JP2022544698A - 人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞前駆細胞に由来するエキソソームを含む非アルコール性脂肪性肝炎の予防又は治療用組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
非アルコール性の単純性脂肪肝は、非アルコール性脂肪性肝炎に進行することがある。非アルコール性脂肪性肝炎において、脂肪の蓄積は、様々な程度の肝臓の炎症及び肝臓の瘢痕化と関連し、多くの場合にインスリン抵抗性、異常脂質血症、及び高血圧と関連すると知られている。非アルコール性脂肪性肝炎は、過剰な体重、過剰な血中コレステロール及びトリグリセリドレベル、及び/又はインスリン抵抗性を有する人々からしばしば発生する。
非アルコール性脂肪性肝炎の治療のために、通常、肥満治療薬、インスリン耐性治療薬、高脂血症治療薬、肝保護剤、及び抗酸化剤などが使用される。しかしながら、それらの薬剤は、非アルコール性脂肪性肝炎の本質的な治療剤ではなく、症状改善剤として使用され、長期間服用すると副作用がある。
このため、より安全で且つ長期的な服用が可能であり、慢性疾患である非アルコール性脂肪性肝炎の治療に適する新しい治療用組成物の開発への要求は高まりつつある状況である。
本発明の他の目的は、人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソームを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前処理物質で前処理された人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell;MSC)から分離されたエキソソームを有効成分として含む、非アルコール性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis)の予防又は治療用薬剤学的組成物を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前処理物質で前処理された人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソームを提供することである。
本発明は、人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞から分化した間葉系幹細胞から分離されたエキソソーム、及びこれを有効成分として含む非アルコール性脂肪性肝炎の予防又は治療用薬剤学的組成物、並びに前処理物質で前処理された人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソーム、及びこれを有効成分として含む非アルコール性脂肪性肝炎の予防又は治療用薬剤学的組成物に関する。
本発明の一態様は、人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell;iPSC)由来間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell;MSC)から分離されたエキソソームを有効成分として含む、非アルコール性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis)の予防又は治療用薬剤学的組成物に関する。
本発明の他の態様は、人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソームを有効成分として含む、非アルコール性脂肪性肝炎の予防、緩和、改善、又は治療用薬剤学的組成物に関する。
前記脱分化は、特定の遺伝子(例えば、Sox2、c-Myc、Klf4、Oct-4等)を導入して発現させるか、又は前記特定の遺伝子が導入された細胞で発現される脱分化誘導タンパク質を注入して誘導することができる。
前記多能性(pluripotency)は、内胚葉(endoderm)、中胚葉(mesoderm)、及び外胚葉(ectoderm)の3つの胚葉(germ layer)の任意の起源の組織又は器官に分化し得る能力を意味する。
前記間葉系幹細胞の前駆細胞は、一般の間葉系幹細胞の前駆細胞ではなく、(本発明者らが開発した)人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell;iPSC)に由来する間葉系幹細胞の前駆細胞である。
本発明において、人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞は、SSEA-4(stage-specific embryonic antigen 4)タンパク質を発現しない人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞から分化したものであってよい。
人工的なリプログラミングプロセスは、レトロウイルス、レンチウイルス、及びセンダイウイルスを用いたウイルス媒介リプログラミング因子、又は非ウイルス性ベクター、タンパク質、及び細胞抽出物などを用いる非ウイルス媒介リプログラミング因子の導入によって行われる。リプログラミングプロセスには、幹細胞抽出物、化合物などによるリプログラミングも含まれる。
人工多能性幹細胞は、胚性幹細胞とほぼ同じ特性を有し、特に類似の細胞形態を示し、遺伝子及びタンパク質の発現パターンが類似であり、in vitro及びin vivoで多能性を有し、テラトーマ(teratoma)を形成し、マウスの胚盤胞(blastocyst)に挿入するとキメラ(chimera)マウスを形成し、遺伝子の生殖細胞系伝達(germline transmission)が可能である。
