JP2010507392A - 胎盤細胞集団で骨欠損を治療するための方法及び組成物 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 なし
Description
単離された胎盤細胞、例えば、胎盤潅流、接着性及び非接着性胎盤幹細胞、胎盤幹細胞の集団、該幹細胞を含む組成物、該幹細胞を得る方法、該幹細胞を含む組成物を処方する方法、並びに該幹細胞及び組成物で骨欠損を治療する方法を本明細書に示す。
ヒト幹細胞は、多様な成熟したヒト細胞系統を生成することのできる、全能性又は多能性前駆細胞である。幹細胞を、全部ではないが、多くの組織を再増殖して、生理学的且つ解剖学的な機能性を回復するために採用することができることを示す証拠が存在している。
単離された胎盤細胞、例えば、胎盤潅流、接着性又は非接着性胎盤幹細胞、胎盤幹細胞の集団、該細胞を含む組成物、該胎盤細胞を得る方法、該組成物を処方する方法、該細胞を使用して骨欠損を治療する方法を本明細書に示す。
本明細書において使用する用語「SH2」とは、遺伝標識のCD105上に、エピトープに結合されている抗体を意味する。したがって、SH2+と称される細胞は、CD105+である。
(5.1 胎盤幹細胞及び胎盤幹細胞集団)
胎盤幹細胞は、胎盤又はその一部から得られる幹細胞であり、これは、組織培養基材に接着されて、非胎盤細胞型に分化する能力を有する。胎盤幹細胞は、由来において胎児又は母親であってもよい(すなわち、母親又は胎児の遺伝子型を有することができる)。胎盤幹細胞の集団又は胎盤幹細胞を含む細胞の集団は、由来において単独で胎児又は母親である胎盤幹細胞を含むか、又は胎児と母親由来の両方共の胎盤幹細胞が混合された集団を含むことができる。胎盤幹細胞及び胎盤幹細胞を含む細胞の集団は、以下において説明される形態学的、遺伝標識及び培養特性によって選択され、確認することができる。
本明細書に示す非接着性のCD34+幹細胞は、一次培養又は細胞培養で培養されたときに、典型的には、組織培養基質に接着しない。培養における非接着性幹細胞は、典型的には、骨髄又は末梢血液からのCD34+幹細胞と同様に、丸みを帯びているように見える。
本明細書に示された接着性の胎盤幹細胞は、初代培養中に又は細胞培養中に培養されるとき、組織培養基材、例えば、組織培養容器の表面(例えば、組織培養プラスチック)に接着される。培養において胎盤幹細胞は、一般に、中心細胞本体から拡張される多くの細胞質の突起とともに、星型のような外観の、線維芽細胞型と推定される。しかし、胎盤幹細胞が線維芽細胞よりも非常に多い数のそのような突起を示すように、胎盤幹細胞は、同一の条件下において培養される線維芽細胞から形態学的に区別することができる。形態学的に、胎盤幹細胞は、さらに造血幹細胞から分化することができ、この際、一般に、培養状態で、より丸いか又は敷石形態と推定される。
非接着性胎盤幹細胞:一実施態様において、非接着性である単離された胎盤幹細胞を本明細書に示す。ある実施態様において、単離された幹細胞は、CD34+である。ある実施態様において、単離された幹細胞は、CD44-である。ある実施態様において、単離された幹細胞は、CD34+及びCD44-である。ある実施態様において、単離された幹細胞は、CD9+、CD54+、CD90+又はCD166+である。ある実施態様において、単離された幹細胞は、CD9+、CD54+、CD90+及びCD166+である。ある実施態様において、単離された幹細胞は、CD31+、CD117+、CD133+又はCD200+である。ある実施態様において、単離された幹細胞は、CD31+、CD117+、CD133+及びCD200+である。ある実施態様において、単離された幹細胞は、潅流によって、又は胎盤組織の物理的若しくは生化学的破壊、例えば酵素消化によってヒト胎盤から単離されている。ある実施態様において、ある実施態様において、単離された幹細胞は、潅流によってヒト胎盤から単離されている。ある実施態様において、単離された幹細胞は、胎盤細胞の集団が、鉱化マトリックスの形成を可能にする条件下で培養されたときに前記集団における鉱化マトリックスの形成を促進する。
本明細書に記述された胎盤幹細胞の成長は、部分的に、任意の哺乳類細胞に関する限り、成長のために選択された特殊な培地に依存している。最適の条件下において、胎盤幹細胞は、典型的に、3〜5日で数値的には2倍となる。培養の間に、本明細書に示された胎盤幹細胞は、培養基内の基材、例えば、組織培養容器の表面(例えば、組織培養皿プラスチック、フィブロネクチンがコーティングされたプラスチック等)に接着して、単分子層を形成する。
(5.2.1 幹細胞回収した組成物)
さらに、胎盤幹細胞を回収して、単離する方法を本明細書に示す。一般的に、幹細胞は、生理的に許容し得る溶液、例えば、幹細胞回収した組成物を使用して、哺乳類の胎盤から得られる。幹細胞回収した組成物は、2005年12月29日付で出願された、「胎盤幹細胞を回収して器官臓器を保護するための改善された培地」と題された米国仮出願第60/754,969号に詳しく説明されている。
一般に、ヒトの胎盤は、誕生後の胎盤の放出後に直ぐ回収される。好ましい例では、胎盤と関連した患者の全病歴を記録した後、そして患者からのインフォームドコンセントを得た後に、胎盤は、患者から回収される。好ましくは、このような病歴は放出後にも続く。その病歴は、採取された胎盤や幹細胞の後続的使用を調整することに用いることができる。例えば、ヒト胎盤幹細胞は、その病歴を踏まえて、該胎盤と関連した幼児のための、又は親、兄弟姉妹若しくは幼児の他の血縁者のための個体用薬として使用することができる。
一実施態様において、幹細胞は、器官の物理的破壊、例えば酵素消化によって哺乳動物の胎盤から回収される。例えば、胎盤又はその一部を本明細書に示す幹細胞回収組成物と接触させながら、破砕するか、切断するか、細断するか、さいの目に切るか、切り刻むか、又は裂く等し、続いて組織を1つ以上の酵素で消化させることができる。胎盤又はその一部を物理的に破壊し、1つ以上の酵素で消化させ、得られた材料を幹細胞回収組成物に浸漬又は混入することができる。物理的崩壊の方法は、任意の方法を使用することができる。但し、崩壊方法は、例えば、トリパンブルー排除によって決定されるように、前記生存可能な器官内の該細胞の多数を、より好ましくは大部分を、また、さらに好ましくは、少なくとも約60%、70%、80%、90%、95%、98%、又は99%残す。
さらに、胎盤幹細胞は、哺乳類の胎盤の潅流によって得ることができる。幹細胞を得るために哺乳類の胎盤を潅流させる方法は、例えば、2005年12月29日付で出願された、「胎盤幹細胞を回収して器官を保護する改善した培地」と題された、Haririの米国仮出願第60/754,969号と、米国出願公開第2002/0123141号に開示されている。
胎盤潅流液及び胎盤潅流細胞、例えば、胎盤潅流液から単離された全有核細胞は、細胞の不均一な集合体を含む。典型的には、胎盤潅流液及び胎盤潅流細胞は、使用前に、赤血球が除去される。そのような除去は、有核血球から赤血球を分離する既知の方法によって実施され得る。ある実施態様において、胎盤潅流液又は潅流細胞は、凍結保存される。ある実施態様において、胎盤潅流液又は胎盤潅流細胞は、胎児細胞のみ、又は胎児細胞と母胎細胞の組合せを含む。
潅流や酵素による消化によって得られた、哺乳類の胎盤から採取した幹細胞は、Ficoll勾配遠心分離により、初期に他の細胞から精製(すなわち、単離)することができる。そのような遠心分離は、遠心分離速度等に対する任意の標準的なプロトコルに従うことができる。一実施態様において、例えば、胎盤から回収された細胞は、15分間、室温、5000×gで遠心分離により潅流液から回収され、この遠心分離は、細胞を例えば、汚染された組織片と血小板から分離する。他の実施態様において、胎盤潅流液は、約200mlに濃縮され、Ficoll上で穏やかに層を形成し、そして、22℃で、20分間、1100 × gで遠心分離をし、該細胞の低密度の界面層は、さらに処理に供するために回収される。
(5.3.1 培養培地)
単離された胎盤幹細胞、又は胎盤幹細胞の集団、又は細胞若しくは胎盤幹細胞が成長した胎盤組織は、細胞培養を開始するか、播種するために使用することができる。細胞は、一般的に、ラミニン、コラーゲン(例えば、自己由来又は変性された)、ゼラチン、フィブロネクチン、オルニチン、ビトロネクチン及び細胞外膜タンパク質(例えば、MATRIGEL(BD Discovery Labware社、ベッドフォード、マサチューセッツ州))等の細胞外マトリックス又はリガンドでコーティングされているか或いはコーティングされていない無菌の組織培養管に移送される。
一度単離された胎盤幹細胞、又は幹細胞の単離された集団(例えば、幹細胞又は幹細胞の集団が、生体内で正常に関連する胎盤細胞の少なくとも約50%から単離された幹細胞の集団又は幹細胞)が得られる場合、該幹細胞又は幹細胞の集団は、インビトロで、急増されて、増殖することができる。例えば、胎盤幹細胞の集団は、例えば、皿、フラスコ、マルチウェルプレート又はその他のもの等の組織培養容器の中で、該幹細胞が70〜90%密集度に急増するのに十分な時間培養されることができ、それはすなわち、該幹細胞及びそれらの子孫が、組織培養容器の培養表面エリアの70〜90%を占有するまでである。
さらに、胎盤幹細胞の集団を本明細書に示す。胎盤幹細胞の集団は、1個以上の胎盤から直接単離することができる;すなわち、胎盤幹細胞の集団は、潅流液から得られるか、潅流液中に含まれた、又は消化物(すなわち、胎盤やその一部の酵素による消化によって得られる細胞の回収)から得られるか、その中に含まれた胎盤幹細胞を含む胎盤細胞の集団であってもよい。本明細書に示された単離された胎盤幹細胞は、さらに、培養されて、増殖され、胎盤幹細胞集団を作成することができる。胎盤幹細胞を含む胎盤細胞の集団は、また、培養されて、増殖され、胎盤幹細胞集団を作成することができる。
