JP2016163593A - 分化した細胞の再プログラムおよび再プログラムされた細胞からの動物および胚幹細胞の生成のための高能率的な方法 - Google Patents

分化した細胞の再プログラムおよび再プログラムされた細胞からの動物および胚幹細胞の生成のための高能率的な方法 Download PDF

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Abstract

【課題】分化した細胞の再プログラムおよび再プログラムされた細胞からの動物および胚幹細胞の生成のための高能率的な方法の提供。
【解決手段】本発明は、概して、体細胞核移植(SCNT)の分野、ならびにクローン動物および細胞の作製に関する。また、本開示は、哺乳類のクローニング、胚幹細胞等の多能性細胞の取得、または卵母細胞および受精した胚を使用した哺乳類の細胞の再プログラムの方法に関する。本発明はまた、概して、受精した胚を移植先として使用する、体細胞のクローン作成方法に関する。特定の実施形態において、卵母細胞は最初の移植先であり、受精した胚は第2の移植先である。特定の実施形態において、本開示は、多能性細胞を得るため、または哺乳類の細胞を再プログラムするための、哺乳類のクローン作成方法に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、概して、体細胞核移植(SCNT)の分野、ならびに動物および細胞の生成に関する。
関連する出願
本出願は、2007年2月23日出願の米国仮出願第60/902,970号、2007年3月16日出願の第60/918,543号、2007年9月14日に出願された第60/993,772号、および、2007年12月28日に出願された第61/009,432号の利益を主張するものであり、これらの内容は参照することによって、その全体を組み込む。
ヒト胚幹細胞(「hES」細胞)の体外での単離および増殖等の幹細胞技術の発達が、医学研究の重要な新しい分野の一部となっている。hES細胞は、未分化の状態で増殖し、次いで、複合組織を含む、人体の細胞型のいずれかおよび全てに分化するように誘導される可能性を示している。これにより、細胞の機能不全による多くの疾病は、種々の分化型のhES由来細胞の投与によって治療できる可能性があることが示唆されることになった(非特許文献1)。核移植の研究によって、胚幹細胞(「ES」)(非特許文献2)または胚由来(「ED」)細胞の体細胞等の、分化した体細胞を全能性の状態に戻すことが可能であることが示されている。体細胞核移植(「SCNT」)とよく称される、除核卵母細胞への体細胞ゲノムの移植およびES細胞を生成するための再構成した胚のその後の培養等によって、体細胞を全能ES細胞の状態に再プログラムするための技術の開発により、患者の核遺伝子型を有するES由来の体細胞を移植する方法が可能になっている(非特許文献3)。同種ミトコンドリアが存在するにもかかわらず、こうした細胞および組織は拒絶されることはないと考えられている(非特許文献4)。核移植はまた、初期胚におけるテロメラーゼの触媒成分の再活性化を通じて、細胞におけるテロメアの反復長の再構築を可能にする(非特許文献5)。とはいえ、良好かつ完全な再プログラムの頻度を増加させる、動物細胞の再プログラムの方法を改善する必要性は依然として存在している。ヒトの卵母細胞の利用可能性への依存を低減するための必要性も存在する。
体重,乳汁容量、乳汁産生量、泌乳間隔の長さおよび耐病性の向上等のある所望の特質または特徴を有する動物が、長い間、所望されている。従来の育種プロセスでは、いくつかの特定の所望の特質を有する動物を生成することはできるが、これらの特質には、いくつかの望ましくない特徴が伴うことが多く、また、開発には時間がかかりすぎる、費用がかかりすぎる、信頼性が低すぎることが多い。さらに、これらのプロセスは、本来なら目的の種の遺伝的相補性がまったく存在しない、望ましいタンパク質治療薬(すなわち、牛乳内のヒトもしくはヒト化血漿タンパク質または他の分子)等の、遺伝子産物を産生することで特定の動物系を可能にすることが全く不可能である。
遺伝子組み換え動物を生成することができる技術の開発は、特定の形質を有するよう操作される、または治療的、科学的または商業的な価値を持つ特定のタンパク質あるいはその他の分子化合物を発現するように意図された動物の生成において例外的な緻密さのための手段を提供する。つまり、遺伝子組み換え動物は、発達初期に既存の体細胞および/または生殖系細胞に意図的に導入されている目的の遺伝子を保有する動物である。動物がおよびタンパク質産物を発達および発育させる、または動物に対して操作される特定の発達上の変化が明らかになるにつれて、その遺伝的相補性およびその次世代の相補性に存在する。
既存の幹細胞技術に関連するさらなる課題は、幹細胞を得るために発達したヒトの胚を利用するという倫理的な問題である。したがって、倫理的な懸念を制限するためにクローン胚を初期に利用するということは非常に有益であろう。
要約すると、本発明は、有効な、倫理的なジレンマによる長い間未解決であった課題、およびいかに卵母細胞なしで胚をクローン複製するかの課題を解決するものである。
Thomson et al,Science 282:1 145−1147(1998) Cibelli et al,Nature Biotech 16:642−646(1998) Lanza et al.,Nature Medicine 5:975−977(1999) Lanza et al,Nature Biotech 20:689−696,(2002) Lanza et al,Science 288:665−669,(2000)
本発明は、概して、受精した胚を移植先として使用する、体細胞のクローン作成方法に関する。特定の実施形態において、卵母細胞は最初の移植先であり、受精した胚は第2の移植先である。特定の実施形態において、本開示は、多能性細胞を得るため、または哺乳類の細胞を再プログラムするための、哺乳類のクローン作成方法に関する。
特定の態様において、本開示は、分化した細胞の核を再プログラムする方法であって、分化した細胞、MII期の動物の除核卵子を提供し、動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、前記分化した細胞の核を前記除核卵子に注入するステップと、前記核を含む前記卵子を活性化させるステップと、前記核を含む前記活性化された卵子を前記二細胞期へ発達させるステップと、以前のステップから、前記の活性化された二細胞期の卵子の少なくとも1つの核と、周辺細胞質の少なくとも一部とを取り出すステップと、前記二細胞期胚の2つの細胞の間に前記核を配置することで、以前のステップにおいて取り出した前記少なくとも1つの核を前記除核二細胞期胚に融合させて、前記分化した細胞の再プログラムされた核を含む単一細胞を発生させるステップと、を含む方法を提供する。
特定の態様において、本開示は、動物を生成する方法であって、分化した細胞、MII期の動物の除核卵子を提供し、および動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚は同調されているステップと、前記分化した細胞の核を前記除核卵子へ注入するステップと、前記核を含む前記卵子を活性化するステップと、前記核を含む前記活性化された卵子が前記二細胞期へ発達できるようにするステップと、以前のステップから、前記二細胞期の卵子の少なくとも1つの核と、周辺細胞質の少なくとも一部とを取り出すステップと、以前のステップにおいて取り出した前記少なくとも1つの核を前記除核二細胞期胚に融合させて、単一細胞を発生させるステップと、以前のステップから前記単一細胞を培養して、動物へと発達させるステップと、を含む方法を提供する。特定の実施形態において、培養は、動物の子宮への前記培養細胞の移植を含む。特定の実施形態において、移植した細胞および該細胞を移植した動物は同一の種によるものである。
特定の態様において、本開示は、胚幹細胞を生成する方法であって、分化した細胞、MII期の動物の除核卵子、および動物の除核二細胞期胚を提供するステップからなり、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、前記分化した細胞の核を前記除核卵子へ注入するステップと、前記核を含む前記卵子を活性化するステップと、前記核を含む前記活性化された卵子が前記二細胞期へ発達できるようにするステップと、前記ステップの前記二細胞期の卵子の核と細胞質の周囲とを除去するステップと、単一細胞を発生させるために、好ましくは、前記二細胞期胚の2つの細胞間に前記核を配置することで、前記ステップにおいて除去した前記核を前記除核二細胞期胚に融合させるステップと、前記単一細胞を、前記ステップから胚幹細胞が発生する可能性のある発達期に培養させるステップと、を含む方法を提供する。
特定の実施形態において、前記胚幹細胞は、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合であり、前記分化した細胞は、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合であるか、または前記胚幹細胞は、相同組み換えまたはヘテロ接合性の喪失、あるいは両方によって、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合となるよう操作されるかのいずれかであり、前記同一の種はヒトである。特定の実施形態において、前記方法は、胚幹細胞バンクを作成するために何度も繰り返され、前記胚幹細胞のそれぞれは、前記の他の胚幹細胞バンクとは異なるMHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合である。
特定の態様において、本開示の方法はさらに、以前の方法で前記生成された単一細胞を割球、桑実胚または胚盤胞期まで発育させるステップを含む。特定の態様において、本開示の方法はさらに、卵母細胞への連続核移植を含む。特定の態様において、本開示の方法はさらに、胚への連続核移植を含む。
特定の実施形態においては、前記卵子を、シクロヘキシミド、CsCl2、カルシウムイオノフォア、イオノマイシン、精子因子、精子の一部または成分、6−DMAP、SrCl2、サイトカラシンB、またはその任意の組み合わせによって活性化する。特定の実施形態においては、前記卵子を、これらの因子の組み合わせによって活性化する。好適な実施形態において、前記卵子を、イオノマイシンおよび6−DMAPの組み合わせによって活性化する。別の好適な実施形態においては、前記卵子を、カルシウムイオノフォアおよび6−DMAPの組み合わせによって活性化する。別の好適な実施形態においては、前記卵子を、SrClおよびサイトカラシンBの組み合わせによって活性化する。
特定の実施形態においては、前記融合ステップを電気的に実行する。特定の実施形態においては、前記電気融合を、2つのステップ、つまり、前記核は陽極と並んでおり電気的ショックが与えられる第1のステップと、胚および核がおよそ90度回転され、電気的ショックが与えられる第2のステップとで実行する。特定の実施形態においては、胚および核を、ショックが与えられる前に回転させる。特定の実施形態においては、前記融合ステップをSendaiウィルスを用いて実行する。
特定の実施形態において、前記MII期卵子はヒトの卵子である。特定の実施形態において、前記除核、二細胞期胚はヒトの胚である。特定の実施形態において、前記分化した細胞はヒトの細胞である。特定の実施形態において、本開示の細胞は任意の哺乳類によるものとしてもよい。さらに別の実施形態において、哺乳類は、マウス、ラット、ネコ、イヌ、ウサギ、ヤギ、ハムスター、ブタ、ヒツジ、ヒト以外の霊長類、または霊長類から選択する。
特定の実施形態において、前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は任意の動物によるものである。特定の実施形態において、前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである。特定の実施形態において、前記分化した細胞および前記MII期卵子は、同一の種によるものである。特定の実施形態において、前記分化した細胞および前記除核、二細胞期胚は、同一の種によるものである。特定の実施形態において、前記分化した細胞、前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである。特定の実施形態において、前記同一の種はヒトである。特定の態様において、本開示は、哺乳類のクローン作成、多能性細胞の取得、または哺乳類の細胞の再プログラムの方法に関する。特定の実施形態において、この方法は、以下のステップ、つまり、(a)哺乳類の細胞からのドナー核の取得、(b)哺乳類からの受精胚の取得、(c)前記受精した胚の1つの細胞への前記ドナー核の移植、(d)前記受精胚の元の核の除核による受精胚内のドナー核の保存、および(e)前記受精胚の培養、で構成する。
特定の実施形態においては、本出願方法の除核ステップを、3時間および6時間の核移植ステップの間、4時間および6時間の核移植ステップの間、5時間および6時間の核移植ステップの間、3時間および4時間の核移植ステップの間、3時間および5時間の核移植ステップの間、または4時間および5時間の核移植ステップの間で実行される。特定の実施形態において、除核ステップは、3時間の核移植ステップ内、2時間の核移植ステップ内、または1時間の核移植ステップ内で実行される。特定の実施形態において、除核ステップは、1時間および2時間の核移植ステップの間、1時間および3時間の核移植ステップの間、1時間および4時間の核移植ステップの間、1時間および5時間の核移植ステップの間、1時間および6時間の核移植ステップの間、2時間および3時間の核移植ステップの間、2時間および4時間の核移植ステップの間、2時間および5時間の核移植ステップの間、または2時間および6時間の核移植ステップの間に実行する。
本開示の特定の実施形態において、クローン胚の培養により、胚盤胞の発達または細胞の胚盤胞様の集合が生じる。特定の実施形態において、胚幹細胞は、これらの胚盤胞または細胞の胚盤胞様の集合に由来するものにすることができる。特定の他の実施形態では、クローン胚の培養により、4−8細胞期胚または桑実胚期胚の発達が生じる。特定の実施形態において、胚幹細胞は、全てのまたは一部のこうした初期卵割期または桑実胚期胚に由来するものにすることができる。特定の他の実施形態では、クローン胚の培養により、2細胞期以降も分割を続ける胚の発達が生じる。特定の実施形態においては、胚幹細胞株を生成させて、確立する。
本開示の特定の態様において、受精胚は、哺乳類のドナー細胞と同一の種の哺乳類によるものである。本開示の特定の実施形態において、受精胚は、哺乳類のドナー細胞の近い関連種の哺乳類によるものである。本開示の特定の実施形態において、受精した胚は前核期胚である。特定の実施形態において、前記受精した胚は二細胞期胚である。本開示の特定の実施形態において、哺乳類のドナー細胞はES細胞である。特定の実施形態において、前記哺乳類の細胞は分化した細胞である。特定の実施形態において、前記分化した哺乳類の細胞は卵丘細胞である。特定の実施形態において、前記哺乳類の細胞はマウス細胞である。特定の実施形態において、前記哺乳類の細胞はウシ細胞である。特定の実施形態において、前記哺乳類の細胞はヒト細胞である。特定の実施形態において、細胞は、ウマ、イヌ、ブタ、ヒツジの源を含むがこれに限定されないその他の哺乳類の種によるものとしてもよく、またはラット等のげっ歯類種を用いてもよい。特定の実施形態において、受精胚は、低温保存を施し、核移植ステップの前またはステップのために解凍した。
特定の実施形態においては、ドナー核を標識する。特定の実施形態においては、蛍光トランス遺伝子の発現によって前記核を標識する。
特定の態様において、開示は、(a)哺乳類の細胞からのドナー核の取得ステップ、(b)哺乳類からの第1の受精した胚の取得ステップ、(c)前記第1の受精した胚への前記ドナー核の移植ステップ、(d)前記第1の受精胚の元の核の除核による受精胚内のドナー核の保存ステップ、(e)前記受精胚の培養ステップ、(f)第2の受精した哺乳類の胚の除核ステップ、(g)ステップ(e)の第1の受精胚の細胞の解離および少なくとも1つの細胞の除核第2受精胚への移植ステップ、(h)単一細胞胚を形成するための、前記除核第2の受精胚の細胞への前記移植された細胞の融合ステップ、および(i)前記クローン化単細胞胚の培養ステップを含む、哺乳類の細胞のクローン作成の方法に関する。
特定の実施形態において、ステップ(f)〜(i)は、前周期のステップ(i)から来るステップ(g)で得られる受精した胚で、二度以上循環させる。特定の実施形態において、ステップ(h)(融合ステップ)には、電気融合が伴う。特定の実施形態において、ステップ(g)は、ステップ(e)の受精胚の少なくとも1つの核を除核第2受精胚への移植を含む。
特定の実施形態において、本開示の第2の受精胚は、第1の受精胚として発達の同一期にある。特定の実施形態において、本開示の第2の受精した胚は、第1の受精した胚として発達の同様の期にある。同様の期には、同様の細胞数期発達時間の胞胚期または胚等の同一の総合期にある胚を含んでもよい。特定の実施形態において、前記第2の受精した胚および前記第1の受精した胚は二細胞期におけるものであり、および2つの細胞のうち1つのみを移植する。
特定の態様において、本開示は、(a)哺乳類の細胞からの所望のドナー核の取得ステップ、(b)哺乳類からの少なくとも二細胞期の少なくとも1つの受精胚の取得ステップ、(c)前記受精した胚の細胞の全てではないが1つ以上への、ドナー核の移植ステップであって、各細胞へ1つのドナー核の移植ステップ(d)前記胚の各細胞の元の核の除核による前記細胞内のドナー核の保存ステップ、および(e)前記受精した胚の培養ステップを含む、哺乳類のクローン作成、多能性細胞の取得、または哺乳類の細胞の再プログラムの方法に関する。
特定の実施形態において、本開示の受精した胚は二細胞期胚であり、ドナー核を前記胚の2つの細胞のうち1つのみに移植する。種々の実施形態において、本開示の受精した胚は任意の期の胚としてもよい。特定の実施形態において、本開示の活性化される卵母細胞は、2つの細胞期における核移植の移植先である。特定の実施形態において、卵母細胞は任意の期のものである。特定の実施形態において、卵母細胞および胚は同調している。
特定の実施形態においては、ドナー核の移植ステップを、除核ステップの直前で実行する。
特定の態様において、本開示は、受精した胚に由来する胚盤胞に関し、前記受精した胚を本開示のあらゆる方法によって生成する。特定の実施形態において、本開示は、本開示の方法のいずれかによって生成される胞胚に関する。
前述のいずれかの特定の実施形態において、胚幹細胞または胚幹細胞株は、全てのまたは一部のクローン胚を用いて生成できる。例えば、胚幹細胞または細胞株は、全てのまたは一部の胚盤胞期クローン胚を用いて、または全てのまたは一部の初期卵割期または桑実胚期胚を用いて、生成することができる。
特定の態様において、本開示は、(a)分化した細胞、MII期の動物の除核卵子を提供し、動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、(b)前記分化した細胞の核を前記除核卵子に注入するステップと、(c)前記核を含む前記卵子を活性化させるステップと、(d)前記核を含む前記活性化された卵子を二細胞期へ発達させるステップと、(e)ステップ(d)から、前記の二細胞期の卵子の核と、周辺細胞質とを取り出すステップと、(f)単一細胞を発生させるために、好ましくは、二細胞期胚の2つの細胞間に前記核を配置することで、ステップ(e)において除去した前記核を前記除核二細胞期胚に融合させるステップと、(g)(i)桑実胚を発生させるために、前記単一細胞を(f)から桑実胚期へ培養させるステップと、(ii)前記桑実胚から割球を単離するステップと、(iii)2つ以上の割球のクラスタを発生させるために前記割球を培養するステップと、(iv)2つ以上の割球の培養クラスタを胚または胎児細胞と直接的または間接的に接触させるステップと、(v)(iv)ES細胞が生成されるまで2つ以上の割球のクラスタを培養するステップとを含み、前記単一細胞を、ステップ(f)から胚幹細胞が発生する可能性のある発達期に培養させるステップとを含む、胚幹細胞を生成する方法に関する。
特定の態様において、本開示は、(a)哺乳類の親の胚から除去または生検された割球と前記親の胚とを、共に12時間〜18時間培養するステップと、(b)ラミニンをさらに含み、マウスの胚線維芽細胞(MEF)を播種した胚盤胞培地に前記割球を移すステップと、(c)ES細胞が生成されるまで、(b)の割球を培養するステップと、を含む、胚幹(ES)細胞を生成する方法に関する。
特定の態様において、本開示は、(a)哺乳類の親の胚から除去または生検された割球と前記哺乳類の親の胚とを、共に培養するステップと、(b)ラミニンまたはフィブロネクチンをさらに含む、胚盤胞培地へ割球を移植するステップと、(c)ES細胞が生成されるまで、(b)の割球を培養するステップとを含む、胚幹(ES)細胞を生成する方法に関する。
特定の態様において、本開示は、(a)分化した細胞、MII期の動物の除核卵子、および動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、(b)前記分化した細胞の核を前記除核卵子へ注入するステップと、(c)前記核を含む前記卵子を活性化するステップと、(d)前記核を含む前記活性化された卵子が前記二細胞期へ発達できるようにするステップと、(e)ステップ(d)の前記二細胞期の卵子の核と周囲の細胞質とを除去するステップと、(f)単一細胞を発生させるために、好ましくは、二細胞期胚の2つの細胞間に前記核を配置することで、ステップ(e)において除去した前記核を前記除核二細胞期胚に融合させるステップと、(g)桑実胚を生成させるためにステップ(f)から前記単一細胞を培養させるステップと、(h)(例えば、桑実胚は親の胚である)前記桑実胚から割球を分離させるステップと、(i)前記割球および親の胚を共に12時間〜18時間培養させるステップと、(j)ラミニンまたはフィブロネクチンをさらに含み、マウス胚線維芽細胞(MEF)が播種されている胚盤胞培地に割球を転移させるステップと、(k)ES細胞が生成されるまで、(j)の割球を培養させるステップと、を含む、胚幹細胞を生成する方法に関する。
特定の実施形態において、MEFは有糸分裂的に不活性化されている。特定の実施形態において、ステップ(c)は、胚小胞形成を低減する状態での培養を含む。
特定の実施形態において、胚盤胞培地は、2.5μg/mlのラミニンを含む。特定の実施形態において、胚盤胞培地は、10μg/mlのラミニンを含む。特定の実施形態において、胚盤胞培地は、約2.5μg/ml、5μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、または20μg/mlのラミニンを含む。特定の実施形態において、該培地に、1−5μg/ml、1−10μg/ml、5−10μg/ml、10−20μg/mlまたは1−20μg/mlのラミニンを添加する。
特定の実施形態において、該培地に、少なくとも1μg/ml、2.5μg/ml、5μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、または20μg/mlのラミニンを添加する。特定の実施形態において、上記の方法のステップ(c)は、MEF細胞が播種された胚盤胞培地での5日間の培養を含む。特定の実施形態において、MEF細胞が播種された胚盤胞培地における培養は、1日間、2日間、3日間、4日間、5日間、6日間、7日間、8日間、9日間または10日間実行する。特定の実施形態において、上記の方法のステップ(c)はさらに、割球が約20細胞の細胞塊を形成するまでの培養、およびES細胞が播種された培地への細胞塊の移植を含む。特定の実施形態において、細胞塊は、約5、10、15、20、30、40、または50の細胞である。特定の実施形態において、該ES細胞はマーカーを発現する、またはES細胞を標識する。特定の実施形態において、該ES細胞はGFPを発現する。特定の実施形態においては、親の胚を胚盤胞培地に移植し、胚盤胞に発達するようにする。特定の実施形態において、割球は、(a)胚の固定化、および(b)割球が単離されるまでの胚の固定化を含み、胚から単離させる。
特定の実施形態において、2つ以上の割球を除去する、または親の胚から生検する。例えば、2つの割球は、親の胚から生検してもよく、ES細胞を得るために使用してもよい。
特定の実施形態において、胚の破壊を必要としないおよび/または、胚の破壊が結果として生じることのない方法を用いて胚幹細胞を生成する。例えば、桑実胚期親の胚の単一割球から胚幹細胞を生成すると、親の胚の残りの部分は、長期または永久保存のために凍結することができる、または妊娠を生じさせるために使用することができる。
特定の実施形態において、哺乳類の親の胚および前記哺乳類の親の胚から除去または生検した割球は、約6時間〜12時間、6時間〜18時間、6時間〜24時間、12時間〜18時間、12時間〜24時間、または18時間〜24時間の間、共に培養させる。
本願は、これらの態様のいずれかを個別に、または前述のまたは以下の態様および本発明の実施形態のいずれかの組み合わせを用いて、検討している。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
分化した細胞の核を再プログラムする方法であって、
(a)分化した細胞、MII期の動物の除核卵子を提供し、動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、
(b)前記分化した細胞の核を前記除核卵子に注入するステップと、
(c)前記核を含む前記卵子を活性化させるステップと、
(d)前記核を含む前記活性化された卵子を前記二細胞期へ発達させるステップと、
(e)ステップ(d)から、前記の活性化された二細胞期の卵子の少なくとも1つの核と、周辺細胞質の少なくとも一部とを取り出すステップと、
(f)前記二細胞期胚の2つの細胞の間に前記核を配置することで、ステップ(e)において取り出した前記少なくとも1つの核を前記除核二細胞期胚に融合させて、前記分化した細胞の再プログラムされた核を含む単一細胞を発生させるステップと、を含む方法。
(項目2)
ステップ(c)において、前記卵子は、シクロヘキシミド、CsCl 2, カルシウムイオノフォア、イオノマイシン、精子因子、6−DMAP、SrCl 2, サイトカラシンB、またはその任意の組み合わせによって活性化される、項目1に記載の方法。
(項目3)
ステップ(f)において、前記融合ステップは電気的に実行される、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記電気融合は、2つのステップ、つまり、前記核は前記陽極と並んでおり電気的ショックが与えられる第1のステップと、前記胚および前記核がおよそ90度回転され、電気的ショックが与えられる第2のステップとで実行される、項目3に記載の方法。
(項目5)
ステップ(f)で前記生成した単一細胞を割球、桑実胚または胚盤胞期へと発育させるステップ(g)をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記MII期卵子はヒトの卵子である、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記除核二細胞期胚はヒトの胚である、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記分化した細胞はヒトの細胞である、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記分化した細胞および前記MII期卵子は同一の種によるものである、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記分化した細胞および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目1に記載の方法。
(項目12)
前記分化した細胞、前記MII期卵子および前記除核二細胞期の胚は同一の種によるものである、項目1に記載の方法。
(項目13)
前記同一の種はヒトである、項目10に記載の方法。
(項目14)
動物を生成する方法であって、
(a)分化した細胞、MII期の動物の除核卵子を提供し、動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、
(b)前記分化した細胞の核を前記除核卵子へ注入するステップと、
(c)前記核を含む前記卵子を活性化するステップと、
(d)前記核を含む前記活性化された卵子が前記二細胞期へ発達できるようにするステップと、
(e)ステップ(d)から、前記二細胞期の卵子の少なくとも1つの核と、周辺細胞質の少なくとも一部とを取り出すステップと、
(f)ステップ(e)において取り出した前記少なくとも1つの核を前記除核二細胞期胚に融合させて、単一細胞を発生させるステップと、
(g)ステップ(f)から前記単一細胞を培養して、動物へと発達させるステップと、を含む方法。
(項目15)
ステップ(c)において、前記卵子は、シクロヘキシミド、CsCl 2, カルシウムイオノフォア、イオノマイシン、精子因子、6−DMAP、SrCl 2, サイトカラシンB、またはその任意の組み合わせによって活性化される、項目14に記載の方法。
(項目16)
ステップ(f)において、前記融合ステップは電気的に実行される、項目14に記載の方法。
(項目17)
項目16に記載の方法であって、前記電気融合は、2つのステップ、つまり、前記核は前記陽極と並んでおり電気的ショックが与えられる第1のステップと、前記胚および前記核がおよそ90度回転され、電気的ショックが与えられる第2のステップとで実行される、方法。
(項目18)
前記MII期卵子はヒトの卵子である、項目14に記載の方法。
(項目19)
前記除核二細胞期胚はヒトの胚である、項目14に記載の方法。
(項目20)
前記分化した細胞はヒトの細胞である、項目14に記載の方法。
(項目21)
前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目14に記載の方法。
(項目22)
前記分化した細胞および前記MII期卵子は同一の種によるものである、項目14に記載の方法。
(項目23)
前記分化した細胞および前記除核二細胞期胚は前記同一の種によるものである、項目14に記載の方法。
(項目24)
前記分化した細胞、前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は前記同一の種によるものである、項目14に記載の方法。
(項目25)
前記同一の種はヒトである、項目22に記載の方法。
