JP2011015662A - Method for producing mesenchymal cell or cartilage cell, and method for suppressing carcinogenicity - Google Patents

Method for producing mesenchymal cell or cartilage cell, and method for suppressing carcinogenicity Download PDF

Info

Publication number
JP2011015662A
JP2011015662A JP2009164182A JP2009164182A JP2011015662A JP 2011015662 A JP2011015662 A JP 2011015662A JP 2009164182 A JP2009164182 A JP 2009164182A JP 2009164182 A JP2009164182 A JP 2009164182A JP 2011015662 A JP2011015662 A JP 2011015662A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cells
cell
mesenchymal
culture
pluripotent stem
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009164182A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5636174B2 (en
Inventor
Takeshi Teramura
岳士 寺村
Kanji Fukuda
寛二 福田
Yuta Onodera
勇太 小野寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kinki University
Original Assignee
Kinki University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kinki University filed Critical Kinki University
Priority to JP2009164182A priority Critical patent/JP5636174B2/en
Publication of JP2011015662A publication Critical patent/JP2011015662A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5636174B2 publication Critical patent/JP5636174B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To separate and produce a mesenchymal cell useful in a field of regenerative therapy or the like, and a cartilage cell originated from the mesenchymal cell by a simple operation.SOLUTION: The method for producing the mesenchymal cell or the method for producing the cartilage cell includes introducing a differentiated cell from a pluripotent stem cell, and separating the mesenchymal cell from a culture product of the differentiated cell by utilizing the adhesiveness of the mesenchymal cell. The method for suppressing carcinogenicity includes carrying out the culture in a low-oxygen environment.

Description

本発明は、哺乳動物における発生工学研究、前臨床試験、安全性試験、疾患研究のモデルまたは再生医療のマテリアルとして有用な多能性幹細胞から、再生医療等のマテリアルとして有用性の高い間葉系細胞を製する方法であり、さらに関節系疾患のモデルあるいは治療用マテリアルとして有用な軟骨細胞を製する方法であり、さらには多能性幹細胞に共通する問題である発癌性の抑制方法に関する。   The present invention relates to a mesenchymal system that is highly useful as a material for regenerative medicine from a pluripotent stem cell useful as a model for developmental engineering research, preclinical tests, safety tests, disease research, or regenerative medicine in mammals. The present invention relates to a method for producing cells, a method for producing chondrocytes useful as a model for joint disease or a therapeutic material, and a method for suppressing carcinogenicity, which is a problem common to pluripotent stem cells.

幹細胞とは、多分化能と自己複製能とを有する未分化細胞である。また、幹細胞は、損傷後の組織修復力を有することが示唆されている。このため幹細胞は、各種疾患の治療用物質のスクリーニングおよび再生医療への応用が期待されている。   A stem cell is an undifferentiated cell having multipotency and self-renewal ability. It has also been suggested that stem cells have a tissue repair ability after injury. For this reason, stem cells are expected to be applied to screening of therapeutic substances for various diseases and regenerative medicine.

主に運動器の障害に対する再生医療の材料として、間葉系幹細胞を使用する再生医療が開発され注目を集めている(非特許文献1および非特許文献2)。間葉系幹細胞は骨髄、臍帯血、脂肪、筋肉から採取することが可能であるが、骨髄中に含まれる間葉系幹細胞を使用する場合、存在率が0.05%程度であることから自己骨髄血由来の場合には極めて侵襲的となること、臍帯血由来の場合には移植に際し提供者となる新生児との間で組織適合性が問題になること、脂肪組織の場合は細胞成分が含まれる率が低率になるため、摘出組織質量あたりの集率が低率であること、筋組織の場合は、運動機能に対する浸襲性が高いことが問題となる。   Regenerative medicine using mesenchymal stem cells has been developed mainly as a material for regenerative medicine for musculoskeletal disorders (Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). Mesenchymal stem cells can be collected from bone marrow, umbilical cord blood, fat, and muscle, but when using mesenchymal stem cells contained in bone marrow, the abundance is about 0.05%. When derived from bone marrow blood, it becomes extremely invasive.When derived from umbilical cord blood, tissue compatibility becomes a problem with the newborn baby who is the donor at the time of transplantation. Therefore, the problem is that the collection rate per mass of the extracted tissue is low, and in the case of muscle tissue, the invasion property to the motor function is high.

さらに、関節軟骨は外傷などで損傷を受けると、正常には再生しにくく、痛みや歩行障害の原因となる。そこで軟骨損傷に対する治療法として、近年自家軟骨移植による治療法が開発され、実際に利用されるようになってきた。しかし、他の部位から軟骨を採取しなければならないという問題、採取した軟骨細胞を体外で増殖させることが困難であるという問題などがある。   Furthermore, when articular cartilage is damaged by trauma or the like, it is difficult to regenerate normally, causing pain and gait disturbance. Therefore, as a treatment method for cartilage damage, a treatment method using autologous cartilage transplantation has been developed in recent years and has been actually used. However, there are problems that it is necessary to collect cartilage from other sites, and that it is difficult to proliferate the collected chondrocytes outside the body.

脇谷滋之、「関節軟骨再生の現状と将来」、薬学雑誌、2007年、第127巻、第4号、p857−863Wakiya Shigeyuki, “Present and Future of Articular Cartilage Regeneration”, Pharmaceutical Journal, 2007, Vol. 127, No. 4, p857-863 関矢一郎 ほか、「滑膜間葉幹細胞の軟骨分化」、再生医療(二本再生医療学会雑誌)、第5巻、第4号、p 46−52Ichiro Seki, et al., “Cartilage differentiation of synovial mesenchymal stem cells”, Regenerative medicine (Journal of Regenerative Medicine Society of Japan), Vol. 4, No. 4, p 46-52

一方、希少な間葉系幹細胞に対し、より未分化性が高く、かつ試験管下で半永久的に増殖させることのできる多能性幹細胞の研究が、様々な研究機関で進められている。現在までに報告のある多能性幹細胞としては、ヒト受精卵の胚体部分から樹立される胚性幹細胞(Embryonic Stem Cell;ES細胞)、堕胎胎児の生殖腺から樹立される胚性生殖幹細胞(Embryonic Germ Cell;EG細胞)、成体マウスの精巣から樹立される多分化能性精原幹細胞(Multipotent Germ Stem cell;mGS細胞)、複数の遺伝子を同時に導入することで人為的に作成される誘導未分化幹細胞(Induced Pluripotent Stem Cell;iPS細胞)が挙げられる。   On the other hand, research on pluripotent stem cells, which are more undifferentiated than rare mesenchymal stem cells and can be proliferated semi-permanently in vitro, is being promoted by various research institutes. The pluripotent stem cells reported so far include embryonic stem cells (ES cells) established from embryonic portions of human fertilized eggs, embryonic stem cells (Embryonic) established from gonads of aborted fetuses. Germ Cell (EG cells), pluripotent spermatogonial stem cells (mGS cells) established from the testes of adult mice, induced undifferentiated artificially created by introducing multiple genes simultaneously A stem cell (Induced Pluripotent Stem Cell; iPS cell) is mentioned.

しかし、未分化性が著しく高い多能性幹細胞はそのままモデル研究あるいは再生医療の資源として利用することはできず、目的に応じた細胞種に方向づけ(分化誘導)することが必須である。   However, pluripotent stem cells with extremely high undifferentiation cannot be used as resources for model research or regenerative medicine as they are, and it is essential to direct them to cell types according to their purpose (differentiation induction).

そのため、近年、安全性が高く、かつ効率的な分化誘導方法の開発を目指した研究が、国際的な規模で行われている。   Therefore, in recent years, research aimed at developing a safe and efficient differentiation induction method has been conducted on an international scale.

しかし、医薬品として認可されていない成長因子や抗体の使用が必要であったり、あるいは清浄性をコントロールするのが困難な細胞分離装置を使用しなければならないプロトコルが多いなど、臨床応用への課題が残されている。   However, there are many challenges to clinical applications such as the need to use growth factors and antibodies that are not approved as pharmaceuticals, or many protocols that require the use of cell separation devices that are difficult to control cleanliness. It is left.

また、分化誘導した細胞が移植後に癌化する、という問題に対して現在までに提案されている有効な方法は極めて少ない。   Moreover, there are very few effective methods proposed to date for the problem that differentiation-induced cells become cancerous after transplantation.

本発明の目的は、このような現状に鑑みてなされたものであり、哺乳動物における発生学研究、疾患研究、臨床応用、実験モデルなどに有用な、間葉系細胞および間葉系細胞に由来する軟骨細胞、ならびに該細胞を高い収率で得ることが可能な分化誘導方法および分離方法を提供することである。   The object of the present invention has been made in view of such a current situation, and is derived from mesenchymal cells and mesenchymal cells that are useful for embryological research, disease research, clinical application, experimental models, etc. in mammals. It is intended to provide a chondrocyte to be differentiated, and a differentiation induction method and a separation method capable of obtaining the cell with high yield.

本発明者らは、鋭意研究の結果、全く意外にも、胚様体から間葉系細胞を分離するに際し、特定の条件下では、多能性幹細胞から分化した間葉系細胞が培養器に密着するのに対して、間葉系細胞以外の細胞に分化した細胞や未分化細胞が培養液中に浮遊していることを見出すとともに、これを利用すれば、これまで煩雑な操作を要していた多能性幹細胞から間葉系細胞の分離が極めて容易、かつ簡便に実施できることを見出し、本発明を完成したものである。   As a result of diligent research, the present inventors surprisingly surprisingly, when isolating mesenchymal cells from embryoid bodies, mesenchymal cells differentiated from pluripotent stem cells were put into the incubator under specific conditions. In contrast to the close contact, cells that have differentiated into cells other than mesenchymal cells and undifferentiated cells are found to be floating in the culture medium. The present inventors have found that separation of mesenchymal cells from pluripotent stem cells that had been performed can be performed extremely easily and simply, and the present invention has been completed.

さらに、間葉系幹細胞を中心とした組織幹細胞を用いた再生医療が注目されているものの、組織幹細胞も軟骨細胞同様、調製にあたって組織の侵襲や、増幅できる数が限られているなどの制限があるところ、上記のように多能性幹細胞から、きわめて単純な方法で間葉系細胞を分離、培養できるので、これを利用して軟骨細胞を得ること、加えて、低酸素環境下に多能性幹細胞を培養すれば、発癌遺伝子の発現を強力に抑制できること、iPS細胞などの人工多能性幹細胞においても発癌に関わる遺伝子の発現を抑制し、細胞の癌化という問題を解決できること等を見出し、本発明を完成したものである。   Furthermore, although regenerative medicine using tissue stem cells centering on mesenchymal stem cells has attracted attention, tissue stem cells, like chondrocytes, have limitations such as tissue invasion and limited number of amplification. As described above, since mesenchymal cells can be separated and cultured from pluripotent stem cells as described above, chondrocytes can be obtained using this, and in addition, pluripotency can be achieved in a hypoxic environment. We found that culturing stem cells can strongly suppress the expression of oncogenes, suppress the expression of genes involved in carcinogenesis in induced pluripotent stem cells such as iPS cells, and solve the problem of canceration of cells. The present invention has been completed.

