JP2017108705A - Cardiomyocyte production method - Google Patents

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JP2017108705A
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Jun Yamashita
潤 山下
福島 弘之
Hiroyuki Fukushima
弘之 福島
健治 角田
Kenji Kakuta
健治 角田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide production methods of cardiomyocytes which can maintain the character of a cardiomyocyte over a long period of time.SOLUTION: A cardiomyocyte is produced using a method comprising the following (a) to (d): (a) performing a differentiation inducing process to mesodermal cells for obtained pluripotent stem cells; (b) separating cardiovascular progenitor cells out of the differentiation induced pluripotent stem cells in the step (a);(c) culturing the cardiovascular progenitor cells separated in the step (b) in a culture medium containing a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor; and (d) culturing, in a culture medium, the cells cultured in the step (c) to prepare cardiomyocytes, and preferably further comprising the following step (e) and (f): (e) culturing, in a culture medium containing a ROCK inhibitor, the cardiomyocytes prepared in the step (d); and (f) culturing, in a culture medium, the cardiomyocytes cultured in the step (e).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、多能性幹細胞から心筋細胞を効率よく製造(調製)する方法や、かかる製造方法により得られた心筋細胞や、かかる心筋細胞を培養する心筋シートの製造方法等に関する。   The present invention relates to a method for efficiently producing (preparing) cardiomyocytes from pluripotent stem cells, a cardiomyocyte obtained by such a production method, a method for producing a myocardial sheet for culturing such cardiomyocytes, and the like.

心筋細胞は心臓のポンプ機能の原動力であり、生物個体が生命を維持するうえできわめて重要である。人為的に心筋細胞を製造し、種々の心臓疾患の再生医療に利用しようという試みが盛んに行われており、例えばシート状の心筋細胞を心臓に移植する方法が開発されている。このような再生医療では、移植された心筋細胞が生体内でその機能を維持し続けることが必須である。   Cardiomyocytes are the driving force of the heart's pump function and are extremely important for living organisms to maintain their lives. Attempts have been actively made to artificially produce cardiomyocytes and use them in regenerative medicine for various heart diseases. For example, methods for transplanting sheet-like cardiomyocytes into the heart have been developed. In such regenerative medicine, it is essential that the transplanted cardiomyocytes continue to maintain their functions in vivo.

また、医薬の開発の過程では、候補薬物の安全性を確認する目的で、当該薬物が心臓の機能に悪影響を与えないこと、すなわち心毒性を有しないことを調べることが求められている。心筋細胞を使用したin vitroでの心毒性評価は、簡便であり多数の候補薬物の評価が可能である点で、動物を使用する方法に比較して有利である。しかし候補薬物の心毒性を正しく評価するためには高品質な心筋細胞の安定した入手が必要である。   In the course of drug development, for the purpose of confirming the safety of a candidate drug, it is required to examine that the drug does not adversely affect the function of the heart, that is, does not have cardiotoxicity. In vitro cardiotoxicity assessment using cardiomyocytes is advantageous compared to methods using animals in that it is simple and can evaluate many candidate drugs. However, in order to correctly evaluate the cardiotoxicity of a candidate drug, it is necessary to stably obtain high-quality cardiomyocytes.

心筋細胞の入手方法として、多能性の幹細胞(胚性幹細胞、誘導多能性幹細胞等)から心筋細胞を分化させる方法が知られている(例えば特許文献1、非特許文献1〜3)。これらは幹細胞を出発材料とし、心筋細胞誘導能を有するタンパク質やWnt経路を阻害する薬剤の存在下での培養を経て心筋細胞への分化を誘導する方法である。   As a method for obtaining cardiomyocytes, methods for differentiating cardiomyocytes from pluripotent stem cells (embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells, etc.) are known (for example, Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 to 3). These are methods for inducing differentiation into cardiomyocytes by culturing stem cells as starting materials and culturing in the presence of a protein having cardiomyocyte-inducing ability and a drug that inhibits the Wnt pathway.

国際公開WO2005/090558International Publication WO2005 / 090558

Uosaki et al.:PLoS One 2011;6(8),e23657Uosaki et al.:PLoS One 2011; 6 (8), e23657 Lian et al.:PNAS 2012;109,E1848-1857Lian et al. : PNAS 2012; 109, E1848-1857 Burridge et al.:Nature Methods 2014;11,855-860Burridge et al. : Nature Methods 2014; 11,855-860

以上に述べた従来の心筋細胞の製造方法では、長期にわたって心筋細胞の特性を維持できる心筋細胞を製造する方法は提供されていない。例えば非特許文献3記載の方法で製造された心筋細胞では、分化誘導開始後15日目に95%以上であった心筋細胞の特異的マーカーである心筋トロポニンT(cardiac troponin T:cTnT又はTNNT2)の陽性率が分化誘導開始後60日目には約60%まで低下する。   The conventional methods for producing cardiomyocytes described above do not provide a method for producing cardiomyocytes capable of maintaining the characteristics of cardiomyocytes over a long period of time. For example, in the cardiomyocytes produced by the method described in Non-Patent Document 3, cardiac troponin T (cardiac troponin T: cTnT or TNNT2) is a specific marker of cardiomyocytes that was 95% or more on the 15th day after the start of differentiation induction. The positive rate decreases to about 60% on the 60th day after the start of differentiation induction.

再生医療及び薬物評価に使用するための細胞の安定供給、品質管理の観点からは、より形質の安定した心筋細胞を製造する方法が求められている。   From the viewpoint of stable supply of cells and quality control for use in regenerative medicine and drug evaluation, a method for producing cardiomyocytes with more stable traits is required.

本発明は、このような従来の製造方法が有していた問題を解決しようとするものであり、長期にわたって心筋細胞の特性を維持できる心筋細胞の製造方法を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a method for producing cardiomyocytes capable of maintaining the characteristics of cardiomyocytes over a long period of time. is there.

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、多能性幹細胞から心筋細胞への分化誘導工程の途中段階において心血管前駆細胞を単離する工程を実施することにより、高純度の心筋細胞を取得し得ることを初めて見出した。さらに本発明者らは、当該方法の過程でROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を特定の時期に共存させた場合に、心筋細胞の収量が向上し、かつ得られた心筋細胞が長期にわたってその特性を維持することを初めて見出した。本発明はそのような知見を基にして完成されたものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have performed a step of isolating cardiovascular progenitor cells in the middle of the differentiation induction step from pluripotent stem cells to cardiomyocytes, It has been found for the first time that high-purity cardiomyocytes can be obtained. Furthermore, the present inventors have improved the yield of cardiomyocytes when the ROCK inhibitor and the Wnt signal inhibitor coexist at a specific time in the course of the method, and the obtained cardiomyocytes have long-term characteristics. Found for the first time to maintain. The present invention has been completed based on such knowledge.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕以下の工程(a)〜(d)を備えたことを特徴とする心筋細胞の製造方法。
(a)取得した多能性幹細胞に対して中胚葉細胞への分化誘導処理を行う工程;
(b)工程(a)で分化誘導処理した多能性幹細胞の中から、心血管前駆細胞を分離する工程;
(c)工程(b)で分離した心血管前駆細胞を、ROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含む培養液中で培養する工程;
(d)工程(c)で培養した細胞を培養液中で培養し、心筋細胞を調製する工程;
〔2〕多能性幹細胞が、誘導多能性幹細胞であることを特徴とする上記〔1〕に記載の製造方法。
〔3〕心血管前駆細胞がPDGFRα陽性細胞であることを特徴とする上記〔1〕又は〔2〕に記載の製造方法。
〔4〕工程(b)において、工程(a)で分化誘導処理後4〜6日目に心血管前駆細胞を分離することを特徴とする上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の製造方法。
〔5〕工程(c)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも6〜7日目の間培養することを特徴とする上記〔4〕に記載の製造方法。
〔6〕工程(d)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後8〜22日目まで培養することを特徴とする上記〔5〕に記載の製造方法。
〔7〕さらに、以下の工程(e)及び(f)を備えることを特徴とする上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の製造方法。
(e)工程(d)で調製した心筋細胞を、ROCK阻害剤を含む培養液中で培養する工程;
(f)工程(e)で培養した心筋細胞を、培養液中で培養する工程;
〔8〕工程(e)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも22日目の間培養することを特徴とする上記〔7〕に記載の製造方法。
〔9〕工程(f)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後23〜91日目まで培養することを特徴とする上記〔8〕に記載の製造方法。
〔10〕ROCK阻害剤がY−27632である上記〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の製造方法。
〔11〕Wntシグナル阻害剤がXAV939及び/又はIWP−4である上記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の製造方法。
〔12〕上記〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の製造方法を用いて調製した心筋細胞。
〔13〕上記〔12〕に記載の心筋細胞を内皮細胞及び壁細胞と混合して培養することを特徴とする心筋シートの製造方法。
〔14〕少なくとも70日間の培養によりcTnT陽性率を80%以上維持できる心筋細胞の集団。
〔15〕Wntシグナル阻害剤を備えたことを特徴とする、少なくとも70日間の培養によりcTnT陽性率を80%以上維持できる心筋細胞の集団を誘導するためのキット。
〔16〕Wntシグナル阻害剤がXAV939及び/又はIWP−4であることを特徴とする上記〔15〕に記載のキット。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method for producing cardiomyocytes comprising the following steps (a) to (d).
(A) performing a differentiation-inducing treatment into mesoderm cells on the obtained pluripotent stem cells;
(B) a step of separating cardiovascular progenitor cells from the pluripotent stem cells subjected to differentiation induction in step (a);
(C) culturing the cardiovascular progenitor cells separated in step (b) in a culture solution containing a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor;
(D) a step of culturing the cells cultured in step (c) in a culture solution to prepare cardiomyocytes;
[2] The production method of [1] above, wherein the pluripotent stem cell is an induced pluripotent stem cell.
[3] The production method according to [1] or [2] above, wherein the cardiovascular progenitor cells are PDGFRα-positive cells.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein in step (b), cardiovascular progenitor cells are separated 4 to 6 days after differentiation induction treatment in step (a). Production method.
[5] The production method according to [4] above, wherein in step (c), the cells are cultured for at least 6 to 7 days after differentiation induction treatment in step (a).
[6] The production method of the above-mentioned [5], wherein in the step (d), the cells are cultured until 8 to 22 days after the differentiation induction treatment in the step (a).
[7] The method according to any one of [1] to [6], further comprising the following steps (e) and (f):
(E) culturing the cardiomyocytes prepared in step (d) in a culture solution containing a ROCK inhibitor;
(F) culturing the cardiomyocytes cultured in step (e) in a culture solution;
[8] The production method according to [7] above, wherein in the step (e), the cells are cultured for at least 22 days after the differentiation induction treatment in the step (a).
[9] The production method according to [8] above, wherein in step (f), the cells are cultured from 23 to 91 days after the differentiation induction treatment in step (a).
[10] The production method according to any one of [1] to [9], wherein the ROCK inhibitor is Y-27632.
[11] The production method according to any one of [1] to [10], wherein the Wnt signal inhibitor is XAV939 and / or IWP-4.
[12] Cardiomyocytes prepared using the production method according to any one of [1] to [11] above.
[13] A method for producing a myocardial sheet, comprising culturing the cardiomyocytes according to [12] mixed with endothelial cells and wall cells.
[14] A population of cardiomyocytes capable of maintaining a cTnT positive rate of 80% or more by culturing for at least 70 days.
[15] A kit for inducing a population of cardiomyocytes capable of maintaining a cTnT positive rate of 80% or more by culturing for at least 70 days, comprising a Wnt signal inhibitor.
[16] The kit according to [15] above, wherein the Wnt signal inhibitor is XAV939 and / or IWP-4.

本発明の方法により、多能性幹細胞から長期にわたって特性を維持できる心筋細胞を効率的かつ高収量で製造することが可能となる。本発明の方法により得られた心筋細胞は、心筋細胞の移植を必要とする疾患の治療、心筋細胞の異常等に起因する疾患の細胞モデル、薬物の安全性評価のための材料として使用することができる。また、本発明の方法により得られた心筋細胞を内皮細胞及び壁細胞と混合して培養することにより心筋シートを製造することができる。また、心筋細胞を長期間(少なくとも70日間)にわたって培養・維持できるため、再生医療における良質な心筋細胞を、心筋細胞の製造地域やその周辺地域のみならず、遠隔地へ提供することもできる。   The method of the present invention enables efficient and high yield production of cardiomyocytes capable of maintaining characteristics over a long period of time from pluripotent stem cells. Cardiomyocytes obtained by the method of the present invention can be used as a material for treatment of diseases requiring transplantation of cardiomyocytes, cell models of diseases caused by abnormalities of cardiomyocytes, etc., and safety evaluation of drugs. Can do. A myocardial sheet can be produced by mixing and culturing cardiomyocytes obtained by the method of the present invention with endothelial cells and wall cells. In addition, since cardiomyocytes can be cultured and maintained for a long period (at least 70 days), high-quality cardiomyocytes in regenerative medicine can be provided not only in the area where cardiomyocytes are produced and in the surrounding areas, but also in remote areas.

