JP5122973B2 - Method for producing pancreas from ES cells - Google Patents

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Description

本発明は、臓器再生技術に関する。より詳細には、未分化細胞からすい臓を生産する技術および生産されたすい臓に関する。   The present invention relates to an organ regeneration technique. More specifically, the present invention relates to a technique for producing a pancreas from undifferentiated cells and the produced pancreas.

胚性幹細胞(ES細胞)から、in vitroで「すい臓」を作るための方法が幾つか開発され報告されている(例えば、非特許文献1=Loebel,et al.,2003;非特許文献2=Soria,et al.,2000;非特許文献3=Shroi,et al.,2002;非特許文献4=Leon−Quinto,et al.,2004;非特許文献5=Lumelsky,et al.,2001)。しかし、これらのすい臓は、完全なものではない。これは、これまでES細胞も含めてどのような哺乳類の未分化細胞からも、ベータ細胞(β細胞:体の組織による糖の取り込みおよび糖新生の抑制などを司るホルモンであるインスリンを特異的に作って分泌する内分泌系の細胞)を作ることにのみ着目してすい臓が作られてきたことに起因する。これは、現在の医療水準および技術では根本的に治療できない多くの糖尿病患者を、インスリン分泌活性を有するβ細胞を移植することによって救うための細胞医療(cell therapy)および組織医療(tissue therapy)という再生医療を目指しているからである。そのため、自然のすい臓が有する他の機能および構造を有するようなすい臓を作ることはこれまでできなかった。   Several methods for producing “pancreas” in vitro from embryonic stem cells (ES cells) have been developed and reported (for example, Non-Patent Document 1 = Loebel, et al., 2003; Non-Patent Document 2 = Soria, et al., 2000; Non-patent document 3 = Shroi, et al., 2002; Non-patent document 4 = Leon-Quinto, et al., 2004; Non-patent document 5 = Lumelsky, et al., 2001). But these pancreas are not perfect. This is because, from any undifferentiated cells of mammals, including ES cells, beta cells (β cells: insulin, which is a hormone that controls the uptake of sugar and the inhibition of gluconeogenesis by body tissues) This is due to the fact that the pancreas has been made by focusing only on making endocrine cells that are made and secreted. This is called cell therapy and tissue therapy to rescue many diabetic patients who cannot be fundamentally treated with current medical standards and technologies by transplanting β-cells with insulinotropic activity. It is because it aims at regenerative medicine. Therefore, it has not been possible to make a pancreas having other functions and structures that a natural pancreas has.

そのような自然のすい臓とは、好ましくは、
1)血糖値(すなわち、血中のグルコース濃度)に応答してインスリンを分泌する内分泌細胞(β細胞)をもち、
2)グルカゴンを作り分泌する内分泌細胞(アルファー細胞、α細胞:グリコーゲンの分解および糖新生などを司るホルモンであるグルカゴンを特異的に作って分泌する内分泌系の細胞)を持ち、
3)消化酵素類など(例:アミラーゼ)を作り腸管内に分泌する外分泌細胞(腺房細胞)を持ち、さらに、
4)すい臓から消化酵素類を腸管に外分泌するための導管構造などのすべての機能と構造を備えたすい臓を意味する。
Such natural pancreas is preferably
1) having endocrine cells (β cells) that secrete insulin in response to blood glucose levels (ie, blood glucose concentration);
2) Endocrine cells that produce and secrete glucagon (alpha cells, α cells: endocrine cells that specifically make and secrete glucagon, a hormone that governs glycogen degradation and gluconeogenesis)
3) Having exocrine cells (acinar cells) that make digestive enzymes (eg amylase) and secrete them into the intestinal tract,
4) A pancreas having all functions and structures such as a duct structure for exoculating digestive enzymes from the pancreas to the intestinal tract.

健康な身体の中では、血糖値はインスリンとグルカゴンとの競争的な作用により、適切に維持されている。そのために、糖尿病の治療のためには、インスリンだけを分泌するようなすい臓ではなく、同時にグルカゴンも分泌できるすい臓が必要だが、そのようなすい臓をin vitroで作る方法はこれまでなかった。すい臓の機能不全、およびすい臓がんのためにすい臓が摘出されなければならない患者を治療するためには、内分泌機能だけでなく、消化酵素類を作り、それを外分泌する機能も備えたすい臓を移植する必要があるが、そのようなすい臓をin vitroで作る方法がなかった。また、消化酵素類が組織内に分泌されると、身体自体が消化されることになり危険なので、消化酵素類を消化管内に導くための導管も必要であるが、導管構造を持つようなすい臓をin vitroで作る方法がなかった。   In a healthy body, blood glucose levels are properly maintained by the competitive action of insulin and glucagon. Therefore, in order to treat diabetes, not a pancreas that secretes only insulin but a pancreas that can simultaneously secrete glucagon is required, but there has been no method for making such a pancreas in vitro. To treat pancreatic dysfunction and patients whose pancreas must be removed because of pancreatic cancer, transplant the pancreas with not only the endocrine function, but also the ability to make digestive enzymes and exoculate it There was no way to make such a pancreas in vitro. In addition, if digestive enzymes are secreted into tissues, the body itself is digested, which is dangerous, so a conduit for introducing digestive enzymes into the digestive tract is also necessary. There was no way to make in vitro.

この点に関しては、本発明者らは、特許文献1(特開2001−333770)、特許文献2(特開2001−299335)、非特許文献6(実験医学 Vol.19 No.15,159−166,2001)、非特許文献7(医学のあゆみ Vol.195 No.7,488−489,2000)、非特許文献8(科学新聞平成12年6月2日号,2000)、非特許文献9(第26回情報化学討論会 PL−1,2003)、非特許文献10(日本組織細胞化学総会・学術集会講演プログラム・予稿集 VOL.44th;PAGE,29,2003)非特許文献11(現代化学増刊 VOL.41th;PAGE,124−131,2002)および非特許文献12(Delop.Growth Differ.42: 593−602,2000)において、マウスまたは両生類を用いてすい臓を生産する試みを行っている。しかし、これらの文献に記載されている方法で生産されたすい臓は、完全に機能するとはいえない。また、詳細な条件は記載されていない。再生においては詳細な条件が不明な場合が多いが、少し濃度が異なるだけで別の臓器が生産されることも報告されている。従って、本発明者らのこれまでの開示からでは、完全に機能するすい臓を生産することができるとまではいえない。   In this regard, the present inventors have disclosed Patent Document 1 (JP 2001-333770), Patent Document 2 (JP 2001-299335), Non-Patent Document 6 (Experimental Medicine Vol. 19 No. 15, 159-166). , 2001), Non-Patent Document 7 (Ayumi of Medicine Vol. 195 No. 7, 488-489, 2000), Non-Patent Document 8 (Science Newspaper June 2, 2000, 2000), Non-Patent Document 9 ( The 26th Information Chemistry Conference PL-1, 2003), Non-Patent Document 10 (Japan Tissue Cytochemistry General Assembly / Academic Conference Lecture Program / Preliminary Collection VOL. 44th; PAGE, 29, 2003) Non-Patent Document 11 (Modern Chemistry Special Issue) VOL. 41th; PAGE, 124-131, 2002) and Non-Patent Document 12 (Delope. Growth Differ. 42: 593-60) , In 2000), we have done an attempt to produce a pancreas using a mouse or amphibian. However, the pancreas produced by the methods described in these documents is not fully functional. Further, detailed conditions are not described. In many cases, detailed conditions are unknown in regeneration, but it has also been reported that another organ is produced with a slight difference in concentration. Thus, from our previous disclosures, it cannot be said that a fully functional pancreas can be produced.

特許文献3(特開2003−9854号)は、胚性幹細胞を、特定の因子を含む培地を用いて培養する工程を含むことを特徴とする、胚性幹細胞からエンブリオイドボディを形成する方法、該方法のために用いるための培地及び分化誘導剤、該方法を用いた分化細胞の誘導方法、該分化誘導した細胞、並びにそれらの利用を開示する。   Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-9854) includes a step of culturing embryonic stem cells using a medium containing a specific factor, and a method of forming an embryoid body from embryonic stem cells, A medium and differentiation inducer for use in the method, a method for inducing differentiated cells using the method, the cells induced to differentiate, and use thereof are disclosed.

このほか、未分化細胞からすい臓を生産しようとする試みは、特許文献4(WO2002/079457);特許文献5(WO2002/086107);特許文献6(WO2002/010347);特許文献7(WO2002/059278);特許文献8(WO2002/092756);非特許文献13(Developmental Biology 264: 1−14,2003);非特許文献14(Diabetes 49: February,1−6,2000);非特許文献15(Stem cells 20: 284−292,2002);非特許文献16(Diabetologia 47: 1442−1451,2004);非特許文献17(Science 292: 1389−1394,2001);非特許文献18(Microscopy reseach and technique 61: 448−456,2003);非特許文献19(Microscopy reseach and technique 37: 374−383,1997);非特許文献20(Stem cells 23: 656−662,2005);非特許文献21(Delop.Growth Differ.42: 593−602,2000);非特許文献22(Exp.Anim.54(3).262,P−048,2005)などがあるが、いずれも、機能的なすい臓の生産には至っておらず、また、哺乳動物細胞からの生産は、ほとんど行われていない。さらに、ES細胞などの未分化性の高い細胞からの分化による生産もほとんど試みられておらず、ましてや、哺乳動物のES細胞から機能的なすい臓を生産することに成功した例はない。   In addition, attempts to produce pancreas from undifferentiated cells include Patent Document 4 (WO2002 / 079457); Patent Document 5 (WO2002 / 086107); Patent Document 6 (WO2002 / 010347); Patent Document 7 (WO2002 / 059278). ); Patent Document 8 (WO 2002/092756); Non-Patent Document 13 (Developmental Biology 264: 1-14, 2003); Non-Patent Document 14 (Diabetics 49: February, 1-6, 2000); cells 20: 284-292, 2002); Non-patent document 16 (Diabetologia 47: 1442-1451, 2004); Non-patent document 17 (Science 292: 1389-1394, 2001); Non-patent document 18 (Microscopy research and technique 61: 448-456, 2003); Non-patent document 19 (Microscopic research and technique 37: 374-383, 1997); Non-patent document 20 (Stem cells 23: 656-66; Non-Patent Document 21 (Develop. Growth Differ. 42: 593-602, 2000); Non-Patent Document 22 (Exp. Anim. 54 (3) .262, P-048, 2005), etc. No pancreatic production has been achieved, and production from mammalian cells is rare. Furthermore, production by differentiation from highly undifferentiated cells such as ES cells has hardly been attempted, and there is no example of successful production of a functional pancreas from mammalian ES cells.

上述のように、胚性幹細胞(ES細胞)を含む種々の未分化細胞から完全に機能するすい臓を生産することは、まだ達成されていない。
Loebel,D.A.,Watson,C.M.,De Young,R.A.,Tam,P.P.,Dev.Biol.,264,1 (2003). Soria,B.,Roche,Berna,G.,Leon−Quinto,T.,Reig,J.A.,Martin,F.,Diabetes,49,157 (2000). Shroi,A.,Yoshikawa,M.,Yokota,H.,Fukui,H.,Ishizuka,S.,Tatsumi,K.,Takahashi,Y.,Stem Cells,20,284 (2002). Leon−Quinto,T.,Jones,J.,Skoudy,A.,Burcin,M.,Soria,B.,Diabetologia,47,1442 (2004). Lumelsky,N.,Blondel,O.,Laeng,P.,Velasco,L.,Ravin,R.,McKay,R.,Scinece,292,1389 (2001). 実験医学 Vol.19 No.15,159−166,2001 医学のあゆみ Vol.195 No.7,488−489,2000 科学新聞 平成12年6月2日号,2000 第26回情報化学討論会 PL−1,2003 日本組織細胞化学総会・学術集会講演プログラム・予稿集 VOL.44th;PAGE,29,2003 現代化学増刊 VOL.41th;PAGE,124−131,2002 Delop.Growth Differ.42: 593−602,2000 Bock,G.,Pollard,H.B.,Srivastava,M.,Leapman,R.Microscopy Res.Tech.61,448 (1997). Goping,B.,Abdel−Moneim,M.,Egerbacher,M.(2003). 特開2001−333770公報 特開2001−299335公報 特開2003−9854公報 国際公開2002/079457パンフレット 国際公開2002/086107パンフレット 国際公開2002/010347パンフレット 国際公開2002/059278パンフレット 国際公開2002/092756パンフレット
As mentioned above, producing fully functional pancreas from a variety of undifferentiated cells including embryonic stem cells (ES cells) has not yet been achieved.
Loebel, D.C. A. Watson, C .; M.M. , De Young, R .; A. Tam, P .; P. Dev. Biol. , 264, 1 (2003). Soria, B .; Roche, Berna, G .; Leon-Quinto, T .; , Reig, J .; A. Martin, F .; Diabetes, 49, 157 (2000). Shroi, A .; Yoshikawa, M .; Yokota, H .; Fukui, H .; Ishizuka, S .; Tatsumi, K .; Takahashi, Y .; , Stem Cells, 20, 284 (2002). Leon-Quinto, T.W. Jones, J .; Skuddy, A .; Burcin, M .; , Soria, B .; Diabetologia, 47, 1442 (2004). Lumelsky, N .; Blondel, O .; Laeng, P .; , Velasco, L .; Ravin, R .; McKay, R .; , Sinece, 292, 1389 (2001). Experimental Medicine Vol. 19 No. 15, 159-166, 2001 History of Medicine Vol. 195 No. 7,488-489,2000 Science Newspaper June 2, 2000 issue, 2000 The 26th Symposium on Information Chemistry PL-1,2003 Annual Meeting of Japanese Tissue Cytochemistry / Academic Meetings / Preliminary Proceedings VOL. 44th; PAGE, 29, 2003 Hyundai Chemical Special Edition VOL. 41th; PAGE, 124-131, 2002 Delop. Growth Differ. 42: 593-602, 2000 Bock, G.M. Pollard, H .; B. , Srivastava, M .; Leapman, R .; Microscopy Res. Tech. 61, 448 (1997). Goping, B.M. Abdel-Money, M .; Egerbacher, M .; (2003). JP 2001-333770 A JP 2001-299335 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-9854 International Publication 2002/0779457 Pamphlet International Publication 2002/086107 Pamphlet International Publication 2002/010347 Pamphlet International Publication 2002/059278 Pamphlet International Publication 2002/092756 Pamphlet

本発明は、未分化細胞から完全に機能するすい臓を生産することを課題とする。   It is an object of the present invention to produce a fully functioning pancreas from undifferentiated cells.

哺乳類の未分化細胞から、自然の機能と構造を有するすい臓をin vitroで作る方法を開発する。具体的な課題は次の通り。
1)グルコース負荷に対して応答してインスリンを分泌するβ細胞を持ち、
2)内分泌細胞として、β細胞だけでなくα細胞を持ち、
3)消化酵素類(アミラーゼなど)を作る外分泌細胞(腺房細胞)を持ち、
4)導管構造などのすべての機能と構造を備えたすい臓を作ることである。
To develop a method for in vitro production of pancreas having natural function and structure from mammalian undifferentiated cells. Specific issues are as follows.
1) have beta cells that secrete insulin in response to glucose load,
2) Has not only β cells but also α cells as endocrine cells,
3) Has exocrine cells (acinar cells) that make digestive enzymes (amylase, etc.)
4) To make a pancreas with all functions and structures, such as a conduit structure.

もし、哺乳類の未分化細胞から、このようなすい臓を作ることができれば、多くの糖尿病患者、およびすい臓摘出患者などを治療するための有用な材料を提供する可能性がある。また、このような自然のすい臓と同じ機能と構造をもつすい臓であれば、すい臓に関わる生物・医学的研究、およびすい臓疾患の原因解明の研究、さらには、すい臓疾患の治療およびすい臓がんの治療のための薬剤の開発における有用なモデルおよび評価系(アッセイ系)となることも期待できる。   If such a pancreas can be made from mammalian undifferentiated cells, it may provide a useful material for treating many diabetic patients, pancreatectomy patients and the like. If the pancreas has the same function and structure as the natural pancreas, biological and medical research related to the pancreas, research on the cause of pancreatic disease, treatment of pancreatic disease, and pancreatic cancer It can also be expected to be a useful model and evaluation system (assay system) in the development of drugs for treatment.

上記課題は、本発明者らが、アクチビンとレチノイン酸の特定の濃度を用い、事前に未分化細胞に特定の処理をすることによって、機能的なすい臓へと分化させることができることを見出したことによって解決した。   The above-mentioned problem has been found that the present inventors can differentiate into a functional pancreas by performing specific treatment on undifferentiated cells in advance using specific concentrations of activin and retinoic acid. Solved by.

本発明は、哺乳類の「未分化細胞」と「アクチビンとレチノイン酸の処理」との組み合わせからなる。図1で例示したように、はじめに、フィーダー細胞上で、leukemia inhibitory factor (LIF)の存在下、血清培地中で、未分化細胞を培養してES細胞のコロニー形成を行ない、さらに、その凝集塊(embryoid body−like spheres,EBS)を形成させる。その後に、フィーダー細胞とLIF の非存在下で、無血清倍地中でアクチビンとレチノイン酸とを同時に処理して、形成された凝集塊からすい臓をin vitroで分化誘導して作る。   The present invention comprises a combination of mammalian “undifferentiated cells” and “treatment of activin and retinoic acid”. As illustrated in FIG. 1, first, undifferentiated cells are cultured in a serum medium in the presence of leukemia inhibitory factor (LIF) on feeder cells to form colonies of ES cells. (Embryoid body-like spheres, EBS). Thereafter, activin and retinoic acid are simultaneously treated in a serum-free medium in the absence of feeder cells and LIF, and the pancreas is induced to differentiate from the formed aggregate in vitro.

図1に模式的な代表図が示してある。未分化細胞(ES細胞)からのすい臓の分化誘導の概略図。LIF,白血病阻害因子(Leukemia Inhibitory Factor);EBS,胚様体様の凝集塊(embryoid body−like spheres)。   FIG. 1 shows a schematic representative diagram. Schematic of differentiation induction of pancreas from undifferentiated cells (ES cells). LIF, Leukemia Inhibitory Factor; EBS, Embryoid body-like spheres.

より具体的には、哺乳類を代表するためのよいモデルであるマウス由来のES細胞を未分化細胞として用いる。はじめに、血清培地(fetal bovine serum,FBS培地)中で、ゼラチンコートした培養容器にフィーダー細胞を培養し、その上でLIF(白血病阻害因子)の存在下でES細胞を培養してES細胞の集合体であるコロニー、さらに、その凝集塊を作る。次に、そうして得られた凝集塊を、低接触性コート培養プレートを用いた浮遊培養の条件下で、アクチビンとレチノイン酸を添加した誘導培地(10%の血清代替物(knockout serum replacement,KSR;Gibco)で2日間培養する。さらに、凝集塊を、ゼラチンコートした培養プレートにおいてKSR培地中で培養することにより、すい臓を作ることができる(図1)。   More specifically, mouse-derived ES cells, which are good models for representing mammals, are used as undifferentiated cells. First, feeder cells are cultured in a gelatin-coated culture vessel in a serum medium (fetal bovine serum, FBS medium), and ES cells are cultured in the presence of LIF (leukemia inhibitory factor) to collect ES cells. A colony that is a body, and also its agglomerates. Next, the agglomerates thus obtained were subjected to induction medium supplemented with activin and retinoic acid (10% serum replacement (knockout serum replacement), under conditions of suspension culture using a low-contact coated culture plate. KSR; Gibco) for 2 days In addition, the pancreas can be made by culturing the aggregates in KSR medium in gelatin-coated culture plates (FIG. 1).

このようにして分化誘導して作ったすい臓には、すい臓内分泌系細胞であるα細胞とβ細胞があり、グルコース負荷に応答してインスリンの分泌が増加すること、また、内分泌系細胞以外にも、すい臓外泌系細胞と導管構造と備わっていることを、光学顕微鏡、電子顕微鏡、抗インスリン抗体(抗インスリンC−ペプチド抗体)、抗グルカゴン抗体、抗アミラーゼ抗体、すい臓の発生に伴い特異的に増加および減少する遺伝子マーカー群の同定などにより確認した。   The pancreas made by inducing differentiation in this way has α cells and β cells, which are pancreatic endocrine cells, and increases insulin secretion in response to glucose load. The presence of pancreatic exogenous cells and duct structures, specifically with the development of light microscope, electron microscope, anti-insulin antibody (anti-insulin C-peptide antibody), anti-glucagon antibody, anti-amylase antibody, pancreas This was confirmed by identifying gene markers that increased and decreased.

従って、本発明は、以下を提供する。
(1)未分化細胞からすい臓を生産する方法であって、以下の工程:
A)未分化細胞を、白血病阻害因子(LIF)を含む培地中で培養してコロニー形成を行い、凝集塊を形成させる前培養工程;および
B)LIF非存在下で上記未分化細胞にアクチビンとレチノイン酸とに曝す曝露工程
を包含する、方法。
(2) 上記未分化細胞は、フィーダー細胞上で培養される、上記項目に記載の方法。
(3) 上記凝集塊は、胚様体様凝集塊(embryoid body−like sphere)である、上記項目に記載の方法。
(4)上記前培養工程は、1〜10日間行われる、上記項目に記載の方法。
(5)上記前培養工程は、約4日間行われる、上記項目に記載の方法。
(6)上記曝露工程は、1〜4日間行われる、上記項目に記載の方法。
(7)上記曝露工程は、約2日間行われる、上記項目に記載の方法。
(8)上記未分化細胞は、哺乳動物の細胞である、上記項目に記載の方法。
(9)上記培地は、血清を含む、上記項目に記載の方法。
(10)上記培地は、ノックアウト血清置換(KSR)培地である、上記項目に記載の方法。
(11)上記曝露工程は、浮遊培養の条件下で行われる、上記項目に記載の方法。
(12)上記浮遊培養は、低接着性コーティング培養容器上で行われる、上記項目1に記載の方法。
(13)上記未分化細胞は、胚性幹(ES)細胞である、上記項目に記載の方法。
(14)上記フィーダー細胞は、マウス胎仔線維芽細胞である、項目2に記載の方法。
(15)上記アクチビンは、50ng/ml未満である、上記項目に記載の方法。
(16)上記アクチビンは、1ng/ml〜50ng/ml未満である、上記項目に記載の方法。
(17)上記アクチビンは、1ng/ml〜25ng/mlである、上記項目に記載の方法。
(18)上記アクチビンは、10ng/ml〜25ng/mlである、上記項目に記載の方法。
(19)上記レチノイン酸は、0.01μMより多く1μM未満である、上記項目に記載の方法。
(20)上記レチノイン酸は、0.01μMより多く0.1μM以下である、上記項目に記載の方法。
(21)上記レチノイン酸は、0.1μM以上1μM未満である、上記項目に記載の方法。
(22)さらに、C)分化させた上記凝集塊を、コーティングされた培養容器上の培地中で培養する分化工程を包含する、上記項目に記載の方法。
(23)上記コーティングは、ゼラチンコーティングである、上記項目に記載の方法。
(24)上記分化工程において用いられる培地は、KSR培地である、上記項目に記載の方法。
(25)上記分化工程は、機能的すい臓が生産されるに十分な期間である、上記項目に記載の方法。
(26)上記分化工程は、7〜21日間行われる、上記項目に記載の方法。
(27)上記分化工程は、10〜14日間行われる、上記項目に記載の方法。
(28)上記分化工程は、最初にアクチビンとレチノイン酸とを含む培地中で培養し、その後、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で培養する工程を包含する、上記項目に記載の方法。
(29)上記分化工程は、最初にアクチビンとレチノイン酸とを含む培地中で約1〜4日間培養し、その後、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で1週間〜3週間培養する工程を包含する、上記項目に記載の方法。
(30)上記分化工程は、最初にアクチビンとレチノイン酸とを含む培地中で約2日間培養し、その後、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で約10日間〜約2週間培養する工程を包含する、上記項目に記載の方法。
(31)上記アクチビンと上記レチノイン酸の使用濃度は、上記項目15〜21からなる群より選択される条件である、上記項目に記載の方法。
(32)上記機能的すい臓は、インスリン産生能、グルコース応答性、グルカゴン産生能、アミラーゼ等産生能および機能的導管構造からなる群より選択される少なくとも1つの特徴を有する、上記項目に記載の方法。
(33)上記機能的すい臓は、すい臓マーカーIpf1/pdx-1を発現し、すい臓が形成される時期にその発現量が低下するマーカーShhを発現しないことを特徴とする、上記項目に記載の方法。
(34)上記機能的すい臓は、insulin、glucagonおよびamylase 2からなる群より選択される少なくとも1つのすい臓マーカーを発現する、上記項目に記載の方法。
(35)上記機能的すい臓は、α細胞とβ細胞と外分泌細胞と導管構造を含むことを特徴とする、上記項目に記載の方法。
(36)上記機能的すい臓は、インスリン産生能、グルコース応答性、グルカゴン産生能、アミラーゼ等産生能および機能的導管構造からなる群より選択されるすべての特徴を有する、上記項目に記載の方法。
(37)上記項目に記載の方法によって生産されたすい臓。
(38)上記項目に記載のすい臓を用いることを特徴とする、機能的すい臓を必要とする患者の処置のための方法。
(39)上記患者は糖尿病に罹患している、上記項目に記載の方法。
(40)上記患者は哺乳動物である、上記項目に記載の方法。
(41)機能的すい臓を必要とする患者の処置のための医薬を製造するための、アクチビンおよびレチノイン酸の使用。
(42)上記患者は糖尿病に罹患している、上記項目1に記載の使用。
(43)上記患者は哺乳動物である、上記項目に記載の使用。
(44)上記医薬は幹細胞から製造される、上記項目に記載の使用。
(45)上記医薬は胚性幹細胞から製造される、上記項目に記載の使用。
Accordingly, the present invention provides the following.
(1) A method for producing pancreas from undifferentiated cells, comprising the following steps:
A) a pre-culture step in which undifferentiated cells are cultured in a medium containing leukemia inhibitory factor (LIF) to form colonies and form aggregates; and B) activin is added to the undifferentiated cells in the absence of LIF. A method comprising an exposure step of exposure to retinoic acid.
(2) The method according to the above item, wherein the undifferentiated cells are cultured on feeder cells.
(3) The said aggregate is a method as described in the said item which is an embryoid body-like aggregate (embryoid body-like sphere).
(4) The said preculture process is a method as described in said item performed for 1 to 10 days.
(5) The method according to the above item, wherein the pre-culture step is performed for about 4 days.
(6) The said exposure process is a method as described in said item performed for 1-4 days.
(7) The said exposure process is a method as described in said item performed for about 2 days.
(8) The method according to the above item, wherein the undifferentiated cells are mammalian cells.
(9) The method according to the above item, wherein the medium contains serum.
(10) The method according to the above item, wherein the medium is a knockout serum replacement (KSR) medium.
(11) The method according to the above item, wherein the exposure step is performed under conditions of suspension culture.
(12) The method according to item 1, wherein the suspension culture is performed on a low adhesion coating culture vessel.
(13) The method according to the above item, wherein the undifferentiated cells are embryonic stem (ES) cells.
(14) The method according to item 2, wherein the feeder cell is a mouse fetal fibroblast.
(15) The method according to the above item, wherein the activin is less than 50 ng / ml.
(16) The method according to the above item, wherein the activin is 1 ng / ml to less than 50 ng / ml.
(17) The method according to the above item, wherein the activin is 1 ng / ml to 25 ng / ml.
(18) The method according to the above item, wherein the activin is 10 ng / ml to 25 ng / ml.
(19) The method according to the above item, wherein the retinoic acid is more than 0.01 μM and less than 1 μM.
(20) The method according to the above item, wherein the retinoic acid is more than 0.01 μM and 0.1 μM or less.
(21) The method according to the above item, wherein the retinoic acid is 0.1 μM or more and less than 1 μM.
(22) The method according to the above item, further comprising a differentiation step of culturing the differentiated aggregate in the medium on the coated culture vessel.
(23) The method according to the above item, wherein the coating is a gelatin coating.
(24) The method according to the above item, wherein the medium used in the differentiation step is a KSR medium.
(25) The method according to the above item, wherein the differentiation step is a period sufficient for producing a functional pancreas.
(26) The said differentiation process is a method as described in said item performed for 7 to 21 days.
(27) The method according to the above item, wherein the differentiation step is performed for 10 to 14 days.
(28) The method according to the above item, wherein the differentiation step includes a step of first culturing in a medium containing activin and retinoic acid and then culturing in a medium not containing activin and retinoic acid.
(29) The differentiation step is a step of first culturing in a medium containing activin and retinoic acid for about 1 to 4 days, and then culturing in a medium not containing activin and retinoic acid for 1 to 3 weeks. A method according to the above item comprising.
(30) The differentiation step is a step of first culturing in a medium containing activin and retinoic acid for about 2 days, and then culturing in a medium not containing activin and retinoic acid for about 10 days to about 2 weeks. A method according to the above item comprising.
(31) The method according to the above item, wherein the use concentration of the activin and the retinoic acid is a condition selected from the group consisting of the above items 15 to 21.
(32) The method according to the above item, wherein the functional pancreas has at least one characteristic selected from the group consisting of insulin-producing ability, glucose-responsiveness, glucagon-producing ability, amylase-producing ability and functional conduit structure. .
(33) The method according to the above item, wherein the functional pancreas expresses a pancreatic marker Ipf1 / pdx-1 and does not express a marker Shh whose expression level decreases at a time when the pancreas is formed. .
(34) The method according to the above item, wherein the functional pancreas expresses at least one pancreatic marker selected from the group consisting of insulin, glucagon and amylase 2.
(35) The method according to the above item, wherein the functional pancreas comprises α cells, β cells, exocrine cells, and a duct structure.
(36) The method according to the above item, wherein the functional pancreas has all the characteristics selected from the group consisting of insulin production ability, glucose responsiveness, glucagon production ability, amylase production ability and functional conduit structure.
(37) A pancreas produced by the method described in the above item.
(38) A method for treating a patient requiring a functional pancreas, characterized by using the pancreas described in the above item.
(39) The method according to the above item, wherein the patient suffers from diabetes.
(40) The method according to the above item, wherein the patient is a mammal.
(41) Use of activin and retinoic acid for the manufacture of a medicament for the treatment of a patient in need of a functional pancreas.
(42) The use according to item 1 above, wherein the patient suffers from diabetes.
(43) The use according to the above item, wherein the patient is a mammal.
(44) The use according to the above item, wherein the medicament is produced from stem cells.
(45) The use according to the above item, wherein the medicament is produced from embryonic stem cells.

以下に、本発明の好ましい実施形態を示すが、当業者は本発明の説明および当該分野における周知慣用技術からその実施形態などを適宜実施することができ、本発明が奏する作用および効果を容易に理解することが認識されるべきである。   Preferred embodiments of the present invention will be shown below, but those skilled in the art can appropriately implement the embodiments and the like from the description of the present invention and well-known and common techniques in the field, and the effects and effects of the present invention can be easily achieved. It should be recognized to understand.

従って、本発明のこれらおよび他の利点は、必要に応じて添付の図面等を参照して、以下の詳細な説明を読みかつ理解すれば、当業者には明白になることが理解される。   Accordingly, it is understood that these and other advantages of the present invention will become apparent to those of ordinary skill in the art upon reading and understanding the following detailed description, with reference where appropriate to the accompanying drawings and the like.

本方法により、これまで実現されていなかった哺乳類の未分化細胞から、
1)グルコース負荷に対して応答してインスリンを合成して分泌するβ細胞を持ち、
2)内分泌細胞として、β細胞だけでなく、グルカゴンを合成して分泌するα細胞を持ち、
3)消化酵素類(アミラーゼなど)を作り腸管内に分泌する外分泌細胞(腺房細胞)を持ち、
4)すい臓から消化酵素類を腸管に外分泌するための導管構造などのすべての機能と構造を備えたすい臓を作ることが世界ではじめてできた。
By this method, from undifferentiated mammalian cells that have not been realized so far,
1) having β cells that synthesize and secrete insulin in response to glucose load;
2) Not only β cells but also α cells that synthesize and secrete glucagon as endocrine cells,
3) Have exocrine cells (acinar cells) that make digestive enzymes (such as amylase) and secrete them into the intestine.
4) It was the first in the world to create a pancreas with all functions and structures such as a duct structure for exoculating digestive enzymes from the pancreas into the intestinal tract.

ヒトES細胞から本発明者らの方法とは別の方法で誘導されたβ細胞は、米国においては、既にヒトの糖尿病の治療に対して試験的に応用されている。本発明者らの開発した方法でヒトの未分化細胞からβ細胞だけでなく、本発明者らが示したように完全なすい臓(機能的なすい臓)を作ることができるならば、多くの糖尿病患者およびすい臓機能不全患者だけでなく、すい臓がんなどのためにすい臓を摘出せざるを得ない患者も治療するための、これまでにない有用な材料を提供する可能性がある。また、すい臓に関わる生物・医学研究、およびすい臓疾患の原因解明の研究、さらには、すい臓疾患の治療およびすい臓がんの治療のための薬剤の開発における有用なモデルおよび評価系(アッセイ系)となることも期待できる。このように、本方法の実用化と産業上の見通しは極めて明るいものと判断する。   Β cells derived from human ES cells by a method different from the method of the present inventors have already been experimentally applied to the treatment of human diabetes in the United States. If the method developed by the present inventors can produce not only β cells from human undifferentiated cells but also a complete pancreas (functional pancreas) as shown by the present inventors, many diabetes It may provide unprecedented useful materials for treating not only patients and patients with pancreatic dysfunction, but also patients who have to remove the pancreas due to pancreatic cancer and the like. Also, useful models and evaluation systems (assay systems) in biological and medical research related to the pancreas, research on the elucidation of the cause of pancreatic diseases, and the development of drugs for the treatment of pancreatic diseases and pancreatic cancer You can also expect to be. Thus, it is judged that the practical application and industrial prospect of this method are extremely bright.

未分化細胞(ES細胞)からのすい臓の分化誘導の概略図。LIF,白血病阻害因子(Leukemia Inhibitory Factor);EBS,胚様体様の凝集塊(embryoid body−like spheres)。オールシスレチノイン酸(RA)およびアクチビンを使用した。マウス由来のES細胞を未分化細胞として用いた。はじめに、血清培地(fetal bovine serum,FBS培地)中で、ゼラチンコートした培養容器にフィーダー細胞を培養し、その上でLIF(白血病阻害因子)の存在下でES細胞を培養してES細胞の集合体であるコロニー、さらに、その凝集塊を作る。次に、そうして得られた凝集塊を、低接触性コート培養プレートを用いた浮遊培養の条件下で、アクチビンとレチノイン酸を添加した誘導培地(10%の血清代替物(knockout serum replacement,KSR;Gibco)で2日間培養する。さらに、凝集塊を、ゼラチンコートした培養プレートにおいてKSR培地中で培養することにより、すい臓を作ることができる。Schematic of differentiation induction of pancreas from undifferentiated cells (ES cells). LIF, Leukemia Inhibitory Factor; EBS, Embryoid body-like spheres. All-cis retinoic acid (RA) and activin were used. Mouse-derived ES cells were used as undifferentiated cells. First, feeder cells are cultured in a gelatin-coated culture vessel in a serum medium (fetal bovine serum, FBS medium), and ES cells are cultured in the presence of LIF (leukemia inhibitory factor) to collect ES cells. A colony that is a body, and also its agglomerates. Next, the agglomerates thus obtained were subjected to induction medium supplemented with activin and retinoic acid (10% serum replacement (knockout serum replacement), under conditions of suspension culture using a low-contact coated culture plate. KSR; Gibco) for 2 days In addition, the pancreas can be made by culturing the aggregate in KSR medium in a gelatin-coated culture plate. 図2.A,マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された腸管様構造とその脇に発達した導管様構造と黒い斑点を含む組織(矢印)。中心部にある腸管様構造は、ゆっくりとしたぜん動運動を行なう。この黒い斑点を持つ組織の特徴は分泌性組織のものである。B,アクチビンとレチノイン酸がない条件で同じように培養したマウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)。Aに見られる腸管様構造、導管様構造、黒い斑点を含む組織が見られない。スケールバーは100μM。FIG. A, an intestinal tract-like structure induced by activin and retinoic acid differentiation from colony aggregates (EBS) of mouse ES cells, and a tissue (arrow) containing a duct-like structure and black spots developed on its side. The gut-like structure in the center performs a slow peristaltic movement. The feature of the tissue with black spots is that of secretory tissue. B, Colony aggregate (EBS) of mouse ES cells cultured in the same manner in the absence of activin and retinoic acid. The intestinal tract-like structure, duct-like structure seen in A, and tissues containing black spots are not seen. Scale bar is 100 μM. 分化したすい臓を含むEBSおよび分化誘導の後の遺伝子発現についての位相差顕微鏡写真である。(a,b)0.1μMのレチノイン酸および10ng/mlアクチビンでの処理後13日後に示される腸管状構造(G)およびすい臓管状構造(D)である。この近くには、外分泌細胞が見られ、これは、数多くの黒い斑点として観察される(b、矢頭)。(c)レチノイン酸およびアクチビンで処理したEBSおよび処理していないEBS中のRT−PCRによって検査されたすい臓マーカー遺伝子の発現。insulin II,glucagons,somatostatinおよびIpf1/pdx-1の発現は、処理後2日目に増加を始め、他方amylaseおよびpancreatic polypeptideは、それぞれ6日目および8日目に増加を始めた。Shhの発現は、処理後減少した[バー=50μM(aおよびb)]。(d)EBS中のすべてのすい臓マーカーの最も効率のよい遺伝子発現は、0.1μMレチノイン酸を10ng/mlアクチビンAと共に用いたときに観察された。レチノイン酸およびアクチビンをこの濃度で使用したとき、処理したEBSのうち47.6±7.3%が、上記すい臓遺伝子を発現していた。他の濃度では、すい臓遺伝子発現は効率よく誘導されなかった。It is a phase-contrast micrograph about EBS including a differentiated pancreas and gene expression after differentiation induction. (A, b) Intestinal tubular structure (G) and pancreatic tubular structure (D) shown 13 days after treatment with 0.1 μM retinoic acid and 10 ng / ml activin. In the vicinity there are exocrine cells, which are observed as numerous black spots (b, arrowheads). (C) Expression of pancreatic marker genes examined by RT-PCR in EBS treated and untreated EBS with retinoic acid and activin. Insulin II, glucagons, somatostatin and Ipf1 / pdx-1 expression began to increase on day 2 after treatment, while amylase and pancreatic polypeptide began to increase on days 6 and 8, respectively. Shh expression decreased after treatment [bar = 50 μM (a and b)]. (D) The most efficient gene expression of all pancreatic markers in EBS was observed when 0.1 μM retinoic acid was used with 10 ng / ml activin A. When retinoic acid and activin were used at this concentration, 47.6 ± 7.3% of the treated EBS expressed the pancreatic gene. At other concentrations, pancreatic gene expression was not efficiently induced. 図3.A,マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された黒い斑点を含む組織(図1参照)の電子顕微鏡像。B,妊娠後期のラット胎児のすい臓の外分泌細胞の電子顕微鏡像(Bock,et al.,1997)。どちらの細胞も、電子密度の高い顆粒様の構造を多数含み、また発達した小胞体を持つなど、その構造が極めてよく似ている。ER,小胞体(endoplasmic reticulum);N,核。FIG. A, an electron microscopic image of a tissue (see FIG. 1) containing black spots differentiated with activin and retinoic acid from a colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. B, Electron microscopic image of pancreatic exocrine cells of rat fetus in late pregnancy (Bock, et al., 1997). Both cells are very similar in structure, including a large number of granule-like structures with high electron density and having developed endoplasmic reticulum. ER, endoplasmic reticulum; N, nucleus. 図3.C,マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された導管様構造(図1参照)の電子顕微鏡像。自然のすい臓導管の上皮構造に極めてよく似ている。D,同じく、マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された分泌顆粒様構造をもつ細胞(図1参照)の電子顕微鏡像。写真内の点線で囲まれた箇所を拡大した像も示している。この像は、その右(E)に示したマウス生体のすい臓のβ細胞内にある内分泌顆粒像(Goping,et al.,2003;矢印で示した)と同じように、黒い中心部とそれを包む袋の間に隙間が見られる(矢印で示した)。N,核。FIG. C, Electron microscopic image of a duct-like structure (see FIG. 1) induced by differentiation with activin and retinoic acid from a colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. Very similar to the epithelial structure of the natural pancreatic duct. D, similarly, an electron microscopic image of a cell (see FIG. 1) having a secretory granule-like structure induced by differentiation with activin and retinoic acid from a colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. An enlarged image of a portion surrounded by a dotted line in the photograph is also shown. This image is similar to the endocrine granule image (Goping, et al., 2003; indicated by an arrow) in the pancreatic β cells of the mouse body shown on the right (E). Gaps are seen between the wrapping bags (indicated by arrows). N, nuclear. 分化したすい臓を含むEBSの形態学。0.1μMのレチノイン酸および10ng/mlアクチビンで処理したEBSの切片は、処理後11日に球状組織となり、管状腔野付近がトルイジンブルーで強く染色された(a、矢頭)、球状組織付近ではすい臓様構造(D)が見られた(c、d)。低い円柱上皮によって囲まれたすい臓管に似た構造藻また観察された(d)。処理していないEBSの切片では、球状組織も管状組織構造も見られなかった(b)。Nは核、縮尺のバーは50μm(a−c)または5μm(d)である。EBS morphology including differentiated pancreas. A section of EBS treated with 0.1 μM retinoic acid and 10 ng / ml activin became a spherical tissue on the 11th day after the treatment, and the vicinity of the tubular cavity was strongly stained with toluidine blue (a, arrowhead). A pancreas-like structure (D) was observed (c, d). A structural algae resembling a pancreatic duct surrounded by a low columnar epithelium was also observed (d). In non-treated EBS sections, neither spherical nor tubular tissue structures were seen (b). N is the nucleus, and the scale bar is 50 μm (ac) or 5 μm (d). 図4−1.10ng/mLのアクチビンと0.1 μMのレチノイン酸で処理したマウスES細胞由来のコロニーの凝集塊(EBS)の免疫組織学的観察像。A、インスリンCペプチド;B,アミラーゼ;C,DAPI(4’,6−diamidino−2−phenylindole;核の染色剤)、D,A +B +C。スケールバーは50 μM。インスリンCペプチドとアミラーゼが別の細胞によって作られている。この条件下では、インスリンよりもアミラーゼが優先的に合成されている。FIG. 4 shows an immunohistological observation image of colony aggregates (EBS) derived from mouse ES cells treated with 1.10 ng / mL activin and 0.1 μM retinoic acid. A, insulin C peptide; B, amylase; C, DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole; nuclear stain), D, A + B + C. Scale bar is 50 μM. Insulin C peptide and amylase are made by different cells. Under these conditions, amylase is preferentially synthesized over insulin. 図4−2.25ng/mLのアクチビンと0.1μMのレチノイン酸で処理したマウスES細胞由来のコロニーの凝集塊(EBS)の免疫組織学的観察像。A、インスリンCペプチド;B,アミラーゼ;C,DAPI(4’,6−diamidino−2−phenylindole;核の染色剤)、D,A+B+C。スケールバーは50μM。図4−1と同様に、インスリンCペプチドとアミラーゼが別の細胞によって作られているが、この条件下では、インスリンがアミラーゼよりも優先的に合成されている。Fig. 4-2 Immunohistological observation image of colony aggregates (EBS) derived from mouse ES cells treated with 2.25 ng / mL activin and 0.1 µM retinoic acid. A, insulin C peptide; B, amylase; C, DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole; nuclear stain), D, A + B + C. Scale bar is 50 μM. As in FIG. 4-1, insulin C peptide and amylase are produced by different cells, but under these conditions, insulin is synthesized preferentially over amylase. 分化したすい臓を含むEBSの構造分析。電子顕微鏡観察において、大量のチモーゲン粒子を含む細胞があきらかになった(a、b)、これは、非常に発達した小胞体であり、そして暗い均質な染色を示した。これは、腺房細胞の特徴である(a)。すい臓内分泌細胞に形態学的に類似する細胞も認められた(c、d)。しかし、これらは、すい臓外分泌細胞に類似する細胞よりも数が少なかった。これらの細胞は、大量の内分泌顆粒を含んでいた(d)。これは、外分泌細胞に含まれる顆粒とは形態学的に異なっていた(b)。暗い中心領域と側方の膜との間の大きな空間は、すい臓β細胞の顆粒と一致しており、これは(d)においても観察された。(ER:小胞体、M:ミトコンドリア、N:核、Z:チモーゲン顆粒)。縮尺バーは、5μm(a−c)および1μm(d)。Structural analysis of EBS including differentiated pancreas. In electron microscopy, cells containing large amounts of zymogen particles became apparent (a, b), which were highly developed endoplasmic reticulum and showed dark homogeneous staining. This is a characteristic of acinar cells (a). Cells that were morphologically similar to pancreatic endocrine cells were also observed (c, d). However, they were fewer in number than cells similar to pancreatic exocrine cells. These cells contained large amounts of endocrine granules (d). This was morphologically different from the granules contained in exocrine cells (b). The large space between the dark central region and the lateral membrane is consistent with the pancreatic β-cell granules, which was also observed in (d). (ER: endoplasmic reticulum, M: mitochondria, N: nucleus, Z: zymogen granule). Scale bars are 5 μm (ac) and 1 μm (d). マーカータンパク質の免疫組織化学的検出。0.1μMレチノイン酸および10ng/mlアクチビンで処理したEBSの免疫染色によって、アミラーゼ陽性チモーゲン顆粒を含む細胞(c)およびインスリンCペプチド陽性顆粒を含む少数の細胞(d)の存在が明らかになった。8週齢マウスのすい臓を、染色してこれをポジティブコントロールとして用いた(a、b)。細胞を、DAPI(4’、6−ジアミジノ−2−フェニルインドール)を用いて対比染色した(a−d)。(ER:小胞体、M:ミトコンドリア、N:核、Z:チモーゲン顆粒)。縮尺バーは20μm。Immunohistochemical detection of marker proteins. Immunostaining of EBS treated with 0.1 μM retinoic acid and 10 ng / ml activin revealed the presence of cells containing amylase positive zymogen granules (c) and a few cells containing insulin C peptide positive granules (d) . The pancreas of an 8-week-old mouse was stained and used as a positive control (a, b). Cells were counterstained with DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole) (ad). (ER: endoplasmic reticulum, M: mitochondria, N: nucleus, Z: zymogen granule). The scale bar is 20 μm. EBSにおけるすい臓マーカー遺伝子およびshhの発現。トータルRNAをレチノイン酸(0,0.1μMおよび1μM)およびアクチビン(0,10ng/ml、および25ng/ml)で処理したEBSから収集し、そして以下のマーカーの発現レベルをリアルタイムPCRを用いて測定した;amylase 2(a),insulin II(b),ptf1a/p48(c)およびShh(d)。発現レベルを、処理していないEBSにおけるものに対して正規化した。Shh発現は、レチノイン酸単独、アクチビン単独およびレチノイン酸およびアクチビンの組み合わせでの処理のすべての組み合わせにおいて減少していた(c)。insulinII およびamylase 2の量の増加は、レチノイン酸単独で処理したEBSにおいて見られたが、アクチビン単独では、処理していないEBSに比較してinsulin発現に対して効果がなかった。しかし、アクチビン単独で、amylase2発現が減少した(a,b)。EBSを一定濃度のレチノイン酸(0.1μMla,bの中段)で処理し、そして比較的低濃度のアクチビン(10ng/ml)で処理した場合、amylase2の発現は、レチノイン酸およびアクチビンの両方での処理群において処理していない群よりもはるかに高く、他方で、insulin IIの発現は、2群において変化がなかった。対照的に、レチノイン酸を高濃度のアクチビン(25ng/ml)と組み合わせると、およそ150倍のinsulin II発現の増大が見られ、他方、比較的低レベルのamylase 2発現が観察された。ptf1a/p48の発現パターンは、amylase2のモノと強く相関していた。マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導されたすい臓構造のRT−PCR法により得たmRNA発現プロファイル。Insulin 2,glucagon,amylase 2とIpf1/pdx−1は、すい臓の発生において特異的に発現するマーカー遺伝子(正のマーカー)であり、一方Shhは、すい臓の発生に伴い発現が減少する遺伝子(負のマーカー)である。また、GAPDH(glyceraldehyde 3−phosphoate dehydrogenase)は、すべての細胞が高レベルで発現している構成的タンパク質(酵素)なので、実施したアッセイ法が適切であることを保証する目的で用いた。Expression of pancreatic marker gene and shh in EBS. Total RNA was collected from EBS treated with retinoic acid (0, 0.1 μM and 1 μM) and activin (0, 10 ng / ml, and 25 ng / ml), and the expression levels of the following markers were measured using real-time PCR Amylase 2 (a), insulin II (b), ptfla / p48 (c) and Shh (d). Expression levels were normalized to those in untreated EBS. Shh expression was decreased in all combinations of retinoic acid alone, activin alone and treatment with a combination of retinoic acid and activin (c). Increases in the amounts of insulin II and amylase 2 were seen in EBS treated with retinoic acid alone, but activin alone had no effect on insulin expression compared to untreated EBS. However, activin alone reduced amylase2 expression (a, b). When EBS was treated with a constant concentration of retinoic acid (0.1 μMla, b middle) and treated with a relatively low concentration of activin (10 ng / ml), the expression of amylase2 was observed in both retinoic acid and activin. The treatment group was much higher than the untreated group, while insulin II expression was unchanged in the two groups. In contrast, when retinoic acid was combined with high concentrations of activin (25 ng / ml), an approximately 150-fold increase in insulin II expression was seen, while a relatively low level of amylase 2 expression was observed. The expression pattern of ptf1a / p48 was strongly correlated with amylase2 mono. MRNA expression profile obtained by RT-PCR method of pancreatic structure induced to differentiate with activin and retinoic acid from colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. Insulin 2, glucagon, amylase 2 and Ipf1 / pdx-1 are marker genes that are specifically expressed in pancreas development (positive markers), whereas Shh is a gene that decreases in expression with pancreas development (negative). Marker). GAPDH (glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) was a constitutive protein (enzyme) expressed at a high level in all cells, and was used for the purpose of ensuring that the performed assay method was appropriate. 外分泌細胞および内分泌細胞の概観に対する刺激濃度の効果。8週齢のマウスのすい臓(a)、処理していないEBS(b)および0.1μMのレチノイン酸および10ng/mlアクチビン(c)または25ng/mlアクチビン(d,e)で処理したEBSを抗インスリンCペプチド抗体、抗アミラーゼ抗体およびDAPIで、処理後13日(EBS形成開始後19日)で染色した。インスリン陽性細胞もアミラーゼ陽性細胞も処理されていないEBSにおいて観察されなかった(b)。0.1μMのレチノイン酸および10ng/mlアクチビンで処理したEBSではインスリン陽性細胞がアミラーゼ陽性細胞よりも少なかった(c)。対照的に0.1μMのレチノイン酸および25ng/mlアクチビンで処理したEBSでは、インスリン産生細胞が顕著に増加していた(d)。さらに、抗グルカゴン抗体染色によって、少量であるが、有意数のグルカゴン産生細胞(赤)がインスリン産生細胞に混じって観察された(e)。縮尺バー:50μ(a−d)および20μm(e)。Effect of stimulatory concentration on the appearance of exocrine and endocrine cells. Antitumor of 8-week-old mice pancreas (a), untreated EBS (b) and EBS treated with 0.1 μM retinoic acid and 10 ng / ml activin (c) or 25 ng / ml activin (d, e) The cells were stained with insulin C peptide antibody, anti-amylase antibody and DAPI 13 days after treatment (19 days after the start of EBS formation). Neither insulin-positive cells nor amylase-positive cells were observed in untreated EBS (b). EBS treated with 0.1 μM retinoic acid and 10 ng / ml activin had fewer insulin positive cells than amylase positive cells (c). In contrast, EBS treated with 0.1 μM retinoic acid and 25 ng / ml activin significantly increased insulin producing cells (d). Further, by anti-glucagon antibody staining, a small but significant number of glucagon-producing cells (red) were observed mixed with insulin-producing cells (e). Scale bar: 50 [mu] (ad) and 20 [mu] m (e).

