JP2017514523A - 細胞培養方法 - Google Patents

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Abstract

非接着性内皮前駆細胞(EPC)が濃縮された細胞集団を生成する方法であって、EPC含有細胞集団を、インターロイキン−3(IL−3)の存在下に、非接着性EPCが濃縮された細胞集団が生成するように培養することを含む、方法。【選択図】なし

Description

関連出願のデータ
本出願は、2014年5月9日に出願された発明の名称「細胞培養方法」のオーストラリア特許出願第2014901720号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願明細書全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
本出願は電子形式の配列表を伴う。配列表の全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
本発明は、内皮前駆細胞(EPC)の培養方法及び増幅方法並びにその使用に関する。
内皮前駆細胞(EPC)は、増殖能、遊走能及び内皮細胞へ分化する能力を有するものの、成熟内皮細胞の形質を未だ獲得していない未成熟の内皮細胞である。成体におけるEPCの主要な供給源は骨髄であるが、EPCは臍帯血から単離することもできる。EPCは特定の生理的刺激(例えば、組織損傷等)に応答して骨髄から末梢血へと移動する(循環EPC)。循環EPCが成体(成人)の血液中に存在することはごく最近になって確認され、その後の研究により、EPCが内皮の完全性及び内皮機能を維持する役割を果たすことが示唆された。
EPCの中でも頻繁に研究されているのが単球系EPC及び血管芽細胞系EPCの2種である。
単球系EPCは末梢血単核球(PBMC)中に存在する。単球系EPCは培養により内皮様細胞のコロニーを形成する能力を有し、動物モデルにおいては血管新生を増強する(Hill et al, N Engl J Med, 2003)。
血管芽細胞系EPCは末梢血液中を循環しており、骨髄内でも確認可能である。また、これらの細胞は、低酸素状態(例えば、虚血時)において、或いは造血幹細胞の動員(例えば、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)が使われることによる)に応答して、骨髄から移動する(Asahara et al, 1997、Kawamoto and Losordo, 2008、Liu et al., 2008)。
単球系EPC及び血管芽細胞系EPCは発生する系統が異なり、in vitroでは異なる機能を示すが、in vivoではどちらのEPCも幾つかの疾患モデルにおいて血管新生に関与する(Krenning et al.,2009)。この点に関し、EPCが新生血管に組み込まれることが示されている(Asahara et al.,1997)。
EPCは循環血液中にも骨髄中にも豊富には存在しない。EPC量が少ないことはEPCを臨床適用する上で解決すべき重大な問題である(Kawamoto et al., Catheterization and Cardiovascular Interventions, 2007)。
EPCを培養及び増幅する方法の例においては、通常、フィブロネクチン、VEGF及び多量の血清が使用されるが、これだとEPCの生産コストが増大するため望ましくない。更に、培養を動物由来製品(例えば、血清)の存在下に行うことは治療の安全性に関する懸念が生じるため望ましくない。
上述の内容から、EPCを臨床治療に用いるためにEPCを培養及び増幅する方法が望まれることは当業者に明らかであろう。
本開示にあたり、本発明者らは、内皮前駆細胞(EPC)が濃縮された細胞集団を形成するための方法を開発した。一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団をインターロイキン−3(IL−3)、トロンボポエチン(TPO)、Flt3リガンド(Flt3L)、幹細胞因子(SCF)及びPIGF(胎盤増殖因子)のうち1種以上の存在下に培養することを含む。他の実施形態において、EPCは非接着性EPCである。
一例として、本発明は、EPCが濃縮された細胞集団を形成するための方法であって、EPC含有細胞集団をIL−3の存在下に培養することを含む方法を提供する。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC濃縮細胞集団が形成されるよう、EPC含有細胞集団をIL−3の存在下に培養することを含む。この点に関し本発明者らは、IL−3がEPCの増殖に非常に有利であることを示した。一実施形態において、IL−3は非接着性EPCの増殖に非常に有利である。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団をTPO、Flt3L及びSCFからなる群から選択される1種以上の因子の存在下に培養することを更に含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団を胎盤増殖因子(PIGF)の存在下に培養することを更に含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団をIL−3を含む培地で培養することを含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団をIL−3、TPO、Flt3L及びSCFを含む培地で培養することを含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団をIL−3、TPO、Flt3L、SCF及びペニシリン/ストレプトマイシンを含む培地で培養することを含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団を、IL−3、TPO、Flt3L、SCF及びPIGFを含む培地で培養することを含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団をIL−3、TPO、Flt3L、SCF、PIGF及びペニシリン/ストレプトマイシンを含む培地で培養することを含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団をIL−3(約20ng/mL)、TPO(約10ng/mL)、Flt3L(約40ng/mL)及びSCF(約40ng/mL)と、任意的なPIGF(約25ng/mL)と、任意的な抗生物質(例えば、ペニシリン/ストレプトマイシン)とを含む培地で培養することを含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団及び/又はEPC濃縮細胞集団に更なるIL−3及び/又は因子及び/又は培地を添加することを更に含む。例えば、本発明の方法は、EPCが前記集団で増幅するのに十分な時間が経過した後、更なる培地を添加することを含む。
一実施形態において、この更なるIL−3及び/又は因子及び/又は培地は、先に添加したIL−3及び/又は因子及び/又は培地を除去することなく添加される。
一実施形態において、本発明の培地はIL−3、TPO、Flt3L及びSCFを含む。
一実施形態において、本発明の培地はIL−3、TPO、Flt3L、SCF及びPIGFを含む。
一実施形態において、本発明の培地は無血清培地である。
一実施形態において、本発明のEPC含有細胞集団及び/又はEPC濃縮細胞集団は未精製集団である。一実施形態において、本発明の未精製EPC集団は非接着性EPCである。
一実施形態において、本発明のEPC含有細胞集団及び/又はEPC濃縮細胞集団は−80℃で保存することができる。
一実施形態において、本発明のEPC含有細胞集団及び/又はEPC濃縮細胞集団はEPC濃縮集団である。一実施形態において、本発明のEPC濃縮集団は非接着性EPCである。
一実施形態において、本発明のEPCは、CD133+であるか、又はDSG2+であるか、又はCD34+且つCD45dim且つDSG2+である。
一実施形態において、本発明のEPCが濃縮された細胞増幅集団は、CD117+、CD34+、CD133+、IL−3RA+、VEGFR2+、CD31+、CD45dim、CD144−、CD146−及びCD38−のうちの1以上の更なる特徴を有する。一実施形態において、本発明のEPCが濃縮された細胞増幅集団は、更にCD117+、CD34+、CD133+、IL−3RA+、VEGFR2+、CD31+、CD45dim、CD144−、CD146−且つCD38−である。
一実施形態において、本発明のEPCが濃縮された細胞増殖集団は、更にMHCクラスIマーカー及びMHCクラスIIマーカーを発現している。
一実施形態において、本発明のEPCが濃縮された細胞増殖集団は、TNFα及びIFNγの存在下においてMHCクラスIの発現が亢進する。
他の実施形態において、本発明のEPCが濃縮された細胞増殖集団は、TNFαの存在下においてMHCクラスIIの発現が亢進する。
一実施形態において、本発明のEPCは、少なくとも約6μm未満、少なくとも約7μm未満、少なくとも約8μm未満、少なくとも約9μm未満又は少なくとも約10μm未満である。一実施形態において、本発明のEPC集団は非接着性EPCである。
一実施形態において、本発明のEPCは非接着性を維持するように培養される。
一実施形態において、IL−3、TPO、Flt3L、SCF又はPIGFはヒト由来である。他の実施形態において、IL−3、TPO、Flt3L、SCF又はPIGFはヒト以外の動物由来であるか又は組換えタンパク質若しくは融合タンパク質である。
一実施形態において、本発明の方法は、細胞のEPC活性を試験することを更に含む。一実施形態において、本発明の方法は、細胞のEPC活性をin vitroで試験することを更に含む。EPCのin vitro活性を評価するためのプロトコールの例として、CFUアッセイ及び遊走アッセイ;アセチル化LDL取り込み量の測定;ヨーロッパハリエニシダI型レクチンの結合;単独又は内皮細胞併用による管腔形成;血管新生因子の分泌及び細胞死;増殖及び生存アッセイ等のプロトコールが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、本発明の方法は、細胞のEPC機能をin vivoで試験することを更に含む。in vivoで評価するEPC機能としては、例えば、EPCの遊走又はEPCによる新血管形成の誘導が挙げられる。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC含有細胞集団及び/又はEPC濃縮細胞集団を単離することを更に含む。
一実施形態において、EPC含有細胞集団又はEPC濃縮細胞集団は、CD133+EPCを単離することによって単離される。例えば本発明の方法は、CD133発現に基づき細胞を単離することを含む。例示的な方法は、細胞に試薬(例えばCD133と結合する抗体)を接触させることと、この試薬及び結合した細胞を単離又は分離することとを含む。
一実施形態において、EPC含有細胞集団又はEPC濃縮細胞集団は、DSG2+EPCを単離することによって単離される。例えば本発明の方法は、DSG2発現に基づき細胞を単離することを含む。例示的な方法は、細胞に試薬(例えばDSG2と結合する抗体)を接触させることと、この試薬及び結合した細胞を単離又は分離することとを含む。
一実施形態において、EPC含有細胞集団又はEPC濃縮細胞集団は、CD34+且つCD45dim且つDSG2+の内皮前駆細胞を単離することによって単離される。例えば本発明の方法は、CD34発現、DSG2発現及びCD45低発現に基づき細胞を単離することを含む。例示的な方法は、細胞に試薬(例えば、CD34に結合する抗体、DSG2に結合する抗体及びCD45に結合する抗体)を接触させることと、CD34に結合する試薬及びDSG2に結合する試薬及び結合細胞を単離することと、CD45に結合する試薬に有意に結合しない細胞を単離することとを含む。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC濃縮細胞集団を少なくとも約150倍、又は少なくとも約200倍、又は少なくとも約250倍、又は少なくとも約300倍に増幅する。一実施形態において、本発明の方法は、EPC濃縮細胞集団を少なくとも約100倍に増幅する。一実施形態において、本発明の方法は、EPC濃縮細胞集団を少なくとも約150倍に増幅培養する。
一実施形態において、本発明の方法は、EPC濃縮細胞集団を治療に有効な細胞数まで増幅する。一実施形態において、本発明の増幅は約14日間以内の培養により行われる。
本発明は、EPC濃縮細胞集団を医薬製剤、例えば、インターロイキン3製剤又はインターロイキン8製剤に配合することを更に含む方法を提供する。
本発明は、医薬製剤を製造する方法であって、EPC濃縮細胞集団を取得することと、EPC濃縮細胞集団を医薬製剤に配合することとを含む方法を更に提供する。
本発明は、被験体を治療する方法であって、EPC濃縮細胞集団含有製剤又はEPC濃縮細胞集団含有製剤を被験体に投与することを含む方法を更に提供する。
被験体を治療する一実施形態において、本発明の方法は、本発明の方法により生成したEPC濃縮細胞集団又はEPC濃縮細胞集団含有医薬製剤を取得することと、この集団又は製剤を被験体に投与することとを含む。
一実施形態において、被験体はEPCが関与する状態にある。
一実施形態において、EPCが関与する状態は、EPCの数及び/又は活性が不足していることを特徴とする。
一実施形態において、被験体の状態は、不十分な新生血管形成(不十分な血管新生を含む)であることを特徴とする。この状態としては、例えば、心血管疾患、脳血管疾患、高血圧症、慢性腎疾患、血管閉塞、糖尿病、糖尿病網膜症、黄斑変性症、骨癒合、虚血(移植及び脳卒中の結果として発症する虚血を含む)、自己免疫疾患(関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、糖尿病(例えば、1型糖尿病)又は全身性強皮症)、敗血症並びに移植及び/又は創傷治癒の向上が挙げられる。
一実施形態において、被験体は移植及び/又は創傷治癒の向上のために治療される。移植、例えば血管移植を行う場合、EPC濃縮細胞集団を固体支持体又は半固体支持体上に固定し(例えば人工血管形態で)投与することができる。EPC濃縮細胞集団の投与により治療される状態としては、例えば、心血管疾患、脳血管疾患、高血圧症、慢性腎疾患、血管閉塞、虚血(脳卒中を含む)、自己免疫疾患又は敗血症が挙げられる。