胎盤潅流液と、単離された潅流細胞及び/又は胎盤幹細胞との組合せを本明細書に示す。本明細書において、該胎盤幹細胞は、CD34+胎盤幹細胞、CD34-胎盤幹細胞又はそれらの組合せであり得る。一実施態様において、例えば、複数の胎盤潅流細胞及び/又は複数の胎盤幹細胞が補給された一定容量の胎盤潅流液を本明細書に示す。具体的な実施態様において、例えば、各1ミリリットルの胎盤潅流液に約1×104個、5×104個、1×105個、5×105個、1×106個、5×106個又はそれ以上の胎盤潅流細胞又は胎盤幹細胞が補給される。別の実施態様において、複数の胎盤潅流細胞に胎盤潅流液及び/又は胎盤幹細胞が補給される。別の実施態様において、複数の胎盤幹細胞に胎盤潅流液及び/又は複数の胎盤潅流細胞が補給される。ある実施態様において、潅流液が補給に使用される場合は、潅流液の容量は、細胞(溶液中)+潅流液の全容量の約50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、8%、6%、4%、2%又は1%、又はそれを超える、又はそれ未満である。胎盤潅流細胞を使用して、複数の胎盤幹細胞を補給する場合は、胎盤潅流細胞は、一般には、胎盤潅流細胞+胎盤幹細胞の総数の約50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、8%、6%、4%、2%又は1%、又はそれを超える数又はそれ未満の数を含む。同様に、胎盤幹細胞を使用して、複数の胎盤潅流細胞を補給する場合は、胎盤幹細胞は、一般には、胎盤潅流細胞+胎盤幹細胞の総数の約50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、8%、6%、4%、2%又は1%、又はそれを超える数又はそれ未満の数を含む。胎盤幹細胞又は胎盤潅流細胞を使用して胎盤潅流液を補給する場合は、細胞が懸濁された溶液(例えば、食塩水又は培地等)の容量は、潅流液+細胞の全容量の約50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、8%、6%、4%、2%又は1%、又はそれを超える容量又はそれ未満の容量を含み、該胎盤幹細胞は、補給前に、1ミリリットル当たり約1×104個、5×104個、1×105個、5×105個、1×106個、5×106個、1×107個、5×107個、1×108個、5×108個又はそれ以上まで懸濁される。
分娩後の胎盤から採取した幹細胞は、多くの異なる方式で培養されて、例えば、それぞれを管理できる用量のセット、胎盤幹細胞のセットのようなロット(lot)のセットを作成することができる。そのようなロットは、例えば、胎盤潅流液からの、又は酵素で消化された胎盤組織からの幹細胞から得ることができる。多数の胎盤から得られる胎盤幹細胞のロットのセットは、例えば、長期間の保存に備えて、胎盤幹細胞のバンクの中に配置されることがある。一般的に、接着性幹細胞は、胎盤物質の初代培養から得られ、シード培養を形成し、制御された条件下において増殖されて、約同等の数の倍加から細胞の集団を形成する。ロットは、好ましくは、単一の胎盤組織由来であるが、多数の胎盤組織由来であることもできる。
(5.6.1 神経又は神経原性細胞への分化誘導)
胎盤幹細胞のニューロン分化は、例えば、胎盤幹細胞を、ニューロンへの分化を誘導する細胞培養条件下に置くことにより達成することができる。方法の一例において、神経性培地は、DMEM/20%FBSと1mM β-メルカプトエタノールを含み;そのような培地は、培養後の約24時間は、DMEMと1-10mM β-メルカプトエタノールを含む培地と取り替えることができる。他の実施態様において、細胞は、DMEM/2% DMSO/200μMブチル化ヒドロキシアニソールと接触する。具体的な実施態様において、分化培地は、無血清DMEMIF-12、ブチル化ヒドロキシアニソール、塩化カリウム、インスリン、ホルスコリン、バルプロ酸、及びハイドロコルチゾンを含む。他の具体的な実施態様において、ニューロン分化は、B27補充及びL-グルタミンを含み、選択的にbFGF及び/又はEGFで補充された神経細胞培養用基礎培地(Neurobasal-A medium)(Invitrogen社、カールズバッド、カリフォルニア州)において、ラミニンがコーティングされたプレート上に胎盤幹細胞を平板培養することにより達成される。胎盤幹細胞は、さらに、神経細胞とともに共同培養によって、又はニューロン調節された培地内での培養によってニューロン分化を誘導することができる。
胎盤幹細胞の脂肪細胞分化は、例えば、胎盤幹細胞を、脂肪細胞への分化を誘導する細胞培養条件下に置くことにより達成することができる。好ましい脂質生成培地は、MSCGM(Cambrex社)又は15%臍帯血清で補充されたDMEMを含む。一実施態様において、胎盤幹細胞は、脂肪組織生成誘導培地(Cambrex社)に供給されて、3日間(37℃、5%二酸化炭素)培養されて、脂肪組織生成維持培地(Cambrex社)の中で1〜3日間培養される。誘導/維持の完全な3サイクル後に、脂肪組織生成維持培地の中で、2〜3日おきに培地を交換しながら、細胞は、さらに7日間培養される。
胎盤幹細胞の軟骨形成分化は、例えば、胎盤幹細胞を、軟骨細胞への分化を誘導する細胞培地条件下に置くことにより達成することができる。好ましい軟骨形成培地は、MSCGM(Cambrex社)又は15%臍帯血清が補充されたDMEMを含む。一実施態様において、胎盤幹細胞は、無菌のポリプロピレンチューブ内に等分されて、遠心分離を行い(例えば、5分間150×gで)、さらに不完全軟骨形成培地(Cambrex社)の中で2回洗浄される。細胞は、0.01μg/mlのTGF-β-3を、約1-20×105細胞/mlの濃度で含む完全軟骨形成培地(Cambrex社)中で再懸濁される。他の実施態様において、胎盤幹細胞は、アスコルビン酸塩の有無に関係なく、外因性成長因子、例えば、GDF-5又は形質転換成長因子β3(TGF-beta3)と接触される。軟骨形成培地は、プロリンとグルタミン、ピルビン酸ナトリウム、デキサメタゾン、アスコルビン酸、及びインスリン/トランスペリン/セルレニウムを含むアミノ酸で補充することができる。軟骨形成培地は、水酸化ナトリウム及び/又はコラーゲンで補充することができる。胎盤幹細胞は、高密度又は低密度で培養されていてもよい。細胞は、好ましくは、血清の存在下で培養される。
胎盤幹細胞の骨形成分化は、例えば、胎盤幹細胞を、骨形成細胞への分化を誘導する細胞培養条件下に置くことにより達成することができる。好ましい骨形成培地は、MSCGM(Cambrex社)又は15%臍帯血清が補充されたDMEMを含み、0.1μMデキサメタゾン、0.05mMアスコルビン酸-2-リン酸塩、10mMベータグリセロリン酸塩を含む骨形成誘導培地(Cambrex社)が続けられる。他の実施態様において、胎盤幹細胞は、約10-7〜約10-9Mデキサメタゾン、約10-50μMアスコルビン酸塩リン酸塩(例えば、アスコルビン酸塩-2-リン酸塩)及び約10nM〜約10mM β-グリセロリン酸塩を含む培地(例えば、DMEM-低グルコース)の中で培養される。骨形成培地は、また、血清、1個以上の抗生剤/抗真菌剤、形質転換成長因子-ベータ(例えば、TGF-β1)及び/又は骨形態形成タンパク質(例えば、BMP-2、BMP-4、又はそれらの組合せ)を含むことができる。
胎盤幹細胞のインスリン生成膵臓細胞への分化は、例えば、胎盤幹細胞を、膵臓細胞への分化を誘導する細胞培養条件下に置くことにより達成することができる。
胎盤幹細胞の筋肉組織で発生する(心原性)分化は、例えば、胎盤幹細胞を、心筋細胞に分化を誘導する細胞培養条件下に置くことにより達成することができる。好ましい心臓細胞培地は、レチノイン酸で補充されたDMEM/20%CBS、1μM;塩基性線維芽細胞成長因子、10ng/ml;及び、形質転換成長因子ベータ-1、2ng/ml;及び、内皮成長因子、100ng/mlを含む。ノックアウト血清代替(Invitrogen社、カールズバッド、カリフォルニア州)は、CBSの代わりに使用することができる。或いは、胎盤幹細胞は、50ng/mlカルディオトロピン-1で補充されたDMEM/20%CBSの中で、24時間培養することができる。他の実施態様において、胎盤幹細胞は、10〜14日間培養することができる。タンパク質の無い培地中において5〜7日間、その後、例えば、1%臍帯血清で補充される1%HEPES緩衝液内においてヒトの心筋を均質化することで生成される、ヒト心筋抽出物で刺激される。
胎盤幹細胞は、保存することができる。すなわち、長期間の保存が可能となる条件、又は、例えばアポトーシス若しくは壊死等の細胞死を抑制する条件下に置くことができる。
(5.8.1 胎盤潅流液、幹細胞及び幹細胞集団)
胎盤幹細胞の集団は、幹細胞集団の投与で治療を受けることが可能な任意の疾患、障害又は状態を治療することに使用される。本明細書において使用されているような「治療」とは、病気、障害又は状態の治療、矯正、改善、痛症の節減、又は経時変化の低減、或るいはそれらの任意のパラメーター又は症状を含む。
胎盤幹細胞を含む組成物又はそれからの生体分子を本明細書に示す。本明細書に示された接着性胎盤幹細胞は、任意の生理学的に許容し得る或いは医学的に許容し得る化合物、組成物又は研究や治療において使用するための装置と組み合わせることができる。
