JP3091113B2 - Hybrid gel secreting bioactive substances - Google Patents

Hybrid gel secreting bioactive substances

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JP3091113B2 JP07101475A JP10147595A JP3091113B2 JP 3091113 B2 JP3091113 B2 JP 3091113B2 JP 07101475 A JP07101475 A JP 07101475A JP 10147595 A JP10147595 A JP 10147595A JP 3091113 B2 JP3091113 B2 JP 3091113B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、生理活性物質分泌性
のハイブリッド型ゲルに関するものである。さらに詳し
くは、この発明は、生体機能の維持に必要な生理活性物
質の長期にわたる持続的な投与を必要とする種々の難治
性疾患の治療に用いる人工皮膚等の外用処方剤に有用
な、生理活性物質分泌性の新しいハイブリッド型ゲルに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid gel capable of secreting a physiologically active substance. More specifically, the present invention relates to a physiologically active substance useful for the treatment of various intractable diseases requiring long-term continuous administration of a physiologically active substance necessary for maintenance of a biological function, such as artificial skin. The present invention relates to a new hybrid gel capable of secreting active substances.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】生体の細胞が本来具備してい
る機能が、何らかの原因により消失あるいは低下するこ
とに起因した疾病の治療法としては、主に以下の3通り
が考えられる。すなわち、消失あるいは低下した機能
を、 1)薬物投与によって補う、 2)臓器移植・組織移植・細胞移植などによって補う、 3)遺伝子治療によって補う。
2. Description of the Related Art The following three methods can be considered as methods for treating diseases caused by the loss or deterioration of the function inherent in living cells for some reason. That is, the lost or reduced function is compensated for by 1) drug administration, 2) by organ transplantation, tissue transplantation, cell transplantation, etc., 3) by gene therapy.

【0003】たとえばインスリン依存性糖尿病について
みると、このインスリン依存性糖尿病の場合、膵臓ラン
ゲルハンス島に存在するβ細胞(血糖値を負の方向に調
節する機能をもつインスリンを産生する細胞)が破壊さ
れている。従って、インスリン依存性糖尿病の患者は、
血糖値が高く、その結果、糖尿病の名の由来である尿中
の糖濃度も上昇する。血糖値が高い状態が続くと、生体
の種々の細胞の機能が傷害され、これが糖尿病の深刻な
合併症の原因となる。
For example, in the case of insulin-dependent diabetes, in the case of insulin-dependent diabetes, β-cells (cells that produce insulin having a function of negatively regulating blood sugar level) in the pancreatic islets of Langerhans are destroyed. ing. Therefore, patients with insulin-dependent diabetes
Blood sugar levels are high, and as a result, the concentration of sugar in urine, from which the name of diabetes is derived, also increases. When blood sugar levels remain high, the functions of various cells in the living body are impaired, which causes serious complications of diabetes.

【0004】このため、インスリン依存性糖尿病の治療
には、不足したインスリンを外から投与して血糖値を制
御しなければならない。インスリン依存性糖尿病患者は
生涯にわたって毎日数回のインスリン投与が必要であ
る。これは患者にとって肉体的・精神的に大きな苦痛で
あるばかりでなく、患者自身による薬物の投与には常に
誤投与による生命の危険性が内在している。
[0004] Therefore, in the treatment of insulin-dependent diabetes, a deficient insulin must be administered from the outside to control the blood sugar level. Insulin-dependent diabetics require several daily doses of insulin throughout their lifetime. This is not only a serious physical and mental distress for the patient, but also the inherent risk of life due to erroneous administration of the patient's own administration of the drug.

【0005】そこで、このインスリンの自己投与を代替
する方法として、膵臓あるいはランゲルハンス島の移植
による治療法が実施されている(窪田敬一・出月康夫、
日本臨床、48:1052,1990)。しかしなが
ら、これらの方法には、ドナー不足、移植した臓器また
は組織の患者による免疫的拒絶の制御の困難さ、さらに
は高度な技術を必要とする移植手術の困難さ、手術の危
険性など問題点が多い。
[0005] Therefore, as an alternative to the self-administration of insulin, a treatment method using transplantation of pancreas or islets of Langerhans has been implemented (Keiichi Kubota, Yasuo Dezuki,
Japanese Clinical Laboratory, 48: 1052, 1990). However, these methods have problems such as lack of donors, difficulties in controlling immune rejection of transplanted organs or tissues by patients, difficulties in transplantation operations requiring advanced techniques, and risks of surgery. There are many.

【0006】一方、1990年代に入ってから米国を中
心に臨床試験の行われている遺伝子治療は、以上を解決
する新しい医療技術である(N. M. SUMMERS. BIOTECHNO
LOGY12:42,1994)。これによる糖尿病の治療
方法のアイデアもすでに提唱されている(R. F. SELDEN
etal, THE NEW ENGLAND JOURNAL OF MEDICINE 317
(17):1067,1987)。この治療法の場合に
は、培養細胞にインスリン遺伝子を導入し、この細胞を
患者の体内に移植して、導入遺伝子が産生するインスリ
ンを持続的に体内に分泌させようとするものである。し
かし、この方法は、現在のところ移植したインスリン産
生細胞によるインスリン分泌を制御することが困難なこ
とや、一度体内に移植された細胞を回収できないなど、
多くの問題点をかかえている。また、この遺伝子治療
は、上記のインスリン依存性糖尿病や、重症免疫不全症
等の遺伝子病ばかりでなく、ガン、エイズなどの難治性
疾患の治療にも有望である先端医療技術であることが知
られており、そのための様々な試みが提案され、かつ、
実際にもこの遺伝子治療法が行われつつあるが、これら
の遺伝子治療においては、その多くのものは、レトロウ
イルス由来のベクターを用い、ウイルスの細胞感染を利
用して細胞内に遺伝子を導入するという手法が考慮され
ている。
[0006] On the other hand, gene therapy, which has been undergoing clinical trials mainly in the United States since the 1990s, is a new medical technology that solves the above problems (NM SUMMERS. BIOTECHNO).
LOGY 12:42, 1994). Ideas on how to treat diabetes with this have already been proposed (RF SELDEN
etal, THE NEW ENGLAND JOURNAL OF MEDICINE 317
(17): 1067, 1987). In the case of this treatment method, an insulin gene is introduced into cultured cells, and the cells are transplanted into a patient's body so that insulin produced by the transgene is continuously secreted into the body. However, this method is currently difficult to control insulin secretion by transplanted insulin-producing cells, and can not collect cells once transplanted into the body,
It has many problems. Further, it is known that this gene therapy is a promising advanced medical technology not only for the above-mentioned genetic diseases such as insulin-dependent diabetes and severe immunodeficiency but also for intractable diseases such as cancer and AIDS. Various attempts have been proposed for that, and
In fact, this gene therapy method is being implemented, but many of these gene therapies use retrovirus-derived vectors to introduce genes into cells using viral cell infection. Is considered.

【0007】しかしながら、このレトロウイルス由来の
ベクターを用いる手法においては、その遺伝子導入の効
率はウイルスの細胞への親和性に依存し、かつ、不活性
化したウイルスベクターが生体内で野生型のレトロウイ
ルスに変異する危険性を内在している。また、一般に、
従来考えられている遺伝子治療では、導入した遺伝子の
体外からの制御が困難であるという問題がある。
However, in the method using a retrovirus-derived vector, the efficiency of gene transfer depends on the affinity of the virus for cells, and the inactivated virus vector is transformed into a wild-type retrovirus in vivo. There is an inherent risk of mutating into a virus. Also, in general,
Conventional gene therapy has a problem that it is difficult to control the introduced gene from outside the body.