分化誘導開始後21、31、41、51、61及び91日目の細胞のcTnT陽性率を示す。The cTnT positive rate of the 21st, 31, 41, 51, 61, and 91st day cells after a differentiation induction start is shown. 分化誘導開始後21、31、41、51、61及び91日目の生細胞数を示す。The number of viable cells on days 21, 31, 41, 51, 61, and 91 after initiation of differentiation is shown. 分化誘導開始後5日目〜9日目の間、Y−27632を含まないRPMI1640培地中で細胞を培養したときの、9日目の細胞の顕微鏡画像を示す。The microscope image of the cell of the 9th day when a cell is cultured in the RPMI1640 culture medium which does not contain Y-27632 from the 5th day to the 9th day after the differentiation induction start is shown. 分化誘導開始後5日目〜9日目の間、Wnt阻害剤(XAV939、IWP−4)を含まないRPMI1640培地中で細胞を培養したとき、XAV939を含むRPMI1640培地中で細胞を培養したとき、IWP−4を含むRPMI1640培地中で細胞を培養したとき、及び、XAV939とIWP−4の両方を含むRPMI1640培地中で細胞を培養したときの、21日目の細胞のcTnT陽性率を示す。When cells were cultured in RPMI1640 medium containing no Wnt inhibitor (XAV939, IWP-4) or cultured in RPMI1640 medium containing XAV939 during the 5th to 9th days after the initiation of differentiation induction, The cTnT positive rate of cells on day 21 when cells were cultured in RPMI 1640 medium containing IWP-4 and when cultured in RPMI 1640 medium containing both XAV939 and IWP-4. 分化誘導開始後11、16、21、26、及び31日目の細胞のcTnT陽性率を示す。The cTnT positive rate of the cells on days 11, 16, 21, 26, and 31 after the start of differentiation induction is shown. 分化誘導開始後23日目〜91日目の間、B27サプリメントに代えて10%血清を含む培地中で細胞を培養したときの、61日目(図6A)及び91日目(図6B)の細胞のcTnT陽性率を示す。なお、各データの縦軸は側方散乱(SSC)レベルを示し、横軸は抗cTnT−FITC抗体で検出された蛍光レベルを示す。On the 61st day (FIG. 6A) and the 91st day (FIG. 6B) when the cells were cultured in a medium containing 10% serum instead of the B27 supplement during the 23rd to 91st days after the initiation of differentiation induction. The cTnT positive rate of a cell is shown. In addition, the vertical axis | shaft of each data shows a side scatter (SSC) level, and a horizontal axis shows the fluorescence level detected with the anti-cTnT-FITC antibody.

本発明の心筋細胞の製造方法としては、取得した多能性幹細胞に対して中胚葉細胞への分化誘導処理を行う工程(a);工程(a)で分化誘導処理した多能性幹細胞の中から、心血管前駆細胞を分離する工程(b);工程(b)で分離した心血管前駆細胞を、ROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含む培養液中で培養する工程(c);及び工程(c)で培養した細胞を培養液中で培養し、心筋細胞を調製する工程(d);の工程(a)〜(d)を順次備えた方法(以下、「本発明の製造方法1」ということがある)であれば特に制限されず、調製した心筋細胞を長期間(少なくとも10日間、好ましくは少なくとも20日間、より好ましくは少なくとも30日間、さらに好ましくは少なくとも40日間、さらにより好ましくは少なくとも50日間、特に好ましくは少なくとも60日間、最も好ましくは少なくとも70日間)培養・維持する場合、さらに、工程(d)で調製した心筋細胞を、ROCK阻害剤を含む培養液中で培養する工程(e);及び工程(e)で培養した心筋細胞を、培養液中で培養する工程(f);の工程(e)及び(f)を順次備えた方法が好ましい。   In the method for producing cardiomyocytes of the present invention, the obtained pluripotent stem cell is subjected to differentiation induction treatment into mesoderm cells (a); among the pluripotent stem cells subjected to differentiation induction treatment in step (a) Separating the cardiovascular progenitor cells from the step (b); culturing the cardiovascular progenitor cells separated in the step (b) in a culture medium containing a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor (c); A method comprising the steps (a) to (d) of step (d); culturing the cells cultured in (c) in a culture solution to prepare cardiomyocytes (hereinafter referred to as “production method 1 of the present invention”) The prepared cardiomyocytes can be used for a long period (at least 10 days, preferably at least 20 days, more preferably at least 30 days, even more preferably at least 40 days, even more preferably less). When In the case of culturing and maintaining for 50 days, particularly preferably at least 60 days, most preferably at least 70 days), the step of further culturing the cardiomyocytes prepared in step (d) in a culture solution containing a ROCK inhibitor (e ); And the step (e) and the step (f) of the step (f) in which the cardiomyocytes cultured in the step (e) are cultured in a culture medium is preferable.

本発明において、「心血管前駆細胞」とは、中胚葉細胞に属し、拍動筋肉と電気伝導組織を形成する心筋細胞及び血管平滑筋を生じる能力を有する細胞への分化能を有する細胞を意味し、通常はPDGFRα陽性の細胞であり、CD82陽性の細胞もCD82陰性の細胞も含む。また、本発明において、「心筋細胞」とは、自己拍動の特性を有する心筋の細胞を意味し、通常はcTnT陽性の細胞である。   In the present invention, the “cardiovascular progenitor cell” means a cell belonging to a mesoderm cell and capable of differentiating into a cardiomyocyte that forms a beating muscle and an electrically conductive tissue and a cell that has the ability to generate vascular smooth muscle. Usually, it is a PDGFRα positive cell, and includes both a CD82 positive cell and a CD82 negative cell. In the present invention, the “cardiomyocyte” means a myocardial cell having the characteristics of self-pulsation, and is usually a cTnT-positive cell.

本発明の製造方法1を用いると、少なくとも70日間(好ましくは75日間、より好ましくは80日間)の培養によりcTnT陽性率を80%以上維持できる高純度な心筋細胞集団を製造することができる。すなわち、本発明において「心筋細胞(の集団)」とは、細胞集団中に含まれる心筋細胞(cTnT陽性細胞)数の割合が少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも88%、さらに好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも93%、特に好ましくは少なくとも95%、最も好ましくは少なくとも98%の高純度な心筋細胞集団を意味する。   When the production method 1 of the present invention is used, a highly pure cardiomyocyte population capable of maintaining a cTnT positive rate of 80% or more can be produced by culturing for at least 70 days (preferably 75 days, more preferably 80 days). That is, in the present invention, “cardiomyocytes (population)” means that the ratio of the number of cardiomyocytes (cTnT positive cells) contained in the cell population is at least 80%, preferably at least 85%, more preferably at least 88%, More preferably, it means a highly pure cardiomyocyte population of at least 90%, even more preferably at least 93%, particularly preferably at least 95%, most preferably at least 98%.

上記心血管前駆細胞は、Nkx2.5(NK-2 transcription factor related, locus 5)、islet1、Tbx5、Tbx20、GATA4、MEF2C(Myocyte Enhancer Factor 2C)、MESP1(Mesoderm Posterior 1)等の転写因子や、血小板由来増殖因子受容体α(Platelet-Derived Growth Factor Receptor α:PDGFRα)、KDR、Flk1、CD(cluster of differentiation)44等の細胞表面抗原などの心血管前駆マーカーが通常発現している。すなわち、上記心血管前駆細胞としては、具体的には、Nkx2.5陽性、islet1陽性、Tbx5陽性、Tbx20陽性、GATA4陽性、MEF2C陽性、MESP1陽性、PDGFRα陽性、KDR陽性、Flk1陽性、及び/又はCD44陽性細胞を挙げることができ、PDGFRα陽性細胞が好ましい。   The cardiovascular progenitor cells include transcription factors such as Nkx2.5 (NK-2 transcription factor related, locus 5), islet1, Tbx5, Tbx20, GATA4, MEF2C (Myocyte Enhancer Factor 2C), MESP1 (Mesoderm Posterior 1), Cardiovascular progenitor markers such as cell surface antigens such as platelet-derived growth factor receptor α (PDGFRα), KDR, Flk1, and CD (cluster of differentiation) 44 are usually expressed. That is, as the cardiovascular progenitor cell, specifically, Nkx2.5 positive, islet1 positive, Tbx5 positive, Tbx20 positive, GATA4 positive, MEF2C positive, MESP1 positive, PDGFRα positive, KDR positive, Flk1 positive, and / or CD44 positive cells can be mentioned, and PDGFRα positive cells are preferred.

上記心血管前駆細胞は、心血管前駆細胞が、PDGFRα陰性細胞等の他の細胞集団中に含まれた状態のものであってもよく、ここで他の細胞集団中に含まれる心血管前駆細胞の割合としては、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも88%、少なくとも90%、少なくとも93%、少なくとも95%、少なくとも98%等を挙げることができる。   The cardiovascular progenitor cell may be in a state where the cardiovascular progenitor cell is contained in another cell population such as a PDGFRα-negative cell. Here, the cardiovascular progenitor cell contained in the other cell population At least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 85%, at least 88%, at least 90%, at least 93%, at least 95%, at least 98% can be mentioned.

上記多能性幹細胞の生物種としては、特に制限されず、例えば、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等のげっ歯類、ウサギ等のウサギ目、ブタ、ウシ、ヤギ、ウマ、ヒツジ等の有蹄目、イヌ、ネコ等のネコ目、ヒト、サル、アカゲザル、カニクイザル、マーモセット、オランウータン、チンパンジー等の霊長類を挙げることができ、これらの中でもマウス、ブタ、又はヒトが好ましく、心筋細胞を心疾患治療に用いる場合、特にヒトを好適に例示することができる。   The biological species of the pluripotent stem cell is not particularly limited, and examples thereof include rodents such as mice, rats, hamsters, and guinea pigs, rabbit eyes such as rabbits, and ungulates such as pigs, cows, goats, horses, and sheep. Primates such as eyes, dogs, cats, humans, monkeys, rhesus monkeys, cynomolgus monkeys, marmosets, orangutans, chimpanzees, etc. Among these, mice, pigs, or humans are preferred, and cardiomyocytes When used for treatment, humans can be particularly preferably exemplified.

上記多能性幹細胞としては、それ自体では個体になることができないが、生体を構成する全ての組織や細胞へ分化し得る能力を有する細胞であればよく、具体的には、初期胚より単離された胚性幹細胞(embryonic stem cells:ES細胞)や、胎児期の始原生殖細胞から単離された胚性生殖細胞(embryonic germ cells:EG細胞)(例えばProc Natl Acad Sci U S A. 1998, 95:13726-31参照)や、出生直後の精巣から単離された生殖細胞系列幹細胞(germline stem cells:GS細胞)(例えば、Nature. 2008, 456:344-349参照)や、皮膚、骨髄等の間葉系組織から選択して得られた多能性を有する細胞(Muse細胞[Multi-lineage differentiating Stress Enduring cell])や、核移植により得られたクローン胚由来の胚性幹(ntES)細胞(例えば、Science. 2001, 292:740-743;Biol.Reprod.2005, 72:932-936;Nature. 2007, 450:497-502参照)や、体細胞と卵子又はES細胞とを融合させることにより得られた多能性を有する細胞(融合幹細胞)や、皮膚細胞等の体細胞に複数の遺伝子を導入することで、被検体自身の体細胞の脱分化を誘導し、ES細胞同様の多能性を有する体細胞由来の誘導多能性幹細胞(iPS;induced pluripotent stemcell)を挙げることができ、これらの中でもiPS細胞が好ましく、本発明の製造方法1により得られた心筋細胞を心疾患治療に用いる場合、移植による拒絶反応のリスクを考慮すると、心疾患に罹患した患者由来の体細胞から得られたiPS細胞や、心疾患に罹患した患者とヒト白血球抗原(HLA;Human leukocyte antigen)遺伝子型が同一又は実質的に同一である対象(ヒト)由来の体細胞から得られたiPS細胞を好適に例示することができる。ここで「HLA遺伝子型が実質的に同一」とは、移植した細胞に対して免疫抑制剤により免疫反応が抑制できる程度にHLA遺伝子型が一致していることを意味する。したがって、上記HLA遺伝子型が実質的に同一である対象(ヒト)由来の体細胞としては、具体的には、HLA−A、HLA−B及びHLA−DRのHLA遺伝子型3種、或いはかかるHLA遺伝子型3種にHLA−Cを加えたHLA遺伝子型4種が一致するHLA遺伝子型が同一である対象(ヒト)由来の体細胞を挙げることができる。   The pluripotent stem cell cannot be an individual by itself, but may be any cell that has the ability to differentiate into all tissues and cells that constitute a living body. Isolated embryonic stem cells (ES cells) and embryonic germ cells (EG cells) isolated from embryonic primordial germ cells (eg Proc Natl Acad Sci US A. 1998, 95: 13726-31), germline stem cells (GS cells) isolated from testis immediately after birth (see Nature. 2008, 456: 344-349), skin, bone marrow, etc. Pluripotent cells obtained by selecting from mesenchymal tissues (Muse cells [Multi-lineage differentiating Stress Enduring cells]) and embryonic stem (ntES) cells derived from cloned embryos obtained by nuclear transfer (For example, Science. 2001, 292: 740-743; Biol. Reprod. 2005, 72. 932-936; see Nature. 2007, 450: 497-502), pluripotent cells obtained by fusing somatic cells with eggs or ES cells (fusion stem cells), and skin cells. Introducing multiple pluripotent stemcells (iPS) induced by introducing multiple genes into cells to induce dedifferentiation of the subject's own somatic cells and having pluripotency similar to ES cells Among these, iPS cells are preferable, and when the cardiomyocytes obtained by the production method 1 of the present invention are used for the treatment of heart disease, considering the risk of rejection due to transplantation, it is derived from a patient suffering from heart disease. Obtained from iPS cells obtained from human somatic cells or from somatic cells derived from a subject (human) whose human leukocyte antigen (HLA) genotype is the same or substantially the same as that of a patient suffering from heart disease IPS thin It can be preferably exemplified. Here, “the HLA genotype is substantially the same” means that the HLA genotype matches to such an extent that the immune response can be suppressed by the immunosuppressive agent for the transplanted cells. Therefore, as a somatic cell derived from a subject (human) having substantially the same HLA genotype, specifically, three HLA genotypes of HLA-A, HLA-B and HLA-DR, or such HLA Examples include somatic cells derived from a subject (human) having the same HLA genotype in which four HLA genotypes obtained by adding HLA-C to three genotypes are identical.

