JP2019201599A - Culture medium for maintaining and culturing hematopoietic stem cell, and culture method using the same - Google Patents

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Abstract

To provide culture medium for culturing a hematopoietic stem cell in a resting period while maintaining an undifferentiated state, and a culture method using the medium .SOLUTION: A resting period state and an undifferentiated state of a hematopoietic stem cell can be maintained by culturing the cell in culture medium containing 1 to 10ng/mL of stem cell factor, 0.02 to 6ng/mL of thrombopoietin concentration, and 10 to 100 mg/mL of fatty acid carrying albumin.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、造血幹細胞を維持培養するための培地、該培地を用いた培養方法、並びに該培地を用いた培養にて得られる細胞に関する。   The present invention relates to a medium for maintaining and culturing hematopoietic stem cells, a culture method using the medium, and cells obtained by culture using the medium.

造血幹細胞は、哺乳動物では骨髄中に存在し、生涯に渡って血球産生を維持する細胞である。生体内では、細胞周期が静止期の状態であり、未分化性(自己複製能及び分化した細胞を生み出す能力(多分化能)を併せ持った状態)を維持していることも知られている。また、造血幹細胞の移植は、造血器悪性腫瘍をはじめとする疾患の根治療法となっており、臨床応用が確立した細胞である。   Hematopoietic stem cells are cells that are present in the bone marrow in mammals and maintain blood cell production throughout life. In vivo, it is also known that the cell cycle is in a quiescent state and maintains an undifferentiated state (a state having both self-renewal ability and ability to produce differentiated cells (multipotency)). In addition, transplantation of hematopoietic stem cells is a radical treatment method for diseases including hematopoietic malignant tumors, and is a cell that has established clinical application.

しかしながら、造血幹細胞を提供するドナーの数は限られている。また臍帯血から造血幹細胞を得ることはできるが、細胞数は少なく、生着不全を一定の割合で起こす。そのため、かかる問題を解決すべく、体外で造血幹細胞を増幅する試みがなされている。その結果、表面マーカー(造血幹細胞特異的マーカー)の発現上では、造血幹細胞の増幅が認められ、その点ではある程度の成功を収めている(非特許文献1〜3)。しかし、増幅された細胞は、生着性や造血能といった機能においては劣っており、これらの細胞を用いることによって、臨床経過を改善するには至っていない。   However, the number of donors that provide hematopoietic stem cells is limited. Although hematopoietic stem cells can be obtained from umbilical cord blood, the number of cells is small, and engraftment failure occurs at a certain rate. Therefore, attempts have been made to amplify hematopoietic stem cells outside the body in order to solve such problems. As a result, hematopoietic stem cell amplification was observed in the expression of the surface marker (hematopoietic stem cell-specific marker), and in that respect, some success was achieved (Non-Patent Documents 1 to 3). However, the amplified cells are inferior in functions such as engraftment and hematopoietic ability, and the clinical course has not been improved by using these cells.

それは、かかる方法では、機能的な造血幹細胞を増幅することはできていないためであり、また培養系において未分化性を維持する方法が十分明らかになっていないためだと考えられる。事実、生体内と同じように静止期性(細胞周期を静止期に留める性質)及び未分化性を保ったまま造血幹細胞を維持する条件というのは、これまで殆ど検討されてこなかった。   This is probably because functional hematopoietic stem cells cannot be amplified by such a method, and a method for maintaining undifferentiation in a culture system is not sufficiently clarified. In fact, as in vivo, the conditions for maintaining hematopoietic stem cells while maintaining quiescence (the property of keeping the cell cycle in quiescence) and undifferentiated have been rarely studied.

Science.2010年9月10日;329(5997):1345−8ページScience. 2010 Sep 10; 329 (5997): 1345-8 pages. Science.2014年9月19日;345(6203):1509−12ページScience. September 19, 2014; 345 (6203): 1509-12 pages. Cell Stem Cell.2016年1月7日;18(1):144−55ページCell Stem Cell. January 7, 2016; 18 (1): 144-55 Cell Stem Cell.2013年1月3日;12(1):49−61ページCell Stem Cell. January 3, 2013; 12 (1): 49-61

本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、造血幹細胞を、静止期にて、未分化性(多分化能及び自己複製能)を維持させたまま、培養することを可能とする条件を見出し、その条件を反映した、造血幹細胞を維持培養するための培地、及びそれを用いた培養方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and culturing hematopoietic stem cells in a stationary phase while maintaining undifferentiation (pluripotency and self-renewal ability). An object of the present invention is to provide a medium for maintaining and culturing hematopoietic stem cells reflecting the conditions, and a culture method using the same.

本発明者らは従前、低酸素環境下での解糖系の活性化が、体内(骨髄内)における造血幹細胞の静止期性及び未分化性の維持に関与していることを見出している(非特許文献4)。そこで、この低酸素環境、並びに造血幹細胞の維持の必須因子とされている2つのサイトカイン(幹細胞因子(SCF)及びトロンボポエチン(TPO))に着目し、鋭意研究を更に重ねた。   The present inventors have previously found that activation of the glycolytic system in a hypoxic environment is involved in maintaining the quiescent and undifferentiated nature of hematopoietic stem cells in the body (in the bone marrow) ( Non-patent document 4). Therefore, further studies were made focusing on this hypoxic environment and two cytokines (stem cell factor (SCF) and thrombopoietin (TPO)) which are considered as essential factors for maintaining hematopoietic stem cells.

その結果、マウス由来の造血幹細胞の培養において、酸素の濃度を大気中の濃度よりも低濃度とし、また培地中のSCFの濃度を1〜10ng/mLとし、さらにTPOの濃度を0.02〜6ng/mLとした場合に、当該細胞の静止期性及び未分化性は維持され易いことが明らかになった。   As a result, in the culture of mouse-derived hematopoietic stem cells, the oxygen concentration is lower than the atmospheric concentration, the SCF concentration in the medium is 1 to 10 ng / mL, and the TPO concentration is 0.02 to 0.02. It was revealed that when 6 ng / mL, the stationary phase and undifferentiation of the cells are easily maintained.

また、造血幹細胞のこれら性質の維持においては、脂肪酸を担持させたアルブミンも必須であることも見出し、更には、インスリン及び/又はコレステロールの存在下では、これらの性質はより維持され易いことが明らかになった。   It has also been found that albumin loaded with fatty acids is essential for maintaining these properties of hematopoietic stem cells, and that these properties are more easily maintained in the presence of insulin and / or cholesterol. Became.

さらに、かかる条件にて長期間(約1ヶ月ほど)培養した造血幹細胞を移植しても、当該細胞はレシピエントマウス内にて、リンパ球(T細胞、B細胞)やミエロイドに分化しており、培養後に得られる造血幹細胞は、機能的にも維持されていることも明らかになった。   Furthermore, even when hematopoietic stem cells cultured for a long time (about 1 month) under such conditions are transplanted, the cells are differentiated into lymphocytes (T cells, B cells) and myeloid in the recipient mouse. It has also been clarified that the hematopoietic stem cells obtained after the culture are functionally maintained.

また、上記マウスにて見出された条件は、ヒト由来の造血幹細胞の静止期性及び未分化性の維持においても適用できることを見出し、本発明を完成するに至った。   In addition, the present inventors have found that the conditions found in the mouse can be applied to the maintenance of quiescence and undifferentiation of human-derived hematopoietic stem cells, and have completed the present invention.

したがって、本発明は、造血幹細胞を維持培養するための培地、該培地を用いた培養方法、並びに該培地を用いた培養にて得られる細胞に関し、より詳しくは以下のものを提供する。
<1> 幹細胞因子(SCF)の濃度が1〜10ng/mLであり、トロンボポエチン(TPO)の濃度が0.02〜6ng/mLであり、かつ脂肪酸担持アルブミンの濃度が10〜100mg/mLである、造血幹細胞を維持培養するための培地。
<2> インスリン及びコレステロールからなる群から選択される少なくとも1の物質を、更に含有する、<1>に記載の培地。
<3> 前記脂肪酸担持アルブミンが、少なくとも飽和脂肪酸を担持するアルブミンである、<1>又は<2>に記載の培地。
<4> <1>〜<3>のうちのいずれか一項に記載の培地中で、造血幹細胞を培養する工程を含む、造血幹細胞を維持するための培養方法。
<5> 5体積%以下の酸素濃度下で造血幹細胞を培養する、<4>に記載の培養方法。
<6> <1>〜<3>のうちのいずれか一項に記載の培地中で、造血幹細胞を培養して得られる細胞。
<7> 前記培養が5体積%以下の酸素濃度下で行なわれる、<6>に記載の細胞。
<8> <1>〜<3>のうちのいずれか一項に記載の培地を作製するためのキットであって、SCFと、TPOと、前記脂肪酸担持アルブミンと、基礎培地とを少なくとも含む、キット。
Therefore, the present invention relates to a medium for maintaining and culturing hematopoietic stem cells, a culture method using the medium, and cells obtained by culture using the medium, and more specifically, the following.
<1> The concentration of stem cell factor (SCF) is 1 to 10 ng / mL, the concentration of thrombopoietin (TPO) is 0.02 to 6 ng / mL, and the concentration of fatty acid-carrying albumin is 10 to 100 mg / mL. A medium for maintaining and culturing hematopoietic stem cells.
<2> The medium according to <1>, further containing at least one substance selected from the group consisting of insulin and cholesterol.
<3> The medium according to <1> or <2>, wherein the fatty acid-carrying albumin is albumin carrying at least a saturated fatty acid.
<4> A culture method for maintaining hematopoietic stem cells, comprising a step of culturing hematopoietic stem cells in the medium according to any one of <1> to <3>.
<5> The culture method according to <4>, wherein hematopoietic stem cells are cultured under an oxygen concentration of 5% by volume or less.
<6> A cell obtained by culturing hematopoietic stem cells in the medium according to any one of <1> to <3>.
<7> The cell according to <6>, wherein the culture is performed under an oxygen concentration of 5% by volume or less.
<8> A kit for producing the medium according to any one of <1> to <3>, comprising at least SCF, TPO, the fatty acid-carrying albumin, and a basal medium. kit.

本発明によれば、造血幹細胞を、静止期にて、未分化性(多分化能及び自己複製能)を維持させたまま、長期間(例えば、1ヶ月間)培養することができる。   According to the present invention, hematopoietic stem cells can be cultured in a stationary phase for a long period (for example, for 1 month) while maintaining undifferentiation (multipotency and self-replication ability).