【0008】そこで、この発明は、従来の遺伝子治療法
の有効性を念頭に置きつつ、その問題を解決するために
なされたものであって、生理活性物質をコードする遺伝
子を導入した細胞を皮膚に移植して、導入遺伝子を体外
から制御可能とする新しい技術手段を提供することを目
的としている。さらに詳しくは、遺伝子を導入した生理
活性物質産生細胞をハイブリッド型ゲル(細胞組込み型
ゲル)として生体の皮膚に移植可能とすることで、従来
技術の欠点を解消することを目的としている。
Accordingly, the present invention has been made to solve the problem while keeping in mind the effectiveness of the conventional gene therapy method. The purpose of the present invention is to provide a new technical means that allows a transgene to be controlled from outside the body. More specifically, an object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art by making it possible to transplant a bioactive substance-producing cell into which a gene has been introduced into a living skin as a hybrid gel (cell-incorporated gel).

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、生理活性物質産生細胞と生体由
来のゲルとからなる生理活性物質分泌性のハイブリッド
型ゲルを提供する。このようなハイブリッド型ゲルにお
いては、生理活性物質産生細胞は生体由来のゲルに封入
されるか、またはゲル上に重層されるか、もしくは生理
活性物質産生細胞を封入したゲル上に重層されることを
好ましい態様とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a hybrid gel for secreting a physiologically active substance, comprising a physiologically active substance-producing cell and a gel derived from a living body. In such a hybrid gel, the physiologically active substance-producing cells must be encapsulated in a gel derived from a living organism, or overlaid on the gel, or overlaid on a gel containing the physiologically active substance-producing cells. Is a preferred embodiment.

【0010】またこの発明は、生理活性物質産生細胞、
皮膚細胞および生体由来のゲルからなる生理活性物質分
泌性のハイブリッド型ゲルを提供する。このようなハイ
ブリッド型ゲルにおいては、生理活性物質産生細胞を封
入した生体由来のゲル上に皮膚細胞が重層されること、
皮膚細胞を封入したゲル上に生理活性物質産生細胞が重
層されること、皮膚細胞と生理活性物質産生細胞とがゲ
ルに封入されること、もしくは皮膚細胞と生理活性物質
産生細胞とを封入したゲル上に皮膚細胞または生理活性
物質産生細胞が重層されること等を好ましい態様とす
る。
[0010] The present invention also provides a physiologically active substance producing cell,
Provided is a bioactive substance-secreting hybrid gel comprising a gel derived from skin cells and a living body. In such a hybrid gel, skin cells are layered on a gel derived from a living body that encapsulates biologically active substance-producing cells,
The bioactive substance producing cells are layered on the gel in which the skin cells are encapsulated, the skin cells and the physiologically active substance producing cells are encapsulated in the gel, or the skin cells and the physiological active substance producing cells are encapsulated in the gel In a preferred embodiment, skin cells or physiologically active substance-producing cells are overlaid thereon.

【0011】そして、上記態様のうち、生理活性物質産
生細胞がゲルに封入される場合には、細胞が網状体また
は多孔質膜と共にゲルに封入されていることを好ましい
態様としてもいる。さらに、この発明では、上記の生理
活性物質産生細胞が、インスリン等の生理活性物質をコ
ードする遺伝子を組込んだ発現ベクターを保有する皮膚
細胞(例えば、皮膚線維芽細胞、皮膚表皮細胞など)で
あり、その発現ベクターが、インスリンcDNAとネオ
マイシン耐性遺伝子を組み込んだプラスミド・ベクター
pBMG・neo・insまたは酵素フリンにより変換
可能で且つ安定性に優れたインスリンを発現する変異イ
ンスリン遺伝子を組み込んだプラスミド・ベクターpR
IS・proins・Ifur・IIfur・B10Dで
あること等をその態様としてもいる。
[0011] In a preferred embodiment of the present invention, when the bioactive substance-producing cells are encapsulated in a gel, the cells are encapsulated in a gel together with a network or a porous membrane. Furthermore, in the present invention, the above-mentioned physiologically active substance-producing cells are skin cells (for example, skin fibroblasts, skin epidermal cells, etc.) carrying an expression vector incorporating a gene encoding a physiologically active substance such as insulin. The expression vector is a plasmid vector incorporating an insulin cDNA and a neomycin resistance gene, a plasmid vector pBMG neo neos or a plasmid vector incorporating a mutant insulin gene which expresses insulin which is convertible by the enzyme furin and has excellent stability. pR
The embodiment also includes that it is IS / proins / Ifur / IIfur / B10D.

【0012】[0012]

【作用】この発明のハイブリッド型ゲルにおいては、ゲ
ル中に封入または重層された細胞が生体に必要な、ある
いは不足している生理活性物質を産生し、それらが持続
的に生体内に分泌される。また、生理活性物質産生細胞
が、メッシュ等の網状体または多孔質の高分子膜等と共
にゲルに封入されることによって、その生理活性物質産
生量が増加し、たとえば人工皮膚等の外用処方剤として
有効に利用することができる。生理活性物質を発現する
遺伝子は例えばプラスミド・ベクターによって細胞に導
入されるため、従来の遺伝子治療のようにレトロウイル
ス由来のベクターによる野生型レトロウイルスへの変異
の危険性はない。また、遺伝子導入細胞を皮膚に移植す
ることにより、導入した遺伝子の体外からの制御も容易
となる。
In the hybrid gel of the present invention, the cells encapsulated or layered in the gel produce bioactive substances required or lacking in the living body, which are continuously secreted into the living body. . In addition, bioactive substance-producing cells are encapsulated in a gel together with a network such as a mesh or a porous polymer film, thereby increasing the amount of the physiologically active substance produced, for example, as an external preparation for artificial skin or the like. It can be used effectively. Since a gene expressing a physiologically active substance is introduced into cells by, for example, a plasmid vector, there is no danger of mutation into a wild-type retrovirus by a retrovirus-derived vector as in conventional gene therapy. In addition, by implanting the transfected cells into the skin, the transgene can be easily controlled from outside the body.

【0013】より具体的には、以下の作用が得られる。 1)移植後は、患者の意識することなく長期間安定に薬
物を投与することが可能である。このことにより従来の
反復投与による治療が患者へ与えていた肉体的、精神的
苦痛を大きく緩和することができる。 2)皮膚への移植およびその除去はきわめて簡単な手術
であるため、治療の経過を見ながら人工皮膚の量を随時
調節可能である。このことにより、治療に最適な条件を
見いだすことが容易になる。
More specifically, the following effects are obtained. 1) After transplantation, the drug can be stably administered for a long period of time without the patient's consciousness. This can greatly alleviate the physical and mental distress that has been given to patients by conventional repeated administration treatment. 2) Since transplantation to the skin and its removal are very simple operations, the amount of artificial skin can be adjusted at any time while monitoring the course of treatment. This facilitates finding optimal conditions for treatment.

