JP5175036B2 - Human chondrocyte trait maintenance factor - Google Patents

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Description

本発明は、インテグリン阻害物質を有効成分とするヒト軟骨細胞形質維持剤に関する。また、本発明は、単層のヒト軟骨細胞において、インテグリン遺伝子の発現を阻害してヒト軟骨細胞形質維持作用発揮する物質をスクリーニングする方法に関する。   The present invention relates to a human chondrocyte character maintenance agent comprising an integrin inhibitor as an active ingredient. The present invention also relates to a method for screening a substance that inhibits integrin gene expression and exhibits a human chondrocyte phenotype maintenance effect in monolayer human chondrocytes.

軟骨は軟骨細胞と軟骨基質で構成されている。この軟骨基質は、主として高分子のプロテオグリカンであるアグリカンとII型コラーゲンでできており、細胞外マトリックスの主要成分を構成する。プロテオグリカンは、一本の芯となる蛋白質にコンドロイチン硫酸やケタラン硫酸などのグリコサミノグリカンが結合した糖蛋白質からなり、また、II型コラーゲンは、線維性コラーゲンであり、支持体としての役割の他、軟骨細胞の進展、増殖および分化を決定する重要な役割を演じているとされている。コラーゲンは前記II型コラーゲンの他、骨に大量に含まれているI型コラーゲン、細胞などの足場を作っているIII型コラーゲン、基底膜に多く含まれるIV型コラーゲンなどがある。   Cartilage is composed of chondrocytes and cartilage matrix. This cartilage matrix is mainly composed of aggrecan, which is a high molecular weight proteoglycan, and type II collagen, and constitutes the main component of the extracellular matrix. Proteoglycans consist of glycoproteins in which glycosaminoglycans such as chondroitin sulfate and ketalan sulfate are bound to a single core protein, and type II collagen is a fibrillar collagen that serves as a support. It is said to play an important role in determining the progression, proliferation and differentiation of chondrocytes. In addition to the type II collagen, collagen includes type I collagen contained in large amounts in bone, type III collagen that forms a scaffold for cells, type IV collagen contained in a large amount in the basement membrane, and the like.

これらアグリカンとII型コラーゲンの遺伝子の発現増加は、成熟軟骨細胞マーカーとして当業界に認識されている。   Increased expression of these aggrecan and type II collagen genes is recognized in the art as a mature chondrocyte marker.

一方、軟骨変性疾患としては、変形性関節症、軟骨軟化症、離断性骨軟骨炎、関節リウマチなどの軟骨変性を伴う病気があり、これらの疾患の治療には、抗炎症剤の投与、理学療法(リハビリ)、骨切り術、人工関節置換術などが採用されている。しかしながら、これらの治療方法は、いずれも対処的な治療法であり軟骨が疲弊して、減少した軟骨基質を回復させることを第一の目的とした根本治療法ではない。   On the other hand, cartilage degenerative diseases include diseases associated with cartilage degeneration such as osteoarthritis, cartilage softening, amputated osteochondritis, rheumatoid arthritis, etc. Physical therapy (rehabilitation), osteotomy, artificial joint replacement, etc. are adopted. However, these treatment methods are all coping treatment methods, and are not fundamental treatment methods for which the primary purpose is to recover cartilage matrix that has been exhausted and reduced cartilage matrix.

近年、軟骨変性疾患に対しては、モザイク形成術、Autologous Chondrocyte Transplantatonという自家軟骨を移植する手術が行われるようになってきたが、その成績はまだ芳しくない。その原因は、移植された軟骨が、硝子軟骨ではなく、線維軟骨を形成する故とされている(硝子軟骨は関節の軟骨の事、線維軟骨は脊椎の椎間板で線維成分が多い、この他に耳介の弾性軟骨がある)。   Recently, for cartilage degenerative diseases, mosaic surgery, Autologous Chondrocyte Transplantaton, an operation to transplant autologous cartilage, has been performed, but the results are still not good. The reason is that the transplanted cartilage is not hyaline cartilage, but forms fibrocartilage (hyaline cartilage is a joint cartilage, fibrocartilage is a spinal disc, and there are many fiber components. There is elastic cartilage of the auricle).

また、軟骨の再生医療も徐々に試みられているが、問題点は、同様に軟骨細胞としての形質が維持できずに脱分化してしまうこととされている。この問題点は、分離した軟骨細胞が通常の培養法では脱分化を起こしてしまうこと、あるいは、移植した軟骨細胞の脱分化が関節軟骨の変性部分で起こってしまうことに起因していることが分かっている。軟骨細胞の脱分化はペレット培養、高密度培養、足場(scaffold)の工夫などである程度抑えることが可能であるが、この脱分化を抑制し移植に十分な軟骨細胞を提供する方法、あるいは、関節軟骨の脱分化を抑制して軟骨基質の産生を維持することができ、根本療法に繋がる薬剤の開発が望まれている。   In addition, regenerative medicine for cartilage has been gradually tried, but the problem is that the trait as a chondrocyte cannot be maintained and it is dedifferentiated. This problem can be attributed to the fact that isolated chondrocytes undergo dedifferentiation in a normal culture method, or that the dedifferentiation of transplanted chondrocytes occurs in the degenerated portion of articular cartilage. I know. Although chondrocyte dedifferentiation can be suppressed to some extent by pellet culture, high-density culture, scaffolding, etc., a method of suppressing this dedifferentiation and providing sufficient chondrocytes for transplantation, or joints Development of a drug capable of suppressing cartilage dedifferentiation and maintaining cartilage matrix production and leading to fundamental therapy is desired.

これまでに、軟骨基質合成を促進する物質(軟骨同化プロセスを促進する物質)として、抗炎症性物質(IL-1アンタゴニスト、TGF-β、IGF-1、FGF、BMP-2)が知られており、また、軟骨基質分解を阻害する物質(軟骨異化プロセスを阻害する物質)として、IL-1レセプターアンタゴニスト、TNF-αレセプターアンタゴニスト、MAPキナーゼ阻害剤、COX阻害剤、細胞接着分子などが知られている。また、軟骨基質の形成または維持に関連する作用として、I型コラゲナーゼ遊離抑制、プロテオグリカン遊離抑制、プロテオグリカン合成促進、II型コラゲナーゼ合成促進などが知られており、これらの作用を有する物質が、軟骨破壊抑制、軟骨形成促進、軟骨細胞分化誘導などを目的とした軟骨疾患の治療予防剤として有用であることが知られている(特許文献1および2参照)。   So far, anti-inflammatory substances (IL-1 antagonists, TGF-β, IGF-1, FGF, BMP-2) have been known as substances that promote cartilage matrix synthesis (substances that promote the cartilage assimilation process). In addition, IL-1 receptor antagonists, TNF-α receptor antagonists, MAP kinase inhibitors, COX inhibitors, cell adhesion molecules, etc. are known as substances that inhibit cartilage matrix degradation (substances that inhibit the cartilage catabolism process). ing. In addition, as actions related to the formation or maintenance of cartilage matrix, type I collagenase release inhibition, proteoglycan release inhibition, proteoglycan synthesis promotion, type II collagenase synthesis promotion, etc. are known. It is known to be useful as a therapeutic and prophylactic agent for cartilage diseases for the purpose of suppression, promotion of cartilage formation, induction of chondrocyte differentiation (see Patent Documents 1 and 2).

一方、上記軟骨基質分解を阻害する物質として例示された細胞接着分子には、インテグリンが含まれている。インテグリンは、化学構造の異なる細胞表面受容体で細胞接着、組織の炎症、粘着神経細胞の分化、癌細胞転移に関与しており、その多くはフィブロネクチン、ビトロネクチン、フィブリノーゲンなどの細胞外蛋白質に見られるArg-Gly-Aspからなるアミノ酸配列のトリペプチド(RGD)に結合する細胞外ドメインを有する。インテグリンは、非共有結合したαおよびβポリペプチドサブユニットによって構成されるヘテロダイマーであり、少なくとも17の異なるαサブユニット(1〜11、D,E,L,M,V,X)と少なくとも8つの異なるβサブユニット(1〜8)が同定されている。種々のαサブユニットと種々のβサブユニットとが組み合わさって、異質のインテグリンを形成する。VLAにはVLA1〜6があり、それぞれのαサブユニットは、インテグリンα1〜6、インテグリンβ1はVLAを構成し、例えばインテグリンα5と共にVLA−5を形成する。中でも、インテグリンα5β1およびインテグリンα4β1はフィブロネクチンの受容体であり、細胞表面のフィブロネクチン線維形成に必要とされている。   On the other hand, integrin is contained in the cell adhesion molecule exemplified as the substance that inhibits cartilage matrix degradation. Integrins are cell surface receptors with different chemical structures and are involved in cell adhesion, tissue inflammation, adhesion neuron differentiation, and cancer cell metastasis, many of which are found in extracellular proteins such as fibronectin, vitronectin, and fibrinogen It has an extracellular domain that binds to a tripeptide (RGD) having an amino acid sequence consisting of Arg-Gly-Asp. Integrins are heterodimers composed of non-covalently linked α and β polypeptide subunits, with at least 17 different α subunits (1-11, D, E, L, M, V, X) and at least 8 Two different β subunits (1-8) have been identified. Different α subunits and different β subunits combine to form heterogeneous integrins. VLA includes VLA1-6, and each α subunit constitutes integrin α1-6 and integrin β1 forms VLA, for example, forms VLA-5 together with integrin α5. Among them, integrin α5β1 and integrin α4β1 are fibronectin receptors and are required for the formation of fibronectin fibrils on the cell surface.

また、インテグリンα1β1とインテグリンα2β2は、コラーゲン受容体として知られている。インテグリンαvβ3は、ビトロネクチンレセプターとして知られ、腫瘍転移、固形腫瘍成育、骨粗鬆症、腫瘍脈管形成、関節炎において役割を演ずるインテグリンとされ、オステオポンチンなどの受容体で細胞遊走に必須と考えられている。インテグリンαvβ5は、ビトロネクチン受容体とも呼ばれ、新生血管形成において役割を演ずるインテグリンとされる。   Integrin α1β1 and integrin α2β2 are known as collagen receptors. The integrin αvβ3 is known as a vitronectin receptor, is considered to be an integrin that plays a role in tumor metastasis, solid tumor growth, osteoporosis, tumor angiogenesis, and arthritis, and is considered to be essential for cell migration at receptors such as osteopontin. The integrin αvβ5 is also called a vitronectin receptor, and is an integrin that plays a role in neovascularization.

従来、インテグリンαvβ5に対するモノクローナル抗体が脈管形成を阻害することが報告されており、これらインテグリンαvβ3、インテグリンαvβ5のアンタゴニストは、脈管形成、腫瘍転移、腫瘍成育、糖尿病網膜症、黄斑変性、アテローム性動脈硬化症および骨粗しょう症の治療または予防剤としての可能性が報告されている(特許文献3参照)。また、スルホンアミド化合物を有効成分とするインテグリン発現阻害剤が動脈硬化症、乾癬、癌、骨粗しょう症、網膜血管新生症、糖尿病網膜症などの炎症性疾患、癌転移抑制、血管新生阻害等の治療剤として有効であることも知られている(特許文献4参照)。   Conventionally, it has been reported that monoclonal antibodies against integrin αvβ5 inhibit angiogenesis, and these integrin αvβ3 and antagonist of integrin αvβ5 are angiogenesis, tumor metastasis, tumor growth, diabetic retinopathy, macular degeneration, atheromatous The possibility as a therapeutic or prophylactic agent for arteriosclerosis and osteoporosis has been reported (see Patent Document 3). Also, integrin expression inhibitors containing sulfonamide compounds as active ingredients are atherosclerosis, psoriasis, cancer, osteoporosis, retinal angiogenesis, diabetic retinopathy and other inflammatory diseases, cancer metastasis suppression, angiogenesis inhibition, etc. It is also known to be effective as a therapeutic agent (see Patent Document 4).

