JP2020015708A - Stem cell adhesive peptides and uses thereof - Google Patents

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大和 吉川
Yamato Yoshikawa
大和 吉川
由美香 菅原
Yumika Sugawara
由美香 菅原
文彦 片桐
Fumihiko Katagiri
文彦 片桐
野水 基義
Kiyoshi Nomizu
基義 野水
洋一 根岸
Yoichi Negishi
洋一 根岸
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Abstract

To provide stem cell culture substrates with which embryonic stem cells (ES cells) and induced pluripotent cells (iPS cells) being tools for regenerative medicine can be efficiently cultured while retaining the undifferentiated state, where the substrates are stably provided in a low molecular state with little production cost.SOLUTION: The invention relates to a stem cell adhesive peptide having binding activity to dystroglycan, the peptide comprising a specific amino acid sequence derived from human laminin-511E8 or an amino acid sequence with deletion, substitution, insertion or addition of one or several amino acids in the specific amino acid sequence. The invention also relates to a stem cell culture substrate comprising one, two or more of the stem cell adhesive peptides.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ジストログリカン(DG)との結合活性を有する幹細胞接着性ペプチド及びその利用に関する。   The present invention relates to a stem cell adhesive peptide having an activity of binding to dystroglycan (DG) and use thereof.

胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)に代表される多能性幹細胞は、体性幹細胞とともに、組織や臓器を生体内外で再構築し、失われた組織や臓器の代わりに移植をする再生医療を実現可能にする有用なツールである。また、多能性幹細胞は、疾患の機構解明や治療方法の選択、薬理試験への応用などの創薬研究における利用も期待されている。1998年のヒトES細胞の樹立以来、ヒトES細胞及びヒトiPS細胞(以下、「hESCs/hiPSCs」と記載する)は、フィーダー細胞との共培養が標準的な培養方法となっている。有糸分裂を不活性化されたマウス胚の線維芽細胞(mouse embryonic fibroblast、MEF、フィーダー細胞)は、hESCs/hiPSCsの生存・増殖・未分化能維持に必要な液性因子を供給するとともに、hESCs/hiPSCsの足場としての役割も担っている。しかしながら、均一なフィーダー細胞を調製するのが困難なことに加えて、フィーダー細胞との共培養系は未同定の成分が持ち込まれることなど、医療応用を目的としたhESCs/hiPSCsの培養では大きな問題となってきた。このようなフィーダー細胞に付随する問題を解決するためには、フィーダー細胞を使用しない培養方法の開発が不可欠になっている。浮遊系細胞及び癌化した細胞を除き、接着性の細胞は足場となる培養基質が必須になっており、細胞増殖の足場依存性と呼ばれる基本的な特性のひとつとなっている。接着性のhESCs/hiPSCsに対しても、増殖のために足場が求められるだけでなく、その特徴である未分化能を維持するのに必須である。   Pluripotent stem cells, such as embryonic stem cells (ES cells) and induced pluripotent stem cells (iPS cells), together with somatic stem cells, reconstitute tissues and organs inside and outside the body and remove lost tissues and organs. Instead, it is a useful tool to make regenerative medicine feasible. Pluripotent stem cells are also expected to be used in drug discovery research such as elucidation of disease mechanisms, selection of treatment methods, and application to pharmacological tests. Since the establishment of human ES cells in 1998, co-culture with human ES cells and human iPS cells (hereinafter referred to as "hESCs / hiPSCs") has been a standard culture method with feeder cells. Mitotically inactivated mouse embryonic fibroblasts (mouse embryonic fibroblasts, MEFs, feeder cells) supply humoral factors necessary for maintaining the survival, proliferation, and undifferentiation ability of hESCs / hiPSCs, It also serves as a scaffold for hESCs / hiPSCs. However, in addition to the difficulty in preparing uniform feeder cells, the co-culture system with feeder cells introduces unidentified components, which is a major problem in culturing hESCs / hiPSCs for medical applications. It has become. In order to solve such problems associated with feeder cells, it is essential to develop a culture method that does not use feeder cells. Except for suspension cells and cancerous cells, adherent cells require a culture substrate to be a scaffold, which is one of the basic characteristics called scaffold dependence of cell growth. Adhesive hESCs / hiPSCs are not only required for a scaffold for proliferation, but also essential for maintaining their characteristic undifferentiated ability.

これまでに、様々な培養基質がhESCs/hiPSCsの培養に使用されてきた。培養基質には大きく天然由来の基質と合成由来の基質に大別される。天然由来の基質は生体内で細胞が足場としている細胞外マトリックスであり、ラミニンは、Matrigel、ビトロネクチンとともにその代表例である。ラミニンは、α鎖,β鎖,γ鎖の3つのサブユニットから構成される十字架構造をしたヘテロ三量体の糖タンパク質であり、α鎖で5種類、β鎖で3 種類、γ鎖で3 種類がそれぞれ同定されており、これらの異なる組み合わせから19 種類のラミニンアイソフォームが様々な細胞や組織に局在している。これらのアイソフォームは、細胞接着、増殖、移動及び分化といった様々な生物学的プロセスに関与することが報告されている。これまでに、ラミニン-111(α1β1γ1)、ラミニン-332(α3β3γ2)、ラミニン-511(α5β1γ1)の組換えタンパク質が、hESCsの未分化状態を維持し増殖させることが示された(非特許文献1)。このうち、ラミニン-511は、フィーダー細胞なしでの培養を可能にし、血清及び異種動物由来成分非存在下でhESCs/hiPSCsの未分化状態を維持することが報告されている(非特許文献2)。組換えタンパク質の作製では、哺乳動物細胞の発現系が用いられているが、全長のラミニンはα鎖、β鎖及びγ鎖から成る400-800kDaの巨大なヘテロ三量体タンパク質であることから、これらの組換えタンパク質の大量生産は非常に困難であった。これに対し、近年、ラミニン-511の断片であるラミニン-E8断片(LM511-E8)は、hESCs/hiPSCsに対して強い接着性を示し、未分化性を維持して増殖させることが明らかになった(非特許文献3)。LM511-E8の分子量は、完全長タンパク質のものよりも小さい分子であり従来よりも高い収率を有していることから、hESCs/hiPSCsの培養基質として利用されており、LM511-E8の開発は技術的に大きなブレークスルーとなった。しかしながら、LM511-E8は分子量150 kDaで未だヘテロ三量体であることから、さらなる低分子化が求められている。   To date, various culture substrates have been used for culturing hESCs / hiPSCs. Culture substrates are broadly classified into naturally-derived substrates and synthetic-derived substrates. A naturally-occurring substrate is an extracellular matrix on which cells are scaffolded in vivo, and laminin is a typical example together with Matrigel and vitronectin. Laminin is a cross-linked heterotrimeric glycoprotein composed of three subunits, α-chain, β-chain, and γ-chain. Five types of α-chain, three types of β-chain, and three types of Each type has been identified, and 19 laminin isoforms from these different combinations have been localized to various cells and tissues. These isoforms have been reported to be involved in various biological processes such as cell adhesion, proliferation, migration and differentiation. So far, laminin-111 (α1β1γ1), laminin-332 (α3β3γ2), laminin-511 (α5β1γ1) recombinant protein has been shown to maintain and grow undifferentiated state of hESCs (Non-Patent Document 1 ). Among them, it has been reported that laminin-511 enables cultivation without feeder cells and maintains the undifferentiated state of hESCs / hiPSCs in the absence of serum and xenobiotic-derived components (Non-Patent Document 2). . In the production of recombinant proteins, mammalian cell expression systems are used, but full-length laminin is a 400-800 kDa giant heterotrimeric protein consisting of α-chain, β-chain and γ-chain, Mass production of these recombinant proteins has been very difficult. In contrast, laminin-E8 fragment (LM511-E8), which is a fragment of laminin-511, shows strong adhesion to hESCs / hiPSCs in recent years, and has been shown to grow while maintaining undifferentiation. (Non-Patent Document 3). Since the molecular weight of LM511-E8 is smaller than that of the full-length protein and has a higher yield than before, it has been used as a culture substrate for hESCs / hiPSCs. A technical breakthrough. However, since LM511-E8 is still a heterotrimer with a molecular weight of 150 kDa, further reduction in molecular weight is required.

一方、ラミニン-511の非インテグリン受容体のひとつであるジストログリカン(DG)は、生体における基底膜との細胞接着をユニークな糖鎖により担っている。DGは、豊富な糖鎖を持つα-ジストログリカン(α-DG)と一回膜貫通タンパク質であるβ-ジストログリカン(β-DG)の2つのサブユニットよりなっており、ラミニンとの結合にはα-DGのO型糖鎖が関与することが明らかになっている。DGはマウス初期胚に発現し、KOマウスによる解析から初期発生に関与することが知られており、マウスES細胞での発現や基底膜形成における役割が報告されている (非特許文献4、5)。しかしながら、DGのhESCs/hiPSCsの未分化性の維持や分化における役割はこれまで何ら知られていない。   On the other hand, dystroglycan (DG), one of the non-integrin receptors of laminin-511, is responsible for cell adhesion to the basement membrane in vivo by a unique sugar chain. DG consists of two subunits, α-dystroglycan (α-DG), which has abundant sugar chains, and β-dystroglycan (β-DG), a single transmembrane protein, and binds to laminin. Has been shown to involve the O-glycan of α-DG. DG is known to be expressed in the early mouse embryo and is known to be involved in early development from analysis with KO mice, and its role in mouse ES cell expression and basement membrane formation has been reported (Non-patent Documents 4, 5). ). However, the role of DG in the maintenance and differentiation of hESCs / hiPSCs in undifferentiation has not been known.