一実施形態において、状態は、冠動脈疾患又は大動脈二尖弁機能不全である。
一実施形態において、状態は虚血である。
一実施形態において、状態は脳卒中又は脳血管障害である。
一実施形態において、状態は心血管疾患及び/又は自己免疫疾患及び/又は炎症性疾患である。
一実施形態において、状態を治療又は予防するための方法は、被験体に他の細胞又は他の治療化合物を更に投与することを含む。例えば、糖尿病(例えば、1型糖尿病)に罹患している被験体を治療するために、本発明によるEPC濃縮集団を、例えば膵島細胞と組み合わせて被験体に投与する。
更に本発明は、被験体のEPCの数若しくは活性の低下に伴う状態を治療若しくは予防する方法及び/又は被験体の不十分な新生血管形成に伴う状態を治療若しくは予防する方法及び/又は被験体の移植を向上する方法及び/又は被験体の創傷治癒を向上する方法であって、EPC濃縮細胞集団を含む固体支持体又は半固体支持体を必要に応じて被験体に投与することを含む方法を提供する。
例えば、被験体に有効量(例えば治療有効量又は予防有効量)の細胞を投与する。
更に本発明は、本明細書に記載される実施形態のいずれかによるEPC濃縮細胞集団を生産するためのEPC含有細胞集団培養用培地を含むキットであって、任意的に、本明細書に記載される方法で使用するための取扱説明書を同梱したキットを提供する。一実施形態において、本発明のキットは、無血清培地と、IL−3、TPO、Flt3L、SCF及びPIGFのうちの1種以上とを含む。一実施形態において、本発明のキットはIL−3を含む。一実施形態において、本発明のキットは、EPCを選別するための試薬であるCD133+とDSG2+、或はCD34+とDSG2+とCD45dimも含むことができる。
本発明はまた、本明細書に記載されるいずれかの実施形態によるEPC濃縮細胞集団を単離及び/又は増幅するためのキットであって、任意的に、本明細書に記載される方法で使用するための取扱説明書を同梱したキットも提供する。
本発明はまた、本明細書に記載されるいずれかの実施形態によるEPC濃縮細胞集団を含むキットであって、任意的に、本明細書に記載される方法で使用するための取扱説明書を同梱したキットも提供する。
本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、IL−3は、例えば、配列番号1で表される配列を含むか、又はこの配列に対し少なくとも40%の同一性を有するか、若しくは少なくとも50%の同一性を有するか、若しくは少なくとも60%の同一性を有するか、若しくは少なくとも70%の同一性を有するか、若しくは少なくとも80%の同一性を有するか、若しくは少なくとも90%の同一性を有するか、若しくは少なくとも95%の同一性を有するか、若しくは少なくとも99%の同一性を有するか、若しくは少なくとも100%の同一性を有するタンパク質を含む。本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、IL−3の濃度は、例えば、約10〜3000ng/mL、又は約10〜2000ng/mL、又は約10〜1000ng/mL、又は約10〜250ng/mL、又は約10〜25ng/mL、又は約0.25〜25ng/mL、又は約20ng/mLである。
本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、TPOは、例えば、配列番号2で表される配列を含むか、又はこの配列に対し少なくとも40%の同一性を有するか、若しくは少なくとも50%の同一性を有するか、若しくは少なくとも60%の同一性を有するか、若しくは少なくとも70%の同一性を有するか、若しくは少なくとも80%の同一性を有するか、若しくは少なくとも90%の同一性を有するか、若しくは少なくとも95%の同一性を有するか、若しくは少なくとも99%の同一性を有するか、若しくは少なくとも100%の同一性を有するタンパク質を含む。本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、TPOの濃度は、例えば、約0.1〜3000ng/mL、又は約0.1〜1000ng/mL、又は約1〜500ng/mL、又は約1〜250ng/mL、又は約1〜200ng/mL、又は約1〜100ng/mL、又は約1〜50ng/mL、又は約10ng/mLである。
本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、SCFは、例えば、配列番号3で表される配列を含むか、又はこの配列に対し少なくとも40%の同一性を有するか、若しくは少なくとも50%の同一性を有するか、若しくは少なくとも60%の同一性を有するか、若しくは少なくとも70%の同一性を有するか、若しくは少なくとも80%の同一性を有するか、若しくは少なくとも90%の同一性を有するか、若しくは少なくとも95%の同一性を有するか、若しくは少なくとも99%の同一性を有するか、若しくは少なくとも100%の同一性を有するタンパク質を含む。本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、SCFの濃度は、例えば、約0.1〜2000ng/mL、約0.1〜1000ng/mL、約1〜500ng/mL、約10〜200ng/mL、約20〜100ng/mL、約30〜50ng/mL又は約40ng/mLである。
本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、Flt3Lは、例えば、配列番号4で表される配列を含むか、又はこの配列に対し少なくとも40%の同一性を有するか、若しくは少なくとも50%の同一性を有するか、若しくは少なくとも60%の同一性を有するか、若しくは少なくとも70%の同一性を有するか、若しくは少なくとも80%の同一性を有するか、若しくは少なくとも90%の同一性を有するか、若しくは少なくとも95%の同一性を有するか、若しくは少なくとも99%の同一性を有するか、若しくは少なくとも100%の同一性を有するタンパク質を含む。本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、FLt3Lの濃度は、例えば、約0.1〜2000ng/mL、約0.1〜1000ng/mL、約1〜500ng/mL、約10〜200ng/mL、約20〜100ng/mL、約30〜50ng/mL又は約40ng/mLである。
本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、PIGFは、例えば、配列番号5で表される配列を含むか、又はこの配列に対し少なくとも40%の同一性を有するか、若しくは少なくとも50%の同一性を有するか、若しくは少なくとも60%の同一性を有するか、若しくは少なくとも70%の同一性を有するか、若しくは少なくとも80%の同一性を有するか、若しくは少なくとも90%の同一性を有するか、若しくは少なくとも95%の同一性を有するか、若しくは少なくとも99%の同一性を有するか、若しくは少なくとも100%の同一性を有するタンパク質を含む。本明細書に記載されるいずれかの実施形態によれば、PIGFの濃度は、例えば、約0.1〜3000ng/mL、約0.1〜2000ng/mL、約1〜1000ng/mL、約1〜500ng/mL、約1〜250ng/mL、約10〜100ng/mL、約20〜50ng/mL又は約25ng/mLである。
一実施形態において、本明細書に記載されるいずれかの実施形態によるEPC濃縮細胞集団は非接着性EPCである。
一実施形態において、本明細書に記載されるいずれかの実施形態による方法はin vitro又はex vivoで実施される。
一実施形態において、本発明のEPC含有細胞集団は血液から単離される。
一実施形態において、本発明のEPC含有細胞集団は臍帯血から単離される。
例えば、本明細書に記載されるいずれかの実施形態による方法において、細胞は治療される被験体の細胞由来(即ち、自家移植)、又は被験体の血縁者由来、又は非血縁者(例えば、HLA適合者又は異種移植片)由来である、即ち、同種移植又は異種移植である。
配列表の見出し
配列番号1:ヒトIL−3のアミノ酸配列
配列番号2:ヒトTPOのアミノ酸配列
配列番号3:ヒトSCFのアミノ酸配列
配列番号4:ヒトFlt3Lのアミノ酸配列
配列番号5:ヒトPIGFのアミノ酸配列
CD133+非接着性EPCの増幅がIL−3により亢進することと、凍結・融解による影響を受けないこととを示す一連のグラフである。単一ドナーから単離したCD133+非接着性EPCを分割し、4種の異なる条件:培地のみ(−)、培地+PIGF、培地+IL−3、及び培地+PIGF+IL−3で培養した。パネルAは異なる培養条件下における(i)増幅6〜7日目及び(ii)増幅12〜13日目の細胞増殖を示すものである。データは無添加培地における増幅に対し標準化し、開始時のCD133+非接着性EPC細胞数に対する変化倍率として表した(平均値±標準誤差(n=5〜8)、*:p<0.05(vs無添加培地))。パネルBは、凍結融解後のCD133+非接着性EPCの増幅能を示すものである。非接着性EPCはCD133発現に基づき臍帯血から単離したものを、培地で増幅(黒太線)させるか又はFCS(90%)/DSMO(10%)中で凍結させ、液体窒素中で少なくとも1週間保存した後、融解して培地で増幅(黒細線)させた。(i)細胞増幅率及び(ii)生存率を14日間記録した。グラフは平均値±標準誤差(n=3)で表す。 CD133+非接着性EPCの表面発現プロファイルがIL−3による影響を受けないことを示す一連のグラフである。CD133+非接着性EPCを単離し、IL−3添加セルグロ(CellGro)培地(灰点線)又はIL−3無添加セルグロ培地(黒実線)で増幅した。灰色のピークは陰性対照を表す。造血前駆細胞マーカー、内皮細胞マーカー、白血球細胞マーカー及び単球細胞マーカー(各グラフ下部に記載)を標的とする蛍光標識抗体で細胞を標識した。細胞がDiI−Ac−LDL及びFITC−標識UEA−1レクチンを取り込む能力もフローサイトメトリーにて評価した。代表的なドナー細胞株の9日目の増殖(n=4)。 非接着性EPC上のMHC発現を示す一連のグラフである。同一ドナー由来の非接着性EPC、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)及び成熟樹状細胞(mDC)を臍帯から単離した。7日間培養後、MHCクラスI抗体(パネルA、C、E)、MHCクラスII抗体(パネルB、D、F)又はアイソタイプコントロール抗体で標識した。パネルA及びBにおいては、アイソタイプコントロールと比較した平均蛍光強度(MFI)の変化倍率を同一ドナー由来の同種細胞毎に算出した。加えて異なるドナー由来の間葉系幹細胞(MSC)を比較用細胞として用いた。三角形はそれぞれ1データ点を表し、バーは平均を表す。パネルC及びDは、同一ドナー由来のHUVEC及びmDC上のMHC発現を同一ドナー由来の非接着性EPCに対し標準化したものである(n=4〜9)。パネルE及びFは、同一ドナー由来のEPC及びHUVEC並びに異なるドナー由来のMSCを、TNFα(10ng/mL)(灰色棒グラフ)又はIFNγ(10ng/mL)(黒色棒グラフ)を添加し48時間培養した後、抗体標識し、MHC発現の変化を、サイトカイン無添加で培養した各種細胞(未処理(NT)、白色棒グラフ)に対し標準化したものである(n=3〜6)。棒ヒストグラムは全て平均値±標準誤差で表す。*は非接着性EPC(A〜D)又はNT細胞(E〜F)に対しp<0.05であることを表す。 増幅した非接着性EPCがin vitroでの管腔形成に貢献することを示す一連のグラフである。CD133+非接着性EPCが内皮管腔形成に貢献する能力を測定するために、成熟HUVECを、IL−3の存在下若しくは非存在下に増幅させた非接着性EPCを添加したマトリゲル(MatrigelTM)にて、又は無添加のマトリゲルにて、in vitroで6時間培養した。血管本数、分岐点数及びループ(グラフに示す)の定量化を3生物学的レプリケート(n=5)で行った。データは平均値±標準誤差で表す。*は、2×10個のHUVECに対しp<0.05であることを表す。#は、HUVEC+EPC及びHUVEC+IL−3 EPCに統計的有意差があり、p<0.05であることを表す。 増幅された非接着性EPCのマトリゲルプラグ内におけるin vivoでの血管形成誘導作用を示すグラフである。非接着性EPCを含むマトリゲルプラグ又はPBSのみを含むマトリゲルプラグをそれぞれNOD/SCIDマウスの脇腹に注入し、13日後に摘出した。プラグをパラフィンに包埋して薄切片を作製し、抗マウス/ヒトCD31又はヒト特異的ミトコンドリアマーカーMTC02のいずれかで標識化した。マトリゲルプラグ周囲組織のCD31+血管数を定量化した。データを平均値±標準誤差で示す(n=4)。*はp<0.05であることを表す。 外科的にAMI(急性心筋梗塞)を誘発したラットの心臓に非接着性EPCを注射することによる効果を示す一連のグラフである。AMI及び非接着性EPC送達から7日後の左室駆出率(LVEF)をMRI(A)で評価し(駆出分画(%)として示す)、末梢血を採取して血清クレアチニンを測定した(B)。データを平均値±標準誤差で示す(n=3〜6)。異なる文字は各群間で有意差がある(p<0.05)ことを示す。 AMI発症7日後のラット心組織における遺伝子発現を示す一連のグラフである。外科的にAMIを誘発したラットの梗塞部にPBS(灰色棒グラフ)又は非接着性EPC(1×10個)(黒色棒グラフ)のいずれかを注入した。外科処置から7日後に梗塞部位の心組織を摘出し、RNAを単離し、ラットの遺伝子発現(グラフに示す)をリアルタイムPCRで分析した。未処置の対照心組織をラットから摘出した(白色棒グラフ)。遺伝子発現をハウスキーピング遺伝子に対し標準化した。データは、対照ラットと比較した変化倍率を平均値±標準誤差として示す(n=3〜6)。異なる文字は各群間で有意差がある(p<0.05)ことを表す。
一般的説明
「及び/又は」という語、例えば「X及び/又はY」という語は「X及びY」又は「X又はY」のいずれかを意味するものと理解すべきであり、両者又はいずれか一方の意味を明示すると解釈すべきである。
