JP2016123339A - 多能性幹細胞の品質診断方法及び診断キット、抗がん剤並びに疾患モデル動物 - Google Patents
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Abstract
【課題】多能性幹細胞の品質を簡易に検証する方法を提供する。【解決手段】多能性幹細胞の品質を評価する方法であって、被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する方法。【選択図】なし
Description
本発明は、多能性幹細胞の品質診断方法及び診断キット、抗がん剤並びに疾患モデル動物に関する。
胚性幹細胞(ES細胞)、人工多能性幹細胞(iPS 細胞)その他の多能性幹細胞の、医薬や創薬モデルとしての応用が期待されている。
しかしながら、その作製プロセスは複雑であり、未分化性、分化能及び増殖能といった品質の点で満足な細胞が高効率で得られるとは限らない。
したがって、これらの多能性幹細胞を利用するにあたっては、品質を検証することが不可欠となるが、簡易に検証する方法は未だ確立されていない。
本発明は、多能性幹細胞の品質を簡易に検証する方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、miR369が、胎生期において発現上昇して、スプライシング因子であるHNRNPA2/B1(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A2/B1)をコードする遺伝子の3’UTRに結合し、そのタンパク質発現を亢進する役割を果たしていることを初めて見出した。HNRNPA2/B1が発現上昇すると、オルタナティブスプライシング調節によりピルビン酸キナーゼ(PKM)アイソフォームのうちPKM2のタンパク質発現量が相対的に上昇する。これにより、正常酸素分圧下におけるにもかかわらず、細胞内の代謝形態が、好気的解糖経路から嫌気的解糖経路に変換する(いわゆるWarburg効果)。
また、本発明者らは、miR369をノックアウトした非ヒト動物が、組織の変性疾患を呈することを見出した。さらに、本発明者らは、miR369を投与することにより、腫瘍の転移を抑制できることを見出した。
本発明者らは、かかる知見に基づきさらなる試行錯誤を重ねることにより本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記の態様を含む。
項1.
多能性幹細胞の品質を評価する方法であって、被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する方法。
項2.
成熟miR369の発現を測定するための手段を含む、多能性幹細胞の品質評価キット。
項3.
前記手段が、成熟miR369に対して特異的にハイブリダイズするポリヌクレオチドである、項2記載のキット。
項4.
前記ポリヌクレオチドが、支持体に固定されたものである、項3記載のキット。
項5.
miR369の全部または一部の機能を喪失しており、組織の変性疾患を呈する、非ヒトノックアウト動物。
項6.
miR369、又はそれをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子治療ベクターを含有する、抗がん剤。
項1.
多能性幹細胞の品質を評価する方法であって、被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する方法。
項2.
成熟miR369の発現を測定するための手段を含む、多能性幹細胞の品質評価キット。
項3.
前記手段が、成熟miR369に対して特異的にハイブリダイズするポリヌクレオチドである、項2記載のキット。
項4.
前記ポリヌクレオチドが、支持体に固定されたものである、項3記載のキット。
項5.
miR369の全部または一部の機能を喪失しており、組織の変性疾患を呈する、非ヒトノックアウト動物。
項6.
