JP2013128476A - 眼杯様構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする眼杯様構造体の製造方法。
(1)多能性幹細胞を、Wntシグナル経路阻害物質を含む無血清培地中で浮遊培養することにより多能性幹細胞の凝集体を形成させる第一工程
(2)第一工程で形成された凝集体を、基底膜標品を含む無血清培地中で浮遊培養する第二工程
(3)第二工程で得られた凝集体を血清培地中で浮遊培養する第三工程
(4)第三工程で得られた凝集体を、Shhシグナル経路作用物質とWntシグナル経路作用物質とを含む無血清培地又は血清培地中で浮遊培養する第四工程
【選択図】なし
Description
即ち、本発明は
[1] 下記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする眼杯様構造体の製造方法。
(1)多能性幹細胞を、Wntシグナル経路阻害物質を含む無血清培地中で浮遊培養することにより多能性幹細胞の凝集体を形成させる第一工程
(2)第一工程で形成された凝集体を、基底膜標品を含む無血清培地中で浮遊培養する第二工程
(3)第二工程で培養された凝集体を、血清培地中で浮遊培養する第三工程および
(4)第三工程で培養された凝集体を、ソニック・ヘッジホッグ(以下、「Shh」という場合がある)シグナル経路作用物質とWntシグナル経路作用物質とを含む無血清培地又は血清培地中で浮遊培養する第四工程
[2] 前記多能性幹細胞が、霊長類多能性幹細胞であることを特徴とする前項[1]記載の眼杯様構造体の製造方法。
[3] 前記多能性幹細胞がヒト多能性幹細胞であることを特徴とする前項[1]記載の眼杯様構造体の製造方法。
[4] 前記基底膜標品が、ラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカンおよびエンタクチンからなる群から選ばれる少なくとも1つの細胞外マトリックス分子であることを特徴とする前項[1]〜[3]のいずれか記載の眼杯様構造体の製造方法。
[5] 前記第一工程乃至第三工程が、ノックアウト血清代替物存在下(以下、「KSR」という場合がある)で行われることを特徴とする前項[1]〜[4]のいずれか記載の眼杯様構造体の製造方法。
[6] 前項[1]〜[5]のいずれか記載の製造方法により製造される眼杯様構造体の毒性・薬効評価用試薬としての使用。
[7] 前項[1]〜[5]のいずれか記載の製造方法により製造される眼杯様構造体の移植用生体材料としての使用。
このようなベクターのうち、クローニングに適したベクターを「クローニングベクター」と記すこともある。このようなクローニングベクターは、通常、制限酵素部位を複数含むマルチプルクローニング部位を含む。現在、遺伝子のクローニングに使用可能なベクターは、当該技術分野において多数存在しており、販売元により、微妙な違い(例えば、マルチクローニングサイトの制限酵素の種類や配列)から名前を代えて販売されている。例えば、「Molecular Cloning(3rd edition)」 by Sambrook, J and Russell, D.W., Appendix 3 (Volume 3), Vectors and Bacterial strains. A3.2 (Cold Spring Harbor USA, 2001)) に代表的なものが記載(発売元も記載)されており、このようなものを当業者は適宜目的に応じて使用することができる。
(1)多能性幹細胞を、Wntシグナル経路阻害物質を含む無血清培地中で浮遊培養することにより多能性幹細胞の凝集体を形成させる第一工程
(2)第一工程で形成された凝集体を、基底膜標品を含む無血清培地中で浮遊培養する第二工程
(3)第二工程で培養された凝集体を、血清培地中で浮遊培養する第三工程、及び
(4)第三工程で培養された凝集体を、Shhシグナル経路作用物質とWntシグナル経路作用物質とを含む無血清培地又は血清培地中で浮遊培養する第四工程
多能性幹細胞を、Wntシグナル経路阻害物質を含む無血清培地中で多能性幹細胞の凝集体を形成させる第一工程について説明する。
「凝集体を形成させる」とは、細胞を集合させて細胞の凝集体を形成させて培養させる際に、「一定数の分散した多能性幹細胞を迅速に凝集」させることで質的に均一な細胞の凝集体を形成させることをいう。
第一工程で形成された凝集体を、基底膜標品を含む無血清培地中で浮遊培養する第二工程について説明する。
第一工程で用いた無血清培地をそのまま本工程に用いる場合、「基底膜標品」を培地中に添加すればよい。
第二工程で培養された凝集体を、血清培地中で浮遊培養する第三工程について説明する。
また、かかる血清培地として、市販のKSR(Knockout Serum Replacement)を適量添加したものを用いてもよい。
(4)第四工程
第三工程で培養された凝集体を、Shhシグナル経路作用物質とWntシグナル経路作用物質とを含む無血清培地又は血清培地中で浮遊培養する第四工程について説明する。
本発明製造方法により製造された眼杯様構造体は、眼杯様構造体の障害に基づく疾患の治療薬のスクリーニング、その他の原因による細胞損傷状態における治療薬に対しての細胞治療用移植用材料や疾患研究材料、創薬材料として利用可能である。また化学物質等の毒性・薬効評価においても、光毒性等の毒性研究、毒性試験等に活用可能である。
眼杯様構造体の障害に基づく疾患としては、例えば、有機水銀中毒、クロロキン網膜症、網膜色素変性症、加齢黄斑変性症、緑内障、糖尿病性網膜症、新生児網膜症、などが挙げられる。
本発明製造方法により製造された眼杯様構造体は、細胞損傷状態において、当該細胞や、障害を受けた組織自体を補充する(例えば、移植手術に用いる)ための移植用生体材料に用いることができる。
