JP2014230493A - 間葉系幹細胞からの分化状態を識別する遺伝子群及び分化状態の評価方法 - Google Patents

間葉系幹細胞からの分化状態を識別する遺伝子群及び分化状態の評価方法 Download PDF

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Abstract

【課題】骨代謝、骨免疫関連遺伝子変動を簡便に分類、評価することにより、間葉系幹細胞からの細胞の分化状態を評価できる手法を提供する。【解決手段】細胞分化の品質管理に関連する遺伝子群と、それらの発現量の変化を検出するためのオリゴヌクレオチドプローブ。また、当該オリゴヌクレオチドプローブを搭載したDNAマイクロアレイ。さらには、間葉系幹細胞を分化させ、その遺伝子発現パターンの変化を把握することにより、特に、破骨細胞、骨芽細胞または軟骨細胞へ分化した細胞の品質を簡便に評価すること。【選択図】なし

Description

本発明は、間葉系幹細胞からの、破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細胞へのいずれかの分化状態を、識別可能にする遺伝子群及びその遺伝子の発現を検出することによる細胞の分化状態の評価方法に関する。
近年のバイオテクノロジー技術の発展に伴い、再生医療の進展が期待されている。その中でも再生医療のための移植材料として間葉系幹細胞が注目されている。間葉系幹細胞は哺乳類の骨髄等に存在し、脂肪細胞、軟骨細胞、骨細胞に分化する多能性の幹細胞として知られている(非特許文献1)。また、間葉系幹細胞の採取や培養に関する報告もされている(非特許文献2)。
間葉系幹細胞から分化する細胞として、骨関連の細胞群がある。骨は、骨の構造的、機械的及び生化学的な完全性の持続、並びにヒト身体のミネラルの恒常性を必要とする機能的に異なる細胞群からなる動的結合組織である。
関連する主な細胞として、例えば、骨新生、骨形成及び骨質量の維持を担う軟骨細胞や骨芽細胞、骨吸収を担う破骨細胞があげられる。
これらの細胞の間葉系幹細胞からの発生及び増殖は完全には解明されていないが、骨のミクロ環境中で産生される増殖因子及びサイトカイン、並びに全身性ホルモン及びマトリクス再構築遺伝子の複雑な相互作用によって支配されており、成長ホルモン、インスリン様増殖因子−1、性ステロイド、甲状腺ホルモン、PTH及びプロスタグランジンE2等のカルシウム要求性ホルモン、インターロイキン−1β、インターロイキン−6、及び腫瘍壊死因子α等の種々のサイトカイン、さらには1、25−ジヒドロキシビタミンD(カルシトリオール)等が調和的に作用していると考えられている。
間葉系幹細胞を、組織の再生医療に利用するためには、この幹細胞を生体組織から採取し、増殖し、更にそれを分化増殖して、組織の調製を行うことが必要となる。間葉系幹細胞は骨髄や骨膜に存在するが、組織再生医療への実用化のためには、間葉系幹細胞の分化状態を厳密に評価する技術を開発することが必要である。
これまでに間葉系幹細胞の分化状態を評価する手段として、破骨細胞の分化に関わる遺伝子を調べたもの(特許文献1)、軟骨形成に影響を及ぼし得る特定の因子を調べたもの(特許文献2)、骨芽細胞へと分化させる培養工程中での遺伝子発現変化を調べたもの(特許文献3)などがある。
特表2008−522632号公報 特表2010−509927号公報 特開2008−178403号公報
遺伝子医学、Vol.4、No.2(2000)p58−61 実験医学、Vol.19、No.3(2月号)2001、p350−356
しかしながら、上述の手段(特許文献1〜3)はある特定の細胞のみへの分化に関与する遺伝子をモニターするものであり、さまざまな細胞への分化の可能性をもつ間葉系幹細胞を評価するには不十分であった。すなわち、本発明の目的は、間葉系幹細胞の分化状態を評価するのに有用な遺伝子を提供することにある。さらには、その遺伝子の発現を検出するのに適した基材の提供をすることにある。
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、間葉系幹細胞が破骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞等に分化する過程において、それらの過程を同時に評価する遺伝子群を見出すことによって、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の通りである。
(1)間葉系幹細胞から破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細胞のいずれかへの分化状態を識別するための、以下の遺伝子群から選択される2種以上の遺伝子を含む分化識別用遺伝子群。
aggrecan、acid phosphatase 5 tartrate resistant、activin A receptor type 1、activin A receptor type 1B、activin A receptor type IC、activin receptor IIA、activin receptor IIB、a disintegrin and metallopeptidase domain 17、a disintegrin−like and metallopeptidase (reprolysin type) with thrombospondin type 1 motif 5 (aggrecanase−2)、adiponectin C1Q and collagen domain containing、adiponectin receptor 1、alkaline phosphatase(liver/bone/kidney)、androgen receptor、activating transcription factor 4、ATPase H+ transporting lysosomal V0 subunit A1、bone gamma carboxyglutamate protein、bone gamma−carboxyglutamate protein related sequence 1、biglycan、bone morphogenetic protein 2、bone morphogenetic protein 4、bone morphogenetic protein 6、bone morphogenetic protein 7、bone morphogenetic protein receptor type 1A、calcitonin/calcitonin−related polypeptide alpha、calcitonin receptor、calcium−sensing receptor、core binding factor beta、CD44 antigen、cadherin 1、chordin、chloride channel 7、collagen type X alpha 1、collagen type I alpha 1、collagen type II alpha 1、collagen type III alpha 1、collagen type VI alpha 1、collagen type IX alpha 1、cartilage oligomeric matrix protein、colony stimulating factor 1 (macrophage)、colony stimulating factor 1 receptor、chondroitin sulfate N−acetylgalactosaminyltransferase 1、chondroitin sulfate N−acetylgalactosaminyltransferase 2、connective tissue growth factor、catenin (cadherin associated protein) beta 1、cathepsin K、cathepsin L、chemokine (C−X−C motif) receptor 4、cytochrome P450 family 19 subfamily a polypeptide 1、cytochrome P450 family 24 subfamily a polypeptide 1、cytochrome P450 family 27 subfamily b polypeptide 1、dickkopf homolog 1 (Xenopus laevis)、dentin matrix protein 1、ephrin B2、epidermal growth factor、Eph receptor A4、Eph receptor B4、estrogen receptor 1 (alpha)、estrogen receptor 2 (beta)、fibroblast growth factor 23、fibroblast growth factor 10、fibroblast growth factor 17、fibroblast growth factor 18、fibroblast growth factor 2、fibroblast growth factor 4、fibroblast growth factor 8、fibroblast growth factor receptor 1、fibroblast growth factor receptor 2、fibroblast growth factor receptor 3、FMS−like tyrosine kinase 1、fibronectin 1、FBJ osteosarcoma oncogene、FBJ osteosarcoma oncogene B、fos−like antigen 1、fos−like antigen 2、follistatin、frizzled homolog 1 (Drosophila)、gap junction protein alpha 1、GLI−Kruppel family member GLI1、GLI−Kruppel family member GLI2、GLI−Kruppel family member