本明細書全体を通して、特段の指定がない限り、或いは文脈から別の意味に解釈すべき場合を除き、単一及び複数の段階又は組成物とは、1又は複数(即ち、1以上の)の当該段階又は組成物が包含されると解釈すべきである。
特に明示しない限り、本明細書に記載する実施形態のそれぞれは、必要に応じて本明細書の他の実施形態に準用される。
本開示及びその個々の実施形態は、具体的に記載した形態以外の形態に変更及び改変を行うことも可能であることを当業者は理解するであろう。本開示にはこの種のあらゆる変更及び改変が包含されると理解されたい。更に本開示は、本明細書において個々に又は集合的に言及又は示唆した段階、特徴、組成物及び化合物、並びに前記段階又は特徴の任意の2種以上組合せ全て包含する。
本明細書に包含される本開示の具体的な実施形態は例示のみを目的とするものであって、本発明の範囲を制限するものではない。機能的に均等な製造物、組成物及び方法が本明細書に記載した本開示の範囲及びその実施形態の範囲に包含されることは明らかである。
本明細書全体を通して、文脈から別の意味に解釈すべき場合を除き、「含む(comprise)」という語又はその変形形態である「含む(comprises、comprising)」等は、提示した単数又は複数の段階又は構成要素又は整数を包含するが、他の任意の段階又は構成要素又は整数を排除しないことを示唆していることが理解されよう。
特に明記しない限り、本開示に利用される組換えタンパク質、細胞培養及び免疫学的手法は当業者に知られている標準的な手順で行われる。この種の手法は、J. Perbal, A Practical Guide to Molecular Cloning, John Wiley and Sons (1984)、J. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)、T.A. Brown (editor), Essential Molecular Biology: A Practical Approach, Volumes 1 and 2, IRL Press (1991)、D.M. Glover and B.D. Hames (editors), DNA Cloning: A Practical Approach, Volumes 1-4, IRL Press (1995 and 1996)、F.M. Ausubel et al., (editors), Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience (1988, 現時点までに行われた全ての改訂を含む)、Ed Harlow and David Lane (editors) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, (1988)、J.E. Coligan et al., (editors) Current Protocols in Immunology, John Wiley & Sons(現時点までに行われた全ての改訂を含む)等の出典リストの文献に記載及び説明されている。
上述の実施形態に関し、本開示の広い一般的範囲から逸脱することなく多くの変更及び/又は部分的修正を行うことが可能であることを当業者は理解するであろう。従って本実施形態はあらゆる点において例示であって、限定的なものではない。
個々に又は集合的に、本明細書に開示した又は本出願の明細書に示した、段階、特徴、整数、組成物及び/又は化合物並びに前記段階若しくは特徴の2種以上のあらゆる組合せ。
各用語の定義
本明細書において使用する「培養」という語は、体外において、特別に設計された容器内で、温度、湿度、気圧及び栄養素が正確に調節された、混入のない条件下で、多細胞体の細胞を維持及び増殖させることを意味すると理解すべきである。
本明細書において「EPC含有集団の培養」と称する場合、必然的にEPC濃縮細胞集団の培養も包含される。
本明細書において使用する「内皮前駆細胞」又は「EPC」という語は、成熟した内皮細胞、例えば、血管内皮細胞へと分化することができる内皮細胞系列の細胞を意味すると理解すべきである。この語は、胚性幹細胞も人工多能性幹細胞(内皮に分化可能なもの)も包含しない。例示的なEPCは、単球系EPC又は血管芽細胞系EPCである。EPCの例は少なくともCD31を発現している。これに替えて又はこれに加えて、EPCは少なくともCD133を発現している。更にEPCは、CD1a及び/又はCD45及び/又はCD31及び/又はVEGFR2を発現することもできる。これに替えて又はこれに加えて、EPCはCD144及び/又はvWF及び/又はeNOS及び/又はTie2を有意に発現しないか又はバックグラウンドレベルを超えて発現しない。これに替えて又はこれに加えて、EPCは、血管新生促進因子、例えば、肝細胞増殖因子及び/又はインスリン様成長因子−1及び/又は塩基性線維芽細胞増殖因子及び/又はVEGFを産生する。一実施形態において、EPCは、細胞外基質又はその構成要素(例えば、フィブロネクチン)で任意的にコーティングされた組織培養用プラスチック容器に接着しない。従って、一実施形態において、本発明に用いられるEPCは「非接着性EPC」である。一実施形態において、EPCは、CD133を発現する非接着性単核球である。一実施形態において、EPCは、DSG2を発現する非接着性単核球である。一実施形態において、EPCは、CD34及びDSG2を発現し且つCD45を低発現する非接着性単核球である。
「内皮」又は「内皮細胞」という語は循環系の組織の内側を覆う組織又は細胞を意味すると理解すべきである。
「EPCが関与する状態」という語は、EPCの数及び/又は活性を調節することにより有益な効果が得られる可能性のあるあらゆる疾患又は障害又は状態、及び/又はEPCの数及び/又は活性が過剰又は不十分であることを特徴とするあらゆる疾患又は障害又は状態を包含すると解釈すべきである。状態の例としては本明細書に記載した状態が挙げられ、必要に応じてこれらの本開示に例示した状態に、EPCが関与する状態の診断/予測/治療/予防に関連する変更が加えられると解釈すべきである。一実施形態において、EPCが関与する状態は、EPCの数及び/又は活性が不十分なことを特徴とする。状態の例としては、心血管疾患、自己免疫が関与する状態(例えば、関節リウマチ、乾癬性関節炎、全身性エリテマトーデス及び全身性強皮症)、抗好中球細胞質抗体(ANCA)が関与する血管炎、虚血(移植により発症する虚血を含む)及び睾丸壊死が挙げられる。他の実施形態において、状態は、EPCの数及び/又は活性が過剰であることに伴う状態(過剰な新生血管形成を含む)が挙げられる。状態の例としては、癌(固形腫瘍、白血病、リンパ種、黒色種、神経膠腫、乳癌、結腸癌、胃癌、食道癌、腎細胞癌、卵巣癌、子宮頸癌、カルチノイド、睾丸癌、前立腺癌、頭頸部癌及び肝細胞癌を含む)、癌転移、癌新生血管形成、自己免疫疾患(乾癬を含む)、腎症、網膜症、子癇、肝炎、敗血症及び黄斑変性が挙げられる。
本明細書において使用される「EPC活性」という語は、EPCに特徴的なあらゆる機能を包含し、次に示す機能の任意の1以上を含むと理解される:
a.ジアセチル化LDL(Dil−Ac−LDL)の取り込み;
b.ハリエニシダIレクチンとの結合;
c.CD34、CD133及びVEGF−R2に結合する抗体による標識;
d.単独で又は成熟した内皮細胞と連携してin vitroで管腔を形成する能力;
e.in vitro又はin vivoでの血管新生因子(VEGF等)への遊走;
f.血管新生因子(VEGF、肝細胞増殖因子、顆粒球コロニー刺激因子、マクロファージ遊走阻止因子、インターロイキン8等)の分泌;
g.in vivoで新生血管形成を誘発する能力;及び
h.コロニー形成単位(CFU)を形成する能力。
EPC活性を測定するためのアッセイは当該技術分野において公知であり、及び/又は本明細書においてより詳細に説明する。
本明細書において使用される、細胞集団に関連する「増幅(expand)」又は「増幅された」という語は、EPCの数又は割合が出発集団のEPCの数又は割合を超えるように増加することを包含すると解釈すべきである。例えば、EPCが増幅された集団は、EPCが少なくとも約50倍、少なくとも約100倍、少なくとも約150倍、少なくとも約200倍、少なくとも約250倍又は少なくとも約300倍に増加している。
本明細書において使用される、細胞集団に関連する「濃縮された(enriched)」又は「濃縮」という語は、天然の細胞集団のEPCの数又は割合を上回る数又は割合のEPCを含む細胞集団を包含すると解釈すべきである。例えば、EPCが濃縮された細胞集団は、前記細胞を少なくとも約0.02%、前記細胞を少なくとも約0.05%、前記細胞を少なくとも約0.1%、前記細胞を少なくとも約0.2%、前記細胞を少なくとも約0.5%、前記細胞を少なくとも約0.5%、前記細胞を少なくとも約0.8%、前記細胞を少なくとも約1%、前記細胞を少なくとも約2%、前記細胞を少なくとも約3%、前記細胞を少なくとも約4%、前記細胞を少なくとも約5%、前記細胞を少なくとも約10%、前記細胞を少なくとも約15%、前記細胞を少なくとも約20%、前記細胞を少なくとも約25%、前記細胞を少なくとも約30%、前記細胞を少なくとも約40%、前記細胞を少なくとも約50%、前記細胞を少なくとも約60%、前記細胞を少なくとも約70%、前記細胞を少なくとも約80%、前記細胞を少なくとも約85%、前記細胞を少なくとも約90%、前記細胞を少なくとも約95%、前記細胞を少なくとも約97%、前記細胞を少なくとも約98%又は前記細胞を少なくとも約99%から構成される。
本明細書において使用される「IL−3」という語はインターロイキン−3を意味すると解釈すべきである。多分化能コロニー刺激因子としても知られるインターロイキン−3(IL−3)は、サイトカイン、具体的には細胞の増殖及び分化に関与するインターロイキンである。インターロイキン−3(IL−3)は、造血系細胞の生存、増殖及び分化を促進することができる性質を有する造血細胞増殖因子である。一実施形態において、IL−3は、ヒト由来、動物由来又は遺伝子組換え由来である。他の実施形態において、IL−3は融合タンパク質である。IL−3のタンパク質の配列を、配列番号1、NCBI Ref Seq ID numbers NM_000588.3及びNP_000579.2に例示する。一実施形態において、IL−3のタンパク質は配列番号1の配列に対し少なくとも70%の同一性を有する。
本明細書において使用される「TPO」という語はトロンボポエチンを意味すると解釈すべきである。また、文献において、トロンボポエチン(TPO又はTHPO)は、血小板新生刺激因子(TSF)、巨核球コロニー刺激因子(MK−CSF)、巨核球刺激因子及びメガカリオサイト(巨核球)増幅因子とも称され、ヒトTHPO遺伝子によりコードされる。TPOは血小板の産生に重要な巨核球の産生及び分化を調節する糖タンパク質ホルモンである。TPOのタンパク質の配列を配列番号2及びNCBI Ref SEQ ID numbers NM_000460.3及びNP_000451.1に例示する。一実施形態において、TPOのタンパク質は配列番号2に対し少なくとも70%の同一性を有する。
本明細書において使用される「SCF」という語は幹細胞因子を意味すると解釈すべきである。SCFはCD117に結合するサイトカインである。SCFは膜透過タンパク質及び可溶性タンパク質の両者として存在し、胚発生における造血に重要な役割を果たす。SCFタンパク質の配列を配列番号3及びGenbank accession AAA85450.1に例示する。一実施形態において、SCFのタンパク質は配列番号3に対し少なくとも70%の同一性を有する。
本明細書において使用される「Flt3L」という語はFlt3−リガンドを意味すると解釈すべきである。Flt3−リガンドはFLT3LG遺伝子によりコードされるサイトカインである。Flt3Lタンパク質の配列を配列番号4及びGenbank accession AAA19825.1に例示する。一実施形態において、SCFのタンパク質は配列番号4に対し少なくとも70%の同一性を有する。
本明細書において使用される「PIGF」という語は胎盤増殖因子を意味すると解釈すべきである。胎盤増殖因子(PIGF、P1GF又はPGF)はVEGF受容体に結合し、血管新生に関与する。Flt3Lタンパク質の配列を配列番号5及びGenbank accession number AAD30179.1に例示する。一実施形態において、PIGFのタンパク質は配列番号5に対し少なくとも70%の同一性を有する。
本明細書において使用される「CD133+」という語は、検出可能な量のCD133ポリペプチド、その断片又はポリヌクレオチドを発現している細胞を意味すると解釈すべきである。
本明細書において使用される「CD34+」という語は、検出可能な量のCD34ポリペプチド、その断片又はポリヌクレオチドを発現している細胞を意味すると解釈すべきである。
本明細書において使用される「DSG2+」という語は、検出可能な量のDSG2+ポリペプチド、その断片又はポリヌクレオチドを発現している細胞を意味すると解釈すべきである。
本明細書において使用される「CD45 dim」という語は、CD45を低発現する細胞を意味すると解釈すべきである。
本明細書において使用される「CD34+、CD45 dim、DSG2+細胞」という語は、CD34及びDSG2を発現しており且つCD45を低発現している細胞を意味すると解釈すべきである。
本明細書において使用される「予防(preventing、prevent、prevention)」という語は、本明細書に記載した阻害物質及び/又は薬剤を、特定の疾患又は状態の少なくとも1種の症状の発症を阻止又は遅延させるのに十分な治療有効量で投与することを含む。
本明細書において使用される「被験体」という語は、EPCを含む任意の被験体、例えば哺乳類を意味すると解釈すべきである。被験体としては、例えば、ヒト、霊長類、家畜類(例えば、ヒツジ、雌ウシ、ウマ、ロバ、ブタ)、コンパニオンアニマル(例えば、イヌ、ネコ)、実験(試験)動物(例えば、ネズミ、ウサギ、ラット、モルモット、ハムスター)、捕獲野生動物(例えば、キツネ、シカ)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、哺乳類はヒト又は霊長類である。一実施形態において哺乳類はヒトである。
本明細書において使用される「治療(treating、treat、treatment)」という語は、本明細書に記載した化合物を、指定の疾患又は状態の少なくとも1種の症状を軽減又は消失させるのに十分な治療有効量で投与することを含む。