ES細胞は、内部細胞塊を、マイトマイシンC処理済のマウス胎仔由来の初代線維芽細胞[MEF]、STO細胞、SNL細胞等のフィーダー細胞上で後述する血清含有又は無血清培養液中に培養することにより製造することができる。ES細胞の製造方法は、例えば、WO96/22362、WO02/101057、US5,843,780、US6,200,806、US6,280,718等に記載されている。   ES cells are cultured in a serum-containing or serum-free culture solution described later on feeder cells such as primary fibroblasts [MEF], STO cells, SNL cells derived from mitomycin C-treated mouse fetuses. Can be manufactured. Methods for producing ES cells are described in, for example, WO96 / 22362, WO02 / 101057, US5,843,780, US6,200,806, US6,280,718 and the like.

EG細胞は、始原生殖細胞をmSCF、LIF及びbFGFを含む後述する血清含有又は無血清培養液中で培養することにより製造することができる(例えば、Ce11. 1992, 70:841-847参照)。   EG cells can be produced by culturing primordial germ cells in a serum-containing or serum-free medium containing mSCF, LIF and bFGF, which will be described later (see, for example, Ce11. 1992, 70: 841-847).

GS細胞は、ES細胞と同様の培養条件下で精巣細胞の継代を繰り返すことにより製造することができる(竹林正則ら(2008),実験医学,26巻,5号(増刊),41〜46頁,羊土社(東京、日本))。   GS cells can be produced by repeating testicular cell passage under the same culture conditions as ES cells (Takebayashi Masanori et al. (2008), Experimental Medicine, Vol. 26, No. 5 (extra number), 41-46. Page, Yodosha (Tokyo, Japan)).

Muse細胞は、皮膚、骨髄等の間葉系組織を、トリプシンや低酸素処理などのストレスを与えることによりストレス耐性の細胞を選択したり、あるいは多能性幹細胞の表面抗原であるSSEA−3の発現を指標として細胞を選択し、さらに単一細胞の状態で浮遊培養を重ねることにより、細胞を単離することにより製造することができる(特許第5185443号公報、Proc Natl Acad Sci U S A. 2010, 107: 8639-8643)。   Muse cells select stress-resistant cells by applying stress such as trypsin or hypoxia treatment to mesenchymal tissues such as skin and bone marrow, or SSEA-3, which is a surface antigen of pluripotent stem cells. It can be produced by selecting cells using expression as an indicator, and further isolating the cells by overlapping suspension culture in a single cell state (Japanese Patent No. 5185443, Proc Natl Acad Sci US A. 2010). , 107: 8639-8643).

ntES細胞は、核移植技術とES細胞作製技術とを組み合わせて製造することができる(若山清香ら(2008),実験医学,26巻,5号(増刊),47〜52頁)。核移植においては、哺乳動物の除核した未受精卵に、体細胞の核を注入し、数時間培養することで再プログラム化することができる。   ntES cells can be produced by combining nuclear transfer technology and ES cell production technology (Kiyaka Wakayama et al. (2008), Experimental Medicine, Vol. 26, No. 5 (extra number), pages 47 to 52). In nuclear transfer, reprogramming can be performed by injecting a somatic cell nucleus into an enucleated unfertilized egg of a mammal and culturing it for several hours.

融合幹細胞は、体細胞と卵子又はES細胞とを融合させることにより製造することができる(例えば、Curr.Biol. 2001, 11:1553-1558;Science. 2005, 26:1369-1373参照)。   Fusion stem cells can be produced by fusing somatic cells and eggs or ES cells (see, for example, Curr. Biol. 2001, 11: 1553-1558; Science. 2005, 26: 1369-1373).

iPS細胞は、体細胞(例えば線維芽細胞、皮膚細胞等)にOct3/4、Sox2及びKlf4(必要に応じて更にc−Myc又はn−Myc)等のリプログラミング因子を導入することにより製造することができる(例えば、Ce11. 2006, 126:663-676、Nature. 2007, 448:313-317、Nat Biotechno1. 2008, 26;101-106、Cel1. 2007, 131:861‐872、Science. 2007, 318:1917-1920、Ce11 Stem Cells. 2007, 1:55-70、Nat Biotechnol. 2007, 25:1177-1181、Nature. 2007, 448:318-324、Cell Stem Cells. 2008, 2:10-12、Nature. 2008, 451:141-146、Science. 2007, 318:1917-1920参照)。体細胞の核を核移植することによって作製された初期胚を培養することによって樹立した幹細胞も、多能性幹細胞としてまた好ましい(例えば、Nature. 1997, 385:810-813、Science. 1998, 280:1256-1258、Nature Biotechnology. 1999, 17:456-461、Nature. 1998, 394:369-374、Nature Genetics. 1999, 22:127-128、Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999, 96:14984-14989参照)、Rideout IIIら(NatureGenetics. 2000, 24:109-110)。多能性幹細胞としては、具体的に、ヒトES細胞H9株(WA09)、ヒトES細胞H1(WA01)株(National Stem Cell bank、WISC Bank)、KhES−1、KhES−2及びKhES−3(いずれも京大再生研付属幹細胞医学研究センター)、HES3、HES4、及びHES6(いずれもNational Stem Cell bank、モナッシュ大学)等のヒトES細胞や、201B7、201B7−Ff、253G1、253G4、1201C1、1205D1、1210B2及び836B3(いずれもiPSアカデミアジャパン社、又は京都大学iPS研究所)、Tic(JCRB1331株)、Dotcom(JCRB1327株)、Squeaky(JCRB1329株)、及びToe(JCRB1338株)、 Lollipop(JCRB1336株)(以上成育医療センター、医薬基盤研究所難病・疾患資源研究部・JCRB細胞バンク)、UTA−1株及びUTA−1−SF−2−2株(いずれも東京大学)等のiPS細胞を例示することができる。   iPS cells are produced by introducing reprogramming factors such as Oct3 / 4, Sox2 and Klf4 (c-Myc or n-Myc as necessary) into somatic cells (eg, fibroblasts, skin cells, etc.). (Eg, Ce11. 2006, 126: 663-676, Nature. 2007, 448: 313-317, Nat Biotechno 1. 2008, 26; 101-106, Cel1. 2007, 131: 861-872, Science. 2007 , 318: 1917-1920, Ce11 Stem Cells. 2007, 1: 55-70, Nat Biotechnol. 2007, 25: 1177-1181, Nature. 2007, 448: 318-324, Cell Stem Cells. 2008, 2: 10- 12, Nature. 2008, 451: 141-146, Science. 2007, 318: 1917-1920). Stem cells established by culturing early embryos produced by nuclear transfer of somatic cell nuclei are also preferred as pluripotent stem cells (eg, Nature. 1997, 385: 810-813, Science. 1998, 280 : 1256-1258, Nature Biotechnology. 1999, 17: 456-461, Nature. 1998, 394: 369-374, Nature Genetics. 1999, 22: 127-128, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999, 96 : 14984-14989), Rideout III et al. (NatureGenetics. 2000, 24: 109-110). Specific examples of pluripotent stem cells include human ES cell H9 strain (WA09), human ES cell H1 (WA01) strain (National Stem Cell bank, WISC Bank), KhES-1, KhES-2 and KhES-3 ( All of them are human ES cells such as the Research Center for Stem Cell Medicine, Kyoto University Regenerative Research Institute), HES3, HES4, and HES6 (all National Stem Cell bank, Monash University), 201B7, 201B7-Ff, 253G1, 253G4, 1201C1, 1205D1 , 1210B2 and 836B3 (all iPS Academia Japan Co., Ltd. or iPS Research Institute, Kyoto University), Tic (JCRB1331 strain), Dotcom (JCRB1327 strain), Squeaky (JCRB1329 strain), and Toe (JCRB1338 strain), Lollipop (JCRB36 strain) (Growth medical care Centers, pharmaceutical Laboratories incurable-disease Resources Research & JCRB cell bank), neither UTA-1 strain and UTA-1-SF-2-2 strain (can be exemplified iPS cells University of Tokyo) and the like.

<工程(a)>
上記工程(a)における分化誘導処理する方法としては、少なくとも心血管前駆細胞へ分化誘導できれば特に制限されず、心血管前駆細胞へ分化誘導処理する方法の他、心血管前駆細胞へ分化誘導した後、さらにVEGFを含有する培養液で培養することにより、心筋前駆細胞、内皮細胞及び壁細胞から構成される混合細胞を調製する方法(国際公開第2013/137491号パンフレット)も含まれる。
<Process (a)>
The method for inducing differentiation in the step (a) is not particularly limited as long as it can induce differentiation into at least cardiovascular progenitor cells. In addition to the method for inducing differentiation into cardiovascular progenitor cells, after differentiation induction into cardiovascular progenitor cells Furthermore, a method of preparing mixed cells composed of myocardial progenitor cells, endothelial cells and mural cells by culturing in a culture solution containing VEGF (International Publication No. 2013/137491) is also included.

具体的には、例えば、文献(Yamashita, J. et al., Nature 408: 92-96 (2000)、Yamashita, J.K. et al., FASEB J. 19: 1534-1536 (2005)、Narazaki, G., Circulation 118: 498-506 (2008))に記載の方法に従って、幹細胞をコラーゲンIVコーティングディッシュ(LIF不含、フィーダー細胞無し)上で培養することにより、中胚葉前駆細胞であるFlk1(血管内皮増殖因子受容体−2[VEGFR2]とも呼ばれる)陽性細胞へ分化誘導し、さらに、Flk1陽性細胞を、シクロスポリン−A(CSA)を含有する培養液中で培養することにより、心血管前駆細胞へ分化誘導する方法(特表2011−515064号公報)や、幹細胞をEGF及びbFGFを含有する培養液中で浮遊培養させることにより、心血管前駆細胞へ分化誘導する方法(国際公開第2006/093276号パンフレット)や、幹細胞をノギン、コーディン等のBMPアンタゴニストを含有する培養液中で接着培養又は浮遊培養させることにより、心血管前駆細胞へ分化誘導する方法(国際公開第2005/033298号パンフレット)や、幹細胞を、Wnt−1、Wnt−3a若しくはWnt−5a、GSK3β阻害剤、又はアミノピリミジン誘導体であるWntアゴニストを含有する培養液中で培養することにより、Wntシグナル経路を活性化させ、心血管前駆細胞へ分化誘導する方法(国際公開第2007/126077号パンフレット)や、幹細胞を、アクチビンAを含有する培養液中で培養後、BMP4を含有する培養液中で培養させることにより、心血管前駆細胞へ分化誘導する方法(特開2013−215206号公報、Laflamme, M.A. et al., Nat Biotechnol, 25: 1015-1024 (2007))や、幹細胞をコーティング剤で処理された培養容器上で接着培養させ、さらにかかるコーティング剤を添加することで、幹細胞全体を上記コーティング剤でコーティング(サンドイッチ処理)し、アクチビンAを含有する培養液中で培養後、BMP4及びbFGFを含有する培養液中で培養させることにより、心血管前駆細胞へ分化誘導する方法(以下、「本件好適な分化誘導処理方法」ということがある)を挙げることができ、これらの中でも本件好適な分化誘導処理方法、すなわち、アクチビンAを含有する培養液中で細胞培養する工程(i)と、BMP4を含有する培養液中で細胞培養する工程(ii)の2段階の工程により分化誘導処理する方法が好ましい。本件好適な分化誘導処理方法における工程(i)及び(ii)の詳細について、以下に説明する。   Specifically, for example, literature (Yamashita, J. et al., Nature 408: 92-96 (2000), Yamashita, JK et al., FASEB J. 19: 1534-1536 (2005), Narazaki, G. , Circulation 118: 498-506 (2008)), stem cells are cultured on a collagen IV-coated dish (without LIF, without feeder cells), whereby Flk1 (vascular endothelial growth) is a mesodermal progenitor cell. Differentiation induction into positive cells) (also called factor receptor-2 [VEGFR2]), and further induction of differentiation into cardiovascular progenitor cells by culturing Flk1-positive cells in a culture medium containing cyclosporin-A (CSA). And a method for inducing differentiation into cardiovascular progenitor cells by suspension culture of stem cells in a culture solution containing EGF and bFGF (International Publication No. 2006/093276). Pamphlet), a method of inducing differentiation into cardiovascular progenitor cells by adhesion culture or suspension culture in a culture medium containing BMP antagonists such as Noggin and Chordin (International Publication No. 2005/033298 pamphlet), Stem cells are cultured in a culture medium containing Wnt-1, Wnt-3a or Wnt-5a, a GSK3β inhibitor, or a Wnt agonist that is an aminopyrimidine derivative, thereby activating the Wnt signaling pathway and Cardiovascular progenitor cells by inducing differentiation into cells (WO 2007/126077 pamphlet) or by culturing stem cells in a culture solution containing activin A and then in a culture solution containing BMP4 A method for inducing differentiation into a cell (JP 2013-215206 A, Laflamme, MA et al., Nat Biotechnol, 25: 1015-1024 (2007)) or by culturing the stem cells on a culture vessel treated with a coating agent, and then adding the coating agent to coat the whole stem cells. A method of inducing differentiation into cardiovascular progenitor cells by coating (sandwich treatment) with an agent, culturing in a culture solution containing activin A, and then culturing in a culture solution containing BMP4 and bFGF (hereinafter referred to as “this case”) Among these, the preferred differentiation induction treatment method, ie, the step (i) of culturing cells in a culture solution containing activin A, and BMP4 A method of performing differentiation induction treatment by a two-step process (ii) of culturing cells in a culture solution containing. Details of steps (i) and (ii) in the preferred differentiation inducing treatment method will be described below.

