JP2013031448A - Marker for detecting myocardial cell differentiation activity of undifferentiated cell, nucleic acid molecule, primer pair, kit, inhibitor for myocardial differentiation, method for detecting myocardial cell differentiation activity of undifferentiated cell, method for isolating cell having myocardial differentiation activity, method for monitoring myocardial differentiation activity of undifferentiated cell, and method for inhibiting myocardial differentiation of undifferentiated cell - Google Patents

Marker for detecting myocardial cell differentiation activity of undifferentiated cell, nucleic acid molecule, primer pair, kit, inhibitor for myocardial differentiation, method for detecting myocardial cell differentiation activity of undifferentiated cell, method for isolating cell having myocardial differentiation activity, method for monitoring myocardial differentiation activity of undifferentiated cell, and method for inhibiting myocardial differentiation of undifferentiated cell Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a marker useful for precise and simple detection of myocardial differentiation activity of a cell, and also a nucleic acid molecule, a primer pair, a kit, an inhibitor for myocardial differentiation, a method for detecting myocardial differentiation activity of an undifferentiated cell, a method for isolating the cell having the myocardial differentiation activity, a method for monitoring the myocardial differentiation activity of the undifferentiated cell and a method for inhibiting the myocardial differentiation of the undifferentiated cell.SOLUTION: The marker includes a CMP (cardiomyogenesis predictor) gene showing a correlation with the myocardial differentiation activity of a cell, or its genetic product. The genetic marker is used for detecting the myocardial differentiation activity of an undifferentiated cell, and is a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having a specific sequence, or its fragment.

Description

関連出願Related applications

本特許出願は、先に出願された日本国における特許出願である特願2006―109858号(出願日:2006年4月12日)に基づく優先権の主張を伴うものである。この先の特許出願における全開示内容は、引用することにより本明細書の一部とされる。   This patent application is accompanied by a priority claim based on Japanese Patent Application No. 2006-109858 (application date: April 12, 2006) which is a previously filed Japanese patent application. The entire disclosure of this earlier patent application is hereby incorporated by reference.

本発明は、細胞の心筋分化活性の的確かつ簡易な検出に有用なマーカーに関する。また、本発明は、核酸分子、プライマーペア、キット、心筋分化抑制剤、未分化細胞の心筋分化活性検出方法、心筋分化活性を有する細胞の単離方法、未分化細胞の心筋分化活性のモニタリング方法、および未分化細胞の心筋分化の抑制方法に関する。   The present invention relates to a marker useful for accurate and simple detection of myocardial differentiation activity of cells. The present invention also relates to a nucleic acid molecule, primer pair, kit, myocardial differentiation inhibitor, method for detecting myocardial differentiation activity of undifferentiated cells, method for isolating cells having myocardial differentiation activity, and method for monitoring myocardial differentiation activity of undifferentiated cells. And a method for inhibiting myocardial differentiation of undifferentiated cells.

心筋細胞は、出生前においては自律拍動をしながらも活発に分裂増殖している。しかしながら、心筋細胞は出生と同時に速やかにその分裂能を喪失し、肝細胞等とは異なり二度と分裂能を獲得することはないのが通常である。   Cardiomyocytes actively divide and proliferate before birth but with autonomous pulsation. However, cardiomyocytes usually lose their ability to divide immediately upon birth and, unlike hepatocytes, etc., they usually never acquire the ability to divide again.

近年、成熟した心筋組織中にも心筋細胞前駆細胞が含まれることが明らかとされた。しかしながら、心筋細胞前駆細胞の数は非常に僅かであり、心筋細胞に障害が生じた際にそれを補完して心機能を完全に回復するには十分ではない。したがって、虚血性心疾患や心筋症等により心筋に負荷や壊死が生じた場合には、心筋細胞は細胞分裂でなく主に細胞肥大という形で適応する。心筋細胞肥大は初期においては負荷に対する生理的適応現象とされるが、共存する心線維芽細胞の増生、間質の線維化と相まって心臓自体の拡張機能の低下、さらには収縮機能の低下へと結びつき、心不全を呈するようになる。   In recent years, it has been clarified that mature myocardial tissue also contains cardiomyocyte progenitor cells. However, the number of cardiomyocyte progenitor cells is very small, and it is not sufficient to completely restore cardiac function by supplementing the cardiomyocytes when they are damaged. Therefore, when a load or necrosis occurs in the myocardium due to ischemic heart disease or cardiomyopathy, the cardiomyocytes are adapted mainly in the form of cell hypertrophy rather than cell division. Cardiomyocyte hypertrophy is considered to be a physiological adaptation phenomenon to the load in the initial stage, but it increases the coexistence of coexisting cardiac fibroblasts and fibrosis of the interstitium, leading to a decrease in the expansion function of the heart itself and a decrease in the contractile function. It becomes connected and begins to exhibit heart failure.

虚血性心疾患や心筋症等による心不全の治療は、心収縮力の増強、血管拡張薬による圧負荷・容量負荷の軽減、利尿薬による体液量の減少等の対症療法を中心として行われている。さらに、重症心不全に対する根本的な治療法としては心臓移植が挙げられる。しかしながら、心臓移植は、臓器提供者の不足、脳死判定の難しさ、拒絶反応、医療費等の多くの問題を有している。そこで、適切な心疾患治療のため、失われた心筋を再獲得する方法の開発が求められている。   Treatment of heart failure due to ischemic heart disease, cardiomyopathy, etc. is centered on symptomatic treatment such as enhancement of cardiac contractility, reduction of pressure load / volume load with vasodilators, reduction of fluid volume with diuretics, etc. . In addition, the fundamental treatment for severe heart failure includes heart transplantation. However, heart transplantation has many problems such as lack of organ donors, difficulty in determining brain death, rejection, and medical expenses. Therefore, development of a method for reacquiring lost myocardium is required for appropriate treatment of heart disease.

心筋を再獲得する一つの方法としては、心筋細胞の分裂増殖能の再獲得させる方法が挙げられる。この方法の実施のためには、出生後、心筋細胞が分裂能を喪失する機序を究明することが求められる。そして、かかる機序を明らかとし、遺伝子治療等によって心筋細胞に分裂能を再獲得させることが期待される(非特許文献1)。   One method for reacquiring the myocardium is a method for reacquiring the ability to divide and proliferate cardiomyocytes. In order to carry out this method, it is required to investigate the mechanism by which cardiomyocytes lose their division ability after birth. Then, it is expected that such a mechanism will be clarified, and that cardiomyocytes are reacquired for division ability by gene therapy or the like (Non-patent Document 1).

また、心筋を再獲得する他の方法としては、心筋細胞以外の細胞を心筋細胞に変換する、分化誘導法が挙げられる。Murryらは、骨格筋分化のマスターキー遺伝子であるMyoDを、in vitroにて心臓に導入することにより、非心筋細胞(線維芽細胞)を骨格筋細胞に変換しうることを報告している(非特許文献2) 。また、心筋細胞において、Nkx2.5、GATA4、MEF2C等の様々な心筋細胞特異的な転写因子がクローニングされている。しかしながら、これらの遺伝子を単独または複数にて他の細胞に遺伝子導入することにより、心筋細胞が作製されたという報告はない。したがって、心筋分化機序の詳細の解明、さらには心疾患治療において、細胞の心筋分化の制御に利用可能な遺伝子が依然として必要とされるといえる。   Another method for reacquiring the myocardium is a differentiation induction method in which cells other than cardiomyocytes are converted into cardiomyocytes. Murry et al. Reported that non-cardiomyocytes (fibroblasts) can be converted to skeletal muscle cells by introducing MyoD, a master key gene for skeletal muscle differentiation, into the heart in vitro ( Non-patent document 2). In cardiomyocytes, various cardiomyocyte-specific transcription factors such as Nkx2.5, GATA4, and MEF2C have been cloned. However, there is no report that cardiomyocytes have been produced by introducing these genes into other cells alone or in plural. Therefore, it can be said that there is still a need for a gene that can be used to control myocardial differentiation of cells in elucidation of the details of myocardial differentiation mechanism and in the treatment of heart disease.

また、心疾患の他の治療方法としては、心筋細胞移植が挙げられる。近年、幹細胞もしくは心筋前駆細胞を心筋障害部位に移植して心筋細胞へと分化させる方法、または幹細胞もしくは心筋前駆細胞をin vitroで心筋細胞へと分化させた後に心筋障害部位に移植する方法が、再生医学の観点から注目されている。この方法は患者本人由来の細胞を移植するため、拒絶の心配がない。   Another method for treating heart disease is cardiomyocyte transplantation. In recent years, a method of transplanting stem cells or myocardial progenitor cells into myocardial injury sites and differentiating them into cardiomyocytes, or a method of transplanting stem cells or myocardial progenitor cells into myocardial cells in vitro and then transplanting them into myocardial injury sites, It is attracting attention from the viewpoint of regenerative medicine. Since this method transplants cells derived from the patient himself, there is no fear of rejection.

しかしながら、心筋細胞移植においては、移植した細胞が移植部位に適した表現形を獲得せず、目的外の種類の細胞等に分化した場合、不整脈や心不全を生ずる危険性がある。したがって、心筋細胞移植治療の安全性向上のためには、細胞の心筋細胞への分化のしやすさ、すなわち「心筋分化活性」を適切に予測することが不可欠である。   However, in cardiomyocyte transplantation, there is a risk of causing arrhythmia or heart failure if the transplanted cells do not acquire a phenotype suitable for the transplant site and differentiate into cells of an unintended type. Therefore, in order to improve the safety of cardiomyocyte transplantation therapy, it is indispensable to appropriately predict the ease of differentiation of cells into cardiomyocytes, that is, “cardiac myocyte differentiation activity”.

細胞の心筋分化活性の指標となるマーカーの探索が国内外で盛んに行われている(非特許文献3)。心筋分化活性の指標となるマーカーは、心筋分化能の比較的高い未分化細胞の分離する技術、さらには特異的かつ効率的な心筋細胞分化誘導技術への応用が期待される。しかしながら、未分化段階において用いうる、細胞の心筋分化活性の指標となるマーカーは依然として存在していない。従前の研究では、未分化細胞に対して心筋分化誘導刺激を施した後、分化過程の初期に発現が変動する遺伝子を探索する手法が取られている。このため、得られたマーカーは「既に開始してしまった心筋細胞分化の初期過程」のマーカーではあっても、分化誘導前の「未分化細胞が有する心筋細胞への分化活性」についてのマーカーではない。心疾患の適切な治療のためには、未分化細胞の品質評価および心筋分化能の高い未分化細胞の分離が必要とされる。したがって、未分化段階において、細胞の心筋分化活性の検出に用いうるマーカーが依然として求められている。   Searches for markers that serve as indicators of myocardial differentiation activity of cells have been actively conducted in Japan and overseas (Non-patent Document 3). A marker serving as an index of myocardial differentiation activity is expected to be applied to a technique for separating undifferentiated cells having a relatively high myocardial differentiation ability, and a specific and efficient cardiomyocyte differentiation induction technique. However, there is still no marker that can be used in the undifferentiated stage and serves as an index of myocardial differentiation activity of cells. In previous studies, after a myocardial differentiation-inducing stimulus has been applied to undifferentiated cells, a method of searching for a gene whose expression fluctuates early in the differentiation process has been taken. For this reason, although the obtained marker is a marker of “an early stage of cardiomyocyte differentiation that has already begun”, it is not a marker for “differentiation activity of cardiomyocytes possessed by undifferentiated cells” before differentiation induction. Absent. In order to appropriately treat heart diseases, it is necessary to evaluate the quality of undifferentiated cells and to separate undifferentiated cells having high myocardial differentiation ability. Therefore, there is still a need for a marker that can be used to detect myocardial differentiation activity of cells in the undifferentiated stage.

Tamamori et al., Critical role of cyclin D1 nuclear import in cardiomyocyte proliferation, Circ Res. 2003, Jan 10, 92(1), e12-9Tamamori et al., Critical role of cyclin D1 nuclear import in cardiomyocyte proliferation, Circ Res. 2003, Jan 10, 92 (1), e12-9 Murryet al., Muscle differentiation during repair of myocardial necrosis in rats via gene transfer with MyoD, J Clin Invest., 1996, Nov 15, 98(10), 2209-17Murryet al., Muscle differentiation during repair of myocardial necrosis in rats via gene transfer with MyoD, J Clin Invest., 1996, Nov 15, 98 (10), 2209-17 Peng et al., Microarray analysis of global changes in gene expression during cardiac myocyte differentiation, Physiol Genomics., 2002, 9(3), 145-55、日高京子等、「ES細胞で発現する心筋分化関連遺伝子の探索・解析システムの構築」、「再生医療」、2005、4(Suppl)、88、秋丸裕司等、「ES細胞の心筋分化を制御するシグナルの解析」、「再生医療」、2005、4(Suppl)、89Peng et al., Microarray analysis of global changes in gene expression during cardiac myocyte differentiation, Physiol Genomics., 2002, 9 (3), 145-55, Kyoko Hidaka et al., `` Search for myocardial differentiation-related genes expressed in ES cells・ Construction of analysis system '', `` Regenerative medicine '', 2005, 4 (Suppl), 88, Yuji Akimaru, etc., `` Analysis of signals that control myocardial differentiation of ES cells '', `` Regenerative medicine '', 2005, 4 (Suppl) , 89

本発明者らは、今般、未分化段階において、細胞における複数の特定遺伝子(以下、「CMP(cardiomyogenesis predictor)遺伝子」という。)の発現量が、細胞の心筋分化活性と有意な相関を示すとの知見を得た。さらに、本発明者らは、CMP遺伝子およびその遺伝子産物を、マーカーとして用いることにより、細胞の心筋分化活性を的確に検出することができるとの知見を得た。本発明はかかる知見に基づくものである。   The present inventors have now found that the expression level of a plurality of specific genes (hereinafter referred to as “CMP (cardiomyogenesis predictor) gene”) in a cell shows a significant correlation with the myocardial differentiation activity of the cell at an undifferentiated stage. I got the knowledge. Furthermore, the present inventors have obtained the knowledge that the myocardial differentiation activity of cells can be accurately detected by using the CMP gene and its gene product as a marker. The present invention is based on such knowledge.

したがって、本発明は、未分化細胞の心筋分化活性を検出するためのマーカーの提供をその目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a marker for detecting myocardial differentiation activity of undifferentiated cells.

そして、本発明による未分化細胞の心筋分化活性を検出するための遺伝子マーカーは、下記の(a)または(b)に記載のポリヌクレオチドまたはそのフラグメントからなるものである:
(a)配列番号3で表されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド、
(b)(a)に記載のヌクレオチド配列と少なくとも70%の相同性を有するヌクレオチド配列からなり、かつ(a)に記載のポリヌクレオチドと機能的に同等なものである、ポリヌクレオチド。
The gene marker for detecting the myocardial differentiation activity of undifferentiated cells according to the present invention comprises the polynucleotide or fragment thereof described in (a) or (b) below:
(A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(B) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having at least 70% homology with the nucleotide sequence described in (a) and functionally equivalent to the polynucleotide described in (a).

本発明によれば、上記マーカーを用いることにより、未分化段階において、細胞の心筋分化活性を的確に検出することが可能となる。よって、本発明によるマーカーは、未分化細胞の品質評価および心筋分化能の高い未分化細胞の単離において有利に利用することができる。また、本発明による遺伝子マーカーを構成するポリヌクレオチドの発現を制御することにより、細胞の心筋分化を制御することが可能となる。よって、本発明における上記ポリヌクレオチドは、心筋分化機序の詳細の解明や心筋細胞の製造において有利に利用することができる。よって、かかる本発明が提供されることは、心疾患の治療において意義があるといえる。   According to the present invention, it is possible to accurately detect the myocardial differentiation activity of cells in an undifferentiated stage by using the above marker. Therefore, the marker according to the present invention can be advantageously used in the quality evaluation of undifferentiated cells and the isolation of undifferentiated cells having high myocardial differentiation ability. Further, by controlling the expression of the polynucleotide constituting the gene marker according to the present invention, it becomes possible to control the myocardial differentiation of cells. Therefore, the polynucleotide in the present invention can be advantageously used for elucidating the details of the myocardial differentiation mechanism and producing cardiomyocytes. Therefore, it can be said that the provision of the present invention is significant in the treatment of heart diseases.