GLI3、gremlin 1、gremlin 2 homolog cysteine knot superfamily (Xenopus laevis)、human immunodeficiency virus type I enhancer binding protein 3、perlecan (heparan sulfate proteoglycan 2)、hyaluronoglucosaminidase 1、hyaluronoglucosaminidase 2、integrin binding sialoprotein、inhibitor of DNA binding 1、inhibitor of DNA binding 2、interferon alpha 1、interferon (alpha and beta) receptor 1、interferon beta 1 fibroblast、interferon gamma、interferon gamma receptor 1、interferon gamma receptor 2、insulin−like growth factor 1、insulin−like growth factor 2、insulin−like growth factor I receptor、insulin−like growth factor 2 receptor、Indian hedgehog、interleukin 17A、interleukin 1 alpha、interleukin 1 beta、interleukin 1 receptor type I、interleukin 6、inhibin beta−A、inhibin beta−B、inhibin beta−C、inhibin beta E、interferon regulatory factor 8、integrin alpha V、integrin beta 3、kinase insert domain protein receptor、60S ribosomal protein L10E、klotho、lymphoid enhancer binding factor 1、leptin、low density lipoprotein receptor−related protein 5、v−maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene family protein B (avian)、matrix Gla protein、melanoma inhibitory activity 1、microphthalmia−associated transcription factor、matrix metallopeptidase 13、matrix metallopeptidase 14 (membrane−inserted)、matrix metallopeptidase 1a (interstitial collagenase)、matrix metallopeptidase 1b (interstitial collagenase)、matrix metallopeptidase 2、matrix metallopeptidase 3、matrix metallopeptidase 8、matrix metallopeptidase 9、homeobox msh−like 1、homeobox msh−like 2、myogenic differentiation 1、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 1、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 2、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 3、nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cells 1 p105、nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cells 2 p49/p100、noggin、osteoclast associated receptor、platelet derived growth factor alpha、platelet derived growth factor B polypeptide、phosphatase orphan 1、periostin osteoblast specific factor、peroxisome proliferator activated receptor gamma、PR domain containing 1 with ZNF domain、patched homolog 1、patched domain containing 1、prostaglandin−endoperoxide synthase 2、parathyroid hormone、parathyroid hormone 1 receptor、parathyroid hormone−like peptide、v−rel reticuloendotheliosis viral oncogene homolog A (avian)、ras homolog gene family member A、runt related transcription factor 1、runt related transcription factor 2、runt related transcription factor 3、syndecan 3、SFFV proviral integration 1、sonic hedgehog、MAD homolog 1 (Drosophila)、MAD homolog 2 (Drosophila)、MAD homolog 3 (Drosophila)、MAD homolog 4 (Drosophila)、MAD ho

molog 5 (Drosophila)、MAD homolog 6 (Drosophila)、MAD homolog 7 (Drosophila)、MAD homolog 9 (Drosophila)、sclerostin、SRY−box containing gene 5、SRY−box containing gene 6、SRY−box containing gene 9、trans−acting transcription factor 3、Sp7 transcription factor 7、secreted acidic cysteine rich glycoprotein、secreted phosphoprotein 1、Rous sarcoma oncogene、transforming growth factor beta 1、transforming growth factor beta 2、transforming growth factor beta 3、transforming growth factor beta receptor I、transforming growth factor beta receptor II、transmembrane 7 superfamily member 4、tumor necrosis factor、tumor necrosis factor receptor superfamily member 11a、tumor necrosis factor receptor superfamily member 1a、tumor necrosis factor receptor superfamily member 1b、tumor necrosis factor (ligand) superfamily member 11、tumor necrosis factor receptor superfamily member 11b (osteoprotegerin)、TNF receptor−associated factor 6、versican、vitamin D receptor、vascular endothelial growth factor A、wingless−related MMTV integration site 3A、wingless−related MMTV integration site 4、wingless−related MMTV integration site 5A、wingless−related MMTV integration site 5B、wingless−related MMTV integration site 6、wingless−related MMTV integration site 7A、wingless−related MMTV integration site 7B、sema domain immunoglobulin domain (Ig) transmembrane domain (TM) and short cytoplasmic domain(semaphorin) 4D
(2)遺伝子、前記遺伝子が転写するRNA、前記遺伝子もしくはRNAの核酸配列のうち少なくとも連続した30塩基以上の部分配列を含むオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチド、のいずれかを含み、間葉系幹細胞からの、破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細胞へのいずれかの分化状態を、識別可能にする分別マーカーであって、
前記遺伝子が、(1)の遺伝子群から選択される2種以上の遺伝子であることを特徴とする分別マーカー群。
(3)(2)の分別マーカー群を用い、分別マーカーの発現の差を検出することにより、間葉系幹細胞からの、破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細部へのいずれかの分化状態を識別する、分化識別方法。
(4)以下の(a)〜(d)のうち1種のDNAの塩基配列及び/又は該DNAの塩基配列と相補的な塩基配列を含む細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブ。