(項目26)
胚幹細胞を生成する方法であって、
(a)分化した細胞、MII期の動物の除核卵子を提供し、動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、
(b)前記分化した細胞の核を前記除核卵子へ注入するステップと、
(c)前記核を含む前記卵子を活性化するステップと、
(d)前記核を含む前記活性化された卵子が前記二細胞期へ発達できるようにするステップと、
(e)ステップ(d)の前記二細胞期の卵子の核と細胞質の周囲とを除去するステップと、
(f)単一細胞を発生させるために、前記二細胞期胚の2つの細胞間に前記核を配置することで、ステップ(e)において除去した前記核を前記除核二細胞期胚に融合させるステップと、
(g)前記単一細胞を、ステップ(f)から胚幹細胞が由来する可能性のある発達期に培養させるステップと、を含む方法。
(項目27)
ステップ(c)において、前記卵子は、シクロヘキシミド、CsCl 2, カルシウムイオノフォア、イオノマイシン、精子因子、6−DMAP、SrCl 2, サイトカラシンB、またはその任意の組み合わせによって活性化される、項目26に記載の方法。
(項目28)
ステップ(f)において、前記融合ステップは電気的に実行される、項目26に記載の方法。
(項目29)
項目28に記載の方法であって、前記電気的融合は、2つのステップ、つまり、前記核は前記陽極と並んでおり電気的ショックが与えられる第1のステップと、前記胚および前記核がおよそ90度回転され、電気的ショックが与えられる第2のステップとで実行される、方法。
(項目30)
前記MII期卵子はヒトの卵子である、項目26に記載の方法。
(項目31)
前記除核二細胞期胚はヒトの胚である、項目26に記載の方法。
(項目32)
前記分化した細胞はヒトの細胞である、項目26に記載の方法。
(項目33)
前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目26に記載の方法。
(項目34)
前記分化した細胞および前記MII期卵子は同一の種によるものである、項目26に記載の方法。
(項目35)
前記分化した細胞および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目26に記載の方法。
(項目36)
前記分化した細胞、前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目26に記載の方法。
(項目37)
前記同一の種はヒトである、項目34に記載の方法。
(項目38)
前記胚幹細胞は、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合であり、前記分化した細胞は、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合であるか、または前記胚幹細胞は、相同組み換えまたはヘテロ接合性の喪失、あるいは両方によって、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合となるよう操作されるかのいずれかであり、前記同一の種はヒトである、項目26に記載の方法。
(項目39)
前記方法は、胚幹細胞バンクを作成するために何度も繰り返され、前記胚幹細胞のそれぞれは、前記バンクの他の胚幹細胞とは異なるMHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合である、項目38に記載の方法。
(項目40)
前記ステップ(g)は動物の子宮に前記培養細胞を移植するステップを含む、項目14に記載の方法。
(項目41)
前記移植した細胞および前記細胞が移植された前記動物は同一の種である、項目40に記載の方法。
(項目42)
ステップ(g)は、
(i)ステップ(f)からの前記単一細胞を前記桑実胚期へ培養するステップと、
(ii)前記桑実胚から割球を単離するステップと、
(iii)前記割球を培養して、2つ以上の割球のクラスタを生成するステップと、
(iv)前記培養された2つ以上の割球のクラスタを、前記胚または胎児細胞に直接的または間接的に接触させるステップと、
(v)ES細胞が生成されるまで(iv)の前記2つ以上の割球のクラスタを培養するステップと、を含む、項目26に記載の方法。
(項目43)
胚幹(ES)細胞を生成する方法であって、
(a)哺乳類の親の胚から生検された割球と前記親の胚とを、共に12時間〜18時間培養するステップと、
(b)ラミニンをさらに含み、マウスの胚線維芽細胞(MEF)を播種した胚盤胞培地に前記割球を移すステップと、
(c)ES細胞が生成されるまで、前記(b)の割球を培養するステップと、を含む、方法。
(項目44)
MEFは有糸分裂的に不活性化されている、項目43に記載の方法。
(項目45)
ステップ(c)は、胚小胞形成を低減する状態において培養するステップを含む、項目43に記載の方法。
(項目46)
前記胚盤胞培地は2.5μg/mlのラミニンを含む、項目45に記載の方法。
(項目47)
前記ステップ(c)は、MEF細胞が播種された胚盤胞培地内で5日間培養するステップを含む、項目45に記載の方法。
(項目48)
項目43に記載の方法であって、ステップ(c)はさらに、前記割球が約20の細胞の細胞塊を形成するまで培養するステップと、ES細胞が播種された培地に前記細胞塊を転移させるステップとを含む、方法。
(項目49)
前記ES細胞は、マーカーを発現する、または標識される、項目48に記載の方法。
(項目50)
前記親の胚は、胚盤胞培地に転移され、胚盤胞で発達できるようにされていた、項目43に記載の方法。
(項目51)
前記割球は、
(a)前記胚を固定化するステップと、
(b)前記割球が単離するまで前記固定化胚をタッピングするステップと、によって前記胚から単離される、項目43に記載の方法。
(項目52)
胚幹細胞を生成する方法であって、
(a)分化した細胞、MII期の動物の除核卵子を提供し、動物の除核二細胞期胚を提供するステップであって、前記MII期の卵子および前記胚を同調させるステップと、
(b)前記分化した細胞の核を前記除核卵子へ注入するステップと、
(c)前記核を含む前記卵子を活性化するステップと、
(d)前記核を含む前記活性化された卵子を前記二細胞期へ発達させるステップと、
(e)ステップ(d)の前記二細胞期の卵子の核と細胞質の周囲とを除去するステップと、
(f)単一細胞を発生させるために、前記二細胞期胚の2つの細胞間に前記核を配置することで、ステップ(e)において除去した前記核を前記除核二細胞期胚に融合させるステップと、
(g)桑実胚が親の胚として使用できる、桑実胚を生成させるためにステップ(f)から前記単一細胞を培養させるステップと、
(h)前記桑実胚から前記割球を単離するステップと、
(i)前記割球と前記親の胚とを、共に12時間〜18時間培養するステップと、
(j)ラミニンをさらに含み、マウスの胚線維芽細胞(MEF)を播種した胚盤胞培地に前記割球を移すステップと、
(k)ES細胞が生成されるまで、前記(j)の割球を培養するステップと、を含む、方法。
(項目53)
前記MEFは有糸分裂的に不活性化されている、項目52に記載の方法。
(項目54)
ステップ(k)は、胚小胞形成を低減する状態において培養するステップを含む、項目52に記載の方法。
(項目55)
前記胚盤胞培地は2.5μg/mlのラミニンを含む、項目54に記載の方法
(項目56)
ステップ(k)は、MEF細胞が播種された胚盤胞培地内で5日間培養するステップを含む、項目54に記載の方法。
(項目57)
項目52に記載の方法であって、ステップ(k)はさらに前記割球が約20の細胞の細胞塊を形成するまで培養するステップと、ES細胞が播種された培地に前記細胞塊を転移させるステップとを含む、方法。
(項目58)
前記ES細胞は、マーカーを発現する、または標識される、項目57に記載の方法。
(項目59)
前記親の胚は、胚盤胞培地に転移され、胚盤胞で発達できるようにされていた、項目52に記載の方法。
(項目60)
前記割球は、
(a)前記桑実胚を固定化するステップと、
(b)前記割球が単離するまで、前記桑実胚をタッピングするステップとを含み、前記胚から単離される、項目52に記載の方法。
(項目61)
項目52に記載の方法であって、ステップ(c)において、前記卵子は、シクロヘキシミド、CsCl 2, カルシウムイオノフォア、イオノマイシン、精子因子、6−DM AP、SrCl 2, サイトカラシンB、またはその任意の組み合わせによって活性化される、方法。
(項目62)
ステップ(f)において、前記融合ステップは電気的に実行される、項目52に記載の方法。
(項目63)
項目62に記載の方法であって、前記電気的融合は、2つのステップ、つまり、前記核は前記陽極と並んでおり電気的ショックが与えられる第1のステップと、前記胚および前記核がおよそ90度回転され、電気的ショックが与えられる第2のステップとで実行される、方法。
(項目64)
前記MII期卵子はヒトの卵子である、項目52に記載の方法。
(項目65)
前記除核二細胞期胚はヒトの胚である、項目52に記載の方法。
(項目66)
前記分化した細胞はヒトの細胞である、項目52に記載の方法。
(項目67)
前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目52に記載の方法。
(項目68)
前記分化した細胞および前記MII期卵子は同一の種によるものである、項目52に記載の方法。
(項目69)
前記分化した細胞および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目52に記載の方法。
(項目70)
前記分化した細胞、前記MII期卵子および前記除核二細胞期胚は同一の種によるものである、項目52に記載の方法。
(項目71)
前記同一の種はヒトである、項目70に記載の方法。
(項目72)
前記胚幹細胞は、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合であり、前記分化した細胞は、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合であるか、または前記胚幹細胞は、相同組み換えまたはヘテロ接合性の喪失、あるいは両方によって、MHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合となるよう操作されるかのいずれかであり、前記同一の種はヒトである、項目52に記載の方法。
(項目73)
前記方法は、胚幹細胞バンクを作成するために何度も繰り返され、前記胚幹細胞のそれぞれは、前記バンクの他の胚幹細胞とは異なるMHC対立遺伝子に対して半接合またはホモ接合である、項目72に記載の方法。
(項目74)
前記胚盤胞培地は非ES細胞への分化を阻害することができる因子を含む、項目52に記載の方法。
(項目75)
前記胚盤胞培地は、密着結合を阻害することができる因子を含む、項目52に記載の方法。
(項目76)
前記胚盤胞培地は、前記栄養外胚葉分化経路を阻害することができる因子を含む、項目52に記載の方法。
(項目77)
前記胚盤胞培地は細胞を脱分極することができる因子を含む、項目52に記載の方法。
(項目78)
胚幹(ES)細胞を生成する方法であって、
(a)哺乳類の親の胚から生検された割球を培養するステップと、
(b)ラミニンをさらに含む、胚盤胞培地に前記割球を移すステップと、
(c)ES細胞が生成されるまで、前記(b)の割球を培養するステップと、を含む、方法。
(項目79)
前記ステップ(c)は、胚小胞形成を低減する状態において培養するステップを含む、項目78に記載の方法。
(項目80)
前記胚盤胞培地は2.5μg/mlのラミニンを含む、項目78に記載の方法。
(項目81)
前記親の胚は胚盤胞培地に移され、胚盤胞に発達させた、項目78に記載の方法。
(項目82)
前記割球は、
(a)前記胚を固定化するステップと、
(b)前記割球が単離するまで前記固定化胚をタッピングするステップと、によって前記胚から単離される、項目78に記載の方法。
(項目83)
前記(a)の割球は前記哺乳類の親の胚と共に培養される、項目78に記載の方法。
(項目84)
前記割球は、以前に得られたヒトの幹細胞と共に培養されない、項目78に記載の方法。
連続クローン作成手順によってクローン化されたマウス胚を示す。GFP陽性ES細胞核を、移植先の胚に注入した。胚は、明視野(a)および蛍光顕微鏡法(b)において示す。 ヘルパー細胞が存在する場合の2細胞クローン胚の発達を示す。注入したGFP陽性ES細胞核は、4細胞期(a)、8細胞期(b)、および胚盤胞期(c)への発達が可能なモザイク胚を形成した。 紫外線(矢印)下において緑色の蛍光を発する生後10週のクローン化F2GFPマウスを示す。 GFPクローン化マウス遺伝子操作の確認を示す。 DBA2クローン1のフィンガープリントを示す。 F2GFP卵丘細胞クローン胚におけるH19遺伝子の発現を示す。 F2GF卵丘細胞クローン胚におけるIGF−2遺伝子の発現を示す。 F2GFP卵丘細胞クローン胚におけるOCT−4遺伝子の発現を示す。 連続的にクローン化した胚からのES細胞のES細胞マーカーおよび奇形腫形成を示す。(a)ES細胞マーカー。(b)奇形腫。(c)キメラの子。 核移植および連続核移植方法の概要を示す。 胚を破壊しない、単一割球からのhESC株の誘導および特性化。パネルA:単一割球からのhES細胞の誘導段階(a)割球生検、(b)横並びに発達している、生検した割球(矢印)および親の胚、(c)MEF、6日間、倍率200倍の単一割球の初期の増殖、(d)単一割球由来のhES細胞のコロニー、倍率200倍。パネルB:生検した親の胚(a)および単一割球由来hES細胞株(b−i)の多能性マーカー、(b)アルカリホスファターゼ、(c)−OCT−4、(d)OCT4およびナノグに対応する−DAPI、(e)−ナノグ、(f)−SSEA−3、(g)−SSEA−4、(h)−TRA−1−60、(i)−TRA−I−81、元の倍率で形成された胚盤胞:パネルA(a)、400x、パネルA(b−d)およびB、200倍、NED5gおよびh、100倍を除く。パネルC:単一割球由来のhESCの3つの胚葉への体内(a−d)および体外(e−g)分化。(a)-3つ全ての胚葉の誘導体を示す奇形腫。cre、絨毛をより高い倍率で示す差し込み図を含む絨毛呼吸上皮、int、腸上皮、cart、軟骨、ne、関連する網膜着色上皮(rpe)を有する円柱状神経上皮。(b−d)、その他の奇形腫からの実施例、(b)細気管支ネスト(bronchiolar nest)、(c)平滑筋アクチンのために染色した筋肉、(d)cdx2のために染色した腸上皮。(e−g)――体外で分化した誘導体の実施例:(e)造血および内皮の両方の可能性を持つ血管芽球コロニー、(f)心臓細胞が拍動している胚様体、(g)網膜染色上皮。倍率:a−f 200x、g 100x、 3つの胚葉(a−c)への単一割球由来のhES細胞の分化および治療的価値を持つ細胞型(d−i)の実施例を示す。3つの胚葉のマーカーへの抗体の免疫染色:チューブリンβIII(a)、平滑筋アクチン(b)、α−フェトタンパク質(c)分化した誘導体の実施例:血管芽球コロニー(d)KDRへの抗体の内皮細胞の免疫染色の造血および内皮両方の可能性(e)およびCD31(f)拍動心臓細胞を有する胚様体(g)、網膜着色上皮(h、i)。RT−PCRは、RPEマーカーPEDF(レーン1、300bp)およびRPE65(レーン2、285bp)、陽性対照GAPDH(レーン3、465bp)を示す。倍率:a−c、e、f−20倍、d、g−10倍、h−40倍。 単一割球由来のhES細胞のマイクロサテライトおよびPCR分析結果を示す。A-単一割球由来のhES細胞におけるGFPの不在を確認するDNA PCR。レーン1、陽性対照WAOl(Hl)hES細胞株、レーン2、陰性対照(鋳型なし)、レーン3、NED1、レーン4、NED2、レーン5、NED3、レーン6、NED4。B-単一割球由来のhES細胞株のマイクロサテライト分析。 単一割球由来のhES細胞株の核型を示す。 単一割球の発達およびhES細胞に対するラミニンの効果を示す。(A−C)ラミニン不在時の栄養外胚葉状小胞形成(a)ホフマン変調コントラスト、(b)cdx2の免疫染色,(c)サイトケラチン8の免疫染色。(D−F)ラミニンの存在するICM様増殖の形成。(d)過程コントラスト、(e)OCT−4の免疫染色(f)対応するDAPIイメージ。(G−I)hESCに対するラミニンの脱分極効果。(G、H)対照の共焦点顕微鏡法(g)およびラミニン(H)密着結合マーカーZO−I(緑)および多能性マーカーOCT−4(赤)で共染色した重層hESC(WA07)。対照断面(左)およびラミニン重層(右)hESC コロニー(WA09)の微細構造的解析(半薄切片)。対照コロニーは半層化した上皮に構成される。根尖微絨毛(mv)および密着結合(データ図示せず)の存在は、上皮様分極に典型的な構造的特化を示す。ラミニン重層は、細胞表面上の微絨毛の欠如および多層構造を形成するための細胞堆積によって示されるように、細胞脱分極を示した。倍率:(A−F)200倍、(G、H)630倍、(i)400倍
「胚幹細胞」(ES細胞)という用語は、細胞株として連続的に継代された胚盤胞または桑実胚の内側細胞質量に由来する細胞を指す。ES細胞は、精子またはDNAによる卵子細胞の受精、核移植、単為生殖、またはMHC領域におけるホモ接合性を有するhES細胞を発生させるための手段に由来してもよい。「ヒトの胚幹細胞」(hES細胞)という用語はヒトのES細胞を指す。
「多能性幹細胞」という用語は、2つ以上の分化した細胞型へ分化可能な動物細胞を指す。こうした細胞は、hES細胞、ヒトの胚由来細胞(hEDC)、ならびに間葉幹細胞、神経細胞幹細胞、および骨髄由来の幹細胞を含む成人の由来細胞を含む。多能性幹細胞は、遺伝子的に操作されている、または遺伝子的に操作されてないものであってもよい。遺伝子的に操作されている細胞には、卵子内のそれらの識別に役立つための蛍光タンパク質等のマーカーを含んでもよい。
本明細書中で使用する「分化した細胞」という用語は、体細胞株に分化される、または末期的に分化したプロセスの任意の細胞を指す。例えば、胚細胞は、腸の内側を覆う上皮細胞に分化することができる。分化した細胞は、例えば胎児または生産動物から単離することができる。
胚に関連して本明細書中で使用する「移植」という用語は、本明細書中に記載する胚をメスの動物に受胎させることを指す。この技術は、当業者に公知である。例えば、Seidel and Elsden、1997,Embryo Transfer in Dairy Cattle、W.D.HoardおよびSons、Co.,Hoards Dairymanを参照されたい。胚は子宮内で発達できるようにされてもよく、または代替として、胎児は分娩前に子宮環境から除去してもよい。
発情周期に関して本明細書中で使用する「同調される」または「同調した」という用語は、当業者に公知の生殖補助医療を指す。これらの技術は、上述した参考に完全に記載する。一般的には、エストロゲンおよびプロゲステロンホルモンを、メスの動物の発情周期と胚の発達周期を同調させるために利用する。本明細書中で使用する「発達周期」という用語は、本発明の胚および胚内の各細胞分裂間の期間を指す。この期間は胚で予測可能であり、移植先の動物の発情周期と同調することができる。
胚に関して本明細書中で使用する「培養」という用語は、胚を培地に配置することを含む検査法を指す。胚は、培地において静止しているが有効であるようにするために、または胚が培地で発育できるようにするために適切な長さの時間、培地に配置することができる。培養胚に適した培養培地は、当業者に公知である。例えば、全ての図、表、および図面を含む、それらの全体が参照することによって本明細書に組み込まれている、1993年5月25日発行の米国特許第5,213,979号”In vitro Culture of Bovine Embryos”First et al.,、および1992年5月17日発行の、米国特許第5,096,822号’Bovine Embryo
Medium,’Rosenkrans,Jr.et al.を参照されたく、参照することにより、全ての図、表、および図面を含む、それらの全体を、本明細書に組み込む。
本明細書中で使用する「適切な培地」という用語は、細胞増殖が可能な任意の培地を指す。適切な培地は最大の増殖を促進することが必要ではなく、計測可能な細胞増殖のみを必要とする。
本明細書中で使用する「クローン化された」という用語は、別の細胞、胚細胞、胎児細胞、および/または動物細胞の核DNA配列と実質的に同様または同一である核DNA配列を有する、細胞、胚細胞、胎児細胞、および/または動物細胞を指す。「実質的に同様」および「同一」という用語を本明細書中に記載する。クローン胚は1つの核移植から発生することができ、または代替として、クローン胚は、少なくとも1つの再クローン作成ステップを含むクローン作成プロセスから発生することができる。クローン胚が少なくとも1つの再クローン作成ステップを含むクローン作成手順から発生する場合、次いで、再クローン作成ステップは不死化全能性細胞から発生した胚から単離された胚細胞を利用可能であるため、クローン胚は不死化、全能性細胞から間接的に発生することができる。胚に関して本明細書中で使用する「全能性」という用語は、生産動物に発達が可能な胚を指す。
本明細書中で使用する核DNA配列の「実質的に同様である」という用語は、ほぼ同一である2つの核DNA配列を指す。該2つの配列に、核DNAの複製中に通常起こる複写誤差による差が生じ得る。実質的に同様のDNA配列は、好ましくは、97%よりも多く同一であり、より好ましくは、98%よりも多く同一であり、および最も好ましくは、99%よりも多く同一である。同一性は、2つの配列における同一の残基数を全残基数で割り、生成物を100で積算することにより、計測される。したがって、全く同一の配列の2つの複製は100%同一性を有しており、それほど高度に保存されておらず、欠失を有する配列、添加、または置換は、より低い度合いの同一性を有する。当業者は、配列比較の実行および配列同一性の決定のためにいくつかのコンピュータプログラムが利用可能であることを理解するであろう。
「親の胚」という用語は、単一割球が除去されたまたは生検された胚を指すために使用する。以下の生検、残りの親の胚(親の胚から生検された割球を差し引いたもの)を、割球増殖の促進のために割球で培養することができる。残りの、生存能力のある親の胚は、次に、長期あるいは永久保存または将来の利用のために凍結してもよい。代替として、妊娠を生じさせるために生存能力のある親の胚を使用してもよい。代替として、生存能力のある親の胚を破壊してもよい。特定の実施形態において、親の胚は、本発明の方法の連続移植によって生成されるクローン胚である。他の実施形態では、親の胚は、受精によって生成される胚である。
概要
基本的な科学的および治療的の両方の利用のクローン作成の大きな可能性にもかかわらず、体細胞核移植(SCNT)による哺乳類のクローン作成の効率は低く留まっている。SCNT後の生きている子の出生率は、種、ドナー細胞型、手順、または利用する技術にもかかわらず、10%未満である。クローン胚の同様の発達率は通常の受精した胚の率よりも低く、これにより胚盤胞は発達が悪く、胚盤胞における細胞数が少なくなっている。これらの欠点はさらに、通常の胚を使用する場合のおよそ30%の成功率と比べ、マウス株またはドナー細胞型にかかわらずおよそ5%の、マウスクローン胚からの比較的成功率の低いES細胞株の確立につながっている。クローン胚の能力の欠如は、初期の発達期におけるいくつかの遺伝子の異常な発現にによって明らかなように、主に、核プログラミングの不完全性によるものである。
SCNTの低効率を克服するために、いくつかのアプローチが試みられてきた。最近、Kishigami et al.(2006)は、再構成したマウス卵子を、異常なDN過剰メチル化を低減させるヒストンデアセチラーゼ阻害因子のトリコスタチンAで処理する向上したマウスクローン作成技術を報告した。別のアプローチは、前核(PN)期接合子または二細胞期の体内受精胚のいずれかを第2の細胞質体の移植先として使用する連続クローン作成であった。PN期マウス体細胞クローン胚を除核体内の受精PN期接合子に再クローン化した際に、体外クローン胚の発達および子の生存率はある程度向上した。実際、第1のブタ体細胞クローン作成において、同様の方法を用いて成功している。2細胞期体内受精胚はさらに、良好な連続クローン作成のために使用されてきた。二細胞期SCNT胚が二細胞期体内胚に再クローン化されると、それらの体外の発達は向上し、子が生存できたという結果となる。しかしながら、 これらの研究のいずれも、改良のために分子的な問題をその対象としていたものではなく、核ドナー細胞は、ES細胞または前処理された体細胞のいずれかであった。クローン胚の発達のさらなる改良は意義のあるものではなかった。ドナー細胞の事前治療は、種々の方法によって、クロマチン再モデリングおよび細胞周期の核ドナー細胞および移植先の卵母細胞の間の同調について対処してきたが、これも、クローン作成効率性に幾分改善をもたらした。しかしながら、応用の方法にかかわらず、クローン作成効率は、基本的な科学的研究、実用的なマウスの特定の株の増殖、治療的クローン作成、または幹細胞誘導のために広く利用するには、低く留まっている。さらに、胚幹細胞が生成される胚盤胞または胚盤胞様クラスタを正常に生成するための連続クローン作成を利用する、または胚幹細胞または幹細胞株を正常に生成する任意の群については明らかになっていない。同様に、(発達の桑実胚期に実質的に同等なNTクラスタおよび発達の桑実胚期に対応する)桑実胚期胚を良好に生成するための連続クローン作成を利用する任意の群については明らかになっていない。こうした桑実胚期胚は、1つもしくは複数の割球を除去または生検することができる親の胚として使用することができ、さらに、ES細胞を発生させるために使用できる。
本願の別の態様は、1つもしくは複数の割球を除去または生検することができる胚を使用し、さらに、ES細胞を発生させるために使用する。
核移植の方法
本発明の目的は、より効率的、かつ倫理的問題を生じさせることのない、体細胞のクローン作成手段を提供することである。本開示の方法は、哺乳類のクローン作成、多能性細胞の取得、または哺乳類の細胞の再プログラムのために使用してもよい。
ヒトのまたは動物の細胞、好ましくは、哺乳類の細胞は、公知の方法によって取得および培養できる。本発明において有用なヒトのおよび動物の細胞には、一例として、上皮、神経細胞、表皮細胞、角化細胞、造血細胞、メラニン細胞、軟骨細胞、リンパ球(BおよびTリンパ球)、その他の免疫細胞、赤血球、マクロファージ、メラニン細胞、単球、単核細胞、線維芽細胞、心筋細胞、卵丘細胞およびその他の筋細胞等を含む。さらに、核移植に使用するヒト細胞は、例えば、皮膚、肺、膵臓、肝臓、胃、腸、心臓、生殖器、膀胱、腎臓、尿道およびその他の泌尿器等の異なる器官から取得できる。これらは適したドナー細胞の実施例にすぎない。適したドナー細胞とは、すなわち、本発明で有用な細胞は、体の任意の細胞または器官から得ることができる。これには、例えば、始原生殖細胞、精子細胞等の全ての体細胞または生殖細胞を含む。好ましくは、ドナー細胞または核は、これはクローン作成効能を向上させると報告されているため、活発に分裂する、すなわち、非静止細胞であり得る。こうした細胞は、G1、G2のSまたはM細胞の過程におけるものを含む。代替として、静止細胞を使用できる。さらに好ましくは、、こうしたドナー細胞は、G1細胞周期にある。特定の実施形態において、本願のドナーおよび/または受容細胞は二細胞ブロックを行わない。特定の実施形態において、ドナー細胞または核は、核移植前に前処理しない。特定の実施形態において、ドナー細胞または核は、核移植前に、スペルミン、プロタミン、またはプトレシンで前処理しない。
特定の実施形態において、本発明の移植先の受精した胚は、任意の哺乳類の種によるものでもよい。特定の実施形態において、低温保存の受精した胚を受容細胞として使用する。特定の実施形態において、これらの胚はヒトのものである。低温保存および解凍が当業者に公知である(Tucker et al.,Curr Opin Obstet Gynecol.1995 Jun,7(3):188−92を参照)。
特定の実施形態においては、ドナー核を標識できる。細胞は、緑色蛍光タンパク質等の容易に視覚化されたタンパク質をコードするトランス遺伝子またはその誘導体の1つで遺伝子的に操作してもよく(Yang,M.,et al.,2000,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,97:1206−1211)、あるいは、Firefly(Photinus pyralis)ルシフェラーゼ遺伝子(Flue)(Sweeney、TJ.、et al.1999,Proc.Natl.Acad.Sci.USA、96:12044−12049)で構成されるトランス遺伝子、またはSea Pansey(Renilla reniformis)ルシフェラーゼ遺伝子(Rluc)(Bhaumik,S.,およびGhambhir,S.S.,2002,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,99:377−382)から構成されるトランス遺伝子で操作してもよい。レポータートランス遺伝子は、レポーター遺伝子が多くのまたは全ての細胞に高レベルで発現するように、またはレポータートランス遺伝子が組織に独自のまたは発達期の特定の遺伝子プロモータを用いて発現できるように、特定のニッチに配置され、特定の組織または細胞型に発達された細胞のみを視覚化できるように、「ハウスキーピング遺伝子」プロモータを用いて構造的に発現できる。さらなる標識試薬には、蛍光タンパク質類似体およびバイオセンサーを含む発光により標識される高分子、緑の蛍光タンパク質およびその変異体で形成されるものを含む発光高分子キメラ、生理的反応に関与する細胞抗原に反応する発光により標識される一次性または二次性抗体、発光株、染料、およびその他の小分子を含むが、これに限定されない。モザイク胚盤胞からの標識細胞は、クローン化群を単離するために、例えばフローサイトメトリーによって処理することができる。
核移植技術または核移植技術は、公知の資料に記載されている。特に、Campbell et al,Theriogenology,43:181(1995)、Collas et al、MoI.Report Dev.,38:264−267(1994)、Keefer et al、Biol.ReProd.,50:935−939(1994)、Sims et al,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,90:6143−6147(1993)、国際公開第WO94/26884号、国際公開第WO94/24274号、および国際公開第WO90/03432号を参照されたく、参照することによりそれらの全体を本明細書中に組み込む。さらに、米国特許第4,944,384号および第5,057,420号は、ウシ核移植の手順を記載している。さらに、Cibelli et al,Science,Vol.280:1256−1258(1998)を参照されたい。