一方、(1)ヒト関節軟骨細胞におけるフィブロネクチンやII型コラーゲンとの接着はインテグリン抗体により阻害されること(非特許文献1参照)、(2)ヒト関節軟骨細胞が各種軟骨基質(ECM:II型コラーゲン、アグリカン)に対して接着能を有し、フィブロネクチンに対する接着は、抗インテグリンα5抗体および抗インテグリンβ1抗体で阻害されること(非特許文献2参照)、および(3)TGF-βがVAL-5(α5β1)の発現を上昇させ、フィブロネクチンに対する上昇した粘着をもたらすこと(非特許文献3参照)、等も報告されている。   On the other hand, (1) Adhesion of human articular chondrocytes with fibronectin and type II collagen is inhibited by integrin antibodies (see Non-Patent Document 1), and (2) human articular chondrocytes contain various cartilage substrates (ECM: type II) Collagen and aggrecan). Adhesion to fibronectin is inhibited by anti-integrin α5 antibody and anti-integrin β1 antibody (see Non-Patent Document 2), and (3) TGF-β is VAL- It has also been reported that the expression of 5 (α5β1) is increased to cause increased adhesion to fibronectin (see Non-Patent Document 3).

また、インテグリンβ1の阻害がII型コラーゲンに対する軟骨細胞接着を阻止することを確認し、軟骨細胞増加とプロテオグリカン合成のTGF-β刺激を否定的に調節することについても報告されている(非特許文献4参照)。   It has also been reported that inhibition of integrin β1 prevents chondrocyte adhesion to type II collagen and negatively regulates TGF-β stimulation of chondrocyte proliferation and proteoglycan synthesis (Non-patent literature). 4).

更に、インテグリン発現およびII型コラーゲンが単層培養における軟骨細胞形状の維持に関わりあっていることについて、(1)単層培養において、軟骨細胞がII型コラーゲンとフィブロネクチンを産生し、培養期間中を通じて、細胞膜上に特異的表面レセプター(インテグリンβ1グループ)を発現すること、および(2)インテグリンβ1抗体による処理がII型コラーゲン上軟骨細胞粘着を明確に低下させること、から明らかにされている(非特許文献5)。   Furthermore, regarding integrin expression and type II collagen being involved in the maintenance of chondrocyte shape in monolayer culture, (1) in monolayer culture, chondrocytes produce type II collagen and fibronectin throughout the culture period. It has been clarified from the fact that a specific surface receptor (integrin β1 group) is expressed on the cell membrane, and (2) the treatment with integrin β1 antibody clearly reduces the adhesion on chondrocytes on type II collagen (non- Patent Document 5).

このように、従来技術からは、軟骨細胞におけるインテグリンの産生(発現)が報告され、インテグリンに対する抗体により、軟骨細胞に対するII型コラーゲンやフィブロネクチンの接着を抑制することから、軟骨細胞における特定のサブクラスのインテグリンの産生が、軟骨基質との関係において軟骨分化に対して重要であることが示唆されている。それ故、インテグリン遺伝子の発現抑制は、軟骨細胞の形質維持に対しては相反する作用であると考えられていた。
Loeser RF, Arthritis Rheum. 1993;36:1103-10. 米沢ら,現代医療, 1996;28(9): 129-133. Lee, G.M. & Loeser, R.F., Cells and Materials., 1998;8;135-149. Scully SP, et al. Clin Orthop Relat Res. 2001;(391 Suppl):S72-89. Shakibaei M, et al. Cell Biol Int. 1997;21(2):115-25. 国際公開第2002/42448号パンフレット 特開2000-72678号公報 特表2004-513953号公報 国際公開第01/056607号パンフレット
Thus, integrin production (expression) in chondrocytes has been reported from the prior art, and antibodies against integrins suppress the adhesion of type II collagen and fibronectin to chondrocytes. It has been suggested that integrin production is important for cartilage differentiation in relation to the cartilage matrix. Therefore, suppression of integrin gene expression was thought to have an opposite effect on chondrocyte character maintenance.
Loeser RF, Arthritis Rheum. 1993; 36: 1103-10. Yonezawa et al., Modern Medicine, 1996; 28 (9): 129-133. Lee, GM & Loeser, RF, Cells and Materials., 1998; 8; 135-149. Scully SP, et al. Clin Orthop Relat Res. 2001; (391 Suppl): S72-89. Shakibaei M, et al. Cell Biol Int. 1997; 21 (2): 115-25. International Publication No. 2002/42448 Pamphlet JP 2000-72678 A Special Table 2004-513953 WO 01/056607 pamphlet

本発明は、軟骨変性の進行抑制および軟骨形成維持に効果があり、軟骨変性疾患の根本療法に有用な技術を提供することを目的とする。具体的には、本発明の目的は、ヒト軟骨細胞形質維持剤、ヒト軟骨細胞の増殖方法、ヒト軟骨細胞形質維持作用または軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング方法、および該スクリーニングに使用されるキットを提供することである。   An object of the present invention is to provide a technique that is effective in suppressing the progression of cartilage degeneration and maintaining cartilage formation and is useful for the fundamental therapy of cartilage degenerative diseases. Specifically, the object of the present invention is a human chondrocyte trait maintenance agent, a method for proliferating human chondrocytes, a method for screening a substance having a human chondrocyte trait maintenance action or a cartilage matrix gene expression regulating action, and use for the screening Is to provide a kit.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を行ったところ、従来の報告とは異なり、軟骨細胞の単層培養液中においてインテグリンを阻害することによって、1)軟骨細胞の脱分化を抑制できる、2)軟骨マトリックス遺伝子の発現を調整できる、3)軟骨形質のタンパク質を維持できることを見出し、インテグリン遺伝子発現抑制物がヒト軟骨細胞の形質を維持するのに有用であるという知見を得た。更に、インテグリンの生成を阻害した細胞、またはインテグリンのシグナルが細胞内に伝わらないようにした細胞を、軟骨欠損部に移植し、軟骨基質の維持を図ることにより、軟骨の再生医療が可能になることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above-mentioned problems.Unlike conventional reports, the present inventors have inhibited 1) chondrocyte dedifferentiation by inhibiting integrin in a monolayer culture of chondrocytes. Found that 2) can regulate the expression of cartilage matrix genes, 3) can maintain the protein of cartilage traits, and obtained knowledge that integrin gene expression inhibitors are useful for maintaining human chondrocyte traits It was. Furthermore, transplantation of cells that inhibit integrin production, or cells that prevent integrin signals from being transmitted into the cells, can be used for cartilage regeneration by maintaining cartilage matrix. I found out. The present invention has been completed by further studies based on these findings.

即ち、本発明は、以下に掲げる内容の発明である:
項1. インテグリン遺伝子発現抑制物を有効成分とすることを特徴とする、ヒト軟骨細胞形質維持剤。
項2. 以下の(a)および/または(b)の作用を有する、項1に記載のヒト軟骨細胞形質維持剤:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/または、III型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
項3. インテグリン遺伝子発現抑制物が、インテグリンα5β1、インテグリンαvβ5、およびインテグリンαvβ3よりなる群から選択される少なくとも1種のインテグリンの生成を抑制するものである、項1または2に記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項4. インテグリン遺伝子発現抑制物が、インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子に対するsiRNAである、項3に記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項5. インテグリン遺伝子発現抑制物が、インテグリンα5β1の生成を抑制するものである、項3のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項6. インテグリン遺伝子発現抑制物が、インテグリンα5遺伝子に相補的配列である、配列番号1または2で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、および/またはインテグリンβ1遺伝子に相補的配列である、配列番号3で示される塩基配列からなるポリヌクレオチドである、項5に記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項7. インテグリン遺伝子発現抑制物が、インテグリンαvβ5の生成を抑制するものである、項3のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項8. インテグリン遺伝子発現抑制物が、インテグリンαv遺伝子に相補的配列である、配列番号4〜6のいずれかに示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、および/またはインテグリンβ5遺伝子に相補的配列である、配列番号7または8で示される塩基配列からなるポリヌクレオチドである、項7のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項9. 以下の(i)〜(iv)のいずれかの作用を有する、項1乃至8のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤:
(i)インテグリン遺伝子の発現を抑制するか、またはインテグリンのシグナル伝達を抑制することにより、軟骨変性(軟骨細胞の脱分化)の進行を抑制する、
(ii)軟骨細胞の分化を維持する、
(iii)変性軟骨を正常軟骨組織に修復する、
(iv)軟骨形質の蛋白質を維持する、
(v)軟骨形質遺伝子発現を維持(軟骨細胞の分化維持)する。
項10. 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に投与される、項1乃至9のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項11. 軟骨マトリックス遺伝子発現調整剤である、項1乃至10のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。
項12. 項1乃至11のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤と軟骨細胞とを共存させて培養することにより、増殖した軟骨細胞を得ることを特徴とする軟骨細胞の増殖方法。
項13. 軟骨細胞の増殖と共に軟骨マトリックス分子が増加した軟骨細胞を得ることを特徴とする、項12に記載の軟骨細胞の増殖方法。
項14. 増殖した前記軟骨細胞が、軟骨細胞移植に用いるためのものである、項12または13に記載の軟骨細胞の増殖方法。
項15. 前記軟骨細胞移植が、自家軟骨細胞移植である、項14に記載の軟骨細胞の増殖方法。
項16. 項1乃至11のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤を、単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に添加することを特徴とする、ヒト軟骨細胞形質維持方法。
項17. 以下の(vi)〜(x)のいずれかに記載の方法である、項16に記載のヒト軟骨細胞形質維持方法:
(vi)インテグリンの発現を抑制するか、またはインテグリンのシグナル伝達を抑制することにより、軟骨変性(軟骨細胞の脱分化)の進行を抑制する方法、
(vii)軟骨細胞の分化を維持する方法、
(viii)変性軟骨を正常軟骨組織に修復する方法、
(ix)軟骨形質の蛋白質を維持する方法、
(x)軟骨形質遺伝子発現を維持(軟骨細胞の分化維持)する方法。
項18. 以下の(1)〜(5)の工程を含む、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液においてI型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、以下の(a)および/または(b)の作用を有する物質を、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質として選択する工程:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
項19. 以下の(1)〜(5)の工程を含む、軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング方法:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液においてI型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、以下の(a)および/または(b)の作用を有する物質を、ヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質として選択する工程:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
項20.少なくとも以下の(a)〜(e)のコンポーネントを含む、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング用キット:
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) 各I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(d) PCR反応試薬、
(e) 上記各遺伝子発現検出用試薬。
項21.少なくとも以下の(a)〜(e)のコンポーネントを含む、軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング用キット:
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) 各I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(d) PCR反応試薬、
(e) 上記各遺伝子発現検出用試薬。
That is, the present invention is an invention having the following contents:
Item 1. A human chondrocyte trait maintenance agent comprising an integrin gene expression inhibitor as an active ingredient.
Item 2. Item 2. The human chondrocyte trait maintenance agent according to Item 1, having the following action (a) and / or (b):
(A) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(B) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.
Item 3. Item 3. The human chondrocyte trait maintenance agent according to Item 1 or 2, wherein the integrin gene expression inhibitor suppresses the production of at least one integrin selected from the group consisting of integrin α5β1, integrin αvβ5, and integrin αvβ3. .
Item 4. Item 4. The human according to Item 3, wherein the integrin gene expression inhibitor is an siRNA against at least one gene selected from the group consisting of an integrin α5 gene, an integrin αv gene, an integrin β1 gene, an integrin β3 gene, and an integrin β5 gene. Chondrocyte trait maintenance agent.
Item 5. Item 4. The human chondrocyte trait maintenance agent according to Item 3, wherein the integrin gene expression inhibitor suppresses the production of integrin α5β1.
Item 6. The integrin gene expression inhibitor is a polynucleotide consisting of a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2 that is a complementary sequence to the integrin α5 gene, and / or a sequence complementary to the integrin β1 gene, represented by SEQ ID NO: 3. Item 6. The human chondrocyte phenotype maintenance agent according to Item 5, which is a polynucleotide having a nucleotide sequence.
Item 7. Item 4. The human chondrocyte trait maintenance agent according to Item 3, wherein the integrin gene expression inhibitor suppresses the production of integrin αvβ5.
Item 8. The integrin gene expression inhibitor is a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 6, which is a complementary sequence to the integrin αv gene, and / or a sequence complementary to the integrin β5 gene. Item 8. The human chondrocyte trait maintenance agent according to Item 7, which is a polynucleotide comprising the base sequence represented by 7 or 8.
Item 9. Item 9. The human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of Items 1 to 8, which has the following action (i) to (iv):
(i) suppressing the progression of cartilage degeneration (chondrocyte dedifferentiation) by suppressing integrin gene expression or suppressing integrin signaling;
(ii) maintaining the differentiation of chondrocytes,
(iii) repairing degenerated cartilage to normal cartilage tissue,
(iv) maintain the protein of cartilage traits,
(v) Maintaining cartilage trait gene expression (maintaining chondrocyte differentiation).
Item 10. Item 10. The human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of Items 1 to 9, which is administered to a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer.
Item 11. Item 11. The human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of Items 1 to 10, which is a cartilage matrix gene expression regulator.
Item 12. Item 12. A method for proliferating chondrocytes, comprising proliferating chondrocytes by culturing a human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of Items 1 to 11 and chondrocytes in the coexistence.
Item 13. Item 13. The method for proliferating chondrocytes according to Item 12, wherein chondrocytes having increased cartilage matrix molecules as chondrocytes proliferate are obtained.
Item 14. Item 14. The method for proliferating chondrocytes according to Item 12 or 13, wherein the proliferated chondrocytes are for use in chondrocyte transplantation.
Item 15. Item 15. The method for proliferating chondrocytes according to Item 14, wherein the chondrocyte transplantation is autologous chondrocyte transplantation.
Item 16. Item 12. A human chondrocyte trait maintenance method, which comprises adding the human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of Items 1 to 11 to a culture solution of human chondrocytes in a monolayer.
Item 17. Item 17. The method for maintaining human chondrocyte trait according to Item 16, which is the method according to any one of (vi) to (x) below:
(vi) a method of suppressing the progression of cartilage degeneration (chondrocyte dedifferentiation) by suppressing integrin expression or integrin signaling;
(vii) a method of maintaining the differentiation of chondrocytes,
(viii) a method of repairing degenerated cartilage to normal cartilage tissue,
(ix) a method for maintaining a protein of cartilage trait,
(x) A method of maintaining cartilage trait gene expression (maintaining chondrocyte differentiation).
Item 18. A screening method for a substance having a human chondrocyte character maintaining action, comprising the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) Measuring the level of expression of at least one gene selected from the group consisting of integrin α5 gene, integrin αv gene, integrin β1 gene, integrin β3 gene, and integrin β5 gene in the presence and absence of candidate substances The process of
(3) For the candidate substance that suppressed the gene expression in the step (2), the expression of type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene in the culture medium of step (1) Measuring the degree,
(4) In the step (3), a step of selecting a substance having the following action (a) and / or (b) as a substance having a human chondrocyte character maintaining action:
(a) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(b) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.
Item 19. A screening method for a substance having a cartilage matrix gene expression regulating action, comprising the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) Measuring the level of expression of at least one gene selected from the group consisting of integrin α5 gene, integrin αv gene, integrin β1 gene, integrin β3 gene, and integrin β5 gene in the presence and absence of candidate substances The process of
(3) For the candidate substance that suppressed the gene expression in the step (2), the expression of type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene in the culture medium of step (1) Measuring the degree,
(4) In the step (3), a step of selecting a substance having the following action (a) and / or (b) as a substance having a human cartilage matrix gene expression regulating action:
(a) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(b) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.
Item 20. A kit for screening for a substance having a human chondrocyte character-maintaining action comprising at least the following components (a) to (e):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) a primer pair or a probe for measuring expression of at least one gene selected from the group consisting of an integrin α5 gene, an integrin αv gene, an integrin β1 gene, an integrin β3 gene, and an integrin β5 gene;
(c) Primer pairs or probes for measuring expression of each type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene,
(d) PCR reaction reagent,
(e) Each of the above gene expression detection reagents.
Item 21. A kit for screening a substance having an action of regulating cartilage matrix gene expression, comprising at least the following components (a) to (e):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) a primer pair or a probe for measuring expression of at least one gene selected from the group consisting of an integrin α5 gene, an integrin αv gene, an integrin β1 gene, an integrin β3 gene, and an integrin β5 gene;
(c) Primer pairs or probes for measuring expression of each type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene,
(d) PCR reaction reagent,
(e) Each of the above gene expression detection reagents.

