JP2018082639A - Method for producing induced pluripotent stem cell from somatic cell, and medium for culturing induced pluripotent stem cell in undifferentiated state - Google Patents

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直子 黒崎
Naoko Kurosaki
直子 黒崎
るみ子 齋藤
Rumiko Saito
るみ子 齋藤
千尋 加藤
Chihiro Kato
千尋 加藤
大樹 山崎
Hiroki Yamazaki
大樹 山崎
萌 相良
Moe Sagara
萌 相良
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an induced pluripotent stem cell from a somatic cell, conveniently and inexpensively, without using a feeder cell.SOLUTION: A method for producing an induced pluripotent stem cell from a somatic cell has a culture step in which: a nucleus initialization factor is introduced into a somatic cell, and cultured in a low oxygen environment without using a feeder cell. In the culture step, used is a medium containing at least one inorganic salt, at least one amino acid, at least one vitamin, D-glucose, sodium phenol red, sodium pyruvate, antibiotic, and serum.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法及び人工多能性幹細胞を未分化のまま培養するための培地に関する。   The present invention relates to a method for producing induced pluripotent stem cells from somatic cells and a medium for culturing induced pluripotent stem cells in an undifferentiated state.

体細胞に、極少数の因子を導入し、培養することによって、様々な組織や臓器の細胞に分化する能力及びほぼ無限に増殖する能力をもつ多能性幹細胞に変化する。この細胞は「人工多能性幹細胞」と呼ばれ、英語では、「induced pluripotent stem cell」と表記される。このため、頭文字をとって「iPS細胞」と呼ばれている。   By introducing a very small number of factors into a somatic cell and culturing it, it is transformed into a pluripotent stem cell having the ability to differentiate into cells of various tissues and organs and the ability to proliferate almost infinitely. This cell is referred to as an “induced pluripotent stem cell” and is expressed as “induced pluripotent stem cell” in English. For this reason, the acronym is called “iPS cell”.

2006年に、京都大学の山中教授らは、ES細胞で特徴的に働いている4つの遺伝子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を見出し、レトロウイルスベクターを使って、これらの遺伝子をマウスの皮膚細胞(線維芽細胞)に導入し、数週間培養することで、マウスiPS細胞の作製に成功した(例えば、非特許文献1参照。)。さらに、2007年には、同様に上記の4遺伝子を人間の皮膚細胞に導入してヒトiPS細胞の作製に成功したと発表した。   In 2006, Professor Yamanaka of Kyoto University found four genes (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) that are characteristically working in ES cells, and using retroviral vectors, By introducing the gene into mouse skin cells (fibroblasts) and culturing for several weeks, mouse iPS cells were successfully produced (see, for example, Non-Patent Document 1). Furthermore, in 2007, it was announced that the above four genes were similarly introduced into human skin cells and that human iPS cells were successfully produced.

Yamanaka S., et al., “Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors”, Cell, vol.126, p663-676, 2006.Yamanaka S., et al., “Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors”, Cell, vol.126, p663-676, 2006.

山中教授らの方法では、上記の4遺伝子を導入した細胞を、フィーダー細胞上に播種し、さらに、幹細胞作製に通常用いられる専用培地を用いて、iPS細胞を作製している。フィーダー細胞を使用するため、夾雑物等の混入の虞があり、作製したiPS細胞をそのまま再生医療等の臨床使用することが難しかった。また、幹細胞作製用の専用培地は高価であり、大量のiPS細胞の作製が難しかった。   In the method of Prof. Yamanaka et al., IPS cells are prepared by seeding the cells into which the above four genes have been introduced on feeder cells and using a dedicated medium usually used for preparing stem cells. Since feeder cells are used, there is a risk of contamination and the like, and it is difficult to use the prepared iPS cells as they are for clinical use such as regenerative medicine. In addition, a dedicated medium for producing stem cells is expensive, and it is difficult to produce a large amount of iPS cells.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、フィーダー細胞を用いず、簡便且つ安価な体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法及び人工多能性幹細胞を未分化のまま培養するための培地を提供する。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and without using feeder cells, a method for producing induced pluripotent stem cells from simple and inexpensive somatic cells and culturing induced pluripotent stem cells in an undifferentiated manner A culture medium is provided.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、一般的な成分を含有する培地を用いることで、フィーダー細胞を用いずに簡便にiPS細胞を作製できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that iPS cells can be easily produced without using feeder cells by using a medium containing general components. It came to complete.

すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
[1]体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法であって、核初期化因子を体細胞に導入し、フィーダー細胞を用いず、低酸素環境下にて培養する培養工程を備え、前記培養工程において、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの無機塩と、アルギニン、システイン、グルタミン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシン、及びバリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸と、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つのビタミンと、D−グルコースと、フェノールレッドナトリウムと、ピルビン酸ナトリウムと、抗生物質と、血清と、を含む培地を用いることを特徴とする製造方法。
[2]前記核初期化因子がOctファミリー遺伝子、Klfファミリー遺伝子、及びSoxファミリー遺伝子である[1]に記載の製造方法。
[3]前記体細胞が線維芽細胞である[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4]前記培養工程において、酸素濃度が10%である[1]〜[3]のいずれか一つに記載の製造方法。
[5]前記培地中のD−グルコース濃度が0.5g/L以上2g/L以下である[1]〜[4]のいずれか一つに記載の製造方法。
[6]人工多能性幹細胞を未分化のまま培養するための培地であって、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの無機塩と、L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸と、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つのビタミンと、D−グルコースと、フェノールレッドナトリウムと、ピルビン酸ナトリウムと、抗生物質と、血清と、を含むことを特徴とする培地。
[7]前記培地中のD−グルコース濃度が0.5g/L以上2g/L以下である[6]に記載の培地。
That is, the present invention includes the following aspects.
[1] A method for producing induced pluripotent stem cells from somatic cells, comprising a culture step of introducing a nuclear reprogramming factor into somatic cells and culturing in a hypoxic environment without using feeder cells, In the culturing step, at least one inorganic salt selected from the group consisting of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate, arginine, At least one amino acid selected from the group consisting of cysteine, glutamine, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, serine, threonine, tryptophan, tyrosine, and valine, choline chloride, folic acid, myo-inositol, niacin Amides, hemi-calcium D-pantothenate A medium containing at least one vitamin selected from the group consisting of pyridoxine, riboflavin, and thiamine, D-glucose, phenol red sodium, sodium pyruvate, antibiotics, and serum is used. Production method.
[2] The production method according to [1], wherein the nuclear reprogramming factor is an Oct family gene, a Klf family gene, and a Sox family gene.
[3] The production method according to [1] or [2], wherein the somatic cells are fibroblasts.
[4] The production method according to any one of [1] to [3], wherein the oxygen concentration is 10% in the culturing step.
[5] The production method according to any one of [1] to [4], wherein the D-glucose concentration in the medium is 0.5 g / L or more and 2 g / L or less.
[6] A medium for culturing artificial pluripotent stem cells in an undifferentiated state, comprising calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, sodium chloride, and anhydrous phosphorus At least one inorganic salt selected from the group consisting of monosodium acid, L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L- At least one amino acid selected from the group consisting of methionine, L-phenylalanine, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, and L-valine; choline chloride, folic acid, myo-inositol, niacinamide, D- from hemi-calcium pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine At least one vitamin selected from the group, and D- glucose medium and phenol red, sodium pyruvate and, comprising an antibiotic, a serum, a.
[7] The medium according to [6], wherein the D-glucose concentration in the medium is 0.5 g / L or more and 2 g / L or less.

本発明によれば、フィーダー細胞を用いず、簡便且つ安価な体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法及び人工多能性幹細胞を未分化のまま培養するための培地を提供することができる。   According to the present invention, a method for producing induced pluripotent stem cells from simple and inexpensive somatic cells without using feeder cells and a medium for culturing induced pluripotent stem cells undifferentiated can be provided. .

(A)実施例1におけるリポフェクション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞を培養し、導入後21日目に形成されたコロニーを示す画像である。(B)実施例1におけるエレクトロポレーション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞を培養し、導入後6日目に形成されたコロニーを示す画像である。(A) A mouse tail fibroblast into which a nuclear reprogramming factor (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) was introduced using the lipofection method in Example 1 was cultured and formed on the 21st day after the introduction. It is an image which shows a colony. (B) Mouse tail fibroblasts into which nuclear reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) were introduced using the electroporation method in Example 1 were cultured, and 6 days after the introduction It is an image which shows the formed colony. 実施例1におけるエレクトロポレーション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞を培養し、経時的なコロニー数の変化を示すグラフである。Mouse tail fibroblasts into which nuclear reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) have been introduced using the electroporation method in Example 1 are cultured, and changes in the number of colonies over time are shown. It is a graph. 実施例1におけるリポフェクション法又はエレクトロポレーション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞を培養し、それぞれ導入後136〜190日目又は導入後46〜56日目にコロニーを回収してDNAを抽出し、PCRにより外因性遺伝子(Klf4及びc−Myc)の挿入を確認した画像である。Mouse tail fibroblasts into which nuclear reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) were introduced using the lipofection method or electroporation method in Example 1 were cultured, and 136-190 after introduction, respectively. It is the image which colony was collect | recovered on the day or the 46th-56th day after introduction | transduction, DNA was extracted, and insertion of the exogenous gene (Klf4 and c-Myc) was confirmed by PCR. (A)実施例1におけるリポフェクション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞を培養し、導入後162〜163日目にコロニーを回収してRNAを抽出し、RT−PCR法により初期化マーカー遺伝子の発現を確認した画像である。(B)実施例1におけるリポフェクション法又はエレクトロポレーション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞を培養し、それぞれ導入後162〜163日目又は導入後14〜57日目にコロニーを回収してRNAを抽出し、RT−PCR法により初期化マーカー遺伝子の発現を確認した画像である。(C)実施例1におけるエレクトロポレーション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞を培養し、導入後14〜57日目にコロニーを回収してRNAを抽出し、RT−PCR法により初期化マーカー遺伝子の発現を確認した画像である。(A) Mouse tail fibroblasts into which nuclear reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) were introduced using the lipofection method in Example 1 were cultured, and 162 to 163 days after introduction It is the image which collect | recovered colonies, extracted RNA, and confirmed the expression of the initialization marker gene by RT-PCR method. (B) Mouse tail fibroblasts into which nuclear reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) have been introduced using the lipofection method or electroporation method in Example 1, and after each introduction It is an image in which colonies were collected on days 162 to 163 or 14 to 57 days after introduction, RNA was extracted, and expression of the initialization marker gene was confirmed by RT-PCR. (C) Mouse tail fibroblasts into which nuclear reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) have been introduced using the electroporation method in Example 1, and cultured for 14 to 57 days after introduction It is the image which collect | recovered colonies to eyes, extracted RNA, and confirmed the expression of the initialization marker gene by RT-PCR method. 実施例2におけるエレクトロポレーション法を用いて核初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Myc)を導入したマウス尾部線維芽細胞をLIF不含又はLIF含有DMEM(血清及び抗生物質含有)を用いて培養し、導入後33日目又は導入後43日目にコロニーをアルカリフォスファターゼ染色した結果を示す画像である。Mouse tail fibroblasts into which nuclear reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc) were introduced using the electroporation method in Example 2 were either LIF-free or LIF-containing DMEM (serum and antibiotics) It is an image which shows the result of having cultivated using (contained) and staining the colony with alkaline phosphatase 33 days after introduction or 43 days after introduction.