サイトカイン(幹細胞因子(SCF)及びトロンボポエチン(TPO))の各濃度条件下で、マウス造血幹細胞(CD150+CD48−CD41−CD34−Flt3−Lin−Sca1+cKit+細胞(LSK))300個を7日間培養して生じた総細胞数(log10)を示す、プロット図である。なお、培養には、SF−O3培地に、各濃度にて添加したSCF及びTPOの他、4重量体積%ウシ血清アルブミン(BSA)及び2−メルカプトエタノール(2−ME)を添加した培地を用いた。図中、左側は1体積%O環境下で、右側は20体積%O環境下で培養した結果を示す。図中の破線は、細胞数が約300個になる条件を示す(n=3、3つの独立した実験による)。It was produced by culturing 300 mouse hematopoietic stem cells (CD150 + CD48-CD41-CD34-Flt3-Lin-Sca1 + cKit + cells (LSK)) for 7 days under various concentrations of cytokines (stem cell factor (SCF) and thrombopoietin (TPO)). It is a plot figure which shows the total cell number (log10). For the culture, a medium in which 4% by volume of bovine serum albumin (BSA) and 2-mercaptoethanol (2-ME) are added to SF-O3 medium in addition to SCF and TPO added at various concentrations is used. It was. In the figure, the left side shows the result of culturing in a 1% by volume O 2 environment and the right side shows the result of culturing in a 20% by volume O 2 environment. The broken line in the figure indicates the condition where the number of cells is about 300 (n = 3, from three independent experiments). 図1と同様の培養条件で生じた巨核球の細胞数(log10)を示す、プロット図である。図中、左側は1体積%O環境下で、右側は20体積%O環境下で培養した結果を示す。図中の破線は、巨核球数約10個になる条件を示す。It is a plot figure which shows the cell number (log10) of the megakaryocyte produced on the culture conditions similar to FIG. In the figure, the left side shows the result of culturing in a 1% by volume O 2 environment and the right side shows the result of culturing in a 20% by volume O 2 environment. The broken line in the figure indicates the condition that the number of megakaryocytes is about 10. 図1と同様の条件にて培養した後の、総細胞数に対する造血幹細胞分画(CD150+CD48−CD41−CD34−Flt3−LSK)の細胞数の割合(%)を示す、プロット図である。図中、左側は1体積%O環境下で、右側は20体積%O環境下で培養した結果を示す。It is a plot figure which shows the ratio (%) of the cell number of the hematopoietic stem cell fraction (CD150 + CD48-CD41-CD34-Flt3-LSK) with respect to the total cell number after culture | cultivating on the conditions similar to FIG. In the figure, the left side shows the result of culturing in a 1% by volume O 2 environment and the right side shows the result of culturing in a 20% by volume O 2 environment. 図1と同様の条件にて培養した後の、造血幹・前駆細胞分画の細胞数を示す、プロット図である。図中、上段は1体積%O環境下で、下段は20体積%O環境下で培養した結果を示す。図中の破線は、造血幹細胞数が約100個となる条件を示す。「CD150+CD48−LSK」は造血幹細胞を示し、「CD150−CD48−LSK」、「CD150+CD48+LSK」及び「CD150−CD48+LSK」は、多能性前駆細胞(MPP)を示す。It is a plot figure which shows the cell number of a hematopoietic stem / progenitor cell fraction after culture | cultivating on the conditions similar to FIG. In the figure, the upper part shows the result of culturing in a 1% by volume O 2 environment, and the lower part shows the result in a 20% by volume O 2 environment. The broken lines in the figure indicate the conditions under which the number of hematopoietic stem cells is about 100. “CD150 + CD48-LSK” indicates hematopoietic stem cells, and “CD150-CD48-LSK”, “CD150 + CD48 + LSK” and “CD150-CD48 + LSK” indicate pluripotent progenitor cells (MPP). 総細胞数及び巨核球数が増えず、造血幹細胞数が維持される条件を示すために、図1、図2及び図4の「CD150+CD48−LSK」を重ね合わせたプロット図である。図中の各破線は、図1、2及び4におけるそれらを示す。また、それらの交点をx字で示す。FIG. 5 is a plot diagram in which “CD150 + CD48−LSK” in FIGS. 1, 2 and 4 is superimposed to show the conditions under which the total number of cells and the number of megakaryocytes are not increased and the number of hematopoietic stem cells is maintained. Each broken line in the figure shows them in FIGS. Moreover, those intersections are shown by x character. 造血幹細胞(CD150+CD48−CD41−CD34−Flt3−LSK)300個を、図中に示した各条件で7日間培養した結果を示す、顕微鏡写真(倍率x4)である。スケールバーは200μmを示す。なお、図に示したSCF及びTPOの他、4重量体積%BSA及び2−MEをSF−O3培地に添加し、当該培養に供した。It is a microscope picture (magnification x4) which shows the result of having culture | cultivated 300 hematopoietic stem cells (CD150 + CD48-CD41-CD34-Flt3-LSK) on each condition shown in the figure for 7 days. The scale bar indicates 200 μm. In addition to the SCF and TPO shown in the figure, 4 wt% BSA and 2-ME were added to the SF-O3 medium and used for the culture. 造血幹細胞分画(CD150+CD48−CD41−CD34−Flt3−LSK)300個を、1体積%O環境下で7日間培養した後、フローサイトメトリーに解析した結果を示す図である。培養には、SF−O3培地に、3ng/mL SCF、0.1ng/mL TPO、4重量体積%BSA及び2−MEを添加した培地を用いた。Hematopoietic stem cell fraction (CD150 + CD48-CD41-CD34 -Flt3-LSK) 300 pieces of, after culturing for 7 days under 1 vol% O 2 environment, shows the results of analysis in flow cytometry. For the culture, a medium prepared by adding 3 ng / mL SCF, 0.1 ng / mL TPO, 4 wt% BSA and 2-ME to SF-O3 medium was used. 造血幹細胞(CD150+CD48−CD41−CD34−Flt3−LSK)300個を、図中に示した各条件で16時間培養し、それらの細胞周期について、EdU取り込みアッセイにより解析した結果を示す、図である(平均±標準偏差、n=4)。図中、左側が、各条件下で16時間培養した細胞をフローサイトメトリーにて解析した結果を示すヒストグラムであり、右側はそれらの結果をまとめたグラフである。なお、培養には、SF−O3培地に、各濃度にて添加したSCF及びTPOの他、4重量体積%BSA及び2−MEを添加した培地を用いた。It is a figure which shows the result of having analyzed 300 hematopoietic stem cells (CD150 + CD48-CD41-CD34-Flt3-LSK) for 16 hours on each condition shown in the figure, and analyzing the cell cycle by EdU incorporation assay ( Mean ± standard deviation, n = 4). In the figure, the left side is a histogram showing the results of flow cytometry analysis of cells cultured for 16 hours under each condition, and the right side is a graph summarizing those results. In addition, the culture medium which added 4 weight volume% BSA and 2-ME other than SCF and TPO added at each density | concentration to SF-O3 culture medium was used for culture | cultivation. 造血幹細胞移植実験の概要を示す、スキーム図である。It is a scheme figure which shows the outline | summary of a hematopoietic stem cell transplantation experiment. 造血幹細胞移植してから4ヶ月間のレシピエントマウスにおける、ドナー細胞由来末梢血キメリズムを示すグラフである(平均±標準偏差、n=6)。なお、移植には、各サイトカイン濃度条件下で14日培養した造血幹細胞を用いた。また、対照として、新鮮な造血幹細胞も移植した。It is a graph which shows a donor cell origin peripheral blood chimerism in a recipient mouse for 4 months after hematopoietic stem cell transplantation (mean +/- standard deviation, n = 6). For transplantation, hematopoietic stem cells cultured for 14 days under various cytokine concentration conditions were used. As a control, fresh hematopoietic stem cells were also transplanted. 造血幹細胞移植してから4ヶ月間のレシピエントマウスにおける、ドナー細胞由来末梢血キメリズムを示すグラフである(平均±標準偏差、n=6)。なお、移植には、各サイトカイン濃度条件下で27日培養した造血幹細胞を用いた。また、対照として、新鮮な造血幹細胞も移植した。It is a graph which shows a donor cell origin peripheral blood chimerism in a recipient mouse for 4 months after hematopoietic stem cell transplantation (mean +/- standard deviation, n = 6). For transplantation, hematopoietic stem cells cultured for 27 days under various cytokine concentration conditions were used. As a control, fresh hematopoietic stem cells were also transplanted. 造血幹細胞(CD150+CD48−LSK)300個を、BSA、並びに水溶化脂肪酸及びコレステロールからなる製剤を添加した培地にて、1体積%O環境下で7日間培養した後の細胞数を示すグラフである(n=3)。図中、各グラフ右側の数値(×0〜×1/125)は、前記製剤の各培地における希釈倍率を示す。なお、培養には、SF−O3培地に、各濃度にて添加したBSA及び前記各製剤の他、SCF 3ng/mL、TPO 0.1ng/mL及び2−MEを添加した培地を用いた。Hematopoietic stem cells (CD150 + CD48-LSK) 300 pieces of, BSA, and with medium supplemented with formulation consisting water-soluble fatty acids and cholesterol, is a graph showing the number of cells after culturing for 7 days under 1 vol% O 2 environment (N = 3). In the figure, the numerical values (× 0 to × 1/125) on the right side of each graph indicate the dilution ratio of the preparation in each medium. In addition, the culture medium which added SCF 3ng / mL, TPO 0.1ng / mL, and 2-ME in addition to BSA and each said formulation which were added at each density | concentration to SF-O3 culture medium was used for culture | cultivation. cDNAマイクロアレイ実験の概要を示す、スキーム図である。It is a scheme figure which shows the outline | summary of a cDNA microarray experiment. 新鮮な造血幹細胞及び培養後の造血幹細胞における遺伝子発現を、cDNAマイクロアレイにより解析し比較した結果を示す、ドット図である。図中、新鮮な造血幹細胞の遺伝子発現データをx軸に示し、培養後の造血幹細胞の遺伝子発現データをy軸に示す。また、脂肪酸生合成関連遺伝子を赤で図示した。なお、培養は、SF−O3培地に、4重量体積%BSA、2−ME、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加した培地にて、1体積%O環境下で7日間行なった。It is a dot figure which shows the result of having analyzed and compared the gene expression in a fresh hematopoietic stem cell and the hematopoietic stem cell after culture | cultivation by a cDNA microarray. In the figure, gene expression data of fresh hematopoietic stem cells is shown on the x-axis, and gene expression data of hematopoietic stem cells after culture is shown on the y-axis. In addition, fatty acid biosynthesis-related genes are shown in red. Cultivation was performed for 7 days in a 1% by volume O 2 environment in a medium in which 4% by volume BSA, 2-ME, 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO were added to SF-O3 medium. It was. 新鮮な造血幹細胞及び培養後の造血幹細胞における遺伝子発現を、cDNAマイクロアレイにより解析し比較した結果を示す、ドット図である。図中、新鮮な造血幹細胞の遺伝子発現データをx軸に示し、培養後の造血幹細胞の遺伝子発現データをy軸に示す。また、脂肪酸生合成関連遺伝子を赤の点で示した。なお、培養は、SF−O3培地に、4重量体積%脂肪酸フリーBSA、パルミチン酸ナトリウム200μg/mL、オレイン酸ナトリウム200μg/mL、2−ME、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加した培地にて、1体積%O環境下で7日間行なった。It is a dot figure which shows the result of having analyzed and compared the gene expression in a fresh hematopoietic stem cell and the hematopoietic stem cell after culture | cultivation by a cDNA microarray. In the figure, gene expression data of fresh hematopoietic stem cells is shown on the x-axis, and gene expression data of hematopoietic stem cells after culture is shown on the y-axis. In addition, fatty acid biosynthesis-related genes are indicated by red dots. For the culture, SF-O3 medium was supplemented with 4 wt% fatty acid-free BSA, sodium palmitate 200 μg / mL, sodium oleate 200 μg / mL, 2-ME, 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO. For 7 days in a 1% by volume O 2 environment. 培養後の造血幹細胞における遺伝子発現を、cDNAマイクロアレイにより解析し比較した結果を示す、ドット図である。図中、BSA存在下で培養した後の造血幹細胞の遺伝子発現データをx軸に示し、脂肪酸フリーBSA及び脂肪酸存在下で培養した後の造血幹細胞の遺伝子発現データをy軸に示す。また、脂肪酸生合成関連遺伝子を赤の点で示した。なお、BSA存在下での培養は、SF−O3培地に、4重量体積%BSA、2−ME、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加した培地にて、1体積%O環境下で7日間行なった。また、脂肪酸フリーBSA及び脂肪酸存在下での培養は、SF−O3培地に、4重量体積%脂肪酸フリーBSA、パルミチン酸ナトリウム200μg/mL、オレイン酸ナトリウム200μg/mL、2−ME、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加した培地にて、1体積%O環境下で7日間行なった。It is a dot figure which shows the result of having analyzed and compared the gene expression in the hematopoietic stem cell after culture | cultivation by a cDNA microarray. In the figure, gene expression data of hematopoietic stem cells after culturing in the presence of BSA is shown on the x-axis, and gene expression data of hematopoietic stem cells after culturing in the presence of fatty acid-free BSA and fatty acid is shown on the y-axis. In addition, fatty acid biosynthesis-related genes are indicated by red dots. The culture in the presence of BSA was carried out in a 1% by volume O 2 environment in a medium in which 4% by volume BSA, 2-ME, 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO were added to SF-O3 medium. 7 days under. In addition, the culture in the presence of fatty acid-free BSA and fatty acid was carried out in SF-O3 medium with 4 wt% fatty acid-free BSA, sodium palmitate 200 μg / mL, sodium oleate 200 μg / mL, 2-ME, 3 ng / mL SCF. And a medium supplemented with 0.1 ng / mL TPO in a 1% by volume O 2 environment for 7 days. 同条件にて独立して2回培養(♯1、♯2)し、それら培養後の造血幹細胞における遺伝子発現を、cDNAマイクロアレイにより解析し比較した結果を示す、ドット図である。図中、脂肪酸生合成関連遺伝子を赤の点で示す。なお、培養は、SF−O3培地に、4重量体積%脂肪酸フリーBSA、パルミチン酸ナトリウム200μg/mL、オレイン酸ナトリウム200μg/mL、2−ME、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加した培地にて、1体積%O環境下で7日間行なった。It is a dot figure which shows the result of having analyzed two times (# 1, # 2) independently on the same conditions, and analyzing and comparing the gene expression in the hematopoietic stem cell after those cultures by a cDNA microarray. In the figure, fatty acid biosynthesis-related genes are indicated by red dots. For the culture, SF-O3 medium was supplemented with 4 wt% fatty acid-free BSA, sodium palmitate 200 μg / mL, sodium oleate 200 μg / mL, 2-ME, 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO. For 7 days in a 1% by volume O 2 environment. 新鮮造血幹細胞と培養7日目の造血幹細胞とについて、遺伝子セット濃縮解析(GSEA)法により解析した結果を示す、プロット図である。図中、左側に、造血幹細胞関連遺伝子セットのGSEAプロットを示し、右側に、細胞増殖にともなって発現の下がる遺伝子セットのGSEAプロットを示す。なお、培養7日目の造血幹細胞に関しては、図16及び17に示した、BSA存在下で培養した造血幹細胞と、脂肪酸フリーBSA及び脂肪酸存在下♯1で培養した造血幹細胞と、脂肪酸フリーBSA及び脂肪酸存在下♯2で培養した造血幹細胞とを併せて解析した結果を示す。It is a plot figure which shows the result analyzed by the gene set concentration analysis (GSEA) method about a fresh hematopoietic stem cell and a hematopoietic stem cell on the 7th day of culture. In the figure, the left side shows a GSEA plot of a hematopoietic stem cell-related gene set, and the right side shows a GSEA plot of a gene set whose expression decreases with cell proliferation. Regarding hematopoietic stem cells on day 7 of culture, hematopoietic stem cells cultured in the presence of BSA, hematopoietic stem cells cultured in the presence of fatty acid-free BSA and fatty acid # 1, and fatty acid-free BSA and The results of analysis together with hematopoietic stem cells cultured in # 2 in the presence of fatty acids are shown. 脂肪酸フリーBSAに、各混合比で脂肪酸(パルミチン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、リノール酸ナトリウム)を担持(再構成)させたものの存在下、7日間、1体積%O環境下、造血幹細胞分画を培養した後の総細胞数及び造血幹細胞数を示す、グラフである(平均±標準偏差、n=4)。なお、図中、左側には、脂肪酸ナトリウム塩の混合比率を示す表を併せて示す。培養は、SF−O3培地に、4重量体積%脂肪酸フリーBSA、2−ME、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加し、前記表に記載の比率にて脂肪酸塩を合計400μg/mLになるよう更に加えた培地にて行なった。また、対照として、脂肪酸を添加せずに培養した結果を、図中の「FA−free」として示す。さらに、脂肪酸を担持させた脂肪酸フリーBSAの代わりに、4重量体積%BSAを添加して培養した結果を、図中の「FA+」として示す。Hematopoietic stem cell fractionation in the presence of a fatty acid-free BSA loaded (reconstituted) with fatty acids (sodium palmitate, sodium oleate, sodium linoleate) at various mixing ratios in a 1% by volume O 2 environment for 7 days Is a graph showing the total number of cells and the number of hematopoietic stem cells after culturing (mean ± standard deviation, n = 4). In addition, the table | surface which shows the mixing ratio of a fatty-acid sodium salt is collectively shown on the left side in the figure. For the culture, 4 wt% fatty acid-free BSA, 2-ME, 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO are added to SF-O3 medium, and the fatty acid salts are added at a ratio of 400 μg / mL in the ratio shown in the above table. It carried out in the culture medium further added so that it might become mL. As a control, the result of culturing without adding a fatty acid is shown as “FA-free” in the figure. Furthermore, instead of fatty acid-free BSA supporting fatty acid, the result of adding 4% by volume BSA and culturing is shown as “FA +” in the figure. 脂肪酸フリーBSAに各濃度で脂肪酸(パルミチン酸ナトリウムとオレイン酸ナトリウムとを等質量にて混合した物)を担持させたものの存在下、7日間、1体積%O環境下、造血幹細胞分画を培養した後の総細胞数及び造血幹細胞数を示す、グラフである(平均±標準偏差、n=4)。P値はone−way ANOVAによる。培養は、SF−O3培地に、4重量体積%脂肪酸フリーBSA、2−ME、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加し、図中に記載の濃度にて脂肪酸を更に加えた培地にて行なった。また、対照として、脂肪酸を添加せずに培養した結果を、図中の「4% FA−フリーBSA」として示す。さらに、脂肪酸を担持させた脂肪酸フリーBSAの代わりに、4重量体積%BSAを添加して培養した結果を、図中の「4%BSA」として示す。Hematopoietic stem cell fraction in a 1% by volume O 2 environment for 7 days in the presence of a fatty acid-free BSA loaded with fatty acids (sodium palmitate and sodium oleate mixed in equal mass) at various concentrations It is a graph which shows the total cell number after culture | cultivation, and the number of hematopoietic stem cells (mean +/- standard deviation, n = 4). P value is based on one-way ANOVA. In the culture, SF-O3 medium was supplemented with 4 wt% fatty acid-free BSA, 2-ME, 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO, and further added with fatty acids at the concentrations shown in the figure. It was done in. As a control, the result of culturing without adding a fatty acid is shown as “4% FA-free BSA” in the figure. Furthermore, the result of adding 4% by volume BSA instead of fatty acid-free BSA carrying fatty acid and culturing is shown as “4% BSA” in the figure. インスリン存在下又は非存在下にて、1体積%O環境下、造血幹細胞(CD150+CD48−Flt3−LSK)300個を7日間培養した後の細胞数(総細胞数及び造血幹細胞数)を示す、グラフである(n=4)。培養は、αMEMに、4重量体積%BSA、3ng/mL SCF及び0.1ng/mL TPOを添加し、更に4000ng/mL インスリンを添加した又は添加しない培地にて行なった。The number of cells (total number of cells and the number of hematopoietic stem cells) after culturing 300 hematopoietic stem cells (CD150 + CD48-Flt3-LSK) for 7 days in the presence or absence of insulin in a 1% by volume O 2 environment, It is a graph (n = 4). Culturing was carried out in a medium with 4 wt% BSA, 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO added to αMEM, and with or without 4000 ng / mL insulin. 造血幹細胞(CD150+CD48−Flt3−LSK)300個を1体積%O環境下で7日間培養した後の細胞数(総細胞数及び造血幹細胞数)を示す、グラフである(n=4)。P値は、nBSA群を除いてinsulin濃度とコレステロールの有無の2要素によって分けた2−way ANOVAによる。図中の「nBSA」に関し、培養は、αMEMに、4重量体積%BSA、3ng/mL SCF、0.1ng/mL TPO、4000ng/mL及びインスリンを添加した培地にて行なった。「nBSA+FA」に関し、培養は、αMEMに、4重量体積%BSA、3ng/mL SCF、0.1ng/mL TPO及び脂肪酸に加え、更にインスリンを図中の指示濃度にて添加し、また20μg/mLのコレステロールを添加し、又は添加しない培地にて、行なった。なお、「nBSA+FA」の培養に用いた脂肪酸は、パルミチン酸ナトリウム 320μg/mL、オレイン酸ナトリウム 240μg/mL、リノール酸ナトリウム 160μg/mL及びステアリン酸ナトリウム 80μg/mLである。Shows a hematopoietic stem cell (CD150 + CD48-Flt3-LSK ) 300 pieces of 7 days the number of cells after culturing under 1 vol% O 2 environment (total cell number and the number of hematopoietic stem cells) is a graph (n = 4). The P value is based on 2-way ANOVA divided by two factors, the insulin concentration and the presence or absence of cholesterol, except for the nBSA group. Regarding “nBSA” in the figure, the culture was carried out in a medium in which αMEM was added with 4 wt% BSA, 3 ng / mL SCF, 0.1 ng / mL TPO, 4000 ng / mL and insulin. For “nBSA + FA”, the culture was added to αMEM with 4 wt% BSA, 3 ng / mL SCF, 0.1 ng / mL TPO and fatty acid, and insulin was added at the indicated concentrations in the figure, and 20 μg / mL. Was performed in a medium with or without the addition of cholesterol. The fatty acids used for the culture of “nBSA + FA” are sodium palmitate 320 μg / mL, sodium oleate 240 μg / mL, sodium linoleate 160 μg / mL, and sodium stearate 80 μg / mL. ヒト造血幹細胞(CD34+CD38−CD90+CD45RA−)600個を、SCF及びTPOの各濃度条件下、1体積%O環境下で、7日間培養した後の、総細胞数及び造血幹細胞数を示す、プロット図である(n=3)。なお、培養には、SF−O3培地に、各濃度にて添加したSCF及びTPOの他、4重量体積%BSA及び2−MEを添加した培地を用いた。Human hematopoietic stem cells (CD34 + CD38-CD90 + CD45RA- ) 600 pieces of each concentration under the SCF and TPO, under 1 vol% O 2 environment shows after culturing for 7 days, total cell number and the number of hematopoietic stem cells, plot (N = 3). In addition, the culture medium which added 4 weight volume% BSA and 2-ME other than SCF and TPO added at each density | concentration to SF-O3 culture medium was used for culture. ヒト造血幹細胞(CD34+CD38−CD90+CD45RA−細胞)600個をSCF及びTPOの各濃度条件下、1体積%O環境下で、4週間培養し、一週間ごとの総細胞数及び造血未分化細胞(CD34+CD38−細胞)数を示すグラフである(平均±標準偏差、n=4)。図中、「S3T3」、「S10T10」及び「S100T100」は、各培養におけるSCF及びTPOの培地への添加濃度が、3ng/mL及び3ng/mL、10ng/mL及び10ng/mL、並びに、100ng/mL及び100ng/mLであることを示す。Human hematopoietic stem cells (CD34 + CD38-CD90 + CD45RA- cells) each concentration under the conditions of 600 SCF and TPO, under 1 vol% O 2 environment, and cultured for 4 weeks, total cell count and hematopoietic undifferentiated cells per week (CD34 + CD38 -A graph showing the number of cells (mean ± standard deviation, n = 4). In the figure, “S3T3”, “S10T10” and “S100T100” indicate that the concentrations of SCF and TPO added to the medium in each culture were 3 ng / mL and 3 ng / mL, 10 ng / mL and 10 ng / mL, and 100 ng / mL, respectively. mL and 100 ng / mL. ヒト造血幹細胞(CD34+CD38−CD90+CD45RA−細胞)600個を、BSA存在下又は非存在下、1体積%O環境下で、7日間培養した後の、総細胞、造血未分化細胞分画(CD34+CD38−)及び造血幹細胞分画の細胞数を示すグラフである(平均±標準偏差、n=4)。なお、培養には、SF−O3培地に、図中にて示した濃度にて添加したSCF及びTPOの他、2−MEを添加し、さらに4重量体積%BSAを添加し(図中「+BSA」で示す)、または添加していない(図中「−BSA」で示す)培地を用いた。また、図中、「S3T3」及び「S10T10」は、各培養におけるSCF及びTPOの培地への添加濃度が、3ng/mL及び3ng/mL、並びに、10ng/mL及び10ng/mLであることを示す。After culturing 600 human hematopoietic stem cells (CD34 + CD38-CD90 + CD45RA− cells) in the presence or absence of BSA in a 1% by volume O 2 environment for 7 days, the total cell, hematopoietic undifferentiated cell fraction (CD34 + CD38−) ) And the number of cells in the hematopoietic stem cell fraction (mean ± standard deviation, n = 4). In addition, in addition to SCF and TPO added at the concentrations shown in the figure, 2-ME is added to the SF-O3 medium, and further 4 wt% BSA is added to the culture ("+ BSA" in the figure). ) Or not added (indicated by “-BSA” in the figure). In the figure, “S3T3” and “S10T10” indicate that the addition concentrations of SCF and TPO to the medium in each culture are 3 ng / mL and 3 ng / mL, and 10 ng / mL and 10 ng / mL, respectively. . ヒト造血幹細胞(CD34+CD38−CD90+CD45RA−細胞)600個を、コレステロール存在下又は非存在下、1体積%O環境下で、7日間培養した後の、総細胞、造血未分化細胞分画(CD34+CD38−)及び造血幹細胞分画の細胞数を示すグラフである(平均±標準偏差、n=4)。なお、培養には、SF−O3培地に、図中にて示した濃度にて添加した脂肪酸(FA)の他、4重量体積%BSA、3ng/mL SCF、3ng/mL TPO及び2−MEを添加し、さらにコレステロールを添加し、または添加していない培地を用いた。脂肪酸は、パルミチン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、リノール酸ナトリウム及びステアリン酸ナトリウムを重量比4:3:2:1で混合したものを用いた。また、図中、「FA0」、「FA250」、「FA750」及び「FA1000」は、脂肪酸の培地への添加濃度が、0、250.750及び1000μg/mLであることを示す。P値は、脂肪酸濃度とコレステロールの有無の2要素によって分けた2−way ANOVAによる。After culturing 600 human hematopoietic stem cells (CD34 + CD38-CD90 + CD45RA− cells) in the presence or absence of cholesterol in a 1% by volume O 2 environment for 7 days, the total cell, hematopoietic undifferentiated cell fraction (CD34 + CD38−) ) And the number of cells in the hematopoietic stem cell fraction (mean ± standard deviation, n = 4). For the culture, in addition to fatty acid (FA) added to the SF-O3 medium at the concentration shown in the figure, 4 wt% BSA, 3 ng / mL SCF, 3 ng / mL TPO and 2-ME were added. A medium with or without added cholesterol was used. The fatty acid used was a mixture of sodium palmitate, sodium oleate, sodium linoleate and sodium stearate in a weight ratio of 4: 3: 2: 1. Further, in the figure, “FA0”, “FA250”, “FA750”, and “FA1000” indicate that the concentration of fatty acid added to the medium is 0, 250.750, and 1000 μg / mL. P value is based on 2-way ANOVA divided by two factors: fatty acid concentration and the presence or absence of cholesterol. ヒト造血幹細胞(CD34+CD38−CD90+CD45RA−細胞)600個を、1体積%O環境下で、7日間培養した後の、総細胞、造血未分化細胞分画(CD34+CD38−)及び造血幹細胞分画の細胞数を示すグラフである(平均±標準偏差、n=4)。なお、培養には、SF−O3培地に、図中にて示した濃度にて添加した脂肪酸(FA)及びコレステロール(Chol)の他、2−MEと、3ng/mL SCFと、3ng/mL TPOと、4重量体積%BSA又は4重量体積%FA−フリーBSAとを添加した培地を用いた。脂肪酸は、パルミチン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、リノール酸ナトリウム及びステアリン酸ナトリウムを重量比4:3:2:1で混合したものを用いた。また、図中、「FA0」、「FA100」、「FA200」、「FA300」及び「FA400」は、脂肪酸の培地への添加濃度が、0、100.200、300及び400μg/mLであることを示す。「Chol0」、「Chol20」及び「Chol40」は、コレステロールの培地への添加濃度が、0、20及び40μg/mLであることを示す。P値は脂肪酸濃度とコレステロールの有無の2要素によって分けた2−way ANOVAによる(平均±標準偏差、n=4)。Total cells, hematopoietic undifferentiated cell fraction (CD34 + CD38-) and hematopoietic stem cell fraction cells after culturing 600 human hematopoietic stem cells (CD34 + CD38-CD90 + CD45RA- cells) in a 1% by volume O 2 environment for 7 days It is a graph which shows a number (mean +/- standard deviation, n = 4). In addition, for cultivation, in addition to fatty acid (FA) and cholesterol (Chol) added to SF-O3 medium at the concentrations shown in the figure, 2-ME, 3 ng / mL SCF, and 3 ng / mL TPO And a medium supplemented with 4 wt% BSA or 4 wt% FA-free BSA was used. The fatty acid used was a mixture of sodium palmitate, sodium oleate, sodium linoleate and sodium stearate in a weight ratio of 4: 3: 2: 1. In the figure, “FA0”, “FA100”, “FA200”, “FA300” and “FA400” indicate that the concentration of fatty acid added to the medium is 0, 100.200, 300 and 400 μg / mL. Show. “Chol0”, “Chol20” and “Chol40” indicate that the concentrations of cholesterol added to the medium are 0, 20 and 40 μg / mL. P value is based on 2-way ANOVA divided by two factors of fatty acid concentration and the presence or absence of cholesterol (mean ± standard deviation, n = 4). ヒト造血幹細胞(CD34+CD38−CD90+CD45RA−細胞)600個を、1体積%O環境下で、7日間培養した後の、総細胞、造血未分化細胞分画(CD34+CD38−)及び造血幹細胞分画の細胞数を示すグラフである(平均±標準偏差、n=4)。なお、培養には、αMEM培地に、図中にて示した濃度にて添加したSCF、TPO及びインスリンの他、2−ME、4重量体積%BSA、脂肪酸、20μg/mLのコレステロールを添加した培地を用いた。脂肪酸は、パルミチン酸ナトリウム80μg/mL、オレイン酸ナトリウム60μg/mL、リノール酸ナトリウム40μg/mL及びステアリン酸ナトリウム20μg/mLを混合したものを用いた。図中の「S3T3」、「S3T6」、「S6T3」及び「S6T6」は、各培養におけるSCF及びTPOの培地への添加濃度が、3ng/mL及び3ng/mL、3ng/mL及び6ng/mL、6ng/mL及び3ng/mL、並びに、6ng/mL及び6ng/mLであることを示す。また、インスリンの添加濃度は、0、0.4、40又は4000ng/mLとした。P値はサイトカイン条件とインスリン濃度の2要素によって分けた2−way ANOVAによる。Total cells, hematopoietic undifferentiated cell fraction (CD34 + CD38-) and hematopoietic stem cell fraction cells after culturing 600 human hematopoietic stem cells (CD34 + CD38-CD90 + CD45RA- cells) in a 1% by volume O 2 environment for 7 days It is a graph which shows a number (mean +/- standard deviation, n = 4). In addition, for culture, a medium in which 2-ME, 4% by volume BSA, fatty acid, and 20 μg / mL cholesterol were added to αMEM medium in addition to SCF, TPO and insulin added at the concentrations shown in the figure. Was used. As the fatty acid, a mixture of sodium palmitate 80 μg / mL, sodium oleate 60 μg / mL, sodium linoleate 40 μg / mL and sodium stearate 20 μg / mL was used. In the figure, “S3T3”, “S3T6”, “S6T3” and “S6T6” indicate that the addition concentrations of SCF and TPO to the medium in each culture were 3 ng / mL and 3 ng / mL, 3 ng / mL and 6 ng / mL, 6 ng / mL and 3 ng / mL, and 6 ng / mL and 6 ng / mL. The addition concentration of insulin was 0, 0.4, 40, or 4000 ng / mL. P value is based on 2-way ANOVA divided by two factors: cytokine conditions and insulin concentration.

<造血幹細胞の培地>
本発明は、造血幹細胞を維持培養するための培地に関し、より詳しくは、1〜10ng/mLの幹細胞因子(SCF)を含有し、0.02〜6ng/mLのトロンボポエチンを含有し、かつ10〜100mg/mLの脂肪酸担持アルブミンを含有することを特徴とする培地である。
<Hematopoietic stem cell culture medium>
The present invention relates to a medium for maintaining and culturing hematopoietic stem cells, and more particularly, containing 1 to 10 ng / mL stem cell factor (SCF), 0.02 to 6 ng / mL thrombopoietin, and 10 to 10 It is a culture medium characterized by containing 100 mg / mL fatty acid-carrying albumin.