Miyazaki et al., Recombinant human laminin isoforms can support the undifferentiated growth of human embryonic stem cells. Biochem Biophys Commun, 375, 27-32, 2008Miyazaki et al., Recombinant human laminin isoforms can support the undifferentiated growth of human embryonic stem cells.Biochem Biophys Commun, 375, 27-32, 2008 Rodin et al., Long-term self-renewal of human pluripotent stem cells on human recombinant laminin-511. Nat Biotechnol, 28, 611-615, 2010Rodin et al., Long-term self-renewal of human pluripotent stem cells on human recombinant laminin-511.Nat Biotechnol, 28, 611-615, 2010 Miyazaki et al., Laminin E8 fragments support efficient adhesion and expansion of dissociated human pluripotent stem cells. Nat Commun, 3, 1236, 2012Miyazaki et al., Laminin E8 fragments support efficient adhesion and expansion of dissociated human pluripotent stem cells.Nat Commun, 3, 1236, 2012 William et al., Dystroglycan is essential for early embryonic development: disruption of Reichert's membrane in Dag1-null mice. Hum Mol Genet, 6, 831-841, 1997William et al., Dystroglycan is essential for early embryonic development: disruption of Reichert's membrane in Dag1-null mice.Hum Mol Genet, 6, 831-841, 1997 Henry and Cambell, A role for dystroglycan in basement membrane assembly. Cell, 95, 859-857, 1998Henry and Cambell, A role for dystroglycan in basement membrane assembly.Cell, 95, 859-857, 1998

本発明は、再生医療のツールとなる胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)を、未分化状態を維持しながら効率よく培養でき、安定に供給でき、製造コストがかからない低分子化された幹細胞培養基質を提供することを課題とする。   The present invention enables efficient culture of embryonic stem cells (ES cells) and induced pluripotent stem cells (iPS cells) as tools for regenerative medicine while maintaining an undifferentiated state, stable supply, and no production cost An object of the present invention is to provide a stem cell culture substrate having a reduced molecular weight.

本発明者らは、上記課題を解決すべくラミニン-511の受容体のひとつであるジストログリカン(DG)に着目して鋭意研究を重ねた結果、DGがヒトiPS細胞において発現し、その未分化性に関与していること、当該DGは十分に糖鎖付加され、LM511-E8に対して結合活性を有するという新たな知見を得た。そこで、本発明者らは、LM511-E8のアミノ酸配列を網羅するペプチドライブラリーを作製し、その中から、DGとの結合活性を有するペプチド(DG結合ペプチド)を同定することに成功した。さらに、DG結合ペプチドはヒトiPS細胞に対して接着活性を有し、幹細胞の培養基質として利用できること、また、DG結合ペプチドを用いることによりヒトiPS細胞に遺伝子を導入できることを確認した。本発明はかかる知見により完成されたものである。   The present inventors have focused on dystroglycan (DG), one of the receptors for laminin-511, in order to solve the above problems, and as a result, DG is expressed in human iPS cells and its undifferentiated state And that the DG was sufficiently glycosylated and had a binding activity to LM511-E8. Thus, the present inventors have prepared a peptide library covering the amino acid sequence of LM511-E8, and succeeded in identifying a peptide having DG-binding activity (DG-binding peptide) from the library. Furthermore, it was confirmed that the DG-binding peptide had an adhesive activity to human iPS cells and could be used as a culture substrate for stem cells, and that the gene could be introduced into human iPS cells by using the DG-binding peptide. The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明は、以下の発明を包含する。
(1)配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5のいずれかに示すアミノ酸配列又は該アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含む、ジストログリカンとの結合活性を有する幹細胞接着性ペプチド。
(2)前記幹細胞が、人工多能性幹細胞、胚性幹細胞、又は体性幹細胞である、(1)に記載の幹細胞接着性ペプチド。
(3)(1)又は(2)に記載の幹細胞接着性ペプチドの1種又は2種以上を含有する幹細胞培養基質。
(4)(3)に記載の幹細胞培養基質を含む、幹細胞培養用キット。
(5)(1)又は(2)に記載の幹細胞接着性ペプチドと遺伝子を含む、幹細胞への遺伝子導入用複合体。
(6)(1)又は(2)に記載の幹細胞接着性ペプチドと細胞傷害性物質を含む、幹細胞への細胞傷害性物質導入用複合体。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) The amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5, or one or several amino acids are deleted, substituted, inserted, or A stem cell adhesive peptide having an activity of binding to dystroglycan, comprising an added amino acid sequence.
(2) The stem cell adhesive peptide according to (1), wherein the stem cells are induced pluripotent stem cells, embryonic stem cells, or somatic stem cells.
(3) A stem cell culture substrate comprising one or more stem cell adhesive peptides according to (1) or (2).
(4) A kit for stem cell culture, comprising the stem cell culture substrate according to (3).
(5) A complex for introducing a gene into a stem cell, comprising the stem cell adhesive peptide according to (1) or (2) and a gene.
(6) A complex for introducing a cytotoxic substance into stem cells, comprising the stem cell adhesive peptide according to (1) or (2) and a cytotoxic substance.

本発明の幹細胞接着性ペプチドは、幹細胞の表面に発現するジストログリカン(DG)との結合活性を有するため、幹細胞との接着性が高く、幹細胞の未分化性を維持しながら増殖させることのできる幹細胞培養基質として有効である。本発明の幹細胞培養基質は、ラミニン-511/-512、ラミニン-511E8といった組み換え体ラミニンより低分子であるため、操作性に優れるという優位性があり、また合成基質であるから、天然基質に比べて安定に供給でき、製造コストがかからない。また、本発明の幹細胞培養基質は、幹細胞の未分化性のメカニズム解明や、大量培養した幹細胞を目的の細胞や組織に分化誘導するための培養での培養基質としても使用できる。さらに、本発明の幹細胞接着性ペプチドは、幹細胞培養の足場を提供するだけでなく、ジストログリカン(DG)に対する結合を利用した幹細胞への遺伝子又は細胞傷害性物質導入にも利用できる。   Since the stem cell adhesive peptide of the present invention has a binding activity to dystroglycan (DG) expressed on the surface of a stem cell, the stem cell adhesive peptide has high adhesiveness to a stem cell and can be proliferated while maintaining the undifferentiated state of the stem cell. It is effective as a stem cell culture substrate. Since the stem cell culture substrate of the present invention is smaller in molecular weight than recombinant laminin such as laminin-511 / -512 and laminin-511E8, it has the advantage of excellent operability, and is a synthetic substrate. It can be supplied stably and has no production cost. Further, the stem cell culture substrate of the present invention can be used as a culture substrate for elucidating the mechanism of undifferentiation of stem cells or for culturing mass-cultured stem cells to induce differentiation into target cells or tissues. Furthermore, the stem cell adhesive peptide of the present invention can be used not only to provide a scaffold for stem cell culture, but also to introduce a gene or a cytotoxic substance into stem cells using binding to dystroglycan (DG).

図1Aは、フィーダー細胞及びLM511-E8上で培養したヒトiPS細胞(201B7細胞)のコロニーの免疫染色を示す(a,d:マウス抗DGモノクローナル抗体(VIA4)による染色、g,j:マウス抗DGモノクローナル抗体(IIH6)による染色、b,e,h,k:ウサギ抗Nanogポリクローナル抗体による染色、c,f,i,l:マージ)。図1Bは、LM511-E8上で培養した201B7細胞のフローサイトメトリーによる解析結果を示す(左のパネルの実線:マウス抗DGモノクローナル抗体(VIA4、IIH6)による染色、右のパネルの実線:マウス抗SSEA-4モノクローナル抗体及びTRA-1-81モノクローナル抗体(実線)による染色)。FIG. 1A shows immunostaining of feeder cells and colonies of human iPS cells (201B7 cells) cultured on LM511-E8 (a, d: staining with mouse anti-DG monoclonal antibody (VIA4), g, j: mouse anti-DG). Staining with DG monoclonal antibody (IIH6), b, e, h, k: staining with rabbit anti-Nanog polyclonal antibody, c, f, i, l: merge). FIG. 1B shows the results of flow cytometry analysis of 201B7 cells cultured on LM511-E8 (solid line in left panel: staining with mouse anti-DG monoclonal antibodies (VIA4, IIH6), solid line in right panel: mouse anti- Staining with SSEA-4 monoclonal antibody and TRA-1-81 monoclonal antibody (solid line)). 図2Aは、ヒトiPS細胞(201B7細胞、454E2細胞)のライセートに対するα-DG抗体(VIA4)とβ-DG抗体(7D11)によるイムノブロット及びマウス・ラミニン-111(MsLM111)によるオーバーレイアッセイの結果を示す。図2Bは、中胚葉への誘導条件で培養した分化細胞におけるDG(VIA4、IIH6)、SSEA-4、SSEA-1の発現解析結果、ならびに、201B7細胞のオリジナルとなるヒト皮膚線維芽細胞(HDFs)におけるDGの発現解析結果を示す。FIG. 2A shows the results of immunoblotting with α-DG antibody (VIA4) and β-DG antibody (7D11) for human iPS cells (201B7 cells, 454E2 cells) and overlay assay with mouse laminin-111 (MsLM111). Show. FIG. 2B shows the results of the expression analysis of DG (VIA4, IIH6), SSEA-4, and SSEA-1 in differentiated cells cultured under conditions for inducing mesodermal cells, and human skin fibroblasts (HDFs 3 shows the results of expression analysis of DG in (). 図3は、DGとヒト組換えラミニン(ラミニン-111(LM111)、ラミニン-511(LM511)、ラミニン-521(LM521)、及びLM511-E8)の結合アッセイの結果を示す。FIG. 3 shows the results of a binding assay between DG and human recombinant laminin (laminin-111 (LM111), laminin-511 (LM511), laminin-521 (LM521), and LM511-E8). 図4は、LM511-E8α5鎖の2534-3323位のアミノ酸配列(配列番号6)と、当該アミノ酸配列において網羅的に設計したペプチドを示す(矢印:合成したペプチドの範囲、下線部:LGモジュール)。FIG. 4 shows the amino acid sequence at positions 2534-3323 of the LM511-E8α5 chain (SEQ ID NO: 6) and peptides designed comprehensively in the amino acid sequence (arrows: range of synthesized peptides, underlined: LG module). . 図5Aは、DGと全合成ペプチドの結合アッセイ結果を示す。図5Bは、Fc(コントロール)と合成ペプチド(hE8A5-20、hA5G1、hA5G4、hA5G29、hA5G47)の結合アッセイの結果を示す。FIG. 5A shows the results of a binding assay between DG and a synthetic peptide. FIG. 5B shows the results of a binding assay between Fc (control) and synthetic peptides (hE8A5-20, hA5G1, hA5G4, hA5G29, hA5G47). 各濃度でELISAプレートに吸着させた合成ペプチド(hE8A5-20、hA5G1、hA5G4、hA5G29、hA5G47)のDG結合活性(A)及び幹細胞接着活性(B)を示す。The DG binding activity (A) and the stem cell adhesion activity (B) of the synthetic peptides (hE8A5-20, hA5G1, hA5G4, hA5G29, hA5G47) adsorbed on the ELISA plate at each concentration are shown. ペプチド-キトサン膜の作製の模式図(C)、及びペプチド-キトサン膜に対する幹細胞接着アッセイの結果(D)を示す。The schematic diagram (C) of preparation of a peptide-chitosan membrane and the result (D) of a stem cell adhesion assay for the peptide-chitosan membrane are shown. 図7Aは、ビオチン化DG結合ペプチド(hE8A5-20、A2G80)を示す。図7Bは、フローサイトメトリーによるビオチン化DG結合ペプチド(b-hE8A5-20、b-A2G80;実線)のヒトiPS細胞に対する結合評価を示す。FIG. 7A shows a biotinylated DG binding peptide (hE8A5-20, A2G80). FIG. 7B shows the evaluation of the binding of the biotinylated DG-binding peptide (b-hE8A5-20, b-A2G80; solid line) to human iPS cells by flow cytometry. 図8Aは、ポリアルギニン配列を付加したDG結合ペプチド(A2G80-R9)及びScrambleペプチド(Scramble-R9)を示す。図8Bは、GFP発現プラスミド(pEGF)とA2G80-R9の複合体(A2G80-R9ポリプレックス)、GFP発現プラスミド(pEGF)とScramble-R9の複合体(Scramble-R9ポリプレックス)と、それらの複合体によるヒトiPS細胞への遺伝子導入解析結果を示す。FIG. 8A shows a DG-binding peptide (A2G80-R9) and a Scramble peptide (Scramble-R9) to which a polyarginine sequence has been added. FIG. 8B shows a complex of a GFP expression plasmid (pEGF) and A2G80-R9 (A2G80-R9 polyplex), a complex of a GFP expression plasmid (pEGF) and Scramble-R9 (Scramble-R9 polyplex), and a complex thereof. Fig. 3 shows the results of gene transfer analysis into human iPS cells by the body.

