JP2013530683A - 血管新生能力の評価方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、細胞試料または組織試料における血管新生シグネチャを特定する方法、血管新生治療法の効能を予測する方法、血管新生能力を予測する予見モデルの作成方法、血管治療に用いる薬剤を特定する方法、ならびに治療剤および治療用途を提供するものである。【選択図】図1

Description

本発明は、虚血、特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血に関連のある何らかの虚血症状または障害に関する。特に、本発明は、被検者の血管新生能力、または被検者から単離された細胞の血管新生能力を評価する方法、およびその評価に基づき適切な治療計画を採用する方法、ならびに治療法に関する。
虚血性心疾患(IHD)は、心筋への血液供給の低下を特徴とし、通常は冠状動脈疾患(CAD)に起因する疾患である。IHDの場合、アテローム性動脈硬化によって、脂肪性物質、線維性物質、または石灰化物質の沈着物が動脈内部に蓄積する過程にて、心筋に血液を供給する動脈が狭細化する。アテローム性動脈硬化は、心臓の筋肉への血流を低下させ、筋肉から酸素を奪い、狭心症、心筋梗塞および鬱血性心不全につながる。心臓組織は、ヒト体内の他の多くの組織とは異なり、自己修復能力が限られているため、心筋への虚血障害は、回復不能な心筋組織喪失につながり、さらには左室機能の障害、そして最終的には心不全にまで至る可能性がある。経皮的冠動脈介入(PCI)や冠状動脈バイパス移植(CABG)などの治療介入的な血管新生処置が利用でき、これらの確立済み治療オプションによって、心筋梗塞(MI)後の患者の短期生存率が改善されるにもかかわらず、疾患の進行や後期段階における心不全の発症は妨げられない。心不全を患う患者の数は増加し続けており、このことは相変わらず世界中で死亡率および羅病率を高める主因となっている。こうした理由から、臨床研究は、損傷を受けた組織の補充や再生、および血管再生の改善によって病徴を抑制し、さらには疾患の進行を制限または停止することに専念する傾向にある。
末梢動脈疾患(PAD)は、主に下肢に影響を及ぼすアテローム性動脈硬化、炎症、塞栓症または血栓形成に起因する、血液供給低下によっても特徴づけられる。影響を受けた動脈は、動脈を狭細化する脂肪沈着、または線維物質もしくは石灰化物質の蓄積の徴候を呈する。その原因としては、喫煙、糖尿病、異脂肪血症、高血圧、およびその他の心臓血管危険因子が挙げられる。CADの場合と同様、血管再生は患者のクオリティオブライフを改善するものでなければならないが、PADの重症例では血管再生だけは充分でなく、肢を切断することが唯一の解決策となる場合もある。
関節硬化または糖尿病のどちらかの影響で表面に広範な火傷または慢性損傷を起こし、それが原因で患者の血管再生に遅発性創傷癒合を伴った場合は、重大な問題にもなる。
血管再生体組織または神経組織は、発作、または局所的もしくは大域的な脳虚血による損傷を受ける。脳虚血が起こると、代謝要求を満たそうとして脳への血流が不足する結果になる。虚血は、脳代謝の変調、代謝速度の低下、およびエネルギー危機につながり、後で視覚、発語および運動の障害を招く恐れもある。
血管新生は、器官または損傷を受けた組織に血液を供給すべく、新しい血管を形成する自然治癒過程である。この過程は毛細管出芽を伴い、先在する脈管構造から新しい微小血管が形成されることにつながる。心臓では、血管新生によって、側枝と呼ばれる新しい血管が産生されて成長し、動脈の閉塞を迂回して、虚血の危険に曝された心筋組織への代替血液供給源となり得る。機械的因子、化学的因子、または分子的因子のうちの1つ以上が、血管を新生させるトリガーになる場合もある。内皮細胞は、物理的力に反応して、血管新生の機械的信号を分子的信号に変換できる。例えば、運動の最中に血流が増大した場合や、心筋に対する剪断応力および延伸が増した場合は、成長因子の増産を介して血管新生が刺激され得る。
低酸素(酸素圧が低い状態)または虚血に陥った場合は当然、血管新生が刺激される。低酸素中は、転写因子の低酸素誘導性因子(HIF)が、血管内皮成長因子(VEGF)遺伝子などの低酸素性応答要素(HRE)に結合し、そのHREの発現を増強し細胞から放出させる。VEGFを循環させ、次いで内皮細胞の表面上のVEGFレセプターに結合すると、信号形質導入経路が刺激され、結果として血管が新生される。低酸素によってマクロファージが刺激されて、血小板由来増殖因子、ならびに線維芽細胞成長因子(FGF)1および2を含む種々の因子が放出され、さらに血管新生が刺激されることもあり得る。VEGFと同様にFGFも、血管新生の過程において細胞外基質の消化に重要なタンパク質分解酵素(プラスミノーゲン活性化因子およびメタロプロテイナーゼを含む)の内皮細胞の合成を刺激する。
炎症プロセスを通じて血管新生がトリガーされることもあり得る。心筋に虚血障害が起こると続いてマクロファージ、単核細胞および血小板が流入し、VEGFおよびFGFの発現を刺激する能力を有するサイトカインおよびレセプターが放出され得る。
血管新生成長因子の発現においては機械的、化学的および分子的因子が関与して虚血を上向き調節するが、こうした自然な代償的機序では、どのような患者においても(特に狭心症などのIHDの病徴を呈する患者においては)新しい血管が充分には生成されない。冠状動脈疾患を伴う患者のなかには、側副循環の発達が不良な人もいれば良好な人もいる。側副循環の発達が不良な患者に関しては、血管新生サイトカインの産生が不充分であるか、それらのサイトカイン対する反応が減衰している可能性のあることが示唆されてきた(Freedman,S.B.,and Isner,J.M;Annals of Internal Medicine 2002;136(1):54−71)。血管新生サイトカインの発現および血管新生反応に影響する因子はいくつかが知られており、これらの因子はいくぶん、患者ごとに側副血管の発達に対する反応に差が見られる原因となっている。例えば、高齢化によっても、また糖尿病や高コレステロール血症などの他の医療条件の存在によっても、VEGFの発現レベルの減少および血管新生反応の低下の可能性のあることが、動物試験によって立証されている(Rivard A.,et al.,Circulation.1999;99:111−20;Rivard A.,et al.,Am J Pathol.1999;154:355−63;Couffinhal T,2002 Circulation.1999;99:3188−98)。これらの因子は多くの場合、患者における冠状動脈疾患の進行に関与する。そうした患者の多くは高齢で、しかも糖尿病、高コレステロール血症、または虚血を患っているか他の不特定な特性を持つために、血管新生サイトカインの上向き調節を制限されてしまう(Freedman,S.B.,and Isner,supra)。VEGF調節は、年齢およびその他の病状を越えて個人間で差があることが示唆されてきた。VEGF発現レベルに関しては、側枝の成長の良好な患者は、側枝の成長の不良な患者と比較して、単核細胞での低酸素反応率が高かった(Schultz A.,et al.,Circulation.1999;100:547−52)。IHD中の側副循環の成長程度は、医療因子および遺伝因子の数の作用を受け、個人間で差が見られる。
血管新生を治療に利用することによって、血組織における虚側枝血管の成長を増強または促進し得る。また、血管新生は、血管新生術(特に、PCIおよびCABG)などのハイリスク介入治療の代替としても利用できる。あるいは手術と組み合わせて利用することで血管再生をより完全なものにすることができる。血管新生は、発作または脳虚血を患う患者における虚血組織の血管再生を改善する目的に利用されている。また、PAD患者において症状が重篤化した場合および患者が火傷、関節硬化、または糖尿病に起因した遅発性創傷癒合を伴う場合に肢の切断を回避する目的にも血管新生が利用されている(概要については、Watt et al.,2011;Critser and Yoder 2010;Martin−Rendon et al.,2009を参照)。
複雑な血管系としては成人の出産後のものが挙げられる。出生後生活の生理的および病的状態においては、概ね血管新生が維持されている。新規血管の形成は、(i)一般的には、虚血に対する反応によって、先在する血管から内皮細胞(EC)の血管が新生するか出芽を生じ、(ii)骨髄にある内皮始原細胞から成熟ECの血管が新生または新規分化し、(iii)先在する細動脈において動脈が新生するか内腔の寸法が増加することによって遂げられる(Fischer et al.,2206)。
治療的な血管新生は、虚血組織内の側枝血管(冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)の成長、脳虚血など)、および遅発性の創傷癒合を促進し得る(概要については、Watt et al 2011;Critser and Yoder 2010;Martin−Rendon et al.,2009を参照)。循環内皮前駆体および内皮コロニー形成細胞(ECFC)/遅発性生成内皮細胞は、通常の成体ヒト末梢血内に概して稀にしか存在しないため、血液内の血管新生促進細胞や非血管新生細胞といった他の細胞とよりも見つけづらい(Estes et al.2010)。
タンパク質、遺伝子、または細胞療法を使用することで、血管新生を増強し得る。タンパク質療法ではVEGFやbFGFなどの生育因子を患者に投与するのに対して、遺伝子療法ではそれらの生育因子のみ対象に発現を持続可能にするか阻害し得る。細胞療法では、損傷を受けた心臓組織を修復し血管新生を促進する際、胚性幹(ES)細胞、人工多能性幹細胞(iPS)、心臓、内皮、臍帯血もしくは末梢血、または骨髄由来幹細胞、および始原細胞の投与を伴う。幹細胞は、自己再生能力、および多岐にわたる特殊な細胞種(損傷を受けた心臓組織の修復や新規血管の形成に必要とされる細胞種を含む)への分化能力によって特徴づけられる。始原細胞は、幹細胞と同様に細胞種への分化能力を有するが、分化の度合いはより高度でしかも既に特定の細胞種への分化に特化している。骨髄および血液からの幹細胞および始原細胞は、臨床試験において心筋梗塞の急性期および慢性期での治療に利用されてきており、左室機能の修復に対して緩慢ながらも好ましい有益な効果をもたらす。他方、幹細胞および始原細胞療法の正確な作用機構は完全には理解されていないが、細胞は虚血組織に対する内皮始原細胞(EPC)の組み込みによる血管質の増加、心筋細胞の生成、心臓リモデリングの調整、および/またはサイトカイン、およびまたは他の因子(心臓修復を促進し得る因子や、患部における線維形成を制限し得る因子)のパラクリン様式での産生を通して心臓機能に有益な影響をもたらし得ると思料されている(Martin−Rendon E.,et al.,Transfusion Medicine 2009;19:159−171)。血管新生治療中に観測される個体同士の間の反応は、側副循環の自然な発達に見られる個体同士の間の変形態様と一貫性を持つが、遺伝的および後成的な理由(単一ヌクレオチド多型、microRNA発現、DNAメチル化のパターンなど)により、バリエーションを生じる場合もある。
虚血および/または治療的血管新生が起こす血管新生反応は、いくつかの因子により個体同士の間で差異を生じる場合がある。このような多様性が公知となっているため、何らかの虚血症状または虚血関連の障害(特に、冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血)を有する患者における側副循環の自然な発達の度合い、および治療的血管新生に対する何らかの反応の度合いの予測が可能であることが望ましい。この予測に基づき、患者に応じた適切な治療計画を患者ごとに設計し得る。
国際公開第2004/053085号パンフレットには、マウスモデルにおいて実験的に虚血を誘発させ(大腿動脈を結紮して虚血を引き起こし)遺伝子の発現パターンを研究することによって血管新生に関係する遺伝子を同定する方法が開示されている。開示された本方法は、内転筋から総RNAを分離するステップと、cDNAを作製するステップと、cDNAを遺伝子アレイにハイブリダイズするステップとを含む。非虚血マウスから作製されたcDNAに関係する遺伝子発現レベルとの比較に基づき、血管新生に関与する遺伝子が同定された。
この公告では、虚血の人工モデルにおけるマウスの血管新生遺伝子の発現に焦点を当てている。
