amount of DMEM / F12 + 10% FCS is added to inhibit the enzyme activity, and then the centrifuged pellet is added to PBS. 5 × 10 5 cells were suspended and then transplanted under the kidney capsule of a diabetes model mouse with a 28G needle.

(7) 血糖測定
マウスの尾静脈にメスで切れ目を入れ、出血した静脈血をヘマトクリット管で回収した後、直ちに簡易血糖測定機(ACCU-Chek Compact)にて血糖を測定した。
(7) Blood glucose measurement A cut was made in the tail vein of the mouse with a scalpel, and after bleeding venous blood was collected with a hematocrit tube, blood glucose was immediately measured with a simple blood glucose meter (ACCU-Chek Compact).

(8) プレート上での免疫染色
培養をPBSで洗浄し、氷冷した新鮮な4% PFA/PBSで3時間固定した。その後PBSで2回洗浄し、0.02% Triton/PBSで室温30分間処理し、さらにPBSで洗浄した後に15μl/mlヤギ血清、ロバ血清を必要に応じて使い、ブロッキングした。ブロッキングしたサンプルは1次抗体と4℃で一晩反応させた。翌日サンプルをPBSで30分3回洗浄し、2次抗体と4℃で一晩反応させた。再びPBSで30分3回洗浄し、3次抗体と4℃で一晩反応させた。さらにPBSで30分3回洗浄後、DAPIで10分核を染色してPBSで30分3回洗浄し、純水で洗浄後、封入剤(Gel/Mount)を一面に滴下することによって封入した。封入剤を4℃で一晩乾燥後、ニコン製倒立顕微鏡にて観察した。
(8) The immunostaining culture on the plate was washed with PBS and fixed with ice-cooled fresh 4% PFA / PBS for 3 hours. Thereafter, the plate was washed twice with PBS, treated with 0.02% Triton / PBS for 30 minutes at room temperature, further washed with PBS, and then blocked using 15 μl / ml goat serum or donkey serum as necessary. The blocked sample was reacted with the primary antibody at 4 ° C. overnight. The next day, the sample was washed 3 times with PBS for 30 minutes, and reacted with the secondary antibody at 4 ° C. overnight. The plate was again washed with PBS three times for 30 minutes, and reacted with the tertiary antibody at 4 ° C. overnight. After washing with PBS for 30 minutes 3 times, DAPI was stained for 10 minutes with nucleus, washed with PBS for 30 minutes 3 times, washed with pure water, and encapsulated by dropping the mounting agent (Gel / Mount) onto one side. . The mounting medium was dried at 4 ° C. overnight and then observed with an inverted microscope manufactured by Nikon.

(9) 凍結切片の免疫染色
培養はコラゲナーゼ処理によってシート状に剥がして回収し、氷冷した新鮮な4% PFA/PBSで4℃一晩固定した。胎児膵臓や移植塊は摘出後すぐに氷冷した新鮮な4% PFA/PBSで4℃一晩固定した。その後10%スクロース/PBS、 20% スクロース/PBS、30% スクロース/PBSで順番に置換し、OCT Compoundで包埋して-80℃で保存した。包埋したブロックはミクロトーム (Cryostat) で凍結切片にし、スライドグラスに貼付けた後、風乾して免疫染色を行った。風乾した凍結切片はPBSで5分洗浄後0.02% Triton/PBS処理し、再びPBSで洗浄後15μl/mlヤギ血清、ロバ血清を必要に応じて用いてブロッキングした。ブロッキングしたサンプルは1次抗体と4℃一晩反応させ、PBSで10分3回洗浄後、2次抗体と室温90分反応させた。さらにPBSで10分3回洗浄した後、3次抗体と室温90分反応させ、再びPBSで10分3回洗浄後にDAPIで5分核を染色し、さらにPBSで10分3回洗浄後に純水で洗浄後に封入剤を滴下してカバーグラスによってマウントし、Zeiss製正立顕微鏡で観察した。
(9) The immunostained culture of the frozen section was recovered by peeling it into a sheet by collagenase treatment, and fixed with ice-cooled fresh 4% PFA / PBS at 4 ° C. overnight. The fetal pancreas and transplanted mass were fixed overnight at 4 ° C. with fresh 4% PFA / PBS cooled with ice immediately after excision. Thereafter, 10% sucrose / PBS, 20% sucrose / PBS, and 30% sucrose / PBS were sequentially replaced, embedded with OCT Compound, and stored at -80 ° C. The embedded block was frozen with a microtome (Cryostat), attached to a slide glass, air-dried and immunostained. The air-dried frozen section was washed with PBS for 5 minutes, treated with 0.02% Triton / PBS, washed again with PBS, and blocked with 15 μl / ml goat serum or donkey serum as necessary. The blocked sample was reacted with the primary antibody overnight at 4 ° C., washed with PBS three times for 10 minutes, and then reacted with the secondary antibody for 90 minutes at room temperature. After washing with PBS for 10 minutes 3 times, react with the tertiary antibody at room temperature for 90 minutes, again wash with PBS for 10 minutes 3 times, stain 5 minutes with DAPI, and further wash with PBS for 10 minutes 3 times with pure water After washing, the mounting medium was dropped, mounted with a cover glass, and observed with a Zeiss upright microscope.

(10) 顕微鏡観察
蛍光による免疫染色は、プレート上の染色はニコン製倒立顕微鏡で、凍結切片の染色はZeiss製正立顕微鏡で観察した。どちらもMATSUNAMI製デジタルカメラで1色ずつ蛍光強度を撮影し、画像処理ソフト (Aqua cosmos) によって疑似カラーで色をつけた。
(10) Microscopic observation As for immunostaining by fluorescence, staining on a plate was observed with an inverted microscope made by Nikon, and staining of a frozen section was observed with an upright microscope made by Zeiss. In both cases, the fluorescence intensity was photographed for each color with a MATSUNAMI digital camera, and colored with pseudo color using image processing software (Aqua cosmos).

3.結果
(1) 胎児膵臓前駆細胞の同定と性状解析
細胞表面抗原による細胞の分類は、幹/前駆細胞研究の最も進んでいる血球系の研究で確立された。この手法が実質臓器の一つである肝臓に応用できることが明らかにされ(非特許文献28)、本願発明では膵臓においても同様の手法が応用できると考えた。肝臓での結果を踏まえて、主に肝臓の前駆細胞に発現する分子に注目して、膵臓での細胞表面抗原の発現をデータベース検索した。その結果、胎児肝臓において前駆細胞に発現しているDlkとPCLP1が膵臓においても有意に発現していることが明らかとなった。そこでこれらの分子が肝臓と同様に未分化な膵臓細胞に発現していると仮定して以下の実験を行った。
3. result
(1) Identification and characterization of fetal pancreatic progenitor cells Cell classification by cell surface antigen was established by the most advanced blood cell system research in stem / progenitor cell research. It has been clarified that this method can be applied to the liver which is one of the organs (Non-patent Document 28), and the present invention considered that the same method can be applied to the pancreas. Based on the results in the liver, we focused on the molecules expressed in the progenitor cells of the liver, and searched the database for the expression of cell surface antigens in the pancreas. As a result, it was revealed that Dlk and PCLP1 expressed in progenitor cells in the fetal liver were also significantly expressed in the pancreas. Therefore, the following experiment was performed on the assumption that these molecules are expressed in undifferentiated pancreatic cells as in the liver.