そして、かかる培地を用いることにより、長期間(例えば、1ヶ月間)であっても、造血幹細胞を、静止期にて、未分化性(多分化能及び自己複製能)を維持させたまま、培養することができる。   And by using such a medium, hematopoietic stem cells are maintained in an undifferentiated state (pluripotency and self-renewal ability) in a stationary phase, even for a long period (for example, for one month) It can be cultured.

本発明において「造血幹細胞」とは、血球の全ての血液細胞分化系列に分化し得る多分化能を有し、かつその多分化能を維持したまま自己複製することが可能な細胞である。   In the present invention, the “hematopoietic stem cell” is a cell having multipotency capable of differentiating into all blood cell differentiation lineages of blood cells and capable of self-replication while maintaining the multipotency.

造血幹細胞が由来とする動物種は特に制限されないが、脊椎動物が好ましく、哺乳動物がより好ましい。また、哺乳動物としては、例えば、ヒト、サル、マーモセット等の霊長類、マウス、ラット等のげっ歯類、ウサギ等のウサギ目、ブタ、ヒツジ、ウシ、ヤギ、ウマ等の有蹄目、イヌ、ネコ等のネコ目が挙げられるが、これらに限定されない。本発明にかかる造血幹細胞は、好ましくは、マウス等のげっ歯類、ヒト等の霊長類に由来する造血幹細胞であり、より好ましくは、ヒト由来の造血幹細胞である。   The animal species from which hematopoietic stem cells are derived is not particularly limited, but vertebrates are preferred, and mammals are more preferred. Examples of mammals include primates such as humans, monkeys and marmosets, rodents such as mice and rats, rabbit eyes such as rabbits, ungulates such as pigs, sheep, cows, goats and horses, and dogs And cats such as cats, but are not limited thereto. The hematopoietic stem cells according to the present invention are preferably hematopoietic stem cells derived from rodents such as mice and primates such as humans, more preferably hematopoietic stem cells derived from humans.

また、造血幹細胞が由来とする組織としては、該細胞が存在する限り特に制限はないが、造血組織であることが好ましく、例えば、骨髄、臍帯血、末梢血、肝臓が挙げられる。   The tissue derived from hematopoietic stem cells is not particularly limited as long as the cells are present, but is preferably a hematopoietic tissue, and examples include bone marrow, umbilical cord blood, peripheral blood, and liver.

造血幹細胞は、通常当該細胞に特異的な表面マーカー(造血幹細胞特異的マーカー)の発現を指標として、前記組織から単離される。かかるマーカーの発現に関し、ヒト由来の造血細胞は、通常、CD34陽性(+)CD38陰性(−)CD90陽性(+)CD45RA陰性(−)細胞であり、好ましくは、CD34+CD38−CD90+CD45RA−CD49f+細胞である。また、マウス由来の造血細胞は、通常、CD150+CD48−Flt3−LSKであり、好ましくは、CD150+CD48−CD41−CD34−Flt3−LSKである。なお、「LSK」とは、Lin−Sca1+cKit+細胞のことである。   Hematopoietic stem cells are usually isolated from the tissue using the expression of a surface marker (hematopoietic stem cell-specific marker) specific to the cell as an index. Regarding the expression of such markers, hematopoietic cells derived from humans are usually CD34 positive (+) CD38 negative (−) CD90 positive (+) CD45RA negative (−) cells, preferably CD34 + CD38−CD90 + CD45RA−CD49f + cells. . Further, the mouse-derived hematopoietic cells are usually CD150 + CD48-Flt3-LSK, preferably CD150 + CD48-CD41-CD34-Flt3-LSK. “LSK” refers to Lin-Sca1 + cKit + cells.

本発明において、造血幹細胞を維持するために培地に添加される「幹細胞因子(SCF)」は、造血因子(サイトカイン)の一種であり、KIT遺伝子座によってコードされるチロシンキナーゼ受容体のリガンドである。KITリガンド又はKITLGとしても称され、典型的には、ヒト由来であれば、NCBIレファレンス配列:NP_000890又はNP_003985に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であり、マウス由来であれば、NCBIレファレンス配列:NP_001334085又はNP_038626に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質である。   In the present invention, “stem cell factor (SCF)” added to the medium to maintain hematopoietic stem cells is a kind of hematopoietic factor (cytokine) and is a ligand of a tyrosine kinase receptor encoded by the KIT locus. . It is also referred to as KIT ligand or KITLG. Typically, it is a protein consisting of the amino acid sequence described in NCBI reference sequence: NP_000890 or NP_003985 if derived from human, and NCBI reference sequence: NP_001334085 or derived from mouse. A protein comprising the amino acid sequence described in NP_038626.

本発明の培地における、SCFの濃度は、1〜10ng/mLであるが、造血幹細胞の静止期性及び未分化性をより維持し易いという観点から、その上限は、好ましくは7.5ng/mLであり、より好ましくは5ng/mLであり、さらに好ましくは3.5ng/mLである。またSCF濃度の下限としては、同観点から、好ましくは1.5ng/mLであり、より好ましくは2ng/mLであり、さらに好ましくは2.5ng/mLである。また、SCF濃度は特に好ましくは約3ng/mLであり、最も好ましくは3ng/mLである。   The concentration of SCF in the culture medium of the present invention is 1 to 10 ng / mL, but the upper limit is preferably 7.5 ng / mL from the viewpoint that it is easier to maintain the resting phase and undifferentiation of hematopoietic stem cells. More preferably, it is 5 ng / mL, More preferably, it is 3.5 ng / mL. From the same viewpoint, the lower limit of the SCF concentration is preferably 1.5 ng / mL, more preferably 2 ng / mL, and further preferably 2.5 ng / mL. The SCF concentration is particularly preferably about 3 ng / mL, and most preferably 3 ng / mL.

なお、本発明において、「約」とは±10%を許容する意味で用いる。また、本発明にかかる「濃度」は、特に断りがない限り、また後述の酸素及び二酸化炭素濃度を除き、本発明の培地における終濃度を意味する。   In the present invention, “about” is used to mean ± 10%. Further, the “concentration” according to the present invention means the final concentration in the medium of the present invention, except for the oxygen and carbon dioxide concentrations described below, unless otherwise specified.

本発明において、造血幹細胞を維持するために培地に添加される「トロンボポエチン(TPO)」は、造血因子(サイトカイン)の一種であり、血小板前駆細胞(巨核球)の増殖及び分化に関与する糖タンパク質である。THPO、血小板新生刺激因子(TSF)、巨核球コロニー刺激因子(MK−CSF)、巨核球刺激因子又はメガカリオサイト(巨核球)増幅因子とも称され、典型的には、ヒト由来であれば、NCBIレファレンス配列:NP_000451、NP_001171068、NP_001171069、NP_001276926又はNP_001276927に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質であり、マウス由来であれば、NCBIレファレンス配列:NP_001166976、NP_001276823、NP_001276825又はNP_033405に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質である。   In the present invention, “thrombopoietin (TPO)” added to a medium to maintain hematopoietic stem cells is a kind of hematopoietic factor (cytokine), and is a glycoprotein involved in the proliferation and differentiation of platelet progenitor cells (megakaryocytes) It is. Also referred to as THPO, thrombopoiesis stimulating factor (TSF), megakaryocyte colony stimulating factor (MK-CSF), megakaryocyte stimulating factor or megakaryocyte (megakaryocyte) amplification factor, NCBI reference sequence: NP_000451, NP_001171068, NP_001171069, NP_001276926 or NP_001276927 is a protein consisting of the amino acid sequence described in NCBI reference sequence: NP_001166976, NP_001276823, NP_001276825 or NP_001276805 is there.

本発明の培地におけるTPOの濃度は、0.02〜6ng/mLであるが、造血幹細胞の静止期性及び未分化性をより維持し易いという観点から、その上限は、好ましくは5ng/mLであり、より好ましくは4.5ng/mLであり、さらに好ましくは4ng/mLであり、より好ましくは3.5ng/mLである。またTPO濃度の下限としては、同観点から、好ましくは0.04ng/mLであり、より好ましくは0.05ng/mLであり、さらに好ましくは0.06ng/mLであり、より好ましくは0.08ng/mLである。また、マウス由来の造血幹細胞を維持培養する場合、TPOの濃度は、好ましくは0.08〜0.12ng/mLであり、特に好ましくは約0.1ng/mLであり、最も好ましくは0.1ng/mLである。ヒト由来の造血幹細胞を維持培養する場合、TPOの濃度は、好ましくは2〜4ng/mLであり、特に好ましくは約3ng/mLであり、最も好ましくは3ng/mLである。   The concentration of TPO in the medium of the present invention is 0.02 to 6 ng / mL, but from the viewpoint that it is easier to maintain the stationary phase and undifferentiation of hematopoietic stem cells, the upper limit is preferably 5 ng / mL. Yes, more preferably 4.5 ng / mL, still more preferably 4 ng / mL, more preferably 3.5 ng / mL. From the same viewpoint, the lower limit of the TPO concentration is preferably 0.04 ng / mL, more preferably 0.05 ng / mL, still more preferably 0.06 ng / mL, more preferably 0.08 ng. / ML. When maintaining mouse-derived hematopoietic stem cells, the concentration of TPO is preferably 0.08 to 0.12 ng / mL, particularly preferably about 0.1 ng / mL, and most preferably 0.1 ng. / ML. When maintaining human-derived hematopoietic stem cells, the concentration of TPO is preferably 2 to 4 ng / mL, particularly preferably about 3 ng / mL, and most preferably 3 ng / mL.

本発明において、造血幹細胞を維持するために用いられる「アルブミン」は、種々の物質(脂肪酸、酵素、ホルモン、無機イオン)と結合する能力の高いタンパク質である。アルブミンとしては、脂肪酸と結合する能力を有するものであればよく、例えば、血清由来のアルブミン、卵白由来のアルブミン、乳由来のアルブミンが挙げられるが、血清由来のアルブミンが好ましい。なお、血清由来のアルブミンは、血清中に含まれる種々の物質と結合しており、脂肪酸の場合であれば、アルブミン1分子あたり通常脂肪酸2分子と結合する能力を有する。   In the present invention, “albumin” used to maintain hematopoietic stem cells is a protein having a high ability to bind to various substances (fatty acids, enzymes, hormones, inorganic ions). Any albumin may be used as long as it has an ability to bind to a fatty acid. Examples include albumin derived from serum, albumin derived from egg white, albumin derived from milk, and albumin derived from serum is preferable. It should be noted that serum-derived albumin is bound to various substances contained in serum, and in the case of fatty acids, it has the ability to bind to two normal fatty acid molecules per albumin molecule.

また、後述の実施例において示すとおり、造血幹細胞を維持するためには、アルブミンを介して脂肪酸を供給する必要がある。したがって、本発明の培地において、アルブミンは脂肪酸を担持している必要がある。アルブミンが担持する脂肪酸としては、特に制限はなく、飽和脂肪酸(例えば、パルミチン酸、ステアリン酸等の炭素数8〜20からなる飽和脂肪酸)であってもよく、不飽和脂肪酸(例えば、オレイン酸、リノール酸等の炭素数16〜20からなる不飽和脂肪酸)であってもよい。造血幹細胞をより維持し易いという観点から、飽和脂肪酸が好ましく、炭素数12〜20からなる飽和脂肪酸がより好ましく、炭素数14〜18からなる飽和脂肪酸がより好ましく、パルミチン酸が特に好ましい。   Moreover, as shown in the below-mentioned Example, in order to maintain a hematopoietic stem cell, it is necessary to supply a fatty acid via albumin. Therefore, albumin needs to carry a fatty acid in the medium of the present invention. The fatty acid carried by albumin is not particularly limited, and may be a saturated fatty acid (for example, a saturated fatty acid having 8 to 20 carbon atoms such as palmitic acid or stearic acid), or an unsaturated fatty acid (for example, oleic acid, It may be an unsaturated fatty acid having 16 to 20 carbon atoms such as linoleic acid. From the viewpoint of easier maintenance of hematopoietic stem cells, saturated fatty acids are preferable, saturated fatty acids having 12 to 20 carbon atoms are more preferable, saturated fatty acids having 14 to 18 carbon atoms are more preferable, and palmitic acid is particularly preferable.

アルブミンに担持させる脂肪酸は、塩の形態(例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム等のアルカリ金属塩、脂肪酸マグネシウム、脂肪酸カルシウム、脂肪酸バリウム等のアルカリ土類金属塩、アンモニア塩(脂肪酸アンモニウム))であってもよく、またエステルの形態であってもよい。   Fatty acids to be supported on albumin are in the form of salts (for example, alkali metal salts such as fatty acid sodium and fatty acid potassium, alkaline earth metal salts such as fatty acid magnesium, fatty acid calcium and fatty acid barium, and ammonia salt (fatty acid ammonium)). It may also be in the form of an ester.

また、アルブミンに担持させる脂肪酸は、単種(例えば、パルミチン酸のみ)であってもよく、また複数種(例えば、パルミチン酸及びオレイン酸の混合物)であってもよい。アルブミンに担持させる脂肪酸の好適な例として、少なくともパルミチン酸を含有する脂肪酸混合物、パルミチン酸とオレイン酸との混合物(重量比にて1:1)であること、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸及びステアリン酸の混合物(重量比にて4:3:2:1)等が挙げられる。なお、前者の比率は、本発明者らが測定した結果、ウシ血清アルブミンにおいて、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸とが約1:1の比率にて担持されていたことに基づく。また、後者は、ヒトの骨髄における脂肪酸組成比に基づく(J Cell Biochem.2016年10月;117(10):2370〜2376ページ 参照)。   In addition, the fatty acid supported on albumin may be a single type (for example, palmitic acid only) or a plurality of types (for example, a mixture of palmitic acid and oleic acid). Preferable examples of the fatty acid supported on albumin include a fatty acid mixture containing at least palmitic acid, a mixture of palmitic acid and oleic acid (1: 1 by weight), palmitic acid, oleic acid, linoleic acid and And a mixture of stearic acid (4: 3: 2: 1 by weight). The former ratio is based on the fact that bovine serum albumin carries saturated fatty acid and unsaturated fatty acid at a ratio of about 1: 1 as a result of measurement by the present inventors. The latter is based on the fatty acid composition ratio in human bone marrow (see J Cell Biochem. October 2016; 117 (10): 2370-2376).

また、脂肪酸担持アルブミンは、血清等の天然に由来するものであれば、通常脂肪酸がアルブミンに担持されているので、そのまま用いることができるが、前述のとおり、所定の脂肪酸を組み合わせて用いる場合には、アルブミン(脂肪酸不含(フリー)アルブミン等)に所望の脂肪酸を担持させることにより、調製することができる。かかる調製については特に制限はなく、当業者であれば、公知の手法を適宜選択して行なうことができる。例えば、後述の実施例において示すとおり、予め培養器において所望の脂肪酸を固相化しておき、該培養器にアルブミン(脂肪酸不含アルブミン等)を含む培地を添加し、超音波破砕等の処理により、前記脂肪酸を溶解させることで、前記アルブミンに前記脂肪酸を担持させることができる。   In addition, if the fatty acid-carrying albumin is derived from nature such as serum, since the fatty acid is usually carried by albumin, it can be used as it is, but as described above, when a predetermined fatty acid is used in combination. Can be prepared by loading a desired fatty acid on albumin (such as fatty acid-free (free) albumin). There is no restriction | limiting in particular about such preparation, If it is an expert, it can carry out by selecting a well-known method suitably. For example, as shown in the examples described later, a desired fatty acid is solid-phased in advance in an incubator, a medium containing albumin (fatty acid-free albumin, etc.) is added to the incubator, and treatment such as ultrasonic disruption is performed. By dissolving the fatty acid, the fatty acid can be supported on the albumin.

本発明の培地における脂肪酸担持アルブミンの濃度は、10〜100mg/mL(1〜10重量体積%)であるが、造血幹細胞をより維持し易いという観点から、その上限は、好ましくは80mg/mLであり、より好ましくは70mg/mLであり、さらに好ましくは60mg/mLであり、より好ましくは50mg/mLである。またTPO濃度の下限としては、同観点から、好ましくは15mg/mLであり、より好ましくは20mg/mLであり、さらに好ましくは25mg/mLであり、より好ましくは30mg/mLである。また、脂肪酸担持アルブミンの濃度は、特に好ましくは35〜45mg/mLであり、さらに好ましくは約40mg/mLであり、最も好ましくは40mg/mLである。   The concentration of the fatty acid-carrying albumin in the medium of the present invention is 10 to 100 mg / mL (1 to 10% by weight), but from the viewpoint that hematopoietic stem cells are more easily maintained, the upper limit is preferably 80 mg / mL. Yes, more preferably 70 mg / mL, still more preferably 60 mg / mL, more preferably 50 mg / mL. From the same viewpoint, the lower limit of the TPO concentration is preferably 15 mg / mL, more preferably 20 mg / mL, still more preferably 25 mg / mL, and more preferably 30 mg / mL. The concentration of fatty acid-carrying albumin is particularly preferably 35 to 45 mg / mL, more preferably about 40 mg / mL, and most preferably 40 mg / mL.

また、本発明の培地における脂肪酸の濃度は、造血幹細胞をより維持し易いという観点から、その上限は、好ましくは1mg/mLであり、より好ましくは500μg/mLであり、さらに好ましくは200μg/mLである。また脂肪酸濃度の下限としては、同観点から、好ましくは10μg/mLであり、より好ましくは50μg/mLであり、さらに好ましくは100μg/mLであり、より好ましくは250μg/mLである。   The upper limit of the fatty acid concentration in the medium of the present invention is preferably 1 mg / mL, more preferably 500 μg / mL, and even more preferably 200 μg / mL, from the viewpoint that hematopoietic stem cells can be more easily maintained. It is. From the same viewpoint, the lower limit of the fatty acid concentration is preferably 10 μg / mL, more preferably 50 μg / mL, still more preferably 100 μg / mL, and more preferably 250 μg / mL.

なお、本発明の培地の必須成分となる、上述のSCF、TPO及びアルブミンに関し、それらの動物種の由来について特に制限はなく、上記造血幹細胞の由来同様、脊椎動物が好ましく、哺乳動物がより好ましい。また、本発明において得られた細胞を、後述のヒトにおける治療等に用いる場合には、拒絶反応を抑えるという観点から、ヒト由来であることが望ましい。また、これらタンパク質として、前記動物から単離された天然のものを用いてもよいが、遺伝子工学により調製した遺伝子組換え体(所謂、リコンビナントタンパク質)を用いてもよい。また、造血幹細胞の静止期性及び未分化性を維持し得る限りにおいて、これらタンパク質の全長を含む必要はなく、それらのアミノ酸配列の一部が欠失又は他のアミノ酸により置換されていたり、他のアミノ酸配列が一部挿入されていたり、N末端及び/又はC末端に1又は2以上のアミノ酸が結合していたり、あるいは糖鎖が欠失又は置換されている誘導体を含めることができる。   In addition, regarding the above-mentioned SCF, TPO and albumin, which are essential components of the medium of the present invention, there is no particular limitation on the origin of these animal species, and vertebrates are preferred, and mammals are more preferred, as is the origin of the above hematopoietic stem cells. . In addition, when the cells obtained in the present invention are used for treatment in humans described later, it is desirable that they are derived from humans from the viewpoint of suppressing rejection. In addition, natural proteins isolated from the animals may be used as these proteins, but genetic recombinants (so-called recombinant proteins) prepared by genetic engineering may be used. In addition, as long as hematopoietic stem cells can be maintained in quiescent and undifferentiated state, it is not necessary to include the full length of these proteins, and part of their amino acid sequences may be deleted or replaced by other amino acids, Or a derivative in which one or more amino acids are bonded to the N-terminal and / or C-terminal, or a sugar chain is deleted or substituted.

上述のSCF、TPO及び脂肪酸担持アルブミンが添加される培地(所謂、基礎培地)としては、通常の細胞培養に用いられる培地や、造血細胞の培養のために調製された培地等、特に限定されずに利用することができる。例えば、通常の細胞培養に用いられる培地としては、αMEM、DMEM、ハムF12培地、DMEM/F12培地、RPMI1640培地、IMEM、マッコイ5A培地、EMEMが挙げられる。造血細胞の培養に用いられる培地としては、S−Clone培地(例えば、SF−O3培地、エーディア社製)、StemPro34(インビトロジェン社製)、Stemline(シグマアルドリッチ社製)、Stemline II(シグマアルドリッチ社製)、X−VIVO 10(ロンザ社製)、X−VIVO 15(ロンザ社製)、X−VIVO 20(ロンザ社製)、HPGM(ロンザ社製)、StemSpan H3000(ステムセルテクノロジー社製)、StemSpanSFEM(ステムセルテクノロジー社製)、QBSF−60(クオリティバイオロジカル社製)が挙げられる。また、本発明においては、これら培地を適宜混合して用いてよい。   The medium to which the above-mentioned SCF, TPO and fatty acid-carrying albumin are added (so-called basal medium) is not particularly limited, such as a medium used for normal cell culture or a medium prepared for culturing hematopoietic cells. Can be used. For example, examples of a medium used for normal cell culture include αMEM, DMEM, Ham F12 medium, DMEM / F12 medium, RPMI1640 medium, IMEM, McCoy's 5A medium, and EMEM. As a medium used for culturing hematopoietic cells, S-Clone medium (for example, SF-O3 medium, manufactured by AEDIA), StemPro34 (manufactured by Invitrogen), Stemline (manufactured by Sigma-Aldrich), Stemline II (manufactured by Sigma-Aldrich) ), X-VIVO 10 (Lonza), X-VIVO 15 (Lonza), X-VIVO 20 (Lonza), HPGM (Lonza), StemSpan H3000 (Stem Cell Technology), StemSpanSFEM ( Stem Cell Technology Co., Ltd.) and QBSF-60 (Quality Biological Co., Ltd.). In the present invention, these media may be appropriately mixed and used.

