JP2018508207A - 多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用 - Google Patents

多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用 Download PDF

Info

Publication number
JP2018508207A
JP2018508207A JP2017543392A JP2017543392A JP2018508207A JP 2018508207 A JP2018508207 A JP 2018508207A JP 2017543392 A JP2017543392 A JP 2017543392A JP 2017543392 A JP2017543392 A JP 2017543392A JP 2018508207 A JP2018508207 A JP 2018508207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cells
human
hepatocyte
population
laminin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017543392A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6840084B2 (ja
JP2018508207A5 (ja
Inventor
ウイ グエン,トゥアン
ウイ グエン,トゥアン
フーリエ,アンジェリーク
Original Assignee
インセルム(インスティテュート ナショナル デ ラ サンテ エ デ ラ リシェルシェ メディカル)
インセルム(インスティテュート ナショナル デ ラ サンテ エ デ ラ リシェルシェ メディカル)
ユニバーシティ デ ナント
ユニバーシティ デ ナント
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52598699&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2018508207(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by インセルム(インスティテュート ナショナル デ ラ サンテ エ デ ラ リシェルシェ メディカル), インセルム(インスティテュート ナショナル デ ラ サンテ エ デ ラ リシェルシェ メディカル), ユニバーシティ デ ナント, ユニバーシティ デ ナント filed Critical インセルム(インスティテュート ナショナル デ ラ サンテ エ デ ラ リシェルシェ メディカル)
Publication of JP2018508207A publication Critical patent/JP2018508207A/ja
Publication of JP2018508207A5 publication Critical patent/JP2018508207A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6840084B2 publication Critical patent/JP6840084B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/067Hepatocytes
    • C12N5/0672Stem cells; Progenitor cells; Precursor cells; Oval cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/067Hepatocytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2500/00Specific components of cell culture medium
    • C12N2500/98Xeno-free medium and culture conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/115Basic fibroblast growth factor (bFGF, FGF-2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/119Other fibroblast growth factors, e.g. FGF-4, FGF-8, FGF-10
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/12Hepatocyte growth factor [HGF]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/155Bone morphogenic proteins [BMP]; Osteogenins; Osteogenic factor; Bone inducing factor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/16Activin; Inhibin; Mullerian inhibiting substance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/20Cytokines; Chemokines
    • C12N2501/237Oncostatin M [OSM]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/40Regulators of development
    • C12N2501/415Wnt; Frizzeled
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/70Enzymes
    • C12N2501/72Transferases [EC 2.]
    • C12N2501/727Kinases (EC 2.7.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2506/00Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells
    • C12N2506/45Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from artificially induced pluripotent stem cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2533/00Supports or coatings for cell culture, characterised by material
    • C12N2533/50Proteins
    • C12N2533/52Fibronectin; Laminin