国際公開第2008/118846号パンフレットには、インビボでの腫瘍の血管新生能力を予測する方法が開示されている。本方法は、患者試料からの悪性細胞を培養するステップと、細胞培養試験にてVEGF/VPF、bFGF/FGF−2、IL−8/CXCL8、EGF、Flt−3リガンド、PDGF−AA、PDGF−AA/BB、IP−10/CXCL10、TGF−β1、TGF−β2、TGF−β3、VEGFR、HIF1−α、EGFR、HER−2、TGF−α、TNF−α、トロンボスポンジン(thrombospondin)およびアンギオゲニン(Angiogenin)の存在および/またはレベルを確認するステップとを含む。次いで、腫瘍の血管新生シグネチャを、抗血管新生治療計画および試料が採取された患者の臨床結果と照合した。この公告は、腫瘍の血管新生に関する。
Smithらによるレポート(Smith et al.2007)には、心不全を患って心臓移植を受けた患者の左室生検からの心筋細胞集塊由来細胞(CDC)の分離方法、および培養方法が開示されている。開示された本方法は、穏やかな酵素処理剤で心臓生検を処理するステップと、フィブロネクチンでコーティングしたプレートで外植片を平板培養するステップと、外植片から生成細胞を収集するステップと、特定の条件下で細胞を培養して心筋細胞集塊を形成するステップと、フィブロネクチンでコーティングしたプレート上で心筋細胞集塊由来細胞をさらに伸張するステップとを含む。本方法はまた、CDCをフローサイトメトリーおよび他の標準免疫蛍光法で特徴づけるステップと、急性心筋梗塞の齧歯動物モデルにおいて齧歯動物の心臓機能改善能力をCDCの移植により立証するステップとを含む。これらの試験に基づき、ヒトCDCの治療能力が評価されると共に、これらの細胞が心臓機能を改善する機序が示唆された。本公告は、特定の患者コホートにおける左心室からのc−kit陽性細胞を多く含むCDCの単離に焦点を当て、これらのc−kit陽性始原細胞が内皮細胞、血管細胞および心筋細胞への分化によって心臓を修復し得ることを立証しようと意図している。
本発明は、何らかの虚血症状を患う被検者または虚血に関連する問題を抱える被検者(特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、遅発性創傷癒合、および腎臓、肺もしくは肝臓の虚血を患う被検者)の血管新生能力を予測する方法を提供する。本発明はまた、内皮細胞を伸張する方法を提供し、それゆえに、何らかの虚血症状の治療方法を提供する。
本発明の第1の態様によれば、被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、(a)試料について血管新生関連因子の発現レベルを試験するステップとを含む、細胞試料または組織試料の血管新生シグネチャを特定する方法が提供されている。
因子は、血管新生促進タンパク質、抗血管新生タンパク質、または細胞間相互作用もしくは細胞外基質の析出に関与するタンパク質であってもよい。
血管新生関連因子は、ADAMTS−1(トロンボスポンジンモチーフ(thrombospondin motifs)1を有するディスインテグリンおよびメタロプロテイナーゼ)、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1(骨形成タンパク質1)、EGF(上皮細胞成長因子)、EG−VEGF(内分泌腺由来血管内皮成長因子)、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa(ヒト酸性線維芽細胞成長因子)、FGFb(ヒト塩基性線維芽細胞成長因子)、PDGF−AA(血小板由来成長因子−AA)、PDGF−AB(血小板由来成長因子−AB)、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1(メタロプロテイナーゼ組織阻害剤1)、プロコラーゲンI型、およびuPA(尿プラスミノーゲン活性化因子)からなる群から選択され得る。
本方法は、少なくとも1種、少なくとも2種、または少なくとも3種の血管新生関連因子の発現レベルに関する試験を含んでもよい。血管新生シグネチャは、定量的または半定量的測定であってもよい。
本方法は、アポトーシス、細胞周期プロセス、細胞表面プロセス、細胞間相互作用、細胞移動、中心体プロセス、細胞接着、細胞増殖、細胞骨格プロセス、成長因子およびレセプター、膜/インテグリン/シグナルトランスダクション、増殖マーカー、表面抗原マーカー、ならびに転写因子分子マーカーに関連する他の血管新生関連因子の発現レベルに関する試験をさらに含んでいてもよい。
血管新生関連因子の発現レベルは、1つ以上の対照群または基準発現レベルと比較し得る。この血管新生関連因子は、同じ被検者または別の被検者からのものでもよいし、何らかの処理の前、最中または後のものでもよい。上述のレベルは、1つ以上の対照試料(例えば、細胞培養)について定量されたレベル、1つ以上の対照試料(例えば、細胞培養)について定量されたレベル、または管新生とは無関係な1つ以上の制御因子について定量されたレベルと比較することができる。これらの比較は当該技術分野において公知である。本方法は、(b)ステップ(a)で決定された結果を基準発現レベルと比較するステップと、(c)ステップ(b)での比較結果を基に被検者の血管新生促進能力を予測するステップとをさらに含んでもよい。
基準発現レベルは、同じ被検者からの別の組織から採取されるか、または別の被検者からの同じもしくは別の組織から採取されるエキソビボ試料中の因子の発現レベル試験から導き出すことができる。組織は、脂肪組織、心臓組織、血管組織、または造血組織であり得る。例えば、基準レベルは、特定の血管新生治療法に応答するかもしくは応答しないことが既知である患者から取り出されたか、特定の疾患の進行もしくは血管新生の表現型を有する患者(例えば、血管新生促進能力が低い患者)から取り出された、培養細胞もしくは組織から分泌される特定の血管新生関連因子のレベルとしてもよく、または何らかの虚血症状もしくは虚血関連の障害(特に、冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、腎虚血、肺虚血、または肝臓虚血)を患いかつ側副循環の自然な発達が皆無であるか充分でない被検者の血管新生関連因子のレベルとしてもよい。インビボアッセイ、インビトロアッセイ、または他の機能的血管新生アッセイにおいて基準発現レベルは、血管新生と相関している限り、1人以上の別々の被検者の血管新生促進能力に関連する定義済み発現レベルまたは平均発現レベルとしてよい。最も単純な実施形態においては、本方法を用い、特定の血管新生関連因子の発現レベルを定量するステップと、発現レベルを血管新生能力に機能的に連係された基準レベルと比較するステップによって、被検者の血管新生促進能力の予測が可能になる。これらの因子のレベルの差異は、少なくとも約1.5倍であるが2、5、10、20、または50倍以上にもなり得る場合、一般に有意となる。付加的な対照群は、血管新生と関連のない1つ以上の因子のレベルの試験を含む。
好適な実施形態では、本方法を用いることにより、虚血症状または虚血関連の障害(特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血)を患うヒト被検者の血管新生能力を予測し得る。発現レベルは、疾患状態、病因、疾患の進行、または危険因子(糖尿病、高血圧、高脂血症、年齢、性別、肥満、体格指数、喫煙、心臓機能、薬物使用など)と相関し得る。
血管新生促進能力は、血液供給の改善を要する組織における血管の成長を刺激する傾向として定義される。虚血を患う被検者において、本方法は被検者が側副循環または側枝を呈する確率を予測できる。
本出願人は、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoitin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAのうち1種以上のレべル増加が、基準レベルと比較して、血管新生促進能力と負の相関を持つことを実験的に定量した。これらの因子は、抗血管新生因子である(すなわち、低度の血管新生促進能力と関連がある)と見なされる。本出願人は、心臓由来細胞の血管新生を支持する能力と、それらの細胞における一部の細胞外基質成分(例えば、プロコラーゲンI型)の発現との間には、逆相関があることもさらに確認した。そのうえ、細胞増殖と血管新生促進能力との間の相関も観測された。
本出願人は、FGFa、FGFb、および骨形成タンパク質(BMP)−1のうちの1種以上のレべル増加が、基準レベルと比較して血管新生促進能力と正の相関を持つことを実験的に定量した。これらの因子は、血管新生促進因子である(すなわち、高度な血管新生促進能力と関連がある)と見なされる。
細胞または組織の血管新生能力を評価する際、および適切な血管新生促進療法または抗血管新生療法を選択する際には、血管新生シグネチャを使用できる。
本発明の第2の態様では、血管新生治療法の効能を予測する方法が提供されている。この方法は、被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料の血管新生促進能力を定量するステップと、血管新生促進能力を、血管新生治療計画および被検者の結果に相関するモデルプロファイルと照合するステップとを含む。したがって、本予測的方法では、被検者から採取された細胞または組織の血管新生能力に基づき、適切な処理方針を考案し得る。
血管新生促進能力が良好すなわち高度であると予測された被検者に対しては、標準を超える治療介入(例えば、薬剤、PCI、またはCABG)が必要ないと考えられる。血管新生促進能力が低度すなわち不良であると予測された被験者に対しては、治療的血管新生または他の治療計画を、標準治療の補足として提示し得る。
ある実施態様においては本発明の方法は、数種(例えば、2、3、または4種)の血管新生関連因子について試験し、場合によっては1種以上(例えば2種)の抗血管新生の血管新生関連因子についても試験する。
一部の実施形態においては、コンピュータのアルゴリズムを用い、血管新生促進能力をモデルプロファイルと比較できる。
好適な実施形態では、本方法を用いることにより、何らかの虚血症状または虚血関連の障害(特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血)を患うヒト被検者の、血管新生療法に対する臨床反応を予測し得る。モデルプロファイルは、疾患状態、病因、疾患の進行、または危険因子(糖尿病、高血圧、高脂血症、年齢、性別、肥満、体格指数、喫煙、心臓機能、薬物使用など)と相関し得る。本方法は、被検者の治療的な血管新生に対する反応、または今後疾患が進行する危険度について確率を提供し得る。
第3の態様において本発明は、血管新生能力を予測する予見モデルの作成方法を提供している。この作成方法は、複数の被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、(a)各試料について、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される少なくとも3種の血管新生関連因子の発現レベルを試験するステップと、(b)各試料を機能アッセイで試験するステップと、(c)ステップ(a)の結果をステップ(b)の結果と照合するステップとを含む。
1種以上の血管新生関連因子の発現レベルに関して各試料の血管新生能力を機能的に評価することによって、各因子の基準発現レベルを定量し、血管新生と相関させることができる。アッセイは、インビトロおよび/またはインビボ血管新生アッセイであってよい。PassanitiA.,et al.(Lab Invest.1992 Oct;67(4):519−28)に述べられているように、インビボ血管新生アッセイは、免疫不全マウスのマトリゲルインプラントの使用に基づくものであってもよい。基底膜タンパク質(マトリゲル)の抽出物は、マウスの皮下に移植されたときに、ゲルに再組成され得る。移植に先立って、マトリゲルに例えば内皮細胞や支持細胞を播種してもよい。新しい血管は、マウス血管と結合するようにインビボで形成される。マトリゲルには血管新生因子または阻害剤も添加できる。次いで、血管数または血管密度を評価するための免疫組織化学的分析に向けて、マトリゲルプラグを除去できる。
