JP2019170213A - Methods for producing immortalized human tracheal epithelial cells, immortalized human tracheal epithelial cells obtainable by the methods, and kits for viral separation or kits for screening of viral inhibitors provided with the immortalized human tracheal epithelial cells - Google Patents

Methods for producing immortalized human tracheal epithelial cells, immortalized human tracheal epithelial cells obtainable by the methods, and kits for viral separation or kits for screening of viral inhibitors provided with the immortalized human tracheal epithelial cells Download PDF

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睦雄 山谷
Mutsuo Yamatani
睦雄 山谷
秀一 西村
Shuichi Nishimura
秀一 西村
透 清野
Toru Kiyono
透 清野
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Abstract

To provide cells that solve the problems of primary culture cells derived from epithelia of respiratory mucosa such as quick aging and functional decline.SOLUTION: Disclosed herein is a method for producing an immortalized human respiratory epithelial cell comprising introduction to a human respiratory epithelial cell the following genes: (1) CDK4R24C gene or BMI1 gene; and (2) TERT gene.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、細胞の不死化及び不死化細胞の用途に関する。   The present invention relates to immortalization of cells and uses of immortalized cells.

呼吸器ウイルス感染によるヒト気管上皮細胞やヒト鼻腔粘膜上皮細胞の機能変化や細胞におけるウイルス増殖能、抗ウイルス薬の活性を測定するために、病理解剖から提供される気管組織や手術で切除された鼻腔粘膜から採取した細胞を培養する初代培養細胞が使われていた。   In order to measure the functional changes of human tracheal epithelial cells and human nasal mucosal epithelial cells due to respiratory virus infection, the ability of the cells to proliferate the virus, and the activity of antiviral drugs, they were excised by tracheal tissue and surgery provided by pathological anatomy Primary culture cells were used to culture cells collected from the nasal mucosa.

初代培養細胞は呼吸器ウイルスの分離や気管支喘息・慢性閉塞性肺疾患などの増悪に関係する気道上皮細胞の機能変化の解析に有用であるが、短期間で老化し、機能が低下する欠点がある。ヒト気管は病理解剖から提供される手続き上、入手が非常に困難である。また、気管や鼻腔粘膜から繰り返して細胞を採取・培養する必要があり、多大な労力が必要であった。また、個体差間のウイルス増殖能が異なるため、抗ウイルス薬の評価判定に対しては、再現性のあるデータの取得が困難であった。   Primary cultured cells are useful for analyzing functional changes in airway epithelial cells related to respiratory virus isolation and exacerbations such as bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease. is there. Human trachea is very difficult to obtain due to the procedure provided by pathological anatomy. In addition, it was necessary to collect and culture cells repeatedly from the trachea and nasal mucosa, which required a lot of labor. Moreover, since the virus growth ability between individual differences is different, it is difficult to obtain reproducible data for antiviral drug evaluation.

特開2004−254509JP2004-254509

本発明は、短期間で老化し、機能が低下する気道上皮由来の初代培養細胞が有する問題点を解消する細胞を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a cell that solves the problems of primary cultured cells derived from airway epithelium that are aged in a short period of time and have reduced function.

かかる状況の下、本発明者らは鋭意研究した結果、ヒト気道上皮細胞に特定の遺伝子を導入して不死化し、これを用いることによりかかる課題を解決できることを見出した。従って、本発明は以下の項を提供する:
項1.下記(1)及び(2)の遺伝子
(1)CDK4R24C遺伝子又はBMI1遺伝子
(2)TERT遺伝子
をヒト気道上皮細胞に導入する工程を含む、不死化したヒト気道上皮細胞の製造方法。
Under such circumstances, the present inventors have conducted intensive research and found that a specific gene is introduced into human airway epithelial cells to become immortal and can be used to solve such problems. Accordingly, the present invention provides the following sections:
Item 1. The following genes (1) and (2) (1) CDK4R24C gene or BMI1 gene
(2) A method for producing immortalized human airway epithelial cells, comprising a step of introducing a TERT gene into human airway epithelial cells.

項2.前記(1)の遺伝子がCDK4R24C遺伝子であり、さらに(3)cyclin D1遺伝子を導入する、項1に記載の方法。   Item 2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the gene of (1) is a CDK4R24C gene, and (3) a cyclin D1 gene is further introduced.

項3.項1又は2に記載の方法により得られる不死化ヒト気道上皮細胞。   Item 3. Item 3. An immortalized human airway epithelial cell obtained by the method according to item 1 or 2.

項4.項3に記載の不死化ヒト気道上皮細胞を備える、ウイルス分離用キット。   Item 4. A virus isolation kit comprising the immortalized human airway epithelial cell according to Item 3.

項5.項3に記載の不死化ヒト気道上皮細胞を備える、ウイルス抑制剤スクリーニング用キット。   Item 5. A kit for screening a virus inhibitor, comprising the immortalized human airway epithelial cell according to Item 3.