しかも、この低酸素環境での培養が発癌抑遺伝子の発現を抑制することと、多能性幹細胞の未分化性の維持に必須なシグナルである白血球抑制因子―同受容体(LIFーLIFR)経路において、LIFRの発現が低酸素状態で抑制されるという知見、軟骨細胞の基質産生能力が低酸素下で著しく向上するという知見を組み合わせることにより、多能性幹細胞から、簡便な操作で、効率的に、発癌性の低い軟骨細胞が得られることを見出し、本発明を完成したものである。   Moreover, the leukocyte inhibitory factor-receptor (LIF-LIFR) pathway is a signal essential for the suppression of oncogenic gene expression by culturing in this hypoxic environment and for maintaining the undifferentiated nature of pluripotent stem cells. In combination with the knowledge that the expression of LIFR is suppressed in a hypoxic state and the knowledge that the substrate production ability of chondrocytes is markedly improved under hypoxia, it can be efficiently performed from a pluripotent stem cell with a simple operation. In addition, the inventors have found that chondrocytes with low carcinogenicity can be obtained, and completed the present invention.

本発明は、多能性幹細胞から分化細胞を誘導し、ついで分化細胞の培養物から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離することを特徴とする間葉系細胞の製法である。   The present invention relates to a mesenchymal cell characterized by inducing a differentiated cell from a pluripotent stem cell and then separating the mesenchymal cell from the culture of the differentiated cell using the adhesion of the mesenchymal cell. It is a manufacturing method.

また本発明は、多能性幹細胞から分化細胞を誘導し、ついで分化細胞の培養物から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離した後、軟骨細胞誘導因子の存在下に培養することを特徴とする軟骨細胞の製法である。   The present invention also provides a method for inducing a differentiated cell from a pluripotent stem cell, then separating the mesenchymal cell from the differentiated cell culture using the adhesion of the mesenchymal cell, and then in the presence of a chondrocyte inducing factor. A method for producing chondrocytes, characterized by

また本発明は、多能性幹細胞から分化細胞を誘導し、ついで分化細胞の培養物から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離した後、間葉系細胞を培養して目的とする細胞に誘導する、いずれかの培養において、培養を低酸素環境下に行うことを特徴とする多能性幹細胞由来細胞の発癌抑制方法である。   In addition, the present invention induces differentiated cells from pluripotent stem cells, and then separates mesenchymal cells from the differentiated cell culture using the adhesion of mesenchymal cells, and then cultures mesenchymal cells. A method for inhibiting carcinogenesis of pluripotent stem cell-derived cells, characterized in that, in any of the cultures induced to target cells, the culture is performed in a hypoxic environment.

本発明によれば、多能性幹細胞の分化を誘導し、分化細胞集団から、細胞の接着性の違いを利用して間葉系細胞を分離するという簡便な方法で、間葉系細胞を製することができ、これまで入手が限られていた再生医療用において有用な種々の細胞へ分化誘導するための細胞を、容易に提供できるという極めて優れた効果を得ることができる。   According to the present invention, mesenchymal cells are produced by a simple method of inducing differentiation of pluripotent stem cells and separating mesenchymal cells from a differentiated cell population by utilizing the difference in cell adhesion. Thus, it is possible to obtain an extremely excellent effect that cells for inducing differentiation into various cells useful for regenerative medicine, which have been limited so far, can be easily provided.

また本発明によれば、間葉系細胞を極めて簡易な操作で得られるので、これをもとに軟骨細胞を効率的に得ることができ、痛みや歩行障害の原因、とりわけ軟骨損傷に対する治療法として実際に利用されながら、他の部位から軟骨を採取しなければならないという問題や採取した軟骨細胞を体外で増殖させることが困難であるという問題を解決できるという優れた効果を得ることができる。   Further, according to the present invention, mesenchymal cells can be obtained by an extremely simple operation, and therefore chondrocytes can be obtained efficiently based on this, and a method for treating the cause of pain and gait disturbance, particularly cartilage damage. As a result, it is possible to obtain an excellent effect that the problem that the cartilage must be collected from other parts and the problem that it is difficult to proliferate the collected chondrocytes outside the body can be obtained.

さらに、本発明によれば、低酸素環境下で間葉系細胞などを培養することによって、多能性幹細胞で発現している転写因子に起因するとされる発癌性を抑制することができるので、安全な再生医療用の材料を提供できるという優れた効果を有する。   Furthermore, according to the present invention, by culturing mesenchymal cells and the like in a hypoxic environment, carcinogenicity caused by transcription factors expressed in pluripotent stem cells can be suppressed, It has an excellent effect that a safe material for regenerative medicine can be provided.

分化誘導前のiPS細胞および分化誘導後の間葉系細胞を示す図であり、図1(a)はiPS細胞を、図1(b)は分化誘導後の胚様体に含まれる細胞集団、図1(c)は本発明により分離された間葉系幹細胞を示す。FIG. 1 shows iPS cells before differentiation induction and mesenchymal cells after differentiation induction, FIG. 1 (a) shows iPS cells, FIG. 1 (b) shows a cell population contained in embryoid bodies after differentiation induction, FIG. 1 (c) shows mesenchymal stem cells isolated according to the present invention. レチノイン酸を各濃度で添加した際の遺伝子発現の変化を示す図である。Oct−4、Nanogは未分化細胞のマーカーであり、両遺伝子が低下していることで、分化の進行を測る事ができる。PDGFRαは間葉系幹細胞のマーカーであり、上昇していることで、目的とする細胞の生産効率を測ることができる。*は、未処理のものに比べて統計学的に危険率が0.05以下で有意な差が認められたことを示している。**未処理のものに比べて統計学的に危険率が0.01以下で有意な差が認められたことを示している。It is a figure which shows the change of a gene expression at the time of adding retinoic acid at each density | concentration. Oct-4 and Nanog are markers for undifferentiated cells, and the progression of differentiation can be measured by the decrease in both genes. PDGFRα is a marker of mesenchymal stem cells, and when it is elevated, the production efficiency of the target cells can be measured. * Indicates that a statistically significant risk difference was observed at 0.05 or less compared to untreated samples. ** Shows that a statistically significant difference was observed at a risk rate of 0.01 or less compared to untreated samples. 実施例1で得た間葉系細胞の発現プロファイルを示す図であり、図3(a)はRTーPCRによる評価結果を、図3(b)はウエスタンブロット法による評価結果を示す。It is a figure which shows the expression profile of the mesenchymal cell obtained in Example 1, Fig.3 (a) shows the evaluation result by RT-PCR, FIG.3 (b) shows the evaluation result by Western blotting. 実施例1において誘導した間葉系細胞の培養にbasicFGF(塩基性繊維芽細胞増殖因子)の添加が有効であることを示す図である。図の横軸には、分離時から数えた継代操作回数を示している。即ち、2回継代後であればP+2としている。図の縦軸には総細胞数を示している。図中、1はbasicFGFを添加して培養した場合、2はbasicFGF無添加で培養した場合の結果を示す。It is a figure which shows that addition of basicFGF (basic fibroblast growth factor) is effective for the culture | cultivation of the mesenchymal cell induced | guided | derived in Example 1. FIG. The horizontal axis of the figure shows the number of passage operations counted from the time of separation. That is, P + 2 is set after the second passage. The vertical axis of the figure indicates the total number of cells. In the figure, 1 shows the results when cultured with basic FGF added, and 2 shows the results when cultured without basic FGF. 実施例2で得た軟骨細胞を組織化学染色あるいは免疫蛍光染色した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the histochemical dyeing | staining or immunofluorescent dyeing | staining of the chondrocyte obtained in Example 2. FIG. 実施例3で得た軟骨細胞のウエスタンブロット法による発現プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the expression profile by the western blotting method of the chondrocyte obtained in Example 3.

本発明のもっとも特徴とするところは、多能性幹細胞、とりわけ人工多能性幹細胞由来の胚様体から間葉系細胞を分離するにあたり、間葉系細胞が、未分化または間葉系細胞以外に分化した細胞にくらべて、培養器に密着する度合がたかく、その性質を利用すれば、間葉系細胞の分離が極めて容易に実施できることを見出した点にある。   The most characteristic feature of the present invention is that, in separating mesenchymal cells from embryonic bodies derived from pluripotent stem cells, particularly induced pluripotent stem cells, mesenchymal cells are other than undifferentiated or mesenchymal cells. Compared to differentiated cells, the degree of close contact with the incubator is high, and it has been found that separation of mesenchymal cells can be carried out very easily by using this property.

そして、得られた間葉系細胞は種々の細胞に分化誘導できることから、この発明の手法を用いることによって再生医療等において必要な種々の細胞を、これまでより容易に得ることができるという点にある。   Since the obtained mesenchymal cells can be induced to differentiate into various cells, various cells necessary in regenerative medicine can be obtained more easily by using the method of the present invention. is there.

本発明において、間葉系細胞またはこれから誘導される軟骨細胞を得るために使用できる多能性細胞としては、間葉系細胞に分化しうる細胞であれば好適に使用でき、かかる細胞としては、たとえば種々のiPS細胞、ES細胞、mGS細胞、GS細胞(生殖幹細胞)など、いわゆる分化万能性を持つ細胞があげられる。これらの多能性幹細胞は、ヒト細胞であってもよく、マウス、ラット、ウサギ、山羊、羊その他の哺乳動物由来の細胞であってもよく、さらには公知のもののほか、市販の細胞であっても好適に使用することができ、たとえば、iPS細胞としては、Oct3/4、Klf4、c−Myc、Tert、Nanog、Oct3/4、Sox2、Lin28などの転写因子を導入した細胞があげられ、ES細胞としては、RF8細胞、JI細胞、CGR8細胞、MG1.19細胞があげられ、市販されているマウスES細胞としては129SV由来、C57/BL6由来、DBA/1由来の細胞が挙げられる。またヒトES細胞としては、KhES−1細胞、KhES−2細胞、KhES−3細胞が挙げられ、またサルES細胞としてはカニクイザルES細胞が挙げられる。これらのうち、胚様体を形成しうる細胞は、胚様体を経由して、より高い成功率で間葉系細胞に誘導することができるので好ましい。   In the present invention, pluripotent cells that can be used to obtain mesenchymal cells or chondrocytes derived therefrom can be suitably used as long as they can differentiate into mesenchymal cells. Examples thereof include so-called pluripotent cells such as various iPS cells, ES cells, mGS cells, and GS cells (germ stem cells). These pluripotent stem cells may be human cells, may be cells derived from mice, rats, rabbits, goats, sheep, or other mammals. For example, examples of iPS cells include cells into which transcription factors such as Oct3 / 4, Klf4, c-Myc, Tert, Nanog, Oct3 / 4, Sox2, Lin28 have been introduced. Examples of ES cells include RF8 cells, JI cells, CGR8 cells, and MG1.19 cells, and commercially available mouse ES cells include cells derived from 129SV, C57 / BL6, and DBA / 1. Further, examples of human ES cells include KhES-1 cells, KhES-2 cells, and KhES-3 cells, and examples of monkey ES cells include cynomolgus monkey ES cells. Among these, cells capable of forming embryoid bodies are preferable because they can be induced into mesenchymal cells with a higher success rate via embryoid bodies.

本発明において用いられる多能性幹細胞は、未分化マーカーであるアルカリオスファターゼ活性、Oct―4、Nonogなどが陽性であるものが好ましく、とりわけ複数のマーカーが陽性であるものが好ましい。   The pluripotent stem cells used in the present invention are preferably positive for alkaline phosphatase activity, Oct-4, Nonog, etc., which are undifferentiated markers, and particularly those in which a plurality of markers are positive.