インビトロアッセイにて、心筋細胞集塊、血管内皮、および血管新生促進支持細胞の形成能力を試験することもできる。アッセイには、ヒト内皮細胞(例えば、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)もしくはヒト微小血管内皮細胞(HMEC))、または内皮始原細胞(EPC)の使用を含めてもよいし、あるいはES細胞、iPS細胞、臍帯血もしくは末梢血などの造血系組織、成体の血管、または微小循環系から採取された、内皮コロニー形成細胞(ECFC)の使用を含めてもよい。これらの細胞は、内皮培地内の臍帯、臍帯血、ウォートンジェリー(Wharton’sJelly)、末梢血、骨髄、皮膚、脂肪組織、又は心臓もしくは骨格筋由来の細胞から採取された間葉系幹細胞、間質細胞または支持細胞と共培養でき、この共培養により脈管管状構造の形成が可能になる。内皮細胞、血液細胞、または骨髄細胞(例えば、同意したドナーからのもの)を血管形成の対照群として使用してもよい。
第4の態様において本発明は、血管治療に用いる薬剤を特定する方法を提供する。この方法は、被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、(a)試料を薬剤に接触させるステップと、(b)その試料について、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される少なくとも3種の血管新生関連因子の存在および/またはレベルを試験するステップと、(c) 血管新生関連因子の発現の存在および/またはレベルを、薬剤に接触していない試料における同じ血管新生関連因子の発現の存在および/またはレベルと比較するステップとを含む。薬剤の存在下にて1種以上の血管新生関連因子を発現させたときの統計的に有意な変化を、候補薬剤の不在下での発現レベルと比較相対すると、血管新生を調整した際の薬剤の活性がわかる。薬剤の存在下における1つ以上の血管新生促進の血管新生関連因子の発現の増加を、薬剤の不在下での発現レベルと比較相対すると、薬剤が血管新生促進活性を有することがわかる。薬剤の存在下における1つ以上の血管新生促進の血管新生関連因子の発現の減少を、薬剤の不在下での発現レベルと比較相対すると、薬剤が抗血管新生活性を有することがわかる。本方法は、薬剤と接触させた細胞試料または組織試料から血管新生関連因子発現プロファイルを採取するステップと、採取された発現プロファイルを基準血管新生関連因子発現プロファイルと比較し、候補薬剤が血管新生促進活性または阻害活性のどちらを有するかを判定するステップとを含むことができる。発現プロファイルは、転写プロファイルまたはタンパク質プロファイルであってよい。
本発明は、上述の何れか方法を実施するためのキットも提供する。
本発明は、薬剤をスクリーニングして血管新生を調整した際の活性を確認するためのキットもさらに提供する。このキットは核酸プライマーのセット、ポリヌクレオチドハイブリダイゼーションプローブ、または1種以上の血管新生関連因子に特異的な1種以上の抗体を含む。アレイの表面に試薬が存在してもよい。キットは、基準発現レベルまたは1つ以上のモデルプロファイルと、取扱説明書とをさらに含んでもよい。
細胞試料または組織試料は、健常な被検者の生検標本から採取してもよいし、何らかの虚血症状または虚血関連の障害(特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血)を患い治療を必要する被検者の生検標本から採取してもよい。試料を被検者の心臓組織、骨格筋、血管、微小循環系もしくは関連する血管組織、脂肪組織、臍帯、臍帯血、末梢血、または骨髄から採取してもよいし、被検者の胚性細胞、または従来技術において知られている標準方法で生成されたiPS細胞もしくは細胞株から採取してもよい。試料は、心房生検、心室生検、骨格筋生検または静脈血管もしくは動脈血管からの生検、微小血管組織、または脂肪組織であってよく、血管再生手続き、心臓手術、もしくはPCI中に、または皮膚置換、創傷癒合、または脂肪組織移動中に採取し得るものである。試料は、静脈血または動脈末梢血から採取してもよい。試料は、心臓系、骨格系、脂肪組織、内皮系もしくは間質系の支持細胞、間葉系もしくは造血系の幹細胞、または始原細胞を含んでいてもよい。試料は、当該技術分野において公知である上述の何れかの標準方法により採取されたiPS細胞を含んでいてもよい。
心臓細胞は、心臓由来の始原細胞もしくは幹細胞、心筋細胞もしくは関連する心臓間質細胞、線維芽細胞、血管細胞、またはiPS細胞由来の心臓細胞であり得る。基準発現レベルを提供するために、骨髄由来の間葉系幹細胞または造血系幹細胞を対照群細胞として用いることもできる。あらゆる態様において、当該技術分野で知られている従来の技術を用い、何らかの試料から細胞を単離し伸張できる。比較のために、2つ以上の試料を被検者から採取してもよいし、いくつかの異なる組織から採取してもよい。
血管新生関連因子の発現レベルは、細胞培地または細胞抽出物で定量できる。試験は、基準発現レベルとの比較、または血管新生治療計画および被検者の結果に相関するモデルプロファイルとの比較を容易にする、定量的または半定量的結果を提供するものであることが好ましい。試験は、細胞内の因子、または細胞培地に分泌された因子の存在および/または発現レベルを測定するステップを含んでもよい。この測定では、抗体ベースのアッセイ(例えば、ウェスタンブロッティングや免疫細胞化学)などの何らかの適当なアッセイを用いることができるが、ELISAなどの定量的イムノアッセイを用いるのが好ましい。様々なのタンパク質のレベルをELISA法で測定するためのキット(R&D Systems製など)が市販されており、例えば『Antibodies:A Laboratory Manual』(Harlow and LaneEds.Cold Spring Harbor Press)に開示されているように、周知の技術を用いてELISA法を展開できる。このようなELISA法で使用される抗体は市販のものであってもよいし、または周知の方法を用いて作製されたものであってもよい。
試験は、RT−PCRや等温核酸増幅などの定量的mRNA増幅方法、またはその変種を用い、遺伝子発現レベルをmRNAレベルで測定するステップを含んでいてもよい。これらの方法を実施するためのシステムも市販されており、例えばTaqManシステム(RocheMolecular System,Alameda,CA)やLightCyclerシステム(Roche Diagnostics,Indianapolis,IN)が挙げられる。RT−PCRに用いる適切なプライマーを考案する方法、および関連する方法は、当該技術分野において周知である。血管新生関連因子またはその他の因子のタンパク質発現レベルは、定量的RT−PCRによってmRNAレベルと相関させることができる。
1種以上の血管新生関連因子の発現を研究する場合、核酸アレイを用いることもできる。とりわけ、アレイによって多数の遺伝子の発現を同時に分析する方法が提供される。現在、このような方法は当該技術分野において公知であり、市販のシステムとしては、例えば、Affymetrix(Santa Clara,CA)、Incyte(Palo Alto,CA)、Research Genetics(Huntsville,AL)、Agilent(Palo Alto,CA)などがある。本発明は、ポリヌクレオチドプローブのアレイをさらに提供する。このアレイは、少なくとも1つの表面と複数の別個のポリヌクレオチドプローブとを有する支持体を含んで構成される。各ポリヌクレオチドプローブは、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の下でADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietins−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される一連の血管新生関連因子の遺伝子産物にハイブリダイズする。
タンパク質発現レベルの定量分析方法としては、他にも、同位体コード化親和性標識試薬、MALDITOF/TOFタンデム型質量分析、2次元ゲル/質量分析法技術などのプロテオミクス技術が挙げられる。好適な一実施形態においては、細胞抽出物を用いて、1種以上の血管新生関連因子に特異的な捕捉抗体を含有するプロテオームアレイ(例えば、R&D Systemsから入手されたProteome Profiler Array)をプローブすることもできる。本発明は、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される1種以上の血管新生関連因子に特異的な抗体のアレイをさらに提供する。
試験に先立ち、従来の分離および分化技術を使用して、組織から細胞を単離してもよい。細胞は細胞培養で伸張するのが好ましい。本発明に係る方法は、各被検者から採取された試料からの細胞の培養を含む。細胞培養からの細胞を血管新生の作用薬または拮抗剤に曝してもよい。細胞を正常酸素圧または低酸素培養条件下で維持してもよい。低酸素および正常酸素圧の培養条件下で細胞を順次または並列に血管新生の作用薬または拮抗剤に曝して維持してもよく、また両方における血管新生関連因子の発現レベルを試験してもよい。低酸素条件または環境は、酸素が約0.5%〜約15%、好ましくは酸素が約1%〜約5%であってもよい。正常酸素圧条件は、酸素が約18%〜約23%、好ましくは約21%の条件を含む。
好適な実施態様においては、被検者から採取された細胞を培養にて伸張し、その細胞での1種以上の血管新生関連因子の発現レベルを試験する。
比較的少数の因子についてのみ発現を研究し、それらの因子のほとんどまたは全てにおける発現の変化を観測して、血管新生促進能力に関して信頼性の高い予測を提供する必要のある場合もある。例えば、3つの因子についてのみ発現レベルを試験することで、3つの因子全てにおける発現の変化に基づいて、血管新生促進能力を確実に予測できる。5つの因子の発現レベルを試験することで、少なくとも4つの因子の発現の変化に基づいて、血管新生促進能力について信頼性の高い予測を得ることができる。より多くの血管新生関連因子の発現レベルを試験し、発現における何らかの異質性を克服して、それにより信頼性を高め、血管新生促進能力を予測できることが好ましい 本発明に係る方法は、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAのうちの少なくとも4種、少なくとも5種、少なくとも6種、少なくとも7種、少なくとも8種、少なくとも9種、少なくとも10種、少なくとも11種、少なくとも12種、少なくとも13種、少なくとも14種、少なくとも15種、または全てについて発現レベルに関する試験を含んでもよい。
被検者は好ましくはヒトであるが、ヒト以外の哺乳類動物であってもよい。被検者は、健常でもよいし、虚血、および特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血に関連のある何らかの虚血症状または障害を患っていてもよい。
血管新生促進能力が低いすなわち不良であると判定もしくは予測された被検者については、その細胞および伸張した後代細胞の血管新生促進能力を改善することが望ましい。その細胞および伸張した後代細胞は、好ましくは、心臓、もしくは骨格筋肉、血管、脂肪組織、ウォートンジェリー(Wharton’s Jelly)、臍帯、臍帯血、末梢血もしくは骨髄由来の細胞、幹細胞、始原細胞、ES細胞、またはiPS細胞である。血管新生促進能力を改善する方策としては、低酸素プレコンディショニング、薬剤、低分子またはペプチド治療、および/または遺伝子組み換えが挙げられる。
本発明は、細胞の血管新生促進能力を改善するための方法も提供する。この方法は、被検者から採取された細胞および/または培養にて伸張した細胞の、エキソビボ個体群を処理するステップを含む。この処理には、(i)低酸素プレコンディショニング、(ii)薬理学的治療、(iii)組み換えポリペプチド、および(iv)遺伝子組み換えのうちの1つ以上を使用する。
細胞の血管新生促進能力を改善するための方法が提供されている。この方法は、被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、(a) 試料について、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される少なくとも3種の血管新生関連因子の発現レベルを試験するステップと、(b) ステップ(a)で決定された結果を基準発現レベルと比較するステップと、(c) ステップ(b)における比較の結果に基づいて被検者の血管新生促進能力を予測し、細胞培養における試料からの細胞を任意に伸張するステップと、(d) (i)低酸素プレコンディショニング、(ii)薬理学的治療、(iii)組み換えポリペプチド、および(iv)遺伝子組み換えのうちの1種以上を使用して細胞を処理するステップとを含む。