まず、膵臓発生におけるPCLP1およびDlkの発現をフローサイトメーター(FCM)によって解析した(図1a)。その結果、胎児期の膵臓にはPCLP1とDlkが発現していた。PCLP1の発現は出生後に減少し、Dlkの発現は胎児期から成体まで認められた。これらの細胞をPCLP1+Dlk+, PCLP1+Dlk-, PCLP1-Dlk+, PCLP1-Dlk-の4画分に分け、それぞれの画分の割合を数値化した(図1b)。次にそれぞれの胎齢の膵臓から回収できる細胞数(図1c)を元に、上記4画分に含まれる細胞を1個体あたりの細胞数に換算した(図1d)。この細胞調製法によると、1個体あたりの膵臓の全細胞数はE14.5で2.6x105、E16.5で6.9x105、E18.5で1.1x106であり、E14.5からE18.5にかけて、膵臓の細胞数が2日で約2倍のペースで増殖していた(図1c))。この結果とFCMで得られた各画分の割合から、1個体に含まれる各画分の細胞数を算定した(図1d))。PCLP1+Dlk+細胞はE14.5からE16.5にかけて増加したが、E16.5からE18.5にかけてはほとんど増加しなかった。PCLP1+Dlk-細胞は希少な画分で、E14.5からE18.5にかけてコンスタントに増加していた。PCLP1-Dlk+細胞はE14.5からE16.5にかけて約2.5倍に増加したが、E16.5からE18.5にかけてはほとんど変化しなかった。PCLP1-Dlk-細胞はE14.5からE16.5ではわずか増加したのみであるが、E16.5からE18.5では約5倍に増加した。 First, the expression of PCLP1 and Dlk in pancreas development was analyzed by a flow cytometer (FCM) (FIG. 1a). As a result, PCLP1 and Dlk were expressed in the fetal pancreas. PCLP1 expression decreased after birth, and Dlk expression was observed from fetal to adult. These cells were divided into four fractions, PCLP1 + Dlk + , PCLP1 + Dlk , PCLP1 Dlk + , and PCLP1 Dlk , and the ratio of each fraction was quantified (FIG. 1 b). Next, based on the number of cells recoverable from each fetal pancreas (FIG. 1c), the cells contained in the above four fractions were converted to the number of cells per individual (FIG. 1d). According to this cell preparation method, the total cell number in the pancreas per individual E14.5 in 2.6 x 10 5, E16.5 in 6.9X10 5, a 1.1 × 10 6 in E18.5, from E14.5 E18.5 In the meantime, the number of cells in the pancreas grew at about twice the pace in 2 days (FIG. 1c)). From this result and the ratio of each fraction obtained by FCM, the number of cells of each fraction contained in one individual was calculated (FIG. 1d)). PCLP1 + Dlk + cells increased from E14.5 to E16.5, but hardly increased from E16.5 to E18.5. PCLP1 + Dlk cells were a rare fraction and constantly increased from E14.5 to E18.5. PCLP1 Dlk + cells increased about 2.5 times from E14.5 to E16.5, but hardly changed from E16.5 to E18.5. PCLP1 Dlk cells increased only slightly from E14.5 to E16.5, but increased approximately 5-fold from E16.5 to E18.5.

次に、PCLP1やDlkを発現する細胞の膵臓発生過程における局在を調べるために、免疫染色を行った(図2〜4)。胎児膵臓の連続切片を作成して隣接する切片を膵臓に発現する蛋白の抗体で染色することによってPCLP1やDlkを発現する細胞の局在を検討した。E14.5ではPCLP1+Dlk+細胞(図2矢印)やPCLP1+Dlk-細胞(図2中抜き矢印)、PCLP1-Dlk+細胞(図2矢頭)は胎児膵臓内にランダムに散在し、アミラーゼ、インスリン、グルカゴン等を発現する細胞にはPCLP1やDlkの発現は認められなかった。PCLP1-Dlk-細胞はPCLP1+Dlk+細胞やPCLP1+Dlk-細胞から離れた部位に集合し、分化した細胞はこの画分に含まれていた(図2)。以上より、E14.5においては様々な細胞がランダムに散在するが、分化した細胞と分化していない細胞の存在する領域は独立して存在し、PCLP1やDlkの発現は未分化な細胞が存在する部分に存在することが明らかになった。 Next, immunostaining was performed to examine the localization of cells expressing PCLP1 and Dlk in the pancreas development process (FIGS. 2-4). The localization of cells expressing PCLP1 and Dlk was examined by preparing serial sections of fetal pancreas and staining adjacent sections with antibodies of proteins expressed in the pancreas. In E14.5, PCLP1 + Dlk + cells (arrow in Fig. 2) and PCLP1 + Dlk - cells (arrow in Fig. 2), PCLP1 - Dlk + cells (arrow in Fig. 2) are randomly scattered in fetal pancreas, amylase, PCLP1 and Dlk expression was not observed in cells expressing insulin, glucagon and the like. PCLP1 Dlk cells gathered at sites distant from PCLP1 + Dlk + cells and PCLP1 + Dlk cells, and differentiated cells were included in this fraction (FIG. 2). From the above, in E14.5, various cells are randomly scattered, but there are independent areas where differentiated cells and undifferentiated cells exist, and there are undifferentiated cells that express PCLP1 and Dlk. It became clear that it exists in the part to be.

E16.5では、PCLP1+Dlk+細胞はダクト様構造部位(図3矢印)とその周辺部に散在し、PCLP1+Dlk-細胞は大小のダクト (図3中抜き矢印)に、PCLP1-Dlk+細胞はダクト周辺のPCLP1+Dlk+細胞の外側(図3矢頭で囲んだ部分)に、PCLP1-Dlk-細胞はこれらと別の領域でアミラーゼやインスリンを産生するすでに分化している細胞であった(図3中抜き矢印)。こうした免疫染色の結果から、E14.5では分化した細胞と分化していない細胞がある程度ランダムに散在していたが、E16.5では未分化な細胞はダクトとその周辺に存在し、分化した細胞はこれらとは異なる領域に存在することが明らかになった。以下(2)において後述するが、この時期には、腺房、膵島、膵管や血管を形成する細胞がそれぞれに特有の構造を形成し始める時期であり(図3-10)、大規模な細胞の移動が起きていることが考えられる。 In E16.5, PCLP1 + Dlk + cells are scattered in the duct-like structural site (arrow in Fig. 3) and its periphery, and PCLP1 + Dlk - cells are placed in large and small ducts (arrow in Fig. 3), PCLP1 - Dlk + The cells were outside the PCLP1 + Dlk + cells around the duct (the part surrounded by the arrow in Fig. 3), and the PCLP1 - Dlk - cells were already differentiated cells that produced amylase and insulin in other areas. (Outlined arrow in Fig. 3). From these immunostaining results, differentiated and undifferentiated cells were scattered to some extent in E14.5, but in E16.5, undifferentiated cells were present in the duct and its surroundings, and differentiated cells. Was found to exist in a different region. As described later in (2), at this time, cells that form acinar, pancreatic islets, pancreatic ducts and blood vessels begin to form their own structures (Fig. 3-10). It is possible that the movement is happening.

E18.5では、PCLP1+Dlk+細胞は大小のダクト様構造の周辺部位に存在し(図4矢印)、PCLP1+Dlk-細胞はダクト(図4中抜き矢印)に、PCLP1-Dlk+細胞はPCLP1+Dlk+細胞の周辺に(図4矢頭)存在した。一方、PCLP1-Dlk-細胞は、これらとは別の領域に存在しており、アミラーゼやインスリンを産生していた。このように、腺房、膵島、膵管、血管の3次元構造がすでに出来上がっているE18.5においては、E16.5で認められた分化した細胞の存在する領域と未分化な細胞の存在する領域がさらに明確に隔てられるようになったと考えられる。 In E18.5, PCLP1 + Dlk + cells are present in the periphery of large and small duct-like structures (Fig. 4 arrows), PCLP1 + Dlk - cells are in ducts (open arrows in Fig. 4), and PCLP1 - Dlk + cells are It was present around the PCLP1 + Dlk + cells (arrowhead in FIG. 4). On the other hand, PCLP1 - Dlk - cells existed in a different region and produced amylase and insulin. Thus, in E18.5, where the three-dimensional structure of the acinus, pancreatic islet, pancreatic duct, and blood vessel has already been completed, the area where differentiated cells existed in E16.5 and the area where undifferentiated cells exist Seems to be more clearly separated.

以上をまとめると、アミラーゼ、グルカゴン、インスリンを発現する細胞はE14.5ですでに存在するが、ランダムに散在しているのと同様に、PCLP1やDlkを発現する細胞は分化した細胞とは異なる箇所でランダムに存在している。E16.5からE18.5までは、膵島、腺房、血管や導管が形成される時期であるが、これらは膵臓内の特定部位に存在し、それらはPCLP1やDlkを発現しない。PCLP1やDlkを発現する細胞はこれらの構造を形成する細胞とは明確に異なる部位に存在している。さらに発生が進み出生後になると、このような分化した細胞が存在しない領域がなくなり、PCLP1やDlkを発現する細胞はダクト周辺もしくは実質と実質の間の狭い箇所に散在するようになった。以上のデータを総合すると、E16.5以前のPCLP1+Dlk+細胞が膵臓幹/前駆細胞である可能性が示唆された。 In summary, cells that express amylase, glucagon, and insulin already exist in E14.5, but PCLP1 and Dlk-expressing cells are different from differentiated cells, as are randomly scattered cells. Randomly present at locations. E16.5 to E18.5 are the time when pancreatic islets, acinar, blood vessels and ducts are formed, but they are present at specific sites in the pancreas and they do not express PCLP1 or Dlk. Cells expressing PCLP1 and Dlk are present at sites distinctly different from the cells that form these structures. As the development further progressed and after birth, there was no region where such differentiated cells were present, and cells expressing PCLP1 and Dlk were scattered around the duct or in a narrow space between the parenchyma and the parenchyma. Taken together, these data suggest that PCLP1 + Dlk + cells before E16.5 may be pancreatic stem / progenitor cells.