網膜前駆細胞のマーカー遺伝子の1つであるRAX遺伝子座にGFPをノックインしたヒトES細胞株の作製を実施した。
ヒトES細胞株(KhES-1:京都大学が樹立したヒトES細胞株)のゲノムDNA上RAX遺伝子を特異的に切断するZinc Finger Nuclease(ZFN)をSigmaAldrich社から購入した。単一細胞化したヒトES細胞を用いて、エレクトロポレーション法により、ZFNをコードするmRNAとGFP及び薬剤選択遺伝子であるネオマイシン耐性遺伝子が搭載されたノックインベクターを共導入し、マイトマイシンC処理したネオマイシン耐性マウス線維芽細胞上へ播種した。播種翌日から培地中にG418を添加し、薬剤選択を行った。得られた耐性クローンのコロニーをピックアップして培養を続け、PCR法やサザンブロット法により、ノックイン細胞を選別し、RAX::GFPノックインヒトES細胞株を樹立した。
(方法)
RAX::GFPノックインヒトES細胞を用いて、眼杯様構造体を製造した。
RAX::GFPノックインヒトES細胞(KhES-1由来)を「Ueno, M. et al. PNAS 2006」 「Watanabe, K. et al. Nat Biotech 2007」に記載の方法に倣って培養し、実験に用いた。培地にはDMEM/F12 培地(Invitrogen)に20%KSR(Knockout Serum Replacement;Invitrogen)、0.1mM 2−メルカプトエタノール、1mM ピルビン酸、5〜10ng/ml bFGFを添加したものを用いた。浮遊培養による凝集体の形成には、0.25%trypsin−EDTA(Invitrogen)を用いてES細胞を単一分散し、非細胞接着性の96穴培養プレート(スミロン スフェロイド プレート,住友ベークライト社)の1ウェルあたり9×10^3細胞になるように100μlの無血清培地に浮遊させ、凝集体を速やかに形成させた後、37℃、5%CO2で浮遊培養した。その際の無血清培地には、G−MEM培地に20%KSR、0.1mM 2−メルカプトエタノール、1mM ピルビン酸、20μM Y27632、Wntシグナル経路阻害物質(3μM IWR1e)を添加した無血清培地を用いた。また、浮遊培養2日目から容積あたり1/100量のマトリゲルを添加して培養した。浮遊培養開始12日目にWntシグナル経路阻害物質を含まない無血清培地へ浮遊凝集体を移し、容積あたり1/10量の牛胎児血清を添加して培養した。さらに15日目からWntシグナル経路作用物質(3μM CHIR99021)及びShhシグナル経路作用物質(100nM SAG)を含む血清培地で浮遊培養した。
(結果)
上記方法で製造したところ、浮遊培養開始14日目ごろに凝集体の一部においてRAXを発現することを示すGFP陽性の細胞集団が出現し(図1A)、その後凝集体の外側へ隆起し(図1B、C)さらに浮遊培養を継続すると明瞭な突起を形成した(図1D)。さらに、浮遊培養を続けたところGFP陽性細胞(網膜前駆細胞)で構成される凝集体上に、明瞭な眼杯様構造体が形成された(図2)。この眼杯様構造体は凝集体を顕微鏡観察するだけで明らかに認識が可能であった(図2A)。凝集体上に形成された眼杯様構造体について、2光子顕微鏡を用いて詳細に観察を行ったところ、外部と内部の2層構造を有することが示された(図2C,D)。この眼杯様構造体について凍結切片を作製し、免疫染色を行ったところ、外側にMitfを発現する網膜色素上皮細胞の層が、その内側にChx10陽性の神経網膜前駆細胞が存在していた(図3)。
眼球の強膜切開後、強膜切開創から硝子体中に注射針を挿入し、眼圧を低下させる。強膜切開創から網膜下腔に細胞移植針を用いて眼内灌流液を注入し、人工的に浅い網膜剥離の状態を形成する。形成した空間に細胞移植針または細胞シート移植デバイスを用いて培養した眼杯様構造体を移植する。
Claims (7)
- 下記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする眼杯様構造体の製造方法。
(1)多能性幹細胞を、Wntシグナル経路阻害物質を含む無血清培地中で浮遊培養することにより多能性幹細胞の凝集体を形成させる第一工程
(2)第一工程で形成された凝集体を、基底膜標品を含む無血清培地中で浮遊培養する第二工程
(3)第二工程で培養された凝集体を、血清培地中で浮遊培養する第三工程および
(4)第三工程で培養された凝集体を、ソニック・ヘッジホッグシグナル経路作用物質とWntシグナル経路作用物質とを含む無血清培地又は血清培地中で浮遊培養する第四工程 - 前記多能性幹細胞が、霊長類多能性幹細胞であることを特徴とする請求項1記載の眼杯様構造体の製造方法。
- 前記多能性幹細胞がヒト多能性幹細胞であることを特徴とする請求項1記載の眼杯様構造体の製造方法。
- 前記基底膜標品が、ラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカンおよびエンタクチンからなる群から選ばれる少なくとも1つの細胞外マトリックス分子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の眼杯様構造体の製造方法。
- 前記第一工程乃至第三工程が、ノックアウト血清代替物存在下で行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の眼杯様構造体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか記載の製造方法により製造される眼杯様構造体の毒性・薬効評価用試薬としての使用。
- 請求項1〜5のいずれか記載の製造方法により製造される眼杯様構造体の移植用生体材料としての使用。
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