配列表の説明Description of sequence listing

配列番号1は、ヒトインヒビンβAのアクセッション番号NM002192の核酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号2は、ヒトインヒビンβAのアクセッション番号NM002192のアミノ酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号3は、ヒトインヒビンβBのアクセッション番号NM002193の核酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号4は、ヒトインヒビンβBのアクセッション番号NM002193のアミノ酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号5は、ヒトインヒビンβCのアクセッション番号NM005538の核酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号6は、ヒトインヒビンβCのアクセッション番号NM005538のアミノ酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号7は、ヒトインヒビンαのアクセッション番号NM002191の核酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号8は、ヒトインヒビンαのアクセッション番号NM002191のアミノ酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号9は、アクセション番号:X68250(アフリカツメガエルアクチビンA)の核酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号10は、アクセション番号:X68250(アフリカツメガエルアクチビンA)のアミノ酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号11は、アフリカツメガエルにはインヒビンβB(アクセッション番号:S61773)の核酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号12は、アフリカツメガエルにはインヒビンβB(アクセッション番号:S61773)のアミノ酸配列である。本発明においてアクチビンとして用いられ得る。
配列番号13は、ヒトのLIFの核酸配列である。
配列番号14は、ヒトのLIFのアミノ酸配列である。
配列番号15は、マウスのLIFの核酸配列である。
配列番号16は、マウスのLIFのアミノ酸配列である。
配列番号17は、amylase 2フォワードプライマーである。
配列番号18は、amylase 2リバースプライマーである。
配列番号19は、glucagon フォワードプライマーである。
配列番号20は、glucagon リバースプライマーである。
配列番号21は、insulin II フォワードである。
配列番号22は、insulin II リバースプライマーである。
配列番号23は、Ipf1/pdx−1 フォワードプライマーである。
配列番号24は、Ipf1/pdx−1 リバースプライマーである。
配列番号25は、ソマトスタチン(somatostatin)フォワードプライマーである。
配列番号26は、ソマトスタチン(somatostatin)リバースプライマーである。
配列番号27は、すい臓ポリペプチド(pancreatic polypeptide)グルカゴン フォワードプライマーである。
配列番号28は、すい臓ポリペプチド(pancreatic polypeptide)グルカゴン リバースプライマーである。
配列番号29は、Shh フォワードプライマーである。
配列番号30は、Shh リバースプライマーである。
配列番号31は、GAPDH フォワードプライマーである。
配列番号32は、GAPDH リバースプライマーである。
配列番号33は、amylase 2 フォワードRT−PCRプライマーである。
配列番号34は、amylase 2 リバースRT−PCRプライマーである。
配列番号35は、GAPDH フォワードRT−PCRプライマーである。
配列番号36は、GAPDH リバースRT−PCRプライマーである。
配列番号37は、insulin II フォワードRT−PCRプライマーである。
配列番号38は、insulin II リバースRT−PCRプライマーである。
配列番号39は、Ipf1/pdx-1 フォワードRT−PCRプライマーである。
配列番号40は、Ipf1/pdx-1 リバースRT−PCRプライマーである。
配列番号41は、ptfla フォワードRT−PCRプライマーである。
配列番号42は、ptfla リバースRT−PCRプライマーである。
配列番号43は、Shh フォワードRT−PCRプライマーである。
配列番号44は、Shh リバースRT−PCRプライマーである。
SEQ ID NO: 1 is the nucleic acid sequence of human inhibin βA accession number NM002192. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 2 is the amino acid sequence of accession number NM002192 of human inhibin βA. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 3 is the nucleic acid sequence of human inhibin βB accession number NM002193. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 4 is the amino acid sequence of accession number NM002193 of human inhibin βB. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 5 is the nucleic acid sequence of human inhibin βC accession number NM005538. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 6 is the amino acid sequence of accession number NM005538 of human inhibin βC. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 7 is the nucleic acid sequence of accession number NM002191 for human inhibin α. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 8 is the amino acid sequence of accession number NM002191 for human inhibin α. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 9 is the nucleic acid sequence of accession number: X68250 (Xenopus activin A). It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 10 is the amino acid sequence of accession number: X68250 (Xenopus activin A). It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 11 is the nucleic acid sequence of inhibin βB (accession number: S61773) for Xenopus laevis. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 12 is the amino acid sequence of inhibin βB (accession number: S61773) for Xenopus laevis. It can be used as activin in the present invention.
SEQ ID NO: 13 is the nucleic acid sequence of human LIF.
SEQ ID NO: 14 is the amino acid sequence of human LIF.
SEQ ID NO: 15 is the nucleic acid sequence of mouse LIF.
SEQ ID NO: 16 is the amino acid sequence of mouse LIF.
SEQ ID NO: 17 is an amylase 2 forward primer.
SEQ ID NO: 18 is an amylase 2 reverse primer.
SEQ ID NO: 19 is a glucagon forward primer.
SEQ ID NO: 20 is a glucagon reverse primer.
SEQ ID NO: 21 is insulin II forward.
SEQ ID NO: 22 is an insulin II reverse primer.
SEQ ID NO: 23 is an Ipf1 / pdx-1 forward primer.
SEQ ID NO: 24 is an Ipf1 / pdx-1 reverse primer.
SEQ ID NO: 25 is a somatostatin forward primer.
SEQ ID NO: 26 is a somatostatin reverse primer.
SEQ ID NO: 27 is a pancreatic polypeptide glucagon forward primer.
SEQ ID NO: 28 is a pancreatic polypeptide glucagon reverse primer.
SEQ ID NO: 29 is a Shh forward primer.
SEQ ID NO: 30 is a Shh reverse primer.
SEQ ID NO: 31 is a GAPDH forward primer.
SEQ ID NO: 32 is a GAPDH reverse primer.
SEQ ID NO: 33 is an amylase 2 forward RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 34 is an amylase 2 reverse RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 35 is a GAPDH forward RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 36 is a GAPDH reverse RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 37 is an insulin II forward RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 38 is an insulin II reverse RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 39 is an Ipf1 / pdx-1 forward RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 40 is an Ipf1 / pdx-1 reverse RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 41 is a ptfla forward RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 42 is a ptfla reverse RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 43 is a Shh forward RT-PCR primer.
SEQ ID NO: 44 is a Shh reverse RT-PCR primer.

以下、本発明を説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞または形容詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。   The present invention will be described below. Throughout this specification, it should be understood that the singular forms also include the plural concept unless specifically stated otherwise. Thus, it should be understood that singular articles or adjectives (eg, “a”, “an”, “the”, etc., in the English language) also include the plural concept unless otherwise stated. is there. In addition, it is to be understood that the terms used in the present specification are used in the meaning normally used in the art unless otherwise specified. Thus, unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control.

(定義)
以下に本明細書において特に使用される用語の定義を列挙する。
(Definition)
Listed below are definitions of terms particularly used in the present specification.

本明細書において「多能性」または「多分化能」とは、互換可能に用いられ、細胞の性質をいい、1以上、好ましくは2以上の種々の組織または臓器に分化し得る能力をいう。従って、「多能性」および「多分化能」は、本明細書においては特に言及しない限り「未分化」と互換可能に用いられる。通常、細胞の多能性は発生が進むにつれて制限され、成体では一つの組織または器官の構成細胞が別のものの細胞に変化することは少ない。従って多能性は通常失われている。とくに上皮性の細胞は他の上皮性細胞に変化しにくい。これが起きる場合通常病的な状態であり、化生(metaplasia)と呼ばれる。しかし間葉系細胞では比較的単純な刺激で他の間葉性細胞にかわり化生を起こしやすいので多能性の程度は高い。胚性幹細胞は、多能性を有する。組織幹細胞は、多能性を有する。本明細書において、多能性のうち、受精卵のように生体を構成する全ての種類の細胞に分化する能力は全能性といい、多能性は全能性の概念を包含し得る。ある細胞が多能性を有するかどうかは、たとえば、体外培養系における、胚様体(Embryoid Body)の形成、分化誘導条件下での培養等が挙げられるがそれらに限定されない。また、生体を用いた多能性の有無についてのアッセイ法としては、免疫不全マウスへの移植による奇形腫(テラトーマ)の形成、胚盤胞への注入によるキメラ胚の形成、生体組織への移植、腹水への注入による増殖等が挙げられるがそれらに限定されない。   As used herein, “pluripotency” or “pluripotency” is used interchangeably, refers to the nature of a cell, and refers to the ability to differentiate into one or more, preferably two or more, various tissues or organs. . Accordingly, “pluripotency” and “multipotency” are used interchangeably with “undifferentiated” in this specification unless otherwise specified. In general, cell pluripotency is limited as development progresses, and in adults, the constituent cells of one tissue or organ rarely change into another cell. Therefore, pluripotency is usually lost. In particular, epithelial cells are unlikely to change into other epithelial cells. When this happens, it is usually a pathological condition and is called metaplasia. However, mesenchymal cells have a high degree of pluripotency because they are likely to undergo metaplasia instead of other mesenchymal cells with relatively simple stimulation. Embryonic stem cells are pluripotent. Tissue stem cells are pluripotent. In the present specification, among pluripotency, the ability to differentiate into all types of cells constituting a living body like a fertilized egg is called totipotency, and pluripotency can encompass the concept of totipotency. Whether or not a certain cell has pluripotency includes, but is not limited to, formation of embryoid bodies and culture under differentiation-inducing conditions in an in vitro culture system. In addition, assay methods for the presence or absence of pluripotency using living organisms include the formation of teratomas by implantation into immunodeficient mice, the formation of chimeric embryos by injection into blastocysts, and transplantation into living tissues. Examples include, but are not limited to, proliferation by injection into ascites.

本明細書において「未分化細胞」とは、上記のような多分化能を有する細胞をいう。未分化細胞としては、例えば、幹細胞を挙げることができるがそれに限定されない。   As used herein, “undifferentiated cell” refers to a cell having multipotency as described above. Examples of undifferentiated cells include, but are not limited to, stem cells.

本明細書において「幹細胞」とは、自己複製能を有し、多分化能(すなわち多能性)(「pluripotency」)を有する細胞をいう。幹細胞は通常、組織が傷害を受けたときにその組織を再生することができる。本明細書では幹細胞は、胚性幹(ES)細胞または組織幹細胞(組織性幹細胞、組織特異的幹細胞または体性幹細胞ともいう)であり得るがそれらに限定されない。また、上述の能力を有している限り、人工的に作製した細胞(たとえば、本明細書において記載される融合細胞、再プログラム化された細胞など)もまた、幹細胞であり得る。胚性幹細胞とは初期胚に由来する多能性幹細胞をいう。胚性幹細胞は、1981年に初めて樹立され、1989年以降ノックアウトマウス作製にも応用されている。1998年にはヒト胚性幹細胞が樹立されており、再生医学にも利用されつつある。組織幹細胞は、胚性幹細胞とは異なり、分化の方向が限定されている細胞であり、組織中の特定の位置に存在し、未分化な細胞内構造をしている。従って、組織幹細胞は多能性のレベルが低い。組織幹細胞は、核/細胞質比が高く、細胞内小器官が乏しい。組織幹細胞は、概して、多分化能を有し、細胞周期が遅く、個体の一生以上に増殖能を維持する。本明細書において使用される場合は、幹細胞は好ましくは胚性幹細胞であり得るが、状況に応じて組織幹細胞も使用され得る。   As used herein, “stem cell” refers to a cell having a self-renewal ability and having pluripotency (ie, “pluripotency”). Stem cells are usually able to regenerate the tissue when the tissue is damaged. As used herein, stem cells can be embryonic stem (ES) cells or tissue stem cells (also referred to as tissue stem cells, tissue-specific stem cells or somatic stem cells), but are not limited thereto. In addition, as long as it has the above-mentioned ability, an artificially produced cell (for example, a fusion cell described herein, a reprogrammed cell, etc.) can also be a stem cell. Embryonic stem cells refer to pluripotent stem cells derived from early embryos. Embryonic stem cells were first established in 1981, and have been applied since 1989 to the production of knockout mice. In 1998, human embryonic stem cells were established and are being used in regenerative medicine. Unlike embryonic stem cells, tissue stem cells are cells in which the direction of differentiation is limited, are present at specific positions in the tissue, and have an undifferentiated intracellular structure. Therefore, tissue stem cells have a low level of pluripotency. Tissue stem cells have a high nucleus / cytoplasm ratio and poor intracellular organelles. Tissue stem cells generally have pluripotency, have a slow cell cycle, and maintain proliferative ability over the life of the individual. As used herein, stem cells may preferably be embryonic stem cells, although tissue stem cells can also be used depending on the circumstances.

本明細書において「フィーダー層」または「フィーダー細胞」(feeder layerまたはfeeder cell)とは、互換可能に用いられ、培養基質に設けられる、単独では培養維持することのできない細胞種の増殖および/または分化形質発現を可能にするような、他の細胞種による支持細胞層をいう。組織細胞には、通常の細胞培養条件下では,分化形質発現はもとより増殖すらできない細胞種も多いといわれており、そのような細胞としては、例えば、ある種の幹細胞(特に、上皮幹細胞、胚性幹細胞、造血幹細胞など)、角膜、表皮などが挙げられるがそれらに限定されない。これらの細胞種は一般に、栄養要求性が高く特異的な増殖因子、分化誘導因子を必要とするとされる。このような細胞種でも生体内でのその細胞種の支持細胞あるいはそれと類似の細胞が形成する特定の細胞の層を培養基質に活用することで、培養される細胞種が要求する因子および/または栄養源が供給されることによって、増殖および分化をするようになるといわれている。フィーダー細胞として用いる細胞種は、対象となる細胞種によって選択されるが、抗生物質投与(例えば、マイトマイシンCなど)、UV照射などの方法で細胞増殖を抑制して用いることが多い。生殖細胞、初期胚細胞、造血幹細胞などの培養が可能になったのは,フィーダー層の活用に負うところが大きいとされている。フィーダー細胞としては、線維芽細胞のほか、脂肪由来の幹細胞、胚性幹細胞、骨髄幹細胞などを用いることができ、そのような場合、フィーダーを抜いてDMEM+10%FBSという最も基本的な培養条件により培養して、線維芽細胞に分化させて用いることが好ましい。   In the present specification, the term “feeder layer” or “feeder cell” is used interchangeably, and is used interchangeably, and is provided on a culture substrate, and is used to proliferate cell types that cannot be maintained in culture alone. It refers to a feeder cell layer with other cell types that allows differentiation expression. It is said that there are many types of tissue cells that cannot be differentiated or even proliferated under normal cell culture conditions. Examples of such cells include certain types of stem cells (particularly epithelial stem cells, embryos, etc.). Sex stem cells, hematopoietic stem cells, etc.), cornea, epidermis and the like. In general, these cell types are highly auxotrophic and require specific growth factors and differentiation-inducing factors. In such a cell type, by utilizing a layer of a specific cell formed by a supporting cell of the cell type in vivo or a similar cell as a culture substrate, factors required by the cell type to be cultured and / or It is said that it will proliferate and differentiate when supplied with nutrient sources. The cell type used as the feeder cell is selected depending on the target cell type, and is often used by inhibiting cell growth by a method such as antibiotic administration (for example, mitomycin C) or UV irradiation. It is said that the use of the feeder layer is largely responsible for the culture of germ cells, early embryonic cells, hematopoietic stem cells, etc. As feeder cells, fibroblasts, adipose-derived stem cells, embryonic stem cells, bone marrow stem cells, and the like can be used. In such a case, the feeder is removed and cultured under the most basic culture condition of DMEM + 10% FBS. Thus, it is preferably used after being differentiated into fibroblasts.

本明細書において「初代培養細胞」とは、体から分離した細胞、組織、器官などを植え込み,第1回目の継代を行うまでの培養の状態にある細胞をいう。   In the present specification, the “primary cultured cell” refers to a cell in a state of being cultured until a cell, tissue, organ or the like separated from the body is implanted and the first passage is performed.

本発明の細胞は、細胞の維持または所望の分化細胞へ分化する限り、任意の培養液を用いることができる。そのような培養液としては、例えば、DMEM、P199、MEM、HBSS、Ham’s F12、KSR、BME、RPMI1640、MCDB104、MCDB153(KGM)およびそれらの混合物などが挙げられるがそれらに限定されない。このような培養液には、デキサメタゾンなどの副腎皮質ステロイド、インスリン、グルコース、インドメタシン、イソブチル−メチルキサンチン(IBMX)、アスコルベート−2−ホスフェート、アスコルビン酸およびその誘導体、グリセロホスフェート、エストロゲンおよびその誘導体、プロゲステロンおよびその誘導体、アンドロゲンおよびその誘導体、aFGF、bFGF、EGF、IGF、TGFβ、ECGF、BMP、PDGFなどの増殖因子、下垂体エキス、松果体エキス、レチノイン酸、ビタミンD、甲状腺ホルモン、ウシ胎仔血清、ウマ血清、ヒト血清、ヘパリン、炭酸水素ナトリウム、HEPES、アルブミン、トランスフェリン、セレン酸(亜セレン酸ナトリウムなど)、リノレン酸、3−イソブチル−1−メチルキサンチン、5−アザンシチジンなどの脱メチル化剤、トリコスタチンなどのヒストン脱アセチル化剤、アクチビン、LIF・IL−2・IL−6などのサイトカイン、ヘキサメチレンビスアセトアミド(HMBA)、ジメチルアセトアミド(DMA)、ジブチルcAMP(dbcAMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ヨードデオキシウリジン(IdU)、ヒドロキシウレア(HU)、シトシンアラビノシド(AraC)、マイトマイシンC(MMC)、酪酸ナトリウム(NaBu)、ポリブレン、セレニウム、コレラトキシンなどを1つまたはその組み合わせとして含ませておいてもよい。   Any culture solution can be used for the cells of the present invention as long as the cells are maintained or differentiated into desired differentiated cells. Examples of such a culture solution include, but are not limited to, DMEM, P199, MEM, HBSS, Ham's F12, KSR, BME, RPMI1640, MCDB104, MCDB153 (KGM), and mixtures thereof. Such cultures include corticosteroids such as dexamethasone, insulin, glucose, indomethacin, isobutyl-methylxanthine (IBMX), ascorbate-2-phosphate, ascorbic acid and its derivatives, glycerophosphate, estrogen and its derivatives, Progesterone and its derivatives, Androgen and its derivatives, aFGF, bFGF, EGF, IGF, TGFβ, ECGF, BMP, PDGF and other growth factors, pituitary extract, pineal extract, retinoic acid, vitamin D, thyroid hormone, fetal bovine Serum, horse serum, human serum, heparin, sodium bicarbonate, HEPES, albumin, transferrin, selenate (such as sodium selenite), linolenic acid, 3-isobutyl-1-methyl chloride Demethylating agents such as Nthin, 5-Azancytidine, histone deacetylating agents such as trichostatin, cytokines such as activin, LIF, IL-2, IL-6, hexamethylenebisacetamide (HMBA), dimethylacetamide (DMA) , Dibutyl cAMP (dbcAMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), iododeoxyuridine (IdU), hydroxyurea (HU), cytosine arabinoside (AraC), mitomycin C (MMC), sodium butyrate (NaBu), polybrene, selenium, Cholera toxin and the like may be included as one or a combination thereof.

本明細書において、「分化」または「細胞分化」とは、1個の細胞の分裂によって由来した娘細胞集団の中で形態的および/または機能的に質的な差をもった二つ以上のタイプの細胞が生じてくる現象をいう。従って、元来特別な特徴を検出できない細胞に由来する細胞集団(細胞系譜)が、特定のタンパク質の産生などはっきりした特徴を示すに至る過程も分化に包含される。現在では細胞分化を,ゲノム中の特定の遺伝子群が発現した状態と考えることが一般的であり、このような遺伝子発現状態をもたらす細胞内あるいは細胞外の因子または条件を探索することにより細胞分化を同定することができる。細胞分化の結果は原則として安定であって、特に動物細胞では,別のタイプの細胞に分化することは例外的にしか起こらない。本明細書において「すい臓」への分化は、特異的なマーカーの発現または消失によって、またはその機能(例えば、インスリン、グルカゴン、または消化酵素(アミラーゼなど)の発現または分泌の判定、特異的な構造(導管構造など)の確認などによって、確認することができる。本明細書において使用することができるすい臓マーカーとしては、例えば、すい臓マーカーIpf1/pdx-1、insulin、glucagon、amylase 2、Isl−1、Pax−4、Pax−6、Glut−2、CK−19などを挙げることができる。すい臓であるかどうかを確認する別の手段としては、すい臓が形成される時期にその発現量が低下するマーカーShhの減少を確認する手段を挙げることができる。   As used herein, “differentiation” or “cell differentiation” refers to two or more morphologically and / or functionally qualitative differences among daughter cell populations derived from the division of one cell. A phenomenon in which types of cells are generated. Therefore, the process in which a cell population (cell lineage) derived from cells that cannot originally detect special characteristics exhibits distinct characteristics such as production of a specific protein is also included in differentiation. At present, it is common to consider cell differentiation as a state in which a specific gene group in the genome is expressed, and cell differentiation by searching for intracellular or extracellular factors or conditions that cause such gene expression state. Can be identified. The result of cell differentiation is in principle stable, especially in animal cells, which differentiates into other types of cells only in exceptional cases. As used herein, differentiation to “pancreas” refers to expression or loss of a specific marker, or determination of expression or secretion of its function (eg, insulin, glucagon, or digestive enzyme (such as amylase), specific structure The pancreatic marker that can be used in the present specification includes, for example, pancreatic markers Ipf1 / pdx-1, insulin, glucagon, amylase 2, and Isl-1. , Pax-4, Pax-6, Glut-2, CK-19, etc. As another means for confirming whether or not the pancreas is present, the expression level is reduced at the time when the pancreas is formed. A means for confirming the decrease in the marker Shh can be mentioned.

本明細書において、多能性のうち、受精卵のように生体を構成する全ての種類の細胞に分化する能力は「全能性」といい、多能性は全能性の概念を包含し得る。ただし、明確に区別する場合は、全能性と多能性とは区別され得、前者はどのような細胞へも分化し得る能力をいい、後者は、複数の方向を有するが、生物が可能なすべての方向には分化できない能力を有することをいう。また、1つの方向にのみ分化する能力は、単能性ともいう。   In the present specification, among pluripotency, the ability to differentiate into all types of cells constituting a living body like a fertilized egg is referred to as “totipotency”, and pluripotency can encompass the concept of totipotency. However, when clearly distinguishing, totipotency and pluripotency can be distinguished, the former refers to the ability to differentiate into any cell, the latter has multiple directions, but organisms are possible Having the ability to differentiate in all directions. The ability to differentiate in only one direction is also referred to as unipotency.

本明細書において全能性と多能性とは、例えば、受精後の日数により判定することができ、例えば、マウスであれば、受精後約8日を基準として区別され得る。理論に束縛されないが、マウスでは、受精後、以下のような経過をたどることが通常である。受精後6.5日(E6.5とも表記する)では、原始線条(原条ともいう)がエピブラストの片側に出現し、胚の将来の前後軸が明らかになる。原条は、胚の将来の後方端を示し、外胚葉を横切って円筒の遠位端まで達する。原条は、細胞運動が行われる領域であり、その結果、将来の内胚葉と中胚葉とが形成されることになる。E7.5までに結節の前方に頭部突起が出現し、この部分には脊索と、それを取り囲んで下層には将来の内胚葉、上層には神経板が形成されることになる。結節は、E6.5日ごろから現れ、後方へと移動し、軸構造が前から後ろへと形成される。E8.5日までに胚は幾分丈が長くなり、その前端には大部分前方神経板からなる大きな頭部ヒダが形成される。体節はE8日から1.5時間に1個の割合で前方から後方へと形成され始める。この時期を越えた細胞は、仮に胎盤に戻したとしても、脱分化をしない限りもはや全能性を示さず、個体を形成しない。これより前では特別の処理をしなくても全能性を示し得ることから、この点が全能性の分岐点であるといえる。このことは、ES細胞がこれ以降の胚から樹立することが困難であり、これ以降の胚からは通常EG(生殖細胞由来)細胞と呼ばれる細胞が樹立されることから、そのような意味でも分岐点であるといえる。   In this specification, totipotency and pluripotency can be determined by, for example, the number of days after fertilization. For example, in the case of a mouse, it can be distinguished on the basis of about 8 days after fertilization. Without being bound by theory, it is normal for mice to follow the following course after fertilization. At 6.5 days after fertilization (also referred to as E6.5), the primitive streak (also referred to as the original streak) appears on one side of the epiblast, revealing the future longitudinal axis of the embryo. The primitive streak represents the future posterior end of the embryo and extends across the ectoderm to the distal end of the cylinder. The original stripe is an area where cell movement is performed, and as a result, future endoderm and mesoderm are formed. By E7.5, a head process appears in front of the nodule, and a notochord and a future endoderm surrounding the lower part of the nodule are formed in this part, and a neural plate is formed in the upper part. The nodules appear around E6.5 days and move backwards, forming the shaft structure from front to back. By day E8.5, the embryo is somewhat longer, with a large head fold consisting mostly of the anterior neural plate at the front end. The somites begin to form from front to back at a rate of one in 1.5 hours from day E8. Cells that have passed this period will no longer exhibit totipotency and will not form individuals unless they are dedifferentiated, even if they are returned to the placenta. Before this, it can be said that this is a branch point of totipotency because it can show totipotency without special treatment. This is because it is difficult to establish ES cells from subsequent embryos, and cells called EG (germ cell-derived) cells are usually established from later embryos. It can be said that it is a point.

本明細書において、「すい臓」または「膵臓」とは、脊椎動物において、消化管に付随する肝臓に次ぐ大形の腺性器官である。肝臓に近く位置し、形状、腸管への開口様式は動物の種類により多様.消化液としての膵液を分泌する外分泌部と、血糖レベルの調整に関与するインシュリンとグルカゴンを分泌する内分泌部(ランゲルハンス島)とに区別される.膵液の輸管としての膵管(ductus pancreaticus)は十二指腸に開口するが、肝臓に始まる輸胆管と癒合して共通の開口をもつものも多い.発生学的には、通常は腸の始部よりの2〜3個の内胚葉性の突起がその原基であり、多くの動物では発生が進むにつれて、それらが合して1個のすい臓を構成する.しかし多くの硬骨魚類・円口類ではすい臓は1個の器官にまとまらず小組織塊として分散し、その場合はランゲルハンス島組織は膵液分泌組織と分離していることが多く、これをブロックマン小体(Blockman_s body、シュタニウス小体)とよぶ.原基基部は膵管をなすが、多くの哺乳類では2本が残存し、腹側のものが主膵管(ウィルスング管Wirsung_s duct)を,背側のものは副膵管(サントリーニ管Santorini’s duct)を形成,それぞれ別個に十二指腸に開口する。   As used herein, “pancreas” or “pancreas” is the largest glandular organ next to the liver associated with the gastrointestinal tract in vertebrates. Located close to the liver, the shape and style of opening to the intestinal tract vary depending on the type of animal. A distinction is made between the exocrine part that secretes pancreatic juice as digestive fluid and the endocrine part that secretes insulin and glucagon involved in the regulation of blood glucose level (Island of Langerhans). The pancreatic duct as a duct for pancreatic juice opens to the duodenum, but often has a common opening fused with the bile duct starting from the liver. Developmentally, usually two to three endoderm processes from the beginning of the intestine are the primordium, and in many animals they combine to form a pancreas. Configure. However, in many teleosts and ostracoda, the pancreas is not dispersed in one organ but dispersed as a small tissue mass, in which case the Langerhans islet tissue is often separated from the pancreatic juice secreting tissue, which is blocked by the small blockman It is called a body (Blockman_s body, Stanius body). The basal base forms a pancreatic duct, but in many mammals, two remain, the ventral one is the main pancreatic duct (Wirsung_s duct), and the dorsal one is the accessory pancreatic duct (Santorini's duct) , Each opening separately into the duodenum.

本明細書において「機能的すい臓」または「自然のすい臓」とは、インスリン産生能、グルコース応答性、グルカゴン産生能、アミラーゼ等産生能および機能的導管構造からなる群より選択される少なくとも1つの特徴を有し、好ましくは、そのすべてを有するすい臓をいう。従って、好ましくは、機能的すい臓とは、1)血糖値(すなわち、血中のグルコース濃度)に応答してインスリンを分泌する内分泌細胞(β細胞)をもち、2)グルカゴンを作り分泌する内分泌細胞(アルファー細胞、α細胞:グリコーゲンの分解および糖新生などを司るホルモンであるグルカゴンを特異的に作って分泌する内分泌系の細胞)を持ち、3)消化酵素類など(例:アミラーゼ)を作り腸管内に分泌する外分泌細胞(腺房細胞)を持ち、さらに、4)すい臓から消化酵素類を腸管に外分泌するための導管構造などのすべての機能と構造を備えルことを意味する。   As used herein, “functional pancreas” or “natural pancreas” means at least one feature selected from the group consisting of insulin producing ability, glucose responsiveness, glucagon producing ability, amylase producing ability and functional conduit structure. And preferably refers to a pancreas having all of them. Therefore, preferably, the functional pancreas includes 1) endocrine cells (β cells) that secrete insulin in response to blood glucose level (ie, blood glucose concentration), and 2) endocrine cells that produce and secrete glucagon. (Alpha cells, α cells: endocrine cells that specifically produce and secrete glucagon, a hormone responsible for glycogen degradation and gluconeogenesis) 3) Digestive enzymes (eg, amylase) and the intestinal tract It means that it has exocrine cells (acinar cells) secreted inside, and 4) has all functions and structures such as a duct structure for exoculating digestive enzymes from the pancreas to the intestinal tract.

本発明で用いられる細胞は、どの生物由来の細胞(たとえば、任意の種類の多細胞生物(例えば、動物(たとえば、脊椎動物、無脊椎動物)、植物(たとえば、単子葉植物、双子葉植物など)など))でもよい。好ましくは、脊椎動物(たとえば、メクラウナギ類、ヤツメウナギ類、軟骨魚類、硬骨魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳動物など)由来の細胞が用いられ、より好ましくは、哺乳動物(例えば、単孔類、有袋類、貧歯類、皮翼類、翼手類、食肉類、食虫類、長鼻類、奇蹄類、偶蹄類、管歯類、有鱗類、海牛類、クジラ目、霊長類、齧歯類、ウサギ目など)由来の細胞が用いられる。さらに好ましくは、哺乳動物のもの(例えば、げっ歯類(マウス、ラットなど)、霊長類(サル、ヒトなど))が用いられる。   The cells used in the present invention may be cells derived from any organism (for example, any kind of multicellular organisms (eg, animals (eg, vertebrates, invertebrates), plants (eg, monocotyledonous plants, dicotyledonous plants, etc.)). ) Etc.)). Preferably, cells derived from vertebrates (eg, eel eels, lampreys, cartilaginous fish, teleosts, amphibians, reptiles, birds, mammals, etc.) are used, more preferably mammals (eg, single pores, Marsupial, rodent, winged, winged, carnivorous, carnivorous, long-nosed, odd-hoofed, cloven-hoofed, rodent, scale, sea cattle, cetacean, primate , Rodents, rabbit eyes, etc.). More preferably, mammals (for example, rodents (mouse, rat, etc.), primates (monkey, human, etc.)) are used.

本明細書において「組織」(tissue)とは、多細胞生物において、実質的に同一の機能および/または形態をもつ細胞集団をいう。通常「組織」は、同じ起源を有するが、異なる起源を持つ細胞集団であっても、同一の機能および/-または形態を有するのであれば、組織と呼ばれ得る。従って、本発明の幹細胞を用いて組織を再生する場合、2以上の異なる起源を有する細胞集団が一つの組織を構成し得る。通常、組織は、臓器の一部を構成する。動物の組織は,形態的、機能的または発生的根拠に基づき、上皮組織、結合組織、筋肉組織、神経組織などに区別される。   As used herein, “tissue” refers to a population of cells having substantially the same function and / or morphology in a multicellular organism. A “tissue” usually has the same origin, but even cell populations with different origins can be referred to as a tissue if they have the same function and / or morphology. Therefore, when a tissue is regenerated using the stem cells of the present invention, a cell population having two or more different origins can constitute one tissue. Usually, tissue constitutes part of an organ. Animal tissues are classified into epithelial tissues, connective tissues, muscle tissues, nerve tissues, etc. based on morphological, functional or developmental basis.

本明細書において「アクチビン」とは、卵巣の顆粒膜細胞などから分泌され,下垂体前葉の濾胞刺激ホルモン(FSH)の分泌を促進するタンパク質ホルモンをいう。代表的なアクチビンとしては、例えば、アクチビン−A、アクチビン−B、アクチビン−C、インヒビンなどがあり、これらは、動物間でよく保存されており、ヒトのものがアフリカツメガエルに作用したり、逆も真であることが予期されている。配列番号1および配列番号9(アクセッション番号:NM002192(ヒトインヒビンβAの配列番号)およびアクセション番号:X68250(アフリカツメガエルアクチビンA)=核酸配列)および配列番号2および配列番号10(それぞれヒトインヒビンβAの配列番号およびアクセッション番号X68250(アフリカツメガエルアクチビンA)=アミノ酸配列)に示されるような配列を有する因子および他の種の動物において対応する因子(オルソログ)が挙げられるがそれに限定されない。また、アフリカツメガエルにはインヒビンβB(アクセッション番号:S61773)の登録がある(配列番号11および12)。分子量25000.インヒビンβ鎖のサブユニットがS−S結合した二量体であり,アクチビンA(βAβA),アクチビンAB(βAβB),アクチビンB(βBβB)の3種類が知られている.アクチビンAは赤芽球分化誘導因子(erythroblast differentiation factor,EDF)ともいう.インヒビンβ鎖が形質転換成長因子TGF−βと約40%の相同性をもっており,また一次構造中のシステイン残基の位置がよく保存されているので,アクチビンをTGF−βファミリーに入れることもある。アクチビンは、卵巣の顆粒膜細胞などから分泌され,下垂体前葉の濾胞刺激ホルモン(FSH)の分泌を促進するタンパク質ホルモンである。インヒビンを精製する過程で卵胞液中から単離された(1986).分子量25000.インヒビンβ鎖のサブユニットがS−S結合した二量体であり,アクチビンA(βAβA),アクチビンAB(βAβB),アクチビンB(βBβB)の3種類が知られている.アクチビンAは赤芽球分化誘導因子(erythroblast differentiation factor,EDF)ともいう.インヒビンβ鎖が形質転換成長因子TGF−βと約40%の相同性をもっており,また一次構造中のシステイン残基の位置がよく保存されているので,アクチビンをTGF−βファミリーに入れることもある.脊椎動物のいろいろな臓器でアクチビン遺伝子の発現が報告されており,卵巣の顆粒膜細胞におけるFSH受容体の合成の促進,フレンド細胞および骨髄の赤芽球前駆細胞の増殖抑制とヘモグロビン合成の誘導,すい臓からのインシュリン分泌の促進,両生類胚における中胚葉誘導など,多くの生理活性をもつ。アクチビンについては、以下を参照することができる:Nakamura et al.,Isolation and characterization of native activin B.J Biol.Chem.1992,267,16385−9;Uchiyama and Asashima,Specific erythroid differentiation of mouse erythroleukemia cells by activins and its enhancement by retinoic acids.Biochem Biophys.Res.Commun.1992,187,347−52;Fukui et al.,Isolation and characterization of Xenopus follistatin and activins.Dev.Biol.1993,159,131−9;Fukui et al.,Identification of activins A,AB,and B and follistatin proteins in Xenopus embryos.Dev.Biol.1994,163,279−81;Nakano et al.,Comparison of mesoderm−inducing activity with monomeric and dimeric inhibin alpha and beta−A subunits on Xenopus ectoderm.Horm.Res.1995,44,Suppl.2,15−22。   As used herein, “activin” refers to a protein hormone that is secreted from ovarian granulosa cells and the like and promotes secretion of follicle-stimulating hormone (FSH) in the anterior pituitary gland. Representative activins include, for example, activin-A, activin-B, activin-C, and inhibin, which are well conserved among animals, and humans act on Xenopus and vice versa. Is also expected to be true. SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 9 (accession number: NM002192 (SEQ ID NO: human inhibin βA) and accession number: X68250 (Xenopus activin A) = nucleic acid sequence) and SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 10 (human inhibin βA, respectively) And the corresponding factor (ortholog) in other species of animals, including but not limited to those having the sequence shown in SEQ ID NO: and Accession No. X68250 (Xenopus activin A) = amino acid sequence). Xenopus has a registration of inhibin βB (accession number: S61773) (SEQ ID NOs: 11 and 12). Molecular weight 25000. Inhibin β-chain subunits are S—S-linked dimers, and three types of activin A (βAβA), activin AB (βAβB), and activin B (βBβB) are known. Activin A is also referred to as an erythroblast differentiation factor (EDF). Since inhibin β chain has about 40% homology with transforming growth factor TGF-β, and the position of cysteine residues in the primary structure is well conserved, activin may be included in the TGF-β family. . Activin is a protein hormone that is secreted from granulosa cells of the ovary and promotes secretion of follicle stimulating hormone (FSH) in the anterior pituitary gland. Isolated from follicular fluid in the course of purifying inhibin (1986). Molecular weight 25000. Inhibin β-chain subunits are S—S-linked dimers, and three types of activin A (βAβA), activin AB (βAβB), and activin B (βBβB) are known. Activin A is also referred to as an erythroblast differentiation factor (EDF). Since inhibin β chain has about 40% homology with transforming growth factor TGF-β, and the position of cysteine residues in the primary structure is well conserved, activin may be included in the TGF-β family. . Activin gene expression has been reported in various vertebrate organs, promoting the synthesis of FSH receptors in ovarian granulosa cells, suppression of proliferation of erythroid progenitor cells in friend cells and bone marrow, and induction of hemoglobin synthesis, It has many physiological activities such as promotion of insulin secretion from the pancreas and mesoderm induction in amphibian embryos. For activin, reference can be made to: Nakamura et al. , Isolation and charactarization of native activin B. J Biol. Chem. 1992, 267, 16385-9; Uchiyama and Asashima, Specific erythrophilic differentiation of mouse erythroleukemia cells by activities and its sensitization activity. Biochem Biophys. Res. Commun. 1992, 187, 347-52; Fukui et al. , Isolation and characterization of Xenopus follistatin and activins. Dev. Biol. 1993, 159, 131-9; Fukui et al. , Identification of activins A, AB, and B and follistatin proteins in Xenopus embryos. Dev. Biol. 1994, 163, 279-81; Nakano et al. , Comparison of mesoderm-inducing activity with monometic and dimeric inhibin alpha and beta-A subunits on Xenopus ectoderm. Horm. Res. 1995, 44, Suppl. 2, 15-22.

アクチビンは、ヒト、ラット、マウス、アフリカツメガエルなどを含む哺乳動物のほか、ショウジョウバエなどでもそのホモログが知られている。従って、本明細書においてアクチビンは、通常、哺乳動物のほか、生物一般において存在するアクチビンを指す。アクチビン−AはインヒビンβAの二量体である(ヒトインヒビンβAのアクセッション番号NM002192;配列番号1および2(核酸およびアミノ酸))。アクチビン−ABはインヒビンβAとインヒビンβBの二量体である(ヒトインヒビンβBのアクセッション番号NM002193;配列番号3および4(核酸およびアミノ酸))。アクチビン−BはインヒビンβBの二量体である。アクチビン−CはインヒビンβCの二量体である(ヒトインヒビンβCのアクセッション番号NM005538;配列番号5および6(核酸およびアミノ酸))。インヒビンはインヒビンαの二量体である(ヒトインヒビンαのアクセッション番号NM002191;配列番号7および8(核酸およびアミノ酸))。   Activins are known to have homologues in mammals including humans, rats, mice and Xenopus, as well as in Drosophila. Therefore, in this specification, activin usually refers to activin which exists not only in mammals but also in living organisms in general. Activin-A is a dimer of inhibin βA (human inhibin βA accession number NM002192; SEQ ID NOs: 1 and 2 (nucleic acids and amino acids)). Activin-AB is a dimer of inhibin βA and inhibin βB (human inhibin βB accession number NM002193; SEQ ID NOs: 3 and 4 (nucleic acids and amino acids)). Activin-B is a dimer of inhibin βB. Activin-C is a dimer of inhibin βC (human inhibin βC accession number NM005538; SEQ ID NOs: 5 and 6 (nucleic acids and amino acids)). Inhibin is a dimer of inhibin α (human inhibin α accession number NM002191; SEQ ID NOs: 7 and 8 (nucleic acids and amino acids)).

そのようなアクチビン遺伝子としては、例えば、
(A)(a)配列番号1、3、5、7、9または11に記載の塩基配列またはそのフラグメント配列を有するポリヌクレオチド;
(b)配列番号2、4、6、8、10または12に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドまたはそのフラグメントをコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号2、4、6、8、10または12に記載のアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が、置換、付加および欠失からなる群より選択される少なくとも1つの変異を有する改変体ポリペプチドであって、生物学的活性を有する改変体ポリペプチドをコードする、ポリヌクレオチド;
(d)配列番号1、3、5、7、9または11に記載の塩基配列のスプライス変異体または対立遺伝子変異体である、ポリヌクレオチド;
(e)配列番号2、4、6、8、10または12に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドの種相同体をコードする、ポリヌクレオチド;
(f)(a)〜(e)のいずれか1つのポリヌクレオチドにストリンジェント条件下でハイブリダイズし、かつ生物学的活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;または
(g)(a)〜(e)のいずれか1つのポリヌクレオチドまたはその相補配列に対する同一性が少なくとも70%である塩基配列からなり、かつ、生物学的活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、
を含む、
核酸分子;あるいは
(B)(a)配列番号2、4、6、8、10または12に記載のアミノ酸配列またはそのフラグメントからなる、ポリペプチド;
(b)配列番号2、4、6、8、10または12に記載のアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が置換、付加および欠失からなる群より選択される少なくとも1つの変異を有し、かつ、生物学的活性を有する、ポリペプチド;
(c)配列番号1、3、5、7、9または11に記載の塩基配列のスプライス変異体または対立遺伝子変異体によってコードされる、ポリペプチド;
(d)配列番号2、4、6、8、10または12に記載のアミノ酸配列の種相同体である、ポリペプチド;または
(e)(a)〜(d)のいずれか1つのポリペプチドに対する同一性が少なくとも70%であるアミノ酸配列を有し、かつ、生物学的活性を有する、ポリペプチド、
を含む、
ポリペプチドをコードする核酸分子、あるいはそれがコードするポリペプチドが挙げられるがそれらに限定されない。
Examples of such activin genes include:
(A) (a) a polynucleotide having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, or 11 or a fragment sequence thereof;
(B) a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, or 12 or a fragment thereof;
(C) a variant having one or more amino acids having at least one mutation selected from the group consisting of substitution, addition and deletion in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10 or 12 A polynucleotide, which encodes a variant polypeptide having biological activity;
(D) a polynucleotide which is a splice variant or allelic variant of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, or 11;
(E) a polynucleotide encoding a species homologue of a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, or 12;
(F) a polynucleotide that hybridizes to any one of the polynucleotides of (a) to (e) under a stringent condition and encodes a polypeptide having biological activity; or (g) (a) to A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having at least 70% identity to any one polynucleotide of (e) or a complementary sequence thereof and encoding a polypeptide having biological activity;
including,
A nucleic acid molecule; or (B) (a) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10 or 12, or a fragment thereof;
(B) in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10 or 12, wherein at least one amino acid has at least one mutation selected from the group consisting of substitution, addition and deletion; and A polypeptide having biological activity;
(C) a polypeptide encoded by a splice variant or allelic variant of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, or 11;
(D) a polypeptide that is a species homologue of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, or 12; or (e) against any one polypeptide of (a)-(d) A polypeptide having an amino acid sequence with at least 70% identity and having biological activity;
including,
Examples include, but are not limited to, a nucleic acid molecule that encodes a polypeptide, or a polypeptide that it encodes.

本明細書において「レチノイン酸」とは、ビタミンA(レチノール)の重要な代謝物.視覚における役割はもたないが,動物の正常な発育,上皮組織および軟骨の分化増殖に必須である.脊椎動物の発生過程においてモルフォーゲン様作用をもつ。レチノイン酸受容体を介して遺伝子の発現を制御することによってその作用を発揮する.全トランス型が最も重要な異性体だが,9−シスおよび13−シス体も存在する。   As used herein, “retinoic acid” is an important metabolite of vitamin A (retinol). Although it has no visual role, it is essential for the normal growth of animals, epithelial tissue and cartilage differentiation. Has a morphogen-like action during vertebrate development. It exerts its action by regulating gene expression via retinoic acid receptor. The all-trans form is the most important isomer, but there are also 9-cis and 13-cis forms.