E16.5以前のPCLP1+Dlk+画分に膵臓の幹/前駆細胞が含まれていることを確かめるために、膵臓細胞の分化段階特異的と考えられている遺伝子(図5a)の発現を定量PCRで検討した(図5b〜d)。その結果、腺房の前駆細胞に発現しているPTF1a-p48はE14.5のPCLP1-Dlk+細胞、E16.5のPCLP1-Dlk+細胞、PCLP1-Dlk-細胞にも発現しており(図5c)、膵島の前駆細胞に発現しているNgn3はE14.5のPCLP1-Dlk-細胞に発現していた(図5b)。PTF1a-p48やNgn3は腺房や膵島を形成しているE18.5では発現していないことから、これらを発現する細胞は、未熟であり3次元の膵島構造を形成していないが、すでに腺房や膵島といった実質細胞に運命決定された細胞であることが示唆された。一方、E14.5からE16.5のPCLP1+Dlk+細胞やPCLP1+Dlk-細胞はPTF1a-p48やNgn3を発現していないため、ダクトに運命決定したか、もしくはこの時点でまだ運命決定していない細胞であることが示唆された。免疫染色の結果から、PCLP1+Dlk+細胞やPCLP1+Dlk-細胞はダクトとその周辺に存在しており、アミラーゼやグルカゴン、インスリンを発現する細胞には発現していなかった。また、ダクトとその周辺に存在する膵臓の幹細胞に発現するといわれているネスチン(Zulewski H et al. (2001) Diabetes 50, 521-533)がE14.5のPCLP1+Dlk+,PCLP1+Dlk-細胞やE16.5のPCLP1+Dlk+,PCLP1+Dlk-,PCLP1-Dlk+細胞に発現している(図5d)ことから、今まで膵臓の幹細胞を含むと考えられてきたネスチン陽性細胞は単一の細胞集団ではなく、表面抗原の発現から3つの画分に分けられた。先の免疫染色の結果(図2〜4)から、PCLP1+Dlk+細胞はダクトとその周辺に存在し、PCLP1+Dlk-細胞はダクトのみに存在することから、PCLP1+Dlk-細胞はダクトに運命決定した細胞であり、PCLP1+Dlk+細胞が胎児膵臓の幹/前駆細胞であると考えられる。 Quantify expression of pancreatic cell differentiation-specific genes (Figure 5a) to ensure that pre-E16.5 PCLP1 + Dlk + fractions contain pancreatic stem / progenitor cells It examined by PCR (FIG. 5b-d). As a result, Ptf1a-p48 is PCLP1 of E14.5 expressing the acinar progenitors - Dlk + cells, PCLP1 of E16.5 - Dlk + cells, PCLP1 - Dlk - also expressed in cells (Fig. 5c) Ngn3 expressed in islet progenitor cells was expressed in PCLP1 - Dlk - cells of E14.5 (FIG. 5b). Since PTF1a-p48 and Ngn3 are not expressed in E18.5, which forms acinars and islets, the cells that express them are immature and do not form a three-dimensional islet structure. It was suggested that the cells were fate-determined as parenchymal cells such as bunches and islets. On the other hand, PCLP1 + Dlk + cells and PCLP1 + Dlk of E16.5 from E14.5 - cells because it does not express Ptf1a-p48 and Ngn3, or not fate decisions in the duct, or still not determined fate at this point It was suggested that there were no cells. As a result of immunostaining, PCLP1 + Dlk + cells and PCLP1 + Dlk cells were present in and around the duct and were not expressed in cells expressing amylase, glucagon and insulin. Nestin (Zulewski H et al. (2001) Diabetes 50, 521-533), which is said to be expressed in the pancreas stem cells existing in the duct and its surroundings, is PCLP1 + Dlk + , PCLP1 + Dlk cells of E14.5 and E16.5 of PCLP1 + Dlk +, PCLP1 + Dlk -, PCLP1 - Dlk + since expressing (FIG. 5d) to the cells, nestin-positive cells has been considered to include pancreatic stem cells ever single It was divided into three fractions based on surface antigen expression, rather than the cell population. From the previous immunostaining results (Fig. 2~4), PCLP1 + Dlk + cells are present in and around the duct, PCLP1 + Dlk - since cells are present only in the duct, PCLP1 + Dlk - cells in the duct It is thought that PCLP1 + Dlk + cells are fetal pancreatic stem / progenitor cells.

以上の結果から、E16.5までのPCLP1+Dlk+細胞に胎児膵臓の幹/前駆細胞が含まれており、これまでに想定されていた膵臓幹/前駆細胞を表面抗原であるPCLP1とDlkの発現によってさらに分画し、PCLP1+Dlk+細胞として濃縮することができた。
免疫染色や遺伝子発現の結果より、E16.5以前のPCLP1+Dlk+細胞に膵臓幹/前駆細胞が含まれていることが示唆された。そこで、増殖能を指標に幹/前駆細胞活性を調べるために、E16.5のPCLP1+Dlk+細胞とPCLP1+Dlk+以外の細胞(以下その他の細胞)とのコロニー形成能を比較した(図6)。E16.5胎児膵臓を酵素処理によって単一細胞に分散し、セルソーターを用いてPCLP1+Dlk+細胞とその他の細胞に分画してゼラチンコートディッシュに低密度(100細胞/cm2)で播種し5日間培養した。その結果、E16.5の膵臓において1x103個の細胞あたり、未分画細胞で43.5±3.8個、PCLP-1+Dlk+細胞で74.3±8.3個、その他の細胞で37.9±2.45個のコロニーができた(図6a)。すなわち、PCLP1+Dlk+細胞のコロニー形成能が約2倍高いことが示された。さらに、このコロニーを大(コロニー内の細胞数101個以上)、中(コロニー内の細胞数50個から100個)、小(コロニー内の細胞数50個未満)の3つに分け、上記コロニーの内訳を調べた(図6b)。その結果、PCLP1+Dlk+細胞は大きなコロニーを多数形成したが、その他の細胞は小さいコロニーしか形成しないことから、E16.5膵臓細胞では、増殖能が高い細胞はPCLP1+Dlk+細胞に含まれることが明らかとなった。
以上より、E16.5以前のPCLP1+Dlk+細胞は増殖性の高い膵臓前駆細胞を含むが、E18.5以降ではこれらの細胞が分化していると考えられる。その他の細胞は遺伝子発現と組織学的解析から、それぞれ膵管、外分泌部、内分泌部にすでに運命決定した細胞を含むと考えられる。
From the above results, PCLP1 + Dlk + cells up to E16.5 contain fetal pancreatic stem / progenitor cells, and the previously proposed pancreatic stem / progenitor cells were treated with surface antigens PCLP1 and Dlk. Further fractionation by expression could be concentrated as PCLP1 + Dlk + cells.
The results of immunostaining and gene expression suggested that PCLP1 + Dlk + cells before E16.5 contain pancreatic stem / progenitor cells. Therefore, in order to investigate stem / progenitor cell activity using proliferation ability as an index, the colony-forming ability of E16.5 PCLP1 + Dlk + cells and cells other than PCLP1 + Dlk + (hereinafter, other cells) was compared (Fig. 6). Disperse E16.5 fetal pancreas into single cells by enzyme treatment, fractionate into PCLP1 + Dlk + cells and other cells using a cell sorter, and seed at low density (100 cells / cm 2 ) in gelatin-coated dishes Cultured for 5 days. As a result, 43.5 ± 3.8 unfractionated cells, 74.3 ± 8.3 PCLP-1 + Dlk + cells, and 37.9 ± 2.45 other cells per 1 × 10 3 cells in the E16.5 pancreas (Fig. 6a). That is, it was shown that the colony forming ability of PCLP1 + Dlk + cells was about 2 times higher. Further, the colony is divided into three groups: large (the number of cells in the colony is 101 or more), medium (the number of cells in the colony is 50 to 100), and small (the number of cells in the colony is less than 50). Was examined (Fig. 6b). As a result, PCLP1 + Dlk + cells formed many large colonies, but other cells only formed small colonies, so in E16.5 pancreatic cells, cells with high proliferative potential are included in PCLP1 + Dlk + cells It became clear.
From the above, PCLP1 + Dlk + cells before E16.5 contain highly proliferative pancreatic progenitor cells, but these cells are considered to be differentiated after E18.5. Other cells are considered to contain cells that are already destined for the pancreatic duct, exocrine region, and endocrine region, respectively, based on gene expression and histological analysis.