本明細書において使用される「新生血管形成(neovascularization)」という語は、機能的微小血管網の形成を指す。不十分な新生血管形成には様々な障害、例えば、虚血又は異常血管新生/脈管形成、例えば癌が伴う。この点に関し、当業者は、新生血管形成に血管新生(angiogenesis)及び脈管形成(vasculogenesis)が包含されることを認識している。血管新生は既存の血管から新しい血管が成長することである。血管新生は2種類の形態をとることができる。即ち、発芽型血管新生(sprouting angiogenesis)は血管新生シグナルに促される新血管の形成であり、嵌入型血管新生(intussusceptive angiogenesis)は血管が分裂して2本の新血管になるプロセスである。これとは異なり、脈管形成は組織に常在する内皮前駆細胞(EPC)により新たに血管が形成されることである。
「治療有効量」という語は、治療の必要に応じて被験体に投与した場合に、被験体の予後及び/又は状態を改善する量、及び/又は、本明細書に記載する臨床状態の1種以上の症状を、その状態に関し観察される及び認められている臨床的診断又は臨床的特徴を下回る程度にまで軽減又は阻止する量を指す。被験体に投与される量は、治療される状態の具体的な特徴、治療される状態のタイプ及びステージ、投与形態、並びに被験体の特徴(全体的な健康状態、他の疾患、年齢、性別、遺伝子型、体重等)に応じて変化するであろう。当業者は、これらの要素及び他の要素に応じて適切な用量を決めることができるであろう。従ってこの語は、本開示を特定の量(例えば、EPC濃縮細胞集団の重量又は量)に制限すると解釈すべきでない。寧ろ本開示は、被験体に関し本明細書に述べる結果を達成するために十分なEPC濃縮細胞集団のあらゆる量を包含する。
方法
細胞の単離及び濃縮
所望の細胞(例えば、DSG2+又はCD133+)を濃縮するための手法の一例は、磁気細胞分離(MACS)又は磁気を利用した他の任意の細胞選別法(例えば、ダイナビーズ(Dynabeads)、登録商標)である。従来のMACSの手順はMiltenyi et al.(1990)により記載されている。この手順においては、抗体を結合させた磁気ビーズ又は細胞表面のマーカー若しくはタンパク質に結合する他の化合物を結合させた磁気ビーズで細胞を標識し、この細胞を常磁性の分離カラムを通過させるか又は他の形態の磁場に曝露する。磁気標識された細胞はカラムに捕捉されるため、細胞は通過しない。次いで捕捉された細胞をカラムから溶出させる。
MACS法はネガティブ選別、例えば、望ましくないマーカーを発現している細胞、即ち望ましくない細胞の除去にも同様に適用することができる。この種の方法は、望ましくない種類の細胞上に検出可能なレベルで発現している細胞表面のマーカーに結合する化合物で標識した磁気粒子を細胞集団(例えば、本明細書に記載したEPC含有細胞集団又はEPC濃縮細胞集団)に接触させることを含む。試料をインキュベートした後、洗浄し再懸濁させて磁場を通過させることにより、免疫磁気ビーズに結合した細胞を除去する。次いで、望ましくない種類の細胞が低減された残りの細胞を回収する。
他の実施形態においては、タンパク質又は細胞表面マーカーに結合する化合物を固体表面に固定し、そこに細胞集団を接触させる。結合していない細胞を洗浄により除去した後、該化合物に結合している細胞を回収(例えば、溶出)することができる。こうすることにより、該化合物に結合するタンパク質を発現している細胞が単離又は濃縮される。或いは、所望により、該化合物に結合しない細胞を回収することができる。
他の実施形態においては、蛍光活性化細胞選別(FACS)を用いて細胞を単離又は濃縮する。FACSは、粒子(細胞を含む)の蛍光特性に基づき粒子を分離する公知の方法であり、例えば、Kamarch (1987)に記載されている。この方法は一般に、1種以上のタンパク質又は細胞表面マーカーに結合することができる化合物を細胞集団に接触させることを含む。別々のマーカーに結合する化合物はそれぞれ異なる蛍光性部分(例えば、蛍光色素分子)で標識されている。この細胞を、狭い流路を高速で流れる液体の中心に随伴させる。この流れを、細胞がその直径に応じて分離されるように整流する。振動機構により細胞の流れを分裂させ、分離した液滴にする。この系は、液滴1滴当たり1個を超える細胞が含まれる確率が低くなるように調整される。流れが液滴に分裂する直前に流れが蛍光測定部を通過し、ここで各細胞に関し知りたい蛍光特性、例えば、標識した化合物がその細胞に結合しているか否かが測定される。流れが液滴に分裂する位置に帯電リングが配置されている。直前に測定された蛍光強度に基づき環が荷電され、その反対の電荷が、流れから分裂する液滴に捕捉される。次いで帯電した液滴は静電偏向系内を落下し、液滴はその電荷に応じて進路を偏向して容器に向かう。例えば、標識された化合物が結合している細胞と結合していない細胞がそれぞれ異なる容器に向かう。一部の系においては、流れに電荷が直接印加され、分裂する液滴は流れと同じ符号の電荷を保持する。次いで液滴を分離した後、この流れを中性に戻す。
細胞培養
細胞培養物は、約37℃で、例えば加湿された培養器又はバイオリアクターで培養することができる。細胞培養温度としては、例えば、35〜37℃、35〜39℃、30〜39℃、25〜39℃、20〜39℃、15〜40℃又は10〜45℃が挙げられる。細胞培養条件は本開示の細胞に応じて大幅に変化させることができる。細胞は、例えば、細胞増殖に適した環境、例えばO(5%)、CO(10%)、N(85%)を含む環境又は空気中にCO(10%)を含む環境に維持される。
培養用培地は、例えば、塩、糖、アミノ酸、ビタミン、緩衝剤、フェノールレッドpH指示薬、L−グルタミン、β−メルカプトエタノール、ヒトアルブミン、rhインスリン(例えば、酵母で発現させたもの)を含み、浸透圧は290〜350(mOsm/kg HO)、pHは7.2〜7.5であり、例えば血清を含まない。
アミノ酸としては、例えば、アラニン、ヒスチジン、アルギニン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、バリン、グルタミン、シスチン、セリン及びプロリンが挙げられる。
塩としては、例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及び炭酸水素ナトリウムが挙げられる。
糖としては、例えば、グルコース、ガラクトース及びフルクトースが挙げられる。
ビタミンとしては、例えば、ビタミンB12、ビタミンA及びビタミンEが挙げられる。
幾つかの実施形態においては、細胞は無血清培地で培養される。培地としては、例えば、CellGro Stem Cell Growth Medium(SCGM)が挙げられる。例えば、SCGMは、塩、糖、アミノ酸、ビタミン、緩衝剤、フェノールレッドpH指示薬、L−グルタミン、β−メルカプトエタノール、ヒトアルブミン、rhインスリン(例えば、酵母で発現させたもの)を含み、浸透圧290〜350(mOsm/kg HO)、pH7.2〜7.5である。
幾つかの実施形態において、細胞は、ダルベッコ最小必須培地(DMEM)又は当該技術分野において公知の他の任意の適切な細胞培養用培地(例えば、上述した培地)に維持することができる。他の適切な培地としては、例えば、MCDB、最小必須培地(MEM)、IMDM及びRPMIが挙げられる。EPCの培養に適した他の培地としては、内皮細胞増殖培地(EGM−2・プラス・ブレット・キット(EGM−2 plus Bullet kit)(ロンザ・グループ・リミテッド(Lonza Group Ltd)より入手可能)等)が挙げられる。
幾つかの実施形態において、細胞は次に示す因子のうちの1種又は組合せの存在下に培養することができる:IL−3、TPO、Flt3L、SCF、PIGF、ペニシリン/ストレプトマイシン。
一実施形態においては、TPOストック液をクエン酸ナトリウム(10mM、10μL)で再構成し(pH3.0)、セルグロSCGM不完全培地で全量を5mLとする。再構成したアリコートの濃度は1μg/mLであり、−80℃で保存する。融解後のTPOは4℃で1週間保存することができる。一実施形態において、培地の最終濃度は10ng/mLであり、この実施形態においては、培地1mL当たりストック液10μLを加える。
一実施形態においては、Flt3Lストック液をPBS/BSA中で濃度100μg/mLとなるように再構成し、アリコートを−80℃で保存する。Flt3Lアリコートは、融解後、4℃で1ヶ月間保存可能である。幾つかの実施形態においては、培地中のFlt3Lの最終濃度は40ng/mLである。
一実施形態においては、SCFストック液をPBS/BSA中で濃度20μg/mLとなるように再構成し、アリコートを−80℃で保存する。融解後のSCFアリコートは4℃で1ヶ月間保存可能である。培地中の最終濃度は40ng/mLであり、従って、培地1mL当たりストック2μLを加える。
一実施形態においては、PIGFの濃度は10μg/mLである。融解後のPIGFは4℃で1ヶ月間保存可能である。一実施形態において、PIGFの最終濃度は25ng/mLであり、この例においては、培地1mL当たりストック液2.5μLを加える。
一実施形態においては、IL−3を培地中の濃度が1μL/mLとなるように加え、培地中の最終濃度を25ng/mLとする。
幾つかの実施形態において、細胞は抗生物質の存在下に培養することができる。抗生物質としては、例えば、ペニシリン/ストレプトマイシン、アムホテリシン、ナイスタチン、ゲンタマイシン及びカナマイシンが挙げられる。一実施形態においては、ペニシリン/ストレプトマイシン(例えば、濃度0.5%(v/v))の存在下に細胞を培養することができる。
他の実施形態においては、細胞は懸濁液中で、即ち、組織培養用プラスチック容器にも細胞外基質又はその構成要素にも接着させることなく培養される。この点に関し本発明者らは、EPCの懸濁培養による培養を明示的に例示した。
一実施形態において、細胞は細胞培養用プレート、細胞培養用フラスコ及び組織培養用容器又はバイオリアクターで培養される。例えば、細胞を少なくとも約1L、少なくとも約2L、少なくとも約5L、少なくとも約10L、少なくとも約50L、少なくとも約100L、少なくとも約500L、少なくとも約1000L、少なくとも約2000L、少なくとも約3000L又は少なくとも約5000Lのバイオリアクターで培養することができる。
EPC活性のin Vitroアッセイ
EPC活性をin vitroで測定するための方法としては、例えば、CFUアッセイが挙げられる。これは細胞を細胞外基質上で培養し、クローン性コロニーを形成する能力を測定するものである。例えば、EPCを数日間、例えば少なくとも2、3、4、5、6又は7日間適切な培養用培地で培養し、細胞培養チャンバに接着している細胞コロニーを数える。任意的に、チャンバを細胞外基質又はその構成要素でコーティングする。機能性EPCはコロニーを形成することができ、各コロニーがCFUとなって表れるであろう。ある化合物の存在下におけるコロニーの量(即ち、CFU)が、同化合物の不存在下におけるコロニー数(即ち、CFU)と比較して低下したと評価された場合は、その化合物がEPC活性を阻害又は低減することを示唆している。
他のアッセイとしては、例えば、EPCがin vitroでVEGF等の血管新生化合物に向かって遊走する能力を測定する遊走アッセイが挙げられる。例えば、多孔質膜を含むチャンバを細胞外基質又はその構成要素でコーティングし、このチャンバでEPCを培養する。このチャンバを血管新生因子(例えば、VEGF)を含む他のチャンバに挿入し、EPCが遊走して細孔を通過するのに十分な時間(例えば、4〜6時間又は1〜2日間)維持する。EPC活性を有する細胞は血管新生因子に向かって遊走し、血管新生因子を含むチャンバ内で検出することができる。
他のアッセイとしては、細胞を培養し、アセチル化LDLを取り込むことができる細胞及び/又はハリエニシダIレクチンと結合することができる細胞を測定するアッセイが挙げられる。この種のアッセイにおいて、細胞は、標識されたアセチル化LDL(例えば,1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3−テトラメチル−インドカルボシアニン過塩酸塩(Dil)−Ac−LDL)及び/又はハリエニシダレクチン(例えば、検出可能な化合物で標識したもの)の存在下に培養される。アセチル化LDLを取り込む細胞及び/又はハリエニシダレクチンに結合する細胞がEPC活性を有すると見なされる。例えば、EPCはアセチル化LDLを取り込むと共に、ハリエニシダレクチンに結合する。EPC活性を阻害又は低減する化合物又は細胞医薬組成物は、アセチル化LDLの取込み及び/又はハリエニシダレクチンとの結合を低減する。
EPC機能を評価する更なる方法は管腔形成法である。この種の方法においては、細胞を、例えば細胞外基質又はその構成要素でコーティングされた組織培養用チャンバで培養する。細胞を、管腔を形成するのに十分な時間(例えば、1〜6日間)培養し、組織培養用チャンバを顕微鏡で観察する。管腔は2個の別々の細胞の間又はそのクラスターの間に観察される。管腔形成はEPC活性を示唆している。
別法として、又はこれに加えて、EPC機能は、血管新生因子、例えば、VEGF、肝細胞増殖因子、顆粒球コロニー刺激因子、マクロファージ遊走阻止因子及びインターロイキン8の分泌を検出することにより評価される。例えば、細胞を適切な時間(例えば、1〜6日間)培養し、培養用培地に含まれる血管新生因子の量を、例えばELISA又はFLISAで測定する。分泌する血管新生因子がEPCではない内皮細胞よりも多いことはEPC活性を示唆している。
EPC機能のin Vivoアッセイ
他の実施形態において、本明細書に記載したいずれかの実施形態による方法により単離した細胞集団(例えば、EPC含有細胞集団又はEPC濃縮細胞集団)を、EPCが関与する状態にある動物モデルに細胞を投与することにより測定を行った。例えば、EPCが欠乏している動物(例えば、骨髄破壊による)又は血管新生障害のあるマウス(例えば、Id1欠失マウス;Lyden et al., 2001)に細胞を投与する。新生血管形成を促進するか又は新生血管形成に貢献する細胞はEPC機能を有すると見なされる。別法として、又はこれに加えて、後肢虚血及び/又は心血管虚血及び/又は脳卒中等の虚血動物モデルに細胞を投与し、その細胞が新生血管形成に及ぼす効果を測定する。モデルの例が、例えば、Couffinhal et al. (1998)又はCarmeliet et al. (2000)に記載されている。