図1Aは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における収縮ノジュール数の時間経過を示す図である。 また、図1Bは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における収縮ノジュールサイズの時間経過を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing the time course of the number of contractile nodules in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). FIG. 1B is a diagram showing the time course of contraction nodule size in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). 図2Aは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における、MLC2a遺伝子の発現の時間経過を示す図である。図2Bは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における、MLC2v遺伝子の発現の時間経過を示す図である。図2Cは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における、αMHC遺伝子の発現の時間経過を示す図である。図2Dは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における、βMHC遺伝子の発現の時間経過を示す図である。図2Eは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における、Nkx2.5遺伝子の発現の時間経過を示す図である。図2Fは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における、GATA4遺伝子の発現の時間経過を示す図である。図2Gは、細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における、MEF2C遺伝子の発現の時間経過を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing the time course of MLC2a gene expression in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). FIG. 2B is a diagram showing the time course of MLC2v gene expression in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). FIG. 2C is a diagram showing the time course of αMHC gene expression in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). FIG. 2D shows the time course of βMHC gene expression in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). FIG. 2E shows the time course of Nkx2.5 gene expression in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). FIG. 2F is a diagram showing the time course of GATA4 gene expression in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). FIG. 2G is a diagram showing the time course of MEF2C gene expression in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52). 図3Aは、心筋細胞分化を誘導した細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における心筋細胞マーカー遺伝子のmRNA発現データを主成分分析した際のスクリープロットを示す図である。また、図3Bは、心筋細胞分化を誘導した細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における心筋細胞マーカー遺伝子のmRNA発現データを主成分分析した際の変量プロットを示す図である。FIG. 3A is a diagram showing a scree plot when principal component analysis is performed on mRNA expression data of a cardiomyocyte marker gene in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52) in which cardiomyocyte differentiation has been induced. FIG. 3B is a diagram showing a variable plot when principal component analysis was performed on the mRNA expression data of the cardiomyocyte marker gene in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52) in which cardiomyocyte differentiation was induced. . 図4Aは、心筋分化を誘導した細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における心筋細胞マーカー遺伝子のmRNA発現量データを主成分分析した際の第1主成分得点の時間経過を示す図である。また、図4Bは、心筋分化を誘導した細胞株(P19、CL6、G26、G36、G45およびG52)における心筋細胞マーカー遺伝子のmRNA発現量データを主成分分析した際の第2主成分得点の時間経過を示す図である。FIG. 4A shows the time course of the first principal component score when principal component analysis was performed on the mRNA expression level data of the cardiomyocyte marker gene in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52) in which myocardial differentiation was induced. FIG. FIG. 4B shows the time of the second principal component score when principal component analysis was performed on the mRNA expression level data of the cardiomyocyte marker gene in cell lines (P19, CL6, G26, G36, G45 and G52) in which myocardial differentiation was induced. It is a figure which shows progress. 図5Aは、RNAi処理によるG52細胞のCMP2遺伝子の発現量の変化を示す図である。また、図5Bは、RNAi処理よるG52細胞のCMP13遺伝子の発現量の変化を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing changes in the expression level of the CMP2 gene in G52 cells due to RNAi treatment. FIG. 5B shows changes in the expression level of the CMP13 gene in G52 cells due to RNAi treatment. 図6は、CMP2またはCMP13遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of CMP2 or CMP13 gene is suppressed by RNAi. 図7AおよびBは、RNAi処理によるG52細胞のCMP1〜24遺伝子の発現量の変化を示す図である。7A and 7B are diagrams showing changes in the expression level of CMP1-24 gene in G52 cells by RNAi treatment. 図8A〜Cは、CMP1〜3遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。8A to 8C are diagrams showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of CMP1 to 3 genes was suppressed by RNAi. 図8D〜Fは、CMP4〜6遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。8D to 8F are diagrams showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of CMP4 to 6 genes was suppressed by RNAi. 図8G〜Iは、CMP7〜9遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。FIGS. 8G to I are diagrams showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of CMP7-9 gene is suppressed by RNAi. 図8J〜Lは、CMP10〜13遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。8J-L are diagrams showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of CMP10-13 genes was suppressed by RNAi. 図8M〜Oは、CMP14〜16遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。8M to O are diagrams showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of the CMP14-16 gene was suppressed by RNAi. 図8P〜Rは、CMP17〜20遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。FIGS. 8P to 8R are diagrams showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of CMP17-20 gene was suppressed by RNAi. 図8S〜Uは、CMP21〜24遺伝子の発現をRNAiで抑制した際のG52細胞の心筋分化活性の時間経過を示す図である。8S to U are diagrams showing the time course of myocardial differentiation activity of G52 cells when the expression of CMP21-24 gene was suppressed by RNAi.

遺伝子マーカー
本発明による遺伝子マーカーは、以下にCMP1〜24として記載されるCMP遺伝子を含んでなる。かかる遺伝子マーカーの細胞における発現量を測定することにより、細胞の心筋分化活性を簡易に検出することが可能となる。
Genetic marker The genetic marker according to the present invention comprises the CMP genes described below as CMP1-24. By measuring the expression level of such a gene marker in cells, it becomes possible to easily detect the myocardial differentiation activity of the cells.

CMP遺伝子の配列情報の詳細は、公知のデータベースにおいて取得することができ、例えば、CMP1はアメリカ合衆国国立バイオテクノロジー情報センター(National Center for Biotechnology Information:NCBI)のRefSeqデータベースにおけるアクセッション番号NM_027547に相当し、CMP2は同アクセッション番号 NM_178737に相当し、CMP3は同アクセッション番号 NM_144888に相当し、CMP4は同アクセッション番号 NM_182991に相当し、CMP5は同アクセッション番号 NM_029537に相当し、CMP6は同アクセッション番号 NM_009982に相当し、CMP7は同アクセッション番号 NM_010169に相当し、CMP8は同アクセッション番号 NM_011348に相当し、CMP9は同アクセッション番号 NM_030700に相当し、CMP10は同アクセッション番号 NM_025582に相当し、CMP11は同アクセッション番号 NM_133362に相当し、CMP12は同アクセッション番号 NM_025422に相当し、CMP13は同アクセッション番号 NM_021457に相当し、CMP14は同アクセッション番号 NM_130895に相当し、CMP15は同アクセッション番号 NM_010331に相当し、CMP16は同アクセッション番号 NM_018763に相当し、CMP17は同アクセッション番号 AK036481に相当し、CMP18は同アクセッション番号 XM_619720に相当し、CMP20は同アクセッション番号 NM_010363に相当し、CMP21は同アクセッション番号 AK003902に相当し、CMP22は同アクセッション番号 NM_031998に相当し、CMP23は同アクセッション番号 NM_010447に相当し、CMP24は同アクセッション番号 NM_009627に相当し、CMP19は国際塩基配列データベース(the International Nucleotide Sequence Databases:INSD)におけるアクセッション番号BB119527に相当する。   Details of the sequence information of the CMP gene can be obtained in a known database, for example, CMP1 corresponds to the accession number NM_027547 in the RefSeq database of the National Center for Biotechnology Information (NCBI), CMP2 corresponds to the same accession number NM_178737, CMP3 corresponds to the same accession number NM_144888, CMP4 corresponds to the same accession number NM_182991, CMP5 corresponds to the same accession number NM_029537, and CMP6 corresponds to the same accession number. It corresponds to NM_009982, CMP7 corresponds to the same accession number NM_010169, CMP8 corresponds to the same accession number NM_011348, CMP9 corresponds to the same accession number NM_030700, CMP10 corresponds to the same accession number NM_025582, and C MP11 corresponds to the same accession number NM_133362, CMP12 corresponds to the same accession number NM_025422, CMP13 corresponds to the same accession number NM_021457, CMP14 corresponds to the same accession number NM_130895, and CMP15 corresponds to the same accession number. It corresponds to NM_010331, CMP16 corresponds to the same accession number NM_018763, CMP17 corresponds to the same accession number AK036481, CMP18 corresponds to the same accession number XM_619720, CMP20 corresponds to the same accession number NM_010363, CMP21 Corresponds to the same accession number AK003902, CMP22 corresponds to the same accession number NM_031998, CMP23 corresponds to the same accession number NM_010447, CMP24 corresponds to the same accession number NM_009627, and CMP19 corresponds to the international nucleotide sequence database. the International Nucleotide Sequence Databases: corresponding to the accession number BB119527 in INSD).

また、上記CMP遺伝子の具体的なヌクレオチド配列としては、以下の配列が挙げられる。すなわち、CMP1は配列番号1で表されるものであり、CMP2は配列番号3で表されるものであり、CMP3は配列番号5で表されるものであり、CMP4は配列番号7で表されるものであり、CMP5は配列番号9で表されるものであり、CMP6は配列番号11で表されるものであり、CMP7は配列番号13で表されるものであり、CMP8は配列番号15で表されるものであり、CMP9は配列番号17で表されるものであり、CMP10は配列番号19で表されるものであり、CMP11は配列番号21で表されるものであり、CMP12は配列番号23で表されるものであり、CMP13は配列番号25で表されるものであり、CMP14は配列番号27で表されるものであり、CMP15は配列番号29で表されるものであり、CMP16は配列番号31で表されるものであり、CMP17は配列番号33で表されるものであり、CMP18は配列番号34で表されるものであり、CMP19は配列番号36で表されるものであり、CMP20は配列番号37で表されるものであり、CMP21は配列番号39で表されるものであり、CMP22は配列番号41で表されるものであり、CMP23は配列番号43で表されるものであり、CMP24は配列番号45で表されるものである。したがって、本発明の一つの態様によれば、遺伝子マーカーは、配列番号1、配列番号3、配列番号5、配列番号7、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号15、配列番号17、配列番号19、配列番号21、配列番号23、配列番号25、配列番号27、配列番号29、配列番号31、配列番号33、配列番号34、配列番号36、配列番号37、配列番号39、配列番号41、配列番号43、または配列番号45で表されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドである。   Specific examples of the nucleotide sequence of the CMP gene include the following sequences. That is, CMP1 is represented by SEQ ID NO: 1, CMP2 is represented by SEQ ID NO: 3, CMP3 is represented by SEQ ID NO: 5, and CMP4 is represented by SEQ ID NO: 7. CMP5 is represented by SEQ ID NO: 9, CMP6 is represented by SEQ ID NO: 11, CMP7 is represented by SEQ ID NO: 13, and CMP8 is represented by SEQ ID NO: 15. CMP9 is represented by SEQ ID NO: 17, CMP10 is represented by SEQ ID NO: 19, CMP11 is represented by SEQ ID NO: 21, and CMP12 is represented by SEQ ID NO: 23. CMP13 is represented by SEQ ID NO: 25, CMP14 is represented by SEQ ID NO: 27, and CMP15 is represented by SEQ ID NO: 29. CMP16 is represented by SEQ ID NO: 31, CMP17 is represented by SEQ ID NO: 33, CMP18 is represented by SEQ ID NO: 34, and CMP19 is represented by SEQ ID NO: 36. CMP20 is represented by SEQ ID NO: 37, CMP21 is represented by SEQ ID NO: 39, CMP22 is represented by SEQ ID NO: 41, and CMP23 is represented by SEQ ID NO: 43. CMP24 is represented by SEQ ID NO: 45. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the gene marker is SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 39, A polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 41, SEQ ID NO: 43, or SEQ ID NO: 45.

また、CMP遺伝子のうち、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20およびCMP24は、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が増加することを特徴とするものである。したがって、本発明の好ましい態様によれば、遺伝子マーカーは、配列番号1、配列番号3、配列番号5、配列番号7、配列番号9、配列番号11、配列番号15、配列番号17、配列番号19、配列番号25、配列番号34、配列番号37または配列番号45で表されるヌクレオチド配列からなるものであり、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が増加することを特徴とするものである。   Among the CMP genes, CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 and CMP24 are characterized in that the expression level in the cells increases when the myocardial differentiation activity of the cells increases. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the gene marker is SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19 , Comprising a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 45, wherein the expression level in the cell increases when the myocardial differentiation activity of the cell increases Is.

また、CMP遺伝子のうち、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21およびCMP23は、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が減少することを特徴とするものである。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、遺伝子マーカーは、配列番号13、配列番号23、配列番号31、配列番号33、配列番号39または配列番号43で表されるヌクレオチド配列からなるものであり、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が減少することを特徴とするものである。   Among the CMP genes, CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 and CMP23 are characterized in that the expression level in the cells decreases when the myocardial differentiation activity of the cells increases. Therefore, according to another preferred embodiment of the present invention, the gene marker consists of a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 43. In addition, when the myocardial differentiation activity of a cell increases, the expression level in the cell decreases.

また、本発明による遺伝子マーカーは、CMP1〜24と、機能的に同等なポリヌクレオチドも包含する。ここで、「機能的に同等」とは、CMP遺伝子と同等に、細胞の心筋分化活性と相関を示すことを好ましくは意味する。さらに、本発明による上記ポリヌクレチオドは、心筋分化制御に利用しうるものである。したがって、かかるポリヌクレチオドと機能的に同等なポリヌクレチオドは、より好ましくは、CMP遺伝子と同等な細胞の心筋分化制御活性を有するものである。上記ポリヌクレオチドとCMP遺伝子との機能的同等性は、例えば、後述する本発明による核酸分子またはプライマーを用い、ポリヌクレオチドの発現量を測定し、該発現量と、拍動を生ずる細胞の数や大きさとの相関を公知の統計手法により決定し、CMP遺伝子のそれと比較することにより簡易に決定することができる。   The gene marker according to the present invention also includes polynucleotides functionally equivalent to CMP1-24. Here, “functionally equivalent” preferably means that it correlates with the myocardial differentiation activity of cells, as in the case of the CMP gene. Furthermore, the polynucleotide according to the present invention can be used for myocardial differentiation control. Therefore, a polynucleotide functionally equivalent to such a polynucleotide is more preferably one having cell myocardial differentiation control activity equivalent to that of the CMP gene. The functional equivalence between the polynucleotide and the CMP gene is determined by, for example, measuring the expression level of the polynucleotide using a nucleic acid molecule or primer according to the present invention, which will be described later, and the number of cells that cause pulsation. The correlation with the size can be easily determined by determining by a known statistical method and comparing it with that of the CMP gene.

また、本発明による遺伝子マーカーは、心筋分化活性の指標となる限り、CMP遺伝子と配列相同性を有するものであってもよい。そして、本発明の好ましい態様によれば、遺伝子マーカーは、CMP遺伝子をコードするヌクレオチド配列と少なくとも70%の相同性を有するヌクレオチド配列からなり、かつCMP遺伝子と機能的に同等なポリヌクレオチドからなる。また、かかる配列相同性は、より好ましくは75%以上であり、さらに好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは85%以上である。   Moreover, the gene marker according to the present invention may have sequence homology with the CMP gene as long as it serves as an index of myocardial differentiation activity. And according to a preferred embodiment of the present invention, the gene marker consists of a nucleotide sequence having at least 70% homology with the nucleotide sequence encoding the CMP gene, and consisting of a polynucleotide functionally equivalent to the CMP gene. Further, such sequence homology is more preferably 75% or more, still more preferably 80% or more, and further preferably 85% or more.

本発明において、上記ヌクレオチド配列やアミノ酸配列の相同性は、公知の手法によって決定されるものであり、かかる手法としては、例えば、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90,5873−5877(1993)〕等が挙げられる。また、このアルゴリズムに基づいて、BLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されており〔Altschul et al.J.Mol.Biol.,215,403−410(1990)〕、本発明においても利用することができる。さらに、他の好ましい手法としては、遺伝情報処理ソフトウェア GENETYX(ゼネティックス社製)を用いる手法が挙げられる。GENETYXを用いる場合には、BLASTによる解析のほかにLipman−Pearson法によるホモロジー解析を行うことができ、本発明における相同性決定において有利に利用することができる。   In the present invention, the homology between the nucleotide sequence and the amino acid sequence is determined by a known method. Examples of such a method include algorithm BLAST [Proc. By Karlin and Altschul]. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873-5877 (1993)]. Based on this algorithm, programs called BLASTN and BLASTX have been developed [Altschul et al. J. et al. Mol. Biol. , 215, 403-410 (1990)], and can also be used in the present invention. Furthermore, another preferred method is a method using genetic information processing software GENETYX (manufactured by Genetics). When GENETYX is used, in addition to BLAST analysis, homology analysis by Lipman-Pearson method can be performed, which can be advantageously used in determining homology in the present invention.