(i)アクチビンAを含有する培養液を用いて細胞培養する工程
工程(i)において、任意の方法で取得した多能性幹細胞を、アクチビンAを含有する培養液中で浮遊培養又は接着培養(好ましくは、接着培養)する。培養容器は、多能性幹細胞の維持・生存・分化・成熟・自己複製を阻害するものでなければ素材、形状はどのようなものであってもよく、かかる培養容器の素材としては、例えばガラス、不織布を含む合成樹脂や、天然樹脂又は金属等を挙げることができる。また、培養容器の形状としては、三角柱、立方体、直方体などの多角柱、三角錐、四角錐などの多角錘、ひょうたんのような任意の形状、球形、半球形、円形、楕円形、半円形等を挙げることができる。培養器は、市販の培養フラスコ、培養皿(培養ディッシュ)、培養バッグなどを用いることもできる。
(I) A step of culturing cells using a culture solution containing activin A In step (i), pluripotent stem cells obtained by any method are suspended or cultured in a culture solution containing activin A ( Preferably, adhesion culture is performed. The culture vessel may be of any material and any shape as long as it does not inhibit the maintenance, survival, differentiation, maturation, and self-replication of pluripotent stem cells. And a synthetic resin including a nonwoven fabric, a natural resin, a metal, and the like. In addition, the shape of the culture vessel may be a polygonal prism such as a triangular prism, a cube or a rectangular parallelepiped, a polygonal pyramid such as a triangular pyramid or a quadrangular pyramid, an arbitrary shape such as a gourd, a sphere, a hemisphere, a circle, an ellipse, a semicircle, etc. Can be mentioned. As the incubator, a commercially available culture flask, culture dish (culture dish), culture bag, or the like can also be used.

上記「浮遊培養」とは、細胞を培養容器へ非接着の状態で培養することを意味し、浮遊培養は、通常、細胞接着性物質(例えば細胞外マトリックス)によりコーティングされていない培養容器や、人工的に接着を抑制する処理(例えばポリヒドロキシエチルメタクリル酸[poly−HEMA]によるコーティング)がなされた培養容器を用いて行われる。   The above "suspension culture" means culturing cells in a non-adherent state in a culture container, and suspension culture is usually a culture container that is not coated with a cell adhesive substance (for example, an extracellular matrix) This is performed using a culture vessel that has been artificially treated to suppress adhesion (for example, coating with polyhydroxyethyl methacrylic acid [poly-HEMA]).

また、接着培養は、通常、コーティング剤で処理された培養容器を用いて行われる。かかるコーティング剤としては、例えばマトリゲル、I型コラーゲン、IV型コラーゲン、ポリリジン、ゼラチン、ラミニン、へパラン硫酸プロテオグリカン又はエンタクチン、温度応答性ポリマー(PIPAAm)、及びこれらの組み合わせを挙げることができ、マトリゲルが好ましい。   Adhesion culture is usually performed using a culture vessel treated with a coating agent. Examples of such coating agents include Matrigel, type I collagen, type IV collagen, polylysine, gelatin, laminin, heparan sulfate proteoglycan or entactin, temperature-responsive polymer (PIPAAm), and combinations thereof. preferable.

接着培養した多能性幹細胞を培養容器から分離(剥離)する方法としては、物理的方法、キレート剤を用いる方法、プロテアーゼ活性及び/又はコラゲナーゼ活性を有する細胞分離液(例えばトリプシン、リシルエンドペプチダーゼ、プロナーゼ、ペプシン、エラスターゼ、コラゲナーゼ、ヒアルロニダーゼ等)を用いて処理する方法やそれらの組合せを挙げることができ、細胞分離液を用いた処理方法を好適に例示することができる。多能性幹細胞は、通常、培養容器に対して約80%コンフルエントを目安にして継代・維持する。   As a method for separating (peeling) the pluripotent stem cells cultured in an adhesion culture, a physical method, a method using a chelating agent, a cell separation solution having protease activity and / or collagenase activity (for example, trypsin, lysyl endopeptidase, (Pronase, pepsin, elastase, collagenase, hyaluronidase, etc.) and a combination thereof can be mentioned, and a treatment method using a cell separation solution can be preferably exemplified. Pluripotent stem cells are usually subcultured and maintained with about 80% confluence as a guide for the culture vessel.

工程(i)における培養液としては、血清含有培養液であっても、無血清培養液であってもよい。かかる血清含有培養液としては、0.1〜30(v/v)%の血清(ウシ胎児血清[Fetal bovine serum;FBS]、子牛血清[Calf bovine serum;CS]等)を含有する動物細胞培養用培養液(DMEM、EMEM、IMDM、RPMI1640、αMEM、F−12、F−10、M−199、AIM−V等)を挙げることができ、また、上記無血清培養液としては、市販のB27サプリメント(−インスリン)(Life Technologies社製)、N2サプリメント(Life Technologies社製)、B27サプリメント(Life Technologies社製)、Knockout Serum Replacement(Invitrogen社製)等の血清代替物を適量(例えば、1〜30%)添加した上記動物細胞培養用培養液などを挙げることができる。   The culture solution in step (i) may be a serum-containing culture solution or a serum-free culture solution. Examples of such serum-containing cultures include animal cells containing 0.1 to 30 (v / v)% serum (Fetal bovine serum; FBS, calf bovine serum; CS, etc.). Examples of the culture medium for culture (DMEM, EMEM, IMDM, RPMI1640, αMEM, F-12, F-10, M-199, AIM-V, etc.) can also be mentioned. Serum substitutes such as B27 supplement (-insulin) (manufactured by Life Technologies), N2 supplement (manufactured by Life Technologies), B27 supplement (manufactured by Life Technologies), Knockout Serum Replacement (manufactured by Invitrogen), etc. ˜30%) and the above-mentioned culture medium for animal cell culture.

工程(i)における培養液には、例えば、還元剤(例えば、2−メルカプトエタノール、ジチオトレイトール[dithiothreitol;DTT]等)、鉄源(例えば、トランスフェリン等)、ミネラル(例えば、亜セレン酸ナトリウム)、アミノ酸(例えば、L−グルタミン、アラニン、アスパラギン、セリン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グリシン、プロリン、チロシン等の非必須アミノ酸)、ビタミン類(例えば、塩化コリン、パントテン酸、葉酸、ニコチンアミド、塩酸ピリドキサル、リボフラビン、塩酸チアミン、アスコルビン酸、ビオチン、イノシトール等)、糖類(例えば、グルコース等)、有機アミン類(例えば、プトレシン等)、ステロイド(例えば、プロゲステロン、β-エストラジオール等)、抗生物質(例えば、ペニシリン、ストレプトマイシン等)、インターロイキン類(例えば、IL−1、IL−2、IL−3、IL−6等)、接着因子(例えば、ヘパリン、ヘパラン硫酸、コラーゲン、フィブロネクチン等)、有機酸(例えば、ピルビン酸、コハク酸、乳酸等)若しくはその塩、緩衝剤(例えば、HEPES等)及びこれらの組合せから選択される添加剤を必要に応じて適宜補充してもよい。   Examples of the culture solution in step (i) include a reducing agent (for example, 2-mercaptoethanol, dithiothreitol (DTT), etc.), an iron source (for example, transferrin, etc.), a mineral (for example, sodium selenite). ), Amino acids (eg, non-essential amino acids such as L-glutamine, alanine, asparagine, serine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, glycine, proline, tyrosine), vitamins (eg, choline chloride, pantothenic acid, folic acid, nicotinamide) , Pyridoxal hydrochloride, riboflavin, thiamine hydrochloride, ascorbic acid, biotin, inositol etc.), saccharides (eg glucose etc.), organic amines (eg putrescine etc.), steroids (eg progesterone, β-estradiol etc.), antibiotics (For example, Nicilin, streptomycin, etc.), interleukins (eg, IL-1, IL-2, IL-3, IL-6, etc.), adhesion factors (eg, heparin, heparan sulfate, collagen, fibronectin, etc.), organic acids (eg, , Pyruvic acid, succinic acid, lactic acid, etc.) or a salt thereof, a buffering agent (eg, HEPES, etc.) and a combination thereof may be appropriately supplemented as necessary.

工程(i)の培養液に含まれるアクチビンAの濃度としては、通常5〜2000ng/mLの範囲内であり、好ましくは10〜1000ng/mL、より好ましくは25〜500ng/mL、さらに好ましくは50〜200ng/mLである。   The concentration of activin A contained in the culture solution in step (i) is usually within the range of 5 to 2000 ng / mL, preferably 10 to 1000 ng / mL, more preferably 25 to 500 ng / mL, and further preferably 50. ~ 200 ng / mL.

工程(i)における培養液としては、BMP4を含有するものであっても、BMP4を含有しないものであってもよいが、BMP4を含有する場合、中胚葉細胞への分化誘導処理に影響を及ぼさない濃度でBMP4を含有するものが好ましい。かかる中胚葉細胞への分化誘導処理に影響を及ぼさないBMP4の濃度としては、2ng/mL以下であり、好ましくは1ng/mL以下であり、より好ましくは0.5ng/mL以下である。   The culture solution in step (i) may contain BMP4 or may not contain BMP4. However, when BMP4 is contained, it affects the differentiation-inducing treatment into mesoderm cells. Those containing BMP4 at a low concentration are preferred. The concentration of BMP4 that does not affect the differentiation induction treatment into mesoderm cells is 2 ng / mL or less, preferably 1 ng / mL or less, more preferably 0.5 ng / mL or less.

工程(i)における細胞の培養温度は、通常30〜40℃の範囲内であり、好ましくは37℃である。また、培養時のCO濃度は、通常約1〜10%の範囲内であり、好ましくは約5%である。また、培養時の湿度は、通常約70〜100%の範囲内であり、好ましくは約95〜100%の範囲内である。また、工程(i)における培養時間は、通常6時間〜5日間の範囲内であり、好ましくは12〜48時間である。 The cell culture temperature in the step (i) is usually within a range of 30 to 40 ° C, preferably 37 ° C. In addition, the CO 2 concentration during culture is usually in the range of about 1 to 10%, preferably about 5%. Moreover, the humidity at the time of culture | cultivation is in the range of about 70-100% normally, Preferably it exists in the range of about 95-100%. Moreover, the culture | cultivation time in process (i) is in the range of 6 hours-5 days normally, Preferably it is 12 to 48 hours.

(ii)BMP4を含有する培養液を用いて細胞培養する工程
工程(ii)は、工程(i)で培養後の細胞を、BMP4を含有する培養液中で浮遊培養又は接着培養(好ましくは、接着培養)する。簡便性の面から、通常アクチビンAを含有する培養液を、BMP4を含有する培養液へ交換することにより行う。
(Ii) A step of culturing cells using a culture solution containing BMP4 Step (ii) is a step of culturing the cells after culturing in step (i) in a suspension culture or adhesion culture in a culture solution containing BMP4 (preferably, Adhesive culture). From the viewpoint of simplicity, it is usually performed by exchanging the culture solution containing activin A with a culture solution containing BMP4.

工程(ii)における培養液としては、上記血清含有培養液であっても、上記無血清培養液であってもよく、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF;basic fibroblast growth factor)をさらに含むものが好ましい。培養液に含まれるbFGFの濃度としては、通常0.5〜200ng/mL、好ましくは1〜100ng/mL、より好ましくは2〜50ng/mLである。また、培養液には、上記添加剤を必要に応じて適宜補充してもよい。   The culture medium in step (ii) may be the above-mentioned serum-containing culture medium or the above-mentioned serum-free culture medium, and further contains basic fibroblast growth factor (bFGF). Is preferred. As a density | concentration of bFGF contained in a culture solution, it is 0.5-200 ng / mL normally, Preferably it is 1-100 ng / mL, More preferably, it is 2-50 ng / mL. In addition, the above-mentioned additive may be appropriately supplemented to the culture solution as necessary.

工程(ii)の培養液に含まれるBMP4の濃度としては、通常0.5〜200ng/mLの範囲内であり、好ましくは1〜100ng/mL、より好ましくは2〜50ng/mLである。   As a density | concentration of BMP4 contained in the culture solution of a process (ii), it is in the range of 0.5-200 ng / mL normally, Preferably it is 1-100 ng / mL, More preferably, it is 2-50 ng / mL.