レチノイン酸受容体(RAR)は、ビタミンAの活性型といえるレチノイン酸が作用を発揮するために必要な核内に存在する受容体である。全トランス−レチノイン酸が結合するRAR−α,−βおよび−γ,9−シス−レチノイン酸が結合するレチノイン酸X受容体RXR−α,−βおよび−γが知られている.これらはいずれもステロイド受容体と類似構造をもつリガンド依存的核内受容体であり,リガンドであるレチノイン酸と結合ののち遺伝子の特定の位置に結合してその遺伝子の転写を制御する.発生,形態形成,細胞分化に関与する。   A retinoic acid receptor (RAR) is a receptor present in the nucleus necessary for retinoic acid, which is an active form of vitamin A, to exert its action. RAR-α, -β and -γ, 9-cis-retinoic acid to which all trans-retinoic acid binds are known. Retinoic acid X receptors RXR-α, -β and -γ to which all-trans-retinoic acid binds. All of these are ligand-dependent nuclear receptors with a similar structure to steroid receptors, and after binding to the ligand retinoic acid, it binds to a specific position of the gene and regulates transcription of that gene. Involved in development, morphogenesis, and cell differentiation.

本明細書において「白血病阻害因子(LIF)」とは、配列番号13または15(核酸配列)および14または16(アミノ酸配列)に示されるような配列を有する因子および他の種の動物において対応する因子(オルソログ)をいう。   As used herein, “leukemia inhibitory factor (LIF)” corresponds to factors having sequences as shown in SEQ ID NOs: 13 or 15 (nucleic acid sequence) and 14 or 16 (amino acid sequence) and other species of animals. A factor (ortholog).

LIFは、単球細胞株M1の成熟マクロファージへの分化を誘導する因子として精製および単離された(Gearing D.P.,Gough N.M.,King J.A.、EMBO J.6:3995−4002(1987);およびGough N.M.,Gearing D.P.,King J.A.、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:2623−2627(1988))。M1細胞増殖およびクローン原性から白血病阻害因子と命名された。しかし、LIFは、上記報告以外においても、種々のグループから種々の観点で発見され、分化誘導因子(D因子またはDIF)(Tomida et al,J Biol Chem;259(17):10978−82(1984);Yamamoto et al,Cancer Res;40:4804−9(1980));マクロファージ/顆粒球誘導因子2型(MGI−2);分化阻害活性(DIA);分化遅延因子(DRF);DA−1a細胞に対するヒトインターロイキン(HILDA);TS−1細胞に対する増殖刺激活性(GATS);肝細胞刺激因子I型およびIII型(HSF−IIおよびHSF−III);コリン作動性神経分化因子(CDF);メラニン細胞由来リポタンパク質リパーゼインヒビター(MLPLI);破骨細胞活性化因子(OAF)(Lass A,Weiser W,Munafo A,Loumaye E.;Fertil Steril;76:1091−6(2001);Knight D.Pulm Pharmacol Ther;14:169−76(2001)などを参照)とも呼ばれる。   LIF was purified and isolated as a factor that induces the differentiation of monocyte cell line M1 into mature macrophages (Gearing DP, Gough NM, King JA, EMBO J. 6: 3395). -4002 (1987); and Gough NM, Gearing DP, King JA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 2623-2627 (1988)). It was named leukemia inhibitory factor because of M1 cell proliferation and clonogenicity. However, LIF is also found in various viewpoints from various groups other than the above reports, and differentiation inducing factor (factor D or DIF) (Tomida et al, J Biol Chem; 259 (17): 10978-82 (1984). Yamamoto et al, Cancer Res; 40: 4804-9 (1980)); macrophage / granulocyte-inducing factor type 2 (MGI-2); differentiation inhibitory activity (DIA); differentiation delay factor (DRF); DA-1a Human interleukin (HILDA) on cells; growth stimulating activity on TS-1 cells (GATS); hepatocyte stimulating factors type I and III (HSF-II and HSF-III); cholinergic neuronal differentiation factor (CDF); Melanocyte-derived lipoprotein lipase inhibitor (MLPLI) Osteoclast activating factor (OAF) (Lass A, Weiser W, Munafo A, Lomaye E .; Fertil Steril; 76: 1091-6 (2001); Knight D. Pulm Pharmacol Ther; 14: 169-76 (2001); ) Etc.).

LIFは、ヒトおよびマウスで発見され、ヒトおよびマウスの型の場合、ジスルフィド結合を有するモノマーの180残基の糖タンパク質であり、分子量は約20kDaである。LIFは天然では、グリコシル化されて存在しており、精製されたLIFは、およそ38−67kDaの見かけ上の分子量を有し(Gascan H.,Godard A.,Ferenz C.(1989)J.Biol.Chem.264:21509−21515;Hilton D.J.,Nicola N.A.,Gough N.M.and Metcalf D.(1988)Anal.Biochem.173:359−367)、グリコシル残基の有無はLIFの活性には関係ない(Hilton D.J.et al.,前出;Gough N.M.,Hilton D.J.,Gearing D.P.(1988)Blood Cells 14:431−442)。LIFは、らせん構造をしており、長鎖タイプのサイトカインに分類される。このサイトカインは、長いらせん、長い頭部A−BおよびC−Dループ、およびさらなる5番目のらせんAループがある(Purvis D.H.and Mabbutt B.C.(1997)Biochemistry 36(33):10146−10154)。   LIF is found in humans and mice and, for human and mouse types, is a monomeric 180-residue glycoprotein with disulfide bonds and a molecular weight of about 20 kDa. LIF exists in nature in a glycosylated manner, and purified LIF has an apparent molecular weight of approximately 38-67 kDa (Gascan H., Godard A., Ferenz C. (1989) J. Biol. Chem. 264: 21509-21515; Hilton DJ, Nicola NA, Gow NM and Metcalf D. (1988) Anal.Biochem.173: 359-367), presence or absence of glycosyl residues Not related to LIF activity (Hilton DJ et al., Supra; Gough NM, Hilton DJ, Gearing DP (1988) Blood Cells 14: 431-442). LIF has a helical structure and is classified as a long-chain type cytokine. This cytokine has a long helix, a long head AB and CD loop, and an additional fifth helix A loop (Purvis DH and Mabbutt BC (1997) Biochemistry 36 (33): 10146-10154).

本発明において使用されるポリペプチドには、LIFレセプターに結合する能力を有する「LIF様因子」も包含される。「LIF様因子」とは、LIFレセプターと相互作用する能力を有する因子をいう。LIF様因子は、gp130を活性化し、その後のシグナル伝達を惹起するものであれば、その相互作用は、直接の結合であっても、間接的な作用であってもよい。LIFレセプターと相互作用する能力は、LIFアッセイで測定することができる。そのようなLIFアッセイとして、たとえば、下流のシグナル(JAK−STAT伝達系)のいずれか一つの分子の活性化(例えば、リン酸化)を測定する機構を利用することができ、gp130およびLIFレセプターの複合体またはSTAT−3のチロシンリン酸化を利用するアッセイが挙げられる。   Polypeptides used in the present invention also include “LIF-like factors” that have the ability to bind to LIF receptors. “LIF-like factor” refers to a factor that has the ability to interact with the LIF receptor. As long as the LIF-like factor activates gp130 and causes subsequent signal transduction, the interaction may be direct binding or indirect action. The ability to interact with the LIF receptor can be measured in a LIF assay. Such LIF assays can utilize, for example, a mechanism that measures the activation (eg, phosphorylation) of any one of the downstream signals (JAK-STAT transduction system), such as gp130 and LIF receptors. Examples include assays that utilize tyrosine phosphorylation of the complex or STAT-3.

好ましくは、LIFがLIFレセプターに結合し、gp130を介して細胞内シグナル伝達を惹起することから、本発明では、gp130リガンドまたはLIF様因子を用いて、同様の機構により効果を奏することができる。   Preferably, LIF binds to the LIF receptor and induces intracellular signal transduction via gp130. Therefore, in the present invention, effects can be obtained by the same mechanism using gp130 ligand or LIF-like factor.

本明細書において、「LIFレセプター」とは、当該分野において使用されるのと同じ意味で使用され、LIFに特異的に結合するレセプターをいう。LIFレセプターは、Kd値が20〜100pMの高親和性のレセプターと、Kd値が1〜2nMの高親和性のレセプターがある(Allan E.H.,Hilton D.J.,Brown M.A.J.Cell Physiol.145:110−119(1990);Godard A.,Heymann D.,Raher S.J.Biol.Chem.267:3214−3222(1992);Hendry L.A.Murphy M.,Hilton D.J.,Nicola N.A.and Bartlett P.FJ.Neurosci.12:3427−3434(1992);Hilton D.J.,Nicola N.A.and Metcalf D.Ciba Found.Symp.167:227−239(1992);Rodan S.B.,Wesolowski G.,Hilton D.J.,Nicola N.A and Rodan G.A.Endocrinology 127:1602−1608(1990);Williams R.L.,Hilton D.J.,Pease S.Nature 336:684−687(1988);およびYamamoto−Yamaguchi Y.,Tomida M.and Hozumi M.Exp.Cell.Res.164:97−102(1986))。LIFレセプターは、造血因子レセプターに分類される。LIFレセプターは、gp130と共同でレセプター複合体を形成し、LIFに対して高親和性を示す。マウスでは可溶性LIFレセプターが発見されており、その役割が注目されている。可溶性LIFレセプターとLIFとのレセプター複合体を形成させると、その複合体は、gp130と反応し得、シグナル伝達を刺激することが明らかになっている(Heymann D.,Goddard A.,Raher S.(1996)Cytokine 8(3):197−205)。従って、このようなレセプターコンバージョンモデルを用いたシグナル伝達機構を利用することによっても、本発明の効果を奏することができる。LIFレセプターとgp130とは、他のサイトカインのレセプターの成分としても知られる、そのようなサイトカインとしては、IL−6スーパーファミリーのメンバーが挙げられ、例えば、IL−6、IL−11、CNTF、OSMなどが挙げられるがそれらに限定されない。   As used herein, “LIF receptor” is used in the same meaning as used in the art, and refers to a receptor that specifically binds to LIF. The LIF receptor includes a high affinity receptor having a Kd value of 20 to 100 pM and a high affinity receptor having a Kd value of 1 to 2 nM (Allan E. H., Hilton DJ, Brown MA). J. Cell Physiol.145: 110-119 (1990); Godard A., Heymann D., Raher S.J.Biol.Chem.267: 3214-3222 (1992); Hendry LA Murphy M., Hilton. D. J., Nicola NA and Bartlett P. FJ. Neurosci. 12: 3427-3434 (1992); -23 (1992); Rodan S.B., Wesolowski G., Hilton DJ, Nicola NA and Rodan GA and Endocrinology 127: 1602-1608 (1990); , Pease S. Nature 336: 684-687 (1988); and Yamamoto-Yamaguchi Y., Tomida M. and Hozumi M. Exp. Cell. Res. 164: 97-102 (1986)). LIF receptors are classified as hematopoietic factor receptors. The LIF receptor forms a receptor complex in cooperation with gp130 and exhibits high affinity for LIF. Soluble LIF receptors have been discovered in mice, and their role has attracted attention. It has been shown that when a receptor complex of soluble LIF receptor and LIF is formed, the complex can react with gp130 and stimulate signal transduction (Heymann D., Goddard A., Raher S.). (1996) Cytokine 8 (3): 197-205). Therefore, the effects of the present invention can also be achieved by utilizing a signal transmission mechanism using such a receptor conversion model. LIF receptors and gp130 are also known as components of other cytokine receptors, such cytokines include members of the IL-6 superfamily, such as IL-6, IL-11, CNTF, OSM However, it is not limited to them.

本明細書において、「リガンド」とは、あるタンパク質に特異的に結合する物質をいう。例えば,細胞膜上に存在する種々のレセプタータンパク質分子と特異的に結合するレクチン、抗原、抗体、ホルモン、神経伝達物質などがリガンドとして挙げられる。アクチビンまたはレチノイン酸がリガンドとすれば、同様の(等価の)作用を有するリガンドは、本発明の範囲内であることが意図される。   As used herein, “ligand” refers to a substance that specifically binds to a protein. Examples of the ligand include lectins, antigens, antibodies, hormones, neurotransmitters, and the like that specifically bind to various receptor protein molecules present on the cell membrane. If activin or retinoic acid is the ligand, ligands with similar (equivalent) action are intended to be within the scope of the invention.

本発明において用いられるアクチビン、LIFなどのポリペプチドについて、糖鎖が付加され得る部分としては、N−アセチル−D−グルコサミンなどが結合するN−グルコシド結合可能な部分、およびN−アセチル−D−ガラクトサミンのO−グリコシド結合をする部分(セリンまたはスレオニン残基が頻出する部分)が挙げられる。本明細書において使用されるアクチビンは、糖鎖の有無は特に活性に影響を与えるというわけではないが、これらの糖鎖が付加されたタンパク質は、通常生体内での分解に対して安定であり、強い生理活性を有し得る。従って、これら糖鎖が付加されたポリペプチドもまた、本発明の範囲内にある。   In the polypeptides such as activin and LIF used in the present invention, as a moiety to which a sugar chain can be added, an N-glucoside-bondable moiety to which N-acetyl-D-glucosamine or the like binds, and N-acetyl-D- Examples include galactosamine O-glycosidic moieties (parts where serine or threonine residues frequently appear). The activin used in the present specification is not particularly affected by the presence or absence of a sugar chain, but proteins with these sugar chains are usually stable against degradation in vivo. , May have strong physiological activity. Accordingly, polypeptides to which these sugar chains are added are also within the scope of the present invention.

本明細書において使用される用語「タンパク質」、「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのアミノ酸のポリマーをいう。このポリマーは、直鎖であっても分岐していてもよく、環状であってもよい。アミノ酸は、天然のものであっても非天然のものであってもよく、改変されたアミノ酸であってもよい。この用語はまた、複数のポリペプチド鎖の複合体へとアセンブルされたものを包含し得る。この用語はまた、天然または人工的に改変されたアミノ酸ポリマーも包含する。そのような改変としては、例えば、ジスルフィド結合形成、グリコシル化、脂質化、アセチル化、リン酸化または任意の他の操作もしくは改変(例えば、標識成分との結合体化)。この定義にはまた、例えば、アミノ酸の1または複数のアナログを含むポリペプチド(例えば、非天然のアミノ酸などを含む)、ペプチド様化合物(例えば、ペプトイド)および当該分野において公知の他の改変が包含される。本発明の遺伝子産物は、通常ポリペプチド形態をとる。このようなポリペプチド形態の本発明の遺伝子産物は、本発明の診断、予防、治療または予後のための組成物として有用である。     As used herein, the terms “protein”, “polypeptide”, “oligopeptide” and “peptide” are used interchangeably herein and refer to a polymer of amino acids of any length. This polymer may be linear, branched, or cyclic. The amino acid may be natural or non-natural and may be a modified amino acid. The term can also encompass one assembled into a complex of multiple polypeptide chains. The term also encompasses natural or artificially modified amino acid polymers. Such modifications include, for example, disulfide bond formation, glycosylation, lipidation, acetylation, phosphorylation or any other manipulation or modification (eg, conjugation with a labeling component). This definition also includes, for example, polypeptides containing one or more analogs of amino acids (eg, including unnatural amino acids, etc.), peptidomimetic compounds (eg, peptoids) and other modifications known in the art. Is done. The gene product of the present invention usually takes the form of a polypeptide. The gene product of the present invention in such a polypeptide form is useful as a composition for diagnosis, prevention, treatment or prognosis of the present invention.

本明細書において使用される用語「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのヌクレオチドのポリマーをいう。この用語はまた、「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」を含む。   As used herein, the terms “polynucleotide”, “oligonucleotide”, and “nucleic acid” are used interchangeably herein and refer to a polymer of nucleotides of any length. The term also includes “oligonucleotide derivatives” or “polynucleotide derivatives”.

本明細書において「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」とは、ヌクレオチドの誘導体を含むか、またはヌクレオチド間の結合が通常とは異なるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをいい、互換的に使用される。そのようなオリゴヌクレオチドとして具体的には、例えば、2’−O−メチル−リボヌクレオチド、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がホスホロチオエート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がN3’−P5’ホスホロアミデート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリボースとリン酸ジエステル結合とがペプチド核酸結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5プロピニルウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5チアゾールウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがC−5プロピニルシトシンで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがフェノキサジン修飾シトシン(phenoxazine−modified cytosine)で置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、DNA中のリボースが2’−O−プロピルリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体およびオリゴヌクレオチド中のリボースが2’−メトキシエトキシリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体などが例示される。他にそうではないと示されなければ、特定の核酸配列はまた、明示的に示された配列と同様に、その保存的に改変された改変体(例えば、縮重コドン置換体)および相補配列を包含することが企図される。具体的には、縮重コドン置換体は、1または複数の選択された(または、すべての)コドンの3番目の位置が混合塩基および/またはデオキシイノシン残基で置換された配列を作成することにより達成され得る(Batzerら、Nucleic Acid Res.19:5081(1991);Ohtsukaら、J.Biol.Chem.260:2605−2608(1985);Rossoliniら、Mol.Cell.Probes 8:91−98(1994))。本発明の遺伝子は、通常、このポリヌクレオチド形態をとる。   As used herein, the term “oligonucleotide derivative” or “polynucleotide derivative” refers to an oligonucleotide or polynucleotide that includes a derivative of a nucleotide or that has an unusual linkage between nucleotides, and is used interchangeably. Specific examples of such oligonucleotides include, for example, 2′-O-methyl-ribonucleotides, oligonucleotide derivatives in which phosphodiester bonds in oligonucleotides are converted to phosphorothioate bonds, and phosphodiester bonds in oligonucleotides. Derivative converted to N3′-P5 ′ phosphoramidate bond, oligonucleotide derivative in which ribose and phosphodiester bond in oligonucleotide are converted to peptide nucleic acid bond, uracil in oligonucleotide is C− Oligonucleotide derivatives substituted with 5-propynyluracil, oligonucleotide derivatives wherein uracil in oligonucleotide is substituted with C-5 thiazole uracil, cytosine in oligonucleotide is C-5 propynylcytosine Substituted oligonucleotide derivatives, oligonucleotide derivatives in which the cytosine in the oligonucleotide is replaced with phenoxazine-modified cytosine, oligonucleotide derivatives in which the ribose in DNA is replaced with 2'-O-propylribose Examples thereof include oligonucleotide derivatives in which the ribose in the oligonucleotide is substituted with 2′-methoxyethoxyribose. Unless otherwise indicated, a particular nucleic acid sequence may also be conservatively modified (eg, degenerate codon substitutes) and complementary sequences, as well as those explicitly indicated. Is contemplated. Specifically, a degenerate codon substitute creates a sequence in which the third position of one or more selected (or all) codons is replaced with a mixed base and / or deoxyinosine residue. (Batzer et al., Nucleic Acid Res. 19: 5081 (1991); Ohtsuka et al., J. Biol. Chem. 260: 2605-2608 (1985); Rossolini et al., Mol. Cell. Probes 8: 91-98). (1994)). The gene of the present invention usually takes this polynucleotide form.

本明細書では「核酸分子」もまた、核酸、オリゴヌクレオチドおよびポリヌクレオチドと互換可能に使用され、cDNA、mRNA、ゲノムDNAなどを含む。本明細書では、核酸および核酸分子は、用語「遺伝子」の概念に含まれ得る。ある遺伝子配列をコードする核酸分子はまた、「スプライス変異体(改変体)」を包含する。同様に、核酸によりコードされた特定のタンパク質は、その核酸のスプライス改変体によりコードされる任意のタンパク質を包含する。その名が示唆するように「スプライス変異体」は、遺伝子のオルタナティブスプライシングの産物である。転写後、最初の核酸転写物は、異なる(別の)核酸スプライス産物が異なるポリペプチドをコードするようにスプライスされ得る。スプライス変異体の産生機構は変化するが、エキソンのオルタナティブスプライシングを含む。読み過し転写により同じ核酸に由来する別のポリペプチドもまた、この定義に包含される。スプライシング反応の任意の産物(組換え形態のスプライス産物を含む)がこの定義に含まれる。したがって、本明細書では、たとえば、本発明で使用され得る遺伝子(アクチビン遺伝子)には、そのスプライス変異体もまた包含され得る。   As used herein, “nucleic acid molecule” is also used interchangeably with nucleic acids, oligonucleotides and polynucleotides and includes cDNA, mRNA, genomic DNA, and the like. As used herein, nucleic acids and nucleic acid molecules can be included within the concept of the term “gene”. Nucleic acid molecules encoding certain gene sequences also include “splice variants”. Similarly, a particular protein encoded by a nucleic acid encompasses any protein encoded by a splice variant of that nucleic acid. As the name suggests, a “splice variant” is the product of alternative splicing of a gene. After transcription, the initial nucleic acid transcript can be spliced such that different (another) nucleic acid splice products encode different polypeptides. The production mechanism of splice variants varies, but includes exon alternative splicing. Other polypeptides derived from the same nucleic acid by read-through transcription are also encompassed by this definition. Any product of a splicing reaction (including recombinant forms of splice products) is included in this definition. Therefore, in the present specification, for example, a gene (activin gene) that can be used in the present invention may include a splice variant thereof.

本明細書において、「遺伝子」とは、遺伝形質を規定する因子をいう。通常染色体上に一定の順序に配列している。タンパク質の一次構造を規定するものを構造遺伝子といい、その発現を左右するものを調節遺伝子(たとえば、プロモーター)という。本明細書では、遺伝子は、特に言及しない限り、構造遺伝子および調節遺伝子を包含する。したがって、アクチビンなどの遺伝子というときは、通常、本発明の遺伝子の構造遺伝子ならびにそのプロモーターなどの転写および/または翻訳の調節配列の両方を包含する。本発明では、構造遺伝子のほか、転写および/または翻訳などの調節配列もまた、神経再生、神経疾患の診断、治療、予防、予後などに有用であることが理解される。本明細書では、「遺伝子」は、「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「核酸」および「核酸分子」ならびに/または「タンパク質」、「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」を指すことがある。本明細書においてはまた、「遺伝子産物」は、遺伝子によって発現された「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「核酸」および「核酸分子」ならびに/または「タンパク質」、「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」を包含する。当業者であれば、遺伝子産物が何たるかはその状況に応じて理解することができる。   As used herein, “gene” refers to a factor that defines a genetic trait. Usually arranged in a certain order on the chromosome. Those that define the primary structure of a protein are called structural genes, and those that influence the expression are called regulatory genes (for example, promoters). In the present specification, genes include structural genes and regulatory genes unless otherwise specified. Therefore, a gene such as activin usually includes both a structural gene of the gene of the present invention and a transcriptional and / or translational regulatory sequence such as its promoter. In the present invention, it is understood that in addition to structural genes, regulatory sequences such as transcription and / or translation are also useful for nerve regeneration, diagnosis, treatment, prevention, prognosis, etc. of nerve diseases. As used herein, “gene” refers to “polynucleotide”, “oligonucleotide”, “nucleic acid” and “nucleic acid molecule” and / or “protein”, “polypeptide”, “oligopeptide” and “peptide”. Sometimes. Also herein, a “gene product” is a “polynucleotide”, “oligonucleotide”, “nucleic acid” and “nucleic acid molecule” and / or “protein”, “polypeptide”, “oligo” expressed by a gene. Includes "peptide" and "peptide". A person skilled in the art can understand what a gene product is, depending on the situation.

本明細書において遺伝子(例えば、核酸配列、アミノ酸配列など)の「相同性」とは、2以上の遺伝子配列の、互いに対する同一性の程度をいう。また、本明細書において配列(核酸配列、アミノ酸配列など)の同一性とは、2以上の対比可能な配列の、互いに対する同一の配列(個々の核酸、アミノ酸など)の程度をいう。従って、ある2つの遺伝子の相同性が高いほど、それらの配列の同一性または類似性は高い。2種類の遺伝子が相同性を有するか否かは、配列の直接の比較、または核酸の場合ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーション法によって調べられ得る。2つの遺伝子配列を直接比較する場合、その遺伝子配列間でDNA配列が、代表的には少なくとも50%同一である場合、好ましくは少なくとも70%同一である場合、より好ましくは少なくとも80%、90%、95%、96%、97%、98%または99%同一である場合、それらの遺伝子は相同性を有する。本明細書において、遺伝子(例えば、核酸配列、アミノ酸配列など)の「類似性」とは、上記相同性において、保存的置換をポジティブ(同一)とみなした場合の、2以上の遺伝子配列の、互いに対する同一性の程度をいう。従って、保存的置換がある場合は、その保存的置換の存在に応じて相同性と類似性とは異なる。また、保存的置換がない場合は、相同性と類似性とは同じ数値を示す。   As used herein, “homology” of genes (eg, nucleic acid sequences, amino acid sequences, etc.) refers to the degree of identity of two or more gene sequences with each other. In the present specification, the identity of sequences (nucleic acid sequences, amino acid sequences, etc.) refers to the degree of two or more comparable sequences that are identical to each other (individual nucleic acids, amino acids, etc.). Therefore, the higher the homology between two genes, the higher the sequence identity or similarity. Whether two genes have homology can be examined by direct sequence comparison or, in the case of nucleic acids, hybridization methods under stringent conditions. When directly comparing two gene sequences, the DNA sequence between the gene sequences is typically at least 50% identical, preferably at least 70% identical, more preferably at least 80%, 90% , 95%, 96%, 97%, 98% or 99% are identical, the genes are homologous. In the present specification, “similarity” of genes (for example, nucleic acid sequences, amino acid sequences, etc.) refers to two or more gene sequences when the conservative substitution is regarded as positive (identical) in the above homology. The degree of identity with each other. Thus, when there is a conservative substitution, homology and similarity differ depending on the presence of the conservative substitution. When there is no conservative substitution, homology and similarity indicate the same numerical value.

本明細書では、アミノ酸配列および塩基配列の類似性、同一性および相同性の比較は、同一性の検索は例えば、NCBIのBLAST 2.2.9 (2004.5.12 発行)を用いて行うことができる。本明細書における同一性の値は通常は上記BLASTを用い、デフォルトの条件でアラインした際の値をいう。ただし、パラメーターの変更により、より高い値が出る場合は、最も高い値を同一性の値とする。複数の領域で同一性が評価される場合はそのうちの最も高い値を同一性の値とする。   In the present specification, the similarity, identity and homology of amino acid sequences and nucleotide sequences are compared, and the search for identity is performed using, for example, NCBI BLAST 2.2.9 (issued 2004.12). be able to. In the present specification, the identity value usually refers to a value when the BLAST is used and aligned under default conditions. However, if a higher value is obtained by changing the parameter, the highest value is the identity value. When identity is evaluated in a plurality of areas, the highest value among them is set as the identity value.

本明細書において、「アミノ酸」は、本発明の目的を満たす限り、天然のものでも非天然のものでもよい。「アミノ酸誘導体」または「アミノ酸アナログ」とは、天然に存在するアミノ酸とは異なるがもとのアミノ酸と同様の機能を有するものをいう。そのようなアミノ酸誘導体およびアミノ酸アナログは、当該分野において周知である。   In the present specification, the “amino acid” may be natural or non-natural as long as it satisfies the object of the present invention. “Amino acid derivative” or “amino acid analog” refers to an amino acid that is different from a naturally occurring amino acid but has the same function as the original amino acid. Such amino acid derivatives and amino acid analogs are well known in the art.

用語「天然のアミノ酸」とは、天然のアミノ酸のL−異性体を意味する。天然のアミノ酸は、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、メチオニン、トレオニン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、システイン、プロリン、ヒスチジン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、γ−カルボキシグルタミン酸、アルギニン、オルニチン、およびリジンである。特に示されない限り、本明細書でいう全てのアミノ酸はL体であるが、D体のアミノ酸を用いた形態もまた本発明の範囲内にある。   The term “natural amino acid” refers to the L-isomer of a natural amino acid. Natural amino acids are glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, serine, methionine, threonine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, cysteine, proline, histidine, aspartic acid, asparagine, glutamic acid, glutamine, γ-carboxyglutamic acid, arginine, ornithine , And lysine. Unless otherwise indicated, all amino acids referred to herein are L-forms, but forms using D-form amino acids are also within the scope of the present invention.

本明細書において用語「非天然アミノ酸」とは、タンパク質中で通常は天然に見出されないアミノ酸を意味する。非天然アミノ酸の例として、ノルロイシン、パラ−ニトロフェニルアラニン、ホモフェニルアラニン、パラ−フルオロフェニルアラニン、3−アミノ−2−ベンジルプロピオン酸、ホモアルギニンのD体またはL体およびD−フェニルアラニンが挙げられる。   As used herein, the term “unnatural amino acid” refers to an amino acid that is not normally found in proteins in nature. Examples of non-natural amino acids include norleucine, para-nitrophenylalanine, homophenylalanine, para-fluorophenylalanine, 3-amino-2-benzylpropionic acid, homo-arginine D-form or L-form and D-phenylalanine.

本明細書において「アミノ酸アナログ」とは、アミノ酸ではないが、アミノ酸の物性および/または機能に類似する分子をいう。アミノ酸アナログとしては、例えば、エチオニン、カナバニン、2−メチルグルタミンなどが挙げられる。アミノ酸模倣物とは、アミノ酸の一般的な化学構造とは異なる構造を有するが、天然に存在するアミノ酸と同様な様式で機能する化合物をいう。本明細書におけるアクチビンとしては、天然型のアミノ酸を含むもののほか、このようなアミノ酸アナログまたはアミノ酸誘導体を含むものが使用され得る。   As used herein, “amino acid analog” refers to a molecule that is not an amino acid but is similar to the physical properties and / or function of an amino acid. Examples of amino acid analogs include ethionine, canavanine, 2-methylglutamine and the like. Amino acid mimetics refers to chemical compounds that have a structure that is different from the general chemical structure of an amino acid, but that functions in a manner similar to a naturally occurring amino acid. As activin in this specification, in addition to those containing natural amino acids, those containing such amino acid analogs or amino acid derivatives can be used.

本明細書において「ヌクレオチド」は、天然のものでも非天然のものでもよい。「誘導体ヌクレオチド」または「ヌクレオチドアナログ」とは、天然に存在するヌクレオチドとは異なるがもとのヌクレオチドと同様の機能を有するものをいう。そのような誘導体ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログは、当該分野において周知である。そのような誘導体ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログの例としては、ホスホロチオエート、ホスホルアミデート、メチルホスホネート、キラルメチルホスホネート、2−O−メチルリボヌクレオチド、ペプチド−核酸(PNA)が含まれるが、これらに限定されない。   In the present specification, the “nucleotide” may be natural or non-natural. A “derivative nucleotide” or “nucleotide analog” refers to a nucleotide that is different from a naturally occurring nucleotide but has the same function as the original nucleotide. Such derivative nucleotides and nucleotide analogs are well known in the art. Examples of such derivative nucleotides and nucleotide analogs include, but are not limited to, phosphorothioate, phosphoramidate, methylphosphonate, chiral methylphosphonate, 2-O-methylribonucleotide, peptide-nucleic acid (PNA). .

アミノ酸は、その一般に公知の3文字記号か、またはIUPAC−IUB Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨される1文字記号のいずれかにより、本明細書中で言及され得る。ヌクレオチドも同様に、一般に認知された1文字コードにより言及され得る。   Amino acids may be referred to herein by either their commonly known three letter symbols or by the one-letter symbols recommended by the IUPAC-IUB Biochemical Nomenclature Commission. Nucleotides may also be referred to by a generally recognized one letter code.

本明細書において、「対応する」アミノ酸または核酸とは、あるポリペプチド分子またはポリヌクレオチド分子において、比較の基準となるポリペプチドまたはポリヌクレオチドにおける所定のアミノ酸またはヌクレオチドと同様の作用を有するか、または有することが予測されるアミノ酸またはヌクレオチドをいい、特に酵素分子にあっては、活性部位中の同様の位置に存在し触媒活性に同様の寄与をするアミノ酸をいう。例えば、アンチセンス分子であれば、そのアンチセンス分子の特定の部分に対応するオルソログにおける同様の部分であり得る。従って、本明細書においてマウスアクチビンにおける特定のアミノ酸配列は、アラインメントなどの解析によって、ヒトアクチビンにおける特定のアミノ酸に対して対応付けることができる。このような「対応する」アミノ酸または核酸は、一定範囲にわたる領域またはドメインであってもよい。従って、そのような場合、本明細書において「対応する」領域またはドメインと称される。   As used herein, a “corresponding” amino acid or nucleic acid has the same action as a predetermined amino acid or nucleotide in a polypeptide or polynucleotide to be compared in a certain polypeptide molecule or polynucleotide molecule, or An amino acid or nucleotide that is predicted to have, especially in an enzyme molecule, refers to an amino acid that is present at a similar position in the active site and contributes similarly to catalytic activity. For example, an antisense molecule can be a similar part in an ortholog corresponding to a particular part of the antisense molecule. Therefore, in this specification, a specific amino acid sequence in mouse activin can be associated with a specific amino acid in human activin by analysis such as alignment. Such “corresponding” amino acids or nucleic acids may be regions or domains spanning a range. Thus, in such cases, it is referred to herein as a “corresponding” region or domain.

本明細書において、「対応する」遺伝子(例えば、ポリペプチド分子またはポリヌクレオチド分子)とは、ある種において、比較の基準となる種における所定の遺伝子と同様の作用を有するか、または有することが予測される遺伝子(例えば、ポリペプチド分子またはポリヌクレオチド分子)をいい、そのような作用を有する遺伝子が複数存在する場合、進化学的に同じ起源を有するものをいう。従って、ある遺伝子に対応する遺伝子は、その遺伝子のオルソログであり得る。したがって、アフリカツメガエルのアクチビンなどの遺伝子に対応する遺伝子は、他の動物(ヒト、ラット、ブタ、ウシなど)においても見出すことができる。そのような対応する遺伝子は、当該分野において周知の技術を用いて同定することができる。したがって、例えば、ある動物における対応する遺伝子は、対応する遺伝子の基準となる遺伝子(例えば、アフリカツメガエルのアクチビンなどの遺伝子)の配列をクエリ配列として用いてその動物(例えばヒト、ラット)の配列データベースを検索することによって見出すことができる。   As used herein, a “corresponding” gene (for example, a polypeptide molecule or a polynucleotide molecule) has or has the same action as a given gene in a species to be compared in a certain species. It refers to a predicted gene (for example, a polypeptide molecule or a polynucleotide molecule), and when there are a plurality of genes having such an action, it refers to one having the same evolutionary origin. Thus, a gene corresponding to a gene can be an ortholog of that gene. Therefore, genes corresponding to genes such as Xenopus activin can also be found in other animals (human, rat, pig, cow, etc.). Such corresponding genes can be identified using techniques well known in the art. Thus, for example, a corresponding gene in an animal is a sequence database of that animal (eg, human, rat) using the sequence of the gene that serves as a reference for the corresponding gene (eg, a gene such as Xenopus activin) as a query sequence. Can be found by searching.

本明細書において「フラグメント」とは、全長のポリペプチドまたはポリヌクレオチド(長さがn)に対して、1〜n−1までの配列長さを有するポリペプチドまたはポリヌクレオチドをいう。フラグメントの長さは、その目的に応じて、適宜変更することができ、例えば、その長さの下限としては、ポリペプチドの場合、3、4、5、6、7、8、9、10、15,20、25、30、40、50およびそれ以上のアミノ酸が挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。また、ポリヌクレオチドの場合、5、6、7、8、9、10、15,20、25、30、40、50、75、100およびそれ以上のヌクレオチドが挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。本明細書において、ポリペプチドおよびポリヌクレオチドの長さは、上述のようにそれぞれアミノ酸または核酸の個数で表すことができるが、上述の個数は絶対的なものではなく、同じ機能を有する限り、上限または下限としての上述の個数は、その個数の上下数個(または例えば上下10%)のものも含むことが意図される。そのような意図を表現するために、本明細書では、個数の前に「約」を付けて表現することがある。しかし、本明細書では、「約」のあるなしはその数値の解釈に影響を与えないことが理解されるべきである。本明細書において有用なフラグメントの長さは、そのフラグメントの基準となる全長タンパク質の機能のうち少なくとも1つの機能(例えば、分化調節作用、他の分子との特異的相互作用)が保持されているかどうかによって決定され得る。   As used herein, “fragment” refers to a polypeptide or polynucleotide having a sequence length of 1 to n−1 with respect to a full-length polypeptide or polynucleotide (length is n). The length of the fragment can be appropriately changed according to the purpose. For example, the lower limit of the length is 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, Examples include 15, 20, 25, 30, 40, 50 and more amino acids, and lengths expressed in integers not specifically listed here (eg, 11 etc.) are also suitable as lower limits. obtain. In the case of polynucleotides, examples include 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100 and more nucleotides. Non-integer lengths (eg, 11 etc.) may also be appropriate as a lower limit. In the present specification, the lengths of polypeptides and polynucleotides can be represented by the number of amino acids or nucleic acids, respectively, as described above. Alternatively, the above-mentioned number as the lower limit is intended to include the upper and lower numbers (or, for example, up and down 10%) of the number. In order to express such intention, in this specification, “about” may be added before the number. However, it should be understood herein that the presence or absence of “about” does not affect the interpretation of the value. Whether the length of a fragment useful in the present specification retains at least one of the functions of a full-length protein that serves as a reference for the fragment (for example, differentiation-regulating action, specific interaction with other molecules) It can be decided by how.

本明細書において第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に相互作用する」とは、第一の物質または因子が、第二の物質または因子に対して、第二の物質または因子以外の物質または因子(特に、第二の物質または因子を含むサンプル中に存在する他の物質または因子)に対するよりも高い親和性で相互作用することをいう。物質または因子について特異的な相互作用としては、例えば、核酸におけるハイブリダイゼーション、タンパク質における抗原抗体反応、リガンド−レセプター反応、酵素−基質反応など、核酸およびタンパク質の両方が関係する場合、転写因子とその転写因子の結合部位との反応など、タンパク質−脂質相互作用、核酸−脂質相互作用などが挙げられるがそれらに限定されない。従って、物質または因子がともに核酸である場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に相互作用する」ことには、第一の物質または因子が、第二の物質または因子に対して少なくとも一部に相補性を有することが包含される。また例えば、物質または因子がともにタンパク質である場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に相互作用する」こととしては、例えば、抗原抗体反応による相互作用、レセプター−リガンド反応による相互作用、酵素−基質相互作用などが挙げられるがそれらに限定されない。2種類の物質または因子がタンパク質および核酸を含む場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に相互作用する」ことには、転写因子と、その転写因子が対象とする核酸分子の結合領域との間の相互作用が包含される。   As used herein, a first substance or factor “specifically interacts” with a second substance or factor means that the first substance or factor has a second Interacting with a higher affinity than a substance or factor other than a substance or factor (especially another substance or factor present in a sample containing a second substance or factor). Specific interactions for a substance or factor include, for example, when both nucleic acid and protein are involved, such as hybridization in nucleic acids, antigen-antibody reactions in proteins, ligand-receptor reactions, enzyme-substrate reactions, etc. Examples include, but are not limited to, protein-lipid interactions, nucleic acid-lipid interactions, and the like, such as reactions with transcription factor binding sites. Thus, when both a substance or factor is a nucleic acid, the first substance or factor “specifically interacts” with the second substance or factor means that the first substance or factor has the second substance Or having at least a part of complementarity to the factor. Further, for example, when both substances or factors are proteins, the fact that the first substance or factor “specifically interacts” with the second substance or factor includes, for example, interaction by antigen-antibody reaction, receptor- Examples include, but are not limited to, interaction by a ligand reaction and enzyme-substrate interaction. When two substances or factors include proteins and nucleic acids, the first substance or factor “specifically interacts” with the second substance or factor means that the transcription factor and the transcription factor Interaction between the binding region of the nucleic acid molecule to be included.

したがって、本明細書においてポリヌクレオチドまたはポリペプチドなどの生物学的因子に対して「特異的に相互作用する因子」とは、そのポリヌクレオチドまたはそのポリペプチドなどの生物学的因子に対する親和性が、他の無関連の(特に、同一性が30%未満の)ポリヌクレオチドまたはポリペプチドに対する親和性よりも、代表的には同等またはより高いか、好ましくは有意に(例えば、統計学的に有意に)高いものを包含する。そのような親和性は、例えば、ハイブリダイゼーションアッセイ、結合アッセイなどによって測定することができる。   Therefore, in the present specification, a “factor that specifically interacts” with a biological agent such as a polynucleotide or a polypeptide means an affinity for the biological agent such as the polynucleotide or the polypeptide, The affinity for other unrelated (especially less than 30% identity) polynucleotides or polypeptides is typically equivalent or higher, preferably significantly (eg, statistically significant) ) Includes the expensive. Such affinity can be measured, for example, by hybridization assays, binding assays, and the like.

本明細書において「因子」(agent)としては、意図する目的を達成することができる限りどのような物質または他の要素(例えば、光、放射能、熱、電気などのエネルギー)でもあってもよい。そのような物質としては、例えば、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド、核酸(例えば、cDNA、ゲノムDNAのようなDNA、mRNAのようなRNAを含む)、ポリサッカリド、オリゴサッカリド、脂質、有機低分子(例えば、ホルモン、リガンド、情報伝達物質、有機低分子、コンビナトリアルケミストリで合成された分子、医薬品として利用され得る低分子(例えば、低分子リガンドなど)など)、これらの複合分子が挙げられるがそれらに限定されない。ポリヌクレオチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリヌクレオチドの配列に対して一定の配列相同性を(例えば、70%以上の配列同一性)もって相補性を有するポリヌクレオチド、プロモーター領域に結合する転写因子のようなポリペプチドなどが挙げられるがそれらに限定されない。ポリペプチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリペプチドに対して特異的に指向された抗体またはその誘導体あるいはその類似物(例えば、単鎖抗体)、そのポリペプチドがレセプターまたはリガンドである場合の特異的なリガンドまたはレセプター、そのポリペプチドが酵素である場合、その基質などが挙げられるがそれらに限定されない。本明細書では、アクチビンが幹細胞の分化に使用され得るが、アクチビンと同一の生物学的活性を有する因子であれば、本発明においてアクチビンと交換可能に用いられ得ることが理解される。このような因子は、本明細書における開示に基づいて、当該分野における技術常識を用いてスクリーニングすることによって同定することができ、これらは、周知・慣用技術の範囲内であることが理解される。   As used herein, an “agent” can be any substance or other element (eg, energy such as light, radioactivity, heat, electricity, etc.) that can achieve the intended purpose. Good. Such substances include, for example, proteins, polypeptides, oligopeptides, peptides, polynucleotides, oligonucleotides, nucleotides, nucleic acids (eg, DNA such as cDNA, genomic DNA, RNA such as mRNA), poly Saccharides, oligosaccharides, lipids, small organic molecules (for example, hormones, ligands, signaling substances, small organic molecules, molecules synthesized by combinatorial chemistry, small molecules that can be used as pharmaceuticals (for example, small molecule ligands, etc.)) , These complex molecules are included, but not limited thereto. As a factor specific for a polynucleotide, typically, a polynucleotide having a certain sequence homology to the sequence of the polynucleotide (for example, 70% or more sequence identity) and complementarity, Examples include, but are not limited to, a polypeptide such as a transcription factor that binds to the promoter region. Factors specific for a polypeptide typically include an antibody specifically directed against the polypeptide or a derivative or analog thereof (eg, a single chain antibody), and the polypeptide is a receptor. Alternatively, specific ligands or receptors in the case of ligands, and substrates thereof when the polypeptide is an enzyme include, but are not limited to. As used herein, activin can be used for stem cell differentiation, but it is understood that any factor having the same biological activity as activin can be used interchangeably with activin in the present invention. Such factors can be identified by screening using technical common sense in the field based on the disclosure in the present specification, and it is understood that these are within the scope of well-known and conventional techniques. .

本明細書中で使用される「化合物」は、任意の識別可能な化学物質または分子を意味し、これらには、低分子、ペプチド、タンパク質、糖、ヌクレオチド、または核酸が挙げられるが、これらに限定されず、そしてこのような化合物は、天然物または合成物であり得る。   As used herein, “compound” means any identifiable chemical or molecule, including small molecules, peptides, proteins, sugars, nucleotides, or nucleic acids, including: Without limitation, such compounds can be natural or synthetic.

本明細書において「有機低分子」とは、有機分子であって、比較的分子量が小さなものをいう。通常有機低分子は、分子量が約1000以下のものをいうが、それ以上のものであってもよい。有機低分子は、通常当該分野において公知の方法を用いるかそれらを組み合わせて合成することができる。そのような有機低分子は、生物に生産させてもよい。有機低分子としては、例えば、ホルモン、リガンド、情報伝達物質、有機低分子、コンビナトリアルケミストリで合成された分子、医薬品として利用され得る低分子(例えば、低分子リガンドなど)などが挙げられるがそれらに限定されない。   In the present specification, the “small organic molecule” means an organic molecule having a relatively small molecular weight. Usually, a low molecular weight organic material has a molecular weight of about 1000 or less, but may have a higher molecular weight. The organic small molecule can be synthesized usually by using a method known in the art or a combination thereof. Such small organic molecules may be produced by living organisms. Examples of small organic molecules include hormones, ligands, signal transmitters, small organic molecules, molecules synthesized by combinatorial chemistry, and small molecules that can be used as pharmaceuticals (for example, small molecule ligands). It is not limited.

本明細書中で使用される「接触(させる)」とは、化合物を、直接的または間接的のいずれかで、本発明のアクチビンなど(例えば、ポリペプチドまたはポリヌクレオチド)に対して物理的に近接させることを意味する。ポリペプチドまたはポリヌクレオチドは、多くの緩衝液、塩、溶液などに存在し得る。接触とは、核酸分子またはそのフラグメントをコードするポリペプチドを含む、例えば、ビーカー、マイクロタイタープレート、細胞培養フラスコまたはマイクロアレイ(例えば、遺伝子チップ)などに化合物を置くことが挙げられる。代表的には、接触させたい因子(例えば、アクチビン)を含む溶液(例えば、培地)に接触対象(例えば、細胞)を入れることなどによって接触が達成され得る。   As used herein, “contacting” refers to physically bringing a compound, either directly or indirectly, into an activin or the like (eg, a polypeptide or polynucleotide) of the present invention. It means close proximity. The polypeptide or polynucleotide can be present in many buffers, salts, solutions, and the like. Contact includes placing the compound in, for example, a beaker, microtiter plate, cell culture flask or microarray (eg, gene chip) containing a polypeptide encoding a nucleic acid molecule or fragment thereof. Typically, the contact can be achieved by placing a contact object (for example, a cell) in a solution (for example, a medium) containing a factor (for example, activin) to be contacted.

本明細書において「複合分子」とは、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、脂質、糖、低分子などの分子が複数種連結してできた分子をいう。そのような複合分子としては、例えば、糖脂質、糖ペプチドなどが挙げられるがそれらに限定されない。本明細書においてアクチビンとしては、このような複合分子の形態でも用いられ得る。   As used herein, “complex molecule” refers to a molecule formed by linking a plurality of molecules such as polypeptides, polynucleotides, lipids, sugars, and small molecules. Examples of such complex molecules include, but are not limited to, glycolipids and glycopeptides. In this specification, activin can also be used in the form of such a complex molecule.

本明細書において「単離された」生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その生物学的因子が天然に存在する生物体の細胞内の他の生物学的因子(例えば、核酸である場合、核酸以外の因子および目的とする核酸以外の核酸配列を含む核酸;タンパク質である場合、タンパク質以外の因子および目的とするタンパク質以外のアミノ酸配列を含むタンパク質など)から実質的に分離または精製されたものをいう。「単離された」核酸およびタンパク質には、標準的な精製方法によって精製された核酸およびタンパク質が含まれる。したがって、単離された核酸およびタンパク質は、化学的に合成した核酸およびタンパク質を包含する。   As used herein, an “isolated” biological factor (eg, a nucleic acid or protein, etc.) refers to other biological factors within the cells of the organism in which it is naturally occurring (eg, When it is a nucleic acid, it is substantially separated from a non-nucleic acid and a nucleic acid containing a nucleic acid sequence other than the target nucleic acid; Or it is purified. “Isolated” nucleic acids and proteins include nucleic acids and proteins purified by standard purification methods. Thus, isolated nucleic acids and proteins include chemically synthesized nucleic acids and proteins.

本明細書において「精製された」生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その生物学的因子に天然に随伴する因子の少なくとも一部が除去されたものをいう。したがって、通常、精製された生物学的因子におけるその生物学的因子の純度は、その生物学的因子が通常存在する状態よりも高い(すなわち濃縮されている)。   As used herein, a “purified” biological agent (such as a nucleic acid or protein) refers to a product from which at least part of the factors naturally associated with the biological agent has been removed. Thus, typically the purity of the biological agent in a purified biological agent is higher (ie, enriched) than the state in which the biological agent is normally present.

本明細書中で使用される用語「精製された」および「単離された」は、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。   The terms “purified” and “isolated” as used herein are preferably at least 75% by weight, more preferably at least 85% by weight, even more preferably at least 95% by weight, and most preferably Means that at least 98% by weight of the same type of biological agent is present.