移植先の受精胚へのドナー核移植は、マイクロインジェクションデバイスによって行うことができる。特定の実施形態において、わずかな量の細胞質を、核に移植する。最小細胞質の移植は、細胞融合アプローチによる移植とは対照的に、マイクロインジェクションを用いて核を移植する場合に実現可能である。一実施形態では、マイクロインジェクションデバイスは、ピエゾユニットを含む。一般に、ピエゾユニットは、針に振動を与えるために、針に協働しうるように取り付けられている。しかしながら、振動を針に与えることのできるピエゾユニットの任意の構成は、本発明の範囲内に含まれる。特定の例において、ピエゾユニットは、針が目的物に通過する補助をすることができる。特定の実施形態において、ピエゾユニットは、核を伴う最小細胞質を移植するために使用できる。目的に適した任意のピエゾユニットを、使用できる。特定の実施形態において、ピエゾユニットは、ピエゾ極微操作装置コントローラPMMlの50(PrimeTech,Japan)である。
除核は、本明細書中に参照として組み込まれている米国特許第4,994,384号で記載されているもの等の公知の方法によって達成できる。例えば、中期II卵母細胞を、迅速な除核のために、サイトカラシンB1ミリリットル当たり7.5マイクログラムを随意に含むHECMに配置する、または、例えばCRl aa等の適した培地、さらに10%発情ウシ血清に配置し、次いで、後で除核できる。
除核は、極体および隣接する細胞質を除去するために、マイクロピペットを用いて顕微鏡下で実行できる。細胞は、次いで、正常に除核されたものを識別するためにスクリーニングできる。このスクリーニングは、HECMにおける1ミリメートル当たり1マイクログラムの33342ヘキスト染料による細胞の染色、次いで、10秒未満で紫外線照射された細胞の閲覧によって行われるものであってもよい。除核が成功した細胞は次いで、適した培地に配置することができる。
哺乳類における除核のための非侵襲的アプローチはほとんど報告されていない一方で、両生類では、紫外線による照射をルーティンの手順として使用する(Gurdon Q.J.Microsc.Soc.101 299−311(1960))。哺乳類におけるこのアプローチの利用については詳細なレポートが存在しないが、DNA特異的蛍光色素の利用時において、マウス卵母細胞の紫外線への30秒よりも長い露光は細胞の発生能を低下させることがわかった(Tsunoda et al.,J.Reprod.Fertil.82 173(1988))。
本発明は、減数分裂紡錘体の微小管の不安定化(例えば、脱重合)による減数分裂紡錘体装置の破壊による、卵母細胞の除核を指す「誘発除核」を利用できる(米国特許出願第20060015950号を参照)。微小管の不安定化は、染色分体が分離するのを防止し(例えば、正常な核分裂を防止する)、減数分裂成熟の間に不均等に分裂する(例えば、歪み)ように卵母細胞ゲノム(例えば、核クロマチン)を誘発し、それにより、原則的に卵母細胞の全ての内在性クロマチンが第2の極体内に集まる。
特定の実施形態において、ガラスのピペットを用いて割球を解離できる。いくつかの実施形態では、解離が0.25%トリプシンの場合に起る場合がある(Collas and Robl、43 BIOL.REPROD.877−84,1992,Stice and Robl、39 BIOL。REPROD.657−664,1988,Kanka et al.,43 MOL.REPROD.DEV.135−44,1996)。
NTユニットは、公知の方法で活性化できる。こうした方法は、例えば、本質的に、低温、または実際にやや低温のショックをNTユニットに与えることで、副生理的温度でNTユニットを培養することを含む。これは、胚が通常接している生理的な温度の状態と比較して温度が低い、室温でのNTユニットの培養によって、もっとも簡便に行うことができる。
代替として、活性化は、公知の活性化因子の応用によって行うことができる。例えば、受精時における精子の卵母細胞への浸透は、核移植後により多くの数の生存能力のある妊娠および複数の遺伝子的に同一な子牛を生じさせるために、前融合卵母細胞を活性化させることが示されている。さらに、電気的および化学的ショックまたはシクロヘキシミド治療等の処置は、さらに、融合後にNT胚を活性化させるために使用できる。適した卵母細胞活性化方法は、本明細書に参照として組み込まれている、Susko−Parrish
et alの米国特許第5,496,720号の主題である。
例えば、卵母細胞活性化は、同時または逐次的に以下によって達成できる。
(i)卵母細胞における二価陽イオンレベルの向上、および
(ii)卵母細胞における細胞タンパク質のリン酸化の低下
これは、概して、二価陽イオンを、例えば、イオノフォアの形態のマグネシウム、ストロンチウム、バリウムまたはカルシウム等の卵母細胞質へ導入することによって達成できる。二価陽イオンレベルを向上させるその他の方法は、電気ショックの利用、エタノールによる治療およびケージドキレート剤による治療を含む。
リン酸化は、例えば、6−ジメチルアミノプリン、スタウロスポリン、2−アミノプリン、およびスフィンゴシン等のキナーゼ阻害因子、セリン−スレオニンキナーゼ阻害因子を添加すること等の公知の方法によって、低減できる。
代替として、細胞タンパク質のリン酸化は、ホスファターゼ、例えば、ホスファターゼ2Aおよびホスファターゼ2Bの卵母細胞への導入によって阻害できる。
活性化方法の特定の実施例を、以下にリストする。
1.ロノマイシンおよびDMAPによる活性化
1−−卵母細胞を、4分間2mMのDMAPを有するロノマイシン(5uM)に配置する。
2−−卵母細胞を、4時間、2mMのDMAPを有する培地に移動させる。
3−−4回すすぎを行い、培養液に配置する。
2.ロノマイシンDMAPおよびロスコビチンによる活性化
1−−卵母細胞を、4分間2mMのDMAPを有するロノマイシン(5uM)に配置する。
2−−卵母細胞を、3時間、2mMのDMAPおよび200マイクロMを有する培地で培養するために移す。
3−−4回すすぎを行い、培養液に配置する。
3.ロノマイシン、次にサイトカラシンおよびシクロヘキシミドに接触させることで活性化させる。
1−−卵母細胞を、4分間ロノマイシン(5uM)に配置する。
2−−卵母細胞を、5ug/mlのサイトカラシンBおよび5.mu.g/mlのシクロヘキシミドを含む培地で5時間培養させるために移す。
3−−4回すすぎを行い、培養液に配置する。
4.電気的パルスによる活性化
1−−100uMCaCL.sub.2を含むマンニトール培地に卵子を配置する。
2−−各パルスごとに22分の間隔を空け、20秒間、1.0kVcm.sup.−lの、3つのパルスを伝達させる。
3−−卵母細胞を、3時間、5ug/mlのサイトカラシンを含む培地で培養するために移す。
5.エタノール、次にサイトカラシンおよびシクロヘキシミドに接触させることで活性化させる。
1−−1分間、7%エタノールに卵母細胞を配置する。
2−−5ug/mlのサイトカラシンBおよび5ug/mlのシクロヘキシミドを含む培地に5時間培養させるために、卵母細胞を移す。
3−−4回すすぎを行い、培養液に配置する。
6.アデノフォスチンのマイクロインジェクションによる活性化
1−−卵母細胞に、10uMのアデノフォスチンを含む10〜12ピコリットルの溶液を注入する。
2−−培養中に卵母細胞を配置する。
7.精子因子のマイクロインジェクションによる活性化
1−−卵母細胞に、例えば、霊長類、ブタ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、マウス、ラット、ウサギまたはハムスターから単離された10〜12ピコリットルの精子因子を注入する。
2−−培養液に卵子を配置する。
8.組み換え精子因子のマイクロインジェクションにより活性化させる。
9.DMAP、次にシクロヘキシミドおよびサイトカラシンBに接触させることで活性化させる。
10.SrClおよびサイトカラシンBとの接触による活性化
特定の実施形態において、典型的には成熟後約22〜28時間の卵母細胞またはNTユニットを約1時間約2mMのDMAPに配置し、次に、インキュベーションにより、約2時間〜12時間、好ましくは、約8時間、5pg/mlのサイトカラシンBおよび20ug/mlのシクロヘキシミドに配置した。
特定の実施形態において、再構成した卵母細胞の活性化は、1OmMのSrClおよび5μg/mlのサイトカラシンBを含むCa++を含まないCZBで、6時間、高湿度の5.5%COインキュベータ内で実施する。
上述のように、活性化は、核移植前、核移植と同時に、または核移植後に達成できる。一般に、活性化は、核移植および融合前約40時間から核移植および融合後約40時間、より好ましくは、核移植および融合約24時間から核移植および融合後約24時間、および最も好ましくは、核移植および融合前の約4時間〜9時間および核移植および融合後約4時間〜9時間に達成できる。活性化は、好ましくは、卵母細胞の体外または体内成熟後またはこの直前、例えば、成熟とほぼ同時または約40時間以内、より好ましくは、成熟の約24時間以内に達成する。
特定の実施形態において、本発明のステップは、当業者に公知のように(Do and
Scholer、幹細胞22:941−949(2004))、割球、桑実胚細胞、内側細胞質量細胞、hES細胞を含むES細胞、EG細胞、EC細胞等の生殖系列細胞の除核細胞質体にクローン化核を融合させることである。細胞質体の核との融合は、ポリエチレングリコール(Pontecorvo “Polyethylene Glycol (PEG) in the Production of Mammalian Somatic Cell Hybrids“ Cytogenet Cell Genet.
16(1−5): 399−400 (1976)を参照)、直接の核注入、Sendaiウィルス媒介融合(米国特許第4,664,097号およびGraham Wistar Inst.Symp.Monogr.9 19(1969)を参照)を含むいくつかの当業者に公知の技術、または電気融合等の当業者に公知のその他の技術を用いて実行される。細胞の電気融合には、細胞の密着結合および交流電場に対する露出を含む。適切な条件において、細胞は互いに押し付けられ、細胞膜の融合、次いで、融合(fusate)細胞またはハイブリッド細胞が形成される。同じことを実行するための細胞および装置の電気融合が、例えば、米国特許第4,441,972号、第4,578,168号および第5,283,194号、国際特許出願第PCT/AU92/00473号[国際公開第WO93/05166号]、Pohl,“Dielectrophoresis”,
Cambridge University Press, 1978、およびZimmerman et al., Biochimica et Bioplzysica
Acta 641: 160−165, 1981に記載されている。
物理的な基質に付着するhES細胞等の生殖系列細胞の無核細胞質泡とのクローン化核の融合は、公知のように、(Wright & Hayflick, Exp. Cell Res. 96:113−121, (1975); & Wright & Hayflick, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 72:1812−1816,(1975))本開示と組み合わせることができる。つまり、生殖系列細胞の細胞質容量は、10μMのサイトカラシンBを操作前に20時間添加することで増加させ、トリプシン処理し、殺菌した18mMのカバースリップ、シリンダ、または付着促進材料で覆われたその他の物理的な基質上に配置する。細胞は、インキュベーションで37℃で一晩おいてから培地をそっと洗浄した後、細胞がその部分、好ましくは、カバースリップまたはその他の基質の表面積の約90%を覆うような密度で配置する。基質は、次いで、遠心分離によって、8mlの10%FicolL−400溶液を含み、36℃で60分間20,000gで遠心分離される細胞質体から核除去が行われるように、遠心分離管内に配置する。クローン核は、次いで、少なくとも細胞質体の密度である密度で、好ましくは細胞質体の少なくとも5倍の密度で、カバースリップまたは基質上に拡散する。細胞質体の核との融合は、ポリエチレングリコールを用いて実行する(Pontecorvo “Polyethylene Glycol (PEG) in the Production of Mammalian Somatic Cell Hybrids” Cytogenet Cell Genet. 16(l−5):399−400 (1976))。つまり、培養液中の1mlの予熱された50%ポリエチレングリコール1500(Roche)を、、カバースリップまたは基質上に、1分間配置する。20mlの培養液を、次いで、ポリエチレングリコールをゆっくりと除去するために、5分間にわたって、液滴にて添加する。全培養液は次いで吸引させ、培養液によって置換する。マイクロピペットを使用した振動または物理的な核除去等の遠心分離以外の技術を、さらに使用可能である。
核移植によって生成される胚は通常の胚とは異なる、また、(少なくとも体内で)胚が通常培養されるもの以外の体内の培養の状態の恩恵を受けることがある、またはこれを必要とすることがあることが示唆されている。この理由は不明である。ウシ胚のルーティンの増殖において、再構成された胚(多くは一度で)は、ヒツジの卵管において5日間〜6日間培養された(Willadsen、In Mammalian Egg Transfer(Adams,E.E.,ed.)185 CRC Press,Boca Raton,FIa.(1982)で記載されているように)。特定の実施形態において、胚は、移植前に寒天等の保護培地に埋め込まれてもよく、次いで、一時的な移植先からの回復後、寒天から解離してもよい。保護寒天またはその他の培地の機能は2つの要素から成り、まず、透明帯を互いに保持することにより、胚への構造的な補助として機能し、第二に、移植先の動物の免疫システムの細胞への境界として機能する。このアプローチによって胚盤胞を生成する胚の割合が上がるが、いくつかの胚が失われる可能性という不利な点がある.
活性化されるNTユニットは、胚または幹様細胞および細胞コロニーが生成されるまで、適したインビトロ培養培地で培養できる。胚の培養および成熟に適した培地が公知である。ウシ胚培養および維持に使用してもよい公知の培地の実施例は、HamのF−10+10%胎児子牛血清(FCS)、組織培養培地−199(TCM−199)+10%胎児子牛血清、タイロード−アルブミン−乳酸−ピルビン酸(TALP)、Dulbeccoのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)、EagleおよびWhittenの培地を含む。卵母細胞の収集および成熟のために最もよく使用する培地の1つは、胎児の子牛の血清、新生児血清、発情期のウシ血清、子羊血清または去勢したウシの血清を含む、TCM−199、および1%〜20%血清の添加である。好適な維持培地は、アール塩、10%胎児子牛血清、0.2Maのピルビン酸および50ug/mlのゲンタマイシン硫酸を有するTCM−199を含む。上記のいずれかはさらに、顆粒膜細胞、卵管細胞、BRL細胞および子宮細胞およびSTO細胞等の種々の細胞型で共培養されたものを含んでもよい。
特に、ヒトの子宮内膜上皮細胞は、着床前および移植期において白血病阻害因子y 因子(LIF)を分泌する。したがって、培養培地へのLIFの添加は、再構成した胚の体外発達を向上させる上で重要である。胚細胞または幹様細胞培養のためのLIFの使用は、米国特許第5,712,156号に記載され、これは、参照することにより本明細書に組み込まれる。
別の維持培地が、Rosenkrans,Jr.らの米国特許第5,096,822号に記載され、これは、参照することにより本明細書に組み込まれる。CRlと呼ばれるこの胚培地は、胚をサポートするために必要な栄養基質を含む。CRlは、1.0mM〜10mMの、好ましくは、1.0mM〜5.0mMの範囲の量のヘミカルシウムL−乳酸を含む。ヘミカルシウムL−乳酸は、ヘミカルシウム塩が組み込まれているL−乳酸である。
さらに、Thomson et al.,Science、282:1145−1 147(1998)およびProc.Natl.Acad.Sci.,USA、92:7844−7848(1995)に記載されているように、ヒトの胚細胞培養中に維持するための適した培地。
その後、培養されたNTユニットまたはユニットは好ましくは、洗浄し、次いで、適した培地、例えば、好ましくは、約10%FCSを含む、CRlaa培地、HamのF−10、タイロード−アルブミン−乳酸−ピルビン酸(TALP)Dulbeccoのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)、EagleまたはWhittenの組織培養培地−199(TCM−199)に配置する。こうした培養は、好ましくは、適した集簇性支持層を含むウェルプレート内で実施できる。適した支持層は、一例として、線維芽細胞および上皮細胞、例えば、有蹄動物由来の線維芽細胞および子宮上皮細胞、ニワトリ線維芽細胞、マウス(例えば、マウスまたはラット)線維芽細胞、STOおよびSI−m220支持細胞株、およびBRL細胞を含む。
好適な実施形態において、支持細胞は、マウス胚線維芽細胞を含む。適した繊維芽支持層の精製のための手段が以下に記載する実施例において記載されており、これは、当業者に公知である。
胚盤胞期胚(またはその同等物)からES細胞を生成する方法は公知である。こうした技術は、クローン胚からES細胞を生成するために使用できる。加えて、または代替として、ES細胞を初期の発達段階においてクローン胚から生成できる。
出願
特定の実施形態において、本開示の、得られた胚盤胞、または胚盤胞様クラスタを、胚幹細胞株を得るために使用できる。こうした株は、例えば、その全体が本明細書中に参照として組み込まれている、Thomson et al.,Science,282:1145−1147(1998)およびThomson et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA、92:7544−7848(1995)によって報告される培養方法によって得られる。
多能性胚幹細胞は、さらに、誕生への胚の通常の発達を妨げることなく、胚から除去された単一割球から生成することができる。2004年11月4日出願の米国出願第60/624,827号、2005年3月14日出願の第60/662,489号、2005年6月3日出願の第60/687,158号、2005年10月3日出願の第60/723,066号、2005年10月14日出願の第60/726,775号、2005年11月4日出願の第11/267,555号、2005年11月4日出願のPCT出願第PCT/US05/39776号を参照されたく、それらの開示は、参照することによりその全体が組み込まれ、さらに、2005年10月16日(文書発行の前に電子的に発行)のChung et al、Science,OCT 16およびChung et al、Science V.439,pp.216−219(2006)を参照されたく、そのそれぞれの開示全体が、参照することにより組み込まれる。
本発明の一側面では、本方法は、研究および療法における本発明の再プログラムされた細胞に由来する細胞の利用を含む。こうした再プログラムされた多能性または全能性細胞は、制限、皮膚、軟骨、骨、骨格筋、心筋、腎、腎臓、血および造血、血管前駆体および血管内皮、膵β、神経細胞、神経膠、網膜、内耳小胞、腸、肺、細胞(ただし、これらに限定されない)を含む、生体内のあらゆる細胞に分化できる。
特に、再プログラムされた細胞は、繊維弾性の高いまたは傷跡を作ることなく再生可能な皮膚の受精前遺伝子発現パターンを持つ細胞に分化できる。関節の周囲の領域内等、外皮が高レベルの弾性の恩恵を受ける領域に特に対応する哺乳類の胎児の皮膚の皮膚線維芽細胞は、長年、ターンオーバーせずに機能する伸縮性のある微小繊維の新規の複雑な構造を合成することに関与する。加えて、初期胚皮膚は、傷跡を作らずに再生することができる。本発明の再プログラムされた細胞から生成される胚発達のこの時点からの細胞は、通常のエラスチン構造の形成を含む皮膚の傷跡のない再生を促進するうえで有用である。これは、皮膚の著しい弾力線維分解によって皮膚のたるみおよびしわを含む加齢による外見が生じることがある、通常のヒトの加齢に伴う症状の治療、または光線性の皮膚損傷に特に有用である。
本発明の別の実施形態では、再プログラムされた細胞を、網膜色素上皮、造血前駆体および血管芽細胞前駆細胞、さらに、外胚葉、中胚葉、および内胚葉の多くのその他の有用細胞型等のその他の治療的に有用な細胞を生み出すために、1つもしくは複数の分化誘導物質に接触させる。こうした誘導物質には、インターロイキン−αA、インターフェロン−αA/D、インターフェロン−β、インターフェロン−γ、インターフェロン−γ−誘導タンパク質−10、インターロイキン−1−17、角化細胞発育因子、レプチン、白血病阻害因子、マクロファージコロニー刺激因子、およびマクロファージ炎症性タンパク質−1α、1−β、2、3α、3β、および単球走化性タンパク質1−3,6カイン等のサイトカイン、アクチビンA、アンフィレギュリン、アンジオゲニン、B−内皮細胞発育因子、βセルリン(cellulin)、脳由来の神経栄養因子、ClO、カルジオトロフィン−1、絨毛神経栄養因子、サイトカイン誘発好中球走化性因子−1,エオタキシン、上皮成長因子、上皮好中球活性化ペプチド−78、エリトロポエチン、エストロゲン受容体−α、エストロゲン受容体−β、繊維芽発育因子(酸性および塩基性)、ヘパリン、FLT−3/FLK−2リガンド、神経膠細胞株由来の神経栄養因子、Gly−His−Lys、顆粒球コロニー刺激因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、GRO−α/MGSA、GRO−β、GRO−γ、HCC−I、ヘパリン結合上皮成長因子、肝細胞発育因子、ヘレグリン−α、インスリン、インスリン発育因子結合タンパク質−1、インスリン様発育因子結合タンパク質−1、インスリン様発育因子、インスリン様発育因子II、神経発育因子、ニューロトロフィン−3,4、オンコスタチンM、胎盤発育因子、プレイオトロフィン、RANTES、幹細胞因子、吻口部細胞由来の因子IB、スロモポエチン(thromopoietin)、変換発育因子−(α、β1、2,3,4,5)、腫瘍壊死因子(αおよびβ)、血管内皮発育因子、および骨形態形成タンパク質、17B−エストラジオール、副腎皮質刺激ホルモン、アドレノメデュリン、α−メラニン細胞刺激ホルモン、絨毛膜ゴナドトロピン、コルチコステロイド−結合グロブリン、コルチコステロン、デキサメタゾン、エストリオール、卵胞刺激ホルモン、ガストリン1、グルカゴン、ゴナドトロピン、L−3,3’、5’−トリヨードチロニン、黄体ホルモン、L−チロキシン、メラトニン、MZ−4,オキシトシン、副甲状腺ホルモン、PEC−60、下垂体発育ホルモン、プロゲステロン、プロラクチン、セクレチン、性ホルモン結合グロブリン、甲状腺刺激ホルモン、サイトロピン放出因子、チロキシン結合グロブリン、およびバソプレシン等のホルモン発現を変化させる酵素およびホルモン拮抗薬、フィブロネクチン、フィブロネクチンたんぱく質分解断片、ラミニン、テネイシン、トロンボスポンジン、およびアグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、コントロイチン硫酸プロテオグリカン、およびシンデカン等のプロテオグリカン等の細胞外マトリクス成分を含むが、これらに限定されない。その他の誘導物質は、本発明の再プログラムされた細胞に由来する細胞を分化させるために、誘導信号を提供するために使用した定義した組織の細胞に由来する細胞または成分を含む。こうした誘導物質細胞は、ヒトの、ヒト以外の哺乳類、または鳥類、特定の病原体を含まない(SPF)胚または成体細胞から生成できる。
本発明の特定の実施形態において、クローン化細胞は、治療的有用性を示すために通常存在する組織に導入させる。例えば、本発明の方法による細胞に由来するクローン化群を、組織に導入できる。特定の他の実施形態では、クローン化細胞を、全身的にまたは治療的有用性が望ましい部位から距離をおいて導入する。こうした実施形態において、クローン化細胞は、距離をおいた場所でも機能し、または所望の部位に生成され(honed)てもよい。
本発明の特定の実施形態においては、本発明の方法で生成するクローン化細胞を、その他の多能性幹細胞の分化の誘発に利用する。遺伝子発現の胚パターンを維持しながら体外に増殖可能な単一細胞由来の細胞群の生成は、その他の多能性幹細胞の分化の誘発において有用である。細胞誘導は、初期胚の分化を指示するよくある手段である。多くの医学的に有用な可能性を持つ細胞型は、脊髄神経細胞、心臓細胞、膵β細胞、および成体型(definitive)造血細胞を含む、通常の胚発達時の誘導信号による影響を受ける。遺伝子発現の胚パターンを維持しながら体外増殖可能な単一細胞由来の細胞群を、その他の多能性幹細胞が所望の細胞または組織型となるよう分化するために、種々の体外、胚内、または体内培養の状態で培養することができる。
任意の所望の分化した細胞型を得るために、被検体の胚または幹様細胞を使用できる。こうした分化したヒト細胞の治療的利用は他に類がない。例えば、骨髄移植が必要な医療的治療においてヒトの造血幹細胞を使用できる。こうした手順を、多くの疾病、例えば、卵巣癌および白血病等の末期癌、およびAIDS等の免疫システムに関与する疾病を治療するために使用する。例えば、癌またはAIDS患者の成人の体細胞、例えば、除核卵母細胞を有する上皮細胞またはリンパ球(例えば、ウシ卵母細胞)を融合し、前述のように胚または幹様細胞を取得し、造血幹細胞が得られるまで分化に有利に働く状態でこうした細胞を培養することで、造血幹細胞が得られる。こうした造血細胞は、癌およびAIDSを含む疾病の治療に使用できる。
代替として、神経障害を抱える患者からの成人の体細胞は、除核動物卵母細胞、例えば、除核霊長類またはウシ卵母細胞、ヒトの胚またはヒトの胚から得られる幹様細胞と融合させることができ、こうした細胞は、神経細胞株を生成するために分化の状態で培養できる。こうしたヒトの神経細胞の移植によって治療可能な特定の疾病は、一例として、中でもパーキンソン病、アルツハイマー病、ALSおよび脳性まひを含む。パーキンソン病の特定のケースにおいて、移植された胎児脳神経細胞が周囲の細胞との適切に接続し、ドーパミンを生成させることが明らかになっている。これによって、パーキンソン病の症状が長期的に好転することができる。
分化した細胞の特定の選定を可能にするために、誘導プロモータを介して発現させた選択可能なマーカーをドナー細胞に導入することができる。そして、それにより、分化を誘導する場合の特定の細胞系譜の選択または充実を可能にする。例えば、造血細胞選定のためにCD34−ネオを、筋細胞のためにPwL−ネオを、交感神経細胞のためにMash−1−ネオを、大脳皮質等の灰白質のヒトのCNS神経細胞のためにMaL−ネオを使用することができる。
本発明の大きな利点は、移植に適した同質遺伝子のまたはシナージェニックのヒト細胞を原則的に制限なく供給できることである。したがって、現在の移植方法、すなわち、宿主対グラフトまたはグラフト対宿主の拒絶のために起こる可能性のある移植された組織の拒絶に関連する大きな課題を未然に防ぐ。従来、拒絶は、シクロスポリン等の拒絶反応抑制薬の投与によって、防止または低減される。しかしながら、こうした薬剤は例えば、免疫抑制、発がん性の特性等の大きな好ましくない副作用の影響があり、さらに、非常に高価である。本発明は、シクロスポリン、イムラン、FK−506、グルココルチノイド、およびラパマイシン等の拒絶反応抑制薬、およびその誘導体の必要性を排除する、または少なくとも大きく低減するものである。
実施例の方法による、同質遺伝子の細胞療法によって治療可能なその他の疾病および状態は、脊髄損傷、多発性硬化症、筋ジストロフィー、糖尿病、肝臓疾病、すなわち、高コレステロール血症、心臓病、軟骨置換、火傷、脚の腐敗(ulcers)、胃腸病、血管の病、腎臓病、尿道病、および加齢に関連する疾病および症状を含む。
クローン胚から哺乳類のクローンを作成するための方法が公知である。哺乳類のクローン作成に使用する2つの主な手順は、Roslin法およびHonolulu法である。これらの手順は、1996年のScotlandのRoslin Instituteにおけるヒツジのドリー(Campbell、K.H.et al.(1996)Science 380:64−66)および1998年のHonoluluのUniversity of Hawaiiにおけるマウスのキュムリナ(Wakayama,T.et al.(1998)Science 394:369−374)の生成にちなんで名づけられた.
他の実施形態では、本発明の方法は、親の胚として使用可能なクローン化卵割期胚または桑実胚期胚を生成するために使用可能である。こうした親の胚は、ES細胞を発生させるために使用可能である。例えば、割球(1、2、3、4の割球)はこうした親の胚から除去または生検することができ、こうした割球はES細胞を生成するために使用できる。
割球培養
単離されたヒトの割球を多能性胚幹細胞へ増殖させることを誘発させようとした以前の試みは、失敗している(Geber S.et al.,Hum.Reprod.10:1492−1496(1995))。本発明は、本明細書中で開示する新規の方法を用いて、胚の生存率に影響を与えることなく、胚から幹細胞を生成できるという発見に一部基づいている。一実施形態では、これらの方法は、胚を破壊することなく(そうでなければそれらの生存率を大きく変えてしまう)胚から単一割球を単離させるために、移植前の遺伝子診断(PGD)において現在使用されているものと関連する体外技術を利用する。本明細書中に説明するように、多能性ヒトの胚幹(hES)細胞および細胞株は、胚の通常の発達から誕生までを妨げることなく、胚から除去された単一割球から生成できる。
本明細書中に記載する方法には、幹細胞研究および発達生物学の分野を発展させる、多数の重要な用途がある。ES細胞、ES細胞株、TS細胞および細胞株、およびそこから分化した細胞は、基本的な発達生物学の研究のために利用可能であり、多数の疾病および症状の治療において治療的に利用可能である。加えて、これらの細胞は、これらの細胞の発育、分化、生存、または移植を調整するために使用可能な因子および状態を特定するために、スクリーニングアッセイで利用可能である。特定された因子は、細胞挙動を調整するために体外および体内で使用可能であり、細胞的または非細胞的治療の基礎を形成できる。