他の実施形態においては、EPCをマトリゲルと混合することによりプラグを形成し、このプラグを非ヒト哺乳動物、例えばマウスに皮下投与することによりEPC活性の評価を行う。十分な時間(例えば、約7日間)が経過した後、プラグを摘出し、顕微鏡で血管形成、即ち新生血管形成の証拠を分析する。方法の例がBagley et al., (2003)に記載されている。
別法として、又はこれに加えて、血管新生の動物モデル又は新血管形成が不十分な動物モデルに細胞集団又は細胞医薬組成物を投与し、血管形成の程度を測定する。例えば、細胞集団又は細胞医薬組成物を被験体に投与する。新生血管形成の存在/不存在及び/又は程度を評価し、細胞も医薬組成物も投与していない被験体と比較する。例えば、新生血管形成を促進又は抑制する細胞集団又は細胞医薬組成物を見極めるために、腫瘍テスト組織における脈管化の量を測定する。
細胞医薬組成物
一実施形態において、本発明は、EPC及び/又はその子孫細胞を組成物の形態で投与する。この種の組成物は例えば医薬組成物であり、医薬上許容される担体及び/又は賦形剤を含む。
本開示に好適な担体としては、従来使用されているもの、例えば、特に溶液用(等張性である場合)の代表的な液体担体である、水、生理食塩水、水性デキストロース、乳糖、リンゲル液、緩衝液、ヒアルロナン及びグリコールが挙げられる。好適な製剤担体及び賦形剤としては、デンプン、セルロース、グルコース、ラクトース、スクロース、ゼラチン、麦芽、コメ、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム、モノステアリン酸グリセロール、塩化ナトリウム、グリセロール、プロピレングリコール、水、エタノール等が挙げられる。
他の実施形態において、担体は、例えば細胞を成長又は懸濁させる培地組成物である。例えば、この種の培地組成物は、それが投与される被験体に副作用を誘発しない。
例示する担体及び賦形剤は、細胞の生存率及び/又は細胞がEPCが関与する状態を軽減、予防若しくは遅延する能力に悪影響を与えない。
一実施形態において、担体又は賦形剤は、細胞を適切なpHに維持して生物活性を発揮させるために緩衝能を付与するものであり、例えば、担体又は賦形剤はリン酸緩衝生理食塩水(PBS)である。PBSは細胞との相互作用が最小限であると共に細胞を速やかに放出することが可能であるため、使用したい担体又は賦形剤の代表的なものである。PBSを使用する場合、本開示の組成物は、血流に又は組織内に又は組織周囲の領域に又は組織に隣接する領域に直接適用(例えば、注射による)される液体として製造することができる。
EPC及び/又はその子孫細胞は、受容者に適合し、且つ分解して受容者に有害でない生成物となる足場材に組込むか又は埋込むこともできる。このような足場材は、受容者即ち被験体に移植される細胞を支持又は保護する。このような足場材として、例えば、天然及び/又は合成の生分解性足場材が挙げられる。他の好適な足場材としては、ポリグリコール酸足場材、例えば、Vacanti, et al. (1988);Cima, et al. (1991);Vacanti, et al. (1991)に記載されているもの;又はポリ酸無水物、ポリオルトエステル、ポリ乳酸等の合成高分子が挙げられる。
本発明の組成物は、例えば、有効量又は治療有効量又は予防有効量の細胞を含む。本発明の組成物は、例えば、EPCを約1×10個/kg〜約1×10個/kg、EPCを約1×10個/kg〜約1×10個/kg又はEPCを約1×10個/kg〜約1×10個/kgを含む。投与される細胞の正確な量は、患者の年齢、体重及び性別、並びにEPCが関与する状態の範囲及び重症度等の様々な因子に依存する。
本開示の細胞組成物は、認識されている任意の方法で被験体の全身又は局所部位のいずれかに投与することができる。一実施形態においては、移植効率を向上するために手術中の細胞を投与すると最も好都合である。自己免疫疾患を治療するためには、本発明の組成物を症状の発現と同時及び/又は発現後に、或いは発現前にさえ(例えば、自己免疫反応の検出後)投与することができる。細胞を外科手術が完了するまで所定の部位に維持するために、他の任意の公知の徐放機構(上記参照)を利用して、医薬的に適合する人工ゲル若しくは凝固させた血漿中に細胞を含有させて投与するか、又は固体若しくは半固体支持体上に細胞を固定して投与すると好都合である。これよりも侵襲性の低い手続きが望ましい場合は、針を用いて組成物を所望の位置に注入することができる。より深い部位には、超音波内視鏡技術、ラジオシンチグラフィー又は他の何らかの撮像技法を単独で用いるか又は適切なスコープやカニューレを併用して針の位置決めをすることができる。このように適用する場合、細胞集団を等張食塩水又は中性緩衝液中に懸濁させて投与すると好都合である。
一実施形態においては、本開示の細胞組成物を、内皮細胞化を促進するVEGF等の薬剤と共に投与することができる。細胞及び薬剤は同一組成物中で投与することも別々に投与することもできる。
本明細書に述べるように、EPC及び/又はEPCに結合する組成物は、被験体に投与する前に固体又は半固体基材に固定することができる。この種の基材は、例えば内皮細胞を生成させた人工血管の形成に有用であり、これを用いることによって血栓症のリスクが低減される。基材の例は当業者に明らかであり、ヒドロゲル材料、親水性ポリマー及び疎水性ポリマーのブレンド(ポリエチレングリコール(PEG)及びd,l−ポリ乳酸(d,l−PLA)、ポリエステル及びポリテトラフルオロエチレン等)が挙げられる。
治療方法
本明細書に記載した本開示のいずれかの実施形態による方法を用いて治療されるEPCが関与する状態の例としては、次に示すものが挙げられる:EPC量の低下を検出することにより診断/予測することができる心血管疾患(冠動脈疾患又は大動脈二尖弁機能不全を含む)又は脳血管疾患;自己免疫疾患、例えば発症から5年超が経過しており、EPC量の低下又は上昇を検出することにより診断/予測することができる、例えば、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、糖尿病(例えば、1型糖尿病)又は全身性強皮症;EPC量の低下により診断/予測することができる虚血(例えば、脳卒中);EPC量の低下により診断することができる敗血症。
本明細書に記載するEPCを単離するための方法は、被験体のEPC数を増加させる(例えば、養子移入又は細胞療法による)ための基礎にもなることを当業者は理解するであろう。EPC数を増加させることは、例えば、EPC数の低下が関与する状態の治療若しくは予防及び/又は新生血管形成の誘導(例えば、移植効率若しくは創傷治癒の向上又は虚血作用の軽減のため、及び/又は高血圧軽減のため、及び/又は骨欠損治癒向上のため)に有用である。従って本開示の他の例は、被験体のEPCの低下又は活性の低下が関与する状態を治療又は予防する方法;不十分な新生血管形成が関与する状態を治療又は予防する方法;及び/又は移植効率を向上する方法;及び/又は創傷治癒を向上する方法であって、(i)本開示の方法を実施することによりEPC濃縮集団を単離することと、(ii)(i)の細胞を被験体に投与することとを含む方法を提供する。
他の実施形態において、本発明は、被験体のEPCの数又は活性の低下が関与する状態を治療又は予防する方法;不十分な新生血管形成が関与する状態を治療又は予防する方法;及び/又は移植効率を向上する方法;及び/又は創傷治癒を向上する方法であって、本開示のEPC濃縮細胞集団を含む組成物を投与することを含む方法を提供する。
移植、例えば血管移植を行う場合は、細胞を固体支持体又は半固体支持体(例えば人工血管形態)に固定して投与することができる。
一実施形態において、被験体は、EPCの数及び/又は活性の低下が関与する状態及び/又は不十分な新生血管形成が関与する状態に罹患しているか又は発症のリスクがあり;及び/又は移植を必要としているか若しくは既に移植を受けており;及び/又は創傷治癒の向上を必要としている。
キット
更に本発明は、本開示のEPC細胞集団を生産するための培地及び取扱説明書を含むキット、又は本開示のEPC細胞集団を単離するための試薬を含むキット、又はEPC細胞集団を含む治療及び予防キット、又は検出/単離/診断/予測/治療/予防方法に使用するための細胞の医薬組成物を含むキットも提供する。この種のキットは、通常、適切な収容手段内に本開示の培地及びEPC細胞集団を含む。このキットは、他の化合物、例えば、検出/単離/診断/撮像又は併用療法のための化合物も含むことができる。例えばこの種のキットは、様々な抗炎症薬及び/又は化学療法薬若しくは放射線療法薬;抗血管新生薬;抗腫瘍細胞抗体;及び/又は抗腫瘍血管抗体若しくは抗腫瘍間質抗体若しくは凝血リガンド若しくはワクチンのうちの任意の1種以上を含むことができる。
一実施形態において、本発明のキットは、本明細書に記載したいずれかの実施形態による本開示のEPCを培養するための培地を含み、任意的に、本明細書に記載した方法で使用するため取扱説明書が同梱されている。
他の実施形態において、本発明のキットは、本開示のEPCを単離及び/又は増幅するためのものであり、任意的に、本明細書に記載した方法で使用するための取扱説明書が同梱されている。一実施形態において、本発明のキットは、無血清培地と、IL−3、TPO、Flt3L、SCF及びPIGFのうちの1種以上とを含む。一実施形態において本発明のキットはIL−3を含む。一実施形態において、本発明のキットは、CD133+であるか、又はDSG2+であるか、又はCD34+、DSG2+且つCD45dimであるいずれかのEPCを選別するための試薬を含むことができる。
更なる実施形態において、本発明のキットは、EPCが関与する状態を治療又は予防するためのものである。この種のキットにおいて、EPC濃縮細胞集団又はEPC濃縮細胞の医薬組成物は溶液で提供することができる。上に述べたように、本発明のキットは、更なる治療化合物又は予防化合物も含むことができる。
本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
実施例1 ヒトEPCを臍帯血から単離し増幅するためのプロトコール
選択的帝王切開を受けた同意を得た健康な女性から臍帯血を臍帯血バッグ(仏国ムーヴォーのマクロファルマ(MacroPharma, Mouvaux, France))に採取した。室温(RT)下に滅菌チューブ(50mL)内で臍帯血を滅菌済みリン酸緩衝生理食塩水(PBS)(1×)で1:1に希釈した。別のチューブ(50mL)にリンホプレップ(Lymphoprep)TM(ノルウェー国オスロのアクシス・シールド(Axis-Shield, Oslo, Norway))(15mL)をRTで加え、リンホプレップTM上にPBS希釈した臍帯血(35mL)を慎重に加えて層を形成した。細胞を室温下に1,800rpmで30分間遠心分離にかけ(A−4−81ローターを取り付けた遠心分離機(エッペンドルフ5810R))、加速を非常に低くし、自然減速した。単核球層(MNC)を回収し、別のチューブ(50mL)に装入した。次いで細胞を;ウシ胎児血清(FCS;ユタ州ローガンのハイクローン(Hyclone, Logan, UT))(20%)、内皮細胞増殖因子サプリメント(カリフォルニア州サンホセのビーディー・バイオサイエンシーズ(BD BioSciences, San Jose, CA))、炭酸水素ナトリウム(1.5%)、HEPES緩衝液(2%)、ペニシリン/ストレプトマイシン、ピルビン酸ナトリウム(メリーランド州ゲイザースバーグのギブコ・インビトロジェン(Gibco Invitrogen, Gaithersburg, MD))、ヘパリン及び非必須アミノ酸(シグマ・アルドリッチ)を含むヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVE)培地(メディア199)(ミズーリ州セントルイス、シグマ・アルドリッチ)(25mL)で希釈し、室温下に1,500rpmで5分間遠心分離した。上清を除去して細胞をHUVE培地(20mL)中に再懸濁させた。HUVE培地で繰り返し洗浄した(計3回)。次いで細胞を、正常マウス血清(英国ケンブリッジのアブカム(Abcam, Cambridge, England))を添加したHUVE培地(5%、10mL)中に10分間再懸濁させた後、室温下に1,500rpmで5分間遠心分離した。上清を吸引し、細胞(≦1×10個)をFcRブロッキング試薬(ヒト)(独国ベルギッシュ・グラッドバッハのミルテニー・バイオテク(Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany))(500μL)及び任意的なCD133+マイクロビーズ(ミルテニー・バイオテク)(100μL)中に再懸濁させ、4℃で30分間暗所でインキュベートした。CD133+細胞を選別するか又はCD34+、CD45dim且つDSG2+細胞を選別することによりEPCを単離した。CD133+細胞の選別はオートマックス・プロ(AutoMacs Pro)(ミルテニー・バイオテク)を使用し標準的な操作手順に従い行った。細胞をマイクロチューブに移し、3,000rpmで3分間4℃で遠心分離にかけ、上清を除去した。次いで細胞を滅菌済みMACS緩衝液(3mL)に再懸濁させ、冷却したオートマック(ラックに立て、オートマックス・プロに装入した。或いは、CD34+、CD45dim且つDSG2+細胞を選別することを除いて同一プロトコールによりFACSで分離することもできる。どちらの選別法を用いても非接着性及び接着性細胞集団が得られる。
FACS後、細胞数を計測し、室温下に1,500rpmで5分間遠心分離した。次いで細胞をrhトロンボポエチン(TPO、シグマ・アルドリッチ)(10ng/mL)、rh幹細胞因子(SCF)(40ng/mL)及びrhFtl3L(40ng/mL)(両者共ミネソタ州ミネアポリスのアール・アンド・ディー・システムズ(R&D Systems, Minneapolis, MN))(本明細書においてはセルグロ(CellGro)培地と称する)に、細胞濃度が0.5×10個/mLとなるように再懸濁させた。幾つかの実験においてはIL−3(20ng/mL)(自社製)及び胎盤増殖因子(PIGF)(25ng/mL)(ミネソタ州ミネアポリスのアール・アンド・ディー・システムズ)を培地に添加した。