本明細書に示された胎盤幹細胞の集団は、保存、例えば、後続の使用のために凍結保存することができる。幹細胞等の細胞の凍結保存方法は、当分野において周知である。胎盤幹細胞の集団は、個体に容易に投与可能な形態で調製される。例えば、医療用として適切な容器内に収容されている胎盤幹細胞を本明細書に示す。そのような容器は、例えば、無菌のプラスチック製バッグ、フラスコ、瓶又は胎盤幹細胞の集団が容易に分注されることのできるその他の容器であってもよい。例えば、該容器は、血液バッグ又は他のプラスチック、受容体への液体の静脈投与に適した、医療用途において許容可能なバッグであってもよい。容器は、好ましくは、結合された幹細胞集団の凍結保存を可能とするものである。
胎盤幹細胞の集団又は胎盤幹細胞を含む細胞の集団は、生体内での使用のための医薬組成物に調製することができる。そのような医薬組成物は、生体内への投与のために医薬品として許容可能な運搬体、例えば、食塩水又は他の許可された生理的に許容可能な溶液中に胎盤幹細胞の集団又は胎盤幹細胞を含む細胞の集団を含む。本明細書に示された医薬組成物は、本明細書に記述された胎盤幹細胞の集団又は胎盤幹細胞類型のいずれでも含むことができる。該医薬組成物は、胎児、母親、又は胎児と母親の両方である胎盤幹細胞を含むことができる。本明細書に示された医薬組成物は、さらに、単一個体又は単一胎盤から得た胎盤幹細胞、又は多数の個体又は胎盤から得た胎盤幹細胞を含むことができる。
本明細書に示された胎盤幹細胞は、ならし培地、すなわち幹細胞によって分泌されるか排泄された1個以上の生体分子を含む培地を生成するのに使用することができる。多様な実施態様において、ならし培地は、胎盤幹細胞が少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14以上の日数の間成長した培地を含むことができる。他の実施態様において、ならし培地は、胎盤幹細胞がある少なくとも約30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%密集度、又は最大100%までの密集度まで成長した培地を含むことができる。そのようなならし培地は、胎盤幹細胞又は他の種類の幹細胞の分離された集団の培養を維持させるために使用される。他の実施態様において、該ならし培地は、胎盤幹細胞が成体細胞型に分化されてきた培地を含む。他の実施態様において、本明細書に示されたならし培地は、胎盤幹細胞と非胎盤幹細胞が培養されてきた培地を含む。
さらにまた、胎盤幹細胞又は胎盤幹細胞の集団を含むマトリックス、ハイドロゲル、骨格等を本明細書に示す。ある実施態様において、該マトリックスは、骨欠損を治療するのに有用であることが当業者に知られている任意の基質であり得る。例えば、該マトリックスは、リン酸β-三カルシウム基質、リン酸β-三カルシウム-コラーゲン基質、コラーゲン基質、リン酸カルシウム基質、鉱化コラーゲン基質及びヒアルロン酸基質であり得る。いくつかの実施態様において、該マトリックスにおけるコラーゲンは、胎盤コラーゲンであり得る。胎盤コラーゲンを単離及び調製するための方法及び組成物は、例えば、2006年6月9日出願の米国特許出願第11/450,934号に詳しく記載されている。
哺乳類の胎盤細胞は、成長促進遺伝子、すなわち、適切な条件下で、形質転換された細胞の成長を促進するタンパク質をコードする遺伝子を含む、任意の適切なベクターとともにトランスフェクションによって条件付きで不死化することができる。この結果、成長促進タンパク質の生成及び/又は活性は、外部因子によって調節可能である。好ましい実施態様において、成長促進遺伝子は、v-myc、N-myc、c-myc、p53、SV40ラージT抗原、ポリオーマラージT抗原、E1aアデノウイルス、又はヒトパピローマウイルスE7タンパク質等であるが、これらに限定されない、癌遺伝子である。
本明細書に示された胎盤幹細胞は、アッセイにおいて使用され、培養条件、環境要因、分子(例えば、生体分子、小さな無機分子等)等の幹細胞急増、増殖、及び/又は分化に対する影響を、そのような条件に曝露しない胎盤幹細胞と比較して測定することができる。
以下の実施例は、本実施態様を例示することを意図するものであって、いずれの場合も限定するものと見なされるべきではない。本明細書に引用されているすべての参考文献は、特許文献、論文又は他の文献にかかわらず、あらゆる目的で引用により本明細書中に組み込まれている。
胎盤幹細胞は、潅流によるか又は物理的崩壊、例えば、酵素による消化によって、分娩後の哺乳類の胎盤から得られる。該細胞は、以下を含む培養培地内で培養される:60%DMEM-LG(Gibco社)、40%MCDB-201(Sigma社)、2%ウシ胎仔血清(FCS)(Hyclone Laboratories)、1×インスリン-トランスフェリン-セレニウム(ITS)、1×リノール酸-ウシ血清-アルブミン(LA-BSA)、10-9Mデキサメタゾン(Sigma社)、10-4Mアスコルビン酸2-リン酸塩(Sigma社)、上皮成長因子(EGF)10ng/ml(R&D Systems社)、血小板由来の成長因子(PDGF-BB)10ng/ml(R&D Systems社)、及び100Uペニシリン/1000Uストレプトマイシン。
胎盤潅流液からの胎盤幹細胞の培養は、次のようにして成立させることができる。Ficoll勾配遠心分離で得た細胞は、FNがコーティングされたT75フラスコ中に播種され、上記の通り、15mlの培養培地において50〜100×106細胞/フラスコで調製される。典型的に、5〜10フラスコが播種される。フラスコは、37℃で12〜18時間培養され、接着性細胞の接着を許可する。10mlの暖かいPBSは、それぞれのフラスコに添加されて懸濁状態の細胞を除去し、穏やかに混合される。15mLの培地は、その後に除去されて、15mLの新しい培養培地に取り替えられる。すべての培地は、培養開始後3〜4日おきに変えられる。後続の培養培地の交換は、培地の50%又は7.5mlが除去される間に達成される。
胎盤幹細胞の培養は、以下のように消化された胎盤組織から樹立される。潅流された胎盤は、無菌のペーパシート上に母体側が上方に向かうように置かれる。胎盤の母体側上に約0.5cmの表面層がブレードで擦り落とされ、ブレードは、約1×2×1cmの胎盤組織ブロックを除去するために使用される。この胎盤組織は、その後、約lmm3小片に細かく切られる。このような小片は、50mlファルコンチューブ内に回収されて、コラゲナーゼIA(2mg/ml、Sigma社)で30分間消化され、続いて、トリプシン-EDTA(0.25%、GIBCOBRL社)によって10分間、37℃の水槽の中で処理される。その結果溶液は、室温で10分間、400gで遠心分離されて、消化溶液が除去される。ペレットは、約10体積で、PBSとともに再懸濁されて(例えば、5mlペレットが45mlPBSとともに再懸濁される)、さらに、チューブは、室温で、10分間400gが遠心分離される。組織/細胞ペレットは、130mL培養培地の中で再懸濁され、細胞は、フィブロネクチンがコーティングされたT-75フラスコ当たり13mlで播種される。細胞は、5%CO2を含む湿気のある環境において37℃で培養される。胎盤幹細胞は、このステップにおいて選択的に凍結保存される。
凍結保存した細胞は、直ちに37℃の水槽内で解凍される。胎盤幹細胞は、直ちに冷凍容器から10mlの暖かい培地とともに除去され、15mlの無菌管に移動される。細胞は、400gで10分間室温で遠心分離を行う。細胞は、ゆっくりとピペットで移すことにより、10mlの暖かい培養培地内に再懸濁され、生存可能な細胞の総数は、トリパンブルー排除によって測定される。細胞は、その後、cm2当たり6000〜7000個細胞で、FNがコーティングされたフラスコ内に播種されて、上記の通りに調製される(T-75フラスコ当たり約5×105細胞)。細胞は、37℃、5%CO2及び90%湿度で培養される。細胞が75-85%の密集度に到逹したとき、すべての使用済みの培地は、フラスコから無菌状態で除去されて、廃棄される。3mlの0.25%トリプシン/EDTA(w/v)溶液が添加されて、細胞層を覆う。そして細胞は、37℃、5%CO2及び90%湿度で5分間培養される。フラスコは、1、2回軽く叩いて、細胞単離を促進する。細胞の95%より多い細胞が丸くなって分離されると、7mlの暖かい培養培地がそれぞれのT-75フラスコに添加され、溶液は、数回、細胞レイヤ上にピペッティングで分散される。
(6.2.1 材料及び方法)
(6.2.1.1 対象となる表現型の単離)
胎盤細胞の5つの異なる集団は、正常な満期妊娠の胎盤から採取された。すべてのドナーは、研究目的のための彼らの胎盤の使用に対して、自筆で書かれた同意書を提供した。5つの胎盤細胞集団、すなわち(1)(胎盤血管系の潅流からの)胎盤潅流液;並びに(2)羊膜、(3)絨網膜、(4)羊膜-絨網膜板及び(5)臍帯の消化酵素物を調べた。多様な胎盤組織は、無菌のPBS(Gibco-Invitrogen社、カールズバッド、カリフォルニア州)において洗浄され、分離された無菌のペトリ皿上に置かれた。多様な組織は、無菌の外科用メスを使用して細かく切り刻まれ、50mLのファルコンコニカルチューブ内に置かれた。細かく切り刻まれた組織は、1×コラゲナーゼ(Sigma-Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州)で20分間、37℃の水槽中で消化されて、遠心分離し、その後、0.25%トリプシン-EDTA(Gibco-Invitrogen社)で10分間、37℃の水槽中で消化した。多様な組織は、消化後に遠心分離をし、無菌のPBS(Gibco-Invitrogen社)で1回洗浄された。再構成された細胞は、2回ろ過されるが、1回は、100μm細胞フィルタで、もう1回は、30μmの分離フィルタでろ過され、残留細胞外マトリックス又は細胞残屑を除去した。
トリパンブルー排除法のマニュアルは、消化後に細胞数を計算し、細胞の生存能力評価するために採用された。細胞は、トリパンブルー染料(Sigma-Aldrich社)と1:1の比率で混合され、細胞は、血球計で読み取られた。