(a)配列番号1〜202に示される塩基配列から選択されるDNA
(b)(a)のDNAに対し相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA
(c)(a)の塩基配列と同一性が80%以上の塩基配列からなるDNA
(d)(a)〜(c)のいずれかの塩基配列に1から数個の付加、挿入、欠損又は置換を含む塩基配列からなるDNA
(5)(4)のオリゴヌクレオチドプローブが搭載された細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイ。
(6)(4)のオリゴヌクレオチドプローブを用いて、遺伝子発現量を測定する工程を含む細胞の分化状態を評価する、評価方法。
(7)(5)のDNAマイクロアレイを用いて、遺伝子発現量を測定する工程を含む細胞の分化状態を評価する、評価方法。
本発明によれば、細胞分化を識別する遺伝子群と、それらの発現量の変化を検出するためのオリゴヌクレオチドプローブを提供することができる。
また、本発明によれば、当該オリゴヌクレオチドプローブを搭載したDNAマイクロアレイを提供することができる。さらには、間葉系幹細胞を分化させ、その遺伝子発現パターンの変化を把握することにより、特に、破骨細胞、骨芽細胞または軟骨細胞へ分化した細胞の分化状態を細胞の種類ごとではなく、一括して簡便に評価することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
<1.破骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞への分化識別用遺伝子群>
本発明における分化識別用遺伝子として関連性が深い遺伝子は、破骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞へ分化過程で変動が明確な遺伝子である。また、分化後分子マーカーとして発現量が維持される遺伝子である。例えば細胞種に特異的な細胞外マトリクス、基質分解酵素、分化誘導・調節転写因子、サイトカインとその受容体を機能としてコードする遺伝子、またはこれらに関連する遺伝子が挙げられる。
(分化識別用遺伝子群)
aggrecan、acid phosphatase 5 tartrate resistant、activin A receptor type 1、activin A receptor type 1B、activin A receptor type IC、activin receptor IIA、activin receptor IIB、a disintegrin and metallopeptidase domain 17、a disintegrin−like and metallopeptidase (reprolysin type) with thrombospondin type 1 motif 5 (aggrecanase−2)、adiponectin C1Q and collagen domain containing、adiponectin receptor 1、alkaline phosphatase(liver/bone/kidney)、androgen receptor、activating transcription factor 4、ATPase H+ transporting lysosomal V0 subunit A1、bone gamma carboxyglutamate protein、bone gamma−carboxyglutamate protein related sequence 1、biglycan、bone morphogenetic protein 2、bone morphogenetic protein 4、bone morphogenetic protein 6、bone morphogenetic protein 7、bone morphogenetic protein receptor type 1A、calcitonin/calcitonin−related polypeptide alpha、calcitonin receptor、calcium−sensing receptor、core binding factor beta、CD44 antigen、cadherin 1、chordin、chloride channel 7、collagen type X alpha 1、collagen type I alpha 1、collagen type II alpha 1、collagen type III alpha 1、collagen type VI alpha 1、collagen type IX alpha 1、cartilage oligomeric matrix protein、colony stimulating factor 1 (macrophage)、colony stimulating factor 1 receptor、chondroitin sulfate N−acetylgalactosaminyltransferase 1、chondroitin sulfate N−acetylgalactosaminyltransferase 2、connective tissue growth factor、catenin (cadherin associated protein) beta 1、cathepsin K、cathepsin L、chemokine (C−X−C motif) receptor 4、cytochrome P450 family 19 subfamily a polypeptide 1、cytochrome P450 family 24 subfamily a polypeptide 1、cytochrome P450 family 27 subfamily b polypeptide 1、dickkopf homolog 1 (Xenopus laevis)、dentin matrix protein 1、ephrin B2、epidermal growth factor、Eph receptor A4、Eph receptor B4、estrogen receptor 1 (alpha)、estrogen receptor 2 (beta)、fibroblast growth factor 23、fibroblast growth factor 10、fibroblast growth factor 17、fibroblast growth factor 18、fibroblast growth factor 2、fibroblast growth factor 4、fibroblast growth factor 8、fibroblast growth factor receptor 1、fibroblast growth factor receptor 2、fibroblast growth factor receptor 3、FMS−like tyrosine kinase 1、fibronectin 1、FBJ osteosarcoma oncogene、FBJ osteosarcoma oncogene B、fos−like antigen 1、fos−like antigen 2、follistatin、frizzled homolog 1 (Drosophila)、gap junction protein alpha 1、GLI−Kruppel family member GLI1、GLI−Kruppel family member GLI2、GLI−Kruppel family member GLI3、gremlin 1、gremlin 2 homolog cysteine knot superfamily (Xenopus laevis)、human immunodeficiency virus type I enhancer binding protein 3、perlecan (heparan sulfate proteoglycan 2)、hyaluronoglucosaminidase 1、hyaluronoglucosaminidase 2、integrin binding sialoprotein、inhibitor of DNA binding 1、inhibitor of DNA binding 2、interferon alpha 1、interferon (alpha and beta) receptor 1、interferon beta 1 fibroblast、interferon gamma、interferon gamma receptor 1、interferon gamma receptor 2、insulin−like growth factor 1、insulin−like growth factor 2、insulin−like growth factor I receptor、insulin−like growth factor 2 receptor、Indian hedgehog、interleukin 17A、interleukin 1 alpha、interleukin 1 beta、interleukin 1 receptor type I、interleukin 6、inhibin beta−A、inhibin beta−B、inhibin beta−C、inhibin beta E、interferon regulatory factor 8、integrin alpha V、integrin beta 3、kinase insert domain protein receptor、60S ribosomal protein L10E、klotho、lymphoid enhancer binding factor 1、leptin、low density lipoprotein receptor−related protein 5、v−maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene family protein B (avian)、matrix Gla protein、melanoma inhibitory activity 1、microphthalmia−associated transcription factor、matrix metallopeptidase 13、matrix metallopeptidase 14 (membrane−inserted)、matrix metallopeptidase 1a (interstitial collagenase)、matrix metallopeptidase 1b (interstitial collagenase)、matrix metallopeptidase 2、matrix metallopeptidase 3、matrix metallopeptidase 8、matrix metallopeptidase 9、homeobox msh−like 1、homeobox msh−like 2、myogenic differentiation 1、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 1、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 2、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 3、nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cells 1 p105、nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cells 2 p49/p100、noggin、osteoclast associated receptor、platelet derived growth factor alpha、platelet derived growth factor B polypeptide、phosphatase orphan 1、periostin osteoblast specific factor、peroxisome proliferator activated receptor gamma、PR domain containing 1 with ZNF domain、patched homolog 1、patched domain containing 1、prostaglandin−endoperoxide synthase 2、parathyroid hormone、parathyroid hormone 1 receptor、parathyroid hormone−like peptide、v−rel reticuloendotheliosis viral oncogene homolog A (avian)、ras homolog gene family member A、runt related transcription factor 1、runt related transcription factor 2、runt related transcription factor 3、syndecan 3、SFFV proviral integration 1、sonic hedgehog、MAD homolog 1 (Drosophila)、MAD homolog 2 (Drosophila)、MAD homolog 3 (Drosophila)、MAD homolog 4 (Drosophila)、MAD hom

olog 5 (Drosophila)、MAD homolog 6 (Drosophila)、MAD homolog 7 (Drosophila)、MAD homolog 9 (Drosophila)、sclerostin、SRY−box containing gene 5、SRY−box containing gene 6、SRY−box containing gene 9、trans−acting transcription factor 3、Sp7 transcription factor 7、secreted acidic cysteine rich glycoprotein、secreted phosphoprotein 1、Rous sarcoma oncogene、transforming growth factor beta 1、transforming growth factor beta 2、transforming growth factor beta 3、transforming growth factor beta receptor I、transforming growth factor beta receptor II、transmembrane 7 superfamily member 4、tumor necrosis factor、tumor necrosis factor receptor superfamily member 11a、tumor necrosis factor receptor superfamily member 1a、tumor necrosis factor receptor superfamily member 1b、tumor necrosis factor (ligand) superfamily member 11、tumor necrosis factor receptor superfamily member 11b (osteoprotegerin)、TNF receptor−associated factor 6、versican、vitamin D receptor、vascular endothelial growth factor A、wingless−related MMTV integration site 3A、wingless−related MMTV integration site 4、wingless−related MMTV integration site 5A、wingless−related MMTV integration site 5B、wingless−related MMTV integration site 6、wingless−related MMTV integration site 7A、wingless−related MMTV integration site 7B、sema domain immunoglobulin domain (Ig) transmembrane domain (TM) and short cytoplasmic domain(semaphorin) 4D
遺伝子の具体的な遺伝子名、及びGenBank(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ から取得可能)のAccession number(アクセッション番号)は表1〜表6に示される。
Figure 2014230493
Figure 2014230493
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例えば、破骨細胞であれば破骨細胞特異的インテグリン(111番:integrin alpha V、112番:integrin beta 3)、分化誘導・転写因子(71番:c−Fos、72番:FosB、73番:Fra−1、135番:NFAT2、146番:Prdm1、159番:Sfpi1、188番:Tnfsf11、190番:TRAF6)、骨吸収、酸分泌等酵素、細胞骨格シグナル(2番:Acp5、15番:V−ATPase、31番:CLCN7、124番:MMP−14、154番:RhoA)が挙げられる。

特徴的な発現パターンとしては、例えば、破骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞の分化後分子マーカーのすべての発現量を合計し、この合計値でそれぞれの細胞種の分化後分子マーカーの合計値の比率を算出したとき、破骨細胞の分化後分子マーカーの比率が90%以上、その他の細胞の分化後分子マーカーの比率が5%以下という発現パターンが好ましい。
また軟骨細胞であれば、軟骨の分化後の細胞外マトリクス、軟骨特異的コラーゲンやプロテオグリカン(1番:Acan、32番:Col10a1、34番:Col2a1、37番:Col9a1、38番:Comp、84番:Hspg2、158番:Sdc3、191番:Vcan)軟骨形成関連酵素(41番:Csgalnact1、42番:Csgalnact2)、アグリカン分解酵素(9番:Adamts5)、軟骨基質分解酵素(85番:Hyaluronidase 1、86番:Hyaluronidase 2)、分化誘導・転写因子・サイトカイン関連(62番:FGF18、76番:Frizzled(Fzd1)、155番:Runx1、170番:Sox5、171番:Sox6)が挙げられる。
特徴的な発現パターンとしては、例えば、破骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞の分化後分子マーカーのすべての発現量を合計し、この合計値でそれぞれの細胞種の分化後分子マーカーの合計値の比率を算出したとき、軟骨細胞の分化後分子マーカーの比率が70%以上、その他の細胞の分化後分子マーカーの比率が25%以下という発現パターンが好ましい。
最後に骨芽細胞であれば、細胞外マトリクス・骨基質タンパク(16番:Bglap、17番:Bglap−rs1、18版:Bgn、33番:Col1a1、35番:Col3a1、36番:Col6a1、70番:Fibronectin 、87番:Ibsp、120番:Mgp、175番:Sparc、176番:Spp1)、骨芽細胞分化促進(10番:Adiponectin、11番:Adiponectin receptor 1、14番:Atf4、78番:Gli1、79番:Gli2)、骨芽細胞分化調節・誘導に関わる分子(27番:Cbfb、44番:Ctnnb1、51番:Dkk1、77番:Gja1、88番:Id1、89番:Id2、133番:Myod1、143番:Phospho1、147番:Ptch1、153番:Runx3、156番:Runx2、173番:Sp3、174番:Sp7(Osterix))などを挙げることができる。