本方法により採取可能な1個体以上の細胞が提供されている。
本方法は、処理した細胞を被検者に移植するステップをさらに含んでもよい。
本発明は、虚血症状または虚血に関連する疾患(特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血)の治療における血管新生促進能力を改善した細胞の使用方法をさらに提供する。
好適な実施形態では、心臓、もしくは骨格筋肉、血管、脂肪組織、ウォートンジェリー(Wharton’s Jelly)、臍帯、臍帯血、末梢血もしくは骨髄由来の細胞、幹細胞、始原細胞、ES細胞、またはiPS細胞を約1%〜約5%の酸素濃度(低酸素)で培養し、幹細胞増殖または分化能力を増強し得る。細胞を組成物と接触させてもよい。それによって、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAのうちの1種以上の発現の減少、および/またはFGFa、FGFbおよびBMP−1のうちの1種以上の発現の増大が可能になる。組成物は、アンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNA分子、RNAi分子、mRNAと結合してトリプレックスを形成するオリゴヌクレオチド、もしくは細胞内に転写されアンチセンスオリゴヌクレオチドを産生するDNA分子、siRNA分子、RNAi、またはmRNAと結合してトリプレックスを形成するオリゴヌクレオチドを含有してもよい。これらの含有物は何れも、ライブラリからまたはライブラリスクリーニングを通して採取し得る。組成物は、抗血管新生タンパク質に結合する、抗体もしくは可溶タンパク質レセプター(例えば、ヒト抗体やヒト可溶タンパク質レセプター)、またはそれらの組み合わせを含有してもよい。
細胞を培養中に1種以上のACE阻害薬、ACEレセプター拮抗剤、スタチンもしくは何らかの他の薬剤、または活性因子と接触させてもよい。これにより、細胞数を増加させ、生存を増強し、血管新生促進活性を改善し得る。
本発明においては、特定の血管新生関連因子の発現を定量する方法が提供されている。この定量によって、被検者が側副循環を呈する確率の予測することも、あるいは自然にまたは血管新生療法に応答して微小循環を増進させることが可能になる。
さらなる態様において本発明は、インビトロおよび/またはインビボで内皮細胞およびECFを伸張するための方法を提供する。この方法は、胎児、新生児もしくは成体の臍帯、臍帯血、末梢血もしくは微小循環系などの組織からのECもしくはECFC、ES由来もしくはiPS由来の内皮細胞、またはECFCを処理するステップを含み、細胞数を増大させるか細胞生存を支持する血管新生関連因子を単独で用いるかまたは複数組み合わせて用いる。そのような因子はADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAの1つであってよく、好ましくは、BMP−1またはBMP−1および他の血管新生関連因子の組み合わせ(例えば、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPA)である。
本方法は、エキソビボでの培養時、または組み換えBMP−1タンパク質もしくはポリペプチドの送達時に、側副血管成長の増強を必要とする場合、何らかの虚血症状または虚血関連の障害(特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血)に対する血管新生促進療法または治療として、内皮細胞を組み換えBMP−1ポリペプチドまたはタンパク質で処理するステップを含んでもよい。治療の遂行は、組み換えBMP−1タンパク質を徐々に放出されるようカプセル化するステップ、BMP−1をナノ粒子の形で送達するステップ、またはカプセルを生体/人工組織移植片もしくはコーティングステントに移植するステップとを含んでもよい。
本方法はまた、BMP−1を一時的にまたは安定して発現させるために、プラスミドDNA、またはアデノウイルス(adenovirus)、アデノ随伴ウイルス(adeno associate virus)、レトロウイルス(retrovirus)、またはレンチウイルス(lentiviral)ベースのベクターなどのウイルスベクターの何れかを用い、最適な遺伝子発現のために偏在性または誘導性プロモータの制御下で内皮細胞またはECFCを遺伝的に修飾するステップを含んでもよい。
本方法は、内皮細胞またはECFCを、胎児、新生児もしくは成体の臍帯、臍帯血、末梢血、微小血管系などの組織、ES由来もしくはiPS由来の内皮細胞、またはECFCから選択される何れかの組織からの間葉系もしくは間質支持細胞から採取される上澄みまたは調整培地で処理するステップを含んでもよい。支持細胞は好ましくは、BMP−1を一時的にまたは安定して発現させるために、上述のベクターの1つを用い、最適な遺伝子発現のために偏在性または誘導性プロモータの制御下で遺伝的に修飾されるか、またはBMP−1の発現を一時的にまたは安定して増加させるための薬剤で処理される。
本方法はまた、BMP−1またはBMP−1と血管新生促進因子との組み合わせを発現させるために遺伝的に修飾または処理された細胞を処理剤として、損傷を受けた組織に直接送達するステップを含んでもよい。これにより、内皮細胞の数もしくは生存率をインサイチュで増加させ得るか、または側副血管の成長を増強し得る。
本方法は、虚血、特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血に関連のある何らかの虚血症状または障害において側副成長を改善するか、または微小循環系の健全性を改善するステップを含んでもよい。
出生後に内皮始原細胞(EPC)およびECFCが少数発生した場合、それらの細胞を治療血管新生の目的に多量に生成することが課題となる。エキソビボで伸張したEPCまたはECFCを、エンジニアリング済みの移植片もしくはステントに組み込んだ状態で自家移植することによって、何らかの虚血症状または虚血関連の障害(特に冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、または腎臓、肺もしくは肝臓の虚血)における虚血組織の血管再生を促進し得る。EPCおよびECFCは、細胞療法としてまた血管再生のファクトリとして、肢虚血の救急および治癒の促進、または1種以上の血管新生促進因子の送達の用途に用いることができる。これらの細胞は、支持細胞と組み合わせて組織工学的用途に用い、微小循環系を作製し得る。支持細胞(例えば、骨髄特異的もしくは組織特異的な間葉系始原細胞、または間質細胞)は、1種以上の血管新生関連因子媒体として単独で使用でき、これにより、血管新生療法中にECおよびECFCの増殖および/または生存、ならびに新しい血管の形成を誘発し得る。これらの支持細胞は、自家細胞由来または同種異系細胞由来であり得る。最後に、損傷を受けた血管の再内皮化および内皮健全性の単独維持の目的に、エキソビボで伸張したECおよびECFCを、組織移植片もしくはステントに用いることもできる。
本発明のさらなる態様においては、何らかの虚血症状の治療または血管新生療法で用いられる薬剤調製における、伸張したECおよびECFCの使用が提供されている。虚血症状は、例えば、冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作もしくは脳虚血、創傷癒合、および腎臓、肺もしくは肝臓の虚血を含む。
伸張した細胞は、BMP−1およびその他の血管新生関連因子(例えば、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPA)のファクトリとしても使用できる。伸張した細胞は、生体移植片、無細胞移植片、人工組織移植片またはコーティングステントに播種してもよい。伸張した細胞は再内皮化の用途にも使用し得る。
処理済みまたは遺伝的に修飾された支持細胞(間葉系細胞や間質細胞など)は、単独で、またはECおよびECFCと組み合わせて、生体移植片または無細胞移植片または人工組織移植片またはコーティングステントに播種してもよい。
本発明のさらなる態様においては、何らかの虚血症状治療用の薬剤の調製における、血管新生関連因子(例えば、BMP−1、またはBMP−1および他の血管新生関連因子の組み合わせ)の使用が提供されている。治療には、ポリペプチドまたは組み換えタンパク質を虚血組織に直接に投与するステップを含めてもよい。BMP−1、またはBMP−1および他の血管新生関連因子の組み合わせは、生体移植片または無細胞移植片または人工組織移植片またはコーティングステントの一部として供給し得る。BMP−1、またはBMP−1および他の血管新生関連因子の組み合わせは、支持細胞である細胞を介して送達し得る。支持細胞は、骨髄、臍帯血、ウォートンジェリー(Whartons Jelly)、血管周囲、脂肪組織、心臓組織細胞、微小血管由来の間葉系/間質細胞、成体および胎児の皮線維芽細胞、胚性幹(脱S)細胞、または人工多能性幹細胞(iPS)由来の支持間質細胞を含む。
本発明のさらなる態様によれば、何らかの虚血症状治療用の薬剤調製における、伸張したECまたはECFCの使用が提供されている。虚血症状は、冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作、脳虚血、創傷癒合、肝臓虚血、肺虚血、または腎虚血から選択できることが好ましい。
好ましい実施態様においては、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAから選択される血管新生関連因子が生成されるように、ECまたはECFCを修飾してもよい。
好都合にも、虚血症状を有する被検者の再内皮化を、ECまたはECFCによって容易にすることができる。
投与の経路としては、局所、薄膜、経皮パッチ、筋肉注射、冠動脈内、静脈内注入、または動脈内注入が挙げられる。
本発明の他の態様においては、BMP−1ポリペプチドや薬理学的に許容される賦形剤などの血管新生関連因子、希釈液、または担体を含む、製薬用組成物が提供されている。血管新生関連因子はカプセル化によって、徐放または速放が可能になる。当該技術で知られている何らかの適当な成分を、製薬用組成物の調製に用いることもできる。
BMP−1、またはBMP−1および他の血管新生関連因子の組み合わせを用いることによって、間葉系細胞もしくは間質細胞などの血管新生促進支持細胞の生存を増強し得る。
組成物は、伸張したECもしくはECFC、およびBMP−1のうちの1種以上、またはBMP−1および他の血管新生促進因子のうちの1種以上と、薬理学的に許容される希釈液、担体または賦形剤とを含んで構成してもよい。
好ましくは、組成物は固体、液体または懸濁液の形態であり、短期間または長期間にわたって徐々に放出されるように処方できる。
本発明の別の態様においては、BMP−1、またはBMP−1および1種以上の他の血管新生関連因子の組み合わせを医療的治療または療法に使用できる。この種の治療は、虚血症状の治療を含み得る。
好ましくは、虚血症状は、冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作、脳虚血、創傷癒合、肝臓虚血、肺虚血、または腎虚血から選択される。
組成物または処理剤は、何らかの適当な形態で投与し得る。BMP−1ペプチドなどの活性成分を、従来の薬理学的に許容される担体、賦形剤、結合剤、安定剤などと混合することによって、適当な投与形態を調整し得る。注入の形態で投与するときは、薬理学的に許容される緩衝剤、可溶化剤、等張薬剤などを添加してもよい。注入の形態で投与するときは、薬理学的に許容される緩衝剤、可溶化剤、等張薬剤などを添加してもよい。
投与量は、病徴、年齢、身体重量、投与形態、投与回数などに応じて変化し得るが、成人の場合、1日あたり0.0001〜3000mgの範囲であり得る。一括して投与してもよいし、またはいくつかの用量単位に分けてもよい。患者の必要性に従って投与量を増やしてもまたは減らしてもよい。
経口投与に適当な組成物としては、固体製剤、例えば、錠剤、粒子含有カプセル、液体含有カプセル、粉末含有カプセル、トローチ剤(液体充填のものを含む)、咀嚼物、マルチ粒子、ナノ粒子、ゲル剤、固溶体、リポソーム、フィルム、腔坐剤、スプレー剤および液体製剤が挙げられる。液体製剤としては、懸濁液、溶液、シロップおよびエリキシル剤が挙げられる。液体製剤は、例えば、サッシェから固体を再組成することによっても調整できる。