次いで細胞を最長14日間培養した。培地を除去することなく補充し、トリパンブルー及び血球計算盤を用いて標準的なプロトコールに従い2〜3日毎に細胞数を計測した。培地を継ぎ足し(topped up)て細胞濃度を500,000個/mLに戻した。古い培地は細胞培養液から除去しなかった。培地を継ぎ足した後、所要量のサイトカイン/成長因子を添加し、培養液が次に示す濃度となるようにした:TPO(10ng/mL)、Flt3L(40ng/mL)、SCF(40ng/mL)、PIGF(25ng/mL)、IL−3(25ng/mL)、ペニシリン/ストレプトマイシン(0.5%)。ペニシリン/ストレプトマイシンは最初の継ぎ足し時にのみ添加した。培養用培地を吸引することにより非接着性細胞を採取し、培養容器内に接着性細胞を残留させた。
実施例2 非接着性CD133+内皮前駆細胞の単離及び増幅のIL−3による向上
2.0 方法
2.1 CD133+非接着性EPCの単離及び培養
選択的帝王切開を受けた同意を得た健康な女性から臍帯血を臍帯血バッグ(仏国ムーヴォーのマクロファルマ)に採取した。滅菌済みリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で血液を1:1に希釈した。単核球(MNC)をリンホプレップTM(ノルウェー国オスロのアクシス・シールド)を用いて単離した。単核球をヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVE)培地[FCS(ユタ州ローガンのハイクローン)(20%)、内皮細胞増殖因子サプリメント(カリフォルニア州サンホセのビーディー・バイオサイエンシーズ)、炭酸水素ナトリウム(1.5%)、HEPES緩衝液(2%)、ペニシリン/ストレプトマイシン、ピルビン酸ナトリウム(メリーランド州ゲイザースバーグのギブコ・インビトロジェン)、ヘパリン及び非必須アミノ酸(シグマ・アルドリッチ)を含むメディア199(ミズーリ州セントルイスのシグマ・アルドリッチ)]で洗浄した。細胞を正常マウス血清(英国ケンブリッジのアブカム)を含むHUVE培地(5%、10mL)で10分間ブロッキング処理し、HUVE培地中で洗浄し、FcRブロッキング試薬(ヒト)(独国ベルギッシュ・グラッドバッハのミルテニー・バイオテク)(100μL)でブロッキング処理した後、CD133+マイクロビーズ(ミルテニー・バイオテク)(100μL)を加えて4℃で30分間インキュベートした。細胞を再びHUVE培地で洗浄し、オートマックス・プロ(ミルテニー・バイオテク)を用いて製造業者の取扱説明書に従いCD133+細胞を単離した。CD133+細胞を0.5〜1×10個/mLの濃度で、トロンボポエチン(TPO、シグマ・アルドリッチ)(10ng/mL)、幹細胞因子(SCF)(40ng/mL)及びFtl3L(40ng/mL)(両者共ミネソタ州ミネアポリスのアール・アンド・ディー・システムズ)を添加したセルグロSCGM(独国フライブルクのセルジェニックス・ゲーエムベーハー(CellGenix GmbH,Freiburg,Germany))(本明細書においてはセルグロ培地と称する)中に再懸濁させた。幾つかの実験においては、IL−3(20ng/mL)及び胎盤増殖因子(PIGF、25ng/mL)(ミネソタ州ミネアポリスのアール・アンド・ディー・システムズ)を培地に添加した。細胞を連続培養条件に維持し、トリパンブルー及び血球計算盤を用いて細胞数を計測し、細胞濃度を0.5×10個/mLに調整するようにセルグロ培地を添加した。
2.2 非接着性EPCの凍結及び融解
CD133で単離した非接着性EPCをサイト・エス(Cyto.S)TMバイアル(独国フリッケンハウゼンのグライナー・バイオワン・ゲーエムベーハー(Greiner Bio-One GmbH, Frickenhausen, Germany))内で細胞凍結保存培地[FCS(ハイクローン)(90%)及びDSMO(シグマ・アルドリッチ)(10%)]に1×10個/mLとなるよう4℃で懸濁させ、ナルゲン・ミスター・フロスティ(Nalgene Mr. Frosty)TM凍結容器(マサチューセッツ州ウォルサムのサーモ・フィッシャー・サイエンティフィック(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA))に装入し−80℃で24時間凍結させた後、液体窒素中に移した。非接着性EPCを融解する場合、バイアルを液体窒素から取り出し、小さな氷の結晶が残るのみになるまで37℃の水浴に装入した。予め加温しておいたHUVE培地(10mL)を滴下し、細胞を300gで5分間遠心沈殿させた。培地を吸引し、ペレットをセルグロ培地に0.5×10個/mLとなるよう再懸濁させ、細胞培養用プレートに装入した。
2.0 結果
CD133+細胞を磁気分離により臍帯血から単離し、TPO、Flt3L及びSCFを添加したセルグロSCGM培地(セルグロ培地)で培養した。培養6〜7日後、非接着性EPCは増加倍率14.6±45.6に増幅され、培養12〜13日後は増加倍率98.6±35に増幅された(平均増幅倍率±標準誤差、データ省略)。PIGF及びIL−3が血管新生促進作用を有することが示されている(Autiero et al., 2003;Li et al., 2003;Li et al., 2006)ことから、CD133+非接着性EPCの増殖速度を高めるか又はその表現型がよりECに近くなるよう変化させることを試みて、PIGF(25ng/mL)及びI−L3(20ng/mL)を単独で又は組み合わせてセルグロ培地に添加した。IL−3を培地に含有させることにより、6〜7日後(図1Ai)においても12〜13日後(図1Aii)においても、非接着性EPCの増幅が、同一ドナーの細胞をセルグロ培地で増殖させた場合と比較して有意に向上した。IL−3添加培地で増幅させた非接着性EPCの培養12〜13日後の平均増加倍率は267±68であった。
PIGFを添加しても、培養6〜7日後も12〜13日後も非接着性EPCの増幅率は増加しなかった。PIGF及びIL−3を組み合わせても増幅率はIL−3単独の増幅率を超えなかった。これは、PIGFを増幅用培地に添加しても細胞増殖に効果がないことと、IL−3及びPIGFが非接着性EPC増幅の増加に対し付加的又は相乗的に作用しないこととを示唆している(図1A)。
凍結/融解後のCD133+非接着性EPCの増幅が成功するか否かを判断するために、臍帯血から単離したままの非接着性EPC又は凍結後に液体窒素で保存してから融解した非接着性EPCいずれかをセルグロ培地で増幅した。新鮮な細胞の増幅も凍結した細胞の増幅も、14日間に亘る増幅率(図1Bi)及び生存率(図1Bii)は同程度であった。
実施例3 増幅させた非接着性EPCの細胞表面のフェノタイピング
3.0 方法
3.1 細胞表面に発現したタンパク質のフローサイトメトリー解析
CD133+非接着性EPC(実施例2に従い単離)表面の様々なマーカーの発現をフローサイトメトリーにより解析した。細胞をHUVE培地(30μL)で希釈したFcRブロッキング試薬(ヒト)(ミルテニー・バイオテク)(10μL)で処理した。次いでこれらを、前駆細胞マーカーであるCD34、CD117、CD133;血管マーカーであるCD31、CD144、CD146及びVEGFR2;造血幹細胞マーカーであるCD14、CD38、CD45及びIL−3RA;又は適切なアイソタイプコントロールに対する蛍光標識マウス抗ヒト抗体の抗体パネル(抗CD133抗体(ミルテニー・バイオテク)を除き、全てビーディー・バイオサイエンシーズ)と共に4℃で30分間インキュベートした。細胞をPBSで洗浄し、7AAD(ビーディー・バイオサイエンシーズ)(5μL)を各試料に添加した。細胞をアキュリ(Accuri)フローサイトメーター(ビーディー・バイオサイエンシーズ)で分析し、更にエフシーエス・エクスプレス4フローサイトメトリー:リサーチエディション(FCS Express 4 Flow Cytometry: Research Edition)(カリフォルニア州ロサンゼルスのデ・ノボ・ソフトウェア(De Novo Software, Los Angeles, CA))で解析した。
3.2 アセチル化低比重リポタンパクの取込み及びハリエニシダレクチンとの結合
細胞を1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−テトラメチルインドカルボシアニン過塩酸塩標識アセチル化低比重リポタンパク(DiI−Ac−LDL;米国マサチューセッツ州ストートンのバイオメディカル・テクノロジーズ(Biomedical Technologies, Stoughton, MA, USA))(10μg/mL)及びFITC標識ハリエニシダアグルチニン1レクチン(UEA、シグマ・アルドリッチ)(10μg/mL)と共に37℃で4時間インキュベートした。Dil−Ac−LDLの取込み量及びFITC−UEA−1の結合量をフローサイトメトリーで評価し、未標識の対照細胞と比較した。
3.0 結果
増幅5〜9日後、CD133で単離した臍帯血由来非接着性EPC(実験2に記載した方法で培養)上の表面マーカーをフローサイトメトリーにより分析した(図2)。前駆細胞マーカーであるCD34、CD117及びCD133(Timmermans et al., 2009)について調査した結果、非接着性EPC上におけるCD133及びCD34の発現は細胞が増幅されるに従い経時的に低下したが、CD117の発現は一定のままであった(これはセルグロ培地に存在するSCFの受容体であることに起因する可能性が高い)ことが分かった。
細胞表面に発現する複数種の成熟血管内皮細胞マーカーであるVEGFR2、CD31、CD144及びCD146について調査した。VEGFR2及びCD31はどちらも増幅された非接着性EPC上に存在していたが、CD144及びCD146は存在しなかった(図2)。VEGFR2及びCD31は様々な内皮前駆細胞に共通して認められるが、CD144及びCD146は成熟した内皮細胞に認められる(Timmermans et al., 2009)。
単球マーカー及び白血球マーカーについても調査を行った。増幅されたCD133+非接着性EPCはCD45が低発現であり、CD38は発現せず、多くの場合、少量のCD14+細胞集団が含まれていた。増幅された非接着性EPCはAc−LDL取込み陽性であると共にUEA−1レクチンに結合した(図2)。これらはEPC及びECの2つの特徴である(Timmermans et al., 2009)。
総じて、これらのデータは、CD133で単離した臍帯血由来細胞をセルグロで増幅することにより非接着性EPCの集団が生成し、この非接着性EPCは造血幹プロジェニター及び内皮細胞マーカーの両者を発現しているが、単球マーカーを発現していないことを示唆している。これらは古典的なEPCマーカーであるCD117、VEGRF2及びCD31を発現しており、Ac−LDLを取り込む能力及びUEA−1レクチンと結合する能力も有している。
本発明者らは、フローサイトメトリーを用いることにより、増幅した非接着性EPCがIL−3受容体のα鎖(IL−3RA、CD123)を発現していることを確認することができた。IL−3は増幅率を増加させたが、細胞表面における前駆細胞マーカー、血管マーカー、白血球マーカーの発現は変化させなかった。IL−3RAの発現、Ac−LDLの取込み及びUEA−1レクチンとの結合はいずれもIL−3の存在下においても変化しなかった(図2)。
実施例4 非接着性EPCの免疫原性
4.0 方法
4.1 ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の単離及び培養
ヒト臍帯静脈から初代HUVECをコラゲナーゼ消化により抽出し、上に述べたようにHUVE培地で培養し(Litwin et al., 1997;Wall et al., 1978)、2継代以内のものを使用した。
4.2 非接着性EPCの免疫原性の評価
非接着性EPC(実施例2に記載した方法で単離)及びHUVEC(上述)をドナーの臍帯から単離し、1週間培養した。陽性対照として同一ドナー由来の成熟樹状細胞(DC)を生成した。簡潔に説明すると、非接着性EPCの分離においてCD133−画分を取得し、PBS/2%FBSで洗浄し、120´gで10分間遠心分離にかけた(自然減速)。細胞(5×10個)をRPMI 1640培地(カリフォルニア州カールスバッドのライフ・テクノロジー(Life Technologies, Carlsbad, CA))/1%HI FBS(10mL)に懸濁させ、T75フラスコに装入し、細胞培養条件(37℃、5%CO2)で45分間培養した。非接着性細胞をPBS洗浄液と共に除去し、新しい培地(RMPI+10%FBS)(10mL)、IL4(カリフォルニア州サンディエゴのイーバイオサイエンス(eBioscience, San Diego, CA))(400U/mL)及びGM−CSF(アール・アンド・ディー・システムズ)(800U/mL)を加えた。細胞を5日間インキュベートし、未熟DCを生成した後、TNFα、IL6(両者共アール・アンド・ディー・システムズ)、IL1β(ニュージャージー州ロッキーヒルのペプロテック(PeproTech, Rocky Hill, NJ))及びPGE2(シグマ・アルドリッチ)(10ng/mL)を添加し、48時間インキュベートすることにより成熟DC(mDC)を生成した。細胞をHLA−DR、CD11c、CD14、CD80、CD83、CD86(全てビーディー・バイオサイエンシーズ)及びCD209(ミルテニー・バイオテク)に対する抗体で標識し、成熟DC(mDC)であることをフローサイトメトリーで確認した。
同一ドナー由来のHUVEC(第一継代又は第二継代)、7日間増幅させた非接着性EPC及びmDCと、ドナーの異なる骨髄由来間葉系幹細胞(MSC、ミリポア(Millipore))とを、MHCクラスI(clone FMC16、自社製)、MHCクラスII又はアイソタイプコントロールに対するマウス抗ヒト抗体で標識した。4℃で30分インキュベートした後、細胞を培地で洗浄し、ダイライト(Dylight)650ヤギ抗マウス二次抗体(培地(アブカム)で1/100倍希釈)による標識を4℃で30分間行った。細胞を洗浄し、7AADで染色し、再び洗浄した後、FACSで分析した。
幾つかの実験においては、EPC、HUVEC及びMSCをTNFα又はIFNγ(アール・アンド・ディー・システムズ)(10ng/mL)を添加して48時間培養した後、抗体標識及びFACS分析を行った。
結果:
CD133で単離し増幅させた非接着性EPCの免疫原性は、これらを有望な治療法に使用するための重要な鍵となる。非接着性EPC上のMHCクラスI及びMHCクラスII発現を評価し、同一ドナー由来のHUVEC及びmDC並びにドナーの異なるMSCと比較した。mDCの生成は、未熟DCと比較してHLA−DR、CD80、CD83及びCD86が高発現且つCD209及びCD11cが低発現しており、CD14が発現していないことから確認した。データをアイソタイプコントロールに対するMFIの変化倍率として表すと、非接着性EPC、HUVEC及びMSCのMHCクラスI発現量に差はないが、陽性対照であるmDCはMHCクラスIを高発現している(図3A)。しかしながら、HUVEC及びmDC株のMFIの変化倍率をそれぞれ同一ドナー由来の非接着性EPCに対し標準化すると、HUVECのMHCクラスIの発現量は増幅された非接着性EPCよりも低く、mDCは高い(図3C)。
MHCクラスIIに関しては、データをアイソタイプコントロールに対するMFIの変化倍率として表すと(図3B)、非接着性EPCのクラスIIの発現量はHUVEC及びMSCの発現量を上回っているが、陽性対照であるmDCを大幅に下回っている。HUVEC及びmDCのMFIの変化倍率を同一ドナー由来の非接着性EPCに対し標準化すると、増幅された非接着性EPCと比較してHUVECのMHCクラスII発現量は低く、mDCの発現量は高い(図3D)。
血管損傷部位は炎症性環境であり、TNFαやIFNγ等の様々なサイトカインが産生される(Sprague et al., 2009)。従って、TFNα又はIFNγに48時間曝露したEPC、HUVEC及びMSC(比較細胞)上のMHCの存在を評価することは興味深い。
サイトカインと共に培養した各種細胞をサイトカインの非存在下に培養した細胞に対し標準化した。非接着性EPCのMHCクラスIはTFNαに曝露することによって有意に増加し、IFNγに応答して増加する傾向にあった。但しその効果はHUVECに関し認められた効果ほど高くなかった。HUVECのMHCクラスIはTNFα及びIFNγに応答して有意に増加した。加えて、非接着性EPCにおける増加の程度はHUVECと比較して低くなる傾向にあり(MHC I:1.9±2.1 vs 4.4±0.9;MHC II:3.9±1.6vs7.6±2.0)、HUVECが非接着性EPCよりもTNFα及びIFNγに対する応答性が高い可能性を示唆していた。MSC上のMHCクラスIの発現はサイトカインによる影響を受けなかった(図3E)。
MHCクラスIIはIFNγと共に培養した非接着性EPCでのみ増加し、TNFαは影響を及ぼさなかった。どちらのサイトカインもHUVEC又はMSC上のMHCII発現プロファイルを変化させなかった。MHC IIの誘発はMHC Iの上方制御よりも低かった(図3F)。
実施例5 増幅非接着性EPCの血管特性
5.0 方法
5.1 In vitroマトリゲルTM管腔形成アッセイ
In vivoマトリゲルTMプラグアッセイでは6〜8週齢の雌性NOD/SCIDマウスを使用した。齧歯動物は豪国パースの動物資源センター(Animal Resources Centre, Perth, Australia))から購入し、エスエー・パソロジー・アニマル・ケア・ファシリティ(SA Pathology Animal Care Facility)(豪国アデレード(Adelaide,Australia))においてSPF条件で飼育した。HUVEC及び増幅された非接着性EPCによる管腔形成をin vitroで評価した。HUVECを細胞培養条件下にDil−Ac−LDL(10μg/mL)で4時間染色し、1回洗浄し、細胞培養条件下で一夜インキュベートした。非接着性EPC(実施例2に記載した方法で培養)をカルセインAM(カリフォルニア州サンディエゴのイーバイオサイエンス)(10μM)を用いて室温で20分間染色した。血管形成の支持体となる、マウス肉腫細胞由来の細胞外基質であるマトリゲルTM(ビーディー・バイオサイエンシーズ)(10μL)をアンジオジェネシス・マイクロスライド(angiogenesis μ-slide)(独国マルティンスリートのイビディGmbH(ibidi GmbH, Martinsried, Germany))のウェルにピペットで分注した。マトリゲルTMを37℃で30分間固化させた。標識したHUVEC及びnaEFCを単独で又は共に固化したマトリゲルTM上に様々な細胞濃度で播種した。倒立顕微鏡IX70(対物レンズ:4×/0.13NA)、S15 Fビューカメラ及びアナリシス・ライフ・サイエンシーズ(Analysis Life Sciences)ソフトウェア(オリンパス、東京)を用いて管腔形成を定期的に観察し、管腔形成から6時間後、位相差観察を行い取得した画像を7枚重ね合わせた。これらの重ね合わせ画像をアドビ・フォトショップ(登録商標)(Adobe Photoshop)(カリフォルニア州サンノゼのアドビ・システムズ(Adobe Systems, San Jose, CA))で「結合(stitched)」し、管腔、分岐及びループの数をイメージジェー(ImageJ)1.47(ミッドランド州ベセスダのナショナル・インスティテュート・オブ・ヘルス(National Institute of Health, Bethesda, MD))を用いて手作業で数えることにより定量化した。顕微鏡IX71(オリンパス)(対物レンズ:10×/0.4NA)及びハママツ・オルカ(Hamamatsu Orca)ERカメラでアナリシス・ライフ・サイエンシーズ・ソフトウェアを使用して蛍光画像を取得した。
5.2 In vivoマトリゲルTMプラグ管腔形成アッセイ
in vivoでの管腔様構造形成への増幅非接着性EPCの貢献を評価するために、CD133+非接着性EPCを6〜8日間増幅させた後、5×10個の非接着性EPCを塩基性線維芽細胞増殖因子(アール・アンド・ディー・システムズ)(2μg/mL)及びヘパリン(シグマ・アルドリッチ)(50単位/mL)と共にマトリゲルTM(500μL)と混合し、雌性NOD/SCIDマウスの一方の脇腹に皮下注入した。反対側の脇腹に細胞を含まない対照マトリゲルTMプラグを注入した。マトリゲルTM注入から7、13又は19日後のいずれかにマウスを頸椎脱臼によって安楽死させた。プラグを取り出し、PBSで洗浄し、パラホルムアルデヒド(ペンシルバニア州ラドナーのブイダブリュアール・インターナショナル(VWR International, Radnor, PA))(4%)で固定し、パラフィンに包理し、ミクロトーム(独国ゾルムスのアールエム2235ライカ(RM 2235 Leica, Solms, Germany))で8μMの切片に薄切りし、スライドに載せた(ポリシン(Polysine、登録商標)、メンゼル・グレイザー、サーモ・サイエンティフィック(Menzel-Glaeser, Thermo Scientific))。
抗原賦活化のため切片をクエン酸塩緩衝液中でマイクロウェーブ加熱し、H中で30分間インキュベートすることにより内在性ペルオキシダーゼ活性を阻害した。切片をウサギ血清(シグマ・アルドリッチ)で60分間ブロッキング処理した後、恒湿チャンバ内でヤギ抗マウス/ヒトCD31抗体(テキサス州ダラスのサンタクル−ズ(Santa Cruz, Dallas, TX))(PBS+正常ウサギ血清(3%)で1:1000倍希釈)と共に一夜インキュベートした。切片を洗浄し、ビオチン標識ウサギ抗ヤギ抗体(アブカム)(PBS+3%正常ヒト血清(カリフォルニア州カールスバッドのライフ・テクノロジーズ)で1:500倍希釈)と共に35分間インキュベートした。切片をDABで染色するために、製造業者の取扱説明書に従いベクタスタチン・エリート(Vectastain elite)ABC試薬(カリフォルニア州バーリンガムのベクター・ラブス(Vector Labs, Burlingame, CA))で処理し、次いでヘマトキシリン及びエオジンで染色した。陰性対照は二次抗体のみとした。
プラグ中のマウス細胞とヒト細胞を区別するために、数枚の切片をマウスモノクローナル抗体(MTC02、アブカム)で染色した。これはヒト細胞にのみ存在するミトコンドリアの60kDaの非グリコシル化タンパク質成分を認識する。簡潔に説明すると、パラフィン切片をキシレン中で脱ロウし、内在性ペルオキシダーゼをH(0.5%)でブロッキング処理した。MTC02抗体をPBS/3%正常マウス血清で1/500倍希釈し、一夜インキュベートした。切片をビオチン標識ヤギ抗マウス二次抗体(ベクター・ラブス)(PBS+3%NHSで1/250倍希釈)と共にインキュベートした。切片をPBSで洗浄し、上述のABC試薬で処理した。
ハママツ・ナノズーマー(Hamamatsu Nanozoomer)スライドスキャナを用いてスライドの画像を収集し、CD31+血管の本数を手作業で数え、エヌディーピー・ビュー(NDP view)ソフトウェア(日本国浜松市の浜松ホトニクス)で断面積を計測した。
5.0 結果
成熟EC及び一部の前駆細胞(ECFC等)の重要な特徴は、in vitroでマトリゲルTM上に管腔様構造を形成することができる能力である。HUVEC(1×10個)を、IL−3の存在下又は不存在下に増幅させた非接着性EPC(1×10個)と共に共培養した。対照ウェルはHUVECのみ(1×10個/ウェル又は2×10個/ウェル)を含むものとした。各ドナーのHUVEC系列毎にトリプリケートで行った。6時間後、管腔構造、管腔分岐点(分岐)及びループ(管腔で完全に囲まれた環状部)を手作業で計数し、HUVEC(2×10)に対し標準化した。
予想通り、HUVEC(1×10個)を含むウェルの方がHUVEC(2×10個)を含むウェルよりも管腔本数、ループ数及び分岐点数は少なかった。HUVEC及び非接着性EPCを共培養したウェルはHUVEC(2×10個)を含む対照ウェルと同数の管腔、分岐点及びループを形成した(図4A)。HUVEC(1×10個)及び非接着性EPC(1×10個)を含むウェルは細胞数がHUVEC(2×10個)ウェルと等しいが、HUVEC数は半分である。しかしながら、共培養により同数の管腔、分岐点及びループが形成された。これは、非接着性EPCが管腔構造形成に貢献する能力を有していたことを示唆している。非接着性EPCをIL−3非含有セルグロ培地で増幅してもIL−3を豊富に含むセルグロ培地で増幅しても、管腔、分岐点又はループの形成に貢献する能力に差は見られなかった(図4A)。
非接着性EPCがHUVECの管腔形成を支援することを示唆するデータに加えて、カルセイン−AM標識した非接着性EPCがAc−LDL標識したHUVECと緊密に連携していることは、非接着性EPCが管腔形成を支援できることを更に示唆している。非接着性EPCはウェル全体にランダムに分散しているのではなく、HUVEC管腔に近接している。増幅された非接着性EPCは、単独ではマトリゲルTM上で丸い外観を維持しており、IL−3曝露とは無関係に管腔様構造を形成しない。
先に本発明者らは、異なる集団、即ち、CD133で単離した臍帯血由来細胞の増幅させていない集団及び非接着性EPC集団が、単独ではin vitroで管腔構造を形成しないが、in vivoでは内腔を有する血管を確実に形成することを示した(Appleby et al., 2012)。本明細書に記載した本発明の方法に従い増幅された非接着性EPCはin vitroでは管腔構造を形成しない。増幅された非接着性EPCがin vivoで血管形成に貢献する能力を、増幅された非接着性EPCを含むマトリゲルTMプラグ又はPBSのみを含む対照プラグを用いて試験した。これらのマトリゲルTMプラグを雌性NOD/SCIDマウスの脇腹にそれぞれ注入した。プラグを取り出し、パラフィン包理し、薄切片に切り出し、抗マウス/ヒトCD31抗体又はMTC02抗体(ヒトミトコンドリアに特異的なマーカー)で染色した。
これらの異種移植実験において、ヒト由来非接着性EPCは血管から直接採取したものではないが、これらは血管形成に確実に貢献する。このことは、非接着性EPCを含むプラグを囲む組織の方が、非接着性EPCを含まないプラグを囲む組織よりも多くの血管を有することにより例証される(図5)。
実施例6 急性心筋梗塞ラットへの増幅非接着性EPC投与
6.1 方法
6.0 CBH−Rnuラットの急性心筋梗塞
心筋梗塞実験に8〜10週齢の雄性CBH−Rnuラットを用いた。齧歯動物は豪国パースのアニマル・リソーシーズ・センター(Animal Resources Centre, Perth, Australia)より購入し、豪国アデレードのエスエー・パソロジー・アニマル・ケア・ファシリティ(SA Pathology Animal Care Facility, Adelaide, Australia)にてSPF条件で飼育した。CBH−Rnu雄性ラットを鼻マスクからイソフルラン(O中1%、3〜4L/分、豪国シドニーのボマック・ラボラトリーズ(Bomac Laboratories, Sydney, Australia))で麻酔した。人工呼吸を開始し、ラットの左冠動脈前下行枝を永続的に外科的結紮することにより急性心筋梗塞を誘発した(AMI)。次いでラットにPBS又は非接着性EPC(1×10個)(100μL)のいずれかを結紮部直下に経心外膜注射し、切開創を三層縫合で閉鎖した。100%酸素でラットを意識回復させ、カルプロフェン(5mg/kg)及びノロシリン(Norocillin)(10mg/kg、両者とも豪国メルボルンのノルブロック・ラボラトリーズ(Norbrook Laboratories, Melbourne, Australia))を投与した。AMI発症7日後に心臓磁気共鳴画像(MRI)を撮像した後、豪国アデレードのアイエムブイエス・パソロジー(IMVS Pathology, Adelaide, Australia)で比色分析を行い血清クレアチニンを測定するために尾静脈から血液を採取し、安楽死させた。組織学的観察及びRNA単離のために心臓を摘出した。
6.1 心臓磁気共鳴画像法