また、本発明による遺伝子マーカーの一部は、CMP遺伝子のタンパク質コード領域のヌクレオチド配列からなる。すなわち、CMP遺伝子のうち、CMP1〜16、18、20〜24は、ポリペプチドをコードするものである。具体的には、CMP遺伝子において、配列番号1(CMP1:特に、第64〜1863ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号2で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号3(CMP2:特に、第230〜2644ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号4で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号5(CMP3:特に、第277〜1788ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号6で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号7(CMP4:特に、第42〜1055ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号8で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号9(CMP5:特に、第99〜779ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号10で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号11(CMP6:特に、第70〜1458ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号12で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号13(CMP7:特に、第60〜1352ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号14で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号15(CMP8:特に、第610〜2943ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号16で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号17(CMP9:特に、第77〜1927ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号18で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号19(CMP10:特に、第40〜645ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号20で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号21(CMP11:特に、第234〜767ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号22で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号23(CMP12:特に、第301〜960ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号24で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号25(CMP13:特に、第392〜2320ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号26で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号27(CMP14:特に、第396〜2501ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号28で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号29(CMP15:特に、第97〜1962ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号30で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号31(CMP16:特に、第470〜1921ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号32で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号34(CMP18:特に、第92〜1774ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号35で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号37(CMP20:特に、第113〜763ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号38で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号39(CMP21:特に、第221〜457ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号40で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号41(CMP22:特に、第14〜1135ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号42で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号43(CMP23:特に、第25〜987ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号44で表されるアミノ酸配列をコードするものであり、配列番号45(CMP24:特に、第176〜730ヌクレオチドで表されるヌクレオチド配列)は、配列番号46で表されるアミノ酸配列をコードするものである。   A part of the gene marker according to the present invention consists of the nucleotide sequence of the protein coding region of the CMP gene. That is, among CMP genes, CMP1-16, 18, 20-24 encode polypeptides. Specifically, in the CMP gene, SEQ ID NO: 1 (CMP1: especially a nucleotide sequence represented by nucleotides 64 to 1863) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and SEQ ID NO: 3 (CMP2: In particular, the nucleotide sequence represented by nucleotides 230 to 2644) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and SEQ ID NO: 5 (CMP3: In particular, represented by nucleotides 277 to 1788) Nucleotide number sequence) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, and SEQ ID NO: 7 (CMP4: in particular, nucleotide sequence represented by nucleotides 42 to 1055) is represented by SEQ ID NO: 8. SEQ ID NO: 9 (CMP5: in particular, the 99th to 779th nucleotides) The nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 10 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10, and SEQ ID NO: 11 (CMP6: in particular, the nucleotide sequence represented by nucleotides 70 to 1458) is represented by SEQ ID NO: 12 SEQ ID NO: 13 (CMP7: in particular, the nucleotide sequence represented by nucleotides 60 to 1352) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14. SEQ ID NO: 15 (CMP8: in particular, the nucleotide sequence represented by nucleotides 610 to 2943) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16, and SEQ ID NO: 17 (CMP9: in particular, 77th to Nucleotide sequence represented by 1927 nucleotides) is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18. SEQ ID NO: 19 (CMP10: in particular, nucleotide sequence represented by nucleotides 40 to 645) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20, and SEQ ID NO: 21 (CMP11: In particular, the nucleotide sequence represented by nucleotides 234 to 767) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, and SEQ ID NO: 23 (CMP12: in particular, the nucleotide represented by nucleotides 301 to 960). Sequence) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24, and SEQ ID NO: 25 (CMP13: in particular, the nucleotide sequence represented by nucleotides 392 to 2320) is the amino acid represented by SEQ ID NO: 26. SEQ ID NO: 27 (CMP14: in particular, 396-250 Nucleotide sequence represented by 1 nucleotide) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28, and SEQ ID NO: 29 (CMP15: in particular, nucleotide sequence represented by nucleotides 97 to 1962) SEQ ID NO: 31 (CMP16: in particular, nucleotide sequence represented by nucleotides 470 to 1921) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 (CMP18: in particular, nucleotide sequence represented by nucleotides 92 to 1774) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 35, and SEQ ID NO: 37 (CMP20: Nucleotide sequence represented by 113-763 nucleotides) is represented by SEQ ID NO: 38 SEQ ID NO: 39 (CMP21: in particular, nucleotide sequence represented by nucleotides 221 to 457) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40, and SEQ ID NO: 39 41 (CMP22: in particular, the nucleotide sequence represented by the 14th to 1135th nucleotides) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 42, and SEQ ID NO: 43 (CMP23: in particular, the 25th to 987th nucleotides). The nucleotide sequence represented) encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 44, and SEQ ID NO: 45 (CMP24: in particular, the nucleotide sequence represented by nucleotides 176 to 730) is represented by SEQ ID NO: 46. It encodes the amino acid sequence represented.

したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、遺伝子マーカーは、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号28、配列番号30、配列番号32、配列番号35、配列番号38、配列番号40、配列番号42、配列番号44または配列番号46で表されるアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなるものである。   Therefore, according to another preferred embodiment of the present invention, the gene marker is SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 42, SEQ ID NO: 44 Or it consists of the nucleotide sequence which codes the amino acid sequence represented by sequence number 46.

また、上述の通り、蛋白質コード領域を有するCMP遺伝子のうち、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20およびCMP24は、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が増加する。したがって、本発明の好ましい態様によれば、遺伝子マーカーは、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号26、配列番号35、配列番号38または配列番号46で表されるアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなるものであり、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が増加することを特徴とするものである。   As described above, among the CMP genes having a protein coding region, CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20, and CMP24 have an increased expression level in cells when the myocardial differentiation activity of the cells increases. . Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the gene markers are SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20 , SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 38, or SEQ ID NO: 46, which comprises a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence, and when the myocardial differentiation activity of the cell increases, the expression level in the cell increases. It is characterized by this.

また、蛋白質コード領域を有するCMP遺伝子のうち、CMP7、CMP12、CMP16、CMP21およびCMP23は、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が減少する。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、遺伝子マーカーは、配列番号14、配列番号24、配列番号32、配列番号40または配列番号44で表されるアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなるものであり、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が減少することを特徴とするものである。   Among CMP genes having a protein coding region, CMP7, CMP12, CMP16, CMP21 and CMP23 have a decreased expression level in cells when the myocardial differentiation activity of the cells is increased. Therefore, according to another preferred embodiment of the present invention, the gene marker consists of a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 44 And when the myocardial differentiation activity of the cells increases, the expression level in the cells decreases.

また、本発明による遺伝子マーカーは、上記アミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列であって、かつ上記アミノ酸配列と機能的に同等なアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなる、ポリヌクレオチドを含んでなる。ここで、上記「1個または数個」は、好ましくは1〜5個であり、より好ましくは1〜2個である。   The gene marker according to the present invention is an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence, and is functionally equivalent to the amino acid sequence. A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence. Here, the “one or several” is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 2.

さらに、本発明の別の好ましい態様によれば、遺伝子マーカーは、上記アミノ酸配列と少なくとも60%の相同性を有するアミノ酸配列であって、かつ上記アミノ酸配列と機能的に同等なアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなる、ポリヌクレオチドを含んでなる。さらに、上記遺伝子マーカーにおける相同性は、より好ましくは70%以上であり、さらに好ましくは80%以上である。   Furthermore, according to another preferred embodiment of the present invention, the genetic marker encodes an amino acid sequence having at least 60% homology with the amino acid sequence and functionally equivalent to the amino acid sequence. A polynucleotide comprising a nucleotide sequence. Furthermore, the homology in the gene marker is more preferably 70% or more, and still more preferably 80% or more.

また、上記遺伝子マーカーは、心筋分化活性の指標としうる限り、CMP遺伝子または該遺伝子と機能的に同等なポリヌクレオチドのフラグメントであってもよい。したがって、本発明の別の態様によれば、遺伝子マーカーは、CMP遺伝子または該遺伝子と機能的に同等なポリヌクレオチドの部分配列からなる。かかるポリヌクレオチドの有するヌクレオチド残基数は、心筋分化活性の指標としうる限り限定されないが、例えば、100ヌクレオチド残基以上である。   The gene marker may be a CMP gene or a fragment of a polynucleotide functionally equivalent to the gene as long as it can be used as an index of myocardial differentiation activity. Therefore, according to another aspect of the present invention, the gene marker consists of a CMP gene or a partial sequence of a polynucleotide functionally equivalent to the gene. The number of nucleotide residues of such a polynucleotide is not limited as long as it can be used as an index of myocardial differentiation activity, but is, for example, 100 nucleotide residues or more.

上述の遺伝子マーカーは、DNAであってもRNAであってもよい。より具体的には、上記遺伝子マーカーは、ゲノム中に存在するDNAであってもよく、その転写産物であるmRNAに対して生成させたcDNAであってもよい。また、上記mRNAを直接遺伝子マーカーとして用いてもよく、本発明にはかかる態様も包含される。したがって、本発明の別の態様によれば、遺伝子マーカーは、CMP遺伝子またはこれと機能的に同等な遺伝子をコードする上記ヌクレオチド配列において、チミン残基をウラシル残基に置換した、リボヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドを含んでなる。   The gene marker described above may be DNA or RNA. More specifically, the gene marker may be DNA existing in the genome or cDNA generated for mRNA that is a transcription product thereof. In addition, the above mRNA may be directly used as a gene marker, and the present invention includes such an embodiment. Therefore, according to another aspect of the present invention, a gene marker is obtained from a ribonucleotide sequence obtained by substituting a uracil residue for a thymine residue in the above nucleotide sequence encoding a CMP gene or a functionally equivalent gene thereof. A polynucleotide comprising:

また、上記遺伝子マーカーを構成するポリヌクレオチドは、一本鎖であっても、相補鎖がハイブリダイズした二本鎖であってもよい。   Further, the polynucleotide constituting the gene marker may be a single strand or a double strand in which a complementary strand is hybridized.

ポリペプチドマーカー
また、本発明によれば、CMP遺伝子の発現産物を細胞の心筋分化活性の検出用マーカーとして利用することができる。そして、かかるマーカーとしては、上記CMP遺伝子1〜16、18、20〜24にコードされるポリペプチドからなるマーカーが挙げられる。したがって、本発明の別の態様によれば、細胞の心筋分化活性を検出するためのポリペプチドマーカーは、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号28、配列番号30、配列番号32、配列番号35、配列番号38、配列番号40、配列番号42、配列番号44または配列番号46で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドを含んでなる。
Polypeptide Marker According to the present invention, the expression product of CMP gene can be used as a marker for detecting myocardial differentiation activity of cells. And as this marker, the marker which consists of polypeptide encoded by said CMP gene 1-16, 18, 20-24 is mentioned. Therefore, according to another aspect of the present invention, polypeptide markers for detecting myocardial differentiation activity of cells are SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12. , SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: It comprises a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 42, SEQ ID NO: 44 or SEQ ID NO: 46.

また、蛋白質コード領域を有するCMP遺伝子のうち、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20およびCMP24のコードするポリペプチドは細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が増加しうる。したがって、本発明の好ましい態様によれば、上記ポリペプチドマーカーは、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号26、配列番号35、配列番号38または配列番号46で表されるアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなるものであり、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が増加することを特徴とするものである。   In addition, among the CMP genes having protein coding regions, polypeptides encoded by CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 and CMP24 increase the expression level in cells when the myocardial differentiation activity of the cells increases. sell. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the polypeptide marker comprises SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, sequence No. 20, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 38 or a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 46, and when the myocardial differentiation activity of the cell is increased, the expression level in the cell is It is characterized by increasing.

また、蛋白質コード領域を有するCMP遺伝子のうち、CMP7、CMP12、CMP16、CMP21およびCMP23のコードするポリペプチドは、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が減少しうる。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、上記ポリペプチドマーカーは、配列番号14、配列番号24、配列番号32、配列番号40または配列番号44で表されるアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなるものであり、細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が減少することを特徴とするものである。   In addition, among the CMP genes having a protein coding region, the polypeptide encoded by CMP7, CMP12, CMP16, CMP21 and CMP23 can decrease the expression level in cells when the myocardial differentiation activity of the cells increases. Therefore, according to another preferred aspect of the present invention, the polypeptide marker is a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 44. When the myocardial differentiation activity of a cell increases, the expression level in the cell decreases.

さらに、CMP遺伝子と機能的に同等な遺伝子にコードされるポリペプチドもまた、細胞の心筋分化活性の指標とすることができる。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、上記ポリペプチドマーカーは、上記アミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつCMP遺伝子にコードされるポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを含んでなる。   Furthermore, a polypeptide encoded by a gene functionally equivalent to the CMP gene can also be used as an indicator of cell myocardial differentiation activity. Therefore, according to another preferred embodiment of the present invention, the polypeptide marker consists of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence, and It comprises a polypeptide that is functionally equivalent to the polypeptide encoded by the CMP gene.

また、本発明の別の好ましい態様によれば、ポリペプチドマーカーは、上記アミノ酸配列と少なくとも60%の相同性を有するアミノ酸配列からなり、かつCMP遺伝子にコードされるポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを含んでなる。   According to another preferred embodiment of the present invention, the polypeptide marker comprises an amino acid sequence having at least 60% homology with the amino acid sequence and is functionally equivalent to a polypeptide encoded by the CMP gene. Comprising a polypeptide.

また、本発明によるポリペプチドマーカーは、心筋分化活性の指標としうる限り、CMP遺伝子またはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドにコードされるポリペプチドの全配列を有する必要はなく、その部分配列であってもよい。よって、本発明によるポリペプチドマーカーは、上述のポリペプチドのフラグメントを包含する。そして、かかるフラグメントの有するアミノ酸残基は、例えば、13個以上とされる。   In addition, the polypeptide marker according to the present invention does not need to have the entire sequence of the polypeptide encoded by the CMP gene or a functionally equivalent polynucleotide as long as it can be used as an index of myocardial differentiation activity. There may be. Thus, a polypeptide marker according to the present invention encompasses fragments of the aforementioned polypeptides. And the amino acid residue which such a fragment has is made into 13 or more, for example.

細胞
上記遺伝子マーカーおよびポリペプチドマーカーは、いずれも未分化段階において、細胞の心筋分化活性の指標として用いることができる。したがって、本発明における細胞は、未分化細胞である。また、本発明における細胞は、好ましくは哺乳動物由来細胞であり、より好ましくはヒト、マウスまたはサル由来細胞である。
Cells Both the above gene marker and polypeptide marker can be used as an index of myocardial differentiation activity of cells in the undifferentiated stage. Therefore, the cell in the present invention is an undifferentiated cell. The cell in the present invention is preferably a mammal-derived cell, more preferably a human, mouse or monkey-derived cell.

核酸分子/プローブ
また、本発明による遺伝子マーカーを指標として細胞の心筋分化活性を検出するために、本発明による遺伝子マーカーを構成するポリヌクレオチドまたはこれと相補的なポリヌクレオチドを標的として、該ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズうる核酸分子を用いることができる。ここで、相補的とは、2つのヌクレオチドがハイブリダイゼーション条件下において、対合しうるものであることを意味し、例えば、アデニン(A)とチミン(T)またはウラシル(U)との関係、シトシン(C)とグアニン(G)との関係をいう。
Nucleic acid molecule / probe Further , in order to detect the myocardial differentiation activity of a cell using the gene marker according to the present invention as an indicator, the polynucleotide constituting the gene marker according to the present invention or a polynucleotide complementary thereto is used as a target, And nucleic acid molecules that can hybridize under stringent conditions. Here, complementary means that two nucleotides can be paired under hybridization conditions, for example, the relationship between adenine (A) and thymine (T) or uracil (U), It refers to the relationship between cytosine (C) and guanine (G).

また、本発明において「ハイブリダイズする」とは、本発明による核酸分子が通常のハイブリダイゼーション条件下、好ましくはストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で遺伝子マーカーにハイブリダイズし、遺伝子マーカー以外のヌクレオチド分子にはハイブリダイズしないことを意味する。ストリンジェントな条件は、本発明による核酸分子とその相補鎖との二重鎖の融解温度Tm(℃)およびハイブリダイゼーション溶液の塩濃度等に依存して決定することができ、例えば、J. Sambrook, E. F. Frisch, T. Maniatis; Molecular Cloning 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory (1989)等を参照することができる。例えば、使用する核酸分子の融解温度よりわずかに低い温度下でハイブリダイゼーションを行なうと、核酸分子を遺伝子マーカーに特異的にハイブリダイズさせることができる。また、本発明による遺伝子マーカーにハイブリダイズする核酸分子は、特異的なハイブリダイズが可能であれば、その遺伝子マーカーに対して完全に相補的である必要はないが、好ましくは、その遺伝子マーカーに相補的なヌクレオチド分子の全部または一部の配列を含んでなるものとする。   In the present invention, “hybridize” means that the nucleic acid molecule according to the present invention hybridizes to a gene marker under normal hybridization conditions, preferably under stringent hybridization conditions, to nucleotide molecules other than gene markers. Means not hybridized. Stringent conditions can be determined depending on the melting temperature Tm (° C.) of the duplex between the nucleic acid molecule of the present invention and its complementary strand, the salt concentration of the hybridization solution, etc., for example, J. Sambrook , EF Frisch, T. Maniatis; Molecular Cloning 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory (1989), and the like. For example, when hybridization is performed at a temperature slightly lower than the melting temperature of the nucleic acid molecule to be used, the nucleic acid molecule can be specifically hybridized to the gene marker. In addition, the nucleic acid molecule that hybridizes to the gene marker according to the present invention does not need to be completely complementary to the gene marker, as long as specific hybridization is possible. It shall comprise the sequence of all or part of a complementary nucleotide molecule.