特徴的な発現パターンとしては、例えば、破骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞の分化後分子マーカーのすべての発現量を合計し、この合計値でそれぞれの細胞種の分化後分子マーカーの合計値の比率を算出したとき、骨芽細胞の分化後分子マーカーの比率が85%以上、その他の細胞の分化後分子マーカーの比率が10%以下という発現パターンが好ましい。
これらの遺伝子は分化後の細胞において特徴的な発現パターンを示すと推定されるが、識別方法の選び方によっては、ここで挙げた遺伝子群のみに限定されるものではない。
<2.マーカー>
マーカーとは、特定の細胞集団を特徴づける目印であって、その細胞集団が持つ機能に由来するタンパク質やタンパク質を発現するために転写されているmRNA(遺伝子マーカー)である。
ここで、遺伝子、前記遺伝子が転写するRNA、前記遺伝子もしくはRNAの核酸配列のうち少なくとも連続した30塩基以上の部分配列を含むオリゴヌクレオチド、前記遺伝子、前記遺伝子が転写するRNA、前記遺伝子もしくはRNAの核酸配列のうち少なくとも連続した30塩基以上の部分配列を含むポリヌクレオチド、のいずれかを含むものを分別マーカーという。
分別マーカーとは細胞集団間でマーカーの差異を比較した際、特に差異が大きい遺伝子マーカーである。
分別マーカーは、間葉系幹細胞からの、破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細胞のいずれかへの分化状態を、識別するものである。
分別マーカーの測定は、これにハイブリダイズダイゼーションできるプローブを用いて遺伝子発現量を測定することで可能である。特に多数の分別マーカーをまとめて検出するためには、複数のプローブを固定化して遺伝子発現量を測定できるDNAマイクロアレイを用いることが有効である。
2種以上の遺伝子である分別マーカー群とは、前述の「分化識別用遺伝子群」から選択される少なくとも2種以上の遺伝子である分別マーカー群のことである。実験や検査が成功したか否かを判断できるようにするため、分類する種類に加えてポジティブコントロール、ネガティブコントロールを含めた種類を揃えておくことが好ましい。
<3.細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブ>
これら遺伝子の発現を特異的に検出することのできるプローブを設計する。DNA断片としては、30〜70個の塩基が好ましく、65個の塩基が特に好ましい。ポジティブコントロール及びネガティブコントロールを含めた全ての遺伝子に対するキャプチャープローブは、鎖長65塩基の合成オリゴヌクレオチドで、融解温度(Tm)はほぼ同一であり、標的遺伝子のmRNAの3’末端側より1、500塩基以内の領域に特異的に結合するように、専用ソフトウェアを用いて設計したものである。設計したオリゴヌクレオチドプローブの配列を表1〜表6に示す。表1〜表6に記載の遺伝子にストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつこれらの遺伝子のmRNAを検出し得る機能を有するDNA断片も、本発明の細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブとして用いることができる。
ハイブリダイゼーション法の詳細な手順については、Molecular Cloning、 A Laboratory Manual 2nd ed.(Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)等を適宜参照することができる。
「ストリンジェントな条件」とは、ハイブリダイゼーション時の条件であって、バッファーの塩濃度が97.5〜390mM、温度が37〜80℃、好ましくは塩濃度が97.5〜200mM、温度が50〜70℃の条件を意味する。具体的には、例えば195mMで65℃等の条件を挙げることができる。さらに、このような塩濃度や温度等の条件に加えて、プローブ濃度、プローブの長さ、反応時間等の諸条件も考慮し、条件を適宜設定することができる。
上記条件を満たすDNA断片としては、表1〜表6記載の遺伝子をコードする塩基配列に対して少なくとも80%以上の同一性を有する塩基配列であることが好ましく、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、特の好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上の同一性を有するものである。
上記の同一性の数値は、配列解析ソフトウェアであるDNASIS(株式会社日立ソリューションズ)を用いて、例えば、マキシマムマッチング法のコマンドを実行することにより求められる。その際のパラメータは、デフォルトの設定(初期設定)とする。
また、細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブとしてのDNA断片は、数個の塩基に付加、挿入、欠損又は置換等の変異が生じた塩基配列も、それが本発明のプローブとしての機能を有する限り、本発明のプローブに含まれる。なお、付加、挿入、欠損又は置換される塩基の個数は、DNA断片の全塩基数が30〜70の場合は、5個以下、好ましくは3個以下、特に好ましくは2個以下である。
なお、上記のDNA断片は、細胞の識別に関わる遺伝子のmRNAを検出し得る機能を有するDNA断片であることが重要である。
本発明の細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブは、細胞の識別の評価に特に関連性が深い遺伝子群と、特異的に結合する(ハイブリダイズする)ものである。このように特異的に結合することにより、細胞の識別の評価関連遺伝子のmRNAの検出ができ、細胞の分化状態を簡便に評価することができる。
細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブの作製方法は、特に限定はされないが、公知の各種DNA合成機を用いて得る方法等が挙げられる。これら細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブを用いて特定の遺伝子発現を検出しうる方法としてリアルタイムPCR、シークエンス法、マイクロアレイ法等用いることができるが、以下にマイクロアレイ法を一例に挙げてより詳細を説明する。
<4.細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイ>
DNAマイクロアレイについて、その支持体の形態は、限定はされず、平板、棒状、ビーズ等のいずれの形態も使用できる。支持体として、平板を使用する場合は、その平板上に、所定の間隔をもって、所定のプローブを種類毎に固定することができる(スポッティング法等;Science270、467−470(1995)等参照)。また、平板上の特定の位置で、所定のプローブを種類毎に逐次合成していくこともできる(フォトリソグラフィー法等;Science251、767−773(1991)等参照)。他の好ましい支持体の形態としては、中空繊維を使用するものが挙げられる。支持体として中空繊維を使用する場合は、所定のプローブを種類毎に各中空繊維に固定し、すべての中空繊維を集束させ固定した後、繊維の長手方向で切断を繰り返すことにより得られるDNAマイクロアレイが好ましく例示できる。このDNAマイクロアレイは、貫通孔基板に核酸を固定化したタイプのものと説明することができ、いわゆる「貫通孔型マイクロアレイ」とも言われる(特許第3510882号公報等を参照)。
支持体へのプローブの固定方法は、限定はされず、どのような結合様式でもよい。支持体に直接固定することに限定はされず、例えば、予め支持体をポリリジン等のポリマーでコーティング処理し、処理後の支持体にプローブを固定することもできる。さらに、支持体として中空繊維等の管状体を使用する場合は、管状体にゲル状物を保持させ、そのゲル状物にプローブを固定することもできる。当該貫通孔型マイクロアレイとしては、例えば、三菱レイヨン社製のDNAマイクロアレイ(Genopal(登録商標))等が好ましく挙げられる。
<5.評価方法>
本発明の細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブ又は細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイを用いた細胞の分化状態の評価方法は、一例としては次の(1)〜(3)の工程を含む評価方法である。(1)評価対象となる間葉系幹細胞を分化誘導させる工程、(2)誘導後、核酸を抽出する工程、(3)(2)で抽出した評価対象核酸について発現データを収集する工程、工程(4)工程(3)におけるデータ用いて識別評価を行う工程。
工程(1)評価対象となる間葉系幹細胞を分化誘導させる工程
ここで、評価対象とは生体そのものであってもよいが、より好ましくは細胞由来のものである。例えば、破骨細胞に分化可能なRAW264.7細胞株、軟骨細胞に分化可能なATDC5細胞株、骨芽細胞に分化可能なMC3T3−E1細胞株等を挙げることができる。
分化誘導させる方法は、MCSF、TGFβ、BMP−2等を含有する培地で培養細胞を培養する方法などが考えられるが、特にこれに限定されるものではない。
工程(2)誘導後、核酸を抽出する工程
核酸(核酸増幅産物)の抽出方法は特に限定はされないが、例えば、実験動物由来の臓器・組織、もしくは培養細胞から、カラム等を用いて転写産物を含む核酸を分離、場合により分離後増幅することにより得ることが出来る。
工程(3)(2)で抽出した評価対象核酸について発現データを収集する工程
評価対象から調製した核酸(核酸増幅産物)を細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブ等に接触させ、ハイブリダイズした転写産物を検出する。
なお、接触とは、具体的には、上記の核酸(核酸増幅産物)をハイブリダイゼーション用の溶液と混合させ、この溶液(ハイブリダイゼーション溶液)を細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブに結合(ハイブリダイズ)させることを言う。
