JP2021169523A - 細胞製剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本形態に係る軟骨組織関連疾患の予防または治療剤は、有効成分として間葉系幹細胞を含むスフェロイドを含有するものである。本明細書において「スフェロイド」とは、細胞の凝集体(細胞塊)を意味し、三次元細胞集合体をもその概念に含むものとする。なお、スフェロイドのサイズについて特に制限はないが、一例として、スフェロイドの直径は、好ましくは1〜500μmであり、好ましくは10〜300μmである。ここで、スフェロイドの直径は、常法(粒子径分布測定)により測定されうる。
本形態に係る有効成分としてのスフェロイドは、培養された間葉系幹細胞を含む点に特徴がある。培養に供される間葉系幹細胞(MSC)としては、未分化の間葉系細胞である限り特に制限はされず、哺乳動物の骨髄、骨膜、脂肪組織、末梢血等から常法に従い採取したものを用いることができる。また、採取後、未分化のMSCをプラスチック付着性の有無等により選択することもできる。ここで、MSCとしては、調達の容易さおよび高い増殖性という観点から、脂肪組織由来の間葉系幹細胞を用いることが好ましい。また、MSCとしては、本発明の予防・治療剤の投与対象と同種の哺乳動物由来のMSCを用いることが好ましく、投与対象以外の同種の哺乳動物由来のMSCや、投与対象自身のMSC(自家細胞)を用いることができる。これらの細胞が由来する生物種も特に制限されず、ヒトおよび非ヒト哺乳動物由来の各種細胞を用いることができる。細胞が由来する生物種としては、例えば、ヒト、アカゲザル、ミドリザル、カニクイザル、チンパンジー、タマリンおよびマーモセット等の霊長類、マウス、ラット、ハムスターおよびモルモット等の齧歯類、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ウマ等が例示できる。なお、培養に供されるMSCとしては、MSCを70〜90%コンフルエント(好ましくは80%コンフルエント)まで増殖させて得られた細胞をゼロ継代とし、それをさらに増殖させて1〜10継代のMSCを用いることができる。
本形態に係る有効成分としてのスフェロイドは、培養された間葉系幹細胞を含む点に特徴がある。スフェロイドに含まれる「培養された間葉系幹細胞」を得るための培養の条件についても特に制限はなく、当業者であれば間葉系幹細胞(MSC)を培養することが可能な条件を適宜選択することが可能である。
も、本発明において、培養は好ましくは「接着培養」である。「接着培養」とは、「浮遊培養」に対する概念であり、培養しようとする細胞や当該細胞を含むスフェロイドを細胞培養用基材の表面に接着させて培養することを意味する。培養中、「培養しようとする細胞や当該細胞を含むスフェロイドが培養用基材の表面に接着する」とは、細胞やスフェロイドが、ECM(extracellular matrix;細胞外マトリックス)などに含まれる細胞−基質接着分子を通じて、培養用基材の表面と接着している状態を意味し、培地を軽く揺らしても細胞やスフェロイドが培地中に浮遊してこない状態をいう。一方、「浮遊培養」とは、培養しようとする細胞や当該細胞を含むスフェロイドを培養用基材の表面に接着させずに培養することを意味する。培養中、「培養しようとする細胞や当該細胞を含むスフェロイドが培養用基材の表面に接着しない」とは、細胞やスフェロイドが、ECMなどに含まれる細胞−基質接着分子を通じて培養用基材の表底面と接着していない状態を意味し、たとえ基材の表面に触れていても培地を軽く揺らすと細胞やスフェロイドが培地中に浮遊してきたり、付着せずに沈んでいる状態等をいう。これを定量的に表現すると、本明細書においては、培養容器内の細胞やスフェロイドを含有する培地から培地をすべて除去した後に、再度培地を速度0.1mL/秒の速度で当該容器に注入した際に、細胞やスフェロイドが底面から離れ浮かぶか、または細胞やスフェロイドが500μm以上移動した場合に、当該細胞やスフェロイドは「浮遊した(つまり、当該細胞やスフェロイドは培養用基材の表面に接着していない)」と判断するものとする。
細胞培養用基材の材質としては、樹脂等が例示できるが、生物由来の材料ではないという観点から、細胞培養用基材は樹脂を含むことが好ましい。このような樹脂としては、細胞培養用基材として利用可能な生体適合性の高いものであれば特に制限されない。一例として、細胞培養用基材が含む樹脂は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂(例えば、含フッ素ポリイミド樹脂)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリジメチルシロキサン等や、これらのブレンドが例示されうる。また、材料の強度が高いという観点から、ポリイミド樹脂が好ましく用いられる。すなわち、本発明の好ましい一実施形態では、細胞培養用基材が、ポリイミド樹脂を含む。ポリイミド樹脂としては、以下の式(I)で示される構成