本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤によれば、イン・ビボ(in vivo)で軟骨組織に直接投与することによって軟骨細胞の分化形質を維持する薬剤、あるいはエキス・ビボ(ex vivo)で軟骨細胞を培養する際、培地に添加する物質(アジュバント)として用いることによって、軟骨細胞の分化形質を維持する薬剤を提供することができる。   According to the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention, an agent that maintains the differentiation traits of chondrocytes by direct administration to cartilage tissue in vivo (in vivo) or chondrocytes in ex vivo (ex vivo) By using as a substance (adjuvant) to be added to the medium when culturing, a drug that maintains the differentiation traits of chondrocytes can be provided.

また、本発明によれば、ヒト膝関節部等の体内にある軟骨細胞に対して直接的に投与されて、軟骨細胞の分化形質を維持する(脱分化を抑制する)医薬製剤、または軟骨マトリックス遺伝子発現を調整する医薬製剤を提供することができる。   In addition, according to the present invention, a pharmaceutical preparation that is directly administered to chondrocytes in the body of a human knee joint or the like and maintains the differentiation traits of chondrocytes (suppresses dedifferentiation), or a cartilage matrix Pharmaceutical formulations that regulate gene expression can be provided.

即ち、本発明によれば、成熟した軟骨細胞の分化形質を維持することが可能であり、また軟骨細胞移植にアジュバントとしても使用可能なヒト軟骨細胞形質維持剤が提供される。   That is, according to the present invention, there is provided a human chondrocyte trait maintenance agent that can maintain the differentiation traits of mature chondrocytes and can also be used as an adjuvant for chondrocyte transplantation.

本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、脱分化を起した軟骨の変性部において、軟骨細胞の脱分化を抑制することによって軟骨の変性を抑制できるので、関節変形を防止する関節軟骨変性抑制剤として使用できる点においても利点がある。これに加えて、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、間葉系前駆細胞の軟骨分化を誘導、あるいは成熟した軟骨細胞の分化形質を促進することが可能な軟骨修復剤としても有用である。   The human chondrocyte phenotype maintenance agent of the present invention can suppress the degeneration of cartilage by suppressing the dedifferentiation of chondrocytes in the degenerated cartilage denatured part, so that the articular cartilage degeneration inhibitor prevents joint deformation. There is an advantage also in the point which can be used as. In addition, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention is also useful as a cartilage repair agent capable of inducing cartilage differentiation of mesenchymal progenitor cells or promoting differentiation traits of mature chondrocytes. .

更に、本発明よれば、従来に無い新たな視点から見出された、ヒト軟骨細胞形質維持作用または軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング方法ならびにその測定用キットが提供される。   Furthermore, according to the present invention, there are provided a screening method for a substance having a human chondrocyte phenotype maintaining action or a cartilage matrix gene expression regulating action, and a kit for its measurement, which have been found from a new unprecedented viewpoint.

本明細書におけるアミノ酸、ペプチド、塩基配列、核酸などの略号による表示は、IUPAC-IUBの規定〔IUPAC-IUB Communication on Biological Nomenclature, IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN). Eur J Biochem. 1984;138(1):9-37.〕、「塩基配列またはアミノ酸配列を含む明細書等の作成のためのガイドライン」(特許庁編)および当該分野における慣用記号に従うものとする。   The abbreviations of amino acids, peptides, base sequences, nucleic acids and the like in this specification are defined by IUPAC-IUB (IUPAC-IUB Communication on Biological Nomenclature, IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN). Eur J Biochem. 1984 138 (1): 9-37.], “Guidelines for the preparation of specifications including base sequences or amino acid sequences” (edited by the Patent Office) and conventional symbols in the field.

また、DNAの合成、外因性遺伝子を含有するベクター(発現ベクター)の製造、該ベクターによって形質転換された宿主細胞および宿主細胞が分泌する発現蛋白の製造方法などは、一般的遺伝子工学的手法により容易に製造・取得することができる〔Molecular Cloning. 2nd ed. Cold Spring Harbor Lab Press; 1989;続生化学実験講座「遺伝子研究法I、II、III」、日本生化学会編(1986)など参照〕。   In addition, DNA synthesis, production of vectors containing exogenous genes (expression vectors), host cells transformed with the vectors, production methods of expressed proteins secreted by the host cells, etc. are performed by general genetic engineering techniques. Can be easily manufactured and acquired (Molecular Cloning. 2nd ed. Cold Spring Harbor Lab Press; 1989; see Biochemistry Experiment Course "Gene Research Methods I, II, III", Japan Biochemical Society (1986), etc.) .

また、各種態様の本発明の実施においては、特記しないかぎり、化学、分子生物学、微生物学、組換えDNA、遺伝学、および免疫学の慣用的な方法を用いることができる。これらは、例えばマニアティス(Maniatis T, et al. Molecular Cloning. A Laboratory manual. New York: Cold Spring Harbor Lab Press; 1982、サムブルック(Sambrook J, et al. Molecular A Laboratory manual. 2nd ed. New York: Cold Spring Harbor Lab Press; 1981、アウスベル(Ausbel FM, et al. Current Protocols in Molecular Biology. New York: John Wiley and Sons; 1992、グローバー(Glover D. DNA Cloning, I and II. Oxford Press; 1985、アナンド(Anand. Techniques for the Analysis of Complex Genomes. Academic Press; 1992、グスリー(Guthrie G, et al. Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology. Academic Press; 1991およびフィンクFink DJ, et al. Hum Gene Ther. 1992;3(1):11-9.) に記載されている。   In the practice of the invention in various embodiments, conventional methods of chemistry, molecular biology, microbiology, recombinant DNA, genetics, and immunology can be used unless otherwise specified. These include, for example, Maniatis (Maniatis T, et al. Molecular Cloning. A Laboratory manual. New York: Cold Spring Harbor Lab Press; 1982, Sambrook J, et al. Molecular A Laboratory manual. 2nd ed. New York. : Cold Spring Harbor Lab Press; 1981, Ausbel FM, et al. Current Protocols in Molecular Biology.New York: John Wiley and Sons; 1992, Glover (Glover D. DNA Cloning, I and II.Oxford Press; 1985, Anand (Anand. Techniques for the Analysis of Complex Genomes. Academic Press; 1992, Guthrie G, et al. Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology. Academic Press; 1991 and Fink Fink DJ, et al. Hum Gene Ther. 1992 ; 3 (1): 11-9.).

インテグリンは、非共有結合したαおよびβポリペプチドサブユニットによって構成されるヘテロダイマーである。当該αサブユニットには、α5やαvを初めとして11種のポリペプチドがある。また、当該βサブユニットには、β1、β3およびβ5を初めとして6種のポリペプチドある。本発明において、インテグリン遺伝子とは、上記αまたはβサブユニットを構成するポリペプチドをコードする遺伝子のことであり、当該インテグリン遺伝子として、具体的には、インテグリンα5遺伝子(インテグリンのα5サブユニットをコードする遺伝子;Integrin α5: GenBank Accession No.NM_002205)、インテグリンαv遺伝子(インテグリンのαvサブユニットをコードする遺伝子;Integrin αv: GenBank Accession No. NM_002210)、インテグリンβ1遺伝子(インテグリンのβ1サブユニットをコードする遺伝子;Integrinβ1: GenBank Accession No. NM_002211)、インテグリンβ3遺伝子(インテグリンのβ3サブユニットをコードする遺伝子;Integrinβ3: GenBank Accession No. NM_000212)、インテグリンβ5遺伝子(インテグリンのβ5サブユニットをコードする遺伝子;Integrinβ5: GenBank Accession No. NM_002213)などの遺伝子が含まれる。   Integrins are heterodimers composed of non-covalently linked α and β polypeptide subunits. The α subunit includes eleven polypeptides including α5 and αv. Further, the β subunit includes six polypeptides including β1, β3, and β5. In the present invention, the integrin gene refers to a gene that encodes a polypeptide that constitutes the α or β subunit. Specifically, as the integrin gene, specifically, an integrin α5 gene (which encodes the α5 subunit of integrin). Integrin α5: GenBank Accession No. NM_002205), integrin αv gene (gene encoding integrin αv subunit; Integrin αv: GenBank Accession No. NM_002210), integrin β1 gene (gene encoding integrin β1 subunit) Integrin β1: GenBank Accession No. NM_002211), integrin β3 gene (gene encoding β3 subunit of integrin; Integrin β3: GenBank Accession No. NM_000212), integrin β5 gene (gene encoding β5 subunit of integrin; Integrin β5: GenBank Accession No. NM_002213) and other genes are included.