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

本発明は、肝細胞分化のためのマトリックスとしてのラミニン(LN)の使用に関する。本発明はまた、肝細胞分化を誘導するための方法であって、(i)ヒト多能性細胞の集団を提供するステップと、(ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、(iii)前記ヒトDE細胞の集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、(iv)任意選択で、前記ヒト肝芽細胞様細胞の集団を肝成熟培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、を含む方法に関する。本発明はさらに、本発明の方法によって取得されたヒト肝芽細胞様細胞またはヒト胎児肝細胞様細胞の集団に関する。本発明は、さらに、人体の治療方法における使用のための、HNF4αを発現し、かつ実質的にAFPを発現するヒト肝芽細胞様細胞の集団に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、細胞分化および細胞療法の分野に関する。
その発見以来、ヒト誘導性多能性細胞(hiPSC)およびヒト胚性幹細胞(hESC)は、病変細胞を置換するための身体の任意の分化した細胞の再生可能な供給源として重点的に研究されてきた(非特許文献1、非特許文献2)。重度の心臓病(非特許文献3)、神経疾患(非特許文献4)、肝疾患(非特許文献5)、網膜疾患(非特許文献6)、糖尿病(非特許文献7、非特許文献8)のような広範囲の疾患の治療が想定されてきた。
肝疾患は世界中の何百万人もの人々が罹患する。今日まで、肝臓移植は、重度の代謝性肝障害を有する患者の唯一の治癒的選択肢である。欧米では、約3万7000人の患者が肝臓移植待機リストに掲載される。欧州で年間5500件を超える肝臓移植が行われ、遺伝性代謝疾患は適応症の26%を占めている(European Liver Transplant Registry)。しかしながら、肝臓待機リストの患者の3分の1未満が毎年肝臓移植を受けることができ、肝臓移植の待機リストに掲載されつつ死亡する患者の数(約10%)は、ドナー臓器の不足の結果、過去数年間で増加している。
過去15年間に、死体の肝臓から単離した肝細胞を患者の肝臓に移植することは、特に肝機能が維持され、単一の酵素的欠損が存在する先天性代謝疾患のための肝臓移植の臨床的代替手段として現れた(非特許文献9、非特許文献10)。移植されたヒト肝細胞の代謝機能の明確な証拠は、I型クリグラー−ナジャー(CN1)患者で初めて実証された(非特許文献11)。細胞移植後、患者の臨床状態および生活の質は、5%のUGT1A1活性の回復により改善され、ビリルビン血症および光線療法の処置の50%の減少をもたらした。この精査研究は、主にCN1および尿素サイクル障害を伴う遺伝性代謝性肝疾患に罹患した40人を超える患者の治療の活路を見出し、糖原病I型、乳児レフサム病、進行性II型家族性肝内胆汁うっ滞およびVII型血友病の治療にも活路を見出した(非特許文献9)。肝細胞移植は、一部の子供が肝臓移植を待つ間に新たな神経損傷を避けることを可能にした。比較的少量の注入肝細胞(1.5〜2×109細胞)は、一部の罹患患者の代謝欠損を改善するのに十分であった。しかしながら、長期間の安定化効果は、反復的な細胞注入を確実に必要とする(非特許文献12)。このアプローチは、臨床的な実施におけるその一般的かつ日常的な使用のための他の重大な制限を受ける。利用可能な肝臓移植は、肝臓移植のために優先順位付けされ、最低限度の品質のもののみが肝細胞単離のために使用される。これにより、単離された肝細胞はさまざまな品質および量である。それらは急速に脱分化し、培養で増殖することができず、凍結保存によく耐えることがない。まとめると、これらの制限は、機能性ヒト肝細胞の他の供給源を探索する必要性を強調する。
ここ数年の間、いくつかのグループは、肝臓胚発生段階を模倣する多様な培養条件を用いて、hESCおよびhiPSCの肝細胞様細胞(HLC)へのin vitro分化を報告した(非特許文献5、非特許文献13〜21)。HLCは完全に成熟した肝細胞の機能を示さなかったが、例えばAFPを発現する胎児ヒト肝細胞に近い表現型を有していた(非特許文献22)。構成的受容性である肝臓傷害および再生刺激を誘導するためにウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベータを過剰発現するマウスのような、移植された肝細胞に対して選択的な増殖の利点をもたらすために化学的損傷、放射線照射または遺伝子操作された免疫不全動物の肝臓に、それらを移植することができ、移植後に肝機能をある程度延長し、かつ維持することができた(非特許文献5、非特許文献14、非特許文献17、非特許文献23〜25、非特許文献60)。
いくつかの研究は、HLCの治療可能性を調べ、化学的に誘導された致死的な肝不全の様々なマウスモデルの治療に成功した(非特許文献26〜33)。それにもかかわらず、肝臓は内在性肝細胞から再生する顕著な能力を有する。それにより、急性肝不全からマウスを救出するには、HLCによる肝代謝機能の一時的な支援で十分である。対照的に、遺伝性肝疾患の治療のためには、HLCは、in vivoで完全に分化し、長期間機能して、罹患動物において欠損する成熟肝代謝機能を発現しなければならない。これまで、移植されたHLCがレシピエント肝臓において選択的な生存および増殖の利点を有さないヒト遺伝性肝疾患のモデル動物における代謝矯正の成功はいまだ実証されていない。
CN1の動物であるGunnラットは、UGT1A1に自然変異を有し、出生直後にUGT1A1活性の完全消失と高ビリルビン血症とを生じる。胆汁中に抱合ビリルビンが全く存在しないことは、UGT1A1活性の回復を評価するための容易で明瞭で感度の高い読み出しを提供する。したがって、Gunnラットは、移植された肝細胞のin vivoでの肝細胞成熟および治療可能性を追跡するための貴重かつ便利なモデルを構成する。CN1患者の場合と同様に、肝細胞移植後のUGT1A1活性の部分的修復は、有意な代謝矯正をもたらす(非特許文献37〜39)。
臨床使用のためにHLCを検討する前に、GMP(Good Manufacturing Practices)適合性である肝細胞分化プロトコールを用いてHLCを製造することも重要な問題である。現行の肝細胞分化のプロトコールは、フィーダー細胞−培養上清、血清、(マトリゲル(商標)のような)動物由来のマトリックス、マウスフィーダー細胞、肝細胞分化を改善するためのウイルスベクター、またはGMPで利用できない小分子を共通して含んだ(非特許文献15、非特許文献34〜36)。これらのすべてが、結果として得られる組織を将来の臨床応用と不適合であるものとする未知の因子の源である。
したがって、同種異系細胞療法のためのヒト肝細胞の臨床的要求が存在する。多能性幹細胞は、移植可能なHLCの再生可能な供給源として集中的に研究されている。しかしながら、常在げっ歯類肝細胞において、HLCが移植された細胞の選択的な増殖の利点がない場合に、遺伝性代謝性肝疾患を治療することができることの実証は、いまだ待たれている。さらに、これまでに生成されたHLCは、臨床応用には不適切なプロトコールを使用して製造された。
最近、ラミニン−521(LN−521)およびラミニン−111(LN−111)のようなラミニンは、細胞培養のための関連マトリックスとして、より詳細には、多能性細胞またはHLCのような目的の細胞の長期in vitro培養の機能特性を維持するための関連マトリックスとして記載されているが、ラミニンが肝細胞分化を誘導および/または改善するのに有用であるとは開示も示唆もまったくなされていなかった。さらに、単独で使用されるラミニンマトリックスが多能性幹細胞株からの肝細胞分化の開始およびその後に続く肝細胞分化を支持し得ることを示唆する研究はなかった。
したがって、国際特許出願WO2012/080844は、ラミニン−521の新規使用に関する。実際、ラミニン−521は、幹細胞のin vitroでの多能性を維持し、自己再生を可能にし、ヒト胚性幹細胞の単細胞生存を可能にすることができる。多能性ヒト胚性幹細胞を、分化阻害剤またはフィーダー細胞の非存在下で組換えラミニン−521でコーティングしたプレート上で培養すると、胚性幹細胞は増殖し、それらの多能性を維持する。
さらに、ヒト肝芽細胞様細胞は、マトリゲルコーティングされたディッシュ上の多能性細胞から最初に生成され(肝細胞分化の誘導)、次にラミニン−111コーティングされたディッシュ上で培養し、肝細胞様細胞と胆管細胞様細胞の両方に分化する潜在的能力を維持しつつ3ヶ月を超えて増殖させることができることが示されている(非特許文献36)。
驚くべきことに、本出願人は、肝細胞様細胞分化におけるLN−111およびLN−521の新規な役割を発見した。LN−521のこの新規な役割は、WO2012/080844に記載されている多能性維持の役割とは反対のものである。
この出願全般にわたる様々な参考文献は、本発明が関係する技術水準を記載する。これらの参考文献の開示は、参照により本開示に組み込まれる。
K. Takahashi、 K. Tanabe、 M. Ohnuki、 M. Narita、 T. Ichisaka、 K. Tomoda、 S. Yamanaka、 Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors、 Cell、 131(2007)861−872. J. Yu、 M.A. Vodyanik、 K. Smuga−Otto、 J. Antosiewicz−Bourget、 J.L. Frane、 S. Tian、 J. Nie、 G.A. Jonsdottir、 V. Ruotti、 R. Stewart、 Slukvin, II、 J.A. Thomson、 Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells、 Science、318(2007)1917−1920. P. Menasche、 V. Vanneaux、 J.R. Fabreguettes、 A. Bel、 L. Tosca、 S. Garcia、 V. Bellamy、 Y. Farouz、 J. Pouly、 O. Damour、 M.C. Perier、 M. Desnos、 A. Hagege、 O. Agbulut、 P. Bruneval、 G. Tachdjian、 J.H. Trouvin、 J. Larghero、 Towards a clinical use of human embryonic stem cell−derived cardiac progenitors: a translational experience、 European heart journal、(2014). S. Nedelec、 B. Onteniente、 M. Peschanski、 C. Martinat、 Genetically−modified human pluripotent stem cells: new hopes for the understanding and the treatment of neurological diseases?、 Curr Gene Ther、13(2013)111−119. N. Dianat、 C. Steichen、 L. Vallier、 A. Weber、 A. Dubart−Kupperschmitt、 Human pluripotent stem cells for modelling human liver diseases and cell therapy、 Curr Gene Ther、 13(2013)120−132. S.D. Schwartz、 C.D. Regillo、 B.L. Lam、 D. Eliott、 P.J. Rosenfeld、 N.Z. Gregori、 J.P. Hubschman、 J.L. Davis、 G. Heilwell、 M. Spirn、 J. Maguire、 R. Gay、 J. Bateman、 R.M. Ostrick、 D. Morris、 M. Vincent、 E. Anglade、 L.V. Del Priore、 R. Lanza、 Human embryonic stem cell−derived retinal pigment epithelium in patients with age−related macular degeneration and Stargardt′s macular dystrophy: follow−up of two open−label phase 1/2 studies、 Lancet、 (2014). F.W. Pagliuca、 J.R. Millman、 M. Gurtler、 M. Segel、 A. Van Dervort、 J.H. Ryu、 Q.P. Peterson、 D. Greiner、 D.A. Melton、 Generation of functional human pancreatic beta cells in vitro、 Cell、 159(2014)428−439. A. Rezania、 J.E. Bruin、 P. Arora、 A. Rubin、 I. Batushansky、 A. Asadi、 S. O′Dwyer、 N. Quiskamp、 M. Mojibian、 T. Albrecht、 Y.H. Yang、 J.D. Johnson、 T.J. Kieffer、 Reversal of diabetes with insulin−producing cells derived in vitro from human pluripotent stem cells、 Nat Biotechnol、 32(2014)1121−1133. A. Dhawan、 J. Puppi、 R.D. Hughes、 R.R. Mitry、 Human hepatocyte transplantation: current experience and future challenges、 Nat Rev Gastroenterol Hepatol、 7(2010)288−298. J.H. Waelzlein、 J. Puppi、 A. Dhawan、 Hepatocyte transplantation for correction of inborn errors of metabolism、 Current opinion in nephrology and hypertension、 18(2009)481−488. I.J. Fox、 J.R. Chowdhury、 S.S. Kaufman、 T.C. Goertzen、 N.R. Chowdhury、 P.I. Warkentin、 K. Dorko、 B.V. Sauter、 S.C. Strom、 Treatment of the Crigler−Najjar syndrome type I with hepatocyte transplantation、 N Engl J Med、 338(1998)1422−1426. C. Ribes−Koninckx、 E.P. Ibars、 M.A. Agrasot、 A. Bonora−Centelles、 B.P. Miquel、 J.J. Vila Carbo、 E.D. Aliaga、 J.M. Pallardo、 M.J. Gomez−Lechon、 J.V. Castell、 Clinical outcome of hepatocyte transplantation in four pediatric patients with inherited metabolic diseases、 Cell Transplant、 21(2012)2267−2282. K. Takayama、 Y. Morisaki、 S. Kuno、 Y. Nagamoto、 K. Harada、 N. Furukawa、 M. Ohtaka、 K. Nishimura、 K. Imagawa、 F. Sakurai、 M. Tachibana、 R. Sumazaki、 E. Noguchi、 M. Nakanishi、 K. Hirata、 K. Kawabata、 H. Mizuguchi、 Prediction of interindividual differences in hepatic functions and drug sensitivity by using human iPS−derived hepatocytes、 Proc Natl Acad Sci U S A、 111(2014)16772−16777. A. Carpentier、 A. Tesfaye、 V. Chu、 I. Nimgaonkar、 F. Zhang、 S.B. Lee、 S.S. Thorgeirsson、 S.M. Feinstone、 T.J. Liang、 Engrafted human stem cell−derived hepatocytes establish an infectious HCV murine model、 J Clin Invest、 124(2014)4953−4964. S. Gerbal−Chaloin、 N. Funakoshi、 A. Caillaud、 C. Gondeau、 B. Champon、 K. Si−Tayeb、 Human Induced Pluripotent Stem Cells in Hepatology: Beyond the Proof of Concept、 Am J Pathol、 184(2014)332−347. M. Kajiwara、 T. Aoi、 K. Okita、 R. Takahashi、 H. Inoue、 N. Takayama、 H. Endo、 K. Eto、 J. Toguchida、 S. Uemoto、 S. Yamanaka、 Donor−dependent variations in hepatic differentiation from human−induced pluripotent stem cells、 Proc Natl Acad Sci U S A、 109(2012)12538−12543. H. Basma、 A. Soto−Gutierrez、 G.R. Yannam、 L. Liu、 R. Ito、 T. Yamamoto、 E. Ellis、 S.D. Carson、 S. Sato、 Y. Chen、 D. Muirhead、 N. Navarro−Alvarez、 R.J. Wong、 J. Roy−Chowdhury、 J.L. Platt、 D.F. Mercer、 J.D. Miller、 S.C. Strom、 N. Kobayashi、 I.J. Fox、 Differentiation and transplantation of human embryonic stem cell−derived hepatocytes、 Gastroenterology、 136(2009)990−999. J. Cai、 Y. Zhao、 Y. Liu、 F. Ye、 Z. Song、 H. Qin、 S. Meng、 Y. Chen、 R. Zhou、 X. Song、 Y. Guo、 M. Ding、 H. Deng、 Directed differentiation of human embryonic stem cells into functional hepatic cells、 Hepatology、 45(2007)1229−1239. D.C. Hay、 J. Fletcher、 C. Payne、 J.D. Terrace、 R.C. Gallagher、 J. Snoeys、 J.R. Black、 D. Wojtacha、 K. Samuel、 Z. Hannoun、 A. Pryde、 C. Filippi、 I.S. Currie、 S.J. Forbes、 J.A. Ross、 P.N. Newsome、 J.P. Iredale、 Highly efficient differentiation of hESCs to functional hepatic endoderm requires ActivinA and Wnt3a signaling、 Proc Natl Acad Sci U S A、 105(2008)12301−12306. K. Si−Tayeb、 F.K. Noto、 M. Nagaoka、 J. Li、 M.A. Battle、 C. Duris、 P.E. North、 S. Dalton、 S.A. Duncan、 Highly efficient generation of human hepatocyte−like cells from induced pluripotent stem cells、 Hepatology、 51(2010)297−305. G.J. Sullivan、 D.C. Hay、 I.H. Park、 J. Fletcher、 Z. Hannoun、 C.M. Payne、 D. Dalgetty、 J.R. Black、 J.A. Ross、 K. Samuel、 G. Wang、 G.Q. Daley、 J.H. Lee、 G.M. Church、 S.J. Forbes、 J.P. Iredale、 I. Wilmut、 Generation of functional human hepatic endoderm from human induced pluripotent stem cells、 Hepatology, 51(2010)329−335. M. Baxter、 S. Withey、 S. Harrison、 C.P. Segeritz、 F. Zhang、 R. Atkinson−Dell、 C. Rowe、 D.T. Gerrard、 R. Sison−Young、 R. Jenkins、 J. Henry、 A.A. Berry、 L. Mohamet、 M. Best、 S.W. Fenwick、 H. Malik、 N.R. Kitteringham、 C.E. Goldring、 K.P. Hanley、 L. Vallier、 N.A. Hanley、 Phenotypic and functional analyses show stem cell−derived hepatocyte−like cells better mimic fetal rather than adult hepatocytes、 J Hepatol、(2014). K.M. Loh、 L.T. Ang、 J. Zhang、 V. Kumar、 J. Ang、 J.Q. Auyeong、 K.L. Lee、 S.H. Choo、 C.Y. Lim、 M. Nichane、 J. Tan、 M.S. Noghabi、 L. Azzola、 E.S. Ng、 J. Durruthy−Durruthy、 V. Sebastiano、 L. Poellinger、 A.G. Elefanty、 E.G. Stanley、 Q. Chen、 S. Prabhakar、 I.L. Weissman、 B. Lim、 Efficient endoderm induction from human pluripotent stem cells by logically directing signals controlling lineage bifurcations、 Cell stem cell、 14(2014)237−252. K. Yusa、 S.T. Rashid、 H. Strick−Marchand、 I. Varela、 P.Q. Liu、 D.E. Paschon、 E. Miranda、 A. Ordonez、 N.R. Hannan、 F.J. Rouhani、 S. Darche、 G. Alexander、 S.J. Marciniak、 N. Fusaki、 M. Hasegawa、 M.C. Holmes、 J.P. Di Santo、 D.A. Lomas、 A. Bradley、 L. Vallier、 Targeted gene correction of alpha1−antitrypsin deficiency in induced pluripotent stem cells、 Nature、 478(2011)391−394. S.E. Kim、 S.Y. An、 D.H. Woo、 J. Han、 J.H. Kim、 Y.J. Jang、 J.S. Son、 H. Yang、 Y.P. Cheon、 J.H. Kim、 Engraftment potential of spheroid−forming hepatic endoderm derived from human embryonic stem cells、 Stem cells and development、 22(2013)1818−1829. S. Asgari、 M. Moslem、 K. Bagheri−Lankarani、 B. Pournasr、 M. Miryounesi、 H. Baharvand、 Differentiation and transplantation of human induced pluripotent stem cell−derived hepatocyte−like cells、 Stem cell reviews、 9(2013)493−504. M. Vosough、 E. Omidinia、 M. Kadivar、 M.A. Shokrgozar、 B. Pournasr、 N. Aghdami、 H. Baharvand、 Generation of Functional Hepatocyte−Like Cells from Human Pluripotent Stem Cells in a Scalable Suspension Culture、 Stem cells and development、 22(2013)2693−2705. T. Takebe、 K. Sekine、 M. Enomura、 H. Koike、 M. Kimura、 T. Ogaeri、 R.R. Zhang、 Y. Ueno、 Y.W. Zheng、 N. Koike、 S. Aoyama、 Y. Adachi、 H. Taniguchi、 Vascularized and functional human liver from an iPSC−derived organ bud transplant、 Nature、 499(2013)481−484. Y.F. Chen、 C.Y. Tseng、 H.W. Wang、 H.C. Kuo、 V.W. Yang、 O.K. Lee、 Rapid generation of mature hepatocyte−like cells from human induced pluripotent stem cells by an efficient three−step protocol、 Hepatology、 55(2012)1193−1203. H.Y. Li、 Y. Chien、 Y.J. Chen、 S.F. Chen、 Y.L. Chang、 C.H. Chiang、 S.Y. Jeng、 C.M. Chang、 M.L. Wang、 L.K. Chen、 S.I. Hung、 T.I. Huo、 S.D. Lee、 S.H. Chiou、 Reprogramming induced pluripotent stem cells in the absence of c−Myc for differentiation into hepatocyte−like cells、 Biomaterials、 32(2011)5994−6005. H. Liu、 Y. Kim、 S. Sharkis、 L. Marchionni、 Y.Y. Jang、 In vivo liver regeneration potential of human induced pluripotent stem cells from diverse origins、 Science translational medicine、 3(2011)82ra39. S. Agarwal、 K.L. Holton、 R. Lanza、 Efficient differentiation of functional hepatocytes from human embryonic stem cells、 Stem Cells、 26(2008)1117−1127. A. Soto−Gutierrez、 N. Kobayashi、 J.D. Rivas−Carrillo、 N. Navarro−Alvarez、 D. Zhao、 T. Okitsu、 H. Noguchi、 H. Basma、 Y. Tabata、 Y. Chen、 K. Tanaka、 M. Narushima、 A. Miki、 T. Ueda、 H.S. Jun、 J.W. Yoon、 J. Lebkowski、 N. Tanaka、 I.J. Fox、 Reversal of mouse hepatic failure using an implanted liver−assist device containing ES cell−derived hepatocytes、 Nat Biotechnol、 24(2006)1412−1419. D.R. Berger、 B.R. Ware、 M.D. Davidson、 S.R. Allsup、 S.R. Khetani、 Enhancing the functional maturity of iPSC−derived human hepatocytes via controlled presentation of cell−cell interactions in vitro、 Hepatology、 (2014). K.G. Chen、 B.S. Mallon、 R.D. McKay、 P.G. Robey、 Human pluripotent stem cell culture: considerations for maintenance、 expansion、 and therapeutics、 Cell stem cell、 14(2014)13−26. K. Takayama、 Y. Nagamoto、 N. Mimura、 K. Tashiro、 F. Sakurai、 M. Tachibana、 T. Hayakawa、 K. Kawabata、 H. Mizuguchi、 Long−Term Self−Renewal of Human ES/iPS−Derived Hepatoblast−like Cells on Human Laminin 111−Coated Dishes、 Stem cell reports、 1(2013)322−335. J. Birraux、 O. Menzel、 B. Wildhaber、 C. Jond、 T.H. Nguyen、 C. Chardot、 A step toward liver gene therapy: efficient correction of the genetic defect of hepatocytes isolated from a patient with Crigler−Najjar syndrome type 1 with lentiviral vectors、 Transplantation、 87(2009)1006−1012. P.A. Lysy、 M. Najimi、 X. Stephenne、 A. Bourgois、 F. Smets、 E.M. Sokal、 Liver cell transplantation for Crigler−Najjar syndrome type I: update and perspectives、 World J Gastroenterol、 14(2008)3464−3470. T.H. Nguyen、 N. Ferry、 Gene therapy for liver enzyme deficiencies: What have we learned from models for Crigler−Najjar and Tyrosinemia、 Expert Rev Gastroenterol Hepatol、 1(2007)155−177. N.R. Hannan、 C.P. Segeritz、 T. Touboul、 L. Vallier、 Production of hepatocyte−like cells from human pluripotent stem cells、 Nature protocols、 8(2013)430−437. P. Ekblom、 P. Lonai、 J.F. Talts、 Expression and biological role of laminin−1、 Matrix Biol、 22(2003)35−47. S. Pauklin、 L. Vallier、 The cell−cycle state of stem cells determines cell fate propensity、 Cell、 155(2013)135−147. T. Touboul、 N.R. Hannan、 S. Corbineau、 A. Martinez、 C. Martinet、 S. Branchereau、 