経口的に投与可能な組成物は、錠剤、カプセル、香錠、ペレット剤、丸薬、トローチ剤粉末、顆粒などの経口固体組成物の形態であってもよい。組成物は、患者の舌に接触して溶ける固体の形態であってもよく、例えば、崩壊錠の形態のものである。経口組成物としては、日常的に使ううえでより好都合な、賦形されたものが好ましい。
経口投与のための固体形態は通常、単位用量で提示され、補助剤、結合剤、希釈液、崩壊剤、分散剤、賦形剤、充填材、錠剤形成剤、滑剤、着色剤、香味料、減湿剤、湿潤剤、湿潤剤などの従来の添加剤を含有する。
丸薬、ペレットおよび錠剤は、当該技術分野における周知の方法に従ってコーティングしてもよい。経口固体製剤としては、腸溶コーティングを有する錠剤または顆粒などの従来の徐放性製剤が挙げられる。
適当な充填材としては、セルロース、マンニトール、ラクトース、その他の類似の薬剤が挙げられる。適当な崩壊剤としては、澱粉、ポリビニルピロリドン、デンプングリコール酸ナトリウムなどの澱粉誘導体が挙げられる。適当な潤滑油としては、例えば、ステアリン酸マグネシウムが挙げられる。薬理学的に許容される適当な湿潤剤としては、ドデシル硫酸ナトリウムが挙げられる。
固体の経口組成物は、混合物で調整され、調合、充填、錠剤形成などの従来の方法で調整し得る。反復的な調合操作によって、大量の充填材を用いた組成物全体に、活性剤を分散できる。そのような操作は当然、当該技術分野において慣用されている。
非経口投与に適当な組成物としては、注入可能な水溶液、不融性水溶液、または油性の配合物、混合物、懸濁液、溶液、エマルジョン、および低粘度のゲル調製が挙げられる。非経口投与のための組成物は、速放および/または放出調整が可能になるように処方してもよい。放出調整製剤は、遅延放出、持続放出、パルス状放出、放出制御、ターゲット放出、およびプログラム放出を含む。
組成物はまた、懸濁剤などの補助剤(例えば、メチルセルロース、ゼラチン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルミニウムステアラートゲル、水素添加脂)、乳化剤(例えば、レシチン、モノオレイン酸ソルビタン、またはアカシア)、防腐剤(例えば、メチルp−ヒドロキシベンゾアート、プロピルp−ヒドロキシベンゾアート、ソルビン酸)、ポリソルベート(例えば、Tween 80)、必要に応じて従来の着色剤および湿潤剤、ならびに蔗糖、ラクトース、澱粉などの不活性希釈剤を含有してもよい。
本発明の他の態様においては、伸長したECもしくはECFC、またはADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAなどの血管新生関連因子のうちの1種以上を含む医療インプラントが提供されている。ECまたはECFCは、本発明に記載されている方法で調製してもよい。
インプラントは人工組織移植、ステント生体組織移植片、無細胞組織移植片、経皮パッチ、または薄膜であってよい。
インプラントは、BMP−1またはBMP−1および1種以上の他の血管新生関連因子の組み合わせから選択される、血管新生関連因子を含むことが好ましい。
以下、次の図面および実施例のみを挙げ、本発明を例示によって説明する。
図1は、心臓由来細胞の特性を示す図である。 図1Aは、フィブロネクチンでコーティングしたプレート上で培養された外植片、心筋細胞集塊、および心筋細胞集塊由来の細胞(CDC)の典型画像である。 図1Bは、虚血性心疾患を患う患者28人の心房性および心室生検からのフェーズブライト(phase−bright)細胞の数を示した図である。 図1Cは、心房および心室生検で得られた心筋細胞集塊の典型画像である。 図1Dは、フローサイトメトリーで定量された細胞表面マーカーの発現を示した図である。 図1Eは、2人の患者から得られたCDC(CDC1およびCDC2)の骨、脂肪および軟骨の形成分化を示す典型画像であり、骨髄間葉原種(BMSC)と比較して示してある。 図1Fは、GATA4の発現を示した図である。 図1Gは、ACTA2(α−平滑筋アクチン)の発現を示した図である。これらは、5人の患者における心臓細胞マーカーおよび平滑筋細胞マーカーの例としてRT−PCR法で評価された。ハウスキーピング遺伝子の発現は、β−2−ミクログロブリンに対する相対パーセンテージ(%)で報告されている。骨髄間葉間質細胞(BMSC)、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)、臍帯血(UBC)CD133陽性細胞、およびヒト心臓からの総mRNAが、RT−PC分析用の対照群として用いられた。 図2は、インビトロにおける心筋細胞集塊由来細胞の血管新生促進能力を示す図である。 図2Aは、GFP標識ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)と骨髄間葉系幹細胞(BMSC)との共培養を示す典型画像である。 図2Bは、GFP標識HUVECと心筋細胞集塊由来細胞(CDC)との共培養を示す画像である。 図2Cは、GFP標識CDCとBMSCとの共培養を示す画像である。 図2Dは、血管新生促進能力が「強い」患者26(Pt26)のCDCで支持された血管の典型画像である。 図2Eは、血管新生促進能力が「弱い」患者25(Pt25)のCDCで支持された血管の典型画像である。 図2Fは、例証のため患者10および患者14(Pt10およびPt14)のプロコラーゲンI型免疫反応性(赤)および核(青)と、CDCの血管新生能力とを対照して示した典型画像である。 図2Gは、患者10人から採取されたCDC内のプロコラーゲンI型免疫反応性が、「弱い」群と「強い」群との間で有意に異なることを示した図である。 図3は、虚血性心疾患患者からの心臓由来細胞(CDC)の血管新生促進能力を示す図である。 図3Aは、インビトロにおける脈管構造の典型画像である。 図3Bは、患者から採取されたCDC内の骨形成タンパク質(BMP)1タンパク質(上図)および骨髄由来の間葉間質細胞(BMSC)の、ウェスタンブロットによる各発現レベルを示した図である。 図3Cは、対照群細胞BMSCと比較した、CDC内のBMP−1の相対的発現レベルを示した図である。 図4は、BMP1活性の阻害による血管新生の低下を示した図である。 図4Aは、BMP1特異的阻害剤の非存在下(対照群−白いバー)または存在下(阻害剤を用いた群−濃いバー)での血管新生を相対的に示した図である。 図4Bは、BMP1阻害剤の存在下および非存在下における14日目の共培養の典型画像である。 図5は、siRNAによりBMP1をノックダウンした場合の血管形成の抑制を示した図である。 図5Aは、非標的対照群(対照群−白いバー)または特異的BMP1(濃いバー)のsiRNAオリゴで処理された群との細胞内の血管新生を相対的に示した図である。 図5Bは、4日目に採取された血管網の典型画像である。 図6は、細胞の血管新生促進の可能性と負の相関を持つ血管新生因子の差次的発現を示した図である。 図6Aは、ADAMTS−1の図である。 図6Bは、アンギオゲニン(Angiogenin)の図である。 図6Cは、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)の図である。 図6Dは、アンギオスタチン(Angiostatin)の図である。 図6Eは、EGFの図である。 図6Fは、EG−VEGFの図である。 図6Gは、エンドスタチン(Endostatin)の図である。 図6Hは、PDGF−AAの図である。 図6Iは、PDGF−ABの図である。 図6Jは、プロラクチン(Prolactin)の図である。 図6Kは、TIMP−1の図である。 図6Lは、uPAの図である。 図7は、血管新生タンパク質の差次的発現は、心臓由来細胞(FGFaおよびFGFb)の血管新生促進能力と正の相関を持つことを示した図である。 図7Aは、FGFaの図である。 図7Bは、FGFbの図である。 図8は、種々の供与源から内皮コロニー形成細胞(ECFC)/遅発生成細胞を示す図である。コラーゲンでコーティングしたプレートに単核細胞を塗布して、臍帯血(UCB)および成体の末梢血(PB)からECFC/遅発生成細胞が採取された。 図8Aは、内皮様コロニーの図である。 図8Bは、内皮様コロニーを計数しプラスチック製クローニングリングで単離して、培養にてさらに経路2まで伸張したことを示す図である。 図8Cは、HUVECなどの内皮細胞の特性を示す玉石状の単層として成長するECFC/遅発生成細胞を示す図である。 図8Dは、UCBおよび成体PBから採取されたECFCの比較分析を示す図である。この比較分析は、成体PBから単離されたECFC/遅発生成細胞の数がUCBからの細胞の数を下回ることを示している。 図9は、GFPおよびBMP1の発現に使用されるHIVベースのレンチウイルス(lentiviral)ベクター系の概略図である。 図9Aは、緑色蛍光タンパク質を発現するレンチウイルス(lentiviral)ベクターゲノム(LV−GFP)または骨形成タンパク質−1(LV−BMP1)を発現するレンチウイルス(lentiviral)ベクターゲノムの図である。 図9Bは、レンチウイルス(lentiviral)パッケージングベクターの図である。 図9Cは、VSV−Gエンベロープ構造の図である。 図9Dは、3種のプラスミド同時トランスフェクション方法を用いてLV−GFP粒子およびLV−BMP1粒子を生成し、標的細胞に対して標準方法を用いて滴定するようすを示した図である。 図10は、内皮細胞をエキソビボで伸張する方法を示した図である。UCBから採取されたHUVECやECFC/遅発生成細胞などの内皮細胞は、GFPを発現するレンチウイルス(lentiviral)ベクターで標識されている。 図10Aは、GFP標識細胞が、心臓由来間質細胞(CDC;図A)またはLV−BMP1で形質導入された骨髄由来間葉間質細胞(BMSC;図A)のどちらかの支持細胞と共培養されたことを、漸増して示した感染多重度(MOI1〜10)の各々にて例示した図である。支持細胞がBMP1を発現した培養において「緑の」HUVECの数は、擬形質導入細胞(MOI=0)と比較して、有意に増加した。形質導入された細胞の総ゲノムDNAからのLVゲノム内に存在するWPRE要素に対応する564塩基対のDNA断片を増幅することによって、LV−BMP1ゲノムが細胞宿主染色体に挿入されたかどうかの確認が行われた。 図10Bは、WPREが形質導入細胞内には存在するが擬形質導入細胞(MOI=0)内に存在しないことからLV−BMP1ゲノムの組み込みが確認されることを示す図である。インテグレーションアッセイでは、β−アクチン遺伝子の208塩基対のDNA断片の増幅を対照群として用いた。予期したとおり、形質導入された細胞により発現されたBMP1タンパク質の量は増加した。 図10Cは、LV−BMPIで形質導入されたヒトBMSCまたはCDCの総細胞抽出物をBMP1特異抗体と共に精査し、HRP標識二次抗体を使用してウェスタンブロッティングで検出したことを示す図である。ウェスタンブロットでは装填対照群としてα−チューブリン(α−tubulin)が使用された。 図11は、内皮細胞の代謝の上昇を示す図である。漸増して示したMOI(1〜10)の各々にて、LLV−BMP1で形質導入された細胞からの調整培地でHUVECを2〜4日間インキューベートし、形質導入されなかった対照群と比較した。細胞は、MTTと共に3〜4時間インキューベートされた後、DMSOでインキューベートされた。570nmでの吸光度を処理済みおよび未処理のHUVECで測定した。570nmでの吸光度の増加に伴い、細胞はBMP−1の存在下で培養したときに代謝速度の上昇を呈した。 図12は、内皮化促進を示す図である。漸増して示したMOI(1〜10)の各々にて、LLV−BMP1で形質導入された細胞からの調整培地でHUVECを2〜4日間インキューベートし、形質導入されなかった対照群と比較した。次いで、細胞を回収し、計数した。細胞周期分析用に、細胞は透過処理され、ヨウ化プロピジウム(PI)およびDAPIで染色された。細胞内のDNA含量は、フローサイトメトリーで分析された。細胞周期のG1期、S期、またはG2/M期における細胞の比率(%)が定量された。細胞増殖アッセイ用に、処理済みおよび未処理の細胞が70%エタノールで固定され、アイソタイプ対照抗体またはKi67抗体で染色された。HUVECへのKi67の組み込みは、フローサイトメトリーで分析された。
実施例1
ヒト心臓幹細胞/始原細胞の単離、伸張および特徴付け