本発明において、インテグリンα5β1とは、α5サブユニットとβ1サブユニットのヘテロダイマー;インテグリンαvβ5とは、αvサブユニットとβ5サブユニットのヘテロダイマー;およびインテグリンαvβ3とは、αvサブユニットとβ3サブユニットのヘテロダイマーのことである。   In the present invention, integrin α5β1 is a heterodimer of α5 subunit and β1 subunit; integrin αvβ5 is a heterodimer of αv subunit and β5 subunit; and integrin αvβ3 is an αv subunit and β3 subunit. It is a heterodimer.

また、本発明において、マトリックス遺伝子とは、I型コラーゲン遺伝子(COL1A1:GenBank Accession No. NM_000088, COL1A2: GenBank Accession No. NM_000089)、II型コラーゲン遺伝子(COL2A1: GenBank Accession No. NM_001844, NM_033150)、III型コラーゲン遺伝子(COL3A1: GenBank Accession No. NM_000090)およびアグリカン遺伝子(AGC1: GenBank Accession No. NM_001135, NM_013227)をいう。   In the present invention, the matrix gene refers to type I collagen gene (COL1A1: GenBank Accession No. NM_000088, COL1A2: GenBank Accession No. NM_000089), type II collagen gene (COL2A1: GenBank Accession No. NM_001844, NM_033150), III Type collagen gene (COL3A1: GenBank Accession No. NM_000090) and aggrecan gene (AGC1: GenBank Accession No. NM_001135, NM_013227).

本発明において「ヒト軟骨細胞形質維持」とは、ヒト軟骨細胞の分化形質が維持されることである。ヒト軟骨細胞の形質が維持されていることについては、軟骨基質を形成する主要な蛋白であるII型コラーゲンやアグリカンの遺伝子の発現上昇、または維持、あるいはII型コラーゲンやアグリカンの産生増加または維持、トルイジンブルーやサフラニンOによる異染色性(メタクロマジー)による軟骨細胞の染色強度の上昇により確認することができる。   In the present invention, “maintenance of human chondrocyte trait” means that the differentiation trait of human chondrocytes is maintained. Regarding the maintenance of the traits of human chondrocytes, the expression or maintenance of the genes of type II collagen and aggrecan, which are the main proteins that form the cartilage matrix, or the production increase or maintenance of type II collagen and aggrecan, This can be confirmed by an increase in the staining intensity of chondrocytes due to metachromatism with toluidine blue or safranin O.

1.ヒト軟骨細胞形質維持剤
本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、インテグリン遺伝子発現抑制物を有効成分とすることを特徴とするものである。本発明で使用されるインテグリン遺伝子発現抑制物は、ヒト軟骨細胞のインテグリン遺伝子の発現を抑制できる限り特に制限されず、インテグリン遺伝子の転写を阻害するものであってもよく、またインテグリン遺伝子の翻訳を阻害するものであってもよい。ヒト軟骨細胞において、インテグリン遺伝子の発現を抑制することにより、以下の(a)および/または(b)の作用が発現され、ヒト軟骨細胞の形質維持が可能なる。
(a)I型コラーゲン遺伝子および/または、III型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する。
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
1. Human chondrocyte trait maintenance agent The human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention comprises an integrin gene expression inhibitor as an active ingredient. The integrin gene expression inhibitor used in the present invention is not particularly limited as long as it can suppress integrin gene expression in human chondrocytes, and may inhibit integrin gene transcription. It may be one that inhibits. By suppressing the expression of the integrin gene in human chondrocytes, the following actions (a) and / or (b) are expressed, and the human chondrocytes can maintain their traits.
(A) Suppressing or maintaining the expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene.
(B) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.

また、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤で使用されるインテグリン遺伝子発現抑制物は、以下の(i)〜(iv)のいずれかの作用を有する
(i)インテグリン遺伝子の発現を抑制するか、またはインテグリンのシグナル伝達を抑制することにより、軟骨変性(軟骨細胞の脱分化)の進行を抑制する、
(ii)軟骨細胞の分化を維持する、
(iii)変性軟骨を正常軟骨組織に修復する、
(iv)軟骨形質の蛋白質を維持する、
(v)軟骨形質遺伝子発現を維持(軟骨細胞の分化維持)する。
Further, the integrin gene expression-suppressed product used in the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention has any of the following actions (i) to (iv):
(i) suppressing the progression of cartilage degeneration (chondrocyte dedifferentiation) by suppressing integrin gene expression or suppressing integrin signaling;
(ii) maintaining the differentiation of chondrocytes,
(iii) repairing degenerated cartilage to normal cartilage tissue,
(iv) maintain the protein of cartilage traits,
(v) Maintaining cartilage trait gene expression (maintaining chondrocyte differentiation).

本発明で使用されるインテグリン遺伝子発現抑制物は、上記(a)および/または(b)の作用が発現可能になることを限度として特に制限されないが、好ましい例として、ヒト軟骨細胞において、イングリンα5β1、インテグリンαvβ5、および/またはインテグリンαvβ3の生成を阻害(抑制)できるものが挙げられる。   The integrin gene expression-suppressed product used in the present invention is not particularly limited as long as the action of (a) and / or (b) can be expressed. As a preferred example, in human chondrocytes, ingrin α5β1 , Those capable of inhibiting (suppressing) the production of integrin αvβ5 and / or integrin αvβ3.

具体的には、インテグリン遺伝子発現抑制物として、インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子の1種または2種以上のインテグリン遺伝子の発現を抑制できるものが例示される。   Specifically, examples of the integrin gene expression inhibitor that can suppress the expression of one or more integrin genes of integrin α5 gene, integrin αv gene, integrin β1 gene, integrin β3 gene, and integrin β5 gene Is done.

また、インテグリン遺伝子発現抑制物として、上記インテグリン遺伝子に対するアンチセンスDNA、アンチセンスRNAおよびsiRNA(small interfering RNA)が例示され、好適にはsiRNAが例示される。   Examples of the integrin gene expression inhibitor include antisense DNA, antisense RNA and siRNA (small interfering RNA) for the integrin gene, preferably siRNA.

上記インテグリン遺伝子に対するsiRNAの一例としては、上記インテグリン遺伝子のmRNAと相補的なポリヌクレオチド配列からなる一本鎖ポリヌクレオチド(以下、インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列と表記する)が例示できる。   As an example of the siRNA for the integrin gene, a single-stranded polynucleotide comprising a polynucleotide sequence complementary to the mRNA of the integrin gene (hereinafter referred to as the integrin gene polynucleotide sequence) can be exemplified.

本発明において、前記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列は、前記各インテグリン遺伝子のmRNAの一部または全部の領域に対して、相補的なポリヌクレオチド配列を含んでいればよく、該相補的ポリヌクレオチド配列は、ヒト軟骨細胞内において前記各インテグリン遺伝子の発現を抑制し得る効果を有する限り、いずれの領域に対するものであってもよい。   In the present invention, the polynucleotide sequence for integrin gene only needs to contain a polynucleotide sequence complementary to a part or all of the mRNA of each integrin gene, and the complementary polynucleotide sequence is As long as it has an effect of suppressing the expression of each integrin gene in human chondrocytes, any region may be used.

前記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列として標的遺伝子の相補する領域の決定は、NCBIのBLASTサーチによって実施、決定することができる。具体的には、インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列の一部または全部が相補する標的として選択されるインテグリン遺伝子領域は、該インテグリン遺伝子をコードする開始コドンから50から100塩基下流となるエキソン部位が好ましく選択され、5’および3’UTRsを避けるのがよい。また、インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列としては、標的インテグリン遺伝子の相補部位の配列に対する特異性が高いことがより好ましい。また、インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列の一例として、インテグリン遺伝子領域において、50%程度のGまたはCを含んでいるAA(N19)TTという配列領域の一部または全部に対して、相補するポリヌクレオチド配列を含んでいるものが好適に例示される。また、前記のような配列が見つからないケースでは、末端部位をAA(N21)若しくはCA(N21)として代用することもできる。   The region complementary to the target gene as the polynucleotide sequence for the integrin gene can be determined by NCBI BLAST search. Specifically, the integrin gene region selected as a target to which a part or all of the polynucleotide sequence for integrin gene complements is preferably an exon site that is 50 to 100 bases downstream from the start codon encoding the integrin gene. And 5 'and 3' UTRs should be avoided. Further, the polynucleotide sequence for integrin gene preferably has high specificity for the sequence of the complementary site of the target integrin gene. In addition, as an example of the polynucleotide sequence for integrin gene, a polynucleotide sequence complementary to part or all of the sequence region AA (N19) TT containing about 50% G or C in the integrin gene region The thing containing is suitably illustrated. In the case where the sequence is not found, the terminal site can be substituted as AA (N21) or CA (N21).

また、前記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列はRNAであっても、DNAであってもよい。   The polynucleotide sequence for integrin gene may be RNA or DNA.

前記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列の塩基数としては、例えば、15〜30塩基、好ましくは18〜25塩基、より好ましくは18〜25塩基、特に好ましくは19〜21塩基のであればよい。   The number of bases in the integrin gene polynucleotide sequence may be, for example, 15 to 30 bases, preferably 18 to 25 bases, more preferably 18 to 25 bases, and particularly preferably 19 to 21 bases.

また、本発明では、上記インテグリン遺伝子に対するsiRNAとして、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列と、そのポリヌクレオチド配列に相補的なポリヌクレオチド配列を含む2本鎖ポリヌクレオチドを使用することもできる。   In the present invention, as the siRNA for the integrin gene, a double-stranded polynucleotide comprising the integrin gene polynucleotide sequence and a polynucleotide sequence complementary to the polynucleotide sequence can also be used.

上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列に相補的なポリヌクレオチド配列は、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列より、1若しくは数塩基長程長くなっていてもよく、例えば、2塩基のウラシル(U)が付加されていてもよい。また、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列(センス鎖)と上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列に対して相補的なポリヌクレオチド配列(前記センス鎖に対するアンチセンス鎖)は、その配列において、各インテグリン遺伝子の発現を抑制し得る効果を有する限り、いずれかが1から数塩基のU、T、G、CまたはAが少なくとも何れかの末端に有するか、内部において欠失、置換または付加していてもよい。   The polynucleotide sequence complementary to the integrin gene polynucleotide sequence may be one or several bases longer than the integrin gene polynucleotide sequence. For example, 2 bases of uracil (U) are added. May be. In addition, the polynucleotide sequence for the integrin gene (sense strand) and the polynucleotide sequence complementary to the polynucleotide sequence for the integrin gene (antisense strand for the sense strand) are expressed in each sequence. Any one of U, T, G, C or A having 1 to several bases may be at least at any terminal, or may be deleted, substituted or added internally.

更に、本発明では、上記インテグリン遺伝子に対するsiRNAとして、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列、およびそのポリヌクレオチド配列に相補的なポリヌクレオチド配列を含み、これらの両ポリヌクレオチド配列が、ヌクレオチド配列、非ヌクレオチド配列またはこれらの組み合わせからなる調節部分(ループ部分)で連結されたものを使用することもできる。   Furthermore, in the present invention, the siRNA for the integrin gene includes the polynucleotide sequence for the integrin gene and a polynucleotide sequence complementary to the polynucleotide sequence, and both the polynucleotide sequences are a nucleotide sequence and a non-nucleotide sequence. Or what was connected by the adjustment part (loop part) which consists of these combinations can also be used.