S. Mainot、 H. Strick−Marchand、 R. Pedersen、 J. Di Santo、 A. Weber、 L. Vallier、 Generation of functional hepatocytes from human embryonic stem cells under chemically defined conditions that recapitulate liver development、 Hepatology、 51(2010)1754−1765. G. Lanzoni、 T. Oikawa、 Y. Wang、 C.B. Cui、 G. Carpino、 V. Cardinale、 D. Gerber、 M. Gabriel、 J. Dominguez−Bendala、 M.E. Furth、 E. Gaudio、 D. Alvaro、 L. Inverardi、 L.M. Reid、 Concise review: clinical programs of stem cell therapies for liver and pancreas、 Stem Cells、 31(2013)2047−2060. S.N. de Wildt、 G.L. Kearns、 J.S. Leeder、 J.N. van den Anker、 Cytochrome P450 3A: ontogeny and drug disposition、 Clinical pharmacokinetics、 37(1999)485−505. R.L. Gieseck Iii、 N.R. Hannan、 R. Bort、 N.A. Hanley、 R.A. Drake、 G.W. Cameron、 T.A. Wynn、 L. Vallier、 Maturation of Induced Pluripotent Stem Cell Derived Hepatocytes by 3D−Culture、 PloS one、 9(2014)e86372. T.H. Nguyen、 J. Birraux、 B. Wildhaber、 A. Myara、 F. Trivin、 C. Le Coultre、 D. Trono、 C. Chardot、 Ex vivo lentivirus transduction and immediate transplantation of uncultured hepatocytes for treating hyperbilirubinemic Gunn rat、 Transplantation、 82(2006)794−803. T.H. Nguyen、 J. Oberholzer、 J. Birraux、 P. Majno、 P. Morel、 D. Trono、 Highly efficient lentiviral vector−mediated transduction of nondividing、 fully reimplantable primary hepatocytes、 Mol Ther、 6(2002)199−209. S. Gupta、 P. Rajvanshi、 R. Sokhi、 S. Slehria、 A. Yam、 A. Kerr、 P.M. Novikoff、 Entry and integration of transplanted hepatocytes in rat liver plates occur by disruption of hepatic sinusoidal endothelium、 Hepatology、 29(1999)509−519. C. Guha、 A. Sharma、 S. Gupta、 A. Alfieri、 G.R. Gorla、 S. Gagandeep、 R. Sokhi、 N. Roy−Chowdhury、 K.E. Tanaka、 B. Vikram、 J. Roy−Chowdhury、 Amelioration of radiation−induced liver damage in partially hepatectomized rats by hepatocyte transplantation、 Cancer Res、 59(1999)5871−5874. T.H. Nguyen、 M. Bellodi−Privato、 D. Aubert、 V. Pichard、 A. Myara、 D. Trono、 N. Ferry、 Therapeutic lentivirus−mediated neonatal in vivo gene therapy in hyperbilirubinemic Gunn rats、 Mol Ther、 12(2005)852−859. T. Cantz、 D.M. Zuckerman、 M.R. Burda、 M. Dandri、 B. Goricke、 S. Thalhammer、 W.M. Heckl、 M.P. Manns、 J. Petersen、 M. Ott、 Quantitative gene expression analysis reveals transition of fetal liver progenitor cells to mature hepatocytes after transplantation in uPA/RAG−2 mice、 Am J Pathol、 162(2003)37−45. J.S. Sandhu、 P.M. Petkov、 M.D. Dabeva、 D.A. Shafritz、 Stem cell properties and repopulation of the rat liver by fetal liver epithelial progenitor cells、 Am J Pathol、 159(2001)1323−1334. S. Zhu、 M. Rezvani、 J. Harbell、 A.N. Mattis、 A.R. Wolfe、 L.Z. Benet、 H. Willenbring、 S. Ding、 Mouse liver repopulation with hepatocytes generated from human fibroblasts、 Nature、 508(2014)93−97. J.E. Allain、 I. Dagher、 D. Mahieu−Caputo、 N. Loux、 M. Andreoletti、 K. Westerman、 P. Briand、 D. Franco、 P. Leboulch、 A. Weber、 Immortalization of a primate bipotent epithelial liver stem cell、 Proc Natl Acad Sci U S A、 99(2002)3639−3644. J.P. Delgado、 V. Vanneaux、 J. Branger、 T. Touboul、 L. Sentilhes、 S. Mainot、 P. Lainas、 P. Leclerc、 G. Uzan、 D. Mahieu−Caputo、 A. Weber、 The role of HGF on invasive properties and repopulation potential of human fetal hepatic progenitor cells、 Exp Cell Res、 315(2009)3396−3405. D. Mahieu−Caputo、 J.E. Allain、 J. Branger、 A. Coulomb、 J.P. Delgado、 M. Andreoletti、 S. Mainot、 R. Frydman、 P. Leboulch、 J.P. Di Santo、 F. Capron、 A. Weber、 Repopulation of athymic mouse liver by cryopreserved early human fetal hepatoblasts、 Hum Gene Ther、 15(2004)1219−1228. M. Black、 B.H. Billing、 K.P. Heirwegh、 Determination of bilirubin UDP−glucuronyl transferase activity in needle−biopsy specimens of human liver、 Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry、 29(1970)27−35. M. Muraca、 N. Blanckaert、 Liquid−chromatographic assay and identification of mono− and diester conjugates of bilirubin in normal serum、 Clin Chem、 29(1983)1767−1771. Chen Y、 Li Y、 Wang X、 Zhang W、 Sauer V、 Chang CJ、 Han B、 Tchaikovskaya T、 Avsar Y、 Tafaleng E、 Madhusudana Girija S、 Tar K、 Polgar Z、 Strom S、 Bouhassira EE、 Guha C、 Fox IJ、 Roy−Chowdhury J、 Roy−Chowdhury N.. Amelioration of perbilirubinemia in Gunn Rats after transplantation of Human Induced Pluripotent Stem Cell−Derived Hepatocytes. Stem Cell Reports.(2015)5(1):22−30. Tolosa L、 L opez S、 Pareja E、 Donato MT、 Myara A、 Nguyen TH、 Castell JV、 Gomez−Lechon MJ. Human neonatal hepatocyte transplantation induces long−term rescue of unconjugated hyperbilirubinemia in the Gunn rat. Liver Transpl. 2015 Jun;21(6):801−11. Engrafted human stem cell−derived hepatocytes establish an infectious HCV murine model. Carpentier A、 Tesfaye A、 Chu V、 Nimgaonkar I、 Zhang F、 Lee SB、 Thorgeirsson SS、 Feinstone SM、 Liang TJ. J Clin Invest. 2014 Nov;124(11):4953−64. Cooper ARら、J Cell Mol Med 2009;13:2622e33;Rodin Sら、Nat. Commun、2014;5:3195. Seebacher Tら、Exp Cell Res. 1997;237(1):70−6. I. Virtanen、 Dら、Exp. Cell Res.、2000;257:298−309.
第1の実施態様において、本発明は、ラミニン(LN)の肝細胞分化のためのマトリックスとしての使用に関する。
第2の実施態様において、本発明は、多能性細胞の集団または多分化能細胞の集団または胚体内胚葉(DE)細胞の集団の、肝細胞系統細胞の集団への分化を誘導および/または改善するためのLNの使用に関する。
第3の実施態様において、本発明は、ヒト肝細胞分化を誘導するための方法であって、
(i)ヒトDE細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、
(iii)任意選択で、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を肝細胞成熟培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト胎児肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
第4の実施態様において、本発明は、肝細胞分化を誘導するための方法であって、
(i)ヒト多能性細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、
(iii)ヒトDE細胞の集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、
(iv)任意選択で、前記ヒト肝芽細胞の集団を肝細胞成熟培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト胎児肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
第5の実施態様において、本発明は、本発明の方法によって得られるヒト肝芽細胞様細胞の集団に関する。
第6の実施態様において、本発明は、人体を治療する方法において使用するための、本発明のヒト肝芽細胞様細胞の集団に関する。
第7の実施態様において、本発明は、本発明の方法によって得られるヒト胎児肝細胞様細胞の集団に関する。
第8の実施態様において、本発明は、ラミニンでコーティングされた支持体と、BMP4、およびFGF2またはFGF10のような線維芽細胞増殖因子(FGF)ファミリーのメンバーとを含む、ヒト肝細胞分化を誘導するためのキットに関する。
LN111コーティングディッシュ中でのヒト多能性幹細胞の肝細胞分化。(A)多能性ヒト細胞を肝細胞様細胞に分化させるプロトコール。(B〜D)肝細胞分化が、多能性マーカー(パネルB、SOX2)、内胚葉マーカー(パネルC、SOX17、FOXA2)および肝細胞マーカー(パネルD、HNF4a、AAT、AFP、ALB、CK19、CYP3A4、CYP3A7、UGT1A1)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析により、経時的に観察された。(E)ELISAによる細胞上清中の肝細胞タンパク質AFPの分泌。データは平均±SEMを表す。LN111:LN111コーティングディッシュ上で分化したhiPSCでの結果;マトリゲル:マトリゲル(商標)コーティングディッシュ上で分化したhiPSCでの結果。 Gunnラットの肝臓へのHLCの移植。Gunnラットにおける血清ビリルビン値。ビリルビン血症は、3分の2の部分肝切除の24時間後にIDHBを投与されたタクロリムス免疫抑制Gunnラットにおいて経時的に観察された。対照ラットは同じ外科処置を受けたが、移植されなかった。 LN521コーティングディッシュ中でのヒト多能性幹細胞の肝細胞分化。肝細胞分化を、内胚葉マーカー(SOX17)および肝細胞マーカー(HNF4a、AAT、AFP、ALBおよびCK19)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析によって経時的に観察した。 LN111コーティングディッシュ中でのiPSC細胞の肝細胞分化。肝細胞分化を、内胚葉マーカー(Nanog、OCT4、FOXA2、SOX17)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析によって経時的に観察した。 LN111コーティングディッシュ中でのiPSC細胞の肝細胞分化。肝細胞分化を、肝細胞マーカー(HNF4a、CYP7A1、AFPおよびCK19)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析によって経時的に観察した。 LN111コーティングディッシュ中でのiPSC細胞の肝細胞分化。肝細胞分化を、肝細胞マーカー(ALB、AAT)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析によって、経時的に観察した。 LN111またはLN521コーティングディッシュ中でのiPSC細胞の肝細胞分化。肝細胞分化を、肝細胞マーカー(HNF4a、AAT、AFPおよびALB)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析によって、経時的に観察した。 CHIR99021を伴うかまたは伴わない、LN111またはLN521コーティングディッシュ中でのhESCの肝細胞分化。肝細胞分化を、肝細胞マーカー(HNF4a、CK19、AFPおよびCYP3A7)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析によって、経時的に観察した。 CHIR99021を伴うかまたは伴わない、LN111またはLN521コーティングディッシュ中でのhESCの肝細胞分化に対する細胞播種の影響。肝細胞分化を、肝細胞マーカー(HNF4a、CK19、AFPおよびALB)のmRNA発現についてのRT−qPCR解析によって、経時的に観察した。 Gunnラットの肝臓への新鮮なまたは凍結されたiPS肝細胞の移植。ビリルビン血症は、3分の2の部分肝切除の24時間後にIDHBを投与されたタクロリムス免疫抑制Gunnラットにおいて経時的に観察された。対照ラットは同じ外科処置を受けたが、移植されなかった。 Gunnラットの脾臓または肝臓における肝細胞の検出。3分の2の部分肝切除後24時間でIDHBを投与されたタクロリムス免疫抑制Gunnラットの肝臓および脾臓におけるUGT1A1の免疫組織化学的解析。
本発明は、多能性細胞の集団または胚体内胚葉(DE)細胞の集団を肝細胞系統細胞の集団に分化させるのに有用な既知組成培地の同定に関連するため、これらの必要性に対処する。本発明者らは、驚くべきことに、ラミニン−111は、本発明者らの培養条件下でhiPSCの肝細胞分化の開始および支持について単独でマトリゲルと同じくらい効率的であるが、組換えマトリックスを有することを示した。
そして、本発明者らは、ラミニン−521(LN−521)もマトリックスとして有用であり、hiPSCの胚体内胚葉およびHLCへのより良好な分化を可能にすることを示した。
本発明者らは、肝細胞分化プロセスの開始および支持のための細胞外マトリックスとして組換えラミニン−111(LN−111)を用いた、異種不含有、フィーダー不含有および既知組成のプロトコールにおいて、ヒト多能性幹細胞由来の肝芽細胞(IDHB)を実際に生成した。特定のセットのマーカー(発現または非発現マーカーの組み合わせ)を有するこれらのIDHBを、高レベルの非抱合ビリルビンによって特徴付けられるクリグラー−ナジャー症候群の動物モデルであるGunnラットの肝臓に移植した。細胞移植後、それらは高ビリルビン血症の有意な矯正を示し、有害事象なしに6ヶ月の試験を通して安定したままであった。彼らはまた、移植されたIDHBがin situでさらに成熟して、欠損した代謝の肝機能を回復させることを示した(UGT1A1によるビリルビングルクロン酸化)。結論として、彼らは、ヒトにおける肝細胞移植において遭遇する状況である、常在性肝細胞に対する移植細胞の選択的増殖の利点がない状態において、遺伝性の肝代謝疾患を治療するためのGMP適合プロトコールによるhiPSCに基づく再生の効力を初めて実証した。
肝細胞分化のための方法およびラミニンの使用
したがって、第1の実施態様において、本発明は、肝細胞分化のためのマトリックスとしてのラミニン(LN)の使用に関する。
本発明はまた、多能性細胞の集団、多分化能細胞の集団、または胚体内胚葉(DE)細胞の集団の、肝細胞系統細胞の集団への分化を誘導および/または改善させるためのLNの使用に関する。
本明細書中で使用されるとき、用語「ラミニン」(LN)は、主に基底層に存在するヘテロ三量体糖タンパク質のファミリーのタンパク質を指す。これらは、一方の側における隣接細胞受容体との結合相互作用を介して、および他のラミニン分子またはコラーゲン、ニドゲンまたはプロテオグリカンなどの他のマトリックスタンパク質に結合することによって機能する。ラミニン分子は、細胞の挙動および機能に強く影響を及ぼし得る重要なシグナル伝達分子でもある。ラミニンは、細胞/組織表現型を維持すること、ならびに組織の修復および発生における細胞の増殖および分化を促進することの両方において重要である。ラミニンは、共通の構造的構成を有する大きなマルチドメインタンパク質である。ラミニン分子は、様々なマトリックスおよび細胞相互作用機能を1つの分子に統合する。ラミニンタンパク質分子は、コイルドコイルドメインを介して一緒に三量体に結合された1つのα鎖サブユニット、1つのβ鎖サブユニット、および1つのγ鎖サブユニットを含む。12の既知のラミニンサブユニット鎖は、天然の組織において少なくとも15の三量体ラミニン型を形成することができる。三量体ラミニン構造内には、他のラミニン分子および基底膜分子、ならびに膜結合受容体に対する結合活性を有する同定可能なドメインがある。
用語「ラミニン」は、ラミニンを無傷のまま、分離した鎖として、またはその断片として含むことにさらに注意すべきである。本明細書で使用するとき、用語「無傷」は、α鎖、β鎖およびγ鎖のすべてのドメインから構成され、3つの鎖が互いに結合してヘテロ三量体構造を形成するタンパク質を指す。タンパク質は、分離した鎖、断片、または機能的ドメインに分解されない。例えば、ラミニン−111およびラミニン−521(以下に記載する)は無傷のタンパク質である。本明細書で使用されるとき、用語「鎖」は、ラミニンタンパク質のα鎖、β鎖またはγ鎖の全体を指す。本明細書中で使用されるとき、用語「断片」は、別の分子または受容体への結合活性を有する1、2または3つの機能的ドメインを含む任意のタンパク質断片をいう。しかしながら、各鎖はそのようなドメインを3つより多く有するので、鎖は断片と見なされるべきではない。同様に、無傷のラミニンタンパク質はフラグメントと見なされるべきではない。機能的ドメインの例には、ドメインI、II、III、IV、V、VIおよびGドメインが含まれる。
ヒト組織において少なくとも15種類の異なる組み合わせが見出された5つの異なるα鎖、3つのβ鎖および3つのγ鎖が存在する。これらの分子は、それらの歴史における発見に基づいてラミニン−1からラミニン−15と呼ばれるが、代替的な命名法は、その鎖組成に基づいて異性体を説明し、例えばラミニン−111(ラミニン−1)は、α−1、β−1およびγ−1鎖を含む。ラミニンの4つの構造的に定義されたファミリー群が同定されている。同定された5つのラミニン分子の第1群はすべてβ1およびγ1鎖を共有し、それらのa鎖組成(α1からα5鎖)によって異なる。5つの同定されたラミニン分子の第2群は、ラミニン−521を含み、すべてβ2およびγ1鎖を共有し、そして同様にそれらのα鎖組成によって異なる。同定されたラミニン分子の第3群は、α3β3γ2の鎖組成を有する1つの同定されたメンバー、ラミニン−332を有する。同定されたラミニン分子の第4群は、新しく同定されたγ3鎖を有する1つの同定されたメンバー、ラミニン−213(α2β1γ3)を有する。
少なくとも15のラミニン(LN)のサブタイプ(または「異性体」)が、LN−111(α1β1γ1)、LN−121(α1β2γ1)、LN−211(α2β1γ1)、LN−213(α2β1γ3)、LN−221(α2β2γ1)、LN−311(α3β3γ1)、LN−321(α3β2γ1)、LN−332(α3β3γ2)、LN−411(α4β1γ1)、LN−421(α4β2γ1)、LN−423(α4β2γ3)、LN−511(α5β1γ1)、LN−521(α5β2γ1)、LN−522(α5β2γ2)、およびLN−523(α5β2γ3)を含む、それらの鎖組成に基づいて同定されている。
本発明の一実施形態では、前記ラミニンは、ラミニン−111(LN−111)、ラミニン−211(LN−211)、ラミニン−332(LN−332)、ラミニン−411(LN−411)、ラミニン421(LN−421)、ラミニン−511(LN−511)およびラミニン−521(LN−521)からなる群より選択される。
本発明の一実施形態では、前記ラミニンはヒトラミニンである。
本発明の一実施形態では、前記ラミニンはヒト組換えラミニンである。
本発明の好ましい実施形態では、前記ラミニンは、組換えヒトラミニン−111(LN−111)および/または組換えヒトラミニン−521(LN−521)である。
ラミニン521(α5、β2、γ1鎖から構成される)は、初期胚発生中に発現され、ヒト多能性幹細胞によって分泌され、その強力な増殖を刺激することが知られている(非特許文献63)。ラミニンα5は、類洞を除く胆管および肝臓血管(肝動脈、門脈)に存在するため、ラミニンα5は正常な肝細胞とは通常は結合しない。さらに、ラミニンβ2鎖、したがってラミニン−521は成体および正常の動物の肝臓では発現しない(非特許文献64)。
ラミニンα1鎖、したがってラミニン−111(α1、β1、γ1鎖から構成される)は、成体の動物の肝臓では発現しない(非特許文献65)。
したがって、成体の肝臓組織から抽出したラミニンはラミニン521またはラミニン−111を含まない。
本明細書で使用するとき、用語「組換え」ポリペプチドは、コードする核酸分子からの発現によって産生されるポリペプチドを指す。種々の異なる宿主細胞におけるポリペプチドのクローニングおよび発現のためのシステムは周知である。
組換えの形態で発現される場合、ポリペプチドは、好ましくは、宿主細胞におけるコードする核酸からの発現によって産生される。特定のシステムの個々の要求に応じて、任意の宿主細胞を使用することができる。好適な宿主細胞は、細菌、哺乳動物細胞、植物細胞、酵母およびバキュロウイルス系を含む。
組換えヒトLN−111またはLN−521のような組換えヒトラミニンは、Biolamina、Sundbyberg、Swedenより購入可能である。
本発明の一実施形態において、ラミニンは、0.5〜50マイクログラム/ミリリットル(μg/mL)、好ましくは1〜10μg/mL、より好ましくは5μg/mLでプレートのような支持体にコーティングされる。
本明細書中で使用されるとき、用語「マトリックス」は、in vitro培養細胞(例えば、平坦なプラスチック製品のような培養容器上)に対してin vivoのような形態ならびに細胞培養のためのより現実的な細胞生物学およびより良い細胞間相互作用のための生理学的に関連した環境を提供し、細胞付着、増殖、分化を促進する、ポリマーネットワークを形成する成分/材料(天然、合成、またはそれらの組み合わせ)を指す。
一実施形態において、マトリックスは、組換えヒトラミニン−111(LN−111)または組換えヒトラミニン−521(LN−521)またはそれらの組み合わせのようなラミニンを含む。
他の実施形態において、マトリックスは、約5%/95%;10%/90%;20%/80%;25%/75%;30%/70%;40%/60%;50%/50%、60%/40%;70%/30%;75%/25%、80%/20%;90%/10%;95%/5%の比率でLN−521とLN−111とを含む。
他の実施形態において、マトリックスは、ラミニンと他の成分(例えば、コラーゲンIおよびフィブロネクチンを含むマトリックスタンパク質など)との組み合わせを含む。
本明細書中で使用されるとき、用語「集団」は、細胞の総数の大部分(例えば、少なくとも約50%、好ましくは少なくとも約60%、より好ましくは少なくとも約70%、さらにより好ましくは少なくとも約80%)が、関心の対象のマーカーの少なくとも1つについて、対象の細胞の特定の特徴を有する細胞の集団を指す(例えば、ヒト肝細胞様細胞の集団は、肝機能を有し、例えば肝細胞核因子4アルファ(HNF4α)のような以下に列挙されるヒト肝細胞様細胞によって典型的に発現されるマーカーを発現する細胞を、少なくとも約60%、好ましくは少なくとも約70%、より好ましくは少なくとも約80%含む)。
本明細書中で使用されるとき、用語「マーカー」は、細胞の表面、または細胞の内部に発現し、細胞の同定を助けるために使用し得るタンパク質、糖タンパク質または他の分子を指す。マーカーは、一般に、従来の方法によって検出することができる。細胞表面マーカーの検出に使用することができる方法の特定の非限定的な例は、免疫細胞化学、蛍光標識細胞分取(FACS)、および酵素分析であるが、タンパク質のmRNAを検出するためのRT−PCRおよび分子生物学方法もまた使用することができる。
本明細書中で使用される場合、用語「多能性」は、適切な条件下で、3つの胚葉(内胚葉、中胚葉、および外胚葉)由来の細胞系統に関連する特徴を集合的に示す細胞型へと分化することができる子孫を生じる能力を有する細胞を指す。多能性幹細胞は、出生前、出生後または成体の生物の組織に寄与し得る。8〜12週齢のSCIDマウスに奇形腫を形成する能力のような、標準的な技術分野において受け入れられた試験を用いて、細胞集団の多能性を確立することができる。しかしながら、様々な多能性幹細胞の特性の同定は、多能性細胞の同定にも使用することができる。
本発明の一実施形態において、多能性幹細胞は、ヒト多能性幹細胞である。
より具体的には、ヒト多能性幹細胞は、以下のSSEA−3、SSEA−4、TRA−I −60、TRA−I −81、TRA−2−49/6E、ALP、Sox 2、E−カドヘリン、UTF−I、Oct4、Lin28、Rexl、およびNanogの非限定的列挙からのマーカーの少なくともいくつか、そして任意選択で全てを発現しても良い。
本発明の一実施形態において、ヒト多能性幹細胞は、ヒト胚性幹細胞(hESC)またはヒト誘導性多能性幹細胞(hiPSC)である。
本明細書中で使用されるとき、用語「胚性幹細胞」とは、3つ全ての胚性胚葉(すなわち、内胚葉、外胚葉および中胚葉)の細胞に分化し得るか、または未分化状態に留まることができる胚細胞をいう。そのような細胞は、胚の着床前の、妊娠後に形成される胚組織(例えば、胚盤胞)(すなわち、着床前胚盤胞)から得られる細胞、着床後/原腸形成前の段階の胚盤胞から得られる拡張胚盤胞細胞(EBC)(WO2006/040763参照)、妊娠中の任意の時点、好ましくは妊娠10週前の胎児の生殖器組織から得られる胚性生殖幹(EG)細胞、ならびに単為生殖方法または核移植のような未受精卵を用いる他の方法によるものを含み得る。
胚性幹細胞は、周知の細胞培養方法を用いて得ることができる。例えば、ヒト胚性幹細胞は、ヒト胚盤胞から単離することができる。ヒト胚盤胞は、典型的には、ヒトin vivo着床前胚またはin vitro受精(IVF)胚から得られる。代替的に、単一細胞のヒト胚を胚盤胞期まで拡大することができる。ヒトES細胞の単離のために、内部細胞塊(ICM)を、透明帯を胚盤胞から除去し、栄養外胚葉細胞を溶解し、穏やかなピペット操作によって無傷のICMから除去する免疫手術によって単離する。次いで、その増殖を可能にする適切な培地を含む組織培養フラスコにICMを播種する。9〜15日後、ICMに由来する増殖物を、機械的解離または酵素分解のいずれかによって凝集塊に解離させ、次いで細胞を新鮮な組織培養培地に再播種する。未分化形態を示すコロニーは、マイクロピペットによって個別に選択され、機械的に塊に解離され、再播種される。次いで、生じるES細胞は、4〜7日ごとに定期的に継代する。ヒトES細胞調製方法のさらなる詳細については、Thomsonら(米国特許第5,843,780号)を参照されたい。
市販の幹細胞を使用することもできる。ヒトES細胞は、NIHヒト胚性幹細胞レジストリ(http://escr.nih.gov)から購入することができる。市販の胚性幹細胞株の非限定的な例は、BG01、BG02、BG03、BG04、CY12、CY30、CY92、CY10、TE03、TE32、H9、WA09、Roslin細胞(RC6、RC7、RC8、RC9およびRC10)およびESI−017、ESI−035、ESI−049、ESI−051、ESI−053(BioTime)である。
本明細書で使用されるとき、用語「誘導性多能性幹細胞」は、非多能性細胞から人工的に誘導された多能性幹細胞を指す。非多能性細胞は、多能性幹細胞よりも自己複製および分化の能力が低い細胞であり得る。より低い能力の細胞は、体細胞性幹細胞、組織特異的前駆細胞、一次細胞または二次細胞であり得るが、これらに限定されない。iPSCは、OCT4、SOX2、c−MYCおよびKLF4転写因子カクテルの強制発現によって、またはNANOGおよびLIN28によるKLF4およびc−MYCの置換もしくはNANOGおよびLIN28の追加による代替的な因子の組み合わせによって、または再プログラミングプロセスを改善するとして当業者に公知の任意の方法(DNAメチルトランスフェラーゼ(DNMT)阻害剤、miRNAなどの小分子の使用の実施)によって、様々な細胞型の再プログラミングにより再現可能に得られてきた。
本明細書で使用されるとき、用語「再プログラミング」は、標的細胞における因子(または再プログラミング因子)の小セットの発現によって引き起こされる、標的細胞の運命を異なる細胞型の運命に変化させるプロセスを指す。
再プログラミング因子をコードする発現ベクターに基づく誘導性多能性幹細胞を生成する方法は、当技術分野で記載されており、例えばWO2007/69666、EP2096169−A1またはWO2010/042490を参照されたい。
再プログラミング因子の異所性発現のための発現ベクターは、例えば、プラスミドベクター、コスミドベクター、細菌人工染色体(BAC)ベクター、トランスポゾンに基づくベクター(PiggyBacなど)またはウイルスベクターであり得る。