【0014】3)生理活性物質をコードするDNA配列
を適当なプロモーターを用いて発現させ、人工皮膚移植
部位にプロモーター特異的な種々の誘導刺激(各種ホル
モン、重金属、温度など)を与えることにより、ゲル中
またはゲル上の細胞による薬物の分泌量を制御できる。
これにより、分泌量の微調整が可能である。 4)移植細胞はゲルに封入または重層されているため、
患者の免疫的拒絶を受けにくい。したがって、一般に組
織などの移植時に汎用される免疫抑制剤の量を少なくす
ることができる。このことは、免疫抑制剤による副作用
の危険性を大きく低下させることができる。もちろん患
者自身の細胞を用いる遺伝子治療では、自家移植である
ため免疫的拒絶は問題でなくなる。
3) Expression of a DNA sequence encoding a physiologically active substance using an appropriate promoter, and application of various promoter-specific inducing stimuli (various hormones, heavy metals, temperature, etc.) to the artificial skin graft site, The amount of drug secretion by cells in or on the gel can be controlled.
This allows fine adjustment of the amount of secretion. 4) Because the transplanted cells are encapsulated or layered in a gel,
Less susceptible to immune rejection in patients. Therefore, the amount of immunosuppressants generally used at the time of transplantation of tissue or the like can be reduced. This can greatly reduce the risk of side effects from immunosuppressants. Of course, in the case of gene therapy using the patient's own cells, immunological rejection is not a problem because of autotransplantation.

【0015】5)入院の必要のない簡単な手術で行える
ため、手術にともなう危険性はなく安全である。また、
皮膚への移植であるので、移植の状態が外部から常に観
察できる。必要に応じ、移植した人工皮膚の除去も可能
である。この発明においては、各種の生理活性物質産生
細胞は、そのための遺伝子を組込んだ発現ベクターを細
胞に組込んだものとして用いることができる。例えば、
インスリンを産生する細胞は、インスリンのcDNAと
ネオマイシン耐性遺伝子(選別マーカー)を組み込んだ
プラスミドベクターpBMG・neo・insを定法に
従って動物細胞にトランスフェクトして調製することが
できる。あるいは、インスリン遺伝子が発現するプロイ
ンスリンを酵素フリンによってインスリンに変換可能
で、且つインスリンB鎖の第10番目のアミノ酸置換に
より安定性に優れたインスリンを発現する変異インスリ
ン遺伝子を組み込んだプラスミドベクターpRIS・p
roins・Ifur・IIfur・B10Dを動物細胞
にトランスフェクトしてもよい。
5) Since the operation can be performed by a simple operation that does not require hospitalization, there is no danger associated with the operation, and the operation is safe. Also,
Since the transplant is performed on the skin, the state of the transplant can always be observed from the outside. If necessary, it is possible to remove the transplanted artificial skin. In the present invention, various physiologically active substance-producing cells can be used in which an expression vector incorporating a gene therefor has been incorporated into the cell. For example,
Insulin-producing cells can be prepared by transfecting animal cells with a plasmid vector pBMG-neo-ins into which insulin cDNA and a neomycin resistance gene (selectable marker) have been incorporated, according to a standard method. Alternatively, a plasmid vector pRIS · which can convert proinsulin expressed by the insulin gene into insulin by the enzyme furin, and incorporates a mutant insulin gene that expresses insulin with excellent stability by amino acid substitution at the tenth amino acid in the insulin B chain. p
Roins / Ifur / IIfur / B10D may be transfected into animal cells.

【0016】また、生理活性物質産生細胞を封入または
重層するゲルは、たとえば生体由来のコラーゲン、フィ
ブリン、アガロース等から定法に従って調製し、使用す
ることができる。たとえば、インスリン遺伝子を組込ん
だ細胞を封入したハイブリッド型ゲルを糖尿病治療用の
人工皮膚として使用する場合について説明すると、次の
ように考えることができる。
The gel enclosing or layering the physiologically active substance-producing cells can be prepared and used according to a conventional method, for example, from collagen, fibrin, agarose or the like derived from a living body. For example, the following describes the case where a hybrid gel enclosing cells incorporating the insulin gene is used as an artificial skin for treating diabetes.

【0017】(1)実験動物の体表から皮膚片を採取
し、主な構成細胞である表皮細胞と線維芽細胞を分離し
培養する。 (2)インスリン遺伝子を組み込んだ発現ベクターをこ
れらの細胞に組み込み、インスリンを分泌する細胞株を
得る。 (3)コラーゲンゲル等を用いて、これらの細胞株より
インスリン分泌能を有するハイブリッド型人工皮膚を構
築する。
(1) A piece of skin is collected from the body surface of an experimental animal, and epidermal cells and fibroblasts, which are main constituent cells, are separated and cultured. (2) An expression vector incorporating the insulin gene is incorporated into these cells to obtain a cell line that secretes insulin. (3) A hybrid artificial skin having insulin secretion ability is constructed from these cell lines using collagen gel or the like.

【0018】(4)インスリン分泌性のハイブリッド型
人工皮膚を移植する。 より具体的にさらに説明すると、この発明の、生理活性
物質分泌性のハイブリッド型ゲルは、たとえば、ASAGA
等の方法(H. ASAGA etal, EXPERIMENTAL CELLRESEARCH
193:167,1991)に準じ、以下の様にして
作製することができる。
(4) Transplanting an insulin secreting hybrid artificial skin. More specifically, the hybrid gel capable of secreting a physiologically active substance of the present invention is, for example, ASAGA
(H. ASAGA etal, EXPERIMENTAL CELLRESEARCH
193: 167, 1991).

【0019】すなわち、細胞培養液の4倍濃縮液、血
清、精製水、および例えばコラーゲン(0.5%溶液)
を、必要量に応じ、2.5:1:2.5:4の割合で氷
冷下で混合する。これに、1N水酸化ナトリウム水溶液
を滴下混合して、pH7.4に調整し、直径35mmの
疎水性のプラスチックシャーレに2mlずつ分注し、た
だちに37℃の恒温器に移る。数分以内にコラーゲンは
固化しゲルを作製することができる。生理活性物質産生
細胞はコラーゲンを固化させる直前に上記の混合液に混
合させることによりゲル内に封入できる。
That is, a 4-fold concentrated cell culture solution, serum, purified water, and, for example, collagen (0.5% solution)
Are mixed under ice cooling at a ratio of 2.5: 1: 2.5: 4 according to the required amount. To this, a 1N aqueous sodium hydroxide solution is dropped and mixed to adjust the pH to 7.4, and 2 ml each is dispensed into a 35 mm-diameter hydrophobic plastic petri dish, and immediately transferred to a 37 ° C. thermostat. Within minutes, the collagen solidifies and can form a gel. Physiologically active substance-producing cells can be encapsulated in a gel by mixing them with the above mixture just before solidifying collagen.