本発明の方法により得られる細胞は継代による細胞の増殖能力の低下が抑制され、不死化されているため、細胞準備の手間を減らすことができる。また、当該細胞は呼吸器感染症をもたらすウイルス(インフルエンザウイルス、ライノウイルス、呼吸器合胞体ウイルスなど)の感染能力を有している。均一なロットのウイルス分離用宿主細胞を使うことができ、初代培養細胞の調整の手間や頻度を減らすことができるため、いつでもウイルス分離実験、抗ウイルス薬の抑制効果の評価等を行うことができる。また、当該細胞におけるウイルス感染に対する炎症性物質、活性酸素合成等の気道炎症の指標を測定し、ウイルス感染による気管支喘息や慢性閉塞性肺疾患の悪化等の病態に関係する、気道における機能変化を解析することができる。   Since the cells obtained by the method of the present invention are immortalized by suppressing the decrease in the proliferation ability of the cells due to passage, it is possible to reduce the labor of cell preparation. In addition, the cells have the ability to infect viruses that cause respiratory infections (influenza viruses, rhinoviruses, respiratory syncytial viruses, etc.). Uniform lots of virus-separating host cells can be used, and the time and frequency of preparation of primary cultured cells can be reduced, so that virus isolation experiments and evaluation of the inhibitory effect of antiviral drugs can be performed at any time. . In addition, measures of airway inflammation such as inflammatory substances and active oxygen synthesis for viral infection in the cells are measured, and functional changes in the respiratory tract are related to pathological conditions such as bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease due to viral infection. Can be analyzed.

本願実施例中、「不死化ヒト気管上皮細胞におけるウイルス増殖」試験の結果を示す。In the Examples of the present application, the results of the “virus growth in immortalized human tracheal epithelial cells” test are shown. 本願実施例中、「不死化ヒト気管上皮細胞におけるウイルス増殖」試験における顕微鏡写真を示すIn the Examples of the present application, a micrograph is shown in the “virus growth in immortalized human tracheal epithelial cells” test. 本願実施例中、「不死化ヒト鼻腔粘膜上皮細胞におけるウイルス増殖」試験の結果を示す。In the Examples of the present application, the results of the “virus growth in immortalized human nasal mucosal epithelial cells” test are shown. 本願実施例中、「不死化ヒト鼻腔粘膜上皮細胞におけるウイルス増殖」試験の結果を示す。In the Examples of the present application, the results of the “virus growth in immortalized human nasal mucosal epithelial cells” test are shown. 本願実施例中、「不死化ヒト気管上皮細胞におけるウイルス増殖」試験における顕微鏡写真を示す(拡大率:x 100)。コラーゲン無処理のウエルにおいても処理したウエルと同様に不死化気管上皮細胞は増殖する。In the Examples of the present application, photomicrographs in the “virus growth in immortalized human tracheal epithelial cells” test are shown (magnification: x100). Immortalized tracheal epithelial cells proliferate in wells not treated with collagen as in the case of treated wells. 本願実施例で使用したヒトCDK4R24Cの核酸配列を示す。The nucleic acid sequence of human CDK4R24C used in the Examples of the present application is shown. 本願実施例で使用したヒトBMI1の核酸配列を示す。The nucleic acid sequence of human BMI1 used in the examples of the present application is shown. 本願実施例で使用したヒトTERTの核酸配列を示す。The nucleic acid sequence of human TERT used in the Examples of the present application is shown. 本願実施例で使用したヒトTERTの核酸配列を示す。The nucleic acid sequence of human TERT used in the Examples of the present application is shown. 本願実施例で使用したヒトcyclin D1の核酸配列を示す。1 shows the nucleic acid sequence of human cyclin D1 used in Examples of the present application.

本発明は、核酸分子である遺伝子を細胞内に導入する方法に関する。本発明において、用語「遺伝子」には、特に言及しない限り、タンパク質、tRNA、rRNA等の一次構造を規定している構造遺伝子だけでなく、プロモーター、オペレーター等の特定の制御機能を有する核酸上の領域も包含される。従って、本発明において「遺伝子」とは、特に言及しない限り、調節領域、コード領域、エクソン、及びイントロンを区別することなく示すものとする。また、「構造遺伝子」には、元のDNA配列にサイレント変異が施されたサイレントDNAも包含される。また、本発明においては、遺伝子発現に干渉するsiRNA等の核酸分子も「遺伝子」に包含される。   The present invention relates to a method for introducing a gene, which is a nucleic acid molecule, into a cell. In the present invention, unless otherwise specified, the term “gene” refers not only to a structural gene defining a primary structure such as a protein, tRNA, or rRNA, but also to a nucleic acid having a specific regulatory function such as a promoter or an operator. Regions are also included. Therefore, in the present invention, “gene” refers to a regulatory region, a coding region, an exon, and an intron without distinction unless otherwise specified. The “structural gene” also includes silent DNA in which the original DNA sequence has been subjected to silent mutation. In the present invention, nucleic acid molecules such as siRNA that interfere with gene expression are also included in the “gene”.