代替的に、例えばOct4、Sox2、Klf4およびc−Myc、または対応するコードしたDNAまたはRNAなどの再プログラミング因子を、宿主DNAに外因性遺伝物質を組み込むことなく、すなわち細胞のゲノムへのヌクレオチド配列の導入なしに標的細胞に導入される。プラスミドベクターのような発現ベクターは、裸のDNAの形態で再プログラミング因子の異所的発現のために前記細胞に送達され得る。代替的に、前記再プログラミング因子をコードする、化学修飾されたかまたは化学修飾されていないRNAを細胞に導入してそれらを再プログラムすることができる(例えば、Warren Lら、2010、Cell Stem Cell、Nov 5;7(5):618−30を参照されたい)。他の発現ベクターは、例えばWO2009115295に記載されている。
一実施形態において、hiPSCは、健康な対象から得られた細胞に由来する。他の実施形態において、hiPSCは、遺伝性代謝性肝疾患などの肝疾患を有する対象から得られた細胞に由来し、肝細胞様細胞は疾患表現型を示す。
代替的に、本発明のラミニンから構成される肝細胞分化のためのマトリックス上における、間葉系幹細胞などの多分化能細胞の分化から目的の肝細胞系統細胞の集団を得ることができる。
本明細書中で使用される場合、用語「多分化能」は、少なくとも2つの最終分化細胞型に分化することができる細胞を指す。
本明細書中で使用されるとき、用語「間葉系幹細胞」は、一般に、分化した(特殊化した)組織中に見出され、生物の生涯にわたってそれら自身の同一コピーを作製(自己複製)することができ、(例えば、骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨芽細胞への分化のような)多分化能を有する間質細胞を指す。好ましくは、本発明の文脈において使用され得るヒト間葉系幹細胞は、したがって、任意の適切な単離方法を用いて任意の適切な組織から誘導される任意の適切なヒト多分化能幹細胞(すなわち、自己再生能力および多分化能を有する細胞)を含む。例えば、本発明の方法において使用することができるヒト間葉系幹細胞は、成人多系列誘導性(MIAMI)細胞(D’Ippolitoら、J.Cell Sci.、2004、117:2971−2981)、MAPC(MPCとしても知られている)(Reyes al.、Blood、2001、98:2615−2625)、臍帯血由来幹細胞(Kogler Gら、J.Exp.Med.、2004、200(2):123−135)、mesoangioblast(Sampaolesi Mら、Nature、2006、444(7119):574−579;Dellavalle Aら、Nat.Cell Biol.、2007、9:255−267)、および羊水幹細胞(De Coppi Pら、Nat Biotechnol 2007、25:100−106)を含むがそれらに限定されない。さらに、臍帯血バンク(例えば、フランスのEtablissement Francais du Sang)は、移植のためのそのような細胞の安全かつ容易に入手可能な供給源を提供する。
代替的に、肝細胞系統細胞の集団は、成体ヒト肝臓(例えば、肝細胞前駆細胞)から単離された細胞を、ラミニンから構成される肝細胞分化のためのマトリックス上で分化させることによって得ることができる。さらに代替的に、目的の肝細胞系統細胞の集団は、線維芽細胞などの体細胞を、ラミニンから構成される肝細胞分化のためのマトリックス上で転換することによって得ることができる。
本明細書中で使用されるとき、用語「肝細胞系統細胞」または「肝細胞様細胞」(HLC)は、多能性細胞、内胚葉細胞、または多分化能細胞などの他の種類の細胞を記載の方法で分化することによって得られる細胞を指す。分化した細胞は、本開示中で後述されるように、既知の肝細胞前駆体、肝芽細胞、胎児、新生児、成熟、成体および完全に成熟した肝細胞の様々な顕著な表現型特徴の少なくとも1つを有する。この用語の使用により、明示的に必要とされる場合を除いて、細胞表現型、細胞マーカー、細胞機能、または増殖能に関しては特に制限することは意図されない。肝細胞系統細胞は、肝細胞核因子4アルファ(HNF4α)、アルブミン(ALB)、α−フェトプロテイン(AFP)、シトクロムP450およびサイトケラチン19(CK19)を含むが、これらに限定されない肝細胞マーカーを発現する。
特定の実施形態において、ヒト肝細胞様細胞の集団は、遺伝子を過剰発現しない。好ましくは、これらの細胞の集団は、肝細胞分化に関与する因子を過剰発現しない。肝細胞分化に含まれる因子の例は、ホメオボックス導入遺伝子HEX、HNF−4、HGF、FGF4、OSM、アクチビン、TGF−β、FOXA2、FGF2、HNF1アルファ、HNF1−ベータ、HNF6、HNF3ベータ、SOX17、FOXa3、Foxa1、GATA4、ATF5、PROX1、CEBPアルファまたは肝臓発生に関与する他の遺伝子(すなわち、内胚葉誘導、肝臓特異的肝臓成熟、肝臓維持、肝細胞増殖因子)を、非限定的に含む。
一実施形態において、ヒト肝細胞様細胞の集団は、HEX導入遺伝子を過剰発現しない。
本明細書中で使用されるとき、用語「過剰発現」は、正常よりも多い量の遺伝子産物(RNAまたはタンパク質)の発現を指す。遺伝子またはタンパク質を過剰発現させる技法は、技術水準において周知であり、mRNAのマイクロインジェクション、インジェクション、タンパク質トランスフェクション、または発現ベクターのトランスフェクションを、非限定的に含む。
本発明のバイオマーカーの発現レベルの決定方法
肝細胞マーカー(例えば、HNF4α、ALB、AFP、CK19遺伝子)を含むマーカーの発現レベルの決定は、様々な技術によって実施することができる。一般に、決定された発現レベルは相対発現レベルである。例えば、決定は、生物学的サンプルをプローブまたはリガンドのような選択的試薬と接触させ、それによって前記生物学的サンプル中の本来の目的の核酸またはポリペプチドの存在を検出することまたはその量を測定することを含む。接触は、プレート、マイクロタイターディッシュ、試験管、ウェル、ガラス、カラムなどのような任意の適切な装置で行うことができる。特定の実施形態では、接触は、核酸アレイまたは特異的リガンドアレイのような試薬でコーティングされた基材上で行われる。基材は、ガラス、プラスチック、ナイロン、紙、金属、ポリマーなどを含む任意の適切な支持体のような固体または半固体の基材であってもよい。基材は、スライド、膜、ビーズ、カラム、ゲルなどの様々な形態およびサイズであり得る。接触は、試薬と、生物学的サンプルの核酸またはポリペプチドとの間に形成される、核酸ハイブリッドまたは抗体−抗原複合体のような検出可能な複合体に適した任意の条件下で実施され得る。
特定の実施形態において、バイオマーカー遺伝子の発現レベルは、mRNAの量を決定することによって決定され得る。
mRNAの量を決定するための方法は、当技術分野において周知である。例えば、本発明のHLCなどの目的の細胞に含まれる核酸は、最初に、例えば溶解酵素または化学溶液を用いて標準的な方法に従って抽出されるか、または製造業者の説明書に従って核酸結合樹脂によって抽出される。次いで、抽出されたmRNAは、ハイブリダイゼーション(例えば、ノーザンブロット分析)および/または増幅(例えば、RT−PCR)によって検出される。定量的または半定量的RT−PCRが好ましい。リアルタイムの定量的または半定量的RT−PCRが特に有利である。
他の実施形態において、バイオマーカー遺伝子の発現レベルは、前記遺伝子にコードされるタンパク質の量を決定することによって決定され得る。
そのような方法は、生物学的サンプルを、前記サンプル中に存在するタンパク質と選択的に相互作用することができる結合パートナーと接触させることを含む。結合パートナーは、一般に、ポリクローナルまたはモノクローナル、好ましくはモノクローナルであり得る抗体である。
例えば、HNF4α、ALB、AFPおよびCK19などのバイオマーカータンパク質のレベルは、標準的な電気泳動、および、競合法、直接反応またはサンドイッチ型アッセイなどのイムノアッセイを含む免疫診断技術を用いて測定することができる。そのようなアッセイには、ウェスタンブロット;凝集試験;酵素標識および媒介イムノアッセイ、例えばELISA;ビオチン/アビジン型アッセイ;ラジオイムノアッセイ;免疫電気泳動;免疫沈降を含むがこれらに限定されない。
細胞培養条件は、標的の分化細胞型(例えば、肝細胞系統細胞)への指向性分化の間に支持する環境を提供するための1つまたはそれ以上の追加成分を含み得る。分化した標的細胞の集団を得るための方法は、さらに、分化を誘導するステップを含む。分化の誘導は、後述するように、分化の1つまたはそれ以上の段階において培地中の増殖因子の組成を変更することによって達成され得る。
したがって、第2の実施態様において、本発明は、ヒト肝細胞分化を誘導するための方法であって、
(i)ヒト胚体内胚葉(DE)細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングした支持体上で培養して、ヒト肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
本発明はまた、ヒト肝細胞様細胞を取得するための方法であって、
(i)ヒトDE細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングした支持体上で培養して、ヒト肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
本明細書で使用されるとき、用語「胚体内胚葉細胞」は、Sox 17およびFoxA2を含むがこれらに限定されない特徴的な生化学マーカーを発現し、nanogを発現しない細胞を指す。
本明細書中で使用されるとき、用語「肝芽細胞様細胞」(HB)または用語「肝前駆細胞」は交換可能に使用され、肝細胞核因子4アルファ(HNF4α)、サイトケラチン19(CK19)、およびシトクロムP450 3A7(CYP3A7)を含むがこれらに限定されない特徴的な生化学マーカーを発現し、α−フェトプロテイン(AFP)を発現しないかまたは実質的に発現せず、アルブミン(ALB)、α−1アンチトリプシン(AAT)、シトクロムP450 3A7(CYP3A7)およびウリジン二リン酸(UDP)−グルクロノシルトランスフェラーゼ1A1(UGT1A1)を発現しない細胞を指す。
本明細書中で使用されるとき、用語「実質的に〜ない」は、低レベルの、AFPなどの目的のタンパク質を発現する肝細胞様細胞の集団をいう。したがって、このような細胞は、ELISAによるAFPの検出限界(LOD)未満である数ピコグラム(pg)のような、ELISAによって検出されない少数または少量のAFPタンパク質のみを発現し得る。しかしながら、少量のAFP mRNAがRT−PCRによって検出され得ること(しかし、そのような量は、AFPタンパク質の微細な発現を検出するのには不十分である)がさらに注記されるべきである。
本明細書で使用されるとき、「肝細胞誘導培地」または「肝細胞分化を誘導する培地」という表現は、胚体内胚葉の肝細胞様細胞への分化を誘導することができる(したがって、HNF4α、CK19およびCYP3A7のような肝細胞マーカーの発現を誘導することができる)培地を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「培地」は、胚体内胚葉細胞の増殖および肝前駆細胞への分化を支持することができる任意の培地を指す。胚体内胚葉細胞の増殖および肝前駆細胞への分化を支持する好ましい培地組成には、既知組成培地(CDM)が含まれる。
本明細書で使用されるとき、用語「既知組成培地」(CDM)は、特定された成分、好ましくは既知の化学構造の成分のみを含む、細胞を培養するための栄養溶液を指す。既知組成培地は、無血清およびフィーダー不含有培地である。本明細書において使用されるとき、「無血清」とは、血清を添加していない培地を指す。本明細書において使用されるとき、「フィーダー不含有」とは、フィーダー細胞を添加していない培地を指す。
本発明で用いる培地は、塩類、栄養素、ミネラル類、ビタミン類、アミノ酸類、核酸類、サイトカイン類などのタンパク質類、成長因子類、およびホルモン類などの、すべて細胞の生存に必要である物質の組み合わせを含む水系媒体であってもよい。例えば、本発明による培地は、必要に応じて、以下(実施例のセクション)にさらに記載するようなB27のような必要な添加物を補充した、ヒトへの使用のためのRPMI(Roswell Park Memorial Institute培地)またはCMRL−1066(Connaught Medical Research Laboratory)のような合成組織培養培地であってよい。B−27サプリメント(Invitrogen)は、特に、SOD、カタラーゼおよび他の抗酸化物質(GSH)、ならびにリノール酸、リノレン酸、リポ酸などの独自の脂肪酸を含む。
DE細胞を肝細胞誘導培地で培養するステップは、肝細胞様細胞の生成に必要な時間実施されなければならない。この培養ステップの持続時間は、当業者によって容易に決定され得る。例えば、培養中、当業者は、胚体内胚葉(DE)細胞によってのみ発現されるマーカー(例えば、Sox17およびFoxA2)の発現の少なくとも1つの消失、および/または肝細胞様細胞によって特異的に発現されるマーカー(例えば、HNF4α、CK19、CYP3A7)の発現について、培養細胞を観察できる。DE細胞に特異的なマーカーの1つまたは複数の発現が検出できないとき、および/または肝細胞様細胞に特異的なマーカーの1つまたは複数の発現が検出されるとき、肝細胞誘導培地での培養を停止することができる。これらのマーカーの観察は、例えば、特異的プライマーを用いる培養細胞から抽出されたRNAのRT−PCR解析、マーカーに特異的な抗体およびFACSを用いた免疫蛍光解析、またはタンパク質に対応するmRNAを検出する任意の方法を用いて行うことができる。
典型的には、ステップii)は3〜10日間、好ましくは6日間行うことができる。
必要であれば、本発明の培地は、部分的にまたは全体を規則的な間隔で交換することができる。典型的には、本発明の培地は、本発明の新鮮な培地と1日おきに6日間交換することができる。
上記の方法によって生成された肝細胞様細胞は、任意の適切な方法、例えばFACSを用いて単離および/または精製することができる。
ヒト肝細胞様細胞を取得するための方法に関連して使用される用語「FGFファミリー増殖因子」は、1つの線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)へと結合することによって、細胞増殖、増殖、および細胞分化を刺激することのできる任意の天然の物質(例えばタンパク質)を指す。1つのFGFRに結合することにより、該物質は、例えば、前記受容体のチロシンリン酸化を増加させる。
本発明の一実施形態において、肝細胞誘導培地は、骨形成タンパク質(BMP)および線維芽細胞増殖因子(FGF)を含む既知組成培地である。
本発明の一実施形態において、肝細胞誘導培地は、骨形成タンパク質4(BMP4)およびFGFを含む既知組成培地である。
他の実施形態において、肝細胞誘導培地は、BMP2およびFGFを含む既知組成培地である。
本発明の別の実施形態において、肝細胞誘導培地は、DMSO(ジメチルスルホキシド)、KOSR(ノックアウト血清代替)、HGF(肝細胞増殖因子)、酪酸ナトリウムを含む既知組成培地である。特定の実施形態において、肝細胞誘導培地は、DMSOおよびKOSRを含む既知組成培地である。他の特定の実施形態において、肝細胞誘導培地は、HGFおよび酪酸ナトリウムを含む既知組成培地である。
典型的には、DMSOは、約0.5〜約5%、好ましくは約1%の濃度で本発明の培地に添加される。DMSOはSigmaから購入することができる。典型的には、KOSRは、約5%〜約30%、好ましくは20%の濃度で本発明の培地に添加される。KOSRはLife TechnologiesまたはThermofisherから購入することができる。
典型的には、HGFは、約1ng/mL〜約25ng/mL、好ましくは約10ng/mLの濃度で本発明の培地に添加される。HGFはR&D Systemsから購入することができる。典型的には、酪酸ナトリウムは、約1〜約10mM、好ましくは約2.5mMの濃度で本発明の培地に添加される。酪酸ナトリウムはSigmaから購入することができる。
本発明の好ましい実施形態において、肝細胞誘導培地は、骨形成タンパク質4(BMP4)およびファミリー増殖因子10(FGF10)を含む既知組成培地である。天然に存在するヒトFGF10タンパク質は、Uniprot登録番号O15520に示されるアミノ酸配列を有する。典型的には、FGF10は、1〜50ng/mlの範囲、好ましくは約10ng/mlの濃度で本発明の培地に添加される。FGF10は、PeprotechまたはMiltenyi Biotecから購入することができる。
天然に存在するヒトBMP4タンパク質は、Uniprot登録番号P12644に示されるアミノ酸配列を有する。典型的には、BMP4は、1〜50ng/mlの範囲、好ましくは約10ng/mlの濃度で本発明の培地に添加される。BMP4はR&D systemsから購入することができる。
天然に存在するヒトBMP2タンパク質は、Uniprot登録番号P12643に示されるアミノ酸配列を有する。典型的には、BMP2は、1〜200ng/mlの範囲、好ましくは約10ng/mlの濃度で本発明の培地に添加される。BMP2は、R&D systemsまたはThermofisherから購入することができる。
本発明の他の実施形態において、肝細胞誘導培地は、骨形成タンパク質4(BMP4)およびFGF2(塩基性線維芽細胞増殖因子としても知られる)を含む既知組成培地である。
天然に存在するヒトFGF2タンパク質は、Uniprot登録番号P09038に示されるアミノ酸配列を有する。典型的には、FGF2は、1〜50ng/mlの範囲、好ましくは約10ng/mlの濃度で本発明の培地に添加される。FGF2は、PeprotechまたはMiltenyi Biotecから購入することができる。
本発明のいくつかの実施形態において、DE細胞の集団を培養することは、分化プロセスの前またはそのプロセスの最中にDE細胞の集団を継代することをさらに含むことができる。細胞集団を継代させるプロセスは、1回またはそれ以上反復してもよく、付着マトリックスによって支持される細胞を解離させ、培地中に解離細胞を希釈することを含み得る。したがって、ステップii)は、少なくとも1回継代するステップおよび/または細胞計数するステップをさらに含んでもよい。
本発明のいくつかの実施形態において、クローン原性を高めるために、解離の4時間前および播種の24時間後にROCK阻害剤で細胞を処理することができる。
本明細書で使用されるとき、用語「Rho関連タンパク質キナーゼ(ROCK)阻害剤」は、キナーゼ活性などのROCK1および/またはROCK2活性を阻害する化合物(天然または合成)を指す。
本発明の特定の実施形態において、ROCK阻害剤はY27632である(Watanabeら、Nature Biotechnology 25、681−686(2007))。
典型的には、培地中のY27632の濃度は、1〜100ng/ml、好ましくは約10ng/mlであってよい。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンは、LN−111、LN−211、LN−332、LN−411、LN−421、LN−511およびLN−521からなる群より選択される。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンはヒトラミニンである。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンはヒト組換えラミニンである。
本発明の一実施形態において、ラミニンは、0.5〜50マイクログラム/ミリリットル(μg/mL)、好ましくは1〜10μg/mL、より好ましくは5μg/mLでプレートのような支持体にコーティングされる。
支持体は典型的には培養容器の表面である。
本発明の一実施形態において、支持体は、プレート、スライド、フラスコなどからなる群より選択される。本発明の好ましい実施形態において、支持体は、ヒト組換えLN−111またはヒト組換えLN−521のような本発明のマトリックスでコーティングされた少なくとも一部分の表面を有する。
本発明はまた、ヒト肝細胞分化を誘導するための方法であって、
(i)ヒト多能性細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングした支持体上で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
本発明はまた、ヒトDE細胞を取得するための方法であって、
(i)ヒト多能性細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングした支持体上で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
本発明はまた、ヒト肝細胞分化を誘導するための方法であって、
(i)ヒト多能性細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、
(iii)ヒトDE細胞の集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンで被覆された支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
本発明はさらに、ヒト肝芽細胞様細胞を取得するための方法であって、
(i)ヒト多能性細胞の集団を提供するステップと、
(ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、
(iii)ヒトDE細胞の集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
本明細書で使用されるとき、「内胚葉誘導培地」または「内胚葉分化を誘導する培地」という表現は、多能性幹細胞の胚体内胚葉細胞への分化を誘導することができる(したがって、Sox 17およびFoxA2のような内胚葉マーカーの発現を誘導することができる)培地を指す。
本発明の好ましい実施形態において、内胚葉誘導培地は、少なくともアクチビンAおよび任意選択でWNT3Aを含む既知組成培地である。
本発明の別の実施形態では、内胚葉誘導培地は、CHIR99021をさらに含む既知組成培地である。
アクチビンAは当該技術分野で周知であり、アクチビン/ノーダル経路の刺激を介してある範囲の細胞効果を発揮する二量体ポリペプチドである(Vallierら、Cell Science 118:4495−4509(2005))。天然に存在するヒトアクチビンAタンパク質は、GeneBank登録番号NP_002183に示されるアミノ酸配列を有する。アクチビンは、商業的供給源(例えば、Stemgent Inc. MA USAまたはMiltenyi Biotec)から容易に入手可能である。
典型的には、培地中のアクチビンAの濃度は、約10〜約1000ng/ml、好ましくは約100ng/mlであってよい。
天然に存在するヒトWNT3Aタンパク質は、Uniprot登録番号P56704に示されるアミノ酸配列を有する。典型的には、培地中のWNT3Aの濃度は、10〜100ng/mlのWNT3A、好ましくは約50ng/mlを含み得る。WNT3AはMiltenyi Biotecから購入することができる。
CHIR99021は、WNT/β−カテニン経路を活性化するGSK3の阻害剤である。CHIR99021は、Tocris Bioscience、Stemgentから購入することができる。
典型的には、培地中のCHIR99021の濃度は、約1μM〜約10μM、好ましくは約3μMである。
多能性幹細胞を内胚葉誘導培地で培養するステップは、胚体内胚葉(DE)の生成に必要な時間実施されなければならない。この培養ステップの持続時間は、当業者によって容易に決定され得る。例えば、培養中、当業者は、胚体内胚葉(DE)によって特異的に発現されるマーカー(例えば、Sox 17およびFoxA2)の発現について、培養細胞を観察することができる。DE細胞に特異的な1つまたは複数のマーカーの発現が検出されるとき、肝細胞誘導培地での培養を停止することができる。これらのマーカーの観察は、例えば、特異的プライマーを用いる培養細胞から抽出したRNAのRT−PCR解析、マーカーに特異的な抗体による免疫蛍光解析、ELISAおよびFACS、または特異的マーカーに対応するRNA/タンパク質/活性を検出する任意の方法を用いて行うことができる。
典型的には、ステップii)は、1〜10日間、好ましくは5日間実施することができる。
必要であれば、本発明の培地は、部分的にまたは全体を、規則的な間隔で交換することができる。典型的には、本発明の培地は、本発明の新鮮な培地と1日おきに5日間交換することができる。
上述の方法によって生成した肝細胞様細胞は、任意の適切な方法、例えばFACSを用いて単離および/または精製することができる。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンは、LN−111、LN−211、LN−332、LN−411、LN−421、LN−511およびLN−521からなる群より選択される。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンはヒトラミニンである。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンはヒト組換えラミニンである。
本発明の一実施形態において、ラミニンは、0.5〜50マイクログラム/ミリリットル(μg/mL)、好ましくは1〜10μg/mL、より好ましくは5μg/mLでプレートのような支持体にコーティングされる。
支持体は典型的には培養容器の表面である。
本発明の一実施形態において、支持体は、プレート、スライド、フラスコなどからなる群より選択される。本発明の好ましい実施形態において、支持体は、ヒト組換えLN−111および/またはヒト組換えLN−521のような本発明のマトリックスでコーティングされた少なくとも一部分の表面を有する。
他の実施態様において、本発明は、ヒト胎児肝細胞を取得するための方法であって、
(i)ヒト多能性細胞集団を提供するステップと、
(ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、
(iii)前記ヒトDE細胞の集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、
(iv)ヒト肝芽細胞様細胞の集団を肝細胞成熟培地中で培養して、胎児肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、
を含む方法に関する。
本明細書中で使用されるとき、用語「胎児肝細胞様細胞」または用語「分化肝芽細胞」は、本明細書において交換可能に使用され、HNF4α、CYP3A7、AFPおよびCK19を含むがそれらに限定されない特徴的な生化学マーカーを発現し、ALB、AAT、UGT1A1、およびシトクロムP450 3A4(CYP3A4)を含むがそれらに限定されないいくつかの成熟肝細胞タンパク質を発現していてもよい細胞を指す。
本明細書において、「肝細胞成熟培地」または「肝細胞成熟を刺激する培地」という表現は、肝芽細胞様細胞から胎児肝細胞様細胞への成熟を誘導することができる培地を指す。
本発明の好ましい実施形態において、肝細胞誘導培地は、HGFおよびOSMを含む既知組成培地である。
本明細書で使用されるとき、用語「肝細胞増殖因子」(HGF)は、プロトオンコジーンc−MET受容体に結合した後にチロシンキナーゼシグナル伝達カスケードを活性化することによって、細胞増殖、細胞運動および形態形成を調節する増殖因子を指す。天然に存在するヒトHGFタンパク質は、Uniprot登録番号P14210に示されるアミノ酸配列を有する。
典型的には、HGFは、1〜100ng/mlの範囲、好ましくは5〜50ng/mlの範囲、さらにより好ましくは約20ng/mlの濃度で肝細胞成熟培地に添加される。HGFはPeprotechから購入することができる。
本明細書で使用されるとき、用語「オンコスタチンM」(OSM)は、多数の腫瘍細胞株の増殖を阻害するサイトカインを指す。天然に存在するヒトOSMタンパク質は、Uniprot登録番号P13725に示されるようなアミノ酸配列を有する。
典型的には、オンコスタチンMは、1〜100ng/mlの範囲、好ましくは5〜50ng/mlの範囲、さらにより好ましくは約20ng/mlの濃度で肝細胞成熟培地に添加される。OSMはMiltenyi Biotecから購入することができる。
肝細胞様細胞を肝細胞成熟培地で培養するステップは、胎児肝細胞様細胞の生成に必要な時間実施されなければならない。この培養ステップの持続時間は、当業者によって容易に決定され得る。例えば、培養中に、当業者は、多能性幹細胞の特異的マーカー(例えば、Sox 2およびNanog)の発現の非存在、胚体内胚葉(DE)の特異的マーカー(例えばSox 17およびFoxA2)の発現の非存在について、肝芽細胞の特異的マーカーの発現、および/または胎児肝細胞様細胞によって特異的に発現されるマーカー(例えば、AFPおよびALB)の発現について、培養細胞を観察することができる。胎児肝細胞様細胞に特異的な1つまたは複数のマーカーの発現が検出されるとき、肝細胞成熟培地による培養を停止することができる。これらのマーカーの観察は、例えば、特異的プライマーを用いる培養細胞から抽出したRNAのRT−PCR解析、マーカーに特異的な抗体による免疫蛍光解析、ELISAおよびFACS、または特異的なマーカーに対応するRNA/タンパク質/活性を検出する任意の方法を用いて実施することができる。
典型的には、ステップii)は、3〜60日間、好ましくは30日間実施することができる。
必要であれば、本発明の培地は、部分的にまたは全体を、規則的な間隔で交換することができる。典型的には、本発明の培地は、本発明の新鮮な培地と1日おきに30日間交換することができる。
上述の方法によって生成した胎児肝細胞様細胞は、任意の適切な方法、例えばFACSを用いて単離および/または精製することができる。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンは、LN−111、LN−211、LN−332、LN−411、LN−421、LN−511およびLN−521からなる群より選択される。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンはヒトラミニンである。
本発明の一実施形態において、前記ラミニンはヒト組換えラミニンである。
本発明の一実施形態において、ラミニンは、0.5〜50マイクログラム/ミリリットル(μg/mL)、好ましくは1〜10μg/mL、より好ましくは5μg/mLでプレートのような支持体にコーティングされる。
支持体は典型的には培養容器の表面である。
本発明の一実施形態において、支持体は、プレート、スライド、フラスコなどからなる群より選択される。本発明の好ましい実施形態において、支持体は、ヒト組換えLN−111および/またはヒト組換えLN−521のような本発明のマトリックスでコーティングされた少なくとも一部分の表面を有する。
本発明によるヒト肝細胞様細胞の集団およびそれらを含む医薬組成物
他の実施態様において、本発明は上述の方法によって取得されるヒト肝細胞様細胞の集団に関する。
本発明はまた、上述の方法によって取得されたヒト肝芽細胞様細胞の集団に関し、前記細胞は肝細胞核因子4アルファ(HNF4α)を発現し、かつα−フェトプロテイン(AFP)を発現しないかまたは実質的に発現しない。
本発明は、上述の方法によって取得されたヒト肝芽細胞様細胞の集団に関し、前記細胞はHNF4α、サイトケラチン19(CK19)およびシトクロムP450 3A7(CYP3A7)を発現し、かつAFP、アルブミン(ALB)、α−1アンチトリプシン(AAT)、シトクロムP450 3A4(CYP3A4)、ウリジン二リン酸(UDP)−グルクロノシルトランスフェラーゼ1A1(UGT1A1)を発現しないかまたは実質的に発現しない。
さらに別の実施態様では、本発明は、上述の方法によって取得されたヒト胎児肝細胞の集団に関する。
本発明はまた、上述の方法によって取得されたヒト胎児肝細胞様細胞の集団に関し、前記細胞はHNF4α、CK19、CYP3A7、AFP、ALB、AATおよびUGT1A1およびシトクロムP450 3A4(CYP3A4)を発現する。
一実施形態において、ヒト肝細胞様細胞は正常な表現型を示す。
別の実施形態において、ヒト肝細胞様細胞は、遺伝子変異、特に、ヒト肝細胞様細胞内の重要なタンパク質に影響を及ぼし、肝疾患に関連する遺伝子変異を示す。疾患表現型に関与する遺伝子変異または欠損は、in vitroまたはex vivoで矯正することができることに留意すべきである。単離された哺乳動物細胞における遺伝子変異または欠損を矯正するための様々な技術が利用可能である。
本発明のヒト肝細胞様細胞の遺伝子改変
用語「遺伝子改変された」は、ヒト肝細胞様細胞が非改変ヒト肝前駆細胞に自然に存在しない核酸分子、または前記ヒト肝前駆細胞に非天然状態で存在する(例えば増幅された)核酸分子を含むことを示す。核酸分子は、前記細胞またはその祖先(肝疾患関連遺伝子変異を含むiPSなど)に導入されていてもよい。
ヒト肝細胞様細胞を遺伝子改変するために、ウイルス媒介遺伝子送達、非ウイルス媒介遺伝子送達、裸のDNA、物理的処理などのような多くの方法が使用され得る。この目的のために、核酸は、通常、組換えウイルス、プラスミド、ファージ、エピソーム、人工染色体などのベクターに組み込まれる。
本発明の特定の実施形態において、肝細胞様細胞(HLC)または多能性幹細胞は、ウイルスベクター(または組換えウイルス)または非ウイルスによる方法を用いて遺伝子改変される。この実施形態において、異種核酸は、例えば、組換えウイルスに導入され、次いでヒト肝細胞様細胞(HLC)を感染させるために使用される。異なる型の組換えウイルス、特にレンチウイルスを使用することができる。