【0020】また、網状体や多孔質膜を共存させる場合
には、これらを生理活性物質産生細胞と共に上記の混合
液に混合させればよい。なお、培養液、血清およびコラ
ーゲンは市販品を利用することもできる。皮膚への移植
を容易にするために、コラーゲンゲルに適当な強度を持
たせることも有効である。ゲルの適度な強度は、例えば
BELLらの方法(E. BELL etal, PROCEEDINGS OF THE NAT
IONAL ACADEMY OF SCIENCES 76(3):1274,
1979)に従い、上記ゲル内に適当数の皮膚由来線維
芽細胞を混ぜることによって得ることができる。線維芽
細胞によるゲルの収縮作用により、結果としてゲルに適
当な強度を持たせることができる。皮膚由来線維芽細胞
は、たとえば移植片初代培養法(R.I. Freshrey, Cultu
re of Animal Cells, Alan R. Liss, Inc.,New York, 1
987) に準じて、患者より採取した少量の皮膚より培養
して得ることが可能である。
When a network or a porous membrane is allowed to coexist, these may be mixed with the above-mentioned mixed solution together with the physiologically active substance-producing cells. In addition, a commercially available product can be used for the culture solution, serum, and collagen. In order to facilitate transplantation to the skin, it is also effective to give the collagen gel an appropriate strength. The moderate strength of the gel is, for example,
BELL et al.'S method (E. BELL etal, PROCEEDINGS OF THE NAT
IONAL ACADEMY OF SCIENCES 76 (3): 1274
1979), by mixing an appropriate number of skin-derived fibroblasts in the gel. The gel's contracting action by the fibroblasts can result in the gel having a suitable strength. Skin-derived fibroblasts can be obtained, for example, by the primary transplant method (RI Freshrey, Cultu
re of Animal Cells, Alan R. Liss, Inc., New York, 1
According to 987), it can be obtained by culturing from a small amount of skin collected from patients.

【0021】ゲルの移植皮膚面への良好な活着状態を得
るために、皮膚への移植以前にゲル上にあらかじめ皮膚
由来表皮細胞を重層培養しておくことも有効である。ゲ
ルに重層する皮膚由来表皮細胞は、たとえばGREEN 等の
方法(H. GREEN, etal, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL
ACADEMY OF SCIENCES 76:5665,1979)に準
じて、線維芽細胞と同様に患者自身の皮膚より培養して
得ることが可能である。
In order to obtain a good state of engraftment of the gel on the skin to be transplanted, it is also effective to multiply culture the skin-derived epidermal cells on the gel before transplantation to the skin. The skin-derived epidermal cells layered on the gel can be obtained by a method such as GREEN (H. GREEN, etal, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL).
According to ACADEMY OF SCIENCES 76: 5665, 1979), it can be obtained by culturing from the skin of the patient as well as fibroblasts.

【0022】なお、この発明では、表皮細胞を重層しな
い状態でゲルを皮下に移植した場合にも有効であること
は言うまでもない。具体的には様々な態様が可能であ
る。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明につい
て説明する。もちろん、この発明は、以下の例によって
限定されるものではない。
It is needless to say that the present invention is also effective when a gel is implanted subcutaneously without superimposing epidermal cells. Specifically, various modes are possible. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Of course, the present invention is not limited by the following examples.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

実施例1 この発明のハイブリッド型ゲル(以下、単にゲルと記載
することがある)を作成し、その薬物投与法および糖尿
病治療への応用における効果を、下記に示す試験管内実
験および糖尿病モデル動物の系を用いて評価した。試験管内試験 プロインスリン産生細胞を封入または重層したゲルを培
養し、培養液中に分泌されるプロインスリンを測定し
た。 1)使用細胞 以下の細胞株3種を用いた。
Example 1 A hybrid gel (hereinafter sometimes simply referred to as a gel) of the present invention was prepared, and its effects in drug administration methods and application to diabetes treatment were evaluated in vitro in vitro experiments and in animal models of diabetes. The system was evaluated. In vitro test A gel encapsulating or layering proinsulin producing cells was cultured, and proinsulin secreted into the culture solution was measured. 1) Cells used The following three cell lines were used.

【0024】マウス胎仔由来線維芽細胞(NIH3T
3) インスリン遺伝子を組み込んだラット皮膚由来線維芽
細胞(RSFins) インスリン遺伝子を組み込んだラット皮膚由来表皮細
胞(RSKins) RSFinsおよびRSKins細胞はラット皮膚より
初代培養によって得た線維芽細胞(RSF)および表皮
細胞(RFK)にインスリン遺伝子(G. I. BELL et a
l, NATURE 284,(6):26,1980)を組み
込んで作製した。インスリン遺伝子の線維芽細胞および
表皮細胞への組み込みは、ヒトインスリンcDNAを組
み込んであるプラスミド系発現ベクターpBMG・ne
o・ins(Y. KAWAKAMI et al, DIABETES 41:95
6,1992)を用いて、CHENとOKAYAMA (C. CHEN an
d OKAYAMA, MOLECURAR AND CELLULAR BIOLOGY 7
(8):2745,1987)に準じて行った。その
後、ベクターの組み込まれた細胞を400μg/ml濃
度のG418を含む培養液で選択的に増加させた。
Fibroblasts derived from mouse embryos (NIH3T
3) Rat skin-derived fibroblasts (RSFins) incorporating insulin gene Insulin-derived rat skin-derived epidermal cells (RSKins) RSFins and RSKins cells are fibroblasts (RSF) and epidermis obtained by primary culture from rat skin Insulin gene (GI BELL et a) in cells (RFK)
1, NATURE 284, (6): 26, 1980). The integration of the insulin gene into fibroblasts and epidermal cells was performed using a plasmid-based expression vector pBMG-ne incorporating human insulin cDNA.
o · ins (Y. KAWAKAMI et al, DIABETES 41:95
6,1992) using CHEN and OKAYAMA (C. CHEN an
d OKAYAMA, MOLECURAR AND CELLULAR BIOLOGY 7
(8): 2745, 1987). Thereafter, the cells incorporating the vector were selectively expanded in a culture solution containing G418 at a concentration of 400 μg / ml.

【0025】これらの細胞は、インスリンへの変換酵素
を持たないため、インスリンの前駆物質であるプロイン
スリンを分泌する。ただし、プロインスリンもインスリ
ン作用がある(S.N. Davis et al., Journal of Clinic
al Endocrinologuy and Metabolism, 75 (5): 1282-128
8, 1992 )。 2)培養液 RSFins用には、ダルベッコ改変イーグル最小培地
(ギブコ)に牛胎仔血清(ハイクロン)を10%の割合
で添加して用いた(培養液A)。
Since these cells do not have an enzyme for converting to insulin, they secrete proinsulin, a precursor of insulin. However, proinsulin also has an insulin action (SN Davis et al., Journal of Clinic
al Endocrinologuy and Metabolism, 75 (5): 1282-128
8, 1992). 2) Culture solution For RSFins, 10% fetal calf serum (Hycron) was added to Dulbecco's modified Eagle's minimum medium (Gibco) and used (Culture solution A).

【0026】RSKins用には、ダルベッコ改変イー
グル最小培地とMCDB152培地(極東)を7:3の
割合で混合したものに、ハイドロコルチゾン(0.4μ
g/ml)、インスリン(5μg/ml)、トランスフ
ェリン(5μg/ml)、トリヨードチロニン(2n
M)、コレラトキシン(0.1nM)、アデニン(10
0μM)および牛胎仔血清(10%)を添加して用いた
(培養液B)。
For RSKins, a mixture of Dulbecco's modified Eagle's minimum medium and MCDB152 medium (Far East) at a ratio of 7: 3 was mixed with hydrocortisone (0.4 μm).
g / ml), insulin (5 μg / ml), transferrin (5 μg / ml), triiodothyronine (2n
M), cholera toxin (0.1 nM), adenine (10
0 μM) and fetal calf serum (10%) were used (culture solution B).