(2) 新規膵臓細胞培養法の開発
上記のようにE16.5以前のPCLP1+Dlk+細胞が膵臓前駆細胞を含むと考えられたことから、これらを詳細に解析するために新規胎児膵臓培養系の作成に取り組んだ。
まず膵島形成が行われる時期を特定するために、胎児膵臓の凍結切片を作成し、アミラーゼ、インスリン、グルカゴンの免疫染色を行った(図7)。その結果、E14.5ではアミラーゼ、インスリン、グルカゴンを産生する細胞が存在するが、胎児膵臓内に散在していた。E16.5では腺房が形成され始めており、グルカゴンやインスリンを産生する細胞が成体において存在すべき部位の周辺に集まっていたが膵島は形成していなかった。これらの細胞はE18.5において膵島の構造を形成し始めており、出生後には成体と同様の3次元構造をとっていた。以上の結果により、E16.5以前の膵臓には腺房や膵島の3次元構造を構築する能力をもつ前駆細胞が存在している可能性が示唆された。
(2) Development of a new pancreatic cell culture method As described above, PCLP1 + Dlk + cells before E16.5 were considered to contain pancreatic progenitor cells, and a new fetal pancreatic culture system was used to analyze these in detail. Worked on creating.
First, in order to identify the timing of islet formation, frozen sections of fetal pancreas were prepared, and amylase, insulin, and glucagon were immunostained (FIG. 7). As a result, in E14.5, cells that produce amylase, insulin, and glucagon existed, but were scattered in the fetal pancreas. In E16.5, acinar began to form, and cells producing glucagon and insulin gathered around the site that should be present in adults, but no islets were formed. These cells began to form islet structures at E18.5 and had a three-dimensional structure similar to that of adults after birth. These results suggest that there may be progenitor cells that have the ability to construct a three-dimensional structure of the acinus and islets in the pancreas before E16.5.

膵島を形成する直前であるE16.5胎児膵臓細胞の膵島への分化能力を検討するために、E16.5胎児膵臓細胞を培養して外分泌部と膵島、膵管を形成させられる培養系を作成した。本培養系ではDMEM/F12に10% FCS, 2Me,ニコチンアミド, HEPES,ITS-x,インスリン,L-グルタミン,ゲンタマイシンを添加した培地を用いて細胞を播種して、細胞播種24時間後にEGF, HGFを加えた培地に交換し、以後48時間ごとに培地を交換した。E16.5胎児膵臓を酵素処理によって単一細胞へ分散してゼラチンコートディッシュに播種すると、単層の付着細胞層ができた。その後、5日目前後で球状の細胞塊が単層の付着細胞の上に形成され、球状の細胞塊は12日目までにさらに大きくなった。この細胞塊は以下に詳述するようにインスリンやグルカゴンを発現しており、機能的な膵島と考えられる。さらにこの培養において形成される膵島様構造物の数を1個体あたりに換算すると、約120個であった (図8a)。これは生体で形成される膵島の数にほぼ匹敵する。以上より、この胎児膵臓培養法は膵島の三次元構造を再現すると考えられる。しかし、同様の培養により、E18.5の膵臓細胞では膵島様構造物が形成されなかった(図8a)。すなわち、この培養法では、E16.5の膵島を形成する前の膵臓細胞は膵島様構造物を構築するが、E18.5以降の膵島がすでに形成された膵臓の細胞では膵島様構造物を形成しない (図8a)。したがって、本培養系は発生過程を忠実に反映しており、発生の分化過程を逆行するものではないことが示唆された。   To examine the ability of E16.5 fetal pancreatic cells to differentiate into pancreatic islets, just before the formation of pancreatic islets, we created a culture system that allows E16.5 fetal pancreatic cells to be cultured to form exocrine sites, islets, and pancreatic ducts . In this culture system, cells were seeded using a medium supplemented with 10% FCS, 2Me, nicotinamide, HEPES, ITS-x, insulin, L-glutamine, and gentamicin in DMEM / F12, and EGF, 24 hours after cell seeding. The medium was changed to a medium supplemented with HGF, and thereafter the medium was changed every 48 hours. When E16.5 fetal pancreas was dispersed into single cells by enzyme treatment and seeded on a gelatin-coated dish, a single adherent cell layer was formed. Thereafter, a spherical cell mass was formed on the monolayer adherent cells around day 5, and the spherical cell mass became larger by the 12th day. As described in detail below, this cell mass expresses insulin and glucagon and is considered to be a functional islet. Furthermore, when the number of islet-like structures formed in this culture was converted per individual, it was about 120 (FIG. 8a). This is almost equal to the number of islets formed in the living body. From the above, it is considered that this fetal pancreas culture method reproduces the three-dimensional structure of islets. However, by the same culture, an islet-like structure was not formed in E18.5 pancreatic cells (FIG. 8a). In other words, in this culture method, pancreatic cells before the formation of E16.5 islets form an islet-like structure, but pancreatic islets already formed from E18.5 and later arelet-like structures. Not (Figure 8a). Therefore, it was suggested that this culture system faithfully reflects the developmental process and does not reverse the differentiation process of development.

上記の培養法により形成された膵島様構造物の機能を評価するために、培養細胞を回収し、成体膵臓の腺房や膵島で特異的に発現する遺伝子の発現を検討した(図8b)。その結果、培養前に比べ、培養後は成体膵島で特異的に発現するPdx-1やインスリンの発現が上昇し、腺房で特異的に発現するアミラーゼの発現が減少していた。このように本培養法は、未分化なE16.5胎児膵臓細胞を膵島細胞へと分化誘導していると考えられる。さらに、アミラーゼ、インスリン、グルカゴンの免疫染色により (図9)、培養細胞の大部分を占める単層の付着細胞の一部はアミラーゼを産生し、球状の細胞塊は中心部にインスリン、周辺部にグルカゴン産生細胞が存在することが明らかになった。この構造は成体マウス膵臓における膵島の構造に一致している。また、遺伝子発現のデータは、これらの細胞が培地に含まれるインスリンなどを吸着しているのではなく、それぞれの遺伝子を自ら発現していることを示している。
以上の結果より、本培養系は成体膵臓の三次元細胞構築を再現するものと考えられる。
In order to evaluate the function of the islet-like structure formed by the culture method described above, the cultured cells were collected and examined for the expression of genes that are specifically expressed in the acinar and islets of the adult pancreas (FIG. 8b). As a result, compared to before culture, expression of Pdx-1 and insulin specifically expressed in adult islets increased after culture, and amylase specifically expressed in acinar decreased. Thus, this culture method is thought to induce differentiation of undifferentiated E16.5 fetal pancreatic cells into islet cells. Furthermore, by immunostaining for amylase, insulin, and glucagon (Fig. 9), some of the single-layer adherent cells that occupy most of the cultured cells produce amylase, and the spherical cell mass is insulin in the center and the periphery. It was revealed that glucagon producing cells exist. This structure is consistent with the islet structure in the adult mouse pancreas. In addition, the gene expression data indicates that these cells do not adsorb insulin or the like contained in the medium but express each gene by themselves.
From the above results, this culture system is considered to reproduce the three-dimensional cell construction of the adult pancreas.

(3) 胎児膵臓前駆細胞の機能解析
上述の通りE16.5胎児膵臓細胞を成体膵臓の三次元細胞構築を再現する培養系を作成した。この培養法により、上記で前駆細胞を含むと考えられたE16.5胎児膵臓PCLP1+Dlk+細胞の分化能を、三次元細胞構築を指標として評価した。その結果、膵島様構造を形成するのはPCLP1+Dlk+細胞のみであり、その他の細胞は膵島様構造を作らず、線維芽細胞様の一層の平面構造のみを形成した。膵島様構造を作る頻度を数値化すると(図10)、膵臓全体の培養では1x105細胞あたり19.0±1.7個の膵島が形成されるのに対し、PCLP1+Dlk+細胞の場合は1x105細胞あたり41.3±4.0個形成し、その他の細胞は膵島様構造を全く作らなかった。これらの結果は、膵島を形成する細胞はPCLP1+Dlk+の画分のみに含まれていることを示すものである。さらに、膵島様構造の大きさを比較すると、未分画細胞の培養では直径が125〜150μm、PCLP1+Dlk+細胞の培養では直径が75〜100μmと大きさに差があった。この結果から、PCLP1+Dlk+細胞が膵島を形成し、その他の細胞は膵島の増殖・成熟に何らかの影響を与えていることが示唆された。
(3) Functional analysis of fetal pancreatic progenitor cells As described above, a culture system that reproduces the three-dimensional cell structure of adult pancreas from E16.5 fetal pancreatic cells was created. By this culture method, the differentiation ability of E16.5 fetal pancreatic PCLP1 + Dlk + cells considered to contain progenitor cells was evaluated using 3D cell construction as an index. As a result, only PCLP1 + Dlk + cells formed the islet-like structure, and other cells did not form the islet-like structure, but formed only a single fibroblast-like planar structure. When the frequency of islet-like structures is quantified (Figure 10), 19.0 ± 1.7 islets are formed per 1x10 5 cells in the whole pancreas culture, whereas 1x10 5 cells in the case of PCLP1 + Dlk + cells 41.3 ± 4.0 cells were formed, and other cells did not form islet-like structures at all. These results indicate that the cells forming the islets are contained only in the PCLP1 + Dlk + fraction. Furthermore, when comparing the size of the islet-like structures, the diameter was 125 to 150 μm in the culture of unfractionated cells, and the diameter was 75 to 100 μm in the culture of PCLP1 + Dlk + cells. These results suggest that PCLP1 + Dlk + cells form islets and other cells have some effect on islet growth and maturation.