上記調節部分がヌクレオチド配列である場合、該ヌクレオチド配列として、1塩基以上10キロ塩基未満のヌクレオチド配列、好ましくは1塩基長から数百塩基長のヌクレオチド配列、更に好ましくは1塩基長から数十塩基長のヌクレオチド配列、特に好ましくは1塩基長から20塩基長のヌクレオチド配列、あるいはスプライシングなどの細胞に備わる機構により細胞質において上記の長さのポリヌクレオチドを生じる配列からなるヌクレオチド配列が例示できる。また、上記調節部分を構成するヌクレオチド配列は、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列と上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列に対して相補的なポリヌクレオチド配列を含んでもよい。さらに、上記調節部分を構成するヌクレオチド配列としては、ポリA、tRNA、Usn RNA、レトロウイルス由来のCTE配列などの細胞質移行性配列;NFκβ結合配列、E2F結合配列、SSRE、NF-ATなどのデコイ活性を有する配列;アデノウイルスのVA1またはVA2 RNAなどのインターフェロン誘導抑制配列;RNase抑制活性、アンチセンス活性、リボザイム活性等を有する配列;tRNAあるいは発現部位を特定するためのマーカー配列;検出のための大腸菌での選択マーカー配列などのいずれ1つまたはそれらの2以上の組み合わせ配列であってもよい。デコイ活性等の部分的二重鎖を必要とする機能配列は相補的なヌクレオチドを含むことにより作製されてもよい。さらに調節部分の配列の内部にイントロンのドナー配列、アクセプター配列を含むスプライシングに必要な配列を備えさせ、これによりスプライシング機構を有する細胞内において、調節部分の配列の一部が切り出されて再度連結されるように設計していてもよい。これら調節部分の配列の構成により、より所望のRNA機能抑制効果を増す効果やインテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列の安定性が得られる。   When the regulatory part is a nucleotide sequence, the nucleotide sequence is a nucleotide sequence of 1 to 10 bases, preferably a nucleotide sequence of 1 to several hundred bases, more preferably 1 to several tens of bases Examples thereof include a long nucleotide sequence, particularly preferably a nucleotide sequence having a length of 1 to 20 bases, or a nucleotide sequence comprising a sequence that generates a polynucleotide of the above length in the cytoplasm by a mechanism such as splicing. The nucleotide sequence constituting the regulatory portion may include a polynucleotide sequence complementary to the integrin gene polynucleotide sequence and the integrin gene polynucleotide sequence. Furthermore, nucleotide sequences constituting the regulatory portion include cytoplasmic transit sequences such as poly A, tRNA, Usn RNA, retrovirus-derived CTE sequences; NFκβ binding sequences, E2F binding sequences, SSRE, NF-AT and other decoys Sequence having activity; Interferon-induced suppression sequence such as VA1 or VA2 RNA of adenovirus; Sequence having RNase suppression activity, antisense activity, ribozyme activity, etc .; Marker sequence for identifying tRNA or expression site; Any one or a combination of two or more thereof, such as a selection marker sequence in E. coli, may be used. Functional sequences that require partial duplexes such as decoy activity may be made by including complementary nucleotides. Furthermore, a sequence necessary for splicing including an intron donor sequence and an acceptor sequence is provided inside the regulatory sequence, whereby a part of the regulatory sequence is cut out and religated in a cell having a splicing mechanism. You may design so that. The structure of these regulatory portion sequences can provide the effect of increasing the desired RNA function suppressing effect and the stability of the polynucleotide sequence for integrin genes.

また、上記調節部分が非ヌクレオチド配列である場合、その具体例としては、ポリアミド骨格を有する核酸類似の化学合成アナログのPNA(peptide nucleic acid)を例示できる。   Further, when the regulatory moiety is a non-nucleotide sequence, a specific example thereof is a PNA (peptide nucleic acid) of a nucleic acid-like chemically synthesized analog having a polyamide skeleton.

そして更に、本発明では、インテグリン遺伝子発現抑制物として、上記インテグリン遺伝子に対するsiRNAの他、上記インテグリン遺伝子の転写を抑制するための上記インテグリン遺伝子に対するデコイ型核酸を使用することもできる。   Furthermore, in the present invention, as an integrin gene expression inhibitor, a decoy nucleic acid for the integrin gene for suppressing transcription of the integrin gene can be used in addition to siRNA for the integrin gene.

本発明で使用されるインテグリン遺伝子発現抑制物の一具体例としては、後述する実施例に示される「インテグリンα5−1」、「インテグリンα5−4」、「インテグリンαv−1」、「インテグリンαv−2」、「インテグリンαv−5」、「インテグリンβ1−1」、「インテグリンβ1−5」、「インテグリンβ5−1」、および「インテグリンβ5−2」と名付けられた標的とするインテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列から演繹されるものを挙げることができる。具体的には、「インテグリンα5−1」または「インテグリンα5−4」は、それぞれ配列番号1または2で示される塩基配列からなり、インテグリンα5遺伝子に対するsiRNAとして機能できる。「インテグリンαv−1」、「インテグリンαv−2」または「インテグリンαv−5」は、それぞれ配列番号4、5または6で示される塩基配列からなり、インテグリンαv遺伝子に対するsiRNAとして機能できる。「インテグリンβ1−1」は、配列番号3で示される塩基配列からなり、インテグリンβ1遺伝子に対するsiRNAとして機能できる。「インテグリンβ5−1」または「インテグリンβ5−2」は、それぞれ配列番号7または8で示される塩基配列からなり、インテグリンβ5遺伝子に対するsiRNAとして機能できる。   Specific examples of the integrin gene expression-suppressed product used in the present invention include “integrin α5-1”, “integrin α5-4”, “integrin αv-1”, “integrin αv-” shown in Examples described later. 2 ”,“ integrin αv-5 ”,“ integrin β1-1 ”,“ integrin β1-5 ”,“ integrin β5-1 ”, and“ integrin β5-2 ”targeted polynucleotides for integrin genes Mention can be made of what is deduced from the sequence. Specifically, “integrin α5-1” or “integrin α5-4” has a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2, respectively, and can function as an siRNA for the integrin α5 gene. “Integrin αv-1”, “integrin αv-2” or “integrin αv-5” has a base sequence represented by SEQ ID NO: 4, 5 or 6, respectively, and can function as an siRNA for the integrin αv gene. “Integrin β1-1” consists of the base sequence represented by SEQ ID NO: 3, and can function as an siRNA for the integrin β1 gene. “Integrin β5-1” or “integrin β5-2” has a base sequence represented by SEQ ID NO: 7 or 8, respectively, and can function as an siRNA for the integrin β5 gene.

上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列の取得方法としては、遺伝子工学的手法[Methods in Enzymology,2005;392:24-35,73-96,173-185,405-419.; Nucleic Acids Res. 1984;12:9441;続生化学実験講座1「遺伝子研究法II」、日本生化学会編,105頁(1986)など]、リン酸トリエステル法やリン酸アミダイト法などの化学合成手段[J Am Chem Soc. 1967;89(2):450-3.; J Am Chem Soc. 1967;89(26):7146-7147.]およびそれらの組合せ方法などが例示できる。これら技術は当業界において一般に用いられる方法で、当業者であれば、GenBankなどの遺伝子配列提供機関から、容易に目的とする標的とするインテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列を得て、単離または精製された一本鎖ポリヌクレオチド配列を得ることができる。また、RNAの合成は2’に水酸基を有するためDNA合成に比べて合成が難しく、その合成には2’に保護基を必要とし、生成後の脱塩・脱保護で収量が大幅に減ったり、鎖の安定性を失ったりすることも考えられるが、2’の保護にorthoester(2’-ACE)を用いることにより、安定したRNA合成を行なうことも可能で、該方法はDharmacon社の2’-ACE合成RNAオリゴヌクレオチドとして、2’を保護した後、使用時に揮発性バッファーを使用することにより、容易に脱塩・脱保護を行なうことができる(http://dharmacon.com/siRNA.html)。また、RNAの合成は市販のApplied Biosystems社製ABI3900ハイスループットDNA合成器等とともにRNA合成用試薬を用いてホスホロアミダイド法により合成することもできる。   As a method for obtaining the polynucleotide sequence for the integrin gene, genetic engineering techniques [Methods in Enzymology, 2005; 392: 24-35, 73-96, 173-185, 405-419 .; Nucleic Acids Res. 1984; 12: 9441; Biochemistry Experiment Course 1 "Gene Research Method II", edited by Japanese Biochemical Society, page 105 (1986)], chemical synthesis means such as phosphate triester method and phosphate amidite method [J Am Chem Soc. 1967; 89 ( 2): 450-3 .; J Am Chem Soc. 1967; 89 (26): 7146-7147.] And combinations thereof. These techniques are generally used in the art, and those skilled in the art can easily obtain a target polynucleotide sequence for integrin gene from a gene sequence provider such as GenBank, and isolate or purify it. Single-stranded polynucleotide sequences can be obtained. In addition, RNA synthesis has a hydroxyl group at 2 ', making synthesis difficult compared to DNA synthesis. The synthesis requires a protecting group at 2', and the yield is greatly reduced by desalting and deprotection after production. It is also possible to lose the stability of the strand, but by using orthoester (2′-ACE) for 2 ′ protection, it is also possible to perform stable RNA synthesis, which is a method of Dharmacon 2 After protecting 2 'as a' -ACE synthetic RNA oligonucleotide, it can be easily desalted and deprotected by using a volatile buffer at the time of use (http://dharmacon.com/siRNA. html). RNA can also be synthesized by the phosphoramidide method using a reagent for RNA synthesis together with a commercially available ABI3900 high-throughput DNA synthesizer manufactured by Applied Biosystems.

さらに、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列は、ポリヌクレオチドの合成を受託している会社または部門に合成を委託することにより得ることもできる。例えば、Dharmacon Research社(Lafayette,CO,USA)、シグマ社(SIGMA社:http://www.gensetoligos.com/)、Peribio Science社(http://www.perbio.com)、ChemGenes社(http:/www.chemgenes.com)、キアゲン社(QIAGEN(https://www1.qiagen.com/)等に合成を委託することより、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列のDNAまたはRNAを入手することができる。   Furthermore, the polynucleotide sequence for integrin gene can also be obtained by entrusting synthesis to a company or department that entrusts synthesis of the polynucleotide. For example, Dharmacon Research (Lafayette, CO, USA), Sigma (SIGMA: http://www.gensetoligos.com/), Peribio Science (http://www.perbio.com), ChemGenes (http : /www.chemgenes.com), QIAGEN (https://www1.qiagen.com/), etc. it can.

合成されたRNAまたはDNAは、PAGEまたは陰イオン交換HPLCなどで精製することができる。   The synthesized RNA or DNA can be purified by PAGE or anion exchange HPLC.

また、インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列は、遺伝子組換え技術を用いても製造することもできる。例えば一旦、目的のポリヌクレオチド配列からなる一本鎖ポリヌクレオチド配列を化学合成した後、該配列の両末端またはその外側に付加可能な任意配列(プロモータ配列、ターミネーター配列を含む)を基に、PCR用プライマーを作製し、PCRにより、該配列を2本鎖DNAとした後、増幅することができる。また前記プロモータは、インビトロ転写や大腸菌においてはT7プロモータ、真核細胞においてはCMVプロモータ、真核細胞PolIII系においてはU6プロモータ、H1プロモータなどを転写開始点に対して適切に配置でき、ターミネーターは、転写終結配列の他、自己切断型リボザイム等により、転写後産物を同部位にて切断することができる。あるいは、増幅された2本鎖DNAをその末端に付加可能な制限酵素認識サイトを利用し制限酵素的に発現ベクターに連結し、増幅して、目的とするインテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列を製造し、取得することができる。当該分野において各種プラスミドベクターへの組み込みは、技術的に今日何ら困難性はない。例えば、上記インテグリン遺伝子用ポリヌクレオチド配列を含むベクターの作製は、国際公開特許WO2003/070732号、WO2003/046186号、WO2003/006477号を参考にして製造することができる。   Moreover, the polynucleotide sequence for integrin genes can also be produced using gene recombination techniques. For example, after chemically synthesizing a single-stranded polynucleotide sequence comprising a target polynucleotide sequence, PCR is performed based on any sequence (including a promoter sequence and terminator sequence) that can be added to both ends of the sequence or to the outside thereof. The primer can be prepared, and the sequence can be converted into double-stranded DNA by PCR and then amplified. In addition, the promoter can be appropriately placed with respect to the transcription start point in vitro transcription, T7 promoter in E. coli, CMV promoter in eukaryotic cells, U6 promoter, H1 promoter, etc. in eukaryotic PolIII system. In addition to the transcription termination sequence, the post-transcription product can be cleaved at the same site by a self-cleaving ribozyme or the like. Alternatively, the amplified double-stranded DNA is linked to an expression vector in a restriction enzyme manner using a restriction enzyme recognition site that can be added to the end thereof, and amplified to produce a target polynucleotide sequence for integrin gene, Can be acquired. There is no technical difficulty in integrating into various plasmid vectors in the field today. For example, a vector containing the polynucleotide sequence for integrin gene can be produced with reference to International Patent Publications WO2003 / 070732, WO2003 / 046186, and WO2003 / 006477.