【0027】細胞をゲルに封入および重層の後は、培養
液Aを用いてハイブリッド型ゲルを培養した。 3)試験方法 50万個のRSFins細胞をゲルに封入あるいは重層
して、ゲルAおよびゲルBを得た。一方、50万個のR
FKins細胞をゲルに封入あるいは重層して、ゲルC
およびゲルDを得た。ゲルCおよびゲルD中には同時に
NIH3T3細胞を封入して収縮能を付与した。このゲ
ルの構成を要約したものが表1である。これらを、37
℃で培養した。1日後、培養液2mlを加えて培養を継
続し、その後、2日ごとに新しい培地と交換した。交換
した培養液は、凍結保存しておき、必要に応じて融解
し、培養液中のプロインスリン濃度を測定した。プロイ
ンスリン濃度は、EIAキット(三光純薬)を用いて、
免疫応答性インスリン(Immunoreactive Insurin:以
下、IRIと記載することがある)の値として測定し
た。
After encapsulating the cells in the gel and layering, the hybrid gel was cultured using the culture solution A. 3) Test method 500,000 RSFins cells were encapsulated or layered in a gel to obtain gel A and gel B. On the other hand, 500,000 R
FKins cells are encapsulated or layered in gel, and gel C
And Gel D. NIH3T3 cells were simultaneously encapsulated in gel C and gel D to impart contractility. Table 1 summarizes the composition of this gel. These are 37
Incubated at ℃. One day later, the culture was continued by adding 2 ml of the culture solution, and then the medium was replaced with a fresh medium every two days. The exchanged culture solution was stored frozen, thawed if necessary, and the proinsulin concentration in the culture solution was measured. Proinsulin concentration was measured using an EIA kit (Sanko Junyaku)
It was measured as a value of immunoreactive insulin (Immunoreactive Insurin: hereinafter sometimes referred to as IRI).

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】4)試験結果 試験結果を表2に示した。ゲル内に封入あるいはゲル上
に重層したいずれの細胞株からも、培養25日間にわた
って安定した量のプロインスリンを培地中に分泌した。
従って、このゲルを皮膚に移植することにより、プロイ
ンスリンを体内に投与することが可能となる。
4) Test results The test results are shown in Table 2. A stable amount of proinsulin was secreted into the medium over 25 days of culture from both cell lines encapsulated in the gel or layered on the gel.
Therefore, by implanting this gel into the skin, it becomes possible to administer proinsulin to the body.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】動物試験1 プロインスリン産生細胞を封入または重層したハイブリ
ッド型ゲルを糖尿病モデル動物へ移植して、その治療効
果を血糖値を測定することによって評価した。 1)実験動物 Balb/cヌードマウス(5週令雄)に対し、200
mg/kgのストレプトゾトシン(シグマ)を4日間に
わたり腹腔内へ合計3回反復投与することにより糖尿病
状態を誘導し、7週令において使用した。 2)使用細胞 ラット皮膚由来の細胞株3種を用いた。
Animal Test 1 A hybrid gel in which proinsulin-producing cells were encapsulated or layered was implanted into a diabetic model animal, and its therapeutic effect was evaluated by measuring the blood glucose level. 1) Experimental animals Balb / c nude mice (5-week-old males)
The diabetic condition was induced by intraperitoneal administration of streptozotocin (Sigma) at a dose of 3 mg / kg for 4 days and used at 7 weeks of age. 2) Cells used Three kinds of cell lines derived from rat skin were used.

【0032】RSF RSFins RSKins 3)ゲルの作製方法 50万個のRSFins細胞をコラーゲンゲルに封入
し、これに同数のRSKins細胞を重層してゲルEを
得た。一方、50万個のRSF細胞をコラーゲンゲルに
封入し、これに同数のRSKins細胞を重層してゲル
Fを得た。これらのゲルの構成は、表3に要約した。こ
れらのゲルを、37℃で6日培養の後、移植に用いた。
この時点でのゲルのプロインスリン産生量は、ゲルEお
よびゲルF、それぞれ484μlU/日/ゲルおよび4
04μlU/日/ゲルであった。
RSF RSFins RSKins 3) Gel preparation method 500,000 RSFins cells were encapsulated in a collagen gel, and the same number of RSKins cells were layered thereon to obtain gel E. On the other hand, 500,000 RSF cells were encapsulated in a collagen gel, and the same number of RSKins cells were overlaid on this to obtain gel F. The composition of these gels is summarized in Table 3. These gels were used for transplantation after culturing at 37 ° C. for 6 days.
Proinsulin production of the gel at this point was 484 μl U / day / gel and 4
04 μl U / day / gel.

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】4)試験方法 上記糖尿病モデル2個体(ID番号3および4)の背中
の皮膚を、それぞれ約25mm平方および約200mm
平方の範囲で除去した。ここに作製後6日間培養したゲ
ル(E、F)を同一面積(ゲル重量として、それぞれ2
4mg湿重および191mg湿重)移植した。移植後は
2日ごとに約20μlの血液を尾部より採取し血糖値を
測定した。対照動物2個体(ID番号1および2)は非
移植糖尿病モデルを用いた。血糖値の測定はグルコース
CIIテスト(和光純薬)を用いて行った。 5)試験結果 試験結果を表4に示した。ゲル移植群では対照群で見ら
れたような血糖値の持続的な上昇は抑えられ、かつ血糖
値の低下傾向が観察された。
4) Test Method The skin on the backs of the two diabetic models (ID Nos. 3 and 4) was squared about 25 mm and about 200 mm, respectively.
It was removed over a square area. Here, the gels (E, F) cultured for 6 days after the preparation were prepared in the same area (each gel weight was 2).
(4 mg wet weight and 191 mg wet weight). After transplantation, about 20 μl of blood was collected from the tail every two days and the blood glucose level was measured. Two control animals (ID numbers 1 and 2) used a non-transplanted diabetes model. The blood glucose level was measured using a glucose CII test (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 5) Test results The test results are shown in Table 4. In the gel transplantation group, the continuous increase in blood glucose level as seen in the control group was suppressed, and a tendency for the blood glucose level to decrease was observed.

【0035】[0035]

【表4】 [Table 4]

【0036】動物実験2 プロインスリン産生細胞を封入したハイブリッド型ゲル
を糖尿病モデル動物へ移植して、その治療効果を血糖値
および体重を測定することによって評価した。 1)実験動物 Balb/cヌードマウス(7週令雄)に対し、200
mg/kgのストレプトゾトシン(シグマ)を2日間に
わたり腹腔内に連続投与することにより糖尿病状態を誘
導して試験に用いた。ゲルの移植はストレプトゾトシン
投与終了2日後に行った。 2)使用細胞 ラット皮膚由来の細胞株3種を用いた。
Animal Experiment 2 A hybrid gel containing proinsulin-producing cells was implanted into a diabetic model animal, and the therapeutic effect was evaluated by measuring blood glucose level and body weight. 1) Experimental animals Balb / c nude mice (7-week-old males)
A diabetic condition was induced by continuous intraperitoneal administration of streptozotocin (Sigma) at 2 mg / kg for 2 days and used in the test. The gel was implanted two days after the end of streptozotocin administration. 2) Cells used Three kinds of cell lines derived from rat skin were used.