PCLP1+Dlk+細胞から形成された3次元細胞塊の構造を解析するために、アミラーゼ、インスリンの免疫染色を行った(図10b)。その結果、PCLP1+Dlk+細胞の培養では単層の付着細胞がアミラーゼを、膵島様構造の中心部がインスリンを産生していた。一方、その他の細胞の培養ではアミラーゼやインスリンの産生がほとんど見られなかった。これらの結果より、腺房と膵島を構成する細胞はPCLP1+Dlk+細胞からのみ出現し、その他の細胞からは出現しないことがわかった。さらに、その他の細胞を長期間(1ヶ月以上)培養すると管状構造が出現するが、PCLP1+Dlk+細胞からは管状構造ができなかった。したがって、その他の細胞には膵管などの管状構造を形成する前駆細胞が含まれることが示唆された。さらに、免疫染色と遺伝子発現の結果からPCLP1+Dlk-細胞が膵管などの管状構造を形成する前駆細胞を含むことが示唆された。 In order to analyze the structure of a three-dimensional cell cluster formed from PCLP1 + Dlk + cells, immunostaining of amylase and insulin was performed (FIG. 10b). As a result, in the culture of PCLP1 + Dlk + cells, monolayer adherent cells produced amylase, and the central part of the islet-like structure produced insulin. On the other hand, amylase and insulin were hardly produced in other cell cultures. From these results, it was found that the cells constituting the acinar and pancreatic islets appeared only from PCLP1 + Dlk + cells and not from other cells. Furthermore, when other cells were cultured for a long period (1 month or longer), tubular structures appeared, but PCLP1 + Dlk + cells did not form tubular structures. Therefore, it was suggested that other cells include progenitor cells that form a tubular structure such as the pancreatic duct. Furthermore, immunostaining and gene expression results suggest that PCLP1 + Dlk cells contain progenitor cells that form tubular structures such as the pancreatic duct.

以上のin vitroの実験結果より、PCLP1+Dlk+細胞は膵臓実質である腺房と膵島(外分泌と内分泌)の幹/前駆細胞であることが示された。さらに、その他の細胞はすでにある程度分化しており、遺伝子発現の結果では腺房や膵島、膵管の前駆細胞であることが示唆されるが、in vitroの実験では膵管と間充織細胞に分化することが示唆された。 The above in vitro experimental results showed that PCLP1 + Dlk + cells are pancreatic parenchyma acinar and islet (exocrine and endocrine) stem / progenitor cells. In addition, other cells have already differentiated to some extent, and gene expression results suggest that they are progenitor cells of the acinus, islets, and pancreatic ducts, but in vitro experiments differentiate into pancreatic ducts and mesenchymal cells. It has been suggested.

(4) 糖尿病モデルマウスへの移植によるPCLP1 + Dlk + 細胞のin vivo機能解析
E16.5胎児膵臓PCLP1+Dlk+細胞の生体内における分化能を解析するために、これらの細胞を糖尿病モデルマウスへ移植することにした。膵島の生体内での機能を調べるためには、糖尿病モデルマウスを作成してその腎被膜下に膵島を移植し、高血糖を改善することを確認するのが最善の策である。そこで、糖尿病モデルマウスを作成するためにストレプトゾトシン(ストレプトゾシン;STZ)を野性型マウスに投与した。その結果、STZは100mg/kg体重以下では効果がないが、それ以上では投与量依存的に高血糖になる割合が増加することがわかった(図11)。しかし個体差が大きく、例えば、150mg/kg体重投与した場合でも効果がないマウスと死亡するマウスが存在した。さらに、季節によってSTZに対する応答性が変動するなど、糖尿病モデルマウスの作成は容易でない。そこで、多数のマウスにSTZを投与し、血糖値が400から500mg/dLになったマウスを高血糖マウス、血糖値が300mg/dL以下のマウスを正常血糖マウスとして以下の実験に供することとした。
(4) In vivo functional analysis of PCLP1 + Dlk + cells by transplantation into diabetes model mice
In order to analyze the in vivo differentiation potential of E16.5 fetal pancreatic PCLP1 + Dlk + cells, these cells were transplanted into diabetic model mice. In order to investigate the function of islets in vivo, it is best to create a diabetes model mouse and transplant the islets under the kidney capsule to confirm that hyperglycemia is improved. Therefore, in order to create a diabetes model mouse, streptozotocin (streptozocin; STZ) was administered to wild type mice. As a result, it was found that STZ had no effect at 100 mg / kg body weight or less, but at higher doses, the rate of hyperglycemia increased in a dose-dependent manner (FIG. 11). However, there were large individual differences, for example, there were mice that were ineffective and those that died even when 150 mg / kg body weight was administered. Furthermore, it is not easy to create a diabetes model mouse because the responsiveness to STZ varies depending on the season. Therefore, STZ was administered to a large number of mice, and mice with blood glucose levels of 400 to 500 mg / dL were designated as hyperglycemic mice and mice with blood glucose levels of 300 mg / dL or less were subjected to the following experiments. .

セルソーターにより分離した胎児膵臓細胞をSTZ投与によって作成された糖尿病モデルマウスの腎皮膜下に移植することにより、血糖改善効果を調べた(図12)。その結果、未分画膵臓細胞とPCLP1+Dlk+細胞は高血糖マウスに対する血糖降下能を示したが、その他の細胞にはそうした機能は認められなかった。一方、PCLP1+Dlk+細胞を正常血糖マウスに移植しても、低血糖を起こさなかったことから、インスリン産生は血糖によって調節されていることが示された。すなわち、PCLP1+Dlk+細胞は生体内において機能的な膵島細胞に分化したものと考えられる。しかしながら、細胞移植による血糖降下作用は1週間程度しか維持されず、移植後2週経過すると元の血糖に戻ってしまった。このことから、一過性ではあるが高血糖を改善したことがわかる。これは胎児由来PCLP1+Dlk+細胞がin vivoで膵島の細胞に分化したものの、生体の環境下で膵島の3次元構造を形成しなかったために膵島としての機能を長期に維持できなかったことが原因であると考えられる。実際にエドモントンプロトコールにおいても、膵島構造を形成していないβ細胞を移植しても血糖降下能が長期に維持しないことがわかっている。
以上PCLP1+Dlk+細胞はin vivoで正常に機能する膵島細胞に分化することが示された。
The fetal pancreatic cells separated by the cell sorter were transplanted under the renal capsule of a diabetes model mouse prepared by STZ administration, and the blood glucose improvement effect was examined (FIG. 12). As a result, unfractionated pancreatic cells and PCLP1 + Dlk + cells showed hypoglycemic ability in hyperglycemic mice, but other cells did not have such a function. On the other hand, when PCLP1 + Dlk + cells were transplanted into normoglycemic mice, hypoglycemia did not occur, indicating that insulin production was regulated by blood glucose. That is, PCLP1 + Dlk + cells are considered to have differentiated into functional islet cells in vivo. However, the hypoglycemic effect of cell transplantation was maintained only for about 1 week, and it returned to the original blood glucose after 2 weeks from the transplantation. From this, it is understood that hyperglycemia was improved although it was transient. This is because although fetal-derived PCLP1 + Dlk + cells differentiated into islet cells in vivo, they did not form a three-dimensional structure of islets in the environment of the organism, so that the function as islets could not be maintained for a long time. It is thought to be the cause. In fact, the Edmonton protocol also shows that hypoglycemic ability is not maintained for a long time even when β cells that do not form islet structures are transplanted.
Thus, PCLP1 + Dlk + cells were shown to differentiate into islet cells that function normally in vivo.