<体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法>
一実施形態において、本発明は、体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法であって、核初期化因子を体細胞に導入し、フィーダー細胞を用いず、低酸素環境下にて培養する培養工程を備え、前記培養工程において、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの無機塩と、L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸と、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つのビタミンと、D−グルコースと、フェノールレッドナトリウムと、ピルビン酸ナトリウムと、抗生物質と、血清と、を含む培地を用いる製造方法を提供する。
<Method for producing induced pluripotent stem cells from somatic cells>
In one embodiment, the present invention is a method for producing induced pluripotent stem cells from somatic cells, wherein a nuclear reprogramming factor is introduced into somatic cells and cultured in a hypoxic environment without using feeder cells. A culturing step, wherein in the culturing step, at least one selected from the group consisting of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium hydrogen carbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate Inorganic salts and L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-serine, L- At least one amino acid selected from the group consisting of threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, and L-valine; At least one vitamin selected from the group consisting of phosphorus, folic acid, myo-inositol, niacinamide, hemi-calcium D-pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine, D-glucose, phenol red sodium, sodium pyruvate, A production method using a medium containing antibiotics and serum is provided.

本実施形態の製造方法によれば、フィーダー細胞を用いずに、簡便に人工多能性幹細胞を製造することができる。また、フィーダー細胞を使用しないことから、夾雑物の混入が少なく、臨床使用に適している。   According to the production method of the present embodiment, it is possible to easily produce induced pluripotent stem cells without using feeder cells. Moreover, since no feeder cells are used, there is little contamination and it is suitable for clinical use.

本明細書において、「人工多能性幹細胞」とは、皮膚等の成体由来の細胞に数種類の遺伝子を人工的に導入し、培養することによって、様々な組織や臓器の細胞に分化する能力及びほぼ無限に増殖する能力をもつ多能性幹細胞となったものを意味する。また、英語では、「induced pluripotent stem cell」と表記される。以下、「人工多能性幹細胞」を「iPS細胞」と称する場合がある。
本実施形態の製造方法について、以下に詳細に説明する。
In the present specification, the term “artificial pluripotent stem cell” refers to the ability to differentiate into cells of various tissues and organs by artificially introducing several types of genes into adult-derived cells such as skin and culturing. It means a pluripotent stem cell that has the ability to proliferate almost infinitely. In English, it is expressed as “induced prime stem cell”. Hereinafter, “artificial pluripotent stem cells” may be referred to as “iPS cells”.
The manufacturing method of this embodiment is demonstrated in detail below.

[培養工程]
まず、予め必要な細胞数まで培養しておいた体細胞に核初期化因子を導入する。
[Culture process]
First, a nuclear reprogramming factor is introduced into somatic cells that have been cultured in advance to the required number of cells.

本明細書において、「体細胞」とは、卵子、卵母細胞等の生殖系列細胞又はES細胞等の分化全能性細胞を除く全ての細胞を意味し、その種類は特に限定されない。例えば、胎児期の体細胞を用いてもよく、成熟した体細胞を用いてもよい。ヒトを含む哺乳類動物由来の体細胞が好ましく、マウス由来の体細胞又は霊長類由来の体細胞がより好ましく、ヒト由来の体細胞が特に好ましい。体細胞として、より具体的には、例えば、神経幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞、歯髄幹細胞等の組織幹細胞(体性幹細胞);組織前駆細胞;リンパ球、上皮細胞、筋肉細胞、線維芽細胞(皮膚細胞等)、毛細胞、肝臓細胞、胃粘膜細胞等の分化した細胞等が挙げられる。中でも、体細胞としては、線維芽細胞であることが好ましい。
人工多能性幹細胞を疾病の治療に用いる場合には、患者自身から分離した体細胞や、HLA抗原の型が同一である他人から分離した体細胞を用いることが望ましく、例えば、疾病に関与する体細胞や疾病治療に関与する体細胞等を用いることができる。
In the present specification, “somatic cells” means all cells except germline cells such as eggs and oocytes, or totipotent cells such as ES cells, and the type thereof is not particularly limited. For example, fetal somatic cells or mature somatic cells may be used. Somatic cells derived from mammals including humans are preferable, somatic cells derived from mice or primates are more preferable, and somatic cells derived from humans are particularly preferable. More specifically, as somatic cells, for example, tissue stem cells (somatic stem cells) such as neural stem cells, hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells, dental pulp stem cells; tissue progenitor cells; lymphocytes, epithelial cells, muscle cells, fibroblasts Examples thereof include differentiated cells such as cells (skin cells and the like), hair cells, liver cells, and gastric mucosa cells. Among them, the somatic cell is preferably a fibroblast.
When using induced pluripotent stem cells for treatment of diseases, it is desirable to use somatic cells isolated from the patient itself or somatic cells isolated from others who have the same type of HLA antigen. Somatic cells and somatic cells involved in disease treatment can be used.

本明細書において、「哺乳動物」としては、すべての哺乳動物を含む。中でも、哺乳動物としては、霊長類(例えばヒト、サル、チンパンジー等)、げっ歯類(例えばマウス、ラット、モルモット、ハムスター等)、有蹄類(例えばウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタ等)、及びペット動物(例えばイヌ、ネコ、ウサギ等)が好ましい。   As used herein, “mammal” includes all mammals. Among them, as mammals, primates (eg, humans, monkeys, chimpanzees, etc.), rodents (eg, mice, rats, guinea pigs, hamsters, etc.), ungulates (eg, cows, horses, sheep, goats, pigs, etc.) And pet animals (eg, dogs, cats, rabbits, etc.) are preferred.

(核初期化因子)
本実施形態において用いられる核初期化因子としては、Octファミリー遺伝子、Klfファミリー遺伝子、及びSoxファミリー遺伝子の3種の遺伝子が主に挙げられる。
Octファミリー遺伝子、Klfファミリー遺伝子、及びSoxファミリー遺伝子については国際公開WO2007/69666号にファミリー遺伝子の具体例が記載されている。Octファミリー遺伝子としてはOct3/4が好ましく、Klfファミリー遺伝子としてはKlf4が好ましく、Soxファミリー遺伝子としてはSox2が好ましい。これらの遺伝子としては、野生型の遺伝子であってもよく、数個(例えば1〜30個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個、特に好ましくは1又は2個)の塩基が置換、挿入、及び/又は欠失した変異遺伝子や、ファミリー遺伝子の適宜の組み合わせにより得られるキメラ遺伝子であって、野生型の遺伝子と同様の機能、又は改善された機能を有する遺伝子であってもよい。
(Nuclear reprogramming factor)
The nuclear reprogramming factor used in the present embodiment mainly includes three types of genes: Oct family gene, Klf family gene, and Sox family gene.
As for the Oct family gene, the Klf family gene, and the Sox family gene, specific examples of the family gene are described in International Publication No. WO2007 / 69666. The Oct family gene is preferably Oct3 / 4, the Klf family gene is preferably Klf4, and the Sox family gene is preferably Sox2. These genes may be wild-type genes, and some (for example, 1 to 30, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, further preferably 1 to 5, particularly preferably). Is a mutant gene in which one or two bases are substituted, inserted, and / or deleted, or a chimeric gene obtained by an appropriate combination of family genes, and has the same function or improved as a wild-type gene. It may be a gene having a different function.

また、上記3種の遺伝子に加えて、Mycファミリー遺伝子、Linファミリー遺伝子、Sall1、Sall4、及びNanogからなる群から選ばれる少なくとも一つの遺伝子を用いてもよい。Mycファミリー遺伝子、Sall1、及びSall4からなる群から選ばれる遺伝子は核初期化の効率を高める作用を有する核初期化因子であり、核初期化のために不可欠な核初期化因子(例えば、Octファミリー遺伝子及びSoxファミリー遺伝子の組み合わせ、又はOctファミリー遺伝子及びKlfファミリー遺伝子の組み合わせ等)と組み合わせて用いることにより、核初期化の効率を顕著に改善することができる。   In addition to the above three genes, at least one gene selected from the group consisting of Myc family gene, Lin family gene, Sall1, Sall4, and Nanog may be used. A gene selected from the group consisting of the Myc family gene, Sall1, and Sall4 is a nuclear reprogramming factor that has an effect of increasing the efficiency of nuclear reprogramming, and is a nuclear reprogramming factor that is essential for nuclear reprogramming (for example, the Oct family By using in combination with a combination of a gene and a Sox family gene, or a combination of an Oct family gene and a Klf family gene, the efficiency of nuclear reprogramming can be significantly improved.

Mycファミリー遺伝子としてはc−Myc、L−Myc、及びN−Mycが知られている。c−Mycは、がん関連転写因子である。c−Mycには2種の関連する遺伝子(N−Myc及びL−Myc)が存在する(Adhikary et al.,Nat.Rev.Mol.Cell Biol.,vol.6,p635−645,2005)。L−Mycについては国際公開WO2007/69666号の表1に記載されている。
Linファミリー遺伝子としてはLin28及びLin28bが知られており、Lin28が好ましい。
Sall4については国際公開WO2007/69666号の表4及び表5に記載されている。
Sall1はES細胞特異的発現遺伝子であり、かつzincフィンガー蛋白の一つとして知られており、腎臓の発生に関与していると考えられている。Sall1のNCBIアクセッション番号はNM_021390(マウス)及びNM_002968(ヒト)である。またLin28のNCBIアクセッション番号はNM_145833(マウス)及びNM_024674(ヒト)である。
NanogはES細胞特異的発現遺伝子であり、京都大学の山中教授らが同定した未分化マーカー遺伝子である(Yamanaka S., et al., Cell.vol.113,No.5, p631−642,2003)。
C-Myc, L-Myc, and N-Myc are known as Myc family genes. c-Myc is a cancer-related transcription factor. There are two related genes in c-Myc (N-Myc and L-Myc) (Adhikari et al., Nat. Rev. Mol. Cell Biol., vol. 6, p635-645, 2005). L-Myc is described in Table 1 of International Publication No. WO2007 / 69666.
Lin28 and Lin28b are known as the Lin family gene, and Lin28 is preferable.
Sall4 is described in Tables 4 and 5 of International Publication No. WO2007 / 69666.
Sall1 is an ES cell-specific expression gene and is known as one of the zinc finger proteins, and is thought to be involved in kidney development. The NCBI accession numbers for Sall1 are NM_021390 (mouse) and NM_002968 (human). The NC28 accession numbers of Lin28 are NM_145833 (mouse) and NM_024647 (human).
Nanog is an ES cell-specific expression gene and is an undifferentiated marker gene identified by Professor Yamanaka of Kyoto University (Yamanaka S., et al., Cell. Vol. 113, No. 5, p631-642, 2003). ).

上記5種の遺伝子としては、野生型の遺伝子であってもよく、数個(例えば1〜30個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個、特に好ましくは1又は2個)の塩基が置換、挿入、及び/又は欠失した変異遺伝子や、ファミリー遺伝子の適宜の組み合わせにより得られるキメラ遺伝子であって、野生型の遺伝子と同様の機能、又は改善された機能を有する遺伝子であってもよい。   The five types of genes may be wild-type genes, and several (for example, 1 to 30, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, Particularly preferably, it is a mutant gene obtained by substitution, insertion and / or deletion of one or two bases, or an appropriate combination of family genes, and has the same function as a wild-type gene, or It may be a gene having an improved function.