【0037】RSF RSFins RSK 3)ゲルの作製方法 100万個のRSFins細胞をコラーゲンゲルに封入
し、これに同数のRSK細胞を重層してゲルMを得た。
一方、100万個のRSF細胞をコラーゲンゲルに封入
し、これに同数のRSKins細胞を重層してゲルNを
得た。これらのゲルの構成は、表5に要約した。これら
のゲルを、37℃で7日培養の後、移植に用いた。この
時点でのゲルのプロインスリン産生量は、ゲルMおよび
ゲルN、それぞれ300.8μlU/時間/ゲルおよび
1.5μlU/時間/ゲルであった。
RSF RSFins RSK 3) Gel preparation method One million RSFins cells were encapsulated in a collagen gel, and the same number of RSK cells were overlaid on this to obtain a gel M.
On the other hand, 1,000,000 RSF cells were encapsulated in a collagen gel, and the same number of RSKins cells were layered on this to obtain gel N. The composition of these gels is summarized in Table 5. These gels were used for transplantation after culturing at 37 ° C. for 7 days. The amount of proinsulin produced by the gel at this point was 300.8 μlU / hr / gel and 1.5 μlU / hr / gel for gel M and gel N, respectively.

【0038】[0038]

【表5】 [Table 5]

【0039】4)試験方法 上記糖尿病モデル6個体のうち3個体については、右腹
側部の皮膚を直径8〜10mmの円形に除去し、ここに
作製後7日間培養したゲルMを1個体につき1個当て移
植した。移植後は2日ごとに約5μlの血液を尾部より
採取し血糖値を測定した。体重も約2日ごとに測定し
た。糖尿病モデル動物6個体のうち残る3個体について
は、対照動物としてゲルNを同様に移植した。血糖値の
測定はグルテストE(三和化学)を用いて行った。 5)試験結果 試験結果を表6に示した。ゲルM移植群では対照群で見
られたような血糖値の上昇を抑制する傾向が認められ、
特に移植後13日目において顕著であった。また、ゲル
M移植群では対照群で見られたような体重減少を抑制す
る傾向が観察期間を通じて常に観察された。
4) Test Method For three of the six diabetes models described above, the skin on the right flank was removed in a circular shape having a diameter of 8 to 10 mm, and the gel M which had been cultured for 7 days after preparation was used for each individual. One was transplanted. After transplantation, about 5 μl of blood was collected from the tail every two days and the blood glucose level was measured. Body weight was also measured about every two days. Gel N was similarly transplanted as a control animal for the remaining three of the six diabetic model animals. The measurement of the blood glucose level was performed using Glutest E (Sanwa Chemical). 5) Test results The test results are shown in Table 6. In the gel M transplantation group, there was a tendency to suppress the increase in blood glucose level as seen in the control group,
In particular, it was remarkable on day 13 after transplantation. In the gel M-transplanted group, the tendency to suppress weight loss as observed in the control group was always observed throughout the observation period.

【0040】[0040]

【表6】 [Table 6]

【0041】実施例2 この発明の別のハイブリッド型ゲルを作成し、その効果
を、下記に示す試験管内実験および糖尿病モデル動物の
系を用いて評価した。試験管内実験1 フリンにより変換可能で、且つ安定性に優れたインスリ
ンをコードする変異インスリン遺伝子を導入したインス
リン産生細胞を封入したゲルを培養し、培養液中に分泌
されるIRI値を測定した。 1)使用細胞 ラット皮膚由来の細胞株2種を用いた。
Example 2 Another hybrid gel of the present invention was prepared, and its effect was evaluated using the following in vitro test and the system of a diabetic model animal. In-vitro experiment 1 A gel enclosing insulin-producing cells transduced with a mutant insulin gene, which can be converted with furin and has excellent stability, was cultured, and the IRI value secreted into the culture solution was measured. 1) Cells used Two kinds of cell lines derived from rat skin were used.

【0042】フリンで変換可能な変異インスリン遺伝
子を導入したラット皮膚由来繊維芽細胞(RSFins
fur) RSK RSFinsfur細胞は、ラット皮膚より初代培養に
より得た繊維芽細胞(RSF)に、フリンによる変異
(プロインスリン鎖の2か所切断によるインスリン化)
が可能な変異インスリン遺伝子(D.J.GROSKREUTZ et a
l, The Jounal ofBiological Chemistry, 269 (8), 624
1, 1994 )を導入して作成した。RSFへのこのような
遺伝子導入は、上記の変異インスリン遺伝子を組み込ん
だプラスミド系発現ベクターpRIS・proins・
Ifur・IIfur・B10Dを用いて、上記CHEN-OKA
YAMAの方法に準じて行った。その後、ベクターの組み込
まれた細胞を600μg/ml濃度のG418を含む培
養液で選択的に増加させた。
Rat skin-derived fibroblasts transfected with a mutant insulin gene convertible with furin (RSFins
fur) RSK RSF insfur cells are obtained by mutation of furin into fibroblasts (RSF) obtained by primary culture from rat skin (insulination by cleavage of proinsulin chain at two sites).
Mutant insulin gene (DJGROSKREUTZ et a
l, The Jounal of Biological Chemistry, 269 (8), 624
1, 1994). Such gene transfer into RSF is carried out by using a plasmid-based expression vector pRIS / proins /
Using Ifur / IIfur / B10D, the above CHEN-OKA
Performed according to YAMA's method. Thereafter, the cells incorporating the vector were selectively expanded in a culture solution containing G418 at a concentration of 600 μg / ml.

【0043】これらの細胞から32株のクローンを分離
し、最もIRI値の高い細胞を選択した。この株RSF
insfurは、100万個の細胞あたり24.5μI
U/時間の免疫応答性インスリンを培養液中に分泌し
た。この細胞は、変異インスリンへの変異酵素フリンを
同時に発現するため、インスリンの前駆物質であるプロ
インスリンは、細胞の有するフリン活性に依存してイン
スリンに変換される。
From these cells, 32 clones were isolated, and the cell having the highest IRI value was selected. This strain RSF
insfur is 24.5 μl per million cells
U / hr of immunoreactive insulin was secreted into the culture. Since these cells simultaneously express the mutant enzyme furin to mutant insulin, proinsulin, a precursor of insulin, is converted to insulin depending on the furin activity of the cells.

【0044】また、抗フリン・モノクローナル抗体(ジ
ェネンティック)および抗インスリン・ウサギ血清(オ
ースロラル・バイオロジカル)を用い、RSFinsf
ur細胞に対する免疫組織学的な検討も行った。結果は
表7に示したとおりであり、この細胞はインスリンおよ
びフリンを産生していることが免疫組織学的にも確認さ
れた。
Using an anti-furin monoclonal antibody (Genentic) and anti-insulin rabbit serum (Austroral Biological), RSFinsf was used.
Immunohistological studies on ur cells were also performed. The results are as shown in Table 7, and it was also confirmed immunohistologically that the cells produced insulin and furin.