HLA ABC-/CD45-/CD34-/CD133+である細胞が、特徴付けのために選択された。このような表現型を有する細胞は、2つのBecton-Dickinsonフローサイトメトリー、FACS Calibur及びFACS Aria(Becton-Dickinson社、サンノゼ、カリフォルニア州、米国)によって同定されて、定量されて、特徴付けされた。多様な胎盤細胞は、100万個の細胞当たり約10μLの抗体の比で、30分間、室温で、振盪機上で染色された。以下の抗ヒト抗体が使用された:HLA-G(Serotec社、ローリー、ノースカロライナ州)、CD10(BD Immunocytometry systems、サンノゼ、カリフォルニア州)、CD44(BD Biosciences Pharmingen、サンノゼ、カリフォルニア州)、及びCD105(R&D Systems社、ミネアポリス、ミネソタ州) に対するフルオレセインイソチオシアネート(FITC)が結合されたモノクローナル抗体;CD44、CD200、CD117、及びCD13(BD Biosciences Pharmingen)に対するフィコエリトリン(PE)が結合されたモノクローナル抗体;CD117(BD Biosciences Pharmingen)に対するフィコエリトリン-Cy5(PECy5)が結合されたストレプトアビジンとモノクローナル抗体;CD33及びCD10(BD Biosciences社)に対するフィコエリトリン-Cy7(PECy7)が結合されたモノクローナル抗体;CD38(BD Biosciences Pharmingen)に対するアロフィコシアニン(APC)が結合されたストレプトアビジンとモノクローナル抗体;及び、ビオチン化CD90(BD Biosciences Pharmingen)。培養後に、細胞は、1回洗浄され、結合されていない抗体を除去し、4%パラホルムアルデヒド(USB社、クリーブランド、オハイオ州)で、4℃、一晩中、固定した。翌日、細胞は、2回洗い、30μm分離フィルタを通じてろ過され、フローサイトメトリー上で駆動された。
(潅流液、羊膜、又は絨毛膜から採取した)胎盤細胞の1つのセットは、7-アミノ-アクチノマイシンD(7AAD;BD Biosciences Pharmingen)及び対象とする表現型に対して特異的なモノクローナル抗体で染色された。細胞は、100万個細胞当たり10μLの抗体の割合で染色されて、振盪機上で室温で30分間培養された。次いで、この細胞は、BD FACS Aria上で対象とする表現型を発現する、生きている細胞に対して陽性に分類され、培養基中で平板培養された。分類された(対象とする集団)及び「あらゆる」(分類されていない)胎盤細胞集団は、比較のために平板培養された。細胞は、フィブロネクチン(Sigma-Aldrich社)がコーティングされた96ウェルプレート上で、表1に示された細胞密度(細胞/cm2)で平板培養された。細胞密度、並びに細胞が2倍で或いは3倍で平板培養されたかどうかが判定され、対象とする表現型を発現した細胞の数によって制御された。
FACSCaliburデータは、Flow Jo(Tree star社)で標準的なゲーティング技術を用いて解析された。BD FACSAriaデータは、FACSDivaソフトウェア(Becton-Dickinson社)を用いて解析された。FACS Ariaデータは、標準的なゲーティング技術だけではなく、ダブレット(doublet)を最小化する、ダブレット識別ゲーティング技術を用いて解析された。すべての結果は、マイクロソフトエクセルに収集されており、ここで、すべての値は、平均±標準偏差(数、平均標準誤差)で示されている。
(6.2.2.1 細胞生存能力)
消化後の生存能力は、トリパンブルー排除法のマニュアルを用いて評価された(図1)。多数の(羊膜、絨毛膜又は羊膜-絨毛膜プレートからの)消化された組織から得た細胞の平均生存能力は、約70%であった。羊膜は、74.35%±10.31%(n=6、SEM=4.21)の平均生存能力を有して、絨毛膜は、78.18%±12.65%(n=4、SEM=6.32)の平均生存能力を有して、羊膜-絨毛膜プレートは、69.05%±10.80%(n=4、SEM=5.40)の平均生存能力を有して、臍帯は、63.30%±20.13%(n=4、SEM=10.06)の平均生存能力を有した。消化過程を経ていない潅流からの細胞は、最高の平均生存能力、89.98±6.39%(n=5、SEM=2.86)を保有した。
胎盤由来細胞の5つの異なる集団は、HLA ABC-/CD45-/CD34-/CD133+細胞の数を測定するために解析された。BD FACSCaliburデータの解析から、羊膜、潅流液及び絨毛膜は、最大合計数のこのような細胞、それぞれ30.72±21.80細胞(n=4、SEM=10.90)、26.92±22.56細胞(n=3、SEM=13.02)、及び18.39±6.44細胞(n=2、SEM=4.55)を含むものと観察された(データ図示せず)。羊膜-絨毛膜プレート及び臍帯は、対象とする表現型を発現する、最も少ない合計数の細胞を、それぞれ、4.72±4.16細胞(n=3、SEM=2.40)と3.94±2.58細胞(n=3、SEM=1.49)を含んでいた(データ図示せず)。
潅流液由来の細胞は、一貫して、HLA-G、CD33、CD117、CD10、CD44、CD200、CD90、CD38、CD105、及びCD13に対して陽性であった(図4)。潅流液由来の細胞に対するそれぞれの標識の平均発現は、以下の通りである:細胞の37.15%±38.55%(n=4、SEM=19.28)は、HLA-Gを発現した;細胞の36.37%±21.98%(n=7、SEM=8.31)は、CD33を発現した;細胞の39.39%±39.91%(n=4、SEM=19.96)は、CD117を発現した;細胞の54.97%±33.08%(n=4、SEM=16.54)は、CD10を発現した;細胞の36.79%±11.42%(n=4、SEM=5.71)は、CD44を発現した;細胞の41.83%±19.42%(n=3、SEM=11.21)は、CD200を発現した;細胞の74.25%±26.74%(n=3、SEM=15.44)は、CD90を発現した;細胞の35.10%±23.10%(n=3、SEM=13.34)は、CD38を発現した;細胞の22.87%±6.87%(n=3、SEM=3.97)は、CD105を発現した;そして、細胞の25.49%±9.84%(n=3、SEM=5.68)は、CD13を発現した。
羊膜由来の細胞は、一貫して、HLA-G、CD33、CD117、CD10、CD44、CD200、CD90、CD38、CD105、及びCD13に対して陽性であった(図5)。羊膜由来の細胞に対するそれぞれの標識の平均発現は、以下の通りである:細胞の57.27%±41.11%(n=3、SEM=23.73)は、HLA-Gを発現した;細胞の16.23%±15.81%(n=6、SEM=6.46)は、CD33を発現した;細胞の62.32%±37.89%(n=3、SEM=21.87)は、CD117を発現した;細胞の9.71%±13.73%(n=3、SEM=7.92)は、CD10を発現した;細胞の27.03%±22.65%(n=3、SEM=13.08)は、CD44を発現した;細胞の6.42%±0.88%(n=2、SEM=0.62)は、CD200を発現した;細胞の57.61%±22.10%(n=2、SEM=15.63)は、CD90を発現した;細胞の63.76%±4.40%(n=2、SEM=3.11)は、CD38を発現した;細胞の20.27%±5.88%(n=2、SEM=4.16)は、CD105を発現した;そして、細胞の54.37%±13.29%(n=2、SEM=9.40)は、CD13を発現した。
絨毛膜由来の細胞は、一貫して、HLA-G、CD117、CD10、CD44、CD200、CD90、CD38、及びCD13に対して陽性であったが、一方、CD33及びCD105に対する発現は、変化した(図6)。絨毛膜細胞に対するそれぞれの標識の平均発現は、以下の通りである:細胞の53.25%±32.87%(n=3、SEM=18.98)は、HLA-Gを発現した;細胞の15.44%±11.17%(n=6、SEM=4.56)は、CD33を発現した;細胞の70.76%±11.87%(n=3、SEM=6.86)は、CD117を発現した;細胞の35.84%±25.96%(n=3、SEM=14.99)は、CD10を発現した;細胞の28.76%±6.09%(n=3、SEM=3.52)は、CD44を発現した;細胞の29.20%±9.47%(n=2、SEM=6.70)は、CD200を発現した;細胞の54.88%±0.17%(n=2、SEM=0.12)は、CD90を発現した;細胞の68.63%±44.37%(n=2、SEM=31.37)は、CD38を発現した;細胞の23.81%±33.67%(n=2、SEM=23.81)は、CD105を発現した;そして、細胞の53.16%±62.70%(n=2、SEM=44.34)は、CD13を発現した。
羊膜-絨毛膜プレート由来の細胞は、一貫して、HLA-G、CD33、CD117、CD10、CD44、CD200、CD90、CD38、CD105、及びCD13に対して陽性であった(図7)。羊膜-絨毛膜プレート由来の細胞に対するそれぞれの標識の平均発現は、以下の通りである:細胞の78.52%±13.13%(n=2、SEM=9.29)は、HLA-Gを発現した;細胞の38.33%±15.74%(n=5、SEM=7.04)は、CD33を発現した;細胞の69.56%±26.41%(n=2、SEM=18.67)は、CD117を発現した;細胞の42.44%±53.12%(n=2、SEM=37.56)は、CD10を発現した;細胞の32.47%±31.78%(n=2、SEM=22.47)は、CD44を発現した;細胞の5.56%(n=l)は、CD200を発現した;細胞の83.33%(n=l)は、CD90を発現した;細胞の83.52%(n=l)は、CD38を発現した;細胞の7.25%(n=l)は、CD105を発現した;そして、細胞の81.16%(n=l)は、CD13を発現した。