本明細書において「生物学的活性」とは、ある因子(例えば、ポリヌクレオチド、タンパク質など)が、生体内において有し得る活性のことをいい、種々の機能(例えば、転写促進活性)を発揮する活性が包含される。例えば、2つの因子が相互作用する(例えば、アクチビンとその特異的因子とが結合する)場合、その生物学的活性は、その二分子との間の結合およびそれによって生じる生物学的変化、例えば、一つの分子を抗体を用いて沈降させたときに他の分子も共沈するとき、2分子は結合していると考えられる。したがって、そのような共沈を見ることが一つの判断手法として挙げられる。   As used herein, “biological activity” refers to activity that a certain factor (eg, polynucleotide, protein, etc.) may have in vivo, and exhibits various functions (eg, transcription promoting activity). Activity is included. For example, when two factors interact (eg, activin and its specific factor bind), the biological activity is the binding between the two molecules and the resulting biological change, eg When one molecule is precipitated using an antibody, the other molecule is also co-precipitated and the two molecules are considered to be bound. Therefore, seeing such coprecipitation is one method of judgment.

したがって、「活性」は、結合(直接的または間接的のいずれか)を示すかまたは明らかにするか;応答に影響する(すなわち、いくらかの曝露または刺激に応答する測定可能な影響を有する)、種々の測定可能な指標をいい、例えば、本発明において使用されるポリペプチドまたはポリヌクレオチドに直接結合する化合物の親和性、または例えば、いくつかの刺激後または事象後の上流または下流のタンパク質の量あるいは他の類似の機能の尺度が、挙げられる。このような活性は、アクチビンに対する特異的因子の結合の競合阻害のようなアッセイによって測定され得る。   Thus, “activity” indicates or reveals binding (either direct or indirect); affects the response (ie, has a measurable effect in response to some exposure or stimulus); Refers to various measurable indicators, such as the affinity of a compound that binds directly to the polypeptide or polynucleotide used in the present invention, or the amount of protein upstream or downstream, eg, after some stimulation or event Alternatively, other similar measures of function can be mentioned. Such activity can be measured by assays such as competitive inhibition of binding of specific factors to activin.

本明細書において「相互作用」とは、2つの物質についていうとき、一方の物質と他方の物質との間で力(例えば、分子間力(ファンデルワールス力)、水素結合、疎水性相互作用など)を及ぼしあうこという。通常、相互作用をした2つの物質は、会合または結合している状態にある。   In this specification, the term “interaction” refers to two substances. Force (for example, intermolecular force (van der Waals force), hydrogen bond, hydrophobic interaction between one substance and the other substance. Etc.). Usually, two interacting substances are in an associated or bound state.

本明細書中で使用される用語「結合」は、2つのタンパク質もしくは化合物または関連するタンパク質もしくは化合物の間、あるいはそれらの組み合わせの間での、物理的相互作用または化学的相互作用を意味する。結合には、イオン結合、非イオン結合、水素結合、ファンデルワールス結合、疎水性相互作用などが含まれる。物理的相互作用(結合)は、直接的または間接的であり得、間接的なものは、別のタンパク質または化合物の効果を介するかまたは起因する。直接的な結合とは、別のタンパク質または化合物の効果を介してもまたはそれらに起因しても起こらず、他の実質的な化学中間体を伴わない、相互作用をいう。   The term “binding” as used herein means a physical or chemical interaction between two proteins or compounds or related proteins or compounds, or a combination thereof. Bonds include ionic bonds, non-ionic bonds, hydrogen bonds, van der Waals bonds, hydrophobic interactions, and the like. A physical interaction (binding) can be direct or indirect, where indirect is through or due to the effect of another protein or compound. Direct binding refers to an interaction that does not occur through or due to the effects of another protein or compound and does not involve other substantial chemical intermediates.

本明細書中で使用される用語「調節する(modulate)」または「改変する(modify)」は、特定の活性またはタンパク質の量、質または効果における増加または減少あるいは維持を意味する。   The term “modulate” or “modify” as used herein means an increase or decrease or maintenance in the amount, quality or effect of a particular activity or protein.

本明細書において、「ストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、当該分野で慣用される周知の条件で入手されるポリヌクレオチドをいう。本発明において使用されるポリヌクレオチド中から選択されたポリヌクレオチドをプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法等を用いることにより、そのようなポリヌクレオチドを得ることができる。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(saline−sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM 塩化ナトリウム、15mM クエン酸ナトリウムである)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドを意味する。ハイブリダイゼーションは、Molecular Cloning 2nd ed.,Current Protocols in Molecular Biology,Supplement 1〜38、DNA Cloning 1:Core Techniques,A Practical Approach,Second Edition,Oxford University Press(1995)等の実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。ここで、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする配列からは、好ましくは、A配列のみまたはT配列のみを含む配列が除外される。「ハイブリダイズ可能なポリヌクレオチド」とは、上記ハイブリダイズ条件下で別のポリヌクレオチドにハイブリダイズすることができるポリヌクレオチドをいう。ハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとして具体的には、本発明で具体的に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド(例えば、アクチビン)をコードするDNAの塩基配列と少なくとも60%以上の相同性を有するポリヌクレオチド、好ましくは80%以上の相同性を有するポリヌクレオチド、さらに好ましくは95%以上の相同性を有するポリヌクレオチドを挙げることができる。   As used herein, “polynucleotide that hybridizes under stringent conditions” refers to a polynucleotide obtained under well-known conditions commonly used in the art. Using such a polynucleotide selected from the polynucleotides used in the present invention as a probe, colony hybridization method, plaque hybridization method, Southern blot hybridization method or the like is used to obtain such a polynucleotide. Can do. Specifically, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 M NaCl using a filter on which DNA derived from colonies or plaques was immobilized, and then 0.1 to 2 times the concentration. Means a polynucleotide that can be identified by washing the filter under conditions of 65 ° C. using a SSC (saline-sodium citrate) solution (composition of 1-fold concentration of SSC solution is 150 mM sodium chloride, 15 mM sodium citrate). To do. Hybridization was performed in Molecular Cloning 2nd ed. , Current Protocols in Molecular Biology, Supplements 1-38, DNA Cloning 1: Core Techniques, A Practical Approach, Second Edition, Oxford Universe. Here, the sequence containing only the A sequence or only the T sequence is preferably excluded from the sequences that hybridize under stringent conditions. The “hybridizable polynucleotide” refers to a polynucleotide that can hybridize to another polynucleotide under the above hybridization conditions. Specifically, the polynucleotide capable of hybridizing is a polynucleotide having at least 60% homology with the base sequence of a DNA encoding a polypeptide (for example, activin) having the amino acid sequence specifically shown in the present invention. A polynucleotide having a homology of 80% or more is preferable, and a polynucleotide having a homology of 95% or more is more preferable.

本明細書において「高度にストリンジェントな条件」は、核酸配列において高度の相補性を有するDNA鎖のハイブリダイゼーションを可能にし、そしてミスマッチを有意に有するDNAのハイブリダイゼーションを除外するように設計された条件をいう。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは、主に、温度、イオン強度、およびホルムアミドのような変性剤の条件によって決定される。このようなハイブリダイゼーションおよび洗浄に関する「高度にストリンジェントな条件」の例は、0.0015M 塩化ナトリウム、0.0015M クエン酸ナトリウム、65〜68℃、または0.015M 塩化ナトリウム、0.0015M クエン酸ナトリウム、および50% ホルムアミド、42℃である。このような高度にストリンジェントな条件については、Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual、第2版、Cold Spring Harbor Laboratory(Cold Spring Harbor,N,Y.1989);およびAnderson et al.、Nucleic Acid Hybridization:a Practical approach、IV、IRL Press Limited(Oxford,England).Limited,Oxford,Englandを参照のこと。必要により、よりストリンジェントな条件(例えば、より高い温度、より低いイオン強度、より高いホルムアミド、または他の変性剤)を、使用してもよい。他の薬剤が、非特異的なハイブリダイゼーションおよび/またはバックグラウンドのハイブリダイゼーションを減少する目的で、ハイブリダイゼーション緩衝液および洗浄緩衝液に含まれ得る。そのような他の薬剤の例としては、0.1%ウシ血清アルブミン、0.1%ポリビニルピロリドン、0.1%ピロリン酸ナトリウム、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(NaDodSOまたはSDS)、Ficoll、Denhardt溶液、超音波処理されたサケ精子DNA(または別の非相補的DNA)および硫酸デキストランであるが、他の適切な薬剤もまた、使用され得る。これらの添加物の濃度および型は、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーに実質的に影響を与えることなく変更され得る。ハイブリダイゼーション実験は、通常、pH6.8〜7.4で実施されるが;代表的なイオン強度条件において、ハイブリダイゼーションの速度は、ほとんどpH独立である。Anderson et al.、Nucleic Acid Hybridization:a Practical Approach、第4章、IRL Press Limited(Oxford,England)を参照のこと。As used herein, “highly stringent conditions” are designed to allow hybridization of DNA strands having a high degree of complementarity in nucleic acid sequences and to exclude hybridization of DNA having significant mismatches. Say conditions. Hybridization stringency is primarily determined by temperature, ionic strength, and the conditions of denaturing agents such as formamide. Examples of “highly stringent conditions” for such hybridization and washing are 0.0015 M sodium chloride, 0.0015 M sodium citrate, 65-68 ° C., or 0.015 M sodium chloride, 0.0015 M citric acid. Sodium, and 50% formamide, 42 ° C. For such highly stringent conditions, see Sambrook et al. , Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory (Cold Spring Harbor, N, Y. 1989); and Anderson et al. Nucleic Acid Hybridization: a Practical Approach, IV, IRL Press Limited (Oxford, England). See Limited, Oxford, England. If necessary, more stringent conditions (eg, higher temperature, lower ionic strength, higher formamide, or other denaturing agents) may be used. Other agents can be included in the hybridization and wash buffers for the purpose of reducing non-specific hybridization and / or background hybridization. Examples of such other agents include 0.1% bovine serum albumin, 0.1% polyvinyl pyrrolidone, 0.1% sodium pyrophosphate, 0.1% sodium dodecyl sulfate (NaDodSO 4 or SDS), Ficoll, Denhardt's solution, sonicated salmon sperm DNA (or another non-complementary DNA) and dextran sulfate, but other suitable agents can also be used. The concentration and type of these additives can be varied without substantially affecting the stringency of the hybridization conditions. Hybridization experiments are usually performed at pH 6.8-7.4; however, at typical ionic strength conditions, the rate of hybridization is almost pH independent. Anderson et al. , Nucleic Acid Hybridization: a Practical Approach, Chapter 4, IRL Press Limited (Oxford, England).

DNA二重鎖の安定性に影響を与える因子としては、塩基の組成、長さおよび塩基対不一致の程度が挙げられる。ハイブリダイゼーション条件は、当業者によって調整され得、これらの変数を適用させ、そして異なる配列関連性のDNAがハイブリッドを形成するのを可能にする。完全に一致したDNA二重鎖の融解温度は、以下の式によって概算され得る。
Tm(℃)=81.5+16.6(log[Na])+0.41(%G+C)−600/N−0.72(%ホルムアミド)
ここで、Nは、形成される二重鎖の長さであり、[Na]は、ハイブリダイゼーション溶液または洗浄溶液中のナトリウムイオンのモル濃度であり、%G+Cは、ハイブリッド中の(グアニン+シトシン)塩基のパーセンテージである。不完全に一致したハイブリッドに関して、融解温度は、各1%不一致(ミスマッチ)に対して約1℃ずつ減少する。
Factors that affect the stability of the DNA duplex include base composition, length, and degree of base pair mismatch. Hybridization conditions can be adjusted by one of ordinary skill in the art to apply these variables and to allow different sequence related DNAs to form hybrids. The melting temperature of a perfectly matched DNA duplex can be estimated by the following equation:
Tm (° C.) = 81.5 + 16.6 (log [Na + ]) + 0.41 (% G + C) −600 / N−0.72 (% formamide)
Where N is the length of the duplex formed, [Na + ] is the molar concentration of sodium ions in the hybridization or wash solution, and% G + C is the (guanine + Cytosine) base percentage. For imperfectly matched hybrids, the melting temperature decreases by about 1 ° C. for each 1% mismatch.

本明細書において「中程度にストリンジェントな条件」とは、「高度にストリンジェントな条件」下で生じ得るよりも高い程度の塩基対不一致を有するDNA二重鎖が、形成し得る条件をいう。代表的な「中程度にストリンジェントな条件」の例は、0.015M 塩化ナトリウム、0.0015M クエン酸ナトリウム、50〜65℃、または0.015M 塩化ナトリウム、0.0015M クエン酸ナトリウム、および20%ホルムアミド、37〜50℃である。例として、0.015M ナトリウムイオン中、50℃の「中程度にストリンジェントな」条件は、約21%の不一致を許容する。   As used herein, “moderately stringent conditions” refers to conditions under which a DNA duplex having a higher degree of base pair mismatch than can be generated under “highly stringent conditions”. . Examples of representative “moderately stringent conditions” are 0.015 M sodium chloride, 0.0015 M sodium citrate, 50-65 ° C., or 0.015 M sodium chloride, 0.0015 M sodium citrate, and 20 % Formamide, 37-50 ° C. By way of example, “moderately stringent” conditions at 50 ° C. in 0.015 M sodium ion tolerate a mismatch of about 21%.

本明細書において「高度」にストリンジェントな条件と「中程度」にストリンジェントな条件との間に完全な区別は存在しないことがあり得ることが、当業者によって理解される。例えば、0.015M ナトリウムイオン(ホルムアミドなし)において、完全に一致した長いDNAの融解温度は、約71℃である。65℃(同じイオン強度)での洗浄において、これは、約6%不一致を許容にする。より離れた関連する配列を捕獲するために、当業者は、単に温度を低下させ得るか、またはイオン強度を上昇し得る。   It will be appreciated by those skilled in the art that there may not be a complete distinction between “highly” stringent conditions and “moderate” stringent conditions herein. For example, at 0.015M sodium ion (no formamide), the melting temperature of perfectly matched long DNA is about 71 ° C. In washing at 65 ° C. (same ionic strength), this allows about 6% mismatch. In order to capture more distant related sequences, one of ordinary skill in the art can simply decrease the temperature or increase the ionic strength.

約20ヌクレオチドまでのオリゴヌクレオチドプローブについて、1M NaClにおける融解温度の適切な概算は、
Tm=(1つのA−T塩基につき2℃)+(1つのG−C塩基対につき4℃)
によって提供される。なお、6×クエン酸ナトリウム塩(SSC)におけるナトリウムイオン濃度は、1Mである(Suggsら、Developmental Biology Using Purified Genes、683頁、BrownおよびFox(編)(1981)を参照のこと)。
For oligonucleotide probes up to about 20 nucleotides, a reasonable estimate of the melting temperature in 1M NaCl is
Tm = (2 ° C. for one AT base) + (4 ° C. for one GC base pair)
Provided by. The sodium ion concentration in 6 × sodium citrate (SSC) is 1 M (see Suggs et al., Developmental Biology Using Purified Genes, page 683, Brown and Fox (ed.) (1981)).

アクチビンまたはその改変体もしくはフラグメントなどのタンパク質をコードする天然の核酸は、例えば、配列番号1などの核酸配列の一部またはその改変体を含むPCRプライマーおよびハイブリダイゼーションプローブを有するcDNAライブラリーから容易に分離される。好ましいアクチビンまたはその改変体もしくはフラグメントなどをコードする核酸は、本質的に1%ウシ血清アルブミン(BSA);500mM リン酸ナトリウム(NaPO);1mM EDTA;42℃の温度で 7% SDS を含むハイブリダイゼーション緩衝液、および本質的に2×SSC(600mM NaCl;60mM クエン酸ナトリウム);50℃の0.1% SDSを含む洗浄緩衝液によって定義される低ストリンジェント条件下、さらに好ましくは本質的に50℃の温度での1%ウシ血清アルブミン(BSA);500mM リン酸ナトリウム(NaPO);15%ホルムアミド;1mM EDTA;7% SDS を含むハイブリダイゼーション緩衝液、および本質的に50℃の1×SSC(300mM NaCl;30mM クエン酸ナトリウム);1% SDSを含む洗浄緩衝液によって定義される低ストリンジェント条件下、最も好ましくは本質的に50℃の温度での1%ウシ血清アルブミン(BSA);200mM リン酸ナトリウム(NaPO);15%ホルムアミド;1mM EDTA;7%SDSを含むハイブリダイゼーション緩衝液、および本質的に65℃の0.5×SSC(150mM NaCl;15mM クエン酸ナトリウム);0.1% SDSを含む洗浄緩衝液によって定義される低ストリンジェント条件下に配列番号1または3に示す配列の1つまたはその一部とハイブリダイズし得る。Natural nucleic acids encoding proteins such as activin or variants or fragments thereof can be readily obtained from a cDNA library having PCR primers and hybridization probes comprising, for example, a portion of a nucleic acid sequence such as SEQ ID NO: 1 or a variant thereof. To be separated. A nucleic acid encoding a preferred activin or variant or fragment thereof is essentially a high containing 1% bovine serum albumin (BSA); 500 mM sodium phosphate (NaPO 4 ); 1 mM EDTA; 7% SDS at a temperature of 42 ° C. More preferably essentially under low stringency conditions defined by a hybridization buffer and essentially 2 × SSC (600 mM NaCl; 60 mM sodium citrate); wash buffer containing 0.1% SDS at 50 ° C. Hybridization buffer containing 1% bovine serum albumin (BSA) at a temperature of 50 ° C .; 500 mM sodium phosphate (NaPO 4 ); 15% formamide; 1 mM EDTA; 7% SDS, and 1 × essentially 50 ° C. SSC (300 mM NaCl; 30 mM Sodium citrate); 1% bovine serum albumin (BSA) under low stringent conditions defined by a wash buffer containing 1% SDS, most preferably essentially at a temperature of 50 ° C .; 200 mM sodium phosphate (NaPO 4 ); 15% formamide; 1 mM EDTA; hybridization buffer containing 7% SDS, and essentially 0.5 x SSC at 65 ° C (150 mM NaCl; 15 mM sodium citrate); wash containing 0.1% SDS It can hybridize to one or a portion of the sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 3 under low stringency conditions as defined by the buffer.

本明細書において、「検索」とは、電子的にまたは生物学的あるいは他の方法により、ある核酸塩基配列を利用して、特定の機能および/または性質を有する他の核酸塩基配列を見出すことをいう。電子的な検索としては、BLAST(Altschul et al.,J.Mol.Biol.215:403−410(1990))、FASTA(Pearson & Lipman,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 85:2444−2448(1988))、Smith and Waterman法(Smith and Waterman,J.Mol.Biol.147:195−197(1981))、およびNeedleman and Wunsch法(Needleman and Wunsch,J.Mol.Biol.48:443−453(1970))などが挙げられるがそれらに限定されない。生物学的な検索としては、ストリンジェントハイブリダイゼーション、ゲノムDNAをナイロンメンブレン等に貼り付けたマクロアレイまたはガラス板に貼り付けたマイクロアレイ(マイクロアレイアッセイ)、PCRおよびin situハイブリダイゼーションなどが挙げられるがそれらに限定されない。本明細書において、本発明において使用されるアクチビンなどには、このような電子的検索、生物学的検索によって同定された対応遺伝子も含まれるべきであることが意図される。   In the present specification, “search” refers to finding another nucleobase sequence having a specific function and / or property using a nucleobase sequence electronically or biologically or by other methods. Say. As an electronic search, BLAST (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215: 403-410 (1990)), FASTA (Pearson & Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci., USA 85: 2444-). 2448 (1988)), the Smith and Waterman method (Smith and Waterman, J. Mol. Biol. 147: 195-197 (1981)), and the Needleman and Wunsch method (Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol. 48:44:44). -453 (1970)) and the like. Biological searches include stringent hybridization, macroarrays with genomic DNA affixed to nylon membranes, microarrays affixed to glass plates (microarray assays), PCR and in situ hybridization, etc. It is not limited to. In the present specification, it is intended that activin and the like used in the present invention should include corresponding genes identified by such electronic search and biological search.

本明細書において配列(アミノ酸または核酸など)の「同一性」、「相同性」および「類似性」のパーセンテージは、比較ウィンドウで最適な状態に整列された配列2つを比較することによって求められる。ここで、ポリヌクレオチド配列またはポリペプチド配列の比較ウィンドウ内の部分には、2つの配列の最適なアライメントについての基準配列(他の配列に付加が含まれていればギャップが生じることもあるが、ここでの基準配列は付加も欠失もないものとする)と比較したときに、付加または欠失(すなわちギャップ)が含まれる場合がある。同一の核酸塩基またはアミノ酸残基がどちらの配列にも認められる位置の数を求めることによって、マッチ位置の数を求め、マッチ位置の数を比較ウィンドウ内の総位置数で割り、得られた結果に100を掛けて同一性のパーセンテージを算出する。検索において使用される場合、相同性については、従来技術において周知のさまざまな配列比較アルゴリズムおよびプログラムの中から、適当なものを用いて評価する。このようなアルゴリズムおよびプログラムとしては、TBLASTN、BLASTP、FASTA、TFASTAおよびCLUSTALW(Pearson and Lipman,1988,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85(8):2444−2448、 Altschul et al.,1990,J.Mol.Biol.215(3):403−410、Thompson et al.,1994,Nucleic Acids Res.22(2):4673−4680、Higgins et al.,1996,Methods Enzymol.266:383−402、Altschul et al.,1990,J.Mol.Biol.215(3):403−410、Altschul et al.,1993,Nature Genetics 3:266−272)があげられるが、何らこれに限定されるものではない。特に好ましい実施形態では、従来技術において周知のBasic Local Alignment Search Tool (BLAST)(たとえば、Karlin and Altschul,1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2267−2268、Altschul et al.,1990,J.Mol.Biol.215:403−410、Altschul et al.,1993,Nature Genetics 3:266−272、Altschul et al.,1997,Nuc.Acids Res.25:3389−3402を参照のこと)を用いてタンパク質および核酸配列の相同性を評価する。特に、5つの専用BLASTプログラムを用いて以下の作業を実施することによって比較または検索が達成され得る。   As used herein, the percentage of “identity”, “homology” and “similarity” of sequences (such as amino acids or nucleic acids) is determined by comparing two sequences that are optimally aligned in a comparison window. . Here, the reference sequence for optimal alignment of the two sequences (a gap may occur if the other sequences contain additions, in the portion of the polynucleotide or polypeptide sequence within the comparison window, Reference sequences herein shall include no additions or deletions (ie, gaps) as compared to the reference). Find the number of match positions by determining the number of positions where the same nucleobase or amino acid residue is found in both sequences, and divide the number of match positions by the total number of positions in the comparison window. Is multiplied by 100 to calculate the percent identity. When used in a search, homology is assessed using an appropriate one from a variety of sequence comparison algorithms and programs well known in the art. Such algorithms and programs include TBLASTN, BLASTP, FASTA, TFASTA and CLUSTALW (Pearson and Lipman, 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (8): 2444-2448, Altschul et al., 1990 ,. J. Mol.Biol.215 (3): 403-410, Thompson et al., 1994, Nucleic Acids Res.22 (2): 4673-4680, Higgins et al., 1996, Methods Enzymol.266: 383-402. Altschul et al., 1990, J. Mol.Biol.215 (3): 403-410, Altschul et al. 1993, Nature Genetics 3: 266-272), but is not limited thereto. In particularly preferred embodiments, the Basic Local Alignment Tool (BLAST) (eg, Karlin and Altschul, 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2267-2268, Altschul et al., 1990, well known in the prior art. J. Mol. Biol. 215: 403-410, Altschul et al., 1993, Nature Genetics 3: 266-272, Altschul et al., 1997, Nuc. Acids Res.25: 3389-3402). Used to assess protein and nucleic acid sequence homology. In particular, a comparison or search can be achieved by performing the following operations using five dedicated BLAST programs.

(1)BLASTPおよびBLAST3でアミノ酸のクエリ配列をタンパク質配列データベースと比較;
(2)BLASTNでヌクレオチドのクエリ配列をヌクレオチド配列データベースと比較;
(3)BLASTXでヌクレオチドのクエリ配列(両方の鎖)を6つの読み枠で変換した概念的翻訳産物をタンパク質配列データベースと比較;
(4)TBLASTNでタンパク質のクエリ配列を6つの読み枠(両方の鎖)すべてで変換したヌクレオチド配列データベースと比較;
(5)TBLASTXでヌクレオチドのクエリ配列を6つの読み枠で変換したものを、6つの読み枠で変換したヌクレオチド配列データベースと比較。
(1) Compare the amino acid query sequence with the protein sequence database in BLASTP and BLAST3;
(2) Compare nucleotide query sequence with nucleotide sequence database at BLASTN;
(3) comparing a conceptual translation product obtained by converting a nucleotide query sequence (both strands) with BLASTX into six reading frames with a protein sequence database;
(4) Comparison of the protein query sequence with TBLASTN with a nucleotide sequence database converted in all six reading frames (both strands);
(5) Comparison of nucleotide query sequence converted by TBLASTX in 6 reading frames with nucleotide sequence database converted in 6 reading frames.

BLASTプログラムは、アミノ酸のクエリ配列または核酸のクエリ配列と、好ましくはタンパク質配列データベースまたは核酸配列データベースから得られた被検配列との間で、「ハイスコアセグメント対」と呼ばれる類似のセグメントを特定することによって相同配列を同定するものである。ハイスコアセグメント対は、多くのものが従来技術において周知のスコアリングマトリックスによって同定(すなわち整列化)されると好ましい。好ましくは、スコアリングマトリックスとしてBLOSUM62マトリックス(Gonnet et al.,1992,Science 256:1443−1445、Henikoff and Henikoff,1993,Proteins 17:49−61)を使用する。このマトリックスほど好ましいものではないが、PAMまたはPAM250マトリックスも使用できる(たとえば、Schwartz and Dayhoff,eds.,1978,Matrices for Detecting Distance Relationships:Atlas of Protein Sequence and Structure,Washington:National Biomedical Research Foundationを参照のこと)。BLASTプログラムは、同定されたすべてのハイスコアセグメント対の統計的な有意性を評価し、好ましくはユーザー固有の相同率などのユーザーが独自に定める有意性の閾値レベルを満たすセグメントを選択する。統計的な有意性を求めるKarlinの式を用いてハイスコアセグメント対の統計的な有意性を評価すると好ましい(Karlin and Altschul,1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2267−2268参照のこと)。   The BLAST program identifies similar segments called “high-score segment pairs” between an amino acid query sequence or nucleic acid query sequence, and preferably a test sequence obtained from a protein sequence database or nucleic acid sequence database. Thus, a homologous sequence is identified. High score segment pairs are preferably identified (ie, aligned) by a scoring matrix well known in the art. Preferably, a BLOSUM62 matrix (Gonnet et al., 1992, Science 256: 1443-1445, Henikoff and Henikoff, 1993, Proteins 17: 49-61) is used as the scoring matrix. Although not as preferred as this matrix, a PAM or PAM250 matrix can also be used (see, for example, Schwartz and Dayhoff, eds., 1978, Matrixes for Detection Distance Relationships: Atlas of Protein Sequence and Strategic Stratecence. about). The BLAST program evaluates the statistical significance of all identified high score segment pairs and preferably selects segments that meet a user-defined threshold level of significance, such as a user-specific homology rate. It is preferred to evaluate the statistical significance of high score segment pairs using Karlin's formula for statistical significance (see Karlin and Altschul, 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2267-2268). about).

(遺伝子、タンパク質分子、核酸分子などの改変)
あるタンパク質分子(例えば、アクチビンなど)において、配列に含まれるあるアミノ酸は、相互作用結合能力の明らかな低下または消失なしに、例えば、カチオン性領域または基質分子の結合部位のようなタンパク質構造において他のアミノ酸に置換され得る。あるタンパク質の生物学的機能を規定するのは、タンパク質の相互作用能力および性質である。従って、特定のアミノ酸の置換がアミノ酸配列において、またはそのDNAコード配列のレベルにおいて行われ得、置換後もなお、もとの性質を維持するタンパク質が生じ得る。従って、生物学的有用性の明らかな損失なしに、種々の改変が、本明細書において開示されたペプチドまたはこのペプチドをコードする対応するDNAにおいて行われ得る。
(Modification of genes, protein molecules, nucleic acid molecules, etc.)
In certain protein molecules (eg, activin), certain amino acids included in the sequence can be found in other protein structures such as, for example, the cationic region or the binding site of a substrate molecule, without any apparent loss or loss of interaction binding capacity. Of amino acids. It is the protein's ability to interact and the nature that defines the biological function of a protein. Thus, specific amino acid substitutions can be made in the amino acid sequence or at the level of its DNA coding sequence, resulting in proteins that still retain their original properties after substitution. Thus, various modifications can be made in the peptide disclosed herein or in the corresponding DNA encoding this peptide without any apparent loss of biological utility.

上記のような改変を設計する際に、アミノ酸の疎水性指数が考慮され得る。タンパク質における相互作用的な生物学的機能を与える際の疎水性アミノ酸指数の重要性は、一般に当該分野で認められている(Kyte.JおよびDoolittle,R.F.J.Mol.Biol.157(1):105−132,1982)。アミノ酸の疎水的性質は、生成したタンパク質の二次構造に寄与し、次いでそのタンパク質と他の分子(例えば、酵素、基質、レセプター、DNA、抗体、抗原など)との相互作用を規定する。各アミノ酸は、それらの疎水性および電荷の性質に基づく疎水性指数を割り当てられる。それらは:イソロイシン(+4.5);バリン(+4.2);ロイシン(+3.8);フェニルアラニン(+2.8);システイン/シスチン(+2.5);メチオニン(+1.9);アラニン(+1.8);グリシン(−0.4);スレオニン(−0.7);セリン(−0.8);トリプトファン(−0.9);チロシン(−1.3);プロリン(−1.6);ヒスチジン(−3.2);グルタミン酸(−3.5);グルタミン(−3.5);アスパラギン酸(−3.5);アスパラギン(−3.5);リジン(−3.9);およびアルギニン(−4.5))である。   In designing such modifications, the hydrophobicity index of amino acids can be considered. The importance of the hydrophobic amino acid index in conferring interactive biological functions in proteins is generally recognized in the art (Kyte. J and Doolittle, RFJ. Mol. Biol. 157 ( 1): 105-132, 1982). The hydrophobic nature of amino acids contributes to the secondary structure of the protein produced and then defines the interaction of the protein with other molecules (eg, enzymes, substrates, receptors, DNA, antibodies, antigens, etc.). Each amino acid is assigned a hydrophobicity index based on their hydrophobicity and charge properties. They are: isoleucine (+4.5); valine (+4.2); leucine (+3.8); phenylalanine (+2.8); cysteine / cystine (+2.5); methionine (+1.9); alanine (+1 .8); Glycine (−0.4); Threonine (−0.7); Serine (−0.8); Tryptophan (−0.9); Tyrosine (−1.3); Proline (−1.6) ); Histidine (-3.2); glutamic acid (-3.5); glutamine (-3.5); aspartic acid (-3.5); asparagine (-3.5); lysine (-3.9) And arginine (-4.5)).

あるアミノ酸を、同様の疎水性指数を有する他のアミノ酸により置換して、そして依然として同様の生物学的機能を有するタンパク質(例えば、酵素活性において等価なタンパク質)を生じさせ得ることが当該分野で周知である。このようなアミノ酸置換において、疎水性指数が±2以内であることが好ましく、±1以内であることがより好ましく、および±0.5以内であることがさらにより好ましい。疎水性に基づくこのようなアミノ酸の置換は効率的であることが当該分野において理解される。   It is well known in the art that one amino acid can be replaced by another amino acid having a similar hydrophobicity index and still result in a protein having a similar biological function (eg, an equivalent protein in enzymatic activity) It is. In such amino acid substitution, the hydrophobicity index is preferably within ± 2, more preferably within ± 1, and even more preferably within ± 0.5. It is understood in the art that such amino acid substitutions based on hydrophobicity are efficient.

親水性指数もまた、本発明のアミノ酸配列を改変するのに有用である。米国特許第4,554,101号に記載されるように、以下の親水性指数がアミノ酸残基に割り当てられている:アルギニン(+3.0);リジン(+3.0);アスパラギン酸(+3.0±1);グルタミン酸(+3.0±1);セリン(+0.3);アスパラギン(+0.2);グルタミン(+0.2);グリシン(0);スレオニン(−0.4);プロリン(−0.5±1);アラニン(−0.5);ヒスチジン(−0.5);システイン(−1.0);メチオニン(−1.3);バリン(−1.5);ロイシン(−1.8);イソロイシン(−1.8);チロシン(−2.3);フェニルアラニン(−2.5);およびトリプトファン(−3.4)。アミノ酸が同様の親水性指数を有しかつ依然として生物学的等価体を与え得る別のものに置換され得ることが理解される。このようなアミノ酸置換において、親水性指数が±2以内であることが好ましく、±1以内であることがより好ましく、および±0.5以内であることがさらにより好ましい。   The hydrophilicity index is also useful for modifying the amino acid sequence of the present invention. As described in US Pat. No. 4,554,101, the following hydrophilicity indices have been assigned to amino acid residues: arginine (+3.0); lysine (+3.0); aspartic acid (+3. 0 ± 1); glutamic acid (+ 3.0 ± 1); serine (+0.3); asparagine (+0.2); glutamine (+0.2); glycine (0); threonine (−0.4); proline ( Alanine (−0.5); histidine (−0.5); cysteine (−1.0); methionine (−1.3); valine (−1.5); leucine (−0.5 ± 1); -1.8); isoleucine (-1.8); tyrosine (-2.3); phenylalanine (-2.5); and tryptophan (-3.4). It is understood that an amino acid can be substituted with another that has a similar hydrophilicity index and can still provide a biological equivalent. In such amino acid substitution, the hydrophilicity index is preferably within ± 2, more preferably within ± 1, and even more preferably within ± 0.5.

本明細書において、「保存的置換」とは、アミノ酸置換において、元のアミノ酸と置換されるアミノ酸との親水性指数または/および疎水性指数が上記のように類似している置換をいう。保存的置換の例としては、例えば、親水性指数または疎水性指数が、±2以内のもの同士、好ましくは±1以内のもの同士、より好ましくは±0.5以内のもの同士のものが挙げられるがそれらに限定されない。従って、保存的置換の例は、当業者に周知であり、例えば、次の各グループ内での置換:アルギニンおよびリジン;グルタミン酸およびアスパラギン酸;セリンおよびスレオニン;グルタミンおよびアスパラギン;ならびにバリン、ロイシン、およびイソロイシン、などが挙げられるがこれらに限定されない。   In the present specification, “conservative substitution” refers to a substitution in which the hydrophilicity index and / or the hydrophobicity index of the amino acid to be replaced with the original amino acid are similar as described above. Examples of conservative substitution include those having a hydrophilicity index or hydrophobicity index within ± 2, preferably within ± 1, and more preferably within ± 0.5. But not limited to them. Thus, examples of conservative substitutions are well known to those skilled in the art and include, for example, substitutions within the following groups: arginine and lysine; glutamic acid and aspartic acid; serine and threonine; glutamine and asparagine; and valine, leucine, and Examples include, but are not limited to, isoleucine.

本明細書において、「改変体」とは、もとのポリペプチドまたはポリヌクレオチドなどの物質に対して、一部が変更されているものをいう。そのような改変体としては、置換改変体、付加改変体、欠失改変体、短縮(truncated)改変体、対立遺伝子変異体などが挙げられる。そのような改変体としては、基準となる核酸分子またはポリペプチドに対して、1または数個の置換、付加および/または欠失、あるいは1つ以上の置換、付加および/または欠失を含むものが挙げられるがそれらに限定されない。対立遺伝子(allele)とは、同一遺伝子座に属し、互いに区別される遺伝的改変体のことをいう。従って、「対立遺伝子変異体」とは、ある遺伝子に対して、対立遺伝子の関係にある改変体をいう。そのような対立遺伝子変異体は、通常その対応する対立遺伝子と同一または非常に類似性の高い配列を有し、通常はほぼ同一の生物学的活性を有するが、まれに異なる生物学的活性を有することもある。「種相同体またはホモログ(homolog)」とは、ある種の中で、ある遺伝子とアミノ酸レベルまたはヌクレオチドレベルで、相同性(好ましくは、60%以上の相同性、より好ましくは、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上の相同性)を有するものをいう。そのような種相同体を取得する方法は、本明細書の記載から明らかである。「オルソログ(ortholog)」とは、オルソロガス遺伝子(orthologous gene)ともいい、二つの遺伝子がある共通祖先からの種分化に由来する遺伝子をいう。例えば、多重遺伝子構造をもつヘモグロビン遺伝子ファミリーを例にとると、ヒトおよびマウスのαヘモグロビン遺伝子はオルソログであるが,ヒトのαヘモグロビン遺伝子およびβヘモグロビン遺伝子はパラログ(遺伝子重複で生じた遺伝子)である。オルソログは、分子系統樹の推定に有用である。オルソログは、通常別の種において、もとの種と同様の機能を果たしていることがあり得ることから、本発明のオルソログもまた、本発明において有用であり得る。   In the present specification, the “variant” refers to a substance in which a part of the original substance such as a polypeptide or polynucleotide is changed. Such variants include substitutional variants, addition variants, deletion variants, truncated variants, allelic variants, and the like. Such variants include one or several substitutions, additions and / or deletions, or one or more substitutions, additions and / or deletions relative to a reference nucleic acid molecule or polypeptide. But are not limited thereto. An allele refers to genetic variants that belong to the same locus and are distinguished from each other. Therefore, an “allelic variant” refers to a variant having an allelic relationship with a certain gene. Such allelic variants usually have the same or very similar sequence as their corresponding alleles, usually have nearly the same biological activity, but rarely have different biological activities. May have. “Species homologue or homolog” means homology (preferably at least 60% homology, more preferably at least 80%, at a certain amino acid level or nucleotide level within a certain species. 85% or higher, 90% or higher, 95% or higher homology). The method for obtaining such species homologues will be apparent from the description herein. “Ortholog” is also called an orthologous gene, which is a gene derived from speciation from a common ancestor with two genes. For example, taking the hemoglobin gene family with multiple gene structures as an example, the human and mouse alpha hemoglobin genes are orthologs, but the human alpha and beta hemoglobin genes are paralogs (genes generated by gene duplication). . Orthologs are useful for estimating molecular phylogenetic trees. Since orthologs can usually perform the same function as the original species in another species, the orthologs of the present invention can also be useful in the present invention.

本明細書において「保存的(に改変された)改変体」は、アミノ酸配列および核酸配列の両方に適用される。特定の核酸配列に関して、保存的に改変された改変体とは、同一のまたは本質的に同一のアミノ酸配列をコードする核酸をいい、核酸がアミノ酸配列をコードしない場合には、本質的に同一な配列をいう。遺伝コードの縮重のため、多数の機能的に同一な核酸が任意の所定のタンパク質をコードする。例えば、コドンGCA、GCC、GCG、およびGCUはすべて、アミノ酸アラニンをコードする。したがって、アラニンがコドンにより特定される全ての位置で、そのコドンは、コードされたポリペプチドを変更することなく、記載された対応するコドンの任意のものに変更され得る。このような核酸の変動は、保存的に改変された変異の1つの種である「サイレント改変(変異)」である。ポリペプチドをコードする本明細書中のすべての核酸配列はまた、その核酸の可能なすべてのサイレント変異を記載する。当該分野において、核酸中の各コドン(通常メチオニンのための唯一のコドンであるAUG、および通常トリプトファンのための唯一のコドンであるTGGを除く)が、機能的に同一な分子を産生するために改変され得ることが理解される。したがって、ポリペプチドをコードする核酸の各サイレント変異は、記載された各配列において暗黙に含まれる。好ましくは、そのような改変は、ポリペプチドの高次構造に多大な影響を与えるアミノ酸であるシステインの置換を回避するようになされ得る。このような塩基配列の改変法としては、制限酵素などによる切断、DNAポリメラーゼ、Klenowフラグメント、DNAリガーゼなどによる処理等による連結等の処理、合成オリゴヌクレオチドなどを用いた部位特異的塩基置換法(特定部位指向突然変異法;Mark Zoller and Michael Smith,Methods in Enzymology,100,468−500(1983))が挙げられるが、この他にも通常分子生物学の分野で用いられる方法によって改変を行うこともできる。   As used herein, “conservative (modified) variants” applies to both amino acid and nucleic acid sequences. Conservatively modified variants with respect to a particular nucleic acid sequence refer to nucleic acids that encode the same or essentially the same amino acid sequence, and are essentially identical if the nucleic acid does not encode an amino acid sequence. An array. Because of the degeneracy of the genetic code, a large number of functionally identical nucleic acids encode any given protein. For example, the codons GCA, GCC, GCG, and GCU all encode the amino acid alanine. Thus, at every position where an alanine is specified by a codon, the codon can be altered to any of the corresponding codons described without altering the encoded polypeptide. Such nucleic acid variations are “silent modifications (mutations)” which are one species of conservatively modified mutations. Every nucleic acid sequence herein which encodes a polypeptide also describes every possible silent variation of that nucleic acid. In the art, each codon in a nucleic acid (except AUG, which is usually the only codon for methionine, and TGG, which is usually the only codon for tryptophan), produces a functionally identical molecule. It is understood that it can be modified. Thus, each silent variation of a nucleic acid that encodes a polypeptide is implicit in each described sequence. Preferably, such modifications can be made to avoid substitution of cysteine, an amino acid that greatly affects the conformation of the polypeptide. Such base sequence modification methods include restriction enzyme digestion, DNA polymerase, Klenow fragment, DNA ligase treatment and other ligation treatments, site-specific base substitution methods using synthetic oligonucleotides (specification) Site-directed mutagenesis; Mark Zoller and Michael Smith, Methods in Enzymology, 100, 468-500 (1983)). it can.

本明細書中において、機能的に等価なポリペプチドを作製するために、アミノ酸の置換のほかに、アミノ酸の付加、欠失、または修飾もまた行うことができる。アミノ酸の置換とは、もとのペプチドを1つ以上、例えば、1〜10個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個のアミノ酸で置換することをいう。アミノ酸の付加とは、もとのペプチド鎖に1つ以上、例えば、1〜10個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個のアミノ酸を付加することをいう。アミノ酸の欠失とは、もとのペプチドから1つ以上、例えば、1〜10個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個のアミノ酸を欠失させることをいう。アミノ酸修飾は、アミド化、カルボキシル化、硫酸化、ハロゲン化、短縮化、脂質化(lipidation)、ホスホリル化、アルキル化、グリコシル化、リン酸化、水酸化、アシル化(例えば、アセチル化)などを含むが、これらに限定されない。置換、または付加されるアミノ酸は、天然のアミノ酸であってもよく、非天然のアミノ酸、またはアミノ酸アナログでもよい。天然のアミノ酸が好ましい。   As used herein, in addition to amino acid substitutions, amino acid additions, deletions, or modifications can also be made to produce functionally equivalent polypeptides. Amino acid substitution means that the original peptide is substituted with one or more, for example, 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3 amino acids. The addition of amino acids means that one or more, for example, 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3 amino acids are added to the original peptide chain. Deletion of amino acids means deletion of one or more, for example, 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3 amino acids from the original peptide. Amino acid modifications include amidation, carboxylation, sulfation, halogenation, shortening, lipidation, phosphorylation, alkylation, glycosylation, phosphorylation, hydroxylation, acylation (eg acetylation), etc. Including, but not limited to. The amino acid to be substituted or added may be a natural amino acid, a non-natural amino acid, or an amino acid analog. Natural amino acids are preferred.

本明細書において使用される用語「ペプチドアナログ」または「ペプチド誘導体」とは、ペプチドとは異なる化合物であるが、ペプチドと少なくとも1つの化学的機能または生物学的機能が等価であるものをいう。したがって、ペプチドアナログには、もとのペプチドに対して、1つ以上のアミノ酸アナログまたはアミノ酸誘導体が付加または置換されているものが含まれる。ペプチドアナログは、その機能が、もとのペプチドの機能(例えば、pKa値が類似していること、官能基が類似していること、他の分子との結合様式が類似していること、水溶性が類似していることなど)と実質的に同様であるように、このような付加または置換がされている。そのようなペプチドアナログは、当該分野において周知の技術を用いて作製することができる。したがって、ペプチドアナログは、アミノ酸アナログを含むポリマーであり得る。   As used herein, the term “peptide analog” or “peptide derivative” refers to a compound that is different from a peptide but is equivalent to at least one chemical or biological function of the peptide. Thus, peptide analogs include those in which one or more amino acid analogs or amino acid derivatives are added or substituted to the original peptide. Peptide analogs have the same function as the original peptide (for example, similar pKa values, similar functional groups, similar binding modes with other molecules, Such additions or substitutions are made so as to be substantially similar to (eg, similarity in sex). Such peptide analogs can be made using techniques well known in the art. Thus, a peptide analog can be a polymer that includes an amino acid analog.

本発明において使用されるポリペプチドがポリマーに結合している、化学修飾されたポリペプチド組成物は、本発明の範囲に包含される。このポリマーは、水溶性であり得、水溶性環境(例えば、生理学的環境)でこのタンパク質の沈澱を防止し得る。適切な水性ポリマーは、例えば、以下からなる群より選択され得る:ポリエチレングリコール(PEG)、モノメトキシポリエチレングリコール、デキストラン、セルロース、または他の炭水化物に基づくポリマー、ポリ(N−ビニルピロリドン)ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールホモポリマー、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシドコポリマー、ポリオキシエチル化ポリオール(例えば、グリセロール)およびポリビニルアルコール。この選択されたポリマーは、通常は改変され、単一の反応性基(例えば、アシル化のための活性エステルまたはアルキル化のためのアルデヒド)を有し、その結果、重合度は制御され得る。ポリマーは、任意の分子量であり得、そして、このポリマーは分枝状でも分枝状でなくてもよく、そしてこのようなポリマーの混合物はまた、使用され得る。この化学修飾された本発明において使用されるポリマーは、治療用途に決定付けられる場合、薬学的に受容可能なポリマーが使用するために選択される。   Chemically modified polypeptide compositions in which the polypeptide used in the present invention is conjugated to a polymer are included within the scope of the present invention. The polymer can be water soluble and can prevent precipitation of the protein in a water soluble environment (eg, a physiological environment). Suitable aqueous polymers can be selected, for example, from the group consisting of: polyethylene glycol (PEG), monomethoxy polyethylene glycol, dextran, cellulose, or other carbohydrate-based polymer, poly (N-vinyl pyrrolidone) polyethylene glycol, Polypropylene glycol homopolymers, polypropylene oxide / ethylene oxide copolymers, polyoxyethylated polyols (eg glycerol) and polyvinyl alcohol. The selected polymer is usually modified and has a single reactive group (eg, an active ester for acylation or an aldehyde for alkylation) so that the degree of polymerization can be controlled. The polymer can be of any molecular weight, and the polymer can be branched or unbranched, and mixtures of such polymers can also be used. The chemically modified polymer used in the present invention is selected for use by a pharmaceutically acceptable polymer as determined for therapeutic use.

このポリマーがアシル化反応によって改変される場合、このポリマーは、単一の反応性エステル基を有するべきである。あるいは、このポリマーが還元アルキル化によって改変される場合、このポリマーは単一の反応性アルデヒド基を有するべきである。好ましい反応性アルデヒドは、ポリエチレングリコール、プロピオンアルデヒド(このプロピオンアルデヒドは、水溶性である)または、そのモノC1〜C10の、アルコキシ誘導体もしくはアリールオキシ誘導体である(例えば、米国特許第5,252,714号(これは、本明細書中で全体が参考として援用される)を参照のこと)。   If the polymer is modified by an acylation reaction, the polymer should have a single reactive ester group. Alternatively, if the polymer is modified by reductive alkylation, the polymer should have a single reactive aldehyde group. Preferred reactive aldehydes are polyethylene glycol, propionaldehyde (which is water-soluble) or mono-C1-C10 alkoxy or aryloxy derivatives thereof (eg, US Pat. No. 5,252,714). No., which is hereby incorporated by reference in its entirety).

本発明において使用されるポリペプチドのペグ化(Pegylation)は、例えば、以下の参考文献に記載されるような、当該分野で公知の、任意のペグ化反応によって実施され得る:Focus on Growth Factors 3,4−10(1992);EP 0 154 316;およびEP 0 401 384(これらの各々は、本明細書中で、全体が参考として援用される)。好ましくは、このペグ化は、反応性ポリエチレングリコール分子(または、類似の反応性水溶性ポリマー)とのアシル化反応またはアルキル化反応を介して実施される。本発明において使用されるポリペプチド(例えば、アクチビン、Mel−18、M33、Mph−1/Rae28など)のペグ化のための好ましい水溶性ポリマーは、ポリエチレングリコール(PEG)である。本明細書中で使用される場合、「ポリエチレングリコール」は、PEGの任意の形態の包含することを意味し、ここで、このPEGは、他のタンパク質(例えば、モノ(C1〜C10)アルコキシポリエチレングリコールまたはモノ(C1〜C10)アリールオキシポリエチレングリコール)を誘導体するために使用される。   Pegylation of polypeptides used in the present invention can be performed by any pegylation reaction known in the art, for example as described in the following references: Focus on Growth Factors 3 , 4-10 (1992); EP 0 154 316; and EP 0 401 384, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. Preferably, this pegylation is carried out via an acylation reaction or an alkylation reaction with a reactive polyethylene glycol molecule (or similar reactive water-soluble polymer). A preferred water-soluble polymer for pegylation of polypeptides (eg, activin, Mel-18, M33, Mph-1 / Rae28, etc.) used in the present invention is polyethylene glycol (PEG). As used herein, “polyethylene glycol” is meant to encompass any form of PEG, where the PEG is another protein (eg, a mono (C1-C10) alkoxy polyethylene. Glycol or mono (C1-C10) aryloxypolyethylene glycol).