上記例示した遺伝子のうち、導入される核初期化因子として好ましい組み合わせについては、国際公開WO2007/069666号、国際公開WO2009/057831号、特表2012−507258号公報等に記載の公知の組み合わせにて選択すればよい。例えば、Oct3/4、Klf4、Sox2、及びc−Mycの4遺伝子を核初期化因子として導入すればよい。
なお、上記例示した遺伝子の各アミノ酸及びヌクレオチド配列は、GenBank(米国NCBI)にアクセスすることによって入手することが可能である。
Among the genes exemplified above, a preferable combination as a nuclear reprogramming factor to be introduced is a known combination described in International Publication WO2007 / 069666, International Publication WO2009 / 057831, Japanese Translation of PCT International Publication No. 2012-507258, or the like. Just choose. For example, four genes of Oct3 / 4, Klf4, Sox2, and c-Myc may be introduced as nuclear reprogramming factors.
In addition, each amino acid and nucleotide sequence of the gene exemplified above can be obtained by accessing GenBank (NCBI, USA).

また、ある特定の哺乳動物由来の体細胞を初期化するときには、それと同一の哺乳動物由来の初期化因子を使用することが好ましい。例えば、ヒト由来の体細胞からiPS細胞を誘導するときには、ヒト由来の初期化因子を使用する。   Moreover, when reprogramming somatic cells derived from a specific mammal, it is preferable to use the same mammal-derived reprogramming factor. For example, when an iPS cell is derived from a human somatic cell, a human-derived reprogramming factor is used.

上記例示した遺伝子を体細胞に導入する方法は特に限定されず、例えば、上記遺伝子を発現可能なベクターを用いることが一般的である。ベクターとしてレトロウイルスベクターを用いる具体的手段が「国際公開WO2007/69666号」、「Cell,126,pp.663−676,2006」、及び「Cell,131,pp.861−872,2007」に開示されている。また、ベクターとしてレンチウイルスベクターを用いる場合についてはScience,318,pp.1917−1920,2007に開示がある。また、非ウイルスベクターであるプラスミドを用いる場合については沖田らの論文(Science,Published online:October 9,2008;10.1126/science.1164270)に記載されているので、当業者はこれらのなかから適宜の手段を選択して採用することができる。
ベクターを用いる場合には、ベクターに上記の遺伝子から選ばれる2種以上の遺伝子を組み込んでもよく、1種類の遺伝子を組み込んだベクターを数種類用いてもよい。初期化すべき体細胞において上記の遺伝子のうちの1種又は2種がすでに発現している場合には、導入すべき上記の遺伝子の組み合わせから発現している1種又は2種の遺伝子を除くこともできる。
A method for introducing the above-exemplified gene into a somatic cell is not particularly limited. For example, a vector capable of expressing the gene is generally used. Specific means using a retroviral vector as a vector are disclosed in “International Publication WO2007 / 69666”, “Cell, 126, pp. 663-676, 2006”, and “Cell, 131, pp. 861-872, 2007”. Has been. For the case of using a lentiviral vector as a vector, Science, 318, pp. 1917-1920, 2007. In addition, the case of using a plasmid which is a non-viral vector is described in Okita et al. (Science, Published online: October 9, 2008; 10.1126 / science. 1164270). Appropriate means can be selected and employed.
When using a vector, two or more types of genes selected from the above genes may be incorporated into the vector, or several types of vectors incorporating one type of gene may be used. If one or two of the above genes are already expressed in the somatic cell to be initialized, remove the one or two genes expressed from the combination of the above genes to be introduced You can also.

上記遺伝子を体細胞に導入する手段としてウイルスベクター、例えばレトロウイルスベクターを用いる場合には、まず導入すべきそれぞれの遺伝子を含むウイルスベクターを調製した後、各ウイルスベクターを別々のパッケージング細胞にトランスフェクトして該細胞を培養することにより各ウイルスを含む培養上清をそれぞれ独立に調製する。次いで、それらの培養上清の混合物を調製して、遺伝子を含むウイルスを感染させることにより遺伝子導入を行えばよい。この手段を採用することにより、遺伝子導入効率を顕著に高めることができる場合があり、特にc−Mycを用いずに核初期化を行う場合に好ましい場合がある。
また、複数のウイルスベクターを単一のパッケージング細胞にトランスフェクトし、複数のウイルスベクターを含む培養上清を調製して遺伝子導入に用いてもよい。
When using a viral vector, for example, a retroviral vector, as a means for introducing the gene into somatic cells, first prepare a viral vector containing each gene to be introduced, and then transfer each viral vector to a separate packaging cell. Culture supernatants containing each virus are prepared independently by infecting and culturing the cells. Subsequently, gene transfer may be performed by preparing a mixture of these culture supernatants and infecting a virus containing the gene. By adopting this means, the gene transfer efficiency may be remarkably increased, and may be preferable particularly when performing nuclear reprogramming without using c-Myc.
Alternatively, a plurality of viral vectors may be transfected into a single packaging cell, and a culture supernatant containing the plurality of viral vectors may be prepared and used for gene transfer.

また、上記遺伝子を体細胞に導入する手段として非ウイルスベクター、例えばプラスドベクターを用いる場合には、体細胞へのベクターの導入は、当業界で公知のいずれの方法でも可能であり、具体的にはリン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、凝集法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法等、微小核細胞融合法等が挙げられ、これらに限定されない。
リポフェクション法は、例えば、リポフェクタミン等のカチオン性リポソーム内に上記ベクターを封入し、得られたリポソームを体細胞と融合させ、これによって上記ベクターを体細胞内に導入すればよい。細胞は、通常、その表面がアニオン性となっているため、カチオン性リポソームを引き寄せる。リポソームとしては、例えば、糖、ポリエチレングリコール(PEG)等の分子で修飾したリポソームが挙げられる。
エレクトロポレーション法は、例えば、上記ベクターおよび体細胞を含む懸濁液に電気パルスをかけることによって細胞膜に微小な孔を開け、ベクターを細胞の中に導入すればよい。
微小核細胞融合法は、例えば、上記ベクターを含みかつ微小核形成能を有する哺乳動物細胞(例えばマウスA9細胞(ATCC VA20110−2209))を倍数体誘発剤(例えばコルセミド、コルヒチンなど)で処理して微小核多核細胞を形成し、次いで、サイトカラシン処理により微小核体を形成し、遠心分離等で回収し、得られた微小核体を体細胞と融合させ、これによって上記ベクターを体細胞内に導入すればよい。
In addition, when a non-viral vector such as a plased vector is used as a means for introducing the gene into a somatic cell, the vector can be introduced into the somatic cell by any method known in the art. Examples of the method include, but are not limited to, a calcium phosphate method, an electroporation method, a lipofection method, an aggregation method, a microinjection method, a particle gun method, a DEAE-dextran method, and the like.
In the lipofection method, for example, the vector is encapsulated in a cationic liposome such as lipofectamine, and the obtained liposome is fused with a somatic cell, thereby introducing the vector into the somatic cell. Cells usually attract cationic liposomes because their surfaces are anionic. Examples of liposomes include liposomes modified with molecules such as sugar and polyethylene glycol (PEG).
In the electroporation method, for example, a micropore is formed in a cell membrane by applying an electric pulse to the suspension containing the vector and the somatic cell, and the vector is introduced into the cell.
In the micronucleus cell fusion method, for example, mammalian cells (for example, mouse A9 cells (ATCC VA20110-2209)) containing the above vector and having the ability to form micronuclei are treated with a polyploid inducer (eg, colcemid, colchicine, etc.). To form a micronucleated multinucleated cell, and then form a micronucleated body by cytochalasin treatment, collect it by centrifugation, etc., and fuse the obtained micronucleated body with a somatic cell. Should be introduced.

タンパク質の形態で初期化因子を培養哺乳動物体細胞に導入する方法には、従来の方法、例えば、タンパク質デリバリー試薬を使用する方法、タンパク質輸送ドメイン(PTD)又は細胞透過性ペプチド(CPP)との融合蛋白質を使用する方法、マイクロインジェクション法、リポソーム法、リポフェクション法等が挙げられる。
タンパク質デリバリー剤は、例えば、カチオン性脂質ベースのBioPOTER Protein Delivery Reagent(Gene Therapy Systems社製)、Pro−JectTMProtein Transfection Reagent(PIERCE社製)、ProVectin(IMGENEX社製)、脂質ベースのProfect−1(Targeting System社製)、膜透過性ペプチドベースのPenetrain Peptide(Q biogene社製)、Chariot Kit (Active Motif社製)、及び(不活性化センダイウイルス由来の)HVJエンベロープを使用するGenomONE (石原産業、日本)として市販されているもの等が挙げられる。
細胞内へのタンパク質又はペプチドの導入は、それぞれの試薬に添付された使用説明書に従って行うことができ、その一般的な手順は以下のとおりである。すなわち、初期化因子を適当な溶媒 (例えば、PBS又はHEPES等のバッファー)で希釈し、その後、これにデリバリー試薬を加え、混合物を室温で5〜15分間インキュベーションして、初期化因子とデリバリー試薬との間で複合体を形成する。この複合体を、予め交換された血清不含有培地中の細胞に添加し、その後、該細胞を37℃、1時間〜数時間インキュベーションする。このあと、培地を除去し、血清含有培地と交換する。
Methods for introducing reprogramming factors into cultured mammalian somatic cells in the form of proteins include conventional methods such as methods using protein delivery reagents, protein transport domains (PTDs) or cell penetrating peptides (CPPs). Examples include a method using a fusion protein, a microinjection method, a liposome method, and a lipofection method.
Protein delivery agents include, for example, cationic lipid-based BioPOTER Protein Delivery Reagent (manufactured by Gene Therapy Systems), Pro-JectTM Protein Transfection Reagent (manufactured by PIERCE), ProVectin (IMGENEX Prot, et. GenomeONE (Ishihara Sangyo, Japan) using a HVJ envelope (derived from an inactivated Sendai virus), and a permeabilized peptide-based Penetrain Peptide (from Q biogene), Chariot Kit (from Active Motif) ) Are commercially available.
The protein or peptide can be introduced into the cell according to the instruction manual attached to each reagent, and the general procedure is as follows. That is, the reprogramming factor is diluted with a suitable solvent (for example, a buffer such as PBS or HEPES), and then a delivery reagent is added thereto, and the mixture is incubated at room temperature for 5 to 15 minutes. To form a complex with This complex is added to the cells in pre-exchanged serum-free medium, after which the cells are incubated at 37 ° C. for 1 hour to several hours. Thereafter, the medium is removed and replaced with a serum-containing medium.