本発明において「核酸分子」は、DNA、RNA、およびPNA(peptide nucleic acid)を含む意味で用いられる。本発明の好ましい態様によれば、核酸分子はDNAまたはRNAである。   In the present invention, “nucleic acid molecule” is used to mean DNA, RNA, and PNA (peptide nucleic acid). According to a preferred embodiment of the invention, the nucleic acid molecule is DNA or RNA.

本発明による核酸分子のヌクレオチド配列は、当業者により適宜設計されうる。本発明による核酸分子は上述の通り、遺伝子マーカーを標的とするが、検出の標的をゲノムとする場合には、本発明による核酸分子は、エクソンにハイブリダイズする部分だけでなく、イントロンにハイブリダイズする部分をも含むことができる。   The nucleotide sequence of the nucleic acid molecule according to the present invention can be appropriately designed by those skilled in the art. As described above, the nucleic acid molecule according to the present invention targets a gene marker, but when the detection target is a genome, the nucleic acid molecule according to the present invention hybridizes not only to a portion that hybridizes to an exon, but also to an intron. A portion to be included.

本発明による核酸分子は、上記遺伝子マーカーの検出において、核酸プローブとして用いることができる。この目的のためには、該核酸プローブは、市販のオリゴヌクレオチド合成機等を用いて合成オリゴヌクレオチドとして作製してもよいし、あるいは、制限酵素処理等によって取得される二本鎖DNA断片として作製してもよい。   The nucleic acid molecule according to the present invention can be used as a nucleic acid probe in the detection of the gene marker. For this purpose, the nucleic acid probe may be prepared as a synthetic oligonucleotide using a commercially available oligonucleotide synthesizer or the like, or as a double-stranded DNA fragment obtained by restriction enzyme treatment or the like. May be.

本発明による核酸分子を核酸プローブとして用いる場合、核酸分子の鎖長は18ヌクレオチド以上とすることが好ましく、また、30ヌクレオチド以下、より好ましくは24ヌクレオチド以下とすることが好ましい。   When the nucleic acid molecule according to the present invention is used as a nucleic acid probe, the chain length of the nucleic acid molecule is preferably 18 nucleotides or more, and preferably 30 nucleotides or less, more preferably 24 nucleotides or less.

さらに、本発明による核酸分子を核酸プローブとして用いる場合、該核酸分子を適宜標識することが好ましい。標識する方法としては、T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて、オリゴヌクレオチドの5’端を32Pでリン酸化することにより標識する方法、およびクレノウ酵素等のDNAポリメラーゼを用い、ランダムヘキサマーオリゴヌクレオチド等をプライマーとして32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を取り込ませる方法(ランダムプライム法等)が挙げられる。   Furthermore, when the nucleic acid molecule according to the present invention is used as a nucleic acid probe, it is preferable to appropriately label the nucleic acid molecule. As a labeling method, a method of labeling by phosphorylating the 5 ′ end of the oligonucleotide with 32P using T4 polynucleotide kinase, and a DNA polymerase such as Klenow enzyme, a random hexamer oligonucleotide or the like as a primer And a method of incorporating a substrate base labeled with an isotope such as 32P, a fluorescent dye, biotin or the like (random prime method or the like).

また、本発明による核酸分子は、本発明による遺伝子マーカーの検出において、核酸増幅用プライマーとして用いることができる。本発明による核酸分子を核酸増幅用プライマーとして用いる場合、核酸分子の鎖長は18〜30ヌクレオチドとすることが好ましく、より好ましくは18〜24ヌクレオチドとする。   Moreover, the nucleic acid molecule according to the present invention can be used as a primer for nucleic acid amplification in the detection of the gene marker according to the present invention. When the nucleic acid molecule according to the present invention is used as a primer for nucleic acid amplification, the chain length of the nucleic acid molecule is preferably 18-30 nucleotides, more preferably 18-24 nucleotides.

核酸増幅法は、通常、プライマーのペアを用いて実施される。したがって、本発明によれば、上記遺伝子マーカーを検出するためのプライマーペアであって、本発明による遺伝子マーカーの全部または一部を増幅しうるプライマーペアが提供される。このようなプライマーペアを構成する2本のプライマーとしては、本発明による核酸分子を用いることができる。このようなプライマーは、増幅の対象となる領域のヌクレオチド配列に基づいて当業者が適宜設計することができる。例えば、プライマーペアの一方のプライマーを、増幅対象領域のヌクレオチド配列中における5’末端部分の配列を有するものとし、他方のプライマーを、増幅対象領域の相補鎖のヌクレオチド配列中における5’末端部分の配列を有するものとすることができる。   The nucleic acid amplification method is usually performed using a pair of primers. Therefore, according to the present invention, there is provided a primer pair for detecting the gene marker, which can amplify all or part of the gene marker according to the present invention. As the two primers constituting such a primer pair, the nucleic acid molecule according to the present invention can be used. Such a primer can be appropriately designed by those skilled in the art based on the nucleotide sequence of the region to be amplified. For example, one primer of the primer pair has a 5 ′ terminal sequence in the nucleotide sequence of the amplification target region, and the other primer has a 5 ′ terminal sequence in the nucleotide sequence of the complementary strand of the amplification target region. It can have an array.

また、本発明の好ましい態様によれば、上記遺伝子マーカーの検出方法としては、TaqMan PCR法として知られる方法が用いられる。TaqMan PCR法(Livak KJ. Genet. Anal. vol.14, pp143-149, (1999))においては、本発明による遺伝子マーカーに特異的にハイブリダイズするプローブであって、蛍光標識物質が5’末端に付され、その蛍光標識に対するクエンチャー(消光物質)が3’末端に付され、さらに3’末端がリン酸化されてなるプローブ(TaqManプローブ)が用いられ、これらをPCR反応液中に添加して、細胞由来の核酸試料を鋳型とするPCR反応を行なう。TaqManプローブおよびPCR用プライマーとしては、本発明による核酸分子を用いることができ、それらの具体的なヌクレオチド配列は、当業者であれば適宜決定することができる。また、蛍光標識物質、クエンチャーおよびこれらの組み合わせは当業者に公知のものを用いることができるが、例えば、蛍光標識物質としては、例えば、FAM、VIC等であり、クエンチャーとしては、MGB、TAMRA等である。このようなPCR反応においては、まず、本発明による遺伝子マーカーにTaqManプローブがハイブリダイズし、プライマーからの伸長反応がそのハイブリダイゼーション領域に到達した際にTaqDNAポリメラーゼの作用によって蛍光標識物質が遊離する。遊離した蛍光標識物質はクエンチャーの作用を受けないため、蛍光を発する。したがって、この方法によれば、上記遺伝子マーカーの発現量に対応する強度の各蛍光を観察することができ、これにより、遺伝子マーカーの発現量が容易に決定される。   According to a preferred embodiment of the present invention, a method known as TaqMan PCR method is used as a method for detecting the gene marker. In the TaqMan PCR method (Livak KJ. Genet. Anal. Vol.14, pp143-149, (1999)), the probe specifically hybridizes to the gene marker according to the present invention, and the fluorescent labeling substance has a 5 ′ end. A quencher (quenching substance) for the fluorescent label is attached to the 3 ′ end, and a probe (TaqMan probe) in which the 3 ′ end is phosphorylated is used, and these are added to the PCR reaction solution. Then, a PCR reaction is carried out using a cell-derived nucleic acid sample as a template. As the TaqMan probe and the PCR primer, the nucleic acid molecule according to the present invention can be used, and the specific nucleotide sequence thereof can be appropriately determined by those skilled in the art. The fluorescent labeling substance, the quencher, and combinations thereof can be those known to those skilled in the art. For example, examples of the fluorescent labeling substance include FAM and VIC, and examples of the quencher include MGB, TAMRA etc. In such a PCR reaction, the TaqMan probe is first hybridized to the gene marker according to the present invention, and when the extension reaction from the primer reaches the hybridization region, the fluorescent labeling substance is released by the action of Taq DNA polymerase. Since the released fluorescent labeling substance is not affected by the quencher, it emits fluorescence. Therefore, according to this method, each fluorescence having an intensity corresponding to the expression level of the gene marker can be observed, whereby the expression level of the gene marker can be easily determined.

また、細胞の心筋分化活性を検出するために、以上のような、上記核酸分子および/またはプライマーペアを必要な試薬とともにまとめて、キットとすることができる。したがって、本発明の別の態様によれば、上記核酸分子および/またはプライマーペアを少なくとも含んでなる、キットが提供される。   In addition, in order to detect the myocardial differentiation activity of cells, the nucleic acid molecules and / or primer pairs as described above can be collected together with necessary reagents to form a kit. Therefore, according to another aspect of the present invention, there is provided a kit comprising at least the nucleic acid molecule and / or primer pair.

心筋分化制御剤
また、本発明におけるCMP遺伝子またはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドは、細胞におけるその発現を制御することにより、細胞の心筋分化を抑制または誘導するのに利用することができる。とりわけ、CMP遺伝子またはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドの発現するmRNAを標的とした場合、RNAi(RNA干渉)により細胞の心筋分化を抑制または誘導することが可能となる。
The myocardial differentiation regulator and the CMP gene of the present invention or a polynucleotide functionally equivalent thereto can be used to suppress or induce myocardial differentiation of cells by controlling its expression in cells. In particular, when targeting mRNA expressed by a CMP gene or a polynucleotide functionally equivalent thereto, RNAi (RNA interference) can suppress or induce myocardial differentiation of cells.

CMP遺伝子のうち、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20およびCMP24の発現量は、細胞の心筋分化活性が増加と正の相関を示し、これら遺伝子の発現をRNAiにより抑制した場合、細胞の心筋分化を抑制することができる。したがって、本発明の一つの態様によれば、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20またはCMP24からなるポリヌクレオチドまたはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドの発現をRNAiにより抑制しうる二本鎖RNA分子を有効成分として含んでなる、細胞の心筋分化抑制剤であって、二本鎖RNA分子のアンチセンス鎖が上記ポリヌクレオチドと細胞内で特異的にハイブリダイズするヌクレオチド配列を含んでなる、心筋分化抑制剤が提供される。   Among the CMP genes, CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 and CMP24 expression levels positively correlated with increased myocardial differentiation activity of cells, and when the expression of these genes was suppressed by RNAi, It can suppress myocardial differentiation of cells. Therefore, according to one embodiment of the present invention, RNAi can suppress the expression of a polynucleotide comprising CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 or CMP24 or a polynucleotide functionally equivalent thereto. A cell myocardial differentiation inhibitor comprising a single-stranded RNA molecule as an active ingredient, wherein the antisense strand of the double-stranded RNA molecule comprises a nucleotide sequence that specifically hybridizes with the polynucleotide in the cell. The myocardial differentiation inhibitor is provided.

また、CMP遺伝子のうち、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21およびCMP23の発現量は、細胞の心筋分化活性が増加と負の相関を示し、これら遺伝子の発現をRNAiにより抑制した場合、細胞の心筋分化を誘導することができる。したがって、本発明の一つの態様によれば、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21およびCMP23からなるポリヌクレオチドまたはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドの発現をRNAiにより抑制しうる二本鎖RNA分子を有効成分として含んでなる、細胞の心筋分化誘導剤であって、二本鎖RNA分子のアンチセンス鎖が上記ポリヌクレオチドと細胞内で特異的にハイブリダイズするヌクレオチド配列を含んでなる、心筋分化誘導剤が提供される。   Among the CMP genes, the expression levels of CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 and CMP23 showed a negative correlation with the increase in myocardial differentiation activity of cells, and when the expression of these genes was suppressed by RNAi, Myocardial differentiation can be induced. Therefore, according to one embodiment of the present invention, a double-stranded RNA molecule capable of suppressing the expression of a polynucleotide consisting of CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 and CMP23 or a polynucleotide functionally equivalent thereto by RNAi. A myocardial differentiation inducing agent for cells comprising an active ingredient as an active ingredient, wherein the antisense strand of a double-stranded RNA molecule specifically comprises a nucleotide sequence that hybridizes specifically with the polynucleotide in the cell. An inducer is provided.

上記RNAiは、二本鎖RNA分子が同じ配列を含む標的のRNAを分解することにより、その発現を抑制する現象をいう。ここで、上記二本鎖RNA分子とは、二本の一本鎖RNA分子が、全体にわたってまたは部分的にハイブリダイズして得られるRNA分子をいう。さらに、上記二本鎖RNA分子において、標的配列と相同な配列を有するヌクレオチド鎖をセンス鎖といい、標的配列と相補的な配列を有するヌクレオチド鎖をアンチセンス鎖という。また、「特異的にハイブリダイズする」とは、上記アンチセンス鎖が、CMP遺伝子またはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドの発現抑制を行う細胞において、CMP遺伝子、これと機能的に同等なポリヌクレオチドおよびこれらの転写産物以外の核酸分子にはハイブリダイズしないことを意味する。かかるアンチセンス鎖は、CMP遺伝子またはこれと機能的に同等なポリヌクレオチド中の標的配列に対応する配列を含むものとされるが、標的配列に完全に相補的な配列を有する必要はなく、標的配列に特異的にハイブリダイズする限り、相補的でないヌクレオチドを含んでいてもよい。しかしながら、心筋分化抑制剤におけるアンチセンス鎖は好ましくは、標的配列に相補的な配列からなるものとされる。   RNAi refers to a phenomenon in which double-stranded RNA molecules suppress their expression by degrading target RNA containing the same sequence. Here, the above-mentioned double-stranded RNA molecule refers to an RNA molecule obtained by hybridizing two single-stranded RNA molecules in whole or in part. Furthermore, in the double-stranded RNA molecule, a nucleotide chain having a sequence homologous to the target sequence is referred to as a sense strand, and a nucleotide chain having a sequence complementary to the target sequence is referred to as an antisense strand. In addition, “specifically hybridize” means that the above-described antisense strand suppresses the expression of a CMP gene or a functionally equivalent polynucleotide in a cell in which the CMP gene or a functionally equivalent polynucleotide is expressed. It means not hybridizing to nucleic acid molecules other than nucleotides and their transcripts. Such an antisense strand is said to contain a sequence corresponding to the target sequence in the CMP gene or a functionally equivalent polynucleotide, but need not have a sequence that is completely complementary to the target sequence, It may contain non-complementary nucleotides so long as it specifically hybridizes to the sequence. However, the antisense strand in the myocardial differentiation inhibitor is preferably composed of a sequence complementary to the target sequence.

上記二本鎖RNA分子は、異なるストランドで構成されてもよく、1つのRNAのステムループ構造によって与えられてもよい。また、上記二本鎖RNA分子における一本鎖RNA分子の鎖長は、適切なRNAi効果を得ることを勘案すれば、少なくとも19残基以上、好ましくは19〜27残基を有するものである。また、センス鎖とアンチセンス鎖は、同一鎖長であってもよいが、それぞれの鎖の3’側に2塩基程度のオーバーハングを持たせることにより、遺伝子の発現抑制作用を増強することもできる。   The double-stranded RNA molecule may be composed of different strands and may be provided by a single RNA stem-loop structure. In addition, the chain length of the single-stranded RNA molecule in the double-stranded RNA molecule has at least 19 residues, preferably 19 to 27 residues, in view of obtaining an appropriate RNAi effect. In addition, the sense strand and the antisense strand may have the same chain length, but by providing an overhang of about 2 bases on the 3 ′ side of each strand, the gene expression suppression effect can be enhanced. it can.

上記二本鎖RNA分子は、例えば、CMP遺伝子またはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドの標的配列と相同なセンス鎖およびそのアンチセンス鎖を、オリゴヌクレオチド合成機等を用いる公知の手法により合成し、それぞれをアニーリングすることにより、作成することができる。なお、上述の様な標的配列、二本鎖RNA分子の長さや構造等については、当業者であれば、公知の手法を用いて様々な改変を試みることができ、最も遺伝子発現抑制作用の強い二本鎖RNA分子を至適化することが可能である。   The double-stranded RNA molecule is synthesized, for example, by a known method using an oligonucleotide synthesizer or the like with a sense strand homologous to a CMP gene or a target sequence of a polynucleotide functionally equivalent thereto and an antisense strand thereof. , Can be created by annealing each. In addition, regarding the target sequence and the length and structure of the double-stranded RNA molecule as described above, those skilled in the art can try various modifications using known techniques, and have the strongest gene expression suppressing effect. It is possible to optimize double stranded RNA molecules.