本発明において使用されるポリペプチドの化学誘導体化を、生物学的に活性な物質を活性化したポリマー分子と反応させるのに使用される適切な条件下で、実施され得る。ペグ化した本発明において使用されるポリペプチドを調製するための方法は、一般に以下の工程を包含する:(a)アクチビンが1以上のPEG基に結合するような条件下で、ポリエチレングリコール(例えば、PEGの、反応性エステルまたはアルデヒド誘導体)とこのポリペプチドを反応させる工程および(b)この反応生成物を得る工程。公知のパラメータおよび所望の結果に基づいて、最適な反応条件またはアシル化反応を選択することは当業者に容易である。   Chemical derivatization of the polypeptides used in the present invention can be carried out under suitable conditions used to react biologically active substances with activated polymer molecules. A method for preparing a pegylated polypeptide used in the present invention generally comprises the following steps: (a) polyethylene glycol (eg, under conditions such that activin is attached to one or more PEG groups. Reacting the polypeptide with a reactive ester or aldehyde derivative of PEG) and (b) obtaining the reaction product. It is easy for those skilled in the art to select the optimal reaction conditions or acylation reaction based on known parameters and the desired result.

ペグ化された本発明において使用されるポリペプチドは、一般に、本明細書中に記載のポリペプチドを投与することによって、緩和または調節され得る状態を処置するために使用され得るが、しかし、本明細書中で開示された、化学誘導体化された本発明において使用されるポリペプチド分子は、それらの非誘導体分子と比較して、さらなる活性、増大された生物活性もしくは減少した生物活性、または他の特徴(例えば、増大された半減期または減少した半減期)を有し得る。本発明において使用されるポリペプチド、それらのフラグメント、改変体および誘導体は、単独で、併用して、または他の薬学的組成物を組み合わせて使用され得る。これらのサイトカイン、増殖因子、抗原、抗炎症剤および/または化学療法剤は、徴候を処置するのに適切である。   Pegylated polypeptides used in the present invention can generally be used to treat conditions that can be alleviated or modulated by administering the polypeptides described herein, but the present The polypeptide molecules used in the present invention that are chemically derivatized as disclosed herein have additional activity, increased or decreased biological activity, or others compared to their non-derivative molecules. Characteristics (eg, increased or decreased half-life). The polypeptides, their fragments, variants and derivatives used in the present invention may be used alone, in combination, or in combination with other pharmaceutical compositions. These cytokines, growth factors, antigens, anti-inflammatory agents and / or chemotherapeutic agents are suitable for treating symptoms.

同様に、「ポリヌクレオチドアナログ」、「核酸アナログ」は、ポリヌクレオチドまたは核酸とは異なる化合物であるが、ポリヌクレオチドまたは核酸と少なくとも1つの化学的機能または生物学的機能が等価であるものをいう。したがって、ポリヌクレオチドアナログまたは核酸アナログには、もとのペプチドに対して、1つ以上のヌクレオチドアナログまたはヌクレオチド誘導体が付加または置換されているものが含まれる。   Similarly, “polynucleotide analog” or “nucleic acid analog” refers to a compound that is different from a polynucleotide or nucleic acid but is equivalent to at least one chemical or biological function of the polynucleotide or nucleic acid. . Thus, polynucleotide analogs or nucleic acid analogs include those in which one or more nucleotide analogs or nucleotide derivatives are added or substituted to the original peptide.

本明細書において使用される核酸分子は、発現されるポリペプチドが天然型のポリペプチドと実質的に同一の活性を有する限り、上述のようにその核酸の配列の一部が欠失または他の塩基により置換されていてもよく、あるいは他の核酸配列が一部挿入されていてもよい。あるいは、5’末端および/または3’末端に他の核酸が結合していてもよい。また、ポリペプチドをコードする遺伝子をストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、そのポリペプチドと実質的に同一の機能を有するポリペプチドをコードする核酸分子でもよい。このような遺伝子は、当該分野において公知であり、本発明において利用することができる。   As used herein, a nucleic acid molecule may have a portion of its nucleic acid sequence deleted or otherwise as long as the expressed polypeptide has substantially the same activity as the native polypeptide. It may be substituted with a base, or another nucleic acid sequence may be partially inserted. Alternatively, another nucleic acid may be bound to the 5 'end and / or the 3' end. Alternatively, it may be a nucleic acid molecule that hybridizes under stringent conditions with a gene encoding a polypeptide and encodes a polypeptide having substantially the same function as the polypeptide. Such genes are known in the art and can be used in the present invention.

このような核酸は、周知のPCR法により得ることができ、化学的に合成することもできる。これらの方法に、例えば、部位特異的変位誘発法、ハイブリダイゼーション法などを組み合わせてもよい。   Such a nucleic acid can be obtained by a well-known PCR method, and can also be chemically synthesized. These methods may be combined with, for example, a site-specific displacement induction method or a hybridization method.

本明細書において、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの「置換、付加または欠失」とは、もとのポリペプチドまたはポリヌクレオチドに対して、それぞれアミノ酸もしくはその代替物、またはヌクレオチドもしくはその代替物が、置き換わること、付け加わることまたは取り除かれることをいう。このような置換、付加または欠失の技術は、当該分野において周知であり、そのような技術の例としては、部位特異的変異誘発技術などが挙げられる。置換、付加または欠失は、1つ以上であれば任意の数でよく、そのような数は、その置換、付加または欠失を有する改変体において目的とする機能(例えば、ホルモン、サイトカインの情報伝達機能など)が保持される限り、多くすることができる。例えば、そのような数は、1または数個であり得、そして好ましくは、全体の長さの20%以内、10%以内、または100個以下、50個以下、25個以下などであり得る。   As used herein, “substitution, addition or deletion” of a polypeptide or polynucleotide is a substitution of an amino acid or a substitute thereof, or a nucleotide or a substitute thereof, respectively, with respect to the original polypeptide or polynucleotide. , Adding or removing. Such substitution, addition, or deletion techniques are well known in the art, and examples of such techniques include site-directed mutagenesis techniques. The number of substitutions, additions or deletions may be any number as long as it is one or more, and such number is a function (for example, information on hormones, cytokines) in a variant having the substitution, addition or deletion. As long as the transmission function is maintained, it can be increased. For example, such a number can be one or several, and preferably can be within 20%, within 10%, or less than 100, less than 50, less than 25, etc. of the total length.

(一般技術)
本明細書において用いられる分子生物学的手法、生化学的手法、微生物学的手法は、当該分野において周知であり慣用されるものであり、例えば、Sambrook J.et al.(1989).Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harborおよびその3rd Ed.(2001);Ausubel,F.M.(1987).Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience;Ausubel,F.M.(1989).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience;Innis,M.A.(1990).PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications,Academic Press;Ausubel,F.M.(1992).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates;Ausubel,F.M.(1995).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates;Innis,M.A.et al.(1995).PCR Strategies,Academic Press;Ausubel,F.M.(1999).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Wiley,and annual updates;Sninsky,J.J.et al.(1999).PCR Applications:Protocols for Functional Genomics,Academic Press、別冊実験医学「遺伝子導入&発現解析実験法」羊土社、1997などに記載されており、これらは本明細書において関連する部分(全部であり得る)が参考として援用される。
(General technology)
Molecular biological techniques, biochemical techniques, and microbiological techniques used in this specification are well known and commonly used in the art, and are described in, for example, Sambrook J. et al. et al. (1989). Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor and its 3rd Ed. (2001); Ausubel, F .; M.M. (1987). Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Ausubel, F .; M.M. (1989). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Innis, M .; A. (1990). PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press; Ausubel, F .; M.M. (1992). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Ausubel, F .; M.M. (1995). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Innis, M .; A. et al. (1995). PCR Strategies, Academic Press; Ausubel, F .; M.M. (1999). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, and annual updates; J. et al. et al. (1999). PCR Applications: Protocols for Functional Genomics, Academic Press, “Experimental Methods for Gene Transfer & Expression Analysis”, Yodosha, 1997, etc., which are related in this specification (may be all) Is incorporated by reference.

人工的に合成した遺伝子を作製するためのDNA合成技術および核酸化学については、例えば、Gait,M.J.(1985).Oligonucleotide Synthesis:A Practical Approach,IRLPress;Gait,M.J.(1990).Oligonucleotide Synthesis:A Practical Approach,IRL Press;Eckstein,F.(1991).Oligonucleotides and Analogues:A Practical Approac,IRL Press;Adams,R.L.etal.(1992).The Biochemistry of the Nucleic Acids,Chapman&Hall;Shabarova,Z.et al.(1994).Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids,Weinheim;Blackburn,G.M.et al.(1996).Nucleic Acids in Chemistry and Biology,Oxford University Press;Hermanson,G.T.(I996).Bioconjugate Techniques,Academic Pressなどに記載されており、これらは本明細書において関連する部分が参考として援用される。   For DNA synthesis technology and nucleic acid chemistry for producing artificially synthesized genes, see, for example, Gait, M. et al. J. et al. (1985). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRLPpress; Gait, M .; J. et al. (1990). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Eckstein, F .; (1991). Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approac, IRL Press; Adams, R .; L. etal. (1992). The Biochemistry of the Nucleic Acids, Chapman &Hall; Shabarova, Z. et al. et al. (1994). Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids, Weinheim; Blackburn, G .; M.M. et al. (1996). Nucleic Acids in Chemistry and Biology, Oxford University Press; Hermanson, G .; T.A. (I996). Bioconjugate Technologies, Academic Press, etc., which are incorporated herein by reference in the relevant part.

(遺伝子工学)
本発明において用いられるアクチビンなどならびにそのフラグメントおよび改変体は、遺伝子工学技術を用いて生産することができる。
(Genetic engineering)
Activins and the like and fragments and variants thereof used in the present invention can be produced using genetic engineering techniques.

本明細書において遺伝子について言及する場合、「ベクター」または「組み換えベクター」とは、目的のポリヌクレオチド配列を目的の細胞へと移入させることができるベクターをいう。そのようなベクターとしては、原核細胞、酵母、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、動物個体および植物個体などの宿主細胞において自律複製が可能、または染色体中への組込みが可能で、本発明において使用されるポリヌクレオチドの転写に適した位置にプロモーターを含有しているものが例示される。ベクターのうち、クローニングに適したベクターを「クローニングベクター」という。そのようなクローニングベクターは通常、制限酵素部位を複数含むマルチプルクローニング部位を含む。そのような制限酵素部位およびマルチプルクローニング部位は、当該分野において周知であり、当業者は、目的に合わせて適宜選択して使用することができる。そのような技術は、本明細書に記載される文献(例えば、Sambrookら、前出)に記載されている。好ましいベクターとしては、プラスミド、ファージ、コスミド、エピソーム、ウイルス粒子またはウイルスおよび組み込み可能なDNAフラグメント(すなわち、相同組換えによって宿主ゲノム中に組み込み可能なフラグメント)が挙げられるが、これらに限定されない。好ましいウイルス粒子としては、アデノウイルス、バキュロウイルス、パルボウイルス、ヘルペスウイルス、ポックスウイルス、アデノ随伴ウイルス、セムリキ森林ウイルス、ワクシニアウイルスおよびレトロウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。   In the present specification, when referring to a gene, “vector” or “recombinant vector” refers to a vector capable of transferring a target polynucleotide sequence to a target cell. Such vectors can be autonomously replicated in host cells such as prokaryotic cells, yeast, animal cells, plant cells, insect cells, individual animals and individual plants, or can be integrated into chromosomes and used in the present invention. Examples include those containing a promoter at a position suitable for transcription of the polynucleotide to be produced. Among vectors, a vector suitable for cloning is called “cloning vector”. Such cloning vectors usually contain multiple cloning sites that contain multiple restriction enzyme sites. Such restriction enzyme sites and multiple cloning sites are well known in the art, and those skilled in the art can appropriately select and use them according to the purpose. Such techniques are described in the literature described herein (eg, Sambrook et al., Supra). Preferred vectors include, but are not limited to, plasmids, phages, cosmids, episomes, viral particles or viruses and integratable DNA fragments (ie, fragments that can be integrated into the host genome by homologous recombination). Preferred viral particles include, but are not limited to, adenovirus, baculovirus, parvovirus, herpes virus, pox virus, adeno-associated virus, Semliki Forest virus, vaccinia virus and retrovirus.

ベクターの1つの型は、「プラスミド」であり、これは、さらなるDNAセグメントが連結され得る環状二重鎖DNAループをいう。別の型のベクターは、ウイルスベクターであり、ここで、さらなるDNAセグメントは、ウイルスゲノム中に連結され得る。特定のベクター(例えば、細菌の複製起点を有する細菌ベクターおよびエピソーム哺乳動物ベクター)は、これらが導入される宿主細胞中で自律的に複製し得る。他のベクター(例えば、非エピソーム哺乳動物ベクター)は、宿主細胞中への導入の際に宿主細胞のゲノム中に組み込まれ、それにより、宿主ゲノムと共に複製される。さらに、特定のベクターは、これらが作動可能に連結される遺伝子の発現を指向し得る。このようなベクターは、本明細書中で、「発現ベクター」といわれる。   One type of vector is a “plasmid”, which refers to a circular double stranded DNA loop into which additional DNA segments can be ligated. Another type of vector is a viral vector, wherein additional DNA segments can be ligated into the viral genome. Certain vectors (eg, bacterial vectors having a bacterial origin of replication and episomal mammalian vectors) can replicate autonomously in the host cell into which they are introduced. Other vectors (eg, non-episomal mammalian vectors) are integrated into the host cell's genome upon introduction into the host cell, and are thereby replicated along with the host genome. Furthermore, certain vectors may direct the expression of genes to which they are operably linked. Such vectors are referred to herein as “expression vectors”.

従って、本明細書において「発現ベクター」とは、構造遺伝子およびその発現を調節するプロモーターに加えて種々の調節エレメントが宿主の細胞中で作動し得る状態で連結されている核酸配列をいう。調節エレメントは、好ましくは、ターミネーター、薬剤耐性遺伝子のような選択マーカーおよび、エンハンサーを含み得る。生物(例えば、動物)の発現ベクターのタイプおよび使用される調節エレメントの種類が、宿主細胞に応じて変わり得ることは、当業者に周知の事項である。   Therefore, in the present specification, the “expression vector” refers to a nucleic acid sequence in which various regulatory elements are operably linked in a host cell in addition to a structural gene and a promoter that regulates its expression. Regulatory elements can preferably include terminators, selectable markers such as drug resistance genes, and enhancers. It is well known to those skilled in the art that the type of expression vector of an organism (eg, animal) and the type of regulatory elements used can vary depending on the host cell.

本発明において用いられ得る原核細胞に対する「組み換えベクター」としては、pcDNA3(+)、pBluescript−SK(+/−)、pGEM−T、pEF−BOS、pEGFP、pHAT、pUC18、pFT−DESTTM42GATEWAY(Invitrogen)などが例示される。“Recombinant vectors” for prokaryotic cells that can be used in the present invention include pcDNA3 (+), pBluescript-SK (+/−), pGEM-T, pEF-BOS, pEGFP, pHAT, pUC18, pFT-DEST 42GATEWAY ( Invitrogen) and the like.

本発明において用いられ得る動物細胞に対する「組み換えベクター」としては、pcDNAI/Amp、pcDNAI、pCDM8(いずれもフナコシより市販)、pAGE107[特開平3−229(Invitrogen)、pAGE103[J.Biochem.,101,1307(1987)]、pAMo、pAMoA[J.Biol.Chem.,268,22782−22787(1993)]、マウス幹細胞ウイルス(Murine Stem Cell Virus)(MSCV)に基づいたレトロウイルス型発現ベクター、pEF−BOS、pEGFPなどが例示される。   Examples of “recombinant vectors” for animal cells that can be used in the present invention include pcDNAI / Amp, pcDNAI, pCDM8 (all available from Funakoshi), pAGE107 [JP-A-3-229 (Invitrogen), pAGE103 [J. Biochem. , 101, 1307 (1987)], pAMo, pAMoA [J. Biol. Chem. , 268, 22782-2787 (1993)], a retroviral expression vector based on murine stem cell virus (MSCV), pEF-BOS, pEGFP, and the like.

本明細書において「ターミネーター」は、遺伝子のタンパク質をコードする領域の下流に位置し、DNAがmRNAに転写される際の転写の終結、ポリA配列の付加に関与する配列である。ターミネーターは、mRNAの安定性に関与して遺伝子の発現量に影響を及ぼすことが知られている。   As used herein, “terminator” is a sequence that is located downstream of a region encoding a protein of a gene and is involved in termination of transcription when DNA is transcribed into mRNA, and addition of a poly A sequence. It is known that the terminator is involved in the stability of mRNA and affects the expression level of the gene.

本明細書において「プロモーター」とは、遺伝子の転写の開始部位を決定し、またその頻度を直接的に調節するDNA上の領域をいい、通常RNAポリメラーゼが結合して転写を始める塩基配列である。したがって、本明細書においてある遺伝子のプロモーターの働きを有する部分を「プロモーター部分」という。プロモーターの領域は、通常、推定タンパク質コード領域の第1エキソンの上流約2kbp以内の領域であることが多いので、DNA解析用ソフトウエアを用いてゲノム塩基配列中のタンパク質コード領域を予測すれば、プロモーター領域を推定することはできる。推定プロモーター領域は、構造遺伝子ごとに変動するが、通常構造遺伝子の上流にあるが、これらに限定されず、構造遺伝子の下流にもあり得る。好ましくは、推定プロモーター領域は、第一エキソン翻訳開始点から上流約2kbp以内に存在する。   In this specification, “promoter” refers to a region on DNA that determines the transcription start site of a gene and directly regulates its frequency, and is usually a base sequence that initiates transcription upon binding of RNA polymerase. . Therefore, in this specification, a part having a promoter function of a gene is referred to as a “promoter part”. Since the promoter region is usually a region within about 2 kbp upstream of the first exon of the putative protein coding region, if the protein coding region in the genomic base sequence is predicted using DNA analysis software, The promoter region can be deduced. The putative promoter region varies for each structural gene, but is usually upstream of the structural gene, but is not limited thereto, and may be downstream of the structural gene. Preferably, the putative promoter region is present within about 2 kbp upstream from the first exon translation start point.

本明細書において「複製起点」とは、DNA複製が開始する染色体上の特定領域をいう。複製起点は、内因性起点を含むようにそのベクターを構築することによって提供され得るか、または宿主細胞の染色体複製機構により提供され得るかのいずれかであり得る。そのベクターが、宿主細胞染色体中に組み込まれる場合、後者が十分であり得る。あるいは、ウイルス複製起点を含むベクターを使用するよりも、当業者は、選択マーカーと本発明のDNAとを同時形質転換する方法によって、哺乳動物細胞を形質転換し得る。適切な選択マーカーの例は、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)またはチミジンキナーゼである(米国特許第4,399,216号を参照)。   As used herein, “replication origin” refers to a specific region on a chromosome where DNA replication begins. The origin of replication can either be provided by constructing the vector to include an endogenous origin, or it can be provided by the host cell's chromosomal replication machinery. The latter may be sufficient if the vector is integrated into the host cell chromosome. Alternatively, rather than using a vector containing a viral origin of replication, one of skill in the art can transform mammalian cells by a method that co-transforms a selectable marker and the DNA of the present invention. Examples of suitable selectable markers are dihydrofolate reductase (DHFR) or thymidine kinase (see US Pat. No. 4,399,216).

例えば、組織特異的調節エレメントを使用して核酸を発現することによって、組換え哺乳動物発現ベクターでは、特定の細胞型において核酸の発現を優先的に指向し得る。組織特異的調節エレメントは、当該分野で公知である。適切な組織特異的プロモーターの非限定的な例としては、発生的に調節されたプロモーター(例えば、マウスhoxプロモーター(KesselおよびGruss(1990)Science 249,374−379)およびα−フェトプロテインプロモーター(CampesおよびTilghman(1989)Genes Dev.3,537−546))、アルブミンプロモーター(肝臓特異的;Pinkertら(1987)Genes Dev.1,268−277)、リンパ特異的プロモーター(CalameおよびEaton(1988)Adv.Immunol.43,235−275)、特にT細胞レセプター(WinotoおよびBaltimore(1989)EMBO J.8,729−733)および免疫グロブリン(Banerjiら(1983)Cell 33,729−740;QueenおよびBaltimore(1983)Cell 33,741−748)のプロモーター、ニューロン特異的プロモーター(例えば、神経線維プロモーター;ByrneおよびRuddle(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86,5473−5477)、すい臓特異的プロモーター(Edlundら(1985)Science 230,912−916)、および乳腺特異的プロモーター(例えば、乳清プロモーター;米国特許第4,873,316号および欧州出願公開番号264,166)が挙げられるがそれらに限定されない。   For example, recombinant mammalian expression vectors can preferentially direct expression of a nucleic acid in a particular cell type by expressing the nucleic acid using tissue-specific regulatory elements. Tissue specific regulatory elements are known in the art. Non-limiting examples of suitable tissue-specific promoters include developmentally regulated promoters (eg, mouse hox promoter (Kessel and Gruss (1990) Science 249, 374-379) and α-fetoprotein promoter (Campes and Tilghman (1989) Genes Dev. 3, 537-546)), albumin promoter (liver specific; Pinkert et al. (1987) Genes Dev. 1, 268-277), lymphoid specific promoter (Calame and Eaton (1988) Adv. Immunol.43, 235-275), in particular T cell receptors (Winoto and Baltimore (1989) EMBO J. 8, 729-733) and immunoglobulins. (Banerji et al. (1983) Cell 33, 729-740; Queen and Baltimore (1983) Cell 33, 741-748), neuron-specific promoters (eg, nerve fiber promoter; Byrne and Ruddle (1989) Proc. Natl. Acad.Sci.USA 86, 5473-5477), pancreas specific promoter (Edrund et al. (1985) Science 230, 912-916), and mammary gland specific promoter (eg, whey promoter; US Pat. No. 4,873, 316 and European Application Publication No. 264,166), but are not limited thereto.

本明細書において「エンハンサー」とは、目的遺伝子の発現効率を高めるために用いられる配列をいう。そのようなエンハンサーは当該分野において周知である。エンハンサーは複数個用いられ得るが1個用いられてもよいし、用いなくともよい。   As used herein, “enhancer” refers to a sequence used to increase the expression efficiency of a target gene. Such enhancers are well known in the art. A plurality of enhancers may be used, but one may be used or may not be used.

本明細書において「作動可能に連結された(る)」とは、所望の配列の発現(作動)がある転写翻訳調節配列(例えば、プロモーター、エンハンサーなど)または翻訳調節配列の制御下に配置されることをいう。プロモーターが遺伝子に作動可能に連結されるためには、通常、その遺伝子のすぐ上流にプロモーターが配置されるが、必ずしも隣接して配置される必要はない。   As used herein, “operably linked” refers to a transcriptional translational regulatory sequence (eg, promoter, enhancer, etc.) or a translational regulatory sequence that has the expression (operation) of a desired sequence. That means. In order for a promoter to be operably linked to a gene, the promoter is usually placed immediately upstream of the gene, but need not necessarily be adjacent.

本明細書において、核酸分子を細胞に導入する技術は、どのような技術でもよく、例えば、形質転換、形質導入、トランスフェクションなどが挙げられる。そのような核酸分子の導入技術は、当該分野において周知であり、かつ、慣用されるものであり、例えば、Ausubel F.A.ら編(1988)、Current Protocols in Molecular Biology、Wiley、New York、NY;Sambrook Jら(1987)Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2nd Ed.およびその第三版,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY、別冊実験医学「遺伝子導入&発現解析実験法」羊土社、1997などに記載される。遺伝子の導入は、ノーザンブロット、ウェスタンブロット分析のような本明細書に記載される方法または他の周知慣用技術を用いて確認することができる。   In this specification, any technique may be used for introducing a nucleic acid molecule into a cell, and examples thereof include transformation, transduction, and transfection. Such a technique for introducing a nucleic acid molecule is well known in the art and commonly used. For example, Ausubel F. et al. A. (1988), Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, New York, NY; Sambrook J et al. (1987) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed. And its third edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, a separate volume of experimental medicine “Gene Transfer & Expression Analysis Experimental Method” Yodosha, 1997, and the like. Gene transfer can be confirmed using the methods described herein, such as Northern blot, Western blot analysis, or other well-known conventional techniques.

また、ベクターの導入方法としては、細胞にDNAを導入する上述のような方法であればいずれも用いることができ、例えば、トランスフェクション、形質導入、形質転換など(例えば、リン酸カルシウム法、リポソーム法、DEAEデキストラン法、エレクトロポレーション法、パーティクルガン(遺伝子銃)を用いる方法など)が挙げられる。   Moreover, as a method for introducing a vector, any of the above-described methods for introducing DNA into cells can be used. For example, transfection, transduction, transformation, etc. (for example, calcium phosphate method, liposome method, DEAE dextran method, electroporation method, method using particle gun (gene gun), etc.).

本明細書において「形質転換体」とは、形質転換によって作製された細胞などの生命体の全部または一部をいう。形質転換体としては、原核細胞、酵母、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞などが例示される。形質転換体は、その対象に依存して、形質転換細胞、形質転換組織、形質転換宿主などともいわれる。本発明において用いられる細胞は、形質転換体であってもよい。   As used herein, “transformant” refers to all or part of a living organism such as a cell produced by transformation. Examples of the transformant include prokaryotic cells, yeast, animal cells, plant cells, insect cells and the like. A transformant is also referred to as a transformed cell, transformed tissue, transformed host, etc., depending on the subject. The cell used in the present invention may be a transformant.

本発明において遺伝子操作などにおいて原核生物細胞が使用される場合、原核生物細胞としては、Escherichia属、Serratia属、Bacillus属、Brevibacterium属、Corynebacterium属、Microbacterium属、Pseudomonas属などに属する原核生物細胞、例えば、Escherichia coli XL1−Blue、Escherichia coli XL2−Blue、Escherichia coli DH1が例示される。   When prokaryotic cells are used in genetic manipulation or the like in the present invention, prokaryotic cells include, for example, prokaryotic cells belonging to the genus Escherichia, Serratia, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Microbacterium, Pseudomonas, etc. Escherichia coli XL1-Blue, Escherichia coli XL2-Blue, Escherichia coli DH1 are exemplified.

本明細書において使用される場合、動物細胞としては、マウス・ミエローマ細胞、ラット・ミエローマ細胞、マウス・ハイブリドーマ細胞、チャイニーズ・ハムスターの細胞であるCHO細胞、BHK細胞、アフリカミドリザル腎臓細胞、ヒト白血病細胞、HBT5637(特開昭63−299)、ヒト結腸癌細胞株などを挙げることができる。マウス・ミエローマ細胞としては、ps20、NSOなど、ラット・ミエローマ細胞としてはYB2/0など、ヒト胎児腎臓細胞としてはHEK293(ATCC:CRL−1573)など、ヒト白血病細胞としてはBALL−1など、アフリカミドリザル腎臓細胞としてはCOS−1、COS−7、ヒト結腸癌細胞株としてはHCT−15、ヒト神経芽細胞腫SK−N−SH、SK−N−SH−5Y、マウス神経芽細胞腫Neuro2Aなどが例示される。   As used herein, animal cells include mouse myeloma cells, rat myeloma cells, mouse hybridoma cells, CHO cells that are Chinese hamster cells, BHK cells, African green monkey kidney cells, and human leukemia cells. HBT5637 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-299), human colon cancer cell line, and the like. Mouse myeloma cells such as ps20 and NSO, rat myeloma cells such as YB2 / 0, human fetal kidney cells such as HEK293 (ATCC: CRL-1573), human leukemia cells such as BALL-1 and Africa COS-1, COS-7 as the kidney monkey cell, HCT-15 as the human colon cancer cell line, human neuroblastoma SK-N-SH, SK-N-SH-5Y, mouse neuroblastoma Neuro2A, etc. Is exemplified.

本明細書において使用される場合、組換えベクターの導入方法としては、DNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、塩化カルシウム法、エレクトロポレーション法[Methods.Enzymol.,194,182(1990)]、リポフェクション法、スフェロプラスト法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,84,1929(1978)]、酢酸リチウム法[J.Bacteriol.,153,163(1983)]、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75,1929(1978)記載の方法などが例示される。   As used herein, any method for introducing a DNA can be used as a method for introducing a recombinant vector. For example, a calcium chloride method, an electroporation method [Methods. Enzymol. , 194, 182 (1990)], lipofection method, spheroplast method [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 1929 (1978)], lithium acetate method [J. Bacteriol. , 153, 163 (1983)], Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978) and the like.

(ポリペプチドの製造方法)
本発明において使用されるポリペプチド(例えば、アクチビン、LIFまたはその改変体もしくはフラグメントなど)をコードするDNAを組み込んだ組換え体ベクターを保有する微生物、動物細胞などに由来する形質転換体を、通常の培養方法に従って培養し、本発明において使用されるポリペプチドを生成蓄積させ、本発明の培養物より本発明において使用されるポリペプチドを採取することにより、本発明に係るポリペプチドを製造することができる。
(Method for producing polypeptide)
Transformants derived from microorganisms, animal cells, etc. that possess a recombinant vector incorporating a DNA encoding a polypeptide (for example, activin, LIF or a variant or fragment thereof) used in the present invention are usually used. The polypeptide used in the present invention is produced by accumulating the polypeptide used in the present invention, collecting the polypeptide used in the present invention from the culture of the present invention, and producing the polypeptide according to the present invention. Can do.

本発明の形質転換体を培地に培養する方法は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。大腸菌等の原核生物あるいは酵母等の真核生物を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、本発明の生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。   The method of culturing the transformant of the present invention in a medium can be performed according to a usual method used for culturing a host. A medium for culturing a transformant obtained by using a prokaryote such as E. coli or a eukaryote such as yeast as a host contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the organism of the present invention. Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as the medium can efficiently culture the transformant.

炭素源としては、それぞれの微生物が資化し得るものであればよく、グルコース、フラクトース、スクロース、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類を用いることができる。   Any carbon source may be used as long as it can be assimilated by each microorganism. Glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, carbohydrates such as starch or starch hydrolysate, organic acids such as acetic acid and propionic acid, ethanol Alcohols such as propanol can be used.

窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の各種無機酸または有機酸のアンモニウム塩、その他含窒素物質、ならびに、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体およびその消化物等を用いることができる。   Examples of nitrogen sources include ammonium salts of various inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, other nitrogen-containing substances, and peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, and casein. A hydrolyzate, soybean meal, soybean meal hydrolyzate, various fermented cells, digested products thereof, and the like can be used.

無機塩としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等を用いることができる。培養は、振盪培養または深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行う。   As the inorganic salt, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like can be used. The culture is performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture.

培養温度は15〜40℃がよく、培養時間は、通常5時間〜7日間である。培養中pHは、3.0〜9.0に保持する。pHの調整は、無機あるいは有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニア等を用いて行う。また培養中必要に応じて、アンピシリンまたはテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。   The culture temperature is preferably 15 to 40 ° C., and the culture time is usually 5 hours to 7 days. During the culture, the pH is maintained at 3.0 to 9.0. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like. Moreover, you may add antibiotics, such as an ampicillin or tetracycline, to a culture medium as needed during culture | cultivation.

プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。遺伝子を導入した細胞または器官は、ジャーファーメンターを用いて大量培養することができる。   When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside is used when cultivating a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indole acrylic is used when a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter is cultured. An acid or the like may be added to the medium. Cells or organs into which a gene has been introduced can be cultured in large quantities using a jar fermenter.

例えば、動物細胞を用いる場合、本発明の細胞を培養する培地は、一般に使用されているRPMI1640培地(The Journal of the American Medical Association,199,519(1967))、EagleのMEM培地(Science,122,501(1952))、DMEM培地(Virology,8,396(1959))、199培地(Proceedings of the Society for the Biological Medicine,73,1(1950))またはこれら培地にウシ胎児血清等を添加した培地等が用いられる。   For example, when animal cells are used, the culture medium for culturing the cells of the present invention includes RPMI1640 medium (The Journal of the American Medical Association, 199, 519 (1967)), Eagle's MEM medium (Science, 122). , 501 (1952)), DMEM medium (Virology, 8, 396 (1959)), 199 medium (Proceedings of the Society for the Biological Medicine, 73, 1 (1950)), or fetal bovine serum or the like was added to these media A medium or the like is used.

培養は、通常pH6〜8、25〜40℃、5%CO存在下等の条件下で1〜7日間行う。また培養中必要に応じて、カナマイシン、ペニシリン、ストレプトマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。The culture is usually performed for 1 to 7 days under conditions such as pH 6 to 8, 25 to 40 ° C., and 5% CO 2 . Moreover, you may add antibiotics, such as kanamycin, penicillin, streptomycin, to a culture medium as needed during culture | cultivation.

本発明において使用される発明のポリペプチドをコードする核酸配列で形質転換された形質転換体の培養物から、本発明において使用されるポリペプチドを単離または精製するためには、当該分野で周知慣用の通常の酵素の単離または精製法を用いることができる。例えば、本発明のポリペプチドが本発明のポリペプチド製造用形質転換体の細胞外に本発明のポリペプチドが分泌される場合には、その培養物を遠心分離等の手法により処理し、可溶性画分を取得する。その可溶性画分から、溶媒抽出法、硫安等による塩析法脱塩法、有機溶媒による沈澱法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−Sepharose、DIAION HPA−75(三菱化学)等樹脂を用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(Pharmacia)等の樹脂を用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等の樹脂を用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の手法を用い、精製標品を得ることができる。   In order to isolate or purify a polypeptide used in the present invention from a culture of a transformant transformed with a nucleic acid sequence encoding the polypeptide of the invention used in the present invention, it is well known in the art. Conventional conventional enzyme isolation or purification methods can be used. For example, when the polypeptide of the present invention is secreted outside the transformant for producing the polypeptide of the present invention, the culture is treated with a technique such as centrifugation to obtain a soluble fraction. Get minutes. From the soluble fraction, anion exchange chromatography using a resin such as a solvent extraction method, a salting out method using ammonium sulfate, a precipitation method using an organic solvent, diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (Mitsubishi Chemical), etc. Chromatography method, cation exchange chromatography method using resin such as S-Sepharose FF (Pharmacia), hydrophobic chromatography method using resin such as butyl sepharose, phenyl sepharose, gel filtration method using molecular sieve, affinity chromatography A purified sample can be obtained by using a technique such as a chromatography method, a chromatofocusing method, an electrophoresis method such as isoelectric focusing.

本発明において使用されるポリペプチド(例えば、アクチビン、LIFまたはその改変体もしくはフラグメントなど)が本発明において使用されるポリペプチド製造用形質転換体の細胞内に溶解状態で蓄積する場合には、培養物を遠心分離することにより、培養物中の細胞を集め、その細胞を洗浄した後に、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモジナイザー、ダイノミル等により細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。その無細胞抽出液を遠心分離することにより得られた上清から、溶媒抽出法、硫安等による塩析法脱塩法、有機溶媒による沈澱法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−Sepharose、DIAION HPA−75(三菱化学)等樹脂を用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(Pharmacia)等の樹脂を用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等の樹脂を用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の手法を用いることによって、精製標品を得ることができる。   When the polypeptide used in the present invention (for example, activin, LIF or a variant or fragment thereof) accumulates in a dissolved state in the cells of the transformant for producing the polypeptide used in the present invention, culture is performed. The cells in the culture are collected by centrifuging the product, and after washing the cells, the cells are disrupted by an ultrasonic disrupter, a French press, a Manton Gaurin homogenizer, a dynomill or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a desalting method, a precipitation method using an organic solvent, diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (Mitsubishi Chemical) anion exchange chromatography using a resin, cation exchange chromatography using a resin such as S-Sepharose FF (Pharmacia), hydrophobic chromatography using a resin such as butyl sepharose and phenyl sepharose A purified sample can be obtained by using a technique such as a chromatography method, a gel filtration method using a molecular sieve, an affinity chromatography method, a chromatofocusing method, an electrophoresis method such as isoelectric focusing.

本発明において使用されるポリペプチドが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に細胞を回収後破砕し、遠心分離を行うことにより得られた沈澱画分より、通常の方法により本発明において使用されるポリペプチドを回収後、そのポリペプチドの不溶体をポリペプチド変性剤で可溶化する。この可溶化液を、ポリペプチド変性剤を含まないあるいはポリペプチド変性剤の濃度がポリペプチドが変性しない程度に希薄な溶液に希釈、あるいは透析し、本発明において使用されるポリペプチドを正常な立体構造に構成させた後、上記と同様の単離精製法により精製標品を得ることができる。   When the polypeptide used in the present invention is expressed by forming an insoluble substance in the cells, similarly, the cells are collected and then disrupted and centrifuged from the precipitate fraction obtained by a conventional method. After recovering the polypeptide used in the present invention, an insoluble substance of the polypeptide is solubilized with a polypeptide denaturant. The solubilized solution is diluted or dialyzed into a solution that does not contain the polypeptide denaturant or is so dilute that the polypeptide denaturant does not denature the polypeptide, and the polypeptide used in the present invention is converted into a normal three-dimensional solution. After making it into a structure, a purified sample can be obtained by the same isolation and purification method as described above.

また、通常のタンパク質の精製方法[J.Evan.Sadlerら:Methods in Enzymology,83,458]に準じて精製できる。また、本発明において使用されるポリペプチドを他のタンパク質との融合タンパク質として生産し、融合したタンパク質に親和性をもつ物質を用いたアフィニティークロマトグラフィーを利用して精製することもできる[山川彰夫,実験医学(Experimental Medicine),13,469−474(1995)]。例えば、Loweらの方法[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,86,8227−8231(1989)、GenesDevelop.,4,1288(1990)]に記載の方法に準じて、本発明において使用されるポリペプチドをプロテインAとの融合タンパク質として生産し、イムノグロブリンGを用いるアフィニティークロマトグラフィーにより精製することができる。   Further, a conventional protein purification method [J. Evan. Sadler et al .: Methods in Enzymology, 83, 458]. In addition, the polypeptide used in the present invention can be produced as a fusion protein with another protein and purified using affinity chromatography using a substance having affinity for the fused protein [Akio Yamakawa, Experimental Medicine, 13, 469-474 (1995)]. For example, the method of Lowe et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 8227-8231 (1989), Genes Develop. , 4, 1288 (1990)], the polypeptide used in the present invention can be produced as a fusion protein with protein A and purified by affinity chromatography using immunoglobulin G.

また、本発明において使用されるポリペプチドをFLAGペプチドとの融合タンパク質として生産し、抗FLAG抗体を用いるアフィニティークロマトグラフィーにより精製することができる[Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,86,8227(1989)、Genes Develop.,4,1288(1990)]。このような融合タンパク質では、発現ベクターにおいて、タンパク質分解切断部位は、融合タンパク質の精製に続いて、融合部分からの組換えタンパク質の分離を可能にするために、融合部分と組換えタンパク質との接合部に導入される。このような酵素およびこれらの同族の認識配列は、第Xa因子、トロンビン、およびエンテロキナーゼを含む。代表的な融合発現ベクターとしては、それぞれ、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースE結合タンパク質、またはプロテインAを標的組換えタンパク質に融合する、pGEX(Pharmacia Biotech;SmithおよびJohnson(1988)Gene 67,31〜40)、pMAL(New England Biolabs,Beverly,Mass.)およびpRIT5(Pharmacia,Piscataway,N.J.)が挙げられる。   In addition, the polypeptide used in the present invention can be produced as a fusion protein with a FLAG peptide and purified by affinity chromatography using an anti-FLAG antibody [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 8227 (1989), Genes Develop. , 4, 1288 (1990)]. In such fusion proteins, in the expression vector, the proteolytic cleavage site joins the fusion moiety to the recombinant protein to allow separation of the recombinant protein from the fusion moiety following purification of the fusion protein. Introduced into the department. Such enzymes and their cognate recognition sequences include Factor Xa, thrombin, and enterokinase. Representative fusion expression vectors include pGEX (Pharmacia Biotech; Smith and Johnson (1988) Gene 67, which fuse glutathione-S-transferase (GST), maltose E binding protein, or protein A to the target recombinant protein, respectively. , 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, Mass.) And pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ).

さらに、本発明において使用されるポリペプチド自身に対する抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーで精製することもできる。本発明において使用されるポリペプチドは、公知の方法[J.Biomolecular NMR,6,129−134、Science,242,1162−1164、J.Biochem.,110,166−168(1991)]に準じて、in vitro転写・翻訳系を用いて生産することができる。   Furthermore, it can also be purified by affinity chromatography using an antibody against the polypeptide itself used in the present invention. Polypeptides used in the present invention can be prepared by known methods [J. Biomolecular NMR, 6,129-134, Science, 242, 1162-1164, J. Biol. Biochem. 110, 166-168 (1991)], it can be produced using an in vitro transcription / translation system.

本発明において使用されるポリペプチドは、そのアミノ酸情報を基に、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)、tBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等の化学合成法によっても製造することができる。また、Advanced ChemTech、Applied Biosystems、Pharmacia Biotech、Protein Technology Instrument、Synthecell−Vega、PerSeptive、島津製作所等のペプチド合成機を利用し化学合成することもできる。   Polypeptides used in the present invention can be produced by chemical synthesis methods such as Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) and tBoc method (t-butyloxycarbonyl method) based on the amino acid information. it can. Chemical synthesis can also be performed using peptide synthesizers such as Advanced ChemTech, Applied Biosystems, Pharmacia Biotech, Protein Technology Instrument, Synthecell-Vega, PerSeptive, Shimadzu Corporation.

精製した本発明において使用されるポリペプチドの構造解析は、タンパク質化学で通常用いられる方法、例えば遺伝子クローニングのためのタンパク質構造解析(平野久著、東京化学同人発行、1993年)に記載の方法により実施可能である。本発明において使用されるポリペプチドの生理活性は、公知の測定法に準じて測定することができる。   The structural analysis of the purified polypeptide used in the present invention is performed by a method usually used in protein chemistry, for example, a method described in Protein Structural Analysis for Gene Cloning (Hirano Hisashi, Tokyo Chemical Dojin, 1993). It can be implemented. The physiological activity of the polypeptide used in the present invention can be measured according to a known measurement method.

本発明において使用されるポリペプチド(例えば、アクチビン、LIFなど)のアミノ酸の欠失、置換もしくは付加(融合を含む)は、周知技術である部位特異的変異誘発法により実施することができる。かかる1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加は、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Second Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)、Current Protocols in Molecular Biology,Supplement 1〜38,JohnWiley & Sons(1987−1997)、Nucleic Acids Research,10,6487(1982)、Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,79,6409(1982)、Gene,34,315(1985)、Nucleic Acids Research,13,4431(1985)、Proc.Natl.Acad.Sci USA,82,488(1985)、Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,81,5662(1984)、Science,224,1431(1984)、PCT WO85/00817(1985)、Nature,316,601(1985)等に記載の方法に準じて調製することができる。   Deletion, substitution or addition (including fusion) of amino acids of a polypeptide (for example, activin, LIF, etc.) used in the present invention can be carried out by site-directed mutagenesis which is a well-known technique. Such deletion, substitution or addition of one or several amino acids is described in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratories Press (1989), Current Protocols in BioJ. 1987-1997), Nucleic Acids Research, 10, 6487 (1982), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982), Gene, 34, 315 (1985), Nucleic Acids Research, 13, 4431 (1985), Proc. Natl. Acad. Sci USA, 82, 488 (1985), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 5562 (1984), Science, 224, 1431 (1984), PCT WO85 / 00817 (1985), Nature, 316, 601 (1985) and the like.

(細胞培養)
当該分野において公知の広範な培地処方物の、幹細胞分化に関する細胞培養特性は、本明細書中において開示されるアクチビン、レチノイン酸、LIFまたはその等価物の添加量の調節によって劇的に変化することが見出された。
(Cell culture)
The cell culture characteristics of stem cell differentiation of a wide variety of media formulations known in the art can be dramatically altered by adjusting the amount of activin, retinoic acid, LIF or equivalents disclosed herein. Was found.

多くの培地処方物が、幾年もの間開発され、所定の培養された細胞または細胞株についての細胞増殖、細胞生存能、および/または生物製剤産生を最大限にしてきた。これらの培地組成物は、例えば、培地に添加される成長因子、抗生物質、およびアミノ酸補充物の数、タイプ、および濃度が相互に異なり、そしてプロテアーゼインヒビターのような成分、および特に細胞が懸濁内で増殖される場合には、1つまたはそれ以上の消泡剤(anti−foarming agent)を含む。他の個性化された成分は、組換えタンパク質産生を増強する添加物を包含する。例えば、宿主細胞が、組換えタンパク質の遺伝子増幅のために開発された場合、選択マーカーDHFR(ジヒドロ葉酸レダクターゼ)は、代表的には、選択マーカーとしてトランスフェクトされた宿主の一部を構成し、そしてメトトレキセートは培養培地に含まれる。インスリンまたは他の成長因子、例えば、IGFのようにエネルギー源カスケードの役割を果たす因子はまた、しばしば含有されて細胞増殖を増強する。   Many media formulations have been developed over the years to maximize cell growth, cell viability, and / or biologic production for a given cultured cell or cell line. These media compositions differ, for example, in the number, type, and concentration of growth factors, antibiotics, and amino acid supplements added to the media, and components such as protease inhibitors, and particularly cells in suspension. When grown, it contains one or more anti-foaming agents. Other personalized ingredients include additives that enhance recombinant protein production. For example, if the host cell was developed for gene amplification of a recombinant protein, the selectable marker DHFR (dihydrofolate reductase) typically constitutes part of the host transfected as a selectable marker, And methotrexate is contained in the culture medium. Insulin or other growth factors, such as factors that play a role in the energy source cascade, such as IGF, are also often included to enhance cell proliferation.

本明細書中において開示されるアクチビン、レチノイン酸、LIFまたはその等価物は、種々の培地処方物に対して、ならびに標準的な処方物中において、効果を有することが期待される。   The activins, retinoic acids, LIF or equivalents disclosed herein are expected to have an effect on various media formulations as well as in standard formulations.

例えば、すべての無血清培地処方物は、細胞増殖を可能にする必須成分を含み、(1)エネルギー源、代表的にはグルコースまたはグルタミン、あるいは他の糖、例えば、フククトース、ガラクトース、マンノースなど;(2)窒素源(典型的には1つまたはそれ以上のアミノ酸の包含により得られる);および(3)ビタミン(酵素反応における補因子)を含む。また、Na、K、Ca2+、Mg2+、Cl、HPO 2−などを含む広範な無機塩、ならびに脂肪酸(好ましくは結合物)、コレステロール、リン脂質、およびそれらの前駆体を含む広範な脂肪および脂溶性成分も必須である。標準的な無血清培地処方物の成分は表1に挙げられる。これには、GrandIslandBiologicalCo.(GIBCO),GrandIsland,N.Y.のような培地製造者から得られる「DMEM/F−12」に見出される成分が含まれる。動物細胞培養培地の検討については、MizrahiおよびLazar、Cytotechnology,1:199−214(1988)を参照のこと。昆虫細胞培養についての培地の考察は、Goodwin,R.H.(1990)Nature347:209−210に開示されている。ハイブリドーマの培養について個性化された、規定された無血清培地の例が、Kovar,J.(1987)FoliaBiologia33:377−384により記載されている。Imagawaら(1989)PNAS86:4122−4126は、マウス乳房上皮細胞における細胞増殖を最大にするように開発された培地について記載し、そしてMiyazakiら(1991)Res.Exp.Med.191:77−83は、ラット肝細胞の生存能をインビトロで増強するように培地について記載する。For example, all serum-free media formulations contain essential ingredients that allow cell growth, and (1) an energy source, typically glucose or glutamine, or other sugars such as fructose, galactose, mannose, etc .; (2) contains a nitrogen source (typically obtained by inclusion of one or more amino acids); and (3) vitamins (cofactors in enzymatic reactions). Also includes a wide range of inorganic salts including Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cl , HPO 3 2− and the like, as well as fatty acids (preferably conjugates), cholesterol, phospholipids, and their precursors. A wide range of fat and fat-soluble ingredients are also essential. The components of a standard serum-free medium formulation are listed in Table 1. This includes GrandIsland Biological Co. (GIBCO), Grand Island, N .; Y. Ingredients found in “DMEM / F-12” obtained from media manufacturers such as For a review of animal cell culture media, see Mizrahi and Lazar, Cytotechnology, 1: 199-214 (1988). Media considerations for insect cell culture are described in Goodwin, R .; H. (1990) Nature 347: 209-210. An example of a defined serum-free medium that is individualized for hybridoma culture is described in Kovar, J. et al. (1987) Folia Biology 33: 377-384. Imagawa et al. (1989) PNAS 86: 4122-4126 describe a medium developed to maximize cell proliferation in mouse mammary epithelial cells, and Miyazaki et al. (1991) Res. Exp. Med. 191: 77-83 describes a medium to enhance the viability of rat hepatocytes in vitro.