臍帯由来の細胞は、一貫して、HLA-G、CD33、CD90、CD38、CD105、及びCDl3に対して陽性であったが、一方、CD117、CD10、CD44、及びCD200の発現は、変化した(図8)。臍帯由来の細胞に対するそれぞれの標識の平均発現は、以下の通りである:細胞の62.50%±53.03%(n=2、SEM=37.50)は、HLA-Gを発現した;細胞の25.67%±11.28%(n=5、SEM=5.04)は、CD33を発現した;細胞の44.45%±62.85%(n=2、SEM=44.45)は、CD117を発現した;細胞の8.33%±11.79%(n=2、SEM=8.33)は、CD10を発現した;細胞の21.43%±30.30%(n=2、SEM=21.43)は、CD44を発現した;細胞の0.0%(n=l)は、CD200を発現した;細胞の81.25%(n=l)は、CD90を発現した;細胞の64.29%(n=l)は、CD38を発現した;細胞の6.25%(n=l)は、CD105を発現した;そして、細胞の50.0%(n=l)は、CDl3を発現した。
HLA ABC、CD45、CD34、及びCD133の最も高い百分率を発現した胎盤細胞の3つの異なる集団(潅流液、羊膜及び絨毛膜由来の細胞)は、このような標識に対する抗体及び7AADで染色された。3つの集団は、対象とする表現型を発現する生きている細胞に対して陽性に分類された。BD FACS Aria分類の結果は、表2に示されている。
本実施例は、潅流によって胎盤幹細胞を回収する1つの方法を示す。
(6.4.1 ニューロンへの分化誘導)
胎盤幹細胞のニューロン分化は、以下のようにして達成することができる:
1. 胎盤幹細胞を、DMEM/20%FBSと1mM β-メルカプトエタノールを含む誘導前の培地の中で、24時間、培養する。
2. 誘導前の培地を除去し、細胞をPBSで洗浄する。
3. DMEMと1-10mM β-メルカプトエタノールを含むニューロン神経誘導培地を、細胞に添加する。或いは、DMEM/2% DMSO/200μMブチル化ヒドロキシアニソールを含む誘導培地を使用することができる。
4. ある実施態様において、形態及び分子の変化は、無血清培地とβ-メルカプトエタノールに露出されてから60分以内に発生することができる。
RT/PCRは、例えば、神経成長因子レセプタ及びニューロフィラメント重鎖遺伝子の発現を評価するために使用することができる。
羊膜の酵素による消化由来の胎盤幹細胞のいくつかの培養は、50〜70%密集度で、(1)2%FCS、0.5%ハイドロコルチゾン、0.5mMイソブチルメチルキサンチン、60μMインドメタシンを含有するDMEM/MCDB-201;又は、(2)2%FCSと0.5%リノール酸を含有するDMEM/MCDB-201;を含む培地内で誘導される。細胞は、形態学的変化に対して検査され;3-7日間後に、油滴が現われた。分化は、脂質生成に関連した特定の遺伝子、すなわちPPAR-γ2、aP-2、リポタンパク質リパーゼ、及びオステオポンチンの発現を調査する、定量的なリアルタイムPCRによって評価された。胎盤幹細胞の2つの培養は、それぞれ、脂肪細胞に特異的な遺伝子の発現において、6.5倍及び24.3倍の増加を示した。4つの他の培養は、脂質生成誘導後、PPAR-γ2の発現において穏やかな増加(1.5〜2.0倍)を示した。
1. 胎盤幹細胞を、MSCGM(Cambrex社)又は15%臍帯血清で補充されたDMEMの中で培養する。
2. 3つの誘導/維持サイクルが使用される。それぞれのサイクルは、脂肪組織生成誘導培地(Cambrex社)で胎盤幹細胞を供給することと、細胞を、3日間(37℃、5%CO2で)培養することと、それに続く脂肪組織生成維持培地(Cambrex社)中での1〜3日間の培養からなる。使用可能な他の誘導培地は、1μMデキサメタゾン、0.2mMインドメタシン、0.01mg/mlインスリン、0.5mM IBMX、DMEM-高グルコース、FBS、及び抗生物質を含む。
3. 誘導/維持の完全な3サイクル後に、細胞は、脂肪組織生成維持培地中位でさらに7日間培養され、培地は、2〜3日おきに交換される。
4. 脂質生成の特徴は、多数の細胞質内脂質小胞の発達であり、これは親油性ステインオイルレッドOを使用して容易に観察されることができる。タンパク質遺伝子と結合するリパーゼ及び/又は脂肪酸の発現はRT/PCRによって脂肪細胞に分化され始める胎盤幹細胞の中で確認される。
骨形成培地は、185mLカムブレキス(Cambrex社)分化基礎培地-骨形成及びSingleQuots(デキサメタゾン、l-グルタミン、アスコルビン酸塩、ペニシリン/ストレプトマイシン、MCGS、及びベータグリセロリン酸塩のうちのそれぞれ1つ)から調製された。潅流液からの胎盤幹細胞は、組織培養表面積のcm2当たり約3×103細胞で組織培養面積cm2当たり0.2〜0.3mLのMSCGMの中で平板培養された。典型的に、すべての細胞は、37℃、5%CO2の中のMSCGMにおいて、4〜24時間、培養表面に接着した。骨形成分化は、培地を骨形成分化培地に取り替えることによって誘導された。細胞形態は、接着性胎盤幹細胞の典型的な紡錘状の外観から、無機化によって達成される立方形外観に変化し始めた。一部の細胞は、分化の間、組織培養表面から離層される。
1. 胎盤幹細胞の接着性培養は、MSCGM(Cambrex社)又は15%臍帯血清で補充されたDMEMの中で培養される。
2. 培養は、組織培養フラスコ内で24時間培養される。
3. 骨形成分化は、MSCGMを、0.1μMデキサメタゾン、0.05mMアスコルビン酸-2-リン酸塩、10mMベータグリセロリン酸塩を含む骨形成誘導培地(Cambrex社)で取り替えることで誘導される。
4. 細胞は、2〜3週間、骨形成誘導培地で、3〜4日おきに供給される。
5. アルカリ性ホスファターゼ及びオステオポンチン遺伝子の発現に対するRT/PCR及びカルシウムに特異的な染色を用いて、分化はアッセイされる。
膵臓の分化は、以下のようにして達成される:
1. 胎盤幹細胞は、形質転換成長因子β-1、2ng/mlと 塩基性線維芽細胞成長因子10ng/mlで補充されたDMEM/20%CBSの中で培養される。ノックアウト血清代替は、CBSの代わりに使用することができる。
2. ネスチン-陽性ニューロン細胞培養からのならし培地は、50/50濃度で培地に添加される。
3. 細胞は、14-28日間培養されて、3〜4日おきに再度供給する。
4. 分化は、RT/PCRによってインスリンタンパク質又はインスリン遺伝子発現に対してアッセイすることによって特徴付けされる。
筋肉組織で発生する(心原性)分化は、以下のようにして達成される:
1. 胎盤幹細胞は、レチノイン酸1μM;塩基性線維芽細胞成長因子10ng/ml;及び形質転換成長因子ベータ-1、2ng/ml;並びに、上皮成長因子100ng/mlで補充されたDMEM/20%CBSの中で培養される。ノックアウト血清代替(Invitrogen社、カールズバッド、カリフォルニア州)は、CBSの代わりに使用することができる。
2. 或いは、胎盤幹細胞は、50ng/mlカルディオトロピン-1で補充されたDMEM/20%CBSの中で、24時間培養される。
3. 或いは、胎盤幹細胞は、タンパク質の無い培地中において5〜7日間培養され、その後、ヒト心筋抽出物で刺激される。(用量漸増解析)心筋抽出物は、1%臍帯血清で補充される1%HEPES緩衝液内において1gmのヒトの心筋を均質化することにより生成される。懸濁液は、60分間培養されて、その後、遠心分離して、上澄みが回収される。
4. 細胞は、10-14日間培養され、3〜4日おきに再供給する。
5. 分化は、RT/PCRによる心臓アクチン遺伝子の発現を示すことによって確認される。
(6.4.6.1 一般的な方法)
胎盤幹細胞の軟骨形成分化は、一般に、以下のようにして達成される:
1. 胎盤幹細胞は、15%臍帯血清で補充されたDMEM又はMSCGM(Cambrex社)の中で維持される。
2. 胎盤幹細胞は、無菌のポリプロピレンチューブ内に等分される。細胞は、(5分間、150×gで)遠心分離を行い、不完全軟骨形成培地(Cambrex社)の中で2回洗浄される。
3. 最後の洗浄後に、細胞は、0.01μg/mlのTGF-β-3を、約5×10(5)細胞/mlの濃度で含む完全軟骨形成培地(Cambrex社)中で再懸濁される。
4. 0.5mlの細胞は、15mlのポリプロピレン培養チューブ内に等分される。細胞は、5分間、150×gでペレット化される。ペレットは、培地中にそのまま残される。
5. 緩くキャッピングされたチューブは、24時間、5%CO2、37℃で培養される。
6. 細胞ペレットは、新しく調製された完全軟骨形成培地で、2〜3日おきに供給される。
7. ペレットは、培地において毎日低速で撹拌されることで、維持されて、再懸濁される。
8. 軟骨形成細胞ペレットは、培養状態で14〜28日間後に採取される。
9. 軟骨形成は、例えば、アルシアンブルー細胞化学的染色によって確認されるように、コラーゲン2及び/又はコラーゲン9遺伝子の発現及び/又は軟骨マトリックス酸粘液多糖質の生成をRT/PCRで確認することで、且つ/又は細胞形態を評価する、好酸性グラウンド基材の生成有無の観察によって特徴付けされる。
本実施例は、軟骨形成細胞への胎盤幹細胞の分化とそのような細胞から軟骨様組織の増殖を示す。