(幹細胞接着性ペプチド)
本発明の幹細胞接着性ペプチドは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5に示すアミノ酸配列を含み、ジストログリカン(以下、本明細書において「DG」と記載する場合がある)との結合活性を有するペプチドである。本発明の幹細胞接着性ペプチド(以下、本明細書において「DG結合ペプチド」と記載する場合がある)は、幹細胞を接着させ、その未分化性を維持しながら増殖培養させることが可能な幹細胞培養基質となるものである。
(Stem cell adhesive peptide)
The stem cell adhesive peptide of the present invention comprises the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, and SEQ ID NO: 5, and includes dystroglycan (hereinafter referred to as “DG” in the present specification). (In some cases). The stem cell adhesive peptide of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “DG-binding peptide” in the present specification) is a stem cell culture medium capable of adhering stem cells and allowing them to grow and culture while maintaining their undifferentiated state. It is quality.

配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5に示すアミノ酸配列は、ヒトラミニン-511 E8のアミノ酸配列(配列番号6)に由来するアミノ酸配列であり、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5に示すアミノ酸配列からなる下記のペプチド(hE8A5-20、hA5G1、hA5G4、hA5G29、hA5G47)は、そのペプチド鎖がそれのみ独立して自然界に安定的に存在するものではなく、人為的な化学合成又は生合成(遺伝子工学的方法による生産)によって製造され、所定の組成物中で安定して存在し得るペプチド断片である。   The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5 is an amino acid sequence derived from the amino acid sequence of human laminin-511 E8 (SEQ ID NO: 6). The following peptide (hE8A5-20, hA5G1, hA5G4, hA5G29, hA5G47) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5 Is a peptide fragment that is not stably present but is produced by artificial chemical synthesis or biosynthesis (production by a genetic engineering method) and can be stably present in a predetermined composition.

hE8A5-20:Lys Thr Leu Pro Gln Leu Leu Ala Lys Leu Ser Ile (配列番号1)
hA5G1:Pro Met Lys Phe Asn Gly Arg Ser Gly Val Gln Leu (配列番号2)
hA5G4:Thr Ala Leu Lys Phe Tyr Leu Gln Gly Pro Glu Pro (配列番号3)
hA5G29:Leu Arg Leu Val Ser Tyr Ser Gly Val Leu Phe Phe (配列番号4)
hA5G47:Ala Met Thr Phe His Gly His Gly Phe Leu Arg Leu (配列番号5)
hE8A5-20: Lys Thr Leu Pro Gln Leu Leu Ala Lys Leu Ser Ile (SEQ ID NO: 1)
hA5G1: Pro Met Lys Phe Asn Gly Arg Ser Gly Val Gln Leu (SEQ ID NO: 2)
hA5G4: Thr Ala Leu Lys Phe Tyr Leu Gln Gly Pro Glu Pro (SEQ ID NO: 3)
hA5G29: Leu Arg Leu Val Ser Tyr Ser Gly Val Leu Phe Phe (SEQ ID NO: 4)
hA5G47: Ala Met Thr Phe His Gly His Gly Phe Leu Arg Leu (SEQ ID NO: 5)

本発明の幹細胞接着性ペプチドは、DGとの結合活性を有する限り、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5に示すアミノ酸配列を含むペプチドの変異ペプチドであってもよい。このような変異ペプチドとしては、たとえば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5に示すアミノ酸配列において1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含むペプチドが挙げられる。ここで、「1〜数個」の範囲は、1〜5個、好ましくは1〜3個、より好ましくは1又は2個をいう。アミノ酸の欠失とは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5に示されるアミノ酸配列の中から任意のアミノ酸を選択して欠失させることをいう。また、アミノ酸の付加とは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5に示されるアミノ酸配列のN末端又はC末端側に、1〜数個のアミノを付加させることをいう。アミノ酸の置換としては、例えば保存的アミノ酸置換が挙げられる。また、本発明の幹細胞接着性ペプチドは、DGとの結合活性を維持している限り、他のペプチド又は糖鎖等によって修飾されていてもよい。   The stem cell adhesive peptide of the present invention is a mutant peptide of a peptide containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5 as long as it has a binding activity to DG. You may. Such mutant peptides include, for example, deletion, substitution, insertion, or deletion of one to several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5. Peptides containing the added amino acid sequence. Here, the range of "one to several" means 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2. The amino acid deletion refers to selecting and deleting an arbitrary amino acid from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5. In addition, addition of an amino acid means that one to several amino acids are added to the N-terminal or C-terminal side of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5. It means to let. Amino acid substitutions include, for example, conservative amino acid substitutions. In addition, the stem cell adhesive peptide of the present invention may be modified with another peptide, a sugar chain, or the like, as long as it maintains the activity of binding to DG.

上記の保存的アミノ酸置換とは、疎水性アミノ酸、極性アミノ酸、酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸、分枝状側鎖を有するアミノ酸、芳香族アミノ酸などのように極性、電気的性質、構造的性質などの性質が類似したアミノ酸同士の置換を指す。疎水性(非極性)アミノ酸の例は、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリンなど、極性アミノ酸の例は、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミンなど、酸性アミノ酸の例は、アスパラギン酸とグルタミン酸、塩基性アミノ酸の例は、リジン、アルギニン及びヒスチジン、分枝状側鎖を有するアミノ酸の例は、バリン、イソロイシン及びロイシン、芳香族アミノ酸の例は、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン及びヒスチジンである。   The conservative amino acid substitution described above is a hydrophobic amino acid, a polar amino acid, an acidic amino acid, a basic amino acid, an amino acid having a branched side chain, an aromatic amino acid, etc. Refers to substitution between amino acids having similar properties. Examples of hydrophobic (non-polar) amino acids include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, and proline. Examples of polar amino acids include serine, threonine, cysteine, methionine, asparagine, and glutamine. Examples of acidic amino acids include asparagine. Examples of acids and glutamic acids, basic amino acids are lysine, arginine and histidine, examples of amino acids having branched side chains are valine, isoleucine and leucine, and examples of aromatic amino acids are phenylalanine, tyrosine, tryptophan and histidine. is there.

本発明の幹細胞接着性ペプチドは、そのアミノ酸配列に基づいて、公知のペプチド合成技術を用いて合成することができる。例えば、固相合成法又は液相合成法によって調製されるが、固相合成法が操作上簡便である。ペプチド合成法は、具体的には、アミノ酸保護基の種類によって、例えばBoc(t-ブトキシカルボニル)法、Fmoc(9-フルオレニルメトキシカルボニル)法などを使用することができる。Boc-アミノ酸又はFmoc-アミノ酸を樹脂に結合させたのち、Boc基又はFmoc基の脱保護と洗浄、Boc-アミノ酸又はFmoc-アミノ酸の縮合と洗浄を繰り返す。縮合は、Boc法の場合、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)/塩化メチレン(CH2Cl2)を用いて行なうことができ、また、Fmoc法の場合、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド(DIPCDI)/N-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)/ジメチルホルムアミド(DMF)を用いて行うことができる。このような縮合法は、混合酸無水物法、DCC−添加剤法などと呼ばれているが、その他の縮合法には、活性エステル化法、アジド法などを含む。また、脱保護は、Boc法の場合、50%トリフルオロ酢酸(TFA)/CH2Cl2による処理、Fmoc法の場合、20%ピペリジン/DMFによる処理によって行うことができる。結合するアミノ酸は、側鎖の官能基の種類に応じて、既知の保護基、例えばベンジルオキシ、ベンジル、トシル、2,6-ジクロロベンジル、2-ブロモベンジルオキシカルボニル、Boc、メシチレン-2-スルホニルなどの基で保護することができる。また、欠失、置換、挿入、又は付加は、ペプチド合成機を用いる場合には保護アミノ酸の種類を変えることにより容易に行うことができる。 The stem cell adhesive peptide of the present invention can be synthesized using a known peptide synthesis technique based on its amino acid sequence. For example, it is prepared by a solid phase synthesis method or a liquid phase synthesis method, and the solid phase synthesis method is simple in operation. For the peptide synthesis method, specifically, for example, the Boc (t-butoxycarbonyl) method, the Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) method, or the like can be used depending on the type of the amino acid protecting group. After binding the Boc-amino acid or Fmoc-amino acid to the resin, deprotection and washing of the Boc group or Fmoc group, and condensation and washing of the Boc-amino acid or Fmoc-amino acid are repeated. Condensation, when the Boc method, can be carried out using dicyclohexylcarbodiimide (DCC) / methylene chloride (CH 2 Cl 2), also in the case of Fmoc method, N, N'-diisopropylcarbodiimide (DIPCDI) / N- It can be performed using hydroxybenzotriazole (HOBt) / dimethylformamide (DMF). Such a condensation method is called a mixed acid anhydride method, a DCC-additive method, and the like. Other condensation methods include an active esterification method, an azide method, and the like. The deprotection can be performed by treatment with 50% trifluoroacetic acid (TFA) / CH 2 Cl 2 in the case of the Boc method, and by treatment with 20% piperidine / DMF in the case of the Fmoc method. The amino acid to be bound may be a known protecting group, for example, benzyloxy, benzyl, tosyl, 2,6-dichlorobenzyl, 2-bromobenzyloxycarbonyl, Boc, mesitylene-2-sulfonyl, depending on the type of the side chain functional group. And the like. In addition, when a peptide synthesizer is used, deletion, substitution, insertion, or addition can be easily performed by changing the type of protected amino acid.