本発明に係る基礎培地としては、上記例に限定されるものではないが、造血幹細胞の培養において使用実績があるという観点から、好ましくは、SF−O3培地、αMEM、DMEM/F12培地であり、より好ましくはSF−O3培地である。また、SF−O3培地の代わりに、インスリン、亜セレン酸及びトランスフェリンを含有させたDMEM/F12培地;インスリン、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸銅、硫酸亜鉛、プトレスシン、リポ酸、アラニン、ピルビン酸、亜セレン酸及びトランスフェリンを含有させたRPMI1640培地;インスリン及びヌクレオシドを含有させたαMEMも、本発明に係る基礎培地として好適に用いられる。   The basal medium according to the present invention is not limited to the above examples, but is preferably SF-O3 medium, αMEM, DMEM / F12 medium from the viewpoint that it has been used in the culture of hematopoietic stem cells. More preferred is SF-O3 medium. Also, DMEM / F12 medium containing insulin, selenite and transferrin instead of SF-O3 medium; insulin, iron nitrate (III), iron sulfate (II), copper sulfate, zinc sulfate, putrescine, lipoic acid RPMI1640 medium containing, alanine, pyruvic acid, selenite and transferrin; αMEM containing insulin and nucleoside is also preferably used as the basal medium according to the present invention.

また、本発明の培地は、SCF、TPO及び脂肪酸担持アルブミン等の他、周知慣用の培地添加物を、更に含有するものであってもよい。かかる培地添加物としては、例えば、機能性タンパク質(インスリン、トランスフェリン、ラクトフェリン等)、脂肪酸以外の脂質(コレステロール等)、還元剤(2−メルカプトエタノール、カタラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、N−アセチルシステイン等)、アミノ酸(アラニン、L−グルタミン、非必須アミノ酸等)、ペプチド(グルタチオン、還元型グルタチオン等)、ヌクレオチド等(ヌクレオシド、シチジン、アデノシン5’−一リン酸、ヒポキサンチン、チミジン等)、金属塩(硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸銅、硫酸亜鉛等)、無機塩類(ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、塩素等)、炭素源(グルコース、ガラクトース、フルクトース、スクロース等)、ビタミン、無機化合物(亜セレン酸)、有機化合物(パラアミノ安息香酸、エタノールアミン、コルチコステロン、プロゲステロン、リポ酸、プトレシン、ピルビン酸、乳酸、トリヨードチロニン等)、抗生物質(ペニシリン、ストレプトマイシン等)、緩衝化合物(HEPES、重炭酸ナトリウム等)、pH指示薬(フェノールレッド等)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The medium of the present invention may further contain a well-known and commonly used medium additive in addition to SCF, TPO, fatty acid-carrying albumin and the like. Examples of such medium additives include functional proteins (insulin, transferrin, lactoferrin, etc.), lipids other than fatty acids (cholesterol, etc.), reducing agents (2-mercaptoethanol, catalase, superoxide dismutase, N-acetylcysteine, etc.). Amino acids (alanine, L-glutamine, non-essential amino acids, etc.), peptides (glutathione, reduced glutathione, etc.), nucleotides (nucleoside, cytidine, adenosine 5′-monophosphate, hypoxanthine, thymidine, etc.), metal salts ( Iron nitrate (III), iron sulfate (II), copper sulfate, zinc sulfate, etc.), inorganic salts (sodium, potassium, calcium, magnesium, phosphorus, chlorine, etc.), carbon sources (glucose, galactose, fructose, sucrose, etc.), Vitamins and inorganic compounds Selenious acid), organic compounds (paraaminobenzoic acid, ethanolamine, corticosterone, progesterone, lipoic acid, putrescine, pyruvate, lactic acid, triiodothyronine, etc.), antibiotics (penicillin, streptomycin, etc.), buffer compounds ( HEPES, sodium bicarbonate, etc.) and pH indicators (phenol red, etc.), but are not limited thereto.

また、これら培地添加物に関し、造血幹細胞がより維持し易くなるという観点から、インスリン及び/又はコレステロールを、本発明の培地は含有していることが望ましい。   In addition, regarding these medium additives, it is desirable that the medium of the present invention contains insulin and / or cholesterol from the viewpoint that hematopoietic stem cells can be more easily maintained.

本発明の培地におけるインスリンの濃度は、前記観点から、40〜4000ng/mLであることが好ましく、200〜800ng/mLであることがより好ましく、約400ng/mLであることがさらに好ましい。また、本発明の培地におけるコレステロールの濃度は、同観点から、10〜100μg/mLであることが好ましく、20〜40μg/mLであることがより好ましい。   From the above viewpoint, the concentration of insulin in the medium of the present invention is preferably 40 to 4000 ng / mL, more preferably 200 to 800 ng / mL, and further preferably about 400 ng / mL. Moreover, it is preferable that it is 10-100 microgram / mL from the same viewpoint, and, as for the density | concentration of the cholesterol in the culture medium of this invention, it is more preferable that it is 20-40 microgram / mL.

また、本発明の培地には、2−メルカプトエタノールが含有していることが望ましく、かかる場合、培地における濃度は通常10〜100μMであり、好ましくは30〜80μMであり、より好ましくは50〜60μM(例えば、55μM)である。   The medium of the present invention preferably contains 2-mercaptoethanol. In such a case, the concentration in the medium is usually 10 to 100 μM, preferably 30 to 80 μM, more preferably 50 to 60 μM. (For example, 55 μM).

<造血幹細胞の培養>
後述の実施例において示すとおり、上述の培地を用いることによって、造血幹細胞を、静止期にて、未分化性(多分化能及び自己複製能)を維持させたまま、長期間培養することができる。したがって、本発明は、上述の培地中で、造血幹細胞を培養する工程を含む、造血幹細胞を維持するための培養方法を、提供する。
<Culture of hematopoietic stem cells>
As shown in Examples described later, by using the above-mentioned medium, hematopoietic stem cells can be cultured for a long period of time in an quiescent state while maintaining undifferentiation (multipotency and self-renewal ability). . Therefore, this invention provides the culture method for maintaining a hematopoietic stem cell including the process of culturing a hematopoietic stem cell in the above-mentioned culture medium.

本発明の培養方法において、造血幹細胞をより維持し易いという観点から、通常の大気中の酸素濃度(20体積%)よりも低い酸素濃度下(本明細書において、「低酸素条件下」とも称する)で培養することが好ましい。低酸素条件下としては、培養中の培地に接している気体中の酸素濃度が、好ましくは1〜15体積%であり、より好ましくは1〜10体積%であり、さらに好ましくは1〜5体積%である。また、前記気体中の二酸化炭素の濃度は、通常1〜10体積%であり、好ましくは2〜5体積%である。かかる低酸素濃度下での培養は、例えば、市販の低酸素インキュベーター内で培養することによって、行うことができる。また、培養温度としては、特に限定されるものではないが、通常30〜40℃、好ましくは約37℃である。   In the culture method of the present invention, from the viewpoint of easier maintenance of hematopoietic stem cells, the oxygen concentration is lower than the normal atmospheric oxygen concentration (20% by volume) (also referred to herein as “hypoxic conditions”). ). As low oxygen conditions, the oxygen concentration in the gas in contact with the culture medium during culture is preferably 1 to 15% by volume, more preferably 1 to 10% by volume, and even more preferably 1 to 5% by volume. %. Moreover, the density | concentration of the carbon dioxide in the said gas is 1-10 volume% normally, Preferably it is 2-5 volume%. The culture under such a low oxygen concentration can be performed, for example, by culturing in a commercially available low oxygen incubator. The culture temperature is not particularly limited, but is usually 30 to 40 ° C, preferably about 37 ° C.

造血幹細胞の培養に用いられる培養器には、造血細胞等を培養するために用いられる公知のものを適宜利用することができ、細胞非接着性の培養器であってもよく、細胞接着性の培養器(例えば、ECM、マトリゲル、ゼラチン、コラーゲン等の細胞支持用基質にてコーティングされている培養器)であってもよい。また、造血幹細胞の培養は、非接着培養であってもよく、接着培養であってもよい。非接着培養としては、例えば、分散培養、凝集浮遊培養、担体上での浮遊培養が挙げられる。さらに、骨髄中の環境を再現し、造血幹細胞をより維持し易くするという観点から、骨髄ストローマ細胞との共培養であってもよい。   As the incubator used for culturing hematopoietic stem cells, a known one used for culturing hematopoietic cells and the like can be used as appropriate, and a non-cell-adhesive incubator may be used. An incubator (for example, an incubator coated with a cell support substrate such as ECM, Matrigel, gelatin, collagen) may be used. The culture of hematopoietic stem cells may be non-adherent culture or adhesive culture. Examples of non-adherent culture include dispersion culture, agglutination suspension culture, and suspension culture on a carrier. Furthermore, from the viewpoint of reproducing the environment in the bone marrow and making it easier to maintain hematopoietic stem cells, co-culture with bone marrow stromal cells may be used.

また、本発明の培養に供する造血幹細胞としては、上述のとおりであり、哺乳動物の造血組織等から調製することができる。かかる調製において、前記造血組織等が細胞塊である場合には、先ず、プロテアーゼやコラゼナーゼ等で処理することによって、個々の細胞を解離させる。一方、血液(末梢血等)のように細胞が分離していれば、細胞の分離処理無しに、下記造血幹細胞の単離に供する。   Moreover, hematopoietic stem cells used for the culture of the present invention are as described above, and can be prepared from mammalian hematopoietic tissues and the like. In this preparation, when the hematopoietic tissue or the like is a cell mass, first, individual cells are dissociated by treatment with protease, collagenase, or the like. On the other hand, if cells are separated like blood (peripheral blood or the like), the cells are subjected to the following hematopoietic stem cell isolation without cell separation treatment.

造血幹細胞の単離としては、特に制限はなく、公知の手法を適宜用いることによって行なうことができる。例えば、後述の実施例において示すように、上述の造血幹細胞特異的マーカーに対する抗体を用い、セルソーター、磁気ビーズ等によって、造血幹細胞特異的マーカー特性を有する細胞を単離することができる。   Isolation of hematopoietic stem cells is not particularly limited, and can be performed by appropriately using known techniques. For example, as shown in Examples described later, cells having hematopoietic stem cell-specific marker characteristics can be isolated using a cell sorter, magnetic beads, or the like using an antibody against the above-mentioned hematopoietic stem cell-specific marker.

このようにして調製された造血幹細胞の、培養開始時に培地に添加する濃度としては特に制限はないが、通常5×10〜5×10個/mLであり、好ましくは1×10〜3×10個/mLである。 The concentration of the hematopoietic stem cells prepared in this manner is not particularly limited, but is usually 5 × 10 2 to 5 × 10 3 cells / mL, preferably 1 × 10 3 to 3 × 10 3 pieces / mL.

本発明の培養における好適な条件としては、より具体的に以下が挙げられる(なお、下記条件にて基礎培地として用いられるSF−03培地には、そもそもインスリンが含まれている)。   More preferable conditions for the culture of the present invention include the following (note that the SF-03 medium used as the basal medium under the following conditions originally contains insulin).

例えば、マウス由来の造血幹細胞を維持培養する条件としては、2〜4ng/mL(例えば、3ng/mL)のSCF、0.08〜0.12ng/mL(例えば、0.1ng/mL)のTPO、35〜45mg/mL(例えば、40mg/mL)の血清アルブミン及び50〜60μM(例えば、55μM)の2−メルカプトエタノールを含有するSF−03培地にて、約37℃、1体積%酸素濃度にて培養することが挙げられる。   For example, the conditions for maintaining and culturing mouse-derived hematopoietic stem cells include 2 to 4 ng / mL (eg, 3 ng / mL) SCF, 0.08 to 0.12 ng / mL (eg, 0.1 ng / mL) TPO. In SF-03 medium containing 35-45 mg / mL (eg, 40 mg / mL) serum albumin and 50-60 μM (eg, 55 μM) 2-mercaptoethanol to about 37 ° C. and 1% by volume oxygen concentration And culturing.

また、ヒト由来の造血幹細胞を維持培養する条件としては、2〜4ng/mL(例えば、3ng/mL)のSCF、2〜4ng/mL(例えば、3ng/mL)のTPO、35〜45mg/mL(例えば、40mg/mL)の血清アルブミン、100〜250μg/mLの、少なくともパルミチン酸を含む脂肪酸、20〜40μg/mLのコレステロール及び50〜60μM(例えば、55μM)の2−メルカプトエタノールを含有するSF−03培地にて、約37℃、1体積%酸素濃度にて培養することが挙げられる。なお、当該培養条件において、SF−03培地の代わりに、約400ng/mLのインスリンを含有するαMEMを、基礎培地として用いることができる。また、当該基礎培地として用いるαMEMは、0.2〜20μg/mL(より好ましくは約2μg/mL)のチミジンを含有していることが望ましい。   The conditions for maintaining and culturing human-derived hematopoietic stem cells include 2 to 4 ng / mL (eg, 3 ng / mL) SCF, 2 to 4 ng / mL (eg, 3 ng / mL) TPO, and 35 to 45 mg / mL. SF containing (eg 40 mg / mL) serum albumin, 100-250 μg / mL fatty acid containing at least palmitic acid, 20-40 μg / mL cholesterol and 50-60 μM (eg 55 μM) 2-mercaptoethanol Incubating in a -03 medium at about 37 ° C. and 1% by volume oxygen concentration. In this culture condition, αMEM containing about 400 ng / mL insulin can be used as the basal medium instead of the SF-03 medium. Moreover, it is desirable that αMEM used as the basal medium contains 0.2 to 20 μg / mL (more preferably about 2 μg / mL) of thymidine.

<培養造血幹細胞>
後述の実施例に示すとおり、上述の培地中で造血幹細胞を培養して得られる細胞群において、当該細胞の静止期性及び未分化性は高く維持されている。このような細胞は、後述の造血機能に関する疾患の治療及びスクリーニング等において有用である。したがって、本発明は、上述の培地中で造血幹細胞を培養して得られる細胞をも提供する。
<Cultivated hematopoietic stem cells>
As shown in Examples described later, in the cell group obtained by culturing hematopoietic stem cells in the above-mentioned medium, the stationary phase and undifferentiation of the cells are maintained high. Such cells are useful in the treatment and screening of diseases related to the hematopoietic function described below. Therefore, the present invention also provides a cell obtained by culturing hematopoietic stem cells in the above-mentioned medium.

造血幹細胞の培養方法については上述のとおりであるが、培養期間としては、通常1〜31日であり、好ましくは5〜14日である。   The method for culturing hematopoietic stem cells is as described above, and the culture period is usually 1 to 31 days, preferably 5 to 14 days.

また、上述の培養を経て得られる細胞において、造血幹細胞の割合は、通常30%以上であり、好ましくは50%以上であり、より好ましくは70%以上である。なお、造血幹細胞の割合は、後述の実施例に示すとおり、造血幹細胞特異的マーカーに対する抗体等を用いたセルソーター等によって同定することができる。   In the cells obtained through the above-described culture, the ratio of hematopoietic stem cells is usually 30% or more, preferably 50% or more, more preferably 70% or more. The ratio of hematopoietic stem cells can be identified by a cell sorter or the like using an antibody against hematopoietic stem cell-specific markers, as shown in Examples described later.

また、培養後の細胞が造血幹細胞として機能するかどうかは、当該細胞を免疫不全マウス(例えば、NOGマウス、NOD/SCIDマウス)に移植することによって確認することができる。すなわち、後述の実施例に示すように、対象となる細胞を前記マウスに移植し、移植された細胞の骨髄への移行・生着能、多分化能、骨髄再構築能等を検出することにより、造血幹細胞としての機能を維持していることを確認することができる。さらに、一度移植が成立した免疫不全マウスの骨髄を採取し、別の免疫不全マウスマウスに再度移植(2次移植)することによって、移植した細胞の自己複製能及び長期骨髄再構築能の測定も可能である。   Whether the cultured cells function as hematopoietic stem cells can be confirmed by transplanting the cells into immunodeficient mice (eg, NOG mice, NOD / SCID mice). That is, as shown in the examples described later, by transplanting the cells of interest into the mouse, and detecting the migration / engraftability of the transplanted cells into the bone marrow, pluripotency, bone marrow remodeling ability, etc. It can be confirmed that the function as a hematopoietic stem cell is maintained. Furthermore, the bone marrow of an immunodeficient mouse once transplanted is collected and re-transplanted (secondary transplantation) into another immunodeficient mouse mouse to measure the self-replication ability and long-term bone marrow remodeling ability of the transplanted cells. Is possible.

<医薬組成物、造血機能に関する疾患の治療等>
後述の実施例に示すとおり、本発明の培地を用いた培養によって得られる細胞をレシピエントに移植した場合、生着し、骨髄機能(造血能)を再構築することができる、そのため、当該細胞は、従来の骨髄移植や臍帯血移植に代わる造血幹細胞治療用の移植片として用いることができる。
<Pharmaceutical composition, treatment of diseases related to hematopoietic function>
As shown in the examples below, when cells obtained by culturing using the medium of the present invention are transplanted into a recipient, they can be engrafted and reconstituted with bone marrow function (hematopoietic ability). Can be used as a graft for hematopoietic stem cell therapy in place of conventional bone marrow transplantation or umbilical cord blood transplantation.

したがって、本発明は。上述の培地中で造血幹細胞を培養して得られる細胞を、有効成分として含有する医薬組成物を、提供する。   Therefore, the present invention. Provided is a pharmaceutical composition containing, as an active ingredient, cells obtained by culturing hematopoietic stem cells in the medium described above.

本発明の医薬組成物は、常套手段にしたがい、医薬上許容される担体を混合する等して、注射剤、懸濁剤、点滴剤等の非経口製剤として製造することができる。当該非経口製剤に含まれ得る医薬上許容される担体としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液(例えば、D−ソルビトール、D−マンニトール、塩化ナトリウム)等の注射用の水性液を挙げることができる。当該製剤は、例えば、緩衝剤(例えば、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液)、無痛化剤(例えば、塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカイン)、安定剤(例えば、血清アルブミン、ポリエチレングリコール)、保存剤、酸化防止剤等と配合してもよい。   The pharmaceutical composition of the present invention can be produced as parenteral preparations such as injections, suspensions, drops, etc. by mixing pharmaceutically acceptable carriers according to conventional means. Examples of pharmaceutically acceptable carriers that can be included in the parenteral preparation include isotonic solutions (eg, D-sorbitol, D-mannitol, sodium chloride) containing physiological saline, glucose and other adjuvants. An aqueous liquid for injection can be mentioned. The preparation includes, for example, a buffer (eg, phosphate buffer, sodium acetate buffer), a soothing agent (eg, benzalkonium chloride, procaine hydrochloride), a stabilizer (eg, serum albumin, polyethylene glycol), You may mix | blend with a preservative, antioxidant, etc.

また、造血幹細胞は、前記骨髄移植等を要する白血病等の治療の他、種々の疾患の治療において有効である。したがって、本発明の方法により維持した造血幹細胞は、造血細胞減少及び/又は造血機能低下を伴う疾患、造血機能障害を伴う疾患、免疫細胞減少、免疫細胞増大、自己免疫を伴う疾患、免疫機能障害、虚血性疾患に有効である。   Hematopoietic stem cells are effective in the treatment of various diseases in addition to the treatment of leukemia and the like that require bone marrow transplantation. Therefore, the hematopoietic stem cells maintained by the method of the present invention can be used for diseases associated with hematopoietic cell decrease and / or decreased hematopoietic function, diseases associated with hematopoietic dysfunction, immune cell decreased, immune cell increased, diseases associated with autoimmunity, immune dysfunction Effective for ischemic diseases.

かかる造血機能に関する疾患として、具体的には、急性又は慢性白血病等の血液癌、慢性肉芽腫症、重症複合型免疫不全症候群、アデノシンデアミナ−ゼ(ADA)欠損症、無ガンマグロブリン血症、Wiskott−Aldrich症候群、Chediak−Higashi症候群、後天性免疫不全症候群(AIDS)等の免疫不全症候群、C3欠損症、サラセミア、酵素欠損による溶血性貧血、鎌状赤血球症等の先天性貧血、Gaucher病、ムコ多糖症等のリソゾーム蓄積症、副腎白質変性症、Fanconi症候群、再生不良性貧血、顆粒球減少症、リンパ球減少症、血小板減少症、突発性血小板減少性紫斑病、血栓性血小板減少性紫斑病、Kasabach−Merritt症候群、悪性リンパ腫、ホジキン病、多発性骨髄腫、慢性肝障害、自己免疫性溶血性貧血、骨髄異形成症候群、真性多血症、赤血球増多症、本態性血小板血症、骨髄増殖性疾患、外傷等による脊髄損傷が、挙げられる。   Specific examples of diseases relating to such hematopoietic function include blood cancer such as acute or chronic leukemia, chronic granulomatosis, severe combined immunodeficiency syndrome, adenosine deaminase (ADA) deficiency, agammaglobulinemia, Wiskott-Aldrich syndrome, Chediak-Higashi syndrome, acquired immune deficiency syndrome (AIDS) and other immunodeficiency syndromes, C3 deficiency, thalassemia, hemolytic anemia due to enzyme deficiency, congenital anemia such as sickle cell disease, Gaucher disease, Lysosomal storage diseases such as mucopolysaccharidosis, adrenoleukodystrophy, Fanconi syndrome, aplastic anemia, granulocytopenia, lymphopenia, thrombocytopenia, idiopathic thrombocytopenic purpura, thrombotic thrombocytopenic purpura Disease, Kasabach-Merritt syndrome, malignant lymphoma, Hodgkin's disease, multiple myeloma, Sexual hepatopathy, autoimmune hemolytic anemia, myelodysplastic syndromes, polycythemia vera, red rose multi sclerosis, essential thrombocythemia, myeloproliferative disease, spinal cord injury due to trauma or the like, and the like.