miR369、又はそれをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子治療ベクターを含有する、抗がん剤。
本発明によれば、多能性幹細胞の品質を簡易に検証できる。また、組織の変性疾患を呈する非ヒトノックアウト動物を提供できる。さらに、本発明によれば、腫瘍を抑制する手段を提供できる。
1. 多能性幹細胞の品質を評価する方法
本発明の、多能性幹細胞の品質を評価する方法は、被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する方法である。
本発明の、多能性幹細胞の品質を評価する方法は、被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する方法である。
被検多能性幹細胞は、特に限定されないが、例えば、胚性幹細胞(ES細胞)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、人工多能性幹細胞様細胞(iPS様細胞)、
胚性生殖細胞(EG細胞)、多能性生殖系列幹細胞(mGS細胞)、単為発生幹細胞、核移植幹細胞及びがん幹細胞等が含まれる。
胚性生殖細胞(EG細胞)、多能性生殖系列幹細胞(mGS細胞)、単為発生幹細胞、核移植幹細胞及びがん幹細胞等が含まれる。
また、さらに、被検多能性幹細胞には、体性幹細胞も含まれる。
被検多能性幹細胞としては、特に、ES細胞及びiPS細胞が好ましい。
発現量の測定方法は、特に限定されないが、リアルタイムPCR、マイクロアレイ及びノーザンハイブリダイゼーション等が挙げられる。検出時間が短い点、及び類似配列を識別できる点において、リアルタイムPCRが特に好ましい。
本発明者らは、被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が少ないと、未分化性、分化能及び増殖能といった品質の点で不十分であることを見出した。したがって、特に限定されないが、未分化性、分化能及び増殖能といった品質の点で満足な細胞を基準として設定して、その発現量を基準発現量とすることができる。このときの基準発現量を、高品質基準量と呼ぶ。
また、それとは反対に、未分化性、分化能及び増殖能といった品質の点で不十分な細胞を基準として設定して、その発現量を基準発現量とすることもできる。このときの基準発現量を、低品質基準量と呼ぶ。
さらに、上記の高品質基準量と低品質基準量の間の値を基準発現量とすることができる。このときの基準発現量を、中間基準量と呼ぶ。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量と基準発現量との比較による品質の評価としては、特に限定されないが、以下の態様が挙げられる。
(1)高品質基準量との比較
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、高品質基準量以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、高品質基準量以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、高品質基準量の90%以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、高品質基準量の80%以上であるときに高品質であると評価する。
(2)低品質基準量との比較
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、低品質基準量の200%以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、低品質基準量の200%以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、低品質基準量の190%以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、低品質基準量の180%以上であるときに高品質であると評価する。
(3)中間基準量との比較
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、中間基準量の20%以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、中間基準量の20%以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、中間基準量の30%以上であるときに高品質であると評価する。
被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量が、中間基準量の40%以上であるときに高品質であると評価する。
特に限定されないが、本発明の評価方法は、以下の工程(1)及び(2)を含む。
(1)被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量を測定する工程;及び
(2)前記工程(1)で得られた測定値を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する工程。