本明細書中に記載する本発明を完全に理解するために、以下の発明を実施するための形態について述べる。
他に定義していない限り、本明細書中で使用する全ての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する業種の当業者によって通常理解されるものと同じ意味を有する。本明細書中に記載するものと同様または同等の方法および材料を本発明または本発明の試験において使用することができるが、適した方法および材料について以下に記載する。材料、方法および実施例は例示を目的とするにすぎず、制限することを意図するものではない。
全ての文書、特許、特許文書および出願および本明細書中で述べられるその他の文書は、その全体を、参照として組み込む。
この明細書中において、「含む」という語あるいは「含む」または「含んだ」等の変形は、述べられた整数または整数のグループの含有を示唆するが、その任意の他の整数または整数群の排除は示唆しないと理解されよう。
本明細書中で使用する「1つ(a)」および「1つ(an)」という冠詞は、冠詞の文法的な目的語の1つまたは2つ以上(すなわち、少なくとも1つ)を指す。一例として、「要素」は、1つの要素または2つ以上の要素である。
胚から得られた少なくとも1つの割球(例えば、1、2、3、4等)を指すために、全体において「割球」という用語を使用する。割球の体外培養時において生成される細胞を指すために、「割球由来の増生」と置き換え可能に、「2つ以上の割球クラスタ」という用語を使用する。例えば、胚から割球が得られ、最初に培養した後、概して (さらに割球由来の増生として知られる)2つ以上の割球のクラスタを生成するために少なくとも一度分割する。該クラスタはさらに、胚または胎児細胞で培養することができる。究極的には、割球由来の増生は分割を継続する。これらの構造から、ES細胞、TS細胞、および部分的に分化した細胞型は、培養方法の実行中に発達する。
上述したように、本発明は、胚を必ずしも破壊することなく、ES細胞、ES細胞株、および初期胚の単一割球から分化した細胞型を発生させるための方法を提供する。本方法の種々の特徴について、以下に詳細に記載する。また、種々の態様の全ての組み合わせおよび上記で詳述された本発明の実施形態について、検討する。
割球の除去
割球は、桑実胚の圧縮(compaction)前、桑実胚の圧縮中、桑実胚の圧縮直後、胞胚腔の形成前または胚盤胞期を含むがこれに限定されない、移植前の種々の発達段階において、胚から除去できる。特定の実施形態において、割球(1つの割球、2つの割球、または2つより多い割球)を4−16細胞期、または4−10細胞期、または4−8細胞期に胚から除去する。
一実施形態では、本発明は胚幹細胞を発生させる胚盤胞の生検のための方法を提供し、胚盤胞の残りを移植することで、妊娠および後に生児出生が生じる。この実施例において、当業者に公知の任意の手段によって胚盤胞から透明帯を除去し、次いで、胚盤胞の生検を行なった。
別の実施形態では、ヒトのES細胞の誘発に関連する議論は、単一割球を胚から除去する着床前遺伝子診断(PGD)で使用する技術と同様の技術を用いることによって、なんとか避けられている。一実施形態では、単一割球を、桑実胚の圧縮前に除去する。生検がなされた割球は、細胞分裂を実行し、遺伝子試験のために1つの子孫細胞を使用できるようにされており、ヒトの幹細胞を発生させるために残りの細胞を使用する。生検がなされた胚は、さらに、胚盤胞期で移植、または後で移植するために凍結することができる。
特定の実施形態において、生検(例えば、胚からの割球の除去)は、2つの期で構成される。第1の期は、孔を生成し、またはいくつかの例では、胚の周囲の透明帯を完全に除去する。孔が作成されると、細胞を(好ましくは、1つまたは2つ)、次いで、ヒトの胚から除去できる。特定の好適な実施形態において、本方法は、透明帯における抽出孔の除去または生成を含み、物理的な操作、化学的治療および酵素的消化等の1つもしくは複数の技術によって実行できる。利用可能な例示的な技術には、以下のものを含む。
部分的ゾーン解離(PZD:):マイクロピペットを用いた、透明帯の部分的解離
透明帯開孔法:タイロード酸の部分的消化による透明帯の化学的開口
透明帯開孔法:プロナーゼまたはその他のプロテアーゼによる部分的な消化による、透明帯の酵素的開口部
透明帯薄層化:タイロード酸またはレーザによる透明帯の薄層化
レーザによる透明帯の点状の開口、
ピエゾ極微操作装置による透明帯の点状の機械的開口
一実施形態を説明するために、8−10細胞期胚において該手順を実行する。胚を、固定ピペットでこれを固定することで、鉱物油下の生検培地の液滴に配置する。補助孵化(assistant hatching)ピペットによって酸性化したタイロード溶液(Sigma,St.Louis,Mo.63178)を放出することにより、透明帯を部分的に消化する。孔が作成されると、細胞(割球)を、孔を通じて吸引することが可能である。
別の実施形態を概説するために、胚盤胞の透明帯は、プロナーゼ等の酵素の1つもしくは複数の酵素または混合物による治療によって、少なくとも一部を消化できる。完全な透明帯による胚盤胞の簡単なプロナーゼ(σ)治療により、透明帯が除去される。プロナーゼと同一または同様のプロテアーゼ活性を有するその他のプロテアーゼ型をさらに使用してもよい。
単一割球はさらに、Ca++/Mg++を含まないPBSにおいて透明帯が剥離した胚を分けることにより、得ることができる。
本発明はさらに、単一割球を単離する新規かつより効率的な方法を提供する。胚は固定し、固定した胚を次いで、単一割球が胚盤胞から放出されるまで、軽くたたく。この方法はヒトの胚に限らず、非ヒトの哺乳類、マウス、ウサギ、ブタ、ウシ、ヒツジ、イヌおよび霊長類等の非ヒトの胚を制限なく含むその他の種の胚において、実行することができる。
胚は、当業者に公知の任意の手段によって固定化することができる。一実施形態では、胚をマイクロピペットを用いて固定化し、マイクロピペットホルダを、割球を単離するために軽くたたく。別の実施形態では、胚は、カルシウムおよびマグネシウムを含まない培地において培養する。胚は二細胞期〜16細胞期からのものであってもよい。一実施形態では、胚は、4細胞期〜10細胞期である。別の実施形態では胚は6細胞〜8細胞期胚である。さらに別の実施形態において、胚は8細胞〜10細胞期胚である。特定の実施形態において、タッピングは、実質的に残りの胚の生存性を低下させることなく少なくとも1つの割球を除去するために十分な力を生成することを含む。例えば、少なくとも1日間残りの胚を培養し、残りの胚が培養中に分割を継続できることを確認することで、生存の維持を示すことができる。
前述の方法のいずれかを、胚から割球(1つの割球または2つ以上の割球)を得るために使用できる。割球の除去を促進するために、それのみでまたは別の方法と組み合わせて、特定の方法を用いることができる。
特定の実施形態において、胚は哺乳類の胚である。特定の実施形態において、哺乳類の胚はヒトの胚である。例示的な哺乳類には、マウス、ラット、ウサギ、ウシ、イヌ、ネコ、ヒツジ、ハムスター、ブタ、非ヒトの霊長類、およびヒトを含むが、これに限定されない。
前述のいずれかの特定の実施形態においては、割球を、胚の残りの部分を破壊することなく、胚から除去する。残りの胚(胚から除去した割球を差し引いたもの)は、培養および/または低温保存することができる。特定の実施形態において、残りの胚は、残りの胚が分割を継続できる(例えば、依然として生存能力のある)ことを確認するために十分な時間培養し、および次いで、生存能力が確認されると、残りの胚を低温保存する。特定の他の実施形態では、残りの胚を迅速に低温保存する。
特定の他の実施形態では、複数の割球を単胚から除去し、胚は複数の割球の除去時または除去後に破壊する。複数の割球を、例えば、初期の割球培養時における複数の割球の凝集によって、1つの実験で共に使用できる。代替として、複数の割球は、株の単胚から生成される細胞種または細胞株の数を最大化させる別々の実験に使用可能である。
割球が得られる胚は、生殖法または無性生殖的方法により生成することができる。特定の実施形態において、胚は、卵子の精子との受精によって発生する。特定の他の実施形態では、胚を、体細胞核移植、単為生殖、雄核発生、またはその他の生殖技術によって生成する。生殖技術によって生成された胚は、受精によって生成される胚と同一に見えないことがあることに留意されたい。しかしながら、外見の違いにもかかわらず、胚という用語は、有性生殖の産物および受精またはその他の生殖手段を含むように意図されている。
割球の培養およびES細胞の生成
胚から除去されると、単離された割球は、任意の型の培地、例えばQuinnの卵割培地(Cooper Surgical Inc.Cat #ART1529)等の胚培地で、はじめに培養することができる。胚の発育サポートする任意の培地は、任意の商業的な処方を、制限なく含んで使用することができる。本明細書中で使用しているように、「胚培地」という用語は、培養中の割球(特にヒトの割球)の生存を促進する培地を指すために使用する。特定の実施形態において、胚培地は、5mM未満のグルコースを含む培地である。特定の実施形態において、胚培地は、310mosm未満の浸透圧を有する培地である。特定の他の実施形態では、胚培地は、5mM未満のグルコースを含み、310mosm未満の浸透圧を有する培地である。特定の実施形態において、初期に割球を培養するために使用する培地は、300mosm未満、280mosm未満、または260mosm未満の浸透圧を有し、随意に5mM未満のグルコースを含む。特定の実施形態において、割球の初期の培養に使用する培地は、約260−280mosmの浸透圧を有し、および随意に5mM未満のグルコースを含む。なお、割球を初期に培養するために使用する培地におけるグルコースの浸透圧および特定の濃度にかかわらず、培地に、典型的には商業的な培地製剤で見られるような抗生物質、ミネラル、アミノ酸、およびその他の因子をさらに添加できることに留意されたい。
割球は初期のうちは、標準的なES細胞培地においてうまく発育しないことがある。しかしながら、本明細書に詳細に記載しているように、割球が、特定の胚または胎児細胞が存在する場合に培養された、および/または1回もしくは複数回分割できるようになっていると、割球のクラスタはES細胞培地において随意に培養することができ、または、培地を徐々に置き換えることによって、胚培地からES細胞培地へゆっくりと移植できる。本明細書中で使用しているように、「ES細胞培地」という用語は、ES細胞培養中の保持を促進する培地を指すために用い、および、割球クラスタが継続して分割してES細胞、ED細胞等を生成するときに割球クラスタを培養するために使用することができる。こうした培地は、ES細胞のために少なくともいくらか最適化される。特定の実施形態において、ES細胞培地は、少なくとも5mMグルコース(比較的多いグルコース)を含む。特定の他の実施形態では、ES細胞培地は、少なくとも310mosmの浸透圧を有する。特定の他の実施形態では、培地は少なくとも5mMのグルコースを含み、少なくとも310mosmの浸透圧を有する。特定の実施形態において、この培地は、少なくとも320mosmの浸透圧を有し、または少なくとも330mosm、および随意に少なくとも5mMのグルコースを含む。特定の実施形態において、この培地は約310−340mosmの浸透圧を有し、随意に、少なくとも5mMのグルコースを含む。ES細胞培地は、ES細胞の発育を促進するために当業者に公知の因子を添加してもよく、該培地は、抗生物質、ミネラル、アミノ酸、および典型的には商業的な培地処方で見られるようなその他の因子を含んでもよい。特定の実施形態において、ヒト前核期胚は、Quinnの卵割培地(Cooper Surgical)で培養する。
特定の実施形態において、ヒト前核期胚は8細胞期まで培養させる。特定の実施形態において、該前核期胚は、約二細胞期、4細胞期、または16細胞期まで培養できる。特定の実施形態において、該前核期胚は、2細胞期および4細胞期の間、二細胞期および8細胞期の間、二細胞期および16細胞期の間、4細胞期および8細胞期の間、4細胞期および16細胞期の間、または8細胞期および16細胞期の間で培養できる。特定の実施形態において、胚を、0.05%PVAを添加したCa++およびMg++を含まないリン酸緩衝生理食塩水で予備培養する。特定の実施形態において、胚を、室温で約5分、10分、15分、20分、25分、30分、5−10分、5−15分、5−30分、10−15分、10−30分、または15−30分予備培養する。特定の実施形態において、胚を、操作のためにQuinnのヘペス培地に移動させる。
特定の実施形態においては、個々の割球を、PIEZOを用いて胚から単離する。特定の実施形態においては、生検ピペットを挿入する前に、孔(直径500μm)を透明帯に作成する。特定の実施形態において、いくつかのPIEZOパルスを加えることによって、小型(20μm)ピペットを用いて該孔を生成できる。特定の実施形態において、生検ピペット(500μm)は、緩やかな陰圧を加えている割球を補足ために、該孔に挿入する。特定の実施形態において、該割球の2/3が該ピペット内にある場合に該割球を引っ張りだす。特定の実施形態において、該割球の1/3、1/2、または3/4がピペット内にあり、特定の実施形態において、該割球の1/3〜1/2、1/3〜2/3、1/3〜3/4、1/2〜2/3、1/2〜3/4、または2/3〜3/4がピペット内にある。
特定の実施形態において、生検後、親の胚および割球を元の培養液滴(Quinnの卵割培地)に戻し、12時間〜18時間、共に培養できる。特定の実施形態において、生検後、親の胚および割球は、元の培養液滴(Quinnの卵割培地)に戻し、約6時間〜12時間、6時間〜18時間、6時間〜24時間、12時間〜18時間、12時間〜24時間、または18時間〜24時間、共に培養できる。特定の実施形態において、親の胚は胚盤胞培地(Quinnの胚盤胞培地)に戻す。特定の実施形態において、割球は、MEFを含む小量の培養液滴(50μl)に再移植する。特定の実施形態において、割球培地に、ラミニン、フィブロネクチン、またはマトリゲルを添加できる。特定の実施形態において、割球を、約3、4、5、6、7または8日間培養できる。特定の実施形態において、割球は、同一の培地においておよそ20細胞から成る細胞塊を形成するまで培養させる。特定の実施形態において、GFP ES細胞培養滴を、2つの培地を共に混合させるために割球培養滴と融合できる。特定の実施形態において、割球塊のいくつかまたは全てを同一の培養液滴において、約12時間、18時間、24時間、36時間または48時間後に除去し、播くことができる。
特定の実施形態において、ヒトまたはその他の哺乳類の胚から割球を得、胚培地で培養する。好ましくは、割球は、少なくとも1日間または割球が少なくとも一度分割するまで胚培地で培養させる。しかしながら、割球は、1日間よりも多く(少なくとも2,3,4日間等)胚培地において培養でき、および/または該割球のクラスタを生成させるために分割前に胚または胎児細胞と接触させて培養できる。胚培地で培養する場合、該割球は、1回以上分割、または2つ以上の割球のクラスタを生成できる。さらに割球のクラスタ培養には、その子孫と共に割球の培養を含む。特定の実施形態において、該割球は分割し、子孫は集団として培養する。
一実施形態では、割球は、微小液滴(microdrop)で培養することができる。各微小液滴は、単一割球または複数の割球を含むことができる。少なくとも約1日後、少なくとも2−3日間、または少なくとも4日間、培養された割球は分割し、小胞または凝集塊を形成できる。胚細胞との直接的または間接的な接触前に割球を培養する利点は、胚細胞の割球の過成長を防ぐことができる、ということがある。
2つ以上の割球クラスタを発生させるために割球を最初に培養した後、2つ以上の割球の培養クラスタは、胚または胎児細胞と、または代替として、胚または胎児細胞がない場合に割球の成熟をさらに促進する培地と、直接的または間接的に接触させる。こうした培地には、胚または胎児細胞で調整済みの培地(調整済みの培地)または割球の成熟を促進する発育因子またはサイトカインが添加された培地を含む。特定の実施形態においては、培地に、ACTH(副腎皮質刺激ホルモン)を添加する。
胚または胎児細胞との直接的または間接的培養を使用する実施形態のために、胚または胎児細胞は、例えば、哺乳類から生成してもよい。特定の実施形態において、胚または胎児細胞はマウスまたはヒト細胞である。例示的な胚または胎児細胞には、胚幹(ES)細胞(胚盤胞、割球、またはその他の方法によって生成した、および体細胞核移植またはその他の有性生殖を用いて生成した)、胚生殖細胞、胚癌細胞、胎盤細胞、栄養膜/栄養膜細胞、栄養膜幹細胞、始原生殖細胞胚生殖細胞、羊膜流体細胞、羊膜幹細胞、胎盤細胞、胎盤幹細胞、および臍帯細胞を含むがこれらに限定しない。割球が胚または胎児細胞と直接的または間接的に接触する特定の実施形態において、割球を培養する培地に、さらにACTHまたは割球の成熟を促進するその他の発育因子またはサイトカインを添加する。
使用する場合、該胚または胎児細胞は、細胞の支持層が存在する場合または存在しない場合に増殖できる。または胎児細胞の維持に役立つよう、およびそれらの分化を防ぐために、支持細胞を使用してもよい。特定の胚または使用する胎児細胞に基づいて、胚特定の支持細胞を選択してもよい。例示的な支持細胞には繊維芽支持細胞が含まれるがこれに限定しない。こうした繊維芽支持細胞は、胚または胎児細胞と同一の種から生成してもよく、または異なる種から生成してもよい。同様に、支持細胞および胚または胎児細胞は、割球と同一の種または異なる種から生成してもよい。特定の実施形態においては、支持細胞に照射し、あるいはそうしない場合は、胚または胎児細胞と比較して過剰増殖を阻害するために支持細胞を処理する。例示的な支持細胞は、マウス胚線維芽細胞(MEF細胞)、ヒトの胚線維芽細胞、ヒトの包皮線維芽細胞、ヒトの皮膚線維芽細胞、ヒトの子宮内膜線維芽細胞、ヒトの卵管線維芽細胞、および胎盤細胞を含むがこれに限定されない。その他の動物(哺乳類、ニワトリ等)から由来する同様の細胞型について、さらに説明する。
一実施形態では、支持および/または胚細胞は、割球と同一の胚から生成される自己細胞であるヒト細胞である。
例えば、ノックアウトDMEM(インビトロゲンCat#10829−018)等、ES細胞培地あるいは胚または胎児細胞の増殖をサポートする任意の培地において、胚または胎児細胞を増殖させる。例示的な胚または胎児細胞には既に確立された株等の胚幹細胞、胚癌細胞、マウス胚線維芽細胞、その他の胚様細胞、胚を起源とする細胞または胚を由来とする細胞を含むがこれに限定されず、この多くは当業者に公知であり、American Type Culture Collection Manassas,V20110−2209,USA、および他の源から利用可能である、
胚または胎児細胞は、培養した割球に直接添加することができ、または培養した割球と近接しているが直接接触せずに、増殖できる。種々の直接のおよび間接的共培養システムは、胚または胎児細胞からの因子または信号を培養した割球に提供することを促進することが可能である。本明細書中で使用しているように、「2つ以上の割球の培養されたクラスタの接触」は、直接または間接的な接触または共培養の任意の方法を指す。
特定の実施形態において、2つ以上の割球のクラスタの接触には、割球クラスタの胚または胎児細胞との凝集を含む。特定の他の実施形態では、接触には、細胞が胚または胎児細胞と直接接触するが、これらと凝集しないように、2つ以上の割球の共培養クラスタを含む。他の実施形態では、接触には、細胞が間接的に接触するように、例えば、細胞が直接接触せずに同一の培養容器に保持されるように、または連続した微小液滴として維持されるように、胚または胎児細胞との2つ以上の割球の共培養クラスタを含む。
特定の実施形態において、Chung et al.,Nature(2006)439:216−9に記載されているように、接触は胚細胞で培養された割球を凝集することで実行されないという条件で、本方法は、2つ以上の割球の培養されたクラスタの胚または胎児細胞と直接的または間接的に接触するステップを含む。代替として、割球の培養および胚または胎児細胞の培養液は、間接的に接続または融合させる。これは、例えば、Cooper Surgical ACT# ART4008、パラフィンオイルまたはSquibbのオイル等の軽油下の2滴の間に操作ピペットをひきずることを含む、任意の公知の方法によって実行できる。ガラスの毛管または同様のデバイスを使用することにより、接続を実行できる。培養された割球および胚細胞の間のこうした間接的な接続により、胚培地(割球が培養される)およびES細胞培地(ヒトの胚細胞が増殖する)の漸次的混合が可能になる。別の実施形態では、割球を残りの胚と共培養できる。例えば、該割球は、T細胞接触はできないが細胞分泌因子および/または細胞マトリクス接触は可能である、最小液滴培養システムまたは当業者に公知のその他の培養システムにおいて、残りの胚と共培養させる。該微小液滴の容量は、例えば、信号を強化するために50マイクロリットルから約5マイクロリットルへ、低減できる。別の実施形態では、胚細胞は、例えば、非ヒトの霊長類またはマウス等、ヒト以外の種によるものとしてもよい。
特定の実施形態において、1つの割球、2つ以上の割球のクラスタ、および胚または胎児細胞の培養に使用する特定の培地処方は、種に応じて少し変えてもよい。加えて、初期の割球培養が、割球の培養クラスタまたは胚細胞に使用するものと異なる培地処方によって恩恵を受けるかどうかも、種に応じてわずかに変化するかもしれない。
特定の実施形態において、割球を別々に培養するために使用する培地および胚または胎児細胞を培養するために使用する培地は、必ずしも同一ではない。培地が異なる実施形態において、割球または割球のクラスタが、割球が最初に培養される培地と異なる培地に最初に接触する時期があってもよい(例えば、細胞は胚または胎児細胞を培養した培地にゆっくり接触させる)。こうした実施形態において、細胞のクラスタおよび細胞増生を生じさせるために何度か分割している、2つ以上の割球のクラスタは、(例えば培地を交換することにより)順次移動させることができ、ES細胞培地の特性を有する培地で培養できる。
約3−4日間後、該割球は、ES細胞の特性を示す。具体的には、細胞が分割を継続し、および割球子孫クラスタ、種々の細胞型が現れ、表現型として特定できる。出現する細胞型には栄養外胚葉、ES細胞、および部分的または最終分化したED細胞がある。このため、これらの方法は、ES細胞、TS細胞またはその他の栄養外胚葉細胞、またはED細胞を生成するために使用可能である。任意の特定の理論に縛られることを意図するわけではないが、数日または数週が経過するうちに、おそらく、胚または胎児細胞または細胞外マトリクスによって分泌される因子のために、培養した割球はES細胞の増殖を示すと考えられている。さらに、割球子孫のクラスタ分割は、いくつかの点において、着床前の胚盤胞の発達時に見られる変化と類似している。このため、これらの培養物において出現する細胞型は、胚盤胞全体またはICMをプレートした場合に見られる細胞型とある程度同じものになる。
特定の実施形態において、割球培養の状態は、細胞の分化を阻害あるいは阻害させない場合には促進することのできる因子との細胞の接触を含んでもよい(例えば、非ES細胞、栄養外胚葉細胞またはその他の細胞型への細胞の分化を防止する)。こうした状態には、培養細胞のヘパリンとの接触または細胞へのOCT−4の導入(培地内のOCT−4の含有等を含む)または細胞における内因性OCT−4の活性化を含むことができる。さらに別の実施形態において、cdx−2の発現は、制限なしにCDX−2 RNAiの割球への導入を含む、当業者に公知の任意の手段によって阻害することにより、TS細胞への割球の分化を阻害する。特定の実施形態において、割球培地に、非ES細胞への分化を阻止するために因子を添加する。特定の実施形態において、非ES細胞への分化を阻止するために、培地にラミニンを添加する。特定の実施形態において、培地に、約2.5μg/ml、5μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/mlまたは20μg/mlのラミニンを添加する。特定の実施形態において、培地に、1−5μg/ml、1−10μg/ml、5−10μg/ml、10−20μg/mlまたは1−20μg/mlのラミニンを添加する。
特定の実施形態において、培地に、密着結合を阻害するための因子を添加する。特定の実施形態において、密着結合を阻害するために、培地にラミニンを添加する。
特定の実施形態において、培地に、栄養外胚葉の分化の経路を阻害するための因子が添加する。特定の実施形態において、栄養外胚葉分化経路を阻害するために、培地にラミニンを添加する
特定の実施形態において、培地に、細胞を脱分極するために因子が添加される。特定の実施形態において、細胞を脱分極するために培地にラミニンを添加する。特定の実施形態において、脱分極は、細胞表面における微絨毛の欠如によって判断する。特定の実施形態において、脱分極は、多層構造を形成するための細胞の堆積によって判断する。
上記で詳述したように、本発明は、胚から得られた割球からES細胞、ED細胞、およびTS細胞を生成する方法を提供する。このアプローチは、割球が得られる胚を必ずしも破壊することなく、ES細胞、ED細胞、およびTS細胞、さらに細胞株を発生させるために使用できる。
割球の培養およびED細胞の生成
依然、胚幹細胞株を生成するために内側細胞質量細胞の長期の培養が用いられた。その後、胚幹細胞は培養され、および条件的に遺伝子操作され、治療のための細胞を生成するために分化するよう誘導された。本明細書中にその全体を組み込まれている米国特許出願第1 1/025,893号(US2005/0265976A1として発行)は、胚幹細胞株を生成せずに、こうした細胞の分化を直接誘発することで、内側細胞質量細胞または桑実胚由来細胞から分化した前駆細胞を生成する方法、および移植治療における前記分化した細胞、組織、および器官の利用について記載する。これらの細胞は胚の細胞から生成され、ES細胞株からは生成されないため、こうした細胞を胚由来(ED)細胞と呼ぶ。例えばマウスES細胞株を生殖系列細胞に分化させる方法の使用等、ED細胞は、当業者に公知の技術を用いて生殖系列細胞へ容易に分化可能であるため、割球由来のED細胞は、公知の方法を用いて生成したヒトのES細胞よりもより広い分化の可能性を有する。対照的に、内側質量細胞に由来するヒトのES細胞株は、生殖系列細胞への分化が可能であると考えられていない。この現象はブタ、ウシ、ニワトリおよびラット等の動物における内側質量細胞から生成されるES細胞で見られており、これは、生殖株は分化において分岐する最初の細胞株の1つであるという事実によるものと考えられる。
本発明の方法のいくつかにおいて、少なくとも2つの細胞を有する胚から生成された、胚が桑実胚を圧縮する発達期に入る前の割球を、次いで、細胞療法および移植のための細胞、組織、および器官の生成に用いられる前駆細胞へ分化するよう直接誘発させる。所望に応じて、例えば、桑実胚または胚盤胞を生成するために核移植前に体細胞へ、または前記体細胞の再プログラム前に体細胞へ、前記体細胞の再プログラムが可能な因子を持つ前記体細胞のDNAの並置によって未分化の細胞へ、またはこれらの方法を使用して生成したES細胞株へ、遺伝子操作を導入できる。US2004199935号として公開された米国特許出願第10/831,599号、2006年8月3日出願のPCT/US06/30632号、および米国仮特許出願第60/705,625号、第60/729,173号および第60/818,813号を参照されたく、参照することによりそれらの全体を本明細書に組み込む。したがって、本発明の分化した前駆細胞は胚幹細胞、または胚生殖細胞の多能性を有しておらず、本質的に、組織に特異的な部分的または完全に分化した細胞である。これらの分化した前駆細胞は、3つの胚胚葉、すなわち、内胚葉、中胚葉、および外胚葉のいずれかによる細胞を生じさせることができる。例えば、分化した前駆細胞は出生前の遺伝子発現パターンを持つ骨、軟骨、平滑筋、真皮に分化でき、傷跡の残らない傷の修復、および造血または血管芽細胞(中胚葉)、決定的内胚葉、肝臓、原腸、膵β細胞、および気道上皮(内胚葉)、または神経細胞、神経膠細胞、毛嚢、または網膜神経細胞および網膜色素上皮を含む眼細胞を促進できる。
さらに、本発明の分化した前駆細胞がテロメラーゼ(TERT)の触媒成分を発現し、不死である必要はなく、または前駆細胞が霊長類の胚幹細胞の細胞表面マーカー特性、またはSSEA−3、SSEA−4、TRA−I−60、TRA−I−81、アルカリホスファターゼ活性で陽性、およびSSEA−Iの陰性等の胚幹細胞でみられる細胞表面マーカーを発現する必要はない。さらに、本発明の分化した前駆細胞は胚様体とは異なる、すなわち、胚様体は胚幹細胞から生成されており、一方本発明の分化した幹細胞は割球から生成される。
本発明の分化した細胞は、胚幹細胞の存在しない割球由来細胞を培養することで生成させることが好ましい。例えば、分化誘発因子が存在する場合に割球を培養する、または胚幹細胞の発育が阻害されるように細胞への遺伝子操作を導入することで、未分化の胚幹細胞の増殖を阻害することができる。
哺乳類の割球への発達における割球または細胞同等物のソースとして、任意の脊椎動物の胚を使用できる。ヒトの割球は、特に、ヒト細胞に基づく治療の生成における重要な手段である。元の胚は体外受精によって生成してもよく、通常の有性生殖、人工受精、または配偶子卵管内移植(GIFT)による生殖器官内の受精によって生成してもよく、その後取り出して、体細胞の核移植により生成してもよい。
分化
単離割球のための方法は、既に本明細書中に記載する。単離された割球は、当業者に公知のように、またはその開示は参照することにより本明細書に組み込まれる、係属中の出願、2006年4月11日出願のPCT/US2006/013573号、2006年8月3日出願の米国出願第60/835,779号、2006年4月14日出願の第60/792,224号、2006年5月19日出願の60/801,993号、2006年4月11日出願のPCT/US2006/013519号、米国出願第1/025,893号(US20050265976号として出願)、2005年8月4日出願の国際公開第WO2005/07001 1号、および2006年8月3日出願の国際公開第WO2006/080952号に開示されているように、特定の所望の分化した細胞型の生成に有用な発育因子、血清、ホルモン、細胞外マトリクスの種々の組み合わせを含む分化誘発の状態が存在している場合に分化させるために、直接的に、またはES細胞または細胞株を通じて導入できる(例示的分子のリストについては表1を参照)。例えば、割球またはES細胞は、単一細胞由来の細胞群として単離されたもの等の種々の誘導物質細胞型、または以下の表1に示される因子または因子の組み合わせ等の特定の細胞外マトリクス成分およびその他の分化誘発因子で培養できる。