また、固形癌患者に対する化学療法、放射線療法等により骨髄抑制が副作用として生じる場合、施術前に骨髄を採取しておき、本発明の方法により維持した造血幹細胞を、施術後に患者に戻すことで、造血系の障害から早期に回復させることができる。この方法により、更に強力な化学療法等を行えるようになり、当該治療効果を向上させることができる。   In addition, when bone marrow suppression occurs as a side effect due to chemotherapy, radiation therapy, etc. for solid cancer patients, bone marrow is collected before the operation, and hematopoietic stem cells maintained by the method of the present invention are returned to the patient after the operation, Early recovery from hematopoietic disorders. This method makes it possible to perform more powerful chemotherapy and the like and improve the treatment effect.

さらに、本発明の医薬組成物に含まれる細胞は、遺伝子治療を行なうために、遺伝子改変が施された細胞であってもよい。改変される遺伝子は、対象となる疾患に応じて選択すればよく、特に限定されないが、例えば、ホルモン、サイトカイン、受容体、酵素、ポリペプチド等の遺伝子が挙げられる。また、遺伝子改変は、当業者であれば適宜公知の手法を用いて行なうことができ、例えば、ウイルスベクター等を用いた遺伝子導入、ゲノム編集、ノックアウト法、siRNA法、shRNA法、リボザイム法、アンチセンス法を、適宜用いて行なうことができる。さらに、かかる造血幹細胞に対する遺伝子改変による治療は、先天性遺伝子疾患の治療に適用することができ、このような例として、アデノシンデアミナーゼ(ADA)欠損症に対するADA遺伝子の導入、X連鎖重症複合免疫不全症(X−SCID)におけるγc鎖遺伝子の導入、慢性肉芽腫症におけるgp91−phox遺伝子の導入、ゴーシェ病におけるグルコセレブロシダーゼ遺伝子の導入が、挙げられる。   Furthermore, the cells contained in the pharmaceutical composition of the present invention may be cells that have been genetically modified in order to perform gene therapy. The gene to be modified may be selected according to the target disease, and is not particularly limited. Examples thereof include genes such as hormones, cytokines, receptors, enzymes, and polypeptides. In addition, genetic modification can be appropriately performed by those skilled in the art using known methods. For example, gene introduction using a viral vector, genome editing, knockout method, siRNA method, shRNA method, ribozyme method, Sense methods can be used as appropriate. Furthermore, such treatment by genetic modification for hematopoietic stem cells can be applied to the treatment of congenital genetic diseases. Examples of such treatment include introduction of ADA gene for adenosine deaminase (ADA) deficiency, X-linked severe combined immunodeficiency Introduction of the γc chain gene in the disease (X-SCID), introduction of the gp91-phox gene in the chronic granulomatosis, and introduction of the glucocerebrosidase gene in the Gaucher disease.

また、本発明は、本発明において得られる細胞又は当該細胞を有効成分として含む医薬組成物を患者に投与する、造血機能に関する疾患を治療する方法を提供する。   The present invention also provides a method for treating a disease related to hematopoietic function, wherein a cell obtained in the present invention or a pharmaceutical composition containing the cell as an active ingredient is administered to a patient.

前記細胞、医薬組成物及び造血機能に関する疾患については上述のとおりである。また、当該細胞等の投与方法は、投与対象の年齢、体重、性別、状態等により異なるが、経口投与、非経口投与(例えば、静脈投与、動脈投与、局所投与)のいずれかの投与経路で投与することができる。また、前記細胞の投与量も、対象の年齢、体重、性別、状態等により異なるが、当業者であれば適宜調整し得る。   The cell, the pharmaceutical composition and the disease relating to the hematopoietic function are as described above. In addition, the administration method of the cells and the like varies depending on the age, weight, sex, condition, etc. of the administration subject, but can be administered through any administration route of oral administration or parenteral administration (eg, intravenous administration, arterial administration, local administration). Can be administered. The dose of the cells also varies depending on the age, weight, sex, condition, etc. of the subject, but can be adjusted as appropriate by those skilled in the art.

<スクリーニング方法>
後述の実施例に示すとおり、本発明の培養方法は、生体内における造血幹細胞同様に、その静止期性及び未分化性を維持することができる。そのため、本発明は、当該機能を維持したまま造血幹細胞を増幅する活性を有する化合物のスクリーニングに好適に用いることができる。
<Screening method>
As shown in Examples described later, the culture method of the present invention can maintain its quiescent and undifferentiated properties as in the case of hematopoietic stem cells in vivo. Therefore, the present invention can be suitably used for screening a compound having an activity of amplifying hematopoietic stem cells while maintaining the function.

したがって、本発明は、
(i)上述の本発明の培地中、被験化合物の存在下、造血幹細胞を培養する工程、
(ii)前記培養後の造血幹細胞数を測定する工程、
(iii)前記工程において検出された細胞数が、被験化合物非存在下にて培養した後の造血幹細胞の細胞数より多ければ、前記被験化合物は、造血幹細胞を増幅する活性を有する化合物であると判定する工程
を含む、造血幹細胞を増幅する活性を有する化合物のスクリーニング方法を、提供する。
Therefore, the present invention
(I) a step of culturing hematopoietic stem cells in the presence of a test compound in the medium of the present invention described above,
(Ii) measuring the number of hematopoietic stem cells after the culture;
(Iii) If the number of cells detected in the step is greater than the number of hematopoietic stem cells after culturing in the absence of the test compound, the test compound is a compound having an activity of amplifying hematopoietic stem cells. A screening method for a compound having an activity of amplifying hematopoietic stem cells, comprising a step of determining is provided.

かかるスクリーニングにおける培地及びそれを用いた培養方法については上述のとおりである。「被験化合物」としては、特に制限はないが、合成低分子化合物ライブラリー、遺伝子ライブラリーの発現産物、ペプチドライブラリー、抗体、細菌放出物質、細胞(微生物、植物細胞、動物細胞)の抽出液及び培養上清、精製又は部分精製ポリペプチド、海洋生物、植物又は動物由来の抽出物、土壌、ランダムファージペプチドディスプレイライブラリーを用いることにより、前記化合物のスクリーニングを行なうことができる。また、培養期間については特に制限はなく、通常1〜31日であり、好ましくは5〜14日である。さらに、培養後の造血幹細胞数の測定は、上述のとおり、造血幹細胞特異的マーカーに対する抗体を用いたセルソーター等によって行なうことができる。   The culture medium and the culture method using the same in such screening are as described above. The “test compound” is not particularly limited, but is a synthetic low molecular weight compound library, gene library expression product, peptide library, antibody, bacterial release substance, cell (microorganism, plant cell, animal cell) extract. The compound can be screened by using culture supernatant, purified or partially purified polypeptide, marine organism, plant or animal extract, soil, random phage peptide display library. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about a culture period, Usually, it is 1-31 days, Preferably it is 5-14 days. Furthermore, the number of hematopoietic stem cells after culture can be measured by a cell sorter using an antibody against a hematopoietic stem cell-specific marker, as described above.

また、本発明において維持培養する造血幹細胞の由来を、造血機能に関する疾患の罹患者とすることによって、当該疾患に対して治療活性を有する化合物のスクリーニングを行なうこともできる。   In addition, when a hematopoietic stem cell to be maintained and cultured in the present invention is derived from a disease related to a hematopoietic function, a compound having therapeutic activity against the disease can be screened.

したがって、本発明は、
(i)上述の本発明の培地中、被験化合物の存在下、造血機能に関する疾患罹患者に由来する造血幹細胞を培養する工程、
(ii)前記培養後の造血幹細胞の状態を検出する工程、
(iii)前記工程において検出された造血幹細胞の状態が、被験化合物非存在下にて培養した後の造血幹細胞の状態より良ければ、前記被験化合物は、前記疾患を治療する活性を有する化合物であると判定する工程
を含む、造血機能に関する疾患に対する治療活性を有する化合物のスクリーニング方法を、提供する。
Therefore, the present invention
(I) a step of culturing hematopoietic stem cells derived from a patient suffering from a disease related to hematopoietic function in the medium of the present invention described above in the presence of a test compound;
(Ii) detecting the state of the hematopoietic stem cells after the culture;
(Iii) If the state of the hematopoietic stem cell detected in the step is better than the state of the hematopoietic stem cell after culturing in the absence of the test compound, the test compound is a compound having an activity of treating the disease And a method for screening a compound having a therapeutic activity against a disease relating to hematopoietic function, comprising the step of determining.

かかるスクリーニングにおける培地、それを用いた培養方法、被験化合物及び培養期間については上述のとおりである。また「造血機能に関する疾患」は、特に制限されるものではなく、例えば、上記<医薬組成物、造血機能に関する疾患の治療等>において示した疾患が挙げられる。さらに、検出する「造血幹細胞の状態」については、対象となる疾患に応じて適宜選択すればよく、特に限定されないが、例えば、造血幹細胞の数、形成されるコロニーの大きさ、細胞表面マーカーの発現パターン、造血幹細胞の未分化性、静止期性及び機能(生着性、造血能)が挙げられる。   The culture medium, the culture method using the same, the test compound, and the culture period in such screening are as described above. In addition, the “disease related to hematopoietic function” is not particularly limited, and examples thereof include the diseases described above in <Pharmaceutical composition, treatment of diseases related to hematopoietic function, etc.> Furthermore, the “state of hematopoietic stem cells” to be detected may be appropriately selected depending on the target disease, and is not particularly limited. For example, the number of hematopoietic stem cells, the size of colonies formed, the cell surface marker Expression patterns, hematopoietic stem cell undifferentiation, stationary phase and function (engraftability, hematopoietic ability) can be mentioned.

<造血幹細胞の培地を作製するためのキット等>
SCF、TPO及び脂肪酸担持アルブミン等の生理活性物質は、培地中において徐々にその活性を喪失していく。そのため、後述の実施例に示すとおり、本発明の培地は、造血幹細胞の培養の際に調製することが望ましい。したがって、本発明は、SCFと、TPOと、脂肪酸担持アルブミンと、基礎培地とを含む、造血幹細胞の維持培養用培地を作製するためのキットを、提供する。
<Kit etc. for preparing medium for hematopoietic stem cells>
Physiologically active substances such as SCF, TPO and fatty acid-carrying albumin gradually lose their activity in the medium. Therefore, it is desirable to prepare the medium of the present invention at the time of culturing hematopoietic stem cells, as shown in the Examples described later. Therefore, the present invention provides a kit for producing a culture medium for maintenance culture of hematopoietic stem cells, comprising SCF, TPO, fatty acid-carrying albumin, and basal medium.

当該キットの構成品(SCF、TPO、脂肪酸担持アルブミン、基礎培地等)については上述のとおりであるが、脂肪酸担持アルブミンは、脂肪酸とアルブミンとが分かれた形態にて、当該キットに含まれていてもよい。また、本発明の培地作製用キットには、上記培地添加物が更に含まれていてもよく、さらに培地における各物質の濃度等を示した説明書を含めることができる。   The components of the kit (SCF, TPO, fatty acid-carrying albumin, basal medium, etc.) are as described above, but fatty acid-carrying albumin is contained in the kit in a form in which fatty acid and albumin are separated. Also good. Moreover, the culture medium preparation kit of the present invention may further contain the above-mentioned culture medium additive, and can further include instructions indicating the concentration of each substance in the culture medium.

また、前記キットにおいては、混合するだけで本発明の培地が作製できるよう、SCF、TPO及び脂肪酸担持アルブミンが前記所定量含まれるものであってもよい。すなわち、本発明の培地作製用キットは、「SCFと、TPOと、脂肪酸担持アルブミンと、基礎培地とを含み、前記SCF、前記TPO及び前記脂肪酸担持アルブミンの量が、前記基礎培地1mLに対して、1〜10ng、0.02〜6ng及び10〜100mgである、造血幹細胞の維持培養用培地を作製するためのキット」という態様もとり得る。なお、SCF、TPO及び脂肪酸担持アルブミンのより好適な量については、上記<造血幹細胞の培地>の記載を参照のほど。   The kit may contain the predetermined amount of SCF, TPO, and fatty acid-carrying albumin so that the medium of the present invention can be prepared simply by mixing. That is, the culture medium preparation kit of the present invention includes “SCF, TPO, fatty acid-carrying albumin, and basal medium, and the amount of the SCF, TPO, and fatty acid-carrying albumin is 1 mL of the basal medium. A mode of “a kit for preparing a culture medium for maintenance culture of hematopoietic stem cells, which is 1 to 10 ng, 0.02 to 6 ng, and 10 to 100 mg” can also be taken. For more preferable amounts of SCF, TPO and fatty acid-carrying albumin, see the description of <Hematopoietic stem cell medium> above.

また、本発明は、前記培地作製用キットを含む、造血幹細胞を維持培養するためのキットを提供する。当該キットにおいては、前述の構成品の他、上記培養器、骨髄ストローマ細胞、低酸素インキュベーター等を含めることができる、また、培養後の細胞において造血幹細胞が維持されていることを確認するための試薬を含めることもできる。当該試薬としては、造血幹細胞特異的マーカーを認識する抗体、該抗体を認識する標識された二次抗体、磁性ビーズ等が挙げられる。さらに、当該キットには、造血幹細胞を維持培養するための条件(酸素濃度)等を記載した使用説明書を含めることができる。   The present invention also provides a kit for maintaining and culturing hematopoietic stem cells, including the medium preparation kit. In the kit, in addition to the above-mentioned components, the above incubator, bone marrow stromal cell, hypoxic incubator, etc. can be included, and for confirming that hematopoietic stem cells are maintained in the cultured cells. Reagents can also be included. Examples of the reagent include an antibody that recognizes a hematopoietic stem cell-specific marker, a labeled secondary antibody that recognizes the antibody, and magnetic beads. Further, the kit can include an instruction manual describing conditions (oxygen concentration) for maintaining and culturing hematopoietic stem cells.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。先ず、本実施例にて用いた材料及び方法を、以下にて説明する。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not limited to a following example. First, materials and methods used in this example will be described below.

(マウス)
C57BL/6Jマウス(C57BL/6−Ly5.2マウス、8〜14週齢、日本SLC又は日本クレアから購入)を、全ての実験において使用した。また、日本クレアから購入したC57BL/6−Ly5.1コンジェニックマウスを、後述の造血幹細胞移植実験(競合的再構築アッセイ)におけるレシピエントマウスとして使用した。
(mouse)
C57BL / 6J mice (C57BL / 6-Ly5.2 mice, 8-14 weeks old, purchased from Japan SLC or Japan Clare) were used in all experiments. In addition, C57BL / 6-Ly5.1 congenic mice purchased from CLEA Japan were used as recipient mice in the hematopoietic stem cell transplantation experiment (competitive reconstitution assay) described below.

全てのマウスを、特定の病原体フリー(SPF)条件下で、国立国際医療研究センターの動物施設において、自由に飲食可能な環境下で飼育した。実験には、雄及び雌マウスの両方を使用した。また実験の際には、マウスは頸椎脱臼により安楽死させた。なお、動物実験は、国立国際医療研究センター動物実験委員会によって承認された上で、行なった。   All mice were housed under specific pathogen-free (SPF) conditions in an animal facility at the National Center for Global Health and Medicine in a freely drinkable environment. For experiments, both male and female mice were used. During the experiment, mice were euthanized by cervical dislocation. The animal experiment was conducted after approval by the National International Medical Research Center Animal Experiment Committee.

(マウスc−Kit陽性細胞の調製)
マウス骨髄細胞を、2本の大腿骨及び脛骨から単離した。具体的には先ず、21ゲージ針(テルモ社製)を装着した10mL注射器(テルモ社製)を用い、2体積%ウシ胎児血清(FBS)含有リン酸緩衝生理食塩水(PBS)を、大腿骨及び脛骨にフラッシュすることにより、骨髄プラグを回収した。次いで、骨髄プラグを、21ゲージ針内で出し入れすることによって細かく砕き、さらに遠心分離機(KUBOTA社製、KUBOTA 5930)による、4℃、680g、5分間の遠心分離に供した。そして、上清を取り除き、得られた細胞を、室温で5分間、緩衝液(0.17M NHCl、1mM EDTA、10mM NaHCO)に懸濁した。さらに、その2倍量の2体積%FBS含有PBSを添加し、680gで5分間、4℃で遠心分離することにより、細胞を洗浄した。次いで、その細胞を、2体積%FBS含有PBSに再懸濁し、40μmのナイロンメッシュ(BD Biosciences社製)を通して濾過した。得られた濾液を、4℃、5分間、680gの遠心分離に再び供し、骨髄細胞を回収した。
(Preparation of mouse c-Kit positive cells)
Mouse bone marrow cells were isolated from two femurs and tibia. Specifically, first, using a 10 mL syringe (manufactured by Terumo) equipped with a 21 gauge needle (manufactured by Terumo), 2% by volume fetal bovine serum (FBS) -containing phosphate buffered saline (PBS) was added to the femur. Bone marrow plugs were collected by flushing into the tibia and. Next, the bone marrow plug was finely crushed by putting it in and out of a 21 gauge needle, and further subjected to centrifugation at 4 ° C. and 680 g for 5 minutes by a centrifuge (KUBOTA 5930, manufactured by KUBOTA). Then, the supernatant was removed, and the obtained cells were suspended in a buffer solution (0.17 M NH 4 Cl, 1 mM EDTA, 10 mM NaHCO 3 ) at room temperature for 5 minutes. Further, twice the volume of 2% FBS-containing PBS was added, and the cells were washed by centrifugation at 680 g for 5 minutes at 4 ° C. The cells were then resuspended in PBS containing 2% FBS and filtered through a 40 μm nylon mesh (BD Biosciences). The obtained filtrate was again subjected to 680 g centrifugation at 4 ° C. for 5 minutes to recover bone marrow cells.

回収した骨髄細胞に、非特異的なIgGとFc受容体との結合をブロックする抗CD16/32抗体(以下「Fcブロック」とも称する。BD biosciences社製、マウス1個体あたり2μL使用)を添加し、4℃で5分間インキュベートした。続いて、抗c−Kit磁性ビーズ(Miltenyi社製)を、反応液の総容量の20体積%になるよう添加し、4℃で15分間インキュベートした。その後、2体積%FBS含有PBSで2回洗浄することにより抗体を除去した後、c−Kit+細胞を、セルソーター(Miltenyi社製、製品名:autoMACS Pro、Possel−sモード)を用いて単離した。単離した細胞を、340gの遠心分離に5分間供した後、下記フローサイトメトリー用の抗体(抗体パネル)で染色した。   An anti-CD16 / 32 antibody that blocks the binding between non-specific IgG and Fc receptor (hereinafter also referred to as “Fc block”; BD biosciences, 2 μL used per mouse) is added to the recovered bone marrow cells. Incubated at 4 ° C for 5 minutes. Subsequently, anti-c-Kit magnetic beads (manufactured by Miltenyi) were added to 20% by volume of the total volume of the reaction solution, and incubated at 4 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the antibody was removed by washing twice with PBS containing 2% by volume FBS, and then c-Kit + cells were isolated using a cell sorter (manufactured by Miltenyi, product name: autoMACS Pro, Possel-s mode). . The isolated cells were subjected to centrifugation at 340 g for 5 minutes and then stained with the following antibody for flow cytometry (antibody panel).

(マウス造血幹細胞等の調製)
前記磁気ビーズを用いたc−Kit+細胞選択の後、単離した細胞を、340gの遠心分離に5分間供し、下記抗体パネルを用い、マウス造血幹細胞及び造血前駆細胞の細胞画分を標識した。
(Preparation of mouse hematopoietic stem cells, etc.)
After selecting c-Kit + cells using the magnetic beads, the isolated cells were subjected to centrifugation at 340 g for 5 minutes, and the cell fractions of mouse hematopoietic stem cells and hematopoietic progenitor cells were labeled using the following antibody panel.

抗体パネル:分化抗原マーカー(CD4、CD8a、Gr−1、Mac−1、Ter−119、B220)−PerCP−Cy5.5、c−Kit−APC−Cy7、Sca−Cy7、CD150−PE、CD41−FITC、CD48−FITC、Flt3−APC、CD34−BV421。なお、全ての抗体は、マウス1個体あたり各0.5μL使用した。   Antibody panel: differentiation antigen markers (CD4, CD8a, Gr-1, Mac-1, Ter-119, B220) -PerCP-Cy5.5, c-Kit-APC-Cy7, Sca-Cy7, CD150-PE, CD41- FITC, CD48-FITC, Flt3-APC, CD34-BV421. All antibodies were used in an amount of 0.5 μL per mouse.

標識した細胞を、2体積%FBS及び0.1重量体積%PI含有PBS 0.5〜2mLに再懸濁し、セルソーター(製品名:FACS Aria(登録商標)II、BD Biosciences社製)に供し、ソートされた細胞を、4重量体積%BSAを含有する、後述のSF−O3、αMEM又はDMEM/F12に回収した。また、脂肪酸非存在下での培養にマウス由来の細胞を供する場合には、前記4重量体積%BSAを含む培地の代わりに、脂肪酸フリーBSAを含む培地を用い、ソートした細胞を回収した。   The labeled cells were resuspended in 0.5 to 2 mL of PBS containing 2% by volume FBS and 0.1% by volume PI, and subjected to a cell sorter (product name: FACS Aria (registered trademark) II, manufactured by BD Biosciences). Sorted cells were collected in SF-O3, αMEM or DMEM / F12 described later, containing 4% by volume BSA. In addition, when the mouse-derived cells were subjected to the culture in the absence of fatty acid, the sorted cells were collected using a medium containing fatty acid-free BSA instead of the medium containing 4% by weight BSA.

なお、このソーティングにおいて、マウス造血幹細胞は、CD150+CD41−CD48−CD34−Flt3−LSK細胞、CD150+CD41−CD48−LSK細胞、又は、CD150+CD48−LSK細胞として定義した。また、MPP1(CD150−CD41−CD48−Flt3−LSK)、MPP2(CD150+CD41/CD48+Flt3−LSK)、MPP3(CD150−CD41/CD48+Flt3−LSK)及びMPP4(Flt3+LSK)を、多能性前駆細胞(MPP)分画として定義した。   In this sorting, mouse hematopoietic stem cells were defined as CD150 + CD41-CD48-CD34-Flt3-LSK cells, CD150 + CD41-CD48-LSK cells, or CD150 + CD48-LSK cells. In addition, MPP1 (CD150-CD41-CD48-Flt3-LSK), MPP2 (CD150 + CD41 / CD48 + Flt3-LSK), MPP3 (CD150-CD41 / CD48 + Flt3-LSK) and MPP4 (Flt3 + LSK) are divided into pluripotent progenitor cells (MPP). Defined as a stroke.