また、細胞の心筋分化制御の別の方法としては、細胞におけるCMP遺伝子またはこれと機能的に同等なポリヌクレオチドの発現を、アンチセンス、リボザイム等を用いて抑制する手法が挙げられるが、本発明にはかかる態様も包含される。   Another method for controlling myocardial differentiation of cells is a method of suppressing the expression of a CMP gene or a polynucleotide functionally equivalent thereto using antisense, ribozyme, etc. in the present invention. Such an embodiment is also included.

また、上述の通り、CMP1〜6、CNP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20およびCMP24の発現量は、細胞の心筋分化活性が増加と正の相関を示す。したがって、本発明の別の態様によれば、CMP1〜6、CNP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20およびCMP24またはこれらと機能的に同等なポリヌクレオチドを機能しうる形で含んでなる、心筋分化誘導剤が提供される。また、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21およびCMP23の発現量は、細胞の心筋分化活性が増加と負の相関を示す。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21およびCMP23またはこれらと機能的に同等なポリヌクレオチドを機能しうる形で含んでなる、心筋分化抑制剤が提供される。   In addition, as described above, the expression levels of CMP1-6, CNP8-10, CMP13, CMP18, CMP20, and CMP24 have a positive correlation with an increase in myocardial differentiation activity of cells. Therefore, according to another aspect of the present invention, myocardial differentiation induction comprising CMP1-6, CNP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 and CMP24 or a functionally equivalent polynucleotide thereof in a functional form. An agent is provided. In addition, the expression levels of CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 and CMP23 have a negative correlation with an increase in myocardial differentiation activity of cells. Therefore, according to another preferred aspect of the present invention, there is provided a myocardial differentiation inhibitor comprising functionally the CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 and CMP23 or a functionally equivalent polynucleotide thereof. Is done.

上記心筋分化制御剤、すなわち、心筋分化誘導剤または抑制剤としては、例えば、上記ポリヌクレオチドが機能しうる形で挿入された、ベクター等が挙げられる。ここで「機能しうる形で含んでなる」とは、適切な調節エレメント(例えば、プロモーター、エンハンサー、転写ターミネーター等)の制御下に、上記ポリヌクレオチド(DNA)の発現を可能にする様式で、そのベクター中に上記ポリヌクレオチドが挿入されていることを意味する。   Examples of the myocardial differentiation controlling agent, that is, a myocardial differentiation inducing agent or inhibitor, include, for example, a vector in which the polynucleotide is inserted in a functional manner. As used herein, “comprising in a functional manner” means in a manner that allows expression of the polynucleotide (DNA) under the control of appropriate regulatory elements (eg, promoters, enhancers, transcription terminators, etc.) It means that the polynucleotide is inserted into the vector.

上記ベクターは、当技術分野で周知となっている標準的方法により構築することができ、例えば、Sambrook, J.らの「Molecular Cloning: a laboratory manual」、Cold Spring Harbor Laboratory Press、New York(1989)に記載に従って構築することができる。   Such vectors can be constructed by standard methods well known in the art, eg, Sambrook, J. et al., “Molecular Cloning: a laboratory manual”, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1989). ).

細胞の心筋分化活性の検出方法
本発明による遺伝子マーカーは、上述の通り、細胞の心筋分化活性の指標として用いられる。したがって、本発明の別の態様によれば、細胞の心筋分化活性を検出する方法であって、上記ポリペプチドマーカーまたは遺伝子マーカーの細胞における発現量を測定することを含んでなり、細胞における上記発現量が、上記細胞の心筋分化活性のレベルと相関する、方法が提供される。
Method for Detecting Cell Myocardial Differentiation Activity As described above, the gene marker according to the present invention is used as an indicator of cell myocardial differentiation activity. Therefore, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting myocardial differentiation activity of a cell, comprising measuring the expression level of the polypeptide marker or gene marker in the cell, and the expression in the cell. A method is provided wherein the amount correlates with the level of myocardial differentiation activity of the cell.

また、上述の通り、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20およびCMP24の発現量は細胞の心筋分化活性が増加と正の相関を示し、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21およびCMP23の発現量は、細胞の心筋分化活性が増加と負の相関を示す。これら性質は、細胞の心筋分化活性を正確に検出する上で有利である。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18、CMP20もしくはCMP24、これと機能的に同等なポリヌクレオチド、またはこれらの遺伝子産物からなるマーカーの細胞における発現量を測定することを含んでなり、該発現量が、心筋分化活性を有しない対照細胞における、前記マーカーの発現量を参照して予め設定された閾値よりも高い場合、前記細胞が心筋分化活性を有するものとする方法が提供される。また、本発明の別の好ましい態様によれば、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21もしくはCMP23、これと機能的に同等なポリヌクレオチド、またはこれらの遺伝子産物からなるマーカーの細胞における発現量を測定することを含んでなり、該発現量が、心筋分化活性を有しない対照細胞における、前記マーカーの発現量を参照して予め設定された閾値よりも低い場合、前記細胞が心筋分化活性を有するものとする方法が提供される。   In addition, as described above, the expression level of CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 and CMP24 positively correlated with increased myocardial differentiation activity of cells, CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 and CMP23 Is negatively correlated with an increase in myocardial differentiation activity of cells. These properties are advantageous in accurately detecting the myocardial differentiation activity of cells. Therefore, according to another preferred embodiment of the present invention, in cells of a marker consisting of CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 or CMP24, a polynucleotide functionally equivalent thereto, or a gene product thereof. Measuring the expression level, and when the expression level is higher than a preset threshold value with reference to the expression level of the marker in a control cell having no myocardial differentiation activity, A method of having activity is provided. According to another preferred embodiment of the present invention, the expression level of a marker consisting of CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 or CMP23, a functionally equivalent polynucleotide, or a marker comprising these gene products is measured. A cell having a myocardial differentiation activity when the expression level is lower than a preset threshold value with reference to the expression level of the marker in a control cell having no myocardial differentiation activity A method is provided.

上記マーカーの発現量の測定は、例えば、細胞由来の生物学的試料を採取し、得られた試料からゲノムDNAやmRNA等の核酸試料を抽出し、必要であればmRNAから逆転写酵素によりcDNAを作製し、得られた核酸試料を鋳型として、本発明による核酸分子またはプライマーペアを用いて核酸増幅法を実施し、得られた増幅産物の発現量を解析、定量することにより行うことができる。核酸増幅法およびこれによるマーカーの検出法としては、当技術分野において公知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、核酸増幅法としては、ゲノムDNAまたはcDNAを鋳型とする場合には通常のPCR法等を用いることができ、mRNAを鋳型とする場合には、RT−PCR法、NASBA法等を用いることができる。   Measurement of the expression level of the marker is performed by, for example, collecting a cell-derived biological sample, extracting a nucleic acid sample such as genomic DNA or mRNA from the obtained sample, and, if necessary, cDNA from the mRNA by reverse transcriptase. The nucleic acid amplification method is carried out using the obtained nucleic acid sample as a template and the nucleic acid molecule or primer pair according to the present invention, and the expression level of the obtained amplification product is analyzed and quantified. . Any method known in the art may be used as the nucleic acid amplification method and the marker detection method using the nucleic acid amplification method. For example, as a nucleic acid amplification method, a normal PCR method or the like can be used when genomic DNA or cDNA is used as a template, and an RT-PCR method or NASBA method or the like can be used when mRNA is used as a template. Can do.

また、上記対照細胞におけるマーカーの発現量の閾値は、上述の手法により予め測定されたマーカーの定量値を参照して公知の統計手法により設定することができる。上記発現量の具体的な設定手法としては、例えば、(対照細胞におけるマーカーの発現量の平均値±標準偏差)またはROC(Receiver Operating Characteristic)分析等が挙げられる。   Moreover, the threshold value of the expression level of the marker in the control cell can be set by a known statistical method with reference to the quantitative value of the marker measured in advance by the above method. Specific examples of the method for setting the expression level include (average value of marker expression level in control cells ± standard deviation) or ROC (Receiver Operating Characteristic) analysis.

また、上記検出方法は、心筋分化活性を有する細胞の効率的かつ簡易な単離に利用することができる。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、心筋分化活性を有する細胞を単離する方法であって、上記検出方法により、心筋分化活性を有する細胞を検出し、該細胞を単離することを含んでなる方法が提供される。かかる方法により単離された細胞は、心筋症や虚血性心疾患をはじめとする難治性心疾患の治療用の移植用細胞として有利に利用することができる。   Moreover, the said detection method can be utilized for the efficient and simple isolation of the cell which has myocardial differentiation activity. Therefore, according to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for isolating cells having myocardial differentiation activity, wherein cells having myocardial differentiation activity are detected and isolated by the above detection method. A method comprising is provided. Cells isolated by such a method can be advantageously used as transplant cells for the treatment of refractory heart diseases such as cardiomyopathy and ischemic heart disease.

上記方法において、単離工程は、当業者にとって公知の培養条件下において適切に行われる。また、上記細胞を単離する方法としては、例えば、上記マーカーに対する抗体を用いるフローサイトメトリーによる細胞を単離する方法(FACS)、あるいは抗体を担持させた磁気ビーズを用いて、特定の細胞を磁石で捕集・単離する方法(MACS)等が挙げられる。   In the above method, the isolation step is appropriately performed under culture conditions known to those skilled in the art. In addition, as a method for isolating the cells, for example, a method of isolating cells by flow cytometry using an antibody against the marker (FACS), or using a magnetic bead carrying an antibody, specific cells can be isolated. Examples include a method of collecting and isolating with a magnet (MACS).

また、本発明によるマーカーの細胞における発現量を経時的に測定することにより、細胞の心筋への分化状態をモニタリングすることができる。したがって、本発明の別の好ましい態様によれば、細胞の心筋分化活性をモニタリングする方法であって、CMP1〜6、CMP8〜10、CMP13、CMP18CMP20もしくはCMP24、これらと機能的に同等なポリヌクレオチド、またはこれらの遺伝子産物からなるマーカーの細胞における発現量を測定することを含んでなり、該発現量が経時的に増加した場合、細胞の心筋分化活性が増加したものとする方法が提供される。また、本発明の別の好ましい態様によれば、細胞の心筋分化活性をモニタリングする方法であって、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21もしくはCMP23、これらと機能的に同等なポリヌクレオチド、またはこれらの遺伝子産物からなるマーカーの細胞における発現量を測定することを含んでなり、該発現量が経時的に減少した場合、前記細胞の心筋分化活性が増加したものとする方法が提供される。   Further, by measuring the expression level of the marker according to the present invention in the cells over time, the differentiation state of the cells into the myocardium can be monitored. Therefore, according to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for monitoring myocardial differentiation activity of a cell, comprising CMP1-6, CMP8-10, CMP13, CMP18, CMP20 or CMP24, a polynucleotide functionally equivalent thereto, Alternatively, there is provided a method comprising measuring the expression level of a marker comprising these gene products in a cell, and when the expression level increases with time, the myocardial differentiation activity of the cell is increased. According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for monitoring myocardial differentiation activity of a cell, comprising CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21 or CMP23, a polynucleotide functionally equivalent thereto, or these Measuring the expression level of the marker comprising the gene product in a cell, and when the expression level decreases with time, a method is provided in which the myocardial differentiation activity of the cell is increased.

細胞の心筋分化制御方法
また、本発明による心筋制御剤を細胞に導入することにより、細胞の心筋分化を誘導しまたは抑制することができる。したがって、本発明の別の態様によれば、細胞の心筋分化を誘導する方法であって、本発明による心筋分化誘導剤を細胞に導入することを含んでなる方法が提供される。また、本発明の別の態様によれば、細胞の心筋分化を抑制する方法であって、本発明による心筋分化抑制剤を細胞に導入することを含んでなる方法が提供される。
Cell Myocardial Differentiation Control Method Also, the myocardial differentiation of cells can be induced or suppressed by introducing the myocardial regulator according to the present invention into cells. Therefore, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for inducing myocardial differentiation of a cell, comprising introducing the myocardial differentiation inducing agent according to the present invention into a cell. Moreover, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for inhibiting myocardial differentiation of a cell, comprising introducing the myocardial differentiation inhibitor according to the present invention into a cell.

上記心筋分化制御剤の導入方法としては、トランスフェクションまたは形質転換方法として当該技術分野において公知の方法を用いることが可能であり、例えば、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、マイクロインジェクション法、DEAE−デキストラン法、リポソーム試薬を用いる方法、カチオン性脂質を用いたリポフェクション法およびウィルスベクターを用いたトランスフェクション等が挙げられる。なお、かかる心筋分化の制御方法にあっては、本発明による遺伝子マーカーを構成するポリヌクレオチドの遺伝子産物を細胞に直接導入してもよく、本発明にはかかる態様も包含される。   As the method for introducing the myocardial differentiation regulator, methods known in the art as transfection or transformation methods can be used. For example, calcium phosphate method, electroporation method, microinjection method, DEAE-dextran. Method, a method using a liposome reagent, a lipofection method using a cationic lipid, and a transfection using a virus vector. In this method for controlling myocardial differentiation, the gene product of the polynucleotide constituting the gene marker according to the present invention may be directly introduced into a cell, and the present invention includes such an embodiment.

以下、本発明を実施例によってより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

なお、実施例に特に説明がない場合には、J. Sambrook, E. F. Fritsch & T. Maniatis (Ed.), Molecular cloning, a laboratory manual (3rd edition), Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, New York (2001); F. M. Ausubel, R. Brent, R. E. Kingston, D. D. Moore, J.G. Seidman, J. A. Smith, K. Struhl (Ed.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons Ltd.等の標準的なプロトコール集に記載の方法、あるいはそれを修飾したり、改変した方法を用いる。また、市販の試薬キットや測定装置を用いている場合には、特に説明が無い場合、それらに添付のプロトコールを用いる。   Unless otherwise specified in the examples, J. Sambrook, EF Fritsch & T. Maniatis (Ed.), Molecular cloning, a laboratory manual (3rd edition), Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, New York (2001); Standard protocols such as FM Ausubel, R. Brent, RE Kingston, DD Moore, JG Seidman, JA Smith, K. Struhl (Ed.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons Ltd. Or a modified or modified method thereof is used. In addition, when using commercially available reagent kits and measuring devices, unless otherwise explained, protocols attached to them are used.

実施例1:細胞の分化効率評価
細胞の取得
マウス由来の胎児性癌細胞P19細胞(ATCC番号:CRL-1825)はAmerican Type Culture Collection (ATCC)から供与を受けた。また、そのサブラインであるCL6細胞(RCB番号:RCB1539)は理研バイオリソースセンター(RIKEN Cell Bank)から供与を受けた。また、CL6細胞に、Neomycin耐性遺伝子を有するベクターであるpcDNA3.1(+) (Invitrogen)と、マウスαMHCプロモーター、EGFP遺伝子(Clontech社製)およびヒト成長ホルモンポリAシグナルを5’方向から順にマルチクローニングサイトに含有するp Bluescript II SK(+)(Stratagene社製)とをLipofectamine2000 (Invitrogen)を導入し、Geneticine (G418, Sigma)によりスクリーニングした。その結果、Neomycin耐性遺伝子を含むCL6細胞サブラインCL6G26 (以下、「G26」という)、CL6G36 (以下、「G36」という)、CL6G45 (以下、「G45」という)、CL6G52 (以下、「G52」という)を得た。
上記細胞を用いて、以下の実験を行った。
Example 1: Evaluation of cell differentiation efficiency
Obtaining Cells Fetal cancer cell P19 cells (ATCC number: CRL-1825) derived from mice were donated by the American Type Culture Collection (ATCC). The subline CL6 cells (RCB number: RCB1539) were provided by the RIKEN BioResource Center (RIKEN Cell Bank). In addition, CLDNA cells were sequentially vectorized with a vector having a neomycin resistance gene, pcDNA3.1 (+) (Invitrogen), mouse αMHC promoter, EGFP gene (manufactured by Clontech) and human growth hormone poly A signal in order from the 5 ′ direction. P Bluescript II SK (+) (Stratagene) contained in the cloning site was introduced with Lipofectamine 2000 (Invitrogen) and screened with Geneticine (G418, Sigma). As a result, the CL6 cell sublines CL6G26 (hereinafter referred to as “G26”), CL6G36 (hereinafter referred to as “G36”), CL6G45 (hereinafter referred to as “G45”), CL6G52 (hereinafter referred to as “G52”) containing the neomycin resistance gene. Got.
The following experiment was performed using the above cells.