本発明の人工多能性幹細胞は、ヒト、サル、ブタ、ウマ、ウシ、ヒツジ、イヌ、ネコ、マウス、ウサギなど全ての哺乳動物由来の人工多能性幹細胞を含むが、好ましくはヒト由来の人工多能性幹細胞である。
また、本発明の前記人工多能性幹細胞がリプログラミングする前の体細胞は、臍帯、臍帯血、骨髄、脂肪、筋肉、神経、皮膚、羊膜、羊水、又は胎盤などに由来する体細胞であるが、これに限定されない。具体的には、前記体細胞は、線維芽細胞(fibroblast)、肝細胞(hepatocyte)、脂肪細胞(adipose cell)、上皮細胞(epithelial cell)、表皮細胞(epidermal cell)、軟骨細胞(chondrocyte)、筋細胞(muscle cell)、心筋細胞(cardiac muscle cell)、メラノサイト(melanocyte)、神経細胞(neural cell)、膠細胞(glial cell)、星状膠細胞(astroglial cell)、単球(monocyte)、マクロファージ(macrophage)などを含むが、これに限定されるものではない。
本明細書において、前記エンドセリン-1は、プレプロエンドセリン(preproendothelin)-1(PPET1)とも知られており、EDN1遺伝子によってコードされるタンパク質であり、血管内皮細胞で生産される。エンドセリン-1は、強力な血管収縮剤として知られている。
本明細書において、血管内皮増殖因子A(VEGF-A(vascular endothelial growth factor A))は、VEGFA遺伝子によってコードされるタンパク質で、血管内皮細胞のVEGFR1及びVEGFR2との相互作用によって血管の成長を誘導することが知られている。
本明細書において、前記トロンボスポンジン(Thrombospondin)-2は、THBS2遺伝子によってコードされるタンパク質で、細胞間相互作用又は細胞-マトリックス相互作用を媒介するものと知られている。トロンボスポンジン-2の癌に対する役割には論議の余地があるが、間葉系幹細胞の細胞表面特性を調節することが報告されており、細胞接着及び細胞移動に関与するものと知られている。
本明細書において、胎盤成長因子(PlGF(placental growth factor))は、PGF遺伝子によってコードされるタンパク質で、VEGFサブファミリーのメンバーとして胚発生段階における血管新生に主要な役割を果たすタンパク質として知られている。
本明細書において、血小板由来成長因子(PDGF-AA(platelet-derived growth factor))は、細胞の成長及び分裂を調節する成長因子であり、血管の形成及び成長、及び間葉系幹細胞の増殖、化学走性、及び遊走において重要な役割を担うものと知られている。
本明細書において、神経成長因子(NGF(Nerve growth factor))は、主にニューロンの成長、維持、増殖、及び生存に関与する神経栄養因子、及び神経ペプチドである。NGFは、alpha-NGF、beta-NGF、及びgamma-NGFが、約2:1:2の割合で発現する3種のタンパク質の複合体である。gamma-NGFはセリンプロテアーゼとして作用し、beta-NGFのN末端を切断してNGFを活性化させるものと知られている。
本明細書において、ヘパリン結合性EGF様成長因子(HB-EGF(heparin-binding EGF-like growth factor))は、HBEGF遺伝子によってコードされるEGFファミリータンパク質のメンバーである。HB-EGFは、心臓の発達及び血管分布に重要な役割を担うものと知られており、皮膚の創傷治癒において上皮化に必須なタンパク質であることが知られている。
本発明において人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソームは、SSEA-4(stage-specific embryonic antigen 4)タンパク質を発現しない人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞から分化した間葉系幹細胞から分離されたものであってよい。
本発明の薬剤学的組成物は、薬剤学的に有効な量で投与することができる。本発明において、“薬剤学的に有効な量”は、医学的治療に適用可能な合理的な利益/リスクの割合であり、疾患を治療するのに十分な量を意味する。有効量は、患者の疾患の種類、重症度、薬剤の活性、薬剤に対する感受性、投与時間、投与経路、排泄率、治療期間、同時使用される薬剤、及びその他医療分野によく知られた他の要素によって決定されてよい。
本発明に係る薬剤学的組成物は、個々の治療薬として単独で、又は他の治療薬と組み合わせて投与することができる。後者の場合、投与は順次又は同時に投与されてよい。また、組成物は、単回投与又は分割された複数回投与されてよい。前記要素を全て考慮して、副作用無しに最大効果が得られる最小量を投与することが重要であり、これは当業者にとって容易に決定可能である。
具体的には、本発明の薬剤学的組成物の有効量は、患者の年齢、性別、体重、体内での有効成分の吸収率、不活性率、排泄率、疾病の種類、及び併用される薬剤によって変わってよい。
本発明の前記人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞から分化した間葉系幹細胞から分離されたエキソソーム(BxC-e)は、従来のエキソソームとしての特性を有するエキソソームである。本発明の実施例から立証されるように、前記人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞から分離されたエキソソームは、脂質への分化に対して優れた抑制効果を有する(図2)。また、本発明のBxC-eは、脂肪症(Steatosis)誘発性肝細胞において脂質生成、及び炎症、並びに小胞体ストレスを抑制することを確認した(図5~図7)。