ヒト心臓始原細胞を単離し、事前に細胞単離を行わずにその心筋細胞集塊形成能力を介してエキソビボで伸張させた。規定されたプロトコールに従い、オフポンプ心臓手術を受けた患者からの組織生検(心房および心室)から細胞を単離した((Smith,Barile et al.2007)、および図1Aを参照)。平板培養後の7〜14日、フェーズブライト(Phase−bright)細胞を、間質様細胞の単層を通じて脱落させた。これらの細胞は、サイトカインの存在下で培養すると、心筋細胞集塊と呼ばれる3次元構造を形成する。フェーズブライト(Phase−bright)細胞の数、および心筋細胞集塊の数および寸法は、平板培養された細胞の数の関数として記録された。集団倍加時間および心筋細胞集塊由来の細胞(CDC)の細胞成長速度を定量し、フローサイトメトリーで表現型解析を実行した(図1Dを参照)。心房(黒)および心室(グレー)の生検で得られたCDCは、造血(CD45)および内皮(CD31)マーカーの発現を欠くが、CD90およびCD105(間葉マーカー)に対して陽性であった。一部の細胞は、CD117(c−kit)、幹細胞マーカーも発現した。心筋細胞集塊の形成能力および血管新生促進能力を共に有する心臓由来細胞を、心房生検で富化されたことを確認し、その後で心室試料と比較した。2人の患者からの分化CDC(骨、脂肪、および軟骨の形成系列)は外観上、対照群である骨髄間葉原種(BMSC)と類似していた(図1E)。GATA4の発現(図1F)およびACTA2(α−平滑筋アクチン、図1G)の発現を、5人の患者における心臓細胞マーカーおよび平滑筋細胞マーカーの例としてRT−PCR法で評価した。ハウスキーピング遺伝子の発現は、β−2−ミクログロブリンに対する相対パーセンテージ(%)で報告された。骨髄間葉間質細胞(BMSC)、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)、臍帯血(UBC)CD133陽性細胞、およびヒト心臓からの総mRNAが、RT−PCR分析用の対照群として用いられた。
結果から、心筋細胞集塊形成細胞がヒト心臓の心房内で富化されたことと、これらの細胞が系列特異的マーカー発現および分化能力の点で間葉原種に似ていることが立証された。
実施例2
血管網の形成または支持に関する評価
CDCの血管および間葉能力を、血液または骨髄から誘導されたEPC/MSCと比較し、これを血管新生の確立済みインビトロモデルを使用して調査した(Zhang et al .,2009)。ヒト内皮細胞を、低感染多重度(MOI1〜3)にて、GFP細胞を発現するVSV−G偽型レンチウイルス(lentiviral)ベクターで形質導入し、細胞増殖に有害な影響を及ぼすことなしに形質導入効率が95%を超えるようにした(Martin−Rendon、結果は非公開)。形質導入された細胞は、内皮成長生育培地で14日間支持細胞と共培養された。これにより、脈管管状構造の形成が可能になる。この期間中に管状構造の成長が監視された。AngioSysソフトウェアパッケージ(TSC生物製剤)を使用して、形成された細管の数、細管の総数、細管の平均長さ、および接合部の数を定量した。
結果(図2)は、BMSCが、インビトロの血管(図2A)に似た管状構造の形成を支持し得ることを示している。CDCは血管形成も支持し得る(図2Bおよび図2C)が、患者の試料同士の間では有意な差異が観測された。血管新生促進能力が「強い」患者26(Pt26)のCDCで支持された血管、および血管新生促進能力が「弱い」患者25(Pt25)のCDCで支持された血管の各典型画像をそれぞれ、図2Dおよび図2Eに示す。
実施例3
プロコラーゲンI型の発現および血管新生能力
血管新生能力の強い患者および弱い患者におけるプロコラーゲンI型の発現を調査する実験にて、それらの患者間で発現に差異を生じたことが立証された(図2Fおよび図2G)。患者10人から採取されたCDC内のプロコラーゲンI型免疫反応性は、「弱い」群と「強い」群とで有意に異なる(図2G)。これらの結果は、ヒトCDCがインビトロでの脈管構造の形成を支持すること、さらにはその血管新生促進能力が、細胞外基質成分の発現および析出と反比例的に相関することを立証している。
実施例4
虚血性心疾患患者からの心臓由来細胞(CDC)の血管新生促進能力
さらに実験を実施し、虚血性心疾患患者10人からそれぞれ単離された心臓由来細胞の血管新生促進能力を調査した。10人の患者から採取された骨髄由来間葉細胞(BMSC)およびCDCを、内皮生育培地でGFP標識ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)と14日間共培養した。血管形成を14日間にわたってモニターし、Nikon TE 300顕微鏡およびPCIソフトウェアを使用して画像を撮影した。Angiosysソフトウェア(TCS Cellworks,UK)を使用して、細管の数、接合部および細管の総長さを数量化した。患者の細胞を、血管新生促進能力に応じて、2つの別個の群(強い群および弱い群)に分類した。患者2、8、10、23および26から取り出されたCDCが、強い血管新生能力を示したのに対して、患者13、14、25、27および28から取り出されたCDCは弱い血管新生能力を示した(図3A)。
実施例5
骨形成タンパク質1の発現および血管新生促進能力
虚血性心疾患患者10人から採取されたCDC、およびBMSCの各々にて、骨形成タンパク質(BMP)1タンパク質の発現を調査した。上記と同じ条件の下で細胞を生育し、細胞溶菌液を調合した。SDS−PAGEゲル上には総タンパク約30μgを装填した。タンパク質をナイロン製膜、ならびに抗ヒトBMP−1抗体(R&Dシステム)および抗チューブリン抗体でプローブされた膜へ移した(図3B)。
図3Cに示すように、BMP1タンパク質の相対濃度をデンシトメトリーで測定した。患者の試料中のBMP1タンパク質レベルを、健常ドナー(白いバー)からのBMSC中のBMP1発現レベルに正規化した。患者10人のうちの9人において、血管新生促進能力とBMP1タンパク質レベルとの間に、正相関が認められた。概して、血管新生促進能力の強いCDC(黒いバー)のBMP−1レベルは、中央値レベルに等しいかそれを上回った(約75%以上は横線でマークされた)。対照的に、血管新生促進能力の弱いCDC(グレーのバー)は、中央値を下回るBMP1タンパク質レベルを示した。Pt28は例外である。以上の結果をまとめると、慢性虚血性心疾患患者から採取されたCDCにおける血管新生促進能力と、その細胞内のBMP1タンパク質レベルとの間には相関があることが示される。
阻害剤を使用して、血管新生に対するBMP1の影響をさらに調査した。上記と同様に、2人の患者(Pt05およびPt07)から採取されたBMSCおよびCDCを、内皮生育培地で14日間GFP標識HUVECと共培養した。培養菌を10uMのBMP1阻害剤で14日間処理した。培地を3日ごとに入れ替えて、新鮮な阻害剤を添加した。Angiosysソフトウェアを使用して、細管の数、接合部、および細管の総長さを上記のように数量化した。阻害剤((*)p<0.05)で処理された細胞内の細管、接合部および細管長さが有意な低下を呈した場合の、健常なドナーおよび2人の患者の結果を、図4Aに示す。BMP1阻害剤の非存在下および存在下での共培養14日目の典型画像を、図4Bに示す。BMP1活性を阻害すると、血管新生に悪影響が及ぶ。BMP1阻害剤で処理された後の細胞において血管形成能力の低下が認められたことは、BMP1が、血管形成を抑制する因子の1つであることを示す。
血管新生に対するBMP1の影響を、小さい阻害性RNAを使用して、さらに調査した。Lipofectamineを製造元の指示に従い使用して、2人の患者から(Pt05およびPt07)採取された健常ドナーおよびCDCからのBMSCを、siRNAオリゴでトランスフェクションした。約24時間のポスト形質移入にて、4日間および7日間、細胞が内皮生育培地でGFP標識HUVECと共培養された。非標的対照群(対照群−白いバー)または特異的BMP1(濃いバー)のsiRNAオリゴのどちらかで処理された細胞内の相対的な血管新生を、図5Aに示す。BMP1のsiRNA((*)p<0.05)で処理された培地では、非標的対照群のsiRNAで処理された培地と比較して、細管、接合部および細管長さが有意な低下を呈した 図5Bに、4日目で採取した血管網の典型画像を示す。siRNAの発現が一時的であったため、4日間および7日間に限定して培養をモニターした。このため、この血管網および図4Bに示す網(14日目で採取された)が成長しなかったことは、注目に値する。にもかかわらず、管状構造が形成されたことは明らかであった。血管新生促進細胞におけるBMP1の発現の特異的減少によって、血管新生が減衰した。このことは、BMP1が心臓における血管新生の調整因子の1つとなり得ることを示唆している。
実施例6
さらなる血管新生因子の発現および血管新生促進能力
データは、少なくとも2つの患者群(血管新生能力が「高度の」患者群と「低度の」患者群)が存在し得ることを示唆している。データを総括すると、心臓由来細胞の血管新生を支持する能力と、それらの細胞における一部の細胞外基質成分(例えば、プロコラーゲンI型)の発現との間には、逆相関があると思われる(図2)。また、細胞増殖と血管新生促進能力との間にも相関が存在する(Martin−Rendon、結果は非公開)。
管状構造の成長を支持するため、血管新生促進能力の「良好」な患者と「不良」患者のそれぞれからの心臓由来細胞を、標準条件下にて内皮生育培地で生育した。次いで、細胞を遠心し、前述したように細胞溶菌液を調合した。総タンパクは標準技術で数量化された。タンパク質アレイをプローブするために、細胞溶菌液(R&D Systems製のProteome Profilerアレイ)を使用した。ここで、55種の血管新生関連タンパク質に対して選択された捕捉抗体は、ニトロセルロース膜上に複製して観測された。非特異的に結合する抗体に対しては、膜をブロックした後、約100gの総タンパクでインキューベートした。次いで、ストレプトアビジン−西洋ワサビペルオキシダーゼ(Streptavidin−Horseradish Peroxidase(Strep−HRP))および化学発光検出試薬を使用して、膜上に固定された捕捉抗体に結合した検体複合体が検出された。生成された化学発光信号は、結合された検体の量に直接相関していた。陽性信号をX線フィルム上に現像し、画像分析ソフトウェアを用いてさらにスキャンし、数量化した。各血管新生関連のタンパク質を表す複製スポット対の信号を平均し、形態陰性対照スポットから信号を減じることによって、平均ピクセル密度(M PD)を定量した。得られた結果を図6および7に示す。ADAMTS−1(図6A)、アンギオゲニン(Angiogenin)(図6B)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)(図6C)、アンギオスタチン(Angiostatin)(図6D)、EGF(図6E)、EG−VEGF(図6F)、エンドスタチン(Endostatin)(図6G)、PDGF−AA(図6H)、PDGF−AB(図6I)、プロラクチン(Prolactin)(図6J)、TIMP−1(図6K)、uPA(図6L)の発現は、細胞の血管新生促進能力と負の相関を持つ(すなわち、これらの因子の発現は、弱い血管新生能力を呈する細胞においてより顕著であった)。FGFa(図7A)およびFGFb(図7B)の発現は、心臓由来細胞血管新生促進能力と正の相関を持つ(すなわち、これらの因子の発現は、強い血管新生能力を呈する細胞においてより顕著であった)。
実施例7
血液からの内皮コロニー形成細胞(ECFC)の単離
臍帯血(UCB)または成体末梢血(PB)から、ECFC/遅発性生成細胞を単離した。概して、50〜120mlのUCBまたは50mlのPBを使用した。前述したプロトコール(Zhang et al.2009)に従って、UCBおよびPBに存在する単核細胞(MNC)分画をフィコール密度勾配遠心分離で単離した。コラーゲンコーティングした6穴ウェルプレートでMNC類を2×10/ウェルの密度にて平板培養し、EGM−2などの内皮生育培地で2〜4週間培養した。内皮様コロニー(図8A)を同定し、計数した。個々のコロニーをプラスチック製のクローニングリングで単離し、内皮生育培地でさらに集密度になるように伸張した(図8B)。UCBおよびPBのECFCは、HUVECなどの内皮細胞に特徴的な玉石状の単層を形成する(図C)。UCBおよび成体のPBから採取されたECFCの数を図8Dに示す。
実施例8
内皮細胞およびECFCの伸長方法