本発明における間葉系細胞の製法は、多能性幹細胞から分化細胞を誘導し、ついで分化細胞の培養物から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離することによって実施でき、また、多能性幹細胞から分化細胞を誘導する工程の一部として一旦胚様体を誘導したのち、該胚様体をさらに培養し、得られる分化細胞から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離することによっても実施することができる。   The method for producing mesenchymal cells in the present invention is carried out by inducing differentiated cells from pluripotent stem cells and then separating mesenchymal cells from the differentiated cell culture using the adhesion of mesenchymal cells. In addition, after inducing embryoid bodies once as part of the process of inducing differentiated cells from pluripotent stem cells, the embryoid bodies are further cultured, and the adhesion of mesenchymal cells to the obtained differentiated cells is increased. It can also be carried out by separating mesenchymal cells by using them.

本発明における間葉系細胞の製法は、次の工程から構成される。
[1]分化誘導工程(多能性幹細胞から分化細胞を誘導する工程)
[2]分離工程(間葉系細胞の分離工程)
また、本発明における軟骨細胞の製法は、上記[1]から[2]の各工程に加えて
[3]軟骨細胞誘導工程(間葉系細胞から軟骨細胞を誘導する工程)から構成される。
The method for producing mesenchymal cells in the present invention comprises the following steps.
[1] Differentiation induction step (step of inducing differentiated cells from pluripotent stem cells)
[2] Separation process (separation process of mesenchymal cells)
In addition to the steps [1] to [2], the method for producing chondrocytes in the present invention includes [3] a chondrocyte induction step (step of inducing chondrocytes from mesenchymal cells).

さらに、本発明の多能性幹細胞由来細胞の発癌抑制方法は、前記[1]〜[3]の工程のいずれかにおいて実施される、低酸素培養工程(低酸素環境下に細胞を培養する工程)から構成される。   Furthermore, the method for inhibiting carcinogenesis of pluripotent stem cell-derived cells of the present invention is a hypoxic culture step (a step of culturing cells in a hypoxic environment), which is performed in any of the steps [1] to [3]. ).

以下、各工程の順に説明する。
分化誘導工程(多能性幹細胞から分化細胞を誘導する工程)
分化誘導工程は、多能性幹細胞を培養し、得られた培養細胞を細胞乖離液で細胞毎に乖離させ、ついで細胞を分取したのち、さらに培養器に播種して、多能性幹細胞の未分化維持因子を含まない培養液もしくは分化誘導因子を含む培養液で培養するか、あるいは未分化維持因子を含まない培養液を使用しさらに非接着培養を行う事で胚様体を形成させることにより、実施することができる。
Hereinafter, it demonstrates in order of each process.
Differentiation induction process (induction of differentiated cells from pluripotent stem cells)
In the differentiation induction step, pluripotent stem cells are cultured, the obtained cultured cells are separated for each cell with a cell lysate, and then the cells are separated and further seeded in an incubator to obtain pluripotent stem cells. Embryoid bodies are formed by culturing in a culture solution that does not contain an undifferentiation maintenance factor or a culture solution that contains a differentiation-inducing factor, or by using a culture solution that does not contain an undifferentiation maintenance factor and then performing non-adherent culture Can be implemented.

細胞の乖離は、組織または細胞培養において使用される細胞乖離液を使用することができ、たとえば0.25%程度のトリプシンと1mM濃度のEDTAの混合液のほか、トリプルエクスプレス(商品名)、アキュターゼ(商品名、イノベイティブセルテクノロジー社製)などの、市販のものを用いることができる。乖離させた細胞の分取はたとえば、遠心分離などにより実施することができる。   For cell detachment, a cell lysate used in tissue or cell culture can be used. For example, in addition to a mixed solution of about 0.25% trypsin and 1 mM EDTA, Triple Express (trade name), Accutase Commercially available products such as (trade name, manufactured by Innovative Cell Technology) can be used. The separation of the dissociated cells can be performed by, for example, centrifugation.

培養液中での培養は、通常の細胞培養の条件、すなわち好気的条件下、常温にて培養すればよく、たとえば、30〜40℃、CO存在下、湿度飽和下のインキュベーター内にて培養するなどにより実施できる。また胚様体形成を介する場合においては、低接着性培養器を用いることが好ましい。 The culture in the culture solution may be performed at normal temperature under normal cell culture conditions, that is, aerobic conditions, for example, in an incubator at 30 to 40 ° C. in the presence of CO 2 and humidity saturation. It can be carried out by culturing. In the case of via embryoid body formation, it is preferable to use a low adhesion incubator.

培養液としては、組織または細胞培養に使用される培養液を使用することができ、たとえばイーグル最少培地やダルベッコ変法イーグル培地などがあげられる。さらにはこれらの培地に血清もしくはビタミンAまたはその誘導体あるいはDMSOのような分化誘導因子もしくは血清と分化誘導因子の両方を添加したものを好適に使用することができる。   As the culture solution, a culture solution used for tissue or cell culture can be used, and examples thereof include Eagle's minimal medium and Dulbecco's modified Eagle medium. Furthermore, those obtained by adding serum or vitamin A or a derivative thereof or a differentiation-inducing factor such as DMSO or both serum and differentiation-inducing factor to these media can be preferably used.

また、培養に用いる培養器として、特に接着面にコーティングを行う必要はないが、より多くの細胞を得たい場合などには、フィブロネクチン、コラーゲン、ゼラチンなどでコーティングした培養器を使用してもよい。あるいは、市販されているコーティング済みの培養器を使用することも可能である。これによって、効率よく分化細胞を得ることができる。   In addition, as an incubator used for culturing, it is not particularly necessary to coat the adhesive surface, but in order to obtain more cells, an incubator coated with fibronectin, collagen, gelatin, etc. may be used. . Alternatively, a commercially available coated incubator can be used. Thereby, differentiated cells can be obtained efficiently.

また培養液は培養器全面に満たされていればよいが、プラスチックシャーレを例に好ましい範囲をあげるとすれば、例えば直径35mmであれば液量は2〜4mLが望ましく、直径60mmであれば4〜8mLが望ましい。直径100mmのものを使用する場合は約8〜12mLが望ましい。   The culture solution may be filled on the entire surface of the incubator. However, if a preferable range is given by taking a plastic petri dish as an example, the amount of the solution is preferably 2 to 4 mL if the diameter is 35 mm, and 4 if the diameter is 60 mm. ~ 8 mL is desirable. When using a 100 mm diameter thing, about 8-12 mL is desirable.

前記のとおり、本発明方法においては、分化誘導工程を、多能性幹細胞から誘導された分化細胞の培養物から間葉系細胞を分離するか、または分化細胞を誘導するに際して、一旦胚様体を誘導したのち該胚様体をさらに培養することでより好適に実施できる。以下、胚葉体を介して分化細胞を誘導する場合を例に分化誘導工程を説明する。   As described above, in the method of the present invention, the differentiation-inducing step is performed by separating the mesenchymal cells from the culture of differentiated cells derived from pluripotent stem cells or inducing the differentiated cells once. More preferably, the embryoid body is further cultured after induction. Hereinafter, the differentiation induction process will be described by taking as an example the case of inducing differentiated cells via the embryoid body.

胚様体は、前記分化誘導工程において記載のとおり、細胞乖離液で乖離させて分取した細胞を、前記の低接着性培養器において、ダルベッコ変法イーグル培地等で3〜10日培養することで形成させることができる。   Embryoid bodies are cultured for 3 to 10 days in Dulbecco's modified Eagle's medium or the like in the low-adhesion incubator as described in the differentiation induction step in the low adhesion culture vessel. Can be formed.

胚様体を介して分化細胞を誘導する場合においては、胚様体を含む培養液から胚様体を沈殿させて分取し、さらに培養器に播種して培養することによって実施することができる。本発明においては、この工程で、ビタミンAまたはその誘導体を培養液に添加することによって、より好適に間葉系細胞を含む分化細胞集団を得ることができる。   In the case of inducing differentiated cells via an embryoid body, it can be carried out by precipitating and separating the embryoid body from a culture solution containing the embryoid body, and further seeding and culturing in an incubator. . In the present invention, a differentiated cell population containing mesenchymal cells can be obtained more suitably by adding vitamin A or a derivative thereof to the culture medium in this step.

具体的には、前記で得られた培養液中で胚葉体が形成されていることを確認後、胚葉体を含む培養液を遠心チューブに回収し、静置するなどの操作により、胚葉体は沈殿物となり、死細胞や細胞屑は培養液中に浮遊した状態となるので、培養液を除去することにより、胚様体を分離することができる。   Specifically, after confirming that the embryoid body was formed in the culture solution obtained above, the culture solution containing the embryoid body was recovered in a centrifuge tube and left standing, etc. Since it becomes a precipitate and dead cells and cell debris are suspended in the culture solution, the embryoid body can be separated by removing the culture solution.

ビタミンAまたはその誘導体は、胚様体を培養器に播種し、胚様体が培養器に接着していることを確認した後、培養液に添加すればよく、ビタミンAまたはその誘導体としては,レチノイン酸がとりわけ好ましく、またその添加量は、培地中において10−8〜10−5M程度となるよう添加するのが好ましく、レチノイン酸を添加する場合、とりわけ10−6M程度であるのが好ましい。 Vitamin A or a derivative thereof may be added to a culture solution after seeding an embryoid body in an incubator and confirming that the embryoid body is adhered to the incubator. Retinoic acid is particularly preferred, and the amount added is preferably about 10 −8 to 10 −5 M in the medium, and when retinoic acid is added, it is particularly about 10 −6 M. preferable.

また、本発明においては、ビタミンAにかえてジメチルスルフォキシドを用いることもできる。   In the present invention, dimethyl sulfoxide can be used instead of vitamin A.

また、培養に用いる培養器としては、前記細胞を培養する場合と同様、特に接着面にコーティングを行う必要はないが、より多くの細胞を得たい場合などには、フィブロネクチン、コラーゲン、ゼラチンなどでコーティングした培養器を使用してもよい。あるいは、市販されているコーティング済みの培養器を使用することも可能である。また培養液はできるだけ深さが小さい、いわゆる浅い状態となるよう満たされていることが好ましく、たとえば培養器が培養皿であれば、培養液層が0.5〜2mm程度となるように調整されるのがとりわけ好ましい。これによって、胚様体から間葉系細胞が分化誘導される。   In addition, as in the case of culturing the cells, the incubator used for culturing does not particularly need to be coated on the adhesive surface. However, when more cells are to be obtained, fibronectin, collagen, gelatin, etc. A coated incubator may be used. Alternatively, a commercially available coated incubator can be used. The culture medium is preferably filled so as to be as shallow as possible, so-called shallow, for example, if the incubator is a culture dish, the culture medium layer is adjusted to be about 0.5 to 2 mm. It is particularly preferred. This induces differentiation of mesenchymal cells from the embryoid body.

[2]分離工程(間葉系細胞の分離工程)
分離工程は、培養器中に間葉系細胞を含む多様な細胞が出現していることを確認した後、培養液を除去し、細胞を乖離したのち、分化細胞を分取する。
[2] Separation process (separation process of mesenchymal cells)
In the separation step, after confirming that various cells including mesenchymal cells have appeared in the incubator, the culture solution is removed, the cells are separated, and the differentiated cells are collected.