(幹細胞培養基質)
本発明の幹細胞接着性ペプチドは、DGが発現している幹細胞を培養する際の培養基質として使用することができる。本発明の幹細胞培養基質に使用する幹細胞接着性ペプチドは、上記の幹細胞接着性ペプチドの1種であってもよいが、2種以上であってもよい。
(Stem cell culture substrate)
The stem cell adhesive peptide of the present invention can be used as a culture substrate when culturing stem cells expressing DG. The stem cell adhesive peptide used in the stem cell culture substrate of the present invention may be one of the above stem cell adhesive peptides, or may be two or more.

本発明において、「幹細胞培養基質」とは、フィーダー細胞に代えて幹細胞を培養する際に足場となる培養基材(細胞支持用基質)をいう。本発明の幹細胞培養基質上に幹細胞を播種して培養すると、当該幹細胞を、未分化状態を維持した状態で増殖させることができる。ここで、幹細胞としては、DGが発現している哺乳動物の幹細胞であれば特に限定はされない。幹細胞は、多能性幹細胞であっても体性幹細胞であってもよいが、多能性幹細胞が好ましい。本発明において「多能性幹細胞」とは、外胚葉、中胚葉及び内胚葉に由来する生体に存在するすべての細胞に分化する能力(多分化能)を有し、かつ、増殖能をも併せもつ幹細胞をいう。多能性幹細胞としては、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、胚性幹細胞(ES細胞)、移植により得られるクローン胚由来の胚性幹細胞(ntES細胞)、多能性生殖幹細胞(mGS細胞)、精子幹細胞(GS細胞)、成人型多能性幹細胞(MAPC細胞)、ミューズ細胞(MUSE細胞)などが挙げられるが、iPS細胞、ES細胞が好ましい。体性幹細胞としては、神経幹細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞、心臓幹細胞、肝臓幹細胞、小腸幹細胞などが挙げられる。幹細胞の由来となる哺乳動物としては、例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ハムスター、モルモット、ウサギ、イヌ、ネコ、ヒツジ、ブタ、ウシなどが挙げられるが、ヒトが好ましい。   In the present invention, the term “stem cell culture substrate” refers to a culture substrate (substrate for supporting cells) that serves as a scaffold when culturing stem cells instead of feeder cells. When stem cells are seeded and cultured on the stem cell culture substrate of the present invention, the stem cells can be proliferated while maintaining an undifferentiated state. Here, the stem cells are not particularly limited as long as they are mammalian stem cells expressing DG. The stem cells may be pluripotent stem cells or somatic stem cells, but pluripotent stem cells are preferred. In the present invention, “pluripotent stem cells” have the ability to differentiate into all cells present in a living body derived from the ectoderm, mesoderm and endoderm (pluripotency), and also have the proliferative ability. Stem cells Pluripotent stem cells include induced pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic stem cells (ES cells), embryonic stem cells derived from cloned embryos obtained by transplantation (ntES cells), and pluripotent germ stem cells (mGS cells) And sperm stem cells (GS cells), adult pluripotent stem cells (MAPC cells), muse cells (MUSE cells), and the like, with iPS cells and ES cells being preferred. Somatic stem cells include neural stem cells, mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, cardiac stem cells, liver stem cells, small intestine stem cells, and the like. Examples of mammals from which stem cells are derived include humans, monkeys, mice, rats, hamsters, guinea pigs, rabbits, dogs, cats, sheep, pigs, cows, and the like, with humans being preferred.

本発明の幹細胞培養基質は、幹細胞の培養を行うに際し、培養容器(支持体、担体)の表面に結合して使用する。培養容器の表面に結合する方法としては、特に制限はなく、例えば物理学的結合を利用した方法と化学的結合を利用した方法又はこれらの併用等、公知の方法が挙げられる。物理的結合は、幹細胞培養基質を培養容器の表面に塗布又はコーティング、あるいは吸着し、これを乾燥することにより行う。例えば、幹細胞培養基質を適当な溶媒(例えば水、PBS、生理食塩水、エタノール等)で希釈した溶液を培養容器に添加し、静置して乾燥させることにより、幹細胞培養基質を培養容器の表面にコーティングさせることができる。一方、化学的結合は、幹細胞培養基質を培養容器表面の結合基を介して共有結合又は非共有結合(例えばイオン結合)させることにより行う。共有結合させる場合は、幹細胞培養基質である幹細胞接着性ペプチドのアミノ末端又はカルボキシル末端にスペーサーを結合し、このスペーサーを介して培養容器表面に結合することができる。スペーサーは、ペプチドの立体障害を小さくすることにより吸着効率を向上させるとともに、非特異的吸着を抑えるために親水性スペーサーが好ましく、例えば、両末端をアミノ基、カルボキシル基、アルデヒド基、エポキシ基等で置換したポリアルキレンオキサイドの誘導体が挙げられる。   The stem cell culture substrate of the present invention is used by binding to the surface of a culture vessel (support, carrier) when culturing stem cells. The method of bonding to the surface of the culture vessel is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as a method using physical bonding and a method using chemical bonding, or a combination thereof. The physical binding is performed by applying, coating, or adsorbing the stem cell culture substrate on the surface of the culture vessel, and drying it. For example, a solution obtained by diluting a stem cell culture substrate with an appropriate solvent (for example, water, PBS, physiological saline, ethanol, or the like) is added to a culture container, and left to dry. Can be coated. On the other hand, chemical bonding is performed by forming a covalent bond or a non-covalent bond (for example, an ionic bond) on the stem cell culture substrate via a bonding group on the surface of the culture vessel. In the case of covalent bonding, a spacer can be bound to the amino terminus or carboxyl terminus of the stem cell adhesive peptide, which is a stem cell culture substrate, and can be bound to the culture vessel surface via this spacer. The spacer is preferably a hydrophilic spacer in order to improve the adsorption efficiency by reducing the steric hindrance of the peptide and to suppress non-specific adsorption, for example, an amino group, a carboxyl group, an aldehyde group, an epoxy group and the like at both ends. And polyalkylene oxide derivatives substituted with

本発明の一態様として、幹細胞培養基質を結合させる培養容器の表面は、ペプチドの配向性を制御できる他の細胞培養基材を培養容器の表面に予めコーティングした後に結合させることにより、幹細胞接着性ペプチドの配向性を高めることができる。本発明の幹細胞培養基質と併用することのできる、他の細胞培養基材としては、例えば、キトサン膜、アガロース、ヒアルロン酸、アルギン酸などの多糖類が挙げられるが、これらに限定されない。   As one embodiment of the present invention, the surface of the culture vessel to which the stem cell culture substrate is bound is coated with another cell culture substrate capable of controlling the orientation of the peptide after being coated on the surface of the culture vessel in advance, so that the stem cell adhesion is improved. The orientation of the peptide can be enhanced. Examples of other cell culture substrates that can be used in combination with the stem cell culture substrate of the present invention include, but are not limited to, polysaccharides such as chitosan membrane, agarose, hyaluronic acid, and alginic acid.

培養容器は、幹細胞の培養が可能なものであれば材質や形状は特に限定されず、当分野で周知のものを使用することができる。材質としては、例えば、天然高分子、合成高分子、金属、セラミック、ガラス等が挙げられ、形状は、材質に応じて、例えば、フィルム、膜、プレート、ゲル、ビーズ等が挙げられる。培養容器の具体例としては、フラスコ、シャーレ、ディッシュ、ペトリディッシュ、マイクロプレート、マイクロウエルプレート、マルチプレート、マルチウェルプレート、マイクロスライド、チャンバースライド、チューブ、トレイ、培養バッグ、ローラーボトル等が含まれる。   The material and shape of the culture vessel are not particularly limited as long as the culture of stem cells can be performed, and those well known in the art can be used. Examples of the material include natural polymers, synthetic polymers, metals, ceramics, and glass, and shapes include, for example, films, films, plates, gels, beads, and the like, depending on the material. Specific examples of the culture container include a flask, a Petri dish, a dish, a Petri dish, a microplate, a microwell plate, a multiplate, a multiwell plate, a microslide, a chamber slide, a tube, a tray, a culture bag, a roller bottle, and the like. .

本発明の幹細胞培養基質、幹細胞培養基質を結合(コーティング)した培養容器は、幹細胞の培養に必要な培地や試薬等と共にキット化してもよい。   The stem cell culture substrate of the present invention, and the culture vessel to which the stem cell culture substrate is bound (coated) may be made into a kit together with a medium and reagents necessary for stem cell culture.