単位を含むポリイミド樹脂が例示できる。また、スフェロイド形成が良好であるという観点から、分子内にフッ素原子を有する樹脂が好ましく、含フッ素ポリイミド(含フッ素ポリイミド樹脂)がより好ましい。本発明で用いられるポリイミド樹脂は、典型的には、酸二無水物とジアミンとを各々1種以上重合させて得られるポリアミド酸をイミド化することにより得られる。ポリイミド樹脂は、ポリアミド酸を化学構造の一部に含んでいてもよい。ポリイミド樹脂を製造する方法としては、公知の手法で製造すればよい。一例として二段合成法が使用できる。ポリイミド樹脂の二段合成法は前駆体としてポリアミド酸を合成し、ポリアミド酸をポリイミド酸に変換する方法である。前駆体としてのポリアミド酸はポリアミド酸誘導体であってもよい。ポリアミド酸誘導体としては、例えばポリアミド酸塩、ポリアミド酸アルキルエステル、ポリアミド酸アミド、ビスメチリデンピロメリチドからのポリアミド酸誘導体、ポリアミド酸シリルエステル、ポリアミド酸イソイミドなどが挙げられる。ポリイミドとしてはピロメリット酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の酸無水物と、オキシジアミン、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン等のジアミンとからなるポリイミドが例示できる。フッ素原子を有する樹脂としては、例えば、4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物(6FDA)/1,4−ビス(アミノフェノキシ)ベンゼン(TPEQ)共重合体、6FDA/4,4’−オキシジフタル酸無水物(ODPA)/TPEQ共重合体、4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸(BPADA)/2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン(HFBAPP)、6FDA/2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(BAPP)共重合体等の以下の式(I)で示される構成単位を含む含フッ素ポリイミド樹脂;エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等が例示できる。
より好ましく、これらはフッ素原子で置換されていてもよい。上記アルキレン基の炭素数は、例えば1〜12であり、好ましくは1〜6である。
ンチオ基は、Yにフッ素原子が含まれない場合、少なくとも1つ以上のフッ素原子で置換されることが好ましい。
子または塩素原子、より好ましくはフッ素原子である。)、メチル基およびトリフルオロメチル基からなる群から選択される基により置換されていてもよい。これら置換基は複数であってもよく、その場合には置換基の種類は互いに同一であっても異なっていてもよい。芳香環を有する2価の有機基に置換している好適な置換基は、特にX0にフッ素原子が含まれない場合は、フッ素原子および/またはトリフルオロメチル基であることが好ましく、より好適にはフッ素原子である。
装置:東ソー株式会社製 HCL−8220GPC
カラム:TSKgel Super AWM−H
溶離液(LiBr・H2O、リン酸入りNMP):0.01mol/L
測定方法:0.5重量%の溶液を溶離液で作製し、ポリスチレンで作製した検量線をもとに分子量を算出する。
装置:自動接触角計(協和界面科学製:DM−500)
測定方法:フィルム上に水2μLを滴下した直後の液滴の付着角度を測定する(測定温度:25℃)。
装置:自動接触角計(協和界面科学製:DM−500)
測定方法:フィルム上に水25μLを滴下した後、基材を連続的に傾けていき、流れ落ちた際の角度を転落角とする(測定温度:25℃)。
形状であってもよい。例えば、シングルもしくはマルチウェルプレートなどの培養用のプレート、シャーレ、ディッシュ、フラスコ、バッグ等の各種容器の形状であることができる。また、細胞培養容器は、大量培養装置や潅流培養装置などの培養装置における細胞培養容器の形態であってもよい。
上述したスフェロイドを有効成分として含有する本発明に係る予防・治療剤が予防・治療のターゲットとする疾患は、軟骨組織関連疾患である。
えられる。また、特に接着培養された間葉系幹細胞を含むスフェロイドは、浮遊培養された間葉系幹細胞を含むスフェロイドよりも二次元培養に類似した経過を辿る結果、総合的に遺伝子の発現量が増大することが考えられる。さらに、接着培養された間葉系幹細胞を含むスフェロイドは、細胞培養用基材の表面に接着した状態で培養されることから、細胞同士の会合が少なくなる結果として比較的サイズの小さいスフェロイドを形成することが可能である。このため、培地からの栄養や酸素の供給が遮断される虞が小さいことから、高い機能(遺伝子発現量)を示しているのかもしれない。