ついで、分取した細胞を培養器中で短時間培養すると、間葉系細胞は培養器に密着して増殖し、間葉系以外の系譜に分化した細胞や未分化細胞の多くは、培養器に未接着または弱い接着状態のまま培養器内に存在するため、培養液を除去し、培養器を洗浄することにより間葉系細胞を容易に分離することができる。短時間培養は通常30分〜1時間程度行えばよいが、例えば一部の細胞が接着し、紡錘状に広がり始めた段階で分離するのが望ましい。完全に細胞が伸展してしまうまで培養すると、それを足場として他の細胞が接着してしまうことがあるため、広がりきる前に分離することが望ましい。分離に際しては、培養液を除去する前に培養器を軽く振盪すればより未分化細胞等との分離が容易である。   Next, when the sorted cells are cultured in the incubator for a short time, the mesenchymal cells grow in close contact with the incubator, and many of the differentiated cells and undifferentiated cells other than the mesenchymal lineage are incubators. Therefore, the mesenchymal cells can be easily separated by removing the culture medium and washing the incubator. The short-time culture is usually performed for about 30 minutes to 1 hour. For example, it is desirable to separate at a stage where some cells adhere and begin to spread in a spindle shape. When the cells are cultured until they completely extend, other cells may adhere to the cells as a scaffold, so it is desirable to separate them before spreading. In the separation, if the incubator is shaken lightly before removing the culture solution, the separation from undifferentiated cells and the like is easier.

細胞乖離液としては、前記分化誘導工程において、細胞を細胞乖離液で乖離させる際に使用したものを好適に使用することができる。細胞乖離液の反応は細胞量などの条件にもよるが、概ね5分間程度でよく、反応後、ダルベッコ変法イーグル培地に最終濃度10%以上になるようにウシ胎児血清を添加したものを加え、酵素反応を停止させる。分化細胞の分取は、たとえば遠心チューブに移し、1,500rpmにて10分間遠心することにより実施することができる。   As the cell detachment solution, the one used when the cells are separated from the cell detachment solution in the differentiation induction step can be preferably used. The reaction of the cell lysate depends on conditions such as the amount of cells, but it may take about 5 minutes. After the reaction, add Dulbecco's modified Eagle's medium supplemented with fetal calf serum to a final concentration of 10% or more. Stop the enzymatic reaction. Differentiated cells can be sorted, for example, by transferring them to a centrifuge tube and centrifuging at 1,500 rpm for 10 minutes.

かくして間葉系細胞は、培養器中に残るので、これをさらに間葉系幹細胞培の培養に適した血清低減市販培地、たとえば、メッセンプロRS培地(商品名、インビトロジェン社製)で培養することにより間葉系細胞を増殖させることができ、培養液に塩基性繊維芽細胞増殖因子(basicFGF)を10ng/ml〜20ng/ml程度添加すれば、さらに効率よく間葉系細胞を増殖させることができる。   Thus, since the mesenchymal cells remain in the incubator, the cells are further cultured in a serum-reduced commercial medium suitable for culturing the mesenchymal stem cell culture, for example, Messenpro RS medium (trade name, manufactured by Invitrogen). Mesenchymal cells can be proliferated, and mesenchymal cells can be more efficiently proliferated by adding about 10 ng / ml to 20 ng / ml of basic fibroblast growth factor (basic FGF) to the culture medium. .

かくして得られた細胞が間葉系細胞であることは、細胞が発現するRNAを用いて逆転写酵素によりcDNAを作製し、幹細胞で特異的に発現している遺伝子を測定するRT―PCRによって確認することができる。   The cells thus obtained are confirmed to be mesenchymal cells by RT-PCR, in which cDNA is produced by reverse transcriptase using RNA expressed by the cells and the genes specifically expressed in stem cells are measured. can do.

逆転写反応は、この技術分野において用いられる一般的な方法、たとえばリバース・トランスクリプターゼ、RNアーゼ インヒビター、デオキシリボヌクレオシド三リン酸(dNTP)混合液、ランダムプライマー、およびジエチルピロカルボン酸(DEPC)処理水に幹細胞から抽出した全RNAを加え、サーマルサイクラーを使用して37℃で120分間、85℃で5分間といった条件で行うことができる。またPCRの条件は、たとえばTaq DNAポリメラーゼ、dNTP混合液、プライマー、オートクレーブ水の混合液中に目的とするDNAを加え、サーマルサイクラーを使用して、94℃で2分間の変性反応に引き続き、94℃で30秒間、55℃で30秒間、72℃で30秒間の増幅反応を30回繰り返すことにより実施することができる。   The reverse transcription reaction is a common method used in the art such as reverse transcriptase, RNase inhibitor, deoxyribonucleoside triphosphate (dNTP) mixture, random primer, and diethylpyrocarboxylic acid (DEPC) treatment. Total RNA extracted from stem cells can be added to water, and a thermal cycler can be used at 37 ° C. for 120 minutes and 85 ° C. for 5 minutes. The PCR conditions were such that, for example, the target DNA was added to a mixed solution of Taq DNA polymerase, dNTP mixed solution, primer and autoclave water, followed by denaturation reaction at 94 ° C. for 2 minutes using a thermal cycler. It can be carried out by repeating the amplification reaction at 30 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds 30 times.

またこの時、PCR産物が100bp前後となるように設計したプライマーを用い、SYBR-Greenあるいは蛍光色素を付加したプローブをPCR系に混合することで、転写産物を定量的に観察する(Real Time PCR)ことができ、かかるプライマーとして、次の5種のプライマーをあげることができる。   At this time, the transcription product is quantitatively observed by using a primer designed so that the PCR product is about 100 bp and mixing the probe with SYBR-Green or fluorescent dye added to the PCR system (Real Time PCR). The following five types of primers can be listed as such primers.

プライマー1
遺伝子:Mus Musculus Betaーactitn
順方向:TTCCAGCCTTCCTTCTTG
逆方向:GTCACACTTCATGATGGAATTG
Primer 1
Gene: Mus Musculus Beta-actn
Forward direction: TTCCAGCCTTCCTTCTTG
Reverse direction: GTCACACTTCATGATGGAATTG

プライマー2
遺伝子:Mus Musculus Flkー1
順方向:TGTCGCTCTGTGGTTCTGC
逆方向:GAAAATCGCCAGGCAAAC
Primer 2
Gene: Mus Musculus Flk-1
Forward direction: TGTCGCTCTGTGGTTCTGC
Reverse direction: GAAAATCGCCAGGCAAAC

プライマー3
遺伝子:Mus Musculus PDGFRα
順方向:GTCCTCAGCTGTCTCCTCA
逆方向:TAGAGGGTAATAAGAGCTGGC
Primer 3
Gene: Mus Musculus PDGFRα
Forward direction: GTCCTCAGCTGTCTCCTCA
Reverse direction: TAGAGGGTAATAAGAGCTGGC

プライマー4
遺伝子:Mus Musculus PDGFRβ
順方向:TCCACCGTCATCTCTCTCA
逆方向:GGATCTCATAGCGTGGCTT
Primer 4
Gene: Mus Musculus PDGFRβ
Forward direction: TCCACCGTCATCTCTCTCA
Reverse direction: GGATCTCATAGCGTGGCTT

プライマー5
遺伝子:Mus Musculus Vimentin
順方向:GCCGAGGAATGGTACAAGTC
逆方向:GGCATCGTTGTTCCGGTT
Primer 5
Gene: Mus Musculus Vimentin
Forward: GCCGAGGAATGGTACAAGTC
Reverse direction: GGCATCGTTGTTCCGGTT

また、幹細胞で特異的に発現している遺伝子を測定するには、細胞が発現するタンパク質に対する抗体を用いたウエスタンブロット法が有効であり、これを用いることができる。   In order to measure genes specifically expressed in stem cells, Western blotting using an antibody against a protein expressed by the cells is effective, and this can be used.

ウエスタンブロット法は、たとえば10%アクリルアミドゲル、ドデシル硫酸ナトリウム緩衝液(SDS buffer)、ポリビニリデンジフルオライド(PVDF)メンブレンを用いた一般的な方法で良い。   The Western blot method may be a general method using, for example, 10% acrylamide gel, sodium dodecyl sulfate buffer (SDS buffer), or polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane.

この時用いる抗体としては、一次抗体として、市販の抗リコンビナントMMPー11抗ニワトリ抗体(アブカム社製)、抗ヒトPDGFRα抗ウサギ抗体(サンタクルスバイオテクノロジー社製)、抗ヒトアクチン抗ヤギ抗体(サンタクルスバイオテクノロジー社製)があげられ、二次抗体として、抗IgYウシ抗体(サンタクルスバイオテクノロジー社製)、抗ウサギIgGヤギ抗体(サンタクルスバイオテクノロジー社製)、抗ヤギIgG抗ロバ抗体(サンタクルスバイオテクノロジー社製)があげられる。   As antibodies used at this time, commercially available anti-recombinant MMP-11 anti-chicken antibody (Abcam), anti-human PDGFRα anti-rabbit antibody (Santa Cruz Biotechnology), anti-human actin anti-goat antibody (Santa) Secondary antibodies include anti-IgY bovine antibody (Santa Cruz Biotechnology), anti-rabbit IgG goat antibody (Santa Cruz Biotechnology), anti-goat IgG anti-donkey antibody (Santa Cruz Biotechnology).

本発明方法によって、多能性幹細胞から誘導、分離した間葉系細胞は以下の性状を有する。   Mesenchymal cells derived and isolated from pluripotent stem cells by the method of the present invention have the following properties.

1、細胞形状:
未分化多能性幹細胞を誘導した間葉系細胞と比較することで形態的、生理学的な特徴の違いを明らかにすることができる。具体的には、間葉系細胞は繊維芽細胞様の形態を示し、多能性細胞のように球形のコロニーを作ることはない。図1は、未分化の幹細胞と誘導後の細胞の写真で示す図であり、図1(a)はiPS細胞を、図1(b)は分化誘導後の胚様体に含まれる細胞集団、図1(c)は本発明により分離された間葉系幹細胞を示す。
1. Cell shape:
Differences in morphological and physiological characteristics can be clarified by comparing undifferentiated pluripotent stem cells with induced mesenchymal cells. Specifically, mesenchymal cells show fibroblast-like morphology and do not form spherical colonies like pluripotent cells. FIG. 1 is a diagram showing photographs of undifferentiated stem cells and cells after induction, FIG. 1 (a) shows iPS cells, FIG. 1 (b) shows a cell population contained in embryoid bodies after differentiation induction, FIG. 1 (c) shows mesenchymal stem cells isolated according to the present invention.

2、細胞表面マーカー:
PDGFRαおよびPDGFRβは、中胚葉の増殖にはたらく成長因子PDGFのレセプターであり、これらの間葉系マーカーの存在が確認できれば当該細胞が間葉系細胞であることが確認できる。Flkー1(血管内皮増殖因子受容体)は、内皮細胞のマーカーであり、Flkー1が発現すれば、当該細胞が間葉系細胞でないことが確認される。
2. Cell surface markers:
PDGFRα and PDGFRβ are receptors for the growth factor PDGF that acts on mesoderm proliferation. If the presence of these mesenchymal markers can be confirmed, it can be confirmed that the cells are mesenchymal cells. Flk-1 (vascular endothelial growth factor receptor) is a marker for endothelial cells, and if Flk-1 is expressed, it is confirmed that the cell is not a mesenchymal cell.