本明細書において「栄養培地」とは、天然培地、半合成培地、合成培地、固形培地、半固形培地、液体培地などが挙げられるが、未分化細胞を、自己を含めた増殖、分化、成熟または保存させるために用いられるものであり、通常、細胞培養に用いられるようなものであれば如何なる培地であってもよい。例を挙げると、たとえばSteinberg培地、α−MEM培地、RPMI−1640培地またはMEM基本培地などが挙げることができる。基本成分としてナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、塩素、アミノ酸、ビタミン、ホルモン、抗生物質、脂肪酸、糖または目的に応じてその他の化学成分もしくは血清のような生体成分を含有することもできる。   As used herein, “nutrient medium” includes natural medium, semi-synthetic medium, synthetic medium, solid medium, semi-solid medium, liquid medium, etc., but undifferentiated cells are allowed to grow, differentiate and mature, including self. Alternatively, any medium may be used as long as it is used for storage and is usually used for cell culture. Examples include Steinberg medium, α-MEM medium, RPMI-1640 medium, or MEM basic medium. As basic components, sodium, potassium, calcium, magnesium, phosphorus, chlorine, amino acids, vitamins, hormones, antibiotics, fatty acids, sugars, or other chemical components or biological components such as serum may be contained depending on the purpose.

培地成分は代表的には任意の順序で添加され得、そして最終的な組合せは、標準的な方法、例えば、濾過滅菌により滅菌され得る。   The media components can typically be added in any order, and the final combination can be sterilized by standard methods, such as filter sterilization.

本発明の培地を利用して、広範な細胞(脊椎動物および無脊椎動物の両方)の幹細胞を所望の方向に分化させ得る。本発明の培地を用いて、多くの異なる細胞培養系における細胞培養特性を改善し得る。   Utilizing the media of the present invention, a wide range of cell stem cells (both vertebrates and invertebrates) can be differentiated in a desired direction. The culture medium of the present invention can be used to improve cell culture properties in many different cell culture systems.

動物の場合は、通常動物細胞の培養で用いられるイスコフ培地、RPMI培地、ダルベッコMEM培地、MEM培地、F12培地等の血清を含まない培地を用いることができる。また、公知文献等により、細胞の増殖および維持に有効であることが知られている血清以外の因子、たとえば脂質および脂肪酸源、コレステロール、ピルビン酸塩、グルココルチコイド、DNAおよびRNA合成ヌクレオシド等を添加してもよい。   In the case of animals, serum-free media such as Iskov media, RPMI media, Dulbecco MEM media, MEM media, and F12 media that are usually used for culturing animal cells can be used. In addition, factors other than serum known to be effective for cell growth and maintenance, such as lipid and fatty acid sources, cholesterol, pyruvate, glucocorticoid, DNA and RNA synthetic nucleosides, etc. are added according to known literature. May be.

本明細書において「培養容器」とは、所望の細胞、例えば、未分化細胞を増殖させるときに用いる容器のことであり、必要に応じてストローマ細胞などのフィーダー細胞が維持・生存でき、未分化細胞が維持・生存・分化・成熟・自己複製するのに何ら阻害するものでなければ如何なる素材、形状のものを用いてもよい。具体的には培養容器の素材としてはガラス、合成樹脂、天然樹脂、金属、プラスチックなどが挙げられ、形状としては具体的には三角柱、立方体、直方体などの多角柱、三角錐、四角錐などの多角錘、ひょうたんのような任意の形状、球形、半球形、円柱(底面が円形、楕円形または半円形等を含む)などを挙げることができ、また例えば半球形から球形のように培養中に必要に応じて形状を変化させてもよい。培養は開放条件下であってもよいし、閉鎖(密閉)条件下であってもよい。   As used herein, the term “culture vessel” refers to a vessel used when proliferating desired cells, for example, undifferentiated cells. Feeder cells such as stromal cells can be maintained and survived as needed, and undifferentiated. Any material or shape may be used as long as it does not inhibit the maintenance, survival, differentiation, maturation, or self-replication of cells. Specific examples of the culture vessel material include glass, synthetic resin, natural resin, metal, and plastic. Specific examples of the shape of the container include a triangular prism, a cube, a rectangular parallelepiped, a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, and the like. Polygonal pyramids, arbitrary shapes such as gourds, spheres, hemispheres, cylinders (including bottom, circular, elliptical, semicircular, etc.) can be mentioned, and during culture, for example from hemispheres to spheres The shape may be changed as necessary. Cultivation may be under open conditions or under closed (sealed) conditions.

本発明における細胞培養法は、マトリクスコーティングが異なる培養皿、またはマトリクスコーティングの有無が異なる培養皿を用いた二次元培養法、マトリジェル等のソフトゲルおよびコラーゲンスポンジ等を用いた三次元培養法、またはそれらを併用する方法が挙げられるが、好ましくは、マトリクスコーティングが異なる培養皿、またはマトリクスコーティングの有無が異なる培養皿を用いた二次元培養法であり、例えば、ゼラチンコーティング培養皿、I型コラーゲンコーティング培養皿またはラミニンコーティング培養皿のうち2つを用いる二次元培養法である。また、多分化能を有する細胞として、ヒト由来の細胞を用いる場合は、I型コラーゲンコーティング培養皿を用いるのが好ましい。   The cell culture method in the present invention is a culture dish having a different matrix coating, a two-dimensional culture method using a culture dish having a different presence or absence of matrix coating, a three-dimensional culture method using a soft gel such as Matrigel, a collagen sponge, etc. Alternatively, a method using them in combination may be mentioned, but preferably a two-dimensional culture method using a culture dish having a different matrix coating or a culture dish having a different presence or absence of a matrix coating, such as a gelatin-coated culture dish, type I collagen. It is a two-dimensional culture method using two of a coated culture dish or a laminin coated culture dish. In addition, when human-derived cells are used as cells having multipotency, it is preferable to use type I collagen-coated culture dishes.

本発明の方法の培養条件は、実施例などの特定の条件に限定されるものではなく、一般的に許容される条件を取りうる。例えば、分化誘導開始時の細胞数としては、5.0x10〜5.0x10細胞/培養皿の範囲を例示できる。また、分化誘導期間としては、例えば、2〜10日間(好ましくは5日間)、あるいは1〜4日間(好ましくは2日間)、前培養工程では2〜5日間(好ましくは3日間)である。また、ヒト間葉系細胞の場合、分化誘導期間としては、12〜21日間(好ましくは14日間)である。The culture conditions of the method of the present invention are not limited to specific conditions such as Examples, and generally acceptable conditions can be taken. For example, as the number of cells at the start of differentiation induction, a range of 5.0 × 10 3 to 5.0 × 10 6 cells / culture dish can be exemplified. The differentiation induction period is, for example, 2 to 10 days (preferably 5 days), or 1 to 4 days (preferably 2 days), and 2 to 5 days (preferably 3 days) in the preculture step. In the case of human mesenchymal cells, the differentiation induction period is 12 to 21 days (preferably 14 days).

培養するにあたり、温度、浸透圧、光などの物理的環境条件、酸素、炭酸ガス、pH、酸化還元電位などの化学的環境条件としては死滅処理前の未分化細胞および分化後の細胞が維持・生存でき、未分化細胞が維持・生存・分化・成熟・自己複製するのに何ら阻害するものでなければ如何なる環境条件であってもよい。好ましい条件を以下に示す。   In culturing, physical environmental conditions such as temperature, osmotic pressure, and light, and chemical environmental conditions such as oxygen, carbon dioxide, pH, and oxidation-reduction potential are maintained and maintained by undifferentiated cells before and after differentiation. Any environmental condition may be used as long as it does not inhibit the maintenance, survival, differentiation, maturation, and self-replication of undifferentiated cells. Preferred conditions are shown below.

温度については具体的には、30℃〜40℃であり、好ましくは37℃である。浸透圧については具体的には生理条件における浸透圧であり、好ましくは生理食塩水と等しい浸透圧である。   Specifically, the temperature is 30 ° C. to 40 ° C., preferably 37 ° C. The osmotic pressure is specifically an osmotic pressure under physiological conditions, and preferably an osmotic pressure equal to that of physiological saline.

光は暗室ほどの暗い条件であってもよいし、晴天時の外の明るさほどに明るくてもよい。
酸素濃度としては具体的には培養系が気相中の酸素濃度が10%の気相と接触している状態での溶存酸素濃度〜気相中の酸素濃度が30%の気相と接触している状態での酸素濃度であってもよく、好ましくは気相中の酸素濃度が20%の気相と接触している状態での溶存酸素濃度の気相と接触している状態での酸素濃度である。
The light may be as dark as a dark room, or as bright as the brightness outside in sunny weather.
Specifically, as for the oxygen concentration, the culture system is in contact with the gas phase having the oxygen concentration in the gas phase in contact with the gas phase having the oxygen concentration in the gas phase of 10% to 30% in the gas phase. The oxygen concentration may be the oxygen concentration in a state of being in contact with the gas phase, preferably in the state of being in contact with the gas phase having a concentration of oxygen in the gas phase of 20%. Concentration.

培養系において一般的にpHをコントロールするためのpHとして具体的にはpH6.0〜pH8.0であり、好ましくは生理条件と同等のpHである。pHをコントロールする為には二酸化炭素を用いてもよいし、他のいかなる緩衝液を用いてもよい。炭酸ガスの濃度としては具体的には培養系が5%の気相と接触している状態での溶存炭酸ガス濃度である。   In general, the pH for controlling the pH in the culture system is specifically pH 6.0 to pH 8.0, preferably the pH equivalent to physiological conditions. Carbon dioxide may be used to control the pH, or any other buffer may be used. Specifically, the concentration of carbon dioxide is the concentration of dissolved carbon dioxide in a state where the culture system is in contact with the 5% gas phase.

本明細書において「コロニー」とは、固型培地で1個の細胞から出発してできた可視的な集塊をいう。   As used herein, the term “colony” refers to a visible clump formed from a single cell in a solid medium.

本明細書において「キット」とは、通常2つ以上の区画に分けて、提供されるべき部分(例えば、試薬、粒子など)が提供されるユニットをいう。混合されて提供されるべきでなく、使用直前に混合して使用することが好ましいような組成物の提供を目的とするときに、このキットの形態は好ましい。そのようなキットは、好ましくは、提供される部分(例えば、試薬、粒子など)をどのように処理すべきかを記載する説明書を備えていることが有利である。このような説明書は、どのような媒体であってもよく、例えば、そのような媒体としては、紙媒体、伝送媒体、記録媒体などが挙げられるがそれらに限定されない。伝送媒体としては、例えば、インターネット、イントラネット、エクストラネット、LANなどが挙げられるがそれらに限定されない。記録媒体としては、CD−ROM、CD−R、フレキシブルディスク、DVD−ROM、MD、ミニディスク、MO、メモリースティックなどが挙げられるがそれらに限定されない。   As used herein, the term “kit” refers to a unit in which parts to be provided (eg, reagents, particles, etc.) are usually divided into two or more compartments. This kit form is preferred when it is intended to provide a composition that should not be provided in a mixed form but is preferably used in a mixed state immediately prior to use. Such kits preferably include instructions that describe how to treat the provided parts (eg, reagents, particles, etc.). Such a manual may be any medium. Examples of such a medium include, but are not limited to, a paper medium, a transmission medium, and a recording medium. Examples of the transmission medium include, but are not limited to, the Internet, an intranet, an extranet, and a LAN. Examples of the recording medium include, but are not limited to, CD-ROM, CD-R, flexible disk, DVD-ROM, MD, mini disk, MO, and memory stick.

(スクリーニング)
本明細書において「スクリーニング」とは、目的とするある特定の性質をもつ生物または物質などの標的を、特定の操作/評価方法で多数を含む集団の中から選抜することをいう。スクリーニングのために、本発明の因子(例えば、抗体)、ポリペプチドまたは核酸分子を使用することができる。スクリーニングは、インビトロ、インビボなど実在物質を用いた系を使用してもよく、インシリコ(コンピュータを用いた系)の系を用いて生成されたライブラリーを用いてもよい。本発明では、所望の活性を有するスクリーニングによって得られた化合物もまた、本発明の範囲内に包含されることが理解される。また本発明では、本発明の開示をもとに、コンピュータモデリングによる薬物が提供されることも企図される。
(screening)
As used herein, “screening” refers to selecting a target such as a target organism or substance having a specific property from a large number of populations by a specific operation / evaluation method. For screening, an agent (eg, antibody), polypeptide or nucleic acid molecule of the invention can be used. For screening, a system using real substances such as in vitro and in vivo may be used, or a library generated using an in silico (computer system) system may be used. In the present invention, it is understood that compounds obtained by screening having a desired activity are also encompassed within the scope of the present invention. The present invention also contemplates providing a drug by computer modeling based on the disclosure of the present invention.

1実施形態において、本発明は、本発明のタンパク質(アクチビン)、あるいはその生物学的に活性な部分に結合するか、またはこれらの活性を調節する、候補化合物もしくは試験化合物をスクリーニングするためのアッセイを提供する。本発明の試験化合物は、当該分野において公知のコンビナトリアルライブラリー法における多数のアプローチの任意のものを使用して得られ得、これには、以下が挙げられる:生物学的ライブラリー;空間的にアクセス可能な平行固相もしくは溶液相ライブラリー;逆重畳を要する合成ライブラリー法;「1ビーズ1化合物」ライブラリー法;およびアフィニティークロマトグラフィー選択を使用する合成ライブラリー法。生物学的ライブラリーアプローチはペプチドライブラリーに限定されるが、他の4つのアプローチは、ペプチド、非ペプチドオリゴマーもしくは化合物の低分子ライブラリーに適用可能である(Lam(1997)Anticancer Drug Des.12:145)。   In one embodiment, the present invention provides an assay for screening candidate or test compounds that bind to or modulate the protein of the present invention (activin), or a biologically active portion thereof. I will provide a. Test compounds of the invention can be obtained using any of a number of approaches in combinatorial library methods known in the art, including: biological libraries; spatially Accessible parallel solid phase or solution phase library; synthetic library method requiring deconvolution; “one bead one compound” library method; and synthetic library method using affinity chromatography selection. The biological library approach is limited to peptide libraries, but the other four approaches are applicable to small molecule libraries of peptides, non-peptide oligomers or compounds (Lam (1997) Anticancer Drug Des. 12). 145).

分子ライブラリーの合成のための方法の例は、当該分野において、例えば以下に見出され得る:DeWittら(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6909;Erbら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422;Zuckermannら(1994)J.Med.Chem 37:2678;Choら(1993)Science 261:1303;Carrellら(1994)Angew Chem.Int.Ed.Engl.33:2059;Carellら(1994)Angew Chem.Int.Ed.Engl.33:2061;およびGallopら(1994)J.Med.Chem 37:1233。   Examples of methods for the synthesis of molecular libraries can be found in the art, for example: DeWitt et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 6909; Erb et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 11422; Zuckermann et al. (1994) J. MoI. Med. Chem 37: 2678; Cho et al. (1993) Science 2611: 1303; Carrell et al. (1994) Angew Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2059; Carell et al. (1994) Angew Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2061; and Gallop et al. (1994) J. MoI. Med. Chem 37: 1233.

化合物のライブラリーは、溶液中で(例えば、Houghten(1992)BioTechniques 13:412〜421)、あるいはビーズ上(Lam(1991)Nature 354:82〜84)、チップ上(Fodor(1993)Nature 364:555〜556)、細菌(Ladner 米国特許第5,223,409号)、胞子(Ladner、上記)、プラスミド(Cullら(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:1865〜1869)またはファージ上(ScottおよびSmith(1990)Science 249:386〜390;Devlin(1990)Science 249:404〜406;Cwirlaら(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87:6378〜6382;Felici(1991)J Mol Biol 222:301〜310;Ladner上記)において示され得る。   The library of compounds can be in solution (eg, Houghten (1992) BioTechniques 13: 412-421), or on beads (Lam (1991) Nature 354: 82-84), on chip (Fodor (1993) Nature 364: 555-556), bacteria (Ladner US Pat. No. 5,223,409), spores (Ladner, supra), plasmids (Cull et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 1865-1869) or phage (Scott and Smith (1990) Science 249: 386-390; Devlin (1990) Science 249: 404-406; Cwilla et al. (1990) Proc. Natl. Acad. ci.U.S.A.87: 6378~6382; Felici (1991) J Mol Biol 222: 301~310; Ladner above) can be shown in.

(疾患)
1つの局面において、本発明は、すい臓の障害に関する任意の疾患、障害または異常状態、例えば、膵炎(急性膵炎、慢性膵炎)、すい臓がん、嚢胞性膵疾患、糖尿病、消化器系の疾患などの関連疾患、障害または異常状態を処置するための方法を提供する。
(disease)
In one aspect, the present invention relates to any disease, disorder or abnormal condition relating to a pancreatic disorder, such as pancreatitis (acute pancreatitis, chronic pancreatitis), pancreatic cancer, cystic pancreatic disease, diabetes, digestive system disease and the like. A method for treating a related disease, disorder or abnormal condition is provided.

すい臓関連の疾患としては、代表的なものとして、1型糖尿病(または、インスリン依存型糖尿病(IDD)、若年性糖尿病)があげられる。この1型糖尿病は、インスリン産生細胞の自己免疫破壊によるインスリン欠乏症であり、現在の治療法では、1型糖尿病患者は、インスリンを1日あたり数回自分で注入する必要がある。また、もう一つの糖尿病である2型糖尿病(または、非インスリン依存型糖尿病(NIDD)、成人発症型糖尿病)は、インスリン耐性による実効的なインスリン欠乏症であり、現在の治療法では、結果的に1型糖尿病と同様に、2型糖尿病にも追加のインスリン投与が必要となる。これらの患者では、定期的なインスリン注入にもかかわらず、血中インスリンレベルが必ずしも安定しないために、脳卒中、失明、四肢の切断、腎機能障害などの多くの合併症を併発して寿命が短縮される。また、運動不足、脂肪の過剰摂取、肥満などの生活習慣により、インスリン抵抗性を引き起こす場合、さらに、薬剤、内分泌疾患などがインスリン作用障害(抵抗因子)となる場合が挙げられる。   Representative examples of pancreatic-related diseases include type 1 diabetes (or insulin-dependent diabetes (IDD), juvenile diabetes). This type 1 diabetes is an insulin deficiency due to autoimmune destruction of insulin-producing cells, and current therapies require patients with type 1 diabetes to inject insulin several times per day. Another type of diabetes, type 2 diabetes (or non-insulin dependent diabetes mellitus (NIDD), adult-onset diabetes) is an effective insulin deficiency due to insulin resistance. Like type 1 diabetes, type 2 diabetes requires additional insulin administration. In these patients, blood insulin levels are not always stable despite regular insulin infusions, resulting in a shortened lifespan with many complications such as stroke, blindness, limb amputations, and renal dysfunction Is done. In addition, there are cases where insulin resistance is caused by lifestyle habits such as lack of exercise, excessive intake of fat, obesity and the like, and cases where drugs, endocrine diseases and the like become insulin action disorders (resistance factors).

本明細書において「予防(する)」は、生物が病気にかかる(contract)かまたは異常な状態を発生する可能性を減少させることをいう。   As used herein, “preventing” refers to reducing the likelihood that an organism will contract or develop an abnormal condition.

本明細書において「処置(する)」は、治療効果を有すること、および生物における異常な状態を少なくとも部分的に軽減するかまたは抑止することをいう。   As used herein, “treating” refers to having a therapeutic effect and at least partially alleviating or suppressing an abnormal condition in an organism.

本明細書において「治療効果」は、異常な状態を引き起こすかまたはこれに寄与する阻害因子または活性化因子をいう。治療効果は、異常な状態の症状の1つ以上をある程度緩和する。異常な状態の処置に関して、治療効果とは、以下の1つ以上をいい得る:(a)細胞の増殖(proliferation)、増殖(growth)、および/または分化における増加;(b)細胞死の阻害(すなわち、遅らせることまたは停止させること);(c)変性の阻害;(d)異常な状態に関連する症状の1つ以上をある程度緩和する;および(e)罹患した細胞集団の機能を強化すること。異常な状態に対する効力を示す化合物は、本明細書中に記載されるように同定され得る。   As used herein, “therapeutic effect” refers to an inhibitor or activator that causes or contributes to an abnormal condition. The therapeutic effect alleviates one or more of the symptoms of the abnormal condition to some extent. With respect to the treatment of abnormal conditions, a therapeutic effect may refer to one or more of: (a) an increase in cell proliferation, growth, and / or differentiation; (b) inhibition of cell death. (I.e. delay or stop); (c) inhibition of degeneration; (d) some relief of one or more symptoms associated with an abnormal condition; and (e) enhance the function of the affected cell population. about. Compounds that exhibit efficacy against abnormal conditions can be identified as described herein.

本明細書において「異常な状態」は、生物におけるその正常な機能から逸脱する、生物の細胞または組織における機能をいう。異常な状態は、細胞増殖、細胞分化、細胞シグナル伝達、または細胞生存に関連し得る。異常な状態としてはまた、造血障害、肥満、網膜変性のような糖尿病合併症、ならびにグルコースの取り込みおよび代謝における不規則性、ならびに脂肪酸の取り込みおよび代謝における不規則性が挙げられ得る。   As used herein, an “abnormal condition” refers to a function in a cell or tissue of an organism that deviates from its normal function in the organism. The abnormal condition can be associated with cell proliferation, cell differentiation, cell signaling, or cell survival. Abnormal conditions may also include hematopoietic disorders, obesity, diabetic complications such as retinal degeneration, and irregularities in glucose uptake and metabolism, and irregularities in fatty acid uptake and metabolism.

異常な細胞増殖状態としては、例えば、がん、新生物、腫瘍および炎症などが挙げられる。   Examples of abnormal cell growth include cancer, neoplasm, tumor and inflammation.

異常な分化状態としては、例えば、奇形、がんなどが挙げられる。   Examples of abnormal differentiation include malformation and cancer.

異常な細胞シグナル伝達状態としては、例えば、異常な細胞分化が挙げられる。   An example of an abnormal cell signaling state is abnormal cell differentiation.

異常な細胞生存状態はまた、アポトーシス(プログラム細胞死)経路が活性化されるかまたは抑止される状態に関連する。多数のタンパク質キナーゼが、アポトーシス経路に関連している。タンパク質キナーゼのいずれか1つの機能における異常は、細胞不死または未熟な細胞死を生じ得る。   Abnormal cell viability is also associated with conditions in which the apoptotic (programmed cell death) pathway is activated or arrested. A number of protein kinases are associated with the apoptotic pathway. Abnormalities in the function of any one of the protein kinases can result in cell immortality or premature cell death.

別の局面において、本発明は、すい臓関連疾患、障害または異常状態のある(罹患しているおそれのある)被験体または上記障害を有する被験体を処置する、予防的方法および治療的方法の両方を提供する。   In another aspect, the present invention provides both prophylactic and therapeutic methods for treating a subject having (or suspected of suffering from) a pancreatic-related disease, disorder or abnormal condition or a subject having the disorder. I will provide a.

本発明はまた、本発明の医薬の1つ以上の成分を満たした1つ以上の容器を備える薬学的パックまたはキットを提供する。医薬品または生物学的製品の製造、使用または販売を規制する政府機関が定めた形式の通知が、このような容器に任意に付属し得、この通知は、ヒトへの投与に対する製造、使用または販売に関する政府機関による承認を表す。   The present invention also provides a pharmaceutical pack or kit comprising one or more containers filled with one or more components of the medicament of the present invention. A notice of the form prescribed by a government agency that regulates the manufacture, use or sale of a pharmaceutical or biological product may optionally be attached to such containers, which may be made, used or sold for administration to humans. Represents approval by government agencies.

(遺伝子治療)
特定の実施形態において、本発明の正常な遺伝子の核酸配列、抗体またはその機能的誘導体をコードする配列を含む核酸は、本発明において使用されるポリペプチドの異常な発現および/または活性に関連した疾患または障害を処置、阻害または予防するために、遺伝子治療の目的で投与される。遺伝子治療とは、発現されたか、または発現可能な核酸の、被験体への投与により行われる治療をいう。本発明のこの実施形態において、核酸は、それらのコードされたタンパク質を産生し、そのタンパク質は治療効果を媒介する。
(Gene therapy)
In certain embodiments, a nucleic acid comprising a normal gene nucleic acid sequence of the invention, a sequence encoding an antibody or functional derivative thereof, is associated with aberrant expression and / or activity of a polypeptide used in the invention. Administered for gene therapy purposes to treat, inhibit or prevent a disease or disorder. Gene therapy refers to a therapy performed by administering to a subject a nucleic acid that is expressed or expressible. In this embodiment of the invention, the nucleic acids produce their encoded protein, which mediates a therapeutic effect.

当該分野で利用可能な遺伝子治療のための任意の方法が、本発明に従って使用され得る。例示的な方法は、以下のとおりである。   Any method for gene therapy available in the art can be used in accordance with the present invention. An exemplary method is as follows.

遺伝子治療の方法の一般的な概説については、Goldspielら,Clinical Pharmacy 12:488−505(1993);WuおよびWu,Biotherapy 3:87−95(1991);Tolstoshev,Ann.Rev.Pharmacol.Toxicol.32:573−596(1993);Mulligan,Science 260:926−932(1993);ならびにMorganおよびAnderson,Ann.Rev.Biochem.62:191−217(1993);May,TIBTECH 11(5):155−215(1993)を参照のこと。遺伝子治療において使用される一般的に公知の組換えDNA技術は、Ausubelら(編),Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley & Sons,NY(1993);およびKriegler,Gene Transfer and Expression,A Laboratory Manual,Stockton Press,NY(1990)に記載される。   For a general review of methods of gene therapy, see Goldspiel et al., Clinical Pharmacy 12: 488-505 (1993); Wu and Wu, Biotherapy 3: 87-95 (1991); Tolstoshev, Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 32: 573-596 (1993); Mulligan, Science 260: 926-932 (1993); and Morgan and Anderson, Ann. Rev. Biochem. 62: 191-217 (1993); May, TIBTECH 11 (5): 155-215 (1993). Commonly known recombinant DNA techniques used in gene therapy are described in Ausubel et al. (Eds.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY (1993); and Kriegler, Gene TransferMand Transfer and ExplorMorL. , Stockton Press, NY (1990).

したがって、本発明では、アクチビンまたはその改変体もしくはフラグメントなどをコードする核酸分子を用いた遺伝子治療が有用であり得る。   Therefore, in the present invention, gene therapy using a nucleic acid molecule encoding activin or a variant or fragment thereof may be useful.

本明細書中で使用され、かつ、当該分野で理解されるように、用語「合成(synthesis)」または「合成する(synthesize)」とは、酵素的方法とは対照的に、純粋に化学的に生成された化学物質(例えば、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなど)をいう。従って、「全体が」(globally)合成された化学物質(例えば、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなど)は、その全体が化学的手段によって生成され、そして「部分的に」合成された化学物質(例えば、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなど)は、その得られた化学物質(例えば、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなど)の一部分のみが化学的手段によって生成された化学物質(例えば、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなど)を包含する。   As used herein and as understood in the art, the terms “synthesis” or “synthesize” are purely chemical as opposed to enzymatic methods. Refers to chemical substances (eg, polynucleotides, polypeptides, etc.) produced in Thus, “globally” synthesized chemicals (eg, polynucleotides, polypeptides, etc.) are generated entirely by chemical means, and “partially” synthesized chemicals (eg, Polynucleotide, polypeptide, etc. includes chemicals (eg, polynucleotides, polypeptides, etc.) in which only a portion of the resulting chemicals (eg, polynucleotides, polypeptides, etc.) are produced by chemical means. To do.

本明細書において使用される用語「領域」によって、生体分子の一次構造の物理的に連続した部分を意味する。タンパク質の場合、領域は、そのタンパク質のアミノ酸配列の連続した部分によって定義される。用語「ドメイン」は、本明細書中で、生体分子の既知の機能または推測されている機能に寄与する、その生体分子の構造部分をいうものとして定義される。ドメインは、領域またはその部分と同じ広がりを有し得;ドメインはまた、その領域の全てまたは一部に加えて、特定の領域と区別される生体分子の一部を組み込み得る。本発明のアクチビンのドメインの例としては、シグナルペプチド、細胞外(すなわち、N末端)ドメイン、ロイシンリッチ反復ドメインが挙げられるが、これらに限定されない。   By the term “region” as used herein is meant a physically contiguous portion of the primary structure of a biomolecule. In the case of a protein, a region is defined by a contiguous portion of the amino acid sequence of the protein. The term “domain” is defined herein to refer to the structural portion of a biomolecule that contributes to the known or suspected function of the biomolecule. A domain can have the same extent as a region or portion thereof; a domain can also incorporate a portion of a biomolecule that is distinct from a particular region in addition to all or a portion of the region. Examples of activin domains of the present invention include, but are not limited to, signal peptides, extracellular (ie, N-terminal) domains, leucine-rich repeat domains.

(再生/治療/予防のための投与および組成物)
本発明は、被験体への有効量の本発明の化合物または薬学的組成物の投与による、神経疾患、障害または異常状態、あるいは造血関連疾患、障害または異常状態の処置、阻害および予防の方法を提供する。好ましい局面において、化合物は実質的に精製されたものであり得る(例えば、その効果を制限するかまたは望ましくない副作用を生じる物質が実質的に存在しない状態が挙げられる)。
(Administration and composition for regeneration / treatment / prevention)
The present invention provides a method for the treatment, inhibition and prevention of neurological diseases, disorders or abnormal conditions, or hematopoietic related diseases, disorders or abnormal conditions by administration of an effective amount of a compound or pharmaceutical composition of the present invention to a subject. provide. In a preferred aspect, the compound can be substantially purified (eg, in a state substantially free of substances that limit its effect or cause undesirable side effects).

本明細書において「診断、予防、処置または予後上有効な量」とは、それぞれ、診断、予防、処置(または治療)または予後において、医療上有効であると認められる程度の量をいう。このような量は、当該分野において周知の技法を用いて当業者が種々のパラメータを参酌しながら決定することができる。   In the present specification, the “effective amount for diagnosis, prevention, treatment or prognosis” refers to an amount which is recognized as being medically effective in diagnosis, prevention, treatment (or treatment) or prognosis, respectively. Such amounts can be determined by one skilled in the art using techniques well known in the art, taking into account various parameters.

本発明が対象とする動物は、神経系または類似の系を有するものであれば、どの生物(例えば、動物(たとえば、脊椎動物、無脊椎動物))でもよい。好ましくは、脊椎動物(たとえば、メクラウナギ類、ヤツメウナギ類、軟骨魚類、硬骨魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳動物など)であり、より好ましくは、哺乳動物(例えば、単孔類、有袋類、貧歯類、皮翼類、翼手類、食肉類、食虫類、長鼻類、奇蹄類、偶蹄類、管歯類、有鱗類、海牛類、クジラ目、霊長類、齧歯類、ウサギ目など)であり得る。例示的な被験体としては、例えば、ウシ、ブタ、ウマ、ニワトリ、ネコ、イヌなどの動物が挙げられるがそれらに限定されない。さらに好ましくは、霊長類(たとえば、チンパンジー、ニホンザル、ヒト)由来の細胞が用いられる。最も好ましくはヒト由来の細胞が用いられる。   The animal targeted by the present invention may be any organism (eg, animal (eg, vertebrate, invertebrate)) as long as it has a nervous system or a similar system. Preferably, it is a vertebrate (for example, larvae, lampreys, cartilaginous fish, teleosts, amphibians, reptiles, birds, mammals, etc.), more preferably mammals (for example, single holes, marsupials, Rodents, crustaceans, wings, carnivores, carnivores, long noses, odd hoofs, even hoofs, rodents, scales, sea cattle, cetaceans, primates, rodents , Rabbit eyes, etc.). Exemplary subjects include, but are not limited to, animals such as cows, pigs, horses, chickens, cats, dogs and the like. More preferably, cells derived from primates (eg, chimpanzee, Japanese monkey, human) are used. Most preferably, human-derived cells are used.

本発明の核酸分子またはポリペプチドが医薬として使用される場合、そのような組成物は、薬学的に受容可能なキャリアなどをさらに含み得る。本発明の医薬に含まれる薬学的に受容可能なキャリアとしては、当該分野において公知の任意の物質が挙げられる。   When the nucleic acid molecule or polypeptide of the present invention is used as a medicament, such a composition may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier and the like. Examples of the pharmaceutically acceptable carrier contained in the medicament of the present invention include any substance known in the art.

そのような適切な処方材料または薬学的に受容可能なキャリアとしては、抗酸化剤、保存剤、着色料、風味料、および希釈剤、乳化剤、懸濁化剤、溶媒、フィラー、増量剤、緩衝剤、送達ビヒクル、希釈剤、賦形剤および/または薬学的アジュバントが挙げられるがそれらに限定されない。代表的には、本発明の医薬は、アクチビンまたはその改変体もしくはフラグメントなどのポリペプチドまたはポリヌクレオチド、またはその改変体もしくは誘導体を、1つ以上の生理的に受容可能なキャリア、賦形剤または希釈剤とともに含む組成物の形態で投与される。例えば、適切なビヒクルは、注射用水、生理的溶液、または人工脳脊髄液であり得、これらには、非経口送達のための組成物に一般的な他の物質を補充することが可能である。   Such suitable formulation materials or pharmaceutically acceptable carriers include antioxidants, preservatives, colorants, flavors, and diluents, emulsifiers, suspending agents, solvents, fillers, bulking agents, buffers. Examples include, but are not limited to, agents, delivery vehicles, diluents, excipients and / or pharmaceutical adjuvants. Typically, a medicament of the invention comprises a polypeptide or polynucleotide, such as activin or a variant or fragment thereof, or a variant or derivative thereof, one or more physiologically acceptable carriers, excipients or It is administered in the form of a composition containing with a diluent. For example, a suitable vehicle can be water for injection, physiological solution, or artificial cerebrospinal fluid, which can be supplemented with other materials common to compositions for parenteral delivery. .

本明細書で使用される受容可能なキャリア、賦形剤または安定化剤は、レシピエントに対して非毒性であり、そして好ましくは、使用される投薬量および濃度において不活性であり、例えば、リン酸塩、クエン酸塩、または他の有機酸;アスコルビン酸、α−トコフェロール;低分子量ポリペプチド;タンパク質(例えば、血清アルブミン、ゼラチンまたは免疫グロブリン);親水性ポリマー(例えば、ポリビニルピロリドン);アミノ酸(例えば、グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニンまたはリジン);モノサッカリド、ジサッカリドおよび他の炭水化物(グルコース、マンノース、またはデキストリンを含む);キレート剤(例えば、EDTA);糖アルコール(例えば、マンニトールまたはソルビトール);塩形成対イオン(例えば、ナトリウム);ならびに/あるいは非イオン性表面活性化剤(例えば、Tween、プルロニック(pluronic)またはポリエチレングリコール(PEG))などが挙げられるがそれらに限定されない。   Acceptable carriers, excipients or stabilizers used herein are non-toxic to the recipient and are preferably inert at the dosages and concentrations used, for example Phosphate, citrate, or other organic acids; ascorbic acid, α-tocopherol; low molecular weight polypeptide; protein (eg, serum albumin, gelatin or immunoglobulin); hydrophilic polymer (eg, polyvinylpyrrolidone); amino acid (Eg, glycine, glutamine, asparagine, arginine or lysine); monosaccharides, disaccharides and other carbohydrates (including glucose, mannose, or dextrin); chelating agents (eg, EDTA); sugar alcohols (eg, mannitol or sorbitol) Salt formation vs. Io (E.g., sodium); and / or non-ionic surface-active agents (e.g., Tween, Pluronic (pluronic) or polyethylene glycols (PEG)) but the like are not limited thereto.

例示の適切なキャリアとしては、中性緩衝化生理食塩水、または血清アルブミンと混合された生理食塩水が挙げられる。好ましくは、その生成物は、適切な賦形剤(例えば、スクロース)を用いて凍結乾燥剤として処方される。他の標準的なキャリア、希釈剤および賦形剤は所望に応じて含まれ得る。他の例示的な組成物は、pH7.0−8.5のTris緩衝剤またはpH4.0−5.5の酢酸緩衝剤を含み、これらは、さらに、ソルビトールまたはその適切な代替物を含み得る。   Exemplary suitable carriers include neutral buffered saline or saline mixed with serum albumin. Preferably, the product is formulated as a lyophilizer using a suitable excipient (eg, sucrose). Other standard carriers, diluents and excipients may be included as desired. Other exemplary compositions include pH 7.0-8.5 Tris buffer or pH 4.0-5.5 acetate buffer, which may further include sorbitol or a suitable substitute thereof. .

以下に本発明の医薬組成物の一般的な調製法を示す。なお、動物薬組成物、医薬部外品、水産薬組成物、食品組成物および化粧品組成物等についても公知の調製法により製造することができる。   The general preparation method of the pharmaceutical composition of this invention is shown below. In addition, veterinary drug compositions, quasi drugs, marine drug compositions, food compositions, cosmetic compositions and the like can also be produced by known preparation methods.

本発明において使用されるポリペプチド、ポリヌクレオチドなどは、薬学的に受容可能なキャリアと配合し、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、粉剤、座剤等の固形製剤、またはシロップ剤、注射剤、懸濁剤、溶液剤、スプレー剤等の液状製剤として経口または非経口的に投与することができる。薬学的に受容可能なキャリアとしては、上述のように、固形製剤における賦形剤、滑沢剤、結合剤、崩壊剤、崩壊阻害剤、吸収促進剤、吸着剤、保湿剤、溶解補助剤、安定化剤、液状製剤における溶剤、溶解補助剤、懸濁化剤、等張化剤、緩衝剤、無痛化剤等が挙げられる。また、必要に応じ、防腐剤、抗酸化剤、着色剤、甘味剤等の製剤添加物を用いることができる。また、本発明の組成物には本発明において使用されるポリヌクレオチド、ポリペプチドなど以外の物質を配合することも可能である。非経口の投与経路としては、静脈内注射、筋肉内注射、経鼻、直腸、膣および経皮等が挙げられるがそれらに限定されない。   Polypeptides, polynucleotides and the like used in the present invention are blended with a pharmaceutically acceptable carrier, solid preparations such as tablets, capsules, granules, powders, powders, suppositories, or syrups, injections , And can be administered orally or parenterally as liquid preparations such as suspensions, solutions, sprays and the like. As described above, the pharmaceutically acceptable carrier includes an excipient, a lubricant, a binder, a disintegrant, a disintegration inhibitor, an absorption enhancer, an adsorbent, a humectant, a solubilizing agent in a solid preparation, Stabilizers, solvents in liquid preparations, solubilizers, suspending agents, tonicity agents, buffers, soothing agents and the like can be mentioned. In addition, formulation additives such as preservatives, antioxidants, colorants, sweeteners and the like can be used as necessary. Moreover, it is also possible to mix | blend substances other than the polynucleotide used in this invention, a polypeptide, etc. with the composition of this invention. Parenteral routes of administration include, but are not limited to, intravenous injection, intramuscular injection, nasal, rectal, vaginal and transdermal.

固形製剤における賦形剤としては、例えば、グルコース、ラクトース、スクロース、D−マンニトール、結晶セルロース、デンプン、炭酸カルシウム、軽質無水ケイ酸、塩化ナトリウム、カオリンおよび尿素等が挙げられる。   Examples of the excipient in the solid preparation include glucose, lactose, sucrose, D-mannitol, crystalline cellulose, starch, calcium carbonate, light anhydrous silicic acid, sodium chloride, kaolin and urea.

固形製剤における滑沢剤としては、例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ホウ酸末、コロイド状ケイ酸、タルクおよびポリエチレングリコール等が挙げられるがそれらに限定されない。   Examples of the lubricant in the solid preparation include, but are not limited to, magnesium stearate, calcium stearate, boric acid powder, colloidal silicic acid, talc, and polyethylene glycol.

固形製剤における結合剤としては、例えば、水、エタノール、プロパノール、白糖、D−マンニトール、結晶セルロース、デキストリン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、デンプン溶液、ゼラチン溶液、ポリビニルピロリドン、リン酸カルシウム、リン酸カリウム、およびシェラック等が挙げられる。   Examples of the binder in the solid preparation include water, ethanol, propanol, sucrose, D-mannitol, crystalline cellulose, dextrin, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, starch solution, gelatin solution, polyvinylpyrrolidone, calcium phosphate , Potassium phosphate, shellac and the like.

固形製剤における崩壊剤としては、例えば、デンプン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースカルシウム、カンテン末、ラミナラン末、クロスカルメロースナトリウム、カルボキシメチルスターチナトリウム、アルギン酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ラウリル硫酸ナトリウム、デンプン、ステアリン酸モノグリセリド、ラクトースおよび繊維素グリコール酸カルシウム等が挙げられるがそれらに限定されない。   Examples of disintegrants in solid preparations include starch, carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose calcium, agar powder, laminaran powder, croscarmellose sodium, sodium carboxymethyl starch, sodium alginate, sodium hydrogen carbonate, calcium carbonate, polyoxyethylene sorbitan fatty acid Examples include, but are not limited to, esters, sodium lauryl sulfate, starch, stearic acid monoglyceride, lactose, and calcium calcium glycolate.

固形製剤における崩壊阻害剤の好適な例としては、水素添加油、白糖、ステアリン、カカオ脂および硬化油等が挙げられるがそれらに限定されない。   Preferable examples of the disintegration inhibitor in the solid preparation include, but are not limited to, hydrogenated oil, sucrose, stearin, cocoa butter and hydrogenated oil.

固形製剤における吸収促進剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩基類およびラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられるがそれらに限定されない。   Examples of the absorption enhancer in the solid preparation include, but are not limited to, quaternary ammonium bases and sodium lauryl sulfate.

固形製剤における吸着剤としては、例えば、デンプン、ラクトース、カオリン、ベントナイトおよびコロイド状ケイ酸等が挙げられるがそれらに限定されない。   Examples of the adsorbent in the solid preparation include, but are not limited to, starch, lactose, kaolin, bentonite and colloidal silicic acid.

固形製剤における保湿剤としては、例えば、グリセリン、デンプン等が挙げられるがそれらに限定されない。   Examples of the humectant in the solid preparation include, but are not limited to, glycerin and starch.

固形製剤における溶解補助剤としては、例えば、アルギニン、グルタミン酸、アスパラギン酸等が挙げられるがそれらに限定されない。   Examples of the solubilizer in the solid preparation include, but are not limited to, arginine, glutamic acid, aspartic acid and the like.

固形製剤における安定化剤としては、例えば、ヒト血清アルブミン、ラクトース等が挙げられるがそれらに限定されない。   Examples of the stabilizer in the solid preparation include, but are not limited to, human serum albumin and lactose.

固形製剤として錠剤、丸剤等を調製する際には、必要により胃溶性または腸溶性物質(白糖、ゼラチン、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート等)のフィルムで被覆していてもよい。錠剤には、必要に応じ通常の剤皮を施した錠剤、例えば、糖衣錠、ゼラチン被包錠、腸溶被錠、フィルムコーテイング錠あるいは二重錠、多層錠が含まれる。カプセル剤にはハードカプセルおよびソフトカプセルが含まれる。座剤の形態に成形する際には、上記に列挙した添加物以外に、例えば、高級アルコール、高級アルコールのエステル類、半合成グリセライド等を添加することができるがそれらに限定されない。   When preparing tablets, pills and the like as solid preparations, they may be coated with a film of a gastric or enteric substance (sucrose, gelatin, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose phthalate, etc.) as necessary. Tablets include tablets with ordinary coatings as necessary, such as sugar-coated tablets, gelatin-encapsulated tablets, enteric-coated tablets, film-coated tablets or double tablets, and multilayer tablets. Capsules include hard capsules and soft capsules. When forming into the form of a suppository, for example, higher alcohols, higher alcohol esters, semi-synthetic glycerides and the like can be added in addition to the additives listed above, but are not limited thereto.

液状製剤における溶剤の好適な例としては、注射用水、アルコール、プロピレングリコール、マクロゴール、ゴマ油およびトウモロコシ油等が挙げられる。   Preferable examples of the solvent in the liquid preparation include water for injection, alcohol, propylene glycol, macrogol, sesame oil and corn oil.

液状製剤における溶解補助剤の好適な例としては、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、D−マンニトール、安息香酸ベンジル、エタノール、トリスアミノメタン、コレステロール、トリエタノールアミン、炭酸ナトリウムおよびクエン酸ナトリウム等が挙げられるがそれらに限定されない。   Preferable examples of the solubilizer in the liquid preparation include polyethylene glycol, propylene glycol, D-mannitol, benzyl benzoate, ethanol, trisaminomethane, cholesterol, triethanolamine, sodium carbonate and sodium citrate. It is not limited to them.

液状製剤における懸濁化剤の好適な例としては、ステアリルトリエタノールアミン、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリルアミノプロピオン酸、レシチン、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、モノステアリン酸グリセリン等の界面活性剤、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の親水性高分子等が挙げられるがそれらに限定されない。   Suitable examples of the suspending agent in the liquid preparation include surfactants such as stearyltriethanolamine, sodium lauryl sulfate, laurylaminopropionic acid, lecithin, benzalkonium chloride, benzethonium chloride, glyceryl monostearate, Examples include, but are not limited to, hydrophilic polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, sodium carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose.

液状製剤における等張化剤の好適な例としては、塩化ナトリウム、グリセリン、D−マンニトール等が挙げられるがそれらに限定されない。   Preferable examples of the isotonic agent in the liquid preparation include, but are not limited to, sodium chloride, glycerin, D-mannitol and the like.

液状製剤における緩衝剤の好適な例としては、リン酸塩、酢酸塩、炭酸塩およびクエン酸塩等の緩衝液等が挙げられるがそれらに限定されない。   Preferable examples of the buffer in the liquid preparation include, but are not limited to, buffers such as phosphate, acetate, carbonate and citrate.

液状製剤における無痛化剤の好適な例としては、ベンジルアルコール、塩化ベンザルコニウムおよび塩酸プロカイン等が挙げられるがそれらに限定されない。   Preferable examples of the soothing agent in the liquid preparation include, but are not limited to, benzyl alcohol, benzalkonium chloride, procaine hydrochloride and the like.

液状製剤における防腐剤の好適な例としては、パラオキシ安息香酸エステル類、クロロブタノール、ベンジルアルコール、2−フェニルエチルアルコール、デヒドロ酢酸、ソルビン酸等が挙げられるがそれらに限定されない。   Preferable examples of the preservative in the liquid preparation include, but are not limited to, paraoxybenzoic acid esters, chlorobutanol, benzyl alcohol, 2-phenylethyl alcohol, dehydroacetic acid, sorbic acid and the like.

液状製剤における抗酸化剤の好適な例としては、亜硫酸塩、アスコルビン酸、α−トコフェロールおよびシステイン等が挙げられるがそれらに限定されない。   Preferable examples of the antioxidant in the liquid preparation include, but are not limited to, sulfite, ascorbic acid, α-tocopherol and cysteine.

注射剤として調製する際には、液剤および懸濁剤は殺菌され、かつ血液と等張であることが好ましい。通常、これらは、バクテリア保留フィルター等を用いるろ過、殺菌剤の配合または照射によって無菌化する。さらにこれらの処理後、凍結乾燥等の方法により固形物とし、使用直前に無菌水または無菌の注射用希釈剤(塩酸リドカイン水溶液、生理食塩水、ブドウ糖水溶液、エタノールまたはこれらの混合溶液等)を添加してもよい。   When preparing as an injection, it is preferable that the solution and suspension are sterilized and isotonic with blood. Usually, these are sterilized by filtration using a bacteria retention filter or the like, blending with a bactericidal agent, or irradiation. Furthermore, after these treatments, solidify by freeze-drying or other methods, and add sterile water or sterile diluent for injection (lidocaine hydrochloride aqueous solution, physiological saline, aqueous glucose solution, ethanol, or a mixed solution thereof) just before use. May be.