本発明の幹細胞培養基質の使用量は、特に限定されないが、例えば、約0.01μg/ml以上、好ましくは約0.01〜10μg/ml、より好ましくは約0.01〜2μg/mlの幹細胞接着性ペプチド溶液で培養容器を処理することが挙げられる。約0.01〜10μg/ml、約0.01〜2μg/mlの幹細胞接着性ペプチドは、培養容器の面積あたりの幹細胞接着性ペプチドの量として、約0.0015〜1.5μg/cm2、約0.0015〜約0.3μg/cm2に相当する。 The use amount of the stem cell culture substrate of the present invention is not particularly limited, for example, about 0.01 μg / ml or more, preferably about 0.01 to 10 μg / ml, more preferably about 0.01 to 2 μg / ml of a stem cell adhesive peptide solution. Treating the culture vessel. About 0.01~10μg / ml, stem cell adhesive peptide from about 0.01~2μg / ml as the amount of stem cell adhesive peptide per area of the culture vessel, approximately 0.0015~1.5μg / cm 2, from about 0.0015 to about 0.3 [mu] g / corresponding to the cm 2.

本発明の幹細胞培養基質を用いて幹細胞を培養する方法は、通常の幹細胞の培養の方法及び条件に従って行うことができる。培養に用いる培地は特に限定されず、幹細胞の未分化状態維持及び増殖のために一般的に使用されている培地を用いればよく、市販の培地であっても、自製した培地のいずれであってもよい。例えば、幹細胞の生存及び増殖に必要な成分(無機塩、炭水化物、ホルモン、必須アミノ酸、非必須アミノ酸、ビタミン、脂肪酸)を含む基本培地、具体的には、Dulbecco's Modified Eagle's Medium (D-MEM)培地、Dulbecco's Modified Eagle's Medium:Nutient Mixture F-12(D-MEM/F-12) 培地、Glasgow MEM(G-MEM)培地、Basal Medium Eagle (BME)培地、Minimum Essential Medium(MEM)培地、Eagle's minimal essential medium(EMEM)培地、Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM)培地、RPMI 1640培地、Medium 199培地、αMEM培地、ハム培地、Fischer培地、及びこれらの混合培地などが挙げられる。また、培地には、増殖因子(FGF、EGF等)、腫瘍壊死因子(TNF)、インターロイキン類、インスリン、トランスフェリン、ヘパリン、ヘパラン硫酸、コラーゲン、フィブロネクチン、プロゲステロン、セレナイト、B27−サプリメント、N2−サプリメント、抗生物質等を含有してもよい。培地には、血清が添加されてもよいし無添加でもよい。   The method of culturing stem cells using the stem cell culture substrate of the present invention can be performed according to the usual methods and conditions for culturing stem cells. The medium used for the culture is not particularly limited, and a medium generally used for maintaining and growing the undifferentiated state of the stem cells may be used. Is also good. For example, a basic medium containing components (inorganic salts, carbohydrates, hormones, essential amino acids, non-essential amino acids, vitamins, fatty acids) necessary for survival and proliferation of stem cells, specifically, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (D-MEM) medium , Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12 (D-MEM / F-12) medium, Glasgow MEM (G-MEM) medium, Basal Medium Eagle (BME) medium, Minimum Essential Medium (MEM) medium, Eagle's minimal essential medium (EMEM) medium, Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM) medium, RPMI 1640 medium, Medium 199 medium, αMEM medium, ham medium, Fischer medium, and a mixed medium thereof. In addition, the medium includes growth factors (FGF, EGF, etc.), tumor necrosis factor (TNF), interleukins, insulin, transferrin, heparin, heparan sulfate, collagen, fibronectin, progesterone, selenite, B27-supplement, N2-supplement , Antibiotics and the like. Serum may or may not be added to the medium.

幹細胞の培養条件は、幹細胞の培養に用いられる通常の条件に従えばよく、特別な制御は必要ではない。例えば、培養温度は、特に限定されるものではないが約30〜40℃、好ましくは36〜37℃である。CO2ガス濃度は、例えば約1〜10%、好ましくは約2〜5%である。なお、培地の交換は2〜3日に1回行うことが好ましく、毎日行うことがより好ましい。前記培養条件は、幹細胞が生存及び増殖可能な範囲で適宜変動させて設定することもできる。 The conditions for culturing the stem cells may be in accordance with the usual conditions used for culturing stem cells, and no special control is required. For example, the culture temperature is not particularly limited, but is about 30 to 40 ° C, preferably 36 to 37 ° C. The CO 2 gas concentration is, for example, about 1 to 10%, preferably about 2 to 5%. The medium is preferably changed once every two to three days, and more preferably every day. The culture conditions can also be set by appropriately varying the range in which the stem cells can survive and proliferate.

(幹細胞への遺伝子又は細胞傷害性物質導入用複合体)
本発明の別の態様として、上記幹細胞接着性ペプチドは、所望する遺伝子又は細胞傷害性物質を幹細胞内に効率的に導入するためのキャリアペプチドとして利用できる。よって、本発明によれば、上記の幹細胞接着性ペプチドと遺伝子又は細胞傷害性物質を含む、幹細胞への遺伝子導入又は細胞傷害性物質導入用複合体が提供される。
(Complex for introducing genes or cytotoxic substances into stem cells)
In another aspect of the present invention, the stem cell adhesive peptide can be used as a carrier peptide for efficiently introducing a desired gene or cytotoxic substance into stem cells. Thus, according to the present invention, there is provided a complex for introducing a gene or a cytotoxic substance into a stem cell, comprising the stem cell adhesive peptide and a gene or a cytotoxic substance.

導入する遺伝子としては、特に限定はされず、例えば、DNA修復遺伝子、癌関連遺伝子、分化関連遺伝子、神経関連遺伝子、免疫関連遺伝子、遺伝子の導入効率又は発現安定性等を評価するためのマーカー遺伝子(例えば、GFP、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼをコードする遺伝子)等が挙げられる。幹細胞接着性ペプチドと遺伝子の複合体形成(コンジュケーション)は、当技術分野において公知の任意の方法によって行うことができるが、遺伝子と安定した結合を形成させために幹細胞接着性ペプチドにカチオン性ポリアミノ酸を付加する方法が好ましい。カチオン性ポリアミノ酸としては、ポリアルギニン、ポリリジン、ポリオルニチン、ポリシトルリン等が挙げられるが、好ましくはポリアルギニンである。また、カチオン性ポリアミノ酸の重合度は特に限定はされないが、3以上が好ましく、5以上がより好ましい。   The gene to be introduced is not particularly limited, for example, a DNA repair gene, a cancer-related gene, a differentiation-related gene, a nerve-related gene, an immune-related gene, a marker gene for evaluating gene transfer efficiency or expression stability, etc. (Eg, a gene encoding GFP, luciferase, β-galactosidase) and the like. Complexation (conjugation) of the stem cell adhesive peptide and the gene can be performed by any method known in the art. The method of adding amino acids is preferred. Examples of the cationic polyamino acid include polyarginine, polylysine, polyornithine, polycitrulline, and the like, with polyarginine being preferred. The degree of polymerization of the cationic polyamino acid is not particularly limited, but is preferably 3 or more, more preferably 5 or more.

導入する細胞傷害性物質としては、DGが発現している未分化状態の幹細胞に傷害性を示す物質であれば、特に限定はされないが、例えば、抗がん剤(エムタンシン、ドキソルビシン、ブレオマイシン、オーリスタチン、メイタンシン等)、毒素(ジフテリア毒素、サポリン毒素、緑膿菌毒素、アブリン毒素、リシンA毒素、リボゾーム不活性化タンパク質等)、放射性物質(90Y、186Re、212Bi、131I、111In、64Cu等)、細胞傷害性の核酸(RNAi、アンチセンス核酸、リボザイム等)が挙げられる。幹細胞接着性ペプチドと上記の細胞傷害性物質との複合体形成(コンジュケーション)もまた、技術分野において公知の任意の方法によって行うことができる。例えば、細胞傷害性物質が低分子化合物である場合、幹細胞接着性ペプチドと低分子化合物は、それら自身が有する官能基によって直接的に結合させてもよいが、架橋剤を介して間接的に結合させてもよい。架橋剤は、幹細胞接着性ペプチド及び細胞傷害性物質と反応する1種又は2種以上の官能基を有し、それらを結合させて安定な複合体を形成できるものであれば特に限定はされないが、一般的には、両末端に官能基を有する二官能性架橋剤が用いられる。二官能性架橋剤は、両末端に同一の官能基を有するホモ二官能性架橋剤、両末端に異なる官能基を有するヘテロ二官能性架橋剤のいずれであってもよい。官能基としては、幹細胞接着性ペプチドのアミノ基、カルボキシル基、スルフヒドリル基を標的とし、これらの基と結合できるN-スクシンイミジルエステル(NHSエステル)基、マレイミド基、アルデヒド基、チオール基、スルフドリル基、カルボジイミド基、メルカプト基、ピリジニル基等が挙げられる。具体的な架橋剤としては、例えば、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、m-マレイミドベンゾイル-N-ヒドロキシサクシンイミドエステル(MBS)、グルタルアルデヒド(GA)、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDAC)、ジチオビス(スクシンイミジルプロピオナート)(DSP)、N,N'-ジクロロヘキシルカルボジイミド(DCC)等が挙げられ、これらの市販品を利用すればよい。また、siRNAを結合させる場合は、幹細胞接着性ペプチドに前記のカチオン性ポリアミノ酸を付加する方法、ビオチン−ストレプトアビジン結合による方法により行うことができる。毒素がタンパク質毒素である場合は、遺伝子レベルで結合させることが好ましく、その際には融合遺伝子として直接的に結合させる方法、一般的なDNAリンカーを用いて間接的に結合させる方法を用いることができる。 The cytotoxic substance to be introduced is not particularly limited as long as it is a substance that is toxic to undifferentiated stem cells expressing DG, and examples thereof include anticancer agents (emtansine, doxorubicin, bleomycin, and olimycin). statins, maytansine, etc.), toxin (diphtheria toxin, saporin toxin, Pseudomonas toxin, abrin toxin, ricin A toxin, ribosome inactivating protein, etc.), radioactive materials (90 Y, 186 Re, 212 Bi, 131 I, 111 In, 64 Cu, etc.), and cytotoxic nucleic acids (RNAi, antisense nucleic acids, ribozymes, etc.). Complex formation (conjugation) between the stem cell adhesive peptide and the above-mentioned cytotoxic substance can also be performed by any method known in the art. For example, when the cytotoxic substance is a low molecular weight compound, the stem cell adhesive peptide and the low molecular weight compound may be directly bonded by a functional group of the stem cell adhesive peptide, but may be indirectly bonded via a crosslinking agent. May be. The cross-linking agent is not particularly limited as long as it has one or more functional groups that react with the stem cell adhesive peptide and the cytotoxic substance, and can form a stable complex by binding them. Generally, a bifunctional crosslinking agent having functional groups at both ends is used. The bifunctional crosslinking agent may be either a homobifunctional crosslinking agent having the same functional group at both terminals or a heterobifunctional crosslinking agent having different functional groups at both terminals. The functional groups target the amino group, carboxyl group, and sulfhydryl group of the stem cell adhesive peptide, and can bind to these groups, such as N-succinimidyl ester (NHS ester) group, maleimide group, aldehyde group, thiol group, and sulfhydryl group. Group, carbodiimide group, mercapto group, pyridinyl group and the like. Specific examples of the crosslinking agent include N-hydroxysuccinimide (NHS), m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester (MBS), glutaraldehyde (GA), 1-ethyl-3- (3-dimethylamino Propyl) carbodiimide hydrochloride (EDAC), dithiobis (succinimidylpropionate) (DSP), N, N'-dichlorohexylcarbodiimide (DCC) and the like, and commercially available products thereof may be used. In addition, when the siRNA is bound, it can be carried out by a method of adding the above-mentioned cationic polyamino acid to the stem cell adhesive peptide or a method of biotin-streptavidin binding. When the toxin is a protein toxin, it is preferable to bind at the gene level, in which case, a method of directly binding as a fusion gene or a method of indirect binding using a general DNA linker may be used. it can.