AC61665、P3(継代3)及びAC63919、P5と命名された2つの胎盤幹細胞株と、UC67249、P2及びUC67477、P3と命名された2つの臍帯幹細胞株を、以下に略述された研究に使用した。ヒトの間葉系幹細胞(MSC)は、陽性対照として使用され、骨肉腫細胞株、MC3T3及びヒトの皮膚線維芽細胞(HDF)は、陰性対照として使用された。
軟骨形成研究は、次の3つの主な目標を果たすために計画された:(1)胎盤と臍帯幹細胞が分化して、軟骨組織を形成することができるかどうかを示すこと;(2)胎盤と臍帯幹細胞が、機能的に軟骨細胞へと分化することができるかどうかを示すこと;及び、(3)対照細胞株を評価することにより幹細胞から得られた結果を確認すること。
実験1の結果に基づいて、2つの胎盤幹細胞と2つの臍帯幹細胞株の軟骨形成分化能力を分析するためのより具体的な研究が計画された。アルシアンブルー組織学的検査に加え、細胞は、またサイナスレッドで染色され、これは、類型IIコラーゲンに対して特異的である。誘導培地の有無に関係なく、多数のペレットが、それぞれの細胞株に対して作成された。
培養状態の胎盤接着性幹細胞は、約5分間、37℃でトリプシン化され、軽く叩いて培養皿から緩くなる。10%FBSは、培養に添加されて、トリプシン化処理を中断する。細胞は、約5mLの培地内で約mL当たり1×104細胞で希釈される。複数チャンネルのマイクロピペットからの滴り(一滴であるか又は滴りである)は、100mLペトリ皿の蓋の内側に位置される。蓋は、注意しながらひっくり返して、皿底の上部に位置され、これは、約25mlの無菌PBSを含んで、皿の雰囲気内で水気含量を維持する。細胞を6〜7日間培養する。
本実施例は、酵素消化による胎盤幹細胞の規模が大きくなった単離を示す。
この実施例は、胎盤幹細胞の単離と冷凍された幹細胞に基づく製品の生成を示す。
組織分解と消化:胎盤は、放出後に24時間以内に得られる。胎盤組織は、羊膜、羊膜と絨毛膜の組合せ、又は絨毛膜から得られる。組織は、約1mmの大きさの小片に細かく切り刻まれる。細かく切り刻まれた組織は、37℃で1時間、lmg/mlコラゲナーゼIAの中で消化され、その後、37℃で30分間、トリプシン-EDTAで処理される。PBSにおいて5%FBSの中で3回洗浄された後、組織は、培養培地に再懸濁される。
単一ドナーの胎盤由来のすべての細胞量を「ロット」と定義する。細胞は、増殖培養の間に8継代と30倍加に対して、正常な成長、核型、及び細胞表面標識表現型を維持した。このような限界が与えられた状態で、用量は、5継代及び約20倍加からの細胞を含む。同量の細胞の供給を生成するため、単一ロットは、培養状態で増殖され、2段重ねの細胞バンクと冷凍量内に貯蔵される。特に、0(ゼロ)倍加を経った継代0細胞と定義される、初代培養から採取された細胞は、増殖培養を開始するために使用される。最初継代の後、約4つの倍加が起き、細胞は、マスタセルバンク(MCB)中で冷凍される。MCBからのバイアルは、追加的な増殖培養を播種するために使用される。MCBから解凍された細胞の2つの追加的な継代の後、約12回の累積する倍加の間、細胞は、ワーキングセルバンク(WCB)において冷凍される。WCBからのバイアルは、他の2つの継代に対して増殖培養を播種するために使用され、その結果として、それぞれの量で冷凍された、約20個の倍加で継代5細胞が形成される。
細胞の冷凍された容器は、封止されたビニールバッグの中に仕込まれ、37℃の水浴中に入れられる。容器は、内容物が小さな氷小片を除いてすべて溶解するまで穏やかに回転される。容器は、封止されたビニールバッグから除去されて、約10倍の体積の培養培地を、穏やかに混合しながら、ゆっくり細胞に添加される。試料は、血球計で計算され、増殖培養に播種される。
細胞の冷凍容器は、乾燥窒素容器において投与サイトに移動される。投与の前に、容器は、封止されたビニールバッグ中に仕込まれ、37℃で水浴に供する。容器は、内容物が小さな氷小片を除いて溶解するまでに穏やかに回転されている。容器は、封止されたビニールバッグから除去されて、同じ体積の2.5%HSA/5%デキストランが添加される。細胞は、これ以上の洗浄することなく、注入される。
母体血液試料は、すべてのドナー胎盤を同伴する。試料は、B型肝炎コア抗体と表面抗原、C型肝炎ウイルス抗体と核酸、そしてHIV I及びII抗体と核酸に対してスクリーニングされる。胎盤処理と初代培養は、テスト結果を受領する前に始まるが、すべてのウイルスに対して陰性とテストされた母体血液試料と関連の胎盤に対してのみ続けられる。若し、ドナーがどのような病原体に対して1つでも陽性である場合、ロットは、拒絶される。また、表3に示されたテストは、MCB、WCB及びWCBのバイアル由来の細胞量の物質の試料に対して達成される。ロットは、すべての条件が満足されるときにだけ、放出される。
細胞は、PBS内の1%パラホルムアルデヒド(PFA)の中で20分間放置されて、染色されるまでに(最長1週間)冷蔵庫内に貯蔵される。細胞は、PBS(染色緩衝物)中の2%FBS、0.05%アジ化ナトリウムで洗浄され、その後、染色緩衝物内に再懸濁される。細胞は、次の抗体結合体で染色される:CD105-FITC、CD200-PE、CD34-PECy7、CD10-APC。細胞は、また、アイソタイプ対照で染色される。30分間の培養後、細胞は、洗浄されて、染色緩衝物で再懸濁され、フローサイトメトリーにて分析される。アイソタイプ対照に比較して、増加された蛍光性を有する細胞は、標識に対して陽性と判定される。
羊膜-絨毛膜(AC)と臍帯由来(UC)の胎盤幹細胞からの遺伝子発現パターンは、最終的に分化されるものと思われる多能性骨髄由来の間葉系幹細胞(BM)及び皮膚線維芽細胞(DF)の遺伝子発現パターンに比較される。細胞は、1回のみの継代、中程度の回数の継代及び複数回の継代(老衰期時まで含んで)で成長させられた。結果は、集団倍加の数は、遺伝子発現において主な影響を持つことが示された。遺伝子の一セットは、ACとUCにおいて上方調節されて、またBMとDFでは下方調節されるか或いは調節されず、継代の回数に関係なく、発現するものと確認された。胎盤幹細胞又は臍帯幹細胞に特異的な遺伝子のこのようなセットは、母系-胎仔免疫耐性に関連するCD200である兔疫グロブリン様表面タンパク質と上皮細胞に関する細胞-細胞接着タンパク質と細胞骨格の数をコードする。胎盤幹細胞と臍帯幹細胞は、以下、本実施例において集合的にAU/UC幹細胞に言及され、分析された。
(6.8.1.1 細胞と細胞培養)
BM(Cat#PT-2501)とDF(Cat#CC-2511)は、Cambrex社から購入された。AC及びUCは、継代0組織の培養フラスコに由来したものである。フラスコの中のAC及びUCは、2063919に設計されたドナー胎盤から消化によって得られた。T-75培養フラスコは、6000細胞/cm2で播種され、細胞は、融合されるとき、継代された。集団倍加は、トリパンブルー細胞数から推定された。培養は、3,11-14、及び24-38集団倍加の後に遺伝子発現に対して分析された。
細胞溶解(単離)前にトリプシン化された1つの培養を除いて、細胞は、それらの組織培養フラスコから直接溶解(単離)される。全体RNAは、QIAGEN社のRneasy キットで単離した。RNA強度と濃度は、Agilent2100 Bioanalyzerで測定された。それぞれの培養から全体RNAの10マイクログラムは、Affymetrix GENECHIP(登録商標)platform上でハイブリタイズされた。全体RNAはラベリングされたcRNAに転換され、製造者方法に従ってオリゴヌクレオチドヒトゲノムUl33A 2.0配列にハイブリダイズされた。映像ファイルはAffymetrix MAS5.0ソフトウェアの処理に供し、Agilent GeneSpring7.3ソフトウェアに標準化され、分析された。
(6.8.2.1 BM-MSC、AC/UC幹細胞及びDFの選択、マイクロアレイ分析における培養時間-点数)
AC/UC幹細胞に唯一の遺伝子発現パターンを樹立するために、2つの幹細胞株であるAC(6)とUC(6)がBM-MSCとDFと平行に培養された。細胞起源に起因する遺伝子発現プロファイルを確認することを極大化するために、そして、外因性影響を最小化するために、すべての細胞は、同じ培地内において生育されて、播種され、同じ基準で第2次培養された。いずれが最初になるか関係なく、細胞は、3つの集団倍加、11-14の倍加、又は35の倍加或いは老衰期の後に採取された。AC/UC幹細胞の中で発現が培養時間によって変わらなく、BMとDFに関して上方調節される遺伝子は、AC/UC幹細胞に特異的な遺伝子に対する候補である。
マイクロアレイ分析は、遺伝子発現のパターンを同定し、階層的クラスタリング(hierarchical clustering)(HC)は、第1の次元で遺伝子と、第2の次元で他の条件(他のRNA試料)である2つの次元の関係において類似点を見つけることを試みる。本実験で使用されたジーンチップは、22,000より多い(「すべての遺伝子リスト」という)プローブセットを含んだが、このようなセットの多数は、どのような条件下でも発現しない遺伝子に信号を送る。すべての遺伝子リストを縮小するために、すべての試料において低いレベル(250未満の未処理数値)で発現したり発現しない遺伝子は除去されて、8,215個の遺伝子のリストを得た。