培養
未分化な上記各種細胞の増殖には、基本培地として非働化(56℃、30分熱処理することにより補体成分を不活化)したウシ胎児血清(FCS, fetal calf serum)10%、2mM L-グルタミン(SIGMA)、ペニシリンG(100unit/mL)および硫酸ストレプトマイシン(100unit/mL)を含有したMEM培地(Minimum Essential Medium, SIGMA)を用い、直径100mmの細胞培養ディッシュ(Falcon)上で、5%CO2存在下37℃にて、細胞がコンフルエントにならないように留意して培養した。
For the growth of the above undifferentiated cells, 10% fetal calf serum (FCS, fetal calf serum), 2 mM L, inactivated as a basic medium (inactivated complement components by heat treatment at 56 ° C. for 30 minutes) -5% on a 100 mm diameter cell culture dish (Falcon) using MEM medium (Minimum Essential Medium, SIGMA) containing glutamine (SIGMA), penicillin G (100 units / mL) and streptomycin sulfate (100 units / mL) The cells were cultured at 37 ° C. in the presence of CO 2 so that the cells did not become confluent.

分化誘導処理
次に、上記未分化な細胞をディッシュ面積に対し60〜70%程度まで培養増殖させ、心筋細胞への分化誘導を行った。分化誘導処理としてはまず基本培地を除去し、滅菌したリン酸緩衝生理食塩水(phosphate-buffered saline, FBS, SIGMA)5mLを用いて2回洗浄した。次に、トリプシン-EDTA(Gibco)1mLで細胞全体を軽くぬらした後、直ちにトリプシン-EDTAを吸引し5%CO2存在下37℃で3分間、さらに室温で5分弱インキュベートし、反応停止のために分化培地(1% DMSOを含むMEMα培地)10mLに懸濁した。細胞懸濁液を細胞培養容器(Falcon)に分注し、分化誘導処理した細胞を得た。さらに、得られた細胞を6ウェル細胞培養用マルチウェルプレート(Costar)に1×105cells/wellの密度で蒔いた。これを5%CO2存在下37℃分化培地中で培養し、培地は2日おきに交換した。
Differentiation induction treatment Next, the undifferentiated cells were cultured and proliferated to about 60 to 70% of the dish area to induce differentiation into cardiomyocytes. As a differentiation induction treatment, first, the basic medium was removed and washed twice with 5 mL of sterilized phosphate-buffered saline (FBS, SIGMA). Next, after gently wetting the whole cell with 1 mL of trypsin-EDTA (Gibco), immediately aspirate trypsin-EDTA and incubate in the presence of 5% CO 2 at 37 ° C for 3 minutes and then at room temperature for a little less than 5 minutes to stop the reaction. Therefore, it was suspended in 10 mL of differentiation medium (MEMα medium containing 1% DMSO). The cell suspension was dispensed into a cell culture vessel (Falcon) to obtain differentiation-treated cells. Furthermore, the obtained cells were seeded in a 6-well cell culture multiwell plate (Costar) at a density of 1 × 10 5 cells / well. This was cultured in a 37 ° C. differentiation medium in the presence of 5% CO 2 , and the medium was changed every two days.

収縮ノジュールの比較
上記各種細胞について、2日ごとに収縮ノジュール(beating nodule)の出現日(収縮開始日)、大きさおよび数をCKX41またはCKX31培養顕微鏡(OLYMPUS)にて観察し、分化効率を評価した。評価に際し、収縮ノジュール数が、0.016個/cm2以上(プレート1枚につき1つ以上の収縮がある時)を「少ない」、0.098個/cm2以上(ウェル1つにつき1つ以上の収縮がある時)を「中程度」、157個/cm2以上(顕微鏡の視野1面(x200)につき1つ以上の収縮がある時)を「多い」と定義した。さらに、収縮ノジュール数について、収縮が「ない」ものに0、「少ない」ものに1、「中程度」のものに2、「多い」ものに3のスコアを与えた。また、収縮ノジュールサイズは、6.36×10-5cm2以上の大きさのもの(顕微鏡の視野の面積(×200)の約1/100以上の大きさの点状に収縮しているもの)を「小さい」、3.18×10-3cm2以上の大きさのもの(顕微鏡の視野の面積(×200)の約1/2以上の大きさのシート状に収縮しているもの)を「大きい」と定義した。さらに、収縮ノジュールの大きさについて、収縮が「ない」ものに0、「小さい」ものに1、「大きい」ものに2のスコアを与えた。
Comparison of contraction nodules For the above cells, observe the appearance date (contraction start date), size and number of contraction nodules every 2 days with a CKX41 or CKX31 culture microscope (OLYMPUS) to evaluate differentiation efficiency. did. When evaluating, the number of shrinkage nodules is 0.016 / cm 2 or more (when there is more than one shrinkage per plate), 0.098 / cm 2 or more (more than one shrinkage per well) “Sometime” was defined as “medium” and 157 / cm 2 or more (when there was one or more contractions per field of view (x200) of the microscope) as “many”. Further, regarding the number of contraction nodules, a score of 0 was given for those with no contraction, 1 was given for “less”, 2 was given for “medium”, and 3 was given for “more”. The shrinkage nodule size should be 6.36 × 10 -5 cm 2 or more (shrinking to a point size of about 1/100 or more of the microscope field of view (× 200)). `` Small '', those with a size of 3.18 × 10 −3 cm 2 or more (shrinking into a sheet with a size of about 1/2 or more of the microscope field of view (× 200)) Defined. Further, regarding the size of the shrinkage nodule, a score of 0 was given to the “no” shrinkage, 1 to the “small”, and 2 to the “large”.

収縮ノジュールの数を指標とした結果は、図1Aに示される通りであり、収縮ノジュールの大きさを指標とした結果は、図1Bに示される通りであった。図1AおよびBにおいて、横軸は心筋分化誘導後の日数を示す。図1AおよびBの結果から、細胞株によって、収縮の開始日や収縮ノジュールの数・大きさに差異があることが確認された。特に、P19細胞については、分化誘導後、6日目にコンフルエントな状態となり、16日目にはプレートの各ウェルに対して1つ以上の小さな収縮が観察され、その収縮は少なくとも20日目までは継続することが観察された。この結果、P19細胞は、CL6細胞よりも比較的長期にわたって接着条件下、DMSO存在下で培養することにより、CL6細胞と同様に胚様体の形成を行わなくても心筋細胞へと分化することが確認された。   The result using the number of contraction nodules as an index is as shown in FIG. 1A, and the result using the size of contraction nodules as an index is as shown in FIG. 1B. 1A and B, the horizontal axis represents the number of days after induction of myocardial differentiation. From the results of FIGS. 1A and 1B, it was confirmed that there was a difference in the start date of contraction and the number and size of contraction nodules depending on the cell line. In particular, for P19 cells, after differentiation induction, the cells became confluent on the 6th day, and on the 16th day, one or more small contractions were observed for each well of the plate, and the contraction was at least until the 20th day. Was observed to continue. As a result, P19 cells can be differentiated into cardiomyocytes without the formation of embryoid bodies, as in CL6 cells, by culturing in the presence of DMSO under adhesion conditions for a relatively longer period of time than CL6 cells. Was confirmed.

実施例2:心筋細胞マーカー遺伝子の発現確認と主成分分析
心筋細胞マーカー遺伝子の発現比較
6種類の細胞株、P19細胞、CL6細胞およびNeomycin耐性遺伝子を含むCL6細胞サブラインのG26、G36、G45およびG52について、実施例1と同様の手法により、心筋分化誘導処理および培養を行った。各細胞株は、8日目、12日目、16日目および20日目にSV Total RNA Isolation system (Promega)により回収し、Total RNAの抽出を行った。また、ポジティブコントロールとして9週齢の雄のC3H/He系マウスより心室筋を単離し、Sepazol (Nacalai Tesque)によりTotal RNAを抽出した。Total RNAを抽出した後、RNA中の既存の心筋細胞マーカー遺伝子の発現を定量的RT-PCRにより測定した。心筋細胞マーカー遺伝子としては、心筋線維遺伝子としてMLC2a(ミオシン軽鎖2a)、MLC2v(ミオシン軽鎖2v)、αMHC(αミオシン重鎖)およびβMHC(βミオシン重鎖)を選択し、心筋分化関連転写因子としてNkx2.5、GATA4およびMEF2Cを選択した。また、各遺伝子の発現量を正規化するために18S rRNAの発現量の測定を併せて行った。また、上記定量的RT-PCRにおいては、以下の表1に記載のプライマーおよびTaqManプローブ、TaqMan One-Step RT-PCR Master Mix Reagent (Applied Biosystems)ならびにABI Prism 7000 Sequence Detection Systemを用いた。なお、上記Taqmanプローブにおいて、5’末端の蛍光標識物質としてはFAMを用い、3’末端のクエンチャーとしては、TAMRAを用いた。
Example 2: Confirmation of cardiomyocyte marker gene expression and principal component analysis
Comparison of expression of cardiomyocyte marker gene Six different cell lines, P19 cells, CL6 cells and CL6 cell sublines including Neomycin resistance gene G26, G36, G45 and G52 were treated with myocardial differentiation in the same manner as in Example 1. And culture. Each cell line was recovered by SV Total RNA Isolation system (Promega) on the 8th, 12th, 16th and 20th days, and total RNA was extracted. As a positive control, ventricular muscles were isolated from 9-week-old male C3H / He mice, and total RNA was extracted with Sepazol (Nacalai Tesque). After extracting the total RNA, the expression of the existing cardiomyocyte marker gene in the RNA was measured by quantitative RT-PCR. As myocardial cell marker genes, select MLC2a (myosin light chain 2a), MLC2v (myosin light chain 2v), αMHC (α myosin heavy chain) and βMHC (β myosin heavy chain) as myocardial fiber genes and transcription related to myocardial differentiation Nkx2.5, GATA4 and MEF2C were selected as factors. Moreover, in order to normalize the expression level of each gene, the expression level of 18S rRNA was also measured. In the quantitative RT-PCR, the primers and TaqMan probe shown in Table 1 below, TaqMan One-Step RT-PCR Master Mix Reagent (Applied Biosystems) and ABI Prism 7000 Sequence Detection System were used. In the Taqman probe, FAM was used as the fluorescent labeling substance at the 5 ′ end, and TAMRA was used as the quencher at the 3 ′ end.

Figure 2013031448
Figure 2013031448

結果は、図2A〜図2Gに示される通りであった。図2A〜図2Gにおいて、縦軸はmRNA/18S rRNAの値を成体マウス心筋と比較した場合の相対値を示す。また、mRNA/18S rRNAの値は平均値(n=6)である。   The results were as shown in FIGS. 2A to 2G. 2A to 2G, the vertical axis represents relative values when mRNA / 18S rRNA values are compared with adult mouse myocardium. Moreover, the value of mRNA / 18S rRNA is an average value (n = 6).

図2A〜図2Gに示される通り、細胞株によって、心筋細胞マーカー遺伝子の発現に相違が確認され、心筋への分化状態に相違があることが定量的に確認された。   As shown in FIG. 2A to FIG. 2G, differences in the expression of cardiomyocyte marker genes were confirmed depending on the cell line, and it was quantitatively confirmed that there was a difference in the state of differentiation into myocardium.

主成分分析
上記心筋細胞マーカー遺伝子の発現を心筋細胞分化と関連付けて解釈する際、個々の心筋細胞マーカー遺伝子の発現にどの程度の重み付けをした上で解釈してよいかは明らかではない。そこで、細胞株 P1、CL6、G26、G36、G45およびG52について得られた上記心筋細胞マーカー遺伝子のmRNA発現データに基づき、主成分分析を行った。また、主成分分析は、統計ソフトウェアSYSTAT(SYSTAT Software)を用いて行った。なお、心筋細胞マーカー遺伝子のmRNA発現量は、サンプルの平均値および標準偏差に基づき標準化した。
Principal component analysis When interpreting the expression of the above cardiomyocyte marker gene in association with cardiomyocyte differentiation, it is not clear how much weight the expression of each cardiomyocyte marker gene should be interpreted. Therefore, principal component analysis was performed based on the mRNA expression data of the above-mentioned cardiomyocyte marker gene obtained for the cell lines P1, CL6, G26, G36, G45 and G52. The principal component analysis was performed using statistical software SYSTAT (SYSTAT Software). The mRNA expression level of the cardiomyocyte marker gene was standardized based on the average value and standard deviation of the samples.

主成分分析の結果、図3Aに示されるスクリープロットが得られ、寄与率65%の第1主成分と寄与率15%の第2主成分とを採用した。ここで、二つの主成分の累積寄与率は、80%以上であった。   As a result of the principal component analysis, the scree plot shown in FIG. 3A was obtained, and the first principal component with a contribution rate of 65% and the second principal component with a contribution rate of 15% were adopted. Here, the cumulative contribution ratio of the two main components was 80% or more.

また、上記二つの主成分に関する変量プロットは、図3Bに示される通りであった。第1主成分については、全ての変量の係数値が正を示したことから心筋分化の指標であると解釈した。また、上記第2主成分については、発生の比較的初期に機能する心筋細胞マーカー遺伝子の係数が負を示し、発生の比較的後期に機能する心筋細胞マーカー遺伝子の係数が正を示したことから、成熟段階の指標であると解釈した。   Moreover, the variable plot regarding the said two main components was as FIG. 3B shows. The first principal component was interpreted as an index of myocardial differentiation because the coefficient values of all variables were positive. For the second main component, the coefficient of the cardiomyocyte marker gene functioning relatively early in the development was negative, and the coefficient of the cardiomyocyte marker gene functioning relatively late in the development was positive. , Interpreted as an indicator of maturity.

また、二つの主成分に関し、各細胞株の主成分得点の経時的変化は、図4Aおよび図4Bに示される通りであった。細胞株の種類によって、心筋細胞への分化状態の相違があることが、確認された。なお、図4Aにおいて、縦軸は、第1主成分得点と示す。また、図4Bにおいて、縦軸は、第2主成分得点を示す。   In addition, with respect to the two main components, changes with time in the main component scores of each cell line were as shown in FIGS. 4A and 4B. It was confirmed that there were differences in the differentiation state into cardiomyocytes depending on the type of cell line. In FIG. 4A, the vertical axis indicates the first principal component score. In FIG. 4B, the vertical axis represents the second principal component score.

実施例3:心筋細胞分化検出用マーカーの同定
Sequence Tagの取得
6種類の細胞株、P19、CL6、G26、G36、G45およびG52について、分化誘導前に、細胞がコンフルエントにならないように注意しながらRNeasy Midi(QIAGEN)を用いてtotal RNAを抽出した。次に、得られたRNAをRNeasy Mini(QIAGEN)を用い、2回クリーンアップした。GeneChip(Affymetrix)により遺伝子発現を網羅的に解析するために、Affymetrix社のマニュアルに従い各RNAサンプルからcDNAを合成し、次いでcDNAをもとにしてビオチン化cRNA断片を合成した。次に、GeneChip Hybridizatioin Ovenを用いてビオチン化cRNA断片をGeneChipにハイブリダイズさせ、次いでハイブリダイズしたcRNAをGeneChip Fluidics Stationを用いてストレプトアビジン-フィコエリスリンで染色することにより可視化し、GeneChip Scanner 3000でスキャンした。得られた蛍光データはGCOSソフトウェア(Affymetrix)を用いて解析した。ここで、GeneChipは、MOE430A(Sequence Tag数22,626)およびMOE430B(Sequence Tag数22,511)を用いた。抽出された遺伝子からシグナルの高い方から2%および低い方から2%を除き、残りのSequence Tagの平均値がデフォルトで500になるように補正した。これに次に示すフィルターをかけて、各細胞株の心筋細胞分化と相関のある遺伝子を抽出した。
Example 3: Identification of markers for cardiomyocyte differentiation detection
Acquisition of Sequence Tag
Total RNA was extracted from 6 types of cell lines, P19, CL6, G26, G36, G45, and G52, using RNeasy Midi (QIAGEN), taking care not to become confluent before differentiation induction. Next, the obtained RNA was cleaned up twice using RNeasy Mini (QIAGEN). In order to comprehensively analyze gene expression by GeneChip (Affymetrix), cDNA was synthesized from each RNA sample according to the manual of Affymetrix, and then a biotinylated cRNA fragment was synthesized based on the cDNA. Next, the biotinylated cRNA fragment was hybridized to GeneChip using GeneChip Hybridizatioin Oven, and then the hybridized cRNA was visualized by staining with streptavidin-phycoerythrin using GeneChip Fluidics Station. Scanned. The obtained fluorescence data was analyzed using GCOS software (Affymetrix). Here, MOE430A (Sequence Tag number 22,626) and MOE430B (Sequence Tag number 22,511) were used for GeneChip. 2% from the highest signal and 2% from the lower signal were excluded from the extracted genes, and the average value of the remaining Sequence Tags was corrected to 500 by default. The following filters were applied to extract genes correlated with cardiomyocyte differentiation of each cell line.