(ヒト造血幹細胞等の調製)
ヒトCD34+骨髄細胞をLonza社から購入し、使用するまで液体窒素中で保存した。実験に際しては先ず、バイアル中の凍結細胞を37℃の水浴中で解凍し、15mLチューブに移した。次いで、10体積%ウシ胎児血清(FBS:Biowest若しくはThermo Fisher Scientific社より購入)及び2U/mL DNアーゼI(Sigma Aldrich社製)を含有する培地(SF−O3(エーディア社製)、αMEM(Thermo Fisher Scientific社製)又はDMEM/Ham’s F12(ナカライテスク社製))を、ゆっくりと解凍した細胞に加え、穏やかに混ぜながらチューブを満たした。解凍し得られた細胞懸濁液を、室温で遠心分離機(TOMY社製、製品名:Ex−125)による15分間200gの遠心分離に供した。次いで、上清を吸引し、前記培地を用いた遠心分離による洗浄工程をもう一度繰り返した。
(Preparation of human hematopoietic stem cells, etc.)
Human CD34 + bone marrow cells were purchased from Lonza and stored in liquid nitrogen until used. In the experiment, first, frozen cells in the vial were thawed in a 37 ° C. water bath and transferred to a 15 mL tube. Subsequently, a medium (SF-O3 (manufactured by Aedia)), αMEM (Thermo) containing 10% by volume fetal bovine serum (FBS: purchased from Biowest or Thermo Fisher Scientific) and 2 U / mL DNase I (manufactured by Sigma Aldrich). Fisher Scientific) or DMEM / Ham's F12 (Nacalai Tesque)) was slowly added to the thawed cells and the tubes were filled with gentle mixing. The cell suspension obtained by thawing was subjected to centrifugation at 200 g for 15 minutes with a centrifuge (product name: Ex-125, manufactured by TOMY) at room temperature. Next, the supernatant was aspirated and the washing step by centrifugation using the medium was repeated once more.

次に、洗浄後上清を取り除いた細胞に、抗体カクテル(50μLのリン酸緩衝生理食塩水(PBS:ナカライテスク社製)、2体積%FBS及び下記各抗体)を加え、氷上で30分間維持した。細胞を、2体積%FBS含有PBSで1回洗浄し、0.1重量体積%PI及び2体積%FBSを含有するPBS中に再懸濁した。
抗CD34−FITC(BD Biosciences社製) 10μL
抗CD38−PerCP−Cy5.5(BD Biosciences社製) 2μL
抗CD90−PE−Cy7(BD Biosciences社製) 5μL
抗CD45RA−PE(BD Biosciences社製) 10μL。
Next, an antibody cocktail (50 μL of phosphate buffered saline (PBS: manufactured by Nacalai Tesque), 2% by volume FBS and each of the following antibodies) is added to the cells from which the supernatant has been removed after washing, and maintained on ice for 30 minutes. did. Cells were washed once with PBS containing 2% by volume FBS and resuspended in PBS containing 0.1% by volume PI and 2% by volume FBS.
Anti-CD34-FITC (BD Biosciences) 10 μL
Anti-CD38-PerCP-Cy5.5 (BD Biosciences) 2 μL
Anti-CD90-PE-Cy7 (BD Biosciences) 5 μL
10 μL of anti-CD45RA-PE (BD Biosciences).

そして、前記抗体にて標識した細胞を、セルソーター(FACS Aria)に供し、ソートされた細胞を、4重量体積% BSA(Sigma Aldrich社製)及び55μM 2−ME(Life Technologies社製)を含有する、SF−O3又はαMEMに回収した。また、脂肪酸非存在下での培養に供する場合には、上記マウス由来のそれとは異なり、ヒト由来の細胞は、脂肪酸フリーBSAを用いた培養では生存率が低くなるため、この場合もソートした細胞を、前記4重量体積%BSAを含む培地に回収した。   The cells labeled with the antibody are subjected to a cell sorter (FACS Aria), and the sorted cells contain 4 wt% BSA (manufactured by Sigma Aldrich) and 55 μM 2-ME (manufactured by Life Technologies). , Recovered in SF-O3 or αMEM. In addition, when subjected to culture in the absence of fatty acid, unlike cells derived from the above-mentioned mice, human-derived cells have a lower survival rate when cultured using fatty acid-free BSA. Was recovered in a medium containing the 4 wt% BSA.

なお、このソーティングにおいて、ヒト造血幹細胞を、CD34+CD38−CD90+CD45RA−細胞と定義した。   In this sorting, human hematopoietic stem cells were defined as CD34 + CD38-CD90 + CD45RA- cells.

(培地)
細胞培養には、SF−O3培地、αMEM又はDMEM/F12培地を用いた。SF−O3培地の調製においては先ず、SF−O3基礎培地(エーディア社製)に対して、同製造元より提供されたサプリメント、及び最終濃度が0.1重量体積%になるようにウシ血清アルブミン(BSA:エーディア社製又はSigma Aldrich社製)を添加した。更に、二酸化炭素を吹き込み十分に酸性化した後、0.22μmフィルターを通して4℃に保存したものを、SF−O3培地として使用した。
(Culture medium)
For cell culture, SF-O3 medium, αMEM or DMEM / F12 medium was used. In the preparation of SF-O3 medium, first, the supplement provided by the same manufacturer and bovine serum albumin (with a final concentration of 0.1 wt. BSA: manufactured by Eadia or Sigma Aldrich) was added. Furthermore, after carbon dioxide was blown in and sufficiently acidified, what was preserve | saved at 4 degreeC through the 0.22 micrometer filter was used as SF-O3 culture medium.

なお、SF−O3基礎培地は、シチジン、グルタチオン、パラアミノ安息香酸及びコレステロールを添加したRPMI1640と、ダルベッコMEM(DMEM)と、Ham’s F−12培地とを、2:1:1の比率で混合した培地である。   The SF-O3 basal medium was prepared by mixing RPMI 1640 supplemented with cytidine, glutathione, paraaminobenzoic acid and cholesterol, Dulbecco's MEM (DMEM), and Ham's F-12 medium at a ratio of 2: 1: 1. Medium.

また、SF−O3基礎培地には、組換えヒトインスリン、組換えヒトトランスフェリン、亜セレン酸ナトリウム、エタノールアミン、HEPES及び2.2g/Lの重炭酸ナトリウムを、前記サプリメントとして添加した。   In addition, recombinant human insulin, recombinant human transferrin, sodium selenite, ethanolamine, HEPES and 2.2 g / L sodium bicarbonate were added to the SF-O3 basal medium as the supplement.

BSA結晶(Sigma Aldrich社製)又は脂肪酸フリーBSA(Sigma Aldrich社製)を、各実験における指示濃度になるよう、培地に直接溶解し、0.22μmフィルターを用いて濾過した。なお、濾過前には、最終濃度55μMとなるように、2−メルカプトエタノール(2−ME:Life Technologies社製)も添加した。また、濾過後には、各実験における指示濃度になるよう、SCF(Peprotech)、TPO(Peprotech)、水溶化脂肪酸及びコレステロールからなる製剤(Thermo Fisher Scientific社製、製品名:250x コレステロール脂質濃縮物)を、前記培地に添加した。   BSA crystals (manufactured by Sigma Aldrich) or fatty acid-free BSA (manufactured by Sigma Aldrich) were directly dissolved in the medium to the indicated concentration in each experiment and filtered using a 0.22 μm filter. Before filtration, 2-mercaptoethanol (2-ME: manufactured by Life Technologies) was also added so as to have a final concentration of 55 μM. In addition, after filtration, a preparation composed of SCF (Peprotech), TPO (Peprotech), water-soluble fatty acid and cholesterol (product name: 250 × cholesterol lipid concentrate, manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.) is used so as to obtain the indicated concentration in each experiment. Added to the medium.

SF−O3以外の培地(αMEM又はDMEM/F12培地)については、前記濾過前に、場合によって各実験における指示濃度になるよう、ヒト組換えインスリン(ナカライテスク社製)を添加し、また最終濃度が55μMとなるように、2−MEを添加した。   For media other than SF-O3 (αMEM or DMEM / F12 media), human recombinant insulin (manufactured by Nacalai Tesque) was added to the indicated concentration in each experiment before the filtration, and the final concentration 2-ME was added so that it might become 55 micromol.

(細胞培養)
上記のとおりにして調製したマウス又はヒト由来の造血幹細胞を、340g、5分間の遠心分離に供し、上清を捨てた。そして、前記にて調製した培地を、(1ウェルあたりの細胞数)/10μLの濃度になるよう添加し、得られた細胞懸濁液10μLを、8ウェルピペットで、200μLの培地を各ウェルに事前に添加した96ウェルプレートに、分注した。
(Cell culture)
Mouse or human-derived hematopoietic stem cells prepared as described above were subjected to centrifugation at 340 g for 5 minutes, and the supernatant was discarded. Then, the medium prepared above is added to a concentration of (number of cells per well) / 10 μL, and 10 μL of the obtained cell suspension is added to each well with an 8-well pipette and 200 μL of the medium to each well. Dispense into pre-added 96 well plates.

培養条件は、加湿インキュベーター中、37℃で1体積%O及び5体積%CO(低酸素インキュベーター APM−30DR:アステックを使用して調整)、又は、20体積%O及び5体積%CO(SCI−165D:アステックを使用して調整)のいずれかとした。 Culture conditions are 1% by volume O 2 and 5% by volume CO 2 at 37 ° C. in a humidified incubator (low oxygen incubator APM-30DR: adjusted using Astech) or 20% by volume O 2 and 5% by volume CO 2. 2 (SCI-165D: adjusted using ASTEC).

なお、7日間培養の場合、培養期間中の培地交換は行なわなかった。しかしながら、より長期間(すなわち、11日間〜31日間)の培養では、培地の半量交換を週に2回(3〜5日ごとに)行った。   In the case of 7-day culture, the medium was not changed during the culture period. However, for longer periods of culture (ie, 11-31 days), half the medium was changed twice a week (every 3-5 days).

(造血幹細胞の移植)
上記のとおりに調製したC57BL/6−Ly5.2マウス由来の造血幹細胞(CD150+CD41−CD48−CD34−Flt3−LSK)又はそれを所定の条件にて培養した細胞(培養造血幹細胞由来の細胞)を、コンペティター(4×10個のC57BL/6−Ly5.1マウス由来骨髄細胞)と共に、致死量(9.5Gy)の放射線を照射したC57BL/6−Ly5.1マウスの眼窩静脈叢に移植した。
(Transplantation of hematopoietic stem cells)
C57BL / 6-Ly5.2 mouse-derived hematopoietic stem cells (CD150 + CD41-CD48-CD34-Flt3-LSK) prepared as described above or cells cultured under predetermined conditions (cultured hematopoietic stem cell-derived cells), A competitor (4 × 10 5 C57BL / 6-Ly5.1 mouse bone marrow cells) was transplanted into the orbital venous plexus of C57BL / 6-Ly5.1 mice irradiated with a lethal dose (9.5 Gy) of radiation.

放射線照射は、MBR−1520R−3(Hitachi Power Solutions)を用いて行なった(125kV 10mA、0.5mm Al、0.2mm Cuフィルターを使用)。また、眼窩静脈叢への移植は、27ゲージ針付き1mLシリンジ(テルモ社製)を使用して行なった。   Irradiation was performed using MBR-1520R-3 (Hitachi Power Solutions) (using 125 kV 10 mA, 0.5 mm Al, 0.2 mm Cu filter). Transplantation into the orbital venous plexus was performed using a 1 mL syringe with a 27 gauge needle (manufactured by Terumo).

造血幹細胞を移植してから、1、2、3及び4カ月後に、末梢血を採取し、ドナー由来細胞の割合及びそれらの分化状態を、MACS Quant(Miltenyi社製)により決定した。   1, 2, 3 and 4 months after transplantation of hematopoietic stem cells, peripheral blood was collected, and the proportion of donor-derived cells and their differentiation state were determined by MACS Quant (Miltenyi).

具体的には、末梢血40〜80μLを、眼窩静脈叢からガラスキャピラリーを用いて採取し、1mLのヘパリン含有PBSに懸濁した。得られた血液懸濁液を、340gで3分間遠心分離した後、上清を捨て、1.2重量体積%デキストラン(200kDa、ナカライテスク社製)含有PBS 1mLに再懸濁した後、室温で45分間インキュベートし、大部分の赤血球をチューブの底に沈殿させた。その上清を、340gの遠心分離に3分間供し、得られたペレットを0.17M NHCl溶液に再懸濁し、細胞懸濁液が透明になるまで、残存赤血球を5〜10分間かけて溶解させた。再度遠心分離に供し、得られた細胞を、Fcブロック0.3μL及び2体積%FBSを含むPBS 50μLに再懸濁した。 Specifically, 40-80 μL of peripheral blood was collected from the orbital venous plexus using a glass capillary and suspended in 1 mL of heparin-containing PBS. After centrifuging the obtained blood suspension at 340 g for 3 minutes, the supernatant was discarded and resuspended in 1 mL of PBS containing 1.2 wt% dextran (200 kDa, manufactured by Nacalai Tesque), and then at room temperature. Incubate for 45 minutes to allow most of the red blood cells to settle to the bottom of the tube. The supernatant is subjected to 340 g centrifugation for 3 minutes, and the resulting pellet is resuspended in 0.17 M NH 4 Cl solution and the remaining red blood cells are allowed to flow for 5-10 minutes until the cell suspension becomes clear. Dissolved. Centrifugation was performed again, and the obtained cells were resuspended in 50 μL of PBS containing 0.3 μL of Fc block and 2% by volume FBS.

次に、下記抗体を用いた表面抗原染色を施した後、MACS Quantによる解析に供した。
表面抗原染色に用いた抗体:Gr−1−PE−Cy7、Mac−1−PE−Cy7、B220−APC、CD4−PerCP−Cy5.5、CD8a−PerCP−Cy5.5、CD45.1−PE、CD45.2−FITC。全ての抗体は、1サンプルあたり0.3μL使用した。
Next, after surface antigen staining using the following antibody, it was subjected to analysis by MACS Quant.
Antibodies used for surface antigen staining: Gr-1-PE-Cy7, Mac-1-PE-Cy7, B220-APC, CD4-PerCP-Cy5.5, CD8a-PerCP-Cy5.5, CD45.1-PE, CD45.2-FITC. All antibodies used 0.3 μL per sample.

なお、ドナー由来の細胞は、Ly5.2(CD45.2)+Ly5.1(CD45.1)−細胞であり、コンペティター又はレシピエントに由来する細胞は、Ly5.2(CD45.2)−Ly5.1(CD45.1)+細胞である。また、ミエロイド、B細胞、T細胞は、それぞれ、Gr−1+又はMac−1+細胞、B220+細胞、CD4+又はCD8a+細胞として同定した。   The donor-derived cells are Ly5.2 (CD45.2) + Ly5.1 (CD45.1) − cells, and the cells derived from competitors or recipients are Ly5.2 (CD45.2) −Ly5.2. 1 (CD45.1) + cells. In addition, myeloid, B cell, and T cell were identified as Gr-1 + or Mac-1 + cell, B220 + cell, CD4 + or CD8a + cell, respectively.

そして、得られたデータに基づき、ドナー由来細胞の頻度(%)を以下のように算出した:
ドナー由来細胞の頻度(%)=ドナー由来細胞(%)/[ドナー由来細胞(%)+コンペティター及びレシピエント由来の細胞(%)]×100。
Based on the data obtained, the frequency (%) of donor-derived cells was calculated as follows:
Frequency of donor-derived cells (%) = donor-derived cells (%) / [donor-derived cells (%) + competer and recipient-derived cells (%)] × 100.

また、総細胞キメリズムとして、単核球におけるLy5.2−Ly5.1+細胞の頻度に対するドナー由来のLy5.2+Ly5.1−細胞の頻度を算出した。   In addition, as the total cell chimerism, the frequency of donor-derived Ly5.2 + Ly5.1-cells relative to the frequency of Ly5.2-Ly5.1 + cells in mononuclear cells was calculated.

また、前記造血幹細胞の移植(1次移植)をしてから4カ月後に、二次移植を実施した。具体的には、一次移植4カ月後のレシピエントマウスから、前記(マウスc−Kit陽性細胞の調製)に記載の方法により骨髄細胞を採取した。自動細胞カウンターTC10(BioRad社製)を用いて骨髄細胞の細胞数をカウントした後、各レシピエントから調製した細胞懸濁液全量の20〜30%をプールした。   Further, secondary transplantation was performed 4 months after the transplantation of the hematopoietic stem cells (primary transplantation). Specifically, bone marrow cells were collected from recipient mice 4 months after primary transplantation by the method described above (Preparation of mouse c-Kit positive cells). After counting the number of bone marrow cells using an automatic cell counter TC10 (manufactured by BioRad), 20 to 30% of the total cell suspension prepared from each recipient was pooled.

また、各レシピエントあたり、2×10の骨髄細胞を、SF−O3培地(0.1%重量体積BSA含有)200μLに懸濁した。そして、このようにして調製した細胞懸濁液(200μL/レシピエント)を、前記一次移植同様に、放射線照射C57BL/6−Ly5.1マウスの眼窩静脈叢に注射し、移植した。 In addition, 2 × 10 6 bone marrow cells were suspended in 200 μL of SF-O3 medium (containing 0.1% weight volume BSA) for each recipient. The cell suspension (200 μL / recipient) thus prepared was injected into the orbital venous plexus of irradiated C57BL / 6-Ly5.1 mice in the same manner as the primary transplantation, and transplanted.

(脂肪酸等のBSAへの担持処理)
脂肪酸ナトリウム塩(パルミチン酸塩、オレイン酸塩、リノール酸塩、ステアリン酸塩、いずれも東京化成工業株式会社製)、コレステロール(東京化成工業株式会社製)、又はそれらを組み合わせたものを、それぞれガラスチューブ内で、4〜20mg/mL又は4mg/mLの濃度になるよう、メタノール(Wako社製)に溶解した。
(Treatment treatment of fatty acid, etc. on BSA)
Fatty acid sodium salt (palmitate, oleate, linoleate, stearate, all manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), cholesterol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), or a combination of these, glass It melt | dissolved in methanol (made by Wako) so that it might become a density | concentration of 4-20 mg / mL or 4 mg / mL within a tube.

このようにして調製した脂肪酸塩及び/又はコレステロールの溶液は、電動ピペットを用い、空気を吹き付けて、前記ガラスチューブ内で乾燥させた後、50℃の水浴上でメタノールが完全に蒸発するまで(5〜10分間)加熱した。次いで、4重量体積%脂肪酸フリーBSA又はBSA結晶(共に、Sigma Aldrich社製)を含む培地を、ガラスチューブに直接添加し、脂肪酸塩及びコレステロールが溶解するまで超音波処理した。そして、0.22μmフィルター(Millipore社製)を用いた濾過に供した。なお、上記(培地)にて記載したように、SF−O3培地を用いる場合には、2−MEを濾過直前に加えた。また、その他の培地を用いる場合には、必要に応じ、インスリンを濾過直前に加えた。   The fatty acid salt and / or cholesterol solution thus prepared was blown with air using an electric pipette, dried in the glass tube, and then methanol was completely evaporated on a 50 ° C. water bath ( Heated (5-10 minutes). Next, a medium containing 4 wt% fatty acid-free BSA or BSA crystals (both from Sigma Aldrich) was added directly to the glass tube and sonicated until the fatty acid salt and cholesterol were dissolved. Then, it was subjected to filtration using a 0.22 μm filter (Millipore). In addition, as described in the above (medium), when using SF-O3 culture medium, 2-ME was added just before filtration. Moreover, when using other culture media, insulin was added just before filtration as needed.

(EdU取り込みアッセイ)
造血幹細胞を、後述の各条件下で16時間培養し、10mMのEdUを最終濃度10μMとなるように培地に加え、37℃で2時間インキュベートした。そして、細胞を、Click−iT EdU Alexa Fluor 647フローサイトメトリーアッセイキット(Thermo Fisher Scientific社製)を用い、分析した。また、細胞内EdUを検出するため、固定・膜透過処理し、MACS Quant(Miltenyi Biotec社製)を用い、分析した。
(EdU incorporation assay)
Hematopoietic stem cells were cultured for 16 hours under the conditions described below, 10 mM EdU was added to the medium to a final concentration of 10 μM, and incubated at 37 ° C. for 2 hours. The cells were then analyzed using the Click-iT EdU Alexa Fluor 647 flow cytometry assay kit (Thermo Fisher Scientific). Moreover, in order to detect intracellular EdU, it fixed and membrane permeabilized and analyzed using MACS Quant (made by Miltenyi Biotec).

(MACS Quantによる培養細胞の分析)
上記(細胞培養)の記載のとおりに造血幹細胞を播種した96ウェルプレートの各ウェルから、培地を170μLまで吸引し、続いて下記抗体カクテルを添加し、4℃で30分間インキュベーションした。
(Analysis of cultured cells by MACS Quant)
From each well of a 96-well plate seeded with hematopoietic stem cells as described above (cell culture), the medium was aspirated to 170 μL, followed by addition of the following antibody cocktail and incubation at 4 ° C. for 30 minutes.