本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、形質維持が必要とされる軟骨細胞中の染色体内または染色体外に導入されることにより、軟骨細胞の形質維持効果を発現させることができる。本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の軟骨細胞内への導入には、インテグリン遺伝子発現抑制物として機能する前述のポリヌクレオチド配列をPCR法で増幅させて直接細胞内に導入してもよいが、該ポリヌクレオチド配列が組み込まれたベクターを使用してもよい。   The human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can express the trait maintenance effect of chondrocytes by being introduced into a chromosome or extrachromosome in a chondrocyte in need of trait maintenance. For introduction of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention into chondrocytes, the aforementioned polynucleotide sequence that functions as an integrin gene expression inhibitor may be amplified directly by PCR and introduced directly into cells, A vector in which the polynucleotide sequence is incorporated may be used.

インテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチド配列の導入のためのベクターは、当該分野において既に知られており、本発明ではかかる既知のベクターのいずれもが使用できる。例えば、発現制御エレメントに連結した「インテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチド配列」のコピーを含み、かつ目的の細胞内で当該ポリヌクレオチド配列を発現できるウイルスベクターまたはプラスミドベクターを挙げることができる。かかるベクターとして、好適には、例えば起源ベクターとして、米国特許第5,252,479号明細書およびPCT国際公開WO93/7282号明細書に開示されたベクター(pWP-7A, pwP-19, pWU-1,pWP-8A,pwP-21および/またはpRSVLなど)またはpRC/CMV(Invitrogen社製)などを用いて、調製されたベクターを挙げることができる。より好ましくは、例えば、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ関連ウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、レンチウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、アルファ ウイルスベクター、EBウイルスベクター、パピローマウイルスベクター、フォーミーウイルスベクターなどのウイルスベクター;カチオニックリポソーム、リガンドDNA複合体、ジーンガンなどの非ウイルスベクターなどが挙げられるが(Y. Niitsuら, Molecular Medicine,1988; 35: 1385-1395.)、これらに限定されるものではない。また、ウイルスベクターではなく、ダンベル型DNA(Zanta MA, et al. Gene delivery: a single nuclear localization signal peptide is sufficient to carry DNA to the cell nucleus. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999;96(1):91-6.)、ヌクレアーゼ耐性を持つような修飾DNA、またはnaked plasmidもまた好適に用いることができるLiu F, Huang L. Improving plasmid DNA-mediated liver gene transfer by prolonging its retention in the hepatic vasculature. J Gene Med. 2001;3(6):569-76.)。   Vectors for introducing a polynucleotide sequence that functions as an integrin gene expression inhibitor are already known in the art, and any of these known vectors can be used in the present invention. For example, a viral vector or a plasmid vector containing a copy of a “polynucleotide sequence functioning as an integrin gene expression inhibitor” linked to an expression control element and capable of expressing the polynucleotide sequence in a target cell can be mentioned. As such a vector, for example, a vector disclosed in US Pat. No. 5,252,479 and PCT International Publication WO 93/7282 (pWP-7A, pwP-19, pWU-1, pWP− 8A, pwP-21 and / or pRSVL etc.) or pRC / CMV (Invitrogen) etc. can be used. More preferably, for example, a virus vector such as a retrovirus vector, an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a vaccinia virus vector, a lentivirus vector, a herpes virus vector, an alpha virus vector, an EB virus vector, a papilloma virus vector, a foamy virus vector, etc. Non-viral vectors such as cationic liposomes, ligand DNA complexes, and gene guns (Y. Niitsu et al., Molecular Medicine, 1988; 35: 1385-1395.), But are not limited thereto. Not a viral vector, but a dumbbell-shaped DNA (Zanta MA, et al. Gene delivery: a single nuclear localization signal peptide is sufficient to carry DNA to the cell nucleus.Proc Natl Acad Sci US A. 1999; 96 (1): 91-6.), Modified DNA with nuclease resistance, or naked plasmid can also be used suitably Liu F, Huang L. Improving plasmid DNA-mediated liver gene transfer by prolonging its retention in the hepatic vasculature. Gene Med. 2001; 3 (6): 569-76.).

上記ベクターに使用されるプロモータとしては、具体的にはインテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチドが、直線鎖状の一本鎖オリゴヌクレオチドからなるタンデム型の場合には、アンチセンスコードDNAとセンスコードDNAとの5’端それぞれにプロモータからの転写を促進し得る配列を;また、アンチセンスコードDNAとセンスコードDNAとの間に調節部分配列を有するステム型の場合には、上記ユニットの5’端にプロモータからの転写を促進し得る配列を、備えることにより、インテグリン遺伝子の発現抑制または機能抑制効果を効率化してもよい。なお、こうした配列からの転写物は、ヒト軟骨細胞におけるインテグリン遺伝子発現作用に支障がない場合には、前記のインテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチド配列に付加された状態で用いてもよいが、発現抑制に影響を与える場合には、トリミング手段を用いてトリミングを行うことが好ましい。   As the promoter used in the above vector, specifically, when the polynucleotide functioning as an integrin gene expression inhibitor is a tandem type consisting of a linear single-stranded oligonucleotide, antisense coding DNA and sense A sequence capable of promoting transcription from the promoter at each 5 ′ end of the coding DNA; and in the case of a stem type having a regulatory partial sequence between the antisense coding DNA and the sense coding DNA, By providing a sequence that can promote transcription from the promoter at the end, the expression suppression or function suppression effect of the integrin gene may be made more efficient. A transcript from such a sequence may be used in a state where it is added to the polynucleotide sequence that functions as an integrin gene expression inhibitor if there is no hindrance to the integrin gene expression in human chondrocytes. When the expression is affected, it is preferable to perform trimming using a trimming means.

上述したタンデム型、ステム型のいずれのシステムの場合でもプロモータは、上記各ポリヌクレオチド配列に対応するRNAを産生し得るものであれば、polII系、polIII系のいずれでもよいが、好ましくはsiRNAのような短いRNAの発現に適したpolIII系を用いることができる。このpolIII系のプロモータとしては、例えば、U6プロモータ、tRNAプロモータ、レトロウイルス性LTRプロモータ、アデノウイルスVA1プロモータ、5SrRNAプロモータ、7SK RNAプロモータ、7SL RNAプロモータ、H1 RNAプロモータなどを挙げることができる。なお、上記U6プロモータはRNAの3‘末端に4塩基のウリジン塩基を付加するが、この3'末端の突出はアンチセンスコードDNAおよびセンスコードDNAの先頭配列としてAを0、1、2、3または4塩基備えることにより、最終的に生成される「インテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチド」の配列の3'末端の突出を自在に4、3、2、1、0塩基にすることができる。なお、他のプロモータを用いた場合にも、同様に末端の突出塩基数を自在に変更することは可能である。また、polIII系のプロモータを用いた場合には、短いRNAのみを発現させ適切に転写を終結させるために、さらにセンスコードDNA、アンチセンスコードDNAの3'末端にターミネーターを備えることが好ましい。ターミネーターは、プロモータの転写を終結し得る配列であれば、特に限定は なく、例えば、A(アデニン)塩基が4つ以上連続した配列、パリンドローム構造を形成し得る配列などを用いることができる。   In any of the tandem type and stem type systems described above, the promoter may be either pol II or pol III as long as it can produce RNA corresponding to each of the above polynucleotide sequences. A polIII system suitable for the expression of such short RNAs can be used. Examples of the polIII promoter include U6 promoter, tRNA promoter, retroviral LTR promoter, adenovirus VA1 promoter, 5SrRNA promoter, 7SK RNA promoter, 7SL RNA promoter, H1 RNA promoter, and the like. The U6 promoter adds 4 uridine bases to the 3 ′ end of RNA. The overhang at the 3 ′ end is A, 0, 1, 2, 3 as the leading sequence of antisense code DNA and sense code DNA. Alternatively, by providing 4 bases, the 3 ′ terminal protrusion of the finally produced “polynucleotide that functions as an integrin gene expression inhibitor” can be freely extended to 4, 3, 2, 1, 0 bases. it can. Even when other promoters are used, it is possible to freely change the number of protruding bases at the end as well. When a polIII promoter is used, it is preferable to provide a terminator at the 3 ′ end of the sense code DNA and the antisense code DNA in order to express only short RNA and appropriately terminate transcription. The terminator is not particularly limited as long as it can terminate the transcription of the promoter. For example, a sequence in which four or more A (adenine) bases are continuous, and a sequence that can form a palindromic structure can be used.

一方、polII系プロモータとしては、サイトメガロウイルスプロモータ、T7プロモータ、T3プロモータ、SP6プロモータ、RSVプロモータ、EF-1αプロモータ、β-アクチンプロモータ、γ-グロブリンプロモータ、SRαプロモータなどを挙げることができる。ただし、polII系を用いた場合には、polIII系のよ うな短いRNAではなく、ある程度の長さのRNAとして合成される。そのため、polII系のプロモータを用いた場合には、このある程度の長さとして合成 されるRNAより、例えばリボザイムなどのRNAをセルフプロセッシングにより切断し得る手段を用いて、アンチセンスRNAまたはセンスRNAを生成させることもできる。PolII系プロモータの直後にステムループ配列を挿入し、その後ろにpolyA付加シグナルをいれて、調節部分配列としてのステムループRNAを生成させることもできる。   On the other hand, examples of the pol II promoter include cytomegalovirus promoter, T7 promoter, T3 promoter, SP6 promoter, RSV promoter, EF-1α promoter, β-actin promoter, γ-globulin promoter, SRα promoter and the like. However, when the polII system is used, it is synthesized as RNA of a certain length rather than as short as the polIII system. For this reason, when a pol II promoter is used, antisense RNA or sense RNA is generated from RNA synthesized as a certain length using means that can cleave RNA such as ribozyme by self-processing. It can also be made. A stem loop RNA can also be generated as a regulatory partial sequence by inserting a stem loop sequence immediately after the PolII promoter and inserting a polyA addition signal behind it.

本発明の有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物の軟骨細胞内への導入は、インテグリン遺伝子発現抑制物をそのまま、またはインテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチドを含むベクターを用いて、当該分野において既に知られている各種の方法に従って行うことができる。具体的には、軟骨細胞内への導入方法としては、リン酸カルシウム法(Virology. 1973;52(2):456-67.)、エレクトロポレーション法(Nucleic Acids Res. 1987;15(3):1311-26.; Nature. 1986;319(6056):791-3.)、リポフェクション法(Proc Natl Acad Sci U S A. 1987;84(21):7413-7.)、ウイルスにより感染導入方法(Sci Am. 1994;271(6):34-6.)、ポリエチレングリコール法(EMBO J. 1984;3(12):2717-22.)、パーティクルガン法(Proc Natl Acad Sci U S A. 1988;85(22):8502-05.)、アグロバクテリュウムを介した方法(Nucleic Acids Res. 1984;12(22):8711-21.)、HVJエンベロープ法、凝集法、マイクロインジェクション法、DEAE-デキストラン法、あるいはジーンガンなどから選択することができる。   Introduction of an integrin gene expression inhibitor that is an active ingredient of the present invention into a chondrocyte is performed in the art using a vector containing a polynucleotide that functions as an integrin gene expression inhibitor as it is or as an integrin gene expression inhibitor. It can be carried out according to various known methods. Specifically, as a method for introducing into chondrocytes, the calcium phosphate method (Virology. 1973; 52 (2): 456-67.), The electroporation method (Nucleic Acids Res. 1987; 15 (3): 1311 -26 .; Nature. 1986; 319 (6056): 791-3.), Lipofection method (Proc Natl Acad Sci US A. 1987; 84 (21): 7413-7.), Infection introduction method by virus (Sci Am 1994; 271 (6): 34-6.), Polyethylene glycol method (EMBO J. 1984; 3 (12): 2717-22.), Particle gun method (Proc Natl Acad Sci US A. 1988; 85 (22 ): 8502-05.), Agrobacterium-mediated method (Nucleic Acids Res. 1984; 12 (22): 8711-21.), HVJ envelope method, aggregation method, microinjection method, DEAE-dextran method, or You can choose from gene guns.

