JP2019103393A - Method for induction of skeletal muscle stem cell - Google Patents

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佐藤 貴彦
Takahiko Sato
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Abstract

To provide a method for the induction of a skeletal muscle stem cell.SOLUTION: A method for the induction of a skeletal muscle stem cell has a step of introducing (i) Pax3 gene or Pax7 gene and (ii) a gene encoding an effector transcription factor of Notch signal path into a somatic cell.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、主に骨格筋幹細胞誘導方法に関する。   The present invention mainly relates to a method for inducing skeletal muscle stem cells.

筋ジストロフィーなどの難治性筋疾患は、様々な研究が展開されているにも関わらず、いまだ普遍的な治療法はない。   Intractable myopathies such as muscular dystrophies, although various studies have been developed, there is still no universal treatment.

ジストロフィン欠損によるDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)のモデルマウスを用いた研究により、骨格筋系譜幹細胞移植は有効な治療法になりうると期待されている(非特許文献1)。しかし、ヒトにおいては治療に十分な質と量の骨格筋幹細胞を調整することが困難であり、骨格筋幹細胞の調整開発が求められている。   Studies using a model mouse of Duchenne muscular dystrophy (DMD) due to dystrophin deficiency are expected to be an effective therapeutic method for skeletal muscle lineage stem cell transplantation (Non-patent Document 1). However, in humans, it is difficult to control skeletal muscle stem cells of sufficient quality and quantity for treatment, and there is a need for coordinated development of skeletal muscle stem cells.

Sakai H, Sato T, Sakurai H, Yamamoto T, Hanaoka K, et al. (2013) Fetal Skeletal Muscle Progenitors Have Regenerative Capacity after Intramuscular Engraftment in Dystrophin Deficient Mice. PLoS ONE 8(5): e63016.Sakai H, Sato T, Sakura H, Yamamoto T, Hanaoka K, et al. (2013) Fetal Skeletal Muscle Progenitors Have Reactive Capacity after Intramuscular Engraftment in Dystrophin Deficit Mice. PLoS ONE 8 (5): e63016.

本発明は、骨格筋幹細胞の誘導方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for inducing skeletal muscle stem cells.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行ったところ、(i)Pax3遺伝子またはPax7遺伝子、及び(ii)Notchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子を体細胞に導入する工程を含む方法により、骨格筋幹細胞の誘導ができることを見出した。本発明は、斯かる発見にさらに検討を重ねて完成したものである。   The inventors of the present invention conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and introduced the following steps into a somatic cell: (i) Pax3 gene or Pax7 gene, and (ii) a gene encoding an effector transcription factor of Notch signal pathway. Were found to be capable of inducing skeletal muscle stem cells. The present invention has been completed by further studies on such findings.

すなわち、本発明は、以下の態様を包含する:
項1、(i)Pax3遺伝子及び/またはPax7遺伝子、及び
(ii)少なくとも1種のNotchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子
を体細胞に導入する工程を含む、骨格筋幹細胞の誘導方法。
That is, the present invention includes the following aspects:
Item 1. A method for inducing skeletal muscle stem cells, comprising the steps of: (i) introducing a Pax3 gene and / or a Pax7 gene, and (ii) a gene encoding an effector transcription factor of at least one Notch signal pathway into a somatic cell.

項2、少なくとも1種の増殖を促進する転写因子をコードする遺伝子をさらに導入する、項1に記載の方法。   Item 2. The method according to Item 1, wherein a gene encoding a transcription factor that promotes at least one growth is further introduced.

項3、Pax3遺伝子及び/またはPax7遺伝子、Heyl遺伝子、並びにKlf4遺伝子を導入する、項2に記載の方法。   Item 3. The method according to Item 2, wherein Pax3 gene and / or Pax7 gene, Heyl gene, and Klf4 gene are introduced.

項4、遺伝子を導入する体細胞が一過的にMyoD1ファミリー遺伝子を発現した体細胞である、または遺伝子を導入後にMyoD1ファミリー遺伝子を一過的に発現させる工程を含む項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   Item 4, any of items 1 to 3 including a step of causing a somatic cell into which a gene is to be introduced to transiently express a MyoD1 family gene, or a step of causing a MyoD1 family gene to be transiently expressed after introducing the gene. Method according to paragraph 1.

項5、体細胞が中胚葉細胞である、項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   Item 5. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the somatic cell is a mesodermal cell.

項6、中胚葉細胞が多能性幹細胞由来である、項5に記載の方法。   Item 6. The method according to Item 5, wherein the mesodermal cells are derived from pluripotent stem cells.

項7、項1〜6のいずれか1項に記載の骨格筋幹細胞を含む、筋疾患の治療剤。   Item 7. A therapeutic agent for muscle disease, which comprises the skeletal muscle stem cell according to any one of items 1 to 6.

本発明により、骨格筋幹細胞の誘導方法が提供される。本発明の方法により得られる骨格筋幹細胞は、移植する本人の体細胞から容易に誘導できるので、得られた骨格筋幹細胞を移植した場合にも免疫学的な拒絶応答などの問題は生じない。十分な質と量の骨格筋幹細胞を調整することが可能となり、難治性筋疾患の治療に用いることができる。   The present invention provides a method of inducing skeletal muscle stem cells. Since the skeletal muscle stem cells obtained by the method of the present invention can be easily derived from the somatic cells of the transplanted individual, problems such as immunological rejection do not occur even when the obtained skeletal muscle stem cells are transplanted. It is possible to prepare skeletal muscle stem cells of sufficient quality and quantity, and can be used for the treatment of refractory muscle disease.

マウス胚発生期(Fetus)、弱週令期(infant)、成体期それぞれからGFP陽性細胞を採取した。GFP positive cells were collected from mouse embryonic stage (Fetus), young age (infant) and adult stage respectively. マイクロアレイ法を用いた網羅的遺伝子発現解析によるPax3陽性細胞の主成分分析結果。1)マウス胚性幹細胞(ESC)、2)マウス生殖幹細胞(GSC)、3)マウス繊維芽細胞(MEF)、4)マウス神経幹細胞(NSC)、5)マウスiPS細胞(iPS)、及び6)Pax3陽性骨格筋幹細胞(Pax3−GFP)。Principal component analysis results of Pax3 positive cells by comprehensive gene expression analysis using a microarray method. 1) mouse embryonic stem cells (ESC), 2) mouse germ stem cells (GSC), 3) mouse fibroblasts (MEF), 4) mouse neural stem cells (NSC), 5) mouse iPS cells (iPS), and 6) Pax3 positive skeletal muscle stem cells (Pax3-GFP). 共通する転写因子群108遺伝子。Common transcription factor group 108 gene. 抜粋した18種類の転写因子。18 types of transcription factors extracted. 骨格筋幹細胞を検出する為の遺伝子改変マウス情報。(DM; dermomyotome, M; myotome, DML; dorsomedial lip, VLL; ventolateral lip)Genetically modified mouse information for detecting skeletal muscle stem cells. (DM; dermomyotome, M; myotome, DML; dorsomedial lip, VLL; ventolateral lip) 骨格筋幹細胞への分化誘導の概念図。Conceptual diagram of differentiation induction to skeletal muscle stem cells. 遺伝子改変マウス由来線維芽細胞の回収法。A method of recovering genetically modified mouse-derived fibroblasts. 筋制御因子MyoDを遺伝子改変線維芽細胞に導入した際の経時的なGFP及びRFP発現変化。Changes in GFP and RFP expression over time when the muscle regulatory factor MyoD is introduced into genetically modified fibroblasts. Pax3-GFP発現の解析結果。Analysis results of Pax3-GFP expression. ヒトPAX3遺伝子座へのGFP遺伝子ノックインならびに誘導型MYOD遺伝子の模式図。Schematic representation of GFP gene knock-in to human PAX3 locus and inducible MYOD gene. PAX3発現の免疫染色図。Immunostaining diagram of PAX3 expression. ドキシサイクリン(DOX)添加によるMYOD発現誘導(赤)ならびに筋細胞への分化の様子。Appearance of MYOD expression induction (red) and myocyte differentiation by addition of doxycycline (DOX). DOX無添加・添加時におけるGFP発現(PAX3)およびmCherry(DOX-MYOD)発現。GFP expression (PAX3) and mCherry (DOX-MYOD) expression upon addition and addition of DOX. 図3D条件時におけるGFP陽性細胞中に転写産物解析。Fig. 3D Transcript analysis in GFP positive cells under conditions. ヒトiPS細胞から中胚葉系譜細胞への分化誘導時の細胞形態(下パネル)とGFP発現(上パネル)。Cell morphology (lower panel) and GFP expression (upper panel) during differentiation induction from human iPS cells to mesodermal lineage cells. 中胚葉誘導7日目のGFP発現プロット図(上パネル)、並びに、外胚葉(neural)及び中胚葉(PSM; presomitic mesoderm, somite)の割合(下パネル)。The mesodermal induction day 7 GFP expression plot (upper panel) and the ratio of ectoderm (neural) and mesoderm (PSM; presomitic mesoderm, somite) (lower panel). 中胚葉誘導時のGFP陽性細胞における遺伝子発現変化。Gene expression changes in GFP-positive cells during mesoderm induction. 方法の概要。Summary of the method. 中胚葉細胞にPAX3, HEYL, KLF4各遺伝子導入後に72時間DOX処理した後、1週間骨格筋幹細胞培養条件でGFP発現が検出された細胞集団。A cell population in which GFP expression was detected under skeletal muscle stem cell culture conditions for one week after DOX treatment was performed for 72 hours after PAX3, HEYL, KLF4 gene introduction into mesodermal cells. 中胚葉細胞に72時間DOX処理した細胞集団とPAX3, HEYL, KLF4遺伝子を導入しDOX処理した集団中のGFP陽性発現比率。The ratio of GFP-positive expression in the DOX-treated population in which the DOX-treated cell population and the PAX3, HEYL, and KLF4 genes were introduced into mesodermal cells for 72 hours. 図4Cにおける細胞内遺伝子発現比較。Intracellular gene expression comparison in FIG. 4C. 骨格筋の分化誘導結果。Differentiation induction result of skeletal muscle. 移植実験の概要。Outline of transplantation experiment. 移植後の骨格筋断面図。ジストロフィン(DYS)、ヒト核(hNUC)、核全般(DAPI)、ラミニンa2鎖(LAMA2)の免疫染色結果。Skeletal muscle cross-sectional view after transplantation. Immunostaining results of dystrophin (DYS), human nucleus (hNUC), general nucleus (DAPI), laminin a2 chain (LAMA2). 3遺伝子導入後DOX処理し一週間培養した細胞集団中でGFP陽性細胞(+GFP+ cells)とGFP陰性細胞(+GFP- cells)に選別後、同数細胞を移植した結果(左パネル)、およびその定量グラフ(右パネル)。3 Results of selection of GFP positive cells (+ GFP + cells) and GFP negative cells (+ GFP-cells) in a cell population cultured for 1 week after DOX treatment after gene transfer, and results of transplantation of the same number of cells (left panel), and Quantitative graph (right panel). 図5Cと同条件時における骨格筋幹細胞マーカーPAX7発現の免疫染色図(左パネル)およびその定量グラフ(右パネル)。The immunostaining figure (left panel) and its quantification graph (right panel) of skeletal muscle stem cell marker PAX7 expression in the same conditions as FIG. 5C.