本明細書中において、「核酸」は、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチドと同義であって、DNA、RNA、DNA−RNAハイブリッドのいずれであってもよい。また、これらは2本鎖であっても1本鎖であってもよく、ある配列を有する核酸分子といった場合、特に言及しない限り、これに相補的な配列を有する核酸分子(またはヌクレオチド、オリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチド)も包括的に意味するものとする。また、これらの核酸分子は環状でも直鎖状であってもよく、また合成及び生物由来のいずれであってもよい。   In the present specification, “nucleic acid” is synonymous with nucleotide, oligonucleotide, and polynucleotide, and may be any of DNA, RNA, and DNA-RNA hybrids. Further, these may be double-stranded or single-stranded, and in the case of a nucleic acid molecule having a certain sequence, a nucleic acid molecule having a complementary sequence (or nucleotide, oligonucleotide) unless otherwise specified. And polynucleotide) are also meant to be inclusive. These nucleic acid molecules may be circular or linear, and may be synthetic or biological.

不死化したヒト気道上皮細胞の製造方法及び当該方法により得られる不死化細胞
本発明は、下記(1)及び(2)の遺伝子
(1)CDK4R24C遺伝子又はBMI1遺伝子
(2)TERT遺伝子
をヒト気道上皮細胞に導入する工程を含む、不死化したヒト気道上皮細胞の製造方法を提供する。
Method for producing immortalized human airway epithelial cell and immortalized cell obtained by the method The present invention includes the following genes (1) and (2): (1) CDK4R24C gene or BMI1 gene
(2) Provided is a method for producing immortalized human airway epithelial cells, comprising the step of introducing a TERT gene into human airway epithelial cells.

本発明において、気道とは鼻腔、鼻咽腔、咽頭、喉頭、気管、気管支、細気管支、肺を含む。本発明においては、気管、鼻腔の粘膜上皮細胞等が好ましい。   In the present invention, the airway includes nasal cavity, nasopharynx, pharynx, larynx, trachea, bronchi, bronchiole, and lung. In the present invention, trachea, nasal mucosal epithelial cells and the like are preferable.

本発明の方法は、上記(1)及び(2)の遺伝子を導入することを特徴とする。CDK4R24Cは、変異型サイクリン依存的キナーゼ4である。典型的にはヒトCDK4R24Cが挙げられる。CDK4R24Cの核酸配列としては、例えば、Genbank accession No.NM_000075(CDK4)のcodon 24(CGT=Arg)を(TGT=Cys)になるように変異導入(C to T)したもの(配列番号1、図6)等が挙げられる。BMI1は、ヒト赤白血病細胞株(K562)のcDNAライブラリーからクローニングされたポリコーム群タンパクの一種である。典型的にはヒトBMI1が挙げられる。BMI1の核酸配列としては、例えば、Genbank accession No.L13689で示されるもの(配列番号2、図7)等が挙げられる。TERT(テロメラーゼリバーストランスクリプターゼ)は、分子量約100kDのタンパク質で、N末端側にあるテロメラーゼ特異的ドメイン、中央部の逆転写酵素ドメイン、C端ドメインからなることが知られている。典型的にはヒトTERTが挙げられる。TERTの核酸配列としては、例えば、Genbank accession No.AB085628で示されるもの(配列番号3、図8、9)等が挙げられる。   The method of the present invention is characterized by introducing the genes (1) and (2) above. CDK4R24C is a mutant cyclin-dependent kinase 4. A typical example is human CDK4R24C. Examples of the nucleic acid sequence of CDK4R24C include Genbank accession No. Examples include NM — 000075 (CDK4) codon 24 (CGT = Arg) introduced with mutation (C to T) so as to be (TGT = Cys) (SEQ ID NO: 1, FIG. 6). BMI1 is a kind of polycomb group protein cloned from a cDNA library of human erythroleukemia cell line (K562). A typical example is human BMI1. Examples of the nucleic acid sequence of BMI1 include Genbank accession No. Examples thereof include L13689 (SEQ ID NO: 2, FIG. 7). TERT (telomerase reverse transcriptase) is a protein having a molecular weight of about 100 kD, and is known to comprise a telomerase-specific domain at the N-terminal side, a reverse transcriptase domain at the center, and a C-terminal domain. A typical example is human TERT. As a nucleic acid sequence of TERT, for example, Genbank accession No. Examples thereof include those represented by AB085628 (SEQ ID NO: 3, FIGS. 8 and 9).

本発明においては、前記(1)の遺伝子がCDK4R24C遺伝子であり、さらに(3)cyclin D1遺伝子を導入すること、従って、ヒト気道上皮細胞に(1)CDK4R24C遺伝子(2)、TERT遺伝子及び(3)cyclin D1遺伝子を導入することが好ましい。Cyclin D1は染色体転座の標的遺伝子として知られているタンパク質である。典型的にはヒトcyclin D1が挙げられる。cyclin D1の核酸配列としては、例えば、Genbank accession No.M64349で示されるもの(配列番号4、図10)等が挙げられる。   In the present invention, the gene of (1) is a CDK4R24C gene, and (3) the cyclin D1 gene is further introduced. Therefore, (1) the CDK4R24C gene (2), the TERT gene and (3 ) It is preferable to introduce a cyclin D1 gene. Cyclin D1 is a protein known as a target gene for chromosomal translocation. A typical example is human cyclin D1. Examples of the nucleic acid sequence of cyclin D1 include Genbank accession No. Examples thereof include those represented by M64349 (SEQ ID NO: 4, FIG. 10).