表1
培養変数
EGFリガンド
1)アンフィレギュリン
2)ベータセルリン
3)EGF
4)エピジェン
5)エピレギュリン
6)HB−EGF
7)ニューレグリン−3
8)NRGlアイソフォームGGF2
9)NRGlアイソフォームSMDF
10)NRG1−α/HRGL−α
11)TGF−α
12)TMEFF1/トモレギュリン−l
13)TMEFF2
14)(上記の1−13を)組み合わせたEGFリガンド

EGF R/ErbB受容体ファミリー
15)EGF受容体
16)ErbB2
17)ErbB3
18)ErbB4
19)(上記の15−18を)組み合わせたEGF/ErbB受容体

FGFリガンド
20)FGF酸性
21)FGF基本
22)FGF−3
23)FGF−4
24)FGF−5
25)FGF−6
26)KGF/FGF−7
27)FGF−8
28)FGF−9
29)FGF−10
30)FGF−11
31)FGF−12
32)FGF−13
33)FGF−14
34)FGF−15
35)FGF−16
36)FGF−17
37)FGF−18
38)FGF−19
39)FGF−20
40)FGF−21
41)FGF−22
42)FGF−23
43)(上記の20−38を)組み合わせたFGFリガンド

FGF受容体
40)FGF R1
41)FGF R2
42)FGF R3
43)FGF R4
44)FGF R5
45)(上記の40−44を)組み合わせたFGF受容体

FGF調節因子
46)FGF−BP

ヘッジホッグ
47)デザートヘッジホッグ
48)ソニックヘッジホッグ
49)インディアンヘッジホッグ
50)(上記の47−49を)組み合わせたヘッジホッグ

ヘッジホッグ調節因子
51)Gasl
52)Hip
53)(上記の51−52を)組み合わせたヘッジホッグ調節因子

IGFリガンド
54)IGF−I
55)IGF−II
56)(上記の54−55を)組み合わせたIGFリガンド

IGF−I受容体(CD221)
57)IGF−IR

GF結合タンパク質(IGFBP)ファミリー
58)ALS
59)IGFBP−4
60)CTGF/CCN2
61)IGFBP−5
62)エンドカン
63)IGFBP−6
64)IGFBP−1
65)IGFBP−rpl/IGFBP−7
66)IGFBP−2
67)NOV/CCN3
68)IGFBP−3
69)(上記の58−68を)組み合わせたGF結合タンパク質ファミリー

受容体チロシンキナーゼ
70)AxI
71)Clq Rl/CD93
72)DDRl
73)Flt−3
74)DDR2
75)HGF R
76)Dtk
77)IGF−II R
78)Eph
79)インスリンR/CD220
80)EphAl
81)M−CSF R
82)EphA2
83)Mer
84)EphA3
85)MSP R/Ron
86)EphA4
87)MuSK
88)EphA5
89)PDGF R α
90)EphA6
91)PDGF R β
92)EphA7
93)Ret
94)EphA8
95)ROR1
96)EphB1
97)ROR2
98)EphB2
99)SCF R/c−kit
100)EphB3
101)Tie−l
102)EphB4
103)Tie−2
104)EphB6
105)TrkA
106)TrkB
107)TrkC
108)VEGF R1/FIt−1
109)VEGF R2/Flk−1
110)VEGF R3/Flt−4
111)(上記の70−110を)組み合わせた受容体チロシンキナーゼ

プロテオグリカン
112)アグリカン
113)ルミカン
114)ビグリカン
115)ミメカン
116)デコリン
117)NG2/MCSP
118)エンドカン
119)オステオアドヘリン
120)エンドレペリン
121)シンデカン−1/CD138
122)グリピカン2
123)シンデカン−3
124)グリピカン3
125)テスティカン 1/SPOCKl
126)グリピカン5
127)テスティカン2/SPOCK2
128)グリピカン6
129)テスティカン 3/SPOCK3
130)ヘパラン硫酸塩プロテオグリカン
131)ヘパリン
132)コンドロイチン硫酸塩プロテオグリカン
133)ヒアルロン酸
134)デルマタン硫酸塩プロテオグリカン

プロテオグリカン調節因子
135)アリルスルファターゼA/ARSA
136)HAPLNl
137)エキソストシン(Exostosin)様2
138)HS6ST2
139)エキソストシン(Exostosin)様3
140)IDS
141)(上記の135−140を)組み合わせたプロテオグリカン調節因子

SCF、Flt−3リガンド&M−CSF
142)Flt−3
143)M−CSF R
144)Flt−3リガンド
145)SCF
146)M−CSF
147)SCF R/c−キット
148)(上記の142−147を)組み合わせた因子

アクチビン
149)アクチビンA
150)アクチビンB
151)アクチビンAB
152)アクチビンC
153)(上記の149−152を)組み合わせたアクチビン

BMP(骨形態形成タンパク質)
154)BMP−2
155)BMP−3
156)BMP−3b/GDF−10
157)BMP−4
158)BMP−5
159)BMP−6
160)BMP−7
161)BMP−8
162)デカペンタプレジック
163)(上記の154−162を)組み合わせたBMP

GDF(増殖分化因子)
164)GDF−1
165)GDF−2
166)GDF−3
167)GDF−4
168)GDF−5
169)GDF−6
170)GDF−7
171)GDF−8
172)GDF−9
173)GDF−10
174)GDF−11
175)GDF−12
176)GDF−13
177)GDF−14
178)GDF−15
179)(上記の164−178を)組み合わせたGDF

GDNFファミリーリガンド
180)アルテミン
181)ノルトリン
182)GDNF
183)ペルセフィン
184)(上記の180−183を)組み合わせたGDNFリガンド

TGF−β
185)TGF−β
186)TGF−β1
187)TGF−β1.2
188)TGF−β2
189)TGF−β3
190)TGF−β4
191)TGF−β5
192)LAP(TGF−β1)
193)潜在TGF−β1
194)(上記の185−193を)組み合わせたTGF−β

その他のTGF−βスーパーファミリーリガンド
195)レフティ(lefty)
196)ノダル(Nodal)
197)MIS/AMH
198)(上記の195−197を)組み合わせたその他のTGF−βリガンド

TGF−βスーパーファミリー受容体
199)アクチビンRIA/ALK−2
200)GFR α−1
201)アクチビンRIB/ALK−4
202)GFR α−2
203)アクチビンRIIA
204)GFR α−3
205)アクチビンRIIB
206)GFR α−4
207)ALK−I
208)MIS RII
209)ALK−7
210)Ret
211)BMPR−IA/ALK−3
212)TGF−βRI/ALK−5
213)BMPR−IB/ALK−6
214)TGF−βRII
215)BMPR−II
216)TGF−βRIIb
217)エンドグリン/CD105
218)TGF−βRIII
219)(上記の199−218を)組み合わせたTGF−βファミリー受容体

TGF−βスーパーファミリー調節因子
220)アムニオンレス(Amnionless)
221)GASP−2ΛVFIKKN
222)BAMBI/NMA
223)グレムリン
224)カロンテ(Caronte)
225)NCAM−1/CD56
226)サーベラス
227)ノギン
228)コーディン
229)PRDC
230)コーディン様 1
231)コーディン様 2
232)Smad1
233)Smad4
234)Smad5
235)Smad7
236)Smad8
237)CRIMl
238)クリプト
239)クロスベインレス(Crossveinless)−2
240)クリプティック(Cryptic)
241)SOST
242)DAN
243)潜在TGF−βbpl
244)TMEFF 1/トモレギュリン−1
245)FLRG
246)TMEFF2
247)フォリスタチン
248)TSG
249)フォリスタチン様 1
250)ヴァソリン(Vasorin)
251)GASP−I AVFIKKNRP
252)(上記の220−251を)組み合わせたTGF調節物質

VEGF/PDGFファミリー
253)ニューロピリン−1
254)PlGF
255)P1GF−2
256)ニューロピリン−2
257)PDGF
258)VEGF R1/FIt−I
259)PDGF R α
260)VEGF R2/Flk−1
261)PDGF R β
262)VEGF R3/Flt−4
263)PDGF−A
264)VEGF
265)PDGF−B
266)VEGF−B
267)PDGF−C
268)VEGF−C
269)PDGF−D
270)VEGF−D
271)PDGF−AB
272)(上記の253−271を)組み合わせたVEGF/PDGFファミリー

Dickkopfタンパク質およびWnt阻害因子
273)Dkk−1
274)Dkk−2
275)Dkk−3
276)Dkk−4
277)Soggy−1
278)WIF−I
279)(上記の273−278を)組み合わせた因子

Frizzledおよび関連タンパク質
280)Frizzled−1
281)Frizzled−2
282)Frizzled−3
283)Frizzled−4
284)Frizzled−5
285)Frizzled−6
286)Frizzled−7
287)Frizzled−8
288)Frizzled−9
289)sFRP−1
290)sFRP−2
291)sFRP−3
292)sFRP−4
293)MFRP
294)(上記の280−293を)組み合わせた因子

Wntリガンド
295)Wnt−1
296)Wnt−2
297)Wnt−3
298)Wnt−3a
299)Wnt−4
300)Wnt−5
301)Wnt−5a
302)Wnt−6
303)Wnt−7
304)Wnt−8
305)Wnt−8a
306)Wnt−9
307)WnMOa
308)WnMOb
309)WnMl
310)(上記の295−309を)組み合わせたWntリガンド

その他のWnt−関連分子
311)βカテニン
312)LRP−6
313)GSK−3
314)ROR1
315)クレメン(Kremen)−1
316)ROR2
317)クレメン(Kremen)−2
318)WISP−1/CCN4
319)LRP−I
320)(上記の311−319を)組み合わせた因子

その他の増殖因子
321)CTGF/CCN2
322)NOV/CCN3
323)EG−VEGF/PK1
324)オステオクリン
325)ヘパソシン
326)PD−ECGF
327)HGF
328)プログラニュリン
329)β−NGF
330)トロンボポエチン
331)(上記の321−330を)組み合わせた因子

ステロイドホルモン
332)17β−エストラジオール
333)テストステロン
334)コルチゾン
335)デキサメタゾン

細胞外/膜タンパク質
336)血漿フィブロネクチン
337)組織フィブロネクチン
338)フィブロネクチン断片
339)コラーゲン型I(ゼラチン)
340)コラーゲン型II
341)コラーゲン型III
342)テネイシン
343)マトリクス メタロプロテイナーゼ1
344)マトリクス メタロプロテイナーゼ2
345)マトリクス メタロプロテイナーゼ3
346)マトリクス メタロプロテイナーゼ4
347)マトリクス メタロプロテイナーゼ5
348)マトリクス メタロプロテイナーゼ6
349)マトリクス メタロプロテイナーゼ7
350)マトリクス メタロプロテイナーゼ8
351)マトリクス メタロプロテイナーゼ9
352)マトリクス メタロプロテイナーゼ10
353)マトリクス メタロプロテイナーゼ11
354)マトリクス メタロプロテイナーゼ12
355)マトリクス メタロプロテイナーゼ13
356)ADAM−1
357)ADAM−2
358)ADAM−3
359)ADAM−4
360)ADAM−5
361)ADAM−6
362)ADAM−7
363)ADAM−8
364)ADAM−9
365)ADAM−10
366)ADAM−11
367)ADAM−12
368)ADAM−13
369)ADAM−14
370)ADAM−15
371)ADAM−16
372)ADAM−17
373)ADAM−18
374)ADAM−19
375)ADAM−20
376)ADAM−21
377)ADAM−22
378)ADAM−23
379)ADAM−24
380)ADAM−25
381)ADAM−26
382)ADAM−27
383)ADAM−28
384)ADAM−29
385)ADAM−30
386)ADAM−31
387)ADAM−32
388)ADAM−33
389)ADAMTS−1
390)ADAMTS−2
391)ADAMTS−3
392)ADAMTS−4
393)ADAMTS−5
394)ADAMTS−6
395)ADAMTS−7
396)ADAMTS−8
397)ADAMTS−9
398)ADAMTS−10
399)ADAMTS−11
400)ADAMTS−12
401)ADAMTS−13
402)ADAMTS−14
403)ADAMTS−15
404)ADAMTS−16
405)ADAMTS−17
406)ADAMTS−18
407)ADAMTS−19
408)ADAMTS−20
409)Arg−Gly−Asp
410)Arg−Gly−Asp−Ser
411)Arg−Gly−Asp−Ser−Pro−Ala−Ser−Ser−Lys−Pro
412)Arg−Gly−Glu−Ser
413)Arg−Phe−Asp−Ser
414)SPARC
415)Cys−Asp−Pro−Gly−Tyr−Lle−Gly−Ser−Arg
416)Cys−Ser−Arg−Ala−Arg−Lys−Gln−Ala−Ala−Ser−Lle−Lys−VaL−Ser−Ala−Asp−Arg
417)エラスチン
418)トロペラスチン(Tropelastin)
419)Gly−Arg−Gly−Asp−Ser−Pro−Lys
420)Gly−Arg−Gly−Asp−Thr−Pro
421)ラミニン
422)Leu−Gly−Thr−Lle−Pro−Gly
423)Ser−Asp−Gly−Arg−Gly
424)ビトロネクチン
425)スーパーフィブロネクチン
426)トロンボスポンジン
427)TIMP−1
428)TIMP−2
429)TIMP−3
430)TIMP−4
431)フィブロモジュリン(Fibromodulin)
432)フラボリジン(Flavoridin)
433)コラーゲンIV
434)コラーゲンV
435)コラーゲンVI
436)コラーゲンVII
437)コラーゲンVIII
438)コラーゲンIX
439)コラーゲンX
440)コラーゲンXI
441)コラーゲンXII
442)エンタクチン
443)フィブリリン
444)シンデカン−1
445)ケラタン硫酸塩プロテオグリカン

周囲酸素
446)0.1−0.5%酸素
447)0.5−1%酸素
448)1−2%酸素
449)2−5%酸素
450)5−10%酸素
451)10−20%酸素

動物血清
452)0.1%ウシ血清
453)0.5%ウシ血清
454)1.0%ウシ血清
455)5.0%ウシ血清
456)10%ウシ血清
457)20%ウシ血清
458)10%ウマ血清

インターロイキン
459)IL−1
460)IL−2
461)IL−3
462)IL−4
463)IL−5
464)IL−6
465)IL−7
466)IL−8
467)IL−9
468)IL−10
469)IL−11
470)IL−12
471)IL−13
472)IL−14
473)IL−15
474)IL−16
475)IL−17
476)IL−18

プロテアーゼ
477)MMP−1
478)MMP−2
479)MMP−3
480)MMP−4
481)MMP−5
482)MMP−6
483)MMP−7
484)MMP−8
485)MMP−9
486)MMP−10
487)MMP−11
488)MMP−12
489)MMP−13
490)MMP−14
491)MMP−15
492)MMP−16
493)MMP−17
494)MMP−18
495)MMP−19
496)MMP−20
497)MMP−21
498)MMP−22
499)MMP−23
500)MMP−24
501)カテプシンB
501)カテプシンC
503)カテプシンD
504)カテプシンG
505)カテプシンH
506)カテプシンL
507)トリプシン
508)ペプシン
509)エラスターゼ
510)カルボキシペプチダーゼA
511)カルボキシペプチダーゼB
512)カルボキシペプチダーゼG
513)カルボキシペプチダーゼP
514)カルボキシペプチダーゼW
515)カルボキシペプチダーゼY
516)キモトリプシン
517)プラスミノーゲン
518)プラスミン
519)u−型プラスミノーゲン活性剤
520)t−型プラスミノーゲン活性剤
521)プラスミノーゲン活性剤阻害因子−1
522)カルボキシペプチダーゼZ