前記“個体”とは、疾病の治療を必要とする対象を意味し、より具体的には、ヒト又は非ヒトである霊長類、マウス(mouse)、イヌ、ネコ、ウマ及びウシなどの哺乳類を意味する。
前記非アルコール性脂肪性肝炎治療方法及び治療用途は、上述した本発明の人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソーム、及びこれを含む薬剤学的組成物と構成成分が共通するので、これら両者に共通する内容は、本明細書の過度な複雑性を避けるためにその記載を省略する。
前記細胞培養培地は、動物細胞培養に通常用いられるいかなる培地も利用可能である。例えば、DMEM(Dulbecco’s modification of Eagle’s medium)、DMEMとF12との混合物、Eagles’s MEM(Eagle’s minimum essential medium)、α-MEM、Iscove’s MEM、199培地、CMRL1066、RPMI1640、F12、F10、Way-mouth’s MB752/1、McCoy’s 5A、及びMCDBシリーズなどが用いられてよい。
具体的に、前記培養は、6~42時間、6~36時間、6~30時間、6~27時間、12~48時間、12~42時間、12~36時間、12~30時間、12~27時間、18~48時間、18~42時間、18~36時間、18~30時間、18~27時間、21~48時間、21~42時間、21~36時間、21~30時間、又は21~27時間行われてよい。
“ラニフィブラノール(Lanifibranor)”と名付けられた前記1-(6-ベンゾチアゾリルスルホニル)-5-クロロ-1水素-インドール-2ブタン酸[1-(6-benzothiazolylsulfonyl)-5-chloro-1H-indole-2-butanoic acid]は、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体(peroxisome proliferator-activated receptors;PPARs)のアゴニストである。
具体的に、前記ラニフィブラノールは、細胞培養培地中に1~90μM、1~80μM、1~70μM、1~60μM、1~50μM、1~40μM、1~30μM、10~90μM、10~80μM、10~70μM、10~60μM、10~50μM、10~40μM、及び10~30μMの濃度で含まれてよい。
具体的には、前記エキセンジン-4は、細胞培養培地中に1~90nM、1~80nM、1~70nM、1~60nM、1~50nM、1~40nM、1~30nM、10~90nM、10~80nM、10~70nM、10~60nM、10~50nM、10~40nM、10~30nM、又は20nMの濃度で含まれてよい。
本発明の前記前処理物質で前処理された人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソーム(BxC-V37e及びBxC-G63e)は、従来のエキソソームとしての特性を有するエキソソームである。本発明の実施例から立証されるように、本発明のBxC-V37e及びBxC-G63eは、脂肪症(Steatosis)誘発性肝細胞において脂質形成、炎症、及び小胞体ストレスを抑制する(図5~図10)。
本発明に係る食品組成物は、上述した本発明の人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソーム、及びこれを含む薬剤学的組成物と構成成分が共通するので、これら両者に共通する内容は、本明細書の過度な複雑性を避けるためにその記載を省略する。
本発明に係る食品組成物に含有可能な炭水化物としては、グルコース及びフルクトースなどの単糖、マルトース及びスクロースなどの二糖、オリゴ糖、デキストリン、及びシクロデキストリンなどの多糖、キシリトール、ソルビトール、及びエリトリトールなどの糖アルコールなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
本発明に係る食品組成物に含有可能な香味料は、タウマチン、ステビア抽出物などの天然香料、及びサッカリン、アスパルテームなどの合成香料などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
前記非アルコール性脂肪性肝炎治療方法及び治療用途は、上述した本発明の前処理物質で前処理された人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞から分離されたエキソソーム、及びこれを含む薬剤学的組成物と構成成分が共通するので、これら両者に共通する内容は、本明細書の過度な複雑性を避けるためにその記載を省略する。
本明細書全体を通じて、特定物質の濃度を示すために用いられる“%“は、特に言及しない限り、固体/固体は(重量/重量)%、固体/液体は(重量/体積)%、そして液体/液体は(体積/体積)%である。