(5) 膵臓細胞培養法の改善
上記培養系は特定のロットの血清を必要とした。ロットを変更すると培地がたちまち黄色くなり、膵島形成とほぼ同時に細胞がディッシュからシート状に剥がれた。そこで、可能な限り多数の血清サンプルを集めて、胎児膵臓細胞を培養したが、集めた24種のいずれにおいても細胞が剥離した。この結果により、上記で用いた血清が特殊であり、血清を変更するだけでは以前と同様の培養系を構築するのは困難であると判断した。血清に含まれる何らかの成分が過剰もしくは不足することによって直接的もしくは間接的に細胞が影響を受けていると考えられる。培養の対象が膵臓であることを考慮し、膵臓が分泌する消化酵素に着目した。すでに胎児膵臓細胞が腺房の外分泌細胞に分化することがわかっていたので、これらが放出する消化酵素によって自己消化が起きている可能性を考え、プロテアーゼ阻害剤のカクテルを培地に添加したところ、有意に細胞剥離が抑制された。そこで、トリプシン阻害剤を添加してみたが、培養は以前と同様に剥離したことから、外分泌細胞に分化した細胞が分泌したトリプシン以外のプロテアーゼによって、自己消化されることによって細胞が剥離した可能性が考えられた。プロテアーゼ活性は血清の添加である程度阻害することができるため血清の濃度を上げたところ、予想に反して血清濃度を上げる(15%, 20%)とさらに細胞剥離が亢進し、逆に血清濃度を下げる(5%)と細胞剥離が抑えられた。この結果から、以前に使用していた血清には胎児膵臓細胞を外分泌細胞へと分化誘導するもしくは外分泌細胞に対してトリプシン以外のプロテアーゼを分泌刺激する何らかの因子が少なかった可能性が考えられる。
(5) Improvement of pancreatic cell culture method The above culture system required a specific lot of serum. When the lot was changed, the medium immediately became yellow, and at the same time as the islet formation, the cells detached from the dish into a sheet. Thus, as many serum samples as possible were collected and fetal pancreatic cells were cultured, but the cells were detached in any of the 24 types collected. Based on this result, it was judged that the serum used above was special, and it was difficult to construct a culture system similar to the previous one only by changing the serum. It is thought that cells are directly or indirectly affected by excess or deficiency of some component contained in serum. Considering that the subject of culture is the pancreas, we focused on the digestive enzymes secreted by the pancreas. Since it was already known that fetal pancreatic cells differentiate into exocrine cells of the acinus, considering the possibility of self-digestion by the digestive enzymes they release, a cocktail of protease inhibitors was added to the medium, Cell detachment was significantly suppressed. Therefore, trypsin inhibitor was added, but since the culture was detached as before, the cells may have been detached by self-digestion by proteases other than trypsin secreted by cells differentiated into exocrine cells. Was considered. Protease activity can be inhibited to some extent by the addition of serum, so increasing the serum concentration unexpectedly increases cell detachment when the serum concentration is increased (15%, 20%). Lowering (5%) suppressed cell detachment. From this result, it is possible that the serum used previously had few factors that induce differentiation of fetal pancreatic cells into exocrine cells or secrete and stimulate proteases other than trypsin to exocrine cells.

ここで得られた培養系が血清のロット依存性を持つか調べ、さらに培養系の改良を図るために、細胞剥離と膵島形成頻度を指標に培養系の改善を行った。まず培養系における血清濃度を5%に変更し、集めた血清サンプルを用いて胎児膵臓細胞を培養した。その結果、一部の血清を除いて細胞の剥離は抑えられており、膵島形成頻度は血清によって異なることがわかった(図13a)。比較的膵島形成効率の良い血清の中で、本発明者らが大量にストックしている血清(図13a, Ser20)を採用して以下の実験を行った。次に血清を5%に固定し、再び培地に添加する成分を検討したところ、細胞剥離が無く効率の良い条件が3つに絞られた(図13b,Med-4, 7, 8)。これらをさらに詳細に調べると、Med-4と7はディッシュの端で若干剥離が認められたため、最適条件はMed-8(DMEM/F12+5%FCS+2Me+ニコチンアミド+HEPES+ゲンタマイシン+インスリン+EGF+GLP-1)であると結論付けた。
本培養系は前回の培養系と異なり、線維芽細胞様細胞が立体化してディッシュを全体的に覆っており、その中に膵島様構造物が存在していた(図14)。
In order to investigate whether the obtained culture system has serum lot dependency, and to further improve the culture system, the culture system was improved using cell detachment and islet formation frequency as indices. First, the serum concentration in the culture system was changed to 5%, and fetal pancreatic cells were cultured using the collected serum samples. As a result, exfoliation of the cells was suppressed except for some serums, and it was found that the frequency of islet formation varies depending on the serum (FIG. 13a). Among the sera with relatively high islet formation efficiency, the following experiments were conducted using sera stocked in large quantities by the present inventors (FIG. 13a, Ser20). Next, when the serum was fixed at 5% and the components to be added to the medium were examined again, efficient conditions without cell detachment were narrowed down to three (FIG. 13b, Med-4, 7, 8). Examining these in more detail, Med-4 and 7 showed some peeling at the edge of the dish, so the optimal condition was Med-8 (DMEM / F12 + 5% FCS + 2Me + nicotinamide + HEPES + gentamicin + insulin + EGF + GLP-1).
Unlike the previous culture system, this culture system had three-dimensional fibroblast-like cells that covered the entire dish, and there was an islet-like structure (Fig. 14).

(6) 改善した培養系の性状解析
上記の培養条件で得られた細胞の性状を解析するために、E14.5, E16.5, E18.5胎児膵臓細胞を培養して、形成した膵島の数を数えた。その結果、生体において膵島が形成する以前であるE14.5とE16.5の膵臓細胞からは膵島が形成したものの、生体においてすでに膵島が形成されたE18.5の膵臓細胞からは膵島が形成されなかった(図15a)。このことから、以前の培養法と同様に正常な発生過程を再現した培養系であると考えられる。E16.5の培養で比較すると(図15b)本培養系は以前の方法にくらべ5倍以上の膵島形成率を得たことになり、これは生体の膵島数より高頻度である。このことから、E16.5の膵臓細胞を膵島へと分化させるためはこの改良した培養系がより適していると考えられる。一方、E14.5の膵臓細胞を培養してもE16.5の膵臓細胞を培養したときよりも膵島形成頻度が低くなっていたことから、生体の発生過程において胎児膵臓細胞は膵島形成能をE14.5以前から徐々に獲得しはじめ、E14.5とE16.5の間にその能力がピークに達すると考えられる。
(6) Characterization of improved culture system In order to analyze the properties of cells obtained under the above culture conditions, E14.5, E16.5, E18.5 fetal pancreatic cells were cultured and I counted the number. As a result, the islets were formed from the E14.5 and E16.5 pancreatic cells before the formation of the islets in the living body, but the islets were formed from the E18.5 pancreatic cells that had already been formed in the living body. There was no (Figure 15a). From this, it is considered that the culture system reproduces the normal development process as in the previous culture method. Compared with the E16.5 culture (FIG. 15b), this culture system obtained an islet formation rate more than 5 times that of the previous method, which is more frequent than the number of islets in the living body. This suggests that this improved culture system is more suitable for differentiating E16.5 pancreatic cells into islets. On the other hand, even when E14.5 pancreatic cells were cultured, the frequency of islet formation was lower than when E16.5 pancreatic cells were cultured. It begins to acquire gradually from before .5, and the ability is considered to reach its peak between E14.5 and E16.5.

次に本培養系による分化を確認するために、膵臓発生の各段階において特異的に発現する遺伝子の発現をRT-PCRで確認した(図15c)。その結果、培養前後でインスリンやリパーゼ、CK7の発現はほとんど変化しなかったが、グルカゴンやアミラーゼの発現は低下していた。一方、内分泌細胞や外分泌細胞の前駆細胞に特異的に発現するNgn3やPTF1a-p48の発現は著しく減少していた。このことから、本培養系では、前駆細胞が分化して消失していると考えられる。また、本培養系は前回の培養系と異なり、線維芽細胞様の細胞が大部分を占めており、膵島数とともに全体の細胞数も増えているため、見かけ上の発現量は増加していないと考えられる。次に本法で得られた3次元細胞塊の構造を調べるために、免疫染色を行った(図16)。本培養系は立体化した線維芽細胞様の細胞の中に3次元の膵島様構造物が形成されるため、前回の培養のようにそのままディッシュ上で観察することが困難であった。しかし、細胞が剥がれやすいことを利用して、ピペッティングによって培養細胞をシート状に剥がし、凍結切片を作成することによって免疫染色と写真撮影が可能になった。そこで培養細胞を12日後にピペッティングによってシート状に回収し、凍結切片を作成して成体膵臓特異的な蛋白質の抗体で免疫染色することによって評価した。その結果、本培養系は前回の培養系と同様に胎児膵臓細胞から膵島の3次元構造を構築するだけでなく、前回の培養系において長期培養で存在が確認されたダクト構造が今回も再現され、それが膵管の3次元構造を構築していることも確認できた。これらのことから、本培養系は胎児膵臓細胞から膵島と膵管の3次元構造を再現する培養系であることが示唆された。   Next, in order to confirm differentiation by the main culture system, the expression of genes specifically expressed at each stage of pancreas development was confirmed by RT-PCR (FIG. 15c). As a result, the expression of insulin, lipase, and CK7 hardly changed before and after the culture, but the expression of glucagon and amylase was decreased. On the other hand, the expression of Ngn3 and PTF1a-p48 specifically expressed in endocrine cells and progenitor cells of exocrine cells was significantly reduced. From this, it is considered that the progenitor cells are differentiated and lost in this culture system. Also, unlike the previous culture system, this culture system is dominated by fibroblast-like cells, and the total number of cells increases with the number of islets, so the apparent expression level has not increased. it is conceivable that. Next, immunostaining was performed to examine the structure of the three-dimensional cell cluster obtained by this method (FIG. 16). In this culture system, since a three-dimensional islet-like structure is formed in the three-dimensional fibroblast-like cells, it was difficult to observe on the dish as it was in the previous culture. However, taking advantage of the fact that the cells are easy to peel off, the cultured cells were peeled off into a sheet by pipetting, and a frozen section was prepared to allow immunostaining and photography. Therefore, the cultured cells were collected into a sheet form by pipetting after 12 days, and frozen sections were prepared and evaluated by immunostaining with an antibody of a protein specific to the adult pancreas. As a result, this culture system not only builds a three-dimensional structure of islets from fetal pancreatic cells in the same way as the previous culture system, but also reproduces the duct structure that was confirmed in long-term culture in the previous culture system this time. It was also confirmed that it built the three-dimensional structure of the pancreatic duct. These results suggest that this culture system is a culture system that reproduces the three-dimensional structure of islets and pancreatic ducts from fetal pancreatic cells.