なお、本発明の有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物が導入された細胞を選択する方法としては、インテグリン遺伝子発現抑制物、またはインテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチドが挿入された組換えベクターに特異的なDNA配列をプローブあるいはプライマーとしてハイブリダイゼーション、PCRなどの公知の手法により選択することもできる。また、上記組換えベクターを使用する場合には、該ベクターに選択マーカーを備えさせておき、その選択マーカーによる表現型を指標に、インテグリン遺伝子発現抑制物が導入された細胞を選択することもできる。   In addition, as a method for selecting a cell into which an integrin gene expression inhibitor that is an active ingredient of the present invention has been introduced, an integrin gene expression inhibitor or a recombinant vector into which a polynucleotide that functions as an integrin gene expression inhibitor is inserted The DNA sequence specific to can be selected by a known technique such as hybridization or PCR using a probe or primer as a probe or primer. In addition, when using the above recombinant vector, the vector can be provided with a selection marker, and a cell into which an integrin gene expression inhibitor has been introduced can be selected using the phenotype of the selection marker as an index. .

本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、前述するインテグリン遺伝子発現抑制物を用いて、通常の製剤化技術により製剤化することができ、用途に応じてカプセル剤、顆粒剤、クリーム剤、散剤、シロップ剤、錠剤、注射剤、および軟膏剤等の、固体および液体の種々の医薬製剤として使用することができる。製剤用の担体や賦形剤としては、固体または液体状の物質が挙げられる。これらの例としては、例えば、乳糖、ステアリン酸マグネシウム、スターチ、 タルク、ゼラチン、寒天、ペクチン、アラビアゴム、オリーブ油、ゴマ油、エチレングリコール、ポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリ乳酸 ポリグリコール酸共重合体(PLGA)、ヒアルロン酸、コラーゲンスポンジなどやその他、常用のものが例示される。   The human chondrocyte phenotype maintenance agent of the present invention can be formulated by a conventional formulation technique using the aforementioned integrin gene expression-suppressed substance, and capsules, granules, creams, powders, It can be used as various solid and liquid pharmaceutical preparations such as syrups, tablets, injections, and ointments. Examples of the carrier and excipient for the preparation include solid or liquid substances. Examples of these include lactose, magnesium stearate, starch, talc, gelatin, agar, pectin, gum arabic, olive oil, sesame oil, ethylene glycol, polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polylactic acid poly Examples include glycolic acid copolymer (PLGA), hyaluronic acid, collagen sponge, and other common ones.

かかる製剤中の本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の含有量は、その剤型やインテグリン遺伝子発現抑制物の種類等によって異なるが、有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物、またはインテグリン遺伝子発現抑制物として機能するポリヌクレオチドの配列が組み込まれたベクターを、該医薬製剤の総量に対して0.0001〜80%(w/w)の濃度で含有していることが好ましい。   The content of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention in such a preparation varies depending on the dosage form, the type of integrin gene expression inhibitor, etc., but the integrin gene expression inhibitor or integrin gene expression inhibitor is an active ingredient. It is preferable to contain a vector having a polynucleotide sequence functioning as a vector at a concentration of 0.0001 to 80% (w / w) based on the total amount of the pharmaceutical preparation.

本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、投与(in vivoおよびex vivoでの使用を含む、以下同様)の前にインビトロ(In vitro)で軟骨形成に関与する成長因子と知られているbFGF(basic fibroblast growth factor: Weisser J, et al. Osteoarthritis Cartilage. 2001;9 Suppl A:S48-54.)、TGF-β1(transforming growth factor-β1: van Beuningen HM, et al. Lab Invest. 1994;71(2):279-90.)、BMP(bone morphogenetic protein: Glansbeek HL, et al. Arthritis Rheum. 1997;40(6):1020-8.)、IGF-1(insulin-like growth factor-1: Mi Z, et al. Arthritis Rheum. 2000;43(11):2563-70.)、およびGlcAT-I (glucuronosyltransferase-I: Venkatesan N, et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(52):18087-92.)等を共に使用してもよく、また該成長因子の適用前後に使用してもよい。また、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、ヒト軟骨細胞形質維持効果または軟骨マトリックス調整作用が増強される他の物質とを混合して合剤とし、かかる合剤を投与してもよく、合剤を作製することなくそれらを同時に投与してもよい。   The human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention is known to be a growth factor involved in chondrogenesis in vitro before administration (including in vivo and ex vivo use, the same applies hereinafter) bFGF ( basic fibroblast growth factor: Weisser J, et al. Osteoarthritis Cartilage. 2001; 9 Suppl A: S48-54.), TGF-β1 (transforming growth factor-β1: van Beuningen HM, et al. Lab Invest. 1994; 71 ( 2): 279-90.), BMP (bone morphogenetic protein: Glansbeek HL, et al. Arthritis Rheum. 1997; 40 (6): 1020-8.), IGF-1 (insulin-like growth factor-1: Mi Z, et al. Arthritis Rheum. 2000; 43 (11): 2563-70.), And GlcAT-I (glucuronosyltransferase-I: Venkatesan N, et al. Proc Natl Acad Sci US A. 2004; 101 (52): 18087-92.) Etc. may be used together or before and after application of the growth factor. Further, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention may be mixed with another substance that enhances the human chondrocyte trait maintenance effect or the cartilage matrix regulating action, and may be administered. They may be administered simultaneously without making a combination.

本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、ヒト軟骨細胞に導入されて、(1)I型コラーゲン遺伝子、および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する作用を有する、および/または(2)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持すさせる作用を発揮させることができる。即ち、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、ヒト軟骨細胞において、軟骨マトリックス遺伝子である、I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、および/またはアグリカン遺伝子の発現を調整することができるので、軟骨マトリックス遺伝子発現調整剤として使用することができる。   The agent for maintaining human chondrocyte phenotype of the present invention is introduced into human chondrocytes and has the effect of (1) suppressing or maintaining expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene and / or (2 ) It can exert an effect of increasing or maintaining the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene. That is, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention regulates the expression of type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and / or aggrecan gene, which are cartilage matrix genes, in human chondrocytes. Can be used as a cartilage matrix gene expression regulator.

本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、対象とするヒト軟骨細胞、ヒト軟骨組織、ヒト関節軟骨部などにおいて、標的とするインテグリン遺伝子の発現を抑制するか、またはインテグリンのシグナル伝達を抑制することにより、(1)軟骨変性(軟骨細胞の脱分化)の進行を抑制する、(2)軟骨細胞の分化を維持する、(3)変性軟骨を正常軟骨組織に修復する、(4)軟骨形質の蛋白質を維持する、(5)軟骨形質遺伝子発現を維持(軟骨細胞の分化維持)するなどヒト軟骨細胞形質を維持することができる。本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、上記効果が有効に利用可能である限り、種々の用途に特に制限なく使用可能であるが、例えば、変形性関節症、軟骨軟化症、離断性骨軟骨炎、関節リウマチ、椎間板変性症、椎間板ヘルニア、軟骨変性を伴う軟骨下骨の無腐性壊死などの軟骨変性疾患、種々の骨系疾患(例えば、achondroplasia、またはMorquio病など);外傷や手術による軟骨の損傷・切除、あるいは骨きり術後;先天的な軟骨の低形成や奇形等の軟骨関連疾患の治療薬として使用することができる。また、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、細胞移植による軟骨欠損修復においては未分化前駆細胞からの軟骨誘導あるいは軟骨細胞の形質維持に有用である。   The human chondrocyte phenotype maintenance agent of the present invention suppresses expression of a target integrin gene or suppresses integrin signaling in a target human chondrocyte, human cartilage tissue, human articular cartilage, or the like. (1) Suppress the progression of cartilage degeneration (chondrocyte dedifferentiation), (2) maintain chondrocyte differentiation, (3) repair degenerated cartilage to normal cartilage tissue, (4) cartilage traits Human chondrocyte traits can be maintained, such as maintaining proteins and (5) maintaining chondrogenic gene expression (maintaining chondrocyte differentiation). The human chondrocyte phenotype maintenance agent of the present invention can be used without particular limitation for various applications as long as the above effects can be effectively used. For example, osteoarthritis, cartilage softening, transected bone Chondritis, rheumatoid arthritis, intervertebral disc degeneration, intervertebral disc herniation, cartilage degenerative diseases such as non-rotative necrosis of subchondral bone with cartilage degeneration, various bone diseases (eg, achondroplasia or Morquio disease); trauma and surgery After cartilage damage / resection or osteotomy; can be used as a therapeutic agent for cartilage-related diseases such as congenital cartilage hypoplasia or malformation. In addition, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention is useful for cartilage induction from undifferentiated progenitor cells or chondrocyte trait maintenance in cartilage defect repair by cell transplantation.

また、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、軟骨カンレン疾患の治療薬として用いられる他、軟骨修復剤、または骨折修復促進剤としても用いられる。   Further, the human chondrocyte phenotype maintenance agent of the present invention is used as a therapeutic agent for cartilage canlen disease, as well as a cartilage repair agent or a fracture repair promoter.

更に、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、軟骨細胞内に導入されることによりヒト軟骨細胞の形質維持が可能になるので、該剤が導入された軟骨細胞を増殖させることにより、移植に十分な量および質の軟骨細胞を提供することができる。従って、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、軟骨細胞の移植に実用可能な軟骨細胞を増殖させる方法にも利用することができる。   Furthermore, since the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can be maintained in human chondrocytes by being introduced into chondrocytes, the chondrocytes into which the agent has been introduced can be proliferated for transplantation. A sufficient amount and quality of chondrocytes can be provided. Therefore, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can also be used for a method of proliferating chondrocytes that can be practically used for transplantation of chondrocytes.

以下、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の代表的な使用方法について、具体的に説明する。   Hereinafter, typical methods for using the human chondrocyte phenotype maintenance agent of the present invention will be specifically described.

2.ヒト軟骨細胞形質維持剤による軟骨細胞の形質維持(軟骨細胞形質維持方法)
本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤は、ヒト軟骨細胞内に導入されることにより、該ヒト軟骨細胞の形質を維持、具体的には(1)軟骨変性(軟骨細胞の脱分化)の進行を抑制する、(2)軟骨細胞の分化を維持する、(3)変性軟骨を正常軟骨組織に修復する、または(4)軟骨形質の蛋白質を維持することができる。従って、本発明は、更に、ヒト軟骨細胞に上記ヒト軟骨細胞形質維持剤を投与または添加することを特徴とする、ヒト軟骨細胞の形質維持方法を提供する。ヒト軟骨細胞の形質維持方法は、軟骨関連疾患の治療に有用である。
2. Chondrocyte trait maintenance with human chondrocyte trait maintenance agent (chondrocyte trait maintenance method)
The human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention is introduced into human chondrocytes to maintain the traits of the human chondrocytes, specifically, (1) progression of cartilage degeneration (chondrocyte dedifferentiation) It can suppress, (2) maintain chondrocyte differentiation, (3) repair degenerated cartilage to normal cartilage tissue, or (4) maintain protein of cartilage traits. Therefore, the present invention further provides a method for maintaining human chondrocyte traits, which comprises administering or adding the human chondrocyte trait maintenance agent to human chondrocytes. The human chondrocyte trait maintenance method is useful for the treatment of cartilage-related diseases.

ヒト軟骨細胞の形質維持方法を利用して軟骨関連疾患を治療する具体的実施態様としては、直接患者の治療対象部位(例えば軟骨変性病変部またはその周辺部)に投与する方法(in vivo法)と、一旦患者の体外へヒト軟骨細胞を取り出し、該細胞と本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤を共存させて培養した後、再度患者の治療対象部位(例えば軟骨変性病変部またはその周辺部)に戻す方法(ex vivo法)の2種類の方法が代表的に挙げられる。   As a specific embodiment for treating cartilage-related diseases using a method for maintaining human chondrocyte traits, a method of administering directly to a treatment target site of a patient (for example, a cartilage degenerative lesion or its periphery) (in vivo method) Once the human chondrocytes are taken out of the patient's body and cultured together with the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention, the site to be treated again (for example, a cartilage degenerative lesion or its peripheral part) There are typically two types of methods (ex vivo method).