まず、人工多能性幹細胞(iPSC)を、10%のFBS及び10ng/mlのbFGFを添加したDMEMで7日間培養した。次に、培養された人工多能性幹細胞から、FACSを用いて、細胞表面にSSEA-4(stage-specific embryonic antigen 4)タンパク質を発現しないSSEA-4(-)細胞を分離し、人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞を得た。また、分離されたSSEA-4(-)細胞を継代して前記と同じ培地で7日間さらに培養し、本発明の人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞を作製した。本発明者らは、前記人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞をBxC(brexogen stem cell)と命名した。
BxCと命名された人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞を、培養培地[高グルコースDMEM(Gibco,Cat no.11995-065)、10%ウシ胎児血清(HyClone)、1% MEM非必須アミノ酸溶液(100X)(Gibco,Cat no.11140-050)]でさらに培養した。
前記製造例で培養された人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞(以下、BxC)培養培地を回収して300×gで10分間遠心分離し、残っている細胞及び細胞片を除去した。上清を取って0.22μmフィルターを用いて濾過した後、高速遠心分離機(high speed centrifuge)を用いて10,000×g、4℃で70分間遠心分離した。遠心分離された上清を再び取り、超遠心分離器(ultracentrifuge)を用いて100,000×g、4℃で90分間遠心分離して上清を除去した。下層に残っているエキソソームをPBS(phosphate bufferd salin)に希釈し、以下の実験に使用した。
前記実施例1で分離されたエキソソーム(以下、BxC-e)に対して、ナノ粒子トラッキングアッセイ(nanoparticle tracking assay)(NanoSight NS300,Malvern)を用いてエキソソームのサイズ分布を確認し、電子顕微鏡を用いてエキソソームの形態を確認した。
図1A及び図1Bから確認できるように、本発明のBxCから由来したエキソソームは、エキソソームとしての特性を有することが分かる。
前記実施例1で分離されたエキソソームに対して、脂肪分化に対する抑制効果を確認した。
ヒト脂肪細胞(primary human adipocyte,ATCC,USA)を6ウェルプレートに分注し、1%ペニシリン-ストレプトマイシン及び10% CSが添加されたDMEM培地(Gibco,USA)を用いて、37℃、5% CO2培養器でコンフルエント(confluent)な状態に育つまで(最大で6日)培養した。
脂肪細胞を6日間培養した後、1%ペニシリン-ストレプトマイシン及び10% FBSが添加されたDMEM培地(Gibco,USA)に、脂肪分化培地[34μMパントテン酸塩(pantothenate,Sigma)、66μMビオチン(biotin,Sigma)、0.5mMインスリン(Sigma)、1mMデキサメタゾン(dexamethasone,Sigma)、及び0.05M IBMX(Sigma)]が添加された基本培地で5日間培養した。その後、DMEM培地(Gibco,USA)に脂肪分化培地[34μMパントテン酸塩(pantothenate,Sigma)、66μMビオチン(biotin,Sigma)、0.5mMインスリン(Sigma)及び1mMデキサメタゾン(dexamethasone,Sigma)]が添加された培地からさらに9日間培養した。
このとき、陰性対照群(Negative Control)は、10% FBSが添加されたDMEM培地で14日間培養した脂肪細胞であり、ビークル対照群(Vehicle control)は、BxC-eを処理せず、脂肪分化条件で14日間培養された脂肪細胞であり、BxC-e処理群は、BxC-eが含まれた脂肪分化条件で14日間培養された脂肪細胞である。
培養液を完全に除去した後、PBSで2回洗浄し、10%ホルマリン溶液を400μl/wellで添加し、細胞を1時間固定させた。PBSで洗浄し、オイルレッドOワーキング溶液(working solution)を400μl/wellで添加し、2時間、分化した脂肪細胞内の脂肪を染色させた。その後、オイルレッドOワーキング溶液を除去し、2次蒸留水を用いてウェルの壁に付いているオイルレッドOワーキング溶液を完全に除去した後、乾燥器に入れて5分間乾燥させた後、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol)を500μl/wellとなるようにウェルに添加した。
マイクロプレートリーダ(Model 680 microplate reader,Bio-Rad,USA)を用いて490nmで吸光度を測定し、脂質の量を定量的に比較した。
図2A及び図2Bから確認できるように、本発明のBxCから由来したエキソソーム(BxC-e)は、脂肪細胞の脂質生成(lipogenesis)を抑制する効果に優れていることが分かった。
2-1.ラニフィブラノール処理による人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞由来エキソソーム(BxC-V37e)
ラニフィブラノール10μMが含まれた培養培地[高グルコースDMEM(Gibco,Cat no.11995-065);10%ウシ胎児血清(HyClone)、1% MEM非必須アミノ酸溶液(100X)(Gibco,Cat no.11140-050)]で、前記製造例で製造された人工多能性幹細胞(iPSC)由来間葉系幹細胞(BxC)を24時間培養した。