3、細胞内/核内マーカー:
ビメンチン(vimentin)は、結合織を構成する線維芽細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞、横紋筋細胞、骨・軟骨細胞、神経鞘細胞など多様な細胞に分布する主要な細胞骨格蛋白であり、これが発現すれば当該細胞が上皮系細胞でないことが確認される。
MMPー11は、間葉系細胞のマーカー遺伝子であり、これが発現すれば間葉系細胞であることが確認される。
3. Intracellular / intranuclear markers:
Vimentin is a major cytoskeletal protein that is distributed in a variety of cells, including fibroblasts, vascular endothelial cells, smooth muscle cells, striated muscle cells, bone / chondral cells, and nerve sheath cells that make up the connective tissue. If this is expressed, it is confirmed that the cell is not an epithelial cell.
MMP-11 is a mesenchymal cell marker gene, and if it is expressed, it is confirmed to be a mesenchymal cell.

[3]軟骨細胞誘導工程(間葉系細胞から軟骨細胞を誘導する工程)
本発明において、多能性幹細胞由来の軟骨細胞の製法としては、前記[2]の分離工程で得られた間葉系細胞を、塊として培養し、軟骨細胞を分化誘導する方法(以下、塊状培養法という)、ならびに分離工程で得られた間葉系細胞を平面に高密度に播種し、成長因子の存在下に、軟骨細胞を分化誘導する方法(以下、平面培養法という)の二つの方法が含まれる。
[3] Chondrocyte induction step (induction of chondrocytes from mesenchymal cells)
In the present invention, as a method for producing pluripotent stem cell-derived chondrocytes, a method of culturing the mesenchymal cells obtained in the separation step [2] as a mass and inducing differentiation of the chondrocytes (hereinafter referred to as a mass) A method of inducing differentiation of chondrocytes in the presence of growth factors (hereinafter referred to as planar culture method). Methods are included.

塊状培養法によるときは、前記[2]の分離工程で得られた間葉系細胞を、細胞の沈殿を崩さないようにし、軟骨細胞誘導培地の存在下に培養することにより実施でき、また平面培養法によるときは、前記[2]の分離工程で得られた間葉系細胞を平面に高密度に播種し、軟骨細胞誘導培地の存在下に培養することにより実施できる。   When using the bulk culture method, the mesenchymal cells obtained in the separation step of [2] can be performed by culturing in the presence of a chondrocyte induction medium so as not to disrupt the cell sedimentation. The culture method can be carried out by seeding the mesenchymal cells obtained in the separation step [2] at a high density on a flat surface and culturing in the presence of a chondrocyte induction medium.

いずれの培養法においても、培養は、通常の細胞培養の条件で実施することができ、培養液としては、たとえばダルベッコ変法イーグル培地に最終濃度10%以上になるようにウシ胎児血清を添加したものや、メッセンプロRS培地のように市販のものを使用することができる。   In any culture method, the culture can be carried out under normal cell culture conditions. For example, fetal bovine serum is added to a Dulbecco's modified Eagle medium to a final concentration of 10% or more. And commercially available products such as Messenpro RS medium can be used.

また、軟骨細胞誘導培地としては、たとえばダルベッコ変法イーグル培地に最終濃度が1〜5%となる量のウシ胎児血清を加えたものを使用することができる。   As the chondrocyte induction medium, for example, a Dulbecco's modified Eagle medium added with fetal bovine serum in an amount of 1 to 5% in final concentration can be used.

抗生物質(ペニシリン、ストレプトマイシン、アンフォテリシンなど)、アスコルビン酸10mg/ml、デキサメタゾン10nM、骨形成タンパク質―2(BMPー2)、トランスフォーマー増殖因子―(TGFー)を加えたもののほか、ステムプロ軟骨細胞分化キット(商品名、インビトロジェン社製)、コンドロサイト カルチャー メディウム(商品名、プライマリーセル社製)など市販の軟骨誘導用培地があげられる。   In addition to antibiotics (penicillin, streptomycin, amphotericin, etc.), ascorbic acid 10 mg / ml, dexamethasone 10 nM, bone morphogenetic protein-2 (BMP-2), transformer growth factor- (TGF-), stem pro chondrocyte differentiation kit (Commercial name, manufactured by Invitrogen), chondrocyte culture medium (trade name, manufactured by Primary Cell), and other commercially available cartilage induction media.

なお、培養液に添加される誘導培地の液量は、細胞数によって変更することが望ましく、たとえば間葉系細胞数が1,000,000〜1,500,000に対し1mLの比率で誘導培地を使用することが望ましい。細胞数のカウントについては、得られた細胞ペレットを培養液に懸濁し、ピペットにより混合した後、一部を取り分け、等量のトリパンブルー液と混和する。これを血球計算版に置き、正立顕微鏡下で生存細胞数を数えるといった、一般的な手順で実施することができる。   The amount of the induction medium added to the culture medium is preferably changed according to the number of cells. For example, the induction medium has a ratio of 1 mL to 1,000,000 to 1,500,000 mesenchymal cells. It is desirable to use For counting the number of cells, the obtained cell pellet is suspended in a culture solution and mixed with a pipette, and then a part is separated and mixed with an equal amount of trypan blue solution. This can be carried out by a general procedure such as placing it on a hemocytometer and counting the number of viable cells under an upright microscope.

上記の細胞は、通常の細胞培養条件下で培養すればよく、たとえば37℃、5%CO、湿度飽和下にインキュベーター等で培養することにより実施することができる。
また、培養にあたり、5%程度の低酸素環境下に培養することは、軟骨細胞への分化をより促進できるほか、後記のように発癌性を抑制することができるので好ましい。
The above cells may be cultured under normal cell culture conditions. For example, the cells can be cultured by culturing in an incubator or the like at 37 ° C., 5% CO 2 , and humidity saturation.
Further, in culturing, it is preferable to culture in a hypoxic environment of about 5% because it can further promote differentiation into chondrocytes and can suppress carcinogenicity as described later.

平面培養法では、播種は、間葉系細胞を培養液に懸濁し、96ウエルのマルチプレートなど、底面積が小さく、かつ細胞培養が可能な培養皿上を対象に、平面に高密度に播種し、軟骨細胞を分化誘導することが望ましい。   In the planar culture method, seeding is performed by suspending mesenchymal cells in a culture solution and seeding on a flat surface, such as a 96-well multiplate, on a culture dish with a small bottom area and cell culture. However, it is desirable to induce differentiation of chondrocytes.

また、軟骨細胞への分化誘導は、一旦、間葉系細胞を分離して行うことが望ましいが、胚様体が形成された培養液から培養液を除去し、残る間葉系細胞を含む細胞に軟骨誘導用培地の存在下に培養することもできる。培養に際しては、培養温度および培養液pHの急激な変化などの不要なストレスを避ける観点から、培養液交換等の必要な操作を除き、密閉状態で培養することが望ましい。   In addition, it is desirable to induce differentiation into chondrocytes once the mesenchymal cells are isolated, but the cells containing the remaining mesenchymal cells are removed from the culture solution in which the embryoid bodies are formed. It can also be cultured in the presence of a cartilage induction medium. In culturing, from the viewpoint of avoiding unnecessary stress such as a rapid change in culture temperature and culture medium pH, it is desirable to culture in a sealed state except for necessary operations such as culture medium exchange.

かくして得られた軟骨細胞は、前記間葉系細胞の確認において実施したように、該細胞が発現するRNAを用いて逆転写酵素によりcDNAを作製し、幹細胞で特異的に発現している遺伝子を測定するRT-PCRによって確認することができ、その実施条件は、使用するプライマーを除き、前記間葉系細胞における条件と同一条件で実施することができる。   The chondrocytes thus obtained were prepared as cDNAs by reverse transcriptase using RNA expressed by the cells, as in the confirmation of the mesenchymal cells, and the genes specifically expressed in the stem cells were It can be confirmed by RT-PCR to be measured, and the implementation conditions can be the same as the conditions in the mesenchymal cells except for the primers used.

使用するプライマーとしては、次の2種があげられる。
プライマー6
遺伝子:Mus Musculus Aggrecan
順方向:GAAGAGCCTCGAATCACC
逆方向:CCTCCGTGTGGGTCTCAT
The following two types of primers can be used.
Primer 6
Gene: Mus Musculus Aggrecan
Forward direction: GAAGAGCCTCGAATCACC
Reverse direction: CCTCCGTGTGGGTCTCAT

プライマー7
遺伝子:Mus Musculus type2collagen
順方向:GGTTCACATACACTGCCCTG
逆方向:TCTGTGATCGGTACTCGATGA
Primer 7
Gene: Mus Musculus type2collagen
Forward direction: GGTTCACATACACTGCCCTG
Reverse direction: TCTGTGATCGGTACTCGATGA

また、ウエスタンブロット法によっても確認することができ、抗体として、一次抗体として、抗ヒトアグリカン抗マウス抗体(ミリポア社製)、抗ヒト2型コラーゲン抗マウス抗体(第一ファインケミカル株式会社製)があげられ、二次抗体として抗マウスIgGヤギ抗体(サンタクルスバイオテクノロジー社製)があげられる。
低酸素培養工程(低酸素環境下に細胞を培養する工程)
It can also be confirmed by Western blotting, and examples of antibodies include anti-human aggrecan anti-mouse antibody (Millipore) and anti-human type 2 collagen anti-mouse antibody (Daiichi Fine Chemical Co., Ltd.) as primary antibodies. Examples of the secondary antibody include an anti-mouse IgG goat antibody (manufactured by Santa Cruz Biotechnology).
Low oxygen culture process (process of culturing cells in a low oxygen environment)

また、本発明は、前記[1]の分化誘導工程から前記[3]の軟骨細胞誘導工程に至るいずれかの工程において、細胞を低酸素環境下に培養することを特徴とする多能性幹細胞由来細胞の発癌性を抑制する方法である。   The present invention also provides a pluripotent stem cell characterized in that cells are cultured in a hypoxic environment in any step from the differentiation induction step of [1] to the chondrocyte induction step of [3]. This is a method for suppressing the carcinogenicity of a cell derived from the origin.

本発明の低酸素培養工程は、細胞培養において酸素量を1〜5%程度となるよう培養する以外は、通常の培養条件で実施することができ、5%濃度とするのがとりわけ好ましい。   The hypoxic culture step of the present invention can be carried out under normal culture conditions except that the amount of oxygen is about 1 to 5% in cell culture, and a concentration of 5% is particularly preferable.

また、本発明の低酸素培養工程は、多能性幹細胞から軟骨細胞にいたるまでの種々の分化誘導のための培養時に実施してもよいが、軟骨細胞培養の工程で実施することで、最終産物である軟骨細胞の生産量を低下させることがないため、好ましい。   Further, the hypoxic culture step of the present invention may be performed at the time of culture for various differentiation induction from pluripotent stem cells to chondrocytes, but by performing in the chondrocyte culture step, the final This is preferable because the production amount of chondrocytes as a product is not reduced.