(2)前記工程(1)で得られた測定値を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する工程。
2. 多能性幹細胞の品質評価キット
本発明の、多能性幹細胞の品質評価キットは、成熟miR369の発現を測定するための手段を含む。
本発明の、多能性幹細胞の品質評価キットは、成熟miR369の発現を測定するための手段を含む。
特に限定されないが、リアルタイムPCRにより成熟miR369の発現を測定する場合、以下のポリヌクレオチドを使用する。
ループRTプライマー
フォワード・プライマー
リバース・プライマー
Taqman(登録商標)プローブ
ループRTプライマー
フォワード・プライマー
リバース・プライマー
Taqman(登録商標)プローブ
また、成熟miR369と相補的な捕捉用核酸を固定化した基板を用い、成熟miR369をその捕捉用核酸に結合させた上で、定量解析を行ってもよい。このとき、多能性幹細胞の品質評価キットは、成熟miR369と相補的な捕捉用核酸を固定化した基板を含む。定量解析の方法は、特に限定されないが、例えば、質量分析、定量的PCR法、及びELISA法等が挙げられる。
3.非ヒトノックアウト動物
本発明の非ヒトノックアウト動物は、miR369の全部または一部の機能を喪失しており、組織の変性疾患を呈する。
本発明の非ヒトノックアウト動物は、miR369の全部または一部の機能を喪失しており、組織の変性疾患を呈する。
組織の変性疾患は、特に限定されず、神経変性疾患及び筋変性疾患が含まれる。特に限定されないが、筋ジストロフィー等が含まれる。
本発明の非ヒトノックアウト動物は、非ヒト動物の生体内に存在するmiR369の全部又は一部がその本来の機能を発揮しないように破壊されているか、又は組み換えがなされている非ヒト動物である。
本発明の非ヒトノックアウト動物は、特に限定されないが、例えば、Cre−loxPシステム、TET−OFFシステム及びCRISPR/Cas9システム等を使用することにより作出することができる。
非ヒト動物は、特に限定されないが、マウス、ラット、カニクイザル及びコモンマーモセット等が挙げられる。
4.抗がん剤
本発明の抗がん剤は、miR369、又はそれをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子治療ベクターを含有する。
本発明の抗がん剤は、miR369、又はそれをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子治療ベクターを含有する。
上記遺伝子治療ベクターは、適当なベクターにアンチmiRNAをコードするポリヌクレオチドを挿入することにより、得ることができる。
ベクターは、非ウイルスベクターであってもよいし、ウイルスベクターであってもよい。
本発明の抗がん剤には、抗がん剤の増強剤も含まれる。miR369を別の抗がん剤と併用投与することにより、その抗がん剤の薬理作用が増強される。
具体的には、特に限定されないが、併用する抗がん剤としては、DNA合成阻害、細胞分裂阻害、DNA損傷、代謝拮抗及び栄養阻害からなる群より選択される少なくとも一種の作用を有する抗がん剤を用いることができる。特に、DNA損傷作用又は代謝拮抗作用を有する抗がん剤が好ましい。
特に限定されないが、DNA損傷作用を有する抗がん剤としては、例えば、シスプラチン等の白金製剤等が挙げられる。
代謝拮抗剤としては、特に限定されないが、例えば、5−フルオロウラシル(5−FU)等が挙げられる。
併用する抗がん剤との投与量の割合は、抗がん剤の種類に応じて適宜設定することができる。
本発明の抗がん剤の増強剤は、他の抗がん剤と併用投与するために用いられるものであってもよいし、他の抗がん剤と一体として製剤化された配合剤の中の有効成分であってもよい。
本発明の抗がん剤は、治療有効量のmiR369又は遺伝子治療ベクターを含有し、さらに必要に応じて賦形剤、安定剤、保存剤、緩衝剤、矯味剤、懸濁化剤、乳化剤、着香剤、溶解補助剤、着色剤及び粘稠剤等を含んでいてもよい。
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
1.miR369のリプログラミングへの影響
正常細胞へ山中4因子(Oct3/4、Sox2、Klf4及びcMyc)を導入し、さらにmiR369を導入することで細胞のリプログラミング実験を行いリプログラミング効率の検討を行った。
正常細胞へ山中4因子(Oct3/4、Sox2、Klf4及びcMyc)を導入し、さらにmiR369を導入することで細胞のリプログラミング実験を行いリプログラミング効率の検討を行った。
その結果、miR369導入群では対照群(山中4因子のみを導入)に比べリプログラミング効率が2倍程度上昇した(図1)。また、山中4因子にanti−miR369を導入するとリプログラミング効率が半分程度まで減少した。
2.miR369のターゲット探索
山中4因子(Oct3/4、Sox2、Klf4及びcMyc)を導入しさらにmiR369を導入した細胞からタンパク質を抽出し2次元電気泳動を行った。対象群(山中4因子のみを導入)に比べタンパク質量に変化のあるスポットを刳り貫き、質量分析系を用いてタンパク質の同定を行った。