工程(ii)における培養液としては、アクチビンAを含有するものであっても、アクチビンAを含有しないものであってもよいが、アクチビンAを含有する場合、中胚葉細胞への分化誘導処理に影響を及ぼさない濃度でアクチビンAを含有するものが好ましい。かかる中胚葉細胞への分化誘導処理に影響を及ぼさないアクチビンAの濃度としては、50ng/mL以下であり、好ましくは25ng/mL以下であり、より好ましくは10ng/mL以下であり、さらにより好ましくは5ng/mL以下である。   The culture solution in step (ii) may contain activin A or may not contain activin A. However, when activin A is contained, it is used for differentiation induction treatment to mesoderm cells. Those containing activin A at a concentration that does not affect are preferred. The concentration of activin A that does not affect the differentiation induction treatment to mesoderm cells is 50 ng / mL or less, preferably 25 ng / mL or less, more preferably 10 ng / mL or less, and even more preferably. Is 5 ng / mL or less.

工程(ii)における細胞の培養温度は、前述したように、通常30〜40℃の範囲内であり、好ましくは37℃である。また、培養時のCO濃度は、前述したように、通常約1〜10%の範囲内であり、好ましくは約5%である。また、培養時の湿度は、前述したように、通常約70〜100%の範囲内であり、好ましくは約95〜100%の範囲内である。また、工程(ii)における培養時間は、通常1〜10日間の範囲内であり、好ましくは2〜6日間、より好ましくは3〜5日間である。 As described above, the cell culture temperature in the step (ii) is usually in the range of 30 to 40 ° C, preferably 37 ° C. Further, as described above, the CO 2 concentration at the time of culture is usually in the range of about 1 to 10%, preferably about 5%. Moreover, the humidity at the time of culture is usually in the range of about 70 to 100%, preferably in the range of about 95 to 100%, as described above. Moreover, the culture | cultivation time in process (ii) is in the range of 1-10 days normally, Preferably it is 2-6 days, More preferably, it is 3-5 days.

<工程(b)>
上記工程(b)において、分化誘導処理した多能性幹細胞の中から、心血管前駆細胞を分離する。ここで「分離」とは、心血管前駆細胞を培養容器から物理的に取り出すことを意味する。心血管前駆細胞が接着培養している場合、20〜37℃の範囲内の温度条件下で上記細胞分散液による処理を行うことにより心血管前駆細胞を培養容器から剥離させ、培養容器から心血管前駆細胞を含む培養液を、デカンテーションで別の容器へ分離したり、ピペットやピペットマンを用いて別の容器へ分離することができ、また、心血管前駆細胞が培養液中に浮遊培養している場合、培養容器から心血管前駆細胞を含む培養液を、デカンテーションで別の容器へ分離したり、ピペットマンを用いて別の容器へ分離することができる。
<Step (b)>
In the step (b), cardiovascular progenitor cells are separated from the pluripotent stem cells subjected to differentiation induction treatment. Here, “separation” means physically removing cardiovascular progenitor cells from the culture vessel. When the cardiovascular progenitor cells are adherently cultured, the cardiovascular progenitor cells are detached from the culture vessel by performing the treatment with the cell dispersion under a temperature condition in the range of 20 to 37 ° C. The culture solution containing the progenitor cells can be separated into another container by decantation, or separated into another container using a pipette or pipette man, and the cardiovascular progenitor cells can be suspended in the culture solution. If so, the culture solution containing the cardiovascular progenitor cells can be separated from the culture container into another container by decantation, or separated into another container using Pipetman.

分離した細胞集団に心血管前駆細胞が含まれることは、上記心血管前駆マーカーから選択される少なくとも1つ(好ましくは、PDGFRα)が陽性であることにより確認できる。上記心血管前駆マーカーの発現は、定量RT−PCR法、RT−PCR法、サザンブロティング法等のmRNAの発現を解析する方法や、ウエスタンブロッティング法、フローサイトメトリー、ELISA法、EIA法、RIA法等のタンパク質の発現を解析する方法を用いて検出することにより、確認することができる。   The presence of cardiovascular progenitor cells in the separated cell population can be confirmed by positive of at least one (preferably PDGFRα) selected from the cardiovascular progenitor markers. Expression of the above-mentioned cardiovascular progenitor marker can be carried out by analyzing mRNA expression such as quantitative RT-PCR method, RT-PCR method, Southern blotting method, Western blotting method, flow cytometry, ELISA method, EIA method, RIA This can be confirmed by detection using a method for analyzing protein expression such as a method.

かかる分離した心血管前駆細胞を用いて高純度な心筋細胞を調製する場合、高純度な心血管前駆細胞として単離処理を施した心血管前駆細胞を用いることが好ましい。心血管前駆細胞の単離は、蛍光物質で標識した、上記心血管前駆マーカーに対する抗体を用いたFACSや、蛍光物質やビオチン、アビジン等の標識物質で標識した、上記心血管前駆マーカーに対する抗体と、かかる標識物質に対する抗体とMACSビーズ(磁性ビーズ)とのコンジュゲート抗体とを用いた自動磁気細胞分離装置(autoMACS)により行うことができる。上記蛍光物質としては、APC、PE、FITC、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 700、PE−Texas Red、PE−Cy5、PE−Cy7等を挙げることができる。   When preparing high-purity cardiomyocytes using such separated cardiovascular progenitor cells, it is preferable to use cardiovascular progenitor cells that have been isolated as high-purity cardiovascular progenitor cells. Isolation of cardiovascular progenitor cells can be accomplished by FACS using an antibody against the cardiovascular progenitor marker labeled with a fluorescent substance, an antibody against the cardiovascular progenitor marker labeled with a labeling substance such as a fluorescent substance, biotin, or avidin. It can be carried out by an automatic magnetic cell separator (autoMACS) using an antibody against such a labeled substance and a conjugate antibody of MACS beads (magnetic beads). Examples of the fluorescent material include APC, PE, FITC, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 700, PE-Texas Red, PE-Cy5, and PE-Cy7.

多能性幹細胞が心血管前駆細胞へ分化誘導される時期は、分化誘導後の各時間の細胞サンプルを、上記心血管前駆マーカー遺伝子のmRNAの発現を解析する方法や、上記心血管前駆マーカータンパク質の発現を解析する方法を用いて、上記心血管前駆マーカー陽性細胞を検出することにより確認することができる。   When pluripotent stem cells are induced to differentiate into cardiovascular progenitor cells, the method of analyzing the expression of mRNA of the cardiovascular progenitor marker gene from the cell sample at each time after differentiation induction, or the cardiovascular progenitor marker protein This can be confirmed by detecting the above-mentioned cardiovascular progenitor marker positive cells using a method for analyzing the expression of.

分化誘導処理した多能性幹細胞の中から心血管前駆細胞を分離する時期としては、分化誘導処理方法や培養条件により異なるため、一概に特定することはできないが、通常分化誘導処理後1〜14日目であり、好ましくは3〜11日目であり、より好ましくは4〜8日目であり、さらに好ましくは4〜6日目である。   The timing for isolating cardiovascular progenitor cells from the pluripotent stem cells subjected to differentiation induction treatment varies depending on the differentiation induction treatment method and culture conditions, and thus cannot be generally specified, but is usually 1 to 14 after differentiation induction treatment. It is the day, preferably the 3rd to 11th day, more preferably the 4th to 8th day, and still more preferably the 4th to 6th day.

<工程(c)>
上記工程(c)において、心血管前駆細胞を、Rho結合リン酸化酵素(Rho-associated protein kinase:ROCK)阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含む培養液中で培養する。かかる培養液としては、上記血清含有培養液であっても、上記無血清培養液であってもよい。また、かかる培養液には、上記添加剤の他、細胞増殖因子(例えば、インスリン、上皮成長因子[EGF;Epidermal growth factor]、インスリン様成長因子[IGF;Insulin-like growth factor]、bFGF、血小板由来成長因子[PDGF;Platelet-derived growth factor]、血管内皮細胞増殖因子[VEGF;Vesicular endothelial growthfactor]、肝細胞増殖因子[HGF;Hepatocyte growth factor]、FGF9、骨形成タンパク質4[BMP4;bone morphogenetic protein 4]、BMP5、アクチビンA、幹細胞因子[SCF]、Dkk1[Dickkopf-1]、白血病抑制因子[LIF;Leukemia Inhibitory Factor]、TGF−β等)を必要に応じて補充しても、補充しなくてもよい。
<Step (c)>
In the step (c), the cardiovascular progenitor cells are cultured in a culture solution containing a Rho-associated protein kinase (ROCK) inhibitor and a Wnt signal inhibitor. Such a culture solution may be the serum-containing culture solution or the serum-free culture solution. In addition to the above-mentioned additives, the culture solution contains cell growth factors (eg, insulin, epidermal growth factor [EGF], insulin-like growth factor [IGF], bFGF, platelets). Platelet-derived growth factor (PDGF), vascular endothelial growth factor [VEGF; Vesicular endothelial growth factor], hepatocyte growth factor [HGF], FGF9, bone morphogenetic protein 4 [BMP4; bone morphogenetic protein 4], BMP5, activin A, stem cell factor [SCF], Dkk1 [Dickkopf-1], leukemia inhibitory factor [LIF; Leukemia Inhibitory Factor], TGF-β, etc.) may be supplemented as necessary. May be.

上記工程(c)におけるROCK阻害剤としては、ROCK、すなわち、低分子量のGTP結合タンパク質であるRhoで制御されるプロテインキナーゼの機能を阻害(抑制)できるものであれば特に限定されず、具体的には、Y−27632、Fasudil(HA1077ともいう)、H−1152、Wf−536、Y−30141等の低分子化合物及びそれらの誘導体や、ROCK遺伝子に対するアンチセンス核酸、RNA干渉誘導性核酸(例えばsiRNA)、ROCKに対する競合ペプチド、アンタゴニストペプチド、阻害抗体、抗体−ScFV断片、ドミナントネガティブ変異体、及びそれらの発現ベクターを挙げることができ、低分子化合物であるROCK阻害剤が好ましく、Y−27632を好適に例示することができる。また、本発明において、2種以上のROCK阻害剤を併用してもよい。   The ROCK inhibitor in the step (c) is not particularly limited as long as it can inhibit (suppress) the function of ROCK, that is, a protein kinase controlled by Rho, which is a low molecular weight GTP-binding protein. Include low molecular weight compounds such as Y-27632, Fasudil (also referred to as HA1077), H-1152, Wf-536, Y-30141, and derivatives thereof, antisense nucleic acids against the ROCK gene, RNA interference-inducing nucleic acids (for example, siRNA), competitive peptides for ROCK, antagonist peptides, inhibitory antibodies, antibody-ScFV fragments, dominant negative mutants, and expression vectors thereof, ROCK inhibitors that are low molecular weight compounds are preferred, Y-27632 It can illustrate suitably. In the present invention, two or more ROCK inhibitors may be used in combination.

培養液に含まれるROCK阻害剤の濃度としては、ROCK阻害剤の種類に応じて適宜選択することができ、例えばY−27632を用いる場合、通常1〜100μMの範囲内であり、好ましくは2〜50μM、より好ましくは10〜40μMである。   The concentration of the ROCK inhibitor contained in the culture solution can be appropriately selected according to the type of the ROCK inhibitor. For example, when Y-27632 is used, it is usually in the range of 1 to 100 μM, preferably 2 to 2. 50 μM, more preferably 10 to 40 μM.

上記工程(c)におけるWntシグナル阻害剤としては、遺伝子発現や細胞骨格の制御に関与するWntシグナル経路を抑制できるものであれば特に限定されず、具体的には、XAV939(tankyrase阻害剤)、IWP−1、IWP−2、IWP−3、IWP−4、IWR−1、53AH(以上porcupine阻害剤)、KY02111などの低分子化合物及びそれらの誘導体や、IGFBP4、DKK1、Wnt−C59などのタンパク質や、Wnt及びWntシグナル経路を構成する蛋白質の発現又は機能を抑制するアンチセンス核酸、RNA干渉誘導性核酸(例えばsiRNA)、競合ペプチド、アンタゴニストペプチド、阻害抗体、抗体−ScFV断片、ドミナントネガティブ変異体、及びそれらの発現ベクターを挙げることができ、低分子化合物であるWntシグナル阻害剤が好ましく、XAV939やIWP−4を好適に例示することができる。また、本発明において、2種以上のWntシグナル阻害剤を併用してもよく、特にXAV939とIWP−4を併用することが好ましい。   The Wnt signal inhibitor in the above step (c) is not particularly limited as long as it can suppress the Wnt signal pathway involved in gene expression and cytoskeleton control. Specifically, XAV939 (tankyase inhibitor), Low molecular weight compounds such as IWP-1, IWP-2, IWP-3, IWP-4, IWR-1, 53AH (above porcupine inhibitor), KY02111 and their derivatives, and proteins such as IGFBP4, DKK1, and Wnt-C59 And antisense nucleic acids, RNA interference-inducing nucleic acids (eg, siRNA), competitive peptides, antagonist peptides, inhibitory antibodies, antibody-ScFV fragments, dominant negative mutants that suppress the expression or function of proteins constituting the Wnt and Wnt signaling pathways And their expression vectors Rukoto can, Wnt signal inhibitor is a low molecular compounds are preferred, it can be preferably exemplified a XAV939 and IWP-4. In the present invention, two or more Wnt signal inhibitors may be used in combination, and XAV939 and IWP-4 are particularly preferably used in combination.