さらに、本願発明の低酸素培養による発癌性抑制は、多能性幹細胞から軟骨細胞を製造する場合に限らず、多能性幹細胞から心筋細胞や神経細胞など、種々の再生医療用の細胞を製造する場合に適用できるので、前記と同様、多能性幹細胞から種々の目的細胞を分化誘導する過程で前記の低酸環境下に培養するだけで実施することができる。   Furthermore, the suppression of carcinogenicity by the hypoxic culture of the present invention is not limited to the production of chondrocytes from pluripotent stem cells, and various regenerative medical cells such as cardiomyocytes and nerve cells are produced from pluripotent stem cells. Therefore, it can be carried out just by culturing in the low acid environment in the process of inducing differentiation of various target cells from pluripotent stem cells.

以下、実施例を示して本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、かかる実施例によってなんら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、液体または固体についての「%」は、特に記載しない場合は重量%を示すものとする。また、CO、Oなどの気体についての「%」は体積%を示すものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples. In the following examples, “%” for a liquid or solid indicates weight% unless otherwise specified. Further, “%” for gases such as CO 2 and O 2 represents volume%.

実施例1(iPS細胞から間葉系細胞への分化誘導)
(1)分化誘導工程
多能性幹細胞として、京都大学で作製され、理化学研究所から譲受けたマウスiPS細胞株iPS−MEF−Ng−20D−17株を使用した。
Example 1 (Induction of differentiation from iPS cells to mesenchymal cells)
(1) Differentiation induction process As a pluripotent stem cell, the mouse iPS cell line iPS-MEF-Ng-20D-17 produced at Kyoto University and assigned from RIKEN was used.

コンフルエントに達したiPS細胞を細胞乖離液、トリプルエクスプレス(商品名、インビトロジェン社製)で乖離させ、等量の10%FCS-DMEMを添加し、1,500rpmにて10分間遠心分離した後、上清を吸引除去し、沈殿した細胞を分取した。   Confluent iPS cells were dissociated with a cell lysate, Triple Express (trade name, manufactured by Invitrogen), an equal amount of 10% FCS-DMEM was added, and the mixture was centrifuged at 1,500 rpm for 10 minutes. The supernatant was removed by suction, and the precipitated cells were collected.

次いで新しい10%FCS-DMEMに、抗生物質(ペニシリン、ストレプトマイシン、アンフォテリシンカクテル、100倍濃縮液、ロンザ社製)を1倍となるよう添加したもの10mlを加え、ピペットで丁寧に懸濁した後、100mmペトリディッシュに移した後、COインキュベーターにて、37℃、5%CO2の条件で3日間培養した。 Next, add 10 ml of antibiotics (penicillin, streptomycin, amphotericin cocktail, 100-fold concentrated solution, manufactured by Lonza) to a new 10% FCS-DMEM, and carefully suspend with a pipette. Then, after transferring to a 100 mm Petri dish, the cells were cultured in a CO 2 incubator for 3 days at 37 ° C. and 5% CO 2 .

10%FCS-DMEMは、ダルベッコ変法イーグル培地(日水製薬社製、ダルベッコ変法イーグル培地)4.75gを500mLの蒸留水に溶解し、オートクレーブ処理した後、0.292g L-グルタミン、10%炭酸水素ナトリウム水溶液6mLおよび50mLウシ胎児血清(ハイクローンラボラトリー社製)を加えて調製した。   10% FCS-DMEM is obtained by dissolving 4.75 g of Dulbecco's modified Eagle medium (manufactured by Nissui Pharmaceutical Co., Ltd., Dulbecco's modified Eagle medium) in 500 mL of distilled water, autoclaving, and then adding 0.292 g L-glutamine, 10 A 6% aqueous solution of sodium bicarbonate and 50 mL of fetal bovine serum (manufactured by Hyclone Laboratories) were added.

胚葉体の形成を確認後、胚葉体を含む培養液を遠心チューブに回収し、室温で3分間程度静置した。培養液を除去後、10%FCS-DMEMに懸濁し、100mm細胞培養用ペトリディッシュに播種した。翌日、接着を確認した後、レチノイン酸(シグマ アルドリッチ社製)を10ー6μM添加した状態で、8日間、37℃、5%CO、湿度飽和下のインキュベーター内にて培養した。 After confirming the formation of the embryoid body, the culture solution containing the embryoid body was collected in a centrifuge tube and allowed to stand at room temperature for about 3 minutes. After removing the culture solution, the suspension was suspended in 10% FCS-DMEM and seeded on a 100 mm cell culture petri dish. The next day, after confirming the adhesive, in a state in which the retinoic acid (Sigma Aldrich) was added 10 over 6 [mu] M, 8 days, 37 ℃, 5% CO 2 , were cultured in an incubator at humidity saturation.

(2)分離工程
8日後、培養液を吸引除去した培養皿に0.25%トリプシン(インビトロジェン社製)と1mM EDTA混合液2mLを入れ、COインキュベーターにて37℃、5%COの条件で3分間反応させた。
(2) Separation process After 8 days, 0.25% trypsin (manufactured by Invitrogen) and 2 mL of 1 mM EDTA mixed solution are put into a culture dish from which the culture solution has been removed by suction, and the conditions are 37 ° C. and 5% CO 2 in a CO 2 incubator. For 3 minutes.

5分後、10%FCS-DMEMを2mL加え、酵素反応を停止させた。15mL容量のディスポーザブル遠心チューブ(コーニング社製、15mL容量)に移した後、再度1、500rpmにて10分間遠心を行った。この操作で分化細胞は沈殿となるので、上澄みの培養液を吸引、除去した。   After 5 minutes, 2 mL of 10% FCS-DMEM was added to stop the enzyme reaction. After moving to a 15 mL capacity disposable centrifuge tube (Corning, 15 mL capacity), it was centrifuged again at 1,500 rpm for 10 minutes. Since the differentiated cells were precipitated by this operation, the supernatant culture solution was aspirated and removed.

次いで、抗生物質カクテル(ペニシリン、ストレプトマイシン、アンフォテリシンカクテル、100倍濃縮液、ロンザ社製)を1倍となるよう添加した10%FCS-DMEM10mLに懸濁し、100mmペトリディッシュに移した後、COインキュベーターにて37℃、5%COの条件で1時間培養した。 Next, the antibiotic cocktail (penicillin, streptomycin, amphotericin cocktail, 100-fold concentrated solution, manufactured by Lonza) was suspended in 10 mL of 10% FCS-DMEM added to 1-fold, and transferred to a 100 mm Petri dish. The cells were cultured in a CO 2 incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 for 1 hour.

1時間後、培養皿を軽く震盪した後、培養液を完全に除去し、間葉系細胞培養液メッセンプロRS培地(商品名、インビトロジェン社製)500mLに、L-グルタミン0.292g、10mMピルビン酸ナトリウム、抗生物質カクテル(ペニシリン、ストレプトマイシン、アンフォテリシンカクテル、100倍濃縮液、ロンザ社製)を1倍となるようを加え、ポアサイズ0.22μmのボトルトップフィルターで滅菌したもの]10mlを新たに加え、さらにbaicFGF(ミリポア社製)を最終濃度10ng/mlとなるように添加した条件で4日間培養した。   After 1 hour, the culture dish was shaken lightly, the culture medium was completely removed, and L-glutamine 0.292 g, 10 mM pyruvic acid was added to 500 mL of the mesenchymal cell culture medium Mesenpro RS medium (trade name, manufactured by Invitrogen). Sodium and antibiotic cocktail (penicillin, streptomycin, amphotericin cocktail, 100-fold concentrated solution, manufactured by Lonza) were added to 1-fold, and sterilized with a bottle-top filter with a pore size of 0.22 μm] newly added 10 ml In addition, baicFGF (manufactured by Millipore) was further cultured for 4 days under the condition that the final concentration was 10 ng / ml.

これにより間葉系細胞を得た。得られた間葉系細胞の形態は、図1bに示すとおりである。図1aは、本発明において用いた理化学研究所から譲り受けたマウスiPS細胞株iPS−MEF−Ng−20D−17株の形態を示す。   As a result, mesenchymal cells were obtained. The morphology of the obtained mesenchymal cells is as shown in FIG. 1b. FIG. 1a shows the morphology of a mouse iPS cell line iPS-MEF-Ng-20D-17 strain obtained from RIKEN used in the present invention.

また得られた細胞が間葉系細胞であることは以下のようにして確認した。
A)定量RT-PCR法による細胞の性状検査
前記(2)で得た細胞を、液体窒素で瞬間的に凍結し、検査に使用するまで−80℃の超低温庫に保管した。検査に際して、TRIzol(トリゾール、商品名、インビトロジェン社製)を1mL加え、氷上に5分間静置した。次いでクロロフォルムを200μL加え、激しく混和した後、室温に5分間静置した。その後15,000rpm、4℃の条件にて10分間遠心を行い、TRIzol層の上部に形成される水層を1.5mLチューブに回収した。
Moreover, it confirmed as follows that the obtained cell was a mesenchymal cell.
A) Characterization of cells by quantitative RT-PCR method The cells obtained in (2) above were instantaneously frozen in liquid nitrogen and stored in an ultra-low temperature storage at -80 ° C until used for testing. At the time of the inspection, 1 mL of TRIzol (Trizol, trade name, manufactured by Invitrogen) was added and left on ice for 5 minutes. Next, 200 μL of chloroform was added and mixed vigorously, and then allowed to stand at room temperature for 5 minutes. Thereafter, centrifugation was carried out for 10 minutes under the conditions of 15,000 rpm and 4 ° C., and the aqueous layer formed on the TRIzol layer was collected in a 1.5 mL tube.

次いで2-プロパノールを500μL加え、再度激しく混和した後、室温に10分間静置した。これを15,000rpm、4℃の条件にて10分間遠心分離し、底部に形成されたRNAペレットを75%エタノール(ジエチルピロカーボネート(DEPC)処理水(和光純薬工業製)25mLに、エタノール(和光純薬工業製)75mLを加える)にて洗浄した。さらに、15,000rpm、4℃の条件にて5分間遠心分離し、上清を除去した後、RNAペレットを自然乾燥させ、RNアーゼフリー水(蒸留水、DNアーゼおよびRNアーゼフリー、和光純薬工業製)5μLに溶解した。   Next, 500 μL of 2-propanol was added, and the mixture was vigorously mixed again, and then allowed to stand at room temperature for 10 minutes. This was centrifuged at 15,000 rpm and 4 ° C. for 10 minutes, and the RNA pellet formed at the bottom was added to 25 mL of 75% ethanol (diethyl pyrocarbonate (DEPC) -treated water (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)) with ethanol ( (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 75 mL was added). Furthermore, after centrifuging at 15,000 rpm and 4 ° C. for 5 minutes and removing the supernatant, the RNA pellet was naturally dried and RNase-free water (distilled water, DNase and RNase-free, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (Manufactured by Kogyo) dissolved in 5 μL.

逆転写反応は、ハイキャバシティcDNA逆転写キット(アプライドバイオシステムズ社製)を用いて行った。添付説明書に従い逆転写を行った後、反応済み液10μLに40μLのTEを加え、そのうち1μLをRT-PCR解析に使用した。   The reverse transcription reaction was carried out using a high capacity cDNA reverse transcription kit (Applied Biosystems). After performing reverse transcription according to the attached instruction, 40 μL of TE was added to 10 μL of the reacted solution, and 1 μL of this was used for RT-PCR analysis.