遺伝子の導入方法は特に限定されず、例えば、物理的方法(エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、遺伝子銃等)、化学的方法(リポフェクション等)、ウイルスベクターを使用した方法等が挙げられる。本発明においては、ウイルスベクターを使用した方法等が好ましい。ウイルスベクターとしては特に限定されないが、例えば、レンチウイルスベクター、レトロウイルスベクター等が挙げられる。遺伝子導入の具体的な方法は、標的細胞としてヒト気道上皮細胞を用いて、上記特定の遺伝子を導入すること以外、自体公知の方法に準じて行うことができる。例えばウイルスベクターを用いる方法としては、目的の遺伝子を含むウイルスベクターの存在下で、標的細胞を培養することにより、標的細胞をウイルス感染させる工程を含む方法が挙げられる。   The method for introducing a gene is not particularly limited, and examples thereof include a physical method (electroporation, microinjection, gene gun, etc.), a chemical method (lipofection, etc.), a method using a viral vector, and the like. In the present invention, a method using a viral vector is preferred. Although it does not specifically limit as a viral vector, For example, a lentiviral vector, a retroviral vector, etc. are mentioned. A specific method for gene transfer can be performed according to a method known per se, except that human airway epithelial cells are used as target cells and the specific gene is introduced. For example, as a method using a viral vector, a method comprising a step of cultivating a target cell in the presence of a viral vector containing the target gene to infect the target cell with a virus can be mentioned.

培養工程に用いる培地は、上記細胞培養、ウイルス感染に適した培地であれば特に限定されるものではない。このような培地として、Dulbecco’s Modified Eagle Medium(DMEM)培地、alpha Modified Eagle Minimum Essential Medium(αMEM)等が挙げられる。培地は、必要に応じて通常の体細胞の培養の際に含める添加剤を含むものであってもよい。添加剤の具体例として、牛胎児血清(fetal bovine serum)、アミノ酸(例えば、L−グルタミン等)、抗生物質(例えば、ペニシリン、ストレプトマイシン等)などが挙げられる。必要な添加物を予め添加した、DMEM/F12(ライフテクノロジーズ社製)などの市販品を用いることもできる。培養は、適切な容器中で行なうことができる。培養温度は特に限定されず、30〜40℃程度が挙げられる。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が、例えば、12時間から3日間程度とすることができる。   The medium used for the culturing step is not particularly limited as long as it is a medium suitable for the cell culture and virus infection. Examples of such a medium include Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) medium, Alpha Modified Eagle Minimum Essential Medium (αMEM), and the like. The culture medium may contain additives that are included when culturing ordinary somatic cells as necessary. Specific examples of the additive include fetal bovine serum, amino acids (eg, L-glutamine), antibiotics (eg, penicillin, streptomycin, etc.), and the like. Commercially available products such as DMEM / F12 (manufactured by Life Technologies), to which necessary additives are added in advance, can also be used. Culturing can be performed in a suitable vessel. The culture temperature is not particularly limited, and may be about 30 to 40 ° C. The period for culturing is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but can be, for example, about 12 hours to 3 days.

本発明の方法によりCDK4R24C遺伝子又はBMI1遺伝子、及びTERT遺伝子を導入することによって得られる、これらの遺伝子を発現するヒト気道上皮細胞は、不死化、すなわち無限増殖能を獲得する。従って、好ましい実施形態において本発明は、上記方法により得られる不死化ヒト気道上皮細胞を提供する。本発明の好ましい実施形態において、気管上皮細胞、鼻腔粘膜上皮細胞等の本発明のヒト不死化気道上皮細胞は、コラーゲンなどのgrowth supportをウェルなどの培養容器に前処理するコーティングの工程が無くても増殖することができるため有用である。本発明は、下記(1)及び(2)の遺伝子
(1)CDK4R24C遺伝子又はBMI1遺伝子
(2)TERT遺伝子
をヒト気道粘膜の上皮細胞に導入する工程を含む、ヒト気道粘膜の上皮細胞の不死化方法も提供する。当該実施形態における各工程の詳細は、本発明の不死化ヒト気道粘膜上皮細胞の製造方法と同様である。
Human airway epithelial cells expressing these genes obtained by introducing CDK4R24C gene or BMI1 gene and TERT gene by the method of the present invention acquire immortalization, that is, infinite proliferation ability. Accordingly, in a preferred embodiment, the present invention provides immortalized human airway epithelial cells obtained by the above method. In a preferred embodiment of the present invention, human immortalized airway epithelial cells of the present invention such as tracheal epithelial cells and nasal mucosal epithelial cells do not have a coating step of pretreating growth support such as collagen in a culture container such as a well. Is also useful because it can also grow. The present invention relates to the following genes (1) and (2) (1) CDK4R24C gene or BMI1 gene
(2) A method for immortalizing epithelial cells of human airway mucosa, including the step of introducing a TERT gene into epithelial cells of human airway mucosa is also provided. The details of each step in the embodiment are the same as the method for producing immortalized human airway mucosal epithelial cells of the present invention.