心臓磁気共鳴画像を1.5T MRシステム(独国シーメンス、マグネトム・ソナタ(Magnetom Sonata, Siemens, Germany))で撮像した。AMI直前及びAMI発症1週間後のラットの心臓MRIを撮像した。動物を磁石のアイソセンター内に仰臥位で配置し、ヒト頸動脈用RFコイル(human carotid radiofrequency coil)が胸郭上に位置するようにした。イソフルランによる麻酔を継続した。2個の心電図(ECG)用電極を胸部に取り付け、ベクトル心電図を作成した。従って、全てのMRI画像を自由呼吸下に心電図と同期させて撮影した。横断面像及び冠断面像を取得し、続いて短軸像のパイロット画像を取得し、これを元に真の短軸像スタックを指定した。トゥルー・エフアイエスピー(True FISP)(ファスト・イメージング・ウィズ・ステディ・ステート・プリセッション(Fast Imaging with Steady-State Precession))法でシネ画像(R波に同期)を取得した。スタック画像は左室の連続した3枚のスライスからなり(スライス厚3mm、ギャップなし)、左室をほぼ完全にカバーした。画像のマトリックス384×384、有効視野185mm、繰り返し時間14.72ms、エコー時間1.55ms、フリップ角90°、20枚の心フェーズ画像を取得した。1匹の平均走査時間は10分間とした。
3.2 MRI画像解析
左室容積及び導出された駆出率(EF)を市販のソフトウェアを用いてシネ画像からオフラインで測定した(QMASS v7.2、蘭国メディス(Medis, Netherlands))。計算には乳頭筋を除外した。拡張終期(ED)及び収縮末期(ES)のシネ画像の各フレームから、各スライス毎に心内膜縁及び心外膜縁を手作業でトレースした。次いで、上に述べたようにディスク総和法(true disk summation technique)(全連続スライスの内腔容積の総和)を用いて拡張終期容積(EDV)及び収縮末期容積(ESV)を求めた(Teo et al., 2008)。
6.3 急性心筋梗塞ラットから採取した心組織のPCR
qPCRを用いてmRNA発現量の定量を行った。豪国アデレードのジーンワークス(GeneWorks, Adelaide, Australia)より購入したプライマー・ブラスト(Primer Blast)(ナショナル・インスティテュート・オブ・ヘルス)を用いてラット遺伝子のプライマーを設計した。可能な場合は、ゲノムDNA増幅が確実に起こらないように、イントロン/エキソン境界をまたぐようにプライマーを設計した。クオンティテクト(QuantiTect)TMエスワイビーアール・グリーン(SYBR Green)マスターミックス(蘭国ベンロのキアゲン(Qiagen, Venlo, Netherlands))を使用し、ローター・ジーン(Rotor-Gene)サーモサイクラー(豪国モートレークのコルベット・リサーチ(Corbett Research, Mortlake, Australia))でqPCR増幅を実施した。反応条件:95℃で15分間;次いで95℃で10秒間、55℃で20秒間、72℃で30秒間のサイクルを45サイクル;次いで融解段階。取得したデータをローター・ジーン・アナリシス・ソフトウェア(Rotor-Gene Analysis Software)バージョン6(コルベット・リサーチ)で解析した。geNormソフトウェアを用いてラットのハウスキーパー遺伝子であるβ−アクチン、CycA、HPRT及びYWAHZに対し標準化することにより相対遺伝子発現量を求めた。
6.4 統計解析
結果は全て平均値±標準誤差(SEM)で表す。多重比較を行うために、対応のないステューデントt検定、一元配置分散分析又は二元配置分散分析を行うことにより群間の統計的有意の有無を判定し、p値が<0.05であれば有意差ありと判断した。
6.0 結果:
CBH−Rnu雄性ラットの左冠動脈前下行枝を外科的結紮することにより心筋梗塞を誘発した。次いでラットの結紮部下方にPBS又は非接着性EPCのいずれかを経心外膜注射した。外科処置前後のラットを7日間MRIで分析することにより左室容積(LVM)及び駆出率(EF)を測定した。また、血液を採取して血清クレアチニンを測定した。
予想通り、PBS又は非接着性EPCのどちらを注射したかとは無関係に、ラットのEFは外科処置により低下した(図6A)。PBSと比較すると、非接着性EPCを投与することによりLVEFは臨床的に有利な増加を示した。LVMは非接着性EPCを送達しても改善しなかった。
筋肉中のクレアチンリン酸が分解されるとクレアチニンとなって血流に入る。これは生体内において常時起こっている過程であるが、血清クレアチニンの上昇は心血管不全に繋がる。外科処置を行うことによりラットのクレアチニン(PBS処理)は対照と比較して増加した。非接着性EPCを送達することによりクレアチニンがAMI前の水準に戻った。これは、非接着性EPCが外科的処置によるAMIによって誘発された心臓障害の程度を軽減できることを示唆している(図6B)。
ラットの心組織を採取し、qPCRを利用してTNFA、HSP70、SDF1、VEGFR2、CX3CL1、CD14、IL6、IL8、CCL2、MMP3及びMMP9の内在性mRNAを測定した。発現量をハウスキーパー遺伝子及び未処置の対照ラットに対し標準化した(図7)。AMI発症後に非接着性EPC投与治療を行ったラットの遺伝子、即ちTNFA、HSP70、VEGFR2、CX3CL1及びCD14の数は対照の水準に回復する傾向が見られた。更に重要なことは、炎症誘発性及び血管新生促進性の両者を有する遺伝子、即ちIL8、IL6、CCL2、MMP3及びMMP9の数が顕著な増加(標本数が少なく必ずしも統計学的に有意であるとは言えないとしても)を示したことにある。非接着性EPCはin vitro及びin vivoにおいて血管新生促進性を示し、mRNA解析から、AMIから回復させる役割を果たす可能性のある遺伝子の発現を誘導できることが判明した。
結論として、実施例1〜7に示したin vitro及びin vivoで血管新生促進性を示す非接着性EPCを多量に生成する方法により、外科処置によって実験的に急性心筋梗塞を誘発したラットの転帰が改善されることが示唆される。
References
Appleby et al, PLoS One.;7(11):e46996, 2012;
Asahara et al., Science, 275: 964-967, 1997;
Ausubel F.M. et al., (editors), Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience (1988, including all updates until present);
Autiero, Nat Med. Jul;9(7):936-43, 2003;
Bagley et al., Cancer Res., 63: 5866, 2003;
Brown (editor), Essential Molecular Biology: A Practical Approach, Volumes 1 and 2, IRL Press (1991);
Carmeliet et al., J. Pathol., 190: 387-405, 2000;
Cima, et al., Biotechnol. Bioeng., 38:145 1991;
Coligan J.E. et al., (editors) Current Protocols in Immunology, John Wiley & Sons (including all updates until present);
Couffinhal et al., Am. J. Pathol., 152: 1667-1679, 1998;
Glover and Hames (editors), DNA Cloning: A Practical Approach, Volumes 1-4, IRL Press (1995 and 1996);
Harlow and Lane (editors) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory, (1988);
Hill et al N Engl J Med., 2003; 348:593-600;
Kawamoto and Losordo, Trends Cardiovasc. Med., 18: 33-37, 2008;
Krenning et al., Trends in Mol. Med., 15: 180-189, 2009;
Li et al., J Immunol; 170 (6): 3369-3376, 2003;
Li et al., FASEB J, 20 (9): 1495-1497, 2006;
Litwin et al., J.,Cell Biol. 139, 219-228, 1997;
Liu et al., Antioxid. Redox Signal., 10: 1869-1882, 2008;
Lyden et al., Nature Med., 7: 1194-1201, 2001;
Miltenyi et al., Cytometry, 11: 231-238, 1990;
Perbal (editor), “A Practical Guide to Molecular Cloning”, John Wiley and Sons (1984);
Sambrook et al. (editors), “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, Cold Spring Harbour Laboratory Press (1989);
Sprague et al., Biochem Pharmacol., 78(6):539-52, 2009;
Teo et al., Heart Lung Circ,, 17 (4): 313-317, 2008;
Timmermans et al., J Cell Mol Med., 13(1):87-102, 2009;
Vacanti et al., J. Ped. Surg., 23: 3-9 1988;
Vacanti et al., Plast. Reconstr. Surg., 88: 753-9 1991;
Wall et al J Cell Physiol., 96 (2): 203-213, 1978.

Claims (19)

  1. 非接着性内皮前駆細胞(EPC)濃縮細胞集団を生成するための方法であって、EPC含有細胞集団を、インターロイキン−3(IL−3)の存在下に、非接着性EPC濃縮細胞集団が生成するように培養することを含む、方法。
  2. 前記EPC含有細胞集団を、トロンボポエチン(TPO)、Flt3−リガンド(Flt3L)及び幹細胞因子(SCF)からなる群から選択される1種以上の因子の存在下に培養することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記EPC含有細胞集団を胎盤増殖因子(PIGF)の存在下に培養することを更に含む、請求項1又は2に記載の方法。
  4. IL−3と、任意的に前記因子とを含有する培地で前記EPC含有細胞集団を培養することを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記培地がIL−3、TPO、Flt3L及びSCFを含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記培地がIL−3、TPO、Flt3L、SCF及びPIGFを含む、請求項4又は5に記載の方法。
  7. 前記培地が無血清培地である、請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記EPC含有細胞集団をIL−3、TPO、Flt3L及びSCFを含む無血清培地で培養することを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記EPC含有細胞集団をIL−3、TPO、Flt3L、SCF及びPIGFを含む無血清培地で培養することを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記EPC含有細胞集団の培養が非接着性を維持するように行われる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記EPC含有細胞集団又は前記非接着性EPC濃縮細胞集団に更なるIL−3及び/又は因子及び/又は培地を添加することを更に含み、前記更なるIL−3及び/又は因子及び/又は培地が、前記集団のEPCが増幅されるのに十分な時間が経過した後に添加される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記更なるIL−3及び/又は因子及び/又は培地が、前記EPC含有細胞集団又は前記非接着性EPC濃縮細胞集団から古いIL−3及び/又は因子及び/又は培地を除去することなく添加される、請求項11に記載の方法。
  13. 前記EPC含有細胞集団又は前記非接着性EPC濃縮細胞集団を単離及び/又は増幅することを更に含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記EPC含有細胞集団及び/又は前記非接着性EPC濃縮細胞集団が、DSG2+EPCを単離することにより単離される、請求項13に記載の方法。
  15. 前記EPC含有細胞集団及び/又は前記非接着性EPC濃縮細胞集団が、CD133+EPCを単離することにより単離される、請求項13に記載の方法。
  16. 前記非接着性EPC濃縮細胞集団を医薬製剤に配合することを更に含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 医薬製剤の製造方法であって、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法により生成した非接着性EPC濃縮細胞集団を取得することと、前記非接着性EPC濃縮細胞集団を医薬製剤に配合することとを含む、方法。
  18. 被験体の治療方法であって、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法を実施することと、前記非接着性EPC濃縮細胞集団又は前記非接着性EPC濃縮細胞集団含有製剤を前記被験体に投与することとを含む、方法。
  19. 被験体の治療方法であって、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法により生成した非接着性EPC濃縮細胞集団、又は請求項16若しくは17に記載の方法により生成した医薬製剤を取得することと、前記集団又は前記製剤を前記被験体に投与することとを含む、方法。
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