アミノ酸
522)アラニン
523)アルギニン
524)アスパラギン
525)アスパラギン酸
526)システイン
527)グルタミン
528)グルタミン酸
529)グリシン
530)ヒスチジン
531)イソロイシン
532)ロイシン
533)リジン
534)メチオニン
535)フェニルアラニン
536)プロリン
537)セリン
538)スレオニン
539)トリプトファン
540)チロシン
541)バリン

プロスタグランジン
542)プロスタグランジンA1
543)プロスタグランジンA2
544)プロスタグランジンB1
545)プロスタグランジンB2
546)プロスタグランジンD2
547)プロスタグランジンE1
548)プロスタグランジンE2
549)プロスタグランジンF1α
550)プロスタグランジンF2α
551)プロスタグランジンH
552)プロスタグランジン12
553)プロスタグランジンJ2
554)6−Keto−プロスタグランジンFIa
555)16,16−ジメチル−プロスタグランジンE2
556)15d−プロスタグランジンJ2
557)(上記の542−556を)組み合わせたプロスタグランジン

レチノイド受容体の作動薬/拮抗薬
558)メトプレン酸
559)オールトランス型レチノイン酸
560)9−シスレチノイン酸
561)13−シスレチノイン酸
562)(上記の558−561を)組み合わせたレチノイド作動薬
563)レチノイド拮抗薬
564)レチノイン酸受容体アイソタイプRARα
565)レチノイン酸受容体アイソタイプRARβ
566)レチノイン酸受容体アイソタイプRARγ
567)レチノイン酸X受容体アイソタイプRXRα
568)レチノイン酸X受容体アイソタイプRXRβ
569)レチノイン酸X受容体アイソタイプRARγ

その他の誘導物質
570)植物レクチン
571)細菌レクチン
572)フォルスコリン
573)ホルボールミリスチン酸アセテート
574)ポリ−D−リジン
575)1,25−ジヒドロキシビタミンD
576)インヒビン
577)ヘレグリン
578)グリコーゲン
579)プロゲステロン
580)IL−I
581)セロトニン
582)フィブロネクチン−45kDa断片
583)フィブロネクチン−7OkDa断片
584)グルコース
585)βメルカプトエタノール
586)ヘパリナーゼ
587)下垂体抽出物
588)絨毛膜ゴナドトロピン
589)副腎皮質刺激ホルモン
590)チロキシン
591)ボンベシン
592)ニューロメジンB
593)ガストリン放出ペプチド
594)エピネフリン
595)イソプロテレノール
596)エタノール
597)DHEA
598)ニコチン酸
599)NADH
600)オキシトシン
601)バソプレシン
602)バソトシン
603)アンジオテンシンI
604)アンジオテンシンII
605)アンジオテンシンI変換酵素
606)アンジオテンシンI変換酵素阻害因子
607)コンドロイチナーゼAB
608)コンドロイチナーゼC
609)脳ナトリウム利尿ペプチド
610)カルシトニン
611)カルシウムイオノフォアI
612)カルシウムイオノフォアII
613)カルシウムイオノフォアIII
614)カルシウムイオノフォアIV
615)ブラジキニン
616)アルブミン
617)プラスモナート(Plasmonate)
618)LIF
619)PARP阻害因子
620)リゾホスファチジン酸
621)(R)−METHANANDAMIDE
622)1,25−ジヒドロキシビタミンD3
623)1,2−DIDECANOYL−グリセロール(10:0)
624)1,2−DIOCTANOYL−SN−グリセロール
625)1,2−DIOLEOYL−グリセロール(18:1)
626)10−ヒドロキシカンプトテシン
627)11,12−エポキシエイコサトリエン酸(EPOXYEICOS ATRIENOIC ACID)
628)12(R)−HETE
629)12(S)−HETE
630)12(S)−HPETE
631)12−メトキシドデカン酸(METHOXYDODECANOIC ACID)632)13(S)−HODE 633)13(S)−HPODE
634)13,14−DIH YDRO−PGEl
635)B−ケトオクタデカジエン酸(KETOOCTADECADIENOIC ACID)
636)14,15−エポキシエイコサトリエン酸(EPOXYEICOS ATRIENOIC ACID)
637)1400W
638)15(S)−HETE
639)15(S)−HPETE
640)15−ケトエイコサテトラエン酸(KETOEICOSATETRAENOIC
ACID)
641)17−アリルアミノ−ゲルダナマイシン
642)17−オクタデカン酸(OCTADECYNOIC ACID)
643)17−PHENYL−TRINOR−PGE2
644)1−ACYL−PAF
645)1−ヘキサデシル−2−アラキドノイル(ARACHIDONOYL)−522)
646)グリセロール
647)1−ヘキサデシル−2−メチルグリセロ(METHYLGLYCERO)−3 PC
648)1−ヘキサデシル−2−O−アセチル(ACETYL)−グリセロール
649)1−ヘキサデシル−2−O−メチル−グリセロール
650)1−オクタデシル(OCTADECYL)−2−メチルグリセロ(METHYLGLYCERO)−3PC
651)L−オレオイル(OLEOYL)−2−アセチル(ACETYL)−グリセロール
652)1−ステアロイル(STEAROYL)−2−リノレオイル(LINOLEOYL)−グリセロール
653)1−ステアロイル(STEAROYL)−2−アラキドノイル(ARACHIDONOYL)−グリセロール
654)2,5−ジ第三ブチルヒドロキノン
655)24(S)−ヒドロキシコレステロール
656)24,25−ジヒドロキシビタミンD3
657)25−ヒドロキシビタミンD3
658)2−アラキドノイル(ARACHIDONOYL)グリセロール
659)2−フルオロパルチミン酸
660)2−ヒドロキシミリスチン酸(HYDROXYMYRISTIC ACID)
661)2−メトキシアンチマイシン A3
662)3,4−ジクロロイソクマリン(dichloroisocoumarin)
663)グランザイムB阻害因子
664)4−アミノピリジン(AMINOPYRIDINE)
665)4−ヒドロキシフェニルレチナミド(HYDROXYPHENYLRETINAMIDE)
666)4−オクサテトラデカン酸(OXATETRADECANOIC ACID)
667)5(S)−HETE
668)5(S)−HPETE
669)5,6−エポキシエイコサトリエン酸(EPOXYEICOSATRIENOIC ACID)
670)5,8,11,14−エイコサテトライン酸
671)5,8,11−エイコサトリイノン酸
672)5−ヒドロキシデカン酸(HYDROXYDECANOATE)
673)5−ヨードツベルシジン(iodotubercidin)
674)5−ケトエイコサテトラエン酸(KETOEICOSATETRAENOIC ACID)
675)5’−N−エチルカルボキサミドアデノシン(NECA)
676)6,7−ADTN HBr
677)6−ホルミルインドロ[3,2−B]カルバゾール
678)7,7−ジメチルエイコサジエン酸
679)8,9−エポキシエイコサトリエン酸(EPOXYEICOSATRIENOIC ACID)
680)8−メトキシメチル−IBMX
681)9(S)−HODE
682)9(S)−HPODE
683)9,10−オクタデセノアミド
684)A−3
685)AA−861
686)アセチル(N)−s−farnesyL−L−システイン
687)アセチル(ACETYL)−ファルネシル(FARNESYL)−システイン
688)Ac−Leu−Leu−Nle−CHO
689)アコニチン(ACONITINE)
690)アクチノマイシン(actinomycin) D
691)アドレン酸(ADRENIC ACID)(22:4,n−6)
692)1mM
693)AG−1296
694)AGl 478
695)AG213(チロホスチン47)
696)AG−370
697)AG−490
698)AG−879
699)AGC
700)AGGC
701)Ala−Ala−Phe−CMK
702)アラメチシン
703)アルレスタチン
704)AM 92016
704)AM−251
706)AM−580
707)アマンチジン
708)アミロライド(AMILORIDE)
709)アミノ−1,8−ナフタルイミド[4−アミノ−1,8−522)ナフタルイミド]
710)アミノベンズアミド(3−ABA)[3−522)アミノベンズアミド(3−ABA)]
711)アミオダロン(AMIODARONE)
712)アナンダミド(ANANDAMIDE)(18:2,n−6)
713)アナンダミド(ANANDAMIDE)(20:3,n−6)
714)アナンダミド(ANANDAMIDE)(20:4,n−6)
715)アナンダミド(ANANDAMIDE)(22:4,n−6)
716)アニソマイシン
717)アフィディコリン
718)アラキドナミド(ARACHIDONAMIDE)
719)アラキドン酸(ARACHIDONIC ACID)(20:4,n−6)
720)アラキドノイル(ARACHIDONOYL)−PAF
721)アリストロキン酸
722)アルバニル(Arvanil)
723)アスコマイシン(FK−520)
724)B581
725)BADGE
726)バフィロマイシン Al
727)BAPTA−AM
728)BAY 11−7082
729)BAY K−8644
730)ベンザミル(BENZAMIL)
73I)ベプリジル(BEPRIDIL)
732)ベスタチン
733)β−ラパコン
734)ベツリン酸
735)ベザフィブラート
736)ブレビスタチン
737)BML−190
738)Boc−GVV−CHO
739)ボンクレキン酸
740)ブレフェルジンA
741)ブロモ−7−ニトロインダゾール[3−ブロモ−7−ニトロインダゾール]
742)ブロモ−cAMP[8−ブロモ−cAMP]
743)ブロモ−cGMP[8−ブロモ−cGMP]
744)ブメタニド
745)BW−B 7OC
746)C1 6 セラミド(CERAMIDE)
747)C2 セラミド(CERAMIDE)
748)C2 ジヒドロセラミド(DIHYDROCERAMIDE)
749)C8 セラミド(CERAMIDE)
750)C8 セラミン(CERAMINE)
750)C8 ジヒドロセラミド(DIHYDROCERAMIDE)
751)CA−074−Me
753)カルペプチン
754)カルホスチン C
755)カリキュリン A
756)カンプトテシン
757)カンタリジン
758)CAPE
759)カプサシン(e)
760)カプサゼピン
761)カルバシクリン(CARBACYCLIN)
762)カスタノスペルミン
763)CDC
764)セルレニン
765)CGP−37157
766)チェレリスリン
767)シグリタゾン(CIGLITAZONE)
768)シマテロル(CIMATEROL)
769)CinnGEL 2Me
770)シラゾリン
77I)シトコ(CITCO)
772)クロフィブレート(CLOFIBRATE)
773)クロニジン
774)クロプロステノル(CLOPROSTENOL)Na
775)クロザピン
776)C−PAF
777)クルクミン
778)シクロ[Arg−Gly−Asp−D−Phe−Val]
779)シクロヘキシミド
780)タンパク質合成阻害因子
781)シクロヘキシミド−N−エチルエタノエート(ethylethanoate)782)シクロパミン
783)シクロピアゾン酸(CYCLOPIAZONIC ACID)
784)シクロスポリン A
785)シペルメトリン
786)サイトカラシンB
787)サイトカラシンD
788)D12−プロスタグランジンJ2
789)D609
790)ダムナカンタール
791)ダントロレン(DANTROLENE)
792)デコイニン
793)デシルユビキノン
794)デオキシマノジリマイシン(deoxymannojirimycin)(l)795)デオキシノジリマイシン(l)
796)デプレニル
797)ジアゾキシド(DIAZOXIDE)
798)ジブチル環状AMP
799)ジブチル環状GMP
800)ジクロロベンザミル(DICHLOROBENZAMIL)
801)ジホモ(DIHOMO)−γ(GAMMA)−リノレン酸(LINOLENIC
ACID)
802)ジヒドロスフィンゴシン
803)ジインドリルメタン
804)ジルチアゼム
805)ジフェニレンヨードニウム Cl
806)ジピリダモール
807)DL−ジヒドロスフィンゴシン
808)DL−PDMP
809)DL−PPMP
810)ドコサヘキサエン酸(22:6 n−3)
811)ドコサペンタエン酸
812)ドコサトリエン酸(22:3 n−3)
813)ドキソルビシン
814)DRB
815)E−4031
816)E6ベルバミン
817)E−64−d
818)エブセレン
819)EHNHC1
820)エイコサ(EICOSA)−5,8−ジエン酸(DIENOIC ACID)(20:2 n−12)
821)エイコサジエン酸(EICOSADIENOIC ACID)(20:2 n−6)
822)エイコサペンタエン酸(20:5 n−3)
823)エイコサトリエン酸(EICOSATRIENOIC ACID)(20:3 n−3)
824)ENANTIO−PAF Cl 6
825)エピバチジン(+/−)
826)エトポシド
827)ファルネシルチオ酢酸
828)FCCP
829)FIPRONIL
830)FK−506
831)フレカイニド(FLECAINIDE)
832)フルフェナム酸
833)フルナリジン(FLUNARIZINE)
834)フルプロステノール
835)フルスピリレン(FLUSPIRILINE)
836)FPL−64176
837)フモニシンBl
838)フロキサン
839)γ(GAMMA)−リノレン酸(LINOLENIC ACID)(18:3 n−6)
840)ゲルダナマイシン
841)ゲニステイン
842)GF−109203X
843)ジンゲロール
844)グリオトキシン
845)グリピジド(GLIPIZIDE)
846)グリブリド(GLYBURIDE)
847)GM6001
848)Go6976
849)グラヤノトキシン(GRAYANOTOXIN)III
850)GW−5074
851)GW−9662
852)H7]
853)H−89
854)H9
855)HA−1004
856)H1077
857)HA14−1
858)HBDDE
859)ヘレナリン(Helenalin)
860)ヒノキチオル(Hinokitiol)
86I)ヒスタミン(HISTAMINE)
862)HNMPA−(AM)3
863)Hoechst33342(細胞透過可能)(ビスベンジミド(BisBenzimide))
864)フペルジン(Huperzine)[(−)−フペルジン(Huperzine)A]
865)IAA−94
866)IB−MECA
867)IBMX
868)ICRF−193
869)イカルガマイシン(Ikarugamyin)
870)インジルビン
871)インジルビン−3’−モノキシム
872)インドメタシン
873)ユグロン
874)K252A
875)カバイン(Kavain)(+/−)
876)KN−62
877)KT−5720
878)L−744,832
879)ラトランクリン B
880)ラベンダスチン(Lavendustin)A
881)L−シス−ジルチアゼム(DILTIAZEM)
882)ロイコトキシン(LEUKOTOXIN)A(9,10−EODE)
883)ロイコトキシン(LEUKOTOXIN)B(12,13−EODE)
884)ロイコトリエン(LEUKOTRIENE)B4
885)ロイコトリエン(LEUKOTRIENE)C4
886)ロイコトリエン(LEUKOTRIENE)D4
887)ロイコトリエン(LEUKOTRIENE)E4
888)ロイペプチン
889)LFM−13
890)リドカイン(LIDOCAINE)
891)リノレアミド(LINOLEAMIDE)
892)リノール酸(LINOLEIC ACID)
893)リノレン酸(LINOLENIC ACID)(18:3 n−3)
894)LIPOXIN A4
895)L−NAME
896)L−NASPA
897)ロペラミド
898)LY−171883
899)LY−294002
900)LY−83583
901)リコリン
902)LYSO−PAF Cl 6
903)マノアリド
904)マニュマイシンA
905)MAPP、D−エリトロ
906)MAPP、L−エリトロ
907)マストパラン
908)MBCQ
909)MCI−186
910)MDL−28170
911)ミード酸(MEAD ACID)(20:3 n−9)
912)ミードエタノールアミド
913)メトトレキサート
914)メトキシベラパミル(VERAPAMIL)
915)メビノリン(ロバスタチン)
916)MG−132
917)ミルリノン
918)ミノキシジル(MINOXIDIL)
919)ミノキシジル(MINOXIDIL)硫酸塩
920)ミソプロストール(MISOPROSTOL)、遊離酸(FREE ACID)921)マイトマイシンC
922)ML7
923)ML9
924)MNTBAP
925)モナストロール
926)モネンシン
927)MY−5445
928)ミコフェノール酸
929)N,N−ジメチルスフィンゴシン
930)N9−イソプロピルオロモウシン
931)N−アセチル(ACETYL)−ロイコトリエン(LEUKOTRIENE)E4
932)NapSuL−Lle−Trp−CHO
933)N−アラキドノイルグリシン(ARACHIDONOYLGLYCINE)
934)ニカルジピン(NICARDIPINE)
935)ニフェジピン(NIFEDIPINE)
936)ニフルム酸(NIFLUMIC ACID)
937)ナイジェリシン
938)ニグルジピン(NIGULDIPINE)
939)ニメスリド
940)ニモジピン(NIMODIPINE)
941)ニトレンジピン(NITRENDIPINE)
942)N−リモレオイルグリシン(LINOLEOYLGLYCINE)
943)ノコダゾール
944)N−フェニルアントラニル酸(PHENYLANTHRANILIC)(CL)945)NPPB
946)NS−1619
947)NS−398
948)NSC−95397
949)OBAA
950)オカダ酸
951)オリゴマイシン A
952)オロモウシン
953)ウアバイン(ouabain)
954)PAF Cl6
955)PAF C18
956)PAF Cl 8:1
957)パルミチルエタノールアミド
958)パルテノライド
959)パキシリン
960)PC4248
961)PCO400
962)PD 98059
963)ペニトレムA
964)ペプスタチン
965)フェナミル
966)フェナントリジノン(Phenanthridinone)[6(5H)−フェナントリジノン(Phenanthridinone)]
967)フェノキシベンザミン
968)フェントラミン(PHENTOLAMINE)
969)フェニトイン(PHENYTOIN)
970)ホスファチジン酸(PHOSPHATIDIC ACID)、DIP ALMITO YL
971)ピセタノール
972)ピフィスリン
973)ピモジド(PIMOZIDE)
974)ピナシジル(PINACIDIL)
975)ピロキシカム
976)PP1
977)PP2
978)プラゾシン(prazocin)
979)プレグレノロン16アルファcarbonitrlle
980)PRIMA−I
981)プロカインアミド(PROCAINAMIDE)
982)プロパフェノン(PROPAFENONE)
983)ヨウ化プロピジウム
984)プロプラノロール(S−)
985)ピューロマイシン
986)ケルセチン
987)キニジン(QUINIDINE)
988)キニーネ(QUININE)
989)QX−314
990)ラパマイシン
991)リスベラトロール
992)レチノイン酸、オールトランス
993)REV−5901
994)RG−14620
995)RHC−80267
996)RK−682
997)Ro 20−1724
998)Ro 31−8220
999)ロリプラム
1000)ロスコビチン
1001)ロトレリン(Rottlerin)
1002)RWJ−60475−(AM)3
1003)リアノジン
1004)SB 202190
1005)SB 203580
1006)SB−415286
1007)SB−431542
1008)SDZ−201106
1009)S−ファルネシル(FARNESYL)−L−システインME
1010)シコニン
1011)シグアゾダン(siguazodan)
1012)SKF−96365
1013)SP−600125
1014)スフィンゴシン
1015)スプリトマイシン
1016)SQ22536
1017)SQ−29548
1018)スタウロスポリン
1019)SU−4312
1020)スラミン
1021)スワインソニン
1022)タモキシフェン
1023)タンシノン(Tanshinone)HA
1024)タクソール= パクリタキセル
1025)テトラヒドロカナビノール(TETRAHYDROC ANNABINOL)−7−OIC ACID
1026)テトランドリン(TETRANDRINE)
1027)サリドマイド
1028)タプシガルジン(THAPSIGARGIN)
1029)チオシトルリン[L−チオシトルリンHCl]
1030)チオルファン
1031)TMB−8
1032)トラザミド(TOLAZAMIDE)
1033)トルブタミン(TOLBUTAMIDE)
1034)TosyL−Phe−CMK(TPCK)
1035)TPEN
1036)トレキンシン
1037)トリコスタチン−A
1038)トリフロペラジン
1039)TRIM
1040)トリプトライド
1041)TTNPB
1042)チュニカマイシン
1043)チロホスチン1
1044)チロホスチン9
1045)チロホスチンAG−126
1046)チロホスチンAG−370
1047)チロホスチンAG−825
1048)チロホスチン−8
1049)U−0126
1050)U−37883A
1051)U−46619
1052)U−50488
1053)U73122
1054)U−74389G
1055)U−75302
1056)バリノマイシン
1057)バルプロ酸
1058)ベラパミル(VERAPAMIL)
1059)ベラチリジン(VERATRIDINE)
1060)ビンブラスチン
1061)ビンポセチン
1062)W7
1063)WIN 55,212−2
1064)ウィスコスタチン(Wiskostatin)
1065)ウォルトマニン
1066)WY−14643
1067)ゼストスポンジンC
1068)Y−27632
1069)YC−I
1070)ヨヒンビン
1071)ザプリナスト
1072)ザルダベリン(Zardaverine)
1073)ZL3VS
1074)ZM226600
1075)ZM336372
1076)Z−プロリル−プロリナル(Prolinal)
1077)zV AD−FMK
1078)アスコルビン酸
1079)5−アザシチジン
1080)5−アザデオキシシチジン
1081)ヘキサメチレンビスアセトアミド(HMBA)
1082)酪酸ナトリウム
1083)ジメチルスルホキシド
1084)グースコイド(Goosecoid)
1085)グリコーゲンシンターゼキナーゼ−3
1086)Gaレクチン−1
1087)Gaレクチン−3

細胞接着分子
1086)カドヘリン1(E‐カドヘリン)
1087)カドヘリン2(N−カドヘリン)
1088)カドヘリン3(P−カドヘリン)
1089)カドヘリン4(R−カドヘリン)
1090)カドヘリン5(VE‐カドヘリン)
1091)カドヘリン6(K−カドヘリン)
1092)カドヘリン7
1093)カドヘリン8
1094)カドヘリン9
1095)カドヘリン10
1096)カドヘリン11(OB−カドヘリン)
1097)カドヘリン12(BR−カドヘリン)
1098)カドヘリン13(H−カドヘリン)
1099)カドヘリン14(カドヘリン18と同一)
1100)カドヘリン15(M−カドヘリン)
1101)カドヘリン16(KSP−カドヘリン)
1102)LIカドヘリン