本発明の幹細胞への遺伝子導入用複合体は、特定の遺伝疾患の遺伝子治療等に利用できる。例えば、特定の遺伝子の異常や欠損に起因することが知られている疾患を有する患者から採取した体細胞や生体試料から製造したiPS細胞(疾患由来iPS細胞)に、その原因遺伝子を修復する遺伝子や正常遺伝子を、当該複合体を用いて導入し、それより分化誘導させた細胞や組織を患者に戻すという治療に使用することができる。   The complex for gene transfer into stem cells of the present invention can be used for gene therapy of a specific genetic disease or the like. For example, a gene that repairs the causative gene in iPS cells (disease-derived iPS cells) produced from somatic cells or a biological sample collected from a patient with a disease known to be caused by an abnormality or defect in a specific gene Or a normal gene can be introduced using the complex, and the cells and tissues that have been induced to differentiate therefrom can be used for the treatment of returning to a patient.

また、本発明の幹細胞への細胞傷害性物質導入用複合体は、目的の細胞に分化誘導した細胞集団から、移植後に癌化の恐れがある未分化状態の幹細胞を標的として除去し、安全な移植材料を提供することに利用することができる。具体的には、幹細胞を分化誘導した後の培地中に、本発明の細胞傷害性物質導入用複合体を添加する方法などにより、幹細胞から分化誘導した細胞と当該複合体とを接触させると、DGは分化誘導後の細胞においては発現が減少することから、当該複合体は、DGが発現している未分化細胞のみを認識し、細胞傷害性物質により未分化状態の幹細胞に傷害を与え、死滅させることができる。さらに、培養液中に未分化細胞が残っている可能性があれば、必要に応じて標識した本発明のDG結合ペプチドを処理後の培地に添加し、セルソーター等で完全に除去することもできる。また、浮遊細胞に本発明の幹細胞への細胞傷害性物質導入用複合体を作用させる場合には、死滅した幹細胞は密度勾配媒体を用いて分離除去することができる。その結果、本発明によれば、未分化状態の幹細胞の混入のない所望の分化誘導細胞を損傷することなく取得することができる。処理後の分化誘導細胞は、死滅した幹細胞を完全に除去するために、数回継代培養するか、あるいは、PBS等の緩衝液で数回洗浄することにより、そのまま再生治療用の移植細胞として用いることができる。   In addition, the complex for introducing a cytotoxic substance into stem cells of the present invention is a target for removing undifferentiated stem cells that may become cancerous after transplantation from a cell population that has been induced to differentiate into target cells. It can be used to provide an implant material. Specifically, in the medium after differentiation induction of stem cells, such as by adding a complex for introducing a cytotoxic substance of the present invention, by contacting the complex with the cells induced to differentiate from stem cells, Since the expression of DG is reduced in cells after differentiation induction, the complex recognizes only undifferentiated cells expressing DG and damages undifferentiated stem cells by cytotoxic substances. Can be killed. Furthermore, if there is a possibility that undifferentiated cells may remain in the culture solution, if necessary, the labeled DG-binding peptide of the present invention can be added to the treated medium, and completely removed using a cell sorter or the like. . When the complex for introducing a cytotoxic substance into stem cells of the present invention is allowed to act on floating cells, dead stem cells can be separated and removed using a density gradient medium. As a result, according to the present invention, it is possible to obtain desired differentiation-inducing cells without contamination of undifferentiated stem cells without damage. Differentiation-inducing cells after treatment can be subcultured several times to completely remove dead stem cells, or washed several times with a buffer such as PBS, and used as transplant cells for regenerative therapy. Can be used.

以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する。ただし、これらの実施例は本発明を限定するものでない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, these examples do not limit the present invention.

(実施例1)ヒトiPS細胞におけるジストログリカン(DG)の発現
ヒトiPS細胞として201B7細胞を用い、フィーダー細胞上又はLM511-E8上で培養し、ジストログリカン(DG)の発現を免疫蛍光染色にて観察した。フィーダー細胞を用いた場合はPrimate ES Cell Medium(ReproCELL, Yokohama, Japan)を、LM511-E8を用いた場合はStemFitAK02N(Ajinomoto, Tokyo, Japan)を培地として用いて、201B7細胞を培養し、7-8日間でコロニーを形成させた。免疫蛍光染色は、lumox 24 well plate(Sarstedt、Numbrecht、Germany)を使用した。コロニーは、一次抗体:マウス抗DGモノクローナル抗体(VIA4、IIH6)、未分化マーカーNanogに対する抗体(ウサギ抗Nanogポリクローナル抗体)、二次抗体:Alexa488標識抗マウスIgG抗体及びAlexa594標識抗ウサギIgG抗体により二重染色を行った。対比染色としてヘキストにより核を染色した。その結果、フィーダー細胞上又はLM511-E8上で培養したいずれの201B7細胞においても、DGが強く発現していることが確認された(図1A)。
(Example 1) Expression of dystroglycan (DG) in human iPS cells 201B7 cells were used as human iPS cells, cultured on feeder cells or LM511-E8, and the expression of dystroglycan (DG) was determined by immunofluorescence staining. Observed. When feeder cells are used, Primate ES Cell Medium (ReproCELL, Yokohama, Japan) is used, and when LM511-E8 is used, StemFitAK02N (Ajinomoto, Tokyo, Japan) is used as a culture medium, and 201B7 cells are cultured. Colonies were formed in 8 days. For immunofluorescence staining, a lumox 24 well plate (Sarstedt, Numbrecht, Germany) was used. Colonies were collected by primary antibody: mouse anti-DG monoclonal antibody (VIA4, IIH6), antibody against undifferentiated marker Nanog (rabbit anti-Nanog polyclonal antibody), secondary antibody: Alexa488-labeled anti-mouse IgG antibody and Alexa594-labeled anti-rabbit IgG antibody. Double staining was performed. Nuclei were stained with Hoechst as counterstain. As a result, it was confirmed that DG was strongly expressed in any of the 201B7 cells cultured on feeder cells or LM511-E8 (FIG. 1A).

さらに、DGの発現をフローサイトメトリーにより解析した。LM511-E8上で培養した201B7細胞を、一次抗体:マウス抗DGモノクローナル抗体(VIA4、IIH6)及び未分化マーカーであるSSEA-4、TRA-1-81に対する抗体(マウス抗SSEA-4、TRA-1-81モノクローナル抗体)、二次抗体:Alexa488標識抗マウスIgG抗体で染色した。その結果、201B7細胞において、DGが強く発現していることが確認された(図1B、左のパネル)。また未分化マーカー(SSEA-4、TRA-1-81)の発現より、幹細胞は未分化状態であることも確認された(図1B、右のパネル)。また、抗DG(IIH6)抗体と反応することから、DGにラミニン結合能を持った糖鎖が付加されていることが示された。   Furthermore, the expression of DG was analyzed by flow cytometry. The 201B7 cells cultured on LM511-E8 were transformed with primary antibodies: mouse anti-DG monoclonal antibodies (VIA4, IIH6) and antibodies against undifferentiation markers SSEA-4 and TRA-1-81 (mouse anti-SSEA-4, TRA-81). 1-81 monoclonal antibody), secondary antibody: stained with Alexa488-labeled anti-mouse IgG antibody. As a result, it was confirmed that DG was strongly expressed in 201B7 cells (FIG. 1B, left panel). The expression of the undifferentiated markers (SSEA-4, TRA-1-81) also confirmed that the stem cells were in an undifferentiated state (FIG. 1B, right panel). In addition, the reaction with anti-DG (IIH6) antibody indicated that a sugar chain having laminin binding ability was added to DG.