培養を完了した後、ラニフィブラノールが前処理されたBxCを洗浄し、エキソソームが除去されたウシ胎児血清(FBS)を10%添加した培養培地でさらに72時間培養した。エキソソームが除去されたFBSを使用する理由は、通常使用するFBSにはウシ血清由来のエキソソームが非常に多く含まれていることから、細胞が分泌するエキソソームの他にFBS由来エキソソームが混入することを防止するためである。
72時間培養後、前処理物質が処理されたBxC培養培地を回収して300×gで10分間遠心分離し、残っている細胞及び細胞片を除去した。上清を取り、0.22μmフィルターを用いて濾過した後、高速遠心分離機(high speed centrifuge)を用いて10,000×g、4℃で70分間遠心分離した。遠心分離された上清を再び取り、超遠心分離器(ultracentrifuge)を用いて100,000×g、4℃で90分間遠心分離し、上清を除去した。下層に残っているエキソソームをPBS(phosphate bufferd salin)に希釈し、以下の実験に使用した。
前記実施例2-1のラニフィブラノールに代えてエキセンジン-4(20nM)を処理した以外は、前記実施例2-1と同じ方法でエキソソームを分離した。
前記実施例2で分離されたそれぞれのエキソソーム(BxC-V37e及びBxC-G63e)に対して、ナノ粒子トラッキングアッセイ(NanoSight NS300,Malvern)を用いてエキソソームのサイズ分布を確認し、電子顕微鏡を用いてエキソソームの形態を確認した。
図3A~図4Bから確認できるように、本発明のIVA337処理によるBxC由来エキソソーム(図3A及び図3B)、及びエキセンジン-4処理によるBxC由来エキソソーム(図4A及び図4B)はいずれもエキソソームとしての特性を有することが分かる。
前記実施例1で分離されたエキソソーム(BxC-e)及び前記実施例2-1で分離されたエキソソーム(BxC-V37e)に対して、下記のように実験した。
材料及び試薬
DMEM(Dulbecco’s modified Eagle’s medium)培地はHyclone(Pittsburgh,PA,USA)社から、FBS(fetal bovine serum)はGibco(Grand Island,NY,USA)社から購入した。遊離脂肪酸が含まれていないBSA(Fatty acid-free bovine serum albumin)、パルミチン酸塩(palmitate)、及びオレイン酸塩(oleate)は、Sigma(St.Louis,MO,USA)社から購入した。
ヒト肝細胞株(HepG2)の培養
ヒト肝細胞株(HepG2,ATTC)は、10% FBS(Gibco)、1%ペニシリン-ストレプトマイシンが含まれたDMEM培地で、37℃、5% CO2条件で培養した。培養された細胞は、6ウェルプレートに一定の数(5×105細胞/1000μl/ウェル)で分注した後、細胞が完全な形態でウェルに完全に付着し、細胞が95%コンフルエントに到達するまでインキュベートした。
遊離脂肪酸(Free Fatty Acid;FFA)の製造
(1)1Mパルミチン酸塩及び1Mオレイン酸塩貯蔵溶液の調製
溶液は、70%エタノール及び脱イオン蒸留水(ddH2O)を溶媒として用いて、60℃で調製し、0.2μmのフィルターを用いて濾過した後、滅菌した。
(2)遊離脂肪酸が含まれていない1%(w/v)のBSA溶液の製造
溶媒として脱イオン蒸留水を用いて調製した後に滅菌し、4℃で冷蔵した。
(3)パルミチン酸塩及びオレイン酸塩の濃度が100mMとなるように混合した混合脂肪酸の調製
前記(2)で製造した遊離脂肪酸が含まれていない1%(w/v)のBSA溶液を溶媒として用いて、前記(1)で製造した脂肪酸の濃度が100mMとなるように調製した。[前記(1)で製造した1Mパルミチン酸塩10μl+1%(w/v)のBSA 290μl(33mM)]、及び[前記(1)で製造した1Mオレイン酸塩10μl+1%(w/v)のBSA 140μl(66mM)]を70℃ヒートブロック(heatblock)中で、1:1の体積比で混合した。
(4)最終濃度1mMの混合遊離脂肪酸(FFA)の調製
前記(3)で製造した混合脂肪酸100mM溶液10μl(1%(w/v)のBSAを含むオレイン酸塩及びパルミチン酸塩を2:1の濃度比で混合)を、1%ペニシリン-ストレプトマイシンが含まれた無血清DMEM培地990μlに混合し、FFAの最終濃度が1mMとなるように調製した。
(5)BSA対照溶液の調製
前記(2)で製造した1%(w/v)のBSAを対照溶液として使用した。
脂肪症(Steatosis)の誘導
前記95%コンフルエントに到達したHepG2細胞の培地を捨て、PBSで1回洗浄した後、前記(4)で製造した1mM混合遊離脂肪酸を、6ウェルに各ウェルにつき1mlずつ入れた。ビヒクル対照群(Vehicle Control)には、同量のビークル(vehicle)で処理された無血清培地を入れた。全ての処理は一晩(16時間)行われた。
前記16時間処理されたHepG2細胞をPBSで1回洗浄し、前記実施例で分離されたBxC-e 100μg及び前記実施例2で分離されたBxC-V37e 100μgをそれぞれ1ml無血清培地に24時間処理した後、下記各実験を行った。
6ウェルプレートのウェルにつきトリゾール溶液1mlを添加してヒト肝細胞を分解した。クロロホルム(chloroform)200μlを添加し、ボルテックス(vortex)した後、4℃、12,000rpmで15分間遠心分離した。上清を新しいチューブに移した後、イソプロパノール(isoprophanol)500μlと混ぜた。50回逆さまにし、氷上で5分間放置した後、12,000rpm、4℃で10分間遠心分離した。上清を除去し、残ったペレットに70%エタノール1mlを加えた後、12,000rpm、4℃で5分間遠心分離した。エタノールを除去した後、RNAペレットが入っているチューブを室温で乾燥させ不可視化した。ヌクレアーゼフリー水(nuclease free water)を用いてRNAペレットを溶解させた。ナノドロップ(Nanodrop)を用いて260nm及び280nm波長で抽出されたRNAサンプルの濃度を測定し、RT premixを用いてcDNAを合成した。
合成したcDNAについて、合成されたプライマー(コスモジンテック)(下記表1参照)を使用してリアルタイムPCR(Real time-polymerase chain reaction)を行い、FABP4のmRNA発現をモニターした。
前記実施例4-[1]と同じ方法を用いて、TNF-α及びMCP1のmRNA発現変化を確認した。使用したプライマーは、下記表2に示した。
エキセンジン-4及び前記実施例2-2で分離されたエキソソーム(BxC-G63e)に対して、下記のように実験した。
材料及び試薬
DMEM(Dulbecco’s modified Eagle’s medium)培地はHyclone(Pittsburgh,PA,USA)社から、FBS(fetal bovine serum)はGibco(Grand Island,NY,USA)社から購入した。遊離脂肪酸が含まれていないBSA(Fatty acid-free bovine serum albumin)、パルミチン酸塩(パルミチン酸塩)及びオレイン酸塩(オレイン酸塩)はSigma(St.Louis,MO,USA)社から購入した。
ヒト肝細胞株(HepG2)培養
ヒト肝細胞株(HepG2,ATTC)は、10% FBS(Gibco)、1%ペニシリン-ストレプトマイシンが含まれたDMEM培地で、37℃、5% CO2条件で培養した。培養された細胞は6ウェルプレートに一定の数(5×105細胞/1000μl/ウェル)で分注した後、細胞が完全な形態でウェルに完全に付着し、細胞が95%コンフルエントに到達するまでインキュベートした。
遊離脂肪酸(Free Fatty Acid;FFA)製造
(1)1Mパルミチン酸塩及び1Mオレイン酸塩貯蔵溶液の調製
溶液は、70%エタノール及び脱イオン蒸留水(ddH2O)を溶媒として用いて、60℃で調製し、0.2μmのフィルターを用いて濾過した後、滅菌した。
(2)遊離脂肪酸が含まれていない1%(w/v)のBSA溶液の製造
脱イオン蒸留水を溶媒として用いて調製した後に滅菌し、4℃で冷蔵した。
(3)パルミチン酸塩及びオレイン酸塩の濃度が100mMとなるように混合した混合脂肪酸の調製
前記(2)で製造した遊離脂肪酸が含まれていない1%(w/v)のBSA溶液を溶媒として用いて、前記(1)で製造した脂肪酸の濃度が100mMとなるように調製した。[前記(1)で製造した1Mパルミチン酸塩10μl+1%(w/v)のBSA 290μl(33mM)]、及び[前記(1)で製造した1Mオレイン酸塩10μl+1%(w/v)のBSA 140μl(66mM)]を70℃ヒートブロック(heatblock)中で、1:1の体積比で混合した。
(4)最終濃度1mMの混合遊離脂肪酸(FFA)の調製
前記(3)で製造した混合脂肪酸100mM溶液10μl(1%(w/v)のBSAを含むオレイン酸塩及びパルミチン酸塩を2:1の濃度比で混合)を、1%ペニシリン-ストレプトマイシンが含まれた無血清DMEM培地990μlに混合し、FFAの最終濃度が1mMとなるように調製した。
(5)BSA対照溶液の調製
前記(2)で製造した1%(w/v)のBSAを対照溶液として使用した。
脂肪症(Steatosis)誘導
前記95%コンフルエントに到達したHepG2細胞の培地を捨て、PBSで1回洗浄した後、前記(4)で製造した1mM混合遊離脂肪酸を6ウェルの各ウェルにつき1mlずつ入れた。ビークル対照群(Vehicle Control)には、同量のビークル(vehicle)で処理された無血清培地を入れた。全ての処理は一晩(16時間)行われた。
前記16時間処理されたHepG2細胞をPBSで1回洗浄し、20nMエキセンジン-4 100μg又は前記実施例2で分離されたBxC-G63e 100μgを1ml無血清培地に24時間処理した後、下記各実験を行った。
6ウェルプレートのウェルにつきトリゾール溶液1mlを添加してヒト肝細胞を分解した。クロロホルム(chloroform)200μlを添加し、ボルテックス(vortex)した後、4℃、12,000rpmで15分間遠心分離した。上清を新しいチューブに移した後、イソプロパノール(isoprophanol)500μlと混ぜた。50回逆さまにし、氷上で5分間放置した後、12,000rpm、4℃で10分間遠心分離した。上清を除去し、残ったペレットに70%エタノール1mlを加えた後、12,000rpm、4℃で5分間遠心分離した。エタノールを除去した後、RNAペレットが入っているチューブを室温で乾燥させ不可視化した。ヌクレアーゼフリー水を用いてRNAペレットを溶解させた。ナノドロップを用いて260nm及び280nm波長で抽出されたRNAサンプルの濃度を測定し、RT premixを用いてcDNAを合成した。
合成したcDNAについて、合成されたプライマー(コスモジンテック)(下記表4参照)を使用してリアルタイムPCR(Real time-polymerase chain reaction)を行い、FABP4、ACC1、及びSREBP1のmRNA発現変化をモニターした。
前記実施例5-[1]と同じ方法を用いて、CHOPのmRNA発現変化を確認した。使用した遺伝子のプライマーは、前記表3に示した。
図10から確認できるように、脂肪症(steatosis)誘導したヒト肝細胞に、BxC-G63eを処理した群において、小胞体ストレスに関連するCHOP遺伝子発現レベルが、処理していない群に比べて顕著に減少した。このことから、BxC-G63eの脂質生成によって誘導された小胞体ストレスに対する抑制活性が非常に優れていることが確認できた。
前記実施例2-1で分離されたエキソソーム(BxC-V37e)及び前記実施例2-2で分離されたエキソソーム(BxC-G63e)に対して、下記のように実験した。
MCDダイエットマウス飼育環境
C57BL/6NHsd雄マウスを温度23±3℃、相対湿度55±15%、換気回数10~20回/hr、照明時間12時間(午前8時点灯~午後8時消灯)、及び照度150~300Luxに設定した環境で飼育しながら、環境条件を定期的に測定した。
MCDダイエット給与
6週齢のC57BL/6NHsd雄マウスに、MCD食餌を5日間供給し、その後2日間は通常の食餌を供給する方式で12週間、MCD食餌及び通常の食餌を交互に自由摂取させた。
投与試験物質の調製及び投与
BxC-G63e又はBxC-V37eをPBSに希釈してそれぞれの試験物質を調製した。試験物質のタンパク質量100μg/匹~400μg/匹を、1日1回及び週3回、4週間静脈投与した。6週齢のC57BL/6NHsd雄マウスをホルダーに拘束し、26ゲージ注射針が装着された注射器を用いて、試験物質を尾静脈から1mL/分の速度で徐々に注入した。
前記試験物質が投与されたC57BL/6NHsd雄マウスの肝臓を摘出して写真撮影後に重量を測定した。右葉は10%中性緩衝ホルマリン溶液で固定し、左葉は液体窒素を用いて急速冷凍させ、以下の実験に使用した。
組織病理学的検査
トリミング、脱水、パラフィン包埋、切片化などの一般的な組織処理過程の後、固定された肝臓組織を用いて病理学的検査のための検体を作製した。検体をヘマトキシリン及びエオシン(Hematoxylin&Eosin;H&E)及びオイルレッドO(oil red O)染色を施し、光学顕微鏡(Olympus BX53,Japan)を用いて組織病理学的変化を観察した。
NASスコアリング
微小空胞変性(Microvesicular steatosis)、巨大空胞変性(Macrovesicular steatosis)、肝細胞肥大(hypertrophy)に対して、顕微鏡下で40倍から100倍の倍率で視野に影響を与えた総面積のパーセンテージに基づいて、0~3点に等級付けした。炎症は、100倍率視野における5つの病巣について、100倍の倍率で0~3点に点数化した後、群間で比較した。
図11A及び図11B、並びに図12A及び12Bから確認できるように、MCD食餌によって脂肪症(steatosis)を誘導し、BxC-G63e又はBxC-V37eを処理した群は、脂肪滴(lipid droplet)のサイズ及び数が、試験物質を処理していない対照群に比べて格段に減少していることが観察された。
また、図13A又は図13Bから分かるように、微小空胞変性(Microvesicular steatosis)、巨大空胞変性(Macrovesicular steatosis)、肝細胞肥大(hypertrophy)のNASスコアがいずれも減少した。このことから、BxC-G63e又はBxC-V37eの脂質生成に対する抑制効果が非常に優れていることを確認した。
トリミング、脱水、パラフィン包埋、切片化などの一般的な組織処理過程の後、固定された肝臓組織を用いて病理学的検査のための検体を作製した。検体を、1次抗体として抗TNF-α(anti-TNF-α)と反応させた後、これに特異的な2次抗体とさらに反応させた後、TNF-αタンパク質発現変化量を観察した。
図14A及び図14Bから観察できるように、MCD食餌を用いて炎症(inflammation)を誘導し、BxC-G63e又はBxC-V37eを処理した群が、PBSを処理した対照群に比べて、TNF-αタンパク質発現レベルが格段に減少していることを確認した。また、図13Aから確認できるように、BxC-V37eを処理した群において、炎症スコア(inflammation score)が減少していた。したがって、BxC-G63e又はBxC-V37eの炎症に対する抑制活性が非常に優れていることを確認した。
前記実施例2-1で分離されたエキソソーム(BxC-V37e)及び前記実施例2-2で分離されたエキソソーム(BxC-G63e)に対して、下記のように実験した。
TAAダイエットマウス飼育環境
C57BL/6雄マウスを温度23±3℃、相対湿度55±15%、換気回数10~20回/hr、照明時間12時間(午前8時点灯~午後8時消灯)、及び照度150~300Luxに設定した環境で飼育しながら、環境条件を定期的に測定した。
TAA薬物投与
6週齢のC57BL/6雄マウスに200mg/kg濃度のTAAを1日1回、週に3回、12週間投与した。
投与試験物質の調製及び投与
BxC-G63e又はBxC-V37eをPBSに希釈してそれぞれの試験物質を調製した。試験物質を400μg/匹ずつ、1日1回、週3回、4週間皮下投与し、同時に200mg/kg濃度のTAAを1日1回、週2回、4週間投与した。物質の注射のために、投与部位を70%アルコールで消毒した。親指と人差し指で右側マウス大腿部の皮膚を引っ張って皮膚と筋肉との間に空間を作った後、動物の前方から親指と人差し指との間の皮下腔に、インスリン注射器を差し込みそのまま投与した。
前記試験物質が投与されたC57BL/6雄マウスの肝臓を摘出して写真撮影した後、重量を測定した。右葉は10%中性緩衝ホルマリン溶液で固定し、左葉は液体窒素を用いて急速冷凍させ、以下の実験に使用した。
組織病理学的検査
トリミング、脱水、パラフィン包埋、切片化などの一般的な組織処理過程の後、固定された肝臓組織を用いて病理学的検査のための検体を作製した。検体をヘマトキシリン及びエオシン(Hematoxylin&Eosin;H&E)及びピクロシリウスレッド(picrosirius red)染色を施し、光学顕微鏡(Olympus BX43,Japan)を用いて組織病理学的変化を観察した。
図15A及び図15Bから確認できるように、何ら処理もしていないノーマル群に比べて、TAA-PBS群の肝臓組織の表面が滑らかでないことが確認できた。BxC-G63e又はBxC-V37eによる処理は、肝臓組織を有意に回復させることが観察できた。
また、図16A及び図16Bから確認できるように、H&E染色の結果、TAAによって損傷した肝臓組織がBxC-G63e又はBxC-V37eによって著しく回復したことを観察できた。
そして、図17A及び図17Bから確認できるように、ピクロシリウスレッド染色の結果、TAAによる肝臓組織内に蓄積されたコラーゲン量が、BxC-G63e又はBxC-V37eによって大幅に減少したことが確認できた。
要するに、BxC-G63e又はBxC-V37eが繊維症に対して優れた抑制活性を持っていることが確認できた
前記内容を総合すると、本発明のBxC-e、BxC-V37e、及びBxC-G63eは、脂肪症(Steatosis)誘発性肝細胞において脂質生成、炎症、及び小胞体ストレスも抑制するため、非アルコール性脂肪性肝炎の予防又は治療において非常に有利な用途を見出す。
Claims (12)
- 人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell;iPSC)由来間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell;MSC)から分離されたエキソソームを有効成分として含む、非アルコール性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis)の予防、緩和、抑制又は治療用薬剤学的組成物。
- 前記人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞は、SSEA-4(stage-specific embryonic antigen 4)タンパク質を発現しない人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞に由来する、請求項1に記載の薬剤学的組成物
- 前記人工多能性幹細胞は、ヒト由来の人工多能性幹細胞である、請求項1に記載の薬剤学的組成物。
- 人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞から分離されたエキソソーム。
- 前記人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞は、SSEA-4(stage-specific embryonic antigen 4)タンパク質を発現しない人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞に由来する、請求項4に記載の薬剤学的組成物。
- 前処理物質で前処理された人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell;iPSC)由来間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell;MSC)から分離されたエキソソームを有効成分として含む、非アルコール性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis)の予防、緩和、抑制又は治療用薬剤学的組成物。
- 前記人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞は、SSEA-4(stage-specific embryonic antigen 4)タンパク質を発現しない人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞に由来する、請求項6に記載の薬剤学的組成物。
- 前記前処理物質は、1-(6-ベンゾチアゾリルスルホニル)-5-クロロ-1水素-インドール-2ブタン酸[1-(6-benzothiazolylsulfonyl)-5-chloro-1H-indole-2-butanoic acid]及びエキセンジン-4(Exendin-4)からなる群から選ばれるものである、請求項6に記載の薬剤学的組成物。
- 前記人工多能性幹細胞は、ヒト由来の人工多能性幹細胞である、請求項6に記載の薬剤学的組成物。
- 人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell;iPSC)由来間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell;MSC)から分離されたエキソソームを有効成分として含む、非アルコール性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis)の緩和、抑制又は改善用食品組成物。
- 前記人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞は、SSEA-4(stage-specific embryonic antigen 4)タンパク質を発現しない人工多能性幹細胞由来間葉系幹細胞の前駆細胞に由来する、請求項10に記載の食品組成物。
- 前記人工多能性幹細胞は、ヒト由来の人工多能性幹細胞である、請求項10に記載の食品組成物。
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