【0045】[0045]

【表7】 [Table 7]

【0046】2)培養液 RSFinsfur細胞用には、実施例1の培養液A
を、またRSK細胞用に1実施例1の培養液Bを用い
た。細胞をゲルに封入および重層後は培養液Aを用いて
培養した。 3)試験方法 300万個のRSFinsfur細胞をゲルに封入し、
さらにその上に300万個のRSK細胞を重層してゲル
Gを得た。このゲルGの構成を要約したものが表8であ
る。このゲルGを37℃で6mlの培養液中で培養し
た。培養液は2日毎に新しいものと交換した。培養後8
日目のゲルを培養液で3回洗浄し、新しい培養液と交換
したのち8時間培養し、培養液中のIRI値をインスリ
ンEIAキット(三光純薬)を用いて測定した。
2) Culture solution For the RSF Insfur cells, the culture solution A of Example 1 was used.
And the culture solution B of Example 1 was used for RSK cells. After enclosing the cells in a gel and layering, the cells were cultured using a culture solution A. 3) Test method 3 million RSF insfur cells were encapsulated in a gel,
Further, 3 million RSK cells were overlaid thereon to obtain gel G. Table 8 summarizes the structure of this gel G. This gel G was cultured at 37 ° C. in a 6 ml culture solution. The culture solution was replaced with a new one every two days. 8 after culture
On the day, the gel was washed three times with a culture solution, replaced with a new culture solution, and cultured for 8 hours, and the IRI value in the culture solution was measured using an insulin EIA kit (Sanko Junyaku).

【0047】[0047]

【表8】 [Table 8]

【0048】4)試験結果 この試験の結果、ゲルGは、8時間にわたり25.2μ
IUのIRIを分泌していることが確認された。すなわ
ち、このゲルGは長時間にわたり安定したインスリンの
分泌を示すため、これを皮膚へ移植することによって、
インスリンを体内へ投与することが可能となる。試験管内実験2 フリンにより変換可能で、且つ安定性に優れたインスリ
ンをコードする変異インスリン遺伝子を導入したインス
リン産生細胞を封入したゲルにおいて、ゲルからのイン
スリン分泌を高める方法を検討した。 1)使用細胞 上記の試験管内実験1と同様の細胞を使用した。 2)培養液 上記の試験管内実験1と同様の培養液を同様に使用し
た。 3)試験方法 100万個のRSFinsfur細胞をゲルに封入し、
さらにその上に100万個のRSK細胞を重層してゲル
Hを得た。一方、100万個のRSFinsfur細胞
をゲルに封入する際に、直径15cmおよび25cmの
円形に裁断したポリグリコール酸(PGA)メッシュ
(日本レダリー、デキソンメッシュ、スタイル2)を存
在させ、さらにその上に100万個のRSK細胞を重層
して、それぞれゲルIおよびJを得た。これらのゲルの
構成は表9に示したとおりである。
4) Test Results As a result of this test, Gel G showed 25.2 μm for 8 hours.
It was confirmed that IRI of IU was secreted. That is, since this gel G shows stable secretion of insulin over a long period of time,
Insulin can be administered to the body. In vitro experiment 2 A method for enhancing insulin secretion from a gel was investigated in a gel in which insulin-producing cells transduced by furin and transfected with a mutant insulin gene encoding insulin having excellent stability were encapsulated. 1) Cells Used Cells similar to those used in the above-described in vitro test 1 were used. 2) Culture solution The same culture solution as used in the above-described in vitro test 1 was used in the same manner. 3) Test method One million RSFinsfur cells were encapsulated in a gel,
Further, one million RSK cells were overlaid thereon to obtain gel H. On the other hand, when 1 million RSF Insfur cells were encapsulated in the gel, a polyglycolic acid (PGA) mesh (Japan Redley, Dexon Mesh, Style 2) cut into a circle having a diameter of 15 cm and 25 cm was present, and furthermore, One million RSK cells were overlaid to obtain gels I and J, respectively. The composition of these gels is as shown in Table 9.

【0049】[0049]

【表9】 [Table 9]

【0050】これらのゲルを37℃で2mlの培養液中
で培養した。培養液は1〜2日毎に新しいものと交換し
た。培養後8日目の各ゲルを培養液で3回洗浄し、新し
い培養液と交換したのち8時間培養し、経時的に少量
(50μl)の培養液を採取し、培養液中のIRI値を
インスリンEIAキット(三光純薬)を用いて測定し
た。 4)試験結果 この試験の結果は表10に示したとおりである。メッシ
ュと共に細胞を封入し、重層したゲルIおよびJは、細
胞のみを封入、重層したゲルHに比較してインスリン分
泌量が有意に多く、このことからゲル中にメッシュ(網
状体)を共存させることが細胞のインスリン分泌量を増
加させるのに有効であることが確認された。
These gels were cultured at 37 ° C. in 2 ml of culture medium. The culture solution was replaced with a new one every 1-2 days. On the 8th day after the culture, each gel was washed three times with the culture medium, replaced with a new culture medium, and cultured for 8 hours. A small amount (50 μl) of the culture medium was collected with time, and the IRI value in the culture medium was measured. It was measured using an insulin EIA kit (Sanko Junyaku). 4) Test results The results of this test are as shown in Table 10. The gels I and J in which cells are encapsulated with the mesh and layered contain only cells, and the amount of insulin secreted is significantly larger than that of the gel H in which the cells are encapsulated. Therefore, the mesh (reticular body) coexists in the gel. Was found to be effective in increasing the amount of insulin secreted by cells.

【0051】[0051]

【表10】 [Table 10]

【0052】動物実験 インスリン産生細胞を封入したゲルを糖尿病モデル動物
へ移植し、動物の体重および血糖値を測定することによ
りゲルの移植効果を検討した。 1)実験動物 Balb/cヌードマウス(7週齢雄)に対し、200
mg/Kgのストレプトゾトシン(シグマ)を2日間に
わたり腹腔内に合計2回反復投与し、高血糖状態を誘導
した。動物が高血糖を示したことを確認したのち、実験
に使用した。 2)使用細胞 ラット皮膚由来の次の細胞株3種を用いた RSF RSFinsfur RSK 3)ゲル(人工皮膚)の作成方法 300万個のRSFinsfur細胞をコラーゲンゲル
に封入し、これに同数のRSK細胞を重層してゲルKを
得た。一方、300万個のRSF細胞を同様に封入し、
これに同数のRSK細胞を重層してゲルLを得た。これ
らゲルK、Lの構成は表11に要約したとおりである。
Animal Experiment The gel containing insulin-producing cells was transplanted into a diabetic model animal, and the body transplantation and blood glucose level of the animal were measured to examine the effect of the gel transplantation. 1) Experimental animal Balb / c nude mouse (7-week-old male) was treated with 200
mg / Kg of streptozotocin (Sigma) was intraperitoneally administered twice in total over 2 days to induce a hyperglycemic state. After confirming that the animals showed hyperglycemia, they were used in experiments. 2) Cells to be used RSF RSFinsfur RSK using the following three cell lines derived from rat skin 3) Gel (artificial skin) preparation method Three million RSFinsfur cells were encapsulated in a collagen gel, and the same number of RSK cells were added thereto. Overlay to obtain gel K. On the other hand, 3 million RSF cells were similarly encapsulated,
The same number of RSK cells were overlaid on this to obtain gel L. The composition of these gels K and L is as summarized in Table 11.