100mL容量の三口フラスコに2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(BAPP) 3.602g(8.77ミリモル)、N−メチル−2−ピロリドン42.5gを仕込み溶解した。そこへ4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物(6FDA) 3.898g(8.77ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌して、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。ここで、得られたポリアミド酸の重量平均分子量は280,000であった。なお、ポリアミド酸の重量平均分子量と、焼成後の含フッ素ポリイミドの重量平均分子量とは実質的に同一である。
であった。
コラゲナーゼ処理および遠心比重法を利用した周知の方法を用いて、ヒト脂肪組織からヒト脂肪組織由来幹細胞(Adipose derived Stem Cell:AdSC)を採取した。
上記で得られたヒト脂肪組織由来の間葉系幹細胞を1mLのCELLOTION(ZENOAQ製)で洗浄し、10%FBS/DMEM F12培地(シグマ製)を添加して10mLとした。次いで、250×gで5分間の遠心処理を施した。遠心処理後、上清を除去し、2mLの10%FBS/DMEM F12培地(シグマ製)で懸濁させて、細胞数のカウントを行った。細胞懸濁液は2×105細胞/mLの濃度となるように調製した。その後、100mmディッシュ(ファルコン製)に9mLの培地を予め加えておき、そこに上記の濃度に調整した細胞懸濁液を1mL加え、37℃の5%(v/v)CO2インキュベーター内で拡大培養を行った。
100mmディッシュから培地を除去し、細胞剥離液TrypLE select(サーモフィッシャーサイエンティフィック製)を3mL添加した後、37℃の5%(v/v)CO2インキュベーター内で5分間程度保持して細胞を剥離した。次いで、10%FBS/DMEM F12培地を用いて総量が10mLになるようにチューブへ移した。250×gで5分間遠心処理を施し、2mLの10%FBS/DMEM F12培地(シグマ製)で懸濁させて、細胞数のカウントを行った。その後、1×105細胞/mLの濃度となるように調製した。
含フッ素ポリイミドフィルム1を細胞培養面に配置した24穴プレートに代えて、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト製)を用いたこと以外は、上述した実施例1と同様の手法により、ヒト脂肪組織由来の間葉系幹細胞の培養を行った。
含フッ素ポリイミドフィルム1を細胞培養面に配置した24穴プレートに代えて、24穴ポリスチレン基材(ファルコン製)を用いたこと以外は、上述した実施例1と同様の手法により、ヒト脂肪組織由来の間葉系幹細胞の培養を行った。本比較例において、培養された細胞は二次元的(平面状)に増殖するのみであり、スフェロイドの形成は確認されなかった。
実施例1および実施例2並びに比較例1において間葉系幹細胞の培養を行った培養プレートから、細胞を回収した。回収した細胞から、NucleoSpin RNA(コスモバイオ製)を用いてRNAを回収した。
SsoFast EvaGreen Mastermix(バイオラッド製)を用い、測定機器名:BioRad CFX Connect 96well(バイオラッド製)により分析した。TGFβ1の遺伝子発現量は、ハウスキーピング遺伝子であるGAPDH遺伝子の発現量に対するそれぞれの遺伝子の発現量の相対値として校正することにより算出した。結果を図3に示す。図3は、各培養条件におけるヒトTGFβ1遺伝子の発現量の結果を示すグラフである。
100mL容量の三口フラスコに1,4−ビス(アミノフェノキシ)ベンゼン2.976g(10.2ミリモル)、4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物4.524g(10.2ミリモル)、N−メチル−2−ピロリドン42.5gを仕込んだ。窒素雰囲気下、室温で、5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。ここで、得られたポリアミド酸の重量平均分子量は100,000であった。なお、ポリアミド酸の重量平均分子量と、焼成後の含フッ素ポリイミドの重量平均分子量とは実質的に同一である。
