JP2024027573A - Method for selecting cells with sphere-forming ability and migration ability - Google Patents

Method for selecting cells with sphere-forming ability and migration ability Download PDF

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達朗 金木
雅人 堀川
英明 武城
明照 林
美子 姜
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Abstract

【課題】簡便且つ安価で、細胞選別の精度が高い新規選別方法の提供。【解決手段】以下の工程を含む、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞の選別方法:(1)スフェア形成能及び遊走能を有する細胞を含む細胞集団を、ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含む液体培地中で3次元培養し、該細胞のスフェアを形成させる工程、(2)(1)において形成されたスフェアを沈降させる工程、(3)沈降したスフェアを回収する工程、(4)回収したスフェアを2次元培養する工程、及び(5)2次元培養においてスフェアから遊走した細胞を回収する工程。【選択図】なし[Problem] To provide a new cell selection method that is simple, inexpensive, and highly accurate in cell selection. [Solution] A method for selecting cells with sphere-forming ability and migratory ability, including the following steps: (1) A cell population containing cells with sphere-forming ability and migratory ability is divided into chitin nanofibers carrying vitronectin and chitosan. A step of three-dimensionally culturing the cells in a liquid medium containing nanofibers to form spheres, (2) a step of sedimenting the spheres formed in (1), (3) a step of collecting the sedimented spheres, (4) a step of two-dimensionally culturing the collected spheres; and (5) a step of collecting cells that migrated from the spheres in the two-dimensional culture. [Selection diagram] None

Description

本発明は、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞の選別方法、及び当該選別方法で得られた細胞の使用に関する。 The present invention relates to a method for selecting cells with sphere-forming ability and migratory ability, and the use of cells obtained by the screening method.

再生医療の分野では、iPS細胞やES細胞等の多能性幹細胞を用いての臓器再生手段の構築が鋭意検討されている。しかし、ES細胞の樹立には倫理的な問題を伴い、また、iPS細胞は癌化リスクや培養期間の長さが問題として認識されている。そのため、再生医療の治療や研究目的の細胞源としては、間葉系幹細胞(MSC: Mesenchymal stem cell)や前駆細胞など広く用いられている。 In the field of regenerative medicine, the construction of organ regeneration means using pluripotent stem cells such as iPS cells and ES cells is being intensively studied. However, establishing ES cells involves ethical issues, and iPS cells are recognized to have problems such as the risk of canceration and the length of the culture period. Therefore, mesenchymal stem cells (MSCs) and progenitor cells are widely used as cell sources for treatment and research purposes in regenerative medicine.

例えば、間葉系幹細胞は骨髄に存在することが指摘された体性幹細胞であり、プラスティックディッシュに付着し3次元的なスフェアを形成する細胞として同定された。また幹細胞として、骨、軟骨及び脂肪に分化する能力を有するため、細胞治療における有望な細胞ソースとして注目されている。最近では、脂肪組織、骨髄、歯髄の他胎盤、臍帯、卵膜などの胎児付属物の間葉系幹細胞に同等の機能を有する細胞が存在することが知られている。また肝臓などの組織にも同等の機能を有する細胞が存在することも報告されている。間葉系幹細胞は、分化能以外に様々な機能を有することも注目されており、骨髄由来間葉系幹細胞を用い、造血幹細胞移植における急性移植片対宿主病(GVHD)、炎症性腸疾患のCrohn病、急性心筋梗塞、肝線維化症、虚血性、脳梗塞、心不全及び新型コロナウイルス感染による肺疾患に対する試験が進んでいる。 For example, mesenchymal stem cells are somatic stem cells that have been shown to exist in the bone marrow, and have been identified as cells that adhere to plastic dishes and form three-dimensional spheres. Furthermore, as stem cells, they have the ability to differentiate into bone, cartilage, and fat, and are therefore attracting attention as a promising cell source for cell therapy. Recently, it has been known that cells with equivalent functions exist in mesenchymal stem cells of fetal appendages such as adipose tissue, bone marrow, dental pulp, placenta, umbilical cord, and ovarian membrane. It has also been reported that cells with similar functions exist in tissues such as the liver. Mesenchymal stem cells have attracted attention for their various functions in addition to their differentiation potential, and bone marrow-derived mesenchymal stem cells have been used to treat acute graft-versus-host disease (GVHD) in hematopoietic stem cell transplantation and inflammatory bowel disease. Trials are underway for Crohn's disease, acute myocardial infarction, liver fibrosis, ischemic disease, cerebral infarction, heart failure, and lung disease caused by the new coronavirus infection.

近年、生体組織から間葉系幹細胞を含む細胞集団から間葉系幹細胞を回収する方法の構築が進められている。例えば、歯髄から間葉系幹細胞を回収する方法は、非特許文献1や非特許文献2等に報告されている。また、脂肪組織から間葉系幹細胞を回収する方法は、特許文献1に報告されている。特許文献1に記載される方法では、間葉系幹細胞の接着性細胞としての特性を利用して、脂肪細胞から間葉系幹細胞を回収する方法を提案している。 In recent years, efforts have been made to develop methods for recovering mesenchymal stem cells from cell populations containing mesenchymal stem cells from living tissues. For example, methods for recovering mesenchymal stem cells from dental pulp are reported in Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and the like. Furthermore, a method for collecting mesenchymal stem cells from adipose tissue is reported in Patent Document 1. The method described in Patent Document 1 proposes a method of recovering mesenchymal stem cells from adipocytes by utilizing the characteristics of mesenchymal stem cells as adhesive cells.

米国特許第6,777,231号U.S. Patent No. 6,777,231

S. Gronthos et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2000 Dec 5;97(25):13625-30.S. Gronthos et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2000 Dec 5;97(25):13625-30. M. Miura., Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 May 13;100(10):5807-12.M. Miura., Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 May 13;100(10):5807-12.

上述の通り、生体組織から間葉系細胞を選別し、回収する方法は複数報告されている。これらの方法は、比較的簡便且つ安価ではあるが、細胞の選別の精度が低い方法か、細胞の選別の精度は高いが、工程が複雑で、高コストの方法に大別される。従って、かかる状況下、簡便、安価、且つ、精度の高い細胞選別方法の構築が求められている。 As mentioned above, multiple methods have been reported for selecting and recovering mesenchymal cells from living tissues. These methods are broadly classified into methods that are relatively simple and inexpensive but have low cell selection accuracy, and methods that have high cell selection accuracy but involve complicated steps and are expensive. Therefore, under such circumstances, there is a need for the construction of a simple, inexpensive, and highly accurate cell sorting method.

また、間葉系幹細胞の選別に関して、間葉系幹細胞を2次元培養(以下、「2D培養」と称することがある)すると、細胞のサイズが大きくなり、増殖性や機能が低下した細胞(いわゆる「老化細胞」)に変質することが報告されている。増殖性や機能が高い若い間葉系幹細胞と増殖性や機能が低い老化した間葉系幹細胞は、同一の細胞表面抗原を有することから抗体などを利用したとしても精度の高い選別は困難である。かかる背景から、高品質の間葉系幹細胞を効率よく選別するための方法の構築もまた強く求められている。 Regarding selection of mesenchymal stem cells, when mesenchymal stem cells are two-dimensionally cultured (hereinafter sometimes referred to as "2D culture"), the size of the cells increases, and cells with reduced proliferation and function (so-called It has been reported that these cells transform into senescent cells (senescent cells). Young mesenchymal stem cells with high proliferation and function and aged mesenchymal stem cells with low proliferation and function have the same cell surface antigen, so it is difficult to select them with high precision even using antibodies etc. . Against this background, there is also a strong demand for the construction of a method for efficiently selecting high-quality mesenchymal stem cells.

かかる背景から、本発明は、簡便且つ安価で、細胞選別の精度が高い新規選別方法の提供を課題とする。また、間葉系幹細胞の選別においては、簡便且つ安価に、高品質の間葉系幹細胞を選別できる選別方法の提供を課題とする。 From this background, the present invention aims to provide a new cell selection method that is simple, inexpensive, and highly accurate in cell selection. Furthermore, in the selection of mesenchymal stem cells, it is an object of the present invention to provide a selection method that can select high-quality mesenchymal stem cells simply and inexpensively.

本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討した結果、
(1)ビトロネクチンを担持させたキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを特定の比率において液体培地に配合し、当該液体培地中で生体組織から採取した細胞集団を3次元培養(以下、「3D培養」又は「浮遊培養」等と称することがある)することにより、当該細胞集団中のスフェア形成能を有する細胞が効率よくスフェアを形成しながら増殖し、一方で、スフェア形成能を有さない細胞が増殖しないこと;
(2)当該液体培地中で形成したスフェアは、遠心分離やFACS等の特殊な操作を行うことなく、沈降速度の違いのみで簡便に分離・回収できること;
(3)回収したスフェアをさらに2D培養に供し、スフェアから遊走し、増殖した細胞を回収することで、細胞とナノファイバーを簡便に分離させることができ、且つ、スフェア形成能と遊走能の両方を備える細胞を回収できること;
(4)本発明の方法を用いて生体組織から調製された間葉系幹細胞は、HOXB7、bFGF、NANOG、OCT4およびSOX2の遺伝子発現量が亢進されており、品質が非常に良いこと;等を見出した。かかる知見に基づいてさらに研究を進めることによって本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の通りである。
As a result of intensive study on the above-mentioned problem, the present inventors found that
(1) Chitin nanofibers and chitosan nanofibers carrying vitronectin are mixed in a liquid medium at a specific ratio, and a cell population collected from biological tissue is cultured in three dimensions (hereinafter referred to as "3D culture") in the liquid medium. (or "suspension culture," etc.), cells with sphere-forming ability in the cell population proliferate while efficiently forming spheres, while cells without sphere-forming ability grow. not multiply;
(2) Spheres formed in the liquid medium can be easily separated and recovered based solely on the difference in sedimentation speed, without special operations such as centrifugation or FACS;
(3) By further subjecting the collected spheres to 2D culture and collecting cells that migrated and proliferated from the spheres, cells and nanofibers can be easily separated, and both sphere-forming ability and migration ability are obtained. be able to collect cells comprising;
(4) Mesenchymal stem cells prepared from living tissue using the method of the present invention have enhanced gene expression levels of HOXB7, bFGF, NANOG, OCT4, and SOX2 and are of very good quality; I found it. The present invention was completed by further research based on this knowledge. That is, the present invention is as follows.

[1]
以下の工程を含む、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞の選別方法:
(1)スフェア形成能及び遊走能を有する細胞を含む細胞集団を、キチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含む液体培地中で3次元培養し、該細胞のスフェアを形成させる工程、
(2)(1)において形成されたスフェアを沈降させる工程、
(3)沈降したスフェアを回収する工程、
(4)回収したスフェアを2次元培養する工程、及び
(5)2次元培養においてスフェアから遊走した細胞を回収する工程。
[2]
キチンナノファイバーがビトロネクチンを担持することを特徴とする、[1]記載の方法。
[3]
(1)における液体培地が、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞に対する専用培地である、[1]又は[2]記載の方法。
[4]
細胞集団が生体組織由来である、[1]~[3]のいずれか記載の方法。
[5]
スフェア形成能及び遊走能を有する細胞が、間葉系幹細胞、線維芽細胞、神経幹細胞、神経前駆細胞、毛乳頭細胞、又はがん幹細胞である、[1]~[4]のいずれか記載の方法。
[6]
スフェア形成能及び遊走能を有する細胞が、間葉系幹細胞である、[1]~[4]のいずれか記載の方法。
[7]
[6]項記載の方法で選別された間葉系幹細胞を含む、生体移植用剤。
[8]
以下の工程を含む、間葉系幹細胞の製造方法:
(1)間葉系幹細胞を含む細胞集団を、ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含む液体培地中で3次元培養し、該間葉系幹細胞のスフェアを形成させる工程、
(2)(1)において形成されたスフェアを沈降させる工程、
(3)沈降したスフェアを回収する工程、
(4)回収したスフェアを2次元培養する工程、及び
(5)2次元培養においてスフェアから遊走した間葉系幹細胞を回収する工程。
[1]
A method for selecting cells with sphere-forming ability and migration ability, including the following steps:
(1) A step of three-dimensionally culturing a cell population containing cells having sphere-forming ability and migratory ability in a liquid medium containing chitin nanofibers and chitosan nanofibers to form spheres of the cells;
(2) a step of settling the spheres formed in (1);
(3) a step of recovering the settled spheres;
(4) a step of two-dimensionally culturing the collected spheres; and (5) a step of collecting cells that migrated from the spheres in the two-dimensional culture.
[2]
The method according to [1], wherein the chitin nanofibers carry vitronectin.
[3]
The method according to [1] or [2], wherein the liquid medium in (1) is a dedicated medium for cells having sphere-forming ability and migration ability.
[4]
The method according to any one of [1] to [3], wherein the cell population is derived from a living tissue.
[5]
The cells having sphere-forming ability and migration ability are mesenchymal stem cells, fibroblasts, neural stem cells, neural progenitor cells, dermal papilla cells, or cancer stem cells, according to any one of [1] to [4]. Method.
[6]
The method according to any one of [1] to [4], wherein the cells having sphere-forming ability and migration ability are mesenchymal stem cells.
[7]
[6] A living body transplantation agent comprising mesenchymal stem cells selected by the method described in item [6].
[8]
Method for producing mesenchymal stem cells, including the following steps:
(1) A step of three-dimensionally culturing a cell population containing mesenchymal stem cells in a liquid medium containing chitin nanofibers carrying vitronectin and chitosan nanofibers to form spheres of the mesenchymal stem cells;
(2) a step of settling the spheres formed in (1);
(3) a step of recovering the settled spheres;
(4) a step of two-dimensionally culturing the collected spheres; and (5) a step of collecting mesenchymal stem cells that migrated from the spheres in the two-dimensional culture.

本発明によれば、細胞集団に含まれるスフェア形成能及び遊走能を有する細胞を、遠心分離や細胞表面抗原を利用した分離操作を行うことなく、分離・選別できる。また、本発明によれば、若く、且つ、未分化性を良好に維持した高品質の間葉系幹細胞を効率よく調製することができる。 According to the present invention, cells having sphere-forming ability and migratory ability contained in a cell population can be separated and sorted without performing centrifugation or separation operations using cell surface antigens. Furthermore, according to the present invention, young, high-quality mesenchymal stem cells that maintain undifferentiated properties can be efficiently prepared.

図1は、試験例1および2において、間葉系幹細胞、気管支上皮細胞および腎上皮細胞が、ナノファイバー基材を含む液体培地中でスフェアを形成するかを確認した写真である。FIG. 1 is a photograph showing whether mesenchymal stem cells, bronchial epithelial cells, and renal epithelial cells form spheres in a liquid medium containing a nanofiber substrate in Test Examples 1 and 2. 図2は、本発明の方法の概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an overview of the method of the present invention. 図3は、試験例3において、本発明の方法を用いて、ヒト脂肪組織由来のSVF画分に由来する細胞群から選別された間葉系幹細胞を2D培養したときの、間葉系幹細胞の遊走及び増殖の状態を示す図である。Figure 3 shows the results of mesenchymal stem cells when mesenchymal stem cells selected from a cell group derived from the SVF fraction derived from human adipose tissue were cultured in 2D using the method of the present invention in Test Example 3. It is a figure showing the state of migration and proliferation. 図4は、試験例3において、本発明の方法を用いて、ヒト脂肪組織由来の浮遊画分に由来する細胞群から選別された間葉系幹細胞を2D培養したときの、間葉系幹細胞の遊走及び増殖の状態を示す図である。Figure 4 shows the results of mesenchymal stem cells when mesenchymal stem cells selected from a cell group derived from a floating fraction derived from human adipose tissue were cultured in 2D using the method of the present invention in Test Example 3. It is a figure showing the state of migration and proliferation. 図5は、試験例4で検討される、3D培養によるスフェア形成と2D培養による遊走を通した細胞選別プロセスを繰り返し行う態様の概要を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of an embodiment in which the cell sorting process through sphere formation by 3D culture and migration by 2D culture is repeated, which will be examined in Test Example 4. 図6は、試験例4において、本発明の方法により選別された間葉系幹細胞が2回目のスフィア形成(図6左)および2回目の遊走、増殖(図6右)を行うことを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing that mesenchymal stem cells selected by the method of the present invention perform a second sphere formation (FIG. 6 left) and a second migration and proliferation (FIG. 6 right) in Test Example 4. It is. 図7は、試験例5において、マウスの骨髄由来間葉系幹細胞が、本発明の方法における3D培養でスフェアを形成し、2D培養で遊走、増殖することを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing that mouse bone marrow-derived mesenchymal stem cells form spheres in 3D culture according to the method of the present invention, and migrate and proliferate in 2D culture in Test Example 5.

以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below.

1.スフェア形成能及び遊走能を有する細胞の選別方法
本発明は、以下の工程を含む、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞の選別方法(以下、「本発明の方法」と称することがある)を提供する:
(1)スフェア形成能及び遊走能を有する細胞を含む細胞集団を、キチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含む液体培地中で3次元培養し、該細胞のスフェアを形成させる工程、
(2)(1)において形成されたスフェアを沈降させる工程、
(3)沈降したスフェアを回収する工程、
(4)回収したスフェアを2次元培養する工程、及び
(5)2次元培養においてスフェアから遊走した細胞を回収する工程。
1. Method for selecting cells with sphere-forming ability and migration ability The present invention provides a method for selecting cells with sphere-forming ability and migration ability (hereinafter sometimes referred to as "the method of the present invention"), which includes the following steps. provide:
(1) A step of three-dimensionally culturing a cell population containing cells having sphere-forming ability and migratory ability in a liquid medium containing chitin nanofibers and chitosan nanofibers to form spheres of the cells;
(2) a step of settling the spheres formed in (1);
(3) a step of recovering the settled spheres;
(4) a step of two-dimensionally culturing the collected spheres; and (5) a step of collecting cells that migrated from the spheres in the two-dimensional culture.

本発明の方法においては、スフェア形成能と遊走能を有する細胞を含む細胞集団から、スフェア形成能と遊走能を有する細胞を選別する。本発明において細胞集団は、生体組織由来のものでもよく、生体組織由来のものでなくてもよい。細胞集団が生体組織由来である場合、生体はいかなる生物由来であってもよいが、好ましくは哺乳動物の生体組織由来であり、より好ましくはヒトの生体組織由来である。本発明の方法の一態様において、ヒトの脂肪組織から間葉系幹細胞を選別する場合、細胞集団は、ヒトの脂肪組織由来の細胞集団であり得、より好ましくは、ヒトの脂肪組織由来の間質血管細胞群(SVF(stromal vascular fraction))であり得る。尚、SVFとは、ヒトの皮下脂肪組織から酵素処理により脂肪細胞を取り除いたものであって、マクロファージや好中球などの末梢血由来の細胞群と、血管内皮細胞や脂肪由来の間葉系幹細胞などの細胞群から構成される細胞集団である。 In the method of the present invention, cells with sphere-forming ability and migration ability are selected from a cell population containing cells with sphere-forming ability and migration ability. In the present invention, the cell population may or may not be derived from living tissue. When the cell population is derived from a living tissue, the living body may be derived from any living organism, but is preferably derived from a mammalian living tissue, and more preferably from a human living tissue. In one embodiment of the method of the present invention, when selecting mesenchymal stem cells from human adipose tissue, the cell population may be a cell population derived from human adipose tissue, more preferably a mesenchymal stem cell derived from human adipose tissue. It may be a stromal vascular fraction (SVF). SVF is obtained by removing adipocytes from human subcutaneous adipose tissue by enzymatic treatment, and contains peripheral blood-derived cell groups such as macrophages and neutrophils, vascular endothelial cells, and adipose-derived mesenchymal cells. A cell population consisting of cells such as stem cells.

本明細書において、細胞の「スフェア(スフェロイドとも称される)」とは、細胞が、シングルセルの状態ではなく、集合して立体的な細胞塊を形成している状態を言う。本明細書において、スフェアは細胞の集合体、又はキチンナノファイバー(ビトロネクチンを担持していてもよく、担持していなくてもよい)とキトサンナノファイバーの混合物を含む、細胞の集合体であり得る。細胞がスフェア形成能を有するか否かは、自体公知の方法を用いて確認することができる。 As used herein, the term "sphere" (also referred to as spheroid) of cells refers to a state in which cells are not in a single cell state but in a state in which they aggregate to form a three-dimensional cell mass. As used herein, a sphere can be an aggregate of cells or an aggregate of cells comprising a mixture of chitin nanofibers (which may or may not be loaded with vitronectin) and chitosan nanofibers. . Whether or not cells have the ability to form spheres can be confirmed using a method known per se.

本明細書において細胞の「遊走」とは、細胞が自発的に移動することを言う。細胞が遊走能を有するか否かは自体公知の方法(例えば、cell migration assay等)を用いて確認することができる。 As used herein, "migration" of cells refers to spontaneous movement of cells. Whether or not a cell has migration ability can be confirmed using a method known per se (eg, cell migration assay, etc.).

本発明における、「スフェア形成能及び遊走能を有する細胞」は、スフェア形成能と遊走能とを両方有する細胞であれば特に限定されないが、例えば、間葉系幹細胞、線維芽細胞、神経幹細胞、神経前駆細胞、毛乳頭細胞、又はがん幹細胞等が含まれる。本発明の好ましい一態様において「スフェア形成能及び遊走能を有する細胞」は、間葉系幹細胞である。 In the present invention, "cells having sphere-forming ability and migratory ability" are not particularly limited as long as they have both sphere-forming ability and migratory ability, but include, for example, mesenchymal stem cells, fibroblasts, neural stem cells, These include neural progenitor cells, dermal papilla cells, cancer stem cells, and the like. In a preferred embodiment of the present invention, "cells with sphere-forming ability and migration ability" are mesenchymal stem cells.

本発明において、間葉系幹細胞は、骨髄、臍帯、臍帯血、胎盤、脂肪、歯髄、又は滑膜由来の間葉系幹細胞であり得る。好ましくは、間葉系幹細胞は脂肪由来である。 In the present invention, mesenchymal stem cells can be mesenchymal stem cells derived from bone marrow, umbilical cord, umbilical cord blood, placenta, adipose, dental pulp, or synovium. Preferably, the mesenchymal stem cells are adipose-derived.

(第1工程)
本発明の方法の第1工程では、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞を含む細胞集団を、キチンナノファイバーとキトサンナノファイバーを含有する液体培地で3次元培養する。
(1st step)
In the first step of the method of the present invention, a cell population containing cells with sphere-forming ability and migration ability is three-dimensionally cultured in a liquid medium containing chitin nanofibers and chitosan nanofibers.

本明細書において、「3次元(3D)培養」とは、培養プレート上で細胞を単層培養する2次元(2D)培養と比較して、縦方向の厚みを持たせて細胞を培養する手法を言う。3D培養は「浮遊培養」と言い換えることもできる。本発明の方法の第1工程においては、キチンナノファイバーと、キトサンナノファイバーとの混合物を足場として用いることにより、3D培養を行うことを特徴とする。 As used herein, "three-dimensional (3D) culture" refers to a method of culturing cells with increased vertical thickness, compared to two-dimensional (2D) culture, in which cells are cultured in a monolayer on a culture plate. say. 3D culture can also be referred to as "suspension culture." The first step of the method of the present invention is characterized in that 3D culture is performed using a mixture of chitin nanofibers and chitosan nanofibers as a scaffold.

本明細書において、ナノファイバーとは、平均繊維径(D)が、0.001乃至1.00μmの繊維をいう。本発明において使用するナノファイバーの平均繊維径は、好ましくは、0.005乃至0.50μm、より好ましくは0.01乃至0.05μm、更に好ましくは0.01乃至0.02μmである。 In this specification, nanofibers refer to fibers having an average fiber diameter (D) of 0.001 to 1.00 μm. The average fiber diameter of the nanofibers used in the present invention is preferably 0.005 to 0.50 μm, more preferably 0.01 to 0.05 μm, and still more preferably 0.01 to 0.02 μm.

本発明の方法において、使用するナノファイバーのアスペクト比(L/D)は、平均繊維長/平均繊維径より得られ、特に限定されないが、通常2~500であり、好ましくは5~300であり、より好ましくは10~250である。 In the method of the present invention, the aspect ratio (L/D) of the nanofibers used is obtained from the average fiber length/average fiber diameter, and is not particularly limited, but is usually 2 to 500, preferably 5 to 300. , more preferably 10 to 250.

本明細書において、ナノファイバーの平均繊維径(D)は以下のようにして求める。まず応研商事(株)製コロジオン支持膜を日本電子(株)製イオンクリーナ(JIC-410)で3分間親水化処理を施し、評価対象のナノファイバー分散液(超純水にて希釈)を数滴滴下し、室温乾燥する。これを(株)日立製作所製透過型電子顕微鏡(TEM、H-8000)(10,000倍)にて加速電圧200kVで観察し、得られた画像を用いて、標本数:200~250本のナノファイバーについて一本一本の繊維径を計測し、その数平均値を平均繊維径(D)とする。 In this specification, the average fiber diameter (D) of nanofibers is determined as follows. First, a collodion support membrane manufactured by Ohken Shoji Co., Ltd. was subjected to hydrophilic treatment for 3 minutes using an ion cleaner (JIC-410) manufactured by JEOL Ltd., and several nanofiber dispersions to be evaluated (diluted with ultrapure water) were prepared. Add dropwise and dry at room temperature. This was observed using a transmission electron microscope (TEM, H-8000) manufactured by Hitachi, Ltd. (10,000 times) at an accelerating voltage of 200 kV, and using the obtained image, the number of specimens: 200 to 250 The fiber diameter of each nanofiber is measured, and the number average value is defined as the average fiber diameter (D).

また、平均繊維長(L)は、以下のようにして求める。評価対象ナノファイバー分散液を純水により100ppmとなるように希釈し、超音波洗浄機を用いてナノファイバーを均一に分散させる。このナノファイバー分散液を予め濃硫酸を用いて表面を親水化処理したシリコンウェハー上へキャストし、110℃にて1時間乾燥させて試料とする。得られた試料の日本電子(株)製走査型電子顕微鏡(SEM、JSM-7400F)(2,000倍)で観察した画像を用いて、標本数:150~250本のナノファイバーについて一本一本の繊維長を計測し、その数平均値を平均繊維長(L)とする。 Moreover, the average fiber length (L) is determined as follows. The nanofiber dispersion to be evaluated is diluted with pure water to a concentration of 100 ppm, and the nanofibers are uniformly dispersed using an ultrasonic cleaner. This nanofiber dispersion liquid is cast onto a silicon wafer whose surface has been previously treated to make it hydrophilic using concentrated sulfuric acid, and dried at 110° C. for 1 hour to prepare a sample. Using an image of the obtained sample observed with a scanning electron microscope (SEM, JSM-7400F) (2,000x) manufactured by JEOL Ltd., each nanofiber was examined one by one for the number of specimens: 150 to 250. The fiber length of the book is measured, and the number average value is defined as the average fiber length (L).

好ましい態様において、ナノファイバーは、液体培地と混合した際、一次繊維径を保ちながら当該ナノファイバーが当該液体中で均一に分散し、当該液体の粘度を実質的に高めること無く、ナノファイバーに付着した細胞を実質的に保持し、その沈降を防ぐ効果を有する。 In a preferred embodiment, when the nanofibers are mixed with a liquid medium, the nanofibers are uniformly dispersed in the liquid while maintaining the primary fiber diameter, and adhere to the nanofibers without substantially increasing the viscosity of the liquid. It has the effect of substantially retaining cells and preventing their sedimentation.

本発明の方法において用いられるナノファイバーは、キチンナノファイバー及びキトサンナノファイバーである。キチンナノファイバーは、キチンから構成されるナノファイバーであり、キトサンナノファイバーはキトサンから構成されるナノファイバーである。 The nanofibers used in the method of the present invention are chitin nanofibers and chitosan nanofibers. Chitin nanofibers are nanofibers made of chitin, and chitosan nanofibers are nanofibers made of chitosan.

キチン及びキトサンを構成する主要な糖単位は、それぞれ、N-アセチルグルコサミン及びグルコサミンであり、一般的に、N-アセチルグルコサミンの含有量が多く酸性水溶液に対し難溶性であるものがキチン、グルコサミンの含有量が多く酸性水溶液に対し可溶性であるものがキトサンとされる。本明細書においては、便宜上、構成糖に占めるN-アセチルグルコサミンの割合が50%以上のものをキチン、50%未満のものをキトサンと呼ぶ。 The main sugar units constituting chitin and chitosan are N-acetylglucosamine and glucosamine, respectively. Generally, chitin and glucosamine have a high content of N-acetylglucosamine and are poorly soluble in acidic aqueous solutions. Chitosan has a high content and is soluble in acidic aqueous solutions. In this specification, for convenience, a substance in which the proportion of N-acetylglucosamine in the constituent sugars is 50% or more is called chitin, and a substance in which the proportion of N-acetylglucosamine is less than 50% is called chitosan.

キチンの原料としては、例えば、エビ、カニ、昆虫、貝、キノコなど、多くの生物資源を用いることができる。本発明に用いるキチンは、カニ殻やエビ殻由来のキチンなどのα型の結晶構造を有するキチンであってもよく、イカの甲由来のキチンなどのβ型の結晶構造を有するキチンであってもよい。カニやエビの外殻は産業廃棄物として扱われることが多く、入手容易でしかも有効利用の観点から原料として好ましいが、不純物として含まれるタンパク質や灰分等の除去のために脱タンパク工程および脱灰工程が必要となる。そこで、本発明においては、既に脱マトリクス処理が施された精製キチンを用いることが好ましい。精製キチンは、市販されている。本発明に用いられるキチンナノファイバーの原料としては、α型およびβ型のいずれの結晶構造を有するキチンであってもよいが、α型キチンが好ましい。 Many biological resources can be used as raw materials for chitin, such as shrimp, crabs, insects, shellfish, and mushrooms. The chitin used in the present invention may be chitin having an α-type crystal structure, such as chitin derived from crab shell or shrimp shell, or chitin having a β-type crystal structure, such as chitin derived from the shell of a squid. Good too. Crab and shrimp shells are often treated as industrial waste and are preferred as raw materials because they are easy to obtain and can be used effectively. A process is required. Therefore, in the present invention, it is preferable to use purified chitin that has already been subjected to dematrix treatment. Purified chitin is commercially available. As a raw material for chitin nanofibers used in the present invention, chitin having either an α-type or a β-type crystal structure may be used, but α-type chitin is preferable.

上述のキチンやキトサンを粉砕することにより、キチンナノファイバーやキトサンナノファイバーを得ることができる。粉砕方法は限定されないが、本発明の目的に合う繊維径・繊維長にまで微細化するには、高圧ホモジナイザー、グラインダー(石臼)、あるいはビーズミルなどの媒体撹拌ミルといった、強いせん断力が得られる方法が好ましい。 Chitin nanofibers and chitosan nanofibers can be obtained by crushing the chitin and chitosan described above. The pulverization method is not limited, but in order to refine the fibers to a fiber diameter and fiber length that meet the purpose of the present invention, methods that can obtain strong shearing force, such as a high-pressure homogenizer, a grinder (stone mill), or a media stirring mill such as a bead mill, are used. is preferred.

これらの中でも高圧ホモジナイザーを用いて微細化することが好ましく、例えば特開2005-270891号公報や特許第5232976号に開示されるような湿式粉砕法を用いて微細化(粉砕化)することが望ましい。具体的には、原料を分散させた分散液を、一対のノズルから高圧でそれぞれ噴射して衝突させることにより、原料を粉砕するものであって、例えばスターバーストシステム((株)スギノマシン製の高圧粉砕装置)やナノヴェイタ(吉田機械興業(株)の高圧粉砕装置)を用いることにより実施できる。 Among these, it is preferable to micronize using a high-pressure homogenizer, and it is desirable to micronize (pulverize) using a wet pulverization method as disclosed in JP-A No. 2005-270891 and Japanese Patent No. 5232976, for example. . Specifically, the material is pulverized by injecting a dispersion liquid in which the material is dispersed at high pressure from a pair of nozzles and colliding with each other. This can be carried out by using a high-pressure crusher) or Nano Veita (high-pressure crusher manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.).

前述の高圧ホモジナイザーを用いて原料を微細化(粉砕化)する際、微細化や均質化の程度は、高圧ホモジナイザーの超高圧チャンバーへ圧送する圧力と、超高圧チャンバーに通過させる回数(処理回数)、及び水分散液中の原料の濃度に依存することとなる。圧送圧力(処理圧力)は、特に限定されないが、通常50~250MPaであり、好ましくは100~200MPaである。 When refining (pulverizing) raw materials using the high-pressure homogenizer mentioned above, the degree of refining and homogenization depends on the pressure fed to the ultra-high pressure chamber of the high-pressure homogenizer and the number of times the raw material is passed through the ultra-high pressure chamber (number of treatments). , and the concentration of the raw materials in the aqueous dispersion. The pumping pressure (processing pressure) is not particularly limited, but is usually 50 to 250 MPa, preferably 100 to 200 MPa.

また、微細化処理時の水分散液中の原料の濃度は、特に限定されないが、通常0.1質量%~30質量%、好ましくは1質量%~10質量%である。微細化(粉砕化)の処理回数は、特に限定されず、前記水分散液中の原料の濃度にもよるが、原料の濃度が0.1~1質量%の場合には処理回数は10~100回程度で充分に微細化されるが、1~10質量%では10~1000回程度必要となる場合がある。 Further, the concentration of the raw material in the aqueous dispersion during the micronization treatment is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass to 30% by mass, preferably 1% by mass to 10% by mass. The number of times of micronization (pulverization) is not particularly limited and depends on the concentration of the raw material in the aqueous dispersion, but when the concentration of the raw material is 0.1 to 1% by mass, the number of treatments is 10 to 1%. About 100 times is enough to obtain fine particles, but if the amount is 1 to 10% by mass, about 10 to 1000 times may be necessary.

前記微細化処理時の水分散液の粘度は特に制限されないが、例えば、αキチンの場合、該水分散液の粘度の範囲は、1~100mPa・S、好ましくは1~85mPa・S(25℃条件下での音叉振動式粘度測定(SV-1A、A&D Company Ltd.)による)である。また、キトサンの場合、該水分散液の粘度の範囲は、0.7~30mPa・S、好ましくは0.7~10mPa・S(25℃条件下での音叉振動式粘度測定(SV-1A、A&D Company Ltd.)による)である。 The viscosity of the aqueous dispersion during the micronization treatment is not particularly limited, but for example, in the case of α-chitin, the viscosity of the aqueous dispersion ranges from 1 to 100 mPa·S, preferably from 1 to 85 mPa·S (at 25°C Tuning fork vibration viscosity measurement (SV-1A, A&D Company Ltd.) under these conditions. In the case of chitosan, the viscosity range of the aqueous dispersion is 0.7 to 30 mPa・S, preferably 0.7 to 10 mPa・S (tuning fork vibration viscosity measurement under 25°C condition (SV-1A, A&D Company Ltd.).

ナノファイバーの調製方法については、WO2015/111686等に記載されている。 The method for preparing nanofibers is described in WO2015/111686 and the like.

本発明の方法の一態様において、キチンナノファイバーに細胞外マトリクスの1つであるビトロネクチンを担持させることが好ましい。本明細書において、キチンナノファイバーがビトロネクチンを「担持する」とは、キチンナノファイバーとビトロネクチンが、化学的な共有結合を介さずに付着または吸着している状態を意味する。キチンナノファイバーによるビトロネクチンの担持は、分子間力や静電相互作用、水素結合、疎水性相互作用等により達成され得るが、これらに限定されるものではない。また、キチンナノファイバーがビトロネクチンを担持している状態とは、キチンナノファイバーとビトロネクチンが、化学的な共有結合を介さずに、接した状態で留まっている状態、或いは、キチンナノファイバーとビトロネクチン、化学的な共有結合を介さずに、複合体を形成している状態と言い換えることができる。理論に拘束されることを望むものではないが、ビトロネクチンをキチンナノファイバーに担持させることによりスフェアの形成が促進され得る。従って、本態様によれば、スフェア形成能が低下している細胞(例えば、健康状態の悪いドナー由来の細胞)でさえも、効率よくスフェアを形成させることができる。また、理論に拘束されることを望むものではないが、ビトロネクチンの生物学的機能と類似する機能を有する、ビトロネクチン以外の細胞外マトリクスも本発明の方法に使用し得る。そのような細胞外マトリクスとしては、コラーゲン(コラーゲンI乃至XIX)、フィブロネクチン、ラミニン(ラミニン-1乃至12)、RGD配列、カドヘリン、プロテオグリカン、エラスチン、フィブリン、ヒアルロン酸、セレクチン等が挙げられるがこれらに限定されない。 In one embodiment of the method of the present invention, it is preferable that chitin nanofibers support vitronectin, which is one of the extracellular matrices. As used herein, chitin nanofibers "carry" vitronectin means a state where chitin nanofibers and vitronectin are attached or adsorbed without a chemical covalent bond. Supporting of vitronectin by chitin nanofibers can be achieved by intermolecular force, electrostatic interaction, hydrogen bonding, hydrophobic interaction, etc., but is not limited to these. In addition, the state in which chitin nanofibers support vitronectin refers to a state in which chitin nanofibers and vitronectin remain in contact without a chemical covalent bond, or a state in which chitin nanofibers and vitronectin remain in contact with each other without a chemical covalent bond. This can be described as a state in which a complex is formed without any chemical covalent bond. Without wishing to be bound by theory, supporting vitronectin on chitin nanofibers may promote sphere formation. Therefore, according to this embodiment, even cells with reduced sphere-forming ability (for example, cells derived from a donor in poor health) can efficiently form spheres. Also, without wishing to be bound by theory, extracellular matrices other than vitronectin, which have a biological function similar to that of vitronectin, can also be used in the methods of the invention. Such extracellular matrices include collagen (collagen I to XIX), fibronectin, laminin (laminin-1 to 12), RGD sequence, cadherin, proteoglycan, elastin, fibrin, hyaluronic acid, selectin, etc. Not limited.

本発明の方法において、キチンナノファイバーに担持させるビトロネクチンは、所望の効果が得られる限り特に限定されない。ビトロネクチンの由来は特に限定されない。ビトロネクチンは完全長のものであってもよく、機能的断片であってもよい。本発明の方法において用いられるビトロネクチンとしては、一般的に市販されているヒト由来のビトロネクチン断片を用いることができる。ヒト由来のビトロネクチンの機能的断片としては、例えば、62-478(配列番号1)、20-398(配列番号2)、又は20-478(配列番号3)等のビトロネクチン断片が好適に用いられ得る。本発明の方法の一態様において、配列番号1または2のビトロネクチンがより好ましい。 In the method of the present invention, vitronectin supported on chitin nanofibers is not particularly limited as long as the desired effect is obtained. The origin of vitronectin is not particularly limited. Vitronectin may be full-length or may be a functional fragment. As the vitronectin used in the method of the present invention, generally commercially available human-derived vitronectin fragments can be used. As a functional fragment of human-derived vitronectin, for example, vitronectin fragments such as 62-478 (SEQ ID NO: 1), 20-398 (SEQ ID NO: 2), or 20-478 (SEQ ID NO: 3) can be suitably used. . In one embodiment of the method of the invention, vitronectin of SEQ ID NO: 1 or 2 is more preferred.

本発明の方法において、キチンナノファイバーが担持するビトロネクチンの量は、キチンナノファイバー1g当たり、ビトロネクチンが、通常0.001~50mg、好ましくは0.01~10mg、より好ましくは0.1~10mg、さらに好ましくは0.3~10mg、よりさらに好ましくは、1~10mg、特に好ましくは2~10mgであるが、これらに限定されない。 In the method of the present invention, the amount of vitronectin supported by chitin nanofibers is usually 0.001 to 50 mg, preferably 0.01 to 10 mg, more preferably 0.1 to 10 mg, per 1 g of chitin nanofibers. The amount is more preferably 0.3 to 10 mg, even more preferably 1 to 10 mg, particularly preferably 2 to 10 mg, but is not limited thereto.

本発明の方法において、ビトロネクチンを担持するキチンナノファイバーの調製は、キチンナノファイバーを水性溶媒に分散させた分散液とビトロネクチンの水溶液を混合し、必要に応じて一定時間静置することで調製することができる。キチンナノファイバーを分散させる水性溶媒の例としては、水、ジメチルスルホキシド(DMSO)などが挙げられるが、これらに限定されない。水性溶媒としては、水が好ましい。水性溶媒中には、適切な緩衝剤や塩が含まれていてもよい。ビトロネクチンを均一にキチンナノファイバーと接触させるために、ピペッティング操作等により十分に混合することが好ましい。また、静置する時間としては、キチンナノファイバーの分散液とビトロネクチンの水溶液の混合液を、通常30分以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは3時間以上、さらに好ましくは6時間以上、よりさらに好ましくは9時間以上、特に好ましくは12時間以上、静置することができる。静置時間に特に上限は無いが、例えば、上限として48時間以下(例、36時間以下、24時間以下、または16時間以下等)を設定し得る。静置時の温度としては、特に限定されないが、通常1~30℃、好ましくは1~15℃、より好ましくは2~10℃、特に好ましくは2~5℃(例、4℃)とすることができる。 In the method of the present invention, chitin nanofibers carrying vitronectin are prepared by mixing a dispersion of chitin nanofibers in an aqueous solvent and an aqueous solution of vitronectin, and allowing the mixture to stand for a certain period of time if necessary. be able to. Examples of aqueous solvents in which chitin nanofibers are dispersed include, but are not limited to, water, dimethyl sulfoxide (DMSO), and the like. Water is preferred as the aqueous solvent. The aqueous solvent may contain an appropriate buffer or salt. In order to uniformly contact vitronectin with the chitin nanofibers, it is preferable to mix thoroughly by pipetting or the like. In addition, the time for leaving the mixture of the chitin nanofiber dispersion and vitronectin aqueous solution to stand is usually at least 30 minutes, preferably at least 1 hour, more preferably at least 3 hours, even more preferably at least 6 hours, and more. More preferably, it can be allowed to stand for 9 hours or more, particularly preferably for 12 hours or more. Although there is no particular upper limit to the standing time, for example, the upper limit may be set to 48 hours or less (eg, 36 hours or less, 24 hours or less, or 16 hours or less). The temperature during standing is not particularly limited, but is usually 1 to 30°C, preferably 1 to 15°C, more preferably 2 to 10°C, particularly preferably 2 to 5°C (e.g., 4°C). Can be done.

キチンナノファイバーとビトロネクチンの混合比は、使用するこれらの物質の種類に応じて異なるが、固形分重量換算で例えば、100:0.1~1、好ましくは、100:0.4~0.6とすることができるが、これらに限定されない。 The mixing ratio of chitin nanofibers and vitronectin varies depending on the type of these substances used, but is, for example, 100:0.1 to 1, preferably 100:0.4 to 0.6 in terms of solid weight. However, it is not limited to these.

キチンナノファイバーに担持されたビトロネクチンの量については、例えば、Micro BCA法、酵素免疫測定法(ELISA法)等によって測定することができるが、これらに限定されない。 The amount of vitronectin supported on chitin nanofibers can be measured, for example, by Micro BCA method, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA method), etc., but is not limited thereto.

本発明の方法の第1工程では、ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーに加えて、キトサンナノファイバーがさらに液体培地に配合される。ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーを含有する液体培地を用いて細胞集団を浮遊培養することにより、スフェア形成能を有する細胞のスフェア形成を促進させることができる。 In the first step of the method of the present invention, chitosan nanofibers are further blended into the liquid medium in addition to the chitin nanofibers carrying vitronectin. By culturing a cell population in suspension using a liquid medium containing vitronectin-supported chitin nanofibers and chitosan nanofibers, it is possible to promote sphere formation of cells with sphere-forming ability.

一態様において、本発明の方法の第1工程で使用される液体培地中のビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーの濃度は、次の条件を満たす:
(1)液体培地中に含有される総ナノファイバー(ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーおよびキトサンナノファイバー)の濃度が、0.0001~1.0%(w/v)であり、且つ、該液体培地中に含有されるビトロネクチンを担持したキチンナノファイバー:キトサンナノファイバーの重量比が1:0.5~20(好ましくは、1:0.5~10、1:0.7~9、1:1~8、1:2~7、または1:3~6);
(2)液体培地中に含有される総ナノファイバー(ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーおよびキトサンナノファイバー)の濃度が、0.001~0.5%(w/v)であり、且つ、該液体培地中に含有されるビトロネクチンを担持したキチンナノファイバー:キトサンナノファイバーの重量比が1:0.5~20(好ましくは、1:0.5~10、1:0.7~9、1:1~8、1:2~7、または1:3~6);
(3)液体培地中に含有される総ナノファイバー(ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーおよびキトサンナノファイバー)の濃度が、0.005~0.3%(w/v)であり、且つ、該液体培地中に含有されるビトロネクチンを担持したキチンナノファイバー:キトサンナノファイバーの重量比が1:0.5~20(好ましくは、1:0.5~10、1:0.7~9、1:1~8、1:2~7、または1:3~6);
または、
(4)液体培地中に含有される総ナノファイバー(ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーおよびキトサンナノファイバー)の濃度が、0.01~0.1%(w/v)であり、且つ、該液体培地中に含有されるビトロネクチンを担持したキチンナノファイバー:キトサンナノファイバーの重量比が1:0.5~20(好ましくは、1:0.5~10、1:0.7~9、1:1~8、1:2~7、または1:3~6)。
In one embodiment, the concentration of vitronectin-loaded chitin nanofibers and chitosan nanofibers in the liquid medium used in the first step of the method of the invention satisfies the following conditions:
(1) The concentration of total nanofibers (chitin nanofibers and chitosan nanofibers carrying vitronectin) contained in the liquid medium is 0.0001 to 1.0% (w/v), and The weight ratio of chitin nanofibers carrying vitronectin contained in the medium: chitosan nanofibers is 1:0.5 to 20 (preferably 1:0.5 to 10, 1:0.7 to 9, 1: 1-8, 1:2-7, or 1:3-6);
(2) The concentration of total nanofibers (chitin nanofibers and chitosan nanofibers carrying vitronectin) contained in the liquid medium is 0.001 to 0.5% (w/v), and The weight ratio of chitin nanofibers carrying vitronectin contained in the medium: chitosan nanofibers is 1:0.5 to 20 (preferably 1:0.5 to 10, 1:0.7 to 9, 1: 1-8, 1:2-7, or 1:3-6);
(3) The concentration of total nanofibers (chitin nanofibers and chitosan nanofibers carrying vitronectin) contained in the liquid medium is 0.005 to 0.3% (w/v), and The weight ratio of chitin nanofibers carrying vitronectin contained in the medium: chitosan nanofibers is 1:0.5 to 20 (preferably 1:0.5 to 10, 1:0.7 to 9, 1: 1-8, 1:2-7, or 1:3-6);
or
(4) The concentration of total nanofibers (chitin nanofibers and chitosan nanofibers carrying vitronectin) contained in the liquid medium is 0.01 to 0.1% (w/v), and The weight ratio of chitin nanofibers carrying vitronectin contained in the medium: chitosan nanofibers is 1:0.5 to 20 (preferably 1:0.5 to 10, 1:0.7 to 9, 1: 1-8, 1:2-7, or 1:3-6).

本発明の方法の第1工程における、キチンナノファイバーとキトサンナノファイバーを添加する液体培地の種類は、選別の対象となる細胞の種類により適宜選択することが可能であり、例えば、哺乳類細胞の選別を目的とする場合、哺乳類細胞の培養に一般的に使用される培地を使用することができる。哺乳類細胞用の培地としては、例えば、ダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium;DMEM)、ハムF12培地(Ham’s Nutrient Mixture F12)、DMEM/F12培地、マッコイ5A培地(McCoy’s 5A medium)、イーグルMEM培地(Eagle’s Minimum Essential Medium;EMEM)、αMEM培地(alpha Modified Eagle’s Minimum Essential Medium;αMEM)、MEM培地(Minimum Essential Medium)、RPMI1640培地、イスコフ改変ダルベッコ培地(Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium;IMDM)、MCDB131培地、ウィリアム培地E、IPL41培地、Fischer’s培地、StemPro34(インビトロジェン社製)、X-VIVO 10(ケンブレックス社製)、X-VIVO 15(ケンブレックス社製)、HPGM(ケンブレックス社製)、StemSpan H3000(ステムセルテクノロジー社製)、StemSpanSFEM(ステムセルテクノロジー社製)、StemlineII(シグマアルドリッチ社製)、QBSF-60(クオリティバイオロジカル社製)、StemProhESCSFM(インビトロジェン社製)、mTeSR1或いは2培地(ステムセルテクノロジー社製)、Sf-900II(インビトロジェン社製)、Opti-Pro(インビトロジェン社製)、などが挙げられる。 The type of liquid medium to which chitin nanofibers and chitosan nanofibers are added in the first step of the method of the present invention can be appropriately selected depending on the type of cells to be sorted. For this purpose, media commonly used for culturing mammalian cells can be used. Examples of media for mammalian cells include Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), Ham's Nutrient Mixture F12, DMEM/F12 medium, and McCoy's 5A medium. s 5A medium), Eagle's Minimum Essential Medium; EMEM, αMEM medium (alpha Modified Eagle's Minimum Essential Medium; αMEM), MEM medium ( Minimum Essential Medium), RPMI1640 medium, Iscove's modified Dulbecco medium ( Iscove's Modified Dulbecco's Medium; IMDM), MCDB131 medium, William medium E, IPL41 medium, Fischer's medium, StemPro34 (Invitrogen), X-VIVO 10 (Cambrex), X-VIVO 15 ( HPGM (manufactured by Cambrex), StemSpan H3000 (manufactured by Stem Cell Technology), StemSpanSFEM (manufactured by Stem Cell Technology), Stemline II (manufactured by Sigma-Aldrich), QBSF-60 (manufactured by Quality Biological), Examples include StemProhESCSFM (manufactured by Invitrogen), mTeSR1 or 2 medium (manufactured by Stem Cell Technology), Sf-900II (manufactured by Invitrogen), Opti-Pro (manufactured by Invitrogen), and the like.

上記の培地には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、塩素、各種アミノ酸、各種ビタミン、抗生物質、血清、脂肪酸、糖などを当業者は目的に応じて自由に添加してもよい。哺乳類細胞の培養の際には、当業者は目的に応じてその他の化学成分あるいは生体成分を一種類以上組み合わせて添加することもできる。哺乳類細胞用の培地に添加され得る成分としては、ウシ胎児血清、ヒト血清、ウマ血清、インシュリン、トランスフェリン、ラクトフェリン、コレステロール、エタノールアミン、亜セレン酸ナトリウム、モノチオグリセロール、2-メルカプトエタノール、ウシ血清アルブミン、ピルビン酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、各種ビタミン、各種アミノ酸、寒天、アガロース、コラーゲン、メチルセルロース、各種サイトカイン、各種ホルモン、各種増殖因子、各種細胞外マトリクスや各種細胞接着分子などが挙げられる。培地に添加され得るサイトカインとしては、例えばインターロイキン-1(IL-1)、インターロイキン-2(IL-2)、インターロイキン-3(IL-3)、インターロイキン-4(IL-4)、インターロイキン-5(IL-5)、インターロイキン-6(IL-6)、インターロイキン-7(IL-7)、インターロイキン-8(IL-8)、インターロイキン-9(IL-9)、インターロイキン-10(IL-10)、インターロイキン-11(IL-11)、インターロイキン-12(IL-12)、インターロイキン-13(IL-13)、インターロイキン-14(IL-14)、インターロイキン-15(IL-15)、インターロイキン-18(IL-18)、インターロイキン-21(IL-21)、インターフェロン-α(IFN-α)、インターフェロン-β(IFN-β)、インターフェロン-γ(IFN-γ)、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、単球コロニー刺激因子(M-CSF)、顆粒球-マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、幹細胞因子(SCF)、flk2/flt3リガンド(FL)、白血病細胞阻害因子(LIF)、オンコスタチンM(OM)、エリスロポエチン(EPO)、トロンボポエチン(TPO)などが挙げられるが、これらに限られるわけではない。 Those skilled in the art may freely add sodium, potassium, calcium, magnesium, phosphorus, chlorine, various amino acids, various vitamins, antibiotics, serum, fatty acids, sugar, etc. to the above medium according to the purpose. When culturing mammalian cells, those skilled in the art can also add one or more combinations of other chemical components or biological components depending on the purpose. Components that can be added to media for mammalian cells include fetal bovine serum, human serum, horse serum, insulin, transferrin, lactoferrin, cholesterol, ethanolamine, sodium selenite, monothioglycerol, 2-mercaptoethanol, bovine serum. Examples include albumin, sodium pyruvate, polyethylene glycol, various vitamins, various amino acids, agar, agarose, collagen, methylcellulose, various cytokines, various hormones, various growth factors, various extracellular matrices, and various cell adhesion molecules. Examples of cytokines that can be added to the medium include interleukin-1 (IL-1), interleukin-2 (IL-2), interleukin-3 (IL-3), interleukin-4 (IL-4), Interleukin-5 (IL-5), interleukin-6 (IL-6), interleukin-7 (IL-7), interleukin-8 (IL-8), interleukin-9 (IL-9), Interleukin-10 (IL-10), interleukin-11 (IL-11), interleukin-12 (IL-12), interleukin-13 (IL-13), interleukin-14 (IL-14), Interleukin-15 (IL-15), interleukin-18 (IL-18), interleukin-21 (IL-21), interferon-α (IFN-α), interferon-β (IFN-β), interferon- γ (IFN-γ), granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), monocyte colony stimulating factor (M-CSF), granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), stem cell factor (SCF), flk2/ Examples include, but are not limited to, flt3 ligand (FL), leukemia cell inhibitory factor (LIF), oncostatin M (OM), erythropoietin (EPO), thrombopoietin (TPO), and the like.

培地に添加され得るホルモンとしては、メラトニン、セロトニン、チロキシン、トリヨードチロニン、エピネフリン、ノルエピネフリン、ドーパミン、抗ミュラー管ホルモン、アディポネクチン、副腎皮質刺激ホルモン、アンギオテンシノゲン及びアンギオテンシン、抗利尿ホルモン、心房ナトリウム利尿性ペプチド、カルシトニン、コレシストキニン、コルチコトロピン放出ホルモン、エリスロポエチン、卵胞刺激ホルモン、ガストリン、グレリン、グルカゴン、ゴナドトロピン放出ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、ヒト胎盤性ラクトーゲン、成長ホルモン、インヒビン、インスリン、インスリン様成長因子、レプチン、黄体形成ホルモン、メラニン細胞刺激ホルモン、オキシトシン、副甲状腺ホルモン、プロラクチン、セクレチン、ソマトスタチン、トロンボポイエチン、甲状腺刺激ホルモン、チロトロピン放出ホルモン、コルチゾール、アルドステロン、テストステロン、デヒドロエピアンドロステロン、アンドロステンジオン、ジヒドロテストステロン、エストラジオール、エストロン、エストリオール、プロゲステロン、カルシトリオール、カルシジオール、プロスタグランジン、ロイコトリエン、プロスタサイクリン、トロンボキサン、プロラクチン放出ホルモン、リポトロピン、脳ナトリウム利尿ペプチド、神経ペプチドY、ヒスタミン、エンドセリン、膵臓ポリペプチド、レニン、及びエンケファリンが挙げられるが、これらに限られるわけではない。 Hormones that may be added to the medium include melatonin, serotonin, thyroxine, triiodothyronine, epinephrine, norepinephrine, dopamine, anti-Mullerian hormone, adiponectin, adrenocorticotropic hormone, angiotensinogen and angiotensin, antidiuretic hormone, atrial Natriuretic peptide, calcitonin, cholecystokinin, corticotropin-releasing hormone, erythropoietin, follicle-stimulating hormone, gastrin, ghrelin, glucagon, gonadotropin-releasing hormone, growth hormone-releasing hormone, human chorionic gonadotropin, human placental lactogen, growth hormone, inhibin , insulin, insulin-like growth factor, leptin, luteinizing hormone, melanocyte-stimulating hormone, oxytocin, parathyroid hormone, prolactin, secretin, somatostatin, thrombopoietin, thyroid-stimulating hormone, thyrotropin-releasing hormone, cortisol, aldosterone, testosterone, dehydro Epiandrosterone, androstenedione, dihydrotestosterone, estradiol, estrone, estriol, progesterone, calcitriol, calcidiol, prostaglandins, leukotrienes, prostacyclin, thromboxane, prolactin-releasing hormone, lipotropin, brain natriuretic peptide, nerve These include, but are not limited to, peptide Y, histamine, endothelin, pancreatic polypeptide, renin, and enkephalin.

培地に添加され得る増殖因子としては、トランスフォーミング成長因子-α(TGF-α)、トランスフォーミング成長因子-β(TGF-β)、マクロファージ炎症蛋白質-1α(MIP-1α)、上皮細胞増殖因子(EGF)、線維芽細胞増殖因子-1、2、3、4、5、6、7、8、又は9(FGF-1、2、3、4、5、6、7、8、9)、神経細胞増殖因子(NGF)、肝細胞増殖因子(HGF)、白血病阻止因子(LIF)、プロテアーゼネキシンI、プロテアーゼネキシンII、血小板由来成長因子(PDGF)、コリン作動性分化因子(CDF)、ケモカイン、Notchリガンド(Delta1など)、Wnt蛋白質、アンジオポエチン様蛋白質2、3、5または7(Angpt2、3、5、7)、インスリン様成長因子(IGF)、インスリン様成長因子結合蛋白質(IGFBP)、プレイオトロフィン(Pleiotrophin)などが挙げられるが、これらに限られるわけではない。 Growth factors that can be added to the medium include transforming growth factor-α (TGF-α), transforming growth factor-β (TGF-β), macrophage inflammatory protein-1α (MIP-1α), epidermal growth factor ( EGF), fibroblast growth factor-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9 (FGF-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), nerve Cell growth factor (NGF), hepatocyte growth factor (HGF), leukemia inhibitory factor (LIF), protease nexin I, protease nexin II, platelet-derived growth factor (PDGF), cholinergic differentiation factor (CDF), chemokine , Notch ligand (such as Delta1), Wnt protein, angiopoietin-like protein 2, 3, 5 or 7 (Angpt2, 3, 5, 7), insulin-like growth factor (IGF), insulin-like growth factor binding protein (IGFBP), play Examples include, but are not limited to, otrophin (Pleiotrophin) and the like.

また、遺伝子組替え技術によりこれらのサイトカインや増殖因子のアミノ酸配列を人為的に改変させたものも添加させることもできる。その例としては、IL-6/可溶性IL-6受容体複合体あるいはHyper IL-6(IL-6と可溶性IL-6受容体との融合タンパク質)などが挙げられる。 Furthermore, it is also possible to add those cytokines and growth factors whose amino acid sequences have been artificially modified by gene recombination technology. Examples include IL-6/soluble IL-6 receptor complex or Hyper IL-6 (a fusion protein of IL-6 and soluble IL-6 receptor).

培地に添加され得る抗生物質の例としては、サルファ製剤、ペニシリン、フェネチシリン、メチシリン、オキサシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン、ナフシリン、アンピシリン、ペニシリン、アモキシシリン、シクラシリン、カルベニシリン、チカルシリン、ピペラシリン、アズロシリン、メクズロシリン、メシリナム、アンジノシリン、セファロスポリン及びその誘導体、オキソリン酸、アミフロキサシン、テマフロキサシン、ナリジクス酸、ピロミド酸、シプロフロキサン、シノキサシン、ノルフロキサシン、パーフロキサシン、ロザキサシン、オフロキサシン、エノキサシン、ピペミド酸、スルバクタム、クラブリン酸、β-ブロモペニシラン酸、β-クロロペニシラン酸、6-アセチルメチレン-ペニシラン酸、セフォキサゾール、スルタンピシリン、アディノシリン及びスルバクタムのホルムアルデヒド・フードラートエステル、タゾバクタム、アズトレオナム、スルファゼチン、イソスルファゼチン、ノカルディシン、フェニルアセトアミドホスホン酸メチル、クロルテトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、テトラサイクリン、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、メタサイクリン、並びにミノサイクリンが挙げられる。 Examples of antibiotics that may be added to the medium include sulfa preparations, penicillin, pheneticillin, methicillin, oxacillin, cloxacillin, dicloxacillin, flucloxacillin, nafcillin, ampicillin, penicillin, amoxicillin, cyclacillin, carbenicillin, ticarcillin, piperacillin, azlocillin, Mecdulocilin, mecillinam, andinocillin, cephalosporins and their derivatives, oxolinic acid, amifloxacin, temafloxacin, nalidixic acid, pyromidic acid, ciprofloxan, cinoxacin, norfloxacin, perfloxacin, rosaxacin, ofloxacin, enoxacin, pipemidic acid, sulbactam, clavuric acid , β-bromopenicillanic acid, β-chloropenicillanic acid, 6-acetylmethylene-penicillanic acid, cefoxazole, sultanepicillin, adinocillin and formaldehyde foodrate ester of sulbactam, tazobactam, aztreonam, sulfazetin, isosulfazetin, nocardicin , methyl phenylacetamidophosphonate, chlortetracycline, oxytetracycline, tetracycline, demeclocycline, doxycycline, methacycline, and minocycline.

本発明の好ましい一態様において、第1工程において用いられる液体培地は、選別しようとするスフェア形成能及び遊走能を有する細胞の維持及び増殖に適した培地、即ち、「選別しようとするスフェア形成能及び遊走能を有する細胞に対する専用培地」である。多くの細胞に対して専用培地は公知であり、市販されているものを用いればよい。具体的には、例えば、選別しようとする細胞が間葉系幹細胞である場合、専用培地として「間葉系幹細胞増殖培地」を用いることができ、当該培地は市販されているものを用いればよい。 In a preferred embodiment of the present invention, the liquid medium used in the first step is a medium suitable for maintaining and proliferating cells with sphere-forming ability and migration ability to be selected, i.e., ``sphere-forming ability to be selected''. and a dedicated medium for cells with migratory ability. Dedicated media for many cells are well known, and commercially available media may be used. Specifically, for example, if the cells to be selected are mesenchymal stem cells, a "mesenchymal stem cell growth medium" can be used as a dedicated medium, and a commercially available medium may be used. .

本明細書において、細胞(またはスフェア)の浮遊とは、培養容器に対して細胞(またはスフェア)が接着しない状態(非接着)であることをいい、細胞が沈降しているか否かは問わない。さらに、本明細書において、細胞を培養する際、液体培地に対する外部からの圧力や振動或いは当該液体培地中での振とう、回転操作等を伴わずに細胞が当該液体培地中で分散し尚且つ浮遊状態にある状態を「浮遊静置」といい、当該状態で細胞及び/又は組織を培養することを「浮遊静置培養」という。「浮遊静置」において浮遊させることのできる期間としては、少なくとも5分以上、好ましくは、1時間以上、24時間以上、48時間以上、6日以上、21日以上であるが、浮遊状態を保つ限りこれらの期間に限定されない。 As used herein, floating cells (or spheres) refers to a state in which cells (or spheres) do not adhere to the culture container (non-adhesion), regardless of whether the cells are sedimented or not. . Furthermore, in the present specification, when culturing cells, the cells are dispersed in the liquid medium without applying external pressure or vibration to the liquid medium, or without shaking or rotating the liquid medium, and The state in which cells are in suspension is referred to as "stationary suspension," and culturing cells and/or tissues in this state is referred to as "stationary suspension culture." In "floating and standing", the period during which floating can be carried out is at least 5 minutes or more, preferably 1 hour or more, 24 hours or more, 48 hours or more, 6 days or more, 21 days or more, but the floating state is maintained. but are not limited to these periods.

好ましい態様において、本発明の方法の第1工程において用いられる液体培地は、細胞の培養が可能な温度範囲(例えば、0~40℃)の少なくとも1点において、細胞の浮遊静置が可能である。該液体培地は、好ましくは25~37℃の温度範囲の少なくとも1点において、最も好ましくは37℃において、細胞の浮遊静置が可能である。 In a preferred embodiment, the liquid medium used in the first step of the method of the present invention allows cells to remain suspended at at least one point in the temperature range where cells can be cultured (e.g., 0 to 40°C). . The liquid medium allows cells to remain suspended, preferably at at least one point in the temperature range of 25 to 37°C, most preferably at 37°C.

細胞を、キチンナノファイバー(ビトロネクチンを担持していてもよく、担持していなくてもよい)とキトサンナノファイバーの混合物に付着した状態で培養することにより、細胞を浮遊培養することができる。キチンナノファイバー(ビトロネクチンを担持していてもよく、担持していなくてもよい)とキトサンナノファイバーの使用により、細胞を液体培地中で浮遊させることができ、且つ、スフェア形成を促進することができる。キチンナノファイバー(ビトロネクチンを担持していてもよく、担持していなくてもよい)およびキトサンナノファイバーは、液体培地中で溶解することも、培養容器に付着することもなく分散するので、該液体培地組中でスフェア形成能を有する細胞を培養すると、当該細胞はナノファイバーに付着し、該液体培地中に浮遊し、スフェア形成が促進される。 By culturing cells in a state attached to a mixture of chitin nanofibers (which may or may not carry vitronectin) and chitosan nanofibers, cells can be cultured in suspension. The use of chitin nanofibers (which may or may not carry vitronectin) and chitosan nanofibers allows cells to be suspended in a liquid medium and promotes sphere formation. can. Chitin nanofibers (which may or may not carry vitronectin) and chitosan nanofibers are dispersed in a liquid medium without dissolving or adhering to the culture vessel, so When cells with sphere-forming ability are cultured in a medium set, the cells adhere to nanofibers and float in the liquid medium, promoting sphere formation.

キチンナノファイバー(ビトロネクチンを担持していてもよく、担持していなくてもよい)とキトサンナノファイバーを用いてスフェア形成能および遊走能を有する細胞を含む細胞集団を浮遊培養(3D培養)する場合、キチンナノファイバー(ビトロネクチンを担持していてもよく、担持していなくてもよい)とキトサンナノファイバーを含有する液体培地に対して、別途調製したスフェア形成能および遊走能を有する細胞を含む細胞集団を添加し、均一に混合すればよい。その際の混合方法は特に制限はなく、例えばピペッティング等の手動での混合、スターラー、ヴォルテックスミキサー、マイクロプレートミキサー、振とう機等の機器を用いた混合が挙げられる。混合後は、得られた細胞懸濁液を静置状態にて培養してもよいし、必要に応じて回転、振とう或いは撹拌しながら培養してもよい。その回転数と頻度は、当業者の目的に合わせて適宜設定すればよい。例えば、生体組織から細胞集団を回収し、適切な細胞解離液を用いて単一細胞、又はこれに近い状態にまで分散し、分散された細胞を、液体培地中に懸濁し、これを浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)に付す。 When a cell population containing cells with sphere-forming ability and migration ability is cultured in suspension (3D culture) using chitin nanofibers (which may or may not carry vitronectin) and chitosan nanofibers. , cells containing separately prepared cells with sphere-forming ability and migration ability in a liquid medium containing chitin nanofibers (which may or may not support vitronectin) and chitosan nanofibers. The mass may be added and mixed uniformly. The mixing method at this time is not particularly limited, and examples thereof include manual mixing such as pipetting, mixing using equipment such as a stirrer, vortex mixer, microplate mixer, and shaker. After mixing, the obtained cell suspension may be cultured in a stationary state, or may be cultured while being rotated, shaken, or stirred as necessary. The number of rotations and frequency may be appropriately set according to the purpose of those skilled in the art. For example, a cell population is collected from a biological tissue, dispersed to a single cell or a state close to this using an appropriate cell dissociation solution, suspended in a liquid medium, and cultured in suspension. (preferably floating stationary culture).

第1工程において、細胞を浮遊培養する際の培養温度は、通常25乃至39℃、好ましくは33乃至39℃(例、37℃)である。CO濃度は、通常、培養の雰囲気中、4乃至10体積%であり、4乃至6体積%が好ましい。培養期間は、培養の目的に合わせて適宜設定すればよい。 In the first step, the culture temperature when cells are cultured in suspension is usually 25 to 39°C, preferably 33 to 39°C (eg, 37°C). The CO 2 concentration in the culture atmosphere is usually 4 to 10% by volume, preferably 4 to 6% by volume. The culture period may be appropriately set according to the purpose of culture.

本発明の方法の第1工程において、細胞の3D培養は、細胞の培養に一般的に用いられるフラスコ、プラスチックバック、テフロン(登録商標)バック、ディッシュ、ペトリデッシュ、組織培養用ディッシュ、マルチディッシュ、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、マルチウエルプレート、チャンバースライド、チューブ、トレイ、培養バック、ローラーボトル等の培養容器を用いて実施することができる。キチンナノファイバー(ビトロネクチンを担持していてもよく、担持していなくてもよい)とキトサンナノファイバーに付着した細胞が、培養容器へ接着しないよう、これらの培養容器は細胞低接着性であることが望ましい。細胞低接着性の培養容器としては、培養容器の表面が、細胞との接着性を向上させる目的で人工的に処理(例えば、細胞外マトリクス等によるコーティング処理)されていないもの、あるいは培養容器の表面が、細胞との接着性を低減させる目的で人工的に処理されているものを使用できる。 In the first step of the method of the present invention, the 3D culture of cells is carried out using flasks, plastic bags, Teflon bags, dishes, Petri dishes, tissue culture dishes, multi-dishes, etc. commonly used for cell culture. It can be carried out using culture containers such as microplates, microwell plates, multiplates, multiwell plates, chamber slides, tubes, trays, culture bags, and roller bottles. These culture vessels must have low cell adhesion so that cells attached to chitin nanofibers (which may or may not carry vitronectin) and chitosan nanofibers do not adhere to the culture vessels. is desirable. Culture vessels with low cell adhesion are those whose surfaces have not been artificially treated (e.g., coated with extracellular matrix, etc.) for the purpose of improving adhesion with cells, or those whose surfaces are not artificially treated to improve adhesion with cells. It is possible to use a material whose surface has been artificially treated to reduce adhesion with cells.

本発明の第1工程において、3D培養を行う期間は、スフェアの形成が達成されている限り特に限定されないが、通常、1日以上、好ましくは2日以上、3日以上、4日以上、5日以上、6日以上、7日以上、8日以上、9日以上、10日以上、11日以上、12日以上、13日以上又は14日以上であり得る。また、培養期間の上限は、特に限定されないが、通常30日以下、好ましくは29日以下、28日以下、27日以下、26日以下、25日以下、24日以下、23日以下、22日以下、21日以下、20日以下、19日以下、18日以下、又は17日以下であり得る。一態様において、培養期間は、1日~30日、2日~29日、3日~28日、4日~27日、5日~26日、6日~25日、7日~24日、8日~23日、9日~22日、10日~21日、11日~20日、12日~19日、13日~18日、14日~17日であり得るが、これらに限定されない。 In the first step of the present invention, the period of 3D culture is not particularly limited as long as sphere formation is achieved, but it is usually 1 day or more, preferably 2 days or more, 3 days or more, 4 days or more, 5 days or more. It can be at least 1 day, at least 6 days, at least 7 days, at least 8 days, at least 9 days, at least 10 days, at least 11 days, at least 12 days, at least 13 days, or at least 14 days. The upper limit of the culture period is not particularly limited, but is usually 30 days or less, preferably 29 days or less, 28 days or less, 27 days or less, 26 days or less, 25 days or less, 24 days or less, 23 days or less, 22 days or less. The period may be 21 days or less, 20 days or less, 19 days or less, 18 days or less, or 17 days or less. In one embodiment, the culture period is 1 to 30 days, 2 to 29 days, 3 to 28 days, 4 to 27 days, 5 to 26 days, 6 to 25 days, 7 to 24 days, May be from 8th to 23rd, from 9th to 22nd, from 10th to 21st, from 11th to 20th, from 12th to 19th, from 13th to 18th, from 14th to 17th, but is not limited to these days. .

スフェアの形成に比較的長い時間(例えば、2日以上)を要する場合は、必要に応じて、培地交換を行ってもよい。培地交換の方法は特に限定されないが、例えば、培養容器を遠心してスフェアやキチンナノファイバー/キトサンナノファイバーを容器底面に沈降させた後に、上清部分の古くなった液体培地をピペットを用いて除去し、新鮮な液体培地を容器に添加することで行うことができる。培地の交換頻度や1回の培地交換時の培地交換の量は、適宜設定すればよい。 If it takes a relatively long time (for example, 2 days or more) to form spheres, the medium may be replaced as necessary. The method of medium exchange is not particularly limited, but for example, after centrifuging the culture container to sediment the spheres and chitin nanofibers/chitosan nanofibers to the bottom of the container, remove the old liquid medium in the supernatant portion using a pipette. This can be done by adding fresh liquid medium to the container. The frequency of medium exchange and the amount of medium exchange during one medium exchange may be set as appropriate.

(第2工程)
本発明の第2工程では、第1工程で得られたスフェアを培養容器底面に沈降させることを特徴とする。シングルセルやスフェアが接着していないフリーの状態で存在するキチンナノファイバー/キトサンナノファイバーと比較して、スフェアは沈降速度が速い。この沈降速度の差を利用することにより、サンプルを静置するだけで、スフェアをシングルセルやフリーの状態で存在するキチンナノファイバー/キトサンナノファイバーから簡便に分離することができる。
(Second process)
The second step of the present invention is characterized in that the spheres obtained in the first step are allowed to settle on the bottom of the culture container. Compared to chitin nanofibers/chitosan nanofibers, which exist in a free state without single cells or spheres attached, spheres have a faster sedimentation rate. By utilizing this difference in sedimentation speed, spheres can be easily separated from single cells and free chitin nanofibers/chitosan nanofibers by simply leaving the sample still.

スフェアを沈降させる工程は、沈降速度の差が顕著となるように、スフェアが含まれる液体培地に対してさらに緩衝液などの液体を大量に添加することで行うことが好ましい。第2工程において添加され得る液体は、細胞の生存に対して悪影響がないものであれば特に限定されず、新鮮な液体培地やPBS等の緩衝液を用いることができる。添加される液体の添加量も、スフェアのみが沈降し、シングルセルやフリーの状態で存在するキチンナノファイバー/キトサンナノファイバーが浮遊した状態を生じさせることができる量であれば特に限定されないが、例えば、第1工程における液体培地の量の通常1.5倍以上、好ましくは2倍以上、3倍以上、4倍以上又は5倍以上であり得る。また、条件は特に限定されないが、通常10倍以下、好ましくは9倍以下、8倍以下、7倍以下又は6倍以下であり得る。 The step of settling the spheres is preferably carried out by adding a large amount of liquid such as a buffer to the liquid medium containing the spheres so that the difference in sedimentation speed becomes significant. The liquid that can be added in the second step is not particularly limited as long as it does not adversely affect the survival of the cells, and a fresh liquid medium or a buffer such as PBS can be used. The amount of liquid to be added is not particularly limited as long as only the spheres settle and chitin nanofibers/chitosan nanofibers existing in a single cell or free state are suspended. For example, the amount may be usually 1.5 times or more, preferably 2 times or more, 3 times or more, 4 times or more, or 5 times or more the amount of the liquid medium in the first step. Further, although the conditions are not particularly limited, it may be usually 10 times or less, preferably 9 times or less, 8 times or less, 7 times or less, or 6 times or less.

スフェアを沈降させるためにサンプルを静置する時間は、スフェアのみが沈降し、シングルセルやキチンナノファイバー/キトサンナノファイバーが浮遊している状態を実現できる限り特に限定されない。サンプルの静置時間は、例えば、通常1分以上、好ましくは2分以上、3分以上、4分以上又は5分以上であり得る。静置時間の上限は、特に限定されないが、通常1時間以下、好ましくは50分以下、40分以下、30分以下、20分以下又は10分以下であり得る。 The time period for which the sample is allowed to stand in order to allow the spheres to settle is not particularly limited as long as only the spheres settle and single cells and chitin nanofibers/chitosan nanofibers are suspended. The time the sample is allowed to stand may be, for example, usually 1 minute or more, preferably 2 minutes or more, 3 minutes or more, 4 minutes or more, or 5 minutes or more. The upper limit of the standing time is not particularly limited, but may be usually 1 hour or less, preferably 50 minutes or less, 40 minutes or less, 30 minutes or less, 20 minutes or less, or 10 minutes or less.

スフェアを沈降させるためにサンプルを静置する際の温度条件も、細胞の生存に悪影響がない限り特に限定されない。サンプルを静置する際の温度条件としては、例えば、通常25℃以上、30℃以上、35℃以上、又は37℃以上である。また、温度条件の上限は、特に限定されないが、通常42℃以下、好ましくは41℃以下、40℃以下、39℃以下又は38℃以下である。 The temperature conditions under which the sample is allowed to stand in order to precipitate the spheres are also not particularly limited as long as they do not adversely affect the survival of the cells. The temperature conditions for allowing the sample to stand still are, for example, usually 25°C or higher, 30°C or higher, 35°C or higher, or 37°C or higher. Further, the upper limit of the temperature condition is not particularly limited, but is usually 42°C or lower, preferably 41°C or lower, 40°C or lower, 39°C or lower, or 38°C or lower.

本発明の方法の第2工程においては、沈降速度の差を利用してスフェアとその他の成分を分離する。換言すれば、スフェアと、シングルセルやフリーの状態で存在するキチンナノファイバー/キトサンナノファイバーとの分離は、遠心分離や細胞表面抗原を利用した分離操作(例えば、FACS)等の分離操作を伴わない。即ち、本発明の方法の第2工程においては、沈降速度の差を利用した静置での分離操作のみによって、スフェアとそれ以外の成分とを分離することを特徴とする。 In the second step of the method of the present invention, the differences in sedimentation velocity are used to separate the spheres from other components. In other words, separation of spheres from chitin nanofibers/chitosan nanofibers existing in a single cell or free state involves separation operations such as centrifugation or separation operations using cell surface antigens (e.g., FACS). do not have. That is, the second step of the method of the present invention is characterized in that the spheres and other components are separated only by a standing separation operation that utilizes the difference in sedimentation speed.

(第3工程)
本発明の方法の第3工程においては、第2工程で沈降させたスフェアを回収する。
(3rd step)
In the third step of the method of the invention, the spheres precipitated in the second step are recovered.

スフェアの回収は自体公知の方法を用いて行えばよい。例えば、スフェアが培養容器底面に沈降し、且つ、液体培地中にシングルセルやキチンナノファイバー/キトサンナノファイバーが浮遊している状態において、当該液体培地をピペット等を用いて除去することで、スフェアのみを回収することができる。回収したスフェアに対して、必要に応じて新鮮な液体培地(専用培地が好ましい)を添加してもよいし、しなくてもよい。 Spheres may be recovered using a method known per se. For example, in a state where the spheres have settled to the bottom of the culture container and single cells and chitin nanofibers/chitosan nanofibers are floating in the liquid medium, the spheres can be removed by removing the liquid medium using a pipette or the like. can only be collected. A fresh liquid medium (preferably a dedicated medium) may or may not be added to the collected spheres as necessary.

(第4工程)
本発明の方法の第4工程では、第3工程で回収したスフェアを2次元培養(2D培養)に供する。スフェアを2D培養に供することにより、スフェアを構成する細胞をスフェアから遊走させる。
(4th step)
In the fourth step of the method of the present invention, the spheres collected in the third step are subjected to two-dimensional culture (2D culture). By subjecting the sphere to 2D culture, cells constituting the sphere are allowed to migrate from the sphere.

2次元培養(接着培養)は、選別しようとする細胞が生存し、且つ増殖できる条件を有する限り特に限定されず、自体公知の方法を用いることができる。 Two-dimensional culture (adhesive culture) is not particularly limited as long as the cells to be selected have conditions that allow them to survive and proliferate, and methods known per se can be used.

第4工程における2D培養において用いられる培地は、スフェアを構成する細胞が増殖し得るものであれば特に限定されない。用い得る培地の例としては、上述の(第1工程)で説明した培地が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい実施態様において、第4工程における2D培養において用いられる培地は、選別しようとするスフェア形成能及び遊走能を有する細胞に対する専用培地である。 The medium used in the 2D culture in the fourth step is not particularly limited as long as the cells constituting the sphere can proliferate. Examples of the culture medium that can be used include, but are not limited to, the culture medium described in the above (first step). In a preferred embodiment, the medium used in the 2D culture in the fourth step is a medium exclusively for cells having sphere-forming and migratory abilities to be selected.

第4工程における2D培養を実施するための培養条件は、スフェアを構成する細胞がスフェアから遊走し、その後増殖する限り特に限定されない。例えば、第4工程における2D培養の培養期間は、通常1日常、好ましくは2日以上、3日以上、4日以上、5日以上、6日以上、7日以上、8日以上、9日以上又は10日以上である。また、期間の上限は、特に限定されないが、通常30日以下、好ましくは29日以下、28日以下、27日以下、26日以下、25日以下、24日以下、23日以下、22日以下又は21日以下である。培養温度は、特に限定されないが、通常25℃以上、30℃以上、35℃以上、又は37℃以上である。また、温度条件の上限は、特に限定されないが、通常42℃以下、好ましくは41℃以下、40℃以下、39℃以下又は38℃以下である。 The culture conditions for carrying out the 2D culture in the fourth step are not particularly limited as long as the cells constituting the sphere migrate from the sphere and subsequently proliferate. For example, the culture period of the 2D culture in the fourth step is usually one day, preferably 2 days or more, 3 days or more, 4 days or more, 5 days or more, 6 days or more, 7 days or more, 8 days or more, 9 days or more. Or for more than 10 days. The upper limit of the period is not particularly limited, but is usually 30 days or less, preferably 29 days or less, 28 days or less, 27 days or less, 26 days or less, 25 days or less, 24 days or less, 23 days or less, 22 days or less. or 21 days or less. The culture temperature is not particularly limited, but is usually 25°C or higher, 30°C or higher, 35°C or higher, or 37°C or higher. Further, the upper limit of the temperature condition is not particularly limited, but is usually 42°C or lower, preferably 41°C or lower, 40°C or lower, 39°C or lower, or 38°C or lower.

(第5工程)
本発明の方法の第5工程では、第4工程におけるスフェアの2D培養の結果、スフェアから遊走し、増殖した細胞を回収する。
(5th step)
In the fifth step of the method of the present invention, cells that migrated and proliferated from the spheres as a result of the 2D culture of the spheres in the fourth step are collected.

増殖した細胞を回収する方法は自体公知の方法を用いて回収すればよい。回収の対象となる、スフェアから遊走し増殖した細胞は、培養容器の表面に接着していることから、トリプシンなどの細胞剥離剤を用いて容器表面から剥離することで容易に回収することができる。 Proliferated cells may be collected using a method known per se. Cells that have migrated and proliferated from the spheres, which are the target of recovery, adhere to the surface of the culture container, so they can be easily recovered by detaching them from the container surface using a cell detachment agent such as trypsin. .

本発明の方法の一態様において、上述の第5工程を経て選別された細胞を、再度、本発明の第1工程~第5工程に供し、繰り返し細胞の選別を行うことで、選別の精度を高めることもできる。 In one embodiment of the method of the present invention, the cells that have been sorted through the fifth step described above are again subjected to the first to fifth steps of the present invention, and the cells are repeatedly sorted to improve the accuracy of the sorting. It can also be increased.

尚、選別しようとする細胞が間葉系幹細胞である場合、本発明の方法により選別された間葉系幹細胞は、若く、未分化性を良好に維持した高品質の間葉系幹細胞であり得る。本明細書において「高品質の間葉系幹細胞」は、以下のように定義される:
(1)CD73、CD90、及びCD105(間葉系幹細胞マーカー)の少なくとも1つ(好ましくは少なくとも2つ、より好ましくは3つすべて)の高発現、
(2)NANOG、OCT4、及びSOX2(間葉系幹細胞の未分化性マーカー)の少なくとも1つ(好ましくは、少なくとも2つ、より好ましくは3つすべて)の高発現、
(3)bFGF(間葉系幹細胞の未分化性維持因子)の高発現、及び、
(4)HOXB7(間葉系幹細胞の老化抑制因子)の高発現。
尚、「高発現」とは、従来の2D培養(或いはExplant培養)によって得られた間葉系幹細胞におけるこれらの遺伝子の発現量よりも高いことを意味する。
(間葉系幹細胞の品質の基準となる遺伝子については、Olivia Candini et al. Stem Cells. 2015 Mar;33(3):939-50及びElisabetta Manuela Foppiani et al. Stem Cell Res Ther. 2019 Mar 19;10(1):101等を参照。)
In addition, when the cells to be selected are mesenchymal stem cells, the mesenchymal stem cells selected by the method of the present invention may be young, high-quality mesenchymal stem cells that maintain good undifferentiation. . As used herein, "high quality mesenchymal stem cells" are defined as follows:
(1) High expression of at least one (preferably at least two, more preferably all three) of CD73, CD90, and CD105 (mesenchymal stem cell markers);
(2) high expression of at least one (preferably at least two, more preferably all three) of NANOG, OCT4, and SOX2 (undifferentiated markers of mesenchymal stem cells);
(3) High expression of bFGF (factor that maintains undifferentiated state of mesenchymal stem cells), and
(4) High expression of HOXB7 (senescence suppressor of mesenchymal stem cells).
Note that "high expression" means that the expression level of these genes is higher than the expression level of these genes in mesenchymal stem cells obtained by conventional 2D culture (or Explant culture).
(For genes that serve as standards for mesenchymal stem cell quality, see Olivia Candini et al. Stem Cells. 2015 Mar;33(3):939-50 and Elisabetta Manuela Foppiani et al. Stem Cell Res Ther. 2019 Mar 19; 10(1):101 etc.)

2.生体移植用剤
本発明はまた、本発明の方法により選別された間葉系幹細胞を有効成分として含む、生体移植用剤(以下、「本発明の剤」と称することがある)を提供する。
2. Agent for living body transplantation The present invention also provides a agent for living body transplantation (hereinafter sometimes referred to as "the agent of the present invention"), which contains mesenchymal stem cells selected by the method of the present invention as an active ingredient.

上述した通り、本発明の方法を用いて選別した間葉系幹細胞は、若く、未分化性を良好に維持した高品質の間葉系幹細胞である。従って、これを有効成分として含む生体移植用剤は、通常の間葉系幹細胞よりも高い治療効果を有し得る。 As described above, mesenchymal stem cells selected using the method of the present invention are young, high-quality mesenchymal stem cells that maintain well undifferentiated properties. Therefore, a living body transplantation agent containing this as an active ingredient can have a higher therapeutic effect than ordinary mesenchymal stem cells.

本発明の剤に配合される間葉系幹細胞の量は、治療有効量であれば特に限定されない。 The amount of mesenchymal stem cells incorporated into the agent of the present invention is not particularly limited as long as it is a therapeutically effective amount.

本発明の剤は、間葉系幹細胞以外の成分を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。間葉系幹細胞以外の成分としては、例えば、DMEMやRPMI1640等の間葉系幹細胞の生存を維持し得る培地や、ヒト血清アルブミン、ジメチルスルホキシド、デキストラン、塩化カルシウム水和物、塩化カリウム、塩化ナトリウム、L-乳酸ナトリウム、投与対象由来の血清などが挙げられるが、これらに限定されない。 The agent of the present invention may or may not contain components other than mesenchymal stem cells. Components other than mesenchymal stem cells include, for example, a medium that can maintain the survival of mesenchymal stem cells such as DMEM and RPMI1640, human serum albumin, dimethyl sulfoxide, dextran, calcium chloride hydrate, potassium chloride, and sodium chloride. , sodium L-lactate, serum derived from the subject to be administered, and the like, but are not limited to these.

本発明の剤を適用する対象は、特に限定されないが、間葉系幹細胞の由来する種と本発明の剤を適用する対象の種が同一であることが好ましい。具体的には、本発明の剤に配合される間葉系幹細胞がヒト由来である場合は、本発明の剤は、ヒトに適用されることが好ましい。 The subject to which the agent of the present invention is applied is not particularly limited, but it is preferable that the species from which the mesenchymal stem cells are derived and the species to which the agent of the present invention is applied are the same. Specifically, when the mesenchymal stem cells contained in the agent of the present invention are of human origin, the agent of the present invention is preferably applied to humans.

本発明の剤の対象への投与量は、対象の種、年齢、性別、体重、治療しようとする疾患の種類等を考慮して、適宜決定すればよい。また、本発明の剤の対象への投与経路も、治療効果が得られる限り特に限定されないが、非経口投与が好ましい。一態様において、本発明の剤は治療部位に対してシリンジ等により局所投与され得る。 The dosage of the agent of the present invention to be administered to a subject may be appropriately determined in consideration of the species, age, sex, body weight, type of disease to be treated, etc. of the subject. Furthermore, the route of administration of the agent of the present invention to a subject is not particularly limited as long as a therapeutic effect is obtained, but parenteral administration is preferred. In one embodiment, the agent of the present invention can be locally administered to the treatment area using a syringe or the like.

本発明の剤の剤型は、有効成分である間葉系幹細胞の生存が保たれる限り特に限定されないが液体状が好ましい。また、本発明の剤は、液体状で調製したのちに適切な凍結保存剤を添加して凍結保存されたものでもよい。 The dosage form of the agent of the present invention is not particularly limited as long as the mesenchymal stem cells, which are the active ingredients, remain viable, but a liquid form is preferred. Furthermore, the agent of the present invention may be prepared in a liquid form and then cryopreserved by adding an appropriate cryopreservative.

3.間葉系幹細胞の製造方法
本発明はまた、以下の工程を含む、間葉系幹細胞の製造方法(以下、「本発明の製造方法」と称することがある)を提供する:
(1)間葉系幹細胞を含む細胞集団を、ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含む液体培地中で3次元培養し、該間葉系幹細胞のスフェアを形成させる工程、
(2)(1)において形成されたスフェアを沈降させる工程、
(3)沈降したスフェアを回収する工程、
(4)回収したスフェアを2次元培養する工程、及び
(5)2次元培養においてスフェアから遊走した間葉系幹細胞を回収する工程。
3. Method for producing mesenchymal stem cells The present invention also provides a method for producing mesenchymal stem cells (hereinafter sometimes referred to as "the production method of the present invention"), which includes the following steps:
(1) A step of three-dimensionally culturing a cell population containing mesenchymal stem cells in a liquid medium containing chitin nanofibers carrying vitronectin and chitosan nanofibers to form spheres of the mesenchymal stem cells;
(2) a step of settling the spheres formed in (1);
(3) a step of recovering the settled spheres;
(4) a step of two-dimensionally culturing the collected spheres; and (5) a step of collecting mesenchymal stem cells that migrated from the spheres in the two-dimensional culture.

本発明の製造方法は、本発明の方法において、間葉系幹細胞を選別する態様と同義である。従って、本発明の製造方法における、間葉系幹細胞や、それを含む細胞集団、その由来、使用するナノファイバー等は、本発明の方法において説明したものと同様である。 The production method of the present invention is synonymous with the aspect of selecting mesenchymal stem cells in the method of the present invention. Therefore, in the production method of the present invention, mesenchymal stem cells, cell populations containing them, their origins, nanofibers used, etc. are the same as those described in the method of the present invention.

尚、本発明の製造方法において製造された間葉系幹細胞もまた、本発明の剤の有効成分とすることができる。 Note that mesenchymal stem cells produced by the production method of the present invention can also be used as an active ingredient of the agent of the present invention.

以下の実施例において本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail in the following examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.

[調製例1]
(キチンナノファイバーを含んだ水分散液の調製)
WO2015/111686の記載に準じて調製した2質量%キチンナノファイバー水分散液を、121℃で20分間オートクレーブ滅菌処理を行った。その後、この水分散液を1%(w/v)となるように無菌蒸留水(大塚蒸留水、株式会社大塚製薬工場製)に混合し懸濁させることで、無菌のキチンナノファイバーを含んだ水分散液を作製した。
[Preparation example 1]
(Preparation of aqueous dispersion containing chitin nanofibers)
A 2% by mass aqueous chitin nanofiber dispersion prepared according to the description in WO2015/111686 was sterilized in an autoclave at 121°C for 20 minutes. Thereafter, this aqueous dispersion was mixed and suspended in sterile distilled water (Otsuka Distilled Water, manufactured by Otsuka Pharmaceutical Factory Co., Ltd.) to a concentration of 1% (w/v), thereby containing sterile chitin nanofibers. An aqueous dispersion was prepared.

[調製例2]
(キトサンナノファイバーを含んだ水分散液の調製)
WO2015/111686の記載に準じて調製した2質量%キトサンナノファイバー水分散液を、121℃で20分間オートクレーブ滅菌処理を行った。その後、この水分散液を1%(w/v)となるように無菌蒸留水(大塚蒸留水、株式会社大塚製薬工場製)に混合し懸濁させることで、無菌のキトサンナノファイバーを含んだ水分散液を作製した。
[Preparation example 2]
(Preparation of aqueous dispersion containing chitosan nanofibers)
A 2% by mass chitosan nanofiber aqueous dispersion prepared according to the description in WO2015/111686 was sterilized in an autoclave at 121°C for 20 minutes. Thereafter, this aqueous dispersion was mixed and suspended in sterile distilled water (Otsuka Distilled Water, manufactured by Otsuka Pharmaceutical Factory Co., Ltd.) to a concentration of 1% (w/v), thereby containing sterile chitosan nanofibers. An aqueous dispersion was prepared.

[調製例3]
(ビトロネクチン担持キチンナノファイバーを含んだ水分散液の調製)
調製例1で作製した1%(w/v)キチンナノファイバー水分散液に、500μg/mLビトロネクチン水溶液(Gibco Vitronectin(VTN-N) Recombinant Human Protein, Truncated、Thermo Fisher Scientific社製)を加え、ピペッティングにより混合後、4℃で一晩静置保管することで、ビトロネクチン担持キチンナノファイバーを含んだ水分散液を作製した。作製したビトロネクチン担持キチンナノファイバーを含んだ水分散液の組成を以下に示す。
[Preparation example 3]
(Preparation of aqueous dispersion containing vitronectin-supported chitin nanofibers)
A 500 μg/mL vitronectin aqueous solution (Gibco Vitronectin (VTN-N) Recombinant Human Protein, Truncated, Thermo Fisher Scientific) was added to the 1% (w/v) chitin nanofiber aqueous dispersion prepared in Preparation Example 1. (manufactured by company c), and After mixing by petting, the mixture was stored at 4° C. overnight to prepare an aqueous dispersion containing vitronectin-supported chitin nanofibers. The composition of the aqueous dispersion containing the produced vitronectin-supported chitin nanofibers is shown below.

1%(w/v)キチンナノファイバー水分散液(5mL)
500μg/mLビトロネクチン水溶液(0.5mL)
1% (w/v) chitin nanofiber aqueous dispersion (5 mL)
500μg/mL vitronectin aqueous solution (0.5mL)

[調製例4]
(ビトロネクチン担持キチンナノファイバーキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含んだ水分散液の調製)
調製例3で作製したビトロネクチン担持キチンナノファイバー水分散液(2mL)に、調製例2で作製したキトサンナノファイバー水分散液(8mL)を加え、ピペッティングにより混合することで、ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーと、キトサンナノファイバーとの混合物(以下、単に「ナノファイバー基材(the nanofiber material)」と称することがある)を含んだ水分散液(10mL)を作製した。
[Preparation example 4]
(Preparation of aqueous dispersion containing vitronectin-supported chitin nanofibers and chitosan nanofibers)
The chitosan nanofiber aqueous dispersion prepared in Preparation Example 2 (8 mL) was added to the vitronectin-supported chitin nanofiber aqueous dispersion (2 mL) prepared in Preparation Example 3, and the mixture was mixed by pipetting to obtain the vitronectin-supported chitin. An aqueous dispersion (10 mL) containing a mixture of nanofibers and chitosan nanofibers (hereinafter sometimes simply referred to as "the nanofiber material") was prepared.

[試験例1]3D培養による細胞の選別1(専用培地)
間葉系幹細胞、気管支上皮細胞、及び腎上皮細胞の3種類の細胞を、ナノファイバー基材を含有する各細胞の専用培地を用いて3D培養したときの、各細胞の増殖性および形態を評価した。
(1)間葉系幹細胞
間葉系幹細胞増殖培地(C-28009、タカラバイオ社製、血清培地)にナノファイバー基材を0.05%(w/v)の終濃度となるように添加し、間葉系幹細胞用の3D培養培地を調製した。引き続き、前培養したヒト脂肪由来間葉系幹細胞(C-12977、タカラバイオ社製)を、10000細胞/mLとなるように当該3D培養培地に懸濁し、24ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3473)に1mL/ウェルで播種した。
(2)気管支上皮細胞
気道上皮細胞増殖培地(C-21160、タカラバイオ社製)にナノファイバー基材を0.05%(w/v)の終濃度となるように添加し、気管支上皮細胞用の3D培養培地を調製した。引き続き、前培養したヒト気管支上皮細胞(C-12640、タカラバイオ社製)を、10000細胞/mLとなるように当該3D培養培地に懸濁し、24ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3473)に1mL/ウェルで播種した。
(3)腎上皮細胞
腎上皮細胞増殖培地(C-26130、タカラバイオ社製)にナノファイバー基材を0.05%(w/v)の終濃度となるように添加し、腎上皮細胞用の3D培養培地を調製した。引き続き、前培養したヒト腎上皮細胞(C-12665、タカラバイオ社製)を、10000細胞/mLとなるように懸濁し、24ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3473)に1mL/ウェルで播種した。
[Test Example 1] Cell selection 1 by 3D culture (dedicated medium)
Evaluation of proliferation and morphology of three types of cells: mesenchymal stem cells, bronchial epithelial cells, and renal epithelial cells, when cultured in 3D using a dedicated medium for each cell containing nanofiber substrate. did.
(1) Mesenchymal stem cells Nanofiber base material was added to mesenchymal stem cell growth medium (C-28009, Takara Bio Inc., serum medium) to a final concentration of 0.05% (w/v). , prepared a 3D culture medium for mesenchymal stem cells. Subsequently, precultured human adipose-derived mesenchymal stem cells (C-12977, manufactured by Takara Bio Inc.) were suspended in the 3D culture medium at 10,000 cells/mL, and placed in a 24-well flat bottom ultra-low attachment surface microplate ( (manufactured by Corning, #3473) at 1 mL/well.
(2) Bronchial epithelial cells Nanofiber base material was added to airway epithelial cell growth medium (C-21160, manufactured by Takara Bio Inc.) to a final concentration of 0.05% (w/v). 3D culture medium was prepared. Subsequently, precultured human bronchial epithelial cells (C-12640, manufactured by Takara Bio Inc.) were suspended in the 3D culture medium at 10,000 cells/mL, and placed in a 24-well flat bottom ultra-low attachment surface microplate (manufactured by Corning Inc.). , #3473) at 1 mL/well.
(3) Renal epithelial cells Nanofiber base material was added to renal epithelial cell growth medium (C-26130, manufactured by Takara Bio Inc.) to a final concentration of 0.05% (w/v). 3D culture medium was prepared. Subsequently, precultured human renal epithelial cells (C-12665, manufactured by Takara Bio Inc.) were suspended at 10,000 cells/mL and placed in a 24-well flat bottom ultra-low attachment surface microplate (manufactured by Corning Inc., #3473). It was seeded at 1 mL/well.

各細胞は、COインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で14日間、3D培養した。 Each cell was 3D cultured in a static state in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ) for 14 days.

播種時(0日)と播種後7日および14日の時点の培養液(100μL)に対してATP試薬100μL(CellTiter-GloTM Luminescent Cell Viability Assay、Promega社製)を添加して懸濁させた。混合物を約10分間室温で静置した後、FlexStation3(Molecular Devices社製)にて発光強度(RLU値)を測定し、当該測定値から培地のみの発光値を差し引くことで、生細胞量(2点の平均値)を算出した。各細胞における換算RLU値(ATP測定、発光強度)を表1に示す。 100 μL of ATP reagent (CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay, manufactured by Promega) was added to and suspended in the culture solution (100 μL) at the time of seeding (0 days), 7 days and 14 days after seeding. . After allowing the mixture to stand at room temperature for about 10 minutes, the luminescence intensity (RLU value) was measured using FlexStation 3 (manufactured by Molecular Devices), and the amount of viable cells (2 The average value of the points) was calculated. Table 1 shows the converted RLU value (ATP measurement, luminescence intensity) in each cell.

表1に示される通り、ナノファイバー基材と各細胞の専用培地とを用いた3D培養において、間葉系幹細胞は効率よく増殖した。一方で、2種類の上皮細胞は増殖せず、細胞数が減少した。 As shown in Table 1, mesenchymal stem cells proliferated efficiently in 3D culture using a nanofiber substrate and a dedicated medium for each cell. On the other hand, the two types of epithelial cells did not proliferate and the number of cells decreased.

また、各細胞の形態を観察したところ、間葉系幹細胞はスフェアを形成したが、2種類の上皮細胞はスフェアを形成しなかった(図1上段)。 Furthermore, when the morphology of each cell was observed, the mesenchymal stem cells formed spheres, but the two types of epithelial cells did not form spheres (Fig. 1, upper row).

[試験例2]3D培養による細胞の選別2(非専用培地)
培地を10%FBS含有IMDM培地(12440053、Thermo Fisher社製)を用いること以外は試験例1と同様の条件で、各細胞の増殖性および形態を評価した。結果を表2および図1下段に示す。
[Test Example 2] Cell selection 2 by 3D culture (non-dedicated medium)
The proliferation and morphology of each cell were evaluated under the same conditions as in Test Example 1 except that 10% FBS-containing IMDM medium (12440053, manufactured by Thermo Fisher) was used as the medium. The results are shown in Table 2 and the lower part of FIG.

表2に示される通り、ナノファイバー基材と非専用培地(即ち、10%FBS含有IMDM培地)とを用いた3D培養において、間葉系幹細胞は増殖した。一方で、2種類の上皮細胞は増殖せず、細胞数が減少した。 As shown in Table 2, mesenchymal stem cells proliferated in 3D culture using nanofiber substrates and non-specific medium (ie, IMDM medium containing 10% FBS). On the other hand, the two types of epithelial cells did not proliferate and the number of cells decreased.

また、各細胞の形態を観察したところ、間葉系幹細胞はスフェアを形成したが、2種類の上皮細胞はスフェアを形成しなかった(図1下段)。 Furthermore, when the morphology of each cell was observed, mesenchymal stem cells formed spheres, but two types of epithelial cells did not form spheres (Figure 1, bottom row).

試験例1と2の結果から、ナノファイバー基材を含む培地を用いて3D培養を行うことで、スフェア形成能を有する細胞は増殖させることができ、一方で、スフェア形成能を有さない細胞は増殖を抑制できることが示された。 From the results of Test Examples 1 and 2, by performing 3D culture using a medium containing nanofiber substrates, cells with sphere-forming ability can be grown, while cells without sphere-forming ability can be grown. was shown to be able to suppress proliferation.

[試験例3]脂肪組織に含まれる間葉系幹細胞の選別
ナノファイバー基材を含有する培地を用いて3D培養を行うことにより、生体組織から間葉系幹細胞を選別できるかを検討した。尚、本研究プロトコールは、東邦大学医療センター佐倉病院倫理委員会に承認され、人を対象とする医学系研究に関する倫理指針を遵守したうえで行われた。本研究において用いられたヒト検体は、形成外科手術において生じた皮下脂肪組織の残余を用いた。当該皮下脂肪組織の残余の研究への使用について予め患者より同意を得た。
[Test Example 3] Selection of mesenchymal stem cells contained in adipose tissue We examined whether mesenchymal stem cells could be selected from living tissue by performing 3D culture using a medium containing a nanofiber substrate. This research protocol was approved by the Toho University Medical Center Sakura Hospital Ethics Committee and was conducted in compliance with the ethical guidelines for medical research involving human subjects. The human specimen used in this study was residual subcutaneous adipose tissue generated during plastic surgery. Consent was obtained in advance from the patient regarding the use of the remaining subcutaneous adipose tissue in research.

皮下脂肪組織(#1;男性46歳、#2;女性71歳、#3;男性41歳)は、PBS液(富士フイルム和光純薬株式会社製、045-2979)で洗浄した。皮下脂肪組織をハサミで細断し50mLの遠沈管に移した。これに4mg/mLのコラゲナーゼ(Collagenase NB 4G Proved Grade S1746501 Nordmark Biochemicals社製)(溶媒はHBSS液(H9269、SIGMA社製))を添加し、37℃で1時間振とうさせることで細胞外基質を破壊し、細胞をシングルセルへ分散させた。続いて、このシングルセルを含んだコラゲナーゼ/HBSS液に20%FBS含有DMEM-HAM培地(GIBCO 11330-032)を加え、400gで1分間、遠心分離して、上清を除去し沈殿したペレットを回収した。これらの操作を3回繰り返した後で間質血管細胞群(SVF(stromal vascular fraction))を含むペレットを得て、ペレットを20%FBS含有DMEM-HAM培地に懸濁し沈殿分画液とした。続いて500μmメッシュ(CORNING 2211007)を新しい50mLの遠沈管に載せ、沈殿分画液を濾過し濾液1を回収した(SVF画分)。さらにそのままの状態で20%FBS含有DMEM-HAM培地のみをメッシュに添加し、再び濾過を行い、濾過された液は濾液1と混合させた。混合した濾液は10cmシャーレに播種し、その後20%FBS含有DMEM-HAM培地あるいは間葉系幹細胞増殖培地(C-28009、タカラバイオ社製)で37℃、5%CO2条件下で平均4日間培養した。4日後に培養物をPBS液(045-2979、富士フイルム和光純薬株式会社製)で洗浄して、培養液中に含まれていた血球や脂肪組織の残存等を除去し、プラスチック容器に接着している脂肪組織SVF画分由来の細胞集団を得た。また検体#1に関してはプラスチック容器に接着せず、残存した脂肪組織ともに浮遊しているヒト脂肪組織浮遊画分由来の細胞集団も得た。 Subcutaneous adipose tissue (#1; male, 46 years old; #2; female, 71 years old; #3; male, 41 years old) was washed with PBS solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 045-2979). The subcutaneous adipose tissue was shredded with scissors and transferred to a 50 mL centrifuge tube. To this was added 4 mg/mL of collagenase (Collagenase NB 4G Proved Grade S1746501 manufactured by Nordmark Biochemicals) (the solvent was HBSS solution (H9269, manufactured by SIGMA)), and the extracellular matrix was removed by shaking at 37°C for 1 hour. The cells were disrupted and dispersed into single cells. Next, DMEM-HAM medium (GIBCO 11330-032) containing 20% FBS was added to the collagenase/HBSS solution containing this single cell, centrifuged at 400 g for 1 minute, the supernatant was removed, and the precipitated pellet was collected. Recovered. After repeating these operations three times, a pellet containing stromal vascular fraction (SVF) was obtained, and the pellet was suspended in DMEM-HAM medium containing 20% FBS to obtain a precipitate fraction. Subsequently, a 500 μm mesh (CORNING 2211007) was placed on a new 50 mL centrifuge tube, and the precipitate fraction was filtered to collect filtrate 1 (SVF fraction). Further, only DMEM-HAM medium containing 20% FBS was added to the mesh in that state, and filtration was performed again, and the filtered liquid was mixed with filtrate 1. The mixed filtrate was seeded in a 10 cm petri dish, and then cultured for an average of 4 days at 37°C and 5% CO2 in DMEM-HAM medium containing 20% FBS or mesenchymal stem cell growth medium (C-28009, manufactured by Takara Bio). did. After 4 days, the culture was washed with PBS solution (045-2979, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to remove residual blood cells and adipose tissue contained in the culture solution, and then adhered to a plastic container. A cell population derived from the adipose tissue SVF fraction was obtained. Regarding specimen #1, a cell population derived from the floating fraction of human adipose tissue was also obtained, which did not adhere to the plastic container and was floating together with the remaining adipose tissue.

間葉系幹細胞増殖培地(C-28009、タカラバイオ社製、血清培地)にナノファイバー基材を0.05%(w/v)の終濃度となるように添加し、3D培養培地を調製した。引き続き、脂肪組織由来のSVF画分に由来する細胞集団(#1;男性46歳、#2;女性71歳、#3;男性41歳)および脂肪組織由来の浮遊画分に由来する細胞集団(#1;男性46歳)を上記の当該3D培養培地にそれぞれ懸濁した後、6ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3471)に5mL/ウェルで播種した。細胞をCOインキュベーター(37℃、5%CO)内に静置して最大26日間培養した。培地交換の頻度は1週間に1回とした。培地交換は、ウェル中の培養液の上半分(約2.5mL)を除去し、新鮮な間葉系幹細胞増殖培地(ナノファイバー基材を含まない)を2.5mLを添加することで行った。新鮮な培地を添加した後、ピペッティングにより培地をよく混合し、静置状態での3D培養を継続した。 A 3D culture medium was prepared by adding nanofiber substrate to a mesenchymal stem cell growth medium (C-28009, Takara Bio Inc., serum medium) to a final concentration of 0.05% (w/v). . Subsequently, a cell population derived from the SVF fraction derived from adipose tissue (#1; male, 46 years old, #2; female, 71 years old, #3; male, 41 years old) and a cell population derived from the floating fraction derived from adipose tissue ( #1; male, 46 years old) was suspended in the above-mentioned 3D culture medium, and then seeded at 5 mL/well in a 6-well flat-bottom ultra-low attachment surface microplate (Corning, #3471). The cells were left standing in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ) and cultured for up to 26 days. The frequency of medium exchange was once a week. Medium exchange was performed by removing the upper half (approximately 2.5 mL) of the culture medium in the well and adding 2.5 mL of fresh mesenchymal stem cell growth medium (without nanofiber substrate). . After adding fresh medium, the medium was thoroughly mixed by pipetting, and 3D culture in a static state was continued.

培養14日の時点において、検体#1~3のいずれにおいても、ナノファイバー基材上に細胞スフェアが形成されていることを確認した。 At 14 days of culture, it was confirmed that cell spheres were formed on the nanofiber substrate in all of specimens #1 to #3.

形成したスフェアのみを、図2に示されるプロセスで回収した。以下に回収プロセスを簡潔に説明する。スフェア等を含む培養液をウェルから15mLチューブに移し、これに約7.5mLのPBS(045-2979、富士フイルム和光純薬株式会社製)を添加してピペッティングにより良く混合した。PBSは、スフェア、シングルセル、及び本ナノファイバー基材を含有するが、これらは自重が異なるため沈降速度が異なる。スフェアは比較的自重が重く沈降速度が速いが、シングルセルやナノファイバー基材は自重が軽く沈降速度が遅い。この沈降速度の差を利用することにより、遠心分離やFACS等の分離操作を行うことなく、数分間静置するだけでスフェアをシングルセル及び基材から分離することができる。数分間程度の静置によりスフェアのみをチューブ底面に沈降させた後、PBSの上清部分をパスツールピペットを用いて除去することで、スフェアのみを回収した。回収したスフェアに間葉系幹細胞増殖培地を添加した。 Only the formed spheres were recovered by the process shown in FIG. 2. The collection process will be briefly explained below. The culture solution containing spheres etc. was transferred from the well to a 15 mL tube, and about 7.5 mL of PBS (045-2979, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added thereto and mixed well by pipetting. PBS contains spheres, single cells, and nanofiber substrates, which have different self-weights and therefore different settling rates. Spheres have a relatively heavy weight and have a fast settling rate, whereas single cells and nanofiber substrates have a light weight and have a slow settling rate. By utilizing this difference in sedimentation speed, the spheres can be separated from the single cells and the substrate simply by standing for several minutes without performing separation operations such as centrifugation or FACS. After allowing only the spheres to settle on the bottom of the tube by allowing the tube to stand for several minutes, only the spheres were recovered by removing the PBS supernatant using a Pasteur pipette. Mesenchymal stem cell growth medium was added to the collected spheres.

一般的に、間葉系幹細胞は2D培養を行うと遊走し増殖することが知られている。そこで、回収されたスフェアに間葉系幹細胞が含まれることを確認するために、2D培養を実施した。具体的には、回収したスフェアをシャーレに播種し、COインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で最大10日間2D培養した。培地交換の頻度は3~4日に1回とした。培地交換は、新鮮な間葉系幹細胞増殖培地(ナノファイバー基材を含有しない)で行った。スフェアから遊走し、増殖した細胞のみをトリプシン処理により回収した。 It is generally known that mesenchymal stem cells migrate and proliferate when 2D culture is performed. Therefore, 2D culture was performed to confirm that mesenchymal stem cells were contained in the collected spheres. Specifically, the collected spheres were seeded in a petri dish, and 2D cultured in a stationary state in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ) for up to 10 days. The frequency of medium exchange was once every 3 to 4 days. Medium exchange was performed with fresh mesenchymal stem cell growth medium (not containing nanofiber substrate). Only cells that migrated from the sphere and proliferated were collected by trypsin treatment.

ヒト脂肪組織由来のSVF画分に由来する細胞集団の遊走及び増殖の結果を図3に、ヒト脂肪組織由来の浮遊画分に由来する細胞集団の遊走及び増殖の結果を図4にそれぞれ示す。 The results of migration and proliferation of a cell population derived from the SVF fraction derived from human adipose tissue are shown in FIG. 3, and the results of migration and proliferation of a cell population derived from a floating fraction derived from human adipose tissue are shown in FIG. 4, respectively.

すべての検体のSVF画分において、ナノファイバー基材を用いた3D培養でスフェアの形成が確認された。また、2D培養により、スフェアから細胞が遊走、増殖することが確認された。また、浮遊画分由来の細胞集団(検体#1)をナノファイバー基材を用いた3D培養に供することによっても、スフェアが形成された。また、2D培養により、スフェアから細胞が遊走、増殖することが確認された。以上の結果から、ナノファイバー基材を用いた3D培養と2D培養とを組み合わせることで、生体組織を構成する細胞集団から、間葉系幹細胞を選別し、回収できることが示された。 Formation of spheres was confirmed in 3D culture using nanofiber substrates in the SVF fraction of all samples. Furthermore, it was confirmed that cells migrated and proliferated from the spheres by 2D culture. Furthermore, spheres were also formed by subjecting the cell population derived from the floating fraction (specimen #1) to 3D culture using a nanofiber substrate. Furthermore, it was confirmed that cells migrated and proliferated from the spheres by 2D culture. The above results showed that by combining 3D culture using a nanofiber substrate and 2D culture, mesenchymal stem cells can be selected and recovered from a cell population that constitutes a living tissue.

[試験例4]3D培養及び2D培養の繰り返しによる間葉系幹細胞の選別
3D培養によるスフェア形成と2D培養による遊走による細胞選別プロセスが繰り返し可能かどうかを検討した。本試験の概要を図5に示す。
[Test Example 4] Selection of mesenchymal stem cells by repeating 3D culture and 2D culture We examined whether the cell selection process by sphere formation in 3D culture and migration in 2D culture could be repeated. An overview of this test is shown in Figure 5.

間葉系幹細胞増殖培地(C-28009、タカラバイオ社製、血清培地)にナノファイバー基材を0.05%(w/v)の終濃度となるように添加し、間葉系幹細胞用の3D培養培地を調製した。引き続き、試験例3で得られた脂肪組織由来のSVF画分に由来する間葉系幹細胞(#1;男性46歳)を、間葉系幹細胞用の3D培養培地に懸濁し、6ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(#3471、コーニング社製)に5mL/ウェルで播種した。 Nanofiber base material was added to mesenchymal stem cell proliferation medium (C-28009, Takara Bio Inc., serum medium) to a final concentration of 0.05% (w/v), and a 3D culture medium was prepared. Subsequently, mesenchymal stem cells (#1; male, 46 years old) derived from the adipose tissue-derived SVF fraction obtained in Test Example 3 were suspended in a 3D culture medium for mesenchymal stem cells, and placed in a 6-well flat-bottomed cell culture medium. The cells were seeded at 5 mL/well in a low-adhesion surface microplate (#3471, manufactured by Corning).

細胞は、COインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で最大14日間、3D培養した。培地交換の頻度は1週間に1回とした。培地交換は、ウェル中の培養液の上半分(約2.5mL)を除去し、新鮮な間葉系幹細胞増殖培地(ナノファイバー基材を含まない)を2.5mLを添加することで行った。新鮮な培地を添加した後、ピペッティングにより培地をよく混合し、静置状態での3D培養を継続した。2回目の3D培養に供された間葉系幹細胞はスフェアを形成した(図6左)。 The cells were 3D cultured in a static state in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ) for up to 14 days. The frequency of medium exchange was once a week. Medium exchange was performed by removing the upper half (approximately 2.5 mL) of the culture medium in the well and adding 2.5 mL of fresh mesenchymal stem cell growth medium (without nanofiber substrate). . After adding fresh medium, the medium was thoroughly mixed by pipetting, and 3D culture in a static state was continued. Mesenchymal stem cells subjected to the second 3D culture formed spheres (Fig. 6, left).

3D培養により形成されたスフェアを試験例3で用いたプロセスと同様のプロセスで回収した。 Spheres formed by 3D culture were collected using a process similar to that used in Test Example 3.

回収したスフェアを、試験例3と同様の条件で2D培養に供した。2D培養に供されたスフェアから、再度、間葉系幹細胞が遊走、増殖した(図6右)。これらの結果から、本発明の選別方法は、選別工程を繰り返し実施できることが示された。 The collected spheres were subjected to 2D culture under the same conditions as Test Example 3. Mesenchymal stem cells migrated and proliferated again from the spheres subjected to 2D culture (Fig. 6, right). These results showed that the screening method of the present invention allows the screening process to be carried out repeatedly.

[試験例5]マウス骨髄由来細胞集団からの間葉系幹細胞の選別
C57BL/6Jマウス(雌)の大腿骨から骨髄を回収することで、骨髄由来の細胞集団を得た。ACKバッファー(150mM NH4CI、10mM KHCO3、0.1mM Na2EDTA、pH7.2~7.4)を用いて骨髄由来の細胞集団中の赤血球を溶血させた。この細胞集団を細胞凍結保存液(ステムセルバンカー(登録商標)(CB061、タカラバイオ社製)を用いて-80℃で凍結保存した。
[Test Example 5] Selection of mesenchymal stem cells from mouse bone marrow-derived cell population
A bone marrow-derived cell population was obtained by collecting bone marrow from the femur of a C57BL/6J mouse (female). Red blood cells in the bone marrow-derived cell population were hemolyzed using ACK buffer (150mM NH 4 CI, 10mM KHCO 3 , 0.1mM Na 2 EDTA, pH 7.2-7.4). This cell population was cryopreserved at -80°C using a cell cryopreservation solution (Stem Cell Banker (registered trademark) (CB061, manufactured by Takara Bio Inc.).

間葉系幹細胞増殖培地(Y-50200、タカラバイオ社製、血清培地)にナノファイバー基材を0.05%(w/v)の終濃度となるように添加し、間葉系幹細胞用の3D培養培地を調製した。引き続き、凍結融解したマウス骨髄由来の細胞集団(約2x106 cells)を、当該3D培養培地に懸濁し、6ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3471)に、5mL/ウェルで播種した。 Nanofiber base material was added to mesenchymal stem cell proliferation medium (Y-50200, Takara Bio Inc., serum medium) to a final concentration of 0.05% (w/v), and a 3D culture medium was prepared. Subsequently, a frozen and thawed mouse bone marrow-derived cell population (approximately 2x10 6 cells) was suspended in the 3D culture medium and placed in a 6-well flat-bottom ultra-low attachment surface microplate (Corning, #3471) at 5 mL/well. Sowed.

細胞は、COインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で最大16日間、3D培養した。 The cells were 3D cultured in a static state in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ) for up to 16 days.

培地交換の頻度は、最初の1週間は行わず、その後1週間に1回の頻度で行った。培地交換は、ウェル中の培養液の上半分(約2.5mL)を除去し、新鮮な間葉系幹細胞増殖培地(ナノファイバー基材を含まない)を2.5mLを添加することで行った。新鮮な培地を添加した後、ピペッティングにより培地をよく混合し、静置状態での3D培養を継続した。 The frequency of medium exchange was not for the first week, and then once a week. Medium exchange was performed by removing the upper half (approximately 2.5 mL) of the culture medium in the well and adding 2.5 mL of fresh mesenchymal stem cell growth medium (without nanofiber substrate). . After adding fresh medium, the medium was thoroughly mixed by pipetting, and 3D culture in a static state was continued.

培養16日の時点において、スフェアが形成されていることを確認した(図7左)。 At 16 days of culture, it was confirmed that spheres were formed (Fig. 7, left).

形成されたスフェアは、次のようにして回収した。スフェアを含む3D培養物(約2.5mL)を、ウェルから15mLチューブに移し、これに約7.5mLのPBS(045-2979、富士フイルム和光純薬株式会社製)を添加してピペッティングにより良く混合した。数分間程度の静置によりスフェアのみをチューブ底面に沈降させた後、PBSの上清部分をパスツールピペットを用いて除去することで、スフェアのみを回収した。回収したスフェアに間葉系幹細胞増殖培地を添加した。 The formed spheres were collected as follows. Transfer the 3D culture (approximately 2.5 mL) containing spheres from the well to a 15 mL tube, add approximately 7.5 mL of PBS (045-2979, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and pipette. Mixed well. After allowing only the spheres to settle on the bottom of the tube by allowing the tube to stand for several minutes, only the spheres were recovered by removing the PBS supernatant using a Pasteur pipette. Mesenchymal stem cell growth medium was added to the collected spheres.

さらに、回収されたスフェアを2D培養に供した。具体的には、回収したスフェアをシャーレに播種し、COインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で2日間、2D培養した。培地交換の頻度は3~4日に1回とした。培地交換は、新鮮な間葉系幹細胞増殖培地(ナノファイバー基材を含有しない)で行った。2D培養に供されたスフェアから、間葉系幹細胞が遊走、増殖した(図7右)。スフェアから遊走し、増殖した細胞のみをトリプシン処理により回収した。 Furthermore, the collected spheres were subjected to 2D culture. Specifically, the collected spheres were seeded in a petri dish, and cultured in a 2D manner for 2 days in a stationary state in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ). The frequency of medium exchange was once every 3 to 4 days. Medium exchange was performed with fresh mesenchymal stem cell growth medium (not containing nanofiber substrate). Mesenchymal stem cells migrated and proliferated from the spheres subjected to 2D culture (Fig. 7, right). Only cells that migrated from the sphere and proliferated were collected by trypsin treatment.

以上の結果から、ナノファイバー基材を用いた3D培養と2D培養とを組み合わせることで、マウス骨髄由来の細胞集団から、間葉系幹細胞を選別し、回収できることが示された。 The above results showed that mesenchymal stem cells can be selected and recovered from a cell population derived from mouse bone marrow by combining 3D culture using a nanofiber substrate and 2D culture.

[試験例6]本発明の選別方法により得られる間葉系幹細胞と従来法で得られる間葉系幹細胞の特性の比較
本発明の選別方法により得られる間葉系幹細胞が従来法(2D培養)で得られる間葉系幹細胞と比較して優れているかどうかを検討した。
[Test Example 6] Comparison of characteristics of mesenchymal stem cells obtained by the selection method of the present invention and mesenchymal stem cells obtained by the conventional method Mesenchymal stem cells obtained by the selection method of the present invention were obtained by the conventional method (2D culture) We investigated whether they are superior to mesenchymal stem cells obtained in

(1)従来法を用いた間葉系幹細胞の調製
ドナー(#2;女性71歳、#3;男性41歳)から得られた皮下脂肪組織を酵素処理することで脂肪細胞を除去し、間質血管細胞群(SVF)を得た。得られたSVFを2D培養に供して、遊走、増殖した細胞のみをトリプシン処理することで間葉系幹細胞を含む細胞集団を回収した。回収された細胞集団を間葉系幹細胞増殖培地(C-28009、タカラバイオ社製、血清培地)に懸濁し、細胞接着性のシャーレに播種した。細胞をCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で5日間、2D培養した。5日目の時点で、単層で増殖する間葉系幹細胞を得た(従来法で得られたMSC)。
(1) Preparation of mesenchymal stem cells using conventional methods Subcutaneous adipose tissue obtained from donors (#2; female, 71 years old, #3; male, 41 years old) was treated with enzymes to remove adipocytes, and The quality vascular cell population (SVF) was obtained. The obtained SVF was subjected to 2D culture, and only the migrated and proliferated cells were treated with trypsin to recover a cell population containing mesenchymal stem cells. The collected cell population was suspended in a mesenchymal stem cell growth medium (C-28009, Takara Bio Inc., serum medium) and seeded in a cell-adhesive petri dish. The cells were cultured for 2D in a static state in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ) for 5 days. At day 5, mesenchymal stem cells proliferating in a monolayer were obtained (MSCs obtained by conventional methods).

(2)本発明の方法を用いた間葉系幹細胞の調製
上述の試験例3で得られた間葉系幹細胞のうち、#2及び#3のドナーから得られた間葉系幹細胞を用いた。
(2) Preparation of mesenchymal stem cells using the method of the present invention Among the mesenchymal stem cells obtained in Test Example 3 above, mesenchymal stem cells obtained from donors #2 and #3 were used. .

(3)培養
従来法で得られた間葉系幹細胞と本発明の方法で得られた間葉系幹細胞を、間葉系幹細胞増殖培地(C-28009、タカラバイオ社製、血清培地)に懸濁し、細胞接着性のシャーレに播種した。各細胞をCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で6日間、2D培養した。
(3) Culture Mesenchymal stem cells obtained by the conventional method and mesenchymal stem cells obtained by the method of the present invention were suspended in a mesenchymal stem cell growth medium (C-28009, manufactured by Takara Bio Inc., serum medium). The mixture was clouded and seeded in a cell-adhesive petri dish. Each cell was 2D cultured for 6 days in a static state in a CO 2 incubator (37° C., 5% CO 2 ).

6日目の時点で各細胞の一部を回収し、ヒト脂肪細胞分化培地(#CAS11D250、東洋紡社製)を用いて2D培養で脂肪細胞へ分化誘導した。分化誘導は14日間行った。 A portion of each cell was collected on the 6th day, and induced to differentiate into adipocytes by 2D culture using human adipocyte differentiation medium (#CAS11D250, manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Differentiation induction was performed for 14 days.

6日目の時点の分化誘導を行わなかった細胞と、分化誘導を14日間行った細胞から総RNAを抽出した。総RNAの抽出は、RNeasy Mini kit(QIAGEN社製)を用いた。PrimeScriptTM RT Master Mix(タカラバイオ社製)を用いて、GeneAmp PCR System 9700(Applied Biosystems社製)上で逆転写反応を行い、抽出した総RNAからcDNAを合成した。得られたcDNAサンプルを滅菌水で1/10に希釈したものをリアルタイムPCRのテンプレートとして用いた。また、すべてのcDNAサンプルから一部を回収して混合したcDNAサンプルを作成し、検量線を作成するためのサンプルとして使用した。検量線は、3倍公比で1/3から1/243の希釈までの定量範囲で設定した。リアルタイムPCRは、各cDNAサンプル、検量サンプル、Premix Ex TaqTM(タカラバイオ社製)及び各種Taqmanプローブ(Applied Biosystems社製)を使用し、7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems社製)により実施した。用いたプローブ(Applied Biosystems社製)を以下に示す。 Total RNA was extracted from cells that were not induced to differentiate on day 6 and cells that were induced to differentiate for 14 days. Total RNA was extracted using RNeasy Mini kit (manufactured by QIAGEN). A reverse transcription reaction was performed on GeneAmp PCR System 9700 (manufactured by Applied Biosystems) using PrimeScript RT Master Mix (manufactured by Takara Bio), and cDNA was synthesized from the extracted total RNA. The obtained cDNA sample was diluted 1/10 with sterile water and used as a template for real-time PCR. In addition, a cDNA sample was prepared by collecting and mixing a portion of all the cDNA samples, and the cDNA sample was used as a sample for preparing a calibration curve. The calibration curve was set in the quantitative range from 1/3 to 1/243 dilution using a 3-fold common ratio. Real-time PCR was performed using a 7500 Real Time PCR System (Applied Biosystems) using each cDNA sample, calibration sample, Premix Ex Taq TM (manufactured by Takara Bio), and various Taqman probes (manufactured by Applied Biosystems). (manufactured by S.A.). The probes used (manufactured by Applied Biosystems) are shown below.

18s rRNA:Applied Biosystems REF 4319413E
HOXB7 :Hs04187556
bFGF :Hs00266645
NANOG :Hs04399610
OCT4 :Hs04260367
SOX2 :Hs04234836
CD73 :Hs00159686
CD90 :Hs06633377
CD105 :Hs00923996
18s rRNA: Applied Biosystems REF 4319413E
HOXB7: Hs04187556
bFGF: Hs00266645
NANOG: Hs04399610
OCT4: Hs04260367
SOX2: Hs04234836
CD73: Hs00159686
CD90: Hs06633377
CD105: Hs00923996

2D培養を開始から6日目の時点におけるリアルタイムPCRの結果を表3(ドナー#2)及び表4(ドナー#3)に示す。 The results of real-time PCR on day 6 from the start of 2D culture are shown in Table 3 (donor #2) and Table 4 (donor #3).

表3及び表4に示される通り、#2および#3ともに、間葉系幹細胞の表面抗原マーカー(CD73、CD90、CD105)の発現は、本発明の方法により選別された間葉系幹細胞のほう高かった。また、未分化性マーカー(NANOG、OCT4、SOX2)の発現、未分化性を維持するbFGFの発現、間葉系幹細胞の老化の抑制に寄与し、bFGFの発現を制御するHOXB7の発現についても、#2および#3ともに、本発明の方法により選別された間葉系幹細胞のほう高かった。従って、本発明の方法により選別された間葉系幹細胞は、従来法により選別された間葉系幹細胞と比較して、品質が良いことが示された。 As shown in Tables 3 and 4, for both #2 and #3, the expression of surface antigen markers (CD73, CD90, CD105) of mesenchymal stem cells was higher than that of mesenchymal stem cells selected by the method of the present invention. it was high. We also investigated the expression of undifferentiated markers (NANOG, OCT4, SOX2), the expression of bFGF that maintains undifferentiated state, and the expression of HOXB7, which contributes to the suppression of aging of mesenchymal stem cells and controls the expression of bFGF. Both #2 and #3 were higher in mesenchymal stem cells selected by the method of the present invention. Therefore, the mesenchymal stem cells selected by the method of the present invention were shown to have better quality than mesenchymal stem cells selected by the conventional method.

また、脂肪細胞への分化誘導開始から14日目の時点におけるリアルタイムPCRの結果を表5(ドナー#2)及び表6(ドナー#3)に示す。 Furthermore, the results of real-time PCR on day 14 from the start of differentiation induction into adipocytes are shown in Table 5 (donor #2) and Table 6 (donor #3).

表5及び6に示される通り、本発明の方法により選別された間葉系幹細胞と従来法により選別された間葉系幹細胞のいずれも、14日間の分化誘導に供された後では、間葉系幹細胞マーカー(CD73、CD90、CD105)、未分化性マーカー(NANOG、OCT4、SOX2)、bFGF、及びHOXB7のmRNAの発現量が低下していた。 As shown in Tables 5 and 6, both mesenchymal stem cells sorted by the method of the present invention and mesenchymal stem cells sorted by the conventional method showed mesenchymal stem cells after being subjected to differentiation induction for 14 days. The expression levels of stem cell markers (CD73, CD90, CD105), undifferentiated markers (NANOG, OCT4, SOX2), bFGF, and HOXB7 mRNA were decreased.

本発明によれば、細胞集団に含まれるスフェア形成能及び遊走能を有する細胞を、遠心分離や細胞表面抗原を利用した分離操作を行うことなく、分離・選別できる。また、本発明によれば、若く、且つ、未分化性を良好に維持した高品質の間葉系幹細胞を効率よく調製することができる。従って、本発明は、例えば、再生医療の分野において非常に有用である。 According to the present invention, cells having sphere-forming ability and migratory ability contained in a cell population can be separated and sorted without performing centrifugation or separation operations using cell surface antigens. Furthermore, according to the present invention, young, high-quality mesenchymal stem cells that maintain undifferentiated properties can be efficiently prepared. Therefore, the present invention is very useful, for example, in the field of regenerative medicine.

Claims (8)

以下の工程を含む、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞の選別方法:
(1)スフェア形成能及び遊走能を有する細胞を含む細胞集団を、キチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含む液体培地中で3次元培養し、該細胞のスフェアを形成させる工程、
(2)(1)において形成されたスフェアを沈降させる工程、
(3)沈降したスフェアを回収する工程、
(4)回収したスフェアを2次元培養する工程、及び
(5)2次元培養においてスフェアから遊走した細胞を回収する工程。
A method for selecting cells with sphere-forming ability and migration ability, including the following steps:
(1) A step of three-dimensionally culturing a cell population containing cells having sphere-forming ability and migratory ability in a liquid medium containing chitin nanofibers and chitosan nanofibers to form spheres of the cells;
(2) a step of settling the spheres formed in (1);
(3) a step of recovering the settled spheres;
(4) a step of two-dimensionally culturing the collected spheres; and (5) a step of collecting cells that migrated from the spheres in the two-dimensional culture.
キチンナノファイバーがビトロネクチンを担持することを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1, characterized in that the chitin nanofibers carry vitronectin. (1)における液体培地が、スフェア形成能及び遊走能を有する細胞に対する専用培地である、請求項1又は2記載の方法。 3. The method according to claim 1, wherein the liquid medium in (1) is a medium exclusively for cells having sphere-forming ability and migration ability. 細胞集団が生体組織由来である、請求項1記載の方法。 2. The method according to claim 1, wherein the cell population is derived from living tissue. スフェア形成能及び遊走能を有する細胞が、間葉系幹細胞、線維芽細胞、神経幹細胞、神経前駆細胞、毛乳頭細胞、又はがん幹細胞である、請求項1記載の方法。 2. The method according to claim 1, wherein the cells having sphere-forming ability and migration ability are mesenchymal stem cells, fibroblasts, neural stem cells, neural progenitor cells, dermal papilla cells, or cancer stem cells. スフェア形成能及び遊走能を有する細胞が、間葉系幹細胞である、請求項1記載の方法。 2. The method according to claim 1, wherein the cells having sphere-forming ability and migration ability are mesenchymal stem cells. 請求項6項記載の方法で選別された間葉系幹細胞を含む、生体移植用剤。 A preparation for living body transplantation, comprising mesenchymal stem cells selected by the method according to claim 6. 以下の工程を含む、間葉系幹細胞の製造方法:
(1)間葉系幹細胞を含む細胞集団を、ビトロネクチンを担持したキチンナノファイバーとキトサンナノファイバーとを含む液体培地中で3次元培養し、該間葉系幹細胞のスフェアを形成させる工程、
(2)(1)において形成されたスフェアを沈降させる工程、
(3)沈降したスフェアを回収する工程、
(4)回収したスフェアを2次元培養する工程、及び
(5)2次元培養においてスフェアから遊走した間葉系幹細胞を回収する工程。
Method for producing mesenchymal stem cells, including the following steps:
(1) A step of three-dimensionally culturing a cell population containing mesenchymal stem cells in a liquid medium containing chitin nanofibers carrying vitronectin and chitosan nanofibers to form spheres of the mesenchymal stem cells;
(2) a step of settling the spheres formed in (1);
(3) a step of recovering the settled spheres;
(4) a step of two-dimensionally culturing the collected spheres; and (5) a step of collecting mesenchymal stem cells that migrated from the spheres in the two-dimensional culture.
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