(7) 培養によって形成された膵島の生体内での機能解析
上記培養系において3次元構造を構築した膵島が成体の膵島と同等であることを確認するため、生体内での機能を解析した。
STZの投与によって作成した糖尿病モデルマウス及び血糖の高くないマウスのそれぞれに、腎被膜下に培養によって形成した膵島または培養前の細胞を移植した(図17a)。その結果、培養によって形成した膵島を移植すると長期にわたって有意に血糖を低下させたのに対し、培養前の細胞は血糖を低下させる効果はほとんどなく、一時的であった。さらに、培養によって形成した膵島は、正常範囲の血糖値を示すマウスの血糖を下げすぎないことから、生体の血糖濃度に反応してインスリンを放出する生理的な働きを正しく行っていると考えられる。移植後12週目に腎臓を回収し、凍結切片を作成して移植部位を免疫染色する(図17b)と、腎被膜下には膵島の3次元構造が多数保持されており、腎被膜下で膵島としての機能を果たしていたと考えられる。以上より、本培養系によって胎児膵臓細胞から形成した膵島は、生体内で正常に機能することが明らかとなった。
(7) Functional analysis in vivo of islets formed by culture In order to confirm that the islets constructed with a three-dimensional structure in the above culture system are equivalent to adult islets, the function in vivo was analyzed.
Pancreatic islets formed by culturing under the renal capsule or cells before culturing were transplanted into a diabetes model mouse and a mouse with low blood sugar prepared by administration of STZ (FIG. 17a). As a result, when transplanted islets formed by culture significantly decreased blood glucose over a long period of time, cells before culture had little effect on lowering blood glucose and were temporary. Furthermore, since the islets formed by culture do not lower the blood glucose level of mice that exhibit normal blood glucose levels, it is thought that they correctly perform the physiological function of releasing insulin in response to the blood glucose level of the living body. . At 12 weeks after transplantation, kidneys were collected, frozen sections were prepared, and the transplanted site was immunostained (Fig. 17b). Under the renal capsule, many 3D structures of islets were retained. It is thought that it was functioning as a pancreatic islet. From the above, it has been clarified that islets formed from fetal pancreatic cells by this culture system function normally in vivo.

(8) マウスiPS細胞の分化誘導
コラーゲンtype4コート6wellプレートに1x106のiPS細胞をDMEM+10% KSR+55uM 2-Me+50ng/ml Activinで4日間培養後、DMEM+10% KSR+55uM 2-Me+1uM Retinoic acid で4日間培養した。その後、DMEM/F12+55uM 2-Me+1x ITS-x+2mg/ml BSA+10ng/ml FGF basic で3日間培養し、DMEM/F12+55uM 2-Me+1x ITS-x+2mg/ml BSA+10ng/ml FGF basic+10mM Nicotinamideで5〜7日間培養した(図18は5日間培養したもの)。ここで得られた細胞をコラゲナーゼで剥がして、ゼラチンコートプレートに撒き直した。1wellを1wellに撒いた場合と2wellを1wellに撒いた場合、2wellを1wellに撒いた方が、膵島形成頻度が上昇しているように見えた(データ無し)。以降、我々の開発した膵島形成培養法にて14日間培養した結果である。
ここまでの過程全てにおいて毎日培地交換を行った。免疫染色は、上述の「2.方法 (8)プレート上での免疫染色」において胎児膵臓細胞から形成した膵島をプレート上で染色した方法と同様に行った。iPS細胞の維持はTakahashi K et al. (2007) Nat Protocols 2: 3081-3089に記載の方法と同様に行った。
図18は培養中の同じ部位を撮影した結果を示す。青、緑、赤のシグナルをPC上で合成したのがMerge像である。染色方法は、上述の「2.方法 (8)プレート上での免疫染色」において胎児膵臓細胞から形成した膵島をプレート上で染色した方法と同様に行った。Dapiで核を染色し、赤(Alexa594)でinsulinを染めており、緑で示したGcg/SST/PPというのは、glucagon, somatostatin, pancreatic polypeptideの略である。この三つはラットの抗体なので、まとめて一色(Alexa 488)で見ている。結果の解釈としては、インスリンを産生するβ細胞の周りをグルカゴン、ソマトスタチン、パンクレアティックポリペプチドを産生するα、δ、PP細胞が取り囲んでおり、まさにげっ歯類の膵島構造を構築している。図18は代表的な写真だが、このような構造物は培養中に複数見られ、本培養系によってiPS細胞から膵島を形成することに成功したと言える。
(8) Differentiation induction of mouse iPS cells 1x10 6 iPS cells were cultured in collagen type4 coated 6 well plate with DMEM + 10% KSR + 55uM 2-Me + 50ng / ml Activin for 4 days, then DMEM + 10% KSR + 55uM 2 -Me + 1uM Retinoic acid was cultured for 4 days. Then, DMEM / F12 + 55uM 2-Me + 1x ITS-x + 2mg / ml BSA + 10ng / ml FGF basic for 3 days, DMEM / F12 + 55uM 2-Me + 1x ITS-x + 2mg / ml BSA The cells were cultured for 5 to 7 days in +10 ng / ml FGF basic + 10 mM Nicotinamide (FIG. 18 was cultured for 5 days). The cells obtained here were peeled off with collagenase and re-plated on a gelatin-coated plate. When 1 well was spread to 1 well and 2 well was spread to 1 well, it appeared that the frequency of islet formation increased when 2 well was spread to 1 well (no data). This is the result of culturing for 14 days using the islet formation culture method developed by us.
The medium was changed every day in the whole process so far. The immunostaining was performed in the same manner as in the above-described “2. Method (8) Immunostaining on the plate” in which the pancreatic islets formed from fetal pancreatic cells were stained on the plate. iPS cells were maintained in the same manner as described in Takahashi K et al. (2007) Nat Protocols 2: 3081-3089.
FIG. 18 shows the result of imaging the same site during culture. The Merge image is a composite of blue, green and red signals on a PC. The staining method was performed in the same manner as the method of staining the islets formed from fetal pancreatic cells on the plate in “2. Method (8) Immunostaining on plate” described above. Gcg / SST / PP, which is stained with Dapi and stained with red (Alexa594) and with insulin (green), stands for glucagon, somatostatin, pancreatic polypeptide. These three are rat antibodies, so they are seen together in one color (Alexa 488). The interpretation of the results is that the β-cells that produce insulin are surrounded by α-, δ-, and PP-cells that produce glucagon, somatostatin, and pancreatic polypeptide. . Although FIG. 18 is a representative photograph, it can be said that a plurality of such structures were observed during the culture, and that the islet was successfully formed from the iPS cells by this culture system.