ハイブリダイゼーション溶液と細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブとの接触、すなわちハイブリダイゼーション反応は、当該溶液中の核酸が当該オリゴヌクレオチドプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るよう、反応条件(緩衝液の種類、pH、温度など)を適宜設定して行うことができる。なお、ここで言う「ストリンジェントな条件」とは、ハイブリダイゼーション時の条件であって、バッファーの塩濃度が97.5〜390mM、温度が37〜80℃、好ましくは塩濃度が97.5〜200mM、温度が50〜70℃の条件を意味する。具体的には、例えば195mMで65℃等の条件を挙げることができる。
洗浄後、オリゴヌクレオチドプローブに結合した核酸の標識を検出できる装置により、スポットごとに検出強度を測定する。蛍光標識化された核酸を結合させた場合、又は核酸を結合後に蛍光標識化した場合は、各種蛍光検出装置(例えば、三菱レイヨン社製の冷却CCD式蛍光検出装置など)を使用して蛍光強度を測定することができる。得られた検出結果(蛍光強度)は、公知の処理方法により、ターゲットとなる各種遺伝子の発現量を数値化することが出来る。その後、この数値を発現データとして収集する。
工程(4)工程(3)におけるデータをもとに識別評価を行う工程
工程(3)で得られたデータをもとにあらかじめ設定しておいた手法を用いて細胞の分化状態を判定することができる。例えば、表1〜表6記載の細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブを搭載した細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイを作製し、破骨細胞に分化可能なRAW264.7細胞株、軟骨細胞に分化可能なATDC5細胞株、骨芽細胞に分化可能なMC3T3−E1細胞株の遺伝子発現データを比較し、有意に変動した遺伝子を変動の大きいものから順位付けして遺伝子群を選抜し、細胞の識別に有用な遺伝子群、またはプローブを見出す。その後、識別のための指標数値をそれらの遺伝子群やプローブに割り当て判定基準を設定しておく。その後、未知のサンプルについて取得した遺伝子の発現の情報をそれらと比較することにより細胞を識別することができる。
また、別の例としては、2種以上の分別マーカーの発現量に基づいて、相関係数、クラスター分析、多次元尺度法、主成分分析、因子分析、数量化III類、数量化IV類、自己組織化マップ、ネットワークの推定(ブーリアンネットワーク、ベイジアンネットワーク)などを用いることができる。
例えば、スピアマン相関係数を使用した識別方法では、あらかじめ設定しておいた各種分化後の細胞の基準値に対して、相関係数値が、0.6以上、好ましくは0.8以上、さらに好ましくは0.9以上であった時に、被検細胞が特定の分化段階の細胞であったと識別される等、必要に応じて適切な方法を設定することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
1.細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイの製造
間葉系幹細胞から破骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞へ分化に特に関連性が深い遺伝子、202遺伝子を選択し、これらの遺伝子の発現を特異的に検出するキャプチャープローブ(細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブ)を搭載した細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイ(貫通孔型オリゴヌクレオチドマイクロアレイ(GenopalTM)、三菱レイヨン社製)を作製した。
ポジティブコントロール及びネガティブコントロールを含めた全ての遺伝子に対する細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブは、鎖長65塩基の合成オリゴヌクレオチドで、融解温度(Tm)はほぼ同一であり、標的遺伝子のmRNAの3’末端側より1、500塩基以内の領域に特異的に結合するように、専用ソフトウェアを用いて設計したものである。設計した細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブの配列を表1〜表6に示した。
2.サンプルの調製
2−1.細胞の培養と分化
間葉系幹細胞として、破骨細胞に分化可能なRAW264.7細胞株、軟骨細胞に分化可能なATDC5細胞株、骨芽細胞に分化可能なMC3T3−E1細胞株をもちいた。
以下のi〜viの細胞を当業者により知られる方法によって培養し、ii、iv、viに関しては分化誘導を行った。
i)RAW264.7:4日培養(αMEM培地)
ii)RAW264.7:RANKL (100 ng/ml) 4日培養(αMEM培地)
iii)MC3T3−E1細胞株:7日培養(αMEM培地)
iv)MC3T3−E1細胞株:BMP−2 (200 ng/ml) 7日培養(αMEM培地)
v)培養マウス前軟骨細胞ATDC5細胞株(αMEM培地)
vi)培養マウス前軟骨細胞ATDC5細胞株をITS (インスリン・トランスフェリン・セレナイト)存在下で2週間培養(αMEM培地)
2−2.サンプル細胞からのtotal RNAの回収
培地を取り除き、細胞をPBSで洗浄した。その後、1ウェルあたり1mLのQIAZOL(キアゲン社)を加え、セルスクレイパーで細胞を回収した。全量を滅菌済みの1.5mLチューブに加えてヴォルテックスミキサーでよく混合した。次いで、200μLのクロロホルムを加えてヴォルテックスミキサーでよく混合した。その後、室温で5分間静置した。次に、13000rpm、4℃で15分間遠心分離し、水層を新しい1.5mLチューブに回収した。回収した液に同量のイソプロパノールを加えてよく混合した後、室温で5分間静置した。さらに、13000rpm、4℃で15分間遠心分離し、上清を取り除いた。その後、1mLの70%エタノールを加えてよく混合した後、13000rpm、4℃で5分間遠心分離し、上清を取り除いた。得られた沈殿を室温で5分間風乾させた。風乾後、沈殿にヌクレアーゼフリー水30μLを加えてピペッティングでよく混合した。吸光度計を用いて、260nmにおける吸光度を測定し、total RNA濃度を定量した。また2100Bioanalyzer(Agilent社)で電気泳動を行い、total RNAが分解していないかどうかを確かめた。<結果>
RIN値はi)9.8、ii)9.8、iii)9.8、iv)9.9、v)9.8、vi)9.1
濃度はi)1606ng/μL、ii)967ng/μL、iii)439ng/μL、iv)511ng/μL、v)301ng/μL、vi)1312ng/μLであった。
2−3.total RNAからのaRNA合成
i〜viのTotal RNAを用いてBiotin標識aRNAを調製し、これを1.で製造した細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイにハイブリダイゼーションさせる被験試料とした。Biotin標識aRNAの調製はMessage AmpII Biotin Enhanced Kit (Ambion社製)を用いて、所定の方法に従って実施した。aRNAの取得量はi)116μg、ii)121.2μg、iii)126μg、iv)134.4μg、v)105.2μg、vi)95.6μgであった。
3.細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイによるアッセイ
前述のビオチン標識済みaRNA5μgを、キットに付属の5×Fragmentation Bufferを用いて94℃にて7分30秒加熱し、断片化した。断片化したビオチン標識aRNA溶液を、最終的な組成が0.12M Tris−HCl/0.12M NaCl/0.05% Tween20となるように各種試薬を添加した。これを150μlのハイブリダイゼーションサンプルとした。ハイブリダイゼーション反応は、65℃で16時間行った。反応後のDNAマイクロアレイは、洗浄バッファー溶液(0.12M TNT溶液)を用いて65℃で20分間の洗浄を2回行い、最後に0.12M TN溶液で65℃、10分間洗浄した。
0.12M TNT溶液は以下のように調製した。
1M Tris−HCl 120ml
1M NaCl 120ml
0.5%Tween20 100ml
蒸留水で 1000mlにメスアップ。
0.12M TN溶液は以下のように調製した。
1M Tris−HCl 120ml
1M NaCl 120ml
蒸留水で1000mlにメスアップ。
次に、細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブに結合した核酸の蛍光標識を行った。蛍光標識は、あらかじめ蒸留水によって1mg/mlに溶解したCy5−Streptavdin(GE Healthcare社製)を1/500に蒸留水で希釈した溶液5mlに、細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイを室温で30分間浸漬させることで行った。浸漬後のDNAマイクロアレイは5mlの0.12M TNT溶液によって5分間、4回洗浄に供した。
Cy5標識後の細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイは、検出器(型番MB−V1 横河電機社製)を用い、0秒から40秒の複数の露光時間で蛍光を検出し、スポットそれぞれにおいて、当該スポット中に飽和画素を含まない画像のうち、最長の露光時間の画像を用い、単位時間あたりに換算した蛍光シグナル強度として数値化した。数値化したデータを収集し、引き続きデータ解析を実施した。
4.発現解析データの取得とチップ間データの補正
以下のようにして解析を実施した。