8215個の遺伝子の遺伝子発現パターンは、GeneSpringにおいて線グラフの調査を使用して現わした(図11)。x軸は12個の実験条件を示し、y軸は標準化されたプロブセットの発現数値をログスケールで表した。y軸は10,000倍に及んで、非常に低いレベルで発現したり発現しない遺伝子は、0.01値に決定される。基本的に、平準化された数値は、1と決定される。それぞれの線は、単一遺伝子(実際、遺伝子セット、いくつかの遺伝子は、多数のプロブセットを有する)を示し、単一色としてすべての12個の条件を捜し出す。熱地図(heatmap)に対して記載されるように、色は相対的な発現レベルを表現するが、カラーリングパターンは、1つの条件を選択することで測定される。AC-03は、図11における選択された条件である。標準化された数値に関連して上方調節された遺伝子は、ソフトウェアにより赤い色で現われて、下方調節されたものは、青色で現われる。AC-03からUC-11の間で明白な上向きであって、下向きで向けるスパイクは多くの遺伝子がこのような条件にかけてお互いに違うように発現されるということを表す。AC-03とUC-03間で色パターンにおける顕著な類似性は、これらの2つの試料で多くの同じ遺伝子が上向き又は下方調節されることを示す。平行した線部分は、遺伝子の発現レベルが、多数の条件にわたって変わらないということを表す。これは、UC-36、UC-38、及びUC-38-Tを比較することにより、最も注目すべきことである。UC-36とUC-38-Tとの間には明白なスパイクはないものの、多数の赤い株が、標準化数値1よりも低いという微妙な傾向がある。これは、AC-03とUC-03で上方調節されたこのような遺伝子が、後続の培養において下方調節されることを示す。UC-38とUC-38-Tとの間で発現パターンが類似するという事実は、RNA単離の直前にトリプシン化する細胞が、ただ遺伝子発現にほとんど影響を与えないということを示す。
すべてのAC/UC試料を通して一定して残り、且つBM及びDFで下方調節される遺伝子は、AC/UC幹細胞に特異的なものと考えられる。2つのフィルタリング方法を結合して、58個のAC/UC幹細胞に特異的な遺伝子のリストを作成した(表4)。
胎盤幹細胞に特異的であり、骨髄由来の間葉細胞と区別可能な発現パターンが確認された。作用的に、このパターンは、すべてのBMとDF試料に関連のすべての胎盤幹細胞試料で過量発現される、46個の遺伝子を含む。
本実施例では、骨形成細胞に分化する胎盤幹細胞の能力を実証する実験の結果を記載する。本実施例では、また、インビトロで適切な骨格を鉱化させる、又はその鉱化に寄与するそのような骨形成細胞の能力を実証する。
最初に、アルカリホスファターゼ(AP)活性をモニタリングすることによって、骨形成前駆体に分化する胎盤幹細胞の能力を評価した。AP活性は、広く使用されている骨形成に対する初期のマーカである(例えば、Kastenら、2005、Biomaterials 26:5879-89参照)。
DMEM-LG、インスリン-トランスフェリン-セレニウム-Gサプリメント(ITS)、ペニシリン-ストレプトマイシン(P/S)、PicoGreen dsDNA蛍光アッセイをInvitrogen社(オレゴン州Eugene)から購入した。MCDB201、リノレン酸、デキサメタゾン、L-アスコルビン酸及び表皮成長因子をSigma社(ミズーリ州St. Louis)から購入した。ウシ胎児血清(FBS)及び血小板由来成長因子をそれぞれHyclone社(ユタ州Logan)及びR&D Systems社(ミネソタ州Minneapolis)から入手した。凍結保存した骨髄由来間葉幹細胞(MSC)、間葉幹細胞成長培地(本実施例では「基本」と呼ぶ)及び骨形成分化培地(OS)をCambrex社(ニュージャージー州East Rutherford)から購入した。上記のセクション5.5.4も参照されたい。
胎盤内のいくつかの異なる解剖部位からの組織の物理的破壊を含むいくつかの方法の1つによって、接着性胎盤幹細胞を胎盤から単離した。接着性胎盤幹細胞を確定し、アントロ1B培地(60%のDMEM-LG、40%のMCDB201、2%のFBS、1XP/S、180ng/mLのリノレン酸、0.05μMのデキサメタゾン、0.1mMのL-アスコルビン酸、10ng/mLの血小板由来成長因子及び10ng/mLの表皮成長因子)にて5×103個/cm2で副次培養した。骨髄-MSCを基本培地にて5×103個/cm2で副次培養した。組織培養ポリスチレンに対する実験的調査では、胎盤幹細胞及び/又は間葉幹細胞を基本培地又はアントロ1B培地に5×103個/cm2で接種し、次いでアントロ1B培地に維持するか、又は5週間までの期間にわたってOSで誘発した。隔週で新鮮な培地を細胞に供給した。3次元骨格に対する調査では、100μlの容量のアントロ1B培地における胎盤幹細胞をリン酸カルシウム(CaP、BD Biosciences社、カリフォルニア州San Jose)骨格又はリン酸β-三カルシウム(TCP、Therics、Akron、OH;VITOSS(登録商標)、Orthovita, Inc.;ペンシルベニア州Malvern;HEALOS(商標)II;Depuy Spine, Inc.;マサチューセッツ州Raynham)骨格上に(2.5×105個/骨格で)接種した。37℃で1〜2時間インキュベートした後に、骨格を含むウェルに180μlの培地を補給した。3〜4日後、試料の半分をアントロ1B培地に維持し、試料の他の半分をOS培地で誘発した。培地を1週間に2回ずつ交換した。
p-ニトロフェノール生成物の形成を測定する比色アッセイ(Cell Biolabs社、カリフォルニア州San Diego)を用いて、細胞可溶化物におけるアルカリホスファターゼ(AP)活性を測定した。PicoGreen dsDNA蛍光アッセイ(Invitrogen社、オレゴン州Eugene)を用いて、(細胞数のあらゆる差に対応するために)AP活性をDNAのμgに対して正規化した。骨格上で培養された細胞のAP活性を確認するために、細胞-骨格構造体をPBSで洗浄し、細胞溶解緩衝液に浸し、ピペット先端で潰し、12000gで遠心した。次いで、上記のように、AP活性及びDNA含有量のために上清を分析した。
胎盤幹細胞及び間葉幹細胞を基本培地(Cambrex)又はアントロ1B培地に接種し、基本培地、OS培地又はアントロ1B培地に3週間維持した(図14において、基本培地に接種され、OS培地で誘発された細胞を「基本-OS」と呼ぶ)。図14A及び14Bに示すように、基本培地に接種及び維持された細胞は、予測通り最も低いAP活性を示すのに対して、基本培地に接種され、OS培地で誘発された細胞は、比較的高レベルのAP活性を示す。興味深いことに、アントロ1Bに接種及び維持された細胞は、アントロ1B培地に接種され、OS培地で誘発された細胞よりさらに高い最も高レベルのAP活性を示す。したがって、PDACは、適切な培地で培養されたときに骨形成前駆細胞に分化できることがこの実験によって証明された。
本実施例では、胎盤幹細胞から分化した骨形成細胞の機能的能力を評価するための実験の結果を記載する。具体的には、鉱化マトリックスを堆積させる骨形成細胞の能力を評価した。胎盤幹細胞をアントロ1B培地に接種し、3日間培養し、次いで3週間にわたってアントロ1B培地に維持するか、又はOS培地で誘発したことを除いては、上記の実施例6.9.1に記載したように胎盤幹細胞を調製及び培養した。鉱化をフォンコッサ染色、カルシウムアッセイ及び走査型電子顕微鏡(SEM)映像によって評価した。
検体をフォンコッサ法によって鉱物に対して染色した。特に、細胞層を10%ホルマリンで10分間固定し、紫外光下で5%硝酸銀とともに20分間インキュベートし、脱イオン水で洗浄し、5%チオ硫酸塩とともに5分間インキュベートし、脱イオン水で十分に洗浄した。
細胞単層をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回濯ぎ、0.5NのHClで皿から剥ぎ取った。環状シェーカ上にて4℃で一晩インキュベートすることによって、蓄積されたカルシウムを細胞構成要素から抽出した後、2000gで10分間遠心した。Stanbio Laboratory社(テキサス州Boerne)のカルシウム定量キットを使用したカルシウム測定のために上清を使用した。細胞数のあらゆる差に対応するために、カルシウム量を全細胞タンパク質に対して正規化した。
SEM用試料を10%ホルマリンで15分間固定し、PBSで洗浄し、一連の等級のエタノール(20、40、60、80及び100%)で脱水した。切出しを容易にするために、エタノール脱水後に骨格をパラフィンに埋め込んだ。切出し後、試料をキシレン中でインキュベートし、上記の一連のエタノールで脱水した。次いで、すべての検体に金をスパッタコーティングし、JEOL JSM-6400F電界放出SEM(Evans Analytical Group社、ニュージャージー州East Windsor)を使用して分析した。
図15Aに示すように、OS培地で誘発された接着性胎盤幹細胞は、フォンコッサ染色によるカルシウム堆積物の形跡を示す。これらの堆積物は、アントロ1B培地に維持された細胞には観察されなかった。これらの鉱化マトリックスのレベルを定量化するために、細胞単層に付随するカルシウムを測定した。図15Bに示すように、OS培地で誘発された細胞層からは、アントロ1B培地で培養されたものと比較して、3倍を超えるカルシウムが回収された。フォンコッサ染色データとともに、カルシウム抽出結果は、OS培地で誘発された胎盤幹細胞が鉱化マトリックスを形成することを示している。鉱化マトリックスを高解像度で映像化するために、アントロ1B培地に維持された(図16A)、又はOS培地で誘発された(図16B)胎盤幹細胞の試料をSEM分析した。