本発明は、骨格筋幹細胞の誘導方法に関する。   The present invention relates to a method of inducing skeletal muscle stem cells.

骨格筋幹細胞
骨格筋幹細胞(Muscle satellite cells、SC)とは、骨格筋中に存在する組織幹細胞であり、筋肉の損傷時の再生に寄与する細胞である。骨格筋幹細胞は単核の細胞であり、生体内では多核の筋繊維の基底膜下に存在している。骨格筋幹細胞は、発生・成長期の筋前駆細胞から転写因子Pax3及び/またはPax7を発現する細胞として、派生すると考えられている。
Skeletal muscle stem cells Skeletal muscle stem cells (SC) are tissue stem cells present in skeletal muscle and are cells that contribute to regeneration upon muscle damage. Skeletal muscle stem cells are mononuclear cells, and exist in vivo under the basement membrane of multinucleated myofibers. Skeletal muscle stem cells are considered to be derived from muscle precursor cells in the developmental / growing stage as cells expressing the transcription factors Pax3 and / or Pax7.

体細胞
本発明の格筋幹細胞の誘導方法は、特定の遺伝子を原材料の体細胞に導入する工程を含む。
Somatic Cell The method of the present invention for inducing the musculoskeletal stem cell of the present invention comprises the step of introducing a specific gene into somatic cells as a raw material.

原材料の体細胞としては哺乳動物由来のものを使用する。哺乳動物としては、マウス、ラット、ハムスター、イヌ、ネコ、サル、ウサギ、ウシ、ウマ、ブタなどの非ヒト哺乳類及びヒトが挙げられ、特にヒトが挙げられる。   As a somatic cell of a raw material, a thing derived from a mammal is used. Mammals include non-human mammals such as mice, rats, hamsters, dogs, cats, monkeys, rabbits, cows, horses, pigs and humans, and humans.

骨格筋幹細胞を誘導される原材料の体細胞は、特に限定されない。例えば、例えば線維芽細胞、ケラチノサイト、口腔粘膜上皮細胞、鼻腔粘膜上皮細胞、気道粘膜上皮細胞、胃粘膜上皮細胞、腸管粘膜上皮細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞、脂肪細胞、歯肉細胞(歯肉線維芽細胞、歯肉上皮細胞)、歯髄細胞、歯根膜細胞、骨髄細胞、骨髄由来間質細胞、白血球、リンパ球、筋細胞、結膜上皮細胞、破骨細胞などの体細胞を用いることができる。   The somatic cells from which skeletal muscle stem cells are derived are not particularly limited. For example, fibroblasts, keratinocytes, oral mucosal epithelial cells, nasal mucosal epithelial cells, airway mucosal epithelial cells, gastric mucosal epithelial cells, intestinal mucosal epithelial cells, vascular endothelial cells, smooth muscle cells, adipocytes, gingival cells Somatic cells such as blast cells, gingival epithelial cells), dental pulp cells, periodontal ligament cells, bone marrow cells, bone marrow-derived stromal cells, white blood cells, lymphocytes, myocytes, conjunctival epithelial cells, and osteoclasts can be used.

また、胚性幹細胞(Embryonic stem cell:ES細胞)や人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell:iPS細胞)などの多能性幹細胞;多能性幹細胞から分化誘導した内胚葉、中胚葉、外胚葉の細胞;多能性幹細胞から分化誘導した各種の体細胞も使用することができる。   In addition, pluripotent stem cells such as embryonic stem cells (Embryonic stem cells: ES cells) and induced pluripotent stem cells (iPS cells); endoderm, mesoderm, external derived from pluripotent stem cells Also, somatic cells derived from pluripotent stem cells can be used.

間葉系幹細胞(Mesenchymal stem cell: MSC)、神経幹細胞(Neural stem cell)、肝幹細胞(hepatic stem cell)、腸幹細胞、皮膚幹細胞、毛包幹細胞、色素細胞幹細胞などの体性幹細胞を使用することもできる。   Using somatic stem cells such as mesenchymal stem cells (Mesenchymal stem cells: MSCs), neural stem cells, hepatic stem cells, enteral stem cells, skin stem cells, hair follicle stem cells, pigment cell stem cells, etc. You can also.

これらの体細胞は、当業者に公知の手法により取得することができる。   These somatic cells can be obtained by techniques known to those skilled in the art.

原材料の体細胞の好ましい一例として、ヒトiPS細胞201B7株が挙げられる。ヒトiPS細胞201B7株の作製方法は、文献:Takahashi et al., Cell (2007) 131, 861-872.に記載されている。   As a preferable example of the somatic cell of a raw material, human iPS cell 201 B7 strain is mentioned. A method for producing human iPS cell 201B7 strain is described in the literature: Takahashi et al., Cell (2007) 131, 861-872.

本発明の好ましい態様においては、原材料の体細胞として、多能性幹細胞から分化誘導した中胚葉細胞を使用する。   In a preferred embodiment of the present invention, mesodermal cells differentiated from pluripotent stem cells are used as somatic cells of the raw material.

中胚葉細胞としては、中軸中胚葉細胞、沿軸中胚葉細胞、側板中胚葉細胞が挙げられる。中でも、沿軸中胚葉細胞が好ましい。   Mesodermal cells include mesothelial mesodermal cells, paraxial mesodermal cells, and lateral plate mesodermal cells. Among them, paraxial mesodermal cells are preferred.

中胚葉細胞として、中軸中胚葉細胞、沿軸中胚葉細胞または側板中胚葉細胞をさらに分化させた細胞を使用することもできる。例えば、沿軸中胚葉細胞から分化誘導した体節細胞を使用することができる。   As mesodermal cells, it is also possible to use medial mesodermal cells, paraxial mesodermal cells or cells obtained by further differentiating lateral plate mesodermal cells. For example, segment cells induced to differentiate from paraxial mesodermal cells can be used.

多能性幹細胞から中胚葉細胞の分化誘導は、例えば、文献:Loh et al., Cell (2017) 166, 451-467.に記載の方法により実施することができる。   The induction of differentiation of mesodermal cells from pluripotent stem cells can be carried out, for example, by the method described in the literature: Loh et al., Cell (2017) 166, 451-467.

具体的には、
(1)多能性幹細胞から沿軸中胚葉細胞へと分化誘導を行い、
(2)次いでGSK-3阻害剤とALK阻害剤の組み合わせである化合物CHIR99021(6-[[2-[[4-(2,4-Dichlorophenyl)-5-(5-methyl-1H-imidazol-2-yl)-2-pyrimidinyl]amino]ethyl]amino]-3-pyridinecarbonitrile、GSK-3阻害剤)及びLDN193189(4-(6-(4-(piperazin-1-yl)phenyl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl)quinoline hydrochloride、ALK2及びALK3の阻害剤)、ならびに成長因子FGF2を用いて、体節細胞へと分化誘導を行うことで、多能性幹細胞から中胚葉細胞の分化誘導を行うことができる。
In particular,
(1) induction of differentiation from pluripotent stem cells to paraxial mesodermal cells;
(2) Compound CHIR 990 21 (6-[[4- (2,4-Dichlorophenyl) -5- (5-methyl-1H-imidazol-2), which is then a combination of GSK-3 inhibitor and ALK inhibitor -yl) -2-pyrimidinyl] amino] ethyl] amino] -3-pyridinecarbonitrile, GSK-3 inhibitor) and LDN 193189 (4- (6- (4- (piperazin-1-yl) phenyl) pyrazolo [1,5 -a] Pyrimidin-3-yl) quinoline hydrochloride, ALK2 and ALK3 inhibitors, and growth factor FGF2 to induce differentiation into somatic cells, differentiation of pluripotent stem cells to mesodermal cells It can do induction.

遺伝子
本発明の骨格筋幹細胞の誘導方法は、
(i)Pax3遺伝子またはPax7遺伝子、及び、
(ii)Notchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子
を原材料の体細胞に導入する工程を含む。
The method of inducing skeletal muscle stem cells according to the present invention
(I) Pax3 gene or Pax7 gene, and
(Ii) introducing a gene encoding an effector transcription factor of the Notch signal pathway into somatic cells of the raw material.