好ましい実施形態において、前記レンチウイルスは、SV40T、hTERT、CDK4などのような不死化タンパク質をコードする。
他の好ましい実施形態において、前記レンチウイルスは、野生型α1−アンチトリプシン(AAT)タンパク質またはUDPグルクロノシルトランスフェラーゼ1ファミリーポリペプチドA1(UGT1A1)のような(肝疾患に罹患した患者において疾患関連遺伝子変異を通常示すタンパク質のような)野生型タンパク質をコードする。肝疾患に関与する他の遺伝子変異は上述される。
一実施形態において、目的のタンパク質(例えば、不死化タンパク質または疾患表現型を矯正するために使用される野生型タンパク質)をコードする核酸配列は、プロモーターに作動可能に連結される。
代替的に、前記レンチウイルスは、レポータータンパク質またはマーカータンパク質をコードする。前記マーカータンパク質は、蛍光タンパク質または細胞表面発現タンパク質であってよく、目的のヒト肝細胞様細胞(HLC)の迅速な同定および単離を可能にする。
マーカータンパク質は、例えば:
− 特に緑色蛍光タンパク質(GFP)、または例えば増強緑色蛍光タンパク質、青色蛍光タンパク質(EBFP、EBFP2、Azurite、mKalamal)、シアン蛍光タンパク質(ECFP、Cerulean、CyPet)、および黄色蛍光タンパク質(YFP、EYFP、Citrine、Venus、YPet)のようなその誘導体のような蛍光タンパク質、ならびに
− HLCにおいて通常発現していない、任意の細胞表面発現タンパク質
からなる群より選択されてよい。
本明細書中で使用されるとき、用語「作動可能に連結された」は、記載された構成要素が意図された様式で機能することを可能にする関係にあることを意味する。したがって、核酸配列は、他の配列の核酸配列との機能的関係に置かれたときに「作動可能に連結された」となる。例えば、プロモーターがコード配列の転写を引き起こす場合、プロモーターはコード配列に「作動可能に連結された」となる。一般に、作動可能に連結されたとは、連結された核酸配列が隣接していることを意味する。
本明細書で使用されるとき、用語「プロモーター」は、RNAポリメラーゼの転写開始部位を決定するDNA配列を指す。プロモーターは、種々の細胞型にわたって高レベルの構成的発現を提供することができ、そして細胞内において、プロモーターの3’末端に連結された配列である遠位に位置する配列の転写を指示するのに十分であるRNAポリメラーゼIIIプロモーターを含み得る。適切なプロモーターには、例えば、構成的プロモーター、調節プロモーター、組織特異的プロモーターまたはユビキタスプロモーターを含み、細胞性、ウイルス性または合成由来であってもよい。
一実施形態において、プロモーターは、ヒト伸長因子−1α(EF−1α)などの構成的プロモーターである。
他の実施形態において、プロモーターは、例えばヒト1−アンチトリプシン、アルブミンなどの肝臓特異的プロモーターである。
他の実施形態において、プロモーターは内在性配列(構成的または特異的)である。その場合、目的のタンパク質は、人工ヌクレアーゼ(例えば、CRISPR/cas、ZFNs、TALENs)の使用に基づくゲノム編集技術によって内在性プロモーターに連結される。
他の実施形態において、ヒト肝細胞様細胞の遺伝子改変は、内在性遺伝子配列を改変するためのゲノム編集技術によって実施される。
重要なことに、肝細胞系統細胞(HLC)は、しばしば「肝疾患」(「肝損傷に関連する病理」とも呼ばれる)として知られる様々な状態における疾患の標的である。これらの用語は、肝障害、傷害、機能不全、欠損または異常を特徴とする任意の疾患または臨床状態を指す。したがって、この用語は、例えば、傷害、変性疾患および遺伝的疾患を包含する。
肝疾患は開発途上国で最も一般的な死亡原因の1つとなっている。主に肝臓の細胞を表す肝細胞のような肝細胞系統細胞を標的とするこの群の疾患は、遺伝的代謝障害(クリグラー−ナジャー症候群I型、糖原病、尿素サイクル欠陥、家族性高コレステロール血症、チロシン血症およびウィルソン病など)、ウイルス感染(特にHBVまたはHCV感染)、毒性(アルコール)および薬物、または自己免疫疾患(自己免疫性慢性肝炎、原発性胆汁性肝硬変、原発性硬化性胆管炎)によって引き起こされ得る慢性肝不全ならびに急性肝不全を包含する。
他の実施態様において、本発明はまた、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団を含む医薬組成物を提供する。
医薬組成物は、一般に、1つまたはそれ以上の医薬的に許容されるおよび/または承認された担体、添加剤、抗生物質、防腐剤、アジュバント、希釈剤、溶媒および/または安定剤を含んでよい。そのような補助剤は、水、生理食塩水、グリセロール、エタノール、湿潤剤または乳化剤、pH緩衝物質などであってよい。適切な担体は、典型的には、タンパク質、多糖類、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリマー性アミノ酸、アミノ酸コポリマー、脂質凝集体などのような、大きくてゆっくりと代謝される分子である。この医薬組成物は、in vivo投与に適したマンニトール、デキストラン、糖、グリシン、ラクトースまたはポリビニルピロリドンまたは酸化防止剤または不活性ガス、安定剤または組換えタンパク質(例えば、ヒト血清アルブミン)またはビタミンのようなさらなる添加剤を含んでもよい。
本明細書中で使用されるとき、用語「医薬的に許容される」は、哺乳動物、特にヒトに適切に投与された場合に、有害な、アレルギー性の、または他の有害な反応を生じない分子実体および組成物を指す。医薬的に許容される担体または賦形剤は、任意のタイプの非毒性固体、半固体または液体の充填剤、希釈剤、カプセル化材料または製剤補助剤をいう。
本発明のスクリーニング方法
他の実施態様において、健康な患者または罹患した患者から取得された本発明のヒト肝細胞様細胞は、製薬産業におけるスクリーニング用途において有利にも使用することもできる。
そのようなスクリーニング試験は、臨床応用での新薬の探索、または医薬的候補化合物のような化合物の肝毒性の毒性試験評価のために使用することができる。本発明によるヒト肝細胞様細胞は、例えば、上述のような肝疾患の細胞モデルを作製するために有用であり得る。
したがって、本発明は、肝疾患の治療に有用な化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)本発明の方法によって生成したヒト肝芽細胞様細胞または胎児肝細胞様細胞の集団を試験化合物と接触させるステップと、
(b)前記ヒト肝芽細胞様細胞または胎児肝細胞様細胞に対する該試験化合物の効果を決定するステップと、
を含む方法を提供する。
本発明のさらなる実施態様は、肝保護性または肝毒性または肝増殖性効果を有する化合物をスクリーニングする方法に関し、前記方法は、
(a)本発明の方法によって生成したヒト肝芽細胞様細胞または胎児肝細胞様細胞の集団を試験化合物と接触させるステップと、
(b)ステップa)の細胞の生存を、前記試験化合物の非存在下で培養された上述の前記細胞の集団の生存と比較するステップと、
を含む。
用語「肝毒性」は、肝前駆細胞の生存の低下を引き起こす化合物を指す。前記化合物の存在下で培養された生存細胞の数が、前記化合物の非存在下で培養された生存細胞の数よりも少ない場合、化合物は肝毒性効果を有するとみなされる。
用語「肝保護性」は、肝前駆細胞の生存の増加をもたらす化合物を指す。前記化合物の存在下で培養された生存細胞の数が前記化合物の非存在下で培養された生存細胞の数より多い場合、化合物は肝保護性効果を有するとみなされる。
典型的には、肝保護性効果は、肝栄養因子の非存在下でアッセイすることができる。代替的に、既知の肝毒性薬物の存在下で肝保護性効果をアッセイすることができる。既知の肝毒性薬物には、アミオダロン、メトトレキセート、ニトロフラントインが含まれるが、これらに限定されない。
用語「肝増殖性」は、肝前駆細胞の増殖の増加をもたらす化合物を指す。前記化合物の存在下で培養された増殖細胞の数が、前記化合物の非存在下で培養された生存細胞の数より多い場合、化合物は肝増殖性作用を有するとみなされる。典型的には、増殖因子の非存在下で肝増殖性効果をアッセイすることができる。
本発明の試験化合物
一実施形態において、試験化合物は、ペプチド、タンパク質、ペプチド模倣薬、有機小分子、アプタマーまたは核酸からなる群より選択され得る。例えば、本発明による試験化合物は、以前に合成された化合物のライブラリー、または構造がデータベースで決定される化合物のライブラリー、または新規に合成された化合物のライブラリーより選択され得る。
特定の実施形態において、試験化合物は、有機小分子より選択され得る。本明細書で使用される場合、用語「小有機分子」は、医薬品において一般的に使用される有機分子に匹敵するサイズの分子を指す。この用語は、生物学的高分子(例えば、タンパク質、核酸など)を排除し、好ましい有機小分子は、2000Daまで、そして最も好ましくは約1000Daまでの大きさの範囲である。
他の実施形態において、試験化合物は、shRNA、miRNA、mRNAを含むがこれに限定されない核酸ライブラリーからなる群より選択され得る。
動物モデル
ヒトESまたはiPSに由来し得る肝細胞様細胞の利用可能性はさらに、ヒト肝疾患および向肝性ウイルス、特にB型肝炎またはC型肝炎のin vitroおよびin vivoのモデルを設計することを可能にする。より具体的には、ヒトの肝疾患および向肝性ウイルスのin vivoモデルが、非ヒト哺乳動物の肝臓にヒト肝前駆細胞を再増殖させることによって提供され得る。
したがって、本発明はさらに、本発明による方法によって取得されるヒト肝細胞様細胞の、機能的ヒト肝細胞を含む非ヒト哺乳動物宿主を産生するための使用に関する。
機能的ヒト肝細胞を含むキメラ非ヒト哺乳動物を産生するための適切な方法は、前記非ヒト哺乳動物の肝臓への本発明のヒト肝細胞様細胞の注入からなるステップを含み得る。HLCの生着を助けるために、非ヒト哺乳動物は、非適応防御を制御するために抗マクロファージ処理を受けてもよい。これは、例えば、ジクロロメタンジホスホネートを、例えばリポソーム封入ジクロロメチレンジホスホネートの腹腔内注射によって投与することによって実施することができる。HLCの生着を促進する他の戦略は、細胞注射前に肝再生を刺激することに頼ることができる。これは、例えば、肝臓摘出(例えば、部分肝切除術、化学塞栓術、肝照射、肝毒素、トランスジーン)または肝細胞増殖を刺激する任意の化合物(肝細胞増殖因子、T3ホルモン)の投与によって実施することができる。
他の戦略において、再生肝(若い動物または傷害された肝臓)における内在性肝細胞の増殖能を阻害することによって、HLCの生着を支持することもできる。これは、例えば、レトロシン(腹腔内注射)、マイトマイシンC(腹腔内注射)または塩酸プロパノロール(飲料水)を投与することによって行うことができる。最後に、HLCの生着は、血管拡張剤化合物を投与することによって好ましく実施し得る。これは、例えば、グリセリルトリニトレートを投与することによって実施することができる。
本発明は、さらに、本発明の方法によって取得されるかまたは取得することができる機能性ヒト肝細胞を含むキメラ非ヒト哺乳動物に関する。
本発明の非ヒト哺乳動物は、ヒト肝細胞を導入し維持することができる任意の非霊長類哺乳動物であり得る。これには、ウマ、ヒツジ、ウシ、ネコ、イヌ、ラット、ハムスター、ウサギ、アレチネズミ、モルモットおよびマウスが含まれるが、それらに限定されない。好ましくは、宿主動物はげっ歯類、さらに好ましくはマウスである。それは、非ヒト霊長類(Macacus)であってもよい。
非ヒト哺乳動物は、特に、異種細胞(ヒト肝細胞)に対する完全な免疫応答を一般に開始することができない免疫不全状態の哺乳動物であってもよい。移植に適した免疫不全状態の哺乳動物宿主は存在するか、または例えば1つまたはそれ以上の化合物(例えば、シクロスポリン、タクロリムス)の投与によって、または例えば、免疫グロブリンおよびT細胞抗原受容体をコードする遺伝子座における生殖系列DNAの再編成の不可能性を生じるような遺伝的欠陥によって作出され得る。
ヒト肝細胞の機能性は、例えばヒト血清アルブミンの発現、またはUGT1A1活性が欠損している動物(ビリルビン血症とも呼ばれる)における血清ビリルビンレベルなどのような、非ヒト哺乳動物、特にげっ歯類と区別することのできるヒト肝細胞の生理学的産物、免疫学的または定量的な基準による類似体のような、肝細胞活性の代理マーカーを調べることによって観察され得る。これらのマーカーを用いて、レシピエントを犠牲にすることなく細胞の存在を判定することができる。
機能性ヒト肝細胞を含むキメラ非ヒト哺乳動物は、特にヒトB型肝炎感染のin vivoモデルとして使用することができる。
治療法および用途
1つの主な応用分野は、細胞療法または再生医療である。再生医療は、本発明の肝細胞様細胞を含む医薬組成物の直接in vivo移植により、損傷組織をin vivoで再生することによって、機能不全、損傷または不全組織から生じる任意の疾患を潜在的に治癒するために使用され得る。
本発明はまた、上述のような肝細胞様細胞の集団および少なくとも1つの医薬的に許容される賦形剤を含むか、またはそれらからなるか、または本質的にそれらからなる肝疾患を治療するための、または肝疾患を治療する際に使用するための医薬組成物に関する。
本発明の別の目的は、肝細胞様細胞の集団を含むか、またはそれらからなるか、または本質的にそれらからなる肝疾患を治療するための、または肝疾患を治療する際に使用するための医薬である。
本明細書中で使用されるとき、用語「本質的に〜からなる」は、医薬組成物または医薬に関して、少なくとも1つの本発明の化合物が、前記医薬組成物または医薬品内において生物学的活性を有する唯一の治療剤または薬剤であることを意味する。
医薬的に許容される賦形剤は、任意のおよびすべての溶媒、分散媒、コーティング、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤などを指す。一実施形態において、賦形剤は、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、脂質、および炭水化物(例えば、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類およびオリゴ糖類を含む糖類;アルジトール、アルドン酸、エステル化糖などのような誘導体化された糖類、ならびに多糖類または糖ポリマー)の添加剤を含み、それらは単独でまたは組み合わせて存在してもよく、単独または組み合わせて、1〜99.99重量%または容積%で含む。例示的なタンパク質賦形剤は、ヒト血清アルブミン(HSA)、組換えヒトアルブミン(rHA)のような血清アルブミン、ゼラチン、カゼインなどを含む。
緩衝能においても機能し得る代表的なアミノ酸/抗体成分は、アラニン、グリシン、アルギニン、ベタイン、ヒスチジン、グルタミン酸、アスパラギン酸、システイン、リジン、ロイシン、イソロイシン、バリン、メチオニン、フェニルアラニン、アスパルテームなどを含む。炭水化物賦形剤も本発明の範囲内であることが意図され、その例は、フルクトース、マルトース、ガラクトース、グルコース、D−マンノース、ソルボースなどのような単糖;ラクトース、スクロース、トレハロース、セロビオースなどのような二糖類;ラフィノース、メレジトース、マルトデキストリン、デキストラン、デンプンなどのような多糖類;およびマンニトール、キシリトール、マルチトール、ラクチトール、キシリトールソルビトール(グルシトール)およびミオイノシトールのようなアルジトールを含むがそれらに限定されない。ヒトの投与のためには、調製物は、例えばFDA局またはEMAなどの規制機関によって要求されるような、無菌性、発熱原性、一般的安全性および純度の基準を満たすべきである。
本発明はまた、肝細胞系統に系統決定されるが、人体の治療方法における使用のために完全に分化していないヒト細胞の集団に関する。本発明はまた、肝細胞系統に系統決定されるが、肝疾患の治療における使用のために完全に分化していないヒト細胞の集団に関する。
肝疾患の例は、肝硬変、肝脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、アルコール性肝炎、脂肪肝疾患、妊娠脂肪肝、ウイルス性A型、B型、C型、D型およびE型肝炎、鉄過剰症、肝線維症、(I型クリグラー−ナジャー(CN1)、ウイルソン病、尿素サイクル障害、チロシン血症、家族性高コレステロール血症、血友病、シトルリン血症、進行性家族性肝内胆汁うっ滞、糖原病などのような)先天性肝疾患、急性肝不全劇症肝炎、亜激症肝炎、肝臓癌、高コレステロール血症を、非限定的に含む。
このような疾患は、薬物、毒性キノコ、術後感染、ウイルス、細菌およびアルコールを含むがそれらに限定されない環境要因によって誘発され得る。したがって、本発明の他の実施態様は、人体の治療方法において使用するための、本発明の肝細胞様細胞(例えば、肝芽細胞様細胞)の集団に関する。
一実施形態において、前記ヒト肝芽細胞様細胞の集団は、肝細胞核因子4アルファ(HNF4α)を発現し、かつ上述のようにα−フェトプロテイン(AFP)を発現しないか、または実質的に発現しない前記細胞の集団である。
より詳細には、本発明の一実施態様は、肝疾患の治療において使用する本発明の肝細胞様細胞の集団に関する。一実施形態において、前記ヒト肝芽細胞様細胞の集団は、肝細胞核因子4アルファ(HNF4α)を発現し、かつ上述のようにα−フェトプロテイン(AFP)を発現しないか、または実質的に発現しない前記細胞の集団である。
本発明はまた、医薬的に有効な量の本発明の肝細胞様細胞の集団を、それを必要とする対象または患者に投与するステップを含む、肝疾患の治療方法に関する。
本発明の文脈において、本明細書で使用される用語「治療する」または用語「治療」は、病理の発症を遅延または予防すること、病理の症状の進行、激化または悪化を逆転、緩和、阻害、減速または停止すること、病理の症状の改善をもたらすこと、および/または病理を治癒することを目的とした方法を指す。
本明細書で使用されるとき、「医薬的に有効な量」という用語は、意図された目的を達成するのに十分な、本発明によるヒト肝細胞様細胞の集団(またはその医薬組成物)の任意の量を指す。
有効な投薬量および投与レジメンは、対象の病態の性質に基づいた適正な医療行為によって容易に決定することができ、投与経路、病理の症状の程度、目的の組織または臓器の損傷または変性の具体的な病理および程度、および対象の特性(例えば、年齢、体重、性別、全般的健康状態など)を含むが、それらに限定されないいくつかの要素に依存する。
治療のために、本発明によるヒト肝細胞様細胞の集団および医薬組成物は、種々の経路で投与することができる。投与量および投与回数は、当業者によって既知の方法で最適化することができる。
一実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物、医薬は、局所的にまたは全身的に投与される。
一実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物、医薬は、局所的に投与され、肝臓内、その周囲またはその近辺に、肝実質内、肝臓グリッソン嚢下、腎臓嚢下、脾臓内、膵臓内、腹腔内および大網嚢内への本発明のヒト肝細胞様細胞、医薬組成物、医薬の集団の注射または注入または移植を非限定的に含む。好ましくは、局所投与は、肝臓を灌流する血管(門脈、動脈、静脈、腸間膜静脈)を介する注射または注入または移植である。
他の実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞集団、医薬組成物または医薬は、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団のための分化環境内に投与される。
そのような投与経路は、外科処置、腹腔鏡手術、カテーテルシステム経由または腹腔内移植によって達成することができる。
一実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物、医薬は、全身投与され、経腸または非経口投与を非限定的に含む。
注射または注入または移植に適合する製剤の例は、液体溶液または懸濁液、注射前の液体中における溶液または懸濁液に適した固体形態が含まれるが、それらに限定されない。注射の例は、静脈内、大動脈内、腹腔内、皮下、筋肉内、皮内、および腹腔内注射または灌流を含むが、それらに限定されない。他の実施形態において、注射するとき、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物または医薬は無菌である。滅菌医薬組成物を得るための方法は、GMP合成(GMPは「Good manufacturing practice」を意味する)を含むが、それに限定されない。
一実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物または医薬がカプセル化される。カプセルの例は、マトリゲル、ヒドロゲルを非限定的に含む。
一実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物または医薬は、徐放性形態で投与される。他の実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物または医薬は、薬剤の放出を制御する送達系を含む。
一実施形態において、治療上有効な量の本発明のヒト肝細胞様細胞の集団、医薬組成物または医薬は、対象において治療効果を得るおよび/または維持するために、対象の生涯において少なくとも1回または数回投与される。
他の実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞の集団または医薬組成物または医薬の治療上有効な量は、体重1kgあたり約1〜約2億個の細胞の範囲、好ましくは体重1kgあたり約2500万個の細胞である。
本明細書において数量の前に使用される用語「約」は、前記数量の値のプラス10%またはマイナス10%を意味する。
一実施形態において、対象は罹患しており、好ましくは肝疾患と診断されている。
一実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞は、in vitroで置換することのできる1つの特定の遺伝子の欠損に起因するI型クリグラー−ナジャー(CN1)を非限定的に含むような、特定の疾患により再生療法または障害に関連した治療を必要とする肝疾患に罹患している患者の自己再生療法に有用であり得る。
一実施形態において、本発明は、同種異系移植片として、または遺伝子矯正後に、自己移植片(すなわち、細胞は対象/患者の細胞と同じ遺伝子型を有する)としてヒト患者に移植するための細胞治療産物として使用するための本発明のヒト肝細胞様細胞に関する。
一実施形態において、本発明は、補助肝臓として使用するための本発明のヒト肝細胞様細胞に関する。一実施形態において、本発明の肝細胞様細胞は、投与されるとき、脾臓に局在する。一実施形態において、本発明の肝細胞様細胞を含有する脾臓は、二次肝臓として機能する。
一実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞は、生体工学によって作られる肝臓において有用であり得:他の肝細胞系統細胞と併せて脱細胞化肝臓に注入すること、または肝臓組織を生成させるための3Dプリンティングまたはすべての他の方法によってin vitroで作出された肝臓芽の移植による、ヒトiPSCからの血管新生され、かつ機能性のヒト肝臓を生成すること(Takebeら、Nature 2013 499)のいずれかによる。他の実施形態において、本発明のヒト肝細胞様細胞は、体外装置に注入すること、または身体に注入する前にバイオマトリックスもしくはヒドロゲル(アルジネート、シラン化ヒドロキシプロピルメチルセルロースなど)に埋め込むことのいずれかによってバイオ人工肝臓において有用であり得る。
本発明は、以下の図および実施例によってさらに説明される。しかしながら、これらの実施例および図面は本発明の範囲を限定するものであると、決して解釈されるべきではない。
実施例1:多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのマトリックスとしてのLN−111の使用およびこれにより取得された肝芽細胞様細胞の治療における使用
方法および材料
この研究は、フランスと欧州の規制に合致して行われた。
hIPSCの維持:BBHX8 hiPSC(非特許文献46)株は、mTeSR1(Stemcell Technologies、Vancouver、BC、Canada)中においてマトリゲル(BD Biosciences、San Jose、CA、USA)コーティング培養ウェル上で37℃で5%CO2インキュベーターで毎日培地交換して維持された。細胞は、Gentle Cell Dissociation Reagent(Stemcell Technologies、Vancouver、BC、Canada)を用いて5〜7日ごとに継代された。
in vitroでの肝細胞分化:ヒト多能性幹細胞の肝細胞分化は、いくつかの改変を加えた以前の研究(非特許文献16、20、40)に基づく3ステッププロトコールに従って行った。最初に、胚体内胚葉分化のために、細胞を、TrypLE(Life Technologies、Carlsbad、CA、USA)を用いて採取し、ADAM自動細胞計数器(Labtech、Palaiseau、France)を用いて計数し、次いで、5μg/mlのラミニン111(Biolamina、Sundbyberg、Sweden)または2mg/mlのマトリゲル(BD Biosciences、San Jose、CA、USA)のいずれかで予めコーティングしたプレート(Costar;Corning Life Sciences、Acton、MA)中に75×103細胞/cm2の細胞密度で播種された。それらは、B27無血清サプリメント(Life Technologies、Carlsbad、CA、USA)の補充されたRPMI 1640(RPMI/B27)、100ng/mlのアクチビンA(Miltenyi Biotec、Paris、France)、50ng/mlのWnt3A(R&D systems、Minneapolis、MN、USA)、10μMのrock阻害剤(Stemcell Technologies、Vancouver、BC、Canada)、および任意選択でCHIR 99021中において1日間培養した。ROCK阻害剤およびWnt3Aは、それぞれ2日後および3日後に培地から除かれた。続く4日間、細胞は100ng/mlのアクチビンAを含有するRPMI 1640/B27中で細胞を増殖させ、細胞を毎日交換した。次に、肝細胞特異化のために、次いで、細胞は、10ng/mlの線維芽細胞増殖因子(FGF)10(Miltenyi Biotec、Paris、France)および10ng/mlの骨形成タンパク質(BMP)4(R&D systems、Minneapolis、MN、USA)を補充したRPMI/B27中で2日間、毎日培地交換しつつ培養した。次いで、細胞を、TrypLEを用いて、5μg/mlのラミニン111または2mg/mlのマトリゲルで予めコーティングした3つのプレートに、70×103細胞/cm2の細胞密度で分割した。それらを、10ng/mlのFGF10、10ng/mlのBMP−4および10μMのrock阻害剤を補充したRPMI/B27中で1日間培養し、翌日にrock阻害剤を培地から除いた。最後に、肝細胞成熟のために、細胞を20ng/mLの肝細胞増殖因子(HGF)(Miltenyi Biotec、Paris、France)および20ng/mLのオンコスタチンM(OSM)(Miltenyi Biotec、Paris、France)を補充した肝細胞培地(Lonza、Blele、Suisse)(成熟培地)で4日間培養した。翌日に培養培地からHGFを除き、培地を2日毎に交換した。
免疫蛍光アッセイ:培養した細胞を室温で20分間、4%パラホルムアルデヒドで固定し、PBS中0.5%Triton X−100で15分間透過処理をし、PBS中3%BSAで15分間ブロッキングした。細胞を一次抗体と共に室温で1時間インキュベートした。ヒトAAT(1:100)、CK19(1:50)およびAFP(1:300)に対する一次抗体は、DAKO(DakoCytomation、Trappes、France)から購入した。ヒトOct4(1:100)、HNF4α(1:100)に対する抗体はTebuBio(Le Perray−en−Yvelines、France)から購入した。PBS0.1%Tritonで数回洗浄した後、PBS1%BSA0.1%Tritonで1/1000希釈した、ALEXA 488、555または647を結合した抗マウス、抗ヤギ(両方がLife Technologiesからのもの)または抗ウサギ(Abcam)のIgG二次抗体によって、室温で30分間インキュベートした。次いで、細胞を室温で1分間、PBSで1/10,000希釈したDAPIで対比染色し、倒立蛍光顕微鏡(AMGのEvosFL)で読み取った。分化した細胞の割合を評価するために、10回の独立した分化からのランダム写真を撮り、次いで分化マーカーの陽性細胞を全細胞と共に計数した。
フローサイトメトリー:フローサイトメトリーのために、分化した細胞をAccutaseと共に37℃で2分間インキュベートした。解離した細胞を0.25%パラホルムアルデヒドで4℃で30分間固定し、次いでPBS中の0.2%Tween−20で37℃で15分間透過処理した。細胞を、PBS中の0.5%BSAで希釈した一次抗体の存在下または非存在下で、3%BSA/PBSで30分間/4℃でブロッキングした。洗浄後(PBSによる)、細胞を3%BSA/PBSと共にインキュベートした後、ロバ抗マウスAlexa Fluor 488結合抗体と4℃で20分間インキュベートした。フローサイトメトリー分析は、BD LSR IIフローサイトメーター(BD Biosciences)を用いて行った。
動物実験:動物をNantes University Medical School(Nantes、France)の動物施設に収容し、12時間の光周期で維持し、自由摂取させ、フランスのMinistere de l’Agricultureのガイドラインに従って人間の管理を受けて飼育された。試験には、体重120±30g(年齢:8〜9週齢)のホモ接合型(j/j)のGunnラットを使用した。
肝機能試験:血液は、眼窩後洞から採取された。血清総ビリルビンとアラニンとアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼは、Nantes大学病院のルーチン生化学部門で測定されました。
組織学および免疫組織化学:免疫組織化学的解析は、固定パラフィン包埋切片に対する免疫ペルオキシダーゼ技術の使用を含んだ。ウサギポリクローナル抗UGT1A1(1:50;Abgent Inc.、San Diego、USA)、抗αフェトプロテイン(1:250;Dako、Glostrup、Denmark)およびマウスモノクローナル抗血清アルブミン(1:200;R&D Systems Europe;Abingdon、UK)の抗体をヒト細胞検出に使用した。要約すると、厚さ4μmの肝臓切片を脱蝋し、98℃で40分間、クエン酸緩衝液(pH=6、10%、Dako)中で前処理した。5分間のH2O2(Dako)およびさらに5分間のTBS Tween(ScyTek Laboratories、West Logan、USA)での処理の後、切片をBSA 2%およびTBS Tweenを含む一次抗体と共に37℃で30分間インキュベートした。結合した抗体を、Envision二次薬剤(Dako)および免疫ペルオキシダーゼのためのDAB液体基質(Dako)を用いて検出した。
RT−qPCR:製造者の説明書に従ってRNeasyミニキット(QIAGEN)または製造者の説明書に従ってTRIzol(登録商標)(Lifetechnology、Carlsbad、CA)を使用して、全mRNAを培養細胞から単離した。単離されたmRNAはNanodropを用いて定量され、反応あたり合計10ngが使用された。転写物の分析は、Power Express One−Step SYBR(登録商標)GreenER(商標)キット(Life Technology、Carlsbad、CA、USA)を用いて、ViiA7配列検出システム(Life Technology、Carlsbad、CA、USA)を用いて行った。プライマー配列は以下の通りである:
Figure 2018508207
PCR法およびGAPDH値への標準化後の2−ΔΔCt定量法を用いた相対遺伝子発現データの分析は、以前に記載されているように行った。mRNA発現レベルは、未分化細胞におけるレベルと比較して、所与のサンプルにおけるmRNAレベルの倍数変化として定義される。mRNA発現レベルは以下のように計算される:mRNA発現レベル=2−ΔΔCt、ここで、ΔΔCt=(Ct目的物−CtGAPDH)サンプル−(Ct目的物−CtGAPDH)。特異的な増幅は、アンプリコンの融解曲線によって検証した。
転写物の他の分析は、AgPath−ID(商標)One−Step RT−PCR Reagents(Life Technology、Carlsbad、CA、USA)および適切なプライマー対(Applied Biosystems)を用いてViiA7配列検出システム(Life Technology、Carlsbad、CA、USA)によって実施された。