【0053】[0053]

【表11】 [Table 11]

【0054】4)試験方法 上記の糖尿病モデル動物の背中の皮膚を、それぞれ直径
約11mmの円形の範囲で除去し、作成後8日間培養し
て直径約10mmに収縮したゲルKを動物の皮膚除去部
に移植した。対照動物には、遺伝子を導入していない細
胞を封入したゲルLを同様に移植した。移植後は、約2
日ごとに体重を測定するとともに、約5μlの血液を尾
部より採取し、グルテストE(三和化学)を用いて血糖
値を測定した。 5)試験結果 この試験の結果は表12に示したとおりである。対照群
(ゲルL移植群)では体重の減少や血糖値上昇が認めら
れたのに対し、変異インスリン遺伝子導入細胞を封入し
たゲルK移植動物の群では体重の増加ならびに血糖値の
低下傾向が認められ、糖尿病症状の改善が確認された。
4) Test Method The skin on the back of the above-described diabetic model animal was removed in a circular area having a diameter of about 11 mm, and gel K which had been cultured for 8 days and shrunk to about 10 mm in diameter was removed from the animal skin. Transplanted to the department. Control animals were similarly implanted with Gel L containing cells into which no gene was introduced. After transplantation, about 2
The body weight was measured every day, and about 5 μl of blood was collected from the tail, and the blood glucose level was measured using Glutest E (Sanwa Chemical). 5) Test results The results of this test are as shown in Table 12. In the control group (gel L transplant group), a decrease in body weight and an increase in blood glucose level were observed, whereas in the group of gel K transplant animals in which the mutant insulin gene-introduced cells were encapsulated, an increase in body weight and a decrease in blood glucose level were observed As a result, improvement in diabetes symptoms was confirmed.

【0055】[0055]

【表12】 [Table 12]

【0056】[0056]

【発明の効果】以上、詳しく説明した通り、この発明に
より、長期間安定して薬物投与が可能となり、患者に対
する苦痛も緩和でき、しかも投与量の微調整が可能で、
従来のように野生型への変異等の危険性のあるレトロウ
イルス由来のベクターを用いることなしに、体外からの
遺伝子制御が可能な、皮膚移植による遺伝子処方が可能
となる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to stably administer a drug for a long period of time, alleviate pain to a patient, and finely adjust the dose.
Without using a vector derived from a retrovirus which has a risk of mutation to a wild type as in the past, it is possible to control genes from outside the body and to perform gene prescription by skin transplantation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・アンドリュー・カスバートソ ン 米国 カリフォルニア94114、 サンフ ランシスコ、ダグラス・ストリート559 (72)発明者 吉里 勝利 広島県東広島市八本松南7の22の13 (56)参考文献 特表 平7−501206(JP,A) 特表 平5−506169(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61L 27/00 WPI(DIALOG) BIOSIS(DIALOG)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Robert Andrew Cuthbertson, Inventor, USA 94114, San Francisco, Douglas Street 559, San Francisco (72) Inventor Katsutoshi Yoshizato ) References Tokuhyo Hei 5-501206 (JP, A) Tokuhyo Hei 5-506169 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) A61L 27/00 WPI (DIALOG) BIOSIS (DIALOG)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 生理活性物質をコードする遺伝子を組み
込んだ発現ベクターを保有する生理活性物質産生細胞と
生体由来のゲルとからなる生理活性物質分泌性の人工皮
[1] A gene encoding a physiologically active substance is constructed.
Bioactive substance-secreting artificial skin consisting of biologically active substance-producing cells carrying the expression vector and a gel derived from a living body
Skin .
【請求項2】 生理活性物質産生細胞が、生体由来のゲ
ルに封入されている請求項1の人工皮膚
2. The artificial skin according to claim 1, wherein the physiologically active substance-producing cells are encapsulated in a gel derived from a living body.
【請求項3】 生理活性物質産生細胞が、生体由来のゲ
ル上に重層されている請求項1の人工皮膚
3. The artificial skin according to claim 1, wherein the physiologically active substance-producing cells are overlaid on a gel derived from a living body.
【請求項4】 生理活性物質産生細胞を封入した生体由
来のゲル上に、生理活性物質産生細胞が重層されている
請求項1の人工皮膚
4. The artificial skin according to claim 1, wherein the bioactive substance-producing cells are overlaid on a biological gel containing the bioactive substance-producing cells.
【請求項5】 生理活性物質をコードする遺伝子を組み
込んだ発現ベクターを保有する生理活性物質産生細胞、
皮膚細胞および生体由来のゲルからなる生理活性物質分
泌性の人工皮膚
5. A method for constructing a gene encoding a physiologically active substance.
A biologically active substance-producing cell having an incorporated expression vector ,
An artificial skin for secreting a physiologically active substance comprising skin cells and a gel derived from a living body.
【請求項6】 生理活性産生細胞を封入した生体由来の
ゲル上に皮膚細胞が重層されている請求項5の人工皮
6. bioactive producing cells Human Engineering skin according to claim 5 in which the skin cells are layered on the gel of the biological encapsulation
Skin .
【請求項7】 皮膚細胞を封入した生体由来のゲル上に
生理活性物質産生細胞が重層されている請求項5の人工
皮膚
7. The artificial substance according to claim 5, wherein biologically active substance-producing cells are overlaid on a gel derived from a living body in which skin cells are encapsulated.
Skin .
【請求項8】 皮膚細胞および生理活性物質産生細胞
が、生体由来のゲルに封入されている請求項5の人工皮
8. The artificial skin according to claim 5, wherein the skin cells and the physiologically active substance-producing cells are encapsulated in a gel derived from a living body.
Skin .
【請求項9】 皮膚細胞および生理活性物質産生細胞を
封入した生体由来のゲル上に、皮膚細胞または生理活性
物質産生細胞が重層されている請求項5の人工皮膚
9. The artificial skin according to claim 5, wherein skin cells or physiologically active substance-producing cells are layered on a gel derived from a living body in which skin cells and physiologically active substance-producing cells are encapsulated.
【請求項10】 生理活性細胞が、網状体または多孔質
膜と共に生体由来のゲルに封入されている請求項2、
4、6、8または9の人工皮膚
10. The method according to claim 2, wherein the physiologically active cells are encapsulated in a gel derived from a living body together with a reticulate body or a porous membrane.
4, 6, 8 or 9 artificial skin .
【請求項11】 生体由来のゲルに封入する皮膚細胞が
皮膚線維芽細胞であり、生体由来のゲルに重層する皮膚
細胞が皮膚表皮細胞である請求項5から9のいずれかの
人工皮膚
11. The skin cell to be encapsulated in the biological gel is a skin fibroblast, and the skin cell layered on the biological gel is a skin epidermal cell.
Artificial skin .
【請求項12】 生理活性物質産生細胞が、インスリン
をコードする遺伝子を組み込んだ発現ベクターを保有す
る皮膚線維芽細胞または皮膚表皮細胞である請求項1か
ら11のいずれかの人工皮膚
12. physiologically active substance-producing cells, or claim 1 insulin are skin fibroblasts or skin epidermal cells harboring the expression vector incorporating a gene encoding the
11. The artificial skin according to any of 11 above .
【請求項13】 発現ベクターが、プラスミド・ベクタ
ーpBMG・neo・insである請求項12人工皮膚
13. The artificial skin according to claim 12 , wherein the expression vector is a plasmid vector pBMG-neo-ins.
【請求項14】 発現ベクターが、プラスミド・ベクタ
ーpRIS・proins・Ifur・IIfur・B10Dである請求項12
人工皮膚
14. An expression vector, according to claim 12 which is a plasmid vector pRIS · proins · Ifur · IIfur · B10D
Artificial skin .
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