(i)Pax3遺伝子またはPax7遺伝子
Pax3遺伝子またはPax7遺伝子は、それぞれpaired box(Pax)ファミリーに属する転写因子公知の遺伝子である。
(I) Pax3 gene or Pax7 gene
Pax3 gene or Pax7 gene is a known gene of transcription factor belonging to the paired box (Pax) family.

(ii)Notchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子
細胞膜上に存在するNotch受容体に対してリガンドが結合すると、Notch細胞内ドメインが核内に移行し、核内に存在するエフェクター転写因子と会合し標的遺伝子の活性化が起こる。Notchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子とは、このようなNotch受容体の下流で機能するエフェクター転写因子をコードする遺伝子である。Notchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子としては、Heyl遺伝子、Hey1遺伝子、Hes1遺伝子等が挙げられる。Notchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子は、1種または2種以上を導入することができる。
(Ii) A gene encoding an effector transcription factor of the Notch signaling pathway When a ligand binds to a Notch receptor present on the cell membrane, the Notch intracellular domain translocates into the nucleus, and the effector transcription factor present in the nucleus Association occurs to activate the target gene. A gene encoding an effector transcription factor of the Notch signaling pathway is a gene encoding an effector transcription factor that functions downstream of such a Notch receptor. Examples of a gene encoding an effector transcription factor of the Notch signal pathway include Heyl gene, Hey1 gene, Hes1 gene and the like. The gene encoding the effector transcription factor of the Notch signal pathway can introduce one or more kinds.

(iii)増殖を促進する転写因子をコードする遺伝子
本発明の誘導方法において、上記(i)及び(ii)の遺伝子に加えて、増殖を促進する転写因子をコードする遺伝子を導入することが、骨格筋幹細胞の誘導効率から好ましい。増殖を促進する転写因子をコードする遺伝子としては、Klfファミリー遺伝子が挙げられる。Klfファミリー遺伝子は増殖を促進する転写因子をコードすることが知られている。、Klf遺伝子としては、Klf4遺伝子、Klf2遺伝子、Klf5遺伝子等が挙げられる。増殖を促進する転写因子をコードする遺伝子は、1種または2種以上を導入することができる。
(Iii) A gene encoding a transcription factor that promotes proliferation In the induction method of the present invention, in addition to the genes of (i) and (ii) above, introducing a gene encoding a transcription factor that promotes proliferation, It is preferable from the induction efficiency of skeletal muscle stem cells. Genes encoding transcription factors that promote proliferation include Klf family genes. Klf family genes are known to encode transcription factors that promote proliferation. And Klf genes include Klf4 gene, Klf2 gene, Klf5 gene and the like. One or more types of genes encoding transcription factors that promote growth can be introduced.

本発明の効果を損なわない範囲で、他のさらに導入することもできる。このような遺伝子として、例えば、Egr2(Krox20)遺伝子、Mef2c遺伝子、Pitx2遺伝子などを挙げることができるが、これに限定されない。   Other further introductions can be made as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such a gene include, but are not limited to, Egr2 (Krox 20) gene, Mef 2 c gene, Pitx 2 gene and the like.

本発明の誘導方法において、原材料の体細胞に導入する遺伝子の好ましい例としては、Pax3遺伝子及びHeyl遺伝子の組み合わせ;Pax7遺伝子及びHeyl遺伝子の組み合わせ;Pax3遺伝子、Heyl遺伝子、及びKlf4遺伝子の組み合わせ;Pax7遺伝子、Heyl遺伝子、及びKlf4遺伝子の組み合わせが例示される。Pax3遺伝子、Heyl遺伝子、及びKlf4遺伝子の組み合わせ;Pax7遺伝子、Heyl遺伝子、及びKlf4遺伝子の組み合わせが好ましく、Pax3遺伝子、Heyl遺伝子、及びKlf4遺伝子の組み合わせが特に好ましい。   In the induction method of the present invention, preferred examples of the gene to be introduced into the somatic cells of the raw material include a combination of Pax3 gene and Heyl gene; a combination of Pax7 gene and Heyl gene; a combination of Pax3 gene, Heyl gene, and Klf4 gene; A combination of the gene, the Heyl gene, and the Klf4 gene is exemplified. A combination of Pax3 gene, Heyl gene, and Klf4 gene; combination of Pax7 gene, Heyl gene, and Klf4 gene is preferable, and a combination of Pax3 gene, Heyl gene, and Klf4 gene is particularly preferable.

上記の遺伝子の塩基配列及び各遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列は公知である。本発明において使用することができる遺伝子のcDNA塩基配列及びこれがコードするタンパク質のアミノ酸配列について、米国生物工学情報センター(NCBI; National Center for Biotechnology Information)が提供するGenBankに登録アクセッション番号で登録されている(複数のリビジョン(revision)が登録されている場合、最新のリビジョンを指すと理解される。)を以下に例示する:
ヒトPax3遺伝子cDNA配列:NM_000438、NM_001127366、NM_013942、NM_181457、NM_181458、NM_181459、NM_181460、NM_181461(例えば、NM_000438.5、NM_001127366.2、NM_013942.4、NM_181457.3、NM_181458.3、NM_181459.3、NM_181460.3、NM_181461.3)、
ヒトPax3タンパク質アミノ酸配位列:NP_000429、NP_001120838、NP_039230、NP_852122、NP_852123、NP_852124、NP_852125、NP_852126(例えば、NP_000429.2、NP_001120838.1、NP_039230.1、NP_852122.1、NP_852123.1、NP_852124.1、NP_852125.1、NP_852126.1)。
The nucleotide sequences of the above genes and the amino acid sequences of the proteins encoded by the respective genes are known. The cDNA nucleotide sequence of the gene that can be used in the present invention and the amino acid sequence of the protein encoded by the gene are registered under the accession number registered in GenBank provided by the National Center for Biotechnology Information (NCBI; National Center for Biotechnology Information). The following is an example (in the case where multiple revisions are registered, it is understood to point to the latest revision):
Human Pax3 gene cDNA sequence: NM_000438, NM_001127366, NM_018427, NM_181457, NM_181458, NM_181459, NM_181460, NM_181461 (e.g., NM_000438.5, NM_001127366.2, NM_013942.4, NM_181457.3, NM_181458.3, NM_181459.3, NM_181460. 3, NM_181461.3),
Human Pax3 protein amino acid coordination sequence: NP_000429, NP_001120838, NP_852230, NP_852123, NP_852124, NP_852125, NP_852126 (e.g., NP_000429.2, NP_001120838.1, NP_039230.1, NP_852122.1, NP_852123.1, NP_852124.1, NP_852125.1, NP_852126.1).

ヒトPax7遺伝子cDNA配列:NM_001135254、NM_002584、NM_013945(例えば、NM_001135254.1、NM_002584.2、NM_013945)、
ヒトPax7タンパク質アミノ酸配位列:NP_001128726、NP_002575、NP_039236(例えば、NP_001128726.1、NP_002575.1、NP_039236.1)。
Human Pax7 gene cDNA sequence: NM_001135254, NM_002584, NM_013945 (for example, NM_001135254.1, NM_002584.2, NM_013945),
Human Pax7 protein amino acid coordination sequence: NP_001128726, NP_002575, NP_039236 (e.g., NP_001128726.1, NP_002575.1, NP_039236.1).

ヒトHeyl遺伝子cDNA配列:NM_014571(例えば、NM_014571.3)、
ヒトHeylタンパク質アミノ酸配位列:NP_055386(例えば、NP_055386.1)。
Human Heyl gene cDNA sequence: NM_014571 (eg, NM_014571.3),
Human Heyl protein amino acid coordination sequence: NP_055386 (eg, NP_055386.1).

ヒトHey1遺伝子cDNA配列:NM_001040708、NM_001282851、NM_012258(例えば、NM_001040708.1、NM_001282851.1、NM_012258.3)、
ヒトHey1タンパク質アミノ酸配位列:NP_001035798、NP_001269780、NP_036390(例えば、NP_001035798.1、NP_001269780.1、NP_036390.3)。
Human Hey1 gene cDNA sequences: NM_001040708, NM_001282851, NM_012258 (eg, NM_001040708.1, NM_001282851.1, NM_012258. 3),
Human Hey1 protein amino acid coordination sequence: NP — 001035798, NP — 001269780, NP — 036390 (eg, NP — 001035798.1, NP — 001269780.1, NP — 036390.3).

ヒトHes1遺伝子cDNA配列:NM_005524(例えば、NM_005524.3)、
ヒトHes1タンパク質アミノ酸配位列:NP_005515(例えば、NP_005515.1)。
Human Hes1 gene cDNA sequence: NM_005524 (eg, NM_005524.3),
Human Hes1 protein amino acid coordination sequence: NP_005515 (eg, NP_005515.1).

ヒトKlf4遺伝子cDNA配列:NM_001314052、NM_004235(例えば、NM_001314052.1、NM_004235.5)、
ヒトKlf4タンパク質アミノ酸配位列:NP_001300981、NP_004226(例えば、NP_001300981.1、NP_004226.3)。
Human Klf4 gene cDNA sequence: NM_001314052, NM_004235 (for example, NM_001314052.1, NM_004235.5),
Human Klf4 protein amino acid coordination sequence: NP_001300981, NP_004226 (for example, NP_001300981.1, NP_004226.3).

ヒトKlf2遺伝子cDNA配列:NM_016270(例えば、NM_016270.3)、
ヒトKlf2タンパク質アミノ酸配位列:NP_057354(例えば、NP_057354.1)。
Human Klf2 gene cDNA sequence: NM — 01627 (eg, NM — 016270.3),
Human Klf2 protein amino acid coordination sequence: NP_057354 (eg, NP_057354.1).