フィルター1
GCOSで解析された各Sequence TagのシグナルはAbsolute Analysis(発現の有無を判定する解析)の結果「発現があるもの:P (Present)」、「発現があるかわからないもの:M (Marginal)」あるいは「発現がないもの:A (Absent)」として判定がなされる。細胞株各群の5例の半数以上(つまり3例以上)でPと判定されたSequence Tagについては、当該細胞株においてそのSequence Tagの塩基配列を含む遺伝子が発現していると判定した。逆に各群の5例のうちP判定されたものが2例以下の場合は当該細胞株においてそのSequence Tagの塩基配列を含む遺伝子の発現はないと判定した。細胞株のうち少なくとも1株以上において発現が見られるSequence Tagは次のフィルターをかけ、全ての細胞株で発現が見られないSequence Tagは棄却した。
Filter 1
The signal of each Sequence Tag analyzed by GCOS is the result of Absolute Analysis (Analysis to determine the presence or absence of expression) "Those with expression: P (Present)", "Things with unknown expression: M (Marginal)" or Judgment is made as “no expression: A (Absent)”. About Sequence Tag determined to be P in more than half (that is, 3 or more) of 5 cases in each group of cell lines, it was determined that a gene containing the base sequence of the Sequence Tag was expressed in the cell line. On the other hand, when 5 or less of the 5 cases in each group were 2 or less, it was determined that there was no expression of the gene containing the base sequence of the Sequence Tag in the cell line. Sequence tags in which expression was observed in at least one cell line were subjected to the following filter, and Sequence tags in which expression was not observed in all cell lines were discarded.

フィルター2
分散分析(ANOVA)で細胞株間の遺伝子発現の平均値の比較を行い、有意水準5%の条件で帰無仮説が棄却できたもの、すなわち6細胞株の中で発現量が有意に異なる細胞株が少なくとも1つは存在する結果が得られたSequence Tagは次のフィルターをかけ、全ての細胞株で有意な差が現れなかったSequence Tagは棄却した。
Filter 2
Analysis of variance (ANOVA) compares the average gene expression between cell lines, and the null hypothesis was rejected under the condition of 5% significance level, that is, cell lines with significantly different expression levels among 6 cell lines Sequence tags that resulted in the presence of at least one were subjected to the next filter and sequence tags that did not show significant differences across all cell lines were rejected.

フィルター3
細胞株間の遺伝子発現の差の平均値が50%以上のあるもの、すなわち6細胞株の最低の平均値と最高の平均値の差が2.5倍以上出るSequence Tagは次のフィルターをかけ、差が2.5倍より小さいものは棄却した。
Filter 3
Sequence tags that have an average gene expression difference of 50% or more between cell lines, that is, the difference between the lowest average value and the highest average value of 6 cell lines more than 2.5 times, apply the following filter, Those less than 2.5 times were rejected.

フィルター4
P19、CL6、G26、G36、G45およびG52の6種類について、GeneChipで得られた分化誘導前の上記Sequence Tagの発現シグナルと、自動拍動能出現までの日数、自動拍動する細胞ノジュール数のスコア、定量的RT-PCRによって得られた心筋遺伝子発現データの第1主成分得点、または第2主成分得点との間でスピアマンの順位相関係数を算出し、有意水準5%の条件で有意差を検定し、有意な相関の認められたSequence Tagを抽出した。
Filter 4
For the six types of P19, CL6, G26, G36, G45 and G52, the expression signal of the above-mentioned Sequence Tag obtained by GeneChip before differentiation induction, the number of days until the appearance of automatic beating ability, and the score of the number of cell nodules that automatically beat Calculate Spearman's rank correlation coefficient between the first principal component score or the second principal component score of myocardial gene expression data obtained by quantitative RT-PCR and significant difference under the condition of 5% significance level And a Sequence Tag with a significant correlation was extracted.

上記Sequence Tag抽出の結果、第1主成分と相関があるSequence Tagは109個、第2主成分と相関があるSequence Tagは342個、自動拍動能出現までの日数と相関があるSequence Tagは122個、収縮ノジュール数と相関があるSequence Tagは274個抽出された。これらSequence Tagのうち、心筋分化の指標である第1主成分、自動拍動能出現までの日数および収縮ノジュール数の3要素と有意な相関のあるSequence Tagは計24個であった。これら24個のSequence Tagに対応する遺伝子を、CMP1〜24 と命名した。また、CMP1〜24 のうち、第1主成分(心筋細胞分化の指標)、第2主成分(心筋細胞成熟の指標)、自動拍動能出現までの日数および収縮ノジュール数の4要素と有意な相関のある遺伝子は9個であった。   As a result of the above Sequence Tag extraction, 109 Sequence Tags correlated with the first principal component, 342 Sequence Tags correlated with the second principal component, and Sequence Tag correlated with the number of days until the appearance of automatic pulsation ability is 122. 274 Sequence Tags correlated with the number of contraction nodules were extracted. Among these Sequence Tags, there were a total of 24 Sequence Tags significantly correlated with the three elements of the first principal component, which is an index of myocardial differentiation, the number of days until the appearance of automatic pulsation ability, and the number of contraction nodules. The genes corresponding to these 24 Sequence Tags were named CMP1-24. In addition, among CMP1 to 24, there is a significant correlation with the four components of the first principal component (index of cardiomyocyte differentiation), the second principal component (index of cardiomyocyte maturation), the number of days until the appearance of automatic pulsatile capacity and the number of contractile nodules There were 9 genes with.

SOSUIシステムによる機能予測
また、上記24個のCMP遺伝子がコードするアミノ酸配列について、SOSUIシステム(名古屋大学・美宅成樹研究室)によって機能予測解析を行った。解析の結果、12個の遺伝子が膜結合性蛋白質であり、10個の遺伝子が可溶性蛋白質と判定された。
Function prediction by SOSUI system In addition, the function prediction analysis was performed on the amino acid sequences encoded by the 24 CMP genes using the SOSUI system (Narumi Miyake Laboratory, Nagoya University). As a result of the analysis, 12 genes were determined to be membrane-bound proteins, and 10 genes were determined to be soluble proteins.

上記統計解析およびSOSUIシステムによる機能解析の結果は表2に示される通りである。なお、表2において、rsはスピアマンの順位相関係数、pはスピアマンの順位相関係数のp-値を示す。また、*によって示される遺伝子(CMP1〜6、8、11および12)は、第1主成分、第2主成分、自動拍動能出現までの日数および収縮ノジュール数の4要素と有意な相関の認められたものである。   The results of the statistical analysis and the function analysis by the SOSUI system are as shown in Table 2. In Table 2, rs represents Spearman's rank correlation coefficient, and p represents the p-value of Spearman's rank correlation coefficient. In addition, the genes indicated by * (CMP1-6, 8, 11 and 12) are significantly correlated with the four components of the first principal component, the second principal component, the number of days until the appearance of automatic pulsation and the number of contractile nodules. It is what was done.

Figure 2013031448
Figure 2013031448

実施例4:RNAiによる心筋細胞分化の制御1
CMP遺伝子の発現を制御することにより、心筋分化効率の制御が可能かどうかを検討する目的で、CMP2およびCMP13をRNAiの標的として設定した。そして、表3に記載のヌクレオチド配列を有するStealthRNAi (Invitrogen)をリポフェクション法によってG52細胞へ導入した。また、コントロール(NC)としてはStealthRNAi Negative Control Medium GC Duplex (Invitrogen)を用いた。
Example 4: Control of cardiomyocyte differentiation by RNAi 1
CMP2 and CMP13 were set as RNAi targets for the purpose of investigating whether the myocardial differentiation efficiency could be controlled by controlling the expression of the CMP gene. And StealthRNAi (Invitrogen) which has a nucleotide sequence of Table 3 was introduce | transduced into G52 cell by the lipofection method. StealthRNAi Negative Control Medium GC Duplex (Invitrogen) was used as a control (NC).

Figure 2013031448
Figure 2013031448

siRNAを細胞への導入した後、CMP2およびCMP13の発現量は、以下に記載のPCR用プライマーおよびTaqmanプローブを用い、定量的RT−PCRによって測定した。この際、定量的RT−PCRにおける内部標準としては、18SrRNAを使用した。なお、Taqmanプローブにおいて、5’末端の蛍光標識物質としてはFAMを用い、3’末端のクエンチャーとしては、TAMRAを用いた。なお、この実験の具体的手法は、以下の実施例5と同様であった。
CMP2遺伝子
フォワード プライマー:5’-CCATCCTGAATCCTAGATACCATCTC-3’(配列番号72)
リバース プライマー:5’-TAGTGGCAACCATGCTGAGTGT-3’(配列番号73)
Taqmanプローブ:5’-CCGATGGACGTGAGGACAGTAATCTGGA-3’(配列番号74)
CMP13遺伝子
フォワード プライマー:5’-CGCCTCTCTTCGTTTATCTGTTC-3’(配列番号75)
リバース プライマー:5’-TCTCTGTCTTGGTGCCGTCAT-3’(配列番号76)
Taqmanプローブ:5’-ACTTCTTTCCTGCTGGCCGGTTTCGT-3’(配列番号77)
結果は、図5AおよびBに示される通りであった。StealthRNAiにより、CMP2およびCMP13の発現が7割程度抑制された。さらに、図6に示される通り、CMP2およびCMP13の発現が抑制された条件下では細胞の心筋分化が抑制された。特に、CMP2の発現が抑制された条件下では細胞の心筋分化がほぼ完全に抑制されていた。
After the siRNA was introduced into the cells, the expression levels of CMP2 and CMP13 were measured by quantitative RT-PCR using the PCR primers and Taqman probe described below. At this time, 18S rRNA was used as an internal standard in quantitative RT-PCR. In the Taqman probe, FAM was used as the fluorescent labeling substance at the 5 ′ end, and TAMRA was used as the quencher at the 3 ′ end. The specific method of this experiment was the same as in Example 5 below.
CMP2 gene Forward primer: 5'-CCATCCTGAATCCTAGATACCATCTC-3 '(SEQ ID NO: 72)
Reverse primer: 5'-TAGTGGCAACCATGCTGAGTGT-3 '(SEQ ID NO: 73)
Taqman probe: 5'-CCGATGGACGTGAGGACAGTAATCTGGA-3 '(SEQ ID NO: 74)
CMP13 gene Forward primer: 5'-CGCCTCTCTTCGTTTATCTGTTC-3 '(SEQ ID NO: 75)
Reverse primer: 5'-TCTCTGTCTTGGTGCCGTCAT-3 '(SEQ ID NO: 76)
Taqman probe: 5'-ACTTCTTTCCTGCTGGCCGGTTTCGT-3 '(SEQ ID NO: 77)
The results were as shown in FIGS. 5A and B. StealthRNAi suppressed the expression of CMP2 and CMP13 by about 70%. Furthermore, as shown in FIG. 6, myocardial differentiation of cells was suppressed under conditions where the expression of CMP2 and CMP13 was suppressed. In particular, the myocardial differentiation of the cells was almost completely suppressed under the condition where the expression of CMP2 was suppressed.

実施例5:RNAiによる心筋細胞分化の制御2
RNAi
CL6細胞サブラインのうち、G52細胞を分化誘導処理せず、24well細胞培養用マルチウェルプレート (Falcon) に1×104 cells / wellとなるように播種した。これを37℃、5%CO2で一晩培養した。ウェル中の各細胞は、抗生物質不含の基本培地 500μLで2回洗浄し、各wellに同培地400μLを加えた。
次に、Stealth RNAi (Invitrogen) またはsiRNA (QIAGEN) を用いて得られた、以下の表4〜5に記載されるヌクレオチド配列を有するsiRNAを、Lipofectamine 2000 (Invitrogen) を用いてウェル中の各細胞に導入し、CMP1〜24をノックダウンした。
Example 5: Control of cardiomyocyte differentiation by RNAi 2
RNAi
Of the CL6 cell subline, G52 cells were seeded at 1 × 10 4 cells / well in a multiwell plate (Falcon) for 24-well cell culture without differentiation induction treatment. This was cultured overnight at 37 ° C. and 5% CO 2 . Each cell in the well was washed twice with 500 μL of an antibiotic-free basic medium, and 400 μL of the same medium was added to each well.
Next, siRNAs having nucleotide sequences described in Tables 4 to 5 below obtained using Stealth RNAi (Invitrogen) or siRNA (QIAGEN) were added to each cell in the well using Lipofectamine 2000 (Invitrogen). And CMP1-24 were knocked down.

Figure 2013031448
Figure 2013031448

Figure 2013031448
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具体的には、まず、1ウェル当たりのsiRNAが40pmolとなるように、蛍光オリゴとしてBLOCK-iT (Invitrogen)(最終濃度10 pmol/well)を含む、OPTI-MEMI Reduced Serum Medium (Gibco) でsiRNAを希釈し、siRNA溶液を得た。また、ネガティブコントロール(NC)であるStealth RNAi Negative Control Duplexes (Invitrogen) についても同様に希釈した。その後、Lipofectamine 2000 が1.5μL/wellとなるように、OPTI-MEMI Reduced Serum Mediumで希釈し、室温で5分インキュベートし、Lipofectamine 2000溶液を得た。次に、siRNA溶液またはネガティブコントロール溶液 50μLとLipofectamine 2000溶液 50μLとを混和し、複合体を形成させるために室温で20分間インキュベートした。この複合体を100μLずつ各wellに加えて緩やかに振盪しながら混合し、5%CO2条件下37℃で48時間インキュベートした。 Specifically, first, siRNA with OPTI-MEMI Reduced Serum Medium (Gibco) containing BLOCK-iT (Invitrogen) (final concentration 10 pmol / well) as a fluorescent oligo so that siRNA per well becomes 40 pmol. Was diluted to obtain a siRNA solution. Further, Stealth RNAi Negative Control Duplexes (Invitrogen), which is a negative control (NC), was similarly diluted. Then, it diluted with OPTI-MEMI Reduced Serum Medium so that Lipofectamine 2000 might be 1.5 microliter / well, and it incubated at room temperature for 5 minutes, and obtained Lipofectamine 2000 solution. Next, 50 μL of siRNA solution or negative control solution and 50 μL of Lipofectamine 2000 solution were mixed and incubated at room temperature for 20 minutes to form a complex. 100 μL of this complex was added to each well and mixed while gently shaking, and incubated at 37 ° C. for 48 hours under 5% CO 2 .

siRNAを細胞への導入した後、CMP1〜24の発現量を定量的RT−PCRにより測定した。具体的には、まず、各細胞からRNesay Mini (QIAGEN)またはBioRobot M48 Workstation (QIAGEN)を用いて、Total RNAを抽出した。このTotal RNAを、2ng/μLに希釈し、測定用サンプルとした。検量線用サンプルとしては、未分化なCL6G52を直径100mmの細胞培養ディッシュ (Falcon)でコンフルエントにならないように培養し、この細胞からBioRobot M48 Workstation (QIAGEN)を用いて抽出したTotal RNAを用いた。20ng /μl、6ng /μl、2ng/μl、0.6ng/μl、0.2ng/μl、0.06ng/μlに希釈し、検量線の作成に用いた。
また、各遺伝子の発現量を補正するために、内部標準として18S rRNAを測定した。18S rRNA測定にあっては、各測定用サンプルを0.02ng/μLに希釈し、検量線用サンプルを0.2ng /μl、0.06ng /μl、0.02ng/μl、0.006g/μl、0.002ng/μl、0.0006ng/μlに希釈した。
After introducing siRNA into cells, the expression level of CMP1-24 was measured by quantitative RT-PCR. Specifically, first, total RNA was extracted from each cell using RNesay Mini (QIAGEN) or BioRobot M48 Workstation (QIAGEN). This total RNA was diluted to 2 ng / μL and used as a measurement sample. As a sample for the calibration curve, undifferentiated CL6G52 was cultured in a cell culture dish (Falcon) having a diameter of 100 mm so as not to become confluent, and Total RNA extracted from the cells using BioRobot M48 Workstation (QIAGEN) was used. Diluted to 20 ng / μl, 6 ng / μl, 2 ng / μl, 0.6 ng / μl, 0.2 ng / μl, 0.06 ng / μl and used to create a calibration curve.
In order to correct the expression level of each gene, 18S rRNA was measured as an internal standard. For 18S rRNA measurement, each measurement sample is diluted to 0.02 ng / μL, and the calibration curve samples are 0.2 ng / μl, 0.06 ng / μl, 0.02 ng / μl, 0.006 g / μl, 0.002 ng / μl And diluted to 0.0006 ng / μl.