(1)検出した蛍光強度の生データからブランクスポット(プローブを搭載していないスポット)の中央値を差し引き、シグナル強度とした。またブランクスポットの標準偏差を算出した。
(2)内部コントロール遺伝子を表4記載の114番の遺伝子:Rplp0とした。比較するチップ間でRplp0のシグナル強度が最大のチップを選択し、チップ間でのRplp0のシグナル強度比を算出してチップ間の補正係数とした。各チップのスポットのシグナル強度に補正係数を乗算しシグナル強度の補正を行った。
5.分化識別遺伝子群の選択
補正後のデータを用いて、コントロール遺伝子(Rplp0)を除いた遺伝子について、遺伝子ごとにi)〜vi)のサンプルの発現量を比較し、破骨細胞の遺伝子マーカーとしてii)のサンプルで最も発現量が大きい遺伝子、骨芽細胞の遺伝子マーカーとしてiv)のサンプルで最も発現量が大きい遺伝子、軟骨細胞のマーカーとしてvi)のサンプルで最も発現量が大きい遺伝子をリストアップした。
さらにリストアップした遺伝子を発現量の大きい順番に並べなおした。これを表7〜表9に示した。
破骨細胞マーカー候補
Figure 2014230493
骨芽細胞マーカー候補
Figure 2014230493
軟骨細胞マーカー候補
Figure 2014230493
表7〜表9中の各グループの中で発現量の高いものから上位12遺伝子を、各細胞の分化識別用分別マーカーとして設定した。
<破骨細胞の分別マーカー>
Acp5、Actb、Ctsk、Csf1r、Itgav、Mmp9、Sfpi1、Fosl2、Tgfbr1、Tm7sf4、Fos、Pdgfb
<骨芽細胞の分別マーカー>
Sparc、Bgn、Col1a1、Postn、Ibsp、Alpl、Mmp14、Bglap、Col6a1、Gja1、Ctnnb1、Col3a1
<軟骨細胞の分別マーカー>
Fn1、Col10a1、Rhoa、Bmp4、Cbfb、Sdc3、Pth1r、Adipor1、Vegfa、Col2a1、Cyp27b1、Tnfrsf11b
6.細胞での識別評価
上述の分別マーカーを用いて識別評価を行った。
<モデルサンプル>
・骨芽細胞に分化しているモデルサンプル
マウス初代培養骨芽細胞を7日間、BMP−2(200 ng/ml)存在下で培養した細胞
・破骨細胞に分化しているモデルサンプル
マウス骨髄細胞をM−CSF(50 ng/ml)、 TGF−b(1 ng/ml)、 RANKL (50 ng/ml)存在下で4日間培養した細胞
・軟骨細胞に分化しているモデルサンプル
摘出したマウス肋軟骨細胞を摘出し、そのまま維持培養した細胞
2−2記載の方法と同様にTotal RNAを抽出し、細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイにハイブリダイズして検出し、バックグラウンドを減算した後、チップ間補正し、各サンプルの発現量を取得した。その後、この発現量の値をもとに各遺伝子の発現量の合計値を算出した(表10)。
その結果、骨芽細胞モデルサンプルは骨芽細胞に識別され、破骨細胞モデルサンプルは破骨細胞に識別され、軟骨細胞モデルサンプルは軟骨細胞に識別された。
従来技術では、例えば3種類(骨芽細胞識別用、破骨細胞識別用及び軟骨細胞識別用)の識別を行う実験を行わなければならなかったが、本発明では一度の実験により、3種類共に簡便に分化を識別できることが示された。
マーカー合計値からの識別結果
Figure 2014230493
配列番号1〜203:合成DNA

Claims (7)

  1. 間葉系幹細胞から破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細胞のいずれかへの分化状態を識別するための、以下の遺伝子群から選択される2種以上の遺伝子を含む分化識別用遺伝子群。
    aggrecan、acid phosphatase 5 tartrate resistant、activin A receptor type 1、activin A receptor type 1B、activin A receptor type IC、activin receptor IIA、activin receptor IIB、a disintegrin and metallopeptidase domain 17、a disintegrin−like and metallopeptidase (reprolysin type) with thrombospondin type 1 motif 5 (aggrecanase−2)、adiponectin C1Q and collagen domain containing、adiponectin receptor 1、alkaline phosphatase(liver/bone/kidney)、androgen receptor、activating transcription factor 4、ATPase H+ transporting lysosomal V0 subunit A1、bone gamma carboxyglutamate protein、bone gamma−carboxyglutamate protein related sequence 1、biglycan、bone morphogenetic protein 2、bone morphogenetic protein 4、bone morphogenetic protein 6、bone morphogenetic protein 7、bone morphogenetic protein receptor type 1A、calcitonin/calcitonin−related polypeptide alpha、calcitonin receptor、calcium−sensing receptor、core binding factor beta、CD44 antigen、cadherin 1、chordin、chloride channel 7、collagen type X alpha 1、collagen type I alpha 1、collagen type II alpha 1、collagen type III alpha 1、collagen type VI alpha 1、collagen type IX alpha 1、cartilage oligomeric matrix protein、colony stimulating factor 1 (macrophage)、colony stimulating factor 1 receptor、chondroitin sulfate N−acetylgalactosaminyltransferase 1、chondroitin sulfate N−acetylgalactosaminyltransferase 2、connective tissue growth factor、catenin (cadherin associated protein) beta 1、cathepsin K、cathepsin L、chemokine (C−X−C motif) receptor 4、cytochrome P450 family 19 subfamily a polypeptide 1、cytochrome P450 family 24 subfamily a polypeptide 1、cytochrome P450 family 27 subfamily b polypeptide 1、dickkopf homolog 1 (Xenopus laevis)、dentin matrix protein 1、ephrin B2、epidermal growth factor、Eph receptor A4、Eph receptor B4、estrogen receptor 1 (alpha)、estrogen receptor 2 (beta)、fibroblast growth factor 23、fibroblast growth factor 10、fibroblast growth factor 17、fibroblast growth factor 18、fibroblast growth factor 2、fibroblast growth factor 4、fibroblast growth factor 8、fibroblast growth factor receptor 1、fibroblast growth factor receptor 2、fibroblast growth factor receptor 3、FMS−like tyrosine kinase 1、fibronectin 1、FBJ osteosarcoma oncogene、FBJ osteosarcoma oncogene B、fos−like antigen 1、fos−like antigen 2、follistatin、frizzled homolog 1 (Drosophila)、gap junction protein alpha 1、GLI−Kruppel family member GLI1、GLI−Kruppel family member GLI2、GLI−Kruppel family member GLI3、gremlin 1、gremlin 2 homolog cysteine knot superfamily (Xenopus laevis)、human immunodeficiency virus type I enhancer binding protein 3、perlecan (heparan sulfate proteoglycan 2)、hyaluronoglucosaminidase 1、hyaluronoglucosaminidase 2、integrin binding sialoprotein、inhibitor of DNA binding 1、inhibitor of DNA binding 2、interferon alpha 1、interferon (alpha and beta) receptor 1、interferon beta 1 fibroblast、interferon gamma、interferon gamma receptor 