キット
本発明の不死化細胞は呼吸器感染症をもたらすウイルスの感染能力を有しているため、分離実験に有用である。従って、好ましい実施形態において本発明は、前述した不死化ヒト気道上皮細胞を備える、ウイルス分離用キットを提供する。
また、本発明のキットには、必要に応じて上記細胞以外の物品を含めることができる。他の物品としては、例えば、細胞培養、ウイルス感染等するためのチューブ、細胞培養プレート;培地又はその材料等が挙げられるが、これに限定されない。本発明のキットは、ウイルス分離方法を行うための手順を書き記した書面などを含むこともできる。
Kits Immortalized cells of the present invention are useful for isolation experiments because they have the ability to infect viruses that cause respiratory infections. Accordingly, in a preferred embodiment, the present invention provides a virus isolation kit comprising the aforementioned immortalized human airway epithelial cells.
In addition, the kit of the present invention can contain an article other than the cells as necessary. Examples of other articles include, but are not limited to, tubes for cell culture and virus infection, cell culture plates; media or materials thereof. The kit of the present invention can also include a document in which a procedure for performing the virus separation method is written.

本発明にかかるウイルス分離用キットは、試料中の未知又は既知のウイルスを分離するために使用することができる。本発明のキットは、例えば、被験者由来の試料(痰、唾液、血液等)を本発明の不死化細胞に接触させ、培養して、被験者由来の試料に含まれるウイルスに感染させ、得られた細胞が感染したウイルスを検出することにより用いることができる。本発明のキットによれば、被験者が感染していることが疑われるウイルスを当該被験者由来の試料から分離、検出することができる。本発明の不死化ヒト気道上皮細胞は初代培養細胞よりも調整の手間、頻度が少なく、必要に応じてすぐに準備ができるため、本発明は、短時間での検査が求められるかかる用途において特に有用である。   The virus separation kit according to the present invention can be used to separate unknown or known viruses in a sample. The kit of the present invention was obtained, for example, by contacting a sample derived from a subject (eg, sputum, saliva, blood, etc.) with the immortalized cell of the present invention, culturing it, and infecting the virus contained in the sample derived from the subject. It can be used by detecting the virus in which the cells are infected. According to the kit of the present invention, a virus suspected to be infected by a subject can be separated and detected from a sample derived from the subject. Since the immortalized human airway epithelial cells of the present invention require less labor and frequency of adjustment than primary cultured cells and can be prepared immediately if necessary, the present invention is particularly suitable for such applications that require examination in a short time. Useful.

本発明はまた、前述した不死化ヒト気道上皮細胞を備える、ウイルス抑制剤スクリーニング用キットも提供する。当該実施形態においても、本発明のキットには、必要に応じて上記細胞以外の物品を含めることができる。他の物品としては、例えば、細胞培養、ウイルス感染等するためのチューブ、細胞培養プレート;ウイルス抑制剤が対象とするウイルス試料;ウイルス検出に使用するための試薬;培地又はその材料等が挙げられるが、これに限定されない。本発明のキットは、ウイルス抑制剤スクリーニング方法を行うための手順を書き記した書面などを含むこともできる。本発明のキットは、例えば、本発明の不死化細胞を標的ウイルスに感染させ、当該細胞にウイルス抑制剤の候補薬物を接触させ、培養し、当該候補薬物によるウイルス抑制効果を測定、評価することにより行うことができる。本発明の不死化細胞はウイルス増殖能等の性質が同等のものを多数準備できるため、本発明は、再現性のあるデータをとることができ、有用である。   The present invention also provides a virus inhibitor screening kit comprising the aforementioned immortalized human airway epithelial cells. Also in this embodiment, the kit of the present invention can contain articles other than the cells as necessary. Examples of other articles include tubes for cell culture and virus infection, cell culture plates; virus samples targeted by virus inhibitors; reagents for use in virus detection; media or materials thereof, and the like. However, it is not limited to this. The kit of this invention can also contain the document etc. which wrote down the procedure for performing the virus inhibitor screening method. The kit of the present invention comprises, for example, infecting the immortalized cell of the present invention with a target virus, contacting the cell with a candidate drug for a virus inhibitor, culturing, and measuring and evaluating the virus inhibitory effect of the candidate drug. Can be performed. Since the immortalized cells of the present invention can be prepared in large numbers with the same properties such as virus growth ability, the present invention can take reproducible data and is useful.