使用されるPTDとして開示されるものは、Drosophila由来AntP; HIV由来TAT(Frankel,A. et al., Cell 55:1189−1193 (1988)); Green, M.と Loewenstein, P.M. Cell 55:1179−1188 (1988)); Penetratin (Derossei, D. et al., J. Biol. Chem. 269:10444−10450 (1994)); Buforin II (Park, C.B. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:8245−8250 (2000)); Transportan (Pooga, M. et al., FASEB J. 12:67−77 (1998); MAP (model amphipathic peptide) (Oehlke, J. et al., Biochim. Biophys. Acta. 1414:127−139(1998)); K−FGF (Lin, Z. et al., J. Biol. Chem. 270:14255−14258 (1995)); Ku70 (Sawada, M. et al., Nature Cell Biol. 5:352−357 (2003)); Prion (Lundberg, P. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 299:85−90 (2002)); pVEC (Elmquist, A. et al., Exp. Cell Res. 269:237−244 (2001)); Pep−1 (Morris, M.C. et al., Nature Biotechnol. 19:1173−1176 (2001)); Pep−7 (Gao, C. et al., Bioorg. Med. Chem. 10:4057−4065 (2002));SynB1 (Rousselle, C. et al., Mol. Pharmacol. 57:679−686 (2000)); HN−1 (Hong, F.D. & Clayman, G.L., Cancer Res. 60:6551−6556 (2000));及びHSV由来VP22などのタンパク質の細胞通過ドメインである。PTD由来のCPPには、11R(Cell Stem Cell 4:381−384 (2009))及び9R(Cell Stem Cell 4:472−476 (2009))等のポリアルギニンが含まれる。   Disclosed as PTDs used are Drosophila-derived AntP; HIV-derived TAT (Frankel, A. et al., Cell 55: 1189-1193 (1988)); Green, M. et al. And Loewstein, P.A. M.M. Cell 55: 1179-1188 (1988)); Penetratin (Derossei, D. et al., J. Biol. Chem. 269: 10444-10450 (1994)); Buforin II (Park, C. B. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 8245-8250 (2000)); Transportan (Pouga, M. et al., FASEB J. 12: 67-77 (1998); MAP (model amphipathic epoxide) J. et al., Biochim.Biophys. Acta.1414: 127-139 (1998)), K-FGF (Lin, Ze). al., J. Biol. Chem. 270: 14255-14258 (1995)); Ku70 (Sawada, M. et al., Nature Cell Biol. 5: 352-357 (2003)); Prion (Lundberg, P. et. al., Biochem. Biophys.Res Commun. 299: 85-90 (2002)); pVEC (Elmquist, A. et al., Exp. Cell Res. 269: 237-244 (2001)); Morris, MC et al., Nature Biotechnol. 19: 1173-1176 (2001)); Pep-7 (Gao, C. et al., Bioorg. M). Chem. 10: 4057-4065 (2002)); SynB1 (Rousselle, C. et al., Mol. Pharmacol. 57: 679-686 (2000)); HN-1 (Hong, FD & Clayman) , G.L., Cancer Res. 60: 6551-6556 (2000)); CPP derived from PTD includes polyarginine such as 11R (Cell Stem Cell 4: 381-384 (2009)) and 9R (Cell Stem Cell 4: 472-476 (2009)).

融合タンパク質を発現する、並びに、初期化因子をコードするcDNA及びPTD又はCPP配列が組み込まれたベクターが作製されて、該融合タンパク質をコードするDNAを発現し、その後、該融合タンパク質を回収して細胞に導入する。該導入は、タンパク質デリバリー試薬を添加しないことを除いて上記と同様の方法で行うことができる。   A vector is produced that expresses the fusion protein and that incorporates the cDNA encoding the reprogramming factor and the PTD or CPP sequence to express the DNA encoding the fusion protein, and then recovering the fusion protein Introduce into cells. The introduction can be performed in the same manner as described above except that no protein delivery reagent is added.

マイクロインジェクションは、先端径約1μmを有するガラス針の中にタンパク質溶液を入れ、針を細胞に刺すことによってこの溶液を細胞に導入し、これによってタンパク質を確実に細胞内に導入できる方法である。   Microinjection is a method in which a protein solution is introduced into a cell by placing the protein solution in a glass needle having a tip diameter of about 1 μm, and the needle is inserted into the cell, whereby the protein can be reliably introduced into the cell.

タンパク質を導入する操作は、1回又はそれ以上、例えば1〜10回、1〜5回等、好ましくは2回以上繰り返して行うことができる。操作の繰り返しの間の時間間隔は、例えば6〜48時間、好ましくは12〜24時間である。   The operation of introducing the protein can be performed once or more, for example, 1 to 10 times, 1 to 5 times, etc., preferably 2 times or more. The time interval between repeated operations is, for example, 6 to 48 hours, preferably 12 to 24 hours.

次いで、核初期化因子導入後の体細胞を培養する。核初期化因子導入後の細胞の培養密度は通常の動物細胞培養の場合よりも低く設定することが好ましい。例えば、1.0×10細胞/cm以上1.0×10細胞/cm以下の細胞密度で培養を継続することが好ましい。本実施形態の製造方法では、培養工程において、フィーダー細胞を用いない。
培養温度としては、25℃以上40℃以下が好ましく、30℃以上39℃以下がより好ましく、35℃以上39℃以下がさらに好ましい。
培養環境は、細胞の維持又は増殖に直接的に影響することなく、かつ、用いた細胞培養に適した環境を任意の期間保持できるものであれば、任意に設定してもよい。また、必要に応じて培養環境を著しく変化させなければ還流等の流体力学的な付加を加えてもよい。
また、培養環境は、低酸素環境であることが好ましく、具体的には、酸素濃度が1%以上10%以下であることが好ましく、5%以上10%以下であることがより好ましく、10%であることが特に好ましい。
従来のiPS細胞の培養では、酸素濃度が20%であるのに対し、本実施形態の培養工程では酸素濃度が10%以下であるため、効率的にiPS細胞を未分化状態のままで増殖させることができる。
また、培養環境における二酸化炭素濃度は、例えば5%程度であればよい。
Next, the somatic cells after introduction of the nuclear reprogramming factor are cultured. The culture density of the cells after introduction of the nuclear reprogramming factor is preferably set lower than in the case of normal animal cell culture. For example, it is preferable to continue the culture at a cell density of 1.0 × 10 4 cells / cm 2 or more and 1.0 × 10 5 cells / cm 2 or less. In the production method of the present embodiment, feeder cells are not used in the culturing step.
As culture | cultivation temperature, 25 to 40 degreeC is preferable, 30 to 39 degreeC is more preferable, and 35 to 39 degreeC is further more preferable.
The culture environment may be arbitrarily set as long as the environment suitable for the cell culture used can be maintained for an arbitrary period without directly affecting the maintenance or proliferation of the cells. If necessary, a hydrodynamic addition such as reflux may be added as long as the culture environment is not significantly changed.
The culture environment is preferably a hypoxic environment, specifically, the oxygen concentration is preferably 1% or more and 10% or less, more preferably 5% or more and 10% or less, and more preferably 10%. It is particularly preferred that
In the conventional iPS cell culture, the oxygen concentration is 20%, whereas in the culturing process of the present embodiment, the oxygen concentration is 10% or less, so that the iPS cells are efficiently proliferated in an undifferentiated state. be able to.
Further, the carbon dioxide concentration in the culture environment may be about 5%, for example.

(培地)
培養工程に用いられる培地としては、細胞の生存増殖に必要な成分(無機塩、炭水化物、アミノ酸、ビタミン)等を含む基本培地にフェノールレッドナトリウム、ピルビン酸ナトリウム、抗生物質、及び血清を加えたものであればよい。
培地に含まれる無機塩は、細胞の浸透圧平衡の維持を助けるために、および膜電位の調節を助けるためのものである。
無機塩としては、特別な限定はなく、例えば、カルシウム、銅、鉄、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、亜鉛等の塩が挙げられる。塩は、通常、塩化物、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、及び重炭酸塩の形で用いられる。
中でも、無機塩としては、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましく、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムの全てを含むことがより好ましい。
(Culture medium)
The culture medium used for the culture process is a basic medium containing components (inorganic salts, carbohydrates, amino acids, vitamins) necessary for the survival and growth of cells plus phenol red sodium, sodium pyruvate, antibiotics, and serum. If it is.
The inorganic salt contained in the medium is to help maintain the osmotic balance of the cells and to help regulate the membrane potential.
There is no special limitation as an inorganic salt, For example, salts, such as calcium, copper, iron, magnesium, potassium, sodium, zinc, are mentioned. Salts are usually used in the form of chlorides, phosphates, sulfates, nitrates, and bicarbonates.
Among them, the inorganic salt includes at least one selected from the group consisting of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate. It is more preferable that it contains all of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium hydrogen carbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate.

培地の重量オスモル濃度は、例えば200mOsm/kg以上400mOsm/kg以下であればよく、例えば290mOsm/kg以上350mOsm/kg以下、例えば280mOsm/kg以上310mOsm/kg以下であればよく、例えば280mOsm/kg以上300mOsm/kg未満(具体的には、280mOsm/kg)であればよい。   The osmolality of the medium may be, for example, 200 mOsm / kg or more and 400 mOsm / kg or less, for example, 290 mOsm / kg or more and 350 mOsm / kg or less, for example, 280 mOsm / kg or more and 310 mOsm / kg or less, for example, 280 mOsm / kg or more. It may be less than 300 mOsm / kg (specifically, 280 mOsm / kg).

炭水化物としては、特別な限定はなく、例えば、グルコース、ガラクトース、マルトース、フルクトース等が挙げられる。中でも、炭水化物としては、グルコースであることが好ましく、D−グルコースであることがより好ましい。
培地中の炭水化物(好ましくは、D−グルコース)の濃度としては、0.5g/L以上2g/Lであることが好ましい。
従来のiPS細胞の培養に用いられる培地ではD−グルコースの濃度が4g/L以上10g/L以下程度であるのに対し、本実施形態の培養工程で用いられる培地ではD−グルコースの濃度が上記範囲であり、低グルコース濃度であることにより、効率的にiPS細胞を未分化状態のままで増殖させることができる。
The carbohydrate is not particularly limited, and examples thereof include glucose, galactose, maltose, and fructose. Among them, the carbohydrate is preferably glucose, and more preferably D-glucose.
The concentration of carbohydrate (preferably D-glucose) in the medium is preferably 0.5 g / L or more and 2 g / L.
The concentration of D-glucose is about 4 g / L or more and about 10 g / L or less in the medium used for culturing conventional iPS cells, whereas the concentration of D-glucose is the above in the medium used in the culturing process of this embodiment. By being in the range and having a low glucose concentration, iPS cells can be efficiently propagated in an undifferentiated state.

アミノ酸としては、特別な限定はなく、例えば、L−アラニン、L−アルギニン、L−アスパラギン、L−アスパラギン酸、L−システイン、L−シスチン、L−グルタミン酸、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、L−バリン、及びその組み合わせ等が挙げられる。中でも、L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンからなる群から選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましく、L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンの全てを含むことがより好ましい。
一般的に、培地に含まれるグルタミンの濃度は0.05g/L以上1g/L以下(通常、0.1g/L以上0.75g/L以下)である。培地に含まれるグルタミン以外の各アミノ酸は、0.001g/L以上1g/L(通常、0.01g/L以上0.15g/L以下)である。アミノ酸は合成由来でもよい。
The amino acid is not particularly limited. For example, L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L-cystine, L-glutamic acid, L-glutamine, L-glycine, L -Histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-valine, and combinations thereof Etc. Among them, L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-serine, L-threonine, It preferably contains at least one selected from the group consisting of L-tryptophan, L-tyrosine, and L-valine, L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine , L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, and L-valine are more preferable.
In general, the concentration of glutamine contained in the medium is 0.05 g / L or more and 1 g / L or less (usually 0.1 g / L or more and 0.75 g / L or less). Each amino acid other than glutamine contained in the medium is 0.001 g / L or more and 1 g / L (usually 0.01 g / L or more and 0.15 g / L or less). Amino acids may be synthetically derived.

ビタミンとしては、特別な限定はなく、例えば、チアミン(ビタミンB1)、リボフラビン(ビタミンB2)、ナイアシンアミド(ビタミンB3)、D−パントテン酸ヘミカルシウム、(ビタミンB5)、ピリドキサール/ピリドキサミン/ピリドキシン(ビタミンB6)、葉酸(ビタミンB9)、シアノコバラミン(ビタミンB12)、アスコルビン酸(ビタミンC)、カルシフェロール(ビタミンD2)、DL−αトコフェロール(ビタミンE)、ビオチン(ビタミンH)、メナジオン(ビタミンK)、塩化コリン、myo−イノシトール、等が挙げられる。中でも、ビタミンとしては、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つ含むことが好ましく、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンの全てを含むことがより好ましい。   The vitamin is not particularly limited. For example, thiamine (vitamin B1), riboflavin (vitamin B2), niacinamide (vitamin B3), hemi-calcium D-pantothenate, (vitamin B5), pyridoxal / pyridoxamine / pyridoxine (vitamin B6), folic acid (vitamin B9), cyanocobalamin (vitamin B12), ascorbic acid (vitamin C), calciferol (vitamin D2), DL-α tocopherol (vitamin E), biotin (vitamin H), menadione (vitamin K), Examples thereof include choline chloride and myo-inositol. Among them, the vitamin preferably contains at least one selected from the group consisting of choline chloride, folic acid, myo-inositol, niacinamide, hemi-calcium D-pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine, choline chloride, folic acid, More preferably, all of myo-inositol, niacinamide, hemi-calcium D-pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine are included.