上記は、特定の発達株に沿ったES細胞またはED細胞の分化を促進するために使用可能な因子および状態の典型的な例である。部分的または最終的に分化した内胚葉、中胚葉、または外胚葉の細胞型を、発達生物学および幹細胞生物学を研究するために、または治療を実施するために、スクリーニングアッセイにおいて使用できる。部分的または最終的に分化した細胞型は、随意に、実質的に精製し、医薬製剤として処方し、および/または低温保存することが可能である。
ES細胞の多能性
本発明の方法のいずれかによって生成されるヒトのES細胞または細胞株の多能性は、ヒトのES細胞マーカータンパク質の発現を見地することによって決定することができる。こうしたタンパク質の実施例は、八量体結合タンパク質4(OCT−4)、期に特異的な胚抗原(SSEA)−3,SSEA−4,TRA−1−60,TRA−1−81およびアルカリホスファターゼを含むが、これに限定されない。いくつかの実施形態では、推定ES細胞株は、13、20、30、40、50、60、70、80、90または100継代以上の後で多能性を維持する。該ES細胞はさらに、通常の核型の維持のために評価できる。多能性はさらに、公知の方法を用いて、外胚葉、内胚葉および中胚葉株の細胞に、本発明の方法で生成したES細胞を分化することで確認できる。多能性はさらに、ES細胞を体内、例えば免疫不全マウス(SCIDマウス等)に移植する、および奇形腫形成を評価することにより、試験できる。
特定の実施形態において、割球から生成されるES細胞または細胞株は、1つもしくは複数のES細胞マーカータンパク質を発現させる。加えて、または代替として、特定の実施形態において、細胞は通常の核型を維持する。加えて、または代替として、特定の実施形態において、細胞は、13、20、30、40、50、60、70、80、90または100継代以上の後で多能性を維持する。
上記のいずれかのために、割球から生成された前述のES細胞または細胞株は、細胞や細胞株を発生させるために使用した割球から得た胚を破壊することなく生成することができる。これらの細胞のこのような細胞特性は、潜在的な胚を必ず破壊する方法で生成した現在入手可能なES細胞および細胞株の特性と異なるものである。
TS細胞の生成
本発明はさらに、ES細胞株を生成させる前に、および生成させずに、単離された割球から細胞型を直接分化させる方法を提供する。一実施例において、ヒトの栄養膜幹(「TS」)細胞は、形態学的に栄養膜および/または胚体外と類似しているが、ES細胞とは類似していない割球増生をFGF−4に接触させることにより、生成することができる。例えば、FGF−4を、該増生の培地に添加する。TS細胞は、当業者に標準的な手順を用いて、cdx−2、FGFr2、PL−Iおよびヒトの絨毛膜ゴナドトロピン(hCG)等のタンパク質発現を評価することで検出可能である。TS細胞の識別は、OCT−4およびα−フェトタンパク質等の、しかしこれに限定されなタンパク質の発現がないことによって、さらに証明することができる。
精製品および細胞株の生成
特定の実施形態において、細胞株を生成することができる。一例として、2つ以上の割球(割球由来の増生)のクラスタを含む培養液において特定の細胞型を特定すると、その細胞を、さらに使用するために、培養液の残りから分離することができる。分離すると、所望の細胞は精製されたまたは実質的に精製された集団として増殖できる、または細胞株として維持できる。
特定の実施形態において、胚から得た割球を培養して生成されるES細胞は割球由来の増生の培養液から分離し、ES細胞株は、胚盤胞期胚からES細胞株を確立する際の標準的な技術を用いて確立する。他の実施形態では、所望の部分的に分化したED細胞は、例えば、形態学に基づいて選択可能であり、その細胞は培養液から分離および精製することができ、そうでない場合にはさらに分析できる。
例示的細胞株には安定した細胞株を含む。この方法で確立されたES細胞株は、例えば、分化の可能性、タンパク質の発現、核型等の既存のES細胞株の特性を持っている可能性がある。代替として、この方法で確立されたES細胞株は、1つもしくは複数の方法において、既存のES細胞株とは異なっている可能性がある。
ESおよびED細胞の治療的利用
本発明のESまたはED細胞は、いずれの利用にも適している、またはES細胞が有用な利用に適している。本発明は、病気に冒された患者に本発明のES細胞の治療的に効果のある量の投与を含む、細胞療法で治療可能な疾病の治療方法を提供する。
一実施形態では、ヒトの胚移植の前に割球を単離し、その後で、例えば、将来における病気治療、組織の修復、移植、細胞の衰弱の治療、または細胞の機能不全の治療等、ヒトの胚から生成された子が必要な場合に細胞療法を使用した治療的利用のためにヒトのES細胞を生成および保存するために、前述のように割球を培養する、本発明の方法を使用する。
本発明の別の実施形態では、割球から生成された細胞、前圧縮された桑実胚、圧縮桑実胚、または区分化(sectioned)された胚盤胞を、胚幹細胞株を発生させずに分化しているまたは分化した細胞を発生させるために、体外または体内において直接分化させることができる。その開示が直接の分化の方法のために本明細書中に参照として組み込まれている、2005年12月1日発行の米国特許公報第20050265976号、および2001年4月26日発行の国際公開第WO0129206号を参照されたい。本発明の細胞は、医学的、獣医学的および生物学的研究、および、細胞療法、例えば、同種細胞療法で使用するために細胞を提供することによる病気治療において有用である。
別の実施形態では、ES細胞または細胞株は割球から生成させ、該ES細胞または細胞株を、1つもしくは複数の中胚葉、内胚葉、または外胚葉細胞型を生成するために分化するよう誘導する。例示的細胞型は、RPE細胞、造血幹細胞、造血細胞型(例えば、RBC、血小板等。)、膵β細胞、皮膚細胞、心筋細胞、平滑筋細胞、内皮細胞、肝細胞、神経細胞、神経膠、骨格筋細胞、血管細胞等を含むがこれに限定されない。ES細胞それ自体を疾病または不調の治療に使用できるが、本発明はさらに、治療的に使用可能な分化した細胞型の生成について検討する。
割球から幹細胞を発生させるために本発明の方法が使用でき、幹細胞はMHC抗原に対して半接合またはホモ接合である。これらの細胞は、移植および細胞療法時における低い免疫原性のために有用である。こうして生成された幹細胞は、MHC遺伝子において低減された複雑性によってバンクに組み合わせてもよい。本発明の割球は、MHC抗原に対して半接合またはホモ接合である胚から生成できるかもしれない。これらの胚は、MHC抗原に対して半接合またはホモ接合であるように選択でき、またはMHC抗原に対して半接合またはホモ接合であるように、任意の公知の方法によって生成できる。代替として、割球から生成される幹細胞は、例えば、遺伝子標的法によって、MHC抗原に対して半接合またはホモ接合にさせることができる。その全体において開示が本明細書中に組み込まれている、例えば、2003年3月6日発行の国際公開第WO03/018760号、および米国仮特許出願第60/729,173号を参照されたい。
上記の新規技術によって生成するES細胞およびヒトの胚由来細胞は、血液の病気、血管の病気、心臓病、癌、および傷の修復の治療のための造血および血管芽細胞の生成、神経細胞等の糖尿病網膜細胞の治療に有用な膵β細胞、および網膜色素変症および黄斑変性等の網膜の病の治療に有用な網膜色素上皮細胞、パーキンソン病、アルツハイマー病、慢性疼痛、脳梗塞、精神疾患、および脊髄損傷の治療に有用な神経細胞、心不全等の心臓病の治療に有用な心筋細胞、または傷跡の残らない傷の修復、火傷、傷修復促進の傷、および皮膚の加齢の治療に有用な皮膚細胞、肝硬変等の肝臓病治療のための肝臓細胞、腎不全等の腎臓病治療のための腎臓細胞、関節炎治療のための軟骨、肺の病気の治療のための肺細胞および骨粗しょう症等の骨の病気の治療に有用な骨細胞を含むが、これに限定されない、細胞生物学に関する研究、薬剤投与、および細胞療法で利用される。
こうした細胞療法の方法は、増殖因子、分化決定因子、あるいは所望の遺伝子またはタンパク質と組み合わせた本発明のES細胞の利用を含んでもよい。治療方法には、組織が体内で再成される、移植のための直接の幹細胞または適切な前駆体細胞の提供、および次に、病気に冒された患者への組織の提供を含んでもよい。
医薬品製剤
本発明は、ES細胞、ES細胞株、TS細胞、および種々の部分的におよび最終的に分化した細胞および細胞株を生成させる方法を提供する。このように生成した細胞および細胞株は、体外および体内にて観察できる。特定の実施形態において、これらの細胞の観察により、基本的な発達生物学および幹細胞生物学についての情報が明らかになる。特定の他の実施形態では、これらの細胞および/またはこれらの細胞の増殖、分化、および生存を操作するために使用可能な因子の観察が、任意の種々の疾病または病状の治療または改善する、幹細胞をベースとする治療を開発するために利用可能である。他の実施形態では、これらの方法によって生成した細胞および細胞株を、治療的に利用可能な因子および状態を特定するためにスクリーニングアッセイで使用可能である。特定の治療は、細胞治療を開発するために使用することができ、または、患者に投与する場合にはそれ自体で有用となり得る。
特定の実施形態において、ES細胞、ES細胞株、TS細胞、TS細胞株、または部分的または最終的に分化した細胞は、該細胞を医薬的に容認可能なキャリアまたは賦形剤と組み合わせることにより、医薬製剤として処方できる。特定の実施形態において、医薬製剤は、細胞治療が特定の細胞容量を伝達するために実施可能であるように、単位キャリア容量当たり特定の数の細胞を含む。例えば、医薬製剤は、治療を受けている病状および投与ルートに適切なキャリア容量で、例えば、1x10、1x10、2x10、3x10、4x10、5x10、1x10または1x10細胞以上の送達を可能にするように処方することができる。
研究の実施方法
上記に詳述するように、胚幹細胞研究は、胚の破壊に対する政治的および倫理的反対意見によって妨げられているところがあった。本発明はES細胞および細胞株を含む細胞および細胞株を効率的に生成する代替方法を提供するだけでなく、本発明はさらに、ES細胞誘導プロセスの一部として新しい胚を破壊する必要のない方法を提供する。残りの胚は低温保存し、永久保存することが可能であるか、またはさらなる将来的な研究利用のために保存することが可能である。
場合によっては、新しい胚を必ずしも破壊せずに(またはES細胞から分化した、部分的または最終的に分化した細胞型あるいは胚から直接的分化した)ES細胞および細胞株を生成する能力によって、これらの方法で示される著しい技術的利点を超える大きな利点を得られる。このため、本発明は、ヒトの胚を破壊することなく胚幹細胞研究を実施する新規の方法を提供する。本方法は、ヒトの胚を破壊することなく、ヒトの胚から生成させたヒトのES細胞またはES細胞株を得ることが必要になる。ES細胞または細胞株は、本明細書中で開示している方法論のいずれかを使用して、ヒトの胚から得られた割球から生成することができる。ES細胞または細胞株を生成すると、本方法はさらに、ヒトのES細胞またはES細胞株を使用した胚幹細胞研究の実行が必要となる。本方法は、新しい胚を破壊することなくES細胞研究を実施する方法をもたらす。
特定の実施形態において、胚幹細胞研究は、ES細胞または細胞株の分化の可能性を検討する研究を含む。例えば、該研究は、ヒトのES細胞またはES細胞株を、1つもしくは複数の因子との接触させ、そしてES細胞またはES細胞株の1つもしくは複数の中胚葉、内胚葉、または外胚葉細胞型への分化を促進する因子を特定することを含むことができる。他の実施形態では、胚幹細胞研究には、ES細胞またはそれから分化した細胞の考えられる治療的利用の研究を含む。
特定の研究の利用に関係なく、この方法は、世界中の研究者ら、特に胚の破壊について規制する法律を有する国で働く研究者らとの共同作業のための機会を拡大することができる。
他に特に定義していない限り、本明細書内で使用する全ての技術的用語および科学的用語は、当業者が普通に理解するものと同一の意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が優先する。
さらに、コンテキストにおいて特に必要とされる場合を除き、単数の用語は複数形を含み、および複数の用語は単数形も含むものとする。
概して、本明細書中に記載する、細胞および組織培養、分子生物学、免疫学、微生物学、遺伝子学、発達生物学、細胞生物学の技術に関して、およびこれについて使用されている用語は、公知の用語、当業者によく使用される用語である。
例示的な方法および材料について以下に記載するが、本明細書中に記載するものと同様または同等の方法および材料を実用において、または本発明の試験においてさらに使用できる。
本明細書において述べている全ての文献、特許、特許文書およびその他の参考資料は、参照することによりその全体が組み込まれる。
この明細書および請求項中において、「含む」という語あるいは「含む」または「含んだ」等の変形は、記載した整数または整数のグループの含有を示唆するが、その他の整数または整数のグループの排除を示唆するのではないことが理解されよう。
以下の実施例は例示のために記載したもので、任意の方法において制限することを意図しているのではない。
実施例1.核注入および除核の間で時間間隔を置いたことによる前核(PN)期接合子への影響
64PN期胚で核注入を実行した。GFP陽性マウスES細胞核をPN期接合子に移植した。胚は次いで、元の前核を除核する前に3時間、6時間、9時間または12時間培養した。次にクローン胚を培養し、それらの発達を観察した。全ての時点において高いパーセンテージの胚が2細胞期に達したが核移植後3時間で除核された胚のみが、4細胞期に達した(表2を参照)。

実施例2.PN期接合子および二細胞期胚を用いた連続クローン作成
クローン胚のさらなる発達を得るために、連続クローン作成を実施した。核注入は、実施例1に記載しているように実行した。胚は、次いで、元の前核を除核する前に3時間培養した。次に、二細胞期までクローン胚を培養した。
解離させた個々のクローン胚細胞の、通常の受精した二細胞期マウス胚への移植を、最初のクローン作成後18時間目で実行した。移植先の胚は、核移植の前に除核した。個々のクローン化割球細胞は、除核二細胞期胚の囲卵腔に移植させた。移植された割球および除核胚の電気融合を、150V DCの単一パルスを15マイクロ秒間与えることで実行した。
該連続クローン胚はKSOM培地で培養し、さらなる発達のために監視した。6つの胚のうち2つは胚盤胞へと発達した(図1A−B)。対照として、マウスES細胞核(GFP陽性)をPN期接合子に注入し、およびそれらの核を、3時間後に除核し5%COで培養した。これらの胚の中で、胚盤胞へ発達したものはなかった。

実施例3.2つの細胞期マウス胚を使った体細胞クローン作成
モザイク胚内のクローン化割球が非クローン化細胞によってさらに発達するように刺激されると仮定した。二細胞期マウス胚の2つの割球のうち1つを除核し、除核後すぐに、ES細胞核を除核割球に注入した。胚は、KSOMにおいてさらに操作することなく培養した。
クローン化割球は翌日分割し、モザイク胚を形成するGFP陽性細胞に影響した(図2A−C)。これらの胚が8細胞期に発達すると、少なくとも3つの割球がクローン化割球から生成された(図2B)。これらのクローン胚のうち4つは、未分化胚芽細胞へ発達した(表4を参照)。GFP陽性割球は胚盤胞の一部に一体化した。

実施例4。実施例1〜3の材料および方法
マウス株CD−Iで全ての実験を行った。使用した処理培地はCZBであった。使用した培地はKSOMであった。全ての核ドナー細胞はGFP陽性マウスES細胞であった(CD−I X Svl29 Fl)。PIEZOドリルで核注入を行った。ガラスのピペットを用いて割球を解離した。極体およびPN期胚内の隣接する細胞質または二細胞期胚内の可視核を除去するために、マイクロピペットを用いて顕微鏡下で除核を実行した。
実施例5.クローン胚盤胞の発達
発達速度(rate)は、クローン作成方法によって有意に影響を受けた。表5および表6は、体内二細胞期胚を用いた連続核移植に対する、単クローン作成から生成されたF2GFP NT胚の着床前の発達について示す。発達における最も大きな違いは、二細胞から4細胞への移行に見られる。つまり、それぞれ、単クローン作成が59%、連続クローン作成が97%の発達となっている。近交系染料(stains)において同様に磨耗を観察した。さらに、ほぼ全てのF2GFP分割連続クローン胚が、初期のクローン作成後4日間以内に拡大または孵化胚盤胞期に発達した。この発達速度は、KSOMで培養された、体内受精したB6D2 Fl胚(95%)と同一であった。近交系株から生成されたクローン、DBA2およびC57BL/6は、F2 GFPと比較して有効性に欠ける発達を示したが、しかしながら、胚盤胞速度は単NTグループ(P<0.001)と比較して著しく向上した。

実施例6.誕生仔(Live pup)の発達
予定日までの発達能力を査定するために、F2 GFP卵丘細胞核を用いた連続核移植によって構成される全352の細胞期胚を、4匹の擬似妊娠メスに移植した(0.5 d.p.c)。妊娠19.5日目、帝王切開にて全部で6匹の誕生仔が得られた。また、6匹全てが、代理母によって正常に育てられ、通常通り発育し、成熟した(図3)。対照的に、同一のF2 GFP卵丘細胞核を使った単移植技術によるクローン生成によって、98の移植胚のうち、1匹の仔のみが生じた(表7)。
同一の技術がマウスの近交系株を発生させるために適用可能であるかどうかを調査するために、DBA2およびC57BL/6の近交系マウスを使用した。2匹の仔(1.6%)全部がDBA2連続クローンから、妊娠19.5日目に帝王切開にて回収したが、使用したクローン作成方法にもかかわらず、C57BL/6クローンにおいて生存能力のある仔はいなかった。2匹のDBA2の仔のうち、1匹の仔は、回収後数分で呼吸不全のために死んだ。残りの仔は、呼吸についての障害の兆候はなかったが、代理母に委ねられてからは、放置され、数時間後に、一部が食べられてしまった(表7)。
クローン化マウスがFlGFPおよびDBA2マウスの卵丘細胞から生成されたことを確認するため、上記のように、2つのマウスマイクロサテライトマーカーD1MIT46が存在することを示し、Nd3 C9461T多型を、ミトコンドリアDNA(19)の制限断片長多型(RFLP)によって分析した(図4および図5)。これらの研究は、クローン化マウスが、卵丘細胞が生成されるドナーマウスと遺伝子的に同一であることを示した。クローン化マウスのミトコンドリアRFLPは、細胞質(移植先)の起源の直接の証拠を提供する細胞質ドナーB6D2F1株(図4および5)のものと一致した。F2GFPクローンは紫外線下で緑色の蛍光を発し、クローンの遺伝子的起源の証拠をさらに提供した(図3)。

クローン動物の出生後の発育および行動発達に全体的な異常は見られなかった。興味深いことに、核再移植を用いてクローン化された動物は、成人のクローン化マウスで記載されてい肥満表現型を発現しなかった。成人のクローン化マウスの肥満は、NTおよび胚培養時における遺伝子発現異常および連続的な操作に起因するものであり、8−10週齢において始まる、より大きな体格の増加に加え、脂肪組織の増加を反映している。核再移植を用いてクローン化されたマウスの平均体重(±標準偏差)は6ヶ月で34.9±0.8グラムであり、これは、通常の対照動物(33.6±1.9)と変わらなかった(P>0.1)。対照的に、従来のSCNTを用いてクローン化された動物は、重量が3ヶ月から6ヶ月齢で体重が54.8±2.6グラムであった(表8)。

実施例7.クローン化胚盤胞期胚の遺伝子発現プロファイル
多数の研究によって、再構成した胚における欠陥のある連続的な再プログラムが明らかになっており、これが、移植後の体外培養および体内発達の両方における成果の悪さの原因である可能性がある。われわれの連続クローン作成によって、孵化胚盤胞期までのクローン胚の発達が劇的に向上したことから、いくつかの遺伝子の遺伝子発現パターンは通常の体内受精した胚のパターンと同様であるかもしれないと仮定した。われわれの仮説を検証するために、2つの刷り込み遺伝子、H19およびIGF2、および4細胞、8細胞、および胚盤胞期における1つの多能性に関連する遺伝子、OCT−4の発現を分析した。図6〜図8に図示されているように、連続クローン胚における全3つの遺伝子の発現は、単クローン胚と比較して、体内B6D2F1対照胚の発現により類似していた。特に、連続クローン化胚盤胞におけるHl 9遺伝子発現は、単クローン化のものとは特に異なっており、B6D2F1対照のものにずっと近い(図6)。連続クローン化8細胞期胚は、単クローン胚と比較してIGF2発現を大幅に上方調節し、B6D2 Fl対照におけるレベルにより近い(図7)。同一の傾向が、研究した全ての発達段階におけるOCT−4発現に見られる(図8)。
実施例8.胚盤胞期胚の細胞数
胚盤胞期クローンにおける異常な遺伝子発現パターンは通常の細胞数の半分未満と一致しており、より多い数の細胞が、改善されたクローン作成効率およびOCT−4の正確な発現と相関関係を持つ。核再移植により、全細胞数、さらにクローン化胚盤胞の内部細胞塊(ICM)の細胞数が、共に著しく増加した(表9)。従来のSCNT(n=14胚)により、胚盤胞で32.3±4.6細胞(8.3±5.9 ICM細胞)が生成され、これに対し、通常の体内受精した胚(n=15,P<0.001)で、67.4±6.5細胞(28.7± 4.8 ICM細胞)が生成された。核再移植(n=15)によって生成される胚盤胞は、全部で49.8±6.9細胞および16.2±7.1 ICM細胞を含んでおり、これはそれぞれ、およそ1.5倍および2倍の改善を表す。平均ICM/栄養外胚葉(TE)細胞速度はさらに、0.33から0.48(45%)に向上した(PO.01)(表9)。より高いICM/TE速度およびより多い細胞数は、少なくとも一部分は、着床後の発達の著しい改善によるものであり、代理母への移植後に誕生まで生存できる。

実施例9.クローン胚からの胚幹細胞の生成およびそれらの特性化
全35の単クローン化F2GFP胚盤胞および30の連続クローン化胚盤胞で、ES細胞を単離させた。単クローン胚からの1つのES細胞株(3%)および連続クローン胚からの5つのES細胞株(17%)を確立した(表10)。全ての確立した細胞株は、アルカリホスファターゼ、OCT−4、およびSSEA1で陽性であった(図9A)。加えて、これら全ての核移植ES細胞株は、体外で胚様体を、および、筋肉注射により後肢に注入された際に奇形腫を形成した(図9B)。両サンプルにより、全ての3つの胚葉から発する分化した組織が示された。さらに、これらのntES細胞を8細胞期CD−I胚に注入し、代理のメスに移植すると(2.5 d.p.c)、F2GFP遺伝子型を示す、顕著なスポットがあるアグーチ(agouti)毛色の、紫外線照射を受ける際に緑色の蛍光を発光する、いくつかのキメラマウスが生成された(図9C)。