(実施例2)ヒトiPS細胞に発現するジストログリカン(DG)の解析
ヒトiPS細胞として201B7細胞及び454E2細胞を用い、ヒトiPS細胞に発現するα-ジストログリカン(α-DG)を抗α-DG抗体(VIA4)、β-ジストログリカン(β-DG)を抗β-DG抗体(7D11)を用いてイムノブロッティング法により検出した。その結果、α-DG及びβ-DGはそれぞれ120〜200 kDa及び38 kDaに検出された(図2A、左のパネルと真ん中のパネル)。α-DGは、SDS-PAGEによる分離の後、PVDF膜に転写されてもラミニン結合性を保持することが知られている(Ibraghimov-Beskrovnaya et al., Primary structure of dystrophin-associated glycoproteins linking dystrophin to the extracellular matrix. Nature, 355, 696-702,1992)。マウス・ラミニン-111(MsLM-111)によるオーバーレイアッセイを行った結果、MsLM-111がα-DGと同じ120〜200kDaで結合し、ヒトiPS細胞のα-DGがラミニン結合活性を持つことが示された(図2A、右のパネル)。
(Example 2) Analysis of dystroglycan (DG) expressed in human iPS cells Using 201B7 cells and 454E2 cells as human iPS cells, α-dystroglycan (α-DG) expressed in human iPS cells was anti-α-DG Antibody (VIA4) and β-dystroglycan (β-DG) were detected by immunoblotting using anti-β-DG antibody (7D11). As a result, α-DG and β-DG were detected at 120 to 200 kDa and 38 kDa, respectively (FIG. 2A, left panel and middle panel). α-DG is known to retain laminin binding properties even after being transferred to a PVDF membrane after separation by SDS-PAGE (Ibraghimov-Beskrovnaya et al., Primary structure of dystrophin-associated glycoproteins linking dystrophin to the extracellular matrix. Nature, 355, 696-702, 1992). An overlay assay using mouse laminin-111 (MsLM-111) showed that MsLM-111 bound at the same 120-200 kDa as α-DG, and that α-DG of human iPS cells has laminin binding activity. (FIG. 2A, right panel).

既報(Miyazaki et al., Laminin E8 fragments support efficient adhesion and expansion of dissociated human pluripotent stem cells., Nat. Commun. 3, 1236,2012)に従い、ヒトiPS細胞(201B7細胞)を中胚葉へ分化誘導した。14日間の培養後フローサイトメトリーによる解析を行った。その結果、分化誘導後の細胞において、ヒトiPS細胞のマーカーであるSSEA-4の発現は減少し、一方で脱未分化マーカーであるSSEA-1の発現が上昇し、未分化状態から分化の方向にあることが示された(図2B、左のパネル)。同時に未分化性を失うと、ラミニン結合能を持つα-DGの発現が減少することが確認された(図2B、真ん中の下のパネル)。この結果は、DGがヒトiPS細胞の未分化状態と関連する分子である可能性を示した。また、201B7細胞のオリジナルとなるヒト皮膚線維芽細胞(HDFs)ではDGの発現は見られず、ヒトiPS細胞の未分化性との関連が示唆された(図2B、右のパネル)。   According to a previous report (Miyazaki et al., Laminin E8 fragments support efficient adhesion and expansion of dissociated human pluripotent stem cells., Nat. Commun. 3, 1236, 2012), human iPS cells (201B7 cells) were induced to differentiate into mesoderm. After 14 days of culture, analysis by flow cytometry was performed. As a result, in cells after induction of differentiation, the expression of SSEA-4, a marker of human iPS cells, decreases, while the expression of SSEA-1, a marker of undifferentiation, increases, and the direction of differentiation from undifferentiated state to (FIG. 2B, left panel). At the same time, it was confirmed that when undifferentiation was lost, the expression of α-DG having laminin binding ability decreased (FIG. 2B, middle lower panel). This result suggested that DG may be a molecule associated with the undifferentiated state of human iPS cells. In addition, DG expression was not observed in the human skin fibroblasts (HDFs), which are the original 201B7 cells, suggesting a relationship with undifferentiated human iPS cells (FIG. 2B, right panel).

(実施例3)ジストログリカン(DG)のLM511-E8に対する結合の解析
LM511-E8に対するDGの結合を評価するため、マウスα-ジストログリカン(MsDG)とヒト免疫グロブリンのIgG1 Fcドメインを融合した組換えタンパク質(MsDG-Fc)を作製した。MsDG-FcをExpi293細胞において発現させ、MsDG-Fcを含む培養上清を結合アッセイに使用した。ELISAプレートには、ヒト組換えラミニン-111(LM111)、ラミニン-511(LM511)、ラミニン-521(LM521)及びLM511-E8をそれぞれ20nMコートした。結合したMsDG-Fcは、IgG1 Fcドメインに対する抗体により検出した。その結果、20nMでコートした LM111、LM511、LM521に対して、MsDG-Fcは同じレベルで結合した。一方、LM511-E8に対して有意な結合は見られなかったが、60nMでは有意な結合が見られた(図3)。このことから、LM511に比べて弱いが、LM511-E8領域にDG結合活性があること示された。
(Example 3) Analysis of binding of dystroglycan (DG) to LM511-E8
To evaluate the binding of DG to LM511-E8, a recombinant protein (MsDG-Fc) was prepared by fusing mouse α-dystroglycan (MsDG) with the IgG 1 Fc domain of human immunoglobulin. MsDG-Fc was expressed in Expi293 cells, and the culture supernatant containing MsDG-Fc was used for the binding assay. The ELISA plate was coated with 20 nM of human recombinant laminin-111 (LM111), laminin-511 (LM511), laminin-521 (LM521) and LM511-E8. Bound MSDG-Fc was detected by antibodies to IgG 1 Fc domain. As a result, MsDG-Fc bound to LM111, LM511, and LM521 coated at 20 nM at the same level. On the other hand, no significant binding was observed for LM511-E8, but significant binding was observed at 60 nM (FIG. 3). This indicated that the LM511-E8 region had DG binding activity, although weaker than LM511.

(実施例4)LM511-E8のジストログリカン(DG)結合アミノ酸配列の同定
(1)LM511-E8のα5鎖を網羅するペプチドライブラリーの構築
LM511-E8のDG結合アミノ酸配列を同定するためペプチドライブラリーの構築を行った。LM511-E8は、ヒトα5鎖のAla2534-Ala3323、β1鎖のLeu1561-Leu1786、γ1鎖のAsn1364-Pro1609によって構成されている(Ido et al., The requirement of the glutamic acid residue at the third position from the carboxyl termini of the laminin γ chains in integrin binding by laminins, J Biol Chem, 282, 11144-11154,2007)。受容体の結合は主にα鎖の関与が示唆されていることから、α5鎖のAla2534-Ala3323領域内を網羅するペプチドをデザインした(図4)。ペプチドは、12 残基のアミノ酸を長さの基本とし、隣接したペプチドと4 残基ずつオーバーラップするようにデザインした。ただし、配列中のCysは酸化によるジスルフィド結合の形成及び非特異的な細胞接着を考慮し、ペプチドのデザインから除外した。また、ペプチドのN末端がGlu又はGlnの場合、環化反応によるピログルタミン形成の影響を考慮し、N末端にGlyを付加した。ペプチド合成は、すべてFmoc固相合成法で行った。合成後のペプチド-レジンは、TFAで脱保護後、HPLCで精製し、凍結乾燥した。精製後、HPLCで純度を分析し、分子量は質量分析を用いて確認を行った。以上の方法により、LM511-E8のα5鎖を網羅するペプチド(合計96種類)を合成した。
(Example 4) Identification of dystroglycan (DG) -binding amino acid sequence of LM511-E8
(1) Construction of a peptide library covering the α5 chain of LM511-E8
A peptide library was constructed to identify the DG-binding amino acid sequence of LM511-E8. LM511-E8 is composed of Ala2534-Ala3323 of human α5 chain, Leu1561-Leu1786 of β1 chain, and Asn1364-Pro1609 of γ1 chain (Ido et al., The requirement of the glutamic acid residue at the third position from the carboxyl termini of the laminin γ chains in integrin binding by laminins, J Biol Chem, 282, 11144-11154, 2007). Since the binding of the receptor mainly suggests the involvement of the α chain, a peptide covering the Ala2534-Ala3323 region of the α5 chain was designed (FIG. 4). The peptides were designed to be based on 12 amino acids in length and overlap by 4 residues with adjacent peptides. However, Cys in the sequence was excluded from the peptide design in consideration of formation of disulfide bonds by oxidation and nonspecific cell adhesion. When the N-terminal of the peptide was Glu or Gln, Gly was added to the N-terminal in consideration of the influence of pyroglutamine formation by the cyclization reaction. All peptides were synthesized by the Fmoc solid phase synthesis method. The synthesized peptide-resin was deprotected with TFA, purified by HPLC, and freeze-dried. After purification, the purity was analyzed by HPLC, and the molecular weight was confirmed using mass spectrometry. By the above method, peptides covering a total of the α5 chain of LM511-E8 (96 kinds in total) were synthesized.

(2) ジストログリカン(DG)に結合するペプチドのスクリーニング
(1)で構築したLM511-E8のα5鎖を網羅するペプチドライブラリーを用いて、DGに結合するペプチドのスクリーニングを行った。LM511-E8のα5鎖を網羅するペプチドをELISAプレートにコートし、MsDG-Fcを用いた結合アッセイにより評価を行った。その結果、以下の5種類のペプチド(hE8A5-20:KTLPQLLAKLSI(配列番号1)、hA5G1:PMKFNGRSGVQL(配列番号2)、hA5G4:TALKFYLQGPEP(配列番号3)、hA5G29:LRLVSYSGVLFF(配列番号4)、hA5G47:AMTFHGHGFLRL(配列番号5))がMsDG-Fcに対して結合活性を示した(図5A)。残りの91種類のペプチドは、MsDG-Fcに対して結合活性を示さなかった。
(2) Screening for peptides that bind to dystroglycan (DG)
Using the peptide library covering the α5 chain of LM511-E8 constructed in (1), a peptide binding to DG was screened. Peptides covering the α5 chain of LM511-E8 were coated on an ELISA plate and evaluated by a binding assay using MsDG-Fc. As a result, the following five peptides (hE8A5-20: KTLPQLLAKLSI (SEQ ID NO: 1), hA5G1: PMKFNGRSGVQL (SEQ ID NO: 2), hA5G4: TALKFYLQGPEP (SEQ ID NO: 3), hA5G29: LRLVSYSGVLFF (SEQ ID NO: 4), hA5G47: AMTFHGHGFLRL (SEQ ID NO: 5)) showed binding activity to MsDG-Fc (FIG. 5A). The remaining 91 peptides showed no binding activity to MsDG-Fc.

DG結合活性が見られた5種類のペプチドは、コントロールのFcとの結合が見られないことから、DGに特異的な結合であることが示された(図5B)。   The five types of peptides having DG binding activity showed no binding to the control Fc, indicating that they were DG-specific binding (FIG. 5B).