上記サンプルを用い、ABI PRISM 7000 Sequence Detection System (Applied Biosystems) により定量的RT-PCRを行った。なお、CMP1〜24についての定量的RT-PCRは、TaqMan Master MixおよびTaqMan One-Step RT-PCR Master Mix Reagents (Applied Biosystems)を用いて行った。また、CMP19については、検出感度を考慮し、RQuantiTect Probe RT-PCR Kit (QIAGEN) を用いた測定を再度行った。得られた結果は、18S rRNAの発現値により補正し、各サンプルの補正値をネガティブコントロール(NC)の補正値と比較することで、各遺伝子の発現量の変動を解析した。   Using the above sample, quantitative RT-PCR was performed by ABI PRISM 7000 Sequence Detection System (Applied Biosystems). In addition, quantitative RT-PCR about CMP1-24 was performed using TaqMan Master Mix and TaqMan One-Step RT-PCR Master Mix Reagents (Applied Biosystems). For CMP19, the measurement using the RQuantiTect Probe RT-PCR Kit (QIAGEN) was performed again in consideration of the detection sensitivity. The obtained results were corrected by the expression value of 18S rRNA, and the fluctuation value of each gene was analyzed by comparing the correction value of each sample with the correction value of the negative control (NC).

なお、上記定量的RT-PCRで用いたPCR用プライマーおよびTaqmanプローブは、表6および表7に示される通りである。Taqmanプローブにおいて、5’末端の蛍光標識物質としてはFAMを用い、3’末端のクエンチャーとしては、TAMRAを用いた。   The PCR primers and Taqman probes used in the above quantitative RT-PCR are as shown in Table 6 and Table 7. In the Taqman probe, FAM was used as the fluorescent labeling substance at the 5 'end, and TAMRA was used as the quencher at the 3' end.

Figure 2013031448
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Figure 2013031448
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結果は、図7AおよびBに示される通りであった。細胞にRNAiを施した後、CMP1〜10、CMP12〜18、CMP20〜21およびCMP23〜24の発現量は、コントロール(NC)と比較して有意に低下した(Student’t-test、p<0.05)。   The results were as shown in FIGS. 7A and B. After applying RNAi to cells, the expression levels of CMP1-10, CMP12-18, CMP20-21 and CMP23-24 were significantly reduced compared to control (NC) (Student't-test, p <0 .05).

収縮ノジュール数の測定
上記siRNAの導入後、培養ウェル中の収縮ノジュール数の変化を観察したところ、結果は図8A〜Uに示される通りであった。
Measurement of contraction nodule number After introduction of the siRNA, changes in the contraction nodule number in the culture well were observed, and the results were as shown in FIGS.

CMP1〜6、CMP9、CMP10、CMP13、CMP18、CMP24のそれぞれについてRNAiを施した細胞では、コントロール(NC)と比較して収縮ノジュール数は有意に低かった(反復測定二元配置分散分析(two-way repeated-measures ANOVA)、p<0.05)。一方、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21、CMP23では、コントロール(NC)と比較して収縮ノジュール数は有意に高かった(反復測定二元配置分散分析(two-way repeated-measures ANOVA)、p<0.05)。   In cells treated with RNAi for CMP1-6, CMP9, CMP10, CMP13, CMP18, and CMP24, the number of contractile nodules was significantly lower compared to the control (NC) (repeated measurement two-way analysis of variance (two- way repeated-measures ANOVA), p <0.05). On the other hand, the number of contraction nodules was significantly higher in CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21, and CMP23 than in the control (NC) (two-way repeated-measures ANOVA), p <0.05).

心筋細胞マーカー遺伝子の発現量の測定
siRNAiの上記細胞への導入後、既存の心筋細胞マーカー遺伝子(心筋線維遺伝子であるαMHC、βMHC 、MLC2aおよびMLC2v)の発現量を定量的RT-PCRにより測定し、CMP遺伝子のうち、CMP1〜10、CMP12〜13、CMP16〜18、CMP20〜21およびCMP23〜24の発現量と比較した。定量的RT-PCRは、表1に記載のプライマーおよびTaqManプローブを用い、実施例2と同様の手法により行った。
Measurement of expression level of cardiomyocyte marker gene
After introduction of siRNAi into the above cells, the expression level of existing cardiomyocyte marker genes (myocardial fiber genes αMHC, βMHC, MLC2a and MLC2v) is measured by quantitative RT-PCR. , CMP12-13, CMP16-18, CMP20-21, and CMP23-24 expression levels were compared. Quantitative RT-PCR was performed in the same manner as in Example 2 using the primers listed in Table 1 and TaqMan probe.

RNAiによってCMP遺伝子をノックダウンした後、既存の心筋細胞マーカー遺伝子(αMHC、βMHC 、MLC2a、MLC2v)の発現量の変化は、表8に示される通りであった。さらに、表8には、CMP遺伝子をノックダウンした後の収縮ノジュール数の変化を併記した。   After knocking down the CMP gene with RNAi, changes in the expression level of the existing cardiomyocyte marker genes (αMHC, βMHC, MLC2a, MLC2v) were as shown in Table 8. Further, Table 8 also shows changes in the number of contraction nodules after the CMP gene was knocked down.

Figure 2013031448
Figure 2013031448

: RNAiにより有意にノックダウンされたことを示す (p < 0.05 vs. NC)。
↓: ノックダウン後に有意に減少したことを示す (p < 0.05 vs.NC)。
↑: ノックダウン後に有意に増加した (p < 0.05 vs. NC)。
NS: 有意差なし。
: Shows that it was significantly knocked down by RNAi (p <0.05 vs. NC).
↓: Indicates a significant decrease after knockdown (p <0.05 vs. NC).
↑: Significantly increased after knockdown (p <0.05 vs. NC).
NS: No significant difference.

表8に示される通り、CMP1〜6、CMP8、CMP9、CMP10、CMP13、CMP18、CMP20、CMP24のRNAiによるノックダウンにより、いずれかの心筋細胞マーカー遺伝子(αMHC、βMHC 、MLC2aまたはMLC2v)の発現が抑制されるか、あるいは収縮ノジュール数が減少し、心筋細胞分化が抑制さることが確認された。また、CMP7、CMP12、CMP16、CMP17、CMP21、CMP23のRNAiによるノックダウンにより、いずれかの心筋細胞マーカー遺伝子(αMHC、βMHC 、MLC2aまたはMLC2v)の発現が促進されるか、あるいは収縮ノジュール数が増加し、心筋細胞分化が誘導されることが確認された。特に、CMP23については、収縮ノジュール数が増加し、心筋細胞マーカー遺伝子のαMHC、βMHC、MLC2vは有意な増加が認められる一方、MLC2aは有意な減少が認められた。心房筋を特徴付けるMLC2aが減少し、心室筋を特徴付けるMLC2vが増加したことから、CMP23は細胞の心室筋への特異的な誘導に用いうることが確認された。   As shown in Table 8, the expression of any of the cardiomyocyte marker genes (αMHC, βMHC, MLC2a or MLC2v) is achieved by knocking down CMP1-6, CMP8, CMP9, CMP10, CMP13, CMP18, CMP20, CMP24 with RNAi. It was confirmed that the number of contraction nodules was suppressed or cardiomyocyte differentiation was suppressed. In addition, knockdown of CMP7, CMP12, CMP16, CMP17, CMP21, and CMP23 by RNAi promotes the expression of any cardiomyocyte marker gene (αMHC, βMHC, MLC2a or MLC2v) or increases the number of contractile nodules It was confirmed that cardiomyocyte differentiation was induced. In particular, for CMP23, the number of contractile nodules was increased, and the cardiomyocyte marker genes αMHC, βMHC, and MLC2v were significantly increased, while MLC2a was significantly decreased. Since MLC2a that characterizes atrial muscle decreased and MLC2v that characterizes ventricular muscle increased, it was confirmed that CMP23 can be used for specific induction of cells into ventricular muscle.

未分化細胞の心筋分化活性の検出に有益である。   This is useful for detecting the myocardial differentiation activity of undifferentiated cells.

配列番号47,48,50,51,53,54,56,57,59,60,62,63,65,66,72,73,75,76,123,124,126,127,129,130,132,133,135,136,138,139,141,142,144,145,147,148,150,151,154,156,157,159,160,162,163,165,166,168,169,171,172,174,175,177,178,180,181,183,184,186,187:プライマー
配列番号49,52,55,58,61,64,67,74,77,122,125,128,131,134,137,140,143,146,149,152,155,158,161,164,167,170,173,176,179,182,185:Taqmanプローブ
配列番号68,69,70,71,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121:siRNAの一方のストランド
Sequence number 47,48,50,51,53,54,56,57,59,60,62,63,65,66,72,73,75,76,123,124,126,127,129,130, 132, 133, 135, 136, 138, 139, 141, 142, 144, 145, 147, 148, 150, 151, 154, 156, 157, 159, 160, 162, 163, 165, 166, 168, 169, 171, 172, 174, 175, 177, 178, 180, 181, 183, 184, 186, 187: Primer SEQ ID NOs: 49, 52, 55, 58, 61, 64, 67, 74, 77, 122, 125, 128 131, 134, 137, 140, 143, 146, 149, 152, 155, 158, 161, 164, 167, 170 , 173, 176, 179, 182, 185: Taqman probe SEQ ID NO: 68, 69, 70, 71, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91 , 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116 , 117, 118, 119, 120, 121: one strand of siRNA

Claims (17)

未分化細胞の心筋分化活性を検出するための遺伝子マーカーであって、下記の(a)、または(b)に記載のポリヌクレオチドまたはそのフラグメントからなる、遺伝子マーカー:
(a)配列番号3で表されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド、
(b)(a)に記載のヌクレオチド配列と少なくとも70%の相同性を有するヌクレオチド配列からなり、かつ(a)に記載のポリヌクレオチドと機能的に同等なものである、ポリヌクレオチド。
A gene marker for detecting myocardial differentiation activity of undifferentiated cells, comprising a polynucleotide or a fragment thereof according to the following (a) or (b):
(A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3,
(B) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having at least 70% homology with the nucleotide sequence described in (a) and functionally equivalent to the polynucleotide described in (a).
細胞の心筋分化活性が増加する場合、細胞における発現量が増加することを特徴とする、請求項1に記載の遺伝子マーカー。   The gene marker according to claim 1, wherein when the myocardial differentiation activity of the cell increases, the expression level in the cell increases. 前記(b)に記載のポリヌクレオチドが、前記(a)に記載のヌクレオチド配列と75%以上の相同性を有するヌクレオチド配列からなり、かつ(a)に記載のポリヌクレオチドと機能的に同等なものである、請求項1に記載の遺伝子マーカー。   The polynucleotide described in (b) is composed of a nucleotide sequence having 75% or more homology with the nucleotide sequence described in (a), and is functionally equivalent to the polynucleotide described in (a) The gene marker according to claim 1, wherein 未分化細胞の心筋分化活性を検出するための核酸分子であって、請求項1に記載のポリヌクレオチドまたはこれと相補的なポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするものである、核酸分子。   A nucleic acid molecule for detecting myocardial differentiation activity of an undifferentiated cell, wherein the nucleic acid molecule hybridizes under stringent conditions with the polynucleotide according to claim 1 or a polynucleotide complementary thereto. . 請求項1に記載のヌクレオチド配列の全部または一部からなるものである、請求項4に記載の核酸分子。   The nucleic acid molecule according to claim 4, which consists of all or part of the nucleotide sequence according to claim 1. 請求項1に記載のポリヌクレオチドの全部または一部を核酸増幅法により増幅しうる、請求項4に記載の核酸分子。   The nucleic acid molecule according to claim 4, wherein all or part of the polynucleotide according to claim 1 can be amplified by a nucleic acid amplification method. 未分化細胞の心筋分化活性を検出するためのプライマーペアであって、請求項1に記載のポリヌクレオチドの全部または一部を核酸増幅法により増幅しうる、プライマーペア。   A primer pair for detecting myocardial differentiation activity of undifferentiated cells, which can amplify all or part of the polynucleotide of claim 1 by a nucleic acid amplification method. 未分化細胞の心筋分化活性を検出するためのキットであって、請求項4に記載の核酸分子および/または請求項7に記載のプライマーペアを少なくとも含んでなる、キット。   A kit for detecting myocardial differentiation activity of undifferentiated cells, comprising at least the nucleic acid molecule according to claim 4 and / or the primer pair according to claim 7. 請求項2に記載のポリヌクレオチドの発現をRNAiにより抑制しうる二本鎖RNA分子を有効成分として含んでなる、未分化細胞の心筋分化抑制剤であって、前記二本鎖RNA分子のアンチセンス鎖が前記ポリヌクレオチドと未分化細胞内で特異的にハイブリダイズするヌクレオチド配列を含んでなるものである、心筋分化抑制剤。   An anti-myocardial differentiation inhibitor for undifferentiated cells, comprising as an active ingredient a double-stranded RNA molecule capable of suppressing the expression of the polynucleotide according to claim 2 by RNAi, the antisense of the double-stranded RNA molecule A myocardial differentiation inhibitor, wherein the strand comprises a nucleotide sequence that specifically hybridizes with the polynucleotide in an undifferentiated cell. 前記アンチセンス鎖が、請求項2に記載のポリヌクレオチドと相補的なヌクレオチド配列からなるものである、請求項9に記載の心筋分化抑制剤。   The myocardial differentiation inhibitor of claim 9, wherein the antisense strand consists of a nucleotide sequence complementary to the polynucleotide of claim 2. 未分化細胞の心筋分化活性を検出する方法であって、
請求項1に記載の遺伝子マーカーの細胞における発現量を測定することを含んでなり、
前記発現量が、前記未分化細胞の心筋分化活性のレベルと相関する、方法。
A method for detecting myocardial differentiation activity of undifferentiated cells,
Measuring the expression level of the gene marker of claim 1 in a cell,
The method wherein the expression level correlates with the level of myocardial differentiation activity of the undifferentiated cells.
請求項2に記載の遺伝子マーカーの細胞における発現量を測定することを含んでなり、
前記発現量が、心筋分化活性を有しない対照細胞における、前記マーカーの発現量を参照して予め設定された閾値よりも高い場合、前記細胞が心筋分化活性を有するものとする、請求項11に記載の方法。
Measuring the expression level of the gene marker of claim 2 in a cell,
The cell according to claim 11, wherein when the expression level is higher than a preset threshold value with reference to the expression level of the marker in a control cell having no myocardial differentiation activity, the cell has myocardial differentiation activity. The method described.
前記測定が、請求項4に記載の核酸分子および/または請求項7に記載のプライマーペアを用いて行われる、請求項11に記載の方法。   The method according to claim 11, wherein the measurement is performed using the nucleic acid molecule according to claim 4 and / or the primer pair according to claim 7. 心筋分化活性を有する細胞を単離する方法であって、請求項12に記載の方法により、心筋分化活性を有する細胞を検出し、該細胞を単離することを含んでなる、方法。   A method for isolating cells having myocardial differentiation activity, comprising detecting cells having myocardial differentiation activity and isolating the cells by the method according to claim 12. 未分化細胞の心筋分化活性をモニタリングする方法であって、
請求項2に記載の遺伝子マーカーの未分化細胞における発現量を測定することを含んでなり、
前記発現量が経時的に増加した場合、前記未分化細胞の心筋分化活性が増加したものとする、方法。
A method for monitoring myocardial differentiation activity of undifferentiated cells,
Measuring the expression level of the gene marker according to claim 2 in undifferentiated cells,
A method wherein the myocardial differentiation activity of the undifferentiated cells is increased when the expression level increases with time.
前記測定が、請求項4に記載の核酸分子および/または請求項7に記載のプライマーペアを用いて行われる、請求項15に記載の方法。   The method according to claim 15, wherein the measurement is performed using the nucleic acid molecule according to claim 4 and / or the primer pair according to claim 7. 未分化細胞の心筋分化を抑制する方法であって、請求項9に記載の心筋分化抑制剤を細胞に導入することを含んでなる、方法。   A method for inhibiting myocardial differentiation of undifferentiated cells, comprising introducing the myocardial differentiation inhibitor of claim 9 into cells.
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