JP2023513395A - 小胞及びその使用 - Google Patents

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Abstract

小胞及びその使用が提供される。この小胞は誘導性小胞であり、由来源は幹細胞又は体細胞を含み、有するマーカーはシンタキシン4を含む。この小胞は間葉系幹細胞中のエクソソームに比べ、シンタキシン4を特異的に高発現することができ、MSCに由来する小胞及びエクソソームの特徴的マーカーと区別することができる。この小胞は、インビトロで血液凝固促進作用を発揮することができ、体内に注射された後、血友病マウスの出血傾向を改善することができ、血友病出血傾向の治療に適用される。前記小胞は、皮膚及び毛髪を経由して排出され得る。

Description

本発明は、生物医薬分野に属し、小胞及びその使用に関する。
細胞外小胞(extracellular vesicle,EV)は、細胞から分泌される、タンパク質、核酸及び様々なサイトカインを含むナノスケール担体である。細胞外小胞は、内分泌又は傍分泌の方式により標的細胞に作用することがで、細胞間の物質輸送及び情報交換の過程において重要な役割を果たしている。研究により、細胞外小胞によって媒介される情報交換は、生体の生理的又は病理的過程において重要な調節的役割を果たしており、免疫調節、腫瘍増殖、血管形成、損傷修復などに関与することが見出された。現在、当該分野の研究は、主にエクソソーム(exosome)に焦点を当てている。エクソソームは、直径が約30-150nmの細胞外小胞であり、その内部にRNA、脂質及びタンパク質などの成分が含まれる。エクソソームは、生体の様々な生理的/病理的調節に広く関与しており、多くの疾患の診断、治療及び予後評価に使用することができる。今まで、間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell,MSC)は、エクソソームの産生能力が最も高い細胞であると考えられている。大量の研究により、MSC由来のエクソソームは、MSCの生物学的機能を模倣することができ、細胞の成長と分化の促進、組織欠陥の修復などにおいて重要な調節的役割を果たしていることが見出された。そのため、近年、MSC由来のエクソソームによる細胞小胞療法は、顕著な発展を遂げた。しかし、現在、エクソソームによる細胞小胞療法には依然として多くの問題(主にエクソソームの抽出及び精製の過程が複雑で、かかる時間が長く、設備及び試薬に対する要求が高く、生理的エクソソームの産生量が比較的低いなど)がある。これらの欠陥のため、エクソソーム療法の臨床へのトランスレーション及び応用が制限されている。
血友病(hemophilia)は、遺伝性血液凝固障害に起因する一群の出血性疾患であり、それらの共通の特徴は、活性トロンボプラスチンの産生障害、凝固時間の延長、生涯に軽度の外傷でも出血する傾向にあること、重症患者では顕著な外傷がなくても「特発性」出血が発生することである。2018年5月11日に、国家衛生健康委員会などの5部門は、血友病を収載した「1回目希少疾患リスト」を共同で作成した。血友病は、主に血友病A、血友病B及び血友病Cの3種類に分けられる。血友病A、即ち、第VIII因子血液凝固促進成分(VIII:C)欠乏症は、伴性劣性遺伝疾患に属し、女性で伝え、男性で発症する疾患である。血友病B、即ち、因子IX(FIX)欠乏症も伴性劣性遺伝疾患であり、その発症数が血友病Aよりも少ない。血友病C、即ち、因子XI(FXI)欠乏症は、常染色体不完全劣性遺伝疾患であり、稀な血友病である。発症率では、血友病Aは80%-85%と最も高く、血友病Bは15%-20%を占め、血友病Cは稀である。長い間、血友病の治療では、臨床的に外因系血液凝固因子の注射が主な介入として使用されている。しかし、この方法は、治療コストが高く、治療効果の持続期間が短く、自己抗体が産生されやすいなどの様々な問題があることから、適切で有効な治療手段にはならない。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、間葉系幹細胞に由来する小胞が提供される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、小胞組成物が提供される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、血友病に対する小胞含有医薬組成物が提供される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、小胞のスクリーニング、同定又は抽出キットが提供される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、小胞のマーカーが提供される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、マーカーにより小胞を同定又はスクリーニングする方法が提供される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、小胞の調製方法が提供される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、体細胞又は幹細胞に由来する小胞が提供される。前記小胞は誘導性小胞であり、前記小胞が有するマーカーはシンタキシン4を含む。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、被験体の疾患又は前記疾患の合併症を治療、予防又は改善する方法が提供される。前記方法は、前記被験体に有効量の前記小胞、前記小胞組成物又は前記組成物を投与することを含む。前記疾患は出血性疾患である。いくつかの実施形態において、前記出血性疾患は、血液凝固因子の欠乏、血小板数の減少及び/又は機能障害に起因する出血を含む。いくつかの実施形態において、前記出血性疾患は、血友病、狼瘡性出血又はチェディアック・東症候群(Chediak-Higashi syndrome)を含む。いくつかの実施形態において、前記血友病は、血友病A、血友病B又は血友病Cを含む。いくつかの実施形態において、前記疾患は、血友病Aである。
いくつかの実施形態において、前記幹細胞は、全能性幹細胞及び多能性幹細胞を含む。いくつかの実施形態において、前記幹細胞は、間葉系幹細胞及び誘導多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell;IPS)を含む。
いくつかの実施形態において、前記体細胞は、骨芽細胞系を含む。
いくつかの実施形態において、前記細胞は、初代培養細胞であってもよく、既存の又は或樹立された細胞系であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記細胞系とは、適切な新鮮培地及び空間下で無限増殖可能な不死化細胞培養物を指す。
いくつかの実施形態において、前記細胞は樹立細胞株であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記誘導性小胞は、外力によって正常な生存期間にある前記幹細胞又は体細胞のアポトーシスを誘導することにより産生される小胞である。
いくつかの実施形態において、前記誘導性小胞は、スタウロスポラ(Staurospora)の添加、紫外線照射、飢餓法及び熱応力法のうちの1種又は複数種の組み合わせにより幹細胞又は幹細胞のアポトーシスを誘導することにより産生される。
いくつかの実施形態において、前記小胞が有するマーカーは、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5のうちの1種又は複数種をさらに含む。
いくつかの実施形態において、前記小胞は、マーカーであるシンタキシン4、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11及びインテグリンα5の組み合わせものを有する。
いくつかの実施形態において、前記小胞は、マーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4を高発現する。
いくつかの実施形態において、前記小胞は、マーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4に対する発現量がMSC又はエクソソームよりも高い。
いくつかの実施形態において、前記小胞中のマーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の発現量は、間葉系幹細胞に由来するエクソソーム中のマーカーの発現量に対してそれぞれ約1-2倍、2-3倍、1-3倍、3-4倍及び3-6倍である。
いくつかの実施形態において、前記小胞中のマーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の発現量は、間葉系幹細胞に由来するエクソソーム中のマーカーの発現量に対してそれぞれ約1.5-2倍、2.5-3倍、1.5-2.5倍、3.5-4倍及び3.5-5倍である。
いくつかの実施形態において、前記小胞中のマーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の発現量は、間葉系幹細胞に由来するエクソソーム中のマーカーの発現量に対してそれぞれ約1.5-1.9倍、2.5-2.9倍、1.8-2.5倍、3.5-3.9倍及び4-5倍である。
いくつかの実施形態において、前記小胞中のマーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の発現量は、間葉系幹細胞に由来するエクソソーム中のマーカーの発現量に対してそれぞれ約1.76倍、2.81倍、2.41倍、3.68倍及び4.45倍である。
いくつかの実施形態において、前記エクソソームは、シンタキシン4を発現しないのに対し、本発明の小胞は、シンタキシン4を発現する。
いくつかの実施形態において、前記エクソソームは、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4を同時に発現しないのに対し、本発明の小胞は、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4を同時に発現する。
いくつかの実施形態において、前記小胞及び前記エクソソームは、同種由来のMSCに由来する。
いくつかの実施形態において、フローサイトメトリーによりIEVの表面膜タンパク質を分析した結果、MSCに由来するIEVは、MSCと類似する表面タンパク質であるCD29、CD44、CD73、CD166陽性、CD34、CD45陰性を発現することができるとともに、IEVは、細胞外小胞の普遍性表面タンパク質であるCD9、CD63、CD81及びC1qを発現することができる。
いくつかの実施形態において、前記誘導性小胞は、スタウロスポリンの添加、紫外線照射、飢餓法、熱応力法又はそれらの組み合わせにより間葉系幹細胞のアポトーシを誘導することにより産生される。
いくつかの実施形態において、前記小胞は、スタウロスポリンで間葉系幹細胞を誘導することにより産生される。
いくつかの実施形態において、前記間葉系幹細胞の世代数は、2~5代目であってもよいが、これに限定されない。
いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約1nM-10000nMである。いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約100nM-10000nMである。いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約500nM-10000nMである。いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約500-1000nMである。いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約500-900nMである。いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約500-800nMである。
いくつかの実施形態において、前記小胞の直径は約0.03-6μMである。いくつかの実施形態において、前記小胞の直径は約0.03-4.5μMである。いくつかの実施形態において、前記小胞の直径は約0.03-1μMである。いくつかの実施形態において、前記小胞の直径は約0.04-1μMである。いくつかの実施形態において、前記小胞の直径は約0.05-1μMである。いくつかの実施形態において、前記小胞の直径は約0.1-1μMである。いくつかの実施形態において、前記小胞の直径は約0.15-1μMである。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、前記小胞を含む小胞組成物がさらに提供される。
いくつかの実施形態において、前記小胞組成物は、他の従来技術に記載の小胞をさらに含み、例えば、エクソソーム、移動体、微小胞及びエクトソーム(Ectosome)を含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、前記小胞の数は、前記小胞組成物に占める割合が約65-100%である。
いくつかの実施形態において、前記小胞の数は、前記小胞組成物に占める割合が約75-98%である。
いくつかの実施形態において、前記小胞の数は、前記小胞組成物に占める割合が約80-96%である。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、前記小胞又は前記小胞組成物を含む組成物がさらに提供される。
いくつかの実施形態において、前記組成物は、医薬品、食品、保健機能製品、化粧品、添加剤又は中間品を含む。
いくつかの実施形態において、前記組成物は、医薬品である。
いくつかの実施形態において、前記組成物は、薬学的又は免疫学的に許容される担体をさらに含む。
いくつかの実施形態において、前記組成物の剤形は、注射用凍結乾燥粉末、注射剤、錠剤、カプセル、キット又は貼付剤から選択される。
いくつかの実施形態において、前記小胞は、薬物担体として使用される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、マーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の検出試薬のうちの1種又は複数種を含む前記小胞をスクリーニング、同定若しくは抽出するための試薬又はキットがさらに提供される。
いくつかの実施形態において、前記マーカーの検出試薬は、前記マーカーの遺伝子の発現量を検出するものである。
いくつかの実施形態において、前記マーカーの検出試薬は、前記マーカーのmRNAの発現量を検出するものである。
いくつかの実施形態において、前記マーカーの検出試薬は、前記マーカーのタンパク質の発現量を検出するものである。
いくつかの実施形態において、前記マーカーの検出試薬は、蛍光定量PCR染料、蛍光定量PCRプライマー、蛍光定量PCRプローブ、抗体、抗体機能性断片及び複合抗体のうちの1種又は複数種である。
いくつかの実施形態において、前記キットは、qPCRキット、ウェスタンブロッティング検出キット、フローサイトメトリー解析キット、免疫組織化学検出キット及びELISAキットから選択される1種又は複数種である。
いくつかの実施形態において、前記キットは、フローサイトメトリー解析キットから選択される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、疾患若しくは前記疾患の合併症を治療、予防又は改善するための製品の調製における前記小胞、前記小胞組成物又は前記医薬組成物の使用がさらに提供される。前記疾患は、肝疾患、血友病を含む。
いくつかの実施形態において、前記疾患は、血友病である。前記小胞は、インビトロで顕著な血液凝固促進作用を発揮することができ、体内注射後に血友病マウスの出血傾向を顕著に改善することができるため、血友病の出血傾向の治療に適用され、応用の見通しが良い。
いくつかの実施形態において、前記疾患は、血友病Aである。
いくつかの実施形態において、前記製品は、医薬品、食品、保健機能製品、化粧品、添加剤又は中間品を含む。
前記小胞を疾患の治療に使用する際に、前記小胞を、静脈注射、筋肉内注射、皮下注射、髄腔内注射又は注入、及び臓器内注入からなる群より選択される経路により投与することができる。例えば、静脈注射の場合、尾静脈より注射することができる。臓器内注入は、解剖学的空間、例えば、胆嚢、胃腸腔、食道、肺系(吸入による)及び/又は膀胱への注入を含む。
例として、胃腸腔注入である腹腔内注射は、尾静脈注射に比べ、同等の治療効果を得ることができる。腹腔内注射の安全性及び操作性は、尾静脈注射よりも優れている。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、前記小胞をスクリーニング又は同定する方法がさらに提供される。前記方法は、マーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4のうちの1種又は複数種を検出することを含む。
検出した結果、前記マーカーが陽性結果である場合、前記小胞であると判定される。
いくつかの実施形態において、前記マーカーの発現結果を対照と比較し、発現量が対照よりも顕著に高い場合、陽性結果として判定することができる。前記対照は、従来の他の小胞又はエクソソーム(エクソソーム、移動体、微小胞及びエクトソームのうちの1種又は複数種を含んでもよい)であってもよく、間葉系幹細胞に由来する他の小胞又はエクソソームであってもよい。
前記マーカーのうち、マーカーであるシンタキシンが好ましい。いくつかの実施形態において、検出される小胞のシンタキシン4の発現量がエクソソーム(例えば、同種細胞に由来するエクソソーム)の2-6倍(より好ましくは4-5倍)以上である場合、前記小胞(例えば、誘導性小胞)であると判定される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、前記小胞検出若しくは同定する試薬又はキットの調製における前記マーカーの検出試薬の使用であって、前記マーカーは、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4のうちの1種又は複数種を含み、前記試薬又はキットは、対照試薬をさらに含み、前記対照試薬は、エクソソーム、移動体、微小胞及びエクトソームのうちの1種又は複数種を含み、前記被検サンプル中の前記マーカーの発現量が対照試薬よりも高い場合、陽性であると判定されることを特徴とする使用が提供される。
いくつかの実施形態において、前記対照試薬は、エクソソームである。
いくつかの実施形態において、前記被検サンプル中のシンタキシン4の発現量がエクソソームの2-6倍以上である場合、前記小胞であると判定される。
いくつかの実施形態において、前記被検サンプル中のシンタキシン4の発現量がエクソソームの4-5倍以上である場合、前記小胞(例えば、誘導性小胞)であると判定される。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、前記小胞の調製方法が提供される。前記方法は、アポトーシス誘導剤を添加することにより幹細胞又は体細胞が前記小胞を産生するように誘導することである。
いくつかの実施形態において、前記方法は、間葉系幹細胞を培養するステップ(1)と、間葉系幹細胞の培養上清を収集するステップ(2)と、ステップ(2)の培養上清から小胞を分離するステップ(3)とを含む。
いくつかの実施形態において、間葉系幹細胞を培養するステップ(1)は、組織から間葉系幹細胞を分離するステップ(4)と、培地を添加して間葉系幹細胞を培養し、培地中の前記間葉系幹細胞をアポトーシス誘導剤と接触させるステップ(5)と、を含む。
いくつかの実施形態において、前記アポトーシス誘導剤は、スタウロスポリン、紫外線照射、飢餓法及び熱応力法のうちの1種又は複数種の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態において、前記アポトーシス誘導剤は、スタウロスポリンである。
いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約500-1000nMである。いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約500-900nMである。いくつかの実施形態において、前記スタウロスポリンの濃度は約500-800nMである。
いくつかの実施形態において、ステップ(5)におけるアポトーシス誘導剤で細胞を処理する時間は、約16-24時間である。
いくつかの実施形態において、前記ステップ(3)において、小胞の分離方法は、超遠心分離法により前記小胞を分離するステップを含む。
いくつかの実施形態において、本発明では、単一のMSCは、300-2000個の小胞を産生することができる。
いくつかの実施形態において、前記超遠心分離法により前記小胞を分離するステップは、収集された培養上清を1回目遠心分離し、上清を収集するステップ(a)と、ステップ(a)で収集された上清を2回目遠心分離し、上清を収集するステップ(b)と、ステップ(b)で収集された上清を3回目遠心分離し、沈殿を収集するステップ(c)と、ステップ(c)で収集された沈殿を4回目遠心分離し、沈殿を収集するステップ(d)と、ステップ(d)で収集された沈殿を5回目遠心分離し、沈殿を収集するステップ(e)と、を含む。
いくつかの実施形態において、前記1回目遠心分離では、約500-1500gで5-30分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記1回目遠心分離では、約500-1000gで5-20分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記1回目遠心分離では、約500-900gで5-15分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記2回目遠心分離では、約1000-3000gで5-30分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記2回目遠心分離では、約1500-2500gで5-20分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記2回目遠心分離では、約1500-2200gで5-15分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記3回目遠心分離では、約10000-30000gで15-60分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記3回目遠心分離では、約12000-25000gで20-60分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記3回目遠心分離では、約12000-20000gで20-40分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記4回目遠心分離では、約10000-30000gで15-60分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記4回目遠心分離では、約12000-25000gで20-60分間遠心分離する。いくつかの実施形態において、前記4回目遠心分離では、約12000-20000gで20-40分間遠心分離する。
いくつかの実施形態において、特定のマーカーを有する小胞は、特定のマーカーに対する濃縮方法により濃縮することにより得られる。十分な小胞を得た後、培地を収集し、培地から特定の小胞を精製及び分離する。これは、当該技術分野で既知の任意の適切な方法により実現することができる。このような方法は、例えば、分画超遠心分離によりエクソソームを分離する原始的な方法;及びポリマー沈殿(SBI,Palo Alto,CAからのExoQuickTM)、免疫アフィニティー捕捉(Greening et al.,2015,Methods in Molecular Biology)、免疫磁気捕捉(Exo-FLOWTM,SBI)などの新しい方法を含む。
免疫アフィニティー精製は、表面マーカーに基づいて特定の小胞を選択的に捕捉する方法である。ストレプトアビジンが共有結合で被覆された磁気ビーズと、ビオチン化された捕捉抗体との間の高親和性の結合により小胞の効率的な捕捉が実現される。捕捉された小胞は、溶出された後、構造が完成で、生物活性を有する。本発明の見出しに基づいて、前記小胞は、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4分子を特異的に高発現することができる。そのため、本発明は、この方法により小胞を分離、精製又は濃縮することができる。
いくつかの実施形態において、免疫磁気ビーズ法により前記小胞を濃縮することもできる。前記免疫磁気ビーズは、モノクローナル抗体と磁気ビーズとを結合することにより得られる。前記モノクローナル抗体は、抗シンタキシン4抗体、抗アネキシンV抗体、抗フロチリン-1抗体、抗カドヘリン11抗体、抗インテグリンα5抗体のうちの1種又は複数種を含む。
いくつかの実施形態において、本発明によれば、誘導性小胞がさらに提供される。この誘導性小胞は、IPS細胞に由来するものであって、IPS細胞が正常な生存状態にあるときに介入又は誘導することによりIPS細胞をアポトーシスさせることで産生される亜細胞(subcellular)産物である。
本明細書において、「濃縮」という用語を使用するときに、1つ又は複数の小胞がサンプルに存在する任意の他の小胞からの分離、又はそれが生体の組織に存在することを発見する場合に比べ、小胞を含む組成物において前記小胞がより高い総百分率の含有量で存在することを含む。
一実施形態において、濃縮された小胞をサンプルから分離せず、小胞がサンプルに存在したまま小胞に対していずれかの診断を行う。前記サンプルをスライドガラスに乗せて顕微鏡を用いて診断することができ、この実施形態において小胞は検出されるが、分離されない。
別の実施形態において、濃縮された小胞をサンプルから分離する。
免疫磁気ビーズ分離技術(Immunomagneticbead-basedseparation,IMS)は、近年発展してきた新しい免疫学的技術である。免疫磁気ビーズ(Immunomagneticbead,IMB)は、活性タンパク質抗体に結合可能であるとともに、磁石に吸着することもできる。処理した後、抗体は磁気ビーズに結合され、磁気ビーズは抗体の担体となる。磁気ビーズ上では、抗体が特異的抗原物質に結合されると、抗原-抗体-磁気ビーズ免疫複合体が形成される。このような複合体は、磁力の作用下で力学的移動することによって、複合体が他の物質から分離され、特異的抗原を分離する目的が達成される。免疫磁気ビーズ(IMB)は、プラットフォームであり、抗原抗体結合原理を使用して作業する分野であれば、使用することができ、医学及び生物学の骨髄移植、或は幹細胞、オルガネラ、がん細胞、ホルモン、病原菌及び毒素の分離などには目覚ましい成果を上げた。近年、IMBは、その高感度及び特異性により食品、水、生物サンプル、環境などのサンプルにおける真菌毒素の分離及び検出作業に幅広く使用されており、良好な開発及び応用の見通しを示している。
本発明に記載の免疫磁気ビーズ方法では、特異的抗体が結合された磁気ビーズを用いて特異的表面抗原を有する標的小胞に結合させ、さらに磁界により吸着し、標的小胞を抽出する。
本発明のいくつかの具体的な実施形態において、前記小胞の具体的な濃縮方法は以下のとおりである。即ち、抗シンタキシン4抗体、抗アネキシンV抗体、抗フロチリン-1抗体、抗カドヘリン11抗体、抗インテグリンα5抗体のうちの1種又は複数種の抗体で被覆された免疫磁気ビーズを、小胞を含む細胞培養上清に加え、これによって、抗シンタキシン4抗体、抗アネキシンV抗体、抗フロチリン-1抗体、抗カドヘリン11抗体、抗インテグリンα5のうちの1種又は複数種抗体に特異的結合可能な小胞が分離され、特定の小胞を濃縮する目的を達成することができる。いくつかの好ましい実施形態において、抗シンタキシン4抗体、抗アネキシンV抗体、抗フロチリン-1抗体、抗カドヘリン11抗体及び抗インテグリンα5抗体で同時に被覆された免疫磁気ビーズを用いて分離された小胞は、純度が最も高く、血友病Aのような疾患の治療効果が最も高い。
いくつかの好ましい実施形態において、遠心分離方法に基づいて組合せ最適化を行い、細胞及び細胞破片などの不純物を除去して細胞培養上清が得られ、そして抗シンタキシン4抗体、抗アネキシンV抗体、抗フロチリン-1抗体、抗カドヘリン11抗体、抗インテグリンα5抗体のうちの1種又は複数種の抗体で被覆された免疫磁気ビーズを前記細胞培養上清に加え、これによって、前記抗体に特異的に結合可能な小胞が分離され、特定の小胞を濃縮する目的が達成される。
いくつかの実施形態において、前記間葉系幹細胞は、ヒト又はマウスに由来するが、これに限定されない。
いくつかの実施形態において、前記間葉系幹細胞は、骨髄由来間葉系幹細胞、尿液由来間葉系幹細胞、口腔由来間葉系幹細胞、脂肪由来間葉系幹細胞、胎盤由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞、骨膜由来幹細胞又はそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、前記間葉系幹細胞は、骨髄由来間葉系細胞、脂肪由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞及び口腔由来間葉系幹細胞から選択される。
図1Aから図1Eは、分離されたBMMSCの表面マーカーのフローサイトメトリーによる検出結果である。 実施例2の操作フローチャートである。 フローサイトメトリー技術により分析されたMSC(10個のMSC)が産生したIEV数の統計結果である。 図4Aから図4Fは、IEV粒子の直径検出を示す。図4Aは、フローサイトメトリーにより検出されたIEVの粒径分布図である。図4Bは、側方散乱光(SSC)によるIEVの散乱光強度の分析であり、IEVの粒径分布を示す。図4Cは、Bangs Laboratories社製の標準化小粒子ミクロスフェアを用いるIEVの散乱光強度の分析であり、IEVの粒径分布を示す。図4Dは、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察されたIEVであり、IEVの粒径分布を示す。図4Eは、ナノ粒子トラッキング解析(NTA)であり、IEV粒径分布を示す。図4Fは、ナノフローサイトメトリー検出技術によるIEVに対する単一小胞レベルの粒径検出であり、IEVの粒径分布である。 図5Aから図5Kは、フローサイトメトリーによりIEVの表面膜タンパク質を分析した結果である。 図6Aから図6Dは、IEVの内容物分析である。図6Aは、DIA定量化技術によるMSC、MSC-エクソソーム、MSC-IEVの定量プロテオミクス分析結果である。図6Bは、IEVが特異的に高発現するタンパク質をスクリーニングして作成したヒートマップである。図6Cは、示差的タンパク質のGO濃縮分析によりIEV発現アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4分子を分析した結果である。図6Dは、Western BlotによりMSC、MSC-エクソソーム、MSC-IEV発現アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4を検証した結果である。 血友病AマウスのインビボでのIEVの血液凝固促進作用を示す。 図8Aから図8Dは、血友病AマウスにIEVを注射した後の各血液凝固因子のレベルの変化状況を示す。図8Aは、血液凝固第VIII因子の変化状況を示す。図8Bは、vWF因子の変化状況を示す。図8Cは、組織因子(TF)の変化状況を示す。図8Dは、プロトロンビンの変化状況を示す。 図9Aから図9Bは、血友病AマウスモデルにおいてIEVに対してPS及びTFの遮断を行った後のIEVのインビボ治療効果に対する影響状況を示す。図9Cは、lprマウスに対してIEV注射治療を行った後、lprマウスの出血傾向を顕著に改善できることを示す。図9Dは、CHSマウスに対してIEV注射治療を行った後、CHSマウスの出血傾向を顕著に改善できることを示す。 同種MSCに由来するIEV及びエクソソームの血友病Aマウスに対する治療効果の比較を示す。ここで、WTは野生型マウスであり、HA群は血友病Aマウスモデルであり、HA+IEVは血友病AマウスモデルにIEV治療を施すことを示し、HA+PS-IEVは血友病AマウスモデルにPS陰性IEVを投与することを示し、HA+TF-IEVは血友病AマウスモデルにTF陰性IEVを投与することを示し、HA+エクソソームは血友病Aマウスモデルにエクソソーム治療を施すことを示す。 MC3T3-E1、hBMMSCに由来するIEVの光学顕微鏡下での形態図である。 MC3T3-E1、hBMMSCに由来するIEV粒子の直径分布のフローサイトメトリーの検出結果である。 図13Aから図13Cは、IEVが皮膚及び毛髪を経由して排出され得ることを示す。図13Aは、皮膚表面でのIEVの動的代謝の模式図である。図13Bは、IEVが経時的に皮下組織から真皮層及び表皮へ徐々に移動することを示す。図13Cは、7日目にマウスの体表から抜いた毛髪の毛嚢にPKH26-IEVが存在することを発見したことを示す。 ハイコンテント分析(HCA:HighContent Analysis)システムで撮影されたhiPSC及びhUCMSCの死亡過程の図である。 アポトーシスを誘導するhiPSC及びhUCMSCをフローサイトメトリーによりアポトーシス率を分析した結果を示し、ほとんどの細胞がアポトーシスしたことが証明されている。 フローサイトメトリーによりアネキシン5発現の陽性率を分析した結果、hiPSC及びhUCMSCはともに発現率が80%以上であることを示す。 ナノ粒子トラッキング解析(NTA)により検出された2種類のIEVの粒径を示す。 ナノ粒子トラッキング解析(NTA)により検出された2種類のIEVのIEV産生数を示す。 ナノ粒子トラッキング解析(NTA)により検出された2種類のIEVの電位を示す。
以下、具体的な実施例により本発明の技術的手段をさらに説明する。具体的な実施例は、本発明の保護範囲を制限するものではない。本発明の思想に基づいて当業者が行った非本質的な修正及び調整は、依然として本発明の保護範囲に含まれる。
本発明の実施例において、IEVは誘導性小胞の略称であり、誘導性小胞又は誘導性細胞外小胞(Induced extracellular vesicles,IEV)と呼ばれてもよい。誘導性細胞外小胞とは、前駆細胞(例えば、幹細胞)が正常に生存しているときに介入又は誘導されてアポトーシスすることで産生した亜細胞産物を指す。通常、このような亜細胞産物は、膜構造を有し、アポトーシスマーカーを発現し、一部が遺伝物質DNAを含む。本発明者らは、誘導性細胞外小胞が細胞及び通常の細胞外小胞(例えば、エクソソームなど)と異なる物質であることを見出した。いくつかの実施形態において、前記正常に生存しているときの細胞、例えば、非アポトーシス細胞、非老化細胞、老化により増殖が停滞したものではない細胞、凍結後に蘇生したものではない細胞、悪性化して異常増殖したものではない細胞又は損傷がない細胞などである。いくつかの実施形態において、前記正常に生存しているときの細胞は、細胞培養過程において細胞が80-100%コンフルエントになったときの細胞から採取される。いくつかの実施形態において、前記正常に生存しているときの細胞は、対数増殖期の細胞から採取される。いくつかの実施形態において、前記正常に生存しているときの細胞は、ヒト又はマウス組織に由来する初代培養細胞及びその継代培養細胞から採取される。いくつかの実施形態において、前記正常に生存しているときの細胞は、樹立された細胞系又は細胞株から採取される。いくつかの実施形態において、前記前駆細胞は、初期細胞から採取される。
本発明において、IEVはIEVsと同じである。本発明において、STSはスタウロスポリンである。本発明において、Exosomesはエクソソームである。
「含む」又は「含有する」とは、組成物(例えば、媒質)及び方法が列挙される要素を含むが、他の要素を除外しないことを意味する。組成物及び方法を定義するために使用されるときに、「基本的に・・・からなる」とは、前記目的組み合わせに対していかなる重要な意義を有する他の要素を排除することを意味する。したがって、基本的に本発明書で定義される元素からなる組成物は、保護が要求される本発明の基本及び新規特徴に実質的に影響しない他の材料又はステップを排除しない。「・・・からなる」とは、他の組成部分の微量元素及び実質的な方法ステップを排除することを意味する。これらの用語のそれぞれで定義される実施形態は、全て本発明の範囲内に含まれる。
「有効量」とは、有利又は必要な結果(例えば、免疫応答の増強、医学状況(疾患、感染など)の治療、予防又は改善)を実現するのに十分な量を指す。有效量は、1回又は複数回の施用、応用又は用量中で投与することができる。適切な用量は、体重、年齢、健康、治療される疾患又は状況及び投与経路に依存する。
本明細書で使用されるように、「高発現」などの用語は、核酸又はタンパク質の発現を従来技術の小胞(例えば、エクソソーム)に含まれるレベルよりも高いレベルに増加させることを含むことを意図している。
本明細書で使用されるように、「薬学的に許容される担体」とは、いかなる標準薬物担体、例えば、注射用凍結乾燥粉末、注射剤、錠剤、カプセル、キット又は貼付剤を指す。通常、このような担体は、賦形剤、例えば、澱粉、エマルジョン、糖、特定のタイプの粘土、ゼラチン、ステアリン酸又はその塩、ステアリン酸マグネシウム又はステアリン酸カルシウム、タルク、植物性脂肪又は油、ガム、グリコール又は他の既知の賦形剤を含む。これらの担体は、矯味剤及び着色剤又は他の成分をさらに含んでもよい。薬学的に許容される担体の例には、水、生理食塩水、緩衝液、不活性な無毒固体(例えば、マンニトール、タルク)が含まれるが、これらに限定されない。知られている常法によりこのような担体を含む組成物を調製する。所望の投与方式及び所望の用途に応じて、組成物は、固体、半固体又は液体剤形の形態であってもよく、例えば、粉末、粒子、結晶、液体、懸濁液、リポソーム、糊剤、クレーム、軟膏などであり、相対的に正確な用量の単位用量で投与するのに適した形態であってもよい。
本発明において、「組成物」中の成分は、混合物として存在してもよく、分かれて包装されてもよい。分かれて包装される成分は、それぞれ佐剤を含んでもよい。前記佐剤とは、薬学的に薬物の治療効果を補助可能な手段を指す。組成物中の成分が分かれて包装される場合、分かれて包装されるそれぞれの成分は、同時に投与されてもよく、任意の前後順序で投与されてもよく、この場合、患者に1つの薬物を投与して治療し、次に他の薬物を投与する。前記患者は、哺乳動物被験体、特にヒトである。
本発明において、前記「組成物」は、1つの成分がもう1つの成分で包まれる形態で存在してもよい。いくつかの実施形態において、組成物では、前記誘導性小胞は薬物担体として疾患を治療又は予防する薬物を前記誘導性小胞内に包む。
本発明において、対応する試薬の由来は以下のとおりである。ペニシリン/ストレプトマイシン溶液(BIOSOURCE;P303-100)、グルタミン(BIOSOURCE;P300-100)、リン酸デキサメタゾンナトリウム(Sigma;D-8893)、α-MEM(Gibco;12571-063)、2-ME(GIBCO;21985-023)。
実施例1:MSCの分離培養
動物倫理委員会の指導に従って過剰なCOでマウスを安楽死させ、無菌条件下で脛骨及び大腿骨を摘出し、それらに付着した筋肉及び結合組織を除去し、さらに骨幹端を分離して骨髄腔を露出させ、10mL無菌注射器で体積分率10%の胎牛血清を含むPBSを吸い出して骨髄腔を繰り返して洗い流し、孔径70μmの細胞濾過網で濾過した後、500gで5min遠心分離し、上清液を除去した後、底部の細胞沈殿を収集し、PBSで再懸濁させ、さらに500gで5min遠心分離し、最終的な細胞沈殿を収集した。次に、細胞をフローサイトメトリーにより選別し、CD34-及びCD90+を選別標準としてBMMSCを得た。最後に、Dex(-)培養液で細胞を再懸濁させ、直径10cmの細胞培養皿に接種し、37℃、5%COで培養した。24h後、上清液における壁に付着していない細胞を吸引除去し、PBSで洗浄した後、Dex(-)培養液を加えて引き続き培養した。1週間後に同量のDex(+)培養液を加え、さらに1週間後に密集した初代BMMSCコロニーが観察された。トリプシンを用いて37℃でインキュベートしてBMMSCを消化し、継代増幅させ、その後、3日ごとにDex(+)培養液を交換し、培養皿いっぱいになった後、継代した。P2代のBMMSCを用いて後の実験を行った。
Dex(-)培養液成分を表1に示し、Dex(+)培養液成分を表2に示す。
Figure 2023513395000002
Figure 2023513395000003
フローサイトメトリーによる表面マーカーの分析方法により分離されたBMMSCの純度を評価した。表面マーカーの同定については、トリプシンでP2代のBMMSCを消化して収集した後、PBSで1回洗浄し、5×10/mLの密度で細胞を3%FBS含有PBS中に再懸濁させ、PE蛍光色素を結合したCD29、CD44、CD90、CD45及びCD34抗体を1μL添加し、ブランク群には添加しなかった。4℃、暗所で30minインキュベートし、PBSで2回洗浄した後、フローサイトメーターにかけた。フローサイトメトリーによる検出結果を図1A-1Eに示す。結果から分かるように、分離された細胞はBMMSC(骨髄間葉系幹細胞)であった。
実施例2:誘導性小胞の取得
実施例1で2代目まで培養したMSC(骨髄由来MSC,BMMSC)を実施例1における培地(Dex(+)培養液)で80%-90%コンフルエントまで引き続き培養した後、PBSで2回洗い流し、500nMのSTSを含む無血清培地(α-MEM培地)を加えてアポトーシスを誘導し、37℃で24hインキュベートし、細胞上清液を収集し、IEVの分離及び抽出に使用した。
図2に示される作業プロセスに従って、収集された培養上清中でIEVの分離及び抽出を行った。具体的な手順は、800gで10分間遠心分離した後、上清液を収集し、次に2000gで10分間遠心分離し、さらに上清液を収集した後、16000gで30分間遠心分離し、上清液を除去し、無菌PBSでIEVを再懸濁させ、次に16000gで30分間遠心分離した後、上清液を除去し、300-500μL無菌PBSでIEVを再懸濁させることを含む。
比較例1:同種MSCに由来するエクソソームの分離及び抽出
実施例1で2代目まで培養したMSC(骨髄由来MSC,BMMSC)を実施例1における培地で80%-90%コンフルエントまで引き続き培養した後、PBSで2回洗い流し、無血清培地を加え、37℃で48hインキュベートし、細胞上清液を収集し、エクソソームの分離及び抽出に使用した。
抽出手順は、800gで10分間遠心分離し、上清液を收集し、2000gで10分間遠心分離し、上清液を収集し、16000gで30分間遠心分離し、上清液を収集し、120000gで90分間遠心分離し、上清液を除去し、無菌PBSで沈殿を再懸濁させ、120000gでさらに90分間遠心分離し、上清を除去し、底部のエクソソームを収集し、無菌PBSで再懸濁させることを含む。
実施例3:IEVの分析
1、IEVの定量及び膜タンパク質の分析
フローサイトメトリーにより実施例2で得られたIEVを定量分析した。測定時点は1時間目、4時間目、8時間目、16時間目及び24時間目であった。結果として、10個のMSCは、1時間目、4時間目、8時間目、16時間目及び24時間目まで誘導された後、それぞれ0.76×10、1.29×10、1.95×10、2.48×10、3.14×10個のIEVを産出することができ、明らかなように、24時間誘導された後、単一のMSCは300個のIEVを産出することができた(図3)。
また、フローサイトメトリーにより検出したところ、IEVの粒径分布が1μm以下に集中し、94.97%を占めることが発見され(図4A)、側方散乱光(SSC)の分析結果は、同様にIEV散乱光強度が1μm以下の範囲に集中することを示している(図4B)。さらに、Bangs Laboratories社製の標準化小粒子ミクロスフェア(0.2μm、0.5μm、1μm)によりIEVの散乱光強度を分析した結果、IEVの粒径が0.2μm以下に集中することを示している(図4C)。透過型電子顕微鏡(TEM)による観察結果は、フローサイトメトリーによる検出結果と類似し、ほとんどの小胞の直径は200nm及び200nm以下であることを示している(図4D)。ナノ粒子トラッキング解析(NTA)結果は、透過型電子顕微鏡による観察結果に一致し、IEV粒径の平均値は169nmであることを示している(図4E)。最先端のナノフローサイトメトリー検出技術により単一小胞レベルの粒径検出を行った結果も、IEVの平均粒径は100.63nmであることを示している(図4F)。
フローサイトメトリーにより実施例2で抽出されたIEVの表面膜タンパク質を分析した結果、MSCに由来するIEVはMSCと類似する表面タンパク質、即ち、CD29、CD44、CD73、CD166陽性、CD34、CD45陰性を発現することができる。また、IEVは、細胞外小胞の普遍性表面タンパク質CD9,CD63,CD81及びC1qを発現することができた(図5A-5K)。
2、IEVの内容物分析
タンパク質DIA定量化技術によりBMMSC、MSC-エクソソーム(比較例1で抽出されたもの)、MSC-IEV(実施例2で得られたもの)の定量プロテオミクス分析を完成した。結果として、MSC-エクソソーム及びMSC-IEVのタンパク質内容物発現は、母細胞と比較的高い一致性を有し、170種類のタンパク質はIEVにおいて特異的に高発現された(図6A)。
バイオインフォマティクス解析により、IEVが特異的に高発現するタンパク質をスクリーニングし、ヒートマップを作成し(図6B)、さらに、示差的タンパク質のGO濃縮分析結果と合わせて、IEVはアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4分子を特異的に高発現できることを明確にし、同種MSCに由来するエクソソームに比べ、IEVの5種類の特徴的分子の発現量がいずれも顕著にアップレギュレーションされた。具体的には、IEVにおけるマーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4は、エクソソームにおける対応するマーカーの発現量に対してそれぞれ1.76倍、2.81倍、2.41倍、3.68倍及び4.45倍であった(図6C)。最後に、Western Blot技術によりさらに検証した結果、DIA定量分析の結果に一致した(図6D)。
MSC-エクソソーム:BMMSCに由来するエクソソーム
MSC-IEV:BMMSCに由来するIEV
前記内容物分析におけるMSCと、エクソソーム及びIEVを抽出するMSCとは同一のBMMSC細胞株であった。
実施例4:出血性疾患マウスの治療におけるMSCに由来するIEVの使用及びメカニズムの研究
(1)血友病マウスの治療におけるIEVの使用
インビトロ血液凝固実験により、実施例2で得られたIEV及び比較例1で抽出されたエクソソームのインビトロ血液凝固促進効果を検出した。結果を表3に示す。IEVは、ほとんどの血漿のインビトロでの凝固時間を短縮させることができ、血液凝固促進効果がエクソソームよりも優れた。一方、第II、V、X因子が欠乏した血漿では、IEVはインビトロ血液凝固促進作用を発揮することができず、IEVのインビトロ血液凝固促進作用が血液凝固共通経路の上流により集中することを示している。
Figure 2023513395000004
血友病Aマウス(血液凝固第VIII因子欠乏)をモデルとし、尾静脈から9×10個のIEVを注射し、IEVのインビボ血液凝固促進作用を観察した。結果を図7に示す。IEVで治療された後、血友病マウスの出血傾向が顕著に改善され、治療効果が14日間安定して維持された。
実験結果から分かるように、IEVは、インビトロで顕著な血液凝固促進作用を発揮することができる。また、インビボ注射後に、出血傾向を顕著に改善することができ、血友病Aによる出血傾向の改善に適用される。
マウス血漿中の様々な血液凝固因子のレベルを同時に検出したところ、第VIII因子、第vWF因子、組織因子(tissue factor,TF)及びプロトロンビン(prothrombin)はいずれも顕著に変化しなかった(図8A、図8B、図8C、図8D)。
血友病Aマウスモデルでは、正常IEV、PS陰性IEV及びTF陰性IEVをそれぞれ注射し、7日後、尻尾切り実験を行った。結果を図9A及び図9Bに示す。PS及びTFの遮断はIEVのインビボ治療効果に影響を与えず、IEVが血友病マウスを治療するメカニズムがPS及びTFに関係がないことを初歩的に示している。従来の文献では、細胞外小胞が血液凝固促進作用を発揮するのがその表面のPS及びTFに高度に依存するのに対し、IEVのインビボ実験結果は従来の研究と一致せず、インビボ環境下では、IEVが新しい作用メカニズムにより血液凝固促進作用を発揮する可能性があることを示唆している。
(2)狼瘡性出血マウスの治療におけるIEVの使用
臨床上、全身性エリテマトーデス(SLE;全身性紅斑性狼瘡)の患者は、出血傾向にある場合が多く、現在、具体的なメカニズムが不明確であり、従来の文献ではSLEを伴う血小板減少などの要因に関連すると考えられている。治療方法として、輸血又は血小板輸血の方法が使用される場合が多いが、効果は十分ではなかった。
本発明では、lprマウスにIEV(実施例2で抽出されたもの)を注射し、7日後に尻尾切り実験を行った。結果として、IEVで治療した後、lprマウスの出血傾向が顕著に改善され、治療効果が7日間安定して維持された(図9C)。ここで、lprマウスはSLEの代表的な動物モデルである。
実験結果から分かるように、IEVは、紅斑性狼瘡性出血傾向の改善に適用される。
(3)チェディアック・東症候群マウスの治療におけるIEVの使用
チェディアック・東症候群(CHS syndrome)は、常染色体劣性遺伝性疾患であり、近親婚の子孫によく見られ、病原遺伝子がリソソーム輸送調節遺伝子(LYST)である。LYST遺伝子の変異は、しばしば異常LYSTタンパク質の産生を引き起こす、ということで血小板機能障害を引き起こす。患者は、臨床的に明らかな出血傾向を示し、今まで効果的な予防及び治療手段はない。
本発明では、CHSマウスにIEV(実施例2で得られたもの)を注射し、10日後に尻尾切り実験を行った。結果として、IEVで治療した後に、CHSマウスの出血傾向が顕著に改善され、治療効果が10日間安定して維持された(図9D)。
実験結果から分かるように、IEVは、チェディアック・東症候群マウスの出血傾向の改善に適用される。
比較例2
血友病Aマウスモデルに対して、同種MSCに由来するIEV(実施例2で得られたもの)及びエクソソーム(比較例1で抽出されたもの)の注射治療(9×10個の)をそれぞれ行った。結果として、IEVはマウスの出血傾向を改善することができたのに対し、エクソソームは顕著な治療効果を有さなかった(図10)。
実施例2で得られたIEVと、比較例1で調製されたエクソソームとのインビトロ血液凝固促進効果の比較
実施例2で得られたIEVは、直径が0.03μm~0.2μm及び0.2μm~1μm範囲内であり、マーカーであるシンタキシン4、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11及びインテグリンα5を発現し、インビトロでの血液凝固促進効果が高かったのに対し、比較例1で調製されたエクソソームは、直径が0.03μm~0.15μmであり、マーカーである補体C1q、補体C3、トロンボスポンジン-1及びトロンボスポンジン-2を発現し、インビトロでの血液凝固促進効果が比較的低かった。
Figure 2023513395000005
実施例5
1、誘導多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells;iPS細胞;iPSC)の細胞培養
(1)レンチウイルスの調製
1mLのDMEMをEP管に移し、5μgの遺伝子発現プラスミド及び5μgのvsvgプラスミドを加え、25μLのリポソームを加え、室温で20分間軽く撹拌した。混合物を培養されたGP2-293細胞(95%均一混合)に滴下し、回転させて混合物を均一に分布させた。12時間後に、培地(DMEM+10%FBS(熱不活性化)+グルタミン)に交換した。培地交換の24時間後、ウイルスを含む培地を収集し、48時間後にさらに培地を収集した。
(2)細胞リプログラミングの誘導
各ウェル(12ウェルプレート)にステップ(1)で培養されたGP2-293細胞を5×10個接種し、80%コンフルエントになった後、500-1000μL/ウェルの培地(DMEM+10%FBS(熱不活性化)+グルタミン)にウイルスを100ng加え、4μg/mLのポリブレン(Polybrene)を加え、12hインキュベートした後、新しい培地に交換し、上記のステップを繰り返した。7日内で、5×10個の誘導された細胞を、フィーダー細胞(mEF)を含む10cm培養皿に接種した。翌日に、培地を、bFGF(4ng/ml)を含むEs培地に交換し、1日おきに交換した。5日後、細胞がクローンを開始し、40日後もEs様クローンがない場合、失敗したと判定した。
(3)細胞継代
60%コンフルエントになった後、各皿に0.5mlのaccutaseを添加し、室温下で1分間静置した。分離された細胞凝集体を15mL遠心分離管に移し、別途2mLのmTeSR1を用いていかなる残りの凝集体を収集した。洗浄液を15ml試験管に加えた。室温下、200gで細胞凝集体を含む15mL試験管を5分間遠心分離した。上清液を吸い出した。細胞を再懸濁させ、細胞を凝集状態に保持することを確保した。ヒトiPS細胞及びmTeSR1をマトリゲルがコーティングされた新しいプレート上に凝集させた。培養皿を37℃インキュベータに入れ、細胞凝集体の凝集塊の運動を均一に分布するように、培養皿を素速く左右移動させた。37℃、5%二酸化炭素及び95%湿度の条件下で培養した。培養液を毎日交換した。
2、MC3T3-E1サブクローン14骨芽細胞系の培養
購入したMC3T3-E1サブクローン14を急速解凍した後、500gで5min遠心分離し、上清液を除去した後、底部の細胞沈殿を収集し、Dex(-)培養液で細胞を再懸濁させ、直径10cmの細胞培養皿に接種し、37℃、5%COで培養した。培養皿いっぱいになった後、トリプシンを用いて37℃でインキュベートして消化し、継代増幅した。その後、3日ごとにDex(-)培養液を交換した。複数回継代して細胞を使用することができる。ここで、Dex(-)培養液成分を表5に示す。
Figure 2023513395000006
3、IEVの分析
骨芽細胞MC3T3-E1、iPS細胞及びヒト骨髄間葉系幹細胞(hBMMSC)に由来するIEVの比較を含む。前記3種類の細胞に由来するIEVの取得方法は、実施例2と同じである。
(1)形態検出
実験結果として、図11に示すように、400倍光学顕微鏡下でiPS細胞(iPSC)、骨芽細胞MC3T3-E1に由来するIEVは、ヒトBMMSCに由来するIEVの形態に類似し、比較的不規則であった。
(2)IEV粒子の直径検出
フローサイトメトリーにより検出した。実験結果として、図12に示すように、フローサイトメトリーによる検出結果は、骨芽細胞系MC3T3-E1及びヒト骨髄間葉系幹細胞hBMMSCに由来するIEVの粒径分布は類似した。
(3)IEVの表面マーカーの検出
Western Blotの方法により検出した。実験結果として、図13に示すように、iPS細胞(iPSC)及びヒト骨髄間葉系幹細胞(hBMMSC)に由来するIEVの表面マーカーを比較したところ、この2種類の細胞に由来するIEVはいずれもIEVマーカーであるアネキシンVを高発現した。hBMMSCに比べ、iPS細胞に由来するIEVはシンタキシン4を比較的高いレベルで発現した。
実施例6:IEVは皮膚及び毛髪を経由して排出可能である。
実施例2で調製されたIEVを4×10個取り、DIRで標識し、200μLのPBSで再懸濁させ、尾静脈からヌードマウスBALB/c-nu/nuの体内に全身注射し、1、3、7日観察した後、生体イメージング機により皮膚表面でのIEVの分布を検出した。結果を図13A-13Cに示す。
図13Aから分かるように、IEVは皮膚表面に達することができ、3日目に数が最も多く、7日目にほぼ消え、皮膚表面でのIEVの動的代謝の過程を示す(図13A)。免疫蛍光結果は、PKH26-IEVがC57マウスに全身注射された後、経時的に皮下組織から真皮層及び表皮へ徐々に移動することを示している。7日目に皮膚表面の角質層にIEVの多量存在が観察され、全身注射されたIEVは皮膚角質層の脱落に伴って排泄されることを示唆している(図13B)。また、7日目にマウス体表から抜いた毛髪の毛嚢にPKH26-IEVの存在が観察され、全身注射されたIEVは毛髪の脱落にも伴って代謝されることを示している(図13C)。本実施例では、IEVは皮膚及び毛髪により排出されることを示しており、IEVの注射又はインビボでの含有量の増加は安全性を有することを証明している。
実施例7
hiPSCの培養は、実施例5と同様であり、hUCMSCも当該技術分野の常法により培養された。
前記hiPSCは、26-29代目であってもよいが、これに限定されず、本実施例で具体的に使用されるのは26代目であった。前記hUCMSCは、7-9代目であってもよいが、これに限定されず、本実施例で具体的に使用されるのは7代目であった。
1、実験方法
(1)スタウロスポリン(500nM)でhiPSC及びhUCMSCを約9h誘導して細胞をアポトーシスさせ(他のステップは実施例2と同様)、アネキシンV(15min)及び7AAD(3min)で染色し、フローサイトメトリーにより細胞アポトーシス率を検出した。
(2)ステップ(1)のアポトーシス細胞の上清からIEVを分離し、フローサイトメトリーによりアネキシンVの発現率を検出した。分画遠心法によりIEVを抽出した。手順は、800gで10min遠心分離し、2000gで5min遠心分離し(このステップ以外の他の抽出ステップは実施例2と同様)、16000gで30min遠心分離し、16000gで30min遠心分離し、IEVを得ることを含む。
アネキシンVで15min染色し、フローサイトメーターにかけた。
2、実験結果
(1)本発明者らは、ハイコンテントでhiPSC及びhUCMSCの死亡過程を撮影したところ、両者の死亡過程に違いがあることを見出した。hiPSCは、核と細胞質を中心として多中心収縮し、次いで泡発生を伴って樹枝状の分岐を形成する一方、hUCMSCは、核を中心として単一中心収縮すると同時に、分岐形成及び泡発生などを伴った。結果を図14に示す。
(2)アポトーシスを誘導するhiPSC及びhUCMSCについてフローサイトメトリーによりアポトーシス率を分析した結果、ほとんどの細胞がアポトーシスしたことを証明している。結果を図15に示す。
(3)フローサイトメトリーによりアネキシン5発現の陽性率を検出した結果、hiPSC及びhUCMSCの発現率はともに80%以上であった。結果を図16に示す。
(4)ナノ粒子トラッキング解析(NTA)により2種類のIEVを特徴付けた。
1)結果として、図17に示されるように、hiPSCに由来するIEVの粒径は約100nmであり、hUCMSCに由来するIEVの粒径は約180nmであった。
2)結果として、図18に示されるように、hiPSCに由来するIEVの収量は21971particles/hiPSCであり、hUCMSCに由来するIEVの収量は886particles/hUCMSCであった。
3)結果として、図19に示されるように、hiPSCに由来するIEVの電位は約-12mVであり、hUCMSCに由来するIEVの電位は約-45mVであった。

Claims (13)

  1. 小胞であって、
    前記小胞は、誘導性小胞であり、前記小胞が由来する細胞は、幹細胞又は体細胞を含み、前記小胞が有するマーカーは、シンタキシン4を含むことを特徴とする、小胞。
  2. 前記体細胞は、初代培養細胞又は細胞系を含み、
    好ましくは、前記体細胞は、骨芽細胞系を含み、より好ましくは、前記細胞系は、適切な新鮮培地及び空間下で無限増殖可能な不死化細胞培養物であり、
    好ましくは、前記幹細胞は、全能性幹細胞及び多能性幹細胞を含み、
    好ましくは、前記幹細胞は、間葉系幹細胞及び誘導多能性幹細胞を含み、
    好ましくは、前記誘導性小胞は、外力によって正常な生存期間にある前記幹細胞又は体細胞のアポトーシスを誘導することにより産生される小胞であり、
    好ましくは、前記誘導性小胞は、スタウロスポラの添加、紫外線照射、飢餓法及び熱応力法のうちの1種又は複数種の組み合わせにより幹細胞又は幹細胞のアポトーシスを誘導することにより産生され、
    好ましくは、前記小胞が有するマーカーは、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5のうちの1種又は複数種をさらに含み、
    さらに好ましくは、前記小胞は、マーカーであるシンタキシン4、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11及びインテグリンα5の組み合わせものを有し、
    さらに好ましくは、前記小胞は、マーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4を高発現し、或いは
    好ましくは、前記小胞は、マーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4に対する発現量がMSC又はエクソソームよりも高く、或いは
    好ましくは、前記小胞中のマーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の発現量は、間葉系幹細胞に由来するエクソソーム中のマーカーの発現量に対してそれぞれ1-2倍、2-3倍、1-3倍、3-4倍及び2-6倍であり、
    より好ましくは、前記小胞中のマーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の発現量は、間葉系幹細胞に由来するエクソソーム中のマーカーの発現量に対してそれぞれ1.5-2倍、2.5-3倍、1.5-2.5倍、3.5-4倍及び3.5-5倍であり、
    さらにより好ましくは、前記小胞中のマーカーであるアネキシンV、 フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4の発現量は、間葉系幹細胞に由来するエクソソーム中のマーカーの発現量に対してそれぞれ1.5-1.9倍、2.5-2.9倍、1.8-2.5倍、3.5-3.9倍及び4-5倍であり、
    さらにより好ましくは、前記小胞及び前記エクソソームは、同種由来のMSCに由来し、或いは
    好ましくは、前記小胞は、CD29、CD44、CD73、CD166をさらに発現し、CD34、CD45を発現せず、或いは
    好ましくは、前記小胞は、CD9、CD63、CD81及びC1qのうちの1つ又は複数をさらに発現し、或いは
    好ましくは、前記小胞は、スタウロスポリンで間葉系幹細胞を誘導して産生され、
    好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約1nM-10000nMであり、
    好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約100nM-10000nMであり、
    好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500nM-10000nMであり、
    好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500-1000nMであり、
    さらに好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500-900nMであり、
    さらに好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500-800nMであることを特徴とする、請求項1に記載の小胞。
  3. 前記小胞の直径は約0.03-6μMであり、
    好ましくは、前記小胞の直径は約0.03-4.5μMであり、
    さらに好ましくは、前記小胞の直径は約0.03-1μMであり、
    さらに好ましくは、前記小胞の直径は約0.04-1μMであり、
    さらに好ましくは、前記小胞の直径は約0.05-1μMであり、
    さらに好ましくは、前記小胞の直径は約0.1-1μMであり、
    さらに好ましくは、前記小胞の直径は約0.15-1μMであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の小胞。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞を含む小胞組成物であって、
    好ましくは、請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞の数は、前記小胞組成物に占める割合が約65-100%であり、
    さらに好ましくは、請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞の数は、前記小胞組成物に占める割合が約75-98%であり、
    より好ましくは、請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞の数は、前記小胞組成物に占める割合が約80-96%であり、或いは
    好ましくは、前記小胞組成物は、エクソソーム、移動体、微小胞及びエクトソームのうちの1種又は複数種をさらに含むことを特徴とする、小胞組成物。
  5. 請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞又は請求項4に記載の小胞組成物を含む組成物であって、
    好ましくは、前記組成物は、医薬品、食品、保健機能製品、化粧品、添加剤又は中間品を含み、
    好ましくは、前記組成物は、医薬品であり、
    好ましくは、前記組成物は、薬学的又は免疫学的に許容される担体をさらに含み、
    より好ましくは、前記組成物の剤形は、注射用凍結乾燥粉末、注射剤、錠剤、カプセル、キット及び貼付剤から選択されることを特徴とする、組成物。
  6. 小胞をスクリーニング、同定若しくは抽出するための試薬又はキットであって、
    マーカーであるアネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4のうちの1種又は複数種の検出試薬を含み、
    好ましくは、前記検出試薬は、前記マーカーの遺伝子の発現量を検出し、
    さらに好ましくは、前記検出試薬は、前記マーカーのmRNAの発現量を検出し、
    より好ましくは、前記マーカーの検出試薬は、前記マーカーのタンパク質の発現量を検出し、或いは
    好ましくは、前記マーカーの検出試薬は、蛍光定量PCR染料、蛍光定量PCRプライマー、蛍光定量PCRプローブ、抗体、抗体機能性断片及び複合抗体のうちの1種又は複数種であり、或いは
    好ましくは、前記キットは、qPCRキット、ウェスタンブロッティング検出キット、フローサイトメトリー解析キット、免疫組織化学検出キット及びELISAキットから選択される1種又は複数種であり、
    より好ましくは、前記キットは、フローサイトメトリー解析キットから選択され、
    好ましくは、前記小胞は、誘導性小胞であることを特徴とする、試薬又はキット。
  7. 請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞をスクリーニング又は同定する方法であって、
    前記方法は、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4のうちの1種又は複数種をマーカーとし、検出試薬により被検サンプルを検出することを含み、
    好ましくは、前記方法において対照試薬が使用され、前記対照試薬は、エクソソーム、移動体、微小胞及びエクトソームのうちの1種又は複数種を含み、前記被検サンプル中のマーカーの発現量が対照試薬よりも高い場合、陽性であると判定され、
    好ましくは、前記対照試薬は、エクソソームを含み、
    好ましくは、前記マーカーは、シンタキシン4であり、
    好ましくは、前記被検サンプル中のシンタキシン4の発現量がエクソソームの2-6倍以上である場合、前記小胞であると判定され、より好ましくは、前記被検サンプル中のシンタキシン4の発現量がエクソソームの3-6倍、より好ましくは4-5倍以上である場合、前記小胞であると判定されることを特徴とする、方法。
  8. 請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞を検出又は同定するための試薬又はキットの調製におけるマーカーの検出試薬の使用であって、
    前記マーカーは、アネキシンV、フロチリン-1、カドヘリン11、インテグリンα5及びシンタキシン4のうちの1種又は複数種を含み、前記試薬又はキットは、対照試薬をさらに含み、前記対照試薬は、エクソソーム、移動体、微小胞及びエクトソームのうちの1種又は複数種を含み、前記被検サンプル中の前記マーカーの発現量が対照試薬よりも高い場合、陽性であると判定され、
    好ましくは、前記対照試薬は、エクソソームであり、
    好ましくは、前記被検サンプル中のシンタキシン4の発現量がエクソソームの2-6倍以上である場合、前記小胞であると判定され、
    より好ましくは、前記被検サンプル中のシンタキシン4の発現量がエクソソームの3-6倍以上である場合、前記小胞であると判定され、
    より好ましくは、前記被検サンプル中のシンタキシン4の発現量がエクソソームの4-5倍以上である場合、前記小胞であると判定されることを特徴とする、使用。
  9. 疾患又は前記疾患合併症を治療、予防又は改善するための製品の調製における請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞又は請求項4に記載の小胞組成物の使用であって、
    前記疾患は、出血性疾患であり、
    好ましくは、前記出血性疾患は、血液凝固因子の欠乏、血小板数の減少及び/又は機能障害による出血を含み、
    より好ましくは、前記出血性疾患は、血友病、狼瘡性出血又はチェディアック・東症候群を含み、
    より好ましくは、前記血友病は、血友病A、血友病B又は血友病Cを含み、
    より好ましくは、前記疾患は、血友病Aであり、或いは
    好ましくは、前記製品は、医薬品、食品、保健機能製品、化粧品、添加剤又は中間品を含むことを特徴とする、使用。
  10. 請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞を調製する方法であって、
    前記方法は、アポトーシス誘導剤を添加することで幹細胞又は体細胞を誘導して前記小胞を産生することを含み、
    好ましくは、前記方法は、
    間葉系幹細胞を培養するステップ(1)と、
    間葉系幹細胞の培養上清を収集するステップ(2)と、
    ステップ(2)の培養上清から小胞を分離するステップ(3)と、を含み、
    好ましくは、間葉系幹細胞を培養するステップ(1)は、
    組織から間葉系幹細胞を分離するステップ(4)と、
    培地を添加して間葉系幹細胞を培養し、培地中の前記間葉系幹細胞をアポトーシス誘導剤と接触させるステップ(5)と、を含み、
    さらに好ましくは、前記アポトーシス誘導剤は、スタウロスポリン、紫外線照射、飢餓法及び熱応力法のうちの1種又は複数種の組み合わせを含み、
    より好ましくは、前記アポトーシス誘導剤は、スタウロスポリンであり、
    好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約1-10000nMであり、
    好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約100-10000nMであり、
    好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500-10000nMであり、或いは
    より好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500-1000nMであり、
    さらにより好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500-900nMであり、
    最も好ましくは、前記スタウロスポリンの濃度は約500-800nMであり、
    さらに好ましくは、ステップ(5)におけるアポトーシス誘導剤で細胞を処理する時間は、約16-24時間であり、或いは
    好ましくは、前記ステップ(3)において、小胞を分離する方法は、超遠心分離法により前記小胞を分離するステップを含み、
    さらに好ましくは、前記超遠心分離法により前記小胞を分離するステップは、
    収集された培養上清を1回目遠心分離し、上清を収集するステップ(a)と、
    ステップ(a)で収集された上清を2回目遠心分離し、上清を収集するステップ(b)と、
    ステップ(b)で収集された上清を3回目遠心分離し、沈殿を収集するステップ(c)と、
    ステップ(c)で収集された沈殿を4回目遠心分離し、沈殿を収集するステップ(d)と、を含み、
    さらに好ましくは、前記1回目遠心分離では、約500-1500gで約5-30分間遠心分離し、
    より好ましくは、前記1回目遠心分離では、約500-1000gで約5-20分間遠心分離し、
    さらにより好ましくは、前記1回目遠心分離では、約500-900gで約5-15分間遠心分離し、
    さらに好ましくは、前記2回目遠心分離では、約1000-3000gで約5-30分間遠心分離し、
    より好ましくは、前記2回目遠心分離では、約1500-2500gで約5-20分間遠心分離し、
    さらにより好ましくは、前記2回目遠心分離では、約1500-2200gで約5-15分間遠心分離し、
    さらに好ましくは、前記3回目遠心分離では、約10000-30000gで約15-60分間遠心分離し、
    より好ましくは、前記3回目遠心分離では、約12000-25000gで約20-60分間遠心分離し、
    さらにより好ましくは、前記3回目遠心分離では、約12000-20000gで約20-40分間遠心分離し、
    さらに好ましくは、前記4回目遠心分離では、約10000-30000gで約15-60分間遠心分離し、
    より好ましくは、前記4回目遠心分離では、約12000-25000gで約20-60分間遠心分離し、
    さらにより好ましくは、前記4回目遠心分離では、約12000-20000gで約20-40分間遠心分離することを特徴とする、方法。
  11. 請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞の濃縮方法であって、
    免疫磁気ビーズ法により前記小胞を濃縮し、前記免疫磁気ビーズは、抗体と磁気ビーズとを結合することにより得られ、前記抗体は、抗シンタキシン4抗体を含み、
    好ましくは、前記抗体は、抗アネキシンV抗体、抗フロチリン-1抗体、抗カドヘリン11抗体、抗インテグリンα5抗体のうちの1種又は複数種をさらに含むことを特徴とする、濃縮方法。
  12. 前記間葉系幹細胞は、哺乳動物に由来し、
    好ましくは、前記哺乳動物は、ヒト及びマウスから選択され、或いは
    好ましくは、前記間葉系幹細胞の由来源は、骨髄、尿液、口腔、脂肪、胎盤、臍帯、骨膜又はそれらの組み合わせを含み、
    より好ましくは、前記間葉系幹細胞の由来源は、骨髄、脂肪、臍帯及び口腔から選択される1種又は複数種であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞、請求項4に記載の小胞組成物、請求項5に記載の組成物、請求項6に記載の抽出するための試薬若しくは抽出するためのキット、請求項8若しくは9に記載の使用、又は請求項10若しくは11に記載の方法。
  13. 被験体の疾患又は前記疾患合併症を治療、予防又は改善する方法であって、
    前記被験体に有效量の請求項1から3のいずれか1項に記載の小胞、請求項4に記載の小胞組成物又は請求項5に記載の組成物を投与することを含み、
    前記疾患は、出血性疾患であり、
    好ましくは、前記出血性疾患は、血液凝固因子の欠乏、血小板数の減少及び/又は機能障害による出血を含み、
    より好ましくは、前記出血性疾患は、血友病、狼瘡性出血又はチェディアック・東症候群を含み、
    より好ましくは、前記血友病は、血友病A、血友病B又は血友病Cを含み、
    より好ましくは、前記疾患は、血友病Aであることを特徴とする、方法。
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