フェノールレッドナトリウムは、酸、塩基滴定指示薬であり、培地の液性を知るために使用される。
ピルビン酸ナトリウムは、解糖系の代謝物で、エムデン−マイヤーホフ経路(EM経路)でグルコースが有機酸として異化された最初の代謝産物である。よって、細胞のエネルギー源となり得る。
Phenol red sodium is an acid and base titration indicator and is used to know the liquidity of the medium.
Sodium pyruvate is a glycolytic metabolite and is the first metabolite in which glucose is catabolized as an organic acid in the Emden-Meyerhof pathway (EM pathway). Therefore, it can become a source of energy for cells.

抗生物質としては、例えば、ゲンタマイシン、アンフォテリシン、アンピシリン、ミノマイシン、カナマイシン、ペニシリン、ストレプトマイシン、ゲンタシン、タイロシン、オーレオマイシン等、通常の動物細胞の培養に用いられるものが挙げられる。これらの抗生物質を単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。細胞培養用培地に含まれる抗生物質の濃度は、特別な限定はなく、例えば0.1μg/mL以上100μg/mL以下であればよい。   Antibiotics include, for example, gentamicin, amphotericin, ampicillin, minomycin, kanamycin, penicillin, streptomycin, gentacin, tylosin, aureomycin, and the like used for normal animal cell culture. These antibiotics may be contained alone or in combination of two or more. The concentration of the antibiotic contained in the cell culture medium is not particularly limited, and may be, for example, from 0.1 μg / mL to 100 μg / mL.

血清としては、例えば、FBS/FCS(Fetal Bovine/Calf Serum)、NCS(Newborn Calf serum)、CS(Calf Serum)、HS(Horse Serum)等が挙げられ、これらに限定されない。
培地に含まれる血清の濃度は、例えば2質量%以上10質量%以下であればよい。
Examples of serum include, but are not limited to, FBS / FCS (Fetal Bovine / Calf Serum), NCS (Newborn Calf Serum), CS (Calf Serum), HS (Horse Serum), and the like.
The concentration of serum contained in the medium may be, for example, 2% by mass or more and 10% by mass or less.

本実施形態において用いられる培地としては、フェノールレッドナトリウム、ピルビン酸ナトリウム、上記抗生物質、及び上記血清を添加した公知の基本培地であってもよく、より具体的には、例えば、DMEM、Minimum Essential Medium(MEM)、RPMI−1640、Basal Medium Eagle(BME)、Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium:Nutrient Mixture F−12(DMEM/F−12)、Glasgow Minimum Essential Medium(Glasgow MEM)等が挙げられ、これらに限定されない。   The medium used in the present embodiment may be a known basic medium supplemented with phenol red sodium, sodium pyruvate, the above antibiotics, and the above serum, and more specifically, for example, DMEM, Minimum Essential. Medium (MEM), RPMI-1640, Basal Medium Eagle (BME), Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12 (DMEM / F-12), Glasgow Min E However, it is not limited to these.

また培地は、さらに、成長因子、白血病抑制因子(leukemia inhibiting factor;LIF)又はホルモンを含んでいてもよい。
成長因子としては、例えば、細胞増殖因子、細胞接着因子等が挙げられ、これらに限定されない。
成長因子としてより具体的には、例えば、上皮成長因子(Epidermal growth factor:EGF)、酸性線維芽細胞成長因子(acidic fibroblast growth factor:aFGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(basic fibroblast growth factor:bFGF)、インスリン様成長因子−1(Insulin―like growth factor−1:IGF−1)、マクロファージ由来成長因子(Macrophage−derived growth factor:MDGF)、血小板由来成長因子(Platelet−derived growth factor:PDGF)、腫瘍血管新生因子(Tumor angiogenesis factor:TAF)等が挙げられる。これらの成長因子を単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。
培地に含まれる成長因子の濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。
The medium may further contain a growth factor, leukemia inhibiting factor (LIF), or hormone.
Examples of the growth factor include, but are not limited to, a cell growth factor and a cell adhesion factor.
More specifically, examples of the growth factor include epidermal growth factor (EGF), acidic fibroblast growth factor (aFGF), and basic fibroblast growth factor (basic fibroblast growth factor). bFGF), Insulin-like growth factor-1 (IGF-1), Macrophage-derived growth factor (MDGF), Platelet-derived growth factor (PDGF) Tumor angiogenesis factor (TAF), etc. Is mentioned. These growth factors may be included singly or in combination.
The concentration of the growth factor contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, 1 ng / mL or more and 10 μg / mL or less.

LIFは白血病細胞の増殖を阻害してマクロファージへの分化を誘導する因子として発見されたサイトカインで、IL−6ファミリーに属し、LIFR/gp130レセプターを介して、JAK1、JAK2を活性化する。また、LIFはマウスES/iPS細胞の未分化性を維持する機能を持つと共に、近年、ヒトLIFはヒトiPS/ES細胞をナイーブ化するために必要な因子の1つとしても注目されている。
培地に含まれるLIFの濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。
LIF is a cytokine discovered as a factor that inhibits proliferation of leukemia cells and induces differentiation into macrophages, belongs to the IL-6 family, and activates JAK1 and JAK2 via LIFR / gp130 receptors. In addition, LIF has a function of maintaining the undifferentiated nature of mouse ES / iPS cells, and in recent years, human LIF has attracted attention as one of the factors necessary for naïve human iPS / ES cells.
The concentration of LIF contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, from 1 ng / mL to 10 μg / mL.

ホルモンとしては、例えば、インシュリン、グルカゴン、トリヨードチロニン、副腎皮質ホルモン等が挙げられる。これらのホルモンを単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。
培地に含まれるホルモンの濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。
Examples of hormones include insulin, glucagon, triiodothyronine, and adrenocortical hormone. These hormones may be included singly or in combination.
The concentration of the hormone contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, 1 ng / mL or more and 10 μg / mL or less.

次いで、培地を適宜交換しながら、細胞を20日以上30日以下、又はそれ以上の後にiPSコロニーを生じさせることができる。
上記培養の間には、培養開始2日目以降から2〜3日に1回新鮮な培地と培地交換を行う。
The cells can then be allowed to generate iPS colonies after 20 days or more and 30 days or less, with appropriate media changes.
During the culture, the medium is replaced with a fresh medium once every 2-3 days from the second day after the start of the culture.

得られたiPSコロニーを同様の培養環境で培養することで、iPS細胞を継代することができる。   By culturing the obtained iPS colony in the same culture environment, iPS cells can be passaged.

iPS細胞の同定は、ES細胞等の分化多能性細胞の特性に基づく試験によって行うことができる。具体的には、ES細胞特異的マーカー遺伝子の発現、半永久的細胞増殖能、分化多能性(三胚葉の形成)等の特性について細胞を試験し、細胞がこれらの特性をもつ場合に、該細胞がiPS細胞であると同定する(Takahashi, K.ら, Cell 131:861−872 (2007))。   iPS cells can be identified by tests based on the characteristics of pluripotent cells such as ES cells. Specifically, when cells are tested for characteristics such as expression of ES cell-specific marker gene, semi-permanent cell proliferation ability, differentiation pluripotency (formation of three germ layers), and the cells have these characteristics, The cells are identified as iPS cells (Takahashi, K. et al., Cell 131: 861-872 (2007)).

ES細胞特異的マーカー遺伝子としては、例えばOct3/4、Nanog、Lin28、PH34、Dnmt3b、Noda1、SSEA3、SSEA4、Tra−1−60、Tra−1−81、Tra2−49/6F(アルカリフォスファターゼ)等が挙げられる。
これらの遺伝子の増幅に特異的なプライマーを使用するRT−PCR法によって、細胞内の上記マーカー遺伝子の発現を検出することができる。
Examples of ES cell-specific marker genes include Oct3 / 4, Nanog, Lin28, PH34, Dnmt3b, Noda1, SSEA3, SSEA4, Tra-1-60, Tra-1-81, Tra2-49 / 6F (alkaline phosphatase), etc. Is mentioned.
Expression of the marker gene in the cell can be detected by RT-PCR method using primers specific for amplification of these genes.

半永久的細胞増殖能については、約4ヶ月〜6ヶ月以上にわたる細胞の培養試験において、該細胞が指数的増殖をすることを確認する。ヒトiPS細胞のコロニー倍加時間(又は集団倍加時間(population doubling time))は、例えば46.9±12.4時間、47.8±6.6時間又は43.2±11.5時間程度であることが知られているので、この値を増殖能の指標とすることができる(Takahashi, K.ら, Cell 131:861−872 (2007))。
また、iPS細胞は、高いテロメラーゼ活性をもつため、例えばTRAP(telomeric repeat amplification protocol)法によって該活性を検出してもよい。
As for the semi-permanent cell growth ability, it is confirmed that the cells grow exponentially in a cell culture test over about 4 months to 6 months or more. The colony doubling time (or population doubling time) of human iPS cells is, for example, about 46.9 ± 12.4 hours, 47.8 ± 6.6 hours, or 43.2 ± 11.5 hours. Therefore, this value can be used as an index of proliferation ability (Takahashi, K. et al., Cell 131: 861-872 (2007)).
In addition, since iPS cells have high telomerase activity, the activity may be detected by, for example, the TRAP (telomeric repeat amplification protocol) method.

分化多能性(3胚葉の形成)は、例えばテラトーマの形成及びテラトーマ組織内の3胚葉(内胚葉、中胚葉、及び外胚葉)系の各組織(若しくは細胞)の同定によって確認することができる。具体的には、マウスiPS細胞の場合はヌードマウスの皮下に、またヒトiPS細胞の場合はScidマウスの精巣内に細胞を注射して腫瘍の形成を確認し、さらに腫瘍組織が、例えば軟骨組織(若しくは細胞)、神経管組織(若しくは細胞)、筋肉組織(若しくは細胞)、脂肪組織(若しくは細胞)、腸管様組織(若しくは細胞)等から構成されていることを確認する。
上記の各試験に基づいて、細胞がiPS細胞であることを確認し、iPS細胞コロニーを選択することができる。
Pluripotency (formation of 3 germ layers) can be confirmed by, for example, formation of teratoma and identification of each tissue (or cell) of 3 germ layers (endoderm, mesoderm, and ectoderm) in teratoma tissue. . Specifically, in the case of mouse iPS cells, cells are injected subcutaneously into nude mice, and in the case of human iPS cells, cells are injected into the testes of Scid mice to confirm tumor formation. (Or cell), neural tube tissue (or cell), muscle tissue (or cell), adipose tissue (or cell), intestinal tract-like tissue (or cell), etc. are confirmed.
Based on each of the above tests, it is possible to confirm that the cell is an iPS cell and select an iPS cell colony.