本実施例では、3次元基質上での胎盤幹細胞の骨形成細胞への分化について記載する。リン酸カルシウム及びアパタイトベースの生体材料が骨折及び骨欠損の治療に臨床的に適用されてきたため、3次元(3D)骨格上の胎盤幹細胞の接着及び骨形成機能を評価するために2つの市販のセラミック骨格を選択した。胎盤幹細胞及び間葉幹細胞を骨格上に接種し、生体外培養において骨格に接着し、長期間接着性を維持するそれらの能力について評価を行った。図17に示すように、胎盤幹細胞並びに間葉幹細胞は、リン酸カルシウム(CaP)骨格と比較してリン酸β三カルシウム(TCaP)に優先的に接着し、胎盤幹細胞及び間葉幹細胞は、TCaP骨格に対して類似の接着性レベルを示す。加えて、その時間経過の間の全体を通じて、CaP骨格上よりTCaP骨格上の方が一貫して多くの細胞(胎盤幹細胞及び間葉幹細胞)が存在する。培養の2週間目までに、接着性胎盤幹細胞及び間葉幹細胞の両方が、CaP骨格上で検出されなくなった。これらのデータは、酸素センサプレートを使用した培地における酸素消費量の分析によって裏づけられる。それとともに、これらの結果は、少なくともある条件下で、TCaP骨格は、CaP骨格よりPDAC生活能力を維持するのに好ましいことを示唆している。
本実施例では、潅流によって単離された胎盤幹細胞の骨形成前駆細胞への分化を評価する実験の結果を記載する。細胞を実施例6.3による潅流によってヒト胎盤から単離した。
本実施例では、胎盤幹細胞を含む組成物による骨欠損の治療を評価するために実施する実験について記載する。骨疾患のいくつかのモデルを、異なる骨疾患に対するそのような治療の適用を評価するように適応させる。
〜3mg/mlの4℃のヒト胎盤コラーゲン(HPC)溶液を中和緩衝液(200mMのNa2HPO4、pH9.2)と85:15の比で混合して、30mMの最終Na2HPO4濃度及び7.2のpHを得た。撹拌しながら1NのNaOH又はHClを添加することによってわずかなpH調整を遂行した。pHが調整されると、撹拌を停止し、反応物を1℃/分で32℃まで昇温させた。該反応物を20〜24時間恒温に保ち、原線維コラーゲンを遠心によって単離した。該コラーゲンをリン酸緩衝生理食塩水(PBS、20mMのNa2HPO4、130mMのNaCl、pH7.4)で3回再懸濁させ、遠心してコラーゲンを単離した。最終洗浄原線維コラーゲンを10mg/mlまでPBSに再懸濁させ、使用するまで4℃で保管した。HPCの原線維形成は、図22aに示す短原線維及び長繊維として可溶性コラーゲンを構成する。
コラーゲンを鉱化するために、Ca(OH)2を199.9mmol/Lで分散させながら、59.7mMのH3PO4溶液を作製した。Ca(OH)2及びH3PO4をそれぞれ2:1の比で混ぜ合わせ、水ジャケット反応容器中でpHを9に調整した。これにより、Ca/P比が1.67になる。それぞれ循環式水浴及び自動滴定装置によって温度を40℃に、pHを9に保持しながら反応物を激しく撹拌した。PBS中の原線維コラーゲンを反応混合物に徐々に添加し、pHを9に戻した。最終的な鉱物対コラーゲン比は、80:20であった。反応物を18時間にわたって激しく撹拌し、鉱化コラーゲン(MC)を遠心によって単離し、PBSで3回洗浄した。鉱化反応中に、図22bに示す電子顕微鏡写真に示されるように、繊維に沿ってCa-P鉱物が形成した。最終的な反応収率は高く(>80%)、該材料の最終的な鉱物/コラーゲン比は、TGAを使用して測定した場合に、入力した鉱物/コラーゲン比に近かった(図23)。
鉱化コラーゲン(MC)を約2.5mg/mlのコラーゲン濃度までPBSに再懸濁させ、水ジャケット反応容器に入れた。pHを9.5に調整し、自動滴定装置により反応全体を通じて一定に保持し、温度を循環式水浴により25℃の一定温度に保持した。ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDE)を50mMの最終濃度まで添加した。反応物を24時間にわたって激しく撹拌し、その時点で、生成物を遠心によって単離し、PBSで1回洗浄し、0.5Mグリセリンを含むPBS(pH10)に再懸濁させて、すべての未反応の残留エポキシド基を失活させた。反応物を25℃で24時間にわたって激しく撹拌し、次いでPBSで3回洗浄した。遠心を用いて、架橋鉱化コラーゲン(CMC)を単離した。光学顕微鏡測定及び走査型電子顕微鏡測定、熱重量分析(TGA)、示差走査熱測定(DSC)、X線回折計(XRD)及びフーリエ変換赤外分光光度法(FTIR)によってCMC処方物の特性決定を行った。
本実施例では、鉱化HPCマトリックス上で接着及び成長する接着性胎盤幹細胞の能力を評価する実験の結果を記載する。これらの実験において、上記のように製造されたCMCを抗菌試薬及び抗真菌試薬で滅菌した。湿った試料を、製造元の説明書に従って標準的なラクトース脱水素酵素細胞毒性アッセイ(LDH)で胎盤幹細胞を使用する非接触毒性調査のために、トランスウェルに充填した。培地内に放出されたLDHを細胞毒性と関連づけた。
組織又は臓器移植に代わる有望な選択肢として、幹細胞を使用する組織工学が出現している。産後の胎盤から単離された新規の幹細胞(胎盤由来接着性細胞、PDAC)は、多分化能幹細胞の特徴及び表現型を有する。PDACは、損傷又は疾患組織の修復のための治療選択肢として使用することが可能である幹/前駆細胞の重要且つ明白な供給源を構成する。本試験において、インビトロ及びインビボのPDACの骨形成挙動を調べた。
インビトロ試験:胎盤幹細胞を異なる解剖部位からの組織の物理的破壊によって胎盤から得て、基本培地に接種し、次いで上記のように骨形成分化培地(OS)で誘発した。PDACの生体外骨形成活性をアルカリホスファターゼ(AP)活性によって評価し、細胞外マトリックスの鉱化をアリザリンレッド染色によって検出した。3次元骨格上の胎盤幹細胞の処理量及び生存度を、それぞれDNAアッセイ及びCELLTITER GLO(登録商標)発光アッセイを用いて測定した。
AP活性の誘発、及びアリザリンレッド陽性堆積物を形成する細胞の能力によって、胎盤幹細胞の生体外骨形成挙動を実証した。インビボ結果:胎盤幹細胞+VITOSS(登録商標)皮下外植体は、ヒトオステオカルシンに対する陽性免疫組織化学染色を示し、胎盤幹細胞の生体内骨形成能力を実証した。頭蓋欠損試験において、3週間の胎盤幹細胞+HEALOS(商標)外植体は、組織検査、並びにX線及びPIXIによる高密度鉱化で相当の骨形成を示した。これらの骨形成活性は、移植の7週間後に増大した。欠損部の鉱化の組織検査スライド、マイクロラジオグラフ半定量測定を図24〜26に示す。これらの結果は、胎盤幹細胞が骨格とともに骨修復過程を増大させることができることを証明している。
本明細書に示す組成物及び方法は、本明細書に記載の具体的な実施態様によって範囲が限定されない。実際、先述の説明及び付随する図面から、記載の実施態様に加えて、実施態様の様々な変更が当業者に明らかになるであろう。そのような変更は、添付の請求項の範囲内に含まれることを意図する。
Claims (20)
- マトリックスを鉱化する能力を有する骨形成細胞を作成する方法であって、請求項1記載の複数の幹細胞又は請求項12記載の単離された幹細胞の集団を、前記幹細胞が骨形成細胞に分化する条件下で培養することを含み、前記培養は、前記骨形成細胞がカルシウム又はリン酸塩に富む検出可能な量の鉱化マトリックスを生成するのに十分な時間にわたって行われる、前記方法。
- 前記細胞をデキサメタゾン又はアスコルビン酸と接触させることを含む、請求項1記載の方法。
- マトリックスを処方するための方法であって、非接着性CD34+及びCD44-胎盤幹細胞の集団を、リン酸β-三カルシウム基質、リン酸β-三カルシウム-コラーゲン基質、コラーゲン基質、リン酸カルシウム基質、鉱化ヒト胎盤コラーゲン基質、ヒアルロン酸基質又はセラミック基質である移植可能な骨格基質と組み合わせることを含む、前記方法。
- 注射可能組成物を処方するための方法であって、非接着性CD34+、CD44-胎盤幹細胞の集団を注射可能ヒアルロン酸又はコラーゲンと組み合わせることを含む、前記方法。
- 対象における骨欠損を治療するための方法であって、該治療を必要とする対象に対して、非接着性幹細胞の集団を含む移植可能又は注射可能組成物を投与することによって、該対象における骨欠損を治療することを含む、前記方法。
- 前記骨欠損が、癌関連溶骨性病変、骨折、又は固定を必要とする脊椎である、請求項5記載の方法。
- 前記溶骨性病変が、多発性骨髄腫、骨癌又は転移癌に関連する、請求項6記載の方法。
- 前記骨折が偽関節骨折である、請求項6記載の方法。
- 前記移植可能組成物を外科移植する、請求項5記載の方法。
- 非接着性幹細胞の集団を含む注射可能組成物を前記対象に投与する、請求項5記載の方法。
- 前記注射可能組成物を前記骨欠損の領域に外科投与する、請求項5記載の方法。
- 前記注射可能組成物を全身投与する、請求項5記載の方法。
- マトリックスを処方するための方法であって、幹細胞の集団を移植可能な骨格基質と組み合わせることを含み、前記幹細胞が、CD200+又はHLA-G+、或いはCD34+及びCD44-である、前記方法。
- 注射可能組成物を処方するための方法であって、幹細胞の集団を注射可能ヒアルロン酸又はコラーゲンと組み合わせることを含み、前記幹細胞が、CD200+又はHLA-G+、或いはCD34+及びCD44-である、前記方法。
- 対象における骨欠損を治療するための方法であって、該治療を必要とする対象に対して、CD200+若しくはHLA-G+、又はCD34+及びCD44-である幹細胞の集団を含む移植可能又は注射可能組成物を投与することによって、該対象における骨欠損を治療することを含む、前記方法。
- 前記骨欠損が、多発性骨髄腫、骨癌若しくは転移癌に関連する溶骨性病変、骨折、又は固定を必要とする脊椎である、請求項15記載の方法。
- 非接着性幹細胞の集団を含む移植可能組成物を前記対象に投与する、請求項15記載の方法。
- 前記移植可能組成物を外科移植する、請求項17記載の方法。
- 非接着性幹細胞の集団を含む注射可能組成物を前記対象に投与する、請求項15記載の方法。
- 前記注射可能組成物を全身投与する、請求項19記載の方法。
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