培養液に含まれるWntシグナル阻害剤の濃度としては、Wntシグナル阻害剤の種類に応じて適宜選択することができ、例えばXAV939を用いる場合、通常0.025〜100μMの範囲内であり、好ましくは0.075〜50μM、より好ましくは0.25〜10μMであり、IWP−4を用いる場合、通常0.0125〜50μMの範囲内であり、好ましくは0.0725〜15μM、より好ましくは0.125〜5μMである。   The concentration of the Wnt signal inhibitor contained in the culture solution can be appropriately selected according to the type of the Wnt signal inhibitor. For example, when XAV939 is used, it is usually in the range of 0.025 to 100 μM, preferably 0.075-50 μM, more preferably 0.25-10 μM. When IWP-4 is used, it is usually in the range of 0.0125-50 μM, preferably 0.0725-15 μM, more preferably 0.125. ~ 5 μM.

上記工程(c)において、細胞を培養する時期としては、分化誘導処理方法や培養条件により異なるため、一概に特定することはできないが、通常、細胞がPDGFRaを発現している時期であり、具体的には、工程(b)において、心血管前駆細胞の分離を、工程(a)で分化誘導処理後4〜6日目に行った場合、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも6〜7日目の間が好ましく、少なくとも5〜8日目の間がより好ましい。   In the step (c), the time for culturing the cells differs depending on the differentiation induction treatment method and the culture conditions, and thus cannot be specified in general. However, it is usually the time when the cells express PDGFRa, Specifically, in the step (b), when the cardiovascular progenitor cells are separated on the 4th to 6th days after the differentiation induction treatment in the step (a), at least 6-7 after the differentiation induction treatment in the step (a). Preferably between days, more preferably between at least 5-8 days.

上記工程(c)における細胞の培養温度は、前述したように、通常30〜40℃の範囲内であり、好ましくは37℃である。また、培養時のCO濃度は、前述したように、通常約1〜10%の範囲内であり、好ましくは約5%である。また、培養時の湿度は、前述したように、通常約70〜100%の範囲内であり、好ましくは約95〜100%の範囲内である。また、上記工程(c)における培養時間は、通常2〜6日間の範囲内であり、好ましくは2〜4日間であり、より好ましくは3〜4日間である。 As described above, the cell culture temperature in the step (c) is usually in the range of 30 to 40 ° C, preferably 37 ° C. Further, as described above, the CO 2 concentration at the time of culture is usually in the range of about 1 to 10%, preferably about 5%. Moreover, the humidity at the time of culture is usually in the range of about 70 to 100%, preferably in the range of about 95 to 100%, as described above. Moreover, the culture | cultivation time in the said process (c) is in the range of 2-6 days normally, Preferably it is 2-4 days, More preferably, it is 3-4 days.

<工程(d)>
上記工程(d)において、工程(c)で培養した細胞を培養液中で培養し、心筋細胞を調製する。かかる培養液としては、上記血清含有培養液であっても、上記無血清培養液であってもよい。また、かかる培養液には、上記添加剤や細胞増殖因子を必要に応じて補充しても、補充しなくてもよい。また、かかる培養液としては、ROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含むものであっても、含まないものであってもよいが、ROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含む場合、心筋細胞の成熟化に影響を及ぼさない濃度でROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含有するものが好ましい。ここで「成熟した心筋細胞」とは、成人の完全に成熟した心筋細胞と同等の性質を示す細胞を意味する。成熟した心筋細胞は、通常MLC2v陽性である。MLC2vは、ミオシン軽鎖2(Myosin Light Chain 2)のアイソフォームの一つであり、成人の心臓においては、心室の心筋細胞で強く発現する。
<Step (d)>
In the step (d), the cells cultured in the step (c) are cultured in a culture solution to prepare cardiomyocytes. Such a culture solution may be the serum-containing culture solution or the serum-free culture solution. In addition, such a culture solution may or may not be supplemented with the above-mentioned additives and cell growth factors as necessary. In addition, such a culture solution may or may not contain a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor. However, when it contains a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor, the maturation of cardiomyocytes Those containing a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor at a concentration that does not affect the conversion are preferred. As used herein, “mature cardiomyocytes” refers to cells that exhibit the same properties as adult fully cardiomyocytes. Mature cardiomyocytes are usually MLC2v positive. MLC2v is one of the isoforms of Myosin Light Chain 2 and is strongly expressed in ventricular cardiomyocytes in the adult heart.

上記工程(d)において、細胞を培養する時期としては、分化誘導処理方法や培養条件により異なるため、一概に特定することはできないが、工程(b)において、心血管前駆細胞の分離を、工程(a)で分化誘導処理後4〜6日目に行い、かつ、工程(c)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも6〜7日目の間培養した場合、工程(a)で分化誘導処理後8〜22日目までが好ましく、9〜21日目までがより好ましい。   In the step (d), the time for culturing the cells varies depending on the differentiation induction treatment method and the culture conditions, and thus cannot be specified in general. However, in the step (b), the cardiovascular progenitor cells are separated in the step (d). When the cells are cultured for 4 to 6 days after differentiation induction treatment in (a) and cells are cultured for at least 6 to 7 days after differentiation induction treatment in step (a), It is preferably from 8 to 22 days after differentiation induction treatment in a), more preferably from 9 to 21 days.

上記工程(d)における細胞の培養温度は、前述したように、通常30〜40℃の範囲内であり、好ましくは37℃である。また、培養時のCO濃度は、前述したように、通常約1〜10%の範囲内であり、好ましくは約5%である。また、培養時の湿度は、前述したように、通常約70〜100%の範囲内であり、好ましくは約95〜100%の範囲内である。また、上記工程(d)における培養時間は、通常5〜13日間の範囲内であり、好ましくは7〜13日間であり、より好ましくは9〜13日間である。 As described above, the cell culture temperature in the step (d) is usually in the range of 30 to 40 ° C, preferably 37 ° C. Further, as described above, the CO 2 concentration at the time of culture is usually in the range of about 1 to 10%, preferably about 5%. Moreover, the humidity at the time of culture is usually in the range of about 70 to 100%, preferably in the range of about 95 to 100%, as described above. Moreover, the culture | cultivation time in the said process (d) is in the range of 5-13 days normally, Preferably it is 7-13 days, More preferably, it is 9-13 days.

<工程(e)>
上記工程(e)において、工程(d)で調製した心筋細胞を、ROCK阻害剤を含む培養液中で培養する。かかる培養液としては、上記血清含有培養液であっても、上記無血清培養液であってもよい。また、かかる培養液には、上記添加剤や細胞増殖因子を必要に応じて補充しても、補充しなくてもよい。
<Process (e)>
In the step (e), the cardiomyocytes prepared in the step (d) are cultured in a culture solution containing a ROCK inhibitor. Such a culture solution may be the serum-containing culture solution or the serum-free culture solution. In addition, such a culture solution may or may not be supplemented with the above-mentioned additives and cell growth factors as necessary.

培養液に含まれるROCK阻害剤の濃度としては、前述したように、ROCK阻害剤の種類に応じて適宜選択することができ、例えばY−27632を用いる場合、通常1〜100μMの範囲内であり、好ましくは2〜50μM、より好ましくは10〜40μMである。   As described above, the concentration of the ROCK inhibitor contained in the culture solution can be appropriately selected according to the type of the ROCK inhibitor. For example, when Y-27632 is used, it is usually in the range of 1 to 100 μM. , Preferably 2 to 50 μM, more preferably 10 to 40 μM.

上記工程(e)において、細胞を培養する時期としては、分化誘導処理方法や培養条件により異なるため、一概に特定することはできないが、工程(b)において、心血管前駆細胞の分離を、工程(a)で分化誘導処理後4〜6日目に行い、工程(c)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも6〜7日目の間培養し、かつ、工程(d)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後8〜22日目まで培養し、心筋細胞を調製した場合、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも22日目の間が好ましく、少なくとも21〜22日目の間がより好ましい。   In the step (e), the time for culturing the cells differs depending on the differentiation induction treatment method and the culture conditions, and thus cannot be specified in general. However, in the step (b), the cardiovascular progenitor cells are separated in the step (e). (A) 4 to 6 days after differentiation induction treatment, and in step (c), cells are cultured for at least 6 to 7 days after differentiation induction treatment in step (a), and step (d) ), The cells are cultured until 8 to 22 days after differentiation induction treatment in step (a), and cardiomyocytes are prepared, preferably during at least 22 days after differentiation induction treatment in step (a), More preferably between the 21st and 22nd days.

上記工程(e)における細胞の培養温度は、前述したように、通常30〜40℃の範囲内であり、好ましくは37℃である。また、培養時のCO濃度は、前述したように、通常約1〜10%の範囲内であり、好ましくは約5%である。また、培養時の湿度は、前述したように、通常約70〜100%の範囲内であり、好ましくは約95〜100%の範囲内である。また、上記工程(e)における培養時間は、通常1〜4日間の範囲内であり、好ましくは1〜3日間である。 As described above, the cell culture temperature in the step (e) is usually in the range of 30 to 40 ° C, preferably 37 ° C. Further, as described above, the CO 2 concentration at the time of culture is usually in the range of about 1 to 10%, preferably about 5%. Moreover, the humidity at the time of culture is usually in the range of about 70 to 100%, preferably in the range of about 95 to 100%, as described above. Moreover, the culture | cultivation time in the said process (e) is in the range of 1-4 days normally, Preferably it is 1-3 days.

<工程(f)>
上記工程(f)において、工程(e)で培養した心筋細胞を、培養液中で培養する。かかる培養液としては、上記血清含有培養液であっても、上記無血清培養液であってもよい。また、かかる培養液には、上記添加剤や細胞増殖因子を必要に応じて補充しても、補充しなくてもよい。また、かかる培養液としては、ROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含むものであっても、含まないものであってもよいが、ROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含む場合、心筋細胞の成熟化の維持に影響を及ぼさない濃度でROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含有するものが好ましい。
<Step (f)>
In the step (f), the cardiomyocytes cultured in the step (e) are cultured in a culture solution. Such a culture solution may be the serum-containing culture solution or the serum-free culture solution. In addition, such a culture solution may or may not be supplemented with the above-mentioned additives and cell growth factors as necessary. In addition, such a culture solution may or may not contain a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor. However, when it contains a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor, the maturation of cardiomyocytes Those containing a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor at a concentration that does not affect the maintenance of conversion.

上記工程(f)において、細胞を培養する時期としては、分化誘導処理方法や培養条件により異なるため、一概に特定することはできないが、工程(b)において、心血管前駆細胞の分離を、工程(a)で分化誘導処理後4〜6日目に行い、工程(c)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも6〜7日目の間培養し、工程(d)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後8〜22日目まで培養し、心筋細胞を調製し、かつ、工程(e)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも22日目の間培養した場合、心筋細胞の培養期間が長すぎると細胞の生存や性質に悪影響を及ぼす可能性を考慮すると、通常は150日目まで、好ましくは130日目まで、より好ましくは120日目まで、さらに好ましくは110日目まで、さらにより好ましくは100日目まで、特に好ましくは91日目までである。したがって、上記保存期間としては、通常、23〜150日目の範囲内までであり、好ましくは23〜130日目の範囲内までであり、より好ましくは23〜120日目の範囲内までであり、さらに好ましくは23〜110日目までの範囲内であり、さらにより好ましくは23〜100日目までの範囲内であり、特に好ましくは23〜91日目までの範囲内である。   In the step (f), the time for culturing the cells varies depending on the differentiation induction treatment method and the culture conditions, and thus cannot be specified in general. However, in the step (b), the cardiovascular progenitor cells are separated in the step (A) 4 to 6 days after differentiation induction treatment, and in step (c), cells are cultured for at least 6 to 7 days after differentiation induction treatment in step (a), and in step (d) The cells are cultured until 8 to 22 days after differentiation induction treatment in step (a) to prepare cardiomyocytes, and in step (e), the cells are at least 22 after differentiation induction treatment in step (a). Considering the possibility that if the culture period of cardiomyocytes is too long when the culture is performed for the second day, the survival and properties of the cells are adversely affected, it is usually up to 150 days, preferably up to 130 days, more preferably 120 days. Even better until day Until day 110, even more preferably up to 100 days, particularly preferably up to 91 days. Therefore, the storage period is usually within the range of 23 to 150 days, preferably within the range of 23 to 130 days, and more preferably within the range of 23 to 120 days. More preferably, it is within the range from the 23rd to the 110th day, even more preferably within the range from the 23rd to the 100th day, and particularly preferably within the range from the 23rd to the 91st day.

上記工程(f)における細胞の培養温度は、前述したように、通常30〜40℃の範囲内であり、好ましくは37℃である。また、培養時のCO濃度は、前述したように、通常約1〜10%の範囲内であり、好ましくは約5%である。また、培養時の湿度は、前述したように、通常約70〜100%の範囲内であり、好ましくは約95〜100%の範囲内である。また、上記工程(f)における培養時間は、通常69〜128日間の範囲内であり、好ましくは69〜80日間である。 As described above, the cell culture temperature in the step (f) is usually in the range of 30 to 40 ° C., preferably 37 ° C. Further, as described above, the CO 2 concentration at the time of culture is usually in the range of about 1 to 10%, preferably about 5%. Moreover, the humidity at the time of culture is usually in the range of about 70 to 100%, preferably in the range of about 95 to 100%, as described above. Moreover, the culture time in the said process (f) is in the range of 69-128 days normally, Preferably it is 69-80 days.