ヒトKlf5遺伝子cDNA配列:NM_001286818、NM_001730(例えば、NM_001286818.1、NM_001730.4)、
ヒトKlf5タンパク質アミノ酸配位列:NP_001273747、NP_001721(例えば、NP_001273747.1、NP_001721.2)。
Human Klf5 gene cDNA sequence: NM_001286818, NM_001730 (eg, NM_001286818.1, NM_001730.4),
Human Klf5 protein amino acid coordination sequence: NP — 001273747, NP — 001721 (eg, NP — 001273747.1, NP — 001721.2).

ヒトEgr2遺伝子cDNA配列:NM_000399、NM_001136177、NM_001136178、NM_001136179、NM_001321037(例えば、NM_000399.4、NM_001136177.2、NM_001136178.1、NM_001136179.2、NM_001321037.1)、
ヒトEgr2タンパク質アミノ酸配位列:NP_000390、NP_001129649、NP_001129650、NP_001129651、NP_001307966(例えば、NP_000390.2、NP_001129649.1、NP_001129650.1、NP_001129651.1、NP_001307966.1)。
Human Egr2 gene cDNA sequence: NM_000399, NM_0011361177, NM_001136178, NM_001136179, NM_001321037 (for example, NM_000399.4, NM_001136177.2, NM_001136178.1, NM_001136179.2, NM_001321037.1),
Human Egr2 protein amino acid coordination sequence: NP — 000390, NP — 001129649, NP — 001129650, NP — 001129651, NP — 0201397966 (eg, NP — 000390.2, NP — 001129649.1, NP — 00011296500.1, NP — 0001129651.1, NP — 001307966.1).

ヒトMef2c遺伝子cDNA配列:NM_001131005、NM_001193347、NM_001193348、NM_001193349、NM_001193350、NM_001308002、NM_002397(例えば、NM_001131005.2、NM_001193347.1、NM_001193348.1、NM_001193349.1、NM_001193350.1、NM_001308002.1、NM_002397.4)、
ヒトMef2cタンパク質アミノ酸配位列:NP_001124477、NP_001180276、NP_001180277、NP_001180278、NP_001180279、NP_001294931、NP_002388(例えば、NP_001124477.1、NP_001180276.1、NP_001180277.1、NP_001180278.1、NP_001180279.1、NP_001294931.1、NP_002388.2)。
Human Mef2c gene cDNA sequence: NM_001131005, NM_0011933348, NM_001193348, NM_001193349, NM_001193350, NM_001308002, NM_002397 (eg, NM_001131005.2, NM_001193347.1, NM_001193348.1, NM_001193349.1, NM_001193350.1, NM_001308002.1, NM_0023974) ,
Amino acid coordination sequence of human Mef2c protein: NP_001124277, NP_001180276, NP_001180277, NP_001180278, NP_001180279, NP_001294931, NP_0023947.1, NP_0011240277.1, NP_001180277.1, NP_001180277.1, NP_001180279.1, NP_001280279.1, NP_001280437.1, 2).

ヒトPitx2遺伝子cDNA配列:NM_000325、NM_001204397、NM_001204398、NM_001204399、NM_153426、NM_153427(例えば、NM_000325.5、NM_001204397.1、NM_001204398.1、NM_001204399.1、NM_153426.2、NM_153427.2)、
ヒトPitx2タンパク質アミノ酸配位列:NP_000316、NP_001191326、NP_001191327、NP_001191328、NP_700475、NP_700476(例えば、NP_000316.2、NP_001191326.1、NP_001191327.1、NP_001191328.1、NP_700475.1、NP_700476.1)。
Human Pitx2 gene cDNA sequence: NM_000325, NM_0100204397, NM_0100204398, NM_001204399, NM_153426, NM_153427 (e.g.
Human Pitx2 protein amino acid coordination sequence: NP_000316, NP_001191326, NP_001191328, NP_001191328, NP_700475, NP_700476 (for example, NP_000316.2, NP_001191326.1, NP_001191327.1, NP_001191328.1, NP_700475.1, NP_700476.1).

本発明の方法において、上記の遺伝子を体細胞に導入する手段は、遺伝子導入による分化誘導の手法において広く用いられている手段により行うことができる。具体的には、目的遺伝子を、1又は複数の発現ベクターに組み込み、対象とする体細胞に発現ベクターを導入し、細胞内で発現させることが好ましい。   In the method of the present invention, the means for introducing the above-mentioned gene into somatic cells can be performed by means widely used in the method of differentiation induction by gene transfer. Specifically, it is preferable to incorporate the target gene into one or more expression vectors, introduce the expression vector into a target somatic cell, and express it in cells.

遺伝子を導入する方法としては、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、レンチウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、センダイウイルスベクターなどのウイルス性ベクターを感染させる方法が挙げられる。また、カチオニック・リポソーム、カチオニック・ポリマー、電気穿孔法等の非ウイルスベクターで、プラスミドベクターやエピゾーマルベクター、遺伝子の発現産物(mRNA、タンパク質)をトランスフェクションする方法も用いることもできる。   Methods of gene transfer include methods of infecting viral vectors such as retrovirus vectors, adenovirus vectors, lentivirus vectors, adeno-associated virus vectors, herpes virus vectors, Sendai virus vectors and the like. In addition, non-viral vectors such as cationic liposomes, cationic polymers, and electroporation may be used to transfect plasmid vectors, episomal vectors, and gene expression products (mRNA, proteins).

MyoD1ファミリー遺伝子の一過的に発現
本発明の方法において、遺伝子を導入する体細胞が一過的にMyoD1ファミリー遺伝子を発現した体細胞である、または遺伝子を導入後にMyoD1ファミリー遺伝子を一過的に発現させる工程をさらに含むことが好ましい。なお、本明細書において「一過的に発現した」を「primed」と表現する場合がある。
Transient expression of the MyoD1 family gene In the method of the present invention, the somatic cell into which the gene is to be introduced is a somatic cell in which the MyoD1 family gene is expressed transiently, or the MyoD1 family gene is transiently introduced after gene introduction. Preferably, the method further comprises the step of expressing. In the present specification, "transiently expressed" may be expressed as "primed".

MyoDファミリー遺伝子は筋肉の分化の制御に関与するbHLH(basic helix loop helix
)型転写因子をコードする一群の遺伝子である。具体的には、MyoD1、Myf5、myogenin、MRF4が挙げられ、好ましくはMyoD1である。
MyoD family genes are involved in the control of muscle differentiation bHLH (basic helix loop helix
A group of genes encoding type transcription factors. Specifically, MyoD1, Myf5, myogenin and MRF4 can be mentioned, with preference given to MyoD1.

MyoDファミリー遺伝子の一過的な発現をする手段は、当該遺伝子の一過的な発現が達成されれば特に限定されない。例えば、特開2014-533491、に記載の方法を使用することができる。なかでも、テトラサイクリン応答性プロモーターの制御下のMyoDファミリー遺伝子を有するベクターを細胞に導入し、ドキシサイクリンの存在下で培養を行うことによりMyoDファミリー遺伝子の一過的な発現を実現する手段が、好ましい態様としてあげられる。   The means for transient expression of the MyoD family gene is not particularly limited as long as transient expression of the gene is achieved. For example, the method described in JP-A-2014-533491 can be used. Above all, a preferable embodiment is a means for realizing transient expression of MyoD family gene by introducing a vector having MyoD family gene under control of a tetracycline responsive promoter into cells and culturing in the presence of doxycycline. Can be mentioned as

MyoDファミリー遺伝子の一過的な発現の期間としては、例えば、1週間(7日)以下、好ましくは3〜5日程度、より好ましくは3日程度とすることができる。   The period of transient expression of the MyoD family gene can be, for example, 1 week (7 days) or less, preferably about 3 to 5 days, and more preferably about 3 days.

ヒト(Homo sapiens)のMyoD1遺伝子のcDNA塩基配列及びこれがコードするタンパク質のアミノ酸配列は、下記のアクセッション番号で登録されている(複数のリビジョン(revision)が登録されている場合、最新のリビジョンを指すと理解される。):   The cDNA nucleotide sequence of the human (Homo sapiens) MyoD1 gene and the amino acid sequence of the protein encoded thereby are registered under the following accession number (when multiple revisions are registered, the latest revision Understood to point):

ヒトMyoD遺伝子cDNA配列:NM_002478(例えば、NM_002478.4)、
ヒトMyoDタンパク質アミノ酸配位列:NP_002469(例えば、NP_002469.2)。
Human MyoD gene cDNA sequence: NM_002478 (eg, NM_002478.4),
Human MyoD protein amino acid coordination sequence: NP_002469 (eg, NP_002469.2).

培養
本発明の方法において、哺乳動物の分化した体細胞を、遺伝子の導入後、培地中で培養することが好ましい。
Culturing In the method of the present invention, it is preferable to culture a differentiated somatic cell of a mammal in a medium after introduction of a gene.

培養は、細胞及び培地を格納するための適切な容器中で行なうことができる。好適な培養を行なう手法として、約37℃程度および二酸化炭素濃度約5%程度の条件下で培養する手法が例示されるが、これに限定されるものではない。上記条件での培養は、例えば公知のCO2インキュベータを用いて行なうことができる。 Culturing can be performed in a suitable container for storing cells and media. As a suitable culture | cultivation method, although the culture | cultivation method about conditions about about 37 degreeC and a carbon dioxide density | concentration about 5% is illustrated, it is not limited to this. The culture under the above conditions can be performed, for example, using a known CO 2 incubator.