細胞樹立方法
1)不死化細胞の樹立に用いた初代培養細胞の作製法
1−1
1−1−1:ヒト気管上皮組織から細胞を採取する場合、病理解剖から提供されたヒト気管からコッヘルで粘膜上皮組織を剥離する。
1−1−2:ヒト鼻腔粘膜上皮組織は手術検体をそのまま用いる。
1−2:剥離した気管粘膜上皮組織及び鼻腔粘膜組織をリン酸緩衝液で洗浄し、粘液や喀痰を除去する。
1−3:リン酸緩衝液に溶かしたプロテアーゼ(0.5mg/mL)液に粘膜上皮組織を4℃で1晩静置する。
1−4:翌日、粘膜上皮組織とプロテアーゼ(0.5mg/mL)液が入ったプラスチックチューブを振とうし、細胞を単離する。
1−5:単離した細胞をフラスコあるいは24-ウエルプレート, 6-ウエルプレートで培養する。フラスコ底あるいはウエル底はヒト胎盤コラーゲンをコーティングして細胞の接着と増殖を促す。培養には2% ultroser Gを添加した培養液(Dulbecco’s MEM+Ham’s F12+2% ultroser G)を用いる。増殖した段階で初代培養細胞として不死化細胞の樹立に使用する。
Cell establishment method 1) Preparation method of primary cultured cell used for establishment of immortalized cell 1-1
1-1-1: When cells are collected from human tracheal epithelial tissue, the mucosal epithelial tissue is detached from the human trachea provided by pathological dissection with Kochel.
1-1-2: As a human nasal mucosa epithelial tissue, a surgical specimen is used as it is.
1-2: The peeled tracheal mucosa epithelial tissue and nasal mucosa tissue are washed with a phosphate buffer to remove mucus and wrinkles.
1-3: The mucosal epithelial tissue is allowed to stand at 4 ° C. overnight in a protease (0.5 mg / mL) solution dissolved in a phosphate buffer.
1-4: On the next day, shake the plastic tube containing the mucosal epithelial tissue and protease (0.5 mg / mL) solution to isolate the cells.
1-5: The isolated cells are cultured in a flask, 24-well plate or 6-well plate. The bottom of the flask or well bottom is coated with human placental collagen to promote cell adhesion and proliferation. For culture, a culture solution (Dulbecco's MEM + Ham's F12 + 2% ultroser G) supplemented with 2% ultroser G is used. It is used to establish immortalized cells as primary cultured cells at the stage of proliferation.

2)不死化細胞の樹立方法
2−1:増殖したヒト気管上皮細胞およびヒト鼻腔粘膜上皮細胞の初代培養細胞にレンチウイルスベクターまたはレトロウイルスベクターを用い、下記の組み合わせで遺伝子導入をして不死化細胞を樹立した。CDK4R24C、BMI1、TERT及びcyclin D1の核酸配列は図6〜10に示す。非遺伝子導入細胞やGFP導入細胞などは下記培養条件で継代数5までに増殖を停止した。
1. CDK4R24C+cyclin D1+TERT
2. CDK4R24C+TERT
3. BMI1+TERT
4. CDK4R24C+cyclin D1
5. CDK4R24C
6. BMI1
7. TERT
8. GFP
0. mock
使用したレンチウイルスベクター、レトロウイルスベクター
CSII-CMV-TERT
CSII-CMV-CDK4R24C
CSII-CMV-cyclin D1
CSII(ins)-CMV-BMI1
CSII-CMV-EGFP
pCLXSH-TERT(これのみレトロウイルスベクター)
2) Establishment method of immortalized cells 2-1: Lentiviral vectors or retroviral vectors are used as primary cultured cells of proliferated human tracheal epithelial cells and human nasal mucosal epithelial cells, and genes are introduced and immortalized in the following combinations. Cells were established. The nucleic acid sequences of CDK4R24C, BMI1, TERT and cyclin D1 are shown in FIGS. Non-gene-transfected cells, GFP-transfected cells, etc. stopped growing by passage number 5 under the following culture conditions.
1. CDK4R24C + cyclin D1 + TERT
2. CDK4R24C + TERT
3. BMI1 + TERT
4. CDK4R24C + cyclin D1
5. CDK4R24C
6. BMI1
7. TERT
8. GFP
0. mock
Lentiviral vector, retroviral vector used
CSII-CMV-TERT
CSII-CMV-CDK4R24C
CSII-CMV-cyclin D1
CSII (ins) -CMV-BMI1
CSII-CMV-EGFP
pCLXSH-TERT (only retrovirus vector)

2−2:上記の組み合わせにより遺伝子導入後に増殖した細胞を不死化細胞として回収した。培養液には2% Ultroser Gのほか、細胞の増殖を促進するためにY-27632 (ROCK 阻害薬) (Rho-associated coiled-coil forming kinase/Rho結合キナーゼ阻害剤) (5-10 μM)およびA83-01(TGF-βRI阻害薬)(5 μM)を添加した。上記1〜8の遺伝子の組合せのうち、不死化細胞は、1(CDK4R24C+cyclin D1+TERT)、2(CDK4R24C+TERT)及び3.(BMI1+TERT)である。下記「細胞を使ったウイルス感染の操作方法」には、1(CDK4R24C+cyclin D1+TERT)の組合せを導入した細胞を使用した。 2-2: Cells proliferated after gene introduction by the above combination were collected as immortalized cells. In addition to 2% Ultroser G, the culture medium contains Y-27632 (ROCK inhibitor) (Rho-associated coiled-coil forming kinase / Rho-binding kinase inhibitor) (5-10 μM) and A83-01 (TGF-βRI inhibitor) (5 μM) was added. Among the combinations of the above genes 1 to 8, the immortalized cells are 1 (CDK4R24C + cyclin D1 + TERT), 2 (CDK4R24C + TERT) and 3. (BMI1 + TERT). In the following “method of virus infection using cells”, cells into which the combination of 1 (CDK4R24C + cyclin D1 + TERT) was introduced were used.