本発明の心筋シートの製造方法としては、本発明の製造方法1を用いて調製した心筋細胞を、内皮細胞及び壁細胞と混合して培養する方法(以下、「本発明の製造方法2」ということがある)であれば特に制限されない。   As a method for producing a myocardial sheet of the present invention, a method in which cardiomyocytes prepared using the production method 1 of the present invention are mixed with endothelial cells and mural cells (hereinafter referred to as “production method 2 of the present invention”). If there is, there is no particular limitation.

<内皮細胞及び壁細胞を製造する工程>
本発明の製造方法2において、使用する内皮細胞及び壁細胞は、FLK陽性細胞を用いて製造することができる。まず、FLK陽性細胞は、多能性幹細胞を任意の方法、例えばYamashita et al. (2000), Nature, 408:92-96記載の方法で培養することにより得る。次に、同文献の記載に基づいてFLK陽性細胞を培養することにより、内皮細胞及び壁細胞の混合細胞を得る。ここで、内皮細胞とは、血管内皮細胞(血管の内側にある一層の細胞)と同等の性質を示す細胞又はその前駆細胞を意味する。また、壁細胞とは、血管壁細胞(血管内皮細胞を外側から取り巻く細胞)と同等の性質を示す細胞又はその前駆細胞を意味する。
<Process for producing endothelial cells and mural cells>
In the production method 2 of the present invention, the endothelial cells and mural cells to be used can be produced using FLK positive cells. First, FLK-positive cells are obtained by culturing pluripotent stem cells by any method, for example, the method described in Yamashita et al. (2000), Nature, 408: 92-96. Next, mixed cells of endothelial cells and mural cells are obtained by culturing FLK positive cells based on the description in the same document. Here, the endothelial cell means a cell exhibiting the same properties as a vascular endothelial cell (one cell inside the blood vessel) or a progenitor cell thereof. The wall cell means a cell exhibiting the same properties as a blood vessel wall cell (a cell surrounding a vascular endothelial cell from the outside) or a progenitor cell thereof.

<心筋シートを製造する工程>
本発明の製造方法2において、心筋細胞と、内皮細胞及び壁細胞とを混合して培養することにより、心筋シートを製造する。例えば、温度感受性培養容器(例えばセルシード社製のUpCell等)上でFLK陽性細胞を1〜7日間(例えば3日間)培養した後、内皮細胞及び壁細胞の混合細胞と、心筋細胞の適量とを培養容器に添加する。この細胞混合物を、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)を含有する培地中で1〜10日間(例えば4日間)培養することにより、シート状の細胞構造物が生成する。こうして形成された心筋シートは、培養容器を室温に置くことで培養容器から剥離させ、回収することができる。さらに、所望により、製造された心筋シートは積層化される。
<Process for manufacturing myocardial sheet>
In the production method 2 of the present invention, a myocardial sheet is produced by mixing and culturing cardiomyocytes, endothelial cells and wall cells. For example, after culturing FLK-positive cells for 1 to 7 days (for example, 3 days) on a temperature-sensitive culture vessel (for example, CellCell, Inc., UpCell), mixed cells of endothelial cells and wall cells, and an appropriate amount of cardiomyocytes Add to culture vessel. By culturing this cell mixture in a medium containing vascular endothelial growth factor (VEGF) for 1 to 10 days (for example, 4 days), a sheet-like cell structure is generated. The myocardial sheet thus formed can be separated from the culture container and collected by placing the culture container at room temperature. Further, the manufactured myocardial sheets are laminated as desired.

このようにして製造された心筋シートは、心疾患、例えば心不全、心筋梗塞、虚血性心疾患、心筋炎、各種心筋症の治療や、その他の用途に使用できる。例えば、心筋梗塞のような心疾患に関しては、心臓の所望の部位を覆うようにして心筋シートを配置し、治療が実施される。心筋シートは心臓組織に生着し、心臓の機能回復を促進する。   The myocardial sheet thus produced can be used for the treatment of heart diseases such as heart failure, myocardial infarction, ischemic heart disease, myocarditis, various cardiomyopathy, and other applications. For example, regarding a heart disease such as myocardial infarction, a myocardial sheet is disposed so as to cover a desired part of the heart, and treatment is performed. The myocardial sheet is engrafted in the heart tissue and promotes functional recovery of the heart.

本発明のキットとしては、Wntシグナル阻害剤を備え、「少なくとも70日間の培養によりcTnT陽性率を80%以上維持できる心筋細胞の集団を誘導するため」という用途が限定されたキットであれば特に制限されず、ROCK阻害剤、培養液、心筋細胞集団を誘導する方法が記載された添付文書、ピペット、遠心管等をさらに含むものであってもよい。「ROCK阻害剤」、「Wntシグナル阻害剤」、「培養液」の各用語の定義は、上記<工程(c)>の項目に記載したとおりである。   The kit of the present invention includes a Wnt signal inhibitor and is particularly a kit that has a limited use such as “to induce a population of cardiomyocytes capable of maintaining a cTnT positive rate of 80% or more by culturing for at least 70 days”. Without being limited, it may further include a package insert, a pipette, a centrifuge tube and the like on which a ROCK inhibitor, a culture solution, and a method for inducing a cardiomyocyte population are described. The definitions of the terms “ROCK inhibitor”, “Wnt signal inhibitor”, and “culture medium” are as described in the above item <Step (c)>.

以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

1.心筋細胞への分化誘導法
ヒトiPS細胞(1201C1株及び253G1株)は、京都大学の山中教授より受領し、以前に報告された方法(Uosaki H.et al. PLoS One 2011;6:e23657)と同様の方法を用いてヒトiPS細胞の維持培養を行った。詳細は、次のとおりである。ヒトiPS細胞をマトリゲル(growth factor reduced、1:60希釈、Corning社製)でコーティングされた培養容器に播種し、マウス胎児性線維芽細胞(MEF)の馴化培地(conditioned medium)(以下MEF−CMと記載する)に、4ng/mLとなるようにヒト塩基性線維芽細胞増殖因子(hbFGF、WAKO社製)を添加した培地を用いて培養を行った。MEF−CMは、20%KSR(GIBCO社製)、1mM L−グルタミン(GIBCO社製)、0.1mM 2−メルカプトエタノール(GIBCO社製)、1% Non−Essential Amino Acids(GIBCO社製)、4ng/mL hbFGFを含むKnockout DMEM(GIBCO社製)を基礎培地として使用し、マイトマイシンC(WAKO社製)により2.5時間処理されたMEFを用いて調製した。MEF−CMを用いたヒトiPS細胞の培養においては、4〜6日毎に、CTK溶液(0.1%コラゲナーゼIV、0.25%トリプシン、20%KSR及び1mM CaClを含むリン酸緩衝生理食塩水)を用いてヒトiPS細胞のコロニーを剥離し、セルスクレーパーで小型の細胞塊の状態にしてから継代培養した。
1. Method for Inducing Differentiation into Cardiomyocytes Human iPS cells (1201C1 and 253G1 strains) were received from Prof. Yamanaka of Kyoto University and reported previously (Uosaki H. et al. PLoS One 2011; 6: e23657) Maintenance culture of human iPS cells was performed using the same method. Details are as follows. Human iPS cells were seeded in a culture vessel coated with matrigel (growth factor reduced, 1:60 dilution, Corning), and conditioned medium (hereinafter referred to as MEF-CM) of mouse embryonic fibroblasts (MEF). And a medium supplemented with human basic fibroblast growth factor (hbFGF, manufactured by WAKO) so as to be 4 ng / mL. MEF-CM is 20% KSR (manufactured by GIBCO), 1 mM L-glutamine (manufactured by GIBCO), 0.1 mM 2-mercaptoethanol (manufactured by GIBCO), 1% Non-Essential Amino Acids (manufactured by GIBCO), Knockout DMEM (GIBCO) containing 4 ng / mL hbFGF was used as a basal medium, and prepared using MEF treated with mitomycin C (WAKO) for 2.5 hours. In the culture of human iPS cells using MEF-CM, a CTK solution (phosphate buffered saline containing 0.1% collagenase IV, 0.25% trypsin, 20% KSR and 1 mM CaCl 2 is used every 4 to 6 days. The human iPS cell colonies were detached using water), subcultured after being made into a small cell mass with a cell scraper.

続いて、効率的に中胚葉細胞へ分化誘導するため、下記に示す工程(マトリゲルサンドイッチ法)を行った。上記の方法で継代培養したヒトiPS細胞の培養容器にVersene(Invitrogen社製)を加え、37℃で3〜5分間インキュベートした。Verseneを除き、MEF−CMを加え、細胞を培養容器から完全に剥離した。さらにピペッティングを行って細胞塊が分散した懸濁液を調製した後、細胞数をカウントした。次いで、マトリゲルでコーティングされた培養容器上に70,000〜105,000細胞/cmの密度で細胞を播種し、4ng/mLのhbFGFを含むMEF−CM培地中で1〜2日間培養した。その後、1:60希釈のマトリゲル及び4ng/mLのhbFGFを含むMEF−CM培地に培地交換し、さらに16〜24時間培養することにより、マトリゲルで細胞上層を覆った。 Subsequently, in order to efficiently induce differentiation into mesoderm cells, the following process (Matrigel sandwich method) was performed. Versene (manufactured by Invitrogen) was added to a culture vessel for human iPS cells subcultured by the above method, and incubated at 37 ° C. for 3 to 5 minutes. Versene was removed, MEF-CM was added, and the cells were completely detached from the culture vessel. Further, pipetting was performed to prepare a suspension in which the cell mass was dispersed, and then the number of cells was counted. Next, cells were seeded on a matrigel-coated culture vessel at a density of 70,000 to 105,000 cells / cm 2 and cultured in MEF-CM medium containing 4 ng / mL hbFGF for 1-2 days. Thereafter, the medium was changed to a MEF-CM medium containing 1:60 diluted Matrigel and 4 ng / mL hbFGF, and further cultured for 16 to 24 hours to cover the upper layer of the cells with Matrigel.

得られたマトリゲル被覆細胞を用いて下記の手順により中胚葉細胞へ分化誘導させた。まず、100ng/mL アクチビンA、2mM L−グルタミン、及びB27サプリメント(GIBCO社製)を含むRPMI1640培地(インスリン不含、GIBCO社製)に培地交換し(この時点を分化誘導開始=Day0とする)、24時間培養した(Day1)。次に、10ng/mL ヒト骨形成タンパク質4(hBMP4、R&D社製)、10ng/mL hbFGF、2mM L−グルタミン、及びB27サプリメントを含むRPMI1640培地(インスリン不含)に培地交換し、4日間培養した(Day5)。   The resulting Matrigel-coated cells were induced to differentiate into mesoderm cells by the following procedure. First, the medium was changed to RPMI1640 medium (insulin-free, manufactured by GIBCO) containing 100 ng / mL activin A, 2 mM L-glutamine, and B27 supplement (manufactured by GIBCO). And cultured for 24 hours (Day 1). Next, the medium was changed to RPMI 1640 medium (without insulin) containing 10 ng / mL human bone morphogenetic protein 4 (hBMP4, manufactured by R & D), 10 ng / mL hbFGF, 2 mM L-glutamine, and B27 supplement, and cultured for 4 days. (Day 5).

分化誘導開始後5日目(Day5)の培養物より、PDGFRα陽性細胞を磁気細胞分離装置(MACS、Miltenyi biotech社製)により分離することで、心血管前駆細胞を得た。PDGFRα陽性細胞を分離するにあたってはAPC蛍光ラベルを結合した抗PDGFRα抗体を一次抗体として細胞の標識に使用し、抗APC抗体を包埋した磁気ビーズにより一次抗体で標識された細胞の回収を実施した。MACSにて分離された細胞中に存在するPDGFRα陽性細胞の割合(PDGFRα陽性率)をフローサイトメトリーにて測定したところ、89〜99%であった。得られたPDGFRα陽性細胞を300,000〜420,000細胞/cmの細胞密度で再播種し、10%FBS、50units/mL ペニシリン、50μg/mL ストレプトマイシン、2mM L−グルタミン、20μM Y−27632(ROCK阻害剤)、10μM XAV939(Wnt阻害剤)、5μM IWP−4(Wnt阻害剤)を含むRPMI1640培地を用いて、37℃のCOインキュベーター内で2日間培養した。 PDGFRα-positive cells were separated from the culture on the fifth day after the start of differentiation induction (Day 5) using a magnetic cell separator (MACS, manufactured by Miltenyi biotech) to obtain cardiovascular progenitor cells. In separating PDGFRα-positive cells, an anti-PDGFRα antibody bound with an APC fluorescent label was used as a primary antibody for labeling cells, and the cells labeled with the primary antibody were collected using magnetic beads embedded with the anti-APC antibody. . When the ratio of PDGFRα positive cells (PDGFRα positive rate) present in cells separated by MACS was measured by flow cytometry, it was 89 to 99%. The obtained PDGFRα-positive cells were replated at a cell density of 300,000 to 420,000 cells / cm 2 , 10% FBS, 50 units / mL penicillin, 50 μg / mL streptomycin, 2 mM L-glutamine, 20 μM Y-27632 ( ROMI inhibitor), RPMI1640 medium containing 10 μM XAV939 (Wnt inhibitor), 5 μM IWP-4 (Wnt inhibitor) was cultured in a CO 2 incubator at 37 ° C. for 2 days.