さらに、必要ならば、医薬組成物は、着色料、保存剤、香料、矯味矯臭剤、甘味料等、ならびに他の薬剤を含んでいてもよい。   Furthermore, if necessary, the pharmaceutical composition may contain coloring agents, preservatives, flavors, flavoring agents, sweeteners, and the like, as well as other agents.

本発明の医薬は、経口的または非経口的に投与され得る。あるいは、本発明の医薬は、静脈内または皮下で投与され得る。全身投与されるとき、本発明において使用される医薬は、発熱物質を含まない、薬学的に受容可能な水溶液の形態であり得る。そのような薬学的に受容可能な組成物の調製は、pH、等張性、安定性などを考慮することにより、当業者は、容易に行うことができる。本明細書において、投与方法は、経口投与、非経口投与(例えば、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、皮内投与、粘膜投与、直腸内投与、膣内投与、患部への局所投与、皮膚投与など)であり得る。そのような投与のための処方物は、任意の製剤形態で提供され得る。そのような製剤形態としては、例えば、液剤、注射剤、徐放剤が挙げられる。   The medicament of the present invention can be administered orally or parenterally. Alternatively, the medicament of the present invention can be administered intravenously or subcutaneously. When administered systemically, the medicament used in the present invention may be in the form of a pharmaceutically acceptable aqueous solution free of pyrogens. Such a pharmaceutically acceptable composition can be easily prepared by those skilled in the art by considering pH, isotonicity, stability and the like. In this specification, the administration method includes oral administration, parenteral administration (for example, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, mucosal administration, intrarectal administration, intravaginal administration, local administration to the affected area, Skin administration, etc.). Formulations for such administration can be provided in any dosage form. Examples of such a pharmaceutical form include a liquid, an injection, and a sustained release agent.

本発明の医薬は、必要に応じて生理学的に受容可能なキャリア、賦型剤または安定化剤(日本薬局方第14版、その補遺またはその最新版、Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th Edition,A.R.Gennaro,ed.,Mack Publishing Company,1990などを参照)と、所望の程度の純度を有する糖鎖組成物とを混合することによって、凍結乾燥されたケーキまたは水溶液の形態で調製され保存され得る。   The medicament of the present invention may contain a physiologically acceptable carrier, excipient or stabilizer as necessary (Japanese Pharmacopoeia 14th edition, its supplement or its latest edition, Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Edition, A R. Gennaro, ed., Mack Publishing Company, 1990, etc.) and a sugar chain composition having a desired degree of purity, and prepared and stored in the form of a lyophilized cake or aqueous solution. Can be done.

様々な送達系が公知であり、そして本発明の化合物を投与するために用いられ得る(例えば、リポソーム、微粒子、マイクロカプセルなど)。導入方法としては、皮内、筋内、腹腔内、静脈内、皮下、鼻腔内、硬膜外、および経口経路が挙げられるがそれらに限定されない。化合物または組成物は、任意の好都合な経路により(例えば、注入またはボーラス注射により、上皮または粘膜内層(例えば、口腔粘膜、直腸粘膜および腸粘膜など)を通しての吸収により)投与され得、そして他の生物学的に活性な薬剤と一緒に投与され得る。投与は、全身的または局所的であり得る。さらに、本発明の薬学的化合物または組成物を、任意の適切な経路(脳室内注射および髄腔内注射を包含し;脳室内注射は、例えば、Ommayaリザーバのようなリザーバに取り付けられた脳室内カテーテルにより容易にされ得る)により中枢神経系に導入することが望まれ得る。例えば、吸入器または噴霧器の使用、およびエアロゾル化剤を用いた処方により、肺投与もまた使用され得る。   Various delivery systems are known and can be used to administer the compounds of the invention (eg, liposomes, microparticles, microcapsules, etc.). Introduction methods include, but are not limited to, intradermal, intramuscular, intraperitoneal, intravenous, subcutaneous, intranasal, epidural, and oral routes. The compound or composition can be administered by any convenient route (eg, by infusion or bolus injection, by absorption through the epithelium or mucosal lining (eg, oral mucosa, rectal mucosa, intestinal mucosa, etc.), and others. It can be administered with a biologically active agent. Administration can be systemic or local. In addition, the pharmaceutical compounds or compositions of the invention may include any suitable route (including intraventricular and intrathecal injection; intraventricular injection, for example, intraventricularly attached to a reservoir, such as an Ommaya reservoir. It may be desirable to introduce into the central nervous system by a catheter). Pulmonary administration can also be used, for example, by use of an inhaler or nebulizer, and formulation with an aerosolizing agent.

特定の実施形態において、本発明のポリペプチド、ポリヌクレオチドまたは組成物を、処置の必要な領域(例えば、中枢神経、脳など)に局所的に投与することが望まれ得る;これは、制限する目的ではないが、例えば、手術中の局部注入、局所適用(例えば、手術後の創傷包帯との組み合わせて)により、注射により、カテーテルにより、坐剤により、またはインプラント(このインプラントは、シアラスティック(sialastic)膜のような膜または繊維を含む、多孔性、非多孔性、または膠様材料である)により達成され得る。好ましくは、抗体を含む本発明のタンパク質を投与する際、タンパク質が吸収されない材料を使用するために注意が払われなければならない。   In certain embodiments, it may be desirable to administer the polypeptide, polynucleotide or composition of the invention locally to the area in need of treatment (eg, central nervous system, brain, etc.); this limits Although not intended, for example, local injection during surgery, topical application (eg in combination with a post-surgical wound dressing), by injection, by catheter, by suppository, or an implant (the implant is shearable ( a porous, non-porous, or glue-like material), including membranes or fibers such as (sialastic) membranes. Preferably, when administering a protein of the invention, including antibodies, care must be taken to use materials that do not absorb the protein.

別の実施形態において、化合物または組成物は、小胞、特に、リポソーム中に封入された状態で送達され得る(Langer,Science 249:1527−1533(1990);Treatら,Liposomes in the Therapy of Infectious Disease and Cancer,Lopez−BeresteinおよびFidler(編),Liss,New York,353〜365頁(1989);Lopez−Berestein,同書317〜327頁を参照のこと;広く同書を参照のこと)。   In another embodiment, the compound or composition can be delivered encapsulated in vesicles, particularly liposomes (Langer, Science 249: 1527-1533 (1990); Treat et al., Liposomes in the Therapy of Infectious). Disesease and Cancer, Lopez-Berstein and Fidler (eds.), Liss, New York, pages 353-365 (1989); see Lopez-Berstein, pages 317-327; see broadly the same book).

さらに別の実施形態において、化合物または組成物は、制御された徐放系中で送達され得る。1つの実施形態において、ポンプが用いられ得る(Langer(前出);Sefton,CRC Crit.Ref.Biomed.Eng.14:201(1987);Buchwaldら,Surgery 88:507(1980);Saudekら,N.Engl.J.Med.321:574(1989)を参照のこと)。別の実施形態において、高分子材料が用いられ得る(Medical Applications of Controlled Release,LangerおよびWise(編),CRC Pres.,Boca Raton,Florida(1974);Controlled Drug Bioavailability,Drug Product Design and Performance,SmolenおよびBall(編),Wiley,New York(1984);RangerおよびPeppas,J.、Macromol.Sci.Rev.Macromol.Chem.23:61(1983)を参照のこと;Levyら,Science 228:190(1985);Duringら,Ann.Neurol.25:351(1989);Howardら,J.Neurosurg.71:105(1989)もまた参照のこと)。   In yet another embodiment, the compound or composition can be delivered in a controlled sustained release system. In one embodiment, a pump can be used (Langer (supra); Sefton, CRC Crit. Ref. Biomed. Eng. 14: 201 (1987); Buchwald et al., Surgery 88: 507 (1980); Saudek et al., N. Engl. J. Med. 321: 574 (1989)). In another embodiment, polymeric materials can be used (Medical Applications of Controlled Release, Langer and Wise (ed.), CRC Pres., Boca Raton, Florida (1974); Controlled DrugDrivable Drug Bioavailability. And Ball (eds.), Wiley, New York (1984); see Ranger and Peppas, J., Macromol. Sci. Rev. Macromol. Chem. 23:61 (1983); Levy et al., Science 228: 190 1985); During et al., Ann. l.25: 351 (1989); see also Howard et al., J. Neurosurg. 71: 105 (1989)).

さらに別の実施形態において、制御された徐放系は、治療標的、即ち、脳の近くに置かれ得、従って、全身用量の一部のみを必要とする(例えば、Goodson,Medical Applications of Controlled Release,(前出),第2巻,115〜138頁(1984)を参照のこと)。   In yet another embodiment, the controlled sustained release system can be placed near the therapeutic target, i.e., the brain, and therefore requires only a portion of the systemic dose (e.g., Goodson, Medical Applications of Controlled Release). , (Supra), Vol. 2, pages 115-138 (1984)).

他の制御された徐放系は、Langerによる総説において議論される(Science 249:1527−1533(1990))。   Other controlled controlled release systems are discussed in the review by Langer (Science 249: 1527-1533 (1990)).

本発明の処置方法において使用される組成物の量は、使用目的、対象疾患(種類、重篤度など)、患者の年齢、体重、性別、既往歴、細胞の形態または種類などを考慮して、当業者が容易に決定することができる。本発明の処置方法を被験体(または患者)に対して施す頻度もまた、使用目的、対象疾患(種類、重篤度など)、患者の年齢、体重、性別、既往歴、および治療経過などを考慮して、当業者が容易に決定することができる。頻度としては、例えば、毎日〜数ヶ月に1回(例えば、1週間に1回〜1ヶ月に1回)の投与が挙げられる。1週間〜1ヶ月に1回の投与を、経過を見ながら施すことが好ましい。   The amount of the composition used in the treatment method of the present invention takes into consideration the purpose of use, the target disease (type, severity, etc.), the patient's age, weight, sex, medical history, cell morphology or type, etc. Can be easily determined by those skilled in the art. The frequency with which the treatment method of the present invention is applied to the subject (or patient) also depends on the purpose of use, target disease (type, severity, etc.), patient age, weight, sex, medical history, treatment course, etc. In view of this, it can be easily determined by those skilled in the art. Examples of the frequency include administration every day to once every several months (for example, once a week to once a month). It is preferable to administer once a week to once a month while observing the course.

本発明のポリペプチド、ポリヌクレオチドなどの投与量は、被験体の年齢、体重、症状または投与方法などにより異なり、特に限定されないが、通常成人1日あたり、経口投与の場合、0.01mg〜10gであり、好ましくは、0.1mg〜1g、1mg〜100mg、0.1mg〜10mgなどであり得る。非経口投与の場合、0.01mg〜1gであり、好ましくは、0.01mg〜100mg、0.1mg〜100mg、1mg〜100mg、0.1mg〜10mgなどであり得る。   The dose of the polypeptide, polynucleotide and the like of the present invention varies depending on the age, weight, symptom or administration method of the subject, and is not particularly limited, but is usually 0.01 mg to 10 g in the case of oral administration per day for an adult. Preferably, it may be 0.1 mg to 1 g, 1 mg to 100 mg, 0.1 mg to 10 mg, and the like. In the case of parenteral administration, it is 0.01 mg to 1 g, preferably 0.01 mg to 100 mg, 0.1 mg to 100 mg, 1 mg to 100 mg, 0.1 mg to 10 mg, and the like.

本明細書中、「投与する」とは、本発明のポリペプチド、ポリヌクレオチド、因子などまたはそれを含む医薬組成物を、単独で、または他の治療剤と組み合わせて、生物の細胞または組織に取り込むことを意味する。組み合わせは、例えば、混合物として同時に、別々であるが同時にもしくは並行して;または逐次的にかのいずれかで投与され得る。これは、組み合わされた薬剤が、治療混合物としてともに投与される提示を含み、そして組み合わせた薬剤が、別々であるが同時に(例えば、同じ個体へ別々の静脈ラインを通じての場合)投与される手順もまた含む。「組み合わせ」投与は、第1に与えられ、続いて第2に与えられる化合物または薬剤のうちの1つを別々に投与することをさらに含む。   As used herein, “administering” refers to a polypeptide, polynucleotide, factor or the like of the present invention or a pharmaceutical composition containing the same, alone or in combination with other therapeutic agents, to cells or tissues of an organism. It means capturing. The combinations can be administered, for example, either as a mixture simultaneously, separately but simultaneously or in parallel; or sequentially. This also includes a procedure in which the combined drugs are administered together as a therapeutic mixture, and the combined drugs are administered separately but simultaneously (eg, through separate intravenous lines to the same individual). Also includes. “Combination” administration further includes the separate administration of one of the compounds or agents given first, followed by the second.

異常な状態はまた、生物へのシグナル伝達経路に異常を有する細胞の群に化合物(本発明によって同定される薬剤など)を投与することによって予防または処置され得る。次いで、化合物を投与することの生物機能に対する効果が、モニターされ得る。この生物は、好ましくは、マウス、ラット、ウサギ、モルモット、ヤギまたはサル(monkeyまたはape)などの実験動物、および最も好ましくは、ヒトである。   An abnormal condition can also be prevented or treated by administering a compound (such as an agent identified by the present invention) to a group of cells having an abnormality in a signal transduction pathway to an organism. The effect of administering the compound on the biological function can then be monitored. This organism is preferably a laboratory animal such as a mouse, rat, rabbit, guinea pig, goat or monkey (monkey or ape), and most preferably a human.

本明細書において「指示書」は、本発明の医薬などを投与する方法または診断する方法などを医師、患者など投与を行う人、診断する人(患者本人であり得る)に対して記載したものである。この指示書は、本発明の診断薬、医薬などを投与する手順を指示する文言が記載されている。この指示書は、本発明が実施される国の監督官庁(例えば、日本であれば厚生労働省、米国であれば食品医薬品局(FDA)など)が規定した様式に従って作成され、その監督官庁により承認を受けた旨が明記される。指示書は、いわゆる添付文書(package insert)であり、通常は紙媒体で提供されるが、それに限定されず、例えば、電子媒体(例えば、インターネットで提供されるホームページ(ウェブサイト)、電子メール)のような形態でも提供され得る。   In the present specification, the “instruction” describes a method for administering or diagnosing the pharmaceutical of the present invention to a doctor, a patient or other person who performs administration, or a person to be diagnosed (which may be the patient). It is. This instruction describes a word for instructing a procedure for administering the diagnostic agent or medicine of the present invention. This instruction is prepared in accordance with the format prescribed by the national supervisory authority (for example, the Ministry of Health, Labor and Welfare in Japan and the Food and Drug Administration (FDA) in the United States, etc. in the United States) where the present invention is implemented, and is approved by the supervisory authority. It is clearly stated that it has been received. The instruction sheet is a so-called package insert, and is usually provided as a paper medium, but is not limited thereto. For example, an electronic medium (for example, a home page (web site) or e-mail provided on the Internet) It can also be provided in such a form.

本発明の方法による治療の終了の判断は、商業的に利用できるアッセイもしくは機器使用による標準的な臨床検査室の結果またはアクチビンなどに関連する疾患(例えば、血液系疾患)に特徴的な臨床症状の消滅によって支持され得る。治療は、アクチビンなどに関連する疾患(例えば、血液系疾患)の再発により再開することができる。   Determination of the end of treatment according to the method of the present invention is based on clinical symptoms characteristic of diseases (eg, hematological disorders) associated with standard clinical laboratory results or activins such as commercially available assays or instrumentation. Can be supported by the disappearance of Treatment can be resumed by the recurrence of a disease (eg, a blood system disease) associated with activin.

本発明はまた、本発明の医薬組成物の1つ以上の成分を満たした1つ以上の容器を備える医薬品パックまたはキットを提供する。医薬品または生物学的製品の製造、使用または販売を規制する政府機関が定めた形式の通知が、このような容器に任意に付属し得、この通知は、ヒトへの投与に対する製造、使用または販売に関する政府機関による承認を表す。   The present invention also provides a pharmaceutical pack or kit comprising one or more containers filled with one or more ingredients of the pharmaceutical composition of the present invention. A notice of the form prescribed by a government agency that regulates the manufacture, use or sale of a pharmaceutical or biological product may optionally be attached to such containers, which may be made, used or sold for administration to humans. Represents approval by government agencies.

血漿、腫瘍および主要器官中での薬物および代謝産物の血漿半減期および体内分布はまた、障害を阻害するのに最も適切な薬物の選択を容易にするように決定され得る。このような測定が行われ得る。例えば、HPLC分析は、薬物で処置された動物の血漿において行われ得、放射線標識された化合物の位置が、X線、CATスキャンおよびMRIのような検出方法を用いて決定され得る。スクリーニングアッセイにおいて強力な阻害活性を示すが、薬物動態学的特徴が不十分な化合物は、化学構造の変更および再試験によって最適化され得る。この点について、良好な薬物動態学的特徴を示す化合物が、モデルとして使用され得る。   Plasma half-life and biodistribution of drugs and metabolites in plasma, tumors and major organs can also be determined to facilitate selection of the most appropriate drug to inhibit the disorder. Such a measurement can be performed. For example, HPLC analysis can be performed on the plasma of a drug-treated animal, and the location of the radiolabeled compound can be determined using detection methods such as X-ray, CAT scan and MRI. Compounds that exhibit potent inhibitory activity in screening assays but lack pharmacokinetic characteristics can be optimized by chemical structure alteration and retesting. In this regard, compounds that exhibit good pharmacokinetic characteristics can be used as models.

毒性研究はまた、本発明の組成物を試験することによって行われ得る。例えば、毒性研究は、以下のような適切な動物モデルにおいて行われ得る:(1)化合物がマウスに投与される(未処置のコントロールマウスもまた、使用されるべきである);(2)各々の処置群中の1匹のマウスから尾静脈を介して血液サンプルを周期的に得る;そして(3)上記サンプルを、赤血球および白血球の数、組成物ならびにリンパ球と多形核細胞との割合について分析する。各々の投薬レジメンについての結果とコントロールとの比較は、毒性が存在するか否かを示す。   Toxicity studies can also be performed by testing the compositions of the present invention. For example, toxicity studies can be performed in appropriate animal models such as: (1) a compound is administered to mice (untreated control mice should also be used); (2) each Blood samples are periodically obtained from one mouse in the treatment group via the tail vein; and (3) the sample is obtained from the number of red blood cells and white blood cells, the composition and the ratio of lymphocytes to polymorphonuclear cells Analyze about. Comparison of the results for each dosing regimen with controls shows whether there is toxicity.

各々の毒性研究の終了の際に、動物を屠殺することによって、さらなる研究を行い得る(好ましくは、American Veterinary Medical Association guidelines Report of the American Veterinary Medical Assoc.Panel on Euthanasia,(1993)J.Am.Vet.Med.Assoc.202:229〜249に従う)。次いで、各処置群からの代表的な動物が、転移、異常な病気または毒性の直接的な証拠のために全体的な検屍によって試験され得る。組織における全体の異常が記載され、組織が組織学的に試験される。体重の減少または血液成分の減少を引き起こす化合物は、主要な器官に対する有害作用を有する化合物と同様に好ましくない。一般的に、有害作用が大きいほど、その化合物は好ましくない。   Further studies can be performed by sacrificing the animals at the end of each toxicology study (preferably, the American Veterinary Medical Guidelines Report of the American Veterinary Medical Asc. E. A. 93). Vet.Med.Assoc.202: 229-249). A representative animal from each treatment group can then be tested by global examination for direct evidence of metastasis, abnormal illness or toxicity. Overall abnormalities in the tissue are described and the tissue is examined histologically. Compounds that cause weight loss or blood component loss are not preferred, as are compounds that have adverse effects on major organs. In general, the greater the adverse effect, the less preferred the compound.

(発明を実施するための最良の形態)
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。
(Best Mode for Carrying Out the Invention)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The embodiments provided below are provided for a better understanding of the present invention, and it is understood that the scope of the present invention should not be limited to the following description. Therefore, it is obvious that those skilled in the art can make appropriate modifications within the scope of the present invention with reference to the description in the present specification.

1つの局面において、本発明は、未分化細胞からすい臓を生産する方法を提供する。この方法は、以下の工程:A)未分化細胞を、白血病阻害因子(LIF)を含む培地中で培養してコロニー形成を行い、凝集塊(代表的には、胚様体様凝集塊(embryoid body−like sphere))を形成させる前培養工程;およびB)LIF非存在下で該未分化細胞にアクチビンとレチノイン酸とに曝す曝露工程を包含する。本発明の方法において用いられる未分化細胞は、分化し得る能力が残存している限りどのような細胞であっても用いることができる。   In one aspect, the present invention provides a method for producing pancreas from undifferentiated cells. This method includes the following steps: A) Undifferentiated cells are cultured in a medium containing leukemia inhibitory factor (LIF) to form colonies, and aggregates (typically embryoid body-like aggregates (embryoids) body-like spheres)); and B) exposing the undifferentiated cells to activin and retinoic acid in the absence of LIF. As the undifferentiated cell used in the method of the present invention, any cell can be used as long as the ability to differentiate remains.

本発明の方法において、コロニー形成は、未分化細胞をLIFの存在下で培養することによって達成させることができる。コロニー形成は、肉眼で確認することができ、その培養期間は、当業者が適宜設定することができる。   In the method of the present invention, colony formation can be achieved by culturing undifferentiated cells in the presence of LIF. Colony formation can be confirmed with the naked eye, and the culture period can be appropriately set by those skilled in the art.

本発明の方法において、未分化細胞は、任意の培養方法で培養することができるが、好ましくは、フィーダー細胞上にて培養されることが有利である。   In the method of the present invention, the undifferentiated cells can be cultured by any culture method, but it is advantageous that they are preferably cultured on feeder cells.

本発明の方法において、前培養工程は、任意の期間にて行うことができるが、好ましくは、1〜10日程度、通常1〜4日間、代表的には約2日間または約4日間行うことが有利である。ただし、1日未満であっても、10日以上であっても、分化に適している限り、問題ないと考えられる。   In the method of the present invention, the pre-culture step can be performed for any period, but preferably about 1 to 10 days, usually 1 to 4 days, typically about 2 days or about 4 days. Is advantageous. However, even if it is less than 1 day or 10 days or more, it is considered that there is no problem as long as it is suitable for differentiation.

本発明において用いられる未分化細胞はすい臓に分化し得る細胞であればどのような細胞でも良い。従来哺乳動物の細胞から機能的なすい臓に分化させた例はなく、従って、本発明は、哺乳動物の細胞を機能的なすい臓にさせたという点において顕著性が認められるべきである。   The undifferentiated cells used in the present invention may be any cells as long as they can differentiate into pancreas. There has been no example in which mammalian cells have been differentiated into functional pancreas so far, and therefore, the present invention should be recognized in that the mammalian cells have become functional pancreas.

本発明において用いられる培地は、血清を含んでいることが有利である。もっとも、含まれる血清は、細胞の維持・増殖に一般的に用いられている任意の物を利用することができ、例えば、ウシ血清、ウシ胎仔血清、ウマ血清、ヒト血清などを上げることができるがそれらに限定されない。使用される培地もまた、どのような培地であってもよいが、代表的には、ノックアウト血清置換(KSR)培地が用いられる。   The medium used in the present invention advantageously contains serum. However, any serum generally used for cell maintenance / proliferation can be used as the serum contained, such as bovine serum, fetal bovine serum, horse serum, human serum, etc. Is not limited to them. The medium used may also be any medium, but typically a knockout serum replacement (KSR) medium is used.

本発明の方法における曝露工程は、どのような培養条件で行われても良いが、好ましくは浮遊培養の条件で行うことが有利である。浮遊培養をするにおいて、血液細胞および種々の腹水癌細胞のように生体内でも浮遊状態で増殖する細胞は、振盪および回転を与えなくても浮遊培養できるが、多くの場合撹拌子を回転させたり(撹拌培養)、培養瓶ごと振盪したり(振盪培養),あるいは培養器を旋回させたり(旋回培養)する必要がある。浮遊培養としては、例えば、低接着性コーティング培養容器による浮遊培養、スピンナーフラスコ(酸素ガスの有無)による浮遊培養などを挙げることができる。   The exposure step in the method of the present invention may be performed under any culture condition, but it is advantageous to perform it under the condition of suspension culture. In suspension culture, cells that proliferate in a floating state in vivo, such as blood cells and various ascites tumor cells, can be suspended in suspension without being shaken or rotated. (Stirring culture), shaking the whole culture bottle (shaking culture), or rotating the incubator (rotating culture) is required. Examples of the suspension culture include suspension culture using a low adhesion coating culture vessel, suspension culture using a spinner flask (with or without oxygen gas), and the like.

好ましい実施形態では、浮遊培養は、低接着性コーティング培養容器(例えば、Nuncから入手可能)上で行われることが好ましい。理論の束縛されることを希望しないが、このような低接着性コーティング培養容器を用いた場合、分化が効率よく行われるようであるからである。   In a preferred embodiment, the suspension culture is preferably performed on a low adhesion coated culture vessel (eg, available from Nunc). Although not wishing to be bound by theory, it is because differentiation seems to be performed efficiently when such a low adhesion coating culture vessel is used.

本発明の方法において使用される未分化細胞は、どのような未分化細胞でもよいが、好ましくは幹細胞であり、より好ましくは胚性幹細胞である。胚性幹細胞を使用する場合は、好ましくは、フィーダー細胞と共に培養されることが好ましく、この場合フィーダー細胞としては、例えば、マウス胎仔線維芽細胞を用いることが好ましい。   The undifferentiated cell used in the method of the present invention may be any undifferentiated cell, but is preferably a stem cell, more preferably an embryonic stem cell. When embryonic stem cells are used, it is preferably cultured with feeder cells. In this case, for example, mouse embryo fibroblasts are preferably used as the feeder cells.

本発明の方法において用いられるアクチビンは、50ng/ml未満の濃度で使用され得る。例えば、1ng/ml〜50ng/ml未満、1ng/ml〜25ng/ml、10ng/ml〜25ng/mlなどの濃度で用いることができる。アクチビンは10ng/mlで用いられるときと、25ng/mlの濃度で用いられるときとでレチノイン酸の必要量などが変動することから、目的に応じていずれをも用いることができることに留意すべきである。   The activin used in the method of the present invention may be used at a concentration of less than 50 ng / ml. For example, it can be used at a concentration of 1 ng / ml to less than 50 ng / ml, 1 ng / ml to 25 ng / ml, 10 ng / ml to 25 ng / ml, and the like. It should be noted that activin can be used depending on the purpose because the required amount of retinoic acid varies depending on whether it is used at 10 ng / ml or 25 ng / ml. is there.

本発明の方法において用いられるレチノイン酸は、0.01μMより多く1μM未満で用いられ得、そして通常、0.01μMより多く0.1μM以下であり得、0.1μM以上1μM未満であり得る。   The retinoic acid used in the method of the present invention may be used at more than 0.01 μM and less than 1 μM, and usually more than 0.01 μM and 0.1 μM or less, and may be 0.1 μM or more and less than 1 μM.

本発明の方法は、さらに、C)分化させた凝集塊を、コーティングされた培養容器上の培地中で培養する分化工程を包含してもよい。このような工程を用いることによって、分化の状態を改善することができる。本発明において用いる場合は、コーティングは、どのようなコーティングでもよいが、好ましくはゼラチンコーティングであり得る。   The method of the present invention may further include C) a differentiation step of culturing the differentiated aggregate in a medium on a coated culture vessel. By using such a process, the state of differentiation can be improved. When used in the present invention, the coating can be any coating, but can preferably be a gelatin coating.

使用される培地はどのようなものでも良いが、好ましくは、分化工程において用いられる培地は、KSR培地である。分化工程は、機能的すい臓が生産されるに十分な期間であり得、通常7〜21日間であり、好ましくは、10〜14日間であり得るが、これに限定されない。   Any medium may be used, but preferably, the medium used in the differentiation step is a KSR medium. The differentiation step can be a period sufficient to produce a functional pancreas, usually 7 to 21 days, and preferably 10 to 14 days, but is not limited thereto.

1つの実施形態では、本発明の方法における分化工程は、最初にアクチビンとレチノイン酸とを含む培地中で培養し、その後、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で培養する工程を包含する。このような方法が、分化を促進させることが示されたからである。   In one embodiment, the differentiation step in the method of the present invention comprises first culturing in a medium containing activin and retinoic acid and then culturing in a medium not containing activin and retinoic acid. This is because such a method has been shown to promote differentiation.

1つの好ましい実施形態では、上記分化工程は、最初にアクチビンとレチノイン酸とを含む培地中で約1〜4日間培養し、その後、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で1週間〜3週間培養する工程を包含する。   In one preferred embodiment, the differentiation step is initially cultured in a medium containing activin and retinoic acid for about 1 to 4 days, and then in a medium not containing activin and retinoic acid for 1 to 3 weeks. Including the step of culturing.

1つの好ましい実施形態では、上記分化工程は、最初にアクチビンとレチノイン酸とを含む培地中で約2日間培養し、その後、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で約10日間〜約2週間培養する工程を包含する。   In one preferred embodiment, the differentiation step is first cultured in a medium containing activin and retinoic acid for about 2 days, and then in a medium free of activin and retinoic acid for about 10 days to about 2 weeks. Including the step of culturing.

本発明によって得られる記機能的すい臓は、インスリン産生能、グルコース応答性、グルカゴン産生能、アミラーゼ等産生能および機能的導管構造からなる群より選択される少なくとも1つの特徴を有する。このような機能的すい臓は、すい臓マーカーIpf1/pdx-1を発現し、すい臓が形成される時期にその発現量が低下するマーカーShhを発現しないことを特徴とする。マーカーは免疫学的手法により検出することができる。例えば、このような機能的すい臓は、insulin、glucagonおよびamylase 2からなる群より選択される少なくとも1つまたはそれより多くのすい臓マーカー、好ましくはすべてのこのようなマーカーを発現することを確認することによって判定することができる。   The functional pancreas obtained by the present invention has at least one characteristic selected from the group consisting of insulin-producing ability, glucose-responsiveness, glucagon-producing ability, amylase-producing ability and functional conduit structure. Such a functional pancreas is characterized in that it expresses the pancreatic marker Ipf1 / pdx-1 and does not express the marker Shh whose expression level decreases at the time when the pancreas is formed. Markers can be detected by immunological techniques. For example, confirming that such a functional pancreas expresses at least one or more pancreatic markers selected from the group consisting of insulin, glucagon and amylase 2, preferably all such markers. Can be determined.

たとえば、機能的すい臓は、α細胞とβ細胞と外分泌細胞と導管構造をすべて含むことを特徴とする。このような機能的すい臓は、インスリン産生能、グルコース応答性、グルカゴン産生能、アミラーゼ等産生能および機能的導管構造からなる群より選択されるすべての特徴を有する。このような機能をすべて有するすい臓は、これまでは生産することができなかった。特に、ES細胞由来のもの、哺乳動物のものは、報告されていない。機能的導管構造を有するもの、すなわち、分泌が天然のものと同様になされ得るものも報告されていない。従って、本願発明は、真の意味で「機能的な」すい臓を提供したという点で、顕著な効果を示す。   For example, a functional pancreas is characterized by including all α and β cells, exocrine cells and ductal structures. Such a functional pancreas has all the characteristics selected from the group consisting of insulin production ability, glucose responsiveness, glucagon production ability, amylase production ability and functional conduit structure. A pancreas having all such functions could not be produced until now. In particular, those derived from ES cells and mammals have not been reported. There are no reports of functional conduit structures, ie those that can be secreted in the same way as the natural one. Thus, the present invention exhibits a significant effect in that it provides a truly “functional” pancreas.

1つの局面において、本発明は、本発明の方法によって生産されたすい臓を提供する。   In one aspect, the present invention provides a pancreas produced by the method of the present invention.

別の局面において、本発明は、本発明のすい臓を用いることを特徴とする、機能的すい臓を必要とする患者の処置のための方法を提供する。   In another aspect, the present invention provides a method for the treatment of a patient in need of a functional pancreas, characterized by using the pancreas of the present invention.

さらなる局面において、本発明は、機能的すい臓を必要とする患者の処置のための医薬を製造するための、アクチビンおよびレチノイン酸の使用を提供する。ここで、この患者は哺乳動物であり得る。さらに、好ましい実施形態では、上記医薬は幹細胞(たとえば、ES細胞)から製造され得る。   In a further aspect, the present invention provides the use of activin and retinoic acid for the manufacture of a medicament for the treatment of a patient in need of a functional pancreas. Here, the patient may be a mammal. Furthermore, in a preferred embodiment, the medicament can be manufactured from stem cells (eg, ES cells).

以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、以下の実施例は、例示の目的のみに提供される。従って、本発明の範囲は、実施例のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。   The present invention will be described below based on examples, but the following examples are provided for illustrative purposes only. Accordingly, the scope of the present invention is not limited only to the embodiments, but only by the claims.

以下に実施例を示して本発明をさらに詳しく説明するが、この発明は以下の例に限定されるものではない。動物の取り扱いは、東京大学動物実験施設において規定される基準を遵守し、動物愛護精神に則って行った。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. Animals were handled according to the spirit of animal welfare, in compliance with the standards stipulated at the University of Tokyo Animal Experiment Facility.

(実施例1:ES細胞の分化誘導)
(ES細胞の培養法および分化誘導)
マウスES細胞(例:E14(ATCC−CRL−1821;ATCCから入手可能)を、次に述べるような通常の培養方法にしたがい培養する。すなわち、あらかじめ10 μg/mLのマイトマイシンC(シグマ社)で〜2.5時間処理して細胞分裂を止めたマウス胎児繊維芽細胞(embryonic fibroblast)でコートした培養用の容器に播種したものをフィーダー細胞として利用する。ES細胞のための維持培地として用いた血清培地は、15%のウシ胎仔血清(FBS;ES 細胞qualified,MEM非必須アミノ酸(GIBCO)、0.001% の β−メルカプトエタノール(Sigma)、および、1,500 U/mLのLIF (Chemicon)を含む高グルコースのDMEM培地(Lグルタミン酸およびピルビン酸を含む、Gibco 11995−065)である。
(Example 1: Differentiation induction of ES cells)
(ES cell culture method and differentiation induction)
Mouse ES cells (eg, E14 (ATCC-CRL-1821; available from ATCC) are cultured according to the usual culture method as described below, ie, with 10 μg / mL mitomycin C (Sigma) in advance. Cells seeded in culture vessels coated with mouse embryonic fibroblasts treated for ~ 2.5 hours to stop cell division are used as feeder cells and used as a maintenance medium for ES cells. Serum medium consists of 15% fetal bovine serum (FBS; ES cell qualified, MEM non-essential amino acid (GIBCO), 0.001% β-mercaptoethanol (Sigma), and 1,500 U / mL LIF (Chemicon). ) High glucose DMEM medium (L-Glutamine) And pyruvic acid, Gibco 11995-065).

上記培養の3日後に、1 mg/mLのコラゲナーゼ/ディスパーゼ(Roche)で処理して、このようにして培養したES細胞をフィーダー細胞から剥離してES細胞のコロニーを得る。こうして得られたコロニーを、何も処理しない培養用ディッシュ(Iwaki)内で、15%のKSRを含むDMEM中で培養する。この培養液を2日毎に交換して培養を4日間続ける。4日後にはES細胞はEBSを形成しはじめるが、このEBSを低接着性の培養容器(low−cell multi−dish;生体非由来成分でコート処理したもの;Nunc)に移し、その後更に2日間、15%のKSR、アクチビン(0,10,25,50 ng/mL)、およびレチノイン酸(0,0.001,0.01,0.1,1 μM;Sigma)を含むDMEM中で培養した。   Three days after the culture, the cells are treated with 1 mg / mL collagenase / dispase (Roche), and the ES cells thus cultured are detached from the feeder cells to obtain ES cell colonies. The colonies thus obtained are cultured in DMEM containing 15% KSR in an untreated culture dish (Iwaki). The culture is changed every 2 days and the culture is continued for 4 days. After 4 days, ES cells begin to form EBS, but this EBS is transferred to a low-adhesive culture vessel (low-cell multi-dish; coated with a non-living component; Nunc), and then for another 2 days. , 15% KSR, activin (0, 10, 25, 50 ng / mL), and retinoic acid (0, 0.001, 0.01, 0.1, 1 μM; Sigma) in DMEM .

(免疫染色)
処理終了後13日間で(EBS形成19日後)に、EBSを、0.1Mリン酸緩衝液(pH7.4)中で4%パラホルムアルデヒドにて40分間、室温で固定した。固定した細胞を、ディッシュ壁から剥がし、アクリル樹脂であるLR Gold Resin System(構造プローブ)に包埋し、そして600nmの薄い切片に切除した。これらの切片を室温で40分間、3%ウシ血清アルブミン(BSA)およびリン鎖緩衝化生理食塩水(PBS=phosphate−buffered saline,滅菌水800mlにNaCl 8g、KCl 0.2g、Na2HPO4 1.44g、KH2PO4 0.24gして製造する。)中にてブロッキングした。ついで、これらを、すい臓特異的な一次抗体に4℃で12時間曝露した。PBSで洗浄した後、切片を、4℃で8時間にわたり標識した二次抗体に曝露した。使用した一次抗体はウサギ抗αアミラーゼ抗体(1:1000希釈,Sigma)、抗インスリンモノクローナル抗体(1:400希釈,Sigma)およびヤギ抗Cペプチド抗体(1:800希釈Linco Research);二次抗体は以下の通りであった:Alexa−Fluor 488−conjugated antibodyおよびAlexa−Fluor 594−conjugated antibody (Molecular Probes)。これらの切片は、蛍光顕微鏡で観察し、ORCA−3CCDカメラに接続したAquaCosmos(Hamamatsu Photonics,Hamamatsu,Japan)で写真を撮った。コントロールとして、8週齢マウスのすい臓を固定し、そして上記のように処理した。
(Immunostaining)
13 days after the end of the treatment (19 days after the formation of EBS), EBS was fixed in 0.1M phosphate buffer (pH 7.4) with 4% paraformaldehyde for 40 minutes at room temperature. Fixed cells were detached from the dish walls, embedded in acrylic resin LR Gold Resin System (structural probe), and excised into thin sections of 600 nm. These sections were treated at room temperature for 40 minutes with 3% bovine serum albumin (BSA) and phosphate buffered saline (PBS = phosphate-buffered saline, 800 ml of sterile water, 8 g of NaCl, 0.2 g of KCl, 1.44 g of Na 2 HPO 4, Produced by 0.24 g of KH2PO4). They were then exposed to a pancreas-specific primary antibody for 12 hours at 4 ° C. After washing with PBS, sections were exposed to labeled secondary antibody for 8 hours at 4 ° C. The primary antibodies used were rabbit anti-α-amylase antibody (1: 1000 dilution, Sigma), anti-insulin monoclonal antibody (1: 400 dilution, Sigma) and goat anti-C peptide antibody (1: 800 dilution Linco Research); It was as follows: Alexa-Fluor 488-conjugated antibody and Alexa-Fluor 594-conjugated antibody (Molecular Probes). These sections were observed with a fluorescence microscope and photographed with AquaCosmos (Hamamatsu Photonics, Hamamatsu, Japan) connected to an ORCA-3 CCD camera. As a control, the pancreas of an 8 week old mouse was fixed and processed as described above.

(電子顕微鏡)
処理後11日(EBS形成後17日)で、EBSを4%パラホルムアルデヒド、3%グルタルアルデヒドおよび0.1Mカコジル酸緩衝液(pH7.4)の固定液中で2時間室温で前固定した。ついで、0.1Mカコジル酸緩衝液での洗浄後、これらを、1%四酸化オスミウムで、30分間室温で固定後処理を行った。サンプルを0.1Mカコジル酸緩衝液で洗浄し、ついでエタノールおよびアセトン系により脱水し、エポキシ樹脂中に包埋した。非常に薄い切片(80−90nm)を準備し、そして酢酸ウランおよびクエン酸鉛で染色し、透過電子顕微鏡(JEM−1200CX,JEOL)による観察を行った。
(electronic microscope)
Eleven days after treatment (17 days after EBS formation), EBS was pre-fixed in a fixative solution of 4% paraformaldehyde, 3% glutaraldehyde and 0.1 M cacodylate buffer (pH 7.4) for 2 hours at room temperature. Then, after washing with 0.1 M cacodylate buffer, these were fixed with 1% osmium tetroxide for 30 minutes at room temperature and then treated. Samples were washed with 0.1 M cacodylate buffer, then dehydrated with ethanol and acetone and embedded in epoxy resin. Very thin sections (80-90 nm) were prepared and stained with uranium acetate and lead citrate and observed with a transmission electron microscope (JEM-1200CX, JEOL).

(RT−PCR)
トータルRNAを16のEBSから抽出し、ISOGEN(Nippon Gene)を用いてEBS間での遺伝子発現について正規化した。1μgのトータルRNAからSuperScript First−Strand Synthesis System for RT−PCR (Invitrogen)を用いてDNAを合成した。使用したフォワードおよびリバースのプライマー、ならびにPCR産物の長さは以下の通りである:
amylase 2,GCC AAG GAA TGT GAG CGA TAC TTA(配列番号17)およびCCA GAA GGC CAG TCA GAC GA (配列番号18)(418 bp);
glucagon,AAT GAA GAC AAA CGC CAC T (配列番号19)およびAAT TCA TAT ACA ATC GTT GGG TTA(配列番号20)(554 bp);
insulin II,GGC TTC TTC TAC ACA CCC ATG TCC(配列番号21)および TTT ATT CAT TGC AGA GGG GTA GGC(配列番号22)(234 bp);
Ipf1/pdx-1,AGC AGT CTG AGG GTG AGC GGG TCT (配列番号23)およびAAC CTC CAA CAG CCG CCT TTC GT(配列番号24)(412 bp);
somatostatin,CCC AGA CTC CGT CAG TTT CT (配列番号25)およびTCA ATT TCT AAT GCA GGG TCA AGT(配列番号26)(377 bp);
pancreatic polypeptide,GCC CAA CAC TCA CTA GCT CAG (配列番号27)およびAGA GGA AAG AGC TGG ACC TGT ACT(配列番号28)(419 bp);
Shh,ACA TGT CCC TTG TCC TGC GTT TCA(配列番号29)およびCTC GTG GGC TCG CTG CTA GGT(配列番号30);
GAPDH,TGA AGG TCG GTG TGA ACG GAT TTG GC(配列番号31)およびCAT GTA GGC CCA TGA GGT CCA CCA C(配列番号32)。
(RT-PCR)
Total RNA was extracted from 16 EBSs and normalized for gene expression between EBSs using ISOGEN (Nippon Gene). DNA was synthesized from 1 μg of total RNA using SuperScript First-Strand Synthesis System for RT-PCR (Invitrogen). The forward and reverse primers used and the PCR product lengths are as follows:
amylase 2, GCC AAG GAA TGT GAG CGA TAC TTA (SEQ ID NO: 17) and CCA GAA GGC CAG TCA GAC GA (SEQ ID NO: 18) (418 bp);
glucagon, AAT GAA GAC AAA CGC CACT (SEQ ID NO: 19) and AAT TCA TAT ACA ATC GTT GGG TTA (SEQ ID NO: 20) (554 bp);
insulin II, GGC TTC TTC TAC ACA CCC ATG TCC (SEQ ID NO: 21) and TTT ATT CAT TGC AGA GGG GTA GGC (SEQ ID NO: 22) (234 bp);
Ipf1 / pdx-1, AGC AGT CTG AGG GTG AGC GGG TCT (SEQ ID NO: 23) and AAC CTC CAA CAG CCG CCT TTC GT (SEQ ID NO: 24) (412 bp);
somatostatin, CCC AGA CTC CGT CAG TTT CT (SEQ ID NO: 25) and TCA ATT TCT AAT GCA GGG TCA AGT (SEQ ID NO: 26) (377 bp);
pancreatic polypeptide, GCC CAA CAC TCA CTA GCT CAG (SEQ ID NO: 27) and AGA GGA AAG AGC TGG ACC TGT ACT (SEQ ID NO: 28) (419 bp);
Shh, ACA TGT CCC TTG TCC TGC GTT TCA (SEQ ID NO: 29) and CTC GTG GGC TCG CTG CTA GGT (SEQ ID NO: 30);
GAPDH, TGA AGG TCG GTG TGA ACG GAT TTG GC (SEQ ID NO: 31) and CAT GTA GGC CCA TGA GGT CCA CCA C (SEQ ID NO: 32).

cDNAを15分の最初の95℃での変性、45サイクルの94℃での加熱(20秒)、54℃(20秒)および72℃(40秒)、および最後に7分の72℃での伸長工程を行って増殖した。実験は、3連にて行った。   The cDNA was denatured at 95 ° C for the first 15 minutes, heated for 45 cycles at 94 ° C (20 seconds), 54 ° C (20 seconds) and 72 ° C (40 seconds), and finally at 72 ° C for 7 minutes. Proliferation was performed by an extension process. The experiment was performed in triplicate.

(リアルタイムPCR)
リアルタイムPCRをQuantiTectTM SYBR Green PCR Master Mix (QIAGEN)およびABI PRISMTM 7700 Sequence Detector (Applied Biosystems)を用いて実施した。用いたフォワードおよびリバースのプライマーおよびそのPCR産物の長さは以下の通りである:
amylase 2,ATA CTC TGC TTG GGA CTT TAA CGA (配列番号33)およびCAG AAG GCC AGT CAG ACG A(配列番号34)(100 bp);
GAPDH,GCT ACA CTG AGG ACC AGG TTG TC (配列番号35)およびAGC CGT ATT CAT TGT CAT ACC AGG (配列番号36)(135 bp);
insulin II,AGA AGC GTG GCA TTG TAG ATC AGT(配列番号37)およびCAG AGG GGT AGG CTG GGT AGT G(配列番号38)(102 bp);
Ipf1/pdx-1,GAT GAA ATC CAC CAA AGC TCA CGC(配列番号39)およびGGG TGT AGG CAG TAC GGG TCC TC(配列番号40)(101 bp);
ptfla,ATG CAG TCC ATC AAC GAC GCC TTC (配列番号41)およびGGC TTG CAC CAG CTC GCT GAG(配列番号42)(138 bp);
Shh,GAC TGC GGG CAT CCA CTG GTA CTC(配列番号43)およびGTC GGG CTT CAG CTG GAC TTG AC(配列番号44)(114 bp)。
(Real-time PCR)
Real-time PCR was performed using QuantTect SYBR Green PCR Master Mix (QIAGEN) and ABI PRISM 7700 Sequence Detector (Applied Biosystems). The forward and reverse primers used and their PCR product lengths are as follows:
amylase 2, ATA CTC TGC TTG GGA CTT TAA CGA (SEQ ID NO: 33) and CAG AAG GCC AGT CAG ACG A (SEQ ID NO: 34) (100 bp);
GAPDH, GCT ACA CTG AGG ACC AGG TTG TC (SEQ ID NO: 35) and AGC CGT ATT CAT TGT CAT ACC AGG (SEQ ID NO: 36) (135 bp);
insulin II, AGA AGC GTG GCA TTG TAG ATC AGT (SEQ ID NO: 37) and CAG AGG GGT AGG CTG GGT AGT G (SEQ ID NO: 38) (102 bp);
Ipf1 / pdx-1, GAT GAA ATC CAC CAA AGC TCA CGC (SEQ ID NO: 39) and GGG TGT AGG CAG TAC GGG TCC TC (SEQ ID NO: 40) (101 bp);
ptfla, ATG CAG TCC ATC AAC GAC GCC TTC (SEQ ID NO: 41) and GGC TTG CAC CAG CTC GCT GAG (SEQ ID NO: 42) (138 bp);
Shh, GAC TGC GGG CAT CCA CTG GTA CTC (SEQ ID NO: 43) and GTC GGG CTT CAG CTG GAC TTG AC (SEQ ID NO: 44) (114 bp).

cDNAを15分の最初の95℃での変性、45サイクルの94℃での加熱(20秒)、54℃(20秒)および72℃(40秒)、および最後に7分の72℃での伸長工程を行って増殖した。実験は、3連にて行った。(細胞内インスリンの総量および分泌されたインスリンの量の定量)
誘導後13日(EBS形成開始から19日)で、EBSをグルコースを含まないDMEM(GIBCO)で洗浄し、ついで3mMグルコース(Sigma)を含むDMEMで60分培養した。EBSを再びDMEMで洗浄し、3mMまたは25mMのグルコースを含むDMEM中で30分間培養し、そして馴化培地を収集した。これらの細胞を、溶解緩衝液(50 mM Tris−HCl [pH 7.0],0.5 mM EDTA,150 mM NaCl,1% NP−40,0.5% CHAPS,0.1% SDS,1 mM PMSF)で溶解し、そしてタンパク質の総量をタンパク質アッセイキット(BioRad)で測定した。Mouse Insulin ELISA (TMB)Kit (SHIBAYAGI,Japan)を用いて馴化培地中のインスリン総量または細胞溶解物中のインスリン量を定量した。各々の実験を8つのEBSで行い、実験は3連で行った。
The cDNA was denatured at 95 ° C for the first 15 minutes, heated for 45 cycles at 94 ° C (20 seconds), 54 ° C (20 seconds) and 72 ° C (40 seconds), and finally at 72 ° C for 7 minutes. Proliferation was performed by an extension process. The experiment was performed in triplicate. (Quantification of total intracellular insulin and secreted insulin)
13 days after induction (19 days from the start of EBS formation), EBS was washed with DMEM without glucose (GIBCO) and then incubated with DMEM with 3 mM glucose (Sigma) for 60 minutes. EBS was washed again with DMEM, incubated in DMEM containing 3 mM or 25 mM glucose for 30 minutes, and conditioned medium was collected. These cells were treated with lysis buffer (50 mM Tris-HCl [pH 7.0], 0.5 mM EDTA, 150 mM NaCl, 1% NP-40, 0.5% CHAPS, 0.1% SDS, 1 mM PMSF) and the total amount of protein was measured with a protein assay kit (BioRad). The total amount of insulin in the conditioned medium or the amount of insulin in the cell lysate was quantified using a Mouse Insulin ELISA (TMB) Kit (SHIBAYAGI, Japan). Each experiment was performed with 8 EBS, and the experiment was performed in triplicate.