細胞を使ったウイルス感染方法
1)細胞培養の操作方法
細胞は24-ウエルプレート 底(インフルエンザウイルス)あるいはプラスチックチューブ側壁(ライノウイルス、呼吸器合胞体ウイルス(RSウイルス))に培養する。フィルター表面にコラーゲンゲルを作成し、細胞を培養することもある(インフルエンザウイルス、ライノウイルス、呼吸器合胞体ウイルス(RSウイルス))。フィルターは24-ウエルプレート内に静置する。細胞培養に使用した培地はDMEM (Dulbecco’s Modified Eagle Medium)とF-12(Nutrient Mixture F-12)を1:1に混合したものを用い、当該培養液には2% Ultroser G、Y-27632およびA83-01を添加する。
Virus infection method using cells 1) Cell culture operation method Cells are cultured on the bottom of a 24-well plate (influenza virus) or on the side wall of a plastic tube (rhinovirus, respiratory syncytial virus (RS virus)). Collagen gel is made on the filter surface and cells are cultured (influenza virus, rhinovirus, respiratory syncytial virus (RS virus)). Place the filter in a 24-well plate. The medium used for cell culture is a mixture of DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) and F-12 (Nutrient Mixture F-12) in a 1: 1 ratio. Add A83-01.

2)ウイルス感染の操作方法
2−1:ウエルあるいはプラスチックチューブ、フィルター表面に細胞が増殖した段階でウイルスを感染させる。
2−2:細胞上の培養液を除去し、ウイルスを含有した培養液をウエルあるいはプラスチックチューブ、フィルター表面に増殖した細胞に添加し、感染させる。感染の際、ウイルスを含有する培養液を、ウイルスを含有していない培養液で適宜希釈し、通常103 - 106 Median tissue culture infectious dose (TCID)50/mLのウイルス量を用いる。
2−3:、ウイルスを含有する培養液を細胞に添加した後、細胞を33-34℃(ライノウイルス、RSウイルス)、あるいは37℃(インフルエンザウイルス)で60分培養し、感染を成立させる。
2−4:その後、ウイルス含有の培養液を除去し、リン酸緩衝液を24-ウエルプレートあるいはプラスチックチューブ、フィルター容器に入れ、細胞を2回洗浄する。この操作により、細胞に吸着していないウイルスを除去する。
2−5:ウイルス感染・洗浄の後、プラスチックチューブに培養した細胞は33℃-34℃で回転培養する。24-ウエルプレートあるいはフィルターで培養した細胞は33℃-34℃(ライノウイルス、RSウイルス)、あるいは37℃(インフルエンザウイルス)で培養する。
2−6:感染後、適宜培養液あるいは細胞、RNAを回収してウイルスの複製あるいは放出を測定する。細胞培養に使用した培地はDMEM (Dulbecco’s Modified Eagle Medium)とF-12(Nutrient Mixture F-12)を1:1に混合したものを用い、当該培養液には2% ultroser G、Y-27632およびA83-01を添加する。
2) Virus infection operation method 2-1: Infect a virus when cells grow on the well, plastic tube, or filter surface.
2-2: The culture solution on the cells is removed, and the culture solution containing the virus is added to the wells, plastic tubes, or cells grown on the filter surface to cause infection. At the time of infection, a culture solution containing virus is appropriately diluted with a culture solution not containing virus, and a virus dose of usually 10 3 to 10 6 median tissue culture infectious dose (TCID) 50 / mL is used.
2-3: After adding the culture solution containing the virus to the cells, the cells are cultured at 33-34 ° C. (rhinovirus, RS virus) or 37 ° C. (influenza virus) for 60 minutes to establish infection.
2-4: Thereafter, the culture medium containing the virus is removed, and the phosphate buffer is put into a 24-well plate, a plastic tube or a filter container, and the cells are washed twice. By this operation, the virus not adsorbed on the cells is removed.
2-5: After virus infection and washing, the cells cultured in plastic tubes are rotationally cultured at 33 ° C-34 ° C. Cells cultured in 24-well plates or filters are cultured at 33 ° C-34 ° C (rhinovirus, RS virus) or 37 ° C (influenza virus).
2-6: After infection, the culture medium, cells, or RNA is collected as appropriate, and virus replication or release is measured. The medium used for cell culture was a mixture of DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) and F-12 (Nutrient Mixture F-12) in a 1: 1 ratio. Add A83-01.

試験結果
1)不死化ヒト気管上皮細胞におけるウイルス増殖
1−1: A型インフルエンザウイルス(A/H1N1 2009)103 TCID)50/mL感染の後、培養液中に放出されるインフルエンザウイルスの量は感染1日、3日と増加し、5日後も持続的に検出された。プロテアーゼ阻害薬のカモスタット(10 μg/mL)を添加した細胞ではウイルス量が減少した。
1−2: 14型ライノウイルス105 TCID50/mL感染の後、培養液中に放出されるインフルエンザウイルスの量は感染1日、3日と増加した(図1)。
1−3: RSウイルス105 TCID50/mL感染の後、培養液中に放出されるインフルエンザウイルスの量は感染1日、3日と増加した。
Test results 1) Virus growth in immortalized human tracheal epithelial cells 1-1: Influenza A virus (A / H1N1 2009) 10 3 TCID) After infection with 50 / mL, the amount of influenza virus released into the culture medium is The infection increased to 1 day and 3 days, and was detected continuously even after 5 days. Viral load decreased in cells to which the protease inhibitor camostat (10 μg / mL) was added.
1-2: After infection with rhinovirus 10 5 TCID 50 / mL, the amount of influenza virus released into the culture increased to 1 day and 3 days of infection (FIG. 1).
1-3: After infection with RS virus 10 5 TCID 50 / mL, the amount of influenza virus released into the culture increased to 1 day and 3 days of infection.