(実施例5)ジストログリカン(DG)結合ペプチドのDG結合活性及び細胞接着活性
DG結合活性が見られた5種類のペプチドペプチド(hE8A5-20、hA5G1、hA5G4、hA5G29、hA5G47)の濃度依存性を評価した。その結果、5種類のペプチドは濃度依存的にMsDG-Fcに結合することが示された。なかでも、hE8A5-20及びhA5G29がDGとの強い結合活性を示した(図6−1、A)。
(Example 5) DG binding activity and cell adhesion activity of dystroglycan (DG) binding peptide
The concentration dependence of five peptide peptides (hE8A5-20, hA5G1, hA5G4, hA5G29, hA5G47) for which DG binding activity was observed was evaluated. As a result, it was shown that five types of peptides bound to MsDG-Fc in a concentration-dependent manner. Above all, hE8A5-20 and hA5G29 showed strong binding activity to DG (FIG. 6A, A).

さらに、DG結合ペプチドを、実施例4(2)の結合アッセイと同様にELISAプレートにコートし、ヒトiPS細胞(201B7細胞)を用いて細胞接着活性を評価した。その結果、hE8S5-20は濃度依存的にヒトiPS細胞に対する顕著な接着活性を示し、残りのペプチドは高濃度で当該接着活性を示した(図6−1、B)。   Further, the DG-binding peptide was coated on an ELISA plate in the same manner as in the binding assay of Example 4 (2), and the cell adhesion activity was evaluated using human iPS cells (201B7 cells). As a result, hE8S5-20 showed a remarkable adhesive activity to human iPS cells in a concentration-dependent manner, and the remaining peptides showed the adhesive activity at a high concentration (FIG. 6-1, B).

これまでに、細胞接着能をもつバイオマテリアルとして、高分子多糖マトリックスであるキトサンにペプチドを固定化させたペプチド-キトサン膜が報告されている(Mochizuki et al, Laminin-1 peptide-conjugated chitosan membranes as a novel approach for cell engineering. FASEB J. 17, 875-877, 2003)。ペプチド-キトサン膜は、ELISAのプレートのランダムなコーティングと異なり、ペプチドに配向性を持たせて吸着させることができる。そこで、DG結合ペプチド(hE8A5-20、hA5G1、hA5G4、hA5G29、hA5G47)のN末端にCys-Gly-Gly(CGG)を付加し、ペプチド-キトサンマトリックスを作製し(図6−2、C)、ヒトiPS細胞に対する細胞接着活性を評価した。その結果、CGG-hE8A5-20ペプチドにおいて、濃度依存的にヒトiPS細胞に対する強い接着活性がみられた(図6−2、D)。これらの結果から、DG結合ペプチドは幹細胞培養基質に利用できることが示された。   A peptide-chitosan membrane in which a peptide is immobilized on chitosan, a high-molecular-weight polysaccharide matrix, has been reported as a biomaterial with cell adhesion ability (Mochizuki et al, Laminin-1 peptide-conjugated chitosan membranes as a novel approach for cell engineering. FASEB J. 17, 875-877, 2003). Peptide-chitosan membranes, unlike the random coating of ELISA plates, allow peptides to be oriented and adsorbed. Therefore, Cys-Gly-Gly (CGG) was added to the N-terminal of the DG-binding peptide (hE8A5-20, hA5G1, hA5G4, hA5G29, hA5G47) to prepare a peptide-chitosan matrix (FIG. 6-2, C). Cell adhesion activity to human iPS cells was evaluated. As a result, in the CGG-hE8A5-20 peptide, strong adhesive activity to human iPS cells was observed in a concentration-dependent manner (FIG. 6-2, D). These results indicated that the DG-binding peptide can be used as a stem cell culture substrate.

(実施例6)ビオチン化ジストログリカン(DG)結合ペプチドのヒトiPS細胞への結合の解析
DG結合ペプチドの物質導入への利用を検討するため、液相でのヒトiPS細胞に対する結合を評価した。本発明において同定されたhE8A5-20ペプチド及びこれまでの研究でDG結合活性が示されているA2G80ペプチド(VQLRNGFPYFSY)を、Biotin-OSu (Dojindo、Kumamoto、Japan)を用いてビオチン化し、HPLCにより精製した(図7A)。LM511-E8上で培養したヒトiPS細胞(201B7細胞)を、Cell dissociation buffer(ThermoFisher Scientific)にて剥離し、ビオチン化したペプチドを100μg/mlで加え反応させた。次に、Alexa488で標識したストレプトアビジンを反応させ、FACScaliburフローサイトメータ(Becton Dickinson、San Jose、CA)を用いて解析を行った。その結果、hE8A5-20ペプチドは、ヒトiPS細胞に結合し、その結合活性はA2G80ペプチドに比べて高いことが示された (図7B)。
(Example 6) Analysis of binding of biotinylated dystroglycan (DG) -binding peptide to human iPS cells
In order to examine the use of the DG-binding peptide for substance introduction, the binding to human iPS cells in a liquid phase was evaluated. The hE8A5-20 peptide identified in the present invention and the A2G80 peptide (VQLRNGFPYFSY) showing DG binding activity in previous studies were biotinylated using Biotin-OSu (Dojindo, Kumamoto, Japan) and purified by HPLC. (FIG. 7A). Human iPS cells (201B7 cells) cultured on LM511-E8 were detached with a Cell dissociation buffer (ThermoFisher Scientific), and a biotinylated peptide was added at 100 μg / ml and reacted. Next, streptavidin labeled with Alexa488 was reacted and analyzed using a FACScalibur flow cytometer (Becton Dickinson, San Jose, CA). As a result, the hE8A5-20 peptide was shown to bind to human iPS cells, and its binding activity was higher than that of the A2G80 peptide (FIG. 7B).

(実施例7)DG結合ペプチドによるヒトiPS細胞への遺伝子導入の解析
DG結合ペプチドを利用して、ヒトiPS細胞への遺伝子導入を試みた。DG結合ペプチドとして同定された上記5種類のペプチドと同じくDG結合ペプチドであるA2G80にプラスミドDNAを結合させるため9つのアルギニンをC末端側に2つのグリシンをリンカーとして付加したA2G80-R9を合成した(図8A)。また対照としてA2G80に代えてスクランブル(Scramble)ペプチドに対して同様に9つのアルギニンをC末端側に2つのグリシンをリンカーとして付加したScramble-R9を合成した(図8A)。
(Example 7) Analysis of gene transfer into human iPS cells by DG-binding peptide
Gene transfer into human iPS cells was attempted using DG-binding peptide. To bind plasmid DNA to A2G80, which is the same DG-binding peptide as the above five peptides identified as DG-binding peptides, A2G80-R9 was added, in which 9 arginines were added to the C-terminal side with 2 glycines as linkers ( (FIG. 8A). As a control, Scramble-R9 in which 9 arginines were similarly added to the scrambled peptide (Scramble) peptide instead of A2G80 and two glycines were added to the C-terminal side as a linker (FIG. 8A).

導入する遺伝子には、pEGFP-N3 (Takara Bio、Shiga、Japan)を用いた。ヒトiPS細胞(201B7細胞)をLM511-E8をコートしたlumox 24 well plate (Sarstedt、Numbrecht、Germany)に播種し、7-8日間の培養でコロニーを形成させた。各ウエルに上記プラスミドpEGFP-N3(4μg)とペプチドA2G80-R9(15.5μg)との複合体(A2G80-R9ポリプレックス)を添加し、48時間の培養後、キーエンスBZ-X700(Keyence、Osaka、Japan)により発現するEGFPの蛍光を観察した。その結果、A2G80-R9ペプチドではコロニーの辺縁部でEGFPの蛍光が観察され、遺伝子がDGを介してヒトiPS細胞に導入されることが明らかとなった(図8B、矢印)。これに対し、Scramble-R9ではEGFPの蛍光は観察されなかった。   PEGFP-N3 (Takara Bio, Shiga, Japan) was used as the gene to be introduced. Human iPS cells (201B7 cells) were seeded on a lumox 24 well plate (Sarstedt, Numbrecht, Germany) coated with LM511-E8, and colonies were formed by culturing for 7-8 days. A complex (A2G80-R9 polyplex) of the above plasmid pEGFP-N3 (4 μg) and peptide A2G80-R9 (15.5 μg) was added to each well, and after 48 hours of culture, Keyence BZ-X700 (Keyence, Osaka, Japan) was observed. As a result, with the A2G80-R9 peptide, EGFP fluorescence was observed at the periphery of the colony, which revealed that the gene was introduced into human iPS cells via DG (FIG. 8B, arrow). In contrast, no fluorescence of EGFP was observed in Scramble-R9.

本発明は、再生医療材料の製造分野において利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the field of producing regenerative medical materials.

Claims (6)

配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5のいずれかに示すアミノ酸配列又は該アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を含む、ジストログリカンとの結合活性を有する幹細胞接着性ペプチド。   The amino acid sequence shown in any of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5, or one or several amino acids are deleted, substituted, inserted, or added in the amino acid sequence A stem cell adhesive peptide having an activity of binding to dystroglycan, comprising an amino acid sequence. 前記幹細胞が、人工多能性幹細胞、胚性幹細胞、又は体性幹細胞である、請求項1に記載の幹細胞接着性ペプチド。   The stem cell adhesive peptide according to claim 1, wherein the stem cell is an induced pluripotent stem cell, an embryonic stem cell, or a somatic stem cell. 請求項1又は2に記載の幹細胞接着性ペプチドの1種又は2種以上を含有する幹細胞培養基質。   A stem cell culture substrate comprising one or more of the stem cell adhesive peptides according to claim 1 or 2. 請求項3記載の幹細胞培養基質を含む、幹細胞培養用キット。   A kit for stem cell culture, comprising the stem cell culture substrate according to claim 3. 請求項1又は2に記載の幹細胞接着性ペプチドと遺伝子を含む、幹細胞への遺伝子導入用複合体。   A complex for introducing a gene into a stem cell, comprising the stem cell adhesive peptide according to claim 1 or 2 and a gene. 請求項1又は2に記載の幹細胞接着性ペプチドと細胞傷害性物質を含む、幹細胞への細胞傷害性物質導入用複合体。   A complex for introducing a cytotoxic substance into stem cells, comprising the stem cell adhesive peptide according to claim 1 and a cytotoxic substance.
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