培養を行う期間は、本発明の効果を損なわない範囲で、特に限定されるものではない。例えば、12時間〜1ヶ月程度、1日〜3週間程度、3日間〜2週間程度とすることができる。必要に応じて、培地交換を行うことができる。培養条件は、常法に準じることが好ましい。   The period of culture is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, it can be about 12 hours to about 1 month, about 1 day to about 3 weeks, about 3 days to about 2 weeks. Media exchange can be performed as needed. The culture conditions are preferably according to a conventional method.

培養において、必要において継代を行うことができる。継代を行う場合は、コンフルエント状態に到達する前または直後に細胞を回収し、細胞を新しい培地に播種する。また、本発明の培養において、培地を適宜交換することもできる。   Passage can be performed as necessary in culture. When passaging, cells are harvested before or immediately after reaching confluence and the cells are seeded in fresh medium. In addition, in the culture of the present invention, the culture medium can also be replaced as appropriate.

培地
本発明の方法で用いる培地は、特に限定されない。DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium)、EMEM(Eagle's minimal essential medium)、αMEM(alpha Modified Minimum Essential Medium)などの通常の液体培地を用いることができる。必要に応じて、血清成分(Fetal Bovine Serum(FBS)、Human Serum(HS))、ストレプトマイシン、ペニシリンなどの抗菌薬、Non-Essential Amino Acids(NEAA)等の成分を添加することができる。
Medium The medium used in the method of the present invention is not particularly limited. Normal liquid media such as DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), EMEM (Eagle's minimal essential medium), and alpha MEM (alpha Modified Minimum Essential Medium) can be used. If necessary, components such as serum components (Fetal Bovine Serum (FBS), Human Serum (HS)), antibacterial agents such as streptomycin and penicillin, and Non-Essential Amino Acids (NEAA) can be added.

調製
かくして、体細胞から骨格筋幹細胞が誘導される。
Preparation Thus, skeletal muscle stem cells are derived from somatic cells.

調製された骨格筋幹細胞は、ある態様においては、導入した上記遺伝子を外来性の遺伝子として有する。ここで、「外来性」とは、主に上記の導入手段の結果導入された遺伝子又はその発現産物の態様であって、天然の態様とは異なる態様を指す。例えば、天然のプロモーター以外のプロモーターに発現を制御される遺伝子、天然以外の染色体上の位置、若しくは、染色体外に存在する遺伝子の態様などが挙げられる。   In one embodiment, the prepared skeletal muscle stem cells have the introduced gene as a foreign gene. Here, “foreign” is mainly an aspect of the gene introduced as a result of the above-mentioned introduction means or an expression product thereof, which is different from the natural aspect. For example, a gene whose expression is controlled by a promoter other than a natural promoter, a position on a non-natural chromosome, or an embodiment of a gene existing extrachromosomally can be mentioned.

骨格筋幹細胞は、骨格筋幹細胞以外の細胞(例えば、元の体細胞。)との混合物として得られる場合がある。このような場合、骨格筋幹細胞と骨格筋幹細胞以外の細胞とを、必要に応じて、分離することができる。分離をするための手段は特に限定されない。例えば、Pax3タンパク質及び/またはPax7タンパク質の発現を指標として、セルソーターやマグネティックビーズを用いて分離することができる。   Skeletal muscle stem cells may be obtained as a mixture with cells other than skeletal muscle stem cells (eg, original somatic cells). In such a case, skeletal muscle stem cells and cells other than skeletal muscle stem cells can be separated as necessary. The means for separation is not particularly limited. For example, cell sorters or magnetic beads can be used for separation using Pax3 protein and / or Pax7 protein expression as an indicator.

治療用途
本発明により得られる骨格筋幹細胞は、種々の疾患を治療するために用いることができる。この場合、骨格筋幹細胞は治療剤であり、移植材料の形態で提供されうる。植材料とは、筋組織(特に、筋繊維)の修復、再建のために生体内に導入する。
Therapeutic Use The skeletal muscle stem cells obtained by the present invention can be used to treat various diseases. In this case, the skeletal muscle stem cells are a therapeutic agent and can be provided in the form of a graft material. An implant material is introduced into a living body for repair and reconstruction of muscle tissue (particularly, muscle fibers).

上記の治療する対象となる疾患としては、外傷や損傷による筋損傷、筋ジストロフィーなどの難治性筋疾患、さらには加齢や廃用性による筋萎縮が例示されるが、これに限定されない。   Examples of the disease to be treated include, but are not limited to, muscle damage due to trauma and injury, refractory muscle disease such as muscular dystrophy and muscle atrophy due to aging and disuse.

本明細書において、特に明示のない限り、「治療」という用語は、患者が特定の疾患又は障害を患っている間に行う処置を意図し、これによって疾患若しくは障害の重症度、又は1つ若しくは複数のその症状が軽減されるか、又は疾患若しくは障害の進行が遅延又は減速することを意味する。本明細書において、「治療」には「予防」を含むものとする。   As used herein, and unless otherwise indicated, the term "treatment" intends treatment to be performed while the patient suffers from a particular disease or disorder, whereby the severity of the disease or disorder, or one or more It means that the symptoms thereof are alleviated or the progression of the disease or disorder is delayed or slowed down. In the present specification, "treatment" includes "prevention".

以下に実施例を示すが、本発明はこの実施例だけに限定されるものではない。   Although an example is shown below, the present invention is not limited to this example.

<材料と方法>
実験マウス
Pax3GFP/+ (Relaix et al. 2005, Nature)及びBAC MyoD-Cre; Rosa26CAG-LSL-tdTomato/+ (Sato et al. 2014, Nat Commun)からは骨格筋幹細胞採取のために掛け合わせ、Dmd-/y (Kudoh et al. 2000, BBRC)とNSG(日本チャールズリバー)をそれぞれ掛け合わせて作成した免疫不全筋ジストロフィーモデルマウスを細胞移植用に準備した。
<Materials and Methods>
Experimental mouse
Pax3 GFP / + (Relaix et al. 2005, Nature) and BAC MyoD-Cre; Rosa26 CAG-LSL-tdTomato / + (Sato et al. 2014, Nat Commun) is used for skeletal muscle stem cell collection, Dmd, -/ y (Kudoh et al. 2000, BBRC) and NSG (Charles River Japan) were prepared respectively for use in preparing an immunodeficient muscular dystrophy model mouse for cell transplantation.

採取した細胞移植実験は下記の通りである。Dmd-/y: NSG8週齢オスマウスの下肢前脛骨筋に対して5.0×105細胞を、20μLの10% matrigel (BD)、2% horse serum(SIGMA)および10μM Y-27632(Nacalai)を含有するHBSS溶液(GIBCO)で懸濁し、筋注射を行なった。その後、4週間後に免疫染色により解析を行なった。 The harvested cell transplantation experiments are as follows. Dmd- / y : Contains 5.0 x 10 5 cells for the lower tibialis anterior muscle of NSG 8-week-old male mice, and 20 μL of 10% matrigel (BD), 2% horse serum (SIGMA) and 10 μM Y-27632 (Nacalai) The suspension was suspended in HBSS solution (GIBCO) and injected intramuscularly. After 4 weeks, analysis was performed by immunostaining.

細胞分取法
マウス胚、成体マウス骨格筋組織及びヒトiPS細胞由来細胞集団より目的の生細胞を分取するため、FACSJazz(BD)を用いた。マウス胚、マウス後肢、腹筋および横隔膜組織から骨格筋組織を単離後、0.2%コラゲナーゼ溶液(Worthington)にて37℃で数時間反応させて組織を解離させた。反応溶液中から単細胞を回収するため、濾過(BD; cell strainer 35μm)して毎分1000回転にて5分間遠心を行った。沈殿した細胞集団に細胞分取用溶液(1%BSA in PBS)に再懸濁し、死細胞除去のため1μg/mL Propidium iodide(Molecular Probes)を添加し、生細胞および蛍光発現細胞分取を行った。中胚葉系譜細胞の分取にはAPC標識済抗DLL1抗体(R&D、1/200希釈)を用いた。
Cell sorting method FACSJazz (BD) was used to sort the target living cells from mouse embryos, adult mouse skeletal muscle tissue and human iPS cell-derived cell populations. Skeletal muscle tissues were isolated from mouse embryos, mouse hindlimbs, abdominal muscles and diaphragm tissues, and reacted with 0.2% collagenase solution (Worthington) for several hours at 37 ° C. to dissociate the tissues. In order to recover single cells from the reaction solution, filtration (BD; cell strainer 35 μm) and centrifugation at 1000 rpm for 5 minutes were performed. Resuspend the precipitated cell population in cell sorting solution (1% BSA in PBS), add 1 μg / mL Propidium iodide (Molecular Probes) to remove dead cells, and sort live cells and fluorescent cells The APC-labeled anti-DLL1 antibody (R & D, 1/200 dilution) was used for sorting of mesodermal lineage cells.

細胞培養法
マウス初代線維芽細胞は、0.1%ゼラチン溶液 in PBSを用いて培養皿をコートしたものに播種し、10% FBS in DMEM (Nacalai)にて培養を行った。pMXs vectorによる遺伝子強制発現には70% confluentの状態でウイルス感染により各遺伝子の強制発現を行い、その後、骨格筋幹細胞培養液(20% FBS含有DMEM/F12(Nacalai)に対して5ng/mL basic FGF(WAKO))にて2週間拡大培養を行った。
Cell Culture Method Mouse primary fibroblasts were seeded onto a culture dish coated with 0.1% gelatin solution in PBS, and cultured in 10% FBS in DMEM (Nacalai). For forced gene expression by pMXs vector, forced expression of each gene is performed by virus infection in a 70% confluent state, and then 5 ng / mL basic to skeletal muscle stem cell culture solution (DMEM / F12 (Nacalai) containing 20% FBS basic Expansion culture was performed for two weeks with FGF (WAKO).