Figure 2018508207
ELISA:培養上清中のヒトα−フェトプロテイン(AFP)(Calbiotech)およびアルブミン(Bethyl Laboratories)の分泌を、製造業者の指示に従ってELISAによって評価した。
肝細胞移植:細胞(1×107細胞)は、TrypLEを用いてプレートから剥離され、洗浄され、200μlの生理的血清に再懸濁され、細胞移植に最適化された環境を創出するために24時間前に2/3の部分肝切除を施されたGunnラットの脾下極中へと26ゲージの翼状針によって注入された(非特許文献48)。ラットは、細胞移植1日前まで3日間0.2mg/kgで、そしてその後に0.1mg/kgでタクロリムスによって毎日免疫抑制された。
統計解析:データは、平均値±SEMとして表される。統計解析は、Windows用GraphPad Prim(登録商標)5.04ソフトウェア(GraphPad Software、San Diego、CA)を用いて行った。統計的有意性は、群間の比較についてのMann−Whitney検定を用いて評価した。p値<0.05が統計的に有意であると考えられた。
結果
我々は、以前に報告されたプロトコール(非特許文献16、20、36、40)を修正および組み合わせて、hiPSCからHLCを生成するための既知組成の条件、異種不含有、フィーダー不含有、および組換え因子を用いたGMP適合法を開発した。ラミニン−111(LN111)は胎児肝臓で発現され(非特許文献41)、ラミニンアイソフォームは主にマトリゲル(登録商標)中に存在する。我々は、LN111がhiPSCの肝細胞分化を開始および支持するための効率的な細胞外マトリックスを構成すると仮定した。in vitroでHLCを産生するための我々の3ステップ分化プロトコールは、図1Aに概説されている。我々は、HLCに分化することが知られている代表的な細胞株として、ヒトiPSC細胞株BBHX8を使用した(非特許文献40、42)。hiPSCが70〜90%コンフルエントであるとき、細胞を回収し、組換えLN111でコーティングしたディッシュ上に播種した。より再現性のある肝細胞分化プロセスを得るために、細胞を酵素的に採取し、単細胞懸濁液を計数し、HLC生成を開始させる時間および細胞比分割を評価するため、経験的細胞密度視覚化に基づく標準的方法を用いる代わりに新しいLN111コーティングディッシュに播種した。0日目に、hiPSCは多能性マーカー(Nanog、Sox 2)に対して陽性であり(図1B)、胚体内胚葉(Sox 17、FoxA2)(図1C)および肝細胞マーカー(HNF4a、ALB、AFP、シトクロムP450)(図1D)に対して陰性であった。これらの実験は、AgPath−ID(商標)One−Stepを用いたより正確なRT−qPCR解析により確認された(図4)。
細胞をアクチビンAおよび塩基性線維芽細胞増殖因子で処理して胚体内胚葉を生成した。Wnt3aおよびrock阻害剤への短時間暴露が、それぞれ酵素的細胞回収後の胚体内胚葉の発現および細胞生存を改善するために使用された(非特許文献16、36)。5日目に、細胞の80〜90%超が胚体内胚葉マーカーSOX17およびFOXA2を強く発現し、多能性遺伝子の発現を失った(図1B)。次いで、生じた胚体内胚葉細胞を、以前に記載されている(非特許文献43)ように、初期胚性肝臓発生の初期シグナル伝達経路に関与する2つの重要な因子であるFGF10およびBMP4の存在下で培養した。3日間の細胞処理(分化の8日目)の後、細胞を新しいLN111でコーティングしたディッシュ上へと酵素的に継代して拡大させ、肝細胞特異化段階を3日間続けた。
11日目に、ほとんどの細胞は、肝臓発生の初期段階の間に肝前駆細胞で発現されるマーカー(HNF4a、CK19およびCYP3A7)に対して陽性である(図1D)。それらは、成熟肝細胞のマーカーであるα−フェトプロテイン(AFP)、肝芽細胞マーカー、アルブミン(ALB)、AAT(α−1アンチトリプシン)およびシトクロムP450 3A4(CYP3A4)は陰性であった。それらはSOX17を発現せず、FOXA2のレベルが低下していた。肝細胞様細胞への分化(AFPの発現)を目指すために、細胞をOSMおよびHGFの存在下で4日間培養した。同じ段階で、細胞をAgPath−ID(商標)One−Stepで試験したところ、同様の結果が得られた(図5と図6参照)。集約すると、結果は、それらが肝芽細胞の表現型を有することを示した(非特許文献44、45)。
20日後、RT−qPCR解析によって評価すると、hiPSC由来の肝芽細胞はHNF4a、CK19、AFPおよびCYP3A7(胎児肝細胞で発現されるCYP450酵素)を発現し、成熟肝細胞のいくつかのマーカー(ALB、AAT、UGT1A1、CYP3A4)の発現を獲得し、FOXA2発現を失った(図1D)。これらの結果に従って、細胞上清中のAFPの分泌をELISAアッセイによって確認した。しかしながら、おそらくアルブミンmRNA発現レベルが低いために、我々はアルブミンの分泌を検出しなかった(図1E)。hiPSCをマトリゲルコーティングディッシュ上で分化させた場合にも同様の結果が得られた。
集約すると、結果は、LN111が、我々の培養条件においてhiPSCの肝細胞分化を開始および支持することについて、マトリゲルと同じくらい効率的であることを示したが、組換えマトリックスを有していた。私たちの研究は、LN111をコーティングしたディッシュが、マトリゲルをコーティングしたディッシュ上におけるhiPSC内胚葉後の肝芽細胞様細胞および肝細胞特異化の段階のhiPSCの維持を可能にするということを示す最近の研究(非特許文献36)を拡張した。以前の研究によれば、HLCはin vitroでほとんど成熟していないことが示されている。20〜30日目に、我々のHLCはアルブミンを分泌せず、おそらく、HLCの成熟を増加させるデキサメタゾンまたはDMSOの存在下で培養を行わなかったからであろう。ヒト初代肝細胞に類似している高成熟HLCは、それらを3D培養またはマイクロパターン共培養条件下で培養した場合に生成することができる(非特許文献34、46)。
治療有効性を調べるために、免疫抑制GunnラットにおけるIDHB(LN111コーティングディッシュ上での肝細胞分化の11日目)の移植後に、血清ビリルビンレベルが経時的に観察された。図2に示すように、細胞移植後60日間にわたって、治療群ではベースラインのビリルビン値が漸進的に低下していた。その後、血清ビリルビン血症の減少は、試験を通して28±5%のレベルで持続し、移植前値と比較して統計的に有意であった(P<0.05)。治療群の血清ビリルビンは犠牲時に57±5μMであり、移植前値では84±11μMであった(p=0.005)。凍結したIDHBの移植後に同様のビリルビン血症の減少が観察された(図10)。治療したラットとは対照的に、対照群の血清ビリルビンは減少せず、150μMまでの値で上昇したままであった。これらの結果は、新鮮肝細胞および凍結肝細胞の両方において確認された(図10)。免疫化学的解析により、UDP−グルクロノシルトランスフェラーゼ1−A(UGT1A1)を発現する細胞の存在が明らかになり、移植されたIDHBは非常に低レベル(<0.1%)ながらも肝実質に生着する能力を有したことが確認された(図11の矢印を参照)。それらは肝実質全体に分布し、主に単一細胞として分布していた。これは、移植された細胞の選択的増殖の利点がない動物の肝臓における正常な肝細胞の低い生着効率と一致する(非特許文献37、47〜50)。UGT1A1陽性ヒト細胞の大部分もまた脾臓で検出され、脾臓の約1〜2%に相当した(図11)。ヒトAFP発現細胞は検出されなかった。これらのデータは、脾臓がIDHBの成熟肝細胞への成熟をさらに促進することを示した。すべての動物の肝臓および他の器官(図示せず)の組織学は、正常であった。治療ラットにおけるアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)およびアラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)(確立された肝細胞傷害マーカー)の血清レベルは、移植後10日目にそれぞれ1.59±0.21μkat/lおよび1.07±0.16μkat/lであり、犠牲時にそれぞれ2.07±0.85μkat/lおよび0.95±0.19μkat/lであった。これらの値は、術前の値(AST:2.44±1μkat/lおよびALT:1.46±0.75μkat/l)と変わらず、また、移植後10日目(AST:1.59±0.12μkat/lおよびALT:1.03±0.12μkat/l)ならびに犠牲時(AST:1.61±0.53μkat/lおよびALT:1.13±0.33μkat/l)の対照ラットの値と変わらなかった。ガンマ−グルタミルトランスフェラーゼ値もまた、これらの時点で正常(<0.05μkat/l)であった。これらの結果は、動物が外科手術からうまく回復したことを示した。移植されたヒト細胞のin vivo機能性を追跡するために、我々は動物血清中のヒトAFPおよびヒトアルブミンを経時的に測定した。1匹の動物において、細胞移植後11日目で有意なレベル(16ng/ml)の血清ヒトAFP(対照ラット血清のバックグラウンドを超える)を検出することができ、その後は漸進的に検出不能になった。他の2匹の動物では、非常に低レベル(6および23pg/ml)であるにもかかわらず、移植後5ヵ月後に血清ヒトアルブミンの出現を検出することができた。ヒトのアルブミンおよびヒトAFPの検出可能なレベルは、他の移植されたGunnラットの血清中に検出されず、おそらく、肝臓中のヒト細胞の数が非常に少ないためである。
要約すると、我々は、ヒトにおける肝細胞移植において遭遇する状況である、常在げっ歯類肝細胞上の移植細胞の選択的増殖の利点非存在下(非特許文献9)で、遺伝性肝代謝疾患の治療のためのhiPSCに基づく再生の有効性を初めて証明した。我々は、黄疸の成体Gunnラットにおける細胞移植後、新たに調製された、および凍結された治療用ヒト細胞による高ビリルビン血症の持続的な有意な減少を実証した。治療有効性は、レンチウイルス矯正初代肝細胞を用いたGunnラットにおけるex vivo遺伝子治療で得られた有効性と同等であった(非特許文献51)。注目すべきことに、それは、ヒト新生児肝臓から単離された肝細胞の移植と同じくらい効率的であり、Gunラットを治療するためのヒト細胞治療のための究極の判断基準とされる細胞であるヒト成人肝臓から単離された肝細胞のものより高かった(非特許文献61)。本研究では、hiPSCを、細胞移植のためにUDP−グルクロノシルトランスフェラーゼ1−A(UGT1A1)を発現しない肝芽細胞様細胞に分化させた。我々の結果は、in situ成熟が起きてUGT1A1活性を得たという明白な証拠を示したが、これは移植後8週間で最大であった。一部の動物において、血清AFPの一過性発現および血清アルブミン産生の出現を検出することもできた。我々の結果は、肝臓が未成熟肝細胞、すなわち胎児肝臓から単離された肝細胞の最終分化をもたらすことを示す以前の研究と一致する(非特許文献52、53)。近年、分化した肝芽細胞(AFPを発現する)に特異化したhiPSCは、マウス肝臓においてAFP発現を失い、さらに分化することができることが報告されている(非特許文献14、23、54、62)。我々の研究は、目下のところ、肝芽細胞に特異化したhiPSCが、正常な肝再生の状況において代謝性肝機能を確実にするのに十分なレベルで他の種の肝臓に移植可能であり、in situ成熟を獲得したことを示す。さらに、我々は、脾臓が成人肝細胞へのさらなる分化を促進するための適切な部位を構成することも示したが、これは以前のHLCでの研究では報告されなかった。
重要なことに、IDHBによる肝臓移植のin vivo機能性は、組織学的および血液パラメータ分析によって評価されるように、腫瘍形成(カルチノーマまたは奇形腫)および肝臓損傷の徴候を示さずに長期間(6ヶ月)持続した。成体肝臓に移植された正常初代肝細胞(非特許文献51)と同様に、IDHBは単一細胞として肝臓に再配置され、肝再生が終了し、肝臓が有糸分裂の静止期に戻ったときに抗増殖刺激に応答することを示唆している。さらに、精巣にIDHBを直接注射した2ヵ月後に奇形腫は観察されず、HLC細胞調製物中に未分化hiPSCが残存していないことが確認された。
最後に、我々が、HLCがGMP産生基準を満たす無血清、異種不含有および既知組成の肝細胞分化プロトコールを創出したことから、我々の研究はまた、遺伝性肝疾患の治療のためのhiPSCの臨床応用への重要な一歩を提供する。我々は、ヒト胎児肝臓から単離された肝前駆細胞は、成人肝細胞よりも効率的に移植レシピエント肝臓内への移植および移動能を有する(非特許文献55〜57)ため、肝前駆細胞(HNF4−αの発現およびAFPのいくらかの発現)の段階でHLCを採取することを選択する。hiPSC由来の内胚葉細胞は、AFPを発現する肝前駆細胞様細胞および、成熟肝細胞(アルブミンを発現)よりも高い生着能力を有することも示されている(非特許文献31)。逆に、未分化hiPSCまたは完全に分化していない細胞が最終細胞調製物中に残存するリスクを低減するために、内胚葉様細胞(分化の5日目)を移植しなかった。Lohらは、hiPSC由来の肝前駆細胞は、ネズミ新生児肝臓に移植できなかったことを観察した。上述の研究と我々のこの不一致は、生成されたHLCの異なる生着能力をもたらす異なる肝細胞分化プロトコールの相違(例えば、Lohらはいくつかの小分子阻害剤を使用)、肝臓レシピエントの相違(新生児対成人の肝臓)に関係するかも知れない。さらに、我々の研究では、肝臓においてIDHBはほとんど検出されなかったが、これは、脾臓内細胞の注射時に脾臓がすべてのIDHBを保持したためである可能性があり、このような脾臓内細胞の保持は他の研究では報告されていない(非特許文献60〜62)。
肝細胞分化11日目(肝細胞特異化段階の終了時)に採取することはまた、培養時間を簡素化および短縮し、標準化、再現性を促進し、大量細胞産生のコストを削減する。
結論として、CN−1を含む遺伝性肝疾患の治療のためのヒト肝細胞の臨床的要求が存在する。ラミニンコーティングプレート上で培養されたhiPSCまたはhESC由来の肝前駆細胞は、肝臓移植および死体肝臓から単離されたヒト肝細胞に対する安全な臨床的代替物であり得る。本研究はCN−1の治療法に焦点を当てていたが、それは尿素サイクル疾患などの他の遺伝性肝疾患の治療においても重要な進歩をもたらした。実際、これらの疾患は、同種異系肝細胞移植(非特許文献9)によって治療することができ、したがって、正常ヒト多能性幹細胞を用いた再生医療アプローチに直接的に順応することができる。HLCへのアクセスが制限されないので、肝細胞移植は、満足のいく治療上の利益を維持するか、または達成するために繰り返すことができる。
実施例2:多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのマトリックスとしてのLN−521の使用
興味深いことに、組換えヒトラミニン−521(LN−521)は、細胞外マトリックスとしてLN−111を置換することができ、HNF4α、AFP、アルブミン、AAT発現の遺伝子発現のRT−qPCR解析によって評価されるようにhiPSC由来の胚体内胚葉およびHLCへのhiPSCの良好な分化を可能にした。例えば、我々は、サイバーグリーンに基づいたRT−qPCRによって評価されるように、分化の5日目におけるSOX17(内胚葉)のより高い発現、11日目から30日目までのHNF4α、AFPおよびアルブミンのより高い発現を観察した(図3)。これらの結果は、hiPSC由来のHLC(図7)およびhESC(ESI−017細胞株)由来のHLC(図8)についてTaqmanに基づいたRT−qPCRを用いて確認された。
CHIR 99021を肝細胞分化プロセスの0日目に24時間添加すると、LN−521とLN−111の差がより顕著になった(図8)。
興味深いことに、LN−521とLN−111の混合物(25%/75%)を使用したとき、多能性幹細胞(hESC)の肝細胞分化はLN−521またはLN−111単独と比較してより効率的である(図9)。この改善は、異なる細胞播種(50×103、75×103および100×103細胞)において観察された。再び、我々はCHIR 99021の添加が肝細胞分化の有効性を改善することを観察した。