上記で得られたヒト脂肪組織由来の間葉系幹細胞を1mLのCELLOTION(ZENOAQ製)で洗浄し、KBM ADSC−1培地(コージンバイオ製)を添加して10mLとした。次いで、250×gで5分間の遠心処理を施した。遠心処理後、上清を除去し、2mLのKBM ADSC−1培地(コージンバイオ製)で懸濁させて、細胞数のカウントを行った。細胞懸濁液は2×105細胞/mLの濃度となるように調製した。その後、100mmディッシュ(ファルコン製)に9mLの培地を予め加えておき、そこに上記の濃度に調整した細胞懸濁液を1mL加え、37℃の5%(v/v)CO2インキュベーター内で拡大培養を行った。
100mmディッシュから培地を除去し、細胞剥離液TrypLE select(サーモフィッシャーサイエンティフィック製)を3mL添加した後、37℃の5%(v/v)CO2インキュベーター内で5分間程度保持して細胞を剥離した。次いで、KBM ADSC−2培地(コージンバイオ製)を用いて総量が10mLになるようにチューブへ移した。250×gで5分間遠心処理を施し、2mLのKBM ADSC−2培地(コージンバイオ製)で懸濁させて、細胞数のカウントを行った。その後、1×106細胞/mLの濃度となるように調製した。
実施例3で用いた含フッ素ポリイミドフィルム2を細胞培養面に配置した35mmシャーレに代えて、ELPLASIA(クラレ製)を用いた。また、3.5×105細胞/mLに調製した細胞懸濁液を1mLずつ播種した(培養0日目)。その後、37℃の5%(
v/v)CO2インキュベーター内で培養を行い、3日目まで培養した。なお、本実施例においてもスフェロイドの形成が確認できたが、当該スフェロイドはウェル底面に接着しておらずウェル底面に非接着の状態で沈んでいた。
実施例3で用いた含フッ素ポリイミドフィルム2を細胞培養面に配置した35mmシャーレに代えて、24穴ポリスチレン基材(ファルコン製)を用いた。また、8×103細胞/mLに調製した細胞懸濁液を1mLずつ播種した(培養0日目)。その後、37℃の5%(v/v)CO2インキュベーター内で培養を行い、3日目まで培養した。本比較例において、培養された細胞は二次元的(平面状)に増殖するのみであり、スフェロイドの形成は確認されなかった。
12週齢の雄のBALB/cヌードマウスに対して変形性膝関節症誘発(前十字靭帯および半月板片側切除モデル)を行った。モデル作製後に十分なホイール運動負荷をかけ、1週間後に、上記比較例2で得られた平面培養された間葉系幹細胞、並びに上記実施例4および実施例5で得られた間葉系幹細胞スフェロイドをそれぞれマウスの関節(軟骨欠如領域)に関節内局所投与した。ここで、間葉系幹細胞は5×104細胞/マウスを投与し、間葉系幹細胞スフェロイドについても5×104の細胞からなるスフェロイドを投与した。モデル作製から3週間(21日目)の時点で解剖を行い、サフラニンO染色を実施して、脛骨骨頭部の軟骨層の厚みと軟骨基質の染色状況を確認した。結果を図4および図5に示す。図4は、比較例2で得られた平面培養された間葉系幹細胞並びに実施例3および実施例4で得られた間葉系幹細胞スフェロイドを投与した変形性膝関節症モデルマウスにおける組織学的関節損傷度の半定量的スコアリング評価の結果を示すグラフである(スコアが小さいほど関節の損傷度は低いことを意味する)。また、図5は、比較例2で得られた平面培養された間葉系幹細胞並びに実施例3および実施例4で得られた間葉系幹細胞スフェロイドを投与した変形性膝関節症モデルマウスにおける関節組織に対してサフラニンO染色を行った結果を示す顕微鏡写真である。
Claims (7)
- 培養された間葉系幹細胞を含むスフェロイドを有効成分として含有する、軟骨組織関連疾患の予防または治療剤。
- 細胞培養用基材上で接着培養された間葉系幹細胞を含むスフェロイドを有効成分として含有する、請求項1に記載の予防または治療剤。
- 前記軟骨組織関連疾患が、変形性膝関節症、外傷性軟骨損傷、肩関節周囲炎、顎関節症、関節リウマチ、離断性骨軟骨症、無腐性骨壊死、および半月板損傷からなる群より選択される、請求項1または2に記載の予防または治療剤。
- 前記間葉系幹細胞が、ヒト脂肪組織由来の細胞である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の予防または治療剤。
- 前記細胞培養用基材が、ポリイミド樹脂を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の予防または治療剤。
- 前記ポリイミド樹脂が、含フッ素ポリイミド樹脂である、請求項5に記載の予防または治療剤。
- 局部注射されることにより用いられる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の予防または治療剤。
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