ヒトiPS細胞の維持培養法はTakahashi et al. 2007 CellおよびNakagawa et al. 2014 Scientific Reportsに準じて行った。恒常的なDoxycycline(DOX: Tocris)処理を用いたMYOD強制発現による筋分化はTanaka et al 2013 PLoS Oneに準じて行った。ヒトiPS細胞から中胚葉系譜細胞への誘導はLoh et al. 2016 Cellを改良して行った。具体的な方法は下記の通りである。   The maintenance culture method of human iPS cells was performed according to Takahashi et al. 2007 Cell and Nakagawa et al. 2014 Scientific Reports. Myogenic differentiation by MYOD forced expression using constant Doxycycline (DOX: Tocris) treatment was performed according to Tanaka et al 2013 PLoS One. The induction of human iPS cells into mesodermal lineage cells was performed by modifying Loh et al. 2016 Cell. The specific method is as follows.

シングルセルの状態のヒトiPS細胞をGeltrex(GIBCO)溶液にて培養皿をコートしたものに播種し(50000細胞/6well)、10μM Y-27632 (Nacalai)を添加したmTeSR溶液(STEMCELL Technologies)にて培養する。3日後、中胚葉分化培地(IMDM/F12: 50:50 (GIBCO)に対して1% BSA(SIGMA)、1% CD lipid concentrate (GIBCO)、1% Insulin-Transferrin-Selenium (GIBCO)、20μM 1-Thioglycerol (SIGMA)、10μM SB431542 (StemGent)、10μM CHIR99021 (StemGent)、2μM DMH1(TOCRIS)、20ng/mL basic FGF(WAKO)に変えて2日おきに培養液を交換し、1週間培養する。得られた細胞集団をTrypLE Select(GIBCO)を用いて剥離し、PAX3-GFP陽性を含むDLL1陽性細胞を単離回収する。得られた細胞をスケールアップし、Geltrexコートした培養皿5.0×105細胞/6cmでさらに3日間中胚葉誘導培地にて培養を行う。剥離した細胞を回収し、エレクトロポレーター(NEPA21;ネッパジーン)を用いて目的の遺伝子を含むプラスミドDNAを細胞内に導入する準備を行う。DNA5μgを、回収した1.0×106細胞と混ぜて125voltにてTanaka et al 2013 PLoS Oneに準じた方法にて遺伝子導入を行う。導入作業後、Geltrexコートした培養皿に播種する。翌日から骨格筋幹細胞培養液中に1μg/mL DOXを添加し、72時間培養する。その後DOX非含有骨格筋幹細胞培養液に交換して少なくとも一週間、2日おきに培養液を交換し、GFP陽性細胞を確認してFACSにて単離回収する。その後FACsJAZZおよび蛍光顕微鏡BZX-700(Keyence)を用いて観察および統計処理を行った。 Single-cell human iPS cells were seeded on culture dishes coated with Geltrex (GIBCO) solution (50000 cells / 6 wells) and then added with 10 μM Y-27632 (Nacalai) in mTeSR solution (STEMCELL Technologies) Incubate. After 3 days, 1% BSA (SIGMA), 1% CD lipid concentrate (GIBCO), 1% Insulin-Transferrin-Selenium (GIBCO), 20 μM 1 to mesodermal differentiation medium (IMDM / F12: 50: 50 (GIBCO) -Change the medium to Thioglycerol (SIGMA), 10 μM SB431542 (StemGent), 10 μM CHIR99021 (StemGent), 2 μM DMH1 (TOCRIS), 20 ng / mL basic FGF (WAKO), change the culture medium every two days, and culture for 1 week. The obtained cell population is detached using TrypLE Select (GIBCO), and the DLL1-positive cells containing PAX3-GFP-positive are isolated and recovered. The obtained cells are scaled up, and Geltrex-coated culture dishes 5.0 × 10 5 Culture is carried out in mesoderm induction medium for 3 days at cells / 6 cm.The detached cells are recovered, and preparations for introducing plasmid DNA containing the target gene into cells using an electroporator (NEPA21; Nepagene) are prepared. the .DNA5μg to do, recovered 1.0 × 10 6 mixed with cells in 125volt to a method according to Tanaka et al 2013 PLoS One Gene transfer is carried out and seeded on culture dishes coated with Geltrex from the next day 1 μg / mL DOX is added to skeletal muscle stem cell culture solution from the next day, and cultured for 72 hours. Replace the culture solution every two days for at least one week, confirm GFP-positive cells, isolate and collect by FACS, then observe and statistically process using FACsJAZZ and fluorescence microscope BZX-700 (Keyence) Did.

マイクロアレイ解析およびリアルタイムPCR転写産物解析
total RNAを回収細胞よりRNeasy micro kit (QIAGEN)を用いて抽出し、Mouse Gene 1.0 ST Array (Affymetrix)を用いてhybridizationを行い、Affymetrix社のprotocol通りに実験を行った。既に成体マウスPax3陽性骨格筋幹細胞での遺伝子発現プロファイルはMontarras et al. 2005 ScienceおよびSakai et al. 2013 PLoS Oneにて作成しているものをデータベース上から入手し解析を行った。また抽出RNAを用いてのrealtime PCR解析のため、SuperScript VILO kit (Invitrogen)を用いてRNAをcDNAへ逆転写し、合成cDNAを鋳型としThunder Bird SYBR qPCR mix(TOYOBO)およびThermal Cycler Dice Realtime System(TAKARA)を用いてリアルタイムPCR解析を行った。その際、マウス、ヒト産物ともにリボソームタンパク質をコードするRpl13aをmRNA発現内部標準として用いた。
Microarray analysis and real-time PCR transcript analysis
Total RNA was extracted from the recovered cells using RNeasy micro kit (QIAGEN), hybridization was performed using Mouse Gene 1.0 ST Array (Affymetrix), and experiments were performed according to the Affymetrix protocol. The gene expression profile in adult mouse Pax3 positive skeletal muscle stem cells was analyzed from the database obtained from Montarras et al. 2005 Science and Sakai et al. 2013 PLoS One. In addition, for realtime PCR analysis using extracted RNA, RNA is reverse transcribed to cDNA using SuperScript VILO kit (Invitrogen), and the synthetic cDNA is used as a template for Thunder Bird SYBR qPCR mix (TOYOBO) and Thermal Cycler Dice Realtime System (TAKARA) Real-time PCR analysis was performed using. At that time, Rpl13a encoding ribosomal protein in both mouse and human products was used as an mRNA expression internal standard.

プラスミドDNA調整
マウス成体骨格筋幹細胞およびヒトiPS細胞由来テラトーマからtotal RNAを抽出し、SuperScript3 reverse transcriptase(Invitrogen)及びoligo dT(Invitrogen)を用いてcDNA逆転写を行い、合成cDNAを鋳型とし登録された各遺伝子のCoding sequenceを含むようにprimer oligoを設計し、RT-PCRを行いpENTR1A vector(Invitrogen)にcloningを行った。細胞内遺伝子強制発現用plasmid作成のために、pMXs gateway vector(Takahashi et al. 2006 Cell)およびpPiggyBac EF1a gateway vector (Takana et al. 2013 PLoS One)にLR clonase(Invitrogen)により組み換えを行った。
Plasmid DNA preparation Total RNA was extracted from adult mouse adult skeletal muscle stem cells and human iPS cell-derived teratoma, cDNA reverse transcription was performed using SuperScript 3 reverse transcriptase (Invitrogen) and oligo dT (Invitrogen), and synthetic cDNA was registered as a template The primer oligo was designed to contain the coding sequence of each gene, RT-PCR was performed, and cloning was performed on pENTR1A vector (Invitrogen). In order to generate a plasmid for intracellular gene forced expression, recombination was performed on pMXs gateway vector (Takahashi et al. 2006 Cell) and pPiggyBac EF1a gateway vector (Takana et al. 2013 PLoS One) by LR cloning (Invitrogen).

免疫染色
細胞および筋組織を4%パラホルムアルデヒド溶液(WAKO)で浸して4℃で10分固定し、切片化筋組織はFrozen Section Compound(Leica)に包埋しCryosectionに用いた。固定後のサンプルを0.1% Triron溶液にて反応後、Blocking One溶液(Nacalai tesque)にて室温で30分間反応後、0.2% BlockingOne溶液 を含むPBST(0.1% Tween20含有PBS)に一次抗体を添加し、4℃にて一晩反応させた。用いた抗体はPAX3(DSHB concentre、1/100希釈)、PAX7(DSHB concentre、1/50希釈)、MYOG(Santacruz biotech, 1/200希釈)、hNUC(Millipore、1/200希釈)、LAMA2(Millipore、1/200希釈)、DYS(Abcam、1/200希釈)である。
Immunostained cells and muscle tissue were immersed in 4% paraformaldehyde solution (WAKO) and fixed at 4 ° C. for 10 minutes, and sectioned muscle tissue was embedded in Frozen Section Compound (Leica) and used for cryosection. The immobilized sample is reacted with 0.1% Triron solution, reacted with Blocking One solution (Nacalai Tesque) for 30 minutes at room temperature, and then primary antibody is added to PBST (PBS containing 0.1% Tween 20) containing 0.2% BlockingOne solution. The reaction was allowed to proceed overnight at 4 ° C. The antibodies used were PAX3 (DSHB concentrate, 1/100 dilution), PAX7 (DSHB concentrate, 1/50 dilution), MYOG (Santacruz biotech, 1/200 dilution), hNUC (Millipore, 1/200 dilution), LAMA2 (Millipore) , 1/200 dilution), DYS (Abcam, 1/200 dilution).