1、interferon gamma receptor 2、insulin−like growth factor 1、insulin−like growth factor 2、insulin−like growth factor I receptor、insulin−like growth factor 2 receptor、Indian hedgehog、interleukin 17A、interleukin 1 alpha、interleukin 1 beta、interleukin 1 receptor type I、interleukin 6、inhibin beta−A、inhibin beta−B、inhibin beta−C、inhibin beta E、interferon regulatory factor 8、integrin alpha V、integrin beta 3、kinase insert domain protein receptor、60S ribosomal protein L10E、klotho、lymphoid enhancer binding factor 1、leptin、low density lipoprotein receptor−related protein 5、v−maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene family protein B (avian)、matrix Gla protein、melanoma inhibitory activity 1、microphthalmia−associated transcription factor、matrix metallopeptidase 13、matrix metallopeptidase 14 (membrane−inserted)、matrix metallopeptidase 1a (interstitial collagenase)、matrix metallopeptidase 1b (interstitial collagenase)、matrix metallopeptidase 2、matrix metallopeptidase 3、matrix metallopeptidase 8、matrix metallopeptidase 9、homeobox msh−like 1、homeobox msh−like 2、myogenic differentiation 1、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 1、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 2、nuclear factor of activated T cells cytoplasmic calcineurin dependent 3、nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cells 1 p105、nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cells 2 p49/p100、noggin、osteoclast associated receptor、platelet derived growth factor alpha、platelet derived growth factor B polypeptide、phosphatase orphan 1、periostin osteoblast specific factor、peroxisome proliferator activated receptor gamma、PR domain containing 1 with ZNF domain、patched homolog 1、patched domain containing 1、prostaglandin−endoperoxide synthase 2、parathyroid hormone、parathyroid hormone 1 receptor、parathyroid hormone−like peptide、v−rel reticuloendotheliosis viral oncogene homolog A (avian)、ras homolog gene family member A、runt related transcription factor 1、runt related transcription factor 2、runt related transcription factor 3、syndecan 3、SFFV proviral integration 1、sonic hedgehog、MAD homolog 1 (Drosophila)、MAD homolog 2 (Drosophila)、MAD homolog 3 (Drosophila)、MAD homolog 4 (Drosophila)、MAD ho
    molog 5 (Drosophila)、MAD homolog 6 (Drosophila)、MAD homolog 7 (Drosophila)、MAD homolog 9 (Drosophila)、sclerostin、SRY−box containing gene 5、SRY−box containing gene 6、SRY−box containing gene 9、trans−acting transcription factor 3、Sp7 transcription factor 7、secreted acidic cysteine rich glycoprotein、secreted phosphoprotein 1、Rous sarcoma oncogene、transforming growth factor beta 1、transforming growth factor beta 2、transforming growth factor beta 3、transforming growth factor beta receptor I、transforming growth factor beta receptor II、transmembrane 7 superfamily member 4、tumor necrosis factor、tumor necrosis factor receptor superfamily member 11a、tumor necrosis factor receptor superfamily member 1a、tumor necrosis factor receptor superfamily member 1b、tumor necrosis factor (ligand) superfamily member 11、tumor necrosis factor receptor superfamily member 11b (osteoprotegerin)、TNF receptor−associated factor 6、versican、vitamin D receptor、vascular endothelial growth factor A、wingless−related MMTV integration site 3A、wingless−related MMTV integration site 4、wingless−related MMTV integration site 5A、wingless−related MMTV integration site 5B、wingless−related MMTV integration site 6、wingless−related MMTV integration site 7A、wingless−related MMTV integration site 7B、sema domain immunoglobulin domain (Ig) transmembrane domain (TM) and short cytoplasmic domain(semaphorin) 4D
  2. 遺伝子、前記遺伝子が転写するRNA、前記遺伝子もしくはRNAの核酸配列のうち少なくとも連続した30塩基以上の部分配列を含むオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチド、のいずれかを含み、間葉系幹細胞からの、破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細胞へのいずれかの分化状態を、識別可能にする分別マーカーであって、
    前記遺伝子が、請求項1記載の遺伝子群から選択される2種以上の遺伝子であることを特徴とする分別マーカー群。
  3. 請求項2記載の分別マーカー群を用い、分別マーカーの発現の差を検出することにより、間葉系幹細胞からの、破骨細胞、骨芽細胞又は軟骨細部へのいずれかの分化状態を識別する、分化識別方法。
  4. 以下の(a)〜(d)のうち1種のDNAの塩基配列及び/又は該DNAの塩基配列と相補的な塩基配列を含む細胞分化評価用オリゴヌクレオチドプローブ。
    (a)配列番号1〜202に示される塩基配列から選択されるDNA
    (b)(a)のDNAに対し相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA
    (c)(a)の塩基配列と同一性が80%以上の塩基配列からなるDNA
    (d)(a)〜(c)のいずれかの塩基配列に1から数個の付加、挿入、欠損又は置換を含む塩基配列からなるDNA
  5. 請求項4記載のオリゴヌクレオチドプローブが搭載された細胞分化状態評価用DNAマイクロアレイ。
  6. 請求項4記載のオリゴヌクレオチドプローブを用いて、遺伝子発現量を測定する工程を含む細胞の分化状態を評価する、評価方法。
  7. 請求項5記載のDNAマイクロアレイを用いて、遺伝子発現量を測定する工程を含む細胞の分化状態を評価する、評価方法。
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