予め作成したマウスβ―actin、Flkー1、PDGFRα、PDGFRβ、Vimentin遺伝子の配列に特異的なプライマーを用いてRT-PCRを行った。   RT-PCR was performed using primers specific for the sequences of mouse β-actin, Flk-1, PDGFRα, PDGFRβ, and Vimentin genes prepared in advance.

なお、マウスβ―actin、Flkー1、PDGFRα、PDGFRβ、Vimentin遺伝子の配列は、Entrez Gene(http://www。ncbi。nlm。nih。gov/sites/entrez)に公開されている。   The sequences of mouse β-actin, Flk-1, PDGFRα, PDGFRβ, and Vimentin gene are disclosed in Entrez Gene (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez).

PCR反応液は、SYBR II プレミックス EX タック(登録商標、タカラバイオ社製)を用いて作成し、RT−PCT定量用チューブ(ミクロアンプ オプチカル8−チューブストリップ、商品名、アプライド、バイオシステムズ社製)に分注した。PCR反応はRT−PCTシステム(エービーアイ プリズム 7700、アプライドバイオシステムズ社製)を使用し、95℃で10秒間の変性反応の後、95℃で5秒間、60℃で30秒間の増幅反応を40回繰り返し、エクセルにて結果を解析した。   The PCR reaction solution was prepared using SYBR II Premix EX Tac (registered trademark, manufactured by Takara Bio Inc.), and RT-PCT quantification tube (Microamp Optical 8-Tube Strip, trade name, Applied, manufactured by Biosystems Inc.) ). The PCR reaction was carried out using an RT-PCT system (ABI Prism 7700, manufactured by Applied Biosystems), followed by a denaturation reaction at 95 ° C. for 10 seconds, followed by an amplification reaction at 95 ° C. for 5 seconds and 60 ° C. for 30 seconds. The results were analyzed with Excel.

独立した培養系から採取した3サンプルについて解析を行ったところ、iPS細胞を1としたときの相対発現量が、Flkー1については胚葉体:3.27倍、S.D=0.035、分離後間葉系細胞:1.04倍、 S.D=0.37であった。PDGFRαについては胚葉体:48.4倍、S.D=0.7、分離後間葉系細胞:9.1倍、 S.D=3.38であった。統計学的な解析により、両遺伝子について、iPS細胞と間葉系細胞の間に、間葉系細胞マーカーであるPDGFRαの有意な(p<0.05)発現の上昇を認めた。   When analysis was performed on three samples collected from an independent culture system, the relative expression level when the iPS cell was set to 1 was the embryoid body: 3.27 times that of Flk-1. D = 0.035, mesenchymal cells after separation: 1.04 times, D = 0.37. For PDGFRα, the embryoid body: 48.4 times, S. cerevisiae. D = 0.7, mesenchymal cells after separation: 9.1 times, S.D. D = 3.38. Statistical analysis revealed a significant (p <0.05) increase in expression of PDGFRα, a mesenchymal cell marker, between iPS cells and mesenchymal cells for both genes.

また、分離後の間葉系細胞を検体としてRTーPCRを行ったところ、間葉系細胞マーカーであるPDGFRα、PDGFRβ、Vimentinの発現を認めた。
さらに、分離後の間葉系細胞を検体としてウエスタンブロットを行ったところ、間葉系細胞マーカーであるPDGFRα、MMPー11の著しい発現上昇に加え、未分化マーカーであるOctー4の発現消失が認められた。
Further, RT-PCR was performed using the mesenchymal cells after separation as a specimen, and expression of PDGFRα, PDGFRβ, and Vimentin as mesenchymal cell markers was observed.
Furthermore, when Western blotting was performed using mesenchymal cells after separation as a specimen, expression of Oct-4, an undifferentiated marker, was lost in addition to significant increases in expression of PDGFRα and MMP-11, which are mesenchymal cell markers. Admitted.

これらの結果は図2に示すとおりであり、図中aはRTーPCRによる結果を示し、bはウエスタンブロット法による結果を示す。   These results are as shown in FIG. 2. In the figure, a shows the result by RT-PCR, and b shows the result by Western blotting.

以上の結果から、分離された細胞は間葉系細胞であることが確認された。
実施例2(塊状培養法による軟骨細胞の分化誘導)
実施例1(2)で分離、あるいは実施例1(2)で分離し、前記分離工程において用いたL−グルタミン、抗生物質カクテルおよびbaicFGF等を含むメッセンプロRS培地で培養した細胞から、培養液を吸引除去したのち、培養皿に0.25%トリプシン−1mM EDTAを加え、乖離した間葉系細胞を遠心チューブに集め、1,500rpmにて10分間遠心を行った。上澄みの培養液を吸引、除去後、細胞の沈殿を崩さないように、軟骨細胞誘導培地を1mL加えた。軟骨細胞誘導培地は、コンドロサイト カルチャー メディウム(商品名、プライマリーセル社製)を用いた。
From the above results, it was confirmed that the isolated cells were mesenchymal cells.
Example 2 (Induction of chondrocyte differentiation by mass culture method)
From the cells separated in Example 1 (2), or separated in Example 1 (2) and cultured in the Messenpro RS medium containing L-glutamine, antibiotic cocktail, baicFGF and the like used in the separation step, a culture solution was obtained. After removing by suction, 0.25% trypsin-1 mM EDTA was added to the culture dish, and the separated mesenchymal cells were collected in a centrifuge tube and centrifuged at 1,500 rpm for 10 minutes. After aspirating and removing the supernatant culture solution, 1 mL of chondrocyte induction medium was added so as not to disrupt the cell sedimentation. Chondrocyte culture medium (trade name, manufactured by Primary Cell) was used as the chondrocyte induction medium.

なお、細胞数は、1本の遠心チューブあたり250,000個に調整し、1本の遠心チューブあたり1mLの誘導培地を使用した。細胞数のカウントについては、得られた細胞ペレットを培養液に懸濁し、ピペットにより混合した後、一部を取り分け、等量のトリパンブルー液と混和した。これを血球計算版に置き、正立顕微鏡下で生存細胞数を数えるといった、一般的な手順で実施した。   The number of cells was adjusted to 250,000 per centrifuge tube, and 1 mL of induction medium was used per centrifuge tube. For counting the number of cells, the obtained cell pellet was suspended in a culture solution, mixed with a pipette, and then partly separated and mixed with an equal amount of trypan blue solution. This was carried out by a general procedure such as placing it on a hemocytometer and counting the number of viable cells under an upright microscope.

ついで、37℃、5%CO、5%O、湿度飽和下のインキュベーター内で3週間培養した。なお、培養中は、培養液交換の間の2日間は培養器の扉の開閉を止め密閉した。 Subsequently, the cells were cultured for 3 weeks in an incubator at 37 ° C., 5% CO 2 , 5% O 2 and humidity saturation. During culturing, the door of the incubator was closed and sealed for two days during the culture medium exchange.

実施例3(平面培養法による軟骨細胞の分化誘導)
実施例1(2)で分離、あるいは実施例1(2)で分離し、前記分離工程において用いたL-グルタミン、抗生物質カクテルおよびbaicFGF等を含むメッセンプロRS培地で培養した細胞の培養皿から培養液を吸引、除去し、培養皿に0.25%トリプシン-1mM EDTAを加え、乖離した間葉系細胞を遠心チューブに集め、1,500rpmにて10分間遠心を行った。上澄みの培養液を吸引、除去後、細胞の沈殿をメッセンプロRS培地に懸濁し、96ウエルのマルチプレートに播種した。細胞数は、1ウェルあたり250,000個に調整した。
Example 3 (Induction of chondrocyte differentiation by planar culture)
Culture from a culture dish of cells separated in Example 1 (2) or cells cultured in Messenpro RS medium containing L-glutamine, antibiotic cocktail, baicFGF and the like used in the separation step. The solution was aspirated and removed, 0.25% trypsin-1 mM EDTA was added to the culture dish, and the dissociated mesenchymal cells were collected in a centrifuge tube and centrifuged at 1,500 rpm for 10 minutes. After aspirating and removing the supernatant culture solution, the cell precipitate was suspended in Messenpro RS medium and seeded in a 96-well multiplate. The number of cells was adjusted to 250,000 per well.

48時間培養後、軟骨細胞誘導培地を100μL加えた。軟骨細胞誘導培地は、ダルベッコ変法イーグル培地(前記註1に記載したもの)に、さらにアスコルビン酸10mg/ml(シグマアルドリッチ社製)、デキサメタゾン10nM(シグマアルドリッチ社製)、100nM BMPー2(骨形成タンパク質、R&Dシステムズ社製)、20μM TGFーβ(トランスフォーミング増殖因子β、R&Dシステムズ社製)を加えたものを用いた。2日おきに培養液の交換を繰り返しながら37℃、5%CO、5%O、湿度飽和下のインキュベーター内で2週間培養した。なお、培養中は、培養液交換の間の2日間は培養器の扉の開閉を止め密閉した。 After culturing for 48 hours, 100 μL of chondrocyte induction medium was added. The chondrocyte induction medium is Dulbecco's modified Eagle medium (described in the above-mentioned 、 1), ascorbic acid 10 mg / ml (Sigma Aldrich), dexamethasone 10 nM (Sigma Aldrich), 100 nM BMP-2 (bone) A protein added with a forming protein (manufactured by R & D Systems) and 20 μM TGF-β (transforming growth factor β, manufactured by R & D Systems) was used. The culture was exchanged every 2 days, and the cells were cultured in an incubator at 37 ° C., 5% CO 2 , 5% O 2 , humidity saturation for 2 weeks. During culturing, the door of the incubator was closed and sealed for two days during the culture medium exchange.

かくして得られた細胞が、軟骨細胞であることは以下のようにして確認した。
実施例2において独立した培養系から採取した3サンプルについて解析を行ったところ、実施例1で用いたiPS細胞を1としたとき相対発現量が、軟骨特異的な基質タンパク質であるアグリカン(Aggrecan)については間葉系細胞:0.87倍、S.D=0.13、軟骨細胞:7.04倍、S.D=0.97であった。II型コラーゲン(Type2 collagen)については間葉系細胞:0.4倍、S.D=0.11、軟骨細胞:2.6倍、S.D=0.27であった。統計学的な解析により、両遺伝子について、軟骨細胞における有意な(p<0.05)発現の上昇を認めた。
It was confirmed as follows that the cells thus obtained were chondrocytes.
When analysis was performed on three samples collected from an independent culture system in Example 2, when the iPS cells used in Example 1 were 1, relative expression levels were aggrecan (Aggrecan), which is a cartilage-specific substrate protein. About mesenchymal cells: 0.87 times, S. D = 0.13, chondrocyte: 7.04 times, S.D. D = 0.97. For type II collagen (Type 2 collagen), mesenchymal cells: 0.4 times, D = 0.11, chondrocytes: 2.6 times, S.D. D = 0.27. Statistical analysis showed significant (p <0.05) increased expression in chondrocytes for both genes.

また、ウエスタンブロット法によりアグリカン、2型コラーゲンの発現を観察したところ、両タンパク質の著しい増加を認めた。これらウエスタンブロット法による結果は図4に示すとおりである。   Moreover, when the expression of aggrecan and type 2 collagen was observed by Western blotting, a marked increase in both proteins was observed. The results of these Western blots are as shown in FIG.