実施例7に従って、臍帯(HUVEC)から、もしくは臍帯血のMNC分画から、内皮細胞(EC)および内皮コロニー形成細胞(ECFC)をエキソビボで単離するか、または成体の末梢血(ECFC)MNCをコラーゲンコーティングしたプレートで平板培養し、支持細胞と共培養した。内皮生育条件での培養中に1種以上の血管新生関連因子、好ましくはBMP−1にECまたはECFCを接触させ、少なくとも1週間またはそれ以上、好ましくは2週間維持し得る。血管新生関連因子を、組み換え型ポリペチドまたはタンパク質として細胞培地に添加してもよいし、支持細胞によって生成してもよい。ECまたはECFCを、支持細胞を以前に培養した調整培地に接触してもよい。支持細胞を、ウイルスベクターシステムを使用して短期間または長期間でこの種の因子を生成するように遺伝的に修飾しておくことも、またはこの種の血管新生関連因子の発現を修飾するための薬剤で処理しておくこともできる。
データは、成体ヒトPB内のECおよびECFCの数が少ないことを示唆している。治療的血管新生においてECおよびECFCを大量に使用するうえでの課題の1つは、これらの細胞をエキソビボで伸張することである。提示されたデータは、支持細胞における血管新生とBMP−1のタンパク質発現レベルとの間に直接的な正相関があることを示唆している(図3)。ヒトBMP−1遺伝子のcDNAは、哺乳類発現ベクターpEZM09中のLabOmics(GeneCopoeia,Rockville,MD,USA)から採取された。BMP−1 cDNAを適切な制限酵素で消化し、親プラスミドから切除し、(Adrian Thrasher教授の好意により提供された)レンチウイルス(lentiviral)ベクター(LV)ゲノム含有のプラスミドに若干の修正を加えてクローンした。このシステムで、ベクターゲノム内の脾臓フォーカス形成ウイルス(sFFv)プロモータの制御下にて(ヒトBMP−1 cDNAを発現した図9A)。上述のGFPに使用したものと同じパッケージングレンチウイルス(lentiviral)ベクタープラスミド(図9B)および同じVSV−G発現プラスミド(図9C)を使用し、3種のプラスミド同時トランスフェクション方法を用いて、LV−BMP1ウイルス粒子を生成した(図9D)(Soneoka et al.,1995)。約48時間のポスト形質移入にて、HEK293T細胞の上澄みから粒子を採取した(図9D)。LV−BMP1ウイルス株をLV−GFPウイルス株と平行して滴定した。約2×10〜2×10/mlの形質導入単位が採取された。骨髄(BMSC)または心臓組織(CDC)の何れかから取り出された支持間質細胞を、1〜10の範囲のMOIの各々にて形質導入した。形質導入から2日後に、支持細胞をGFP標識HUVECまたはUCBのECFCと2週間共培養した。
支持細胞がBMP1を発現する培養において、緑色のECFCおよびHUVECの数(図10A)は、擬形質導入された細胞と比較して有意に増加した(図10A)。
実施例9
内皮細胞の代謝促進
実施例8に記載されているように、漸増して示したMOI(MOI1〜10)の各々にて、骨髄由来または心臓由来の間葉/間質細胞をLV−BMP1粒子で形質導入した。約48時間のポスト形質導入にて培地を入れ替え、さらに48時間放置した。形質導入された細胞および形質導入されなかった細胞の調整培地を収集し、その細胞片を低速遠心分離にて取り除き、HUVECの培養に使用した。MTTアッセイなどの標準アッセイを使用して、内皮細胞の代謝期が特定された。HUVECは96穴ウェルプレートに500細胞/ウェルにて播種された。200μlの調整培地を細胞自体に添加したか、または新鮮な培地と1:1の比率で混合した。HUVECを調整培地と共に2〜4日間インキューベートし、その後、1ウェルあたり50μlのMTTで細胞を処理し、37℃で3〜4時間インキューベートした。上澄みを吸引し、約100μlのDMSOをウェルに添加した。570nmでの吸光度には、対照群と比較した細胞の代謝状態が反映されている。
BMP−1で形質導入された細胞の調整培地でHUVECを処理すると、570nmでの吸光度が有意に上昇する。このことは、調整培地含有BMP−1のHUVEC代謝の上昇を示している(図11)。
実施例10
内皮細胞増殖の促進
漸増して示したMOI(MOI1〜10)の各々にて、骨髄由来または心臓由来間葉/間質細胞をLV−BMP1粒子で形質導入した。形質導入細胞および形質導入されなかった細胞の調整培地を使用してHUVECを培養し、HUVEC増殖に対する影響を定量した。HUVECを約5×104細胞/ウェルとなるように6穴ウェルプレートに播種し、2mlの調整培地と共に37℃、5%CO2で2〜4日間インキューベートした。次いで、細胞を回収し、計数した。細胞周期解析用に、細胞を0.1%のTriron X−100で透過処理し、ヨウ化プロピジウム(PI)およびDAPIで染色した。その際、以前に発行したプロトコール(PozarowskiおよびDarzyhiewicz)に従った。HUVEC処理細胞のDNA含有量をフローサイトメトリーで分析した(図12)。典型的なヒストグラムに、細胞周期のG1期、S期、またはG2/M期における細胞のパーセンテージを条件ごとに示す。結果によると、BMP−1含有の調整培地で処理されたHUVECがG2/Mにおける細胞の比率の増加を示したことが示唆される。この比率は、MOI=0の形質導入からの調整培地で処理された細胞における13.6%から、MOI=1の形質導入からの培地で処理された細胞における18.1%に増加した。G2/Mにおけるこの増加は、MOI=3および10の形質導入から培地で細胞を処理した場合に維持される。
細胞増殖を定量するために、第2の方法も使用された。細胞を70%エタノール中で2時間固定した。細胞をリン酸緩衝食塩水で洗浄し、100μl中107細胞/mlとなるように再懸濁させた。次いで、細胞をアイソタイプ対照抗体またはKi67抗体(両方の抗体はFITCと共役されている)と共に30分間インキューベートした。図12に示すように、細胞に結合されたるFITC共役Ki67をフローサイトメトリーで検出した。結果によると、形質導入された細胞からの調整培地でHUVECを処理した場合に、形質導入されなかった細胞と比較して、Ki67陽性細胞のパーセンテージに増加があることが示唆される。以上の結果をまとめると、内皮細胞の代謝、細胞周期の進行、ならびに細胞増殖および/または細胞生存が促進されるのは、これらの細胞をBMP−1の存在下で培養した場合であることが示唆される。ECまたはECFCの代謝を上昇し得る血管新生関連因子は、ECまたはECFCに対して増殖を誘発するか、細胞生存を増強する。
参考文献
1 ) Freedman, S.B., and Isner, J.M; Therapeutic Angiogenesis for Coronary Artery Disease; Annals of Internal Medicine 2002; 136(1 ): 54−71 .
2) Rivard A, Fabre JE, Silver M, Chen D, Murohara T, Kearney M, et al . Age−dependent impairment of angiogenesis. Circulation. 1999;99:1 1 1 −20.
3) Rivard A, Silver M, Chen D, Kearney M, Magner M, Annex B, et al . Rescue of diabetes−related impairment of angiogenesis by intramuscular gene therapy with adeno−VEGF. Am J Pathol. 1999;154:355−63.
4) Couffinhal T, Silver M, Kearney M, Sullivan A, Witzenbichler B, Magner M, et al. Impaired collateral vessel development associated with reduced expression of vascular endothelial growth factor in ApoE−/− mice. Circulation. 1999;99: 3188−98.
5) Schultz A, Lavie L, Hochberg I, Beyar R, Stone T, Skorecki K, et al. Interindividual heterogeneity in the hypoxic regulation of VEGF: significance for the development of the coronary artery collateral circulation. Circulation. 1999; 100:547−552.
6) Martin−Rendon, E., Snowden, J. A., and Watt, S. M. Stem cell−related therapies for vascular diseases. Transfusion Medicine. 2009; 19(4):159−171 .
7) Passaniti A, Taylor RM, Pili R, Guo Y, Long PV, Haney JA, Pauly RR, Grant DS, Martin GR . A simple, quantitative method for assessing ang iogenesis and antiangiogenic agents using reconstituted basement membrane, heparin, and fibroblast growth factor, Lab Invest. 1992 Oct;67(4):519−28.
8) Antibodies: A Laboratory Manual (Harlow and Lane Eds. Cold Spring Harbor Press)
9) Smith, R.R., Barile, L., Cho, H.C., Leppo, M.K., Hare, J.M., Messina, E., Giacomello, A., Abraham, M.R., and Marban, E. Regenerative Potential of Cardiosphere−Derived Cells Expanded From Percutaneous Endomyocardial Biopsy Specimens. Circulation. 2007;1 15:896−908.
10) Zhang, Y., Fisher, N., Newey, S.E., Smythe, J., Tatton, L., Tsaknakis, G., Forde, S.P., Carpenter, L., Athanassopoulos, T., Hale, S.J., Ferguson, D.J., Tyler, M.P., and Watt, S.M. The impact of proliferative potential of umbilical cord−derived endothelial progenitor cells and hypoxia on vascular tubule formation in vitro. Stem Cells Dev. 2009 Mar;18(2):359−75.
1 1 ) Watt, S. M., Athanassopoulos, A., Harris, A. L. and Tsaknakis, G. Human endothelial stem/progenitor cells, angiogenic factors and vascular repair. J R Soc Interface. 201 1 , 7 (Suppl 6): S731 −51.
12) Critser P. J. and Yoder M. C. Endothelial colony−forming cell role in
neoangiogenesis and tissue repair. Curr. Opin. Organ TranspL 2010, 15: 88−72.
13) Es es M. L, Mund J. A., Ingram D. A. and Case J. Identification of endothelial cells and progenitor cell subsets in human peripheral blood. Curr. Protoc. Cytom. 2010, 52: 9.33.1−9.33.1 1.
14) Fischer C, Schneider M. and Carmeiiet P. Principles and therapeutic
implications of angiogenesis, vasculogenesis and arteriogenesis. Handb. Exp.