マウス由来の細胞を対象とした実験では、分化抗原マーカー(CD4、CD8a、Gr−1、Mac−1、B220、Ter−119)−PerCP−Cy5.5、抗c−Kit−APC−Cy7、抗Sca−1−PE−Cy7、抗CD150−PE、抗CD48−FITC及び抗CD41−APCからなる抗体カクテルを用いた。なお、全ての抗体は、0.1μL/ウェルとなるよう、プレートに添加した。   In experiments targeting mice-derived cells, differentiation antigen markers (CD4, CD8a, Gr-1, Mac-1, B220, Ter-119) -PerCP-Cy5.5, anti-c-Kit-APC-Cy7, anti- An antibody cocktail consisting of Sca-1-PE-Cy7, anti-CD150-PE, anti-CD48-FITC and anti-CD41-APC was used. All antibodies were added to the plate so as to be 0.1 μL / well.

ヒト由来の細胞を対象とした実験では、抗CD34−FITC(0.1μL/ウェル)、抗CD38−PerCP−Cy5.5(0.1μL/ウェル)、抗CD90−PE−Cy7(0.25μL/ウェル)及び抗CD45RA−PE(0.5μL/ウェル)からなる抗体カクテルを用いた。   In experiments involving human-derived cells, anti-CD34-FITC (0.1 μL / well), anti-CD38-PerCP-Cy5.5 (0.1 μL / well), anti-CD90-PE-Cy7 (0.25 μL / well) Well) and anti-CD45RA-PE (0.5 μL / well) antibody cocktail was used.

インキュベーション(前記抗体による染色)後、100μLの2体積%FBS含有PBSを各ウェルに添加し、加速Low及び減速度Medium、400g、4℃での遠心分離に、5分間供した。その後、100μLの上清を吸引し、2体積%FBS、0.1重量体積%PI及び0.25体積%Flow−Check Fluorespheres(Beckman Coulter)含有PBS 200μLを、各ウェルに添加し、細胞を懸濁させた。   After incubation (staining with the antibody), 100 μL of 2% FBS-containing PBS was added to each well and subjected to centrifugation at Accelerated Low and Decelerated Medium, 400 g, 4 ° C. for 5 minutes. Thereafter, 100 μL of the supernatant was aspirated, 200 μL of PBS containing 2% by volume FBS, 0.1% by volume PI and 0.25% by volume Flow-Check Fluorespheres (Beckman Coulter) was added to each well, and the cells were suspended. Made cloudy.

MACS QuantのFastモードで、細胞懸濁液を採取し、100μL(大コロニー)又は150−170μL(小コロニー)を吸引・分析した。データはFCSファイルとしてエクスポートし、FlowJoソフトウェアを使用して解析した。細胞数はFlow−Check(約1000/μL)のビーズ数で補正した。巨核球は、高い前方散乱及び側方散乱、並びに高いCD150及びCD41発現を有する細胞として定義した。   In the Fast mode of MACS Quant, the cell suspension was collected, and 100 μL (large colony) or 150-170 μL (small colony) was aspirated and analyzed. Data was exported as FCS file and analyzed using FlowJo software. The number of cells was corrected by the number of beads of Flow-Check (about 1000 / μL). Megakaryocytes were defined as cells with high forward and side scatter and high CD150 and CD41 expression.

(cDNAマイクロアレイ解析)
先ず、上記(マウスc−Kit陽性細胞の調製)及び(マウス造血幹細胞等の調製)に記載の方法に沿って、マウス10匹の骨髄から造血幹細胞(CD150+CD41−CD48−CD34−Flt3−LSK細胞)を単離し、SF−O3培地にプールした。
(CDNA microarray analysis)
First, according to the method described in (Preparation of mouse c-Kit positive cells) and (Preparation of mouse hematopoietic stem cells and the like), hematopoietic stem cells (CD150 + CD41-CD48-CD34-Flt3-LSK cells) from the bone marrow of 10 mice. Were isolated and pooled in SF-O3 medium.

プールした造血幹細胞を2等分し、半分はRLT緩衝液(0.75μL 2−ME含有)75μLに溶解し、新鮮造血幹細胞試料として、下記マイクロアレイ解析等に供した。残り半分は、図13に示す条件にて7日間の培養を行った後、340gで5分間4℃で遠心分離して培養細胞を回収し、75μL RLT緩衝液(0.75μL 2−ME含有)75μLに溶解し、培養後の造血幹細胞試料として、下記マイクロアレイ解析等に供した。   The pooled hematopoietic stem cells were divided into two equal parts, and half were dissolved in 75 μL of RLT buffer (containing 0.75 μL 2-ME) and subjected to the following microarray analysis and the like as fresh hematopoietic stem cell samples. The remaining half was cultured for 7 days under the conditions shown in FIG. 13, and then centrifuged at 340 g for 5 minutes at 4 ° C. to recover the cultured cells. 75 μL RLT buffer (containing 0.75 μL 2-ME) It melt | dissolved in 75 microliters and used for the following microarray analysis etc. as a hematopoietic stem cell sample after culture | cultivation.

そして、このようにして調製した各造血幹細胞試料からの、RNA抽出、cDNA合成、マイクロアレイ解析及びデータ正規化(データの読み込み及び標準化)は、DNAチップ研究所に委託して行なってもらった。   Then, RNA extraction, cDNA synthesis, microarray analysis and data normalization (data reading and standardization) from each hematopoietic stem cell sample prepared in this way were commissioned to the DNA chip laboratory.

具体的には、前記造血幹細胞試料から、RNeasy micro(QIAGEN社製)を用い、RNAを抽出した。WT−Ovation Pico RNA増幅システム(NuGen社製)を用い、2ngの前記抽出RNAからcDNAを合成し、増幅した。増幅したcDNAをGenomic DNA Enzymatic Labeling Kit(Agilent社製)を用いて標識し、続いて、Gene Expression Hybridization Kit(Agilent社製)及びGene Expression Wash Pack(Agilent社製)を使用して、標識したcDNAを、Gene chip Mouse 8x60k(Agilent社製)にハイブリダイゼーションした。   Specifically, RNA was extracted from the hematopoietic stem cell sample using RNeasy micro (QIAGEN). Using a WT-Ovation Pico RNA amplification system (manufactured by NuGen), cDNA was synthesized from 2 ng of the extracted RNA and amplified. The amplified cDNA was labeled with Genomic DNA Enzymatic Labeling Kit (manufactured by Agilent), followed by Gene Expression Hybridization Kit (manufactured by Agilent) and Gene Express Wash Pack (manufactured by Agilent). Was hybridized with Gene chip Mouse 8 × 60k (manufactured by Agilent).

ハイブリダイズした遺伝子チップを、DNA MicroArray Scanner(Agilent社製)を用いてスキャンした。スキャンした画像は、Feature Extraction Ver.9.5.3(Agilent社製)で解析した。   The hybridized gene chip was scanned using DNA MicroArray Scanner (manufactured by Agilent). The scanned image was recorded on Feature Extraction Ver. Analysis was performed with 9.5.3 (manufactured by Agilent).

さらに、GeneSpringソフトウェア(Agilent社製)を用いて正規化を行った。具体的には、生データを最初にlog2スケールに変換し、発現レベル1.0未満を1.0に設定した。そして、75パーセンタイルシフトアルゴリズムでサンプル間の遺伝子発現レベルを標準化した。   Furthermore, normalization was performed using GeneSpring software (manufactured by Agilent). Specifically, the raw data was first converted to the log2 scale and the expression level less than 1.0 was set to 1.0. And the gene expression level between samples was standardized by 75th percentile shift algorithm.

また、標準化した発現データを、遺伝子名アノテーションによって散布図にして可視化した。当該可視化は、Rソフトウェアのggplot2パッケージを用いて行った。その結果、遺伝子発現レベル>1.5のlog2倍の差異を有する遺伝子は、濃い青色で着色することによって強調され、目的の遺伝子(すなわち、脂肪酸関連遺伝子)は赤色で着色された。「検出されなかった」フラグを有する遺伝子は、散布図から除去された。   In addition, the standardized expression data was visualized as a scatter plot by gene name annotation. The visualization was performed using the R software ggplot2 package. As a result, genes with a log doubling difference of gene expression level> 1.5 were highlighted by coloring in dark blue, and the genes of interest (ie fatty acid related genes) were colored in red. Genes with the “not detected” flag were removed from the scatter plot.

(遺伝子セットエンリッチメント解析:GSEA)
前記のとおり標準化した発現データを、GSEA v2.0.13ソフトウェア(Broad Institute)を用いて評価した。遺伝子セットは、GSEAウェブサイト(http://www.broadinstitute.org/gsea/msigdb/index.jsp)で配布されているMolecular Signatures Database v4.0から入手した。順列の数は1000に設定した。名目上のp値が0.05未満であり、誤発見率q値<0.25である遺伝子セットを統計的に有意と見なした。
(Gene set enrichment analysis: GSEA)
Expression data normalized as described above was evaluated using GSEA v2.0.13 software (Broad Institute). The gene set was obtained from Molecular Signatures Database v4.0 distributed on the GSEA website (http://www.roadinstate.org/gsea/msgigb/index.jsp). The number of permutations was set to 1000. Gene sets with a nominal p value of less than 0.05 and a false discovery rate q value <0.25 were considered statistically significant.

(サイトカイン応答の2D及び3Dプロットの作成)
様々なサイトカイン濃度にて培養した後の細胞数を、FCSファイルにエクスポートした後、Rソフトウェアを用いてデータを平滑化した。局所回帰は、loess関数を使用して、多項式表面をデータ点に適合させた。パラメータはdegree=2、及びspan=0.25に設定した。X軸、Y軸を7×7行列から61×61行列に拡張し、predict関数を用いてデータ予測を行った。データが対数スケール(すなわち、総細胞数及び巨核球数)である場合、対数変換後のデータが正になるように測定データに1を加えた。全てのデータから、ggplot2パッケージを用いて2D等高線プロットが生成され、rglパッケージを使用して3Dプロットが生成された。
(Creation of 2D and 3D plots of cytokine responses)
After the number of cells after culturing at various cytokine concentrations was exported to an FCS file, the data was smoothed using R software. Local regression fits a polynomial surface to data points using the loess function. The parameters were set to degree = 2 and span = 0.25. The X-axis and Y-axis were expanded from a 7 × 7 matrix to a 61 × 61 matrix, and data prediction was performed using a predict function. When the data was on a logarithmic scale (ie, total cell number and megakaryocyte count), 1 was added to the measurement data so that the data after logarithmic conversion was positive. From all data, 2D contour plots were generated using the ggplot2 package and 3D plots were generated using the rgl package.

(統計解析)
他に記載がない限り、データは平均±標準偏差として示す。多重比較検定をする場合、RソフトウェアのTukeyHSD関数によるTukeyの多重比較検定、anova関数による一元配置分散分析(1−way ANOVA)又は二元配置分散分析(2−way ANOVA)によって、統計的有意性を決定した。2群の比較では対応のない両側スチューデントのt検定を使用した。誤発見率(FDR)は、Bioconductor(http://www.bioconductor.org)のqvalueパッケージのqvalue関数を使用して算出した。
(Statistical analysis)
Data are presented as mean ± standard deviation unless otherwise noted. When performing multiple comparison test, statistical significance is obtained by Tukey's multiple comparison test using the Tukey HSD function of R software, one-way analysis of variance (1-way ANOVA) or two-way analysis of variance (2-way ANOVA) using an anova function. It was determined. An unpaired two-tailed Student's t-test was used in the comparison of the two groups. The false discovery rate (FDR) was calculated using the qvalue function of the qvalue package of Bioconductor (http://www.bioconductor.org).

次に、上記材料及び方法を用いて行なった実験の結果を、以下に示す。   Next, the results of experiments conducted using the above materials and methods are shown below.

<実施例1> マウス由来造血幹細胞を維持するための培養条件(酸素、SCF及びTPOの濃度)についての検討
造血幹細胞は、骨髄環境中において低酸素環境下にあり、また静止期を維持した状態で未分化性を保っている。さらに、造血幹細胞の維持には、幹細胞因子(SCF)及びトロンボポエチン(TPO)が必須因子であることも知られている。
<Example 1> Examination of culture conditions (oxygen, SCF and TPO concentrations) for maintaining mouse-derived hematopoietic stem cells Hematopoietic stem cells are in a hypoxic environment in a bone marrow environment and are maintained in a stationary phase It remains undifferentiated. Furthermore, it is also known that stem cell factor (SCF) and thrombopoietin (TPO) are essential factors for maintaining hematopoietic stem cells.

そこで、造血幹細胞の静止期及び未分化性の維持を可能とする条件を、培養下でも再現すべく、酸素濃度、並びにSCF及びTPOの濃度について、先ずは検討した。   Thus, in order to reproduce the conditions that allow the hematopoietic stem cells to remain stationary and undifferentiated even in culture, the oxygen concentration and the concentrations of SCF and TPO were first examined.

具体的には、条件を単純化するため、SCFとTPOのみを、サイトカインとして、培地に添加することにした。そして、SCFとTPOの至適条件を定めるため、BSA4重量体積%を含むSF−O3培地で、低酸素条件(1体積%酸素)又は高酸素条件(20体積%酸素、大気濃度)下で造血幹細胞を7日間にわたって培養し、総細胞数(図1)、巨核球数(図2)、総細胞数に対する造血幹細胞分画の割合(図3)及び未分化細胞分画(LSK分画)における、各分化段階の細胞数(図4)をMACS Quantにより測定した。   Specifically, in order to simplify the conditions, only SCF and TPO were added to the medium as cytokines. Then, in order to determine the optimum conditions for SCF and TPO, hematopoiesis under low oxygen conditions (1 vol% oxygen) or high oxygen conditions (20 vol% oxygen, atmospheric concentration) in SF-O3 medium containing 4 wt% BSA. Stem cells are cultured for 7 days, in total cell count (Fig. 1), megakaryocyte count (Fig. 2), ratio of hematopoietic stem cell fraction to total cell count (Fig. 3) and undifferentiated cell fraction (LSK fraction) The number of cells at each differentiation stage (FIG. 4) was measured by MACS Quant.

その結果、図1に示すとおり、総細胞数は、SCF及びTPOの添加濃度のいずれに対しても比例して増加した。Blood.1993年10月1日;82(7):2031〜2037ページにて報告されているとおり、低酸素条件の方が細胞数は少なかった。また、図2に示すとおり、巨核球については、低酸素条件下、TPOの濃度に強く依存する一方、高酸素条件ではSCF及びTPOの濃度に依存して細胞数が増加した。一方、図3に示すとおり、造血幹細胞の割合は、SCF及びTPO濃度が低いほうが高く、さらに低酸素条件の方が造血幹細胞の割合は高かった。さらに、LSK分画の細胞数をみると、図4に示すとおり、高酸素条件では低酸素条件に比して分化細胞(CD150+CD48+LSK細胞及びCD150−CD48+細胞)の細胞数が著増しており、前記Blood.1993年に記載のとおり、造血幹細胞は、低酸素条件でより未分化に維持されることが確認された。   As a result, as shown in FIG. 1, the total cell number increased in proportion to both the SCF and TPO addition concentrations. Blood. 1993 Oct 1; 82 (7): 2031-2037, there were fewer cells under hypoxic conditions. In addition, as shown in FIG. 2, for megakaryocytes, the number of cells increased depending on the concentration of SCF and TPO under high oxygen conditions while strongly dependent on the concentration of TPO under low oxygen conditions. On the other hand, as shown in FIG. 3, the ratio of hematopoietic stem cells was higher when the SCF and TPO concentrations were lower, and the ratio of hematopoietic stem cells was higher under hypoxic conditions. Furthermore, looking at the number of cells in the LSK fraction, as shown in FIG. 4, the number of differentiated cells (CD150 + CD48 + LSK cells and CD150-CD48 + cells) is significantly increased under high oxygen conditions as compared with hypoxic conditions, Blood. As described in 1993, it was confirmed that hematopoietic stem cells are maintained more undifferentiated under hypoxic conditions.

また、図3に示すように、造血幹細胞は、TPO濃度を0〜0.5ng/mLとする培養条件下では、SCFの濃度が3ng/mL以下となると細胞数が減少したことから、TPO濃度が低い条件下ではSCF濃度は3ng/mL以上であることが望ましいことが明らかになった。一方、TPOの濃度を2.5ng/mL以上とする培養条件下では、SCFの濃度を3ng/mL以下としても造血幹細胞は生存していた。特に、SCFの濃度が1ng/mLであり、かつTPOの濃度が62.5ng/mLである条件下で、造血幹細胞数の増加が認められた(図4の「1%O CD150+CD48−LSK」 参照)。 In addition, as shown in FIG. 3, hematopoietic stem cells had a TPO concentration that decreased when the SCF concentration was 3 ng / mL or less under the culture conditions where the TPO concentration was 0 to 0.5 ng / mL. However, it was found that the SCF concentration is desirably 3 ng / mL or more under the low conditions. On the other hand, the hematopoietic stem cells were alive under the culture conditions where the TPO concentration was 2.5 ng / mL or more, even when the SCF concentration was 3 ng / mL or less. In particular, an increase in the number of hematopoietic stem cells was observed under the conditions where the concentration of SCF was 1 ng / mL and the concentration of TPO was 62.5 ng / mL (“1% O 2 CD150 + CD48−LSK” in FIG. 4). reference).

一方、造血幹細胞から派生し、自己複製能は失ったものの多分化能を有する多能性前駆細胞(MPP)に関しては、SCFの濃度を3ng/mL以上とした場合、CD150−CD48−LSK分画(MPP1)が増加した。さらに、TPOの濃度を2.5ng/mL以上とする条件下では、CD150+CD48+LSK分画(MPP2)が増加した。また、高酸素条件ではCD150−CD48+LSK(MPP3)に分化する細胞は少なかった(図4 参照)。   On the other hand, for pluripotent progenitor cells (MPP) that are derived from hematopoietic stem cells and have lost their self-renewal ability but have multipotency, when the SCF concentration is 3 ng / mL or more, the CD150-CD48-LSK fraction (MPP1) increased. Furthermore, the CD150 + CD48 + LSK fraction (MPP2) increased under conditions where the TPO concentration was 2.5 ng / mL or more. Moreover, few cells differentiated into CD150-CD48 + LSK (MPP3) under high oxygen conditions (see FIG. 4).

以上の結果を総合して、静止期性を維持し(総細胞数が低い)、かつ未分化な細胞が維持される(巨核球数・分化細胞数が低く、かつ造血幹細胞数が多い)条件を検討した結果、図5に示すとおり、酸素の濃度は、大気中の濃度よりも低濃度であり、SCFの濃度は1〜10ng/mLであり、かつTPOの濃度は0.02〜6ng/mLであることが望ましく、更には酸素濃度を1体積%とし、SCFを3ng/mLの濃度にて、かつTPOを0.1ng/mLの濃度にて培地に添加して、マウス由来の造血幹細胞を培養することが、その静止期及び未分化性を維持する上で最適であることを見出した。   Combined the above results, conditions that maintain quiescence (total number of cells is low) and maintain undifferentiated cells (low number of megakaryocytes / differentiated cells and high number of hematopoietic stem cells) As a result, as shown in FIG. 5, the oxygen concentration is lower than the atmospheric concentration, the SCF concentration is 1 to 10 ng / mL, and the TPO concentration is 0.02 to 6 ng / mL. It is desirable that the concentration be 1 mL by volume, and that the oxygen concentration is 1% by volume, SCF is added to the medium at a concentration of 3 ng / mL, and TPO is added to the medium at a concentration of 0.1 ng / mL. Has been found to be optimal in maintaining its stationary phase and undifferentiation.

実際、図6に示すとおり、酸素濃度を1体積%とし、3ng/mLのSCF及び0.1ng/mLのTPOを添加した培地にて培養した場合(以下、この培養条件を「S3T0.1」とも称する)、既存の条件(高酸素、高サイトカイン、例えば、Cell Stem Cell.2013年1月3日;12(1):49〜61ページ 参照)で培養した場合と比較して、培養後の細胞コロニーは小さく維持されていることが明らかになった。   In fact, as shown in FIG. 6, when the oxygen concentration is 1% by volume and the cells are cultured in a medium supplemented with 3 ng / mL SCF and 0.1 ng / mL TPO (hereinafter, this culture condition is referred to as “S3T0.1”). Compared with the case of culturing under existing conditions (high oxygen, high cytokine, for example, Cell Stem Cell. January 3, 2013; 12 (1): 49-61). It became clear that the cell colonies were kept small.

さらに、フローサイトメトリー解析の結果でも、図7に示すとおり、S3T0.1条件下にて培養した結果、多くの細胞がCD150+CD48−LSKという培養開始前の表面マーカーを維持していることも明らかになった。   Furthermore, as a result of the flow cytometry analysis, as shown in FIG. 7, as a result of culturing under the S3T0.1 condition, it is clear that many cells maintain the surface marker CD150 + CD48-LSK before the start of culture. became.

続いて、培養開始16時間後の細胞周期について、EdU取り込みアッセイにより解析し、S3T0.1条件と高サイトカイン(SCF 100ng/mL、TPO 100ng/mL)条件とを比較した。さらに、これら条件について、高酸素(20体積% O)条件に関しても検討した。 Subsequently, the cell cycle 16 hours after the start of the culture was analyzed by an EdU incorporation assay, and S3T0.1 conditions were compared with high cytokine (SCF 100 ng / mL, TPO 100 ng / mL) conditions. Furthermore, for these conditions, it was also investigated for high oxygen (20 vol% O 2) conditions.

その結果、図8に示すとおり、図1〜5に示した細胞数についての解析結果と合致して、低サイトカイン濃度においてEdU陽性細胞は低く抑えられており、造血幹細胞の細胞周期は低回転であることが明らかになった。しかしながら、この時間点において酸素濃度は細胞周期に大きく影響しなかった。   As a result, as shown in FIG. 8, consistent with the analysis results for the number of cells shown in FIGS. 1 to 5, EdU positive cells were kept low at low cytokine concentrations, and the cell cycle of hematopoietic stem cells was low in rotation. It became clear that there was. However, the oxygen concentration did not significantly affect the cell cycle at this time point.