翌日、PBSTを用いて3回洗浄後、0.2% BlockingOne溶液 in PBSTに二次抗体を添加し、室温にて1時間反応させた。用いた抗体はAlexa488 標識抗マウスIgG抗体, Alexa594標識抗ウサギIgG交代、及びAlexa647標識抗ラットIgG抗体(Molecular Probes、1/500希釈)である。PBSTを用いて3回洗浄後、Slowfade Diamond Antifade Mountant with DAPI (Molecular Probes)を用いて封入し、BZX-700を用いて蛍光観察および統計処理を行った。   The next day, after washing three times with PBST, the secondary antibody was added to 0.2% BlockingOne solution in PBST, and allowed to react at room temperature for 1 hour. The antibodies used are Alexa 488 labeled anti-mouse IgG antibody, Alexa 594 labeled anti-rabbit IgG alternation, and Alexa 647 labeled anti-rat IgG antibody (Molecular Probes, 1/500 dilution). After washing three times with PBST, they were mounted using Slowfade Diamond Antifade Mountant with DAPI (Molecular Probes), and fluorescence observation and statistical processing were performed using BZX-700.

<結果>
マウスPax3-GFP陽性骨格筋幹細胞において強発現する転写因子群(図1)
図1Aに示すように、マウス胚発生期(Fetus)、弱週令期(infant)、成体期それぞれからGFP陽性細胞(Pax3陽性細胞)を採取した。
<Result>
Transcription factors strongly expressed in mouse Pax3-GFP positive skeletal muscle stem cells (Figure 1)
As shown in FIG. 1A, GFP positive cells (Pax3 positive cells) were collected from each of mouse embryonic development (Fetus), weak-age (infant) and adult.

採取した各Pax3陽性細胞からtotal RNAを抽出し、マイクロアレイ法を用いた網羅的遺伝子発現解析を行った。遺伝子発現解析の主成分分析結果を図1Bに示す。図1Cに示すように、それぞれの発生成長段階で得られたPax3陽性細胞中の遺伝子発現のうち、共通する転写因子群が108遺伝子存在した。図1Dに、共通する転写因子群の中の抜粋した18種類の転写因子を示す。共通する転写因子群には、骨格筋幹細胞マーカーであるPax3、Pax7;筋制御因子であるMyod1、Myf5、Myogが含まれていた。   Total RNA was extracted from each of the collected Pax3 positive cells, and comprehensive gene expression analysis was performed using a microarray method. The results of principal component analysis of gene expression analysis are shown in FIG. 1B. As shown in FIG. 1C, among gene expression in Pax3 positive cells obtained at each developmental growth stage, there were 108 common transcription factor groups. FIG. 1D shows 18 extracted transcription factors in a group of common transcription factors. Common transcription factors included skeletal muscle stem cell markers Pax 3 and Pax 7; muscle regulators Myod 1, Myf 5 and Myog.

本実施例で引用した文献は、以下のとおりである。
Relaix et al., Nature (2005) 435: 948-953
Sato et al., Nat Commun (2014)5:4597
Kudoh et al., BBRC (2005) 328:507-516
Nakagawa et al., Scientific Reports (2014) 4: 3594
Tanaka et al ,PLoS One (2013) 8: e61540
Montarras et al. 2005 Science (2005) 309: 2064-2067
Sakai et al., PLoS One (2013) 8: e63016。
The documents cited in this example are as follows.
Relaix et al., Nature (2005) 435: 948-953
Sato et al., Nat Commun (2014) 5: 4597
Kudoh et al., BBRC (2005) 328: 507-516
Nakagawa et al., Scientific Reports (2014) 4: 3594
Tanaka et al, PLoS One (2013) 8: e61540
Montarras et al. 2005 Science (2005) 309: 2064-2067
Sakai et al., PLoS One (2013) 8: e63016.

マウス線維芽細胞への候補遺伝子の導入(図2)
図2Aに、解析に用いたPax3GFP/+; BAC MyoD-Cre; Rosa26CAG-LSL-tdTomato/+(Pax3-GFP; MyoD-RFP)遺伝子複合導入マウスにおけるGFP及びRFPの発現を示す。
Transfer of candidate genes into mouse fibroblasts (Figure 2)
FIG. 2A shows the expression of GFP and RFP in mice with Pax3 GFP / + ; BAC MyoD-Cre; Rosa26 CAG-LSL-tdTomato / + (Pax3-GFP; MyoD-RFP) gene complex-introduced mice used for analysis.

図2Bに、骨格筋幹細胞への分化誘導の概念図を示す。   FIG. 2B shows a conceptual diagram of differentiation induction to skeletal muscle stem cells.

図2Cに示すように、FACSによりGFPおよびRFP陽性細胞を除去するためにそれぞれの陰性画分を回収し、遺伝子導入実験に用いるためのGFPおよびRFPの発現が陰性である遺伝子改変線維芽細胞を得た。   As shown in FIG. 2C, each negative fraction is recovered by FACS to remove GFP and RFP positive cells, and genetically modified fibroblasts in which GFP and RFP expression is negative for use in gene transfer experiments are shown. Obtained.

図2Dには、筋制御因子MyoDを遺伝子改変線維芽細胞に導入した際の経時的なGFPおよびRFP発現変化を示す。MyoD単独の遺伝子導入では導入後14日目までにPax3-GFP発現は認められなかった。一方、図2EにはMyoD含めた8種類の転写因子(+8 transcription factors;Egr2, Heyl, Klf4, Mef2c, MyoD, Pax3, Pax7, Pitx2)を遺伝子改変線維芽細胞に導入した際の、遺伝子導入後2週間のPax3-GFPの発現解析の結果を示す。Pax3-GFPの発現が確認でき、骨格筋幹細胞への分化誘導が起きていることが示唆された。   FIG. 2D shows changes in GFP and RFP expression over time when the muscle regulatory factor MyoD is introduced into genetically modified fibroblasts. In the gene transfer of MyoD alone, Pax3-GFP expression was not observed until 14 days after the transfer. On the other hand, FIG. 2E shows gene transfer when eight types of transcription factors (+8 transcription factors; Egr2, Heyl, Klf4, Mef2c, MyoD, Pax3, Pax7, Pitx2) including MyoD are introduced into genetically modified fibroblasts. The results of expression analysis of Pax3-GFP after 2 weeks are shown. The expression of Pax3-GFP was confirmed, suggesting that differentiation induction to skeletal muscle stem cells is taking place.

PAX3-GFP遺伝子導入ヒトiPS細胞からの分化誘導(図3)
図3Aに、ヒトPAX3遺伝子座へのGFP遺伝子ノックイン及び誘導型MYOD遺伝子を模式的に示す。
Induction of differentiation from PAX3-GFP transgenic human iPS cells (Figure 3)
FIG. 3A schematically shows the GFP gene knockin to the human PAX3 locus and the inducible MYOD gene.

図3Bに、上記遺伝子を導入した入ヒトiPS細胞を作製した。当該遺伝子導入ヒトiPS細胞を用いて作製したテラトーマ(EB)中におけるGFP発現の様子、及び、GFP陽性細胞及びGFP陰性細胞のそれぞれにおけるPAX3発現の免疫染色図を示す。   In FIG. 3B, human iPS cells into which the above gene was introduced were prepared. The state of GFP expression in teratoma (EB) produced using the said gene transfer human iPS cell and the immunostaining figure of PAX3 expression in each of a GFP positive cell and a GFP negative cell are shown.

遺伝子導入ヒトiPS細胞において、恒常的なDoxycycline(DOX)処理によりMYODを強制発現させた。その結果、筋細胞への分化が確認できた。図3Cに、遺伝子導入ヒトiPS細胞におけるドキシサイクリン(DOX)添加によるMYOD発現誘導及び筋細胞への分化の様子を示す。   In transgenic human iPS cells, MYOD was forcibly expressed by constant Doxycycline (DOX) treatment. As a result, differentiation into myocytes could be confirmed. FIG. 3C shows the appearance of MYOD expression induction and differentiation into myocytes by the addition of doxycycline (DOX) in transgenic human iPS cells.

図3Dに、DOX無添加時及び添加時のそれぞれにおけるGFP発現(PAX3発現)及びmCherry(DOX-MYOD発現)の解析結果を示す。恒常的にDOX処理(continuous DOX)した場合にはGFP発現はほとんど認められなかった。一方、DOX処理72時間(DOX for 72時間)の場合、GFP陽性細胞の割合が大幅に上昇した。   FIG. 3D shows the analysis results of GFP expression (PAX3 expression) and mCherry (DOX-MYOD expression) without and with DOX added. In the case of continuous DOX treatment (continuous DOX), almost no GFP expression was observed. On the other hand, in the case of 72 hours of DOX treatment (DOX for 72 hours), the proportion of GFP-positive cells was significantly increased.

図3Eに、DOX無添加時及び添加時のそれぞれにおけるGFP陽性細胞中の転写産物の解析結果を示す。DOX無添加時及び添加時のそれぞれのPAX3-GFP陽性細胞中で、中枢神経マーカーSOX1及び神経堤マーカーSOX10の発現上昇が認められた。   FIG. 3E shows the analysis results of transcripts in GFP-positive cells with and without DOX addition. Elevated expression of central nervous marker SOX1 and neural crest marker SOX10 was observed in PAX3-GFP positive cells with and without DOX addition.

図3Fに、ヒトiPS細胞から中胚葉系譜細胞への分化誘導時の細胞形態(下パネル)及びGFP発現(上パネル)をそれぞれ示す。マウス体節と同様な上皮様構造に類似した形態を示した。   FIG. 3F shows cell morphology (lower panel) and GFP expression (upper panel) at the time of induction of differentiation from human iPS cells to mesodermal lineage cells. It showed a morphology similar to the epithelial-like structure similar to that of the mouse somatic segment.