[人工多能性幹(iPS)細胞の応用]
本実施形態の製造方法により得られたiPS細胞は、分化多能性を有し、ES細胞と非常に類似した特性を有している。このため、iPS細胞は、ES細胞の代替細胞として利用することが可能である。
[Application of induced pluripotent stem (iPS) cells]
The iPS cells obtained by the production method of the present embodiment have pluripotency and have characteristics very similar to those of ES cells. For this reason, iPS cells can be used as substitute cells for ES cells.

iPS細胞は、それが分化多能性をもつことから、種々の分化細胞、前駆細胞及び組織に誘導することができる。具体的には、iPS細胞から、例えばactivin A/BMP4(bone morphogenetic protein 4)、VEGF(vascular endothelial growth factor)等の因子の存在下で神経細胞、心筋細胞等の種々の分化細胞を誘導することができる。このようにして得られた分化細胞は、患者に、例えば患者の欠陥組織に、移植することによって患者の治療(いわゆる、再生医療)のために使用できる。   iPS cells can be induced into a variety of differentiated cells, progenitor cells and tissues because of their pluripotency. Specifically, inducing various differentiated cells such as nerve cells and cardiomyocytes from iPS cells in the presence of factors such as activin A / BMP4 (bone morphogenetic protein 4) and VEGF (basic endothelial growth factor). Can do. The differentiated cells obtained in this way can be used for treatment of patients (so-called regenerative medicine) by transplanting them into patients, for example, into defective tissues of patients.

また、哺乳動物(ヒトを除く)由来の胚の胚盤胞にiPS細胞を導入し、その胚を、同じ動物種の仮親の子宮に移植することによって、iPS細胞の遺伝子型及び形質の一部を受け継いだキメラ動物を作製することができる(国際公開WO2007/069666号、参照。)。iPS細胞における特定の遺伝子の改変、ノックアウト(KO)、又はノックイン(KI)による遺伝子機能の解明、疾患モデルの作製、物質(蛋白質等)生産等が可能になる。このとき、予め遺伝子改変した体細胞から誘導されたiPS細胞も使用できる。   In addition, by introducing iPS cells into blastocysts of mammals (excluding humans) and transplanting the embryos into the uterus of a foster parent of the same animal species, part of the genotypes and traits of iPS cells A chimeric animal inherited can be produced (see International Publication No. WO2007 / 069666). Modification of a specific gene in iPS cells, elucidation of gene function by knockout (KO) or knockin (KI), preparation of a disease model, production of a substance (protein, etc.), etc. are possible. At this time, iPS cells derived from previously genetically modified somatic cells can also be used.

<人工多能性幹細胞を未分化のまま培養するための培地>
一実施形態において、本発明は、人工多能性幹細胞を未分化のまま培養するための培地であって、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの無機塩と、L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸と、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つのビタミンと、D−グルコースと、フェノールレッドナトリウムと、ピルビン酸ナトリウムと、抗生物質と、血清と、を含む培地を提供する。
<Medium for culturing induced pluripotent stem cells undifferentiated>
In one embodiment, the present invention is a medium for culturing induced pluripotent stem cells in an undifferentiated state, comprising calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, At least one inorganic salt selected from the group consisting of sodium chloride and anhydrous monosodium phosphate; and L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, At least one amino acid selected from the group consisting of L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, and L-valine; choline chloride, folic acid, myo -Inositol, niacinamide, D-hemicalcium pantothenate, pyridoxine, ribofura Emissions, and to provide at least a one vitamin selected from the group consisting of thiamine, and D- glucose, and phenol red, sodium, and sodium pyruvate, and antibiotics, serum, a medium containing.

本実施形態の培地によれば、フィーダー細胞を用いずに、人工多能性幹細胞を未分化のまま培養することができる。   According to the culture medium of this embodiment, artificial pluripotent stem cells can be cultured undifferentiated without using feeder cells.

本実施形態の培地としては、上述の<体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法>に例示されたものと同様のものが挙げられる。
本実施形態の培地に含まれる無機塩としては、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましく、塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムの全てを含むことがより好ましい。
Examples of the medium of the present embodiment include the same media as those exemplified above in <Method for producing induced pluripotent stem cells from somatic cells>.
The inorganic salt contained in the medium of this embodiment is selected from the group consisting of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate. It is preferable to include at least one, and it is more preferable to include all of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate.

本実施形態の培地の重量オスモル濃度は、例えば200mOsm/kg以上400mOsm/kg以下であればよく、例えば290mOsm/kg以上350mOsm/kg以下、例えば280mOsm/kg以上310mOsm/kg以下であればよく、例えば280mOsm/kg以上300mOsm/kg未満(具体的には、280mOsm/kg)であればよい。   The osmolality of the medium of the present embodiment may be, for example, 200 mOsm / kg or more and 400 mOsm / kg or less, for example, 290 mOsm / kg or more and 350 mOsm / kg or less, for example, 280 mOsm / kg or more and 310 mOsm / kg or less. It may be 280 mOsm / kg or more and less than 300 mOsm / kg (specifically, 280 mOsm / kg).

本実施形態の培地に含まれる炭水化物としては、D−グルコースであることが好ましい。
培地中の炭水化物(好ましくは、D−グルコース)の濃度としては、0.5g/L以上2g/Lであることが好ましい。
一般的な培地ではD−グルコースの濃度が1g/L以上10g/L以下であるのに対し、本実施形態の培養工程で用いられる培地ではD−グルコースの濃度が上記範囲であり、低グルコース濃度であることにより、効率的にiPS細胞を未分化状態のままで増殖させることができる。
The carbohydrate contained in the medium of the present embodiment is preferably D-glucose.
The concentration of carbohydrate (preferably D-glucose) in the medium is preferably 0.5 g / L or more and 2 g / L.
In a general medium, the concentration of D-glucose is 1 g / L or more and 10 g / L or less, whereas in the medium used in the culture process of the present embodiment, the concentration of D-glucose is in the above range, and the low glucose concentration Therefore, iPS cells can be efficiently proliferated in an undifferentiated state.

本実施形態の培地に含まれるアミノ酸としては、L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンからなる群から選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましく、L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンの全てを含むことがより好ましい。
一般的に、培地に含まれるグルタミンの濃度は0.05g/L以上1g/L以下(通常、0.1g/L以上0.75g/L以下)である。培地に含まれるグルタミン以外の各アミノ酸は、0.001g/L以上1g/L(通常、0.01g/L以上0.15g/L以下)である。アミノ酸は合成由来でもよい。
As amino acids contained in the medium of the present embodiment, L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L- It preferably contains at least one selected from the group consisting of phenylalanine, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, and L-valine, L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L -All of glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, and L-valine More preferably.
In general, the concentration of glutamine contained in the medium is 0.05 g / L or more and 1 g / L or less (usually 0.1 g / L or more and 0.75 g / L or less). Each amino acid other than glutamine contained in the medium is 0.001 g / L or more and 1 g / L (usually 0.01 g / L or more and 0.15 g / L or less). Amino acids may be synthetically derived.

本実施形態の培地に含まれるビタミンとしては、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つ含むことが好ましく、塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンの全てを含むことがより好ましい。   The vitamin contained in the medium of the present embodiment preferably contains at least one selected from the group consisting of choline chloride, folic acid, myo-inositol, niacinamide, hemi-calcium D-pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine. More preferably, all of choline chloride, folic acid, myo-inositol, niacinamide, hemi-calcium D-pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine.

フェノールレッドナトリウムは、酸、塩基滴定指示薬であり、培地の液性を知るために使用される。
ピルビン酸ナトリウムは、解糖系の代謝物で、エムデン−マイヤーホフ経路(EM経路)でグルコースが有機酸として異化された最初の代謝産物である。よって、細胞のエネルギー源となり得る。
Phenol red sodium is an acid and base titration indicator and is used to know the liquidity of the medium.
Sodium pyruvate is a glycolytic metabolite and is the first metabolite in which glucose is catabolized as an organic acid in the Emden-Meyerhof pathway (EM pathway). Therefore, it can become a source of energy for cells.

抗生物質としては、例えば、ゲンタマイシン、アンフォテリシン、アンピシリン、ミノマイシン、カナマイシン、ペニシリン、ストレプトマイシン、ゲンタシン、タイロシン、オーレオマイシン等、通常の動物細胞の培養に用いられるものが挙げられる。これらの抗生物質を単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。細胞培養用培地に含まれる抗生物質の濃度は、特別な限定はなく、例えば0.1μg/mL以上100μg/mL以下であればよい。   Antibiotics include, for example, gentamicin, amphotericin, ampicillin, minomycin, kanamycin, penicillin, streptomycin, gentacin, tylosin, aureomycin, and the like used for normal animal cell culture. These antibiotics may be contained alone or in combination of two or more. The concentration of the antibiotic contained in the cell culture medium is not particularly limited, and may be, for example, from 0.1 μg / mL to 100 μg / mL.

血清としては、例えば、FBS/FCS(Fetal Bovine/Calf Serum)、NCS(Newborn Calf serum)、CS(Calf Serum)、HS(Horse Serum)等が挙げられ、これらに限定されない。
培地に含まれる血清の濃度は、例えば2質量%以上10質量%以下であればよい。
Examples of serum include, but are not limited to, FBS / FCS (Fetal Bovine / Calf Serum), NCS (Newborn Calf Serum), CS (Calf Serum), HS (Horse Serum), and the like.
The concentration of serum contained in the medium may be, for example, 2% by mass or more and 10% by mass or less.

本実施形態において用いられる培地としては、フェノールレッドナトリウム、ピルビン酸ナトリウム、上記抗生物質、及び上記血清を添加した公知の基本培地であってもよく、より具体的には、例えば、DMEM、Minimum Essential Medium(MEM)、RPMI−1640、Basal Medium Eagle(BME)、Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium:Nutrient Mixture F−12(DMEM/F−12)、Glasgow Minimum Essential Medium(Glasgow MEM)等が挙げられ、これらに限定されない。   The medium used in the present embodiment may be a known basic medium supplemented with phenol red sodium, sodium pyruvate, the above antibiotics, and the above serum, and more specifically, for example, DMEM, Minimum Essential. Medium (MEM), RPMI-1640, Basal Medium Eagle (BME), Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12 (DMEM / F-12), Glasgow Min E However, it is not limited to these.

また培地は、さらに、成長因子、白血病抑制因子(leukemia inhibiting factor;LIF)又はホルモンを含んでいてもよい。
成長因子としては、例えば、細胞増殖因子、細胞接着因子等が挙げられ、これらに限定されない。
成長因子としてより具体的には、例えば、上皮成長因子(Epidermal growth factor:EGF)、酸性線維芽細胞成長因子(acidic fibroblast growth factor:aFGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(basic fibroblast growth factor:bFGF)、インスリン様成長因子−1(Insulin―like growth factor−1:IGF−1)、マクロファージ由来成長因子(Macrophage−derived growth factor:MDGF)、血小板由来成長因子(Platelet−derived growth factor:PDGF)、腫瘍血管新生因子(Tumor angiogenesis factor:TAF)等が挙げられる。これらの成長因子を単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。
培地に含まれる成長因子の濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。
The medium may further contain a growth factor, leukemia inhibiting factor (LIF), or hormone.
Examples of the growth factor include, but are not limited to, a cell growth factor and a cell adhesion factor.
More specifically, examples of the growth factor include epidermal growth factor (EGF), acidic fibroblast growth factor (aFGF), and basic fibroblast growth factor (basic fibroblast growth factor). bFGF), Insulin-like growth factor-1 (IGF-1), Macrophage-derived growth factor (MDGF), Platelet-derived growth factor (PDGF) Tumor angiogenesis factor (TAF), etc. Is mentioned. These growth factors may be included singly or in combination.
The concentration of the growth factor contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, 1 ng / mL or more and 10 μg / mL or less.