Claims (33)

細胞におけるDlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現を検出することを含む、膵臓前駆細胞の検出方法。 A method for detecting pancreatic progenitor cells, comprising detecting expression of a Dlk gene and a PCLP1 gene in a cell. Dlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現が検出された細胞を膵臓実質前駆細胞と判断する、請求項1記載の膵臓前駆細胞の検出方法。 2. The method for detecting pancreatic progenitor cells according to claim 1, wherein the cells in which expression of the Dlk gene and the PCLP1 gene are detected are determined as pancreatic parenchymal progenitor cells. Dlk遺伝子及びPCLP1遺伝子の発現が検出された細胞について、さらにc-kit遺伝子の発現を検出することを含む、請求項1記載の膵臓前駆細胞の検出方法。 2. The method for detecting pancreatic progenitor cells according to claim 1, further comprising detecting c-kit gene expression for cells in which expression of the Dlk gene and PCLP1 gene is detected. 遺伝子発現の検出が、各遺伝子の発現産物を認識する抗体を用いて行われる、請求項1乃至3記載の検出方法。 4. The detection method according to claim 1, wherein the gene expression is detected using an antibody that recognizes an expression product of each gene. 次の工程を含む膵島前駆細胞の調製方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体が結合した細胞を膵島前駆細胞として分離する工程
A method for preparing islet progenitor cells, comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) A step of separating cells bound with anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody as islet progenitor cells
次の工程を含む膵管前駆細胞の調製方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体の少なくとも一方が結合しなかった細胞を膵管前駆細胞として分離する工程
A method for preparing pancreatic duct progenitor cells, comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) A step of separating cells to which at least one of the anti-Dlk antibody and the anti-PCLP1 antibody has not bound as pancreatic duct progenitor cells
細胞を分離する工程(3)がセルソーターを用いて行われる、請求項5又は6記載の調製方法。 7. The preparation method according to claim 5 or 6, wherein the step (3) of separating cells is performed using a cell sorter. 膵臓前駆細胞を含む細胞試料が胎児膵臓細胞、成体膵臓細胞、胎児腸管上皮細胞、成体腸管上皮細胞、胎児肝臓または再生中の肝臓由来の細胞、成体肝臓細胞、幹細胞、ES細胞及びiPS細胞より選択される、請求項5又は6記載の調製方法。 Cell samples containing pancreatic progenitor cells are selected from fetal pancreatic cells, adult pancreatic cells, fetal intestinal epithelial cells, adult intestinal epithelial cells, fetal liver or cells derived from regenerating liver, adult liver cells, stem cells, ES cells and iPS cells The preparation method according to claim 5 or 6. 工程(2)においてさらに抗KIT抗体を添加し、工程(3)において抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体に加えて、抗KIT抗体が結合した細胞を膵島前駆細胞として分離することを含む、請求項5記載の調製方法。 The method further comprises adding an anti-KIT antibody in step (2), and in addition to the anti-Dlk antibody and the anti-PCLP1 antibody in step (3), separating the cells bound with the anti-KIT antibody as islet progenitor cells. The preparation method described. 次の工程を含む膵島の培養方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料を膵島を誘導する条件下で培養する工程
A method for culturing pancreatic islets comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) A step of culturing the prepared cell sample under conditions for inducing islets
次の工程を含む膵島の培養方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体が結合した細胞を膵島前駆細胞として分離する工程
(4)分離された膵島前駆細胞を、膵島を誘導する条件下で培養する工程
A method for culturing pancreatic islets comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) A step of separating cells bound with anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody as islet progenitor cells
(4) A step of culturing the isolated islet progenitor cells under conditions for inducing islets
次の工程を含む膵管の培養方法。
(1)膵臓前駆細胞を含む細胞試料を調製する工程
(2)調製された細胞試料に抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体を添加する工程
(3)抗Dlk抗体及び抗PCLP1抗体の少なくとも一方が結合しなかった細胞を膵管前駆細胞として分離する工程
(4)分離された膵管前駆細胞を、膵管を誘導する条件下で培養する工程
A method for culturing pancreatic ducts comprising the following steps.
(1) A step of preparing a cell sample containing pancreatic progenitor cells
(2) adding anti-Dlk antibody and anti-PCLP1 antibody to the prepared cell sample
(3) A step of separating cells to which at least one of the anti-Dlk antibody and the anti-PCLP1 antibody has not bound as pancreatic duct progenitor cells
(4) culturing the isolated pancreatic duct progenitor cells under conditions that induce the pancreatic duct
細胞を分離する工程(3)がセルソーターを用いて行われる、請求項11又は12記載の培養方法。 13. The culture method according to claim 11 or 12, wherein the step (3) of separating cells is performed using a cell sorter. 膵臓前駆細胞を含む細胞試料が胎児膵臓細胞、成体膵臓細胞、胎児腸管上皮細胞、成体腸管上皮細胞、胎児肝臓または再生中の肝臓由来の細胞、成体肝臓細胞、幹細胞、ES細胞及びiPS細胞より選択される、請求項10乃至12記載の培養方法。 Cell samples containing pancreatic progenitor cells are selected from fetal pancreatic cells, adult pancreatic cells, fetal intestinal epithelial cells, adult intestinal epithelial cells, fetal liver or cells derived from regenerating liver, adult liver cells, stem cells, ES cells and iPS cells 13. The culture method according to claim 10 to 12, wherein 工程(4)における培養が血清、2Me、ニコチンアミド、HEPES、及びゲンタマイシンを添加したDMEM/F12培地で行われる、請求項10乃至12記載の培養方法。 13. The culture method according to claim 10, wherein the culture in step (4) is performed in a DMEM / F12 medium supplemented with serum, 2Me, nicotinamide, HEPES, and gentamicin. 培地がさらにインスリン、EGF及びGLP-1を含む、請求項15記載の培養方法。 16. The culture method according to claim 15, wherein the medium further contains insulin, EGF and GLP-1. 工程(4)における培養中、培地交換を行う請求項10乃至12記載の培養方法。 13. The culture method according to claim 10, wherein the medium is exchanged during the culture in the step (4). 請求項5の方法により調製された膵島前駆細胞。 6. Islet progenitor cells prepared by the method of claim 5. 請求項6の方法により調製された膵管前駆細胞。 7. Pancreatic duct progenitor cells prepared by the method of claim 6. 請求項10又は11の方法により培養された膵島。 12. A pancreatic islet cultured by the method of claim 10 or 11. 請求項12の方法により培養された膵管。 13. A pancreatic duct cultured by the method of claim 12. 移植に用いられるものである、請求項18乃至21記載の細胞、膵島または膵管。 22. The cell, islet or pancreatic duct according to claim 18 to 21, which is used for transplantation. 請求項18記載の細胞、または請求項20記載の膵島を含む医薬組成物。 21. A pharmaceutical composition comprising the cell of claim 18 or the islet of claim 20. 糖尿病治療に使用されるものである、請求項23記載の医薬組成物。 24. The pharmaceutical composition according to claim 23, which is used for treating diabetes. PCLP1遺伝子及びDlk遺伝子の発現を検出するための試薬を含む、膵臓前駆細胞を検出または調製するためのキット。 A kit for detecting or preparing pancreatic progenitor cells, comprising a reagent for detecting the expression of PCLP1 gene and Dlk gene. PCLP1遺伝子及びDlk遺伝子の発現を検出するための試薬が、抗PCLP1抗体及び抗Dlk抗体である、請求項25記載のキット。 26. The kit according to claim 25, wherein the reagents for detecting the expression of the PCLP1 gene and the Dlk gene are an anti-PCLP1 antibody and an anti-Dlk antibody. さらに、c-kit遺伝子の発現を検出するための試薬を含む、請求項25記載のキット。 26. The kit according to claim 25, further comprising a reagent for detecting the expression of the c-kit gene. c-kit遺伝子の発現を検出するための試薬が、抗KIT抗体である、請求項27記載のキット。 28. The kit according to claim 27, wherein the reagent for detecting the expression of the c-kit gene is an anti-KIT antibody. 遺伝子発現を検出するための試薬に加えて、細胞培養培地を含む請求項25乃至28記載のキット。 29. The kit according to any one of claims 25 to 28, which comprises a cell culture medium in addition to a reagent for detecting gene expression. 検出または調製される膵臓前駆細胞が膵島前駆細胞または膵管前駆細胞である、請求項25乃至29記載のキット。 30. The kit according to claim 25 to 29, wherein the pancreatic progenitor cells to be detected or prepared are islet progenitor cells or pancreatic duct progenitor cells. 血清、2Me、ニコチンアミド、HEPES、及びゲンタマイシンを含むDMEM/F12培地からなる、膵島又は膵管培養用培地。 A pancreatic islet or pancreatic duct culture medium comprising a DMEM / F12 medium containing serum, 2Me, nicotinamide, HEPES, and gentamicin. さらにインスリン、EGF及びGLP-1を含む、請求項31記載の培地。 32. The medium of claim 31, further comprising insulin, EGF and GLP-1. 次の工程を含む、インスリン産生/分泌の調節作用を有する物質のスクリーニング方法。
(1)請求項20の膵島を被験物質存在下で培養する工程
(2)膵島からのインスリン産生/分泌レベルを検出する工程
(3)対照と比較して、インスリン産生/分泌レベルを変化させる被験物質を、インスリン産生/分泌を調節する作用を有する物質として同定する工程
A screening method for a substance having a regulating action on insulin production / secretion, comprising the following steps.
(1) A step of culturing the islet of claim 20 in the presence of a test substance
(2) A step of detecting the level of insulin production / secretion from the islets
(3) identifying a test substance that alters insulin production / secretion level as a substance having an action of regulating insulin production / secretion compared to the control
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