山中4因子(Oct3/4、Sox2、Klf4及びcMyc)を導入しさらにmiR369を導入した細胞からタンパク質を抽出し2次元電気泳動を行った。対象群(山中4因子のみを導入)に比べタンパク質量に変化のあるスポットを刳り貫き、質量分析系を用いてタンパク質の同定を行った。
その結果、スプライシングファクターとして知られるHnRNPA2、PTBP及び解糖系の酵素として知られるPKMのタンパク質量がmiR369導入によって増加することが明らかとなった。
これらのタンパク質量制御がmiR369による直接効果であることを確認するためLuciferase遺伝子の3’UTR領域をこれらHnRNPA2、PTBP及びPKMの3’UTR領域に組み替えたベクターを作成し、細胞に導入しルシフェラーゼアッセイを行った。
その結果、HnRNPA2及びPTBPの3’UTRを持つベクター導入群においてmiR369強制発現によりルシフェラーゼ発光量が上昇した(図1)。以上のことからHnRNPA2及びPTBPがmiR369の直接のターゲットであると考えられる。
3.miR369の機能検討
miR369と結合し複合体を形成するタンパク質を同定するため、免疫沈降実験を行った。
miR369と結合し複合体を形成するタンパク質を同定するため、免疫沈降実験を行った。
Dicerノックアウト細胞へmiR369を導入し抗Dicer抗体を用いて免疫沈降実験を行った。Dicerタンパク質と共沈してきたタンパク質を質量分析系又はウエスタンブロッティング法を用いて同定した結果Fxr1及びHnRNPA2タンパク質が複合体形成に関与していることが明らかとなった(図3)。
以上のことからmiR369はDicer及びFxr1、HnRNPA2と複合体を形成しターゲットのmRNAに結合していることが示唆された。
4.miR369ノックアウトマウスの表現型解析
図4に示したようにCre−loxPシステムを用いてmiR369ノックアウトマウスを作成しその表現型解析を行った。
図4に示したようにCre−loxPシステムを用いてmiR369ノックアウトマウスを作成しその表現型解析を行った。
miR369KOマウスの血漿を用いて血液検査を行ったところクレアチンキナーゼの量が野生型に比べ100倍以上上昇しており(図5)、miR369ノックアウトマウスが筋ジストロフィーに似た病態をとることが明らかとなった。
5.miR369の癌細胞への効果
miR369の癌細胞への効果を検討するために大腸癌細胞株(HT29、DLD1)への導入実験を行った。
miR369の癌細胞への効果を検討するために大腸癌細胞株(HT29、DLD1)への導入実験を行った。
MTTアッセイを行った結果、miR369を導入した細胞は導入していない細胞に比べて既存の抗癌剤(5−FUおよびCDDP)への感受性が増し、またProlifeationアッセイにより細胞の増殖能も低下することが明らかとなった。
治療効果の検討のために免疫不全マウスの皮下に大腸癌細胞株を移植し尾静脈からmiR369の投与を行った。その結果非治療群に比べ癌の増殖が遅くなり、治療に一定の効果が見られた。
Claims (6)
- 多能性幹細胞の品質を評価する方法であって、被検多能性幹細胞における成熟miR369の発現量を、基準発現量と比較することにより、品質を評価する方法。
- 成熟miR369の発現を測定するための手段を含む、多能性幹細胞の品質評価キット。
- 前記手段が、成熟miR369に対して特異的にハイブリダイズするポリヌクレオチドである、請求項2記載のキット。
- 前記ポリヌクレオチドが、支持体に固定されたものである、請求項3記載のキット。
- miR369の全部または一部の機能を喪失しており、組織の変性疾患を呈する、非ヒトノックアウト動物。
- miR369、又はそれをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子治療ベクターを含有する、抗がん剤。
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2016213854A (ja) * | 2010-08-17 | 2016-12-15 | エム アンド ケー ホールディングス インコーポレイテッド | イントラ予測モード符号化方法 |
JP2018117582A (ja) * | 2017-01-26 | 2018-08-02 | 日本メナード化粧品株式会社 | 幹細胞の品質を評価する方法及び幹細胞の品質評価用キット |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011102444A1 (ja) * | 2010-02-18 | 2011-08-25 | 国立大学法人大阪大学 | 誘導多能性幹細胞の製造方法 |
WO2013188679A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Stemgent, Inc. | Methods of preparing pluripotent stem cells |
-
2014
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Patent Citations (2)
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