2)不死化ヒト気管上皮細胞におけるイオン輸送
培養細胞表面にはナトリウムの吸収に伴って移動した水が形成するドームが観察された。本細胞が気道上皮細胞としてタイトジャンクションを形成し、イオン輸送と水吸収を行っていることが示された(図2矢印;x 100)。
2) Ion transport in immortalized human tracheal epithelial cells On the cultured cell surface, a dome formed by water that migrated with the absorption of sodium was observed. It was shown that this cell forms a tight junction as an airway epithelial cell and performs ion transport and water absorption (arrow in FIG. 2; x100).

3)不死化ヒト鼻腔粘膜上皮細胞におけるウイルス増殖
3−1: A型インフルエンザウイルス(A/H1N1 2009)103 TCID)50/mL感染の後、培養液中に放出されるインフルエンザウイルスの量は感染1日、3日と増加し、持続的に検出された(図3)。プロテアーゼ阻害薬のカモスタット(10 μg/mL)を添加した細胞ではウイルス量が減少した。
3−2: 14型ライノウイルス105 TCID50/mL感染の後、培養液中に放出されるインフルエンザウイルスの量は感染1日、3日と増加し、持続的に検出された(図3右)。
3−3: RSウイルス105 TCID50/mL感染の後、培養液中に放出されるインフルエンザウイルスの量は感染1日、3日と増加し、持続的に検出された(下図4)。
4)不死化細胞はコラーゲンなどのgrowth supportをウェルなどの培養容器に前処理するコーティングの工程が無くても増殖する(不死化気管上皮細胞および不死化鼻腔粘膜上皮細胞で確認済)(不死化気管上皮細胞の増殖は図5で表示)。これは、培養に際して高価なコラーゲンを使用する必要がなく、コーティングの手間が省けるため、培養する研究者にとっては経費・労力の削減となり、大きい利益となる。
3) Virus growth in immortalized human nasal mucosal epithelial cells 3-1: Influenza A virus (A / H1N1 2009) 10 3 TCID) After 50 / mL infection, the amount of influenza virus released into the culture is It increased to 1 day and 3 days and was detected continuously (FIG. 3). Viral load decreased in cells to which the protease inhibitor camostat (10 μg / mL) was added.
3-2: After infection with rhinovirus 14 type 10 5 TCID 50 / mL, the amount of influenza virus released into the culture increased to 1 day and 3 days of infection, and was detected continuously (right side of FIG. 3). ).
3-3: After infection with RS virus 10 5 TCID 50 / mL, the amount of influenza virus released into the culture increased to 1 day and 3 days of infection, and was detected continuously (FIG. 4 below).
4) Immortalized cells proliferate without a coating process that pre-treats growth support such as collagen in a culture container such as a well (confirmed in immortalized tracheal epithelial cells and immortalized nasal mucosal epithelial cells) (immortalized) (The growth of tracheal epithelial cells is shown in FIG. 5). This eliminates the need to use expensive collagen for culturing, and saves the labor of coating. This makes the scientists reduce costs and labor, which is a great benefit.

Claims (5)

下記(1)及び(2)の遺伝子
(1)CDK4R24C遺伝子又はBMI1遺伝子
(2)TERT遺伝子
をヒト気道上皮細胞に導入する工程を含む、不死化したヒト気道上皮細胞の製造方法。
The following genes (1) and (2) (1) CDK4R24C gene or BMI1 gene
(2) A method for producing immortalized human airway epithelial cells, comprising a step of introducing a TERT gene into human airway epithelial cells.
前記(1)の遺伝子がCDK4R24C遺伝子であり、さらに(3)cyclin D1遺伝子を導入する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the gene of (1) is a CDK4R24C gene, and (3) a cyclin D1 gene is further introduced. 請求項1又は2に記載の方法により得られる不死化ヒト気道上皮細胞。 Immortalized human airway epithelial cells obtained by the method according to claim 1 or 2. 請求項3に記載の不死化ヒト気道上皮細胞を備える、ウイルス分離用キット。 A virus isolation kit comprising the immortalized human airway epithelial cell according to claim 3. 請求項3に記載の不死化ヒト気道上皮細胞を備える、ウイルス抑制剤スクリーニング用キット。 A kit for screening a virus inhibitor, comprising the immortalized human airway epithelial cell according to claim 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022149717A1 (en) * 2021-01-08 2022-07-14 충북대학교 산학협력단 In vitro analysis method for risk of virus infection on basis of pharyngeal airway tissue-derived cell

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