実施例10.実施例5−9の材料および方法
動物
核ドナーとして、メスのDBA2、C57BL/6、およびF2 GFPハイブリッドマウスを用いた。F2 GFPマウスを発生させるために、メスの129/SVマウスを緑色蛍光タンパク質(GFP)の遺伝子を保持および発現している129/CD Flのオスと交配させた(129/Sv x CD−I)。初期および連続クローン作成のために、除核BDFl(C57BL/6 x DBA/2)卵母細胞および除核2細胞期BDFl胚を、それぞれ移植先として用いた。クローン胚を発生させるために、CD−Iメスを代理刃母として用いた。
培地
37℃の高湿度のインキュベータにおいてアミノ酸、グルコース、および1mg/mlのウシ血清アルブミン(BSA)を含む、または空気中に5%COを有する、KSOM(Specialty Media,USA)において卵母細胞および胚を培養した。卵母細胞除核をM2培地(Specialty Media,USA)で実施し、初期のクローン作成のために、室温で、ヘペス緩衝化CZB培地にて細胞注入を実施した。再構成した卵母細胞の活性化を、極体の押し出しを防ぐために、10mMSrClおよび5ug/mlのサイトカラシンBを含有するCa2+の欠損するCZB培地で実行した。ミクロの操作に役立つよう、7.5ug/mlのサイトカラシンBおよび0.4ug/mlのノコダゾール、微小管ポリミラーゼ阻害因子が添加されるM2培地(Specialty
Media,USA)に37℃で核再移植を実施した.再構成した胚に、0.3%ウシ血清アルブミンが添加された0.27mMマニトール、100μmmgのSOおよび50μmのCaClから成るマニトールに基づく融合培地にてパルスを与えた。
丘細胞、卵母細胞、および二細胞期胚の単離
成体の、8−10週齢のBDFl、DBA2,C57BL/6,およびF2 GFPのメスのマウスを使用して、過剰排卵を実施した。マウスに、ウマ絨毛膜ゴナドトロフィン(eCG)(5IU)およびヒトの絨毛膜ゴナドトロフィン(hCG)(5 IU)を48時間の間隔を空けて注入した。hCG注入後13時間で、卵丘−卵母細胞の複合体を卵管から回収し、0.1%(w/v)ウシ精巣ヒアルロニダーゼ(150USPユニット/ml)にて、M2培地で37℃で5分処理することにより、卵丘細胞を分散した。該分散した卵丘細胞は、清浄なM2培地において洗浄し、3%ポリビニルピロリドン(PVP、Mr 360,000,ICN Biochemicals,USA)で再懸濁し、使用するまで冷蔵保管(4℃)した。hCGを注入してから36時間後に、該二細胞期胚を、27G鈍針を取り付けた1mlの注射器で卵管を洗浄し、M2培地中の栓をした(plugged)メスのマウスから回収した。
クローン作成および連続クローン作成
Chung et al.(29)によって報告される方法によって、核移植を実施した。Narshigeインジェクタ(Narshige、Japan)を装着したNikonの倒立顕微鏡(TE300,Japan)を使い、除核を実施した。B2DF1卵母細胞のメタ過程II紡錘体を、ピエゾ極微操作装置コントローラPMM150(PrimeTech、Japan)で、吸引により、10〜12umピペットで、5ug/mlのサイトカラシンBを含有するM2培地の液滴で、除去した。該除核卵母細胞は、CZB培地で完全に洗浄し、使用するまでインキュベータで保存した。小ボアインジェクタピペット(内側直径7um)を用いて、3%PVPで細胞質を除去した後、卵丘細胞の核を個別に注入した。小量の細胞質のみが剥離核の周囲に残存するように、細胞質除去を実施した。10mのMSrClおよび5μg/mlのサイトカラシンBを含有するCa2+が欠損するCZB培地で、6時間、高い高湿度の5.5%COインキュベータで再構成した卵母細胞の活性化を実施した。活性化後、再構成した卵母細胞を、KSOM培地で培養した。
連続クローン作成のための手順を、図4に示す。第2のクローン作成のために、2細胞期クローン胚の1つの核を最小細胞質で除去し、7.5ug/mlのサイトカラシンBおよび0.4μg/mlのノコダゾールが添加されたM2培地において、除核した二細胞期体内受精したB6D2F1胚に移植した。該核は、2つの二細胞期細胞質体の間に配置した。上記のマンニトールに基づく融合培地で15回使用するために、2.4kV/cmの2つのDCパルスを有するBTX2001電気融合機を使用して二細胞期細胞質体およびクローン化核の融合を実施した。移植した核が陰性ワイヤに面し、2つの割球の両方が陽性ワイヤに面するよう、再構成した卵子の調整後に最初のパルスを与えた。第1のパルスの後、該再構成した卵子は、2つの割球が反対の極に面し、第2のパルスを与えるように、交流5ボルトの調整パルスによって90度回転させた。パルスが与えられた再構成した胚は、完全に洗浄した後でKSOMで培養し、それらの融合を二度目のパルス30分後にチェックした。典型的には、第1のパルスの後、98%以上の融合を観察した。さらに3日間、融合胚のみを培養した。
クローンの子孫の生成
いくつかのクローン胚が二細胞期に発達した際に、これらを、精管を切除したCD−Iオスと1日目前に交配されている、偽妊娠CD−I代理母の卵管に移植させた(接合後0.5日目)。移植先メスは交尾後(d.p.c)19.5日目に安楽死させ、それらの子宮を、胎児および移植部位があるかどうか調べた。誕生仔は、同じ日に子を出産した代理母(CD−I)が養育した。
胚盤胞における細胞数のカウント
全細胞数、および胚盤胞のTEおよびICM細胞数を、前述したように、ポリヌクレオチド特定の蛍光色素で色分けした後でカウントした。つまり、初期のクローン作成後4.5日目で拡大された胚盤胞へ発達していた胚を、透明帯を除去するため、酸性のタイロード溶液(pH2.1)に接触させた。剥離した胚盤胞をM2培地で洗浄し、次いで、10分間、4℃にて、M2培地においてトリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS、σP−2297)で標識した。余剰のTNBSを除去後、該胚盤胞を、10分間、37℃でM2培地においてジニトロフェノール抑制剤に接触させた。次いで、余剰抗体を、10分間、37℃で、2ug/mlヨウ化プロピジウム(PI)で1:4に希釈したモルモット補体成分に接触させる前に、完全に洗浄することで除去した。次いで、該胚盤胞を、5ug/mlのヨウ化プロピジウムが添加されたタンパク質の欠如したヘペスCZB培地で簡単に洗浄し、次いで、氷点の純エタノールにおいて、5分間凝固させた。該胚盤胞は、次いで、少なくとも10分間、4℃でエタノール内の10ug/mlのHoechst33258に移動させた。染色した胚盤胞は、100%グリセロール中に埋め込み、蛍光顕微鏡検査(Nikon TE200,Japan)で評価した。青色の核は内部細胞塊(ICM)としてカウントし、赤色の核は栄養膜(TE)細胞と見なした。
ntES細胞株の確立
F2 GFPクローン胚が胚盤胞期に発達した際、これらを、わずかな操作を用いて前述したように、ntES細胞株を確立するために使用した。つまり、酸性のタイロード溶液に一時的に浸し、強力な洗浄を行うことで、プレートする前に透明帯を除去した。3つまたは4つの剥離した胚盤胞のグループを、4ウェルの皿(Nunclon,USA)の1つのウェルで、2000ユニット/mlの白血病抑制因子(Cヘミcon。USA)および50μMのMEK−I阻害因子(Cell Signaling Tech,USA)が添加された500ulのマウスES細胞培地と共に発育した、マイトマイシン−Cで処理したマウス胚線維芽細胞(MEF)の単分子層に配置した。内部細胞塊が初期の増生を形成した場合(概して3日以内)、この細胞群は、0.05%トリプシン/EDTAで処理しおよび小ボアピペットで取ることにより、小片に解離した。同一の胚から発生した解離した細胞塊および分散した細胞を、組織培養鉱物油で覆われた50ulの滴のマウスES細胞培地で発育したフレッシュなMEFに移植した。培養滴は、ES細胞増生が生じているかどうか、毎日観察した。該増生は、次いで、フレッシュMEFを含有する4ウェルの皿のウェルに受け渡した。
DNA単離
養母の株CD−I、卵母細胞ドナー株B6D2F1、核ドナー株(F2GFPおよびDBA2)、および体細胞核移植由来の動物(クローン1−6 fまたはF2GFPおよびcl1つの1 fまたはDBA2)の尻尾の先から、製造業者(QIAgen,USA)が推奨するDNeasy Tissue Kitを用い、DNAを単離した。DNAは、NanoDrop分光光度計(NanoDrop,USA)を用いて定量化した。
ミトコンドリアDNRFLP分析
Nd3 C9461T多型を、前述のように(19)制限断片長多型(RFLP)分析によって確認した。つまり、9461の部位を含有する204塩基断片を、PCRによって増幅させた。プライマー生成される変異体は、C9461野生型バージョンと共に、BcIIの認識部位を生成する。その結果、T9461多型が存在すると、制限部位が阻害される(disrupts)。断片は、4%アガロースゲルにて電気泳動法で分析した。
核GFP DNA PCR分析
F2 GFPクローンからのゲノムDNAは前述のように尾端から単離し、PCRによるGFP遺伝子増幅のために、反応毎に100ngを用いた。9分間(1周期)で95℃および45秒で94℃、1分で59℃、1.5分で72℃の37周期の反応パラメータを有するGFP遺伝子に、正(forward)(5’−ttgaattcgccaccatggtgagc−3’)および逆(5’−ttgaattcttacttgtacagctcgtcc−3’)プライマーを用いた。PCR生成物は、1.5%アガロースゲルで分離し、エチジウムブロマイド染色によって視覚化した。
DNA型の特定
MapPairsアッセイB219正および逆非標識プライマー(Invitrogen,USA)を使うことで、尾の先端部のDNAからの核DNAの遺伝子型を決定するために、DlMit46の単純配列重複(SSR)多型を用いた。反応パラメータには、20ngのテンプレート、IX FailSafe Premix K(EpiCentre,USA)、0.2μMの各プライマー、0.5ユニットのFailSafe PCR酵素混合物(EpiCentre,USA)、および96℃で2分間(1周期)、94℃で45秒、55℃で45秒、72℃で1分(30周期)、および72℃で7分のサイクル条件を含んだ。PCR生成物は、4%アガロースゲルで分離し、エチジウムブロマイド染色で視覚化した。PCRは、30周期実施し、生成物は3%アガロースゲルで分離し、エチジウムブロマイド染色で視覚化した。
刷り込み遺伝子発現の分析
全RNAを、20〜30の4の細胞、8細胞および孵化胚盤胞期胚からTrizol抽出およびPureLink生成カラム(インビトロゲン,USA)を使用して単離した。全RNAは業者(Applied Biosystems.USA)が推奨するようにcDNA保存キットを使用して逆転写させ、業者(Applied Biosystems。USA)が推奨するように、H19,IGF2,OCT−4および内因性ハウスキーピング遺伝子GAPDH、およびABI SDS 7900HT Instrumentのためにあらかじめ設計した遺伝子発現アッセイ、TaqMan chemistryを使用して、定量的実時間PCRのテンプレートとして使用した。前述のように比較限界周期方法を使用して、および製造業者(Applied Biosystems.USA)が推奨するようにRQ ManagerおよびExcelを使用して、遺伝子発現の相対的な定量化を実施した。
統計分析
結果は、連続性を補正したカイ二乗検定を使用して評価した。
実施例11.胚を破壊せずに生成されるヒトの胚幹細胞株
臨床目的のためにIVFによって生成された残りの胚を使用して、一連の9つの実験を実施した。該胚は、完全なインフォームドコンセントを持って取得し、高度な細胞技術のEthics Advisory Board(EAB)およびInstitutional Review Board(IRB)に準拠して使用した。前核期胚は解凍させ、6%CO2のQuinnの卵割培地において8細胞期まで培養した。胚は標準的なシステムを用いてスコアを与え、全部で41のGrade IまたはIIの胚を2つの実験グループで使用した(表11)。PGDと同様に、1つのみの(またはいくつかの[7/41]の場合、2つの)割球を、上述の生検手順(Klimanskaya et al.Nature 2006,444(71 18):481−485)を用いて、各胚から除去した。第1の実験において、親の胚および割球の両方を12時間、元の微小液滴で培養し、次いで、さらに48時間、Quinnの胚盤胞培地に移植した。26個の生検した胚のうち22個が(85%)胚盤胞期まで発達を継続し、ほとんどの(21/31)単一割球が分割して、4−8細胞を含む、細胞塊または「胚小胞」のいずれかを形成した。これらを、ラミニンおよびフィブロネクチンが添加された胚盤胞培地の微小液滴に移植し、有糸分裂的に不活性化されたマウス胚線維芽細胞(MEF)を播種した。翌日、微小液滴を前述のように、緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するhES細胞を含有する微小液滴に融合させた。ほとんどの単一割球由来細胞凝集が空洞のある胚小胞を形成し、プレート後28時間以内に自然に付着しない場合には、これらを26G針でつつくことにより、付着するようにさせた。
第2の実験において、親の胚および割球を、生検手順後12時間以内に共に共培養した。該親の胚をQuinnの胚盤胞培地へ移し、そこで胚盤胞期への発達が継続的に可能となった。生検した割球は、細胞分割にかかわらず、前述のように割球の微小液滴に移植し、液滴を含むその他のGFP ES細胞と融合させずに、およそ5日間培養した。重要な点として、「胚小胞」はこれらの状態では形成されなかったが、ほぼ全ての(9/11)割球由来細胞凝集が増生を生成した(表11)。
両方の実験において、該親の胚は、胚盤胞期へ発達する、および凍結するようにさせた。80%〜85%の生検された胚が正常な胚盤胞を形成し(表11および図11C)、割合は一貫している、または生検および非生検された胚の両方で以前に報告されているものよりも高い(Geber and Sampaio.Hum Reprod 1999,14(3):782−786,Palmer et al.Hum Reprod 2002,17(1):25−31)。
33のうち29の(88%)生成された割球由来の凝集が細胞増生を生成し、一方で、第1のおよび第2の実験による増生の4/20(20%)および4/9(44%)が、形態学的にhES細胞と類似していた(表11および図1Ia)。第1の実験において、26のうち1つのみの胚(3.8%)が、安定したhES細胞株を生成したが、これは、以前に報告されている低効率と一致するものである(Klimanskayet al.Nature 2006,444(71 18):481−485)。しかしながら、第2の実験において、生検された割球をhES細胞の発育に適した状態に配置した場合、胚盤胞を用いて取得したものと同程度の誘導率である、15の胚のうち3つ(20%)が安定したhES細胞株を生成した。
割球由来の(hES細胞様)コロニーがおよそ50細胞またはそれ以上に達すると、これらを機械的に分散させ、片を初期の増生の傍らにプレートした。二次性コロニーはさらに、前述のように(KlimanskayaおよびMcMahon.Handbook of Stem Cells.San Diego:Elsevier Academic Press、2004 p.437−449)、同様のサイズに増殖させ、さらに、トリプシンによる通常の植え継ぎに適合するまで、および(通常7−10の植え継ぎの後)凍結が可能になるまで、3−5日間ごとに新しいMEF上に機械的に移した。各継代において、蛍光顕微鏡でGFP陽性細胞が存在するかどうか、コロニーをスクリーニングした。4つ全てのhES細胞株は、OCT−4,ナノグ、SSEA−3、SSEA−4、TRA−1−60、TRA−1−81、およびアルカリホスファターゼ(図11b)で陽性であった。体外分化によって、全部で3つの胚葉、造血および内皮細胞、神経細胞、網膜色素上皮(RPE)、拍動心筋細胞、および治療的に重要なその他の細胞型の存在を確認した(図12)。体内分化の可能性を査定するために、およそ6週〜8週で奇形腫を形成し、全部で3つの胚葉構造に分化する、NOD−SCIDマウスの腎臓被膜下に該細胞を注入した。
新たに確立されたhES細胞株の4つ全てが通常の核型を有していた(No Embryo Destruction[NED] 1,46XY、NED2,46XY、NED3、46 XX、およびNED4 46XY(図14)。PCR分析は、GFP DNAの不在を確認し、これにより、共培養に使用するGFP+ hES細胞との二次感染または融合の可能性を排除した(図13a)。さらなる遺伝子型特定分析によって、 新しいhES細胞株の一意の特定が示され、研究所内で現在保持されているその他のhES細胞株との考えられる交差汚染を除外した(図13b)。第1の一連の実験において、胚のうち21個は1つの割球に生検を行い、一方で、5個(exps no 1および3)は2つの単一割球を除去させた。第2の一連の実験において、胚のうち13個は1つの割球に生検を行い、一方で2つの胚(exps 8&9)は2つの単一割球を除去させた。

実施例12.割球 生検および培養.
さらなる実験において、倍量のラミニンを用い、胚小胞形成を阻止するためにより長い時間(5日間)、MEF細胞で、胚盤胞培地内において割球を発育させた。
前核期ヒトの胚を、インキュベータ内にて、5%COで8細胞期までQuinnの卵割培地(Cooper Surgical)で培養した。個々の割球を、ピエゾを使用して、以前記載したように胚から単離した。つまり、8細胞胚を、個々の割球単離に役立つよう、Ca++およびMg++を含まない、0.05%PVが添加されたリン酸緩衝生理食塩水で、15分間、室温で事前培養した。次いで、胚を、操作のために、Quinnのヘペス培地に移植した。生検ピペットを挿入する前に、小型(20μm)ピペットを用いて、いくつかのPIEZOパルスを適用することで、透明帯に孔(直径500μm)を作成した。個々の割球を単離するために、生検ピペット(500μm)を孔に挿入し、緩やかな陰圧を与える割球を捕捉した。割球の2/3がピペット内にあったとき、割球を引っ張り出した。生検後、親の胚および割球を元の培養液滴に戻し(Quinnの卵割培地)、共に12時間〜18時間培養した。次いで、割球および親の胚を分離した。つまり、これらが胚盤胞に発達できるようにするために、親の胚を胚盤胞培地に移植し(Quinnの胚盤胞培地)、一方で、割球を、MEFを含有する小量の培養液滴(50μl)に移植した。割球培地には、ラミニン(10μl /ml)、フィブロネクチン(10μl/ml)、またはマトリゲル(10μl/ml)を添加した。これらは、5日間、または同一の培地においておよそ20細胞で構成される細胞塊を形成するまで培養した。次いで、2つの培地を混合するよう、隣接するGFP ES細胞培養滴を割球培養滴に融合した。およそ24時間後、割球塊の半分を除去し、同一の培養液滴にプレートした。ESコロニー形成は、毎日確認し、半分の培地は、毎日新しい培地に変えた。ESコロニーは、次いで、分割させ、継代4までES細胞培養皿を変えるために機械的に移植し、次いで、ES細胞は、大規模な培養のためにトリプシン処理に次第に適合した。
割球が胚小胞に発達すると、そのほぼ全てが、ES細胞となる可能性がまったくない、栄養膜様細胞になった。小胞形成を防止し、細胞極性を阻害する、より多くのラミニンを添加することで、大部分の8細胞割球が、ES細胞となるようにさせた(表12)。

実施例13.hESC共培養はhESC株の生成に不要である。
さらなる実験群において、正常な生成のために共培養が必要かどうかを判断するために、GFP−hESC共培養を検査する。実験は、解凍し、割球生検の前に胚盤胞培地で2時間培養した2凍結卵割期胚で実行した。1つの胚から単一割球を除去し、2つの割球を第2の胚から除去した。残りの生検した胚は発達を継続するようにさせ、胚盤胞期において凍結した。抽出した割球は、GFP−hESCは存在しないという点以外は、実施例11の第2の実験で記載したのと同一の条件で培養した。割球由来の凝集は両方とも細胞増生を生成し、2つの胚の1つ(50%)は安定したhESC株を生成した。このコロニー(NED5)から確立された安定したhESC株の免疫染色によって、OCT−4,ナノグ、SSEA−3、SSEA−4、TRA−1−60、TRA−1−81,およびアルカリホスファターゼを含む、多能性マーカーの発現を確認した(図HC)。新たに確立したhESC株は通常のオスの(46XY)核型(図14)を有し、チューブリンβIII(外胚葉)、平滑筋動作(中胚葉)、αフェトタンパク質(原始内胚葉)に対する抗体を有する免疫染色を含む、全ての3つの胚葉からの誘導体に分化した。
実施例14.ラミニンはICMへの割球分化を指示する
ICMへの向上した割球分化メカニズムを調査するために、個別の研究を実施した。ラミニンおよびフィブロネクチンが不在の場合、解離した単一割球は、栄養外胚葉へと均一に分化した(0/16[0%]ICM様細胞に対して、栄養外胚葉細胞に含まれる割球増生は16/16[100%])。対照的に、培地にラミニンを添加した場合、割球由来の凝集体の1/14(7%)のみが栄養外胚葉様小胞に生じ、13/14(93%)がICM様細胞を生じさせた。フィブロネクチンのみの添加は、細胞系列の特異化(specification)にほとんど、またはまったく影響がなかった(ICM様細胞の1/6[17%]に対し、増生を含む栄養外胚葉細胞は5/6[83%])。これは、ICMへの割球分化の指示においてラミニンが重要な役割を果たしている可能性を示唆している。それぞれ栄養外胚葉マーカーおよびICM/ESCマーカーの存在時に生成されるラミニン(図15A)およびICM様細胞(図15D)の不在時に形成される割球由来の小胞を染色した。予想通り、ラミニンなしで形成する割球由来の小胞はサイトケラチン8およびcdx2を含む重要な栄養外胚葉マーカーを発現し(図15B、C)、一方で、ラミニンの存在下で形成されるICM様増生は、OCT−4を発現した(図15E)。興味深いことに、密着結合マーカーZO−Iの免疫染色、および透過電子顕微鏡法および半薄切片による超構造分析(図15G−I)により、確立されたhESC 株の培養培地へのラミニン添加は、密着結合を阻害し、ICM様表現型を仮定するように誘発するESCを脱分極することが明らかになった。さらに、ZO−Iによる染色により、割球の培養培地へのラミニン添加は密着結合を阻害し、栄養外胚葉分化経路を阻害したことを確認した。
実施例15.実施例11−1の材料および方法
単一割球の生検
臨床目的でIVFによって生成された残りの胚は、完全なインフォームドコンセントによって取得し、高度細胞技術のEthics Advisory Board(EAB)およびInstitutional Review Board(IRB)に準拠して使用した。提供された前核期胚は、胚解凍キットを用い(Cooper Surgical、CAT# ART−8016)、製造業者の指示により解凍させた。全ての手順を室温で実行した。つまり、該胚を、2分間、空気中にて、次に、37℃で3分間解凍させた後、0.5Mスクロース解凍培地へと移し、そこで10分間保持した。該胚は、次いで、0.3Mスクロース解凍培地に移し、10分間培養してから、あらかじめ平衡化された胚解凍希釈剤にて何度か洗浄した後、胚培地へと移した。解凍した胚は、高湿度のインキュベータにおいて20ulの滴でQuinnの卵割培地で、または6%COによって空気中で37℃で培養した。解凍後48時間までに8細胞期に発達した胚のみを単一割球の生検に供した。該生検前に、透明帯に小孔(直径50uM)を、PIEZOドリルを用いて全ての胚に作り、次に、0.05%PVA(ポリビニルアルコール)が添加された、Ca++およびMg++を含まないPBS内で、15分間、培養した。37℃で、5%SPS(血清タンパク質置換物質、Cooper Surgical)が添加されたQuinnのヘペス培地内で、PIEZOドリルを用いて、上述のように、割球生検を実施した。単一割球(または稀なケースでは、2つの割球)のみを各胚から除去した。実験群1において、親の胚および生検された割球を12−24時間共培養し、次いで、Quinnの胚盤胞培地に移植し、さらに48時間共培養した。共培養後に、親の胚を凍結し、割球塊を、以下に記載するようにさらに増生するためにMEF滴に移した。実験群2において、親の胚および割球を、12時間未満共培養した。次いで、これらを分離し、胚を、凍結前にさらに48時間、Quinnの胚盤胞培地で培養した。実験2の割球を、ヒトの胎盤(σ)からのラミニンおよびフィブロネクチン(ヒトの血漿から、σ)で添加したQuinnの胚盤胞培地で、MEF細胞上に、5日間培養した。
胚盤胞凍結
胞胚腔形成の確認後、製造業者の指示に従い、胚盤胞凍結キットを使用して親の胚を凍結した(Cooper Surgical,Cat# ART−8015)。全手順を室温で実施した。つまり、該胚をすすぎ、希釈培地にて5分間培養し、次いで、5%グリセロール凍結培地に10分間移植し、その後最終的な9%グリセロールの、さらに0.2Mスクロースを含む凍結溶液に移した。次いで、凍結前に各胚を0.25mlの胚凍結ストロー(IMV−ZA475,France)に添加した。胚凍結装置を用いて胚凍結を実施した(Freeze Control CL−869,Australia)。2℃/分で開始気温25℃から−6.5℃まで、胚を取り出した。次いで、これらを、手で播種し、−6.5℃で10分間保持し、その後、0.3℃/分で−45℃までに温度を下げ、液体窒素貯蔵タンクに移した。
ESCの誘導
前述のようにhESC培養を実施した(Klimanskayet al.,2006,Klimanskayet al.,2007,KlimanskayaおよびMcMahon、2004)。実験群1において、胚小胞をプレートする2日前、MEF細胞を、50ulの液滴を並べてゼラチン処理した60mm細胞培養皿にプレートした。該MEF細胞滴は、ある「割球液滴」、つまり割球増生に指定された液滴の周囲の2または3滴(「補助液滴」)として配置した。2日目、GFP+hES細胞小塊を「補助液滴」に移植し、一晩培養し、 これらの滴のMEFプレート培地をhESC培地と置換した。3日目、「割球液滴」の培地を、5ug/mlのフィブロネクチンおよび2.5ug/mlのラミニンが添加された、新たに生成されたQuinnの胚盤胞培養培地と置換した。次いで、培養皿を、少なくとも3時間、6%CO2のインキュベータで、胚小胞を移植する前に、事前培養した。小胞移植の翌日、2つの液滴の間に小ガラスのピペットで培地をドラッグすることで、各小胞培養液滴を2または3の周囲のGFP−hESCの液滴とつないだ。その次の日、接続チャネルをピペットで拡大し、および胚盤胞培地を前述のように、2日後に誘導培地で置換した。初期の増生によって、分散のために十分な大きさのコロニーが形成すると(通常、プレート後3〜5日間)、2つの片に解離させ、同じ液滴に再プレートした。
実験群2において、親の胚との最初の12時間の共培養後に、(実験群1で生成されているように)MEF細胞を含む、5ug/mlのフィブロネクチンおよび5ug/mlのラミニンが添加された、Quinnの胚盤胞培地の50ulの滴で割球を培養した。割球培養液滴およびその周囲のGFP ESC培養滴は、5日間、つなげなかった。この間、ほとんどの割球は、内部細胞塊に似た20−30の細胞を含む細胞塊を形成した。プレート後6日目に、割球培養液滴および周囲のGFP ESC培養滴を、実験群1と同様につなげ,7日目に胚盤胞培地を誘導培地で置換した。初期の増生は毎日チェックし、実験群1と同様に増生の増殖を実施した。培養培地の元の容量の半分を、一日おきに取り替えた。hESCの安定した発育が観察されたらすぐ、培養培地から血清を除去した。詳細な手順は、Klimanskaya et al.,2007(Klimanskayet al.,2007)に記載されている。実験群3は、hESC−GFP共培養を実施しないが、群2と同じ手順に沿った。
免疫染色
標準的な方法を利用して、免疫染色を行った。つまり、サンプルを、2%パラホルムアルデヒドで10分間(細胞)または40分間(小胞)凝固させ、0.1%NP−40で透過させ、10%の各ヤギおよびロバ血清を含むPBSで1時間ブロックし、および、一次抗体で一晩、4℃でインキュベートした。各抗体のインキュベーション後に各10分の3回の洗浄を実行した。蛍光標識されたまたはビオチニレート(biotinilated)二次性抗体(Jackson ImmunoresearchまたはMolecular Probes)を1時間添加し、ビオチニレート(biotinilated)二次性抗体を視覚化するために、蛍光標識したストレプタビジン(Molecular Probes)を15分添加した。サンプルをDAPI(VectまたはLaboratories、Burlingame、CA)でVectashieldに載置し、倒立蛍光顕微鏡(Nikon)で撮影した。標準的な方法で奇形腫部分のペルオキシダーゼ染色を実施した。つまり、スライド(slides)は、キシレンで三回ワックスを除去した。キシレンは100%エタノールで除去し、内因性ペルオキシダーゼ活性が3%H2O2によって遮断し、さらに、スライドは上記のように0.1%Triton X−100を含む遮断薬内で1時間培インキュベートし、次に、一晩、4℃にて、同一の遮断薬で希釈された一次抗体でインキュベートした。以下の抗原、OCT−4(Santa Cruz Biotechnology、Santa Cruz,CA)、SSEA−3、SSEA−4、TRA−1−60、TRA−1−81(Chemicon,Temecula,CA)、ナノグ(Kamiya)、βlllチューブリン(Covance)、α−フェトタンパク質、平滑筋アクチン(Dako)、cdx2(Abeam)、ZO−I(Zymed)、サイトケラチン8(Developmental Studies Hybridoma Bank)に対する一次抗体を用いた。
奇形腫形成
NOD−SCIDのオスの6〜8週齢マウスを用いた(Jackson Laboratories,Bar Harbor,ME)。50−100細胞の小塊を腎臓被膜下に注入し、移植7−12週後にマウスを犠牲にし、腎臓を4%パラホルムアルデヒドに一晩凝固させ、パラフィンに埋め込み、切開し、ヘマトキシリン−エオシンで免疫染色または染色し、全3つの胚葉の誘導体が存在するかどうか分析した。
GFP配列のPCR分析
WAOL−GFP(HL−GFP)、NEDl、NED2、NED3およびNED4細胞からのゲノムDNAはMicroDNAキットを用いて単離し(Qiagen)、前述のように(Klimanskayet al.,2006)GFP−特定のPCR反応を実行した。PCR反応の内部対照物として、全てのPCR反応にミオゲンプライマーを含め、これにより、上記のように245bp断片を発生させた(Klimanskaya et al.,2006)。PCR生成物は、3%アガロースゲルで分離し、エチジウムブロマイド染色によって視覚化した。
NEDhES細胞からの芽細胞の生成
造血および内皮の両方の能力を持つNEDhESからの芽細胞生成を、以前報告されている通り、実行した(Lu et al.,2007)。つまり、3.5日齢の胚様体(EB)を、モルフォゲンおよび初期造血サイトカインの組み合わせを添加したStemLine II無血清培地で培養したhESCから生成し、および該初期EBを次いで、解離し、個々の細胞を、無血清半固体芽球コロニー発育培地に、7日間プレートした。ブドウ状芽球コロニーを採取し、造血および内皮の両方の細胞分化のためにプレートした。
内皮前駆細胞の評価
内皮前駆細胞の評価のために、芽細胞を、EGM−2完全培地(Lonza)において、3−5日間、フィブロネクチン被覆プレート(BD 生物科学)上にプレートした。Ac−LDL 摂取のため、hES−BC細胞を、フィブロネクチン被覆ウェルで3−5日間培養し、さらに、6−8時間、10μg/mlのAlexa Fluまたは594−標識Ac−LDL(インビトロゲン)で培養した。次いで、細胞はIX PBSで3回洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで30分間、凝固させた。Ac−LDLの摂取は蛍光顕微鏡で視覚化した。vWF(Dako)、PECAM−I(CD31)(Cell Signalling Technologies)、VEカドヘリン(R&D systems)、およびKDR(Cell Signalling Systems)の発現のため、細胞を透過化し、次いで、一次抗体で一晩、4℃で培養インキュベートし、次いで、30−60分間、FITC(Jackson Laboratory)で対応する二次性抗体標識でインキュベートした。最終洗浄後、細胞を蛍光顕微鏡でチェックした。
核型分析
細胞を、ゼラチンに、1:6の比率でプレートした。細胞はおよそ50%融合性であったため、40分間培養するために0.12ug/mlのコルセミド(インビトロゲン)を添加した。該細胞はトリプシンによって捕獲して、0.075M KClで12分、37℃で培養し、3:1のメタノールおよびアセチル酸で凝固させた。Gバンド技術を用いて、Cell Line Genetics、Inc(hESC株 NEDL−NED4のために)およびCytogenetics Laboratory at the Children’s Hospital, Oakland(NED5のために)が、拡散(spread)分析を実施した。
遺伝子タイピング
新規に生成したhESC株の識別が、AmpFISTR Identifilerキット(Applied Biosystems)を用いて、Seq Wright,Incによって実施された。
PCRによるRNAの単離および遺伝子発現分析
全RNAをおよそ100のhESCから単離し、RNAeasy Micro Kitを用いて、業者が推奨する以下の手順で、80ulのDEPC−H2Oで希釈した(Qiagen,Valencia,CA)。RNAは、Superscript II逆転写酵素(Clontech)を用いてSMART HAおよびSMART CDSプライマーHA(Clontech)との第一鎖のcDNA合成を行い、cDNAプールは、業者が提示するように、Super SMART cDNA合成キット(Clontech)を用いて構成した。ヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HPRT)遺伝子を陽性対照とし、OCT−4およびナノグ発現の分析に5ulのcDNAプールを用いた。Hl ES細胞から単離した全RNAを陽性対照として、およびH2Oを陰性対照として用いた。10μlのPCR生成物を、1.5%アガロースゲルで分離し、エチジウムブロマイド染色で視覚化した。
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