(すい臓の誘導)
0.1%のゼラチンなどでコートした接着性培養容器(例えば、24穴のウェルプレート)に、上述のごとくして得たEBSを播種し、10% KSRを含むDMEM中で培養して、EBを培養プレート上に接着させる。次いで、KSR培地の中で、低接着性コートの培養容器にて、25 ng/mLのアクチビンと、0.1 μMのレチノイン酸で同時に2日間処理する。ついで、アクチビンとレチノイン酸の無い条件下で、ゼラチンコートした培養容器の中で同じように10日間〜2週間培養する。培養液は3日毎に交換する。
(Induction of pancreas)
An EBS obtained as described above is seeded in an adhesive culture vessel (for example, a 24-well well plate) coated with 0.1% gelatin, and cultured in DMEM containing 10% KSR. Adhere to the culture plate. Then, in a KSR medium, in a low adhesion coat culture vessel, treatment with 25 ng / mL activin and 0.1 μM retinoic acid simultaneously for 2 days. Subsequently, the cells are cultured for 10 days to 2 weeks in the same manner in a gelatin-coated culture vessel under the absence of activin and retinoic acid. The culture medium is changed every 3 days.

(ES細胞から腸管状およびすい臓組織の分化)
まず、ES細胞コロニーをコラゲナーゼ/ディスパーゼ処理の3日後に分離し、ついで15% KSRを補充したDMEM中で培養して胚様体様凝集塊(EBS)を形成した。このEBSは分化することができる。EBS形成後4日後、この細胞を、レチノイン酸(0,0.001,0.01,0.1または1μM)およびアクチビン(10ng/ml)を含む培地に写し、そしてさらに2日間浮遊培養を行い、ゼラチンコーティングしたプレート上に播種した。レチノイン酸およびアクチビンでの処理の6〜8日後(EBS形成後12〜14日後)、処理したEBSの比率は、球状または腸管状構造となり、その動きは、平滑筋蠕動に類似するものとなった。処理後9〜12日後(EBS形成後15〜18日)で20%を超えるレチノイン酸およびアクチビンの両方で処理したEBSが黒い斑点を含む組織を形成した。これは、所利していないEBSまたはアクチビン単独で処理したEBSではほとんど見られなかった(図2Ca、b)。
(Intestinal tubular and pancreatic tissue differentiation from ES cells)
First, ES cell colonies were isolated 3 days after collagenase / dispase treatment, and then cultured in DMEM supplemented with 15% KSR to form embryoid body-like aggregates (EBS). This EBS can differentiate. Four days after the formation of EBS, the cells were transferred to a medium containing retinoic acid (0, 0.001, 0.01, 0.1 or 1 μM) and activin (10 ng / ml), and suspended in culture for another 2 days. Seeded on gelatin-coated plates. Six to eight days after treatment with retinoic acid and activin (12-14 days after EBS formation), the proportion of treated EBS became spherical or intestinal tubular structures, and the movement was similar to smooth muscle peristalsis. . 9-12 days after treatment (15-18 days after EBS formation), EBS treated with more than 20% of both retinoic acid and activin formed tissues with black spots. This was rarely seen with non-conventional EBS or EBS treated with activin alone (FIG. 2Ca, b).

図2. A,マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された腸管様構造とその脇に発達した導管様構造と黒い斑点を含む組織(矢印)。中心部にある腸管様構造は、ゆっくりとしたぜん動運動を行なう。この黒い斑点を持つ組織の特徴は分泌性組織のものである。B,アクチビンとレチノイン酸がない条件で同じように培養したマウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)。Aに見られる腸管様構造、導管様構造、黒い斑点を含む組織が見られない。スケールバーは100 μM。   FIG. A, an intestinal tract-like structure induced by activin and retinoic acid differentiation from colony aggregates (EBS) of mouse ES cells, and a tissue (arrow) containing a duct-like structure and black spots developed on its side. The gut-like structure in the center performs a slow peristaltic movement. The feature of the tissue with black spots is that of secretory tissue. B, Colony aggregate (EBS) of mouse ES cells cultured in the same manner in the absence of activin and retinoic acid. The intestinal tract-like structure, duct-like structure seen in A, and tissues containing black spots are not seen. The scale bar is 100 μM.

(すい臓の同定)
図2−Aに示した構造には、中央部分にゆっくりとしたぜん動運動を行なう腸管様構造があり、それに導管様構造で連結された分泌細胞の特徴を持つ組織は、自然のすい臓の特徴を示している。この構造をさらに詳しく、電子顕微鏡により観察した(図3)。
(Identification of pancreas)
In the structure shown in FIG. 2-A, there is an intestinal tract-like structure that performs a slow peristaltic movement in the central part, and the tissue having the characteristics of secretory cells connected to it by a duct-like structure has the characteristics of the natural pancreas. Show. This structure was observed in more detail with an electron microscope (FIG. 3).

(ES細胞由来のすい臓組織の形態学的同定)
最終の処理後11日(EBS形成後17日)での0.1μMレチノイン酸と10ng/mlアクチビンでの処理後のEBSの切片の組織学的検査により、球形の組織が示され、この組織が、管状の管腔に隣接した領域においてトルイジンブルーで強く染色されたことが示された(図3Ea)。すい臓の管様構造は、球形組織の近傍に見出された(図3Ec、3d)。対照的に、球形組織にも管様構造にも、処理されていないEBSの切片において観察された(図3Eb)。電子顕微鏡写真による解析によって、細胞が十分に発達した小胞体を有し、大量のチモーゲン粒子を含んでいることが示された(図4Ca、b)。これは、すい臓の外分泌細胞(腺房細胞)と同じ表現型である。処理したEBSから形成された組織もまた、管様(間隙領域)が組織の隣接領域において見られる(図4Ca)という点でもすい臓の腺房細胞に似ていた。低い円柱上皮によって囲まれ、すい臓管に似た構造もまた存在した(図4Cd)。さらに、すい臓の内分泌細胞に形態学的に類似した細胞(図4Cc、d)も観察されたが、これらは、外分泌細胞に類似する細胞のものよりも少なかった。これらの内分泌様細胞は、顆粒(図C4d)を含んでいたが、これらは、該分泌細胞において見出された顆粒とは形態学的に異なっていた(図C4b)。また、暗い中心領域と側方膜との間の透明な空間が見出された、これは、すい臓におけるβ細胞顆粒の典型的な特徴である。これらの顆粒がインスリンまたはアミラーゼを含むかどうかを確かめるために、細胞を抗アミラーゼ抗体または抗インスリンCペプチド(プロインスリン)抗体で免疫染色した。レチノイン酸およびアクチビンの両方で処理したこれらのEBSは、アミラーゼ陽性のチモーゲン顆粒を有する細胞を含んでいた(図5c)。また、比較的少数の細胞がcペプチド陽性顆粒を有する凝集体であった(図5d)。これらの形態学的な知見は、すい臓管、内分泌細胞および外分泌細胞を含むすい臓組織が、レチノイン酸およびアクチビンの両方で処理したEBSから形成されたことを示す。
(Morphological identification of ES cell-derived pancreatic tissue)
Histological examination of sections of EBS after treatment with 0.1 μM retinoic acid and 10 ng / ml activin 11 days after the last treatment (17 days after EBS formation) showed a globular tissue, It was shown that the region adjacent to the tubular lumen was strongly stained with toluidine blue (FIG. 3Ea). Pancreatic tube-like structures were found in the vicinity of the spherical tissue (FIGS. 3Ec, 3d). In contrast, neither spherical tissue nor tube-like structures were observed in untreated sections of EBS (FIG. 3Eb). Analysis by electron micrographs showed that the cells had well-developed endoplasmic reticulum and contained a large amount of zymogen particles (FIG. 4Ca, b). This is the same phenotype as pancreatic exocrine cells (acinar cells). Tissue formed from treated EBS also resembled pancreatic acinar cells in that a tube-like (gap region) was seen in the adjacent region of the tissue (FIG. 4Ca). There was also a structure similar to the pancreatic duct, surrounded by a low columnar epithelium (FIG. 4Cd). In addition, cells morphologically similar to pancreatic endocrine cells (FIG. 4Cc, d) were also observed, but fewer than those of cells resembling exocrine cells. These endocrine-like cells contained granules (Fig. C4d), which were morphologically different from the granules found in the secretory cells (Fig. C4b). A transparent space between the dark central region and the lateral membrane was also found, which is a typical feature of β-cell granules in the pancreas. To ascertain whether these granules contain insulin or amylase, the cells were immunostained with anti-amylase antibody or anti-insulin C peptide (proinsulin) antibody. These EBS treated with both retinoic acid and activin contained cells with amylase positive zymogen granules (FIG. 5c). Moreover, a relatively small number of cells were aggregates having c peptide positive granules (FIG. 5d). These morphological findings indicate that pancreatic tissue, including pancreatic ducts, endocrine cells and exocrine cells, was formed from EBS treated with both retinoic acid and activin.

図3.A,マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された黒い斑点を含む組織(図1参照)の電子顕微鏡像。B,妊娠後期のラット胎児のすい臓の外分泌細胞の電子顕微鏡像(Bock,et al.,1997)。どちらの細胞も、電子密度の高い顆粒様の構造を多数含み、また発達した小胞体を持つなど、その構造が極めてよく似ている。ER,小胞体(endoplasmic reticulum);N,核。   FIG. A, an electron microscopic image of a tissue (see FIG. 1) containing black spots differentiated with activin and retinoic acid from a colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. B, Electron microscopic image of pancreatic exocrine cells of rat fetus in late pregnancy (Bock, et al., 1997). Both cells are very similar in structure, including a large number of granule-like structures with high electron density and having developed endoplasmic reticulum. ER, endoplasmic reticulum; N, nucleus.

図3.C,マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された導管様構造(図1参照)の電子顕微鏡像。自然のすい臓導管の上皮構造に極めてよく似ている。D,同じく、マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導された分泌顆粒様構造をもつ細胞(図1参照)の電子顕微鏡像。写真内の点線で囲まれた箇所を拡大した像も示している。この像は、その右(E)に示したマウス生体のすい臓のβ細胞内にある内分泌顆粒像(Goping,et al.,2003;矢印で示した)と同じように、黒い中心部とそれを包む袋の間に隙間が見られる(矢印で示した)。N,核。   FIG. C, Electron microscopic image of a duct-like structure (see FIG. 1) induced by differentiation with activin and retinoic acid from a colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. Very similar to the epithelial structure of the natural pancreatic duct. D, similarly, an electron microscopic image of a cell (see FIG. 1) having a secretory granule-like structure induced by differentiation with activin and retinoic acid from a colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. An enlarged image of a portion surrounded by a dotted line in the photograph is also shown. This image is similar to the endocrine granule image (Goping, et al., 2003; indicated by an arrow) in the pancreatic β cells of the mouse body shown on the right (E). Gaps are seen between the wrapping bags (indicated by arrows). N, nuclear.

図2に示したすい臓様組織には、電子密度の高い(黒い)一様な顆粒様構造を多数含み、さらに、高度に発達した小胞体(endoplasmic reticulum,ER)を持つ細胞が観察された(図3−Aを参照)。この細胞は、妊娠後期のラット胎児のすい臓の外分泌細胞(acinar細胞:Bock,et al.,Microscopy reseach and technique 37: 374−383,1997)によく似ている(図3−Bを参照)。一方、同じすい臓様組織には、図3−Aよりも幾分低い電子密度をもつ内容物と、それを取り囲む袋構造との間に隙間が見られるような構造を多数含む細胞も見られた(図3−Dを参照)。この細胞は、すい臓の典型的な内分泌細胞の形態(図3−E;Goping,et al.,Microscopy reseach and technique 61: 448−456,2003)を示しており、インスリン産生細胞の分化が起こったことを強く示唆していた。このように、電子顕微鏡観察により、アクチビンとレチノイン酸とを同時に処理してできたすい臓様組織には、外分泌細胞の特徴を持つ細胞と、内分泌細胞の特徴を持つ細胞が共に観察された。   In the pancreas-like tissue shown in FIG. 2, cells having many electron-dense (black) uniform granule-like structures and cells having highly developed endoplasmic reticulum (ER) were observed ( (See FIG. 3-A). This cell is very similar to the exocrine cells of the rat fetus pancreas in late pregnancy (acinar cells: Bock, et al., Microscopic research and technique 37: 374-383, 1997) (see FIG. 3-B). On the other hand, in the same pancreas-like tissue, cells containing many structures in which gaps are seen between the contents having a somewhat lower electron density than that in FIG. (See Figure 3-D). This cell shows the typical endocrine cell morphology of the pancreas (FIG. 3-E; Goping, et al., Microscopic research and technique 61: 448-456, 2003), and differentiation of insulin producing cells occurred. I strongly suggested that. As described above, both the cells having the characteristics of exocrine cells and the cells having the characteristics of endocrine cells were observed in the pancreas-like tissue formed by simultaneously treating activin and retinoic acid by electron microscope observation.

上記のごとく、典型的には10−25 ng/mLのアクチビンと0.1μMのレチノイン酸で同時に2日間処理したマウスES細胞由来のコロニー凝集塊(EBS)から、in vitroですい臓様の構造を有する器官を分化誘導することができた。次に、このすい臓様器官が、すい臓に特異的に発現されることが期待される種々のタンパク質(すい臓マーカー)を実際に発現しているかどうかを遺伝子の発現レベルで調べた。調べたすい臓マーカーは、インスリン2(すい臓の内分泌細胞であるβ細胞に特異的)、グルカゴン(すい臓の内分泌細胞であるα細胞に特異的)、アミラーゼ2(すい臓内の外泌細胞に特異的)、Ipf1/pdx-1(pancreatic and duodenal homeoboxfactor−1、すい臓の発生を正に制御していることが分かっている遺伝子)。および、Shh(sonic hedgehog、すい臓の発生を負に制御していることが分かっている遺伝子)である。   As described above, a colony-like structure (EBS) derived from mouse ES cells, typically treated with 10-25 ng / mL activin and 0.1 μM retinoic acid simultaneously for 2 days, shows in vitro pancreatic-like structure. Differentiated organs could be induced. Next, whether or not this pancreas-like organ actually expresses various proteins (pancreatic markers) expected to be specifically expressed in the pancreas was examined at the gene expression level. The pancreatic markers examined were insulin 2 (specific to β cells, pancreatic endocrine cells), glucagon (specific to α cells, pancreatic endocrine cells), amylase 2 (specific to exogenous cells in the pancreas) , Ipf1 / pdx-1 (pancreatic and dual homeboxfactor-1, a gene known to positively control pancreatic development). And Shh (a sonic hedgehog, a gene known to negatively control pancreatic development).

(すい臓マーカー遺伝子の発現試験)
すい臓の発達を調節する遺伝子およびいくつかのすい臓マーカー遺伝子の発現を、RT−PCRを用いて調査した(図2c)。レチノイン酸およびアクチビンの両方で処理したEBSは、insulin II (β細胞マーカー),glucagons(α細胞)、pancreatic polypeptide(γ細胞),somatostatin (δ細胞)およびamylase 2 (すい臓外分泌細胞のマーカー)ならびにIpf1/pdx−1 およびptf1a/p4の発現が顕著に増加していることが分かった。Ipf1/pdx−1 およびptf1a/p4は、すい臓の発達を調節する遺伝子である。対照的に、処理していないEBSはほとんどこれらの遺伝子の発現がなかった。amylaseおよびpancreatic polypeptideは、処理の6日目から経時的に増加した(これは、EBS形成から数えると12日目)。他方、insulin II,glucagon,somatostatin,Ipf1/pdx−1およびptf1a/p48の遺伝子発現の増加は、処理の終わりからすぐに開始した。処理されていないEBSにおいて、Shhが観察期間中発現が見出されたが、他方、EBSは、レチノイン酸およびアクチビンの両方で処理したEBSにおいて、Shh遺伝子発現は、処理後抑制されていた。
(Pancreatic marker gene expression test)
The expression of genes regulating pancreatic development and several pancreatic marker genes were investigated using RT-PCR (FIG. 2c). EBS treated with both retinoic acid and activin are insulin II (β cell marker), glucogons (α cell), pancreatic polypeptide (γ cell), somatostatin (δ cell) and amylase 2 (marker of exocrine pancreatic cells) and Ipf1. It was found that the expression of / pdx-1 and ptf1a / p4 was significantly increased. Ipf1 / pdx-1 and ptf1a / p4 are genes that regulate pancreatic development. In contrast, untreated EBS had almost no expression of these genes. Amylase and pancreatic polypeptide increased over time from day 6 of treatment (this is day 12 counting from EBS formation). On the other hand, the increase in gene expression of insulin II, glucagon, somatostatin, Ipf1 / pdx-1 and ptf1a / p48 started immediately from the end of the treatment. In untreated EBS, Shh was found to be expressed during the observation period, whereas in EBS treated with both retinoic acid and activin, Shh gene expression was repressed after treatment.

アクチビンの濃度を一定に(10ng/ml)保ち、レチノイン酸の濃度を変動させると、EBSにおけるすい臓マーカーの遺伝子発現は、0.1μMのレチノイン酸を、10ng/mlアクチビンAで処理したときに最も効率よいことが分かった(図2d)。レチノイン酸およびアクチビンのこれらの濃度を用いたとき、47.6±7.3%の処理EBSが、記載されていたすい臓遺伝子マーカーのすべてで超過していた。レチノイン酸の濃度として、0.001μM、0.01μMおよび1μMを用いた場合、EBSにおいてそれぞれ4.3±2.5%、12.8±9.6%および25.1±6.6%の遺伝子発現が見られた。   When the activin concentration was kept constant (10 ng / ml) and the retinoic acid concentration was varied, the gene expression of the pancreatic marker in EBS was most apparent when 0.1 μM retinoic acid was treated with 10 ng / ml activin A. It was found to be efficient (FIG. 2d). When these concentrations of retinoic acid and activin were used, 47.6 ± 7.3% of the treated EBS was exceeded for all of the described pancreatic genetic markers. When 0.001 μM, 0.01 μM and 1 μM were used as the concentration of retinoic acid, 4.3 ± 2.5%, 12.8 ± 9.6% and 25.1 ± 6.6% in EBS, respectively. Gene expression was seen.

図4.マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)からアクチビンとレチノイン酸で分化誘導されたすい臓構造のRT−PCR法により得たmRNA発現プロファイル。Insulin 2,glucagon,amylase 2とIpf1/pdx-1は、すい臓の発生において特異的に発現するマーカー遺伝子(正のマーカー)であり、一方Shhは、すい臓の発生に伴い発現が減少する遺伝子(負のマーカー)である。また、GAPDH(glyceraldehyde 3−phosphoate dehydrogenase)は、すべての細胞が高レベルで発現している構成的タンパク質(酵素)なので、実施したアッセイ法が適切であることを保証する目的で用いた。   FIG. MRNA expression profile obtained by RT-PCR method of pancreatic structure induced to differentiate with activin and retinoic acid from colony aggregate (EBS) of mouse ES cells. Insulin 2, glucagon, amylase 2 and Ipf1 / pdx-1 are marker genes (positive markers) that are specifically expressed in pancreas development, while Shh is a gene (negative) that decreases in expression with pancreas development. Marker). GAPDH (glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) was a constitutive protein (enzyme) expressed at a high level in all cells, and was used for the purpose of ensuring that the performed assay method was appropriate.

その結果、10 ng/mLのアクチビンAと0.1μMのレチノイン酸とで処理すると、正のマーカー群は全て処理後2日目から新たに発現することが確認できた。また、これら正のマーカー群は、無処理群ではまったく、あるいは、ごく僅かしか検出できなかった。一方、負のマーカーのShhの発現は、無処理群の全体と処理群の0日目で認められるが、アクチビンAとレチノイン酸によって処理した2日以降は完全に消えていた。これらの結果から、アクチビンAとレチノイン酸で同時に処理することにより、マウスES細胞由来のコロニー凝集塊(EBS)から、内分泌細胞(α細胞とβ細胞)だけでなく外分泌細胞も備えたすい臓がin vitroで分化誘導できることが遺伝子発現のレベルで分かった。   As a result, when treated with 10 ng / mL of activin A and 0.1 μM retinoic acid, it was confirmed that all positive marker groups were newly expressed from the second day after the treatment. In addition, these positive marker groups could be detected at all or only in the untreated group. On the other hand, the expression of Shh, a negative marker, was observed in the whole untreated group and on day 0 of the treated group, but disappeared completely after 2 days of treatment with activin A and retinoic acid. From these results, by simultaneously treating with activin A and retinoic acid, the pancreas with not only endocrine cells (α cells and β cells) but also exocrine cells was obtained from colony aggregates (EBS) derived from mouse ES cells. It was found at the level of gene expression that differentiation can be induced in vitro.

次に、アクチビンの濃度とレチノイン酸の濃度が、正のマーカー群の中で、インスリン2とアミラーゼ2の発現に与える効果を、検証した。   Next, the effects of activin concentration and retinoic acid concentration on the expression of insulin 2 and amylase 2 in the positive marker group were examined.

図5.マウスES細胞のコロニー凝集塊(EBS)から、異なるアクチビン濃度(0,10,25 ng/mL)とレチノイン酸濃度(0,0.1,1.0μM)の処理で分化誘導されたすい臓構造の、インスリン2とアミラーゼ2のmRNA発現量の違い。縦軸は各遺伝子の相対発現量を示している。   FIG. From the colony aggregate (EBS) of mouse ES cells, differentiation of pancreatic structures induced by treatment with different activin concentrations (0, 10, 25 ng / mL) and retinoic acid concentrations (0, 0.1, 1.0 μM). Difference in mRNA expression level between insulin 2 and amylase 2. The vertical axis represents the relative expression level of each gene.

その結果、まず処理するレチノイン酸の濃度は0.1μMが、インスリン2とアミラーゼ2のmRNAの発現上、最適な濃度であることが分かった。次に、同じく0.1 μMのレチノイン酸で処理しつつ、25 ng/mL濃度のアクチビンで処理した時に、インスリン2の遺伝子が最も効率よく発現されること、一方、アクチビンの濃度が10 ng/mLの時にアミラーゼの遺伝子が最も効率よく発現されることが分かった。この結果は、アクチビンの処理濃度により、マウスES細胞由来の胚様体から、内分泌細胞と外分泌細胞がそれぞれ優先的に分化誘導されることを示している。   As a result, it was found that the concentration of retinoic acid to be treated first was 0.1 μM, which is the optimum concentration in terms of insulin 2 and amylase 2 mRNA expression. Next, when treated with activin at a concentration of 25 ng / mL while also treating with 0.1 μM retinoic acid, the gene for insulin 2 is most efficiently expressed, while the concentration of activin is 10 ng / mL It was found that the amylase gene was most efficiently expressed at mL. This result indicates that endocrine cells and exocrine cells are preferentially induced to differentiate from mouse ES cell-derived embryoid bodies by the treatment concentration of activin.

次に、これらの正のマーカー群の中で、インスリンとアミラーゼの遺伝子がタンパク質として実際に転写発現されているか否かを、組織免疫学的に検討した。ただし、インスリンに関しては、培養液中に含まれている可能性があるので、分化誘導されたすい臓中で新しく合成されて分泌されるインスリンのみを同定する必要がある。インスリンは、はじめ前駆体であるプレインスリンとして遺伝子から翻訳され、直ちにプレ部分が切断されたプロインスリンとなる。このプロインスリンは、再び切断されてCペプチドという部分が除去された活性型インスリンとして細胞外に分泌される。すなわち、in vitroでコロニー凝集塊(EBS)から作成したすい臓が、インスリンを新たに合成して分泌していることを確かめるために、インスリンに結合する抗体ではなく、Cペプチドにだけ結合する抗体(ヤギ抗Cペプチド抗体、Linco Research)を用いて、組織免疫学を実施した。アミラーゼについては通常抗体(Sigma)を用いた。   Next, in these positive marker groups, whether or not the insulin and amylase genes were actually transcribed and expressed as proteins was examined from histoimmunology. However, since insulin may be contained in the culture medium, it is necessary to identify only insulin that is newly synthesized and secreted in the differentiation-induced pancreas. Insulin is first translated from the gene as a precursor, preinsulin, and immediately becomes proinsulin with the prepart cleaved. This proinsulin is secreted to the outside of the cell as active insulin which has been cleaved again to remove the C peptide portion. That is, in order to confirm that the pancreas prepared from colony aggregates (EBS) in vitro newly synthesized and secreted insulin, an antibody that binds only to the C peptide, not an antibody that binds to insulin ( Tissue immunology was performed using a goat anti-C peptide antibody, Linco Research). For amylase, an antibody (Sigma) was usually used.

図4−1.10 ng/mLのアクチビンと0.1 μMのレチノイン酸で処理したマウスES細胞由来のコロニーの凝集塊(EBS)の免疫組織学的観察像。A、インスリンCペプチド;B,アミラーゼ;C,DAPI(4’,6−diamidino−2−phenylindole;核の染色剤)、D,A +B +C。スケールバーは50 μM。インスリンCペプチドとアミラーゼが別の細胞によって作られている。この条件下では、インスリンよりもアミラーゼが優先的に合成されている。   Fig. 4-1.10 An immunohistological observation image of colony aggregates (EBS) derived from mouse ES cells treated with ng / mL Activin and 0.1 µM retinoic acid. A, insulin C peptide; B, amylase; C, DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole; nuclear stain), D, A + B + C. Scale bar is 50 μM. Insulin C peptide and amylase are made by different cells. Under these conditions, amylase is preferentially synthesized over insulin.

図4−2. 25 ng/mLのアクチビンと0.1 μMのレチノイン酸で処理したマウスES細胞由来のコロニーの凝集塊(EBS)の免疫組織学的観察像。A、インスリンCペプチド;B,アミラーゼ;C,DAPI(4’,6−diamidino−2−phenylindole;核の染色剤)、D,A +B +C。スケールバーは50 μM。図4−1と同様に、インスリンCペプチドとアミラーゼが別の細胞によって作られているが、この条件下では、インスリンがアミラーゼよりも優先的に合成されている。   Fig. 4-2. Immunohistological observation image of colony aggregate (EBS) derived from mouse ES cells treated with 25 ng / mL activin and 0.1 μM retinoic acid. A, insulin C peptide; B, amylase; C, DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole; nuclear stain), D, A + B + C. Scale bar is 50 μM. As in FIG. 4-1, insulin C peptide and amylase are produced by different cells, but under these conditions, insulin is synthesized preferentially over amylase.

図4の結果、および、図3の結果から、0.1 μMのレチノイン酸が内分泌細胞と外分泌細胞の双方の分化誘導に最もよいこと、ならびに、アクチビンの濃度が25 ng/mLの時には内分泌細胞が優先的に分化誘導されるが、アクチビンの濃度が10 ng/mLの時には外分泌細胞が優先的に分化誘導されることが判明した。   From the results of FIG. 4 and FIG. 3, it can be seen that 0.1 μM retinoic acid is best for inducing differentiation of both endocrine cells and exocrine cells, and that endocrine cells are activated when the activin concentration is 25 ng / mL. However, it was found that exocrine cells are preferentially induced to differentiate when the activin concentration is 10 ng / mL.

(濃度依存性)
アクチビンの濃度の変化が、外分泌細胞と内分泌細胞との比率を変化させる。
(Concentration dependence)
Changes in activin concentration change the ratio of exocrine cells to endocrine cells.

本発明者らは、アクチビンおよびレチノイン酸のEBSに対するすい臓分化誘導効果が濃度依存性であることをさらに試験した。この問いに答えるために、トータルRNAをEBSから、レチノイン酸(0、0.1μMまたは1μM)およびアクチビン(0ng/ml、10ng/mlまたは25ng/ml)での処理後13日で抽出し、そしてリアルタイムPCRを行って、未処理のEBSの発現量と対比(1に正規化させた)させて以下の遺伝子の転写発現量を測定したamylase 2,insulin II,ptf1a/p48 およびShh(図6a−d)。Shh発現は、レチノイン酸単独、アクチビン単独およびレチノイン酸+アクチビンでの処理によって減少した(図6c)。insulin IIおよびamylase 2の発現は、レチノイン酸単独で処理したEBSにおいて、未処理のEBSよりも高く、アクチビン単独では、insulin発現のレベルは有意に効果はなかったが、未処理のEBSよりもamylase発現は減少していた(図6a,b)。興味深い結果が、レチノイン酸の濃度を一定(0.1μM)に維持し、アクチビンの濃度を変化させたときに観察された。比較的低い濃度のアクチビン(10ng/ml)では、amylase2およびptf1a/p48(外分泌細胞のマーカー)の発現レベルは、レチノイン酸とアクチビンさんとで処理した軍において、未処理のEBSよりもはるかに高く、他方、insulin IIの発現は、これらの群で変動がなかった。対照的に、より高いアクチビン濃度(25ng/ml)では、insulinの発現は、レチノイン酸とアクチビンとで処理したEBSにおいて、未処理群よりも顕著に増大し、他方、amylase 2の発現レベルは、2つのグループでは低かった。   The inventors further tested that the effect of activin and retinoic acid on pancreatic differentiation on EBS was concentration-dependent. To answer this question, total RNA was extracted from EBS 13 days after treatment with retinoic acid (0, 0.1 μM or 1 μM) and activin (0 ng / ml, 10 ng / ml or 25 ng / ml), and Amylas 2, insulin II, ptf1a / p48, and Shh were measured by performing real-time PCR and comparing (normalized to 1) the expression level of untreated EBS to measure the transcriptional expression levels of the following genes: d). Shh expression was reduced by treatment with retinoic acid alone, activin alone and retinoic acid plus activin (FIG. 6c). Insulin II and amylase 2 expression was higher in untreated EBS in EBS treated with retinoic acid alone, and activin alone had no significant effect on the level of insulin expression, but amylase over untreated EBS. Expression was reduced (Figure 6a, b). Interesting results were observed when the concentration of retinoic acid was kept constant (0.1 μM) and the concentration of activin was varied. At relatively low concentrations of activin (10 ng / ml), the expression levels of amylase2 and ptf1a / p48 (exocrine cell marker) are much higher in the army treated with retinoic acid and activin than untreated EBS On the other hand, the expression of insulin II did not vary between these groups. In contrast, at higher activin concentrations (25 ng / ml), the expression of insulin is significantly increased in EBS treated with retinoic acid and activin, compared to the untreated group, whereas the expression level of amylase 2 is The two groups were low.

リアルタイムPCRの結果は、抗insulin Cペプチド抗体および抗amylase抗体の両方での染色によって支持される(論文図7a−d)。0.1μMレチノイン酸および低濃度(10ng/ml)のアクチビンで処理したEBSにおいて、より少ないインスリン陽性の細胞が、アミラーゼ陽性の細胞よりも見られた。しかし、高濃度のアクチビン(25ng/ml)を0.1μMのレチノイン酸と共に用いた場合、インスリン陽性細胞の%は顕著に増加した(図7d)。処理していないEBSにおいて、インスリン陽性細胞およびアミラーゼ陽性細胞は、観察されなかった(図7b)。これらの結果は、EBSから誘導された組織における内分泌細胞と外分泌細胞との比率がアクチビン濃度に依存することを示す。免疫細胞化学分析によってもまた、細胞のうちのいくつかがα細胞マーカータンパク質であるグルカゴンを産生していたことが明らかになった(図7e)。   Real-time PCR results are supported by staining with both anti-insulin C peptide antibody and anti-amylase antibody (Paper Figure 7a-d). In EBS treated with 0.1 μM retinoic acid and low concentrations (10 ng / ml) of activin, fewer insulin positive cells were seen than amylase positive cells. However, when high concentrations of activin (25 ng / ml) were used with 0.1 μM retinoic acid, the percentage of insulin positive cells was significantly increased (FIG. 7d). In untreated EBS, neither insulin-positive cells nor amylase-positive cells were observed (FIG. 7b). These results indicate that the ratio of endocrine cells to exocrine cells in tissues derived from EBS depends on the activin concentration. Immunocytochemical analysis also revealed that some of the cells produced glucagon, an alpha cell marker protein (FIG. 7e).

(まとめ)
マウスES細胞のコロニーから、浮遊培養の系を利用して、アクチビンとレチノイン酸を同時処理するという新しい方法により、未分化細胞から、インスリンを合成して分泌するβ細胞とグルカゴンを合成して分泌するα細胞の双方の内分泌細胞、アミラーゼを合成して分泌する外分泌細胞、分泌物を外部に放出するための導管を有するすい臓を、in vitroで作成することに、世界ではじめて成功した。
(Summary)
From a mouse ES cell colony, using a suspension culture system, a new method of simultaneous treatment of activin and retinoic acid is used to synthesize and secrete β cells and glucagon that synthesize and secrete insulin from undifferentiated cells. We have succeeded for the first time in the world to create in vitro the endocrine cells of both α cells, the exocrine cells that synthesize and secrete amylase, and the pancreas having a conduit for releasing the secretions to the outside.

(実施例2:グルコース応答性)
本実施例では、25 ng/mLのアクチビンと0.1μMのレチノイン酸を処理することによりin vitroで作成したすい臓が、外部のグルコースに応答して、インスリンの分泌量が増加するか否かを検討した(表1)。
(Example 2: Glucose responsiveness)
In this example, whether pancreas prepared in vitro by treating 25 ng / mL activin and 0.1 μM retinoic acid increases the amount of insulin secreted in response to external glucose. It examined (Table 1).

インビトロでのインスリン分泌を試験するために、25ng/mlアクチビンおよび0.1μMレチノイン酸を用いてES細胞から分化させたすい臓組織を、低濃度(3mM)および高濃度(25mM)のグルコース負荷試験により試験した(表1)。アクチビン/レチノイン酸処理したEBSは、インスリンをグルコース依存的な様式で培地中に分泌した。他方、処理していないEBSからのインスリン分泌は、同じ条件下で検出限界以下であった。レチノイン酸およびアクチビンの両方で処理した個々のEBSは、馴化培地において平均で0.24ngのインスリンを、そのタンパク質1mgあたりで(EBS1つあたり約9.7%の総インスリン量)分泌した。これらの結果は、レチノイン酸とアクチビンとの両方で処理したEBSがグルコース濃度の増加に応答してインスリンを分泌したことを示す。これは、すい臓β細胞がインビボで持っている生理学的機能と類似している。   To test insulin secretion in vitro, pancreatic tissue differentiated from ES cells with 25 ng / ml activin and 0.1 μM retinoic acid was subjected to low (3 mM) and high (25 mM) glucose tolerance tests. Tested (Table 1). Activin / retinoic acid treated EBS secreted insulin into the medium in a glucose dependent manner. On the other hand, insulin secretion from untreated EBS was below the detection limit under the same conditions. Individual EBS treated with both retinoic acid and activin secreted an average of 0.24 ng of insulin in the conditioned medium per mg of the protein (approximately 9.7% total insulin per EBS). These results indicate that EBS treated with both retinoic acid and activin secreted insulin in response to increasing glucose concentration. This is similar to the physiological function that pancreatic β cells have in vivo.


表1.25 ng/mLのアクチビンと0.1μMのレチノイン酸とを13日間にわたり同時処理して作成したすい臓が、グルコース濃度に応じて分泌するインスリンの量

Table 1.25 Amount of insulin secreted by pancreas made by simultaneous treatment of ng / mL activin and 0.1 μM retinoic acid for 13 days depending on glucose concentration

表1は、EBSの細胞内インスリン量およびグルコース変化によるインスリン産生量変化を示す。   Table 1 shows changes in the amount of insulin produced by EBS intracellular insulin amount and glucose change.

誘導処理後13日後での0.1μMのレチノイン酸および25ng/mlのアクチビンで処理したEBSと処理していないEBSにおける細胞内インスリン量。グルコース負荷に対し応答してEBSから分泌されたインスリン量を測定した。分泌されたインスリンの示された量は、25mMのグルコースによって刺激開始後30分で分泌されたインスリンの量に匹敵する。培養培地中のグルコース負荷によるインスリン分泌の増大は、レチノインおよびアクチビンの両方で処理したEBSにおいて観察された。   Intracellular insulin levels in EBS treated and untreated with 0.1 μM retinoic acid and 25 ng / ml activin 13 days after induction treatment. The amount of insulin secreted from EBS in response to glucose load was measured. The indicated amount of secreted insulin is comparable to the amount of insulin secreted 30 minutes after the start of stimulation with 25 mM glucose. Increased insulin secretion due to glucose loading in the culture medium was observed in EBS treated with both retinoin and activin.

(実施例3:培養系で分化誘導された膵臓組織の移植方法)
実施例1〜2において作製されたマウスすい臓について、実際に糖尿病モデルマウスにおいて使用することができることを実証する。以下にその手順を説明する。
(Example 3: Transplantation method of pancreatic tissue induced to differentiate in a culture system)
It demonstrates that the mouse pancreas produced in Examples 1-2 can actually be used in a diabetes model mouse. The procedure will be described below.

(動物)
糖尿病モデルマウスは、10週令以上のAKITA−mouse (Yoshioka, et al., Diabetes 46: 887, 1997)の雄、または膵ランゲルハンス島を選択的に破壊するstreptozotocin (STZ) を250 mg/kg body weight 投与することによって病態を引き起こされたヌードマウスを用いる。この場合、STZ投与後1週間を経過した時点で移植を行う。
(animal)
Diabetes model mice can be 250 mg / kg body of AKITA-mouse (Yoshioka, et al., Diabetes 46: 887, 1997) or streptozotocin (STZ) that selectively destroys pancreatic islets of 10 weeks of age or older. Nude mice whose pathology is caused by administration of weight are used. In this case, transplantation is performed when one week has elapsed after administration of STZ.

(分化誘導された膵臓組織の移植)
移植は、培養系で分化誘導した膵臓組織を培養皿からピンセットなどで組織を傷つけないように集める。これを、Hanksの生理食塩水で2回洗浄する。
マウスを、ネンブタールで麻酔し、腹部を切開して、20−30個の分化誘導された膵臓組織を塊にして、後腹膜下に移植する。他の移植場所としては、腎皮膜下に埋め込むことも有効である。また、膵臓組織をあらかじめ膵島単離用の酵素であるリベラーゼRI (Liberase RI: Roche) で処理して細胞を単離し、肝臓の門脈に注入する方法もある。
(Transplantation of differentiation-induced pancreatic tissue)
For transplantation, pancreatic tissue that has been induced to differentiate in the culture system is collected from the culture dish so as not to damage the tissue with tweezers. This is washed twice with Hanks' saline.
Mice are anesthetized with Nembutal, the abdomen is dissected, and 20-30 differentiation-induced pancreatic tissues are massed and transplanted under the retroperitoneum. As another transplant site, it is also effective to implant under the renal capsule. There is also a method in which pancreatic tissue is previously treated with Liberase RI (Roche) RI, which is an enzyme for islet isolation, to isolate cells and inject them into the portal vein of the liver.

血糖値の測定は、マウスの尾の先端をメスやカミソリなどで傷つけ、数μlの血液を採取して測定を行う。   The blood glucose level is measured by damaging the tip of the mouse tail with a scalpel or razor and collecting several μl of blood.

このようにして、モデルマウスにおいて本発明において作製されたすい臓が実際に機能するかどうかを確認することができる。   In this way, it is possible to confirm whether the pancreas produced in the present invention actually functions in the model mouse.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, it is understood that the scope of this invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本方法により、これまで実現されていなかった哺乳類の未分化細胞から、
1)グルコース負荷に対して応答してインスリンを合成して分泌するβ細胞を持ち、
2)内分泌細胞として、β細胞だけでなく、グルカゴンを合成して分泌するα細胞を持ち、
3)消化酵素類(アミラーゼなど)を作り腸管内に分泌する外分泌細胞(腺房細胞)を持ち、
4)すい臓から消化酵素類を腸管に外分泌するための導管構造などのすべての機能と構造を備えたすい臓を作ることが世界ではじめてできた。
By this method, from undifferentiated mammalian cells that have not been realized so far,
1) having β cells that synthesize and secrete insulin in response to glucose load;
2) Not only β cells but also α cells that synthesize and secrete glucagon as endocrine cells,
3) Have exocrine cells (acinar cells) that make digestive enzymes (such as amylase) and secrete them into the intestine.
4) It was the first in the world to create a pancreas with all functions and structures such as a duct structure for exoculating digestive enzymes from the pancreas into the intestinal tract.

ヒトES細胞から本発明者らの方法とは別の方法で誘導された細胞は、米国においては、既にヒトの糖尿病の治療に対して試験的に応用されている。本発明者らの開発した方法でヒトの未分化細胞からβ細胞だけでなく、本発明者らが示したように完全なすい臓を作ることができるならば、多くの糖尿病患者やすい臓機能不全患者だけでなく、すい臓がんなどのためにすい臓を摘出せざるを得ない患者も治療するための、これまでにない有用な材料を提供する可能性がある。また、すい臓に関わる生物・医学研究、およびすい臓疾患の原因解明の研究、さらには、すい臓疾患の治療およびすい臓がんの治療のための薬剤の開発における有用なモデルおよび評価系(アッセイ系)となることも期待できる。このように、本方法の実用化と産業上の見通しは極めて明るいものと判断する。   Cells derived from human ES cells by a method different from the method of the present inventors have already been experimentally applied to the treatment of human diabetes in the United States. If the method developed by the present inventors can produce not only β cells from human undifferentiated cells but also a complete pancreas as shown by the present inventors, many patients with diabetic dysfunction are likely to be diabetic. In addition, there is a possibility of providing an unprecedented useful material for treating a patient who has to remove the pancreas due to pancreatic cancer or the like. Also, useful models and evaluation systems (assay systems) in biological and medical research related to the pancreas, research on the elucidation of the cause of pancreatic diseases, and the development of drugs for the treatment of pancreatic diseases and pancreatic cancer You can also expect to be. Thus, it is judged that the practical application and industrial prospect of this method are extremely bright.

Claims (21)

マウス胚性幹(ES)細胞からマウスすい臓を生産する方法であって、以下の工程:
A)マウスES細胞を、フィーダー細胞上で血清および白血病阻害因子(LIF)を含む培地中で培養してコロニー形成を行う工程、
B)その後、LIFを含まない培地中で形成された該コロニーを培養して胚様体様凝集塊(embryoid body−like sphere)を形成させる前培養工程;
C)その後、フィーダー細胞およびLIFの非存在下で該胚様体様凝集塊にアクチビンとレチノイン酸とに同時に曝す曝露工程;および
D)その後、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で培養する工程
を包含する、方法。
A method for producing mouse pancreas from mouse embryonic stem (ES) cells, comprising the following steps:
A) A step of culturing mouse ES cells on a feeder cell in a medium containing serum and leukemia inhibitory factor (LIF) to form a colony,
B) Thereafter, a pre-culture step of culturing the colony formed in a medium containing no LIF to form an embryoid body-like sphere;
C) then an exposure step in which the embryoid body-like aggregates are exposed simultaneously to activin and retinoic acid in the absence of feeder cells and LIF; and D) is then cultured in a medium without activin and retinoic acid. A method comprising the steps.
前記前培養工程は、1〜10日間行われる、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the pre-culture step is performed for 1 to 10 days. 前記曝露工程は、1〜4日間行われる、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the exposing step is performed for 1 to 4 days. 前記C)工程およびD)工程で使用される培地は、KnockOut Serum Replacement(商標)(KSR(商標))培地である、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the medium used in the steps C) and D) is a KnockOut Serum Replacement ™ (KSR ) medium. 前記曝露工程は、浮遊培養の条件下で行われる、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the exposing step is performed under conditions of suspension culture. 前記浮遊培養は、低接着性コーティング培養容器上で行われる、請求項5に記載の方法。The method according to claim 5, wherein the suspension culture is performed on a low adhesion coating culture vessel. 前記フィーダー細胞は、マウス胎仔線維芽細胞である、請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the feeder cell is a mouse fetal fibroblast. 前記C)工程のアクチビンは、1ng/ml〜50ng/ml未満である、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the activin in the step C) is 1 ng / ml to less than 50 ng / ml. 前記C)工程のレチノイン酸は、0.01μMより多く1μM未満である、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the retinoic acid in step C) is more than 0.01 μM and less than 1 μM. さらに、前記工程D)は、分化させた前記凝集塊を、コーティングされた培養容器上の培地中で培養する分化工程を包含する、請求項1に記載の方法。Furthermore, the said process D) includes the differentiation process which culture | cultivates the differentiated said aggregate in the culture medium on the coated culture container. 前記コーティングは、ゼラチンコーティングである、請求項10に記載の方法。The method of claim 10, wherein the coating is a gelatin coating. 前記分化工程において用いられる培地は、KSR(商標)培地である、請求項10に記載の方法。The method according to claim 10, wherein the medium used in the differentiation step is a KSR (trademark) medium. 前記分化工程は、機能的すい臓が生産されるに十分な期間である、請求項10に記載の方法。11. The method of claim 10, wherein the differentiation step is a period sufficient to produce a functional pancreas. 前記分化工程は、7〜21日間行われる、請求項10に記載の方法。The method according to claim 10, wherein the differentiation step is performed for 7 to 21 days. 前記工程C)は、アクチビンとレチノイン酸とを含む培地中で〜4日間培養する工程を包含し、前記工程D)は、アクチビンとレチノイン酸とを含まない培地中で1週間〜3週間培養する工程を包含する、請求項10に記載の方法。The step C) includes a step of culturing in a medium containing activin and retinoic acid for 1 to 4 days, and the step D) is cultured in a medium not containing activin and retinoic acid for 1 week to 3 weeks. The method according to claim 10, comprising the step of: 前記C)工程において、前記アクチビンの使用濃度は、1ng/ml〜50ng/ml未満であり、前記レチノイン酸の使用濃度は0.01μMより多く1μM未満である、請求項10に記載の方法。 11. The method according to claim 10 , wherein in step C), the use concentration of activin is 1 ng / ml to less than 50 ng / ml, and the use concentration of retinoic acid is more than 0.01 μM and less than 1 μM . 前記い臓は、インスリン産生能、グルコース応答性、グルカゴン産生能、アミラーゼ等産生能および機能的導管構造からなる群より選択される少なくとも1つの特徴を有する、請求項1に記載の方法。Wherein S w organs insulin production ability, has at least one feature glucose-responsive, glucagon-producing ability is selected from the group consisting of amylase, etc. producing ability and functional channel structure, The method of claim 1. 前記い臓は、すい臓マーカーIpf1/pdx-1を発現し、すい臓が形成される時期にその発現量が低下するマーカーShhを発現しないことを特徴とする、請求項1に記載の方法。Wherein S w visceral express pancreas marker Ipf1 / pdx-1, the expression level at a time when the pancreas is formed is equal to or not expressing the marker Shh to decrease, The method of claim 1. 前記い臓は、insulin、glucagonおよびamylase 2からなる群より選択される少なくとも1つのすい臓マーカーを発現する、請求項1に記載の方法。Wherein S w organs are, insulin, express at least one pancreatic markers selected from the group consisting of glucagon and amylase 2, The method of claim 1. 前記い臓は、α細胞とβ細胞と外分泌細胞と導管構造を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。Wherein S w organs is characterized in that it comprises α cells and β cells and exocrine cells and the conduit structure, The method of claim 1. 前記い臓は、インスリン産生能、グルコース応答性、グルカゴン産生能、アミラーゼ等産生能および機能的導管構造からなる群より選択されるすべての特徴を有する、請求項1に記載の方法。Wherein S w organs insulin production ability has glucose-responsive, glucagon-producing ability, all features selected from the group consisting of amylase, etc. producing ability and functional channel structure, The method of claim 1.
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