次に、上記にて見出したS3T0.1条件下培養した造血幹細胞は、表面マーカーの発現だけではなく、機能的に維持されているかどうかを評価するために、図9に示すように、採取直後(Fresh)の造血幹細胞、又は14日間若しくは29日間培養した造血幹細胞各500個相当をレシピエントマウスに移植(1次移植)した。また、移植してから4ヶ月後のレシピエントマウスから骨髄細胞を回収し、それを別のマウスに移植する、骨髄移植実験(BMT、2次移植))も行なった。   Next, in order to evaluate whether hematopoietic stem cells cultured under the S3T0.1 conditions found above are functionally maintained as well as the expression of surface markers, as shown in FIG. (Fresh) hematopoietic stem cells, or 500 hematopoietic stem cells cultured for 14 or 29 days, were transplanted into recipient mice (primary transplantation). In addition, bone marrow transplantation experiments (BMT, secondary transplantation) were conducted in which bone marrow cells were collected from recipient mice 4 months after transplantation and transplanted into another mouse.

その結果、図10に示した結果から明らかなように、S3T0.1条件下14日間培養した造血幹細胞においては、1次移植、2次移植ともに採取直後の造血幹細胞と遜色ない末梢血キメリズムが、いずれの血球分画(ミエロイド、B細胞、T細胞)でも認められた。また、S3T0.1条件下29日間培養した造血幹細胞に関し、1次移植において末梢血キメリズムはFresh群に劣ったものの、図11に示した結果から明らかなように、2次移植についてはいずれの分画でもキメリズムに遜色はなかった。   As a result, as is apparent from the results shown in FIG. 10, in the hematopoietic stem cells cultured under S3T0.1 conditions for 14 days, peripheral blood chimerism comparable to that of the hematopoietic stem cells immediately after collection in both primary transplantation and secondary transplantation, Any blood cell fraction (myeloid, B cell, T cell) was observed. In addition, regarding hematopoietic stem cells cultured for 29 days under S3T0.1 conditions, the peripheral blood chimerism in the primary transplantation was inferior to that of the Fresh group, but as is clear from the results shown in FIG. The paintings were not inferior in chimerism.

<実施例2> マウス由来造血幹細胞を維持するための培養条件(アルブミンの濃度)についての検討
次に、上記にて見出したS3T0.1条件下、ウシ血清アルブミン(BSA)濃度の造血幹細胞の細胞数への影響について検討した。その結果、図12に示すとおり、BSA低濃度条件(BSA 1重量体積%(10mg/mL)未満)下では、造血幹細胞は殆ど生存できないということが明らかになった。一方、BSA濃度を1.3〜4重量体積%(13〜40mg/mL)とする条件下では、造血幹細胞数において大きな違いは認められなかった。しかし、BSA1.3重量体積%濃度条件では、余剰な脂質(コレステロール及び脂肪酸)の負荷に対して脆弱であり、負荷した脂質の容量依存的に造血幹細胞の数は減少していった。また、BSA高濃度条件(BSA 1.3重量体積%以上)下において、造血幹細胞数は、4〜6重量体積%(40〜60mg/mL)をピークとして、8重量体積%(80mg/mL)では減少が認められた。
<Example 2> Examination of culture conditions (albumin concentration) for maintaining mouse-derived hematopoietic stem cells Next, cells of hematopoietic stem cells having the bovine serum albumin (BSA) concentration under the S3T0.1 conditions found above The effect on number was examined. As a result, as shown in FIG. 12, it became clear that hematopoietic stem cells can hardly survive under low BSA concentration conditions (BSA less than 1% by volume (10 mg / mL)). On the other hand, no significant difference was observed in the number of hematopoietic stem cells under conditions where the BSA concentration was 1.3 to 4% by volume (13 to 40 mg / mL). However, under the condition of 1.3% by volume of BSA, it was vulnerable to the excessive lipid (cholesterol and fatty acid) loading, and the number of hematopoietic stem cells decreased depending on the volume of the loaded lipid. Under high BSA concentration conditions (BSA 1.3% by volume or more), the number of hematopoietic stem cells peaked at 4-6% by volume (40-60 mg / mL), and 8% by volume (80 mg / mL). Decreased.

以上の結果から、造血幹細胞を維持するためには、アルブミン2〜6重量体積%濃度下で培養することが望ましく、更には4重量体積%前後の濃度が至適であるということが、明らかになった。   From the above results, it is clear that in order to maintain hematopoietic stem cells, it is desirable to culture at a concentration of 2 to 6% by volume of albumin, and further, a concentration of around 4% by volume is optimal. became.

続いて、上記にて見出した培養条件による、造血幹細胞における遺伝子発現上の変化を調べるため、図13に示すように、S3T0.1条件下7日間培養した造血幹細胞の遺伝子発現を、cDNAマイクロアレイによって解析した。なお、当該培養におけるBSAの濃度は4重量体積%とした。さらに、前記4重量体積%BSAの代わり、脂肪酸を担持させた脂肪酸フリーBSAを4重量体積%含有した培地で、S3T0.1条件下7日間培養した造血幹細胞の遺伝子発現についても解析した。また、比較検討のため、採取直後(Fresh)の造血幹細胞についても解析した。   Subsequently, in order to examine changes in gene expression in hematopoietic stem cells under the culture conditions found above, as shown in FIG. 13, gene expression of hematopoietic stem cells cultured for 7 days under S3T0.1 conditions was analyzed using a cDNA microarray. Analyzed. The concentration of BSA in the culture was 4% by weight. Furthermore, gene expression of hematopoietic stem cells cultured for 7 days under S3T0.1 conditions in a medium containing fatty acid-free BSA loaded with fatty acids instead of the 4% by volume BSA was also analyzed. For comparison, hematopoietic stem cells immediately after collection were also analyzed.

その結果、図14及び15に示すとおり、S3T0.1条件、4重量体積% BSA又は脂肪酸を担持させた脂肪酸フリーBSA存在下では、脂肪酸生合成経路の遺伝子発現がFresh群と近いレベルまで抑えられていることが明らかとなり、造血幹細胞の当該培養において、BSAからは脂肪酸が供給されていることが示唆された。   As a result, as shown in FIGS. 14 and 15, in the presence of S3T0.1 condition, 4% by volume BSA or fatty acid-free BSA carrying fatty acid, gene expression of fatty acid biosynthetic pathway is suppressed to a level close to that of the Fresh group. It was revealed that fatty acids were supplied from BSA in the culture of hematopoietic stem cells.

また、4重量体積%BSA存在下での培養と、4重量体積%脂肪酸を担持させた脂肪酸フリーBSA存在下での培養とを比較した結果、図16に示すとおり、脂肪酸生合成経路の遺伝子発現は同程度であった。前記図14及び15の結果と併せ、造血幹細胞を維持する上で、BSAは、脂肪酸フリーBSAに脂肪酸(パルミチン酸およびオレイン酸)を担持させたものと置き換えることが可能であることが示唆された。   Further, as a result of comparison between the culture in the presence of 4% by weight BSA and the culture in the presence of fatty acid-free BSA loaded with 4% by weight fatty acid, as shown in FIG. Was comparable. 14 and 15, it was suggested that BSA can be replaced with fatty acid-free BSA loaded with fatty acids (palmitic acid and oleic acid) in maintaining hematopoietic stem cells. .

なお、S3T0.1条件、脂肪酸を担持させた脂肪酸フリーBSA存在下での培養を、独立して2回行ない、それらを比較した。その結果、図17に示すとおり、脂肪酸生合成経路の遺伝子発現は類似しており、再現性を有することが確認された。   In addition, it culture | cultivated twice in S3T0.1 conditions and fatty-acid free BSA presence which carried the fatty acid independently, and compared them. As a result, as shown in FIG. 17, gene expression in the fatty acid biosynthetic pathway was similar and confirmed to have reproducibility.

さらに、図18に示すとおり、造血幹細胞の未分化性及び細胞周期に関連する遺伝子セットを用いてGSEAを行ったところ、両遺伝子セットとも、上記方法にて培養した造血幹細胞は、Fresh群と有意差なく、大きな遺伝子変化は認められなかった。   Furthermore, as shown in FIG. 18, when GSEA was performed using a set of genes related to undifferentiation of hematopoietic stem cells and the cell cycle, both hematopoietic stem cells cultured by the above method were significantly different from the Fresh group. There was no significant change in the gene.

<実施例3> マウス由来造血幹細胞を維持するための培養条件(脂肪酸)についての検討
BSAには、脂肪酸が通常結合している。そして、上記のとおり、造血幹細胞の維持培養において、脂肪酸を供給することがBSAの重要な機能と考えられる。そこで、脂肪酸の組成が、造血幹細胞数に与える影響を評価するため、脂肪酸フリーBSAにパルミチン酸、オレイン酸、リノール酸の各脂肪酸を様々な比率で混合したものを用い、S3T0.1条件下7日間造血幹細胞を培養した。
<Example 3> Study on culture conditions (fatty acids) for maintaining mouse-derived hematopoietic stem cells Fatty acids are usually bound to BSA. As described above, it is considered that supplying fatty acids is an important function of BSA in the maintenance culture of hematopoietic stem cells. Therefore, in order to evaluate the effect of fatty acid composition on the number of hematopoietic stem cells, a mixture of fatty acid-free BSA and fatty acids of palmitic acid, oleic acid, and linoleic acid at various ratios is used under the conditions of S3T0.1. Hematopoietic stem cells were cultured for one day.

その結果、図19に示すとおり、不飽和脂肪酸(オレイン酸、リノール酸)のみを含有する培地では造血幹細胞の生細胞数が著減することが明らかになった。その一方、パルミチン酸を含有していれば、それ以外の脂肪酸の比率は細胞数に大きく影響しないことも明らかになった。したがって、造血幹細胞の維持には、パルミチン酸が重要であると考えられる。   As a result, as shown in FIG. 19, it was revealed that the number of viable hematopoietic stem cells was markedly reduced in a medium containing only unsaturated fatty acids (oleic acid and linoleic acid). On the other hand, if palmitic acid was contained, the ratio of other fatty acids did not significantly affect the number of cells. Therefore, palmitic acid is considered important for the maintenance of hematopoietic stem cells.

さらに、アルブミンに担持させる(再構成する)脂肪酸の濃度による影響を評価するため、様々な量の脂肪酸を再構成させた脂肪酸フリーBSAを用い、造血幹細胞を培養した。その結果、図20に示すとおり、培養後の総細胞数及び造血幹細胞数は、脂肪酸の濃度依存的に維持され易い傾向にあることが明らかになった。   Furthermore, in order to evaluate the influence of the concentration of fatty acid supported (reconstituted) on albumin, hematopoietic stem cells were cultured using fatty acid-free BSA in which various amounts of fatty acid were reconstituted. As a result, as shown in FIG. 20, it was revealed that the total number of cells and the number of hematopoietic stem cells after culture tend to be easily maintained depending on the concentration of fatty acid.

<実施例4> マウス由来造血幹細胞を維持するための培養条件(インスリン)についての検討
上記培養において用いたSF−O3培地にはインスリンが含有されている。そこで、インスリンによる造血幹細胞への影響を評価するため、インスリン不含の培地(4重量体積%BSA含有αMEM培地)に、インスリン4000ng/mLを加え、7日間S3T0.1条件下で培養した。その結果、図21に示すとおり、培養後の造血幹細胞数においてインスリンの有無による違いはなかったが、総細胞数はインスリンが含まれない場合減少することがわかった。
<Example 4> Examination about culture conditions (insulin) for maintaining mouse-derived hematopoietic stem cells Insulin is contained in the SF-O3 medium used in the above culture. Therefore, in order to evaluate the influence of insulin on hematopoietic stem cells, 4000 ng / mL of insulin was added to a medium containing no insulin (αMEM medium containing 4 wt% BSA) and cultured under S3T0.1 conditions for 7 days. As a result, as shown in FIG. 21, there was no difference in the number of hematopoietic stem cells after culture depending on the presence or absence of insulin, but it was found that the total number of cells decreased when insulin was not included.

さらに、脂肪酸がより高濃度の条件でインスリンの影響を評価するため、脂肪酸含有BSA(nBSA)に、更に脂肪酸を高濃度(800μg/mL)で添加したものをαMEMに加え、造血幹細胞数をS3T0.1条件下で評価した。その結果、図22に示すとおり、インスリン濃度依存的に、造血幹細胞数、総細胞数共に、維持され易い傾向にあることが明らかになった。   Furthermore, in order to evaluate the effect of insulin under higher fatty acid conditions, fatty acid-containing BSA (nBSA) further added with fatty acid at a high concentration (800 μg / mL) is added to αMEM, and the number of hematopoietic stem cells is determined as S3T0. .Evaluated under 1 condition. As a result, as shown in FIG. 22, it became clear that both the number of hematopoietic stem cells and the total number of cells tend to be maintained depending on the insulin concentration.

次に、上記にて見出されたマウス由来の造血幹細胞についての培養条件が、ヒトのそれにおいても適用できるか検証するため、凍結ヒトCD34+細胞を用いた同様の実験を行った。   Next, in order to verify whether the culture conditions for the mouse-derived hematopoietic stem cells found above are applicable to humans, a similar experiment using frozen human CD34 + cells was performed.

<実施例5> ヒト由来造血幹細胞を維持するための培養条件(SCF及びTPOの濃度)についての検証
先ず、4重量体積%BSA存在下におけるヒト由来の造血幹細胞の、サイトカイン濃度への依存性を評価するため、SCF及びTPOを様々な濃度で添加して7日間培養し、総細胞数及び造血幹細胞数を評価した。
<Example 5> Verification of culture conditions (concentrations of SCF and TPO) for maintaining human-derived hematopoietic stem cells First, the dependence of human-derived hematopoietic stem cells on cytokine concentration in the presence of 4 wt% BSA In order to evaluate, SCF and TPO were added at various concentrations and cultured for 7 days, and the total number of cells and the number of hematopoietic stem cells were evaluated.

その結果、図23に示すとおり、マウスと同様に、SCF及びTPOの濃度が低い場合において、総細胞数が低く抑えられ、造血幹細胞の静止期性と未分化性が維持されていることが明らかになった。また、ヒト由来の造血幹細胞においては、TPOの濃度は、0.1ng/mL以上であることが望ましいことも明らかとなった。   As a result, as shown in FIG. 23, as in the case of the mouse, when the concentrations of SCF and TPO are low, it is clear that the total number of cells is suppressed, and the quiescent and undifferentiated nature of hematopoietic stem cells is maintained. Became. It was also revealed that in human-derived hematopoietic stem cells, the concentration of TPO is desirably 0.1 ng / mL or more.

続いて、ヒト造血幹細胞を1カ月間培養した際の造血未分化細胞数及び総細胞数を計測した。その結果、図24に示すとおり、SCFの濃度を3ng/mLとし、TPOの濃度を3ng/mLとする培養条件下で、総細胞数及び未分化細胞数が維持され易いことが明らかになった。   Subsequently, the number of hematopoietic undifferentiated cells and the total number of cells when human hematopoietic stem cells were cultured for 1 month were measured. As a result, as shown in FIG. 24, it was revealed that the total cell number and the number of undifferentiated cells were easily maintained under the culture conditions in which the SCF concentration was 3 ng / mL and the TPO concentration was 3 ng / mL. .

<実施例6> ヒト由来造血幹細胞を維持するための培養条件(アルブミン)についての検証
ヒト由来造血幹細胞維持のアルブミンへの依存性を検証するために、BSAの存在下、非存在下で、ヒト造血幹細胞を培養した。その結果、図25に示すとおり、BSA非存在下では、総細胞数及び造血幹細胞数はいずれも減少した。一方、BSA存在下では、細胞数が維持されており、ヒト由来造血幹細胞の維持においても、アルブミンが必須であることが明らかになった。
<Example 6> Verification of culture conditions (albumin) for maintaining human-derived hematopoietic stem cells In order to verify the dependency of human-derived hematopoietic stem cell maintenance on albumin, in the presence or absence of BSA, human Hematopoietic stem cells were cultured. As a result, as shown in FIG. 25, in the absence of BSA, the total number of cells and the number of hematopoietic stem cells both decreased. On the other hand, in the presence of BSA, the number of cells was maintained, and it was revealed that albumin is essential for maintaining human-derived hematopoietic stem cells.

次に、ヒト由来造血幹細胞維持の、脂肪酸又はコレステロールへの依存性を評価するため、コレステロールの存在下、非存在下、様々な量の脂肪酸を再構成させたBSAを用いてヒト造血幹細胞を培養した。   Next, in order to evaluate the dependence of human-derived hematopoietic stem cells on fatty acids or cholesterol, human hematopoietic stem cells are cultured using BSA in which various amounts of fatty acids are reconstituted in the presence or absence of cholesterol. did.

その結果、図26に示すとおり、培養後の総細胞及び造血幹細胞ともに、コレステロールが存在している場合の方が、それらの数が維持され易い傾向にあることが明らかになった。さらに、脂肪酸については、250〜500μg/mLの濃度にて添加することによって、細胞数が維持され易いことが明らかになった。その一方で、高濃度では細胞数が減少し易い傾向にあることも判った。また、これらの傾向は、コレステロール非存在下においてより顕著に認められた。   As a result, as shown in FIG. 26, it was found that both the total cells after culturing and the hematopoietic stem cells tend to be more easily maintained when cholesterol is present. Furthermore, it became clear that the number of cells was easily maintained by adding fatty acids at a concentration of 250 to 500 μg / mL. On the other hand, it was also found that the number of cells tends to decrease at high concentrations. Moreover, these tendencies were more noticeable in the absence of cholesterol.

次に、添加する脂肪酸をより低濃度とした場合の、ヒト由来造血幹細胞への影響を評価するため、コレステロールの存在下、非存在下、100〜400μg/mLの脂肪酸を、脂肪酸フリーBSA又は(脂肪酸含有)BSAに結合させたものを用い、ヒト由来造血幹細胞を培養した。その結果、図27に示すとおり、コレステロールの存在下、BSAに100〜200μg/mLの脂肪酸を添加した場合、造血幹細胞は最も維持され易いことも明らかになった。   Next, in order to evaluate the influence on human-derived hematopoietic stem cells when the fatty acid to be added is at a lower concentration, 100 to 400 μg / mL of fatty acid in the presence or absence of cholesterol is added with fatty acid-free BSA or ( Human-derived hematopoietic stem cells were cultured using those bound to (containing fatty acid) BSA. As a result, as shown in FIG. 27, it was also clarified that hematopoietic stem cells are most easily maintained when 100 to 200 μg / mL fatty acid is added to BSA in the presence of cholesterol.

<実施例7> ヒト由来造血幹細胞を維持するための培養条件(インスリン)についての検証
ヒト由来造血幹細胞維持における、インスリンの影響を評価するために、いくつかのSCF、TPO濃度条件下のもと、インスリンの濃度を変えてヒト造血幹細胞を培養した。その結果、図28に示すとおり、インスリンが添加されることによって、濃度依存的に、総細胞数及び造血幹細胞数は維持され易くなることが明らかになった。
<Example 7> Verification about culture conditions (insulin) for maintaining human-derived hematopoietic stem cells In order to evaluate the influence of insulin in maintaining human-derived hematopoietic stem cells, the measurement was performed under several SCF and TPO concentration conditions. Human hematopoietic stem cells were cultured with varying concentrations of insulin. As a result, as shown in FIG. 28, it was clarified that the addition of insulin makes it easy to maintain the total cell number and the number of hematopoietic stem cells depending on the concentration.

以上説明したように、本発明によれば、造血幹細胞を、静止期にて、未分化性(多分化能及び自己複製能)を維持させたまま、長期間培養することができる。したがって、本発明は、白血病等の造血機能に関する疾患についての創薬ターゲットのスクリーニング、及び当該疾患の治療等に有用である。   As described above, according to the present invention, hematopoietic stem cells can be cultured for a long period of time while maintaining undifferentiation (pluripotency and self-renewal ability) in the stationary phase. Therefore, the present invention is useful for screening drug discovery targets for diseases relating to hematopoietic functions such as leukemia, and for treating such diseases.

Claims (8)

幹細胞因子(SCF)の濃度が1〜10ng/mLであり、トロンボポエチン(TPO)の濃度が0.02〜6ng/mLであり、かつ脂肪酸担持アルブミンの濃度が10〜100mg/mLである、造血幹細胞を維持培養するための培地。   Hematopoietic stem cells having a stem cell factor (SCF) concentration of 1 to 10 ng / mL, a thrombopoietin (TPO) concentration of 0.02 to 6 ng / mL, and a fatty acid-carrying albumin concentration of 10 to 100 mg / mL Medium for maintaining culture. インスリン及びコレステロールからなる群から選択される少なくとも1の物質を、更に含有する、請求項1に記載の培地。   The medium according to claim 1, further comprising at least one substance selected from the group consisting of insulin and cholesterol. 前記脂肪酸担持アルブミンが、少なくとも飽和脂肪酸を担持するアルブミンである、請求項1又は2に記載の培地。   The medium according to claim 1 or 2, wherein the fatty acid-carrying albumin is albumin carrying at least a saturated fatty acid. 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の培地中で、造血幹細胞を培養する工程を含む、造血幹細胞を維持するための培養方法。   The culture method for maintaining a hematopoietic stem cell including the process of culture | cultivating a hematopoietic stem cell in the culture medium as described in any one of Claims 1-3. 5体積%以下の酸素濃度下で造血幹細胞を培養する、請求項4に記載の培養方法。   The culture method according to claim 4, wherein hematopoietic stem cells are cultured under an oxygen concentration of 5% by volume or less. 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の培地中で、造血幹細胞を培養して得られる細胞。   The cell obtained by culture | cultivating a hematopoietic stem cell in the culture medium as described in any one of Claims 1-3. 前記培養が5体積%以下の酸素濃度下で行なわれる、請求項6に記載の細胞。   The cell according to claim 6, wherein the culture is performed under an oxygen concentration of 5% by volume or less. 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の培地を作製するためのキットであって、
SCFと、TPOと、前記脂肪酸担持アルブミンと、基礎培地とを含む、キット。
A kit for producing the medium according to any one of claims 1 to 3,
A kit comprising SCF, TPO, the fatty acid-carrying albumin, and a basal medium.
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