Claims (16)

  1. 肝細胞分化のためのマトリックスとしてのラミニン(LN)の使用。
  2. 多能性細胞の集団、多分化能細胞の集団または胚体内胚葉(DE)細胞の集団の、肝細胞系統細胞の集団への分化を誘導および/または改善するためのLNの使用。
  3. LNがラミニン−111(LN−111)、ラミニン−211(LN−211)、ラミニン−332(LN−332)、ラミニン−411(LN−411)、ラミニン421(LN−421)、ラミニン−511(LN−511)およびラミニン−521(LN−521)からなる群より選択される、請求項1または2に記載の使用。
  4. LNがヒト組換えLN−111またはヒト組換えLN−521またはそれらの組み合わせである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の使用。
  5. ヒト肝細胞分化を誘導するための方法であって、
    (i)ヒト胚体内胚葉(DE)細胞の集団を提供するステップと、
    (ii)前記ヒトDE細胞の集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、
    (iii)任意選択で、前記ヒト肝芽細胞様細胞の集団を肝細胞成熟培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、肝細胞様細胞の集団、好ましくはヒト胎児肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、
    を含む方法。
  6. 肝細胞分化を誘導するための方法であって、
    (i)ヒト多能性細胞の集団を提供するステップと、
    (ii)該集団を内胚葉誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体で培養して、ヒトDE細胞の集団を生成するステップと、
    (iii)前記ヒトDE細胞の集団を肝細胞誘導培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、ヒト肝芽細胞様細胞の集団を生成するステップと、
    (iv)任意選択で、前記ヒト肝芽細胞様細胞の集団を肝細胞成熟培地中においてラミニンでコーティングされた支持体上で培養して、肝細胞様細胞、好ましくはヒト胎児肝細胞様細胞の集団を生成するステップと、
    を含む方法。
  7. 前記肝細胞誘導培地が、骨形成タンパク質4(BMP4)およびファミリー増殖因子(FGF10)を含む既知組成培地である、請求項5または6に記載の方法。
  8. 前記肝細胞成熟培地が、肝細胞増殖因子(HGF)およびオンコスタチンM(OSM)を含む既知組成培地である、請求項5または6に記載の方法。
  9. 前記内胚葉誘導培地が、少なくともアクチビンAを含み、任意選択でWNT3Aを含む既知組成培地である、請求項6に記載の方法。
  10. 前記肝細胞誘導培地および/または前記内胚葉誘導培地が、ROCK阻害剤および/またはCHIR99021をさらに含む、請求項5〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 請求項5〜10のいずれか1項に記載の方法によって取得されるヒト肝細胞様細胞の集団。
  12. 請求項5〜10のいずれか1項に記載の方法によって取得されるヒト肝細胞様細胞の集団であって、前記集団がHNF4αを発現し、実質的にAFPを発現する、ヒト肝細胞様細胞の集団。
  13. 人体の治療方法において使用するための、請求項11または12に記載のヒト肝細胞様細胞の集団。
  14. 請求項11〜13のいずれか一項に記載の使用するためのヒト肝細胞様細胞の集団であって、脾臓へと投与されるためのヒト肝細胞様細胞の集団。
  15. 請求項5〜10のいずれか1項に記載の方法によって取得されるヒト胎児肝細胞様細胞の集団。
  16. ラミニンでコーティングされた支持体と、BMP4、FGFファミリーのメンバー(FGF10またはFGF2)、および任意選択でHFG、OSM、アクチビンA、CHIR99021およびWNT3Aを含む因子とを含む、ヒト肝細胞分化を誘導するためのキット。