Pharmacol. 2006, 176: 157−212,
15) Soneoka, Y.; Cannon, P. M.; Ramsdale, E. E.; Griffiths, J. C; Romano, G.; Kingsman, S. M. and Kingsman, A. J ? transient three−plasmid expression system for the production of high titer retroviral vectors’ Nucleic Acids Res 1995, 23(4): 628−33

Claims (43)

  1. 細胞試料または組織試料の血管新生シグネチャを特定する方法において、
    被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、
    (a)前記試料についてADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される少なくとも3種の血管新生関連因子の発現レベルを試験するステップ、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、
    (b)ステップ(a)で測定された前記結果を基準発現レベルと比較するステップと、
    (c)ステップ(b)での前記比較結果を基に前記被検者の血管新生促進能力を予測するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする方法。
  3. 請求項2に記載の方法において、
    ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAのうちの1種以上のレべル増加が、基準レベルと比較して血管新生促進能力と負の相関を持つことを特徴とする方法。
  4. 請求項2に記載の方法において、
    FGFa、FGFb、BMP−1のうちの1種以上のレべル増加が、基準レベルと比較して血管新生促進能力と正の相関を持つことを特徴とする方法。
  5. 血管新生治療法の効能を予測する方法において、
    請求項2乃至4の何れか1項に記載の方法を使用して被検者の前記血管新生促進能力を測定するステップと、
    前記血管新生促進能力を、血管新生治療計画および被検者の結果に相関するモデルプロファイルと照合するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  6. 血管新生能力を予測する予見モデルの作成方法において、
    複数の被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、
    (a)各試料について、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される少なくとも3種の血管新生関連因子の発現レベルを試験するステップと、
    (b)前記各試料をインビトロおよび/またはインビボ血管新生アッセイで試験するステップと、
    (c)ステップ(a)の前記結果をステップ(b)の前記結果と照合するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  7. 血管治療に用いる薬剤を同定する方法において、
    被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、
    (a)前記試料を前記薬剤に接触させるステップと、
    (b)前記試料について、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される少なくとも3種の血管新生関連因子の存在またはレベルを試験するステップと、
    (c)前記血管新生関連因子の発現の存在および/またはレベルを、前記薬剤に接触していない試料における同じ前記血管新生関連因子の発現の存在および/またはレベルと比較するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  8. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の方法において、
    前記試料が前記被検者の心臓組織もしくは血管組織、ウォートンジェリー(Wharton’s Jelly)、臍帯、臍帯血、末梢血、骨髄、胚性細胞、またはiPS細胞から採取されたものであることを特徴とする方法。
  9. 請求項8に記載の方法において、
    前記試料が心房生検、心室生検、または静脈血管もしくは動脈血管からの生検であることを特徴とする方法。
  10. 請求項8または請求項9に記載の方法において、
    前記試料が、骨格系、心臓系、内皮系もしくは間質系の支持細胞、または間葉系もしくは造血系の幹細胞または始原細胞、ES細胞またはiPS細胞を含んで構成されることを特徴とする方法。
  11. 請求項10に記載の方法において、
    前記心臓細胞が、心臓由来の始原細胞もしくは幹細胞、心筋細胞もしくは関連する心臓線維芽細胞、または血管細胞であることを特徴とする方法。
  12. 請求項10に記載の方法において、
    前記内皮細胞がウォートンジェリー(Wharton’s Jelly)、臍帯、末梢血、微小血管系、ESまたはiPS由来の内皮細胞であることを特徴とする方法。
  13. 請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法において、
    前記試験が前記RNAレベルおよび/またはタンパク質レベルでの遺伝子発現の測定を含むことを特徴とする方法。
  14. 請求項1乃至13の何れか1項に記載の方法において、
    前記試験がELISA、ウェスタンブロッティング、PCR、RT−PCR、または等温核酸増幅を含むことを特徴とする方法。
  15. 請求項1乃至14の何れか1項に記載の方法において、
    試験に先立って前記試料からの細胞を細胞培養で伸張することを特徴とする方法。
  16. 請求項1乃至15の何れか1項に記載の方法において、
    ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAのうちの少なくとも5種を試験することを特徴とする方法。
  17. 請求項1乃至16の何れか1項に記載の方法において、
    ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAを全て試験することを特徴とする方法。
  18. 細胞の前記血管新生促進能力を向上させる方法において、
    被検者から採取されたエキソビボ細胞試料または組織試料を用い、
    (a)前記試料について、ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択される少なくとも3種の血管新生関連因子の発現レベルを試験するステップと、
    (b)ステップ(a)で測定された前記結果を基準発現レベルと比較するステップと、
    (c)ステップ(b)における比較の結果に基づいて前記被検者の血管新生促進能力を予測し、細胞培養における前記試料からの細胞を任意に伸張するステップと、
    (d)低酸素プレコンディショニング、(ii)薬理学的治療、および(iii)遺伝子組み換えのうちの1つ以上を使用して前記細胞を処理するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
  19. 請求項18に記載の方法において、
    前記処理した細胞を前記被検者に移植するステップを、さらに含むことを特徴とする方法。
  20. 内皮細胞(EC)および内皮コロニー形成細胞(ECFC)をエキソビボで伸長するための方法において、
    内皮生育条件での培養中に、ECおよびECFCを1種以上の血管新生関連因子に接触する前記ステップを含むことを特徴とする方法。
  21. 請求項20に記載の方法において、
    細胞を少なくとも1週間維持することを特徴とする方法。
  22. 請求項20または21に記載の方法において、
    前記血管新生関連因子が組み換え型ポリペチドまたはタンパク質であることを特徴とする方法。
  23. 請求項20乃至22の何れか1項に記載の方法において、
    支持細胞が提供されることを特徴とする方法。
  24. 請求項23に記載の方法において、
    前記支持細胞が、間質細胞、骨髄細胞、心臓組織細胞、臍帯血細胞、ウォートンジェリー(Wharton’s Jelly)、血管周囲細胞、脂肪組織、微小血管由来の間葉系/間質細胞、成体および胎児の皮線維芽細胞、胚性幹(ES)細胞、または人工多能性幹細胞(iPS)由来の支持間質細胞から選択されることを特徴とする方法。
  25. 請求項23または24に記載の方法において、
    血管新生関連因子を発現するように、前記支持細胞を遺伝的に修飾することを特徴とする方法。
  26. 請求項20乃至25の何れか1項に記載の方法において、
    前記内皮細胞またはECFCが胎児、新生児、成人、またはウォートンジェリー(Wharton’s Jelly)、臍帯、臍帯血、末梢血、大血管もしくは小血管、微小血管系、ESもしくはiPS由来の内皮細胞、UCB、PB、または脈管系などの組織から採取されることを特徴とする方法。
  27. 請求項26に記載の方法において、
    前記細胞は自系または同種異系であることを特徴とする方法。
  28. 請求項20乃至27の何れか1項に記載の方法において、
    前記血管新生関連因子がADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAからなる群から選択されることを特徴とする方法。
  29. 請求項20乃至28の何れか1項に記載の方法において、
    前記血管新生関連因子がBMP−1であるか、またはBMP−1と1種以上の血管新生関連因子との組み合わせであることを特徴とする方法。
  30. 前記虚血症状治療用の前記薬剤調製における、伸張したECまたはECFCの使用。
  31. 請求項30に記載の使用において、
    前記虚血症状が冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作、脳虚血、創傷癒合、肝臓虚血、肺虚血、または腎虚血から選択されることを特徴とする使用。
  32. 請求項30または31に記載の使用において、
    ADAMTS−1、アンギオゲニン(Angiogenin)、アンギオポエチン−1(Angiopoietin−1)、アンギオスタチン(Angiostatin)、BMP−1、EGF、EG−VEGF、エンドスタチン(Endostatin)、FGFa、FGFb、PDGF−AA、PDGF−AB、プロラクチン(Prolactin)、TIMP−1、プロコラーゲンI型、およびuPAから選択される前記血管新生関連因子が生成されるように、前記ECまたは前記ECFCを修飾することを特徴とする使用。
  33. 請求項30乃至32の何れか1項に記載の使用において、
    虚血症状を有する被検者の再内皮化を前記ECまたはECFCによって容易にすることを特徴とする方法。
  34. 伸張したECもしくはECFC、または血管新生関連因子うちの1種以上を含んで構成されることを特徴とする、医療インプラント。
  35. 請求項34に記載の医療インプラントにおいて、
    前記ECまたは前記ECFCが請求項20乃至29で定義された前記方法で調整されることを特徴とする、医療インプラント。
  36. 請求項33、34または35の何れか1項に記載の医療インプラントにおいて、
    前記インプラントが人工組織移植、ステント生組織移植片、無細胞組織移植片、経皮パッチ、または薄膜から選択されることを特徴とする、医療インプラント。
  37. 請求項34乃至36の何れか1項に記載の医療インプラントにおいて、
    前記血管新生関連因子がBMP−1であるか、またはBMP−1と1種以上の他の血管新生関連因子との組み合わせであることを特徴とする方法。
  38. 伸張したECもしくはECFC、およびBMP−1のうちの1種以上、またはBMP−1および他の血管新生促進因子のうちの1種以上と、薬理学的に許容される希釈液、担体または賦形剤とを含んで構成されることを特徴とする、製薬用組成物。
  39. 請求項38に記載の製薬用組成物において、
    前記組成物が固体、液体または懸濁液の形態であることを特徴とする、製薬用組成物。
  40. 請求項38または39に記載の製薬用組成物において、
    前記組成物が短期または長期にわたって徐々に放出されるように処方されることを特徴とする、製薬用組成物。
  41. 医療的治療または療法における、BMP−1、またはBMP−1および1種以上の他の血管新生関連因子の組み合わせの使用。
  42. 前記虚血症状治療用の前記薬剤調製における、BMP−1、またはBMP−1および1種以上の他の血管新生関連因子の組み合わせの使用。
  43. 請求項42に記載の使用において、
    前記虚血症状が冠状動脈疾患(CAD)、末梢動脈疾患(PAD)、発作、脳虚血、創傷癒合、肝臓虚血、肺虚血、または腎虚血から選択されることを特徴とする使用。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015134770A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-11 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education Treating soft tissue via controlled drug release
DE102017116204B4 (de) * 2017-07-18 2024-06-27 Universität Rostock Verfahren zur Vorhersage der Antwort auf die kardiovaskuläre Regeneration

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003291631A1 (en) * 2002-10-03 2004-04-23 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Method for regulating expression genes
KR20050084254A (ko) 2002-12-10 2005-08-26 메드스타 리서치 인스티튜트 혈관신생에 관련된 유전자 식별, 및 손상된 혈관신생을가지는 환자를 식별하기 위한 혈관신생 진단 칩의 개발
US7547518B2 (en) * 2003-08-19 2009-06-16 Becton, Dickinson And Company Method of screening endothelial cells for angiogenic capability
WO2008118846A1 (en) 2007-03-23 2008-10-02 Precision Therapeutics, Inc. Methods for evaluating angiogenic potential in culture
EP2303011A2 (en) * 2008-05-22 2011-04-06 Baxter International Inc. Vegf165 delivered by fibrin sealant to reduce tissue necrosis
US20100035297A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 Indiana University Research And Technology Corporation Methods and compositions for vasculogenic potential determination
FI20085839A0 (fi) * 2008-09-08 2008-09-08 Timo Ylikomi Menetelmiä ja välineitä pehmytkudosteknologiaan

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