分化誘導開始後7日目(Day7)に、培地を2mM L−グルタミン、B27サプリメント、20μM Y−27632、0.25μM XAV939、0.125μM IWP−4を含むRPMI1640培地に交換し、2日間培養した。   On day 7 after the start of differentiation induction (Day 7), the medium was replaced with RPMI 1640 medium containing 2 mM L-glutamine, B27 supplement, 20 μM Y-27632, 0.25 μM XAV939, 0.125 μM IWP-4, and cultured for 2 days. .

分化誘導開始後9日目〜21日目(Day9〜21)の間(12日間)は、2mM L−グルタミン及びB27サプリメントを含むRPMI1640培地を使用し、2日毎に培地交換を行いながら培養を継続した。分化誘導開始後21日目(Day21)の細胞について抗cTnT抗体を使用したフローサイトメトリーを行って心筋細胞の純度(cTnT陽性率)を測定したところ、96〜99%であった。   From day 9 to day 21 (Day 9 to 21) after the start of differentiation induction (12 days), RPMI1640 medium containing 2 mM L-glutamine and B27 supplement was used, and culture was continued while the medium was changed every 2 days. did. The purity of the cardiomyocytes (cTnT positive rate) was measured for the cells 21 days after the start of differentiation induction (Day 21) by using flow cytometry using an anti-cTnT antibody, and it was 96 to 99%.

1201C株を使用して実施した9回の心筋細胞製造、253G1株を使用して実施した2回の心筋細胞製造について、Day5、Day21における細胞の分析結果をそれぞれ表1、表2に示す。両表中、実験番号における1201C1、253G1は各実験で使用されたヒトiPS細胞株を示す。特に表2から明らかなとおり、すべての製造例において高純度な心筋細胞が得られた。   Tables 1 and 2 show the results of cell analysis in Day 5 and Day 21 for 9 cardiomyocyte productions performed using the 1201C strain and 2 cardiomyocyte productions performed using the 253G1 strain, respectively. In both tables, 1201C1 and 253G1 in the experiment numbers indicate human iPS cell lines used in each experiment. As is apparent from Table 2, high purity cardiomyocytes were obtained in all the production examples.

2.心筋細胞の長期培養
京都大学の山中教授より受領したヒトiPS細胞(836B3株)より実施例1記載の方法で、分化誘導開始後21日目まで培養した心筋細胞を調製した。0.25%トリプシン−EDTA,フェノールレッド(GIBCO社製)を使用して培養容器から回収した心筋細胞を、約200,000細胞/cmの密度で、ポリリジン(5μg/mL、SIGMA社製)でコーティングした後にさらにゼラチン(0.5%)でコーティングした培養容器上に播種した。この心筋細胞を10%血清、50units/mL ペニシリン、50μg/mL ストレプトマイシン、50μM 2−メルカプトエタノール、及び20μM Y−27632を含むαMEMを使用し、37℃のCOインキュベーター内で2日間培養した後、培地を2mM L−グルタミン及びB27サプリメントを含むRPMI1640培地に交換した(分化誘導開始後23日目)。その後、2日毎に培地の交換を行いながら培養を継続した。
2. Long-term culture of cardiomyocytes Cardiomyocytes cultured from the human iPS cells (836B3 strain) received from Professor Yamanaka of Kyoto University by the method described in Example 1 until the 21st day after the start of differentiation induction were prepared. The cardiomyocytes recovered from the culture vessel using 0.25% trypsin-EDTA, phenol red (GIBCO) were polylysine (5 μg / mL, SIGMA) at a density of about 200,000 cells / cm 2. And then seeded on a culture vessel coated with gelatin (0.5%). The cardiomyocytes were cultured in αMEM containing 10% serum, 50 units / mL penicillin, 50 μg / mL streptomycin, 50 μM 2-mercaptoethanol, and 20 μM Y-27632 for 2 days in a CO 2 incubator at 37 ° C. The medium was replaced with RPMI 1640 medium containing 2 mM L-glutamine and B27 supplement (23 days after initiation of differentiation induction). Thereafter, the culture was continued while changing the medium every two days.

分化誘導開始後21、31、41、51、61及び91日目にそれぞれ心筋細胞をサンプリングし、抗cTnT抗体を使用したフローサイトメトリーを行って心筋細胞の純度を測定した。図1に示すとおり、実施例1記載の方法で調製された心筋細胞は分化誘導開始後91日目に至るまで95%を超えるcTnT陽性率を維持していた。また、培養容器上の生細胞数を測定した結果を図2に示す。分化誘導開始後21日以降に細胞数の減少は認められなかった。
一方、分化誘導開始後5日目〜9日目の間、Y−27632(ROCK阻害剤)を含まないRPMI1640培地中で細胞を培養した場合、生細胞(接着した細胞)はほとんど認められず(図3参照)、また、分化誘導開始後5日目〜9日目の間、XAV939又はIWP−4を単独で含むRPMI1640培地を用いた場合、cTnT陽性細胞(心筋細胞)の割合は74.9%及び72.2%とやや低下していた(図4の左から2番目及び3番目のグラフ参照)。また、Wnt阻害剤(XAV939及びIWP−4)を含まないRPMI1640培地を用いた場合、cTnT陽性細胞(心筋細胞)の割合は7.1%と大幅に低下していた(図4の左から1番目のグラフ参照)。
また、分化誘導開始後少なくとも11日目において、cTnT陽性細胞(心筋細胞)の割合は、90%を超えていた(図5参照)。
さらに、分化誘導開始後23日目以降は、B27サプリメントに代えて血清を用いた場合、同様に高いcTnT陽性率を維持していた(図6参照)。
Cardiomyocytes were sampled on days 21, 31, 41, 51, 61, and 91 after the initiation of differentiation, respectively, and flow cytometry using an anti-cTnT antibody was performed to measure the purity of the cardiomyocytes. As shown in FIG. 1, the cardiomyocytes prepared by the method described in Example 1 maintained a cTnT positive rate exceeding 95% until the 91st day after initiation of differentiation induction. Moreover, the result of having measured the number of living cells on a culture container is shown in FIG. No decrease in the number of cells was observed after 21 days from the start of differentiation induction.
On the other hand, when cells were cultured in RPMI 1640 medium not containing Y-27632 (ROCK inhibitor) for 5 to 9 days after initiation of differentiation induction, almost no living cells (adherent cells) were observed ( In addition, when RPMI1640 medium containing XAV939 or IWP-4 alone was used for 5-9 days after the start of differentiation induction, the ratio of cTnT positive cells (cardiomyocytes) was 74.9. % And 72.2% (refer to the second and third graphs from the left in FIG. 4). In addition, when RPMI1640 medium containing no Wnt inhibitors (XAV939 and IWP-4) was used, the ratio of cTnT positive cells (cardiomyocytes) was significantly reduced to 7.1% (from the left in FIG. 4). See the second graph).
Further, at least 11 days after the initiation of differentiation induction, the ratio of cTnT positive cells (cardiomyocytes) exceeded 90% (see FIG. 5).
Furthermore, from the 23rd day after the start of differentiation induction, a high cTnT positive rate was maintained when serum was used instead of B27 supplement (see FIG. 6).

以上の結果は、心血管前駆細胞(PDGFRα陽性細胞)を、特定の時期(中胚葉細胞への分化誘導処理後5〜9日目)にROCK阻害剤及びWnt阻害剤存在下で培養すると、高効率で心筋細胞へ分化誘導が可能であることを示すとともに、長期間(少なくとも、分化誘導開始後11〜91日目の80日間)にわたって心筋細胞が培養・維持されることを示している。   The above results show that when cardiovascular progenitor cells (PDGFRα-positive cells) are cultured in the presence of ROCK inhibitor and Wnt inhibitor at a specific time (5-9 days after differentiation induction treatment to mesoderm cells), It shows that differentiation can be efficiently induced into cardiomyocytes, and that cardiomyocytes are cultured and maintained for a long period of time (at least 80 days from 11 to 91 days after initiation of differentiation).

本発明の方法により、多能性幹細胞から長期にわたって特性を維持できる心筋細胞を効率的かつ高収量で製造することが可能となる。本発明の方法により得られた心筋細胞は、心筋細胞の移植を必要とする疾患の治療、心筋細胞の異常等に起因する疾患の細胞モデル、薬物の安全性評価のための材料として使用することができる。また、本発明の方法により得られた心筋細胞を内皮細胞及び壁細胞と混合して培養することにより心筋シートを製造することができる。これらの心筋細胞及び心筋シートは、特に再生医療の分野において有用である。   The method of the present invention enables efficient and high yield production of cardiomyocytes capable of maintaining characteristics over a long period of time from pluripotent stem cells. Cardiomyocytes obtained by the method of the present invention can be used as a material for treatment of diseases requiring transplantation of cardiomyocytes, cell models of diseases caused by abnormalities of cardiomyocytes, etc., and safety evaluation of drugs. Can do. A myocardial sheet can be produced by mixing and culturing cardiomyocytes obtained by the method of the present invention with endothelial cells and wall cells. These myocardial cells and myocardial sheets are particularly useful in the field of regenerative medicine.

Claims (16)

以下の工程(a)〜(d)を備えたことを特徴とする心筋細胞の製造方法。
(a)取得した多能性幹細胞に対して中胚葉細胞への分化誘導処理を行う工程;
(b)工程(a)で分化誘導処理した多能性幹細胞の中から、心血管前駆細胞を分離する工程;
(c)工程(b)で分離した心血管前駆細胞を、ROCK阻害剤及びWntシグナル阻害剤を含む培養液中で培養する工程;
(d)工程(c)で培養した細胞を培養液中で培養し、心筋細胞を調製する工程;
A method for producing cardiomyocytes comprising the following steps (a) to (d):
(A) performing a differentiation-inducing treatment into mesoderm cells on the obtained pluripotent stem cells;
(B) a step of separating cardiovascular progenitor cells from the pluripotent stem cells subjected to differentiation induction in step (a);
(C) culturing the cardiovascular progenitor cells separated in step (b) in a culture solution containing a ROCK inhibitor and a Wnt signal inhibitor;
(D) a step of culturing the cells cultured in step (c) in a culture solution to prepare cardiomyocytes;
多能性幹細胞が、誘導多能性幹細胞であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the pluripotent stem cell is an induced pluripotent stem cell. 心血管前駆細胞がPDGFRα陽性細胞であることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the cardiovascular progenitor cells are PDGFRα-positive cells. 工程(b)において、工程(a)で分化誘導処理後4〜6日目に心血管前駆細胞を分離することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in step (b), cardiovascular progenitor cells are separated on the 4th to 6th days after the differentiation induction treatment in step (a). 工程(c)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも6〜7日目の間培養することを特徴とする請求項4に記載の製造方法。   In the step (c), the cell is cultured for at least 6 to 7 days after the differentiation induction treatment in the step (a). 工程(d)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後8〜22日目まで培養することを特徴とする請求項5に記載の製造方法。   In the step (d), the cells are cultured until 8 to 22 days after the differentiation induction treatment in the step (a). さらに、以下の工程(e)及び(f)を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
(e)工程(d)で調製した心筋細胞を、ROCK阻害剤を含む培養液中で培養する工程;
(f)工程(e)で培養した心筋細胞を、培養液中で培養する工程;
Furthermore, the manufacturing method in any one of Claims 1-6 provided with the following processes (e) and (f).
(E) culturing the cardiomyocytes prepared in step (d) in a culture solution containing a ROCK inhibitor;
(F) culturing the cardiomyocytes cultured in step (e) in a culture solution;
工程(e)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後少なくとも22日目の間培養することを特徴とする請求項7に記載の製造方法。   In the step (e), the cell is cultured for at least 22 days after the differentiation induction treatment in the step (a). 工程(f)において、細胞を、工程(a)で分化誘導処理後23〜91日目まで培養することを特徴とする請求項8に記載の製造方法。   In the step (f), the cells are cultured until 23 to 91 days after the differentiation induction treatment in the step (a). ROCK阻害剤がY−27632である請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the ROCK inhibitor is Y-27632. Wntシグナル阻害剤がXAV939及び/又はIWP−4である請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 10, wherein the Wnt signal inhibitor is XAV939 and / or IWP-4. 請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法を用いて調製した心筋細胞。   A cardiomyocyte prepared using the production method according to claim 1. 請求項12に記載の心筋細胞を内皮細胞及び壁細胞と混合して培養することを特徴とする心筋シートの製造方法。   A method for producing a myocardial sheet, comprising mixing and culturing the cardiomyocytes according to claim 12 with endothelial cells and wall cells. 少なくとも70日間の培養によりcTnT陽性率を80%以上維持できる心筋細胞の集団。   A population of cardiomyocytes capable of maintaining a cTnT positive rate of 80% or more by culturing for at least 70 days. Wntシグナル阻害剤を備えたことを特徴とする、少なくとも70日間の培養によりcTnT陽性率を80%以上維持できる心筋細胞の集団を誘導するためのキット。   A kit for inducing a population of cardiomyocytes capable of maintaining a cTnT positive rate of 80% or more by culturing for at least 70 days, comprising a Wnt signal inhibitor. Wntシグナル阻害剤がXAV939及び/又はIWP−4であることを特徴とする請求項15に記載のキット。   The kit according to claim 15, wherein the Wnt signal inhibitor is XAV939 and / or IWP-4.
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