LIFは白血病細胞の増殖を阻害してマクロファージへの分化を誘導する因子として発見されたサイトカインで、IL−6ファミリーに属し、LIFR/gp130レセプターを介して、JAK1、JAK2を活性化する。また、LIFはマウスES/iPS細胞の未分化性を維持する機能を持つと共に、近年、ヒトLIFはヒトiPS/ES細胞をナイーブ化するために必要な因子の1つとしても注目されている。
培地に含まれるLIFの濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。
LIF is a cytokine discovered as a factor that inhibits proliferation of leukemia cells and induces differentiation into macrophages, belongs to the IL-6 family, and activates JAK1 and JAK2 via LIFR / gp130 receptors. In addition, LIF has a function of maintaining the undifferentiated nature of mouse ES / iPS cells, and in recent years, human LIF has attracted attention as one of the factors necessary for naïve human iPS / ES cells.
The concentration of LIF contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, from 1 ng / mL to 10 μg / mL.

ホルモンとしては、例えば、インシュリン、グルカゴン、トリヨードチロニン、副腎皮質ホルモン等が挙げられる。これらのホルモンを単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。
培地に含まれるホルモンの濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。
Examples of hormones include insulin, glucagon, triiodothyronine, and adrenocortical hormone. These hormones may be included singly or in combination.
The concentration of the hormone contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, 1 ng / mL or more and 10 μg / mL or less.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to a following example.

[実施例1]
(1)マウス尾部線維芽細胞の採取
BALB/cマウス(8週齢の雄、13週齢の雄、及び45週齢の雌)の尾部から線維芽細胞を採取し、10%ウシ胎児血清(FBS)及び抗生物質(ペニシリン及びストレプトマイシン)含有ダルベッコ変法イーグルメディウム(以下、「DMEM」と称する場合がある。)を用いて、予め培養した。
[Example 1]
(1) Collection of mouse tail fibroblasts Fibroblasts were collected from the tail of BALB / c mice (8-week-old male, 13-week-old male, and 45-week-old female), and 10% fetal bovine serum ( FBS) and antibiotics (penicillin and streptomycin) -containing Dulbecco's modified Egourdium (hereinafter sometimes referred to as “DMEM”) were used for pre-culture.

(2)核初期化因子の導入
次いで、培養し、30×10細胞/cmとなるように播種されたマウス尾部線維芽細胞に、Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Mycを搭載した2つのプラスミドベクター(pCX−OKS−2A 4μg、及びpCX−cMyc 2μg)(addgene社製)を、FuGENE(登録商標)6(Promega社製)を用いたリポフェクション法により導入した。
又は、Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Mycを搭載した2つのプラスミドベクター(pCX−OKS−2A 0.5μg及びpCX−cMyc 0.5μg、又は、pCX−OKS−2A 1.0μg及びpCX−cMyc 1.0μg)(addgene社製)を、Nucleofector(Lonza社製)を用いたエレクトロポレーション法により導入した。
(2) Introduction of nuclear reprogramming factor Next, Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc are mounted on mouse tail fibroblasts cultured and seeded to 30 × 10 4 cells / cm 2. The two plasmid vectors (pCX-OKS-2A 4 μg and pCX-cMyc 2 μg) (manufactured by addgene) were introduced by a lipofection method using FuGENE (registered trademark) 6 (manufactured by Promega).
Alternatively, two plasmid vectors (pCX-OKS-2A 0.5 μg and pCX-cMyc 0.5 μg or pCX-OKS-2A 1.0 μg and pCX loaded with Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc -CMyc 1.0 μg) (manufactured by addgene) was introduced by an electroporation method using Nucleofector (manufactured by Lonza).

(3)細胞の培養
次いで、導入後のマウス尾部線維芽細胞を、そのまま培養した。培地としては、10%ウシ胎児血清(以下、「FBS」と称する場合がある。)及び抗生物質(ペニシリン/ストレプトマイシン)含有ダルベッコ変法イーグルメディウム(以下、「DMEM」と称する場合がある。)を用いた。また、培養条件は、37℃、10%酸素濃度、5%二酸化炭素濃度で行った。
(3) Cell Culture Next, the mouse tail fibroblasts after introduction were cultured as they were. As a medium, Dulbecco's modified Egourdium (hereinafter sometimes referred to as “DMEM”) containing 10% fetal bovine serum (hereinafter sometimes referred to as “FBS”) and antibiotics (penicillin / streptomycin) are included. Using. The culture conditions were 37 ° C., 10% oxygen concentration, and 5% carbon dioxide concentration.

(4)コロニーの形成
リポフェクション法により初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞では導入後21日目にコロニーの形成が観察された(図1(A)参照。)。一方、エレクトロポレーション法により初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞では導入後5日目にコロニーの形成が観察された(図1(B)参照。なお、図1(B)は導入後6日目の画像である。)。
(4) Formation of colonies In mouse tail fibroblasts into which reprogramming factors were introduced by lipofection, colony formation was observed on the 21st day after introduction (see FIG. 1 (A)). On the other hand, in the mouse tail fibroblasts into which the reprogramming factor was introduced by electroporation, colony formation was observed on the 5th day after the introduction (see FIG. 1B). 6th day image).

(5)アルカリフォスファターゼ染色法による未分化状態の確認
次いで、また、形成されたそれぞれのコロニーについて、未分化状態が保たれていることをアルカリフォスファターゼ法により確認した。
具体的には、Alkaline Phosphatase Substrate Kit III <VECTOR Blue>(Vector Laboratories社製)を用いて行った。
まず、免疫組織化学分析のために、細胞を室温で10分間4%のパラホルムアルデヒドを含有する1×PBSにより固定した。1×PBSにで洗浄後、基質溶液(沈殿物(反応生成物)は強い青色を呈色。)を添加し、20分間室温で反応させた。次いで、1×PBSで洗浄し、観察した(図示せず)。
又は、AP Staining Kit(System Biosciences社製)を用いて行った。
まず、免疫組織化学分析のために、細胞を室温で5分間Fixation Solutionにより固定した。1× PBSで洗浄後、基質溶液(沈殿物(反応生成物)は強い赤色を呈色。)を添加し、20分間室温で反応させた。次いで、1× PBSで洗浄し、観察した。
その結果、リポフェクション法及びエレクトロポレーション法、いずれの導入方法で初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞においても、未分化状態が保たれていることが確認された。
(5) Confirmation of undifferentiated state by alkaline phosphatase staining method Next, it was confirmed by the alkaline phosphatase method that the undifferentiated state was maintained for each formed colony.
Specifically, Alkaline Phosphatase Substrate Kit III <VECTOR Blue> (manufactured by Vector Laboratories) was used.
First, cells were fixed with 1 × PBS containing 4% paraformaldehyde for 10 minutes at room temperature for immunohistochemical analysis. After washing with 1 × PBS, a substrate solution (precipitate (reaction product) colored intense blue) was added and allowed to react for 20 minutes at room temperature. It was then washed with 1 × PBS and observed (not shown).
Alternatively, it was performed using AP Staining Kit (manufactured by System Biosciences).
First, for immunohistochemical analysis, cells were fixed with Fixation Solution at room temperature for 5 minutes. After washing with 1 × PBS, a substrate solution (precipitate (reaction product) colored intense red) was added and allowed to react for 20 minutes at room temperature. Subsequently, it was washed with 1 × PBS and observed.
As a result, it was confirmed that the mouse tail fibroblasts into which the reprogramming factor was introduced by any of the lipofection method and the electroporation method were maintained in an undifferentiated state.

(6)外因性遺伝子挿入の確認
次いで、核初期化因子のベクターが挿入されているかを確認するために、細胞からDNAを抽出し、PCR法により、挿入を確認した。
具体的には、まず、導入後136〜190日目又は導入後46〜56日目の各導入方法で形成されたマウス尾部線維芽細胞のコロニーからNucleoSpin Tissueキット(TaKaRa社製)を用いて、製造業者が推奨する方法に従ってDNAを抽出した。次いで、マウスKlf4及びc−Myc遺伝子をPCRによって、増幅した。PCRはKOD −Plus−(TOYOBO社製)で行った。使用したプライマーの配列を以下の表1に示す。
(6) Confirmation of insertion of exogenous gene Next, in order to confirm whether or not the vector of the nuclear reprogramming factor was inserted, DNA was extracted from the cells and the insertion was confirmed by the PCR method.
Specifically, first, using a NucleoSpin Tissue kit (manufactured by TaKaRa) from a colony of mouse tail fibroblasts formed by each introduction method 136-190 days after introduction or 46-56 days after introduction, DNA was extracted according to the method recommended by the manufacturer. The mouse Klf4 and c-Myc genes were then amplified by PCR. PCR was performed with KOD-Plus- (manufactured by TOYOBO). The primer sequences used are shown in Table 1 below.

次いで、得られたPCR産物をそれぞれ、アガロース電気泳動法により確認した。結果を図3に示す。図3において、コロニー1、2、及び7はリポフェクション法により期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞のコロニーを用いた結果を示し、コロニー3〜6、及び8はエレクトロポレーション法により期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞のコロニーを用いた結果を示す。また、ポジティブコントロールとして一緒にアガロース電気泳動を行った「Fibroblasts DNA」は、マウス尾部線維芽細胞から抽出された全DNAを意味し、「pCX」はpCX−OKS−2A 又はpCX−cMycをそれぞれ意味する。   Subsequently, each of the obtained PCR products was confirmed by agarose electrophoresis. The results are shown in FIG. In FIG. 3, colonies 1, 2 and 7 show the results of using mouse tail fibroblast colonies into which phasing factors have been introduced by the lipofection method, and colonies 3 to 6 and 8 are phased by the electroporation method. The result using the colony of the mouse | mouth tail fibroblast which introduce | transduced the factor is shown. Further, “Fibroblasts DNA” subjected to agarose electrophoresis together as a positive control means total DNA extracted from mouse tail fibroblasts, and “pCX” means pCX-OKS-2A or pCX-cMyc, respectively. To do.

図1から、リポフェクション法及びエレクトロポレーション法、いずれの導入方法で初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞においても、外因性遺伝子であるマウスKlf4及びc−Myc遺伝子はインテグレーションされる場合とインテグレーションしない場合とがあることを確認した。   From FIG. 1, the mouse Klf4 and c-Myc genes, which are exogenous genes, are integrated and integrated in mouse tail fibroblasts into which the reprogramming factor has been introduced by either the lipofection method or the electroporation method. Confirmed that there is a case not to.

(7)初期化マーカー遺伝子発現の確認
次いで、初期化マーカー遺伝子の発現を確認するために、細胞からRNAを抽出し、RT−PCR法により、発現を確認した。
具体的には、まず、導入後136〜190日目又は導入後46〜56日目の各導入方法で形成されたマウス尾部線維芽細胞のコロニーからNucleoSpin RNAキット(TaKaRa社製)、又はMaxwell(登録商標)16LEV simplyRNA Cells and Tissue Kit(Promega社製)を用いて、製造業者が推奨する方法に従ってRNAを抽出した。次いで、抽出されたRNAを、PrimeScript(登録商標)RT−PCR Kit(TaKaRa社製)を用いて、逆転写反応を行った。次いで、PCRはKOD −Plus−(TOYOBO社製)で行った。初期化マーカー遺伝子として、c−Myc、Oct3/4、Sox2、Nanog、及びRex1遺伝子の5遺伝子について検出した。使用したプライマーの配列を以下の表2に示す。
(7) Confirmation of initialization marker gene expression Subsequently, in order to confirm the expression of the initialization marker gene, RNA was extracted from the cells, and the expression was confirmed by RT-PCR.
Specifically, first, a NucleoSpin RNA kit (manufactured by TaKaRa), or Maxwell (from the mouse tail fibroblasts colony formed by each of the introduction methods 136 to 190 days after introduction or 46 to 56 days after introduction, or Maxwell ( RNA was extracted according to the method recommended by the manufacturer using 16 LEV simple RNA Cells and Tissue Kit (manufactured by Promega). Subsequently, the extracted RNA was subjected to reverse transcription reaction using PrimeScript (registered trademark) RT-PCR Kit (manufactured by TaKaRa). Subsequently, PCR was performed with KOD-Plus- (manufactured by TOYOBO). As initialization marker genes, five genes, c-Myc, Oct3 / 4, Sox2, Nanog, and Rex1, were detected. The primer sequences used are shown in Table 2 below.