さらに、実施例3で得られた軟骨細胞塊を組織化学染色、免疫蛍光染色により評価したところ、図5に示すとおり、軟骨細胞に特徴的な基質を赤色に染色するサフラニンO染色に対して陽性となる部位が広範囲に認められ、軟骨基質に特異的な基質を赤紫色に染色するトルイジンブルー染色に対して赤紫色に染色される部位が認められた。さらに、軟骨細胞特異的な細胞外基質であるアグリカン、2型コラーゲンの発現を認めた。このことからも得られた細胞は軟骨細胞であることが明らかである。なお図5において「トルイジンブルー染色」の図における矢印は赤紫色に染色されている部分を示す。   Furthermore, when the chondrocyte mass obtained in Example 3 was evaluated by histochemical staining and immunofluorescence staining, as shown in FIG. 5, it was positive for safranin O staining, which stains the substrate characteristic of chondrocytes in red. And a site stained red-purple with respect to toluidine blue staining, which stains a substrate specific to the cartilage matrix in red-purple. Furthermore, the expression of aggrecan, type 2 collagen, which is an extracellular matrix specific for chondrocytes, was observed. It is clear from this that the cells obtained are chondrocytes. In FIG. 5, the arrow in the “Toluidine blue staining” diagram indicates a portion that is stained purple-red.

実施例4(低酸素環境下での培養による発癌抑制効果の実証)
マウスiPS細胞株iPS−MEF−Ng−20D−17株を実施例1記載の10%ウシ胎児血清を含むダルベッコ変法イーグル培地に懸濁し、100mmペトリディッシュに移した後、COインキュベーターにて37℃、5%COの条件で24時間培養した。
Example 4 (Demonstration of carcinogenesis suppression effect by culture under hypoxic environment)
The mouse iPS cell line iPS-MEF-Ng-20D-17 was suspended in Dulbecco's modified Eagle's medium containing 10% fetal bovine serum described in Example 1, transferred to a 100 mm Petri dish, and then 37 in a CO 2 incubator. ° C., for 24 hours at 5% CO 2 conditions.

24時間後、酸素濃度を20%(大気中と同じ)あるいは5%(本発明でいう低酸素状態)、37℃、5%COの条件下で24時間培養を行った。 After 24 hours, the cells were cultured for 24 hours under the conditions of oxygen concentration of 20% (same as in the air) or 5% (hypoxic state referred to in the present invention) at 37 ° C. and 5% CO 2 .

独立した培養系から採取したそれぞれ3サンプルについて、強力な発癌遺伝子であるErasの相対発現量を指標として評価した場合、本発明で得られる分化細胞は、比較例の酸素濃度20%で培養されたマウスiPS細胞を1としたとき、0.27倍(S.D=0.076)の発現量であり、低酸素による強力な発現抑制効果が認められた。また未分化状態維持因子Nanogの相対発現量を比較したとき、比較例の発現量に対して、本発明の軟骨細胞は、0.43倍であり、低酸素による分化誘導促進効果も認められた。   When each 3 samples collected from independent culture systems were evaluated using the relative expression level of Eras, a powerful oncogene, as an index, the differentiated cells obtained in the present invention were cultured at an oxygen concentration of 20% in the comparative example. When the mouse iPS cell was 1, the expression level was 0.27 times (SD = 0.076), and a strong expression suppression effect due to hypoxia was observed. Further, when the relative expression level of the undifferentiated state maintenance factor Nanog was compared, the chondrocyte of the present invention was 0.43 times the expression level of the comparative example, and the differentiation induction promoting effect by hypoxia was also observed. .

Claims (3)

多能性幹細胞から分化細胞を誘導し、ついで分化細胞の培養物から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離することを特徴とする間葉系細胞の製法。   A method for producing a mesenchymal cell, characterized in that differentiated cells are induced from pluripotent stem cells, and then mesenchymal cells are separated from the differentiated cell culture using adhesion of mesenchymal cells. 多能性幹細胞から分化細胞を誘導し、ついで分化細胞の培養物から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離した後、間葉系細胞を軟骨細胞誘導因子の存在下に培養することを特徴とする多能性幹細胞由来の軟骨細胞の製法。   Differentiated cells are induced from pluripotent stem cells, and then mesenchymal cells are separated from the differentiated cell culture using the adhesion of mesenchymal cells. A method for producing chondrocytes derived from pluripotent stem cells, characterized by 多能性幹細胞から分化細胞を誘導し、ついで分化細胞の培養物から間葉系細胞の接着性を利用して間葉系細胞を分離した後、間葉系細胞を培養して目的とする細胞に誘導する、いずれかの培養において、培養を低酸素環境下に行うことを特徴とする多能性幹細胞由来細胞の発癌抑制方法。   Induced differentiated cells from pluripotent stem cells, then isolated mesenchymal cells from the differentiated cell culture using the adhesion of mesenchymal cells, and then cultured the mesenchymal cells to target cells A method for inhibiting carcinogenesis of pluripotent stem cell-derived cells, characterized in that the culture is performed in a hypoxic environment in any of the cultures induced by
JP2009164182A 2009-07-10 2009-07-10 Method for producing mesenchymal cells or chondrocytes and method for suppressing carcinogenicity Expired - Fee Related JP5636174B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009164182A JP5636174B2 (en) 2009-07-10 2009-07-10 Method for producing mesenchymal cells or chondrocytes and method for suppressing carcinogenicity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009164182A JP5636174B2 (en) 2009-07-10 2009-07-10 Method for producing mesenchymal cells or chondrocytes and method for suppressing carcinogenicity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011015662A true JP2011015662A (en) 2011-01-27
JP5636174B2 JP5636174B2 (en) 2014-12-03

Family

ID=43593964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009164182A Expired - Fee Related JP5636174B2 (en) 2009-07-10 2009-07-10 Method for producing mesenchymal cells or chondrocytes and method for suppressing carcinogenicity

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5636174B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014516590A (en) * 2011-06-21 2014-07-17 ジョージア・テック・リサーチ・コーポレイション Adhesion signature based method for isolating stem cells and cells derived from stem cells
JP2015534809A (en) * 2012-10-29 2015-12-07 スクリップス ヘルス Method of transplanting chondrocytes
US9914911B2 (en) 2012-10-29 2018-03-13 Scripps Health Methods of reprogramming chondrocytes
WO2018164133A1 (en) * 2017-03-08 2018-09-13 公立大学法人横浜市立大学 Cell sorting method
US10724005B2 (en) 2012-09-28 2020-07-28 Scripps Health Methods of differentiating stem cells into chondrocytes

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003125787A (en) * 2001-06-26 2003-05-07 Takeda Chem Ind Ltd Method for differentiation culture of cartilage
JP2004254519A (en) * 2003-02-24 2004-09-16 Hiroyuki Honda Method for cell culture
WO2009128533A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 国立大学法人名古屋大学 Mesenchymal stem cell and method for production thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003125787A (en) * 2001-06-26 2003-05-07 Takeda Chem Ind Ltd Method for differentiation culture of cartilage
JP2004254519A (en) * 2003-02-24 2004-09-16 Hiroyuki Honda Method for cell culture
WO2009128533A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 国立大学法人名古屋大学 Mesenchymal stem cell and method for production thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6008012789; Experimental Hematology Vol. 30, 2002, p. 783-791 *
JPN6014004615; Science,Vol.284(1999)p.143-147 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10570374B2 (en) 2011-06-21 2020-02-25 Georgia Tech Research Corporation Adhesive signature-based methods for the isolation of stem cells and cells derived therefrom
JP2014516590A (en) * 2011-06-21 2014-07-17 ジョージア・テック・リサーチ・コーポレイション Adhesion signature based method for isolating stem cells and cells derived from stem cells
US10570375B2 (en) 2011-06-21 2020-02-25 Georgia Tech Research Corporation Adhesive signature-based methods for the isolation of stem cells and cells derived therefrom
US10106780B2 (en) 2011-06-21 2018-10-23 Georgia Tech Research Corporation Adhesive signature-based methods for the isolation of stem cells and cells derived therefrom
US11859210B2 (en) 2012-09-28 2024-01-02 Scripps Health Methods of differentiating stem cells into chondrocytes
US10724005B2 (en) 2012-09-28 2020-07-28 Scripps Health Methods of differentiating stem cells into chondrocytes
US9974885B2 (en) 2012-10-29 2018-05-22 Scripps Health Methods of transplanting chondrocytes
US10385318B2 (en) 2012-10-29 2019-08-20 Scripps Health Method of making a population of chondrocytes from reprogrammed chondrocytes
US10179193B2 (en) 2012-10-29 2019-01-15 Scripps Health Methods of transplanting chondrocytes
US9914911B2 (en) 2012-10-29 2018-03-13 Scripps Health Methods of reprogramming chondrocytes
JP2015534809A (en) * 2012-10-29 2015-12-07 スクリップス ヘルス Method of transplanting chondrocytes
JPWO2018164133A1 (en) * 2017-03-08 2020-01-23 公立大学法人横浜市立大学 Cell sorting method
WO2018164133A1 (en) * 2017-03-08 2018-09-13 公立大学法人横浜市立大学 Cell sorting method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5636174B2 (en) 2014-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11155782B2 (en) Method for preparing pluripotent stem cells
KR101669009B1 (en) Stem cells derived from chorionic trophoblast layer without villi, and cellular therapeutic agents comprising the same
KR100871984B1 (en) Multipotent Stem Cell Derived from Placenta Tissue and Cellular Therapeutic Agents Comprising the Same
JP6648259B2 (en) Improved umbilical cord-derived adherent stem cell, method for producing the same and use thereof
WO2011062963A2 (en) Induced puripotent stem cells and related methods
JP5636174B2 (en) Method for producing mesenchymal cells or chondrocytes and method for suppressing carcinogenicity
KR20070018738A (en) The method for isolation of mesenchymal stem cells from bone marrow using subfractionation culture method
JP5833126B2 (en) Amniotic fluid-derived multipotent stem cells and method for producing the same
KR20120006386A (en) Stem cell derived from first trimester placenta and cellular therapeutic agents comprising the same
JP2009055866A (en) Synovial tissue-derived stem cell and cell line, and method for enrichment culture of the stem cell
KR101760239B1 (en) Method for isolating primary mesenchymal stem cells derived from human embryonic stem cells using cell insert culture system
KR102644886B1 (en) Method for Obtaining Differentiated Cells from Muscle-Derived Progenitor Cells
KR101985095B1 (en) Methods for improving proliferation of stem cell using ethionamide
JP7100853B2 (en) Method for preparing differentiation-inducing cells
CN113528576A (en) Recurrent grapevine patient specific induced pluripotent stem cell line containing NLRP7 pure and mutant and construction method thereof
KR102011634B1 (en) Enhanced postnatal adherent cells and use thereof
US20210180018A1 (en) Composition for promoting stem cell differentiation, comprising progenitor cell culture solution and multilayer graphene film, and use thereof
JP5888852B2 (en) Cell production using immunodeficient animals
Rajput et al. Expansion of human umbilical cord derived mesenchymal stem cells in regenerative medicine
WO2023242398A1 (en) Process for obtaining functional lymphocytes cells
Singh et al. Development of a simple selection protocol for optimizing the harvest of mesenchymal stem cells from explanted human umbilical cord Wharton’s jelly
Radtke An in vitro comparison of the osteogenic potential of equine stem cell populations and subpopulations from multiple tissue sources

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140204

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141014

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141020

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5636174

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees