JP2024512385A - 乏突起膠細胞前駆細胞を生成する方法及びその使用 - Google Patents
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Abstract
ヒト多能性幹細胞を乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)に分化させるための方法が提供される。このような方法によって得られた細胞及び細胞組成物、並びにこのような細胞の使用もまた提供される。ヒト多能性幹細胞をOPCに効率的に分化させるための方法及びプロトコルが更に提供される。【選択図】図1
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2021年3月10日に出願された米国仮特許出願第63/159,350号の利益を主張するものであり、その全体が、あらゆる目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2021年3月10日に出願された米国仮特許出願第63/159,350号の利益を主張するものであり、その全体が、あらゆる目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
技術分野
本開示は、ヒト胚性幹細胞などの多能性幹細胞を、最初に背側脊髄前駆体表現型を有する神経外胚葉前駆細胞に、次いで更にグリア前駆細胞に、更に乏突起膠細胞前駆細胞に分化させるための新規の方法に関する。このような方法によって得られた細胞及び細胞組成物、並びにこのような細胞の使用もまた提供される。本開示は、1つ以上のマーカーを発現する、本発明による方法によって産生された細胞に更に関する。
本開示は、ヒト胚性幹細胞などの多能性幹細胞を、最初に背側脊髄前駆体表現型を有する神経外胚葉前駆細胞に、次いで更にグリア前駆細胞に、更に乏突起膠細胞前駆細胞に分化させるための新規の方法に関する。このような方法によって得られた細胞及び細胞組成物、並びにこのような細胞の使用もまた提供される。本開示は、1つ以上のマーカーを発現する、本発明による方法によって産生された細胞に更に関する。
背景
乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)は、脳の脳室帯及び脊髄で生じ、発達中のCNSを通して移動した後、乏突起膠細胞に成熟する、中枢神経系(CNS)におけるグリア細胞のサブタイプである。成熟乏突起膠細胞は、神経軸索を絶縁し、髄鞘が失われたCNS病変を再有髄化する髄鞘を産生する。乏突起膠細胞はまた、神経細胞生存を促進する神経栄養因子の産生を含む他の機構を通じて神経保護に寄与する(Wilkins et al.,2001 Glia 36(1):48-57(非特許文献1)、Dai et al.,2003 JNeurosci.23(13):5846-53(非特許文献2)、Du and Dreyfus,2002 JNeurosci Res.68(6):647-54(非特許文献3))。ほとんどの前駆細胞とは異なり、OPCは成人CNSに豊富に残っており、新しい乏突起膠細胞を生成する能力を保持している。したがって、OPC、及びOPCに由来する成熟乏突起膠細胞は、脱髄障害及び髄鞘形成障害(多発性硬化症、副腎白質ジストロフィー及び副腎骨髄神経障害など)、他の神経変性障害(アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、及びハンチントン病など)、及び急性神経損傷(脳卒中及び脊髄損傷(SCI)など)に対する重要な治療標的である。
乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)は、脳の脳室帯及び脊髄で生じ、発達中のCNSを通して移動した後、乏突起膠細胞に成熟する、中枢神経系(CNS)におけるグリア細胞のサブタイプである。成熟乏突起膠細胞は、神経軸索を絶縁し、髄鞘が失われたCNS病変を再有髄化する髄鞘を産生する。乏突起膠細胞はまた、神経細胞生存を促進する神経栄養因子の産生を含む他の機構を通じて神経保護に寄与する(Wilkins et al.,2001 Glia 36(1):48-57(非特許文献1)、Dai et al.,2003 JNeurosci.23(13):5846-53(非特許文献2)、Du and Dreyfus,2002 JNeurosci Res.68(6):647-54(非特許文献3))。ほとんどの前駆細胞とは異なり、OPCは成人CNSに豊富に残っており、新しい乏突起膠細胞を生成する能力を保持している。したがって、OPC、及びOPCに由来する成熟乏突起膠細胞は、脱髄障害及び髄鞘形成障害(多発性硬化症、副腎白質ジストロフィー及び副腎骨髄神経障害など)、他の神経変性障害(アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、及びハンチントン病など)、及び急性神経損傷(脳卒中及び脊髄損傷(SCI)など)に対する重要な治療標的である。
胚性幹細胞(ESC)及び人工多能性幹細胞(iPSC)などのヒト多能性幹細胞を細胞療法に使用することができるOPCに分化させるためのいくつかのプロトコルが開発されている。これらの方法は、研究目的でヒト多能性幹細胞からOPCを生成することに成功しているが、既存のプロトコルを臨床的商業規模の生産プロセスに変換することと関連する商品の品質、スケーラビリティ、及びコストに関しては課題が残っている。
多能性幹細胞をOPCに分化させるための改善された方法に対する必要性が存在する。理想的には、そのような方法は、所望の品質特性を有する標的細胞OPCを一貫して再現可能に産生しながら、細胞療法用途のための十分な量のOPCを産生するように容易に拡張可能であるべきである。
Wilkins et al.,2001 Glia 36(1):48-57
Dai et al.,2003 JNeurosci.23(13):5846-53
Du and Dreyfus,2002 JNeurosci Res.68(6):647-54
概要
本明細書に記載の様々な実施形態において、本開示は、とりわけ、ESC及びiPSCなどのヒト多能性幹細胞を乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)に分化させるための堅牢で信頼性の高いプロトコルを提供する。
本明細書に記載の様々な実施形態において、本開示は、とりわけ、ESC及びiPSCなどのヒト多能性幹細胞を乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)に分化させるための堅牢で信頼性の高いプロトコルを提供する。
本開示は、ヒト多能性幹細胞が、SHHシグナル伝達によって媒介された神経外胚葉制限前駆細胞の腹側化の不在下で、脊髄OPCに容易かつ効率的に分化することができるという発見に部分的に基づいている。
一態様において、本明細書で提供されるのは、未分化多能性幹細胞から乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)の集団を得るための方法であり、この方法は、a)未分化多能性ヒト胚性幹細胞(hESC)の培養物を得ることと、b)神経外胚葉細胞及び神経前駆細胞へのhESCの分化を誘導するのに十分な培養条件下で、未分化多能性hESCを第1の期間培養することと、c)神経前駆細胞をOPCに分化するのに十分な培養条件下で、ステップb)からの神経前駆細胞を第2の期間培養することと、を含む。
実施形態において、ステップb)の多能性細胞が、接着組織培養容器中、若しくは懸濁複合体中、又は両方において、ラミニン上で培養される、方法。
実施形態において、多能性幹細胞が、ヒト胚性幹細胞(hESC)である、方法。実施形態において、多能性幹細胞は、ヒト人工多能性幹細胞(hiPSC)である。
実施形態において、ステップb)の未分化hESCが、ドルソモルフィン、PD0325901、及びRA(レチノイン酸)の存在下で培養される。実施形態において、AA(アスコルビン酸)及びRA(レチノイン酸)の存在下で更に含む培養するステップ。
実施形態において、ステップb)からの神経外胚葉細胞は、EGF及びhsbFGF(熱安定性塩基性線維芽細胞成長因子)の存在下で培養される、方法。実施形態において、EGF(上皮成長因子)及びPDGF-AA(血小板由来成長因子AA)の存在下で更に含む培養するステップ。
実施形態において、ステップb)における第1の期間が、約3日~約60日である、方法。実施形態において、第1の期間が、約10日~約15日である。実施形態において、第1の期間が、約14日である。
実施形態において、ステップc)からの第2の期間が、約10日~約60日である、方法。実施形態において、第2の期間が、約20日~約40日である。実施形態において、第2の期間が、約28日である。
実施形態において、ステップb)における分化hESCが、約14日目に凍結保存される、方法。
実施形態において、凍結保存された細胞が、解凍され、続いて解凍された細胞が、方法の任意の残りのステップで培養される、方法。
実施形態において、第1の期間の完了時、又は第1の期間のほぼ完了時に、ステップb)からの神経前駆細胞を凍結保存するステップを含む、方法。
実施形態において、凍結保存された神経外胚葉細胞が、解凍され、ステップc)に従って培養される、方法。
実施形態において、ステップc)のOPCが、凍結保存される、方法。
実施形態において、凍結保存されたOPCが、解凍される、方法。
実施形態において、OPCが、神経/グリア抗原2(NG2)、血小板由来成長因子受容体A(PDGFRα)、及び血小板由来成長因子受容体B(PDGFRβ)から選択される1つ以上のマーカーを発現する、方法。
一態様において、本明細書で提供されるのは、解凍直後に対象に投与するための乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)組成物を製剤化する方法であり、当該方法は、(a)凍結保存培地中に上記の方法によるOPCを懸濁して、細胞懸濁液を形成することと、(b)細胞懸濁液を凍結保存温度で保存することと、(c)凍結保存された懸濁液を解凍することと、を含む。
実施形態において、凍結保存培地が、アデノシン、デキストラン-40、ラクトビオン酸、HEPES(N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-N’-(2-エタンスルホン酸))、水酸化ナトリウム、L-グルタチオン、塩化カリウム、重炭酸カリウム、リン酸カリウム、デキストロース、スクロース、マンニトール、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ジメチルスルホキシド(DMSO)、及び水のうちの1つ以上を含む、方法。
一態様において、本明細書で提供されるのは、対象への投与のための医薬組成物であり、当該組成物は、上記の方法によるOPC及び凍結保存培地を含む。
実施形態において、凍結保存培地が、アデノシン、デキストラン-40、ラクトビオン酸、HEPES(N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-N’-(2-エタンスルホン酸))、水酸化ナトリウム、L-グルタチオン、塩化カリウム、重炭酸カリウム、リン酸カリウム、デキストロース、スクロース、マンニトール、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ジメチルスルホキシド(DMSO)、及び水のうちの1つ以上を含む、医薬組成物。
一態様において、本明細書で提供されるのは、対象における脊髄損傷を治療するための方法であり、方法は、治療有効量の上記の医薬組成物を当該対象に投与することを含む。
実施形態において、対象における脊髄損傷を治療するための方法であって、投与することが、組成物を、脊髄損傷部位内に、又は脊髄損傷部位に隣接して、投与することを含む、方法。
実施形態において、対象における脊髄損傷を治療するための方法であって、投与することが、注射による、方法。
実施形態において、対象における脊髄損傷を治療するための方法であって、投与することが、埋め込みによる、方法。
実施形態において、対象における脊髄損傷を治療するための方法であって、投与することが、移植による、方法。
実施形態において、細胞の濃度が、1mL当たり約1×106個の細胞~1mL当たり約100×106個の細胞である、医薬組成物。
実施形態において、医薬組成物が、約100マイクロリットル~約1ミリリットルの体積で保存される、医薬組成物。
実施形態において、細胞の濃度が、1mL当たり100×106個の細胞である、医薬組成物。
実施形態において、医薬組成物が、250マイクロリットルの体積で保存される、医薬組成物。
実施形態において、医薬組成物は、300マイクロリットルの体積で保存される、医薬組成物。
実施形態において、凍結保存培地が、凍結溶液である、医薬組成物。
実施形態において、凍結溶液は、CryoStor10(CS10)である、医薬組成物。
実施形態において、OPCが、神経/グリア抗原2(NG2)、血小板由来成長因子受容体A(PDGFRα)、及び血小板由来成長因子受容体B(PDGFRβ)から選択される1つ以上のマーカーを発現する、医薬組成物。
詳細な説明
本明細書は、本開示が実装され得る全ての異なる方式、又は本開示に追加され得る全ての特徴の、詳細な列記であることを意図していない。例えば、一実施形態に関して図示された特徴は、他の実施形態に組み込まれてもよく、特定の実施形態に関して図示された特徴は、その実施形態から削除されてもよい。したがって、本開示は、本開示のいくつかの実施形態において、本明細書に記載された任意の特徴又は特徴の組み合わせを除外又は省略することができることを企図している。加えて、本明細書に示唆された様々な実施形態に対する多数の変形及び追加が、本開示の観点から当業者に明らかになることとなり、それは本開示から逸脱しない。他の例では、周知の構造、インターフェース、及びプロセスは、本発明を不必要に不明瞭にしないために詳細に示されていない。本明細書のいかなる部分も、本発明の全範囲のいかなる部分の否定をもたらすと解釈されることを意図されていない。したがって、以下の説明は、本開示のいくつかの特定の態様を例示することを意図しており、それらの全ての順列、組み合わせ、及び変形を網羅的に指定することを意図していない。
本明細書は、本開示が実装され得る全ての異なる方式、又は本開示に追加され得る全ての特徴の、詳細な列記であることを意図していない。例えば、一実施形態に関して図示された特徴は、他の実施形態に組み込まれてもよく、特定の実施形態に関して図示された特徴は、その実施形態から削除されてもよい。したがって、本開示は、本開示のいくつかの実施形態において、本明細書に記載された任意の特徴又は特徴の組み合わせを除外又は省略することができることを企図している。加えて、本明細書に示唆された様々な実施形態に対する多数の変形及び追加が、本開示の観点から当業者に明らかになることとなり、それは本開示から逸脱しない。他の例では、周知の構造、インターフェース、及びプロセスは、本発明を不必要に不明瞭にしないために詳細に示されていない。本明細書のいかなる部分も、本発明の全範囲のいかなる部分の否定をもたらすと解釈されることを意図されていない。したがって、以下の説明は、本開示のいくつかの特定の態様を例示することを意図しており、それらの全ての順列、組み合わせ、及び変形を網羅的に指定することを意図していない。
別途定義されない限り、本明細書に使用されている全ての技術用語及び科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書における本開示の説明で使用されている用語は、単に特定の実施形態を記載する目的のためであり、本開示を制限することを意図していない。
本明細書で引用される全ての刊行物、特許出願、特許、及び他の参考文献は、それらの全体が参照により組み込まれる。
文脈が別途示さない限り、本明細書に記載されている本開示の様々な特徴は、任意の組み合わせで使用することができることが具体的に意図されている。更に、本開示はまた、本開示のいくつかの実施形態において、本明細書に記載されている任意の特徴又は特徴の組み合わせを除外又は省略することができることを企図している。
本明細書に開示されている方法は、記載された方法を達成するための1つ以上のステップ又は行動を含み得る。方法のステップ及び/又は行動は、本発明の範囲から逸脱することなく互いに交換されてもよい。換言すれば、態様の適切な動作のためにステップ又は行動の特定の順序が必要でない限り、特定のステップ及び/又は行動の順序及び/又は使用は、本発明の範囲から逸脱することなく修正されてもよい。
I.定義
本開示及び添付の特許請求の範囲の説明で使用される場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、文脈が明示的に別途示さない限り、複数形も含むことが意図されている。
本開示及び添付の特許請求の範囲の説明で使用される場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、文脈が明示的に別途示さない限り、複数形も含むことが意図されている。
本明細書で使用される場合、「及び/又は」は、関連する列挙された項目のうちの1つ以上との任意及び全ての可能な組み合わせ、並びに代替(「又は」)で解釈される場合、組み合わせの欠如を指し、包含する。
本明細書で使用される場合、「約(about)」及び「約(approximately)」という用語は、パーセンテージ、密度、体積などの測定可能な値を指す場合、指定された量の±10%、±5%、±1%、±0.5%、又は更に±0.1%の変動を包含することを意味する。
本明細書で使用される場合、「XとYとの間」及び「約XとYとの間」などの句は、X及びYを含むと解釈されるべきである。本明細書で使用される場合、「約XとYとの間」などの句は、「約Xと約Yとの間」を意味し、「約XからY」などの句は、「約Xから約Y」を意味する。
本明細書で使用される場合、「乏突起膠細胞前駆細胞」(OPC)は、神経外胚葉/グリア系統のものであり、特徴的なマーカーの神経/グリア抗原2(NG2)を発現し、乏突起膠細胞に分化することができる中枢神経系に見出される細胞を指す。
「グリア系統細胞」、「グリア前駆細胞」、及び「グリア細胞」という用語は、本明細書で互換的に使用され、神経外胚葉/神経前駆細胞に由来する非神経性CNS細胞を指す。グリア前駆細胞を更に分化させて、OPC/乏突起膠細胞又は星状膠細胞を形成することができる。ある特定の実施形態において、本開示のグリア前駆細胞は、カルシウム電圧ゲートチャネル補助サブユニットガンマ4(CACNG4)、脂肪酸結合タンパク質7(FABP7)、及びネトリン-1受容体(DCC)から選択される1つ以上のマーカーを発現する。
「神経外胚葉」、「神経外胚葉細胞」、「神経外胚葉前駆細胞」、「神経外胚葉前駆体」、「神経前駆体」、及び「神経前駆細胞」という用語は、本明細書において互換的に使用され、神経前駆細胞経路に沿って分化することができ、CNS神経細胞、乏突起膠細胞、星状膠細胞、及び上衣細胞を形成することができる細胞を指す。ある特定の実施形態において、本開示の神経外胚葉細胞は、対になったボックス6(PAX6)、HesファミリーBHLH転写因子5(HESS)、並びにジンクフィンガー及びBTBドメイン含有16(ZBTB16)から選択される1つ以上のマーカーを発現する。
本明細書で使用される場合、「背側」及び「腹側」という用語は、発達中の脊髄における神経管の背側-腹側軸に沿って空間的に別個のドメインに配列された前駆細胞から出現する異なる神経細胞サブタイプを指す。背側-腹側パターニングとして知られるこのプロセスは、神経前駆細胞を分画する分泌シグナルによって制御される。BMP及びWntシグナル伝達は、背側神経管からパターニングを開始し(Lee and Jessell,1999 Annu.Rev.Neurosci.22:261-294)、一方、SHHの分泌は、腹側神経細胞の運命を確立する際に重要な役割を果たす(Chiang et al.,1996 Nature 383:407-413、Ericson et al.,1996 Cell 87:661-683、Briscoe et al.,2001 Mol.Cell 7:1279-1291)。
「背側神経外胚葉前駆細胞」、「背側神経前駆細胞」、及び「dNPC」という用語は、本明細書において互換的に使用され、背側脊髄表現型を有し、外因性SHH又はSHHシグナル伝達活性化因子の不在下で多能性幹細胞を神経外胚葉制限前駆細胞に分化させることによって得られた神経前駆細胞を指す。ある特定の実施形態において、dNPCは、ペアボックス3(PAX3)、ペアボックス7(PAX7)、及び活性化タンパク質2(AP2)から選択される1つ以上のマーカーを発現する。
本明細書で使用される場合、「胚様体」(EB)という用語は、3つ全ての胚葉に向かって自発的な分化を経た多能性幹細胞に由来する三次元細胞凝集体を指す。EBは、多能性幹細胞が、分化を阻害する培養条件から除去されたときに形成される。例えば、ヒト胚性幹細胞の場合、培養培地からの塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)及び形質転換成長因子ベータ(TGE13)の除去は、3つ全ての胚葉への自発的な分化及びEBの形成をもたらす。
本明細書で使用される場合、「BMPシグナル伝達阻害剤」という用語は、骨形態形成タンパク質(BMP)シグナル伝達経路に沿ってシグナル伝達を下方制御することができる小分子又はタンパク質モジュレーターを指す。ある特定の実施形態において、BMPシグナル伝達阻害剤は、アクチビン受容体様キナーゼ2(ALK2)としても知られる、アクチビンA受容体、I型(ACVR1)を直接標的とする。ある特定の実施形態において、BMPシグナル伝達阻害剤は、ドルソモルフィン、DMH-1、K02288、ML347、LDN193189、及びノギン(Noggin)タンパク質からなる群から選択される。
本明細書で使用される場合、「MAPK/ERK阻害剤」という用語は、MAPK/ERKキナーゼを阻害する小分子又はタンパク質モジュレーターを指す。ある特定の実施形態において、MAPK/ERK阻害剤は、PD0325901、AZD6244、GSK1120212、PD184352、及びコビメチニブからなる群から選択される。
「SHHシグナル伝達活性化因子」、「SHHシグナル伝達アゴニスト」、「SHH活性化因子」、及び「SHHアゴニスト」という用語は、本明細書において互換的に使用され、ソニックヘッジホッグ(SHE)シグナル伝達経路を活性化し得る小分子又はタンパク質モジュレーターを指す。SHEシグナル伝達活性化因子の非限定的な例には、プルモルファミン(PMA)、スムーズンドアゴニスト(SAG、CAS 364590-63-6)、及びソニックヘッジホッグ(SHH)タンパク質が含まれる。
本明細書で使用される場合、「FGF」又は「bFGF」という用語は、FGF2遺伝子によってコードされる成長因子及びシグナル伝達タンパク質である、ヒト塩基性線維芽細胞成長因子、又はFGF-2を指す。これらの用語はまた、市販の「熱安定性」FGF(hs-FGF、hs-bFGF、hs-hbFGF、及び/又はhsbFGF)を含む、任意の配列バリアント又はそのコンジュゲートを指すために互換的に使用される。
本明細書で使用される場合、「望ましくない細胞型」という用語は、埋め込み時に異所性組織の形成を引き起こし得るか、又は本明細書に記載される嚢胞アッセイにおいて1つ以上の嚢胞の形成を引き起こす、神経外胚葉系列以外の細胞を指す。一実施形態において、「望ましくない細胞型」には、神経前駆細胞及び上皮細胞の両方によって発現されるマーカーであるCD49fが陽性である細胞、又は多能性細胞及び上皮細胞の両方によって発現される2つのマーカーであるCLDN6若しくはEpCAMが陽性である細胞などの上皮系列細胞が含まれ得る。
本明細書で使用される場合、「埋め込み」又は「移植」は、適切な送達技術を使用して(例えば、注射デバイスを使用して)標的組織に細胞集団を投与することを指す。
本明細書で使用される場合、「対象」は、動物又はヒトを指す。
本明細書で使用される場合、「それを必要とする対象」は、中枢神経系において損傷した組織を有する動物又はヒトを指す。一実施形態において、動物又はヒトは、運動機能の喪失を経験している。
「中枢神経系」及び「CNS」という用語は、本明細書において互換的に使用され、身体の1つ以上の活動を制御する神経組織の複合体を指し、これには、脊椎動物の脳及び脊髄が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、状態又は疾患に関する「治療」又は「治療すること」は、状態又は疾患が患者に現れた後に、好ましくは臨床結果を含む有益な又は所望の結果を得るためのアプローチである。疾患に関する有益な又は所望の結果には、以下のうちの1つ以上が含まれるが、これらに限定されない:疾患と関連した状態の改善、疾患の治癒、疾患の重症度の軽減、疾患の進行の遅延、疾患と関連した1つ以上の症状の緩和、疾患に罹患している人の生活の質の向上、生存期間の延長、及びそれらの任意の組み合わせ。同様に、本開示の目的のために、状態に関する有益な又は所望の結果には、以下のうちの1つ以上が含まれるが、これらに限定されない:状態の改善、状態の治癒、状態の重症度の軽減、状態の進行の遅延、状態と関連した1つ以上の症状の緩和、状態に罹患している人の生活の質の向上、生存期間の延長、及びそれらの任意の組み合わせ。
I.OPC組成物
本開示の方法は、細胞療法に好適な乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)を含む組成物を得るために使用することができる。本開示に従って得られたOPCは、OPCの特徴である高レベルのプロテオグリカンNG2、PDGFRa、及び/又はPDGFRβ、並びにCD49fなどの望ましくない細胞型と関連する低レベルの非OPCマーカーを発現し、これは、神経前駆細胞及び上皮細胞の両方によって発現され得、インビトロでの嚢胞形成(Debnath J,Muthuswamy SK,Brugge JS.Morphogenesis and oncogenesis of MCF-10A mammary epithelial acini grown in three-dimensional basement membrane cultures.2003 Methods.3:256-68)、サイトケラチン7(CK7)、又は多能性細胞及び上皮細胞の両方によって発現される2つのマーカーである、CLDN6及びEpCAM(Lin D,Guo Y,Li Y,Ruan Y,Zhang M,Jin X,Yang M,Lu Y,Song P,Zhao S,Dong B,Xie Y,Dang Q,Quan C.Bioinformatic analysis reveals potential properties of human Claudin-6 regulation and functions.Oncol Rep.2017 Aug;38(2):875-885、Huang L,Yang Y,Yang F,Liu S,Zhu Z,Lei Z,Guo J.Functions of EpCAM in physiological processes and diseases(Review).Int JMol Med.2018 Oct;42(4):1771-1785)と関連する。
本開示の方法は、細胞療法に好適な乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)を含む組成物を得るために使用することができる。本開示に従って得られたOPCは、OPCの特徴である高レベルのプロテオグリカンNG2、PDGFRa、及び/又はPDGFRβ、並びにCD49fなどの望ましくない細胞型と関連する低レベルの非OPCマーカーを発現し、これは、神経前駆細胞及び上皮細胞の両方によって発現され得、インビトロでの嚢胞形成(Debnath J,Muthuswamy SK,Brugge JS.Morphogenesis and oncogenesis of MCF-10A mammary epithelial acini grown in three-dimensional basement membrane cultures.2003 Methods.3:256-68)、サイトケラチン7(CK7)、又は多能性細胞及び上皮細胞の両方によって発現される2つのマーカーである、CLDN6及びEpCAM(Lin D,Guo Y,Li Y,Ruan Y,Zhang M,Jin X,Yang M,Lu Y,Song P,Zhao S,Dong B,Xie Y,Dang Q,Quan C.Bioinformatic analysis reveals potential properties of human Claudin-6 regulation and functions.Oncol Rep.2017 Aug;38(2):875-885、Huang L,Yang Y,Yang F,Liu S,Zhu Z,Lei Z,Guo J.Functions of EpCAM in physiological processes and diseases(Review).Int JMol Med.2018 Oct;42(4):1771-1785)と関連する。
ある特定の実施形態において、本開示に従って生成されたOPCは、ヒト多能性幹細胞のインビトロ分化子孫である。ある特定の実施形態において、本開示に従って得られたOPCは、ヒト胚性幹細胞のインビトロ分化子孫である。他の実施形態において、本開示に従って得られたOPCは、人工多能性幹(iPS)細胞のインビトロ分化子孫である。
得られたOPC集団の1つ以上の特徴は、フローサイトメトリーを使用して様々な細胞マーカーを定量化することによって、例えば、細胞集団の何パーセンテージが特定のマーカー若しくはマーカーのセットに対して陽性であるかを決定するため、又はOPC集団に存在する望ましくない細胞型を特定するために決定され得る。
本開示に従って得られたOPC集団は、約30%~約100%のOPC、例えば少なくとも約35%、例えば少なくとも約40%、例えば少なくとも約45%、例えば少なくとも約50%、例えば少なくとも約55%、例えば少なくとも約60%、例えば少なくとも約65%、例えば少なくとも約70%、例えば少なくとも約75%、例えば少なくとも約80%、例えば少なくとも約85%、例えば少なくとも約90%、例えば少なくとも約95%、例えば少なくとも約98%、例えば少なくとも約99%、例えば少なくとも約99.5%、例えば少なくとも約99.8%、又は例えば少なくとも約99.9%のOPCを含むことができる。パーセンテージは、エンドポイントを含む、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。集団中のOPCのパーセンテージは、例えば、OPCの陽性マーカーの存在及び/又はOPCの陰性マーカーの不在によって決定され得る。OPC陽性マーカーの例には、NG2、PDGFRa、及び/又はPDGFRβが含まれるが、これらに限定されない。例えば、OPC及び他の細胞型のマーカー、細胞を分化する方法、分化した細胞を使用する方法、細胞型、試薬、並びに全ての他の方法、組成物、及び開示を含む、OPCマーカーの更なる例は、WO2020/154533に見出すことができ、これは、本明細書に開示される全てについて参照により本明細書に組み込まれる。
本開示に従って得られたOPC集団は、約30%~約100%のNG2陽性細胞、例えば少なくとも約35%、例えば少なくとも約40%、例えば少なくとも約45%、例えば少なくとも約50%、例えば少なくとも約55%、例えば少なくとも約60%、例えば少なくとも約65%、例えば少なくとも約70%、例えば少なくとも約75%、例えば少なくとも約80%、例えば少なくとも約85%、例えば少なくとも約90%、例えば少なくとも約95%、例えば少なくとも約98%、例えば少なくとも約99%、例えば少なくとも約99.5%、例えば少なくとも約99.8%、又は例えば少なくとも約99.9%のNG2陽性細胞を含むことができる。ある特定の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、約45%~約75%のNG2陽性細胞、例えば約45%~約50%、例えば約50%~約55%、例えば約55%~約60%、例えば約60%~約65%、例えば約65%~約70%、例えば約70%~約75%、例えば約50%~約70%、例えば約55%~約65%、又は例えば約58%~約63%のNG2陽性細胞を含むことができる。他の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、約60%~約90%のNG2陽性細胞、例えば約60%~約65%、例えば約65%~約70%の陽性細胞を含むことができる。パーセンテージは、エンドポイントを含む、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
本開示に従って得られたOPC集団は、約30%~約100%のPDGFRa陽性細胞、例えば少なくとも約35%、例えば少なくとも約40%、例えば少なくとも約45%、例えば少なくとも約50%、例えば少なくとも約55%、例えば少なくとも約60%、例えば少なくとも約65%、例えば少なくとも約70%、例えば少なくとも約75%、例えば少なくとも約80%、例えば少なくとも約85%、例えば少なくとも約90%、例えば少なくとも約95%、例えば少なくとも約98%、例えば少なくとも約99%、例えば少なくとも約99.5%、例えば少なくとも約99.8%、又は例えば少なくとも約99.9%のPDGFRa陽性細胞を含むことができる。ある特定の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、約45%~約75%のPDGFRa陽性細胞、例えば約45%~約50%、例えば約50%~約55%、例えば約55%~約60%、例えば約60%~約65%、例えば約65%~約70%、例えば約70%~約75%、例えば約50%~約70%、例えば約55%~約65%、又は例えば約58%~約63%のPDGFRa陽性細胞を含むことができる。他の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、約60%~約90%のPDGFRa陽性細胞、例えば約60%~約65%、例えば約65%~約70%の陽性細胞を含むことができる。パーセンテージは、エンドポイントを含む、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
本開示に従って得られたOPC集団は、約30%~約100%のPDGFRβ陽性細胞、例えば少なくとも約35%、例えば少なくとも約40%、例えば少なくとも約45%、例えば少なくとも約50%、例えば少なくとも約55%、例えば少なくとも約60%、例えば少なくとも約65%、例えば少なくとも約70%、例えば少なくとも約75%、例えば少なくとも約80%、例えば少なくとも約85%、例えば少なくとも約90%、例えば少なくとも約95%、例えば少なくとも約98%、例えば少なくとも約99%、例えば少なくとも約99.5%、例えば少なくとも約99.8%、又は例えば少なくとも約99.9%のPDGFRβ陽性細胞を含むことができる。ある特定の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、約45%~約75%のPDGFRβ陽性細胞、例えば約45%~約50%、例えば約50%~約55%、例えば約55%~約60%、例えば約60%~約65%、例えば約65%~約70%、例えば約70%~約75%、例えば約50%~約70%、例えば約55%~約65%、又は例えば約58%~約63%のPDGFRβ陽性細胞を含むことができる。他の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、約60%~約90%のPDGFRβ陽性細胞、例えば約60%~約65%、例えば約65%~約70%の陽性細胞を含むことができる。パーセンテージは、エンドポイントを含む、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、本開示の実施例8に記載されるように、嚢胞アッセイにおいて100,000個の細胞当たり4個以下の上皮嚢胞を形成することが可能であり得る。別の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、嚢胞アッセイにおいて100,000個の細胞当たり3個以下の上皮嚢胞を形成することが可能であり得る。別の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、嚢胞アッセイにおいて100,000個の細胞当たり2個以下の上皮嚢胞を形成することが可能であり得る。更に別の実施形態において、本開示に従って得られたOPC集団は、本開示の実施例8に記載されるように、嚢胞アッセイにおいて100,000個の細胞当たり1個以下の上皮嚢胞を形成することが可能であり得る。
II.医薬製剤
本開示によるOPC組成物は、薬学的に許容される担体を更に含むことができる。一実施形態において、薬学的に許容される担体は、ジメチルスルホキシド(DMSO)を含むことができる。一実施形態において、薬学的に許容される担体は、ジメチルスルホキシドを含まない。上述のように、組成物は、-80℃~-195℃以下での凍結保存に更に適応させることができる。実施形態において、組成物は、解凍するように製剤化することができ、投与前に追加の操作を行うことなく、例えば、注射によって、対象に直接投与することができる。実施形態において、凍結保存媒体として、CryoStor(登録商標)10(CS10)などの凍結溶液を含む組成物を製剤化することができる。一実施形態において、組成物は、凍結保存前に60umのフィルターキットを使用して濾過することができる。
本開示によるOPC組成物は、薬学的に許容される担体を更に含むことができる。一実施形態において、薬学的に許容される担体は、ジメチルスルホキシド(DMSO)を含むことができる。一実施形態において、薬学的に許容される担体は、ジメチルスルホキシドを含まない。上述のように、組成物は、-80℃~-195℃以下での凍結保存に更に適応させることができる。実施形態において、組成物は、解凍するように製剤化することができ、投与前に追加の操作を行うことなく、例えば、注射によって、対象に直接投与することができる。実施形態において、凍結保存媒体として、CryoStor(登録商標)10(CS10)などの凍結溶液を含む組成物を製剤化することができる。一実施形態において、組成物は、凍結保存前に60umのフィルターキットを使用して濾過することができる。
本開示によるOPC組成物は、対象の脊髄への直接注射を介して投与するために製剤化され得る。一実施形態において、本開示によるOPC組成物は、対象への脳内、脳室内、くも膜下腔内、鼻腔内、又は大槽内投与のために製剤化され得る。一実施形態において、本開示によるOPC組成物は、対象の脳内の梗塞空洞への直接的な、又は梗塞空洞に直接隣接する注射を介した投与のために製剤化され得る。一実施形態において、本開示による組成物は、埋め込みによる投与のために製剤化され得る。一実施形態において、本開示による組成物は、溶液として製剤化され得る。
本開示によるOPC組成物は、1ミリリットル当たり約1×106~約200×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約1×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約2×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約3×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約4×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約5×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約6×106個の細胞、例えば、例えば、1ミリリットル当たり約7×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約8×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約9×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約10×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約20×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約30×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約40×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約50×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約60×6個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約70×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約80×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約90×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約100×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約101×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約102×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約103×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約104×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約105×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約106×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約107×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約108×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約109×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約110×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約120×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約130×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約140×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約150×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約160×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約170×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約180×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約190×106個の細胞、例えば、1ミリリットル当たり約200×106個の細胞を含むことができる。細胞の数は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
更に別の実施形態において、本開示によるOPC組成物は、約250マイクロリットル~約1ミリリットルの範囲の体積、例えば約300マイクロリットル、例えば約400マイクロリットル、例えば約500マイクロリットル、例えば約600マイクロリットル、例えば約700マイクロリットル、例えば約800マイクロリットル、例えば約900マイクロリットル、又は例えば約1ミリリットルを有することができる一実施形態において、本開示による組成物は、約250マイクロリットル~約1ミリリットル、例えば約250マイクロリットル~約900マイクロリットル、例えば約300マイクロリットル~約800マイクロリットル、例えば約400マイクロリットル~約700マイクロリットル、又は例えば約500マイクロリットル~約600マイクロリットルの範囲の体積を有することができる。別の実施形態において、本開示による組成物は、約100マイクロリットル~約1ミリリットル、例えば約200マイクロリットル~約900マイクロリットル、例えば約300マイクロリットル~約800マイクロリットル、例えば約400マイクロリットル~約700マイクロリットル、又は例えば約500マイクロリットル~約600マイクロリットルの範囲の体積を有することができる。体積は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。一実施形態において、本開示によるOPC組成物は、凍結保存又はそれを必要とする対象への投与のために構成された容器内にあり得る。一実施形態において、容器は、充填済み注射器であり得る。
一実施形態において、本開示によるOPC組成物は、約50マイクロリットル~約100マイクロリットルの範囲の体積、例えば約55マイクロリットル、例えば約60マイクロリットル、例えば約65マイクロリットル、例えば約70マイクロリットル、例えば約75マイクロリットル、例えば約80マイクロリットル、例えば約85マイクロリットル、例えば約90マイクロリットル、例えば約95マイクロリットル、又は例えば約100マイクロリットルで投与され得る。一実施形態において、本開示によるOPC組成物は、約50マイクロリットル~約100マイクロリットル、例えば約55マイクロリットル~約95マイクロリットル、例えば約60マイクロリットル~約90マイクロリットル、例えば約65マイクロリットル~約85マイクロリットル、又は例えば約70マイクロリットル~約80マイクロリットルの範囲の体積で投与され得る。体積は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、本開示によるOPC組成物は、約5.0×106個の細胞~約10.0×106個の細胞の範囲の体積、例えば約5.5×106個の細胞、例えば約6.0×106個の細胞、例えば約6.5×106個の細胞、例えば約7.0×106個の細胞、例えば約7.5×106個の細胞、例えば約8.0×106個の細胞、例えば約8.5×106個の細胞、例えば約9.0×106個の細胞、例えば約9.5×106個の細胞、又は例えば約10.0×106個の細胞で投与され得る。一実施形態において、本開示によるOPC組成物は、約5.0×106個の細胞~約10.0×106個の細胞、例えば約5.5×106個の細胞~約9.5×106個の細胞、例えば約6.0×106個の細胞~約9.0×106個の細胞、例えば約6.5×106個の細胞~約8.5×106個の細胞、又は例えば約7.0×106個の細胞~約8.0×106個の細胞の範囲の体積で投与され得る。細胞の数は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
III.使用方法
本開示に従って得られたOPC組成物は、治療を必要とする対象において1つ以上の神経機能を改善するために細胞療法において使用され得る。一実施形態において、本開示によるOPC細胞集団は、それを必要とする対象に注射又は埋め込まれ得る。一実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷、脳卒中、又は多発性硬化症の治療のために、それを必要とする対象に埋め込まれ得る。
本開示に従って得られたOPC組成物は、治療を必要とする対象において1つ以上の神経機能を改善するために細胞療法において使用され得る。一実施形態において、本開示によるOPC細胞集団は、それを必要とする対象に注射又は埋め込まれ得る。一実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷、脳卒中、又は多発性硬化症の治療のために、それを必要とする対象に埋め込まれ得る。
一実施形態において、本開示による細胞集団は、対象における埋め込み部位において剥離された軸索のミエリン化を誘導することが可能であり得る。一実施形態において、本開示の方法に従って生成された細胞集団は、生着及び移動についての改善された能力を示すことができる。一実施形態において、本開示の方法に従って生成された細胞集団は、対象における神経組織の損傷後修復又は再生を改善することが可能であり得る。
本開示による細胞集団は、集団の対象への埋め込み後に治療を必要とする対象において感覚機能を改善することが可能であり得る。感覚機能の改善は、ピンで刺すこと、及び軽い触覚についての右側及び左側の感覚レベルを決定することなどの、脊髄損傷の神経学的分類のための国際標準(ISNCSCI)試験を使用して評価することができる。本開示による細胞集団は、集団の対象への埋め込み後に治療を必要とする対象において運動機能を改善することが可能であり得る。改善された運動機能は、完全な麻痺、触知可能又は目に見える収縮、活動的な動き、重力に対する全可動域、及び十分な抵抗についての右側及び左側の運動レベルを決定することなどの、ISNCSCI試験を使用して評価することができる。
本開示による細胞集団は、12ヶ月以内に傷害誘発性中枢神経系実質空洞形成の体積を減少させることが可能であり得る。一実施形態において、本開示による細胞集団は、対象における傷害誘発性中枢神経系実質空洞形成の体積を、6ヶ月以下、5ヶ月以下、4ヶ月以下、又は3ヶ月以下、又は2ヶ月以下、又は1ヶ月未満で減少させることが可能であり得る。
CNS外傷の治療における使用。ある特定の実施形態において、本開示による細胞集団は、細胞集団を含む組成物を脊髄損傷部位に埋め込んだ後、脊髄損傷部位で生着することが可能であり得る。
ある特定の実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷部位へのある用量の組成物の埋め込み後、約90日間以上の期間、対象の脊髄損傷部位内に留まることが可能である。他の実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷部位へのある用量の組成物の埋め込み後、約1年以上の期間、対象の脊髄損傷部位内に留まることが可能である。更なる実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷部位へのある用量の組成物の埋め込み後、約2年以上の期間、対象の脊髄損傷部位内に留まることが可能である。更なる実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷部位へのある用量の組成物の埋め込み後、約3年以上の期間、対象の脊髄損傷部位内に留まることが可能である。更なる実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷部位へのある用量の組成物の埋め込み後、約4年以上の期間、対象の脊髄損傷部位内に留まることが可能である。なお更なる実施形態において、本開示による細胞集団は、脊髄損傷部位へのある用量の組成物の埋め込み後、約5年以上の期間、対象の脊髄損傷部位内に留まることが可能である。
ある特定の実施形態において、本開示による細胞組成物は、脊髄損傷を有するヒト対象に投与されたときに当該対象において上肢運動機能を改善することが可能である。ある特定の実施形態において、対象は、頸髄損傷を有する。他の実施形態において、対象は、胸髄損傷を有する。
一実施形態において、本開示は、脊髄損傷を有するヒト対象において上肢運動機能を改善する方法であって、脊髄損傷部位に生着することが可能な同種異系のヒト乏突起膠細胞の集団を含む組成物を当該対象に投与することを含む、方法を提供する。ある特定の実施形態において、組成物を投与することは、組成物を脊髄損傷部位に注射することを含む。いくつかの実施形態において、組成物は、脊髄損傷の発生地の後端約2~10mmに注射される。更なる実施形態において、組成物は、脊髄損傷の発生地の後端約5mmに注射される。いくつかの実施形態において、対象は、頸髄損傷を有する。他の実施形態において、対象は、胸髄損傷を有する。
ある特定の実施形態において、本開示の方法に従って、同種異系ヒト乏突起膠細胞集団を含む組成物が投与される対象は、少なくとも1つの運動レベル(脊髄損傷の神経学的分類のための国際標準[ISNCSCI]に基づいて定義される)に等しい上肢運動機能の改善を得る。機能の改善は、片側又は両側であり得る。他の実施形態において、本開示の方法に従って、同種異系ヒト乏突起膠細胞集団を含む組成物が投与される対象は、片側又は両側のいずれかの少なくとも2つの運動レベルに等しい上肢運動機能の改善を得る。ある特定の実施形態において、対象は、一方の側の少なくとも1つの運動レベルに等しく、他方の側の少なくとも2つの運動レベルに等しい上肢運動機能の改善を得る。ある特定の実施形態において、対象は、本開示の方法に従う同種異系ヒト乏突起膠細胞集団の投与前の対象ベースラインスコアと比較して、改善された上肢運動スコア(UEMS)を示す。
ある特定の実施形態において、本開示に従う細胞組成物は、脊椎実質への、若しくは硬膜、くも膜、若しくは軟膜下の損傷部位に隣接する、又はその損傷部位での末梢灌流を介する送達若しくは投与のために製剤化される。
IV.未分化多能性幹細胞の増殖及び培養
本開示による多能性幹細胞の分化は、任意の好適な多能性幹細胞を出発物質として使用して実施され得る。一実施形態において、方法は、ヒト胚性幹細胞(hESC)株上で実施され得る。別の実施形態において、方法は、人工多能性幹細胞(iPSC)を使用して実施され得る。別の実施形態において、方法は、H1、H7、H9、H13、又はH14細胞株に由来する細胞を使用して実施され得る。別の実施形態において、方法は、霊長類多能性幹(pPS)細胞株上で実施され得る。更に別の実施形態において、方法は、受精せずにhESCを産生するように刺激された胚である、単為生殖生物に由来する未分化幹細胞を使用して実施され得る。
本開示による多能性幹細胞の分化は、任意の好適な多能性幹細胞を出発物質として使用して実施され得る。一実施形態において、方法は、ヒト胚性幹細胞(hESC)株上で実施され得る。別の実施形態において、方法は、人工多能性幹細胞(iPSC)を使用して実施され得る。別の実施形態において、方法は、H1、H7、H9、H13、又はH14細胞株に由来する細胞を使用して実施され得る。別の実施形態において、方法は、霊長類多能性幹(pPS)細胞株上で実施され得る。更に別の実施形態において、方法は、受精せずにhESCを産生するように刺激された胚である、単為生殖生物に由来する未分化幹細胞を使用して実施され得る。
未分化多能性幹細胞の増殖及び培養方法は、以前に記載されている。多能性幹細胞の組織及び細胞培養物に関して、読者は、当該技術分野で利用可能な多数の刊行物、例えば、Teratocarcinomas and Embryonic Stem cells:A Practical Approach(E.J.Robertson,Ed.,IRL Press Ltd.1987)、Guide to Techniques in Mouse Development(P.M.Wasserman et al.,Eds.,Academic Press 1993)、Embryonic Stem Cell Differentiation in Vitro(M.V.Wiles,Meth.Enzymol.225:900,1993)、Properties and Uses of Embryonic Stem Cells:Prospects for Application to Human Biology and Gene Therapy(P.D.Rathjen et al.,Reprod.Fertil.Dev.10:31,1998、及びR.I.Freshney,Culture of Animal Cells,Wiley-Liss,New York,2000)のうちのいずれかを参照することを望むことができる。これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
未分化多能性幹細胞は、添加されたフィーダー細胞なしで未分化状態で維持することができる(例えば、(2004)Rosler et al.,Dev.Dynam.229:259を参照されたい)。フィーダーフリー培養物は、典型的には、分化することなく細胞の増殖を促進する因子を含有する栄養培地によって支持される(例えば、米国特許第6,800,480号を参照されたい)。一実施形態において、そのような因子を含有する条件付き培地を使用することができる。条件付き培地は、そのような因子を分泌する細胞で培地を培養することによって得ることができる。好適な細胞としては、照射された(4,000Rad)初代マウス胚性線維芽細胞、テロメライズされたマウス線維芽細胞、又はpPS細胞に由来する線維芽細胞様細胞が挙げられるが、これらに限定されない(米国特許第6,642,048号)。培地は、20%の血清置換及び4ng/mLのbFGFを補充したノックアウトDMEMなどの無血清培地中でフィーダーをプレーティングすることによって条件付けることができる。1~2日間条件付けされた培地は、更なるbFGFで補充することができ、1~2日間pPS細胞培養物を支持するために使用することができる(例えば、WO01/51616、Xu et al.,(2001)Nat.Biotechnol.19:971を参照されたい)。
代替的に、未分化形態での細胞の増殖を促進する追加の因子(線維芽細胞成長因子又はフォルスコリンなど)で補充されている、新鮮又は非条件付き培地を使用することができる。非限定的な例としては、X-VIVO(商標)10(Lonza、Walkersville,MD.)、又はQBSFTM-60(Quality Biological Inc.Gaithersburg,MD.)、又はmTeSR1、mTeSRプラス、又は40~80ng/mLのbFGFを補充し、任意選択的にSCF(15ng/mL)、若しくはFlt3リガンド(75ng/mL)を含有するNutriSTem(Biological Industries、Cromwell,CT)のような基礎培地が挙げられる(例えば、Xu et al.,(2005)Stem Cells 23(3):315を参照されたい)。これらの培地製剤は、他のシステムにおける速度の2~3倍で細胞増殖を支持するという利点を有する(例えば、WO03/020920を参照されたい)。一実施形態において、hES細胞などの未分化の多能性細胞を、bFGF及びTGFβを含む培地中で培養することができる。bFGFの非限定的な例の濃度は、約80ng/mlを含む。TGFβの非限定的な例の濃度は、約0.5ng/mlを含む。更に別の実施形態において、未分化多能性幹細胞は、mTeSkrm(Stem Cell Technologies、Vancouver,Canada)などの市販の完全培地中で維持することができる。
未分化多能性細胞は、フィーダー細胞、典型的には胚組織又は胎児組織に由来する線維芽細胞の層上で培養され得る(Thomson et al.(1998)Science 282:1145)。フィーダー細胞は、ヒト又はマウスの供給源に由来し得る。ヒトフィーダー細胞は、様々なヒト組織から単離され得るか、又はヒト胚性幹細胞の線維芽細胞への分化を介して誘導され得る(例えば、WO01/51616を参照されたい)。使用され得るヒトフィーダー細胞には、胎盤線維芽細胞(例えば、Genbacev et al.(2005)Fertil.Steril.83(5):1517を参照されたい)、卵管上皮細胞(例えば、Richards et al.(2002)Nat.Biotechnol.,20:933を参照されたい)、包皮線維芽細胞(例えば、Amit et al.(2003)Biol.Reprod.68:2150を参照されたい)、及び子宮内膜細胞(例えば、Lee et al.(2005)Biol.Reprod.72(1):42を参照されたい)が挙げられるが、これらに限定されない。
様々な固体表面を、未分化多能性細胞の培養に使用することができる。これらの固体表面には、6ウェル、24ウェル、96ウェル、又は144ウェルプレートなどの標準的な市販の組織培養フラスコ又は細胞培養プレートが含まれるが、これらに限定されない。他の固体表面には、マイクロキャリア及びディスクが含まれるが、これらに限定されない。未分化多能性細胞の増殖に好適な固体表面は、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、メリネックス、サーマノックス、又はそれらの組み合わせなどのガラス又はプラスチックを含むが、これらに限定されない、様々な物質から作製され得る。好適な表面は、例えば、1つ以上のアクリレートなどの1つ以上のポリマーを含むことができる。固体表面は、形状が三次元であり得る。三次元固体表面の非限定的な例は、例えば、米国特許公開第2005/0031598号に以前に記載されている。
未分化幹細胞はまた、増殖基質上のフィーダーフリー条件下で増殖させることができる。増殖基質は、Matrigel(登録商標)マトリックス(例えば、Matrigel(登録商標)、Matrigel(登録商標)GFR)、組換えラミニン、ラミニン-511組換え断片E8、又はビトロネクチンであり得る。本開示のある特定の実施形態において、増殖基質は、組換えヒトラミニン-521(Biolamina、Sweden、Corning Inc.、Corning、NYによって流通)である。他の実施形態において、基質は、例えば、Synthemax(登録商標)-II SC基質などの合成基質である。
未分化幹細胞は、コラゲナーゼを使用するなどの様々な方法、又は手動剥離などを使用して継代又は継代培養することができる。未分化幹細胞は、Accutase(登録商標)(Sigma Aldrich、MOによって流通)又は同様のトリプシナーゼを使用するなどの、単一の細胞懸濁液を生成する酵素的手段によって継代培養することができる。代替的に、未分化幹細胞は、PBS中の0.5mMのEDTAなどの非酵素的手段、又はReLeSR(Stem Cell Technologies、Vancouver、Canada)などを使用して継代培養することができる。
一実施形態において、複数の未分化幹細胞を、細胞が約3~約10日でコンフルエンスに到達することを可能にする播種密度で播種又は継代培養する。一実施形態において、播種密度は、増殖表面の約6.0×103個の細胞/cm2~約5.0×105個の細胞/cm2の範囲、例えば、約1.0×104個の細胞/cm2、例えば、約5.0×104個の細胞/cm2、例えば、約1.0×105個の細胞/cm2、又は例えば、約3.0×105個の細胞/cm2であり得る。別の実施形態において、播種密度は、増殖表面の約6.0×103個の細胞/cm2~約1.0×104個の細胞/cm2の範囲、例えば、増殖表面の約6.0×103個の細胞/cm2~約9.0×103個の細胞/cm2、例えば、約7.0×103個の細胞/cm2~約1.0×104個の細胞/cm2、例えば、約7.0×103個の細胞/cm2~約9.0×103個の細胞/cm2、又は例えば、約7.0×10の3個の細胞/cm2~約8.0×103個の細胞/cm2であり得る。更に別の実施形態において、播種密度は、増殖表面の約1.0×104個の細胞/cm2~約1.0×105個の細胞/cm2の範囲、例えば、増殖表面の約2.0×104個の細胞/cm2~約9.0×104個の細胞/cm2、例えば、約3.0×104個の細胞/cm2~約8.0×104個の細胞/cm2、例えば、約4.0×104個の細胞/cm2~約7.0×104個の細胞/cm2、又は例えば、約5.0×104個の細胞/cm2~約6.0×104個の細胞/cm2であり得る。一実施形態において、播種密度は、増殖表面の約1.0×105個の細胞/cm2~約5.0×105個の細胞/cm2の範囲、例えば、増殖表面の約1.0×105個の細胞/cm2~約4.5×105個の細胞/cm2、例えば、約1.5×105個の細胞/cm2~約4.0×105個の細胞/cm2、例えば、約2.0×105個の細胞/cm2~約3.5×105個の細胞/cm2、又は例えば、約2.5×10の5個の細胞/cm2~約3.0×105個の細胞/cm2であり得る。播種密度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
多様な好適な細胞培養技術及び継代培養技術のうちのいずれかを使用して、本開示の方法に従って幹細胞を培養することができる。例えば、培養培地は、細胞の継代培養の約2日後に開始して、毎日完全に交換することができる。一実施形態において、培養物が約90%のコロニーカバレッジに達すると、定量化のために単一の細胞懸濁液を達成するために、例えば、Accutase(登録商標)などの1つ以上の好適な試薬を使用して、細胞を解離し、その後の培養のために播種することができる。一実施形態において、未分化幹細胞は、次いで、細胞を好適な増殖基質(例えば、組換えヒトラミニン-521)上に播種する前に、細胞が、好適な期間、例えば、約3~10日でコンフルエンスに達することを可能にする播種密度で継代培養され得る。一実施形態において、未分化幹細胞を、コラゲナーゼIVを使用して継代培養し、組換えラミニン上で増殖させることができる。別の実施形態において、未分化幹細胞を、コラゲナーゼIVを使用して継代培養し、Matrigel(登録商標)上で増殖させることができる。一実施形態において、未分化幹細胞を、ReLeSR(商標)を使用して継代培養し、組換えヒトラミニン-521上で増殖させることができる。
未分化幹細胞を播種するために、播種密度は、増殖表面の約6.0×103個の細胞/cm2~約5.0×105個の細胞/cm2の範囲、例えば、約1.0×104個の細胞/cm2、例えば、約5.0×104個の細胞/cm2、例えば、約1.0×105個の細胞/cm2、又は例えば、約3.0×105個の細胞/cm2であり得る。別の実施形態において、播種密度は、増殖表面の約6.0×103個の細胞/cm2~約1.0×104個の細胞/cm2の範囲、例えば、増殖表面の約6.0×103個の細胞/cm2~約9.0×103個の細胞/cm2、例えば、約7.0×103個の細胞/cm2~約1.0×104個の細胞/cm2、例えば、約7.0×103個の細胞/cm2~約9.0×103個の細胞/cm2、又は例えば、約7.0×10の3個の細胞/cm2~約8.0×103個の細胞/cm2であり得る。更に別の実施形態において、播種密度は、増殖表面の約1.0×104個の細胞/cm2~約1.0×105個の細胞/cm2の範囲、例えば、増殖表面の約2.0×104個の細胞/cm2~約9.0×104個の細胞/cm2、例えば、約3.0×104個の細胞/cm2~約8.0×104個の細胞/cm2、例えば、約4.0×104個の細胞/cm2~約7.0×104個の細胞/cm2、又は例えば、約5.0×104個の細胞/cm2~約6.0×104個の細胞/cm2であり得る。一実施形態において、播種密度は、増殖表面の約1.0×105個の細胞/cm2~約5.0×105個の細胞/cm2の範囲、例えば、増殖表面の約1.0×105個の細胞/cm2~約4.5×105個の細胞/cm2、例えば、約1.5×105個の細胞/cm2~約4.0×105個の細胞/cm2、例えば、約2.0×105個の細胞/cm2~約3.5×105個の細胞/cm2、又は例えば、約2.5×10の5個の細胞/cm2~約3.0×105個の細胞/cm2であり得る。播種密度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
V.ヒト多能性幹細胞の背側神経外胚葉前駆細胞への分化、更には背側由来のグリア前駆細胞及び乏突起膠細胞前駆細胞への分化
本開示は、BMPシグナル伝達の小分子及びタンパク質モジュレーター並びにMAPK/ERKキナーゼの阻害剤の組み合わせを使用して、ヒト多能性幹細胞を、背側脊髄表現型を有する神経外胚葉、更にはグリア前駆細胞及び乏突起膠細胞前駆細胞に分化させるための方法を提供する。いかなる特定の理論にも拘束されることなく、本発明者らは、本開示の方法に従って得られたヒト背側神経外胚葉前駆細胞が、SHHシグナル伝達の活性化がない場合に、脊髄OPCに容易かつ効率的に分化され得ることを発見した。驚くべきことに、この初期の背側表現型は、インビボでの初期のOPC生成領域ではないにもかかわらず、分化プロセスの21日目までにグリア前駆細胞を生じさせ、分化プロセスの28日目までにOPCを生じさせる。本開示に従って生成された28日目のOPCは、正準OPCマーカーNG2及びPDGFRaを発現し、脊髄損傷を治療するために現在臨床試験中の代替方法を使用して生成されたOPCと(それらの全体的なマーカー発現プロファイルに関して)同等である。
本開示は、BMPシグナル伝達の小分子及びタンパク質モジュレーター並びにMAPK/ERKキナーゼの阻害剤の組み合わせを使用して、ヒト多能性幹細胞を、背側脊髄表現型を有する神経外胚葉、更にはグリア前駆細胞及び乏突起膠細胞前駆細胞に分化させるための方法を提供する。いかなる特定の理論にも拘束されることなく、本発明者らは、本開示の方法に従って得られたヒト背側神経外胚葉前駆細胞が、SHHシグナル伝達の活性化がない場合に、脊髄OPCに容易かつ効率的に分化され得ることを発見した。驚くべきことに、この初期の背側表現型は、インビボでの初期のOPC生成領域ではないにもかかわらず、分化プロセスの21日目までにグリア前駆細胞を生じさせ、分化プロセスの28日目までにOPCを生じさせる。本開示に従って生成された28日目のOPCは、正準OPCマーカーNG2及びPDGFRaを発現し、脊髄損傷を治療するために現在臨床試験中の代替方法を使用して生成されたOPCと(それらの全体的なマーカー発現プロファイルに関して)同等である。
一実施形態において、方法は、ヒト多能性幹細胞を、骨形態形成タンパク質(BMP)シグナル伝達の1つ以上の阻害剤と組み合わせた、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ/細胞外シグナル調節キナーゼ(MAPK/ERK)の1つ以上の阻害剤と接触させることを含む。ある特定の実施形態において、MAPK/ERK阻害剤は、小分子である。他の実施形態において、MAPK/ERK阻害剤は、MAPK/ERKキナーゼを脱リン酸化するホスファターゼなどのタンパク質である。ある特定の実施形態において、BMPシグナル伝達の阻害剤は、小分子である。他の実施形態において、BMPシグナル伝達の阻害剤は、タンパク質である。いくつかの実施形態において、BMPシグナル伝達の阻害剤の直接標的は、アクチビンA受容体I型(ACVR1)としても知られるALK2である。ある特定の実施形態において、MAPK/ERK及びBMPシグナル伝達阻害に続いて、細胞は尾側化剤であるレチノイン酸の存在下で培養され、それによって、背側脊髄表現型を有する神経外胚葉制限前駆細胞を得る。
ある特定の実施形態において、MAPK/ERKの阻害剤は、PD0325901、AZD6244、GSK1120212、PD184352、及びコビメチニブ、並びにそれらの誘導体からなる群から選択することができる。ある特定の実施形態において、BMPシグナル伝達の阻害剤は、ドルソモルフィン、DMH-1、K02288、ML347、LDN193189、及びノギンタンパク質からなる群から選択することができる。
一実施形態において、方法は、未分化状態に留まる未分化ヒト多能性幹細胞を得ることと、第1の期間、小分子PD0325901及びドルソモルフィン及びレチノイン酸の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を接着的に培養することと、その後、第2の期間、レチノイン酸の存在下及びSHHシグナル伝達活性化剤の不在下で細胞を接着的に培養し、それによって背側神経外胚葉細胞を得ることと、を含む。一実施形態において、第1の期間及び第2の期間は各々、約1日~約6日の範囲、例えば約1日、例えば約2日、例えば約3日、例えば約4日、例えば約5日、又は例えば約6日であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約100μMの範囲、例えば約2μM、例えば約3μM、例えば約4μM、例えば約5μM、例えば約6μM、例えば約7μM、例えば約8μM、例えば約9μM、例えば約10μM、例えば約11μM、例えば約12μM、例えば約13μM、例えば約14μM、例えば約15μM、例えば約20μM、例えば約30μM、例えば約40μM、例えば約50μM、又は例えば約60μM、70μM、80μM若しくは90μMの濃度で、PD0325901の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。別の実施形態において、方法は、約10μMの濃度で、PD0325901の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約100μMの範囲、例えば約2μM、例えば約3μM、例えば約4μM、例えば約5μM、例えば約6μM、例えば約7μM、例えば約8μM、例えば約9μM、例えば約10μM、例えば約11μM、例えば約12μM、例えば約13μM、例えば約14μM、例えば約15μM、例えば約20μM、例えば約30μM、例えば約40μM、例えば約50μM、又は例えば約60μM、70μM、80μM若しくは90μMの濃度で、AZD6244の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。別の実施形態において、方法は、約10μMの濃度で、AZD6244の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、PD0325901の約1μM~約100μMの範囲、例えば約2μM、例えば約3μM、例えば約4μM、例えば約5μM、例えば約6μM、例えば約7μM、例えば約8μM、例えば約9μM、例えば約10μM、例えば約11μM、例えば約12μM、例えば約13μM、例えば約14μM、例えば約15μM、例えば約20μM、例えば約30μM、例えば約40μM、例えば約50μM、又は例えば約60μM、70μM、80μM若しくは90μMの濃度で、GSK1120212の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。別の実施形態において、方法は、約10μMの濃度で、GSK1120212の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約100μMの範囲、例えば約2μM、例えば約3μM、例えば約4μM、例えば約5μM、例えば約6μM、例えば約7μM、例えば約8μM、例えば約9μM、例えば約10μM、例えば約11μM、例えば約12μM、例えば約13μM、例えば約14μM、例えば約15μM、例えば約20μM、例えば約30μM、例えば約40μM、例えば約50μM、又は例えば約60μM、70μM、80μM若しくは90μMの濃度で、PD184352の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。別の実施形態において、方法は、約10μMの濃度で、PD184352の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約100μMの範囲、例えば約2μM、例えば約3μM、例えば約4μM、例えば約5μM、例えば約6μM、例えば約7μM、例えば約8μM、例えば約9μM、例えば約10μM、例えば約11μM、例えば約12μM、例えば約13μM、例えば約14μM、例えば約15μM、例えば約20μM、例えば約30μM、例えば約40μM、例えば約50μM、又は例えば約60μM、70μM、80μM若しくは90μMの濃度で、コビメチニブの存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。別の実施形態において、方法は、約10μMの濃度で、コビメチニブの存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約0.2μM~約20μMの範囲、例えば約0.5μM、例えば約0.8μM、例えば約1μM、例えば約1.5μM、例えば約2μM、例えば約2.5μM、例えば約3μM、例えば約3.5μM、例えば約4μM、例えば約4.5μM、例えば約5μM、例えば約5.5μM、例えば約6μM、例えば約6.5μM、例えば約7μM、例えば約7.5μM、例えば約8μM、例えば約8.5μM、例えば約9μM、例えば約10μM、例えば約11μM、例えば約12μM、例えば約13μM、例えば約14μM、例えば約15μM、例えば約16μM、例えば約17μM、例えば約18μM、又は例えば約19μMの濃度で、ドルソモルフィンの存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。別の実施形態において、方法は、約0.2μM~約1μMの範囲、例えば約0.2μM~約0.9μM、例えば約0.3μM~約0.8μM、例えば約0.4μM~約0.7μM、又は例えば約0.5μM~約0.6μMの濃度で、ドルソモルフィンの存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。更に別の実施形態において、方法は、約1μM~約10μMの範囲、例えば約1μM~約9μM、例えば約2μM~約8μM、例えば約3μM~約7μM、又は例えば約4μM~約6μMの濃度で、ドルソモルフィンの存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。一実施形態において、方法は、約10μM~約20μMの範囲、例えば約10μM~約19μM、例えば約12μM~約18μM、例えば約13μM~約17μM、又は例えば約14μM~約16μMの濃度で、ドルソモルフィンの存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。一実施形態において、方法は、約2μMの濃度で、ドルソモルフィンの存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1nM~約20μMの範囲、例えば、約10nM、約50nM、約100nM、約150nM、約200nM、約500nM、約1μM、約5μM、約10μM、又は約15μMの濃度で、ALK2阻害剤の存在下で、未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約10μMの範囲の濃度で、DMH-1の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。一実施形態において、方法は、約2μMでDMH-1の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約10μMの範囲の濃度で、K02288の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。一実施形態において、方法は、約2μMでK02288の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約10μMの範囲の濃度で、ML347の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。一実施形態において、方法は、約2μMでML347の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
一実施形態において、方法は、約1μM~約10μMの範囲の濃度で、LDN193189の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。一実施形態において、方法は、約2μMでLDN193189の存在下で未分化ヒト多能性幹細胞を培養することを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
接着細胞培養に好適な任意の組織培養容器を、本開示に従って背側神経外胚葉前駆細胞を得るために使用することができる。好適な成長基質としては、例えば、組換えラミニン、ラミニン-511組換え断片E8又はMatrigel(登録商標)マトリックス(例えば、Matrigel(登録商標)、Matrigel(登録商標)GFR)、ドルソモルフィン、PD0325901、レチノイン酸(RA)、アスコルビン酸(AA)、組換えヒトEGF(rhEGF)、熱安定(組換えヒト塩基FGF(rhbFGF)、ROCK阻害剤、rhLN521又はPDGF-Aが挙げられる。
一実施形態において、本開示に従って得られた背側神経外胚葉前駆細胞は、細胞がグリア前駆細胞に成熟するまで、熱安定性rhbFGF及びEGFの存在下で、懸濁培養物中で凝集体として更に採取及び培養され得る。一実施形態において、更なる培養期間は、約5~15日間の範囲、例えば約5日間、約6日間、約7日間、約8日間、約9日間、約10日間、約11日間、約12日間、約13日間、約14日間、又は約15日間であり得る。一実施形態において、更なる培養期間は、約7日間である。
一実施形態において、接着培養された背側神経外胚葉前駆細胞は、酵素的手段によって採取され得る。酵素的手段としては、TrypLE(商標)Select(Thermo Fisher Scientific、Waltham,MA)、Accutase(登録商標)(Sigma Aldrich、MO)又は同様のトリプシナーゼが挙げられるが、これらに限定されない。代替的に、接着培養された背側神経外胚葉前駆細胞は、非酵素的手段を使用して採取され得る。非酵素的手段としては、PBS中の0.5mMのEDTA、又はReLeSR(商標)(Stem Cell Technologies、Vancouver,Canada)を使用するなどが挙げられるが、これらに限定されない。
懸濁培養に好適な任意の細胞培養容器又は反応器を、本開示で企図される非接着培養ステップに使用することができる。容器壁は、典型的には、培養された細胞の接着に対して不活性又は耐性である。動的懸濁液の場合、磁気的又は機械的に駆動される撹拌バー又はパドルのような撹拌機構、振動機構(典型的には外側によって容器に取り付けられる)、又は反転機構(すなわち、細胞上の重力方向を変化させるように容器を回転させるデバイス)などの、細胞が沈降するのを防ぐための手段もまた存在する。
プロセス開発のための懸濁培養に好適な容器には、市販のスピナー、スピナーフラスコ、ロッカーバッグ、又はシェーカーフラスコの通常の範囲が含まれる。商業生産に好適なバイオリアクターの例としては、VerticalWheel(商標)バイオリアクター(PBS Biotech、Camarillo,CA)が挙げられる。
動的懸濁液の前に凝集体を形成することもできる。例えば、細胞をAggreWell(商標)プレート上に配置して、均一な細胞凝集体を生成することができる。約3日後、細胞凝集体を動的懸濁液に移すことができる。
一実施形態において、本開示に従って得られたグリア前駆細胞は、細胞が乏突起膠細胞前駆細胞に成熟するまで、上皮成長因子(EGF)の存在下で採取され、プレートダウンされ、更なる期間にわたって接着培養され得る。ある特定の実施形態において、培養培地は、血小板由来成長因子AA(PDGF-AA)を更に含む。一実施形態において、更なる培養期間は、約7~14日間の範囲、例えば約7日間、約10日間、約12日間、又は約14日間であり得る。一実施形態において、更なる培養期間は、約14~25日間の範囲、例えば約15日間、約16日間、約17日間、約19日間、約20日間、約21日間、約22日間、約23日間、約24日間、又は約25日間である。培養期間は、エンドポイントを含む、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
VI.望ましくない細胞型
本開示に従って得られたOPC集団は、例えば、フローサイトメトリーによって、望ましくない細胞型と関連するマーカーの定量化によって測定される、低レベルの望ましくない細胞型を含有する。非限定的な例では、本開示に従って得られた35日目のOPCは、上皮細胞関連マーカーであるサイトケラチン7(CK7)、EpCAM、CD49f、及びCLDN6を発現する低レベルの細胞を含有し得る。別の非限定的な例では、本開示に従って得られた42日目のOPCは、マーカーTRA-1-60及びOCT4と関連するhESC残留物なしで、上皮細胞関連マーカーであるck7、EpCAM、CD49f、及びCLDN6を発現する低レベルの細胞を含有し得る。
本開示に従って得られたOPC集団は、例えば、フローサイトメトリーによって、望ましくない細胞型と関連するマーカーの定量化によって測定される、低レベルの望ましくない細胞型を含有する。非限定的な例では、本開示に従って得られた35日目のOPCは、上皮細胞関連マーカーであるサイトケラチン7(CK7)、EpCAM、CD49f、及びCLDN6を発現する低レベルの細胞を含有し得る。別の非限定的な例では、本開示に従って得られた42日目のOPCは、マーカーTRA-1-60及びOCT4と関連するhESC残留物なしで、上皮細胞関連マーカーであるck7、EpCAM、CD49f、及びCLDN6を発現する低レベルの細胞を含有し得る。
望ましくない細胞型と関連するマーカーは、約20%未満の望ましくない細胞型、例えば約19%未満、例えば約18%未満、例えば約17%未満、例えば約16%未満、例えば約15%未満、例えば約14%未満、例えば約13%未満、例えば約12%未満、例えば約11%未満、例えば約10%未満、例えば約9%未満、例えば約8%未満、例えば約7%未満、例えば約6%未満、例えば約5%未満、例えば約4%未満、例えば約3%未満、例えば約2%未満、例えば約1%未満、例えば約0.5%未満、例えば約0.1%未満、例えば約0.05%未満、又は例えば、約0.01%未満の望ましくない細胞型を含み得る。別の実施形態において、細胞集団は、約15%~約20%の望ましくない細胞型、例えば約19%~約20%、例えば約18%~約20%、例えば約17%~約20%、例えば約16%~約20%、例えば約15%~約19%、又は例えば約16%~約18%の望ましくない細胞型を含み得る。更に別の実施形態において、細胞集団は、約10%~約15%の望ましくない細胞型、例えば約14%~約15%、例えば約13%~約15%、例えば約12%~約15%、例えば約11%~約15%、又は例えば約12%~約14%の望ましくない細胞型を含み得る。一実施形態において、細胞集団は、約1%~約10%の望ましくない細胞型、例えば約2%~約10%、例えば約1%~約9%、例えば約2%~約8%、例えば約3%~約7%、又は約4%~約6%の望ましくない細胞型を含み得る。一実施形態において、細胞集団は、約0.1%~約1%の望ましくない細胞型、例えば約0.2%~約1%、例えば約0.1%~約0.9%、例えば約0.2%~約0.8%、例えば約0.3%~約0.7%、又は約0.4%~約0.6%の望ましくない細胞型を含み得る。一実施形態において、細胞集団は、約0.01%~約0.1%の望ましくない細胞型、例えば約0.02%~約0.1%、例えば約0.01%~約0.09%、例えば約0.02%~約0.08%、例えば約0.03%~約0.07%、又は約0.04%~約0.06%の望ましくない細胞型を含み得る。一実施形態において、低レベルの望ましくない細胞型は、約15%未満の望ましくない細胞型の存在を示すことができる。
一実施形態において、望ましくない細胞型は、ck7、CD49f、CLDN6、又はEpCAMから選択される1つ以上のマーカーを発現する細胞を含み得る。
VII.凍結保存
採取後、増殖したOPCの集団を、特定の治療用量(例えば、細胞数)で製剤化し、クリニックに輸送するために凍結保存することができる。すぐに投与可能な(RTA)OPC療法組成物は、次いで、更に処理することなく、解凍後に直接投与され得る。凍結保存に好適な培地の例としては、90%ヒト血清/10%DMSO、培地3 10%(CS10)、培地2 5%(CS5)及び培地1 2%(CS2)、幹細胞バンカー、PRIME XV(登録商標)FREEZIS、HYPOTHERMASOL(登録商標)、CSB、トレハロースなどが挙げられるが、これらに限定されない。
採取後、増殖したOPCの集団を、特定の治療用量(例えば、細胞数)で製剤化し、クリニックに輸送するために凍結保存することができる。すぐに投与可能な(RTA)OPC療法組成物は、次いで、更に処理することなく、解凍後に直接投与され得る。凍結保存に好適な培地の例としては、90%ヒト血清/10%DMSO、培地3 10%(CS10)、培地2 5%(CS5)及び培地1 2%(CS2)、幹細胞バンカー、PRIME XV(登録商標)FREEZIS、HYPOTHERMASOL(登録商標)、CSB、トレハロースなどが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、約0~約8時間凍結保存培地中に保存された、濾過後の細胞の生存パーセントは、少なくとも約75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。他の実施形態において、約0~約8時間凍結保存培地中に保存された、濾過後の細胞の回収パーセントは、少なくとも約75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。生存は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
更なる実施形態において、約0~約8時間中和培地中で保存され、続いて約0~約8時間凍結保存培地中で保存された、濾過後の細胞の生存パーセントは、少なくとも約75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。他の実施形態において、約0~約8時間中和培地中で保存され、続いて約0~約8時間凍結保存培地中で保存された、濾過後の細胞の回収パーセントは、少なくとも約70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。生存は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
更に他の実施形態において、凍結保存された組成物の解凍後、約0~約8時間中和培地中で保存され、続いて約0~約8時間凍結保存培地中で保存された、濾過後の細胞の生存パーセントは、少なくとも約75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。更に他の実施形態において、凍結保存された組成物の解凍後、約0~約8時間中和培地中で保存され、続いて約0~約8時間凍結保存培地中で保存された、濾過後の細胞の回収パーセントは、少なくとも約70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。生存は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
いくつかの実施形態において、凍結保存された組成物の解凍後、約0~約8時間中和培地中で保存され、続いて約0~約8時間凍結保存培地中で保存された、濾過後のOPCは、デコリンを分泌することができる。他の実施形態において、凍結保存された組成物の解凍後、約0~約8時間中和培地中で保存され、続いて約0~約8時間凍結保存培地中で保存された、濾過後のOPCは、増殖することができる。
いくつかの実施形態において、室温で約0~約8時間中和培地中に保存された、濾過後のOPCの生存パーセントは、少なくとも約70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。いくつかの実施形態において、室温で約0~約8時間凍結保存培地中に保存された、濾過後のOPCの生存パーセントは、少なくとも約70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。更なる実施形態において、室温で約0~約8時間中和溶液中に保存され、続いて室温で約0~約8時間凍結保存培地中に保存された、濾過後の細胞の生存パーセントは、少なくとも約75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。なお更なる実施形態において、室温で約0~約8時間中和溶液中に保存され、続いて室温で約0~約8時間凍結保存培地中に保存された、濾過後の細胞の回収パーセントは、少なくとも約75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、100%、105%、110%、115%、120%、125%、130%、140%、150%である。生存は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
解凍後の投与準備(RTA)用途に適した凍結保存培地中で製剤化されたOPCは、アデノシン、デキストラン-40、ラクトビオン酸、HEPES(N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-N’-(2-エタンスルホン酸))、水酸化ナトリウム、L-グルタチオン、塩化カリウム、重炭酸カリウム、リン酸カリウム、デキストロース、スクロース、マンニトール、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ジメチルスルホキシド(DMSO)、及び水に懸濁されたOPCを含み得る。この凍結保存培地の例は、商標名CRYOSTOR(登録商標)として市販されており、BioLife Solutions,Incによって製造されている。
DMSOは、凍結保存プロセス中に細胞を死滅させることができる氷結晶の形成を防止するための凍結保護剤として使用され得る。いくつかの実施形態において、凍結保存可能OPC療法組成物は、約0.1%~約2%のDMSO(v/v)を含む。いくつかの実施形態において、RTA OPC療法組成物は、約1%~約20%のDMSOを含む。いくつかの実施形態において、RTA OPC療法組成物は、約10%のDMSOを含む。いくつかの実施形態において、RTA OPC細胞療法組成物は、約5%のDMSOを含む。濃度は、列挙された範囲内の任意の値又は部分範囲であり得る。
いくつかの実施形態において、解凍後の投与準備(RTA)用途に適した凍結保存培地中に製剤化されたOPC療法は、DMSOを含有しない凍結保存培地中に懸濁されたOPCを含み得る。例えば、RTA OPC治療細胞組成物は、Trolox、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、c1-、H2P04-、HEPES、ラクトビオネート、スクロース、マンニトール、グルコース、デキストラン-40、アデノシン、DMSO(ジメチルスルホキシド、(CH3)2S0)又は任意の他の二極性非プロトン性溶媒を含まないグルタチオンに懸濁したOPCを含み得る。この凍結保存培地の例は、商品名HYPOTHERMOSOL(登録商標)又はHYPOTHERMOSOL(登録商標)-FRSとして市販されており、BioLife Solutions,Incによっても製造されている。他の実施形態において、解凍後の投与準備用途に適した凍結保存培地中に製剤化されたOPC組成物は、トレハロースに懸濁しているOPCを含み得る。
RTA OPC療法組成物は、任意選択で、OPC生着、統合、生存、有効性などを支持する追加の因子を含み得る。いくつかの実施形態において、RTA OPC療法組成物は、本明細書に記載のOPC調製物の機能の活性化剤を含む。
いくつかの実施形態において、RTA OPC療法組成物は、フリーラジカルの除去、pH緩衝、膨張/浸透圧支持、及びイオン濃度バランスの維持によって、凍結及び解凍プロセス中の分子細胞ストレスを低減する成分を含む培地中に製剤化され得る。
いくつかの実施形態において、解凍後の投与準備用途に適した凍結保存培地中に製剤化されたOPC療法は、1つ以上の免疫抑制性化合物を含み得る。ある特定の実施形態において、解凍後の投与準備用途に適した凍結保存培地中に製剤化されたOPC療法は、1つ以上の免疫抑制性化合物の持続放出のために製剤化された1つ以上の免疫抑制性化合物を含み得る。本明細書に記載される製剤とともに使用するための免疫抑制化合物は、以下のクラスの免疫抑制薬に属し得る。グルココルチコイド、細胞増殖抑制剤(例えば、アルキル化剤又は代謝拮抗剤)、抗体(ポリクローナル又はモノクローナル)、イムノフィリンに作用する薬物(例えば、シクロスポリン、タクロリムス、又はシロリムス)。追加の薬物としては、インターフェロン、オピオイド、TNF結合タンパク質、ミコフェノール酸、及び小さい生物学的作用物質が挙げられる。免疫抑制薬の例としては、間葉系幹細胞、抗リンパ球グロブリン(ALG)ポリクローナル抗体、抗胸腺細胞グロブリン(ATG)ポリクローナル抗体、アザチオプリン、BAS 1L1 X 1MABO(抗I L-2Ra受容体抗体)、シクロスポリン(シクロスポリンA)、DACLIZUMAB(登録商標)(抗I L-2Ra受容体抗体)、エベロリムス、ミコフェノール酸、RITUX1MABO(抗CD20抗体)、シロリムス、タクロリムス、Tacrolimus、及び又はミコフェノール酸モフェチルが挙げられる。
ここで概して本発明を説明してきたが、同じことは、例示として提供される以下の実施例を参照することによってより容易に理解され、指定されない限り、本開示の限定であることは意図されないであろう。本明細書に記載される例及び実施形態は、例示的な目的のためだけのものであり、そのための様々な修正又は変更が当業者に提案され、本出願の趣旨及び範囲並びに添付の特許請求の範囲内に含まれることが理解される。本明細書で引用される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、全ての目的のために、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
実施例1:OPC1の解凍及び注射(TAI)の医薬品(DP)製剤の確立
この実施例の目的は、新しい乏突起膠細胞前駆細胞(OPC1)の解凍及び注射(TAI)の医薬品製剤化の確立を実証することである。TAIのためのOPC1医薬品(DP)は、解凍され、臨床部位に直接適用されるように開発された。以前は、OPC1細胞の改善されたスケールアップ産生及び採取プロセスを開発するために、一連の研究が実施された。この実施例の焦点は、バイアル当たり300μlの細胞懸濁液の最終体積を有する1ml当たり100×106個の生細胞の臨床用量を生成するための凍結保存培地としてCryoStor 10(CS10)を使用してTAI DP製剤、及びOPC1 TAIバイアルを解凍するための方法を確立することである。
この実施例の目的は、新しい乏突起膠細胞前駆細胞(OPC1)の解凍及び注射(TAI)の医薬品製剤化の確立を実証することである。TAIのためのOPC1医薬品(DP)は、解凍され、臨床部位に直接適用されるように開発された。以前は、OPC1細胞の改善されたスケールアップ産生及び採取プロセスを開発するために、一連の研究が実施された。この実施例の焦点は、バイアル当たり300μlの細胞懸濁液の最終体積を有する1ml当たり100×106個の生細胞の臨床用量を生成するための凍結保存培地としてCryoStor 10(CS10)を使用してTAI DP製剤、及びOPC1 TAIバイアルを解凍するための方法を確立することである。
以下の態様は、この実施例で具体的に確立されている。1つのバイアル当たり300μlの細胞懸濁液の最終体積での、CS10における1ml当たり100×106個の生細胞としてのOPC1 TAI製剤の確立、300μlを含有するOPC1 TAIバイアルの解凍手順の確立、LN521増殖細胞から得られたOPC1 TAIと、iMatrix511-E8増殖細胞との比較性の評価、最適な細胞解離酵素中和溶液の評価、及び全ての受け入れ基準を満たすOPC1 TAIを生成するための最適化されたスケールアップOPC分化プロセスの能力の裏付。
以下の略語及び定義が、この実施例で使用される。CF-Cell Factory)細胞培養容器)。CS10-CryoStor 10(細胞凍結保存剤)。DMEM/F12-細胞培養培地。DP-医薬品。DS-原薬。GF-成長因子。HSA-ヒト血清アルブミン。ICB-中間細胞バンク。iMatrix511-E8-断片化ラミニン-511コーティングマトリックス。LN521-ラミニン-521コーティングマトリックス。Min.-分。HSAを伴うNUTS(-)-ヒト血清アルブミンを含有するNutriStem(細胞培養培地)。OPC1 TAI-OPC1(登録商標)「解凍及び注射」製剤。RT-室温。Sec.-秒。TS-TrypLE Select(細胞解離酵素)。
以下の表1及び2は、この実施例で使用される材料及び機器を列挙している。
図1は、OPC1 TAIの採取及び凍結保存のための実験手順の概要を示す。示されるように、OPC1細胞は、28~35日目又は35~42日目まで培養される。次に、TSを使用してOPC1細胞を採取し、続いて、細胞解離酵素の中和、70umのセルストレーナーによる濾過、並びに遠心分離及び細胞再懸濁をCS10において行う。OPC1 TAI製剤は、CS10において1mL当たり100×106個の生細胞で濃縮され、0.5mLバイアル中、300uL当たり30×106個の生細胞の濃度で保存される。最後に、OPC1 TAI凍結保存を行い、最終的に、OPC1 TAIバイアルを解凍する。
以下の表3は、いくつかのTAI実験についての詳細及び目的を列挙する。
上記の表3では、2層CFがOPC1の増殖を支持しないことが判明したため、実験TAI番号9及びTAI番号10は含まれていない。
OPC1培養(段階II)
OPC1細胞をCF(iMatrix511-E8で直接コーティングしたか、又はLN521でプレコーティングしたかのいずれか)で7日間培養した。最終DPの体積及び細胞濃度の初期認定は、LN521でコーティングされた容器内でmTeSR1(TAI番号3及び番号4)又はmTeSR Plus培地(TAI番号5-13)を使用して培養したH1細胞に由来するOPC1細胞を使用して実行し、培養培地としてGPM(+)を用いて分化した。TAI番号11及びTAI番号12は後に、LN521でコーティングされたフラスコではなくiMatrix511-E8を補充した播種培地を使用して直接コーティング法を適用したときに培養した細胞からDP製剤を確立した。
OPC1細胞をCF(iMatrix511-E8で直接コーティングしたか、又はLN521でプレコーティングしたかのいずれか)で7日間培養した。最終DPの体積及び細胞濃度の初期認定は、LN521でコーティングされた容器内でmTeSR1(TAI番号3及び番号4)又はmTeSR Plus培地(TAI番号5-13)を使用して培養したH1細胞に由来するOPC1細胞を使用して実行し、培養培地としてGPM(+)を用いて分化した。TAI番号11及びTAI番号12は後に、LN521でコーティングされたフラスコではなくiMatrix511-E8を補充した播種培地を使用して直接コーティング法を適用したときに培養した細胞からDP製剤を確立した。
OPCの採取
TSを使用して、細胞を35日目又は42日目に採取した。3つの細胞解離酵素(TS)中和溶液を試験して(TAI番号6及び番号12)、TAI細胞品質属性に対するそれらの効果を評価し、原材料のGMPグレードをアップグレードした。OPC培養のために最初に確立された溶液であるGPM+(GFを伴わない)、現状のまま、又は1%HSAを補充したDMEM/F12、及びHSAを伴うNUT(-)。選択された細胞解離酵素(TS)中和溶液であるHSAを伴うNUT(-)を、研究TAI番号13及びDEVOPC_試験番号25に適用した。
TSを使用して、細胞を35日目又は42日目に採取した。3つの細胞解離酵素(TS)中和溶液を試験して(TAI番号6及び番号12)、TAI細胞品質属性に対するそれらの効果を評価し、原材料のGMPグレードをアップグレードした。OPC培養のために最初に確立された溶液であるGPM+(GFを伴わない)、現状のまま、又は1%HSAを補充したDMEM/F12、及びHSAを伴うNUT(-)。選択された細胞解離酵素(TS)中和溶液であるHSAを伴うNUT(-)を、研究TAI番号13及びDEVOPC_試験番号25に適用した。
OPC1 DSの濾過及び遠心分離
OPC1 TAIは、単一細胞懸濁液として投与されることが意図される。単一細胞DSを得るには、細胞採取から得られたDSを70μmの細胞ストレーナーを介して通過させる必要があった。濾過後、細胞懸濁液を遠心分離し(上清は廃棄した)、DPの最終製剤まで直ちに継続した。
OPC1 TAIは、単一細胞懸濁液として投与されることが意図される。単一細胞DSを得るには、細胞採取から得られたDSを70μmの細胞ストレーナーを介して通過させる必要があった。濾過後、細胞懸濁液を遠心分離し(上清は廃棄した)、DPの最終製剤まで直ちに継続した。
OPC1 TAI DP製剤
DS遠心分離後に得られた細胞ペレットを、100×106個の生細胞/mlの最終DP細胞濃度を生成するためにCS10中に再懸濁した。
DS遠心分離後に得られた細胞ペレットを、100×106個の生細胞/mlの最終DP細胞濃度を生成するためにCS10中に再懸濁した。
バイアルへのDP分注
最終製剤後のDPを、直ちにバイアルに分注し、自動ディスペンサー及びキャッパー/デキャッパーを使用して、バイアル当たり300μl当たり30×106個の生細胞を次いで凍結保存し続ける。
最終製剤後のDPを、直ちにバイアルに分注し、自動ディスペンサー及びキャッパー/デキャッパーを使用して、バイアル当たり300μl当たり30×106個の生細胞を次いで凍結保存し続ける。
OPC1 TAIバイアルの解凍
細胞分析のためのこの研究の過程中に生成されたTAIバイアルを解凍する必要性は、37℃の水浴を使用する標準的な解凍方法と比較して、バイアルを収容するためのカスタマイズされた加熱ブロックを備えたMD-Mini乾燥浴を使用した乾燥浴ベースの解凍方法を評価する比較可能性試験を実施することを義務付けた。
細胞分析のためのこの研究の過程中に生成されたTAIバイアルを解凍する必要性は、37℃の水浴を使用する標準的な解凍方法と比較して、バイアルを収容するためのカスタマイズされた加熱ブロックを備えたMD-Mini乾燥浴を使用した乾燥浴ベースの解凍方法を評価する比較可能性試験を実施することを義務付けた。
QCアッセイ
解凍したTAIバイアルを、35日目又は42日目に、バイオマーカーの発現についてアッセイした。解凍した細胞を、デコリン分泌についてアッセイした。
解凍したTAIバイアルを、35日目又は42日目に、バイオマーカーの発現についてアッセイした。解凍した細胞を、デコリン分泌についてアッセイした。
受け入れ基準
純度マーカー(PDGFRα)>95.00%。不純物マーカー(Claudin 6、EpCAM、CK7)<2.00%。デコリン分泌(42日目の細胞)≧15ng/ml。形態:小さく小型の細胞、細長い紡錘状の形態の不在。
純度マーカー(PDGFRα)>95.00%。不純物マーカー(Claudin 6、EpCAM、CK7)<2.00%。デコリン分泌(42日目の細胞)≧15ng/ml。形態:小さく小型の細胞、細長い紡錘状の形態の不在。
回収計算
回収パーセンテージは、100×106個の生細胞/mlの目標最終DP濃度に基づいて計算した。
回収パーセンテージは、100×106個の生細胞/mlの目標最終DP濃度に基づいて計算した。
結果
OPC1 TAIバイアルについての解凍方法を確立する。OPC1 TAIは、解凍され、臨床部位で直接適用されるように開発されたため、凍結保存され、気相LN2で保存されるバイアルを解凍するための堅牢で、運搬可能で、簡単な方法を確立する必要があった。これは、37℃の水浴を使用する一般的な解凍方法と比較して、バイアルを収容するためのカスタマイズされた加熱ブロックを備えたMD-Mini乾燥浴を使用した乾燥浴ベースの解凍方法を評価する比較可能性試験を実施することを義務付けた。臨床バイアルの実際の体積をシミュレートするために、300μlのCS10を充填した0.5mlの凍結バイアルを使用する予備研究は、MD-Mini乾燥浴における最適な解凍持続時間を2分、及び37℃の水浴では1分25秒として確立した。加えて、解凍した細胞をGPM+中で2分間インキュベートした後、NC-200セルカウンターを使用して回収%及び生存%についてアッセイすることを確立した(TAI番号3/4)。その後、全てのTAIバイアルを、R&D及びQC分析の両方のために、前述の方法のうちの1つで解凍した。
OPC1 TAIバイアルについての解凍方法を確立する。OPC1 TAIは、解凍され、臨床部位で直接適用されるように開発されたため、凍結保存され、気相LN2で保存されるバイアルを解凍するための堅牢で、運搬可能で、簡単な方法を確立する必要があった。これは、37℃の水浴を使用する一般的な解凍方法と比較して、バイアルを収容するためのカスタマイズされた加熱ブロックを備えたMD-Mini乾燥浴を使用した乾燥浴ベースの解凍方法を評価する比較可能性試験を実施することを義務付けた。臨床バイアルの実際の体積をシミュレートするために、300μlのCS10を充填した0.5mlの凍結バイアルを使用する予備研究は、MD-Mini乾燥浴における最適な解凍持続時間を2分、及び37℃の水浴では1分25秒として確立した。加えて、解凍した細胞をGPM+中で2分間インキュベートした後、NC-200セルカウンターを使用して回収%及び生存%についてアッセイすることを確立した(TAI番号3/4)。その後、全てのTAIバイアルを、R&D及びQC分析の両方のために、前述の方法のうちの1つで解凍した。
OPC1 TAI DP細胞濃度及び体積の確立
OPC1 TAI DPを、1つのバイアル当たり合計30×106個の生細胞のために、100×106個の生細胞/mlの濃度を有する300μlのCS10細胞懸濁液として確立した。以下の表4は、関連する研究のTAIバイアルの解凍後の回収%及び生存%の値を要約する。
OPC1 TAI DPを、1つのバイアル当たり合計30×106個の生細胞のために、100×106個の生細胞/mlの濃度を有する300μlのCS10細胞懸濁液として確立した。以下の表4は、関連する研究のTAIバイアルの解凍後の回収%及び生存%の値を要約する。
GPM(+)で中和されたDSから得られた解凍されたDP TAI細胞の生存%範囲は、全ての試験で88%~98%であり、これらの試験での回収%範囲は90%~117%であった(表6)。この比較的広い範囲の回収%は、所望の濃度の最終DP製剤を生成するためにこれらの試験の各々で使用した非常に少ない作業体積のDP(通常は数百μl)と組み合わせて高細胞濃度で処理した場合の累積誤差に起因する。TAI番号7は、LN521でコーティングされたフラスコから35日目に採取した細胞が、生存%及び回収%に関して42日目のTAIバイアルと同じくらい良好なTAIバイアルを生成することを示した。しかしながら、わずかに低いPDGFRαマーカー発現値(表6)は、LN521でコーティングされた1層CFから採取した細胞を用いて、これらの結果がTAI番号13で裏付けられることを必要とした。実際に、TAI番号13の結果は全ての受け入れ基準を満たした。LN521でコーティングされたフラスコ由来の細胞から35日目にTAI DPを生成する能力を実証して、TAI番号11、TAI番号12及びDEVOPC-試験番号25が、iMatrix511-E8補充培地を使用したときにTAI DPを生成する実現可能性を実証し、LN521でコーティングされたフラスコ由来のDP細胞と同じくらい良好な回収%及び生存%の結果を示した。TAI番号6及びTAI番号12は、酵素中和溶液を、DMEM/F12(TAI番号6のまま又はTAI番号12に1%HSAを補充した)、又はHSAを伴うNUT(-)のいずれかに置き換える実現可能性を評価することを目的とした。
結果は、GPM(+)及びHSAを伴うNUT(-)の両方が、非常に類似した生存%及び回収%の結果を与えたことを示す。マーカー発現分析はまた、HSAを伴うNUT(-)が、現在確立されているGPM(+)酵素中和溶液に匹敵し、全ての関連マーカーが現在の受け入れ基準を満たすことを示した(表6)。更に、酵素中和溶液が細胞の解凍後の生存%を約8%減少させるが、回収%に大きく影響しないため、DMEM/F12(TAI番号6及びTAI番号12のB群で、そのまま又は1%HSAを補充した)を使用することは明らかである。TS中和溶液としてHSAを伴うNUT(-)も適用されたDEVOPC-試験番号25は、このデータを更に裏付けた。
以下の表5及び6は、マーカー発現及びデコリン分泌分析結果を示す。
(表5)マーカー発現分析結果
注記:試験TAI番号12及びTAI番号13におけるGFAP、CK7及びベータチューブリンIIIマーカー発現値は、本明細書以下に詳述するように、比較的少数のFACS事象から導出された。
1少ない生細胞数(>2000、<5000);
2少ない生細胞数(>1000、<2000);
3少ない生細胞数(>400、<1000)
4G群:60μmフィルターキットを使用して濾過し、CryoMed又はCoolCellのいずれかで凍結保存した細胞。
注記:試験TAI番号12及びTAI番号13におけるGFAP、CK7及びベータチューブリンIIIマーカー発現値は、本明細書以下に詳述するように、比較的少数のFACS事象から導出された。
1少ない生細胞数(>2000、<5000);
2少ない生細胞数(>1000、<2000);
3少ない生細胞数(>400、<1000)
4G群:60μmフィルターキットを使用して濾過し、CryoMed又はCoolCellのいずれかで凍結保存した細胞。
不純物マーカーを含むマーカー発現値は、TAI番号7でのPDGFRα発現が95.00%をわずかに下回ったことを除いて、全ての試験でそれらのそれぞれの受け入れ基準を満たした(表5)。これらの結果は、元のRD実行と相関し、したがって、このわずかな減少は、OPC1 TAI凍結保存方法に起因するものではない。
NG2発現は試験間で異なるように見えたが、その発現は採取手順によって非常に影響されることが決定されているため、NG2陽性細胞の減少は必ずしもOPC同一性の潜在的な喪失を示すものではなく、特にNG2発現が一晩の培養期間の後に完全に回復することが確立され、GMPバッチは、一晩の培養期間の後にNG2発現についてアッセイされる。
全ての試験及び条件におけるデコリン分泌は、受け入れ基準を満たしている(>20.00ng/ml、表8)。TAI番号6のデコリン分泌値は、他の試験と比較して3つの条件全てにおいて比較的低く、これは、TAI番号6と同一の試験条件を適用したTAI番号12から更に明らかなように、試験条件の直接的な結果ではなく、細胞源に起因し得ると仮定することにつながることに留意されたい。
考察
最適化されたOPC分化プロセス段階IIで生成されたOPC TAI DPの最終製剤を確立することは、TAIバイアルを解凍するための方法と同時に、この研究の焦点であった。
最適化されたOPC分化プロセス段階IIで生成されたOPC TAI DPの最終製剤を確立することは、TAIバイアルを解凍するための方法と同時に、この研究の焦点であった。
OPC DPを臨床試験に関与させるには、OPC1 TAI DPを製剤化しながら、その標的生細胞濃度を100×106個の細胞/mlに維持する必要があり、これにより、100μlの10×106個の細胞の臨床用量が可能になる。したがって、各臨床バイアルは、300μlのCS10細胞懸濁液中に30×106個の生細胞を含有する。
臨床研究を実施するためのOPC1 TAIバイアルを解凍するための堅牢で簡単な方法は、この研究の過程中にOPC1 TAI細胞の更なる分析を可能にするための前提条件であった。したがって、37℃の水浴を使用する標準的な解凍方法を、MD-Miniデバイスを使用する37℃の乾燥浴と比較した。
300μlのCS10を充填した0.5mlのNUNCバイアルを用いて臨床TAIバイアルをシミュレートし、MD-Mini乾燥浴を使用した解凍を2分の手順として確立し、これは、37℃の水浴での1分25秒の解凍手順に相当することが示された(解凍時間の終了時に氷の薄片が見えるバイアルを用いて)。その後、この研究における全てのTAIバイアルをMD-mini乾燥浴において解凍した。加えて、NC-200分析に必要な希釈液中の解凍細胞のインキュベーション時間は、GPM(+)中のRTで2分として確立した。
OPC TAI DPの初期認定は、OPC分化プロセス段階II(試験TAI番号3及びTAI番号4、表3)に従って、OPC分化プロセス段階IにおいてmTeSR1を有するLN521でコーティングされた容器及び培養培地としてGPM(+)を使用して分化及び培養した細胞を用いて確立した。これらは、新たに最適化されたOPC分化プロセス段階IIにおいて、マーカー発現及び有効性(デコリン分泌)を含む、全ての受け入れ基準を満たすTAI細胞を生成することの実現可能性を証明し、したがって、更なるプロセスのスケールアップへの道を開いた。
OPC1 TAI DP品質属性を維持するだけでなく、非臨床グレード及び動物由来の培地成分(B27及びT3補充)を採取日に除去することを可能にする細胞解離酵素中和溶液を使用することの実現可能性を実証することが、TAI番号6及びTAI番号12の目的であった(表3)。3つの溶液の種類を比較すると、HSAを伴うNUT(-)を使用することは、細胞解離酵素を中和するための標準的なGPM(+)と同じくらい良好であり、細胞品質属性は、全ての受け入れ基準(表4及び5)並びにその目的のためにGPM(+)を使用するときに得られるものと同じくらい良好な生存%及び回収%の結果を満たすことが示された(表4)。
14日目のICB培養に由来し、42日目に採取したOPC細胞から生成されたOPC1 TAI DPを製造することの実現可能性を評価することが、TAI番号11の目的であった。結果は、細胞品質属性が、42日目に採取した進行中の培養物から得られた細胞のものと同等であることを示した(表4及び5)。
35日目に採取した細胞を使用して製剤化したTAI DPを評価し、それらの品質属性を、42日目に採取した細胞を用いて製剤化したOPC1 TAI DPの品質属性と比較するための試験も実施した。TAI番号7及びTAI番号13の結果は、(TAI番号7は、その起源培養物と比較してわずかに低いPDGFRαマーカー発現を示したが)これらの細胞が全ての受け入れ基準を満たすことを示した。更に、TAI番号13において生成された35日目のTAI DPは、35日目にCell Factory容器から得られた細胞の品質を裏付けるだけでなく、採取中に細胞解離酵素中和溶液としてNUT(-)HSAを使用することの利点も裏付けた。
最後に、この試験は、60μmのフィルターキットを使用した最適化されたスケールアップされた濾過手順、及びCryoMedを使用したOPC1 TAI DP凍結保存プロセスの両方と一緒にiMatrix511-E8を使用した直接コーティング法を適用したCFにおける細胞増殖プロセスを包含したため、試験DEVOPC_試験番号25は、全体的に完全なプロセスとしてスケールアップされたOPC分化プロセス段階IIの堅牢性及び再現性を実証した。CryoMedにおいて凍結保存された60μmの濾過された細胞から生成されたOPC1 TAIのマーカー発現及びデコリン分泌値の両方が受け入れ基準を満たした。
全体として、この研究で提示されたデータは、1mlのCS10当たり100×106個の生細胞の細胞懸濁液としてのOPC1 TAI DPを、0.5mlのNUNCバイアル当たり300μlの最終体積で支持し、確立する。更に、この研究は、iMatrix511-E8補充培地を使用して直接コーティングされた1層CFにおいて培養し、TS及びTS中和剤としてHSAを伴うNUT(-)を用いて35日目又は42日目のいずれかに採取し、60μmのフィルターキットを介して濾過した後、CryoMedで凍結保存した細胞からOPC1 TAI DPを生成するOPCのスケールアップされた製造プロセスの能力を裏付ける。この最適化されたスケールアップされた製造プロセスで得られた細胞は、OPC1受け入れ基準を満たし、OPC1 TAIの機能的生物学的活性を実証した。
OPC TAIは、CS10中の100×106個の生細胞/mlの懸濁液;0.5mlのバイアル中の300μl当たり30×106個の生細胞を含有するTAIバイアルとして確立する。OPC TAIバイアルを37℃のMD-Mini乾燥浴中で2分間解凍することは、37℃の水浴中で解凍するのと同じくらい良好かつ堅牢である。iMatrix511-E8補充培地を使用して直接コーティングされた1層CFにおいて培養された細胞から生成されたOPC1 TAI DPは、LN521でプレコーティングされた容器において培養された細胞から得られたOPC1 TAI DPと同じくらい良好である。TAI DPを生成するために、OPC分化プロセス段階IIの35日目に細胞を採取することは、前述のプロセス条件下で実行可能である。細胞解離酵素中和溶液としてのHSAを伴うNUT(-)は、35日目又は42日目のいずれかに採取した細胞からOPC1 TAI DPを生成するためのGPM(+)と同じくらい良好である。14日目のICBは、進行中の細胞培養物から得られたDPと同等の品質属性を示すOPC1 TAI DPを生成することが示されている。60μmのフィルターキットを使用して最適化されたスケールアップされた製造プロセスで製造され、CryoMedにおいて凍結保存されたOPC1 TAI DPは、全ての受け入れ基準を満たし、機能的な生物学的活性を示す。
実施例2:亜急性脊髄損傷(SCI)の治療のための1回投与のためのOPC1
この実施例の目的は、OPC1(LTCOPC1とも称される)CMCプログラムの開発中に生成された科学データを提示することである。提供された情報には、改善された製造プロセスのR&D実行に基づく予備的比較可能性結果、GPORとLCT R&D製造材料との比較可能性、新しい提案された有効性アッセイの導入、GPORインビボデータに基づくOPC1安全性ステータスのレビュー、及び改善された分析方法を利用したGPORロットの再分析に関するLCTOPC1についての開発計画が含まれる。
この実施例の目的は、OPC1(LTCOPC1とも称される)CMCプログラムの開発中に生成された科学データを提示することである。提供された情報には、改善された製造プロセスのR&D実行に基づく予備的比較可能性結果、GPORとLCT R&D製造材料との比較可能性、新しい提案された有効性アッセイの導入、GPORインビボデータに基づくOPC1安全性ステータスのレビュー、及び改善された分析方法を利用したGPORロットの再分析に関するLCTOPC1についての開発計画が含まれる。
GRNOPC1及びAST-OPC1と以前に称されたLCTOPC1(OPC1)は、亜急性脊髄損傷(SCI)の治療のために1回投与することを目的としたH1 hESC系統に由来する乏突起膠細胞前駆細胞集団である。OPC1は、神経栄養因子を産生し、脊髄実質内を移動し、血管形成を刺激し、剥脱された軸索の再ミエリン化を誘導することが臨床前研究で示されており、これらの全ては、乏突起膠細胞前駆体の必須機能であり、軸索の生存、再成長及び機能にとって重要である。
LCTOPC1の臨床評価は、2010年に開始された。最初の臨床試験は、低用量の2×106個のOPC1細胞を、亜急性の神経学的に完全な胸部脊髄T3-T11損傷を有する対象の病変部位に注射した第1相安全性研究(NCT01217008)であった。計画された8人のうち合計5人の対象が、2010年10月から2011年11月までの最初の第1相CP35A007安全性研究の一部としてOPC1を投与された。この試験への登録は、2011年11月に中止された。
2014年に、亜急性感覚運動完全(米国脊髄損傷協会障害スケールA(アジア障害スケールA))、C5からC7の頸髄損傷の単一神経学的レベル(SNL)を有する対象におけるOPC1の用量漸増の第1/2a相試験が開始され(NCT02302157)、その後、上肢運動スコア(UEMS)≧1の場合、C4神経学的レベルの損傷(NLI)を有する患者に研究を拡張し、脊髄損傷後14~30日から21~42日に投与ウィンドウを変更した。5つのコホートにわたる合計25人の対象を研究に登録し、専用の外科的処置中に、注射器位置決めデバイスを使用して脊髄損傷部位内に実質内注射によって送達されたOPC1細胞の単回投与を受けた。研究への登録は2017年12月に完了した。
2018年11月に、無作為化、対照、単盲検第2相研究がFDAに提案され、その機関は、提案された第2相臨床研究においてOPC1医薬品ロットM26D1Aを使用することに異議を唱えなかった。
簡潔に述べると、新しいマスターセルバンク(MCB)の起源は、H1バンクロット番号MCBH101である。MCBH101は、2009年にH1オリジナルセルバンク(OCB)から直接的にGeron Corporation(Geron;Foster City、CA)によって製造された。新しいMCBは、H1バンク-ロット番号MCBH101から直接的に生じた。これは、明確に定義された原材料、新しい培養システム、及び採取手順を使用して、フィーダーフリー条件で製造され、hESCでカスタマイズされた凍結保存プロセスによって凍結保存された。加えて、H1 hESC多能性を評価するための方法を最適化した。新しいWCBは、新しいMCBに由来し、hESC特性を維持しながら4回の継代にわたって組織培養で増殖され、次いで凍結保存された。LCTOPC1製造のための出発材料は、WCBによって提供される。新しいマスター及びワーキングセルバンクは、事前に定義された放出基準に従って放出され、承認された研究プロトコル、一般的に広まっている業界標準(ICH Q5A(R1)、Q5D)、並びに現在の製造慣行(「規制」)及び随時改正されるような、実施される研究に適用可能な法律に従って、承認された試験室を使用して不定の薬剤について試験された。
OPC1は、2008年から2011年の間に製造された、Geronによって生成されたOPC1臨床ロットを使用した第1相及び第1/2a相脊髄損傷臨床研究において研究された治験薬である。Geronの製造プロセス(GPOR)は、最初は2000年代初頭に開発された。当時、明確に定義された細胞療法グレードの試薬及び材料は、広く利用可能ではなかった。このように、GPOR製造プロセスの段階1には、Matrigel(商標)上でのH1胚細胞の増殖、動物由来の細胞外マトリックス(ECM)、コラゲナーゼ、及びH1胚幹細胞の採取、継代、及び増殖のための培養皿表面の手動剥離が含まれた。
更に、GPOR製造プロセスは、自然発生的な分化に対する強い感受性を有する胚様体(0日目~26日目、図2)の形態で、多能性H1細胞から直接始まる細胞凝集体において生じた分化プロセスに基づいていた。27日目から、乏突起膠細胞前駆体の増殖及び成熟のために、Matrigel(商標)でコーティングされた接着表面上で分化を完了した。したがって、GPOR製造プロセスは、低収率を有し、純度/不純物/非標的細胞集団マーカーによって定義される主要な品質属性は、限定的な再現性を示した。加えて、最終凍結保存製品は、投与前の解凍、洗浄、及び製剤調製時に必要であった。
本開示による改善された製造プロセスの開発は、可能であれば(図3に詳述されるように)細胞療法グレードの材料を使用して分化経路を阻害又は指示するために、成長因子及び小分子の特定の配列によって誘導された、OPCに対するH1のより制御された指向性分化である。更に、新しいプロセスは、H1細胞の神経外胚葉への単層指向性分化の14日後に、自然発生的な異常分化を起こしやすい多能性細胞状態から直接26日から、Geronによって使用される長期間の凝集相を7日間に短縮し、凝集相における自然発生的な分化の可能性を低減する。GPOR対LCTOPC1の分化プロセスを図2にまとめる。改善された分化プロセスの誘導及び阻害因子のシグナル伝達配列についての生物学的根拠は、図4に記載されている。加えて、図4に詳述されるように、新しいプロセス内対照(IPC)が追加されて、分化プロセスをより良くモニタリングし、特徴付けた。
最後に、製品を、本明細書で「解凍及び注射(TAI)」と称される、注射準備ができたOPC1製剤として凍結保存する。OPC1細胞(元のGPOR及び修飾されたプロセスの両方)を製造するために使用される材料を、以下の表7にまとめる。
段階I-H1増殖
多能性H1細胞を解凍し、mTeSRプラス培地中のラミニンでコーティングされた容器上で12~15日間培養する。非酵素試薬ReLeSRを使用して、細胞を継代及び増殖させる。増殖中に、細胞を形態学的に評価し、3回の継代の終わりに(分化プロセスの開始前に)、hESC多能性をフローサイトメトリーベースの方法によって評価する。
多能性H1細胞を解凍し、mTeSRプラス培地中のラミニンでコーティングされた容器上で12~15日間培養する。非酵素試薬ReLeSRを使用して、細胞を継代及び増殖させる。増殖中に、細胞を形態学的に評価し、3回の継代の終わりに(分化プロセスの開始前に)、hESC多能性をフローサイトメトリーベースの方法によって評価する。
段階II-OPC1へのH1分化
分化の0日目からプロセスの終わりまで、細胞を、B27及びT3を補充したDMEM/F-12であるグリア前駆体培地(GPM)中で培養する。
分化の0日目からプロセスの終わりまで、細胞を、B27及びT3を補充したDMEM/F-12であるグリア前駆体培地(GPM)中で培養する。
0~7日目-0日目に、H1培養物がラクタート濃度及び細胞形態によって定義される必要な基準に達したとき、分化プロセスは、ラミニンでコーティングされた容器上で培養された増殖多能性hESCについての培地を以下のように変更することによって開始される。0~3日目に、分化プロセスを神経外胚葉経路に向けるために、GPM培地にレチノイン酸(RA)、ドルソモルフィン及びPD0325901を補充する(Kudoh,Wilson et al.2002)。ドルソモルフィンは、骨形態形成タンパク質(BMP)シグナル伝達(SMAD経路)を阻害するので、中胚葉及びトロホブラスト分化を阻害する(Li and Parast 2014)。PD0325901は、MEK1及びMEK2における下流のbFGFシグナル伝達を阻害し、多能性及び内胚葉分化を阻害する(Sui,Bouwens et al.2013)。要約すると、RAシグナル伝達経路の活性化に加えて、多能性、内胚葉、中胚葉及びトロホブラストの形成の阻害は、神経管(神経外胚葉)の形成を促進する(Watabe and Miyazono 2009、Sui,Bouwens et al.2013、Li and Parast 2014、Patthey and Gunhaga 2014、Janesick,Wu et al.2015)。4~7日目に、培養物にレチノイン酸及びアスコルビン酸を補充して、神経外胚葉分化誘導を継続する(Duester 2008)。
7~14日目-7日目に、細胞を、TrypLE Selectを使用して酵素的に採取し、次いで7日目~14日目までラミニンでコーティングした容器上に単層培養物として播種し、rhEGF、hsFGF、及びROCK阻害剤(ROCK阻害剤は最初の48時間のみ)を補充したGPM中で培養する(Hu,Du et al.2009、Patthey and Gunhaga 2014、Zheng,Li et al.2018)。
14~21日目-14日目に、ニューロボディ(neurobody)(NB)凝集体形成を促進するために、TrypLE Selectを使用して細胞を酵素的に採取し、ROCK阻害剤(最初の48時間)、並びに全体を通じてrhEGF及びhs-rhFGFを補充したGPM中で動的懸濁培養物として1週間培養する。
21~42日目-21日目に、凝集体を、rhEGF及びPDGFを補充したGPM中のラミニンでコーティングした容器上の接着培養物として戻してプレーティングし(Ota and Ito 2006、Koch,Lehal et al.2013)、次いで28日目に、TrypLE Selectを使用して細胞を酵素的に採取し、rhEGF及びPDGFを補充したGPM中のラミニンでコーティングした容器上の接着培養物として、最終的な増殖及び成熟のために35~42日目まで増殖させ、TrypLE Selectを使用して約7日ごとに酵素継代を行う。
増殖プロセスの終了時に、OPC1細胞を、TrypLE Selectを使用して採取し、CryoStor(登録商標)10(CS10;BioLife Solutions,Inc.)凍結保存溶液中で解凍及び注射(TAI)製剤として凍結保存する。LCTOPC1製造プロセスフローを図4に示す。
プロセス内対照試験を、図4に示すように、hESCからOPC1への分化プロセス中の全ての主要なステップで実行する。多色フローサイトメトリー(FCM)及びqPCR方法(それぞれ)を使用して、バイオマーカータンパク質及びmRNA発現を評価する。細胞を、OPC1、上皮、中胚葉、星状膠細胞及びニューロンバイオマーカー、並びに残存hESCの発現について試験する。加えて、生存、細胞収率及び代謝活性(例えば、ラクタート)を、プロセス中に評価する。ラクタート濃度は、OPC前の生成及び増殖のための凝集体プレーティングに必要な表面積を決定するために、0日目に開始し、21日目に細胞計数の代用物として分化を開始するための指標として使用する。
解凍及び注射製剤としてのLCTOPC1 DPの凍結保存
改良されたLCTOPC1医薬品(DP)は、解凍及び注射(TAI)製剤として開発されており、解凍され、脊髄に注射する前に送達デバイスに直ちに装填される。この改良は、投与前の最終製剤のための洗浄及び再懸濁などの臨床現場での更なる操作と関連するリスクを大幅に低減し、製品の一貫性、安全性及び品質に対する制御を増加させる。
改良されたLCTOPC1医薬品(DP)は、解凍及び注射(TAI)製剤として開発されており、解凍され、脊髄に注射する前に送達デバイスに直ちに装填される。この改良は、投与前の最終製剤のための洗浄及び再懸濁などの臨床現場での更なる操作と関連するリスクを大幅に低減し、製品の一貫性、安全性及び品質に対する制御を増加させる。
TAI DP製剤の開発は、バイアル当たり300μLの細胞懸濁液の最終体積で1mL当たり100×106個の生存細胞を目標とする臨床用量を生成するための凍結保存媒体としてCryoStor(登録商標)10(CS10)を使用することを含み、凍結保存前の最適な細胞解離酵素中和溶液の評価及び濾過ステップの追加、バイアル当たり300μLの細胞懸濁液の最終体積でCS10中の1mL当たり100×106個の生存細胞を目標とするOPC1 TAI製剤の確立、300μLを含有するOPC1 TAIバイアルについての解凍手順の確立、並びに最適化されたスケールアップされたOPC1の改良された製造プロセスが、全ての受け入れ基準を満たすOPC1 TAIを生成することの確認に焦点を当てる。
開発研究は、0.5mLのNUNCバイアル中の300μLの最終体積で、1mLのCS10当たり100×106個の生存細胞を目標とする細胞懸濁液としてLCT OPC1 TAI DPを支持し、確立する。更に、この研究は、LCT OPC1のスケールアップされた製造プロセスが、TrypLE Select及びTrypLE Select中和剤としてHSAを伴うNUT(-)で採取され、60μmのフィルターキットを介して濾過された後、CryoMed制御速度冷凍庫で凍結保存される、OPC1 TAI DPを生成する能力を実証する。この最適化及びスケールアップされた製造プロセスで得られた細胞は、許容される品質属性、生存及び回収、並びに機能的な生物学的活性を示す。
材料の管理
補助材料の管理。LCTOPC1の製造に使用される各補助材料は、リスクレベル評価(USP NF<1043>)並びに製品用の材料及び/又はプロセス品質の重要度に基づく、プロセス開発研究及び個々の認定要件に基づいて考慮される。リスクレベル(RL)は、製造業者の品質システム、安全性リスク(材料の起源及び製造プロセス関連のリスク)、及び材料グレード(品質基準)を評価するためのリスク評価手順によって決定される。プロセス/製品の重要度は、生産手順及び/又は製品品質への材料の影響の評価によって決定される。
補助材料の管理。LCTOPC1の製造に使用される各補助材料は、リスクレベル評価(USP NF<1043>)並びに製品用の材料及び/又はプロセス品質の重要度に基づく、プロセス開発研究及び個々の認定要件に基づいて考慮される。リスクレベル(RL)は、製造業者の品質システム、安全性リスク(材料の起源及び製造プロセス関連のリスク)、及び材料グレード(品質基準)を評価するためのリスク評価手順によって決定される。プロセス/製品の重要度は、生産手順及び/又は製品品質への材料の影響の評価によって決定される。
非細胞性の不純物。LCTOPC1 DP中の潜在的な非細胞性の不純物の推定量の計算は、最終的なDP製剤の製造前に行われた手順及びDP用量に基づく。リスク評価は、非細胞性の不純物レベル、材料の生体安全性、及び薬理学的リスクの理論的計算に基づいて行われる。リスク評価結果に基づいて、特定の非細胞性の不純物の検出及び測定のためのDPの分析試験、DPからの材料の除去/低減、並びに必要に応じて拡張されたバイオセーフティ試験などの更なる緩和が実施される。
提案されたCMC比較可能性試験
OPC1は、改良されたプロセスに従ってGMP施設において製造され、改正された放出パラメータに従って放出され、開発されたTAI製剤で凍結保存される。LCTOPC1 DPは、Geronの製造された代表的なバッチと比較され、新しいプロセスを介して製造されたOPC1の放出に使用された更新された分析方法で特徴付けられる。この計画には、GPORについての放出基準として使用される属性の試験に加えて、特定された追加のマーカーが含まれる。比較のための治験依頼者の提案は、表8に記載されるように、医薬品を特徴付ける品質属性に基づく。
OPC1は、改良されたプロセスに従ってGMP施設において製造され、改正された放出パラメータに従って放出され、開発されたTAI製剤で凍結保存される。LCTOPC1 DPは、Geronの製造された代表的なバッチと比較され、新しいプロセスを介して製造されたOPC1の放出に使用された更新された分析方法で特徴付けられる。この計画には、GPORについての放出基準として使用される属性の試験に加えて、特定された追加のマーカーが含まれる。比較のための治験依頼者の提案は、表8に記載されるように、医薬品を特徴付ける品質属性に基づく。
LCTOPC1バッチとGPOR OPC1バッチとの間の並列比較は、統計分析に基づき、GPOR OPC1バッチからの品質属性の定量的測定のための予想される範囲を計算する。LCTOPC1バッチで測定されたこれらの品質属性の値を、試験した品質属性についてのこれらの予想される範囲に関連して評価する。比較可能性データ分析は、LCTOPC1プロセスについての再現可能な放出基準を確立し、LCTOPC1がバッチ間のばらつきが低いことを実証することが予想される。
試験した品質属性は、各々3~4個の代表的なGPOR及びLCT OPC1バッチについての生存、同一性/純度、不純物集団、及び機能/有効性アッセイを含む。
提案される比較可能性の品質属性は次の通りである。生存-任意の生細胞医薬品の重要品質属性、同一性/純度-特徴的な乏突起膠細胞前駆細胞タンパク質マーカー:NG2、PDGFRα及びPDGRFβの評価、非標的細胞集団/不純物、並びにインビトロでの細胞機能/有効性。
非標的細胞の不純物集団に関して。出発物質-多色フローサイトメトリー試験で組み合わされた催奇形性薬剤についての潜在的な供給源としてのヒト胚性幹細胞タンパク質マーカーTRA-1-60及びOct-4からの残留H1 hESC。TRA-1-60及びOct-4は、胚性幹細胞について一般的に知られ、使用されているマーカーであり、以前はOPC1放出基準として使用されていた。潜在的な異常な分化経路の評価。上皮細胞タンパク質マーカー:ケラチン7、Claudin-6、EpCAM及びCD49fが知られている上皮マーカー。既知の中胚葉及び軟骨マーカーとしての中胚葉細胞タンパク質マーカーCXCR4及びCD56。既知の星状膠細胞マーカーとしての星状膠細胞タンパク質マーカーGFAP。上皮-間葉移行を誘導する間葉系細胞mRNA OLR1。既知の内胚葉マーカーとしてのFOXA2、SOX17の内胚葉細胞mRNAマーカー。ネスチンがOPCに特異的ではなく、NSC及び他の細胞型に特異的であり(ウェブサイトncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5948302/を参照されたい)、α-アクチニンをCXCR4/CD56の組み合わせによって効果的に置き換えることができることを新たなデータが示すため、現時点では、以前に使用されたネスチン及びα-アクチニン属性を含むことは計画されていない。CXCR4は、最終的な内胚葉及び中胚葉で発現される:ウェブサイトpubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16258519/及びウェブサイトpnas.org/content/107/31/13742を参照されたい。
インビトロでの細胞の機能/有効性に関して。デコリン分泌-OPC1についての有効性指標としての小さな分泌細胞マトリックスプロテオグリカン。中枢神経系におけるニューロン及び星状膠細胞によって発現されるデコリンは、瘢痕組織の形成を減弱させ、空洞形成を阻害し、創傷治癒を促進する。血小板由来成長因子-BB(PDGF-BB)に応答したOPC1細胞移動は、脊椎内の単一の注射部位からの最も広い解剖学的カバレッジを確保するために、損傷部位での細胞運動性にとって重要である。OPC1の成熟及びミエリン化可能性の評価のための新しい有効性試験の開発。このアッセイは、OPC1細胞の本質的な機能である剥離された軸索の再ミエリン化に基づく。このアッセイでは、OPC1細胞を解凍し、OPC1の乏突起膠細胞(OL)への成熟を誘導すべきである3D組織培養環境(例えば、Matrigel又はナノファイバーチューブ)内の特定の培地中に配置する。3D環境ナノチューブは、単純なインビトロ設定でOPC1細胞によるミエリン化活性を誘導するために、剥離された軸索を模倣する。アッセイは、MBP、O4、MAG、MOG、PLP、CNpaseby免疫細胞化学、フローサイトメトリー、及びqPCRなどのOL機能及び成熟状態と関連するタンパク質の発現を測定する。
LCTOPC1についての提案された放出基準とともに、GPOR OPC1及びLCTOPC1を試験するために使用される提案された試験パネルは、以下の表8に見ることができる。
代表的な実行からのR&D LCTOPC1バッチの予備的比較可能性が以下の表9~13に提示される。
(表9)代表的なGPOR OPC1及びLCTOPC1 R&D実行からの比較可能性データ-フローサイトメトリーによるOPC1同一性プロファイル
*MG-細胞を、FCM分析の前に一晩Matrigel上に播種する。GPOR OPC1製剤及び凍結は、NG-2及びPDGFR-α発現を低下させる。以前に示されているように、かつ現在のこれらのデータによるMatrigelの一晩の培養。
1臨床バッチ
*MG-細胞を、FCM分析の前に一晩Matrigel上に播種する。GPOR OPC1製剤及び凍結は、NG-2及びPDGFR-α発現を低下させる。以前に示されているように、かつ現在のこれらのデータによるMatrigelの一晩の培養。
1臨床バッチ
(表12)代表的なGPOR OPC1及びLCTOPC1 R&D実行からの比較可能性データ-qPCRによる非標的/不純物細胞集団遺伝子プロファイル(GPOR OPC1 M08に対する)
*ND-検出されず
1臨床バッチ
*ND-検出されず
1臨床バッチ
OPC1医薬品についての放出基準としての異所性組織形成評価のレビュー
異所組織(嚢胞)形成リスクに対処するためのOPC1プログラムの歴史的アプローチ。最初のOPC1 IND提案の一部として実施及び提供された毒性研究は、特定のOPC1バッチを受けた動物における嚢胞構造及び顆粒状過形成(AGS)の異所組織形成を明らかにした。ロット間の大幅なばらつき及び提案された放出基準が、意図された臨床ロットの安全性を予測するのに十分ではないというFDAの懸念は、放出要件として各々の意図された臨床ロットについて9ヶ月間の毒性研究を実施するというFDAの要求につながった。インビトロ嚢胞アッセイは、OPC1ロットをスクリーニングするために使用された研究ツールとして提示された。この仮説は、インビトロで嚢胞を形成する強い傾向を有するロットを容易に特定することができ、インビトロ嚢胞陽性ロットの全てがインビボで嚢胞形成を示すであろうと述べた。加えて、それは、インビボ嚢胞形成についての予測因子としてのインビトロ嚢胞サイズのより一貫した染色及び評価を通じて嚢胞同定を改善することによって、アッセイを精緻化するためのステップが取られていると述べた。インビトロ嚢胞アッセイで実施された更なる研究は、以下の結論を明らかにした。数年間の開発努力にもかかわらず、嚢胞アッセイは、QC放出方法についての基本的な要件を満たしておらず、インビトロ嚢胞形成とインビボ嚢胞頻度との間に線形相関又は正確な予測は存在しない。
異所組織(嚢胞)形成リスクに対処するためのOPC1プログラムの歴史的アプローチ。最初のOPC1 IND提案の一部として実施及び提供された毒性研究は、特定のOPC1バッチを受けた動物における嚢胞構造及び顆粒状過形成(AGS)の異所組織形成を明らかにした。ロット間の大幅なばらつき及び提案された放出基準が、意図された臨床ロットの安全性を予測するのに十分ではないというFDAの懸念は、放出要件として各々の意図された臨床ロットについて9ヶ月間の毒性研究を実施するというFDAの要求につながった。インビトロ嚢胞アッセイは、OPC1ロットをスクリーニングするために使用された研究ツールとして提示された。この仮説は、インビトロで嚢胞を形成する強い傾向を有するロットを容易に特定することができ、インビトロ嚢胞陽性ロットの全てがインビボで嚢胞形成を示すであろうと述べた。加えて、それは、インビボ嚢胞形成についての予測因子としてのインビトロ嚢胞サイズのより一貫した染色及び評価を通じて嚢胞同定を改善することによって、アッセイを精緻化するためのステップが取られていると述べた。インビトロ嚢胞アッセイで実施された更なる研究は、以下の結論を明らかにした。数年間の開発努力にもかかわらず、嚢胞アッセイは、QC放出方法についての基本的な要件を満たしておらず、インビトロ嚢胞形成とインビボ嚢胞頻度との間に線形相関又は正確な予測は存在しない。
GPORデータ及び比較可能性試験からの予備的結果、合格/不合格GPORバッチ間の相関、及び新規/開発マーカーに基づくOPC1安全性ステータスのレビュー。本発明者らは、OPC1製品についての新しいプロセス内制御、放出、及び有効性試験を含む、OPC1製造プロセスの改良に継続的に取り組んできた。製造された材料についてのプロセス改良及び比較可能性計画の理論的根拠は、この実施例の前のセクションに提示された。開発努力の一環として、本発明者らは、新しく開発された方法に基づいて改良された製品特性パネルを使用して、関連するGPOR OPC1 GMPバッチの包括的な分析及び再試験を実施した。この分析は、Geron GMPバッチのGLP tox研究からの利用可能なデータと、純度及び不純物/非標的細胞集団特異的マーカーの発現レベルとの間の特定の相関を明らかにした。再試験結果及び分析は、不純物の有意な低レベル及び高純度プロファイルを特徴とするLCTOPC1が、GPOR OPC1よりもインビボで嚢胞形成の可能性を大幅に低下させることを示す、インビボでの不純物とバッチ失敗との間の相関を示す。
まとめ
代表的なGPOR及びLCTOPC1バッチの予備的比較可能性データは、以下を実証する。GPOR OPC1及びR&D LCTOPC1は、R&D LCTOPC1においてより高く、改良されたOPC1製造プロセス(指向性分化)に起因し得るPDGFR-αバイオマーカーを除いて、同様のOPC1同一性/純度プロファイルプロファイルを実証する。R&D LCTOPC1は、GPOR OPC1と比較して、上皮細胞、星状膠細胞及び神経非標的細胞からの不純物のレベルが低い。LCTOPC1及びGPOR OPC1の両方は、非常にまれに検出可能な残留hESC(%TRA-1-60+/Oct4+によって検出された)を有するが、GPOR OPC1は、TRA-1-60+/Oct4-及びCD49f+を示す細胞集団によって実証されるように、LCTOPC1と比較して、多能性細胞のパーセンテージが高い。LCTOPC1は、GPOR OPC1と比較して、内胚葉及び間葉非標的細胞遺伝子発現のレベルが低い。LCTOPC1及びGPOR OPC1は、同様のデコリン分泌及び移動能力を実証する。
代表的なGPOR及びLCTOPC1バッチの予備的比較可能性データは、以下を実証する。GPOR OPC1及びR&D LCTOPC1は、R&D LCTOPC1においてより高く、改良されたOPC1製造プロセス(指向性分化)に起因し得るPDGFR-αバイオマーカーを除いて、同様のOPC1同一性/純度プロファイルプロファイルを実証する。R&D LCTOPC1は、GPOR OPC1と比較して、上皮細胞、星状膠細胞及び神経非標的細胞からの不純物のレベルが低い。LCTOPC1及びGPOR OPC1の両方は、非常にまれに検出可能な残留hESC(%TRA-1-60+/Oct4+によって検出された)を有するが、GPOR OPC1は、TRA-1-60+/Oct4-及びCD49f+を示す細胞集団によって実証されるように、LCTOPC1と比較して、多能性細胞のパーセンテージが高い。LCTOPC1は、GPOR OPC1と比較して、内胚葉及び間葉非標的細胞遺伝子発現のレベルが低い。LCTOPC1及びGPOR OPC1は、同様のデコリン分泌及び移動能力を実証する。
結論。これまでに蓄積されたデータは、高度に再現可能で厳密に制御された分化プロセスによって定義された細胞バンクシステムから生成され、更新された分析方法でモニタリングされた改良されたプロセスで製造されたLCTOPC1医薬品が、GPOR OPC1と同様の必須品質属性を提示するが、純度マーカーの全体的なより高い発現及び不純物/非標的集団マーカーのより低い発現から利益を得ることを示す。したがって、LCTOPC1医薬品についての安全性プロファイルを潜在的に増加させる。
実施例3:概念実証研究
この研究の目的は、OPC1ミエリン化及び成熟概念実証研究のための実験データを提供することである。
この研究の目的は、OPC1ミエリン化及び成熟概念実証研究のための実験データを提供することである。
LCT OPC1細胞を、表14に列挙されるように、異なる培地成分中の96個のビジョンプレート中のMatrigel(MG)1:30で培養した。各培養条件は「系」で構成される。細胞を、培養の最初の5~6日間、GPM/E中で培養し、次いで、成熟系については、表14に列挙されるステップに従って培地を置き換えた。系番号2は、免疫染色による乏突起膠細胞様細胞、及びMBP発現に対する形態変化を示した。
図6~図9は、異なる系についてのOPC形態を示す。図6は、対照系番号1、10日目(時間=0、7日目)のGPM/Eを示す。OPC形態は、DCN ELISA有効性アッセイに典型的である。図7は、処理後3日目の系番号2、50%GPM/E、及び50%N2.1(IBMXを伴わない)についてのOPC形態を示す。細胞は、対照と比較して形態的変化を示す。図8は、12日目の対照系番号1、及びDCN ELISA有効性アッセイに典型的なOPC形態を示す。図9は、処理後5日目の系番号2、100%N2.1(2日間IBMXを伴う)を示す。細胞は形態的変化を示す。
図10は、13日目のHoechst及びMBPについての共焦点免疫染色(固定細胞)を示す。GPM/E中の対照系番号1が左側に示され、100%N2.1を伴う系番号2が右側に示される。
実施例4:OPC分化プロトコル
この実施例の目的は、hESCをOPCに分化させるためのGMP条件の確立を実証することである。
0日目-培養評価。0日目 IPC:段階IIを開始する前に、hESCコロニー評価を行う。分化は、以下の基準が満たされている場合にのみ開始することができる。培養物中のコンフルエンシーが95%以上である。培養物中の分化%は5%未満である。密集したコロニーの%は50%超である。培地中のラクタート濃度は17.40mM超である。
培地交換、0~6日目:培地を24時間±4時間ごとに交換する必要がある。0日目及び4日目に、5倍及び10倍の倍率を使用して培養物を観察し、写真を撮る。3日目及び4日目に、ラクタートを測定する。表15に従って小分子を解凍し、必要なGPM体積を温める。表15に従って、温められたGPMにGF体積を加える。培地を交換する。4日目から開始して、表15に従ってGFを交換する。
採取、7日目:必要に応じて、採取の1日前から1週間前までに、必要な数のフラスコを決定し、10μg/mlのrh LN521でコーティングする。5倍及び10倍の対物レンズを使用して培養物を観察し、写真を撮る。ラクタート濃度を測定する。2mlのCMを2つの凍結バイアル(各1ml)に分け、-80℃で保存する。表15に従ってGFを解凍し、必要なGPM体積を温める(GPM+GF及びGPM w/o GFの最終溶液の場合)。表15に従って、温められたGPMにGF体積を加える。
採取プロトコル:培地を吸引する。3mlのPBS(-)を各T25フラスコに加える。フラスコを2~3回傾け、RTで1分間インキュベートする。タイマーを使用する。吸引し、1ml/T25 TrypLE Selectを添加する。注記:TSの新しいボトルを開く。37℃及び5%CO2で6分間インキュベートする。タイマーを使用する。片側でフラスコを非常にしっかりとタップし、フラスコを傾けて細胞を洗浄し、フラスコの反対側を非常にしっかりとタップする。5mlのGPM w/o GFを添加する。培地を細胞に直接添加し、表面を1~2回軽く洗浄する。細胞をコニカルチューブに回収する。5ml/T25のGPM w/o GFを添加し、2~3回軽くリンスする。細胞を回収する。遠心分離:200g、5分、RT。タイマーを使用する。任意選択:クエンチ後、2.5倍の対物レンズを使用して各処理されたフラスコの画像を取り、残りの細胞の%を記録する。上清を吸引し、ペレットをしっかりとタップし、5mlのピペットを使用して採取したT25フラスコごとに5mlのGPM+GFSで穏やかに再懸濁させる。ピペット上で行わないように注意する。
細胞計数プロトコル:2つのマーキングされたエッペンドルフチューブを調製し、約100μlの細胞懸濁液を別々の各エッペンドルフチューブに移す。5倍希釈の場合:200μlのGPM+GFを含む2つの追加のエッペンドルフチューブを調製し、セクション0で調製した50μlの細胞懸濁液のチューブを含有する各培地に移し、250μlの最終体積にする。十分に混合する。NC-200セルカウンターを使用して、各希釈したエッペンドルフチューブを計数する。
細胞の播種プロトコル:表16に従って、播種に必要な培地の体積及び細胞の数(2.67×104個の生細胞/cm2の密度)を計算する。
該当する場合、冷蔵庫からLN521でコーティングされたフラスコを回収する。LN521でコーティングされたフラスコの場合:各T225 LN521でコーティングされたフラスコに6mlのGPM+GFを添加する。フラスコをRTで1分間インキュベートする。タイマーを使用する。コーティング溶液及びGPM+GF培地をフラスコから吸引する。24mlのPBS(+)/T225で洗浄する。計算したGPM+GFをフラスコに添加する。計算した細胞体積に細胞懸濁液及び播種を混合するために、穏やかにピペットする。容器をインキュベーターに移し、容器を穏やかに撹拌して、細胞を容器の表面上に均一に分散させる。IPC 7日目:試料のための凍結保存細胞。
培地交換、9~13日目:9、11、及び13日目に、培養物を観察し、2.5倍、5倍、及び10倍の対物レンズを使用して写真を撮り、ラクタートを測定する。表15に従ってGFを解凍する。必要なGPM体積を決定し、37℃の水浴で加温する。表15に従ってGFをGPMに添加する。培地を吸引し、各T225フラスコに90mlのGPM+GF培地を添加する。
採取、14日目:PBSホイールの調製:13日目に、70mlのGPM培地をPBSホイールにラベル付けし、事前に充填し、PBSを傾け、ホイールの壁を洗浄する。加湿CO2インキュベーター内で37℃及び5%CO2で35RPMで一晩インキュベートする。14日目に培養物を観察し、2.5倍、5倍、10倍の対物レンズを使用して写真を撮る。ラクタートを測定する。2mlのCMを2つの凍結バイアル(各1ml)に分け、-80℃で保存する。表15に従ってGFを解凍し、必要なGPM体積を温める(GPM+GF及びGPM w/o GFの最終溶液の場合)。表15に従って、温められたGPMにGF体積を加える。
採取:培地を吸引する。24mlのPBS(-)を各T225フラスコに添加する。フラスコを2~3回傾け、RTで1分間インキュベートする。吸引し、9ml/T225 TrypLE Selectを添加する。37℃及び5%CO2で8分間インキュベートする。片側でフラスコをしっかりとタップし、フラスコを傾けて細胞を洗浄し、フラスコの反対側をしっかりとタップする。18mlのGPM w/o GFを添加する。培地を細胞に直接添加する。細胞をコニカルチューブに回収する。18ml/T225のGPM w/o GFを添加し、2~3回軽くリンスする。細胞を回収する。遠心分離:170~180g、5分、RT。任意選択:クエンチ後、2.5倍の対物レンズを使用して各処理されたフラスコの画像を取り、残りの細胞の%を記録する。上清を吸引し、ペレットをしっかりとタップし、T225フラスコごとに30ml(最初に5mlのピペットで5mlで再懸濁し、次に25mlを添加する)のGPM+GFSで再懸濁し、採取した。ピペット上で行わないように注意する。
細胞計数:2つのマーキングされたエッペンドルフチューブを調製し、約100μlの細胞懸濁液を別々の各エッペンドルフチューブに移す。4倍希釈の場合:150μlのGPM+GFを含む2つの追加のエッペンドルフチューブを調製し、50μlの細胞懸濁液のチューブを含有する各培地に移し、200μlの最終体積にする。十分に混合する。NC-200セルカウンターを使用して、各希釈したエッペンドルフチューブを計数する。
細胞播種:表17に従って、播種に必要な培地の体積及び細胞の数(128×106個の生細胞/0.1PBSホイール)を計算する。
予め充填された培地をホイールから吸引する。計算したGPM+GFをフラスコに添加する。計算した細胞体積に細胞懸濁液及び播種を混合するために、穏やかにピペットする。PBSホイール容器を、37℃及び5%の加湿CO2インキュベーター内のPBSmini上に置く。24±4時間の間、PBSminiの速度を35RPMに設定する。IPC 14日目:細胞を凍結保存する。
15日目:PBSminiの速度を45RPMに増加させる。PBSminiのライトを点灯し、PBSホイールが依然として回転している間に塊が見られないことを注意深く確認する。塊が観察された場合にのみ、沈殿を避けるためにそれらを迅速に除去する。必要でない場合、PBSminiからPBSホイールを除去しない。
培地交換:16、18、20日目:16、18、20日目に、培養物を観察し、2.5倍及び5倍の対物レンズを使用して写真を撮り、ラクタートを測定する。表15に従ってGFを解凍する。必要なGPM体積を決定し、37℃の水浴で加温する。表15に従ってGFをGPMに添加する。PBSminiからPBSホイールを除去し、表18のように、1日当たり示される沈降時間の間、インキュベーター内のラック上にそれを置く。
培地交換前に沈降を検査する。凝集体が沈降していない場合、沈降時間を更に5分間延長する。10mlのピペットを使用して、PBSホイール内の体積の80%(56ml)を除去し、ラクタート測定のためにそれを維持する。56ml(上記のセクションで除去したものと同じ体積のGPM+GF)をPBSホイールの側面に加える。塊の形成についてPBSホイールを検査し、塊が観察された場合、塊の調査及び除去がプロセスにとって重要であるため、それらを除去する。37℃及び5%CO2、45RPMの加湿CO2インキュベーター内で、PBSホイールをPBSminiに戻す。ラクタートを測定する。
凝集体の平滑化、21日目:採取の1日前から1週間前までに、T75/T150フラスコの数を決定し、適切なコーティング溶液(10μg/mlのrhLN521又はiMatrix-511-E8)でコーティングする。播種するための容器を決定するために、培地交換の約24時間後にラクタートを測定する。ラクタート濃度が15.00mM以下である場合、凝集体を1つのT75に播種する。そうでなければ、凝集体を1つのT150に播種する。2mlのCMを2つの凍結バイアル(各1ml)に分け、-80℃で保存する。培養物を観察し、凝集体を撮影する。表15に従ってGFを解凍し、必要なGPM体積を加温する(GPM+GFの最終溶液の場合)。表15に従って、温められたGPMにGF体積を加える。
播種のためのコーティングされた容器の調製:冷蔵庫からコーティングされたフラスコを回収する。各フラスコにラベルを付ける。各々のT75/T150でコーティングされたフラスコに2/4mlのGPM+GFを添加する。フラスコをRTで1分間インキュベートする。タイマーを使用する。コーティング溶液及びGPM+GF培地をフラスコから吸引する。LN521でコーティングされたフラスコの場合のみ、各T75/T150でコーティングされた容器について10/20mlのPBS(+)で洗浄する。T75/T150に20/40mlのGPM+GFを添加する。プレーティングするまで、37℃及び5%CO2の加湿CO2インキュベーターに容器を移す。25mlのピペットを使用して、35mlのPBS-ホイール含有量を50mlのコニカルチューブに移す。凝集体を4分間沈降させる。25mlのピペットを使用して手動で吸引し、30mlのGPMを別の50mlのチューブに取り出す。ステップを繰り返し(25mlピペットは、35mlのPBS-ホイール含有量を50mlのコニカルチューブに移し、凝集体を4分間沈降させる)、凝集体の残りをPBS-ホイールから「播種凝集体」とラベル付けされた同じ50mlのコニカルチューブに移す。凝集体の沈降中に、2mlのピペットを使用して、PBS-ホイールに残った凝集体の残りを収集し、「播種凝集体」チューブの底部にゆっくりと移す。凝集体が50mlのチューブに沈降している間に、20mlのGPM+GFをPBS-ホイールに添加する。ステップをもう1回繰り返す(25mlのピペットは、35mlのPBS-ホイール含有量を50mlのコニカルチューブに移し、凝集体を4分間沈降させ、凝集体の残りをPBS-ホイールから「播種凝集体」とラベル付けされた同じ50mlのコニカルチューブに移し、凝集体沈降中に、2mlのピペットを使用して、PBS-ホイールに残っている凝集体の残りを収集し、凝集体が50mlのチューブに沈降している間、ゆっくりと「播種凝集体」チューブの底部に移し、20mlのGPM+GFをPBS-ホイールに添加する)。洗浄液をPBS-ホイールから50mlチューブに回収する。PBS-ホイールを傾け、2mlのピペットを用いてPBS-ホイールから残りの培地を採取する。50mlのコニカルチューブを遠心分離する:140G、3分、RT。調製した容器をBSCの中に移す。フラスコの上面が透明であることを検証する。必要に応じて、播種前に培地で表面を洗浄する。上清を穏やかに吸引する。25mlのピペットを使用して、T75/T150の播種ごとに5/10mlのGPM+GFを用いて、ペレットを再懸濁する(再懸濁前にタップしない)。懸濁液の体積を測定する。総体積を指定された容器にすばやく播種する(凝集体の非均質な付着を避けるためにフラスコを垂直に保つ)。25mlのピペットを使用して、余分な体積でチューブを洗浄し(それぞれ、75/150cm2の播種当たり30/60mlを完了する)、容器に添加する。37℃及び5%CO2の加湿インキュベーター内でフラスコをインキュベートする。インキュベーター内では、凝集体がフラスコ内に均一に分布していることを確認する。
培地交換 23、25、27日目:23、25、及び27日目に、培養物を観察し、5倍、及び10倍の対物レンズを使用して写真を撮り、ラクタートを測定する。表15に従ってGFを解凍する。必要なGPM体積を決定し、37℃の水浴で加温する。表15に従ってGFをGPMに添加する。培地を吸引し、各T75/T150フラスコに30/60mlのGPM+GF培地を添加する。
28日目:必要に応じて、採取の1日前から1週間前までに、必要な数のフラスコを決定し、10μg/mlのrhLN521でコーティングする。5倍及び10倍の対物レンズを使用して培養物を観察し、写真を撮る。ラクタート濃度を測定する。2mlのCMを2つの凍結バイアル(各1ml)に分け、-80℃で保存する。表15に従ってGFを解凍し、必要なGPM体積を温める(GPM+GF及びGPM w/o GFの最終溶液の場合)。表15に従って、温められたGPMにGF体積を加える。採取:培地を吸引する。8/16mlのPBS(-)を各T75/T150フラスコに添加する。フラスコを2~3回傾け、RTで1分間インキュベートする。T75/T150 TrypLE Selectごとに3/6mlを吸引し、添加する。7分間、37℃及び5%CO2でインキュベートする。片側でフラスコを軽くタップし、フラスコを傾けて細胞を洗浄し、フラスコの反対側を軽くタップする。25mlのピペットを使用して、細胞の表面上に6/12mlのGPM w/o GFを穏やかに添加する。細胞をコニカルチューブに回収する。細胞の表面を洗浄しない。遠心分離:260~270g、10分、RT。上清を吸引し、ペレットがチューブから解離されるまでペレットを軽くタップし、採取したT75/T150フラスコごとに15/30mlのGPM+GFSで再懸濁する。まず、25mlのピペットを用いて、5mlで再懸濁し、上下に2~3回ピペット操作し、次いで25mlのピペットを使用して残りの体積を添加する。ピペット上で行わないように注意する。
細胞計数:2つのマーキングされたエッペンドルフチューブを調製し、約150μlの細胞懸濁液を別々の各エッペンドルフチューブに移し、計数試料のための凝集体を移さないようにする。2倍希釈の場合:100μlのGPM+GFを含む2つの追加のエッペンドルフチューブを調製し、100μlの細胞懸濁液のチューブを含有する各培地に移し、200μlの最終体積にする。十分に混合する。NC-200セルカウンターを使用して、各希釈したエッペンドルフチューブを計数する。
細胞播種:表16に従って、播種に必要な培地の体積及び細胞の数(4.0×104個の生細胞/cm2の密度)を計算する。
該当する場合、冷蔵庫からLN521でコーティングされたフラスコを回収する。各フラスコにラベルを付ける。LN521でコーティングされたフラスコの場合:各T225 LN521でコーティングされたフラスコに6mlのGPM+GFを添加する。フラスコをRTで1分間インキュベートする。タイマーを使用する。コーティング溶液及びGPM+GF培地をフラスコから吸引する。24mlのPBS(+)/T225で洗浄する。計算したGPM+GFをフラスコに添加する。該当する場合、培地+E8プールを調製する。計算した細胞体積に細胞懸濁液及び播種を混合するために、穏やかにピペットする。フラスコをインキュベーターに移し、フラスコを穏やかに撹拌して、細胞を容器の表面上に均一に分散させる。
IPC 28日目:細胞を凍結保存する。培地交換 30、32、34日目:30、32、及び34日目に、培養物を観察し、5倍、及び10倍の対物レンズを使用して写真を撮り、ラクタートを測定する。表15に従ってGFを解凍する。必要なGPM体積を決定し、37℃の水浴で加温する。表15に従ってGFをGPMに添加する。培地を吸引し、各T225フラスコに90mlのGPM+GF培地を添加する。
35日目:35日目に、培養を観察し、5倍、及び10倍の対物レンズを使用して写真を撮る。ラクタートを測定する。2mlのCMを2つの凍結バイアル(各1ml)に分け、-80℃で保存する。表15に従ってGFを解凍し、必要なGPM体積を温める(GPM+GF及びGPM w/o GFの最終溶液の場合)。更なる培養のために細胞を播種しない場合、GFを解凍せず、GPM+GFを調製しないで、GPM w/o GFのみが必要である。表15に従って、温められたGPMにGF体積を加える。
採取:培地を吸引する。24mlのPBS(-)を各T225フラスコに添加する。容器を2~3回傾け、RTで1分間インキュベートする。吸引し、9ml/T225 TrypLE Selectを添加する。37℃及び5%CO2で7分間インキュベートする。片側で容器を軽くタップし、フラスコを傾けて細胞を洗浄し、容器の反対側を軽くタップする。18mlのGPM w/o GFを添加する。培地を細胞に直接添加する。細胞をコニカルチューブに回収する。18ml/T225のGPM w/o GFを添加し、2~3回軽くリンスする。細胞を回収する。播種せずに細胞を採取だけする場合、細胞計数に進む。更なる培養のために細胞を播種する場合、遠心分離:260~270g、10分、RT。上清を吸引し、ペレットをしっかりとタップし、採取したT225容器ごとに30mlのGPM+GFで再懸濁する。まず、5mlで再懸濁し、上下に2~3回ピペット操作し、次いで25mlのピペットを使用して残りの体積を添加する。ピペット上で行わないように注意する。
細胞計数:200μlの細胞懸濁液とともに2つの追加のエッペンドルフチューブを調製し、各チューブに移す。NC-200セルカウンターを使用して各チューブを計数する。
細胞播種(該当する場合):表16に従って、播種に必要な培地の体積及び細胞の数(4.0×104個の生細胞/cm2の密度)を計算する。
該当する場合、冷蔵庫からLN521でコーティングされたフラスコを回収する。各フラスコにラベルを付ける。LN521でコーティングされたフラスコの場合:各T225 LN521でコーティングされたフラスコに6mlのGPM+GFを添加する。フラスコをRTで1分間インキュベートする。タイマーを使用する。コーティング溶液及びGPM+GF培地をフラスコから吸引する。計算したGPM+GFをフラスコに添加する。該当する場合、培地+E8プールを調製する。計算した細胞体積に細胞懸濁液及び播種を混合するために、穏やかにピペットする。フラスコをインキュベーターに移し、フラスコを穏やかに撹拌して、細胞をフラスコの表面上に均一に分散させる。IPC 35日目:細胞を凍結保存する。
培地交換 37、39、41日目:37、39、及び41日目に、培養物を観察し、5倍、及び10倍の対物レンズを使用して写真を撮り、ラクタートを測定する。表15に従ってGFを解凍する。必要なGPM体積を決定し、37℃の水浴で加温する。表15に従ってGFをGPMに添加する。培地を吸引し、各T225フラスコに90mlのGPM+GF培地を添加する。
42日目:42日目に、培養を観察し、5倍、及び10倍の対物レンズを使用して写真を撮る。ラクタートを測定する。2mlのCMを2つの凍結バイアル(各1ml)に分け、-80℃で保存する。必要なGPM量を加温する。
採取:培地を吸引する。24mlのPBS(-)を各T225フラスコに添加する。フラスコを2~3回傾け、RTで1分間インキュベートする。吸引し、9ml/T225 TrypLE Selectを添加する。37℃及び5%CO2で7分間インキュベートする。片側でフラスコを軽くタップし、フラスコを傾けて細胞を洗浄し、フラスコの反対側を軽くタップする。18mlのGPM w/o GFを添加する。注記:培地を細胞に直接添加する。細胞をコニカルチューブに回収する。18ml/T225のGPM w/o GFを添加し、2~3回軽くリンスする。細胞計数:200μlの細胞懸濁液とともに2つの追加のエッペンドルフチューブを調製し、各チューブに移す。NC-200セルカウンターを使用して各チューブを計数する。IPC 42日目:細胞を凍結保存する。
実施例5:大規模OPCバッチの製造:
この実施例の目的は、OPCの生成のための大規模な条件の確立を実証することである。
この実施例の目的は、OPCの生成のための大規模な条件の確立を実証することである。
実験手順:図13は、OPC分化プロトコルのステップを示す。
hESCの培養(段階1)-H1 hESC(PILOT-LCT-H1-002)を、LN521でコーティングされた容器上で、ERI番号ERI-H1-01及び番号ERI-H1-02に従って3回の継代で培養した。p30+6+4+2の終わりに、OPC分化開始のために細胞を4日間播種した。
OPC分化-段階1のp30+6+4+3の4日目に、図13に従って、6つのT25容器内でOPC分化を開始した。(0日目から分化プロトコル)。
0~3日目-上記のように培養する。2μMのドルソモルフィン、10μMのPD0325901、及び1μMのRAで補充したGPM培地を毎日交換した。
4~6日目-実施例5のプロトコルに従って培養する。150μMのAA、及び1μMのRAを補充したGPM培地を毎日交換した。
7日目-TSを用いて実施例5のプロトコルに従って細胞を採取した。11個のT225容器を、10ng/mlのEGF、10ng/mlのhs-FGF、及び10μMのRIを補充したGPM中に、26,667個の生細胞/cm2で、LN521でコーティングした容器に播種した。
9~13日目-実施例5のプロトコルに従って培養する。10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのhs-FGFを補充したGPM培地を2日ごとに交換した。
14日目-128×106個の生細胞/PBSホイールで、10ng/mlのEGF、10ng/mlのhs-FGF、及び10μMのRIを補充したGPM中の凝集体形成のために、TS及び12個のPBSホイールを播種した(番号20-EROPCRD-02の進行中の実行のため)実施例5のプロトコルに従って細胞を採取した。加えて、他の全ての細胞をCS10中でICBとして凍結保存した。
14日目の解凍-ICB解凍のために、凍結保存された細胞を解凍させ、計数し、番号ER-ICBRD-02研究設計に従ってPBSホイール中に播種した。128×106個の生細胞/PBSホイールを実施例5のプロトコルに従って6つの容器内に播種し、105×106個の生細胞/PBSホイールを1つの容器内に播種した。
16~20日目-実施例5のプロトコルに従って培養する。10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのhs-FGFを補充したGPM培地の80%を2日ごとに交換した。
21日目-凝集体を21日目に平滑化し、7つのT75 LN521でコーティングされた容器で、20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM中に播種した。
23~27日目-上記のように培養する。20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM培地を2日ごとに交換した。
28日目-細胞をTSで採取し、10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM中で、36個のT225 E8で直接コーティングされた容器で、40,000個の生細胞/cm2で播種した。
29~34日目-上記のように培養する。20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM培地を2日ごとに交換した。
35日目-細胞をTSで採取し、10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM中で、45個のCell-factories E8で直接コーティングされた容器で、40,000個の生細胞/cm2で播種した。35日目のインキュベーター内のCO2レベルの逸脱を報告した。逸脱の影響を受けた容器と他の全ての容器との間に差は見られなかったため、形態学的及びラクタートレベルの評価により、逸脱は細胞にとってわずかなリスクを伴うため、全ての容器で進めることが決定された。
35~41日目-上記のように培養する。20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM培地を2日ごとに交換した。
42日目-番号ERI-OPC-07に従って、TAI製剤中のTSによる細胞の採取及び凍結保存。
QC試験-フローサイトメトリー-FACSによるマーカーの分析を、表21に従って、7日目、14日目、28日目、35日目、及び42日目に凍結保存された細胞上で実施した。
バッチ放出受け入れ基準-42日目の細胞のバッチ放出試験のための提案された受け入れ基準は、表22に提示される。
結果:継代パラメータ番号20-EROPCRD-02及び番号ER-ICBRD-02に関する全ての継代パラメータは、表23及び表24に提示されている。各継代において、収量及びPDL値は、以下の式に従って計算した:
14日目まで、全ての継代パラメータは、以前の成功した実行の範囲であった(報告番号OPC-REP-03)。一方、14~21日目の間に、進行中の実行において大規模な塊形成が観察され、したがって、21日目の凝集塊及びラクタートの数を平均6.57mMに減少させた。結果として、進行中の実行を中止し、凍結保存された細胞を解凍し、上記のように播種した。ICB解凍細胞では、塊の形成は観察されず、結果として、21日目のラクタートがより高かった(平均7.58mM)。28~42日目の継代パラメータは、予想される許容範囲内であった。
マーカー発現-番号20-EROPCRD-02及び番号ER-ICBRD-02のマーカー発現は、表25に提示される。
継代パラメータに記載されているように、35日目までのマーカー発現は、以前の成功した実行からの任意の大きな矛盾を指摘しなかった。
形態-35日目から開始して、成功した群及び失敗した群の培養は、異なる形態によって異なる。図12では、番号ER-ICBRD-02の写真は、細胞が小型で高密度な細胞として組織化されており、紡錘状の「失敗した」形態を取得しなかったことを示している。
バッチ放出-表23に従った番号ER-ICBRD-02バッチ放出試験の要約であり、表27に提示される。
バッチER-ICBRD-02細胞は、バッチ放出のために提案された全ての受け入れ基準を満たした。
考察:バッチ番号20-EROPCRD-02の進行中の実行及びICB14日目の操作実行から解凍された番号ER-ICBRD-02の実行は、フルスケールのLCTOPC1バッチ生産の実現可能性の証明の一環としてR&D実験室で製造され、それらの生成物は比較可能性及び動物研究目的のために指定されている。
番号20-EROPCRD-02の進行中の実行では、複数の容器を同時に処理することにより、全てのPBSホイールで異常に高い数の塊が形成され、この実行が終了したことが明らかになった。14~21日目の間のPBSホイールにおける塊形成は、21日目の凝集体喪失及び非指標性ラクタート読み取りによる分化プロセスを損なう。加えて、14日目に採取した細胞(LCTOPC1 ICB)の凍結保存及び解凍は、同じ細胞の継続的な実行と比較して、14~21日目に形成される塊の数を減少させることができる。実際に、番号20-EROPCRD-02の間に生成されたICBから開始された番号ER-ICBRD-02の実行では、PBSホイールに塊は観察されなかった。進行中の実行とICB実行との間のこれらの差は、14日目のICBの凍結保存及び解凍は、GMP施設におけるOPC1プロセスに有益であり、必要であると結論付けた。
バッチ番号ER-ICBRD-02は、試験されたアッセイで提案された全てのIPC及びバッチ放出基準を合格し、14日目のICBの凍結保存を伴うフルスケールのLCTOPC1バッチの製造が実行可能であることを承認した。このバッチである番号ER-ICBRD-02は、LCTOPC1 GMPプロセス及び放出細胞を代表する。
結論:番号ER-ICBRD-02は、GMPプロセスの代表的なバッチであり、LCTOPC1の細胞を放出し、バッチ放出のために提案された全ての基準に合格した。バッチ放出のための提案された基準を満たすフルスケールのOPC1細胞の製造は実行可能である。14日目にICBを凍結保存し、凝集体形成のために播種前に解凍することは、細胞に有益であり、塊形成を防止する。
実施例6:OPCを産生するための14日目の解凍細胞の分化。
この実施例の目的は、解凍細胞のOPCへの分化条件の確立を実証することである。
この実施例の目的は、解凍細胞のOPCへの分化条件の確立を実証することである。
実験手順:図13は、OPC分化プロトコルのステップを示す。
(表28)試験条件
**接着防止液で予備洗浄する-接着防止液は、14~16日目に凝集体がホイールの底に付着するのを防ぐと考えられた。後に、凝集体の損失の主な理由は、互いに付着する傾向があり、大きな塊が形成されたことが判明した。
**接着防止液で予備洗浄する-接着防止液は、14~16日目に凝集体がホイールの底に付着するのを防ぐと考えられた。後に、凝集体の損失の主な理由は、互いに付着する傾向があり、大きな塊が形成されたことが判明した。
HESC培養(段階1)-H1 hESC(PILOT-LCT-H1-002)を、LN521でコーティングされた容器上で3回の継代で培養した。p30+6+4+2の終わりに、OPC分化開始のために細胞を4日間播種した。
OPC分化-段階1のp30+6+4+3の4日目に、OPC分化が開始された。試験したあらゆる変化を表28に詳細に示す。
0~3日目-細胞を、2μMのドルソモルフィン、10μMのPD0325901、及び1μMのRAを補充したGPM培地中で培養し、毎日交換した。
4~6日目-150μMのAA、及び1μMのRAを補充したGPM培地での培養を、毎日交換した。
7日目-細胞をTSで採取し、10ng/mlのEGF、10ng/mlのhs-FGF、及び10μMのRIを補充したGPM中で、LN521でコーティングされた容器に、26,667個の生細胞/cm2で播種した。
9~13日目-10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのhs-FGFを補充したGPM培地中での培養を、2日ごとに交換した。
14日目-細胞をTSで採取した。進行中の培養では、播種していない細胞をCS10で凍結保存した。
ICB14日目の解凍-細胞を解凍し、再懸濁し、計数し、128×106個の生細胞を、10ng/mlのEGF、10ng/mlのhs-FGF、及び10μMのRIを補充した70mlのGPM培地に播種した。
16~20日目-10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのhs-FGFを補充したGPM培地の80%で培養し、2日ごとに交換した。
21日目-凝集体を、LN521でコーティングされた容器上で、20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM中の21日目のラクタート測定(ラクタート濃度が15.00mM未満の場合は75cm2で平滑化、又はラクタート濃度が15.00mM以上の場合は150cm2で平滑化)に従って平滑化した。
23~27日目-20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM培地中での培養を、2日ごとに交換した。
28日目-細胞をTSで採取し、LN521でコーティングされた容器上で、40,000個の生細胞/cm2で10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM中に播種した。
29~34日目-20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM培地中での培養を、2日ごとに交換した。
35日目-細胞をTSで採取し、LN521でコーティングされた容器上で、40,000個の生細胞/cm2で10ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM中に播種した。
36~41日目-上記のように培養する。20ng/mlのEGF、及び10ng/mlのPDGF-AAを補充したGPM培地を2日ごとに交換した。
42日目-TSによる細胞の採取及び凍結保存。
QC試験-フローサイトメトリー-FACSによるマーカーの分析を、表29に従って、7日目、14日目、28日目、35日目、及び42日目に凍結保存された細胞上で実施した。
デコリン分泌-35日目及び42日目から凍結保存された細胞を、デコリン分泌について試験した。
受け入れ基準-OPCバッチを評価するためのアッセイが、プロセスとともに開発されたため、成功したバッチは、以下の基準に従って定義された:純度マーカー(PDGFRα)>95.00%、不純物マーカー(Claudin、EpCAM、CK7)<2.00%、デコリン分泌(42日目の細胞)>25.00ng/ml、形態-小細胞及び小型細胞、細長い紡錘状の形態の不在。
いくつかの類似性は、主に21日目及び28日目のラクタート濃度で、RD実行の継代パラメータと、それらの誘導体、ICB実行との間に見出すことができ、他の全てのパラメータは、許容値を示した。28日目の実行番号10.1群での生存の低さは、手作業での操作に関連している。
マーカー発現-各継代において、収量及びPDL値は、以下の式に従って計算した:
実行10.1のB群以外の全てのICB群は、42日目にマーカー発現についての提案された受け入れ基準を満たし、14日目の凍結保存及び解凍手順が、細胞又はOPC1分化プロセスに害を及ぼさないことを示した。実行10.1のB群については、接着防止液を用いたPBSホイール処理はプロセスを改善せず、GMP施設における最終OPC1プロセスに適格ではない。
有効性アッセイ-35日目及び42日目のデコリン分泌が表35に提示される。
形態-35日目から開始して、成功した群及び失敗した群の培養は、異なる形態によって異なる。図14及び図15では、進行中の実行の形態の写真が、ICB解凍細胞と比較して提示されている。35日目及び42日目に、細胞は、小型で高密度な細胞として組織化され、紡錘状の「失敗した」形態を取得しなかった。
起源の実行と、それらの誘導されたICBとの間の明確な21日目の凝集体の形態的類似性が、図14に提示される。
考察:OPC1分化プロセス中の14日目のICBの凍結保存は、実行の失敗をもたらしたPBSホイール内の塊形成の低減、同じICBからの複数のバッチの製造などの大きな潜在的利点を保持し、9週間の長いプロセスの柔軟性を可能にする。結果は、進行中の完全な実行及びそれらの14日目のICB由来の実行の両方から産生されたOPC1細胞が、OPC集団についての予想される基準を取得したことを示した。
この報告では、14日目の解凍された細胞の分化の結果を、起源の進行中の群と比較して要約する。継代パラメータ、マーカー発現及び有効性アッセイ(デコリン分泌)は、実行10.1のB群以外で、14日目に解凍された全ての細胞が、OPC1細胞について提案された受け入れ基準を満たすことを示した。実行10.1のB群については、14日目に細胞を播種する前に、PBSホイールを接着防止溶液で前処理した。この処理は、GPMでの事前充填と比較してプロセスに明確な利点を示さなかったため、プロセスでこの材料を使用しないことが決定された。加えて、本明細書に記載されるICB凍結保存手順を実施すると、回収%が75%~92%に改善されたことが見出された(表28を参照されたい)。手順はCCN OPC1プロセスで実施されるであろう。
結論:14日目は、OPC1分化プロトコルについてのブレイクポイントであり得る。14日目のICB細胞は、PBSホイールに直接解凍させ、進行中のプロトコルの確立されたプロセスを継続することができる。14日目のICBは、14~21日目の凝集ステップにおける沈着物の減少において明らかな利点を示す。凍結保存が本明細書に記載の方法に従って行われた場合、解凍14日目での解凍後の回収がより良好に得られた。
参考文献
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Janesick,A.,S.C.Wu and B.Blumberg(2015).”Retinoic acid signaling and neuronal differentiation.”Cell Mol Life Sci 72(8):1559-1576.
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Kudoh,T.,S.W.Wilson and I.B.Dawid(2002).”Distinct roles for Fgf,Wnt and retinoic acid in posteriorizing the neural ectoderm.”Development 129(18):4335-4346.
Li,Y.and M.M.Parast(2014).”BMP4 regulation of human trophoblast development.”Int J Dev Biol 58(2-4):239-246.
Ota,M.and K.Ito(2006).”BMP and FGF-2 regulate neurogenin-2 expression and the differentiation of sensory neurons and glia.”Dev Dyn 235(3):646-655.
Patthey,C.and L.Gunhaga(2014).”Signaling pathways regulating ectodermal cell fate choices.”Exp Cell Res 321(1):11-16.
Sui,L.,L.Bouwens and J.K.Mfopou(2013).”Signaling pathways during maintenance and definitive endoderm differentiation of embryonic stem cells.”Int J Dev Biol 57(1):1-12.
Watabe,T. andK.Miyazono(2009).”Roles of TGF-beta family signaling in stem cell renewal and differentiation.”Cell Res 19(1):103-115.
Zheng,W.,Q.Li,C.Zhao,Y.Da,H.L.Zhang and Z.Chen(2018).”Differentiation of Glial Cells From hiPSCs:Potential Applications in Neurological Diseases and Cell Replacement Therapy.”Front Cell Neurosci 12:239.
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Zheng,W.,Q.Li,C.Zhao,Y.Da,H.L.Zhang and Z.Chen(2018).”Differentiation of Glial Cells From hiPSCs:Potential Applications in Neurological Diseases and Cell Replacement Therapy.”Front Cell Neurosci 12:239.
本明細書に提供される全ての参考文献(全ての非特許文献、特許、及び特許刊行物を含む)は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (38)
- 未分化多能性幹細胞から乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)の集団を得るための方法であって、
a)未分化多能性ヒト胚性幹細胞(hESC)の培養物を得ることと、
b)前記hESCの神経外胚葉細胞及び神経前駆細胞への分化を誘導するのに十分な培養条件下で、前記未分化多能性hESCを第1の期間培養することと、
c)前記神経前駆細胞をOPCに分化させるのに十分な培養条件下で、ステップb)からの前記神経前駆細胞を第2の期間培養することと
を含む、方法。 - ステップb)における前記多能性細胞が、接着組織培養容器中、若しくは懸濁複合体中、又は両方において、ラミニン上で培養される、請求項1に記載の方法。
- 前記多能性幹細胞が、ヒト胚性幹細胞(hESC)である、請求項1に記載の方法。
- 前記多能性幹細胞が、ヒト人工多能性幹細胞(hiPSC)である、請求項1に記載の方法。
- ステップb)の前記未分化hESCが、ドルソモルフィン、PD0325901、及びRAの存在下で培養される、請求項1に記載の方法。
- AA及びRAの存在下で培養するステップを更に含む、請求項5に記載の方法。
- ステップb)からの前記神経外胚葉細胞が、EGF及びhsbFGFの存在下で培養される、請求項1に記載の方法。
- EGF及びPDGF-AAの存在下で培養するステップを更に含む、請求項7に記載の方法。
- 前記第1の期間が、約3日~約60日である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の期間が、約10日~約15日である、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の期間が、約14日である、請求項9に記載の方法。
- 前記第2の期間が、約10日~約60日である、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の期間が、約20日~約40日である、請求項12に記載の方法。
- 前記第2の期間が、約28日である、請求項12に記載の方法。
- ステップb)における分化hESCが、約14日目に凍結保存される、請求項1に記載の方法。
- 凍結保存された細胞が、解凍され、続いて解凍された細胞が、前記方法の任意の残りのステップで培養される、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の期間の完了時、又は前記第1の期間のほぼ完了時に、ステップb)からの前記神経前駆細胞を凍結保存するステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 凍結保存された神経外胚葉細胞が、解凍され、ステップc)に従って培養される、請求項16に記載の方法。
- ステップc)の前記OPCが、凍結保存される、請求項14に記載の方法。
- 凍結保存されたOPCが、解凍される、請求項19に記載の方法。
- 前記OPCが、神経/グリア抗原2(NG2)、血小板由来成長因子受容体A(PDGFRα)、及び血小板由来成長因子受容体B(PDGFRβ)から選択される1つ以上のマーカーを発現する、請求項1に記載の方法。
- 解凍直後に対象へ投与するための乏突起膠細胞前駆細胞(OPC)組成物を製剤化する方法であって、
(a)凍結保存培地中に請求項1に記載のOPCを懸濁して、細胞懸濁液を形成することと、
(b)前記細胞懸濁液を凍結保存温度で保存することと、
(c)前記凍結保存された懸濁液を解凍することと
を含む、方法。 - 前記凍結保存培地が、アデノシン、デキストラン-40、ラクトビオン酸、HEPES(N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-N’-(2-エタンスルホン酸))、水酸化ナトリウム、L-グルタチオン、塩化カリウム、重炭酸カリウム、リン酸カリウム、デキストロース、スクロース、マンニトール、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ジメチルスルホキシド(DMSO)、及び水のうちの1つ以上を含む、請求項22に記載の方法。
- 対象に投与するための医薬組成物であって、請求項1に記載のOPC及び凍結保存培地を含む、医薬組成物。
- 前記凍結保存培地が、アデノシン、デキストラン-40、ラクトビオン酸、HEPES(N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-N’-(2-エタンスルホン酸))、水酸化ナトリウム、L-グルタチオン、塩化カリウム、重炭酸カリウム、リン酸カリウム、デキストロース、スクロース、マンニトール、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ジメチルスルホキシド(DMSO)、及び水のうちの1つ以上を含む、請求項24に記載の医薬組成物。
- 対象における脊髄損傷を治療するための方法であって、治療有効量の請求項22に記載の組成物を前記対象に投与することを含む、方法。
- 前記投与することが、前記組成物を、脊髄損傷部位内に、又は脊髄損傷部位に隣接して、投与することを含む、請求項26に記載の方法。
- 投与することが、注射による、請求項26に記載の方法。
- 前記投与することが、埋め込みによる、請求項26に記載の方法。
- 前記投与することが、移植による、請求項26に記載の方法。
- 細胞の濃度が、1mL当たり約1×106個の細胞~1mL当たり約100×106個の細胞である、請求項26に記載の医薬組成物。
- 約100マイクロリットル~約1ミリリットルの体積で保存される、請求項26に記載の医薬組成物。
- 細胞の濃度が、1mL当たり100×106個の細胞である、請求項26に記載の医薬組成物。
- 250マイクロリットルの体積で保存される、請求項26に記載の医薬組成物。
- 300マイクロリットルの体積で保存される、請求項26に記載の医薬組成物。
- 前記凍結保存培地が、凍結溶液である、請求項26に記載の医薬組成物。
- 凍結溶液が、CryoStor10(CS10)である、請求項26に記載の医薬組成物。
- 前記OPCが、神経/グリア抗原2(NG2)、血小板由来成長因子受容体A(PDGFRα)、及び血小板由来成長因子受容体B(PDGFRβ)から選択される1つ以上のマーカーを発現する、請求項26に記載の医薬組成物。
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