JP2017543392A 2015-02-20 2016-02-19 多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用 Active JP6840084B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15305265.9A EP3059307B2 (en) 2015-02-20 2015-02-20 Use of a laminin for differentiating pluripotent cells into hepatocyte lineage cells
EP15305265.9 2015-02-20
PCT/EP2016/053560 WO2016131959A1 (en) 2015-02-20 2016-02-19 Use of a laminin for differentiating pluripotent cells into hepatocyte lineage cells

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020167137A Division JP7132463B2 (ja) 2015-02-20 2020-10-01 多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2018508207A true JP2018508207A (ja) 2018-03-29
JP2018508207A5 JP2018508207A5 (ja) 2018-12-27
JP6840084B2 JP6840084B2 (ja) 2021-03-17

Family

ID=52598699

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017543392A Active JP6840084B2 (ja) 2015-02-20 2016-02-19 多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用
JP2020167137A Active JP7132463B2 (ja) 2015-02-20 2020-10-01 多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020167137A Active JP7132463B2 (ja) 2015-02-20 2020-10-01 多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用

Country Status (17)

Country Link
US (2) US20180030415A1 (ja)
EP (2) EP3059307B2 (ja)
JP (2) JP6840084B2 (ja)
CN (2) CN107532144A (ja)
CA (1) CA2986830A1 (ja)
CY (1) CY1121243T1 (ja)
DK (2) DK3059307T5 (ja)
ES (2) ES2703167T5 (ja)
FI (1) FI3259345T3 (ja)
HR (2) HRP20182119T4 (ja)
HU (2) HUE041518T2 (ja)
LT (2) LT3059307T (ja)
PL (2) PL3059307T5 (ja)
PT (2) PT3059307T (ja)
RS (2) RS58070B2 (ja)
SI (2) SI3059307T2 (ja)
WO (1) WO2016131959A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014011095A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-16 Isletone Ab Derivation and self-renewal of isi1+ cells and uses thereof
RS58070B2 (sr) * 2015-02-20 2022-10-31 Inst Nat Sante Rech Med Upotreba laminina za diferencijaciju pluripotentnih ćelija u ćelije hepatocitne linije
EP3368657B1 (en) 2015-10-30 2021-06-30 Biolamina AB Methods for producing hepatocytes
JP7209619B2 (ja) * 2016-07-28 2023-01-20 エフ.ホフマン-ラ ロシュ アーゲー 非ヒト霊長類人工多能性幹細胞由来肝細胞およびその使用
KR102516844B1 (ko) * 2016-11-16 2023-04-04 시나타 세라퓨틱스 엘티디 만능성 줄기 세포 분석
WO2018152120A1 (en) 2017-02-14 2018-08-23 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education Methods of engineering human induced pluripotent stem cells to produce liver tissue
JP6950887B2 (ja) * 2017-04-28 2021-10-13 米満 吉和 体外型の人工肝臓、及び体外型の人工肝臓用又は肝細胞培養用の器具
AU2018262323A1 (en) 2017-05-05 2019-11-21 National University Of Singapore Methods for culturing human keratinocytes
BR112020013656A2 (pt) 2018-01-05 2020-12-01 Platelet Biogenesis, Inc. composições e métodos para produção de megacariócitos
EP3794107A1 (en) * 2018-05-16 2021-03-24 Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) Method of culturing proliferative hepatocytes
EP3813853A4 (en) * 2018-06-29 2022-04-06 Platelet Biogenesis, Inc. DELIVERY COMPOSITIONS AND METHODS OF USE
US11227435B2 (en) 2018-08-13 2022-01-18 Magic Leap, Inc. Cross reality system
CN117802031A (zh) * 2018-09-30 2024-04-02 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 肝细胞的体外扩增培养方法及应用
US20210395679A1 (en) * 2018-11-09 2021-12-23 Children's Hospital Medical Center In vitro cell culture system for producing hepatocyte-like cells and uses thereof
CN111621467A (zh) * 2020-06-12 2020-09-04 青岛大学 一种诱导人脂肪间充质干细胞分化为肝脏样细胞的方法
CN115851578B (zh) * 2022-12-23 2023-11-21 华南理工大学 一种3d悬浮诱导持续扩增肝祖细胞类器官和/或肝细胞类器官的试剂盒及其应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005095138A (ja) * 2003-08-19 2005-04-14 Effector Cell Institute Inc 多分化能を有する細胞の分化誘導方法
JP2011010653A (ja) * 2009-06-05 2011-01-20 Kumamoto Univ 細胞の分化誘導方法
WO2011052504A1 (ja) * 2009-10-28 2011-05-05 財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 幹細胞から肝細胞への分化誘導方法
WO2014103534A1 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 国立大学法人大阪大学 コラーゲン結合性分子を付加した改変ラミニンおよびその利用
WO2014124527A1 (en) * 2013-02-18 2014-08-21 University Health Network Methods for generating hepatocytes and cholangiocytes from pluripotent stem cells
WO2014168157A1 (ja) * 2013-04-08 2014-10-16 独立行政法人医薬基盤研究所 肝幹前駆様細胞の培養方法及びその培養物

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5843780A (en) 1995-01-20 1998-12-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Primate embryonic stem cells
US7332336B2 (en) * 2003-08-19 2008-02-19 Effector Cell Institute, Inc. Methods for inducing differentiation of pluripotent cells
WO2006040763A2 (en) 2004-10-12 2006-04-20 Technion Research & Development Foundation Ltd. Isolated primate embryonic cells and methods of generating and using same
US8048999B2 (en) 2005-12-13 2011-11-01 Kyoto University Nuclear reprogramming factor
US8741643B2 (en) * 2006-04-28 2014-06-03 Lifescan, Inc. Differentiation of pluripotent stem cells to definitive endoderm lineage
US8951799B2 (en) * 2007-01-04 2015-02-10 Biolamina Ab Composition and method for enabling proliferation of pluripotent stem cells
WO2009013254A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-29 Cellartis Ab A novel population of hepatocytes derived via definitive endoderm (de-hep) from human blastocysts stem cells
CA2660123C (en) 2007-10-31 2017-05-09 Kyoto University Nuclear reprogramming method
JP2011516042A (ja) 2008-03-17 2011-05-26 へルムホルツ・ツェントルム・ミュンヘン−ドイチェス・フォルシュングスツェントルム・ヒューア・ゲズントハイト・ウント・ウムヴェルト(ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング) 部位特異的組み換えを用いて無ベクター誘導多能性幹(iPS)細胞を作製するベクターおよびその方法
WO2010042490A1 (en) 2008-10-06 2010-04-15 Boston Medical Center Corporation A single lentiviral vector system for induced pluripotent (ips) stem cells derivation
US9127255B2 (en) * 2010-06-11 2015-09-08 Takara Bio Europe Ab 3-dimensional scaffolds for improved differentiation of pluripotent stem cells to hepatocytes
WO2012080842A1 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Biolamina Ab Recombinant laminin-521
US10240124B2 (en) * 2011-09-22 2019-03-26 Biolamina Ab Cell culture substrate comprising a laminin and a cadherin
US20130330825A1 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 City Of Hope Attachment substrates for directed differentiation of human embryonic stem cells in culture
RS58070B2 (sr) 2015-02-20 2022-10-31 Inst Nat Sante Rech Med Upotreba laminina za diferencijaciju pluripotentnih ćelija u ćelije hepatocitne linije

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005095138A (ja) * 2003-08-19 2005-04-14 Effector Cell Institute Inc 多分化能を有する細胞の分化誘導方法
JP2011010653A (ja) * 2009-06-05 2011-01-20 Kumamoto Univ 細胞の分化誘導方法
WO2011052504A1 (ja) * 2009-10-28 2011-05-05 財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 幹細胞から肝細胞への分化誘導方法
WO2014103534A1 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 国立大学法人大阪大学 コラーゲン結合性分子を付加した改変ラミニンおよびその利用
WO2014124527A1 (en) * 2013-02-18 2014-08-21 University Health Network Methods for generating hepatocytes and cholangiocytes from pluripotent stem cells
WO2014168157A1 (ja) * 2013-04-08 2014-10-16 独立行政法人医薬基盤研究所 肝幹前駆様細胞の培養方法及びその培養物

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
「CORNING(登録商標)MATRIGEL(登録商標)基底膜マトリックス よくある質問と回答」、CORNING、PP.1-7、20, JPN7019002956, ISSN: 0004114358 *
HEPATOLOGY (2010) VOL.51, NO.1, PP.297-305, JPN6019035569, ISSN: 0004114359 *
MOLECULAR THERAPY (2011) VOL.19, NO.2, PP.400-407, JPN6019035566, ISSN: 0004270467 *
NATURE BIOTECHNOLOGY (2007) VOL.25, NO.6, PP.681-686, JPN6019035568, ISSN: 0004270469 *
STEM CELL REPORTS (2013) VOL.1, PP.322-335, JPN6019035567, ISSN: 0004270468 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3059307A1 (en) 2016-08-24
EP3059307B2 (en) 2022-05-04
CY1121243T1 (el) 2020-05-29
SI3059307T1 (sl) 2019-03-29
CN107532144A (zh) 2018-01-02
EP3059307B1 (en) 2018-10-17
HRP20182119T1 (hr) 2019-03-08
PL3259345T3 (pl) 2023-05-02
RS58070B1 (sr) 2019-02-28
LT3259345T (lt) 2023-03-27
JP7132463B2 (ja) 2022-09-07
ES2703167T5 (es) 2022-09-30
PT3259345T (pt) 2023-03-15
HUE061457T2 (hu) 2023-06-28
PL3059307T3 (pl) 2019-05-31
CA2986830A1 (en) 2016-08-25
EP3259345A1 (en) 2017-12-27
PL3059307T5 (pl) 2023-04-03
DK3259345T5 (da) 2024-10-14
DK3059307T3 (en) 2019-01-14
HRP20230302T1 (hr) 2023-05-12
WO2016131959A1 (en) 2016-08-25
FI3259345T3 (fi) 2023-04-03
US20240150721A1 (en) 2024-05-09
DK3059307T4 (da) 2022-08-01
US20180030415A1 (en) 2018-02-01
JP6840084B2 (ja) 2021-03-17
JP2021006054A (ja) 2021-01-21
DK3259345T3 (da) 2023-03-27
EP3259345B1 (en) 2023-02-08
HRP20182119T4 (hr) 2022-09-02
HUE041518T2 (hu) 2019-05-28
LT3059307T (lt) 2019-01-10
RS58070B2 (sr) 2022-10-31
RS64062B1 (sr) 2023-04-28
SI3059307T2 (sl) 2022-08-31
ES2703167T3 (es) 2019-03-07
CN111548985A (zh) 2020-08-18
PT3059307T (pt) 2019-01-23
ES2940191T3 (es) 2023-05-04
DK3059307T5 (da) 2022-08-29
SI3259345T1 (sl) 2023-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7132463B2 (ja) 多能性細胞を肝細胞系統の細胞へと分化させるためのラミニンの使用
JP2018508207A5 (ja)
AU2021204983B2 (en) Improved culture method for organoids
US20210317416A1 (en) Liver organoid, uses thereof and culture method for obtaining them
JP2020018321A (ja) 非胚性幹細胞の単離とその使用
KR101897001B1 (ko) 비-간세포를 간세포로 리프로그래밍하기 위한 키트 및 방법
US9005964B2 (en) Endodermal progenitor cells
US20130031645A1 (en) Method for hepatic differentiation of definitive endoderm cells
JP2008528038A (ja) 胚性幹細胞の指示された分化及びその利用
ES2767062T3 (es) Métodos y composiciones para producir células similares a hepatocitos
US20140023624A1 (en) Decellularized liver transplantation composition and methods
US20200308538A1 (en) Compositions and methods for treating liver disease and dysfunction
Wong Direct lineage conversion of fibroblasts to hepatocyte-like cells
TW201741451A (zh) 一種用於生物工程化組織的組合物與方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171012

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180124

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190917

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191217

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200602

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201001

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20201001

C11 Written invitation by the commissioner to file amendments

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C11

Effective date: 20201013

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20201217

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20201222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6840084

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350