図3Gに、中胚葉誘導7日目のGFP発現プロット図(上パネル)、並びに、外胚葉(neural)及び中胚葉(PSM; presomitic mesoderm, somite)の割合(下パネル)を示す。   FIG. 3G shows a GFP expression plot at day 7 of mesoderm induction (upper panel) and the proportions of ectoderm (neural) and mesoderm (PSM; presomitic mesoderm, somite) (lower panel).

図3Hに、中胚葉誘導時のGFP陽性細胞における遺伝子発現変化を示す。中胚葉誘導せずにDOX72時間処理した細胞集団、神経堤細胞誘導(+5μM CHIR99021)と比較し、中胚葉誘導時のGFP陽性細胞(MDC for 1wks, 2wks)はSOX1ならびにSOX10神経マーカーの発現が上昇せず、体節マーカーDMRT2の発現が高かった。   FIG. 3H shows gene expression changes in GFP-positive cells upon mesoderm induction. Compared with the cell population treated with DOX 72 hours without mesoderm induction, neural crest cell induction (+ 5 μM CHIR99021), GFP-positive cells (MDC for 1wks, 2wks) during mesoderm induction have expression of SOX1 and SOX10 neural markers It did not rise, and expression of the segmental marker DMRT2 was high.

中胚葉誘導細胞へ遺伝子導入による成体型骨格筋幹細胞への分化誘導(図4)
中胚葉誘導細胞
(A) iPS細胞由来中胚葉誘導細胞より特異的細胞(DLL1+ cells)を用いて遺伝子導入(cDNA introduction)後に72時間DOX処理し(MYOD-primed)、骨格筋幹細胞培養条件(20%FBS in DMEM/F12+5ng/ml bFGF)にてGFP陽性細胞を得る方法の流れ。
Induction of differentiation into adult skeletal muscle stem cells by gene transfer into mesodermal derived cells (Fig. 4)
Mesodermal derived cells
(A) DOX treatment (MYOD-primed) for 72 hours after gene introduction (cDNA introduction) from iPS cell-derived mesoderm-derived cells using specific cells (DLL1 + cells), skeletal muscle stem cell culture conditions (20% FBS in DMEM / F12 + 5 ng / ml bFGF) The flow of the method of obtaining a GFP positive cell.

図4Bに、中胚葉細胞にPAX3, HEYL, KLF4各遺伝子導入後に72時間DOX処理した後、1週間骨格筋幹細胞培養条件でGFP発現が検出された細胞集団の例を示す。   FIG. 4B shows an example of a cell population in which GFP expression was detected under skeletal muscle stem cell culture conditions for 1 week after mesodermal cells were subjected to DOX treatment for 72 hours after PAX3, HEYL and KLF4 gene introduction.

図4Cに、中胚葉細胞に72時間DOX処理した細胞集団と、PAX3, HEYL, KLF4遺伝子を導入しDOX処理した集団とのそれぞれにおける、GFP陽性細胞の発現比率を示す。DOX処理のみより3遺伝子導入したものではGFP陽性率が上昇する。   FIG. 4C shows the expression ratio of GFP-positive cells in each of the cell population treated with DOX for 72 hours in mesoderm cells and the population treated with PAX3, HEYL and KLF4 genes and treated with DOX. The GFP positive rate is increased in the case where three genes have been introduced by DOX treatment alone.

図4Dに、図4Cにおける細胞内遺伝子発現の比較を示す。中胚葉誘導時DOX単独処理ではほとんど検出不可であった成体骨格筋幹細胞マーカーであるPAX7およびCALCRが、HEYL及びKLF4の2遺伝子導入、ならびに、PAX3, HEYL,及びKLF4の3遺伝子導入しDOX処理したGFP陽性細胞中で発現上昇が認められた。   FIG. 4D shows a comparison of intracellular gene expression in FIG. 4C. The adult skeletal muscle stem cell markers PAX7 and CALCR, which were almost undetectable by DOX treatment at the time of mesoderm induction, were treated with two gene transfer of HEYL and KLF4 and three genes of PAX3, HEYL, and KLF4 for DOX treatment An increase in expression was observed in GFP positive cells.

図4Eに、PAX3, HEYL, KLF4の3遺伝子導入しDOX処理したGFP陽性細胞(3F+DOX)を用いて、低血清条件(2%horse serum)試験管培養により骨格筋分化をした結果を示す。   FIG. 4E shows the results of skeletal muscle differentiation in low-serum condition (2% horse serum) test tube culture using GFP-positive cells (3F + DOX) in which 3 genes of PAX3, HEYL and KLF4 were introduced and treated with DOX. .

遺伝子導入後に得られたPAX3-GFP陽性細胞を用いた筋移植実験結果(図5)
図5Aに、移植実験の概要を示す。中胚葉誘導後の細胞にPAX3, HEYL, KLF4の3遺伝子導入後72時間DOX処理し、一週間培養し続けて得られたGFP陽性500000細胞を用いて、筋ジストロフィーモデル(Dmd-/y; NSG、8週齢)の下肢前脛骨筋へ筋肉注射を行った。
Results of muscle transplantation experiment using PAX3-GFP positive cells obtained after gene transfer (FIG. 5)
FIG. 5A shows an outline of the transplantation experiment. Cells treated with mesodermal induction were treated with DOX for 72 hours after 3 gene introductions of PAX3, HEYL, KLF4 and continued to culture for 1 week. Using GFP positive 500000 cells obtained, muscular dystrophy model (Dmd- / y ; NSG, 8 weeks old) was injected intramuscularly into the lower tibialis anterior muscle.

図5Bに、移植後の骨格筋断面図の例を示す。ジストロフィン(DYS)、ヒト核(hNUC)、核全般(DAPI)、ラミニンa2鎖(LAMA2)のぞれぞれについて免疫染色を行った。ヒト核が存在する部位に特異的にジストロフィン発現が認められた。   FIG. 5B shows an example of a skeletal muscle cross-sectional view after transplantation. Immunostaining was performed for dystrophin (DYS), human nucleus (hNUC), whole nucleus (DAPI), and laminin a2 chain (LAMA2). Dystrophin expression was observed specifically at the site where human nuclei are present.

3遺伝子導入後DOX処理し一週間培養した細胞集団中でGFP陽性細胞(+GFP+ cells)とGFP陰性細胞(+GFP- cells)に選別後、同数細胞を筋ジストロフィーモデルに移植した。
図5Cに、それぞれの場合における移植後の骨格筋断面図の例(左パネル)及びジストロフィン陽性筋繊維の定量結果(右パネル)を示す。中胚葉誘導時に得られるGFP陽性細胞(day7)では移植後ジストロフィンの発現は認められなかった。また、遺伝子導入後のGFP陽性細胞を再度試験管培養して増殖させた細胞(+ cultured GFP+)を移植させた場合には、GFP陽性細胞回収後すぐに移植した場合と比べてジストロフィン発現が大幅に減少した。
After sorting the cells into a cell population of DOX-treated and cultured for one week after gene transfer into GFP-positive cells (+ GFP + cells) and GFP-negative cells (+ GFP- cells), the same number of cells were transferred to a muscular dystrophy model.
FIG. 5C shows an example (left panel) of skeletal muscle cross-sectional views after transplantation in each case and quantitative results of dystrophin positive muscle fibers (right panel). In GFP positive cells (day 7) obtained at mesoderm induction, no expression of dystrophin was observed after transplantation. In addition, when GFP-positive cells after gene transfer are transplanted with cells cultured in a test tube (+ cultured GFP +), dystrophin expression is significantly greater than when transplanted immediately after recovery of GFP-positive cells. Decreased to

図5Dに、図5Cと同条件時における骨格筋幹細胞マーカーPAX7発現の免疫染色図(左パネル)およびPAX7陽性細胞の定量結果(右パネル)を示す。遺伝子導入後のGFP陽性細胞を移植した場合のみ、移植細胞由来のPAX7陽性細胞が移植筋組織中に認められた。   FIG. 5D shows the immunostaining diagram (left panel) of skeletal muscle stem cell marker PAX7 expression and the quantification results (right panel) of PAX7 positive cells under the same conditions as FIG. 5C. Only when transplanted GFP-positive cells after gene transfer, PAX7-positive cells derived from the transplanted cells were observed in the transplanted muscle tissue.

Claims (7)

(i)Pax3遺伝子及び/またはPax7遺伝子、及び
(ii)少なくとも1種のNotchシグナル経路のエフェクター転写因子をコードする遺伝子
を体細胞に導入する工程を含む、骨格筋幹細胞の誘導方法。
A method for inducing skeletal muscle stem cells, comprising the steps of: (i) introducing a Pax3 gene and / or a Pax7 gene, and (ii) a gene encoding an effector transcription factor of at least one Notch signaling pathway into a somatic cell.
少なくとも1種の増殖を促進する転写因子をコードする遺伝子をさらに導入する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, further introducing a gene encoding a transcription factor that promotes at least one growth. Pax3遺伝子及び/またはPax7遺伝子、Heyl遺伝子、並びにKlf4遺伝子を導入する、請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein Pax3 gene and / or Pax7 gene, Heyl gene, and Klf4 gene are introduced. 遺伝子を導入する体細胞が一過的にMyoD1ファミリー遺伝子を発現した体細胞である、または遺伝子を導入後にMyoD1ファミリー遺伝子を一過的に発現させる工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the somatic cell into which the gene is to be introduced is a somatic cell in which the MyoD1 family gene is transiently expressed, or the step of transiently expressing the MyoD1 family gene after gene introduction. Method described in Section. 体細胞が中胚葉細胞である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the somatic cell is a mesodermal cell. 中胚葉細胞が多能性幹細胞由来である、請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the mesodermal cells are derived from pluripotent stem cells. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の骨格筋幹細胞を含む、筋疾患の治療剤。   A therapeutic agent for muscle disease, comprising the skeletal muscle stem cell according to any one of claims 1 to 6.
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