次いで、PCR産物をそれぞれ、アガロース電気泳動法により確認した。結果を図4(A)〜(C)に示す。図4(A)〜(C)において、コロニー1〜12、及び13〜20はリポフェクション法により核初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞のコロニーを用いた結果を示し、コロニー21〜24、及び25〜35、及び8はエレクトロポレーション法により期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞のコロニーを用いた結果を示す。また、「Fibroblasts cDNA」は、マウス尾部線維芽細胞から抽出された相補的DNAを意味し、「N.C.」はネガティブコントロールとして一緒にアガロース電気泳動を行った滅菌水を意味し、「P.C.」はポジティブコントロールとして一緒にアガロース電気泳動を行ったpCX−cMyc(cMyc)、pCX−OKS−2A(OCT3/4及びSox2)、並びにマウス尾部線維芽細胞から抽出されたDNA(Nanog及びRex1)を意味する。   Each PCR product was then confirmed by agarose electrophoresis. The results are shown in FIGS. 4 (A) to (C), colonies 1 to 12 and 13 to 20 show results using colonies of mouse tail fibroblasts into which a nuclear reprogramming factor has been introduced by the lipofection method, and colonies 21 to 24, And 25-35 and 8 show the result using the colony of the mouse | mouth tail fibroblast which introduce | transduced the staging factor by the electroporation method. “Fibroblasts cDNA” means complementary DNA extracted from mouse tail fibroblasts, “NC” means sterilized water subjected to agarose electrophoresis as a negative control, and “P "C." refers to pCX-cMyc (cMyc), pCX-OKS-2A (OCT3 / 4 and Sox2), which were subjected to agarose electrophoresis together as a positive control, and DNA extracted from mouse tail fibroblasts (Nanog and Rex1).

図4(A)〜(C)から、リポフェクション法により初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞では、全てのコロニーにおいて上記4種の初期化マーカー遺伝子のうち、少なくともいずれか1つの初期化マーカーが発現していた。また、エレクトロポレーション法により初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞では、コロニー25〜35において、上記4種の初期化マーカー遺伝子のうち、少なくともいずれか1つの初期化マーカーが発現していた。
さらに、リポフェクション法により初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞では、コロニー2、及びエレクトロポレーション法により初期化因子を導入したマウス尾部線維芽細胞では、コロニー27において、上記4種の初期化マーカー遺伝子のうち全ての発現が確認された。
以上のことから、10%FBS及び抗生物質(ペニシリン及びストレプトマイシン)含有DMEMを用いた培養において、フィーダー細胞を用いずに、簡便にiPS細胞を製造できることが確かめられた。
4 (A) to 4 (C), in mouse tail fibroblasts into which reprogramming factor was introduced by lipofection method, at least any one reprogramming marker among the above four reprogramming marker genes in all colonies. Was expressed. Further, in mouse tail fibroblasts into which an initialization factor was introduced by electroporation, colony 25-35 expressed at least one of the four types of initialization marker genes. .
Furthermore, in the mouse tail fibroblasts into which the reprogramming factor was introduced by the lipofection method, in colony 2, and in the mouse tail fibroblasts into which the reprogramming factor was introduced by the electroporation method, in colony 27, the above four types of reprogramming were performed. Expression of all of the marker genes was confirmed.
From the above, it was confirmed that iPS cells can be easily produced without using feeder cells in culture using DMEM containing 10% FBS and antibiotics (penicillin and streptomycin).

[実施例2]
(1)マウス尾部線維芽細胞の採取
実施例1の(1)と同様の方法を用いて、マウス尾部線維芽細胞を採取し、10%FBS及び抗生物質(ペニシリン及びストレプトマイシン)含有DMEMを用いた予め培養した。
[Example 2]
(1) Collection of mouse tail fibroblasts Using the same method as in (1) of Example 1, mouse tail fibroblasts were collected and DMEM containing 10% FBS and antibiotics (penicillin and streptomycin) was used. Cultured in advance.

(2)核初期化因子の導入
次いで、実施例1の(2)と同様の方法を用いて、Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc−Mycを搭載した2つのプラスミドベクター(pCX−OKS−2A 1.0μg、及びpCX−cMyc 1.0μg)(addgene社製)を、Nucleofector(Lonza社製)を用いたエレクトロポレーション法により導入した。
(2) Introduction of nuclear reprogramming factor Next, using the same method as (2) of Example 1, two plasmid vectors (pCX-OKS-) loaded with Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc were used. 2A 1.0 μg and pCX-cMyc 1.0 μg) (manufactured by addgene) were introduced by an electroporation method using Nucleofector (manufactured by Lonza).

(3)細胞の培養
次いで、導入後のマウス尾部線維芽細胞を、フィーダー細胞を用いずに、150mmシャーレに50×10細胞ずつ播種した。培地としては、白血病抑制因子(leukemia inhibiting factor;LIF)不含(−)又は含有(+)DMEM(10%FBS及び抗生物質(ペニシリン/ストレプトマイシン)含有)を用いた。また、培養条件は、37℃、10%酸素濃度、5%二酸化炭素濃度で行った。LIF(−)のDMEMを用いた細胞については、初期化因子の導入から33日目まで、LIF(+)のDMEMを用いた細胞については、初期化因子の導入から43日目まで培養を行った。
(3) Cell Culture Next, the mouse tail fibroblasts after introduction were seeded in a 150 mm petri dish at 50 × 10 4 cells without using feeder cells. As the medium, leukemia inhibitory factor (LIF) -free (-) or contained (+) DMEM (containing 10% FBS and antibiotics (penicillin / streptomycin)) was used. The culture conditions were 37 ° C., 10% oxygen concentration, and 5% carbon dioxide concentration. The cells using LIF (−) DMEM were cultured from the introduction of reprogramming factor to day 33, and the cells using LIF (+) DMEM were cultured from the introduction of reprogramming factor to day 43. It was.

(4)アルカリフォスファターゼ染色法による未分化状態の確認
次いで、初期化因子の導入から33日目のLIF(−)のDMEMを用いて培養した細胞、及び初期化因子の導入から43日目のLIF(+)のDMEMを用いて培養した細胞について、実施例1の(5)と同様の方法を用いて、アルカリフォスファターゼ染色を行った。結果を図5に示す。
(4) Confirmation of undifferentiated state by alkaline phosphatase staining method Next, cells cultured using DMEM of LIF (−) on day 33 after introduction of reprogramming factor, and LIF on day 43 after introduction of reprogramming factor The cells cultured using (+) DMEM were subjected to alkaline phosphatase staining using the same method as in Example 1, (5). The results are shown in FIG.

図5から、LIF(−)及びLIF(+)のDMEM、いずれの培地を用いて培養したマウス尾部線維芽細胞においても、未分化状態が保たれていることが確認された。   FIG. 5 confirmed that the undifferentiated state was maintained in mouse tail fibroblasts cultured using either LIF (−) or LIF (+) DMEM and any medium.

本発明によれば、フィーダー細胞を用いずに、簡便に人工多能性幹細胞を製造することができる。また、フィーダー細胞を使用しないことから、夾雑物の混入が少なく、臨床使用に適している。   According to the present invention, artificial pluripotent stem cells can be easily produced without using feeder cells. Moreover, since no feeder cells are used, there is little contamination and it is suitable for clinical use.

Claims (7)

体細胞から人工多能性幹細胞を製造する方法であって、
核初期化因子を体細胞に導入し、フィーダー細胞を用いず、低酸素環境下にて培養する培養工程を備え、
前記培養工程において、
塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの無機塩と、
L−アルギニン、L−システイン、L−グルタミン、L−グリシン、L−ヒスチジン、L−イソロイシン、L−ロイシン、L−リジン、L−メチオニン、L−フェニルアラニン、L−セリン、L−スレオニン、L−トリプトファン、L−チロシン、及びL−バリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸と、
塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つのビタミンと、
D−グルコースと、
フェノールレッドナトリウムと、
ピルビン酸ナトリウムと、
抗生物質と、
血清と、を含む培地を用いることを特徴とする製造方法。
A method for producing induced pluripotent stem cells from somatic cells,
Introducing a nuclear reprogramming factor into somatic cells, without using feeder cells, and culturing in a hypoxic environment,
In the culturing step,
At least one inorganic salt selected from the group consisting of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate;
L-arginine, L-cysteine, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-serine, L-threonine, L- At least one amino acid selected from the group consisting of tryptophan, L-tyrosine, and L-valine;
At least one vitamin selected from the group consisting of choline chloride, folic acid, myo-inositol, niacinamide, hemi-calcium D-pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine;
D-glucose,
Phenol red sodium,
Sodium pyruvate,
Antibiotics,
A production method comprising using a medium containing serum.
前記核初期化因子がOctファミリー遺伝子、Klfファミリー遺伝子、及びSoxファミリー遺伝子である請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the nuclear reprogramming factor is an Oct family gene, a Klf family gene, and a Sox family gene. 前記体細胞が線維芽細胞である請求項1又は2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the somatic cells are fibroblasts. 前記培養工程において、酸素濃度が10%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the culturing step, the oxygen concentration is 10%. 前記培地中のD−グルコース濃度が0.5g/L以上2g/L以下である請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 4, wherein the D-glucose concentration in the medium is 0.5 g / L or more and 2 g / L or less. 人工多能性幹細胞を未分化のまま培養するための培地であって、
塩化カルシウム、硫酸第二鉄水和物、無水硫酸マグネシウム、塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、及び無水リン酸一ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの無機塩と、
アルギニン、システイン、グルタミン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシン、及びバリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアミノ酸と、
塩化コリン、葉酸、myo−イノシトール、ナイアシンアミド、D−パントテン酸ヘミカルシウム、ピリドキシン、リボフラビン、及びチアミンからなる群から選ばれる少なくとも一つのビタミンと、
D−グルコースと、
フェノールレッドナトリウムと、
ピルビン酸ナトリウムと、
抗生物質と、
血清と、を含むことを特徴とする培地。
A medium for culturing induced pluripotent stem cells in an undifferentiated state,
At least one inorganic salt selected from the group consisting of calcium chloride, ferric sulfate hydrate, anhydrous magnesium sulfate, potassium chloride, sodium bicarbonate, sodium chloride, and anhydrous monosodium phosphate;
At least one amino acid selected from the group consisting of arginine, cysteine, glutamine, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, serine, threonine, tryptophan, tyrosine, and valine;
At least one vitamin selected from the group consisting of choline chloride, folic acid, myo-inositol, niacinamide, hemi-calcium D-pantothenate, pyridoxine, riboflavin, and thiamine;
D-glucose,
Phenol red sodium,
Sodium pyruvate,
Antibiotics,
And a serum.
前記培地中のD−グルコース濃度が0.5g/L以上2g/L以下である請求項6に記載の培地。   The medium according to claim 6, wherein the D-glucose concentration in the medium is 0.5 g / L or more and 2 g / L or less.
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