具体的には、前者のin vivo法では、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤を、患者の治療対象軟骨組織または軟骨部位に直接投与(非経口投与)する方法や、患者に経口投与する方法によって、ヒト軟骨細胞の形質維持が可能になる。本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤を非経口投与する方法としては、特に制限されないが、例えば該剤がポリヌクレオチドである場合、ポリヌクレオチド配列直接導入法(in vivo法)を使用できる。かかるポリヌクレオチド配列直接導入法(in vivo法)においては、患者の軟骨変性組織、あるいは軟骨変性部位における変性軟骨組織が正常軟骨組織に置き換わる程度、あるいは正常軟骨組織の分布領域が増加する程度によって、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の効果を判定することもできる。   Specifically, in the former in vivo method, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention is directly administered (parenteral administration) to the cartilage tissue or cartilage site to be treated of the patient, or is orally administered to the patient. Makes it possible to maintain the traits of human chondrocytes. The method for parenteral administration of the human chondrocyte character maintenance agent of the present invention is not particularly limited. For example, when the agent is a polynucleotide, a polynucleotide sequence direct introduction method (in vivo method) can be used. In such a polynucleotide sequence direct introduction method (in vivo method), depending on the extent to which the cartilage degenerated tissue of the patient, or the degenerated cartilage tissue at the cartilage degeneration site is replaced with normal cartilage tissue or the distribution region of normal cartilage tissue is increased, The effect of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can also be determined.

該in vivo法において、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の投与は、有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物が対象軟骨細胞内に導入される限り、特に制限されず、ウイルス的導入方法および非ウイルス的導入方法のいずれで実施してもよい。   In the in vivo method, administration of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention is not particularly limited as long as the integrin gene expression inhibitor, which is an active ingredient, is introduced into the target chondrocytes. Any viral introduction method may be used.

ウイルス的導入方法としては、ベクターとしてレトロウイルスベクターを用いる方法を挙げることができる。その他のウイルスベクターとしては、アデノウイルスベクター、HIV(human immunodeficiency virus)ベクター、アデノ随伴ウイルスベクター(AAV: adeno-associated virus)、ヘルペスウイルスベクター、単純ヘルペスウイルス(HSV)ベクターおよびエプスタイン−バーウイルス(EBV:Epstein-Barr virus)ベクターなどが挙げられる。   Examples of viral introduction methods include a method using a retroviral vector as a vector. Other viral vectors include adenovirus vectors, HIV (human immunodeficiency virus) vectors, adeno-associated virus vectors (AAV), herpes virus vectors, herpes simplex virus (HSV) vectors and Epstein-Barr virus (EBV). : Epstein-Barr virus) vector.

非ウイルス的導入方法としては、例えば、リン酸カルシウム共沈法;エレクトロポーレーション法;リポフェクション法;ポリエチレングリコール法;マイクロインジェクション法;DEAE-デキストラン法;ポリヌクレオチドを封入したリポソームと予め紫外線で遺伝子を破壊した不活性化センダイウイルスを融合させて膜融合リポソームを作製し、細胞膜と直接融合させポリヌクレオチドを細胞内に導入する膜融合リポソーム法[(Nakanishi M, et al. Exp Cell Res. 1985;159(2):399-409.): Nakanishi, M., et al., Gene introduction into animal tissues. In Trends and Future Perspectives in Peptide and Protein Drug Delivery (Ed.by Lee, V.H., et al.)., Harwood Academic Publishers Gmnh. Amsterdam, 1995;337-349.];ポリヌクレオチドのプラスミドを金でコートして高圧放電によって物理的に細胞内にポリヌクレオチドを導入する方法;オリゴヌクレオチドのプラスミドを直接インビボで臓器や腫瘍に注入するネイキッド(naked)ポリヌクレオチド法;多重膜正電荷リポソームに包埋したインテグリン遺伝子発現抑制用ポリヌクレオチド配列を細胞に導入するカチオニック・リポソーム法(Yagi, K., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun.,196;1042-1048.);特定細胞のみにインテグリン遺伝子発現抑制用ポリヌクレオチド配列を導入し、他の細胞に入らないようにするために、目的とするヒト軟骨細胞に発現するレセプターに結合するリガンドを本発明のポリヌクレオチドと結合させてそれを投与するリガンド−DNA複合体法;HVJ-リポソーム法;パーティクルガン法;またはジーンガンを用いた方法などを使用することができる。   Non-viral introduction methods include, for example, calcium phosphate coprecipitation method; electroporation method; lipofection method; polyethylene glycol method; microinjection method; DEAE-dextran method; Membrane fusion liposome method in which inactivated Sendai virus is fused to produce a membrane fusion liposome, and the polynucleotide is introduced into the cell by directly fusing with the cell membrane [(Nakanishi M, et al. Exp Cell Res. 1985; 159 (2 ): 399-409.): Nakanishi, M., et al., Gene introduction into animal tissues.In Trends and Future Perspectives in Peptide and Protein Drug Delivery (Ed.by Lee, VH, et al.)., Harwood Academic Publishers Gmnh. Amsterdam, 1995; 337-349.]; A polynucleotide plasmid is coated with gold and the polynucleotide is physically introduced into the cell by high-pressure discharge. Naked polynucleotide method that directly injects oligonucleotide plasmids into organs and tumors in vivo; Cationics that introduce polynucleotide sequences to suppress integrin gene expression embedded in multi-layer positively charged liposomes Liposome method (Yagi, K., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 196; 1042-1048.); The integrin gene expression-suppressing polynucleotide sequence is introduced into specific cells only, and then into other cells. In order to avoid this, a ligand-DNA complex method in which a ligand that binds to a receptor expressed in a target human chondrocyte is bound to the polynucleotide of the present invention and administered thereto; HVJ-liposome method; particle gun method Or a method using a gene gun can be used.

該in vivo法において、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の投与量としては、有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物の種類、患者の年齢や性別、疾患の程度等に応じて適宜設定できる。例えば、インテグリン遺伝子発現抑制物を含むベクターを使用する場合であれば、1日当り体重1kg当り、例えば該ベクターの力価として約1×10pfuから1×1015pfu程度とするのがよい。また、かかる投与量は、1〜7日あたり1回または数回に、まとめて、または分割して投与することができ、症状の軽重、医師の判断により、適宜変更することができる。 In the in vivo method, the dose of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can be appropriately set according to the type of integrin gene expression-suppressed substance, which is an active ingredient, the age and sex of the patient, the degree of disease, and the like. For example, when a vector containing an integrin gene expression inhibitor is used, the titer of the vector is preferably about 1 × 10 3 pfu to 1 × 10 15 pfu per day per kg body weight. In addition, the dose can be administered once or several times per 1 to 7 days, collectively or divided, and can be appropriately changed depending on the severity of symptoms and the judgment of a doctor.

なお、該in vivo法の実施に当たっては、特に体外における予備実験によって、インテグリン遺伝子発現抑制物の直接的な導入によって、実際に目的ポリヌクレオチド配列が導入されるか否かを、PCR法による検索やイン・サイチュPCR法やリアルタイムRT-PCR法によって確認するか、あるいはインテグリン遺伝子発現物の導入に基づく所望の治療効果である軟骨マトリックス遺伝子発現の調整効果、特にII型コラーゲンやアグリカンの発現の上昇や蛋白質の増加などを確認しておくことが望ましい。   In carrying out the in vivo method, a PCR method is used to determine whether or not the target polynucleotide sequence is actually introduced by direct introduction of an integrin gene expression inhibitor, particularly in preliminary experiments outside the body. Confirmation by in situ PCR method or real-time RT-PCR method, or regulation effect of cartilage matrix gene expression, which is a desired therapeutic effect based on the introduction of integrin gene expression, especially increased expression of type II collagen and aggrecan It is desirable to confirm the increase in protein.

また、ウイルスベクターを用いる場合は、増殖性レトロウイルスなどの検索をPCR法で行うか、逆転写酵素活性を測定するか、あるいは膜蛋白(env)遺伝子をPCR法でモニターするなどにより、ヒト軟骨細胞形質維持剤の投与に際して、インテグリン遺伝子発現物の導入による安全性を確認することが重要であることはいうまでもない。   When using viral vectors, human cartilage can be obtained by searching for proliferative retroviruses by PCR, measuring reverse transcriptase activity, or monitoring membrane protein (env) genes by PCR. Needless to say, it is important to confirm the safety of the integrin gene expression product when administering the cytoplasm maintenance agent.

一方、後者のex vivo法は、治療対象とする軟骨変性を有する患者から軟骨細胞を採取した後、皿状容器における単層培養条件下、または抗原性を有する部分が除かれたコラーゲン、ゼラチン、フィブリン、ポリグリコール酸、ポリ乳酸などの足場となる足場材料(scaffold)の中において、培養液中に該軟骨細胞と本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤を添加して、数週間共培養した後、作製された軟骨様組織を軟骨欠損部または軟骨変性部位に移植する方法である。   On the other hand, in the latter ex vivo method, after collecting chondrocytes from a patient having cartilage degeneration to be treated, collagen, gelatin, a monolayer culture condition in a dish-like container, or a portion having antigenicity removed, In scaffolds that serve as scaffolds such as fibrin, polyglycolic acid, polylactic acid, etc., after adding the chondrocytes and the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention to the culture solution, and co-culturing for several weeks In this method, the produced cartilage-like tissue is transplanted into a cartilage defect site or a cartilage degeneration site.

該ex vivo法は、具体的には、患者から採取したヒト軟骨細胞と本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤とを共存させて培養する工程、および培養により得られた軟骨細胞を患者の治療対象部位に戻す工程により実施することができる。   Specifically, the ex vivo method includes a step of culturing human chondrocytes collected from a patient and the human chondrocyte phenotype of the present invention in coexistence, and the chondrocytes obtained by culturing the subject to be treated. It can be carried out by a step of returning to the site.

該ex vivo法で使用されるヒト軟骨細胞は、患者自身の病変部、あるいは変性部位の軟骨細胞が好ましいが、該細胞が得られ難い場合は、増殖能力が高く、軟骨への分化が期待される骨髄間葉系細胞、滑膜細胞、筋由来細胞および線維芽細胞などで代用することもできる。   The human chondrocyte used in the ex vivo method is preferably a patient's own lesion or a degenerated site chondrocyte, but if the cell is difficult to obtain, it has a high proliferative capacity and is expected to differentiate into cartilage. Bone marrow mesenchymal cells, synoviocytes, muscle-derived cells and fibroblasts can be substituted.

該ex vivo法において、軟骨細胞と本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤とを共存させて培養する工程は、該軟骨細胞内に本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物を導入させ、該インテグリン遺伝子発現抑制物が導入された軟骨細胞を培養することにより実施される。   In the ex vivo method, the step of culturing the chondrocytes and the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention in coexistence is performed by expressing integrin gene as an active ingredient of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention in the chondrocytes. This is carried out by introducing a suppressor and culturing the chondrocytes into which the integrin gene expression inhibitor has been introduced.

軟骨細胞内にインテグリン遺伝子発現抑制物を導入させるには、例えば、リポフェクタミン2000などのトランスフェクション試薬の存在下で、インテグリン遺伝子発現抑制物が0.01〜10 μmol/Lの濃度範囲で存在する条件下で該軟骨細胞を所定時間インキュベートすれば良い。上記インテグリン遺伝子発現抑制物の濃度については、その軟骨細胞内への導入効率等に基づいて適宜設定すればよい。インテグリン遺伝子発現抑制物の軟骨細胞内への導入効率については、例えば、蛍光色素で標識したインテグリン遺伝子発現抑制物を用いた予備試験を行うことにより推定できる:(1)ヒトの変形性関節症に罹患し人工関節置換手術を受けた膝関節から手術の際に得られた関節軟骨から採取したヒト軟骨細胞を付着細胞培養プレート上に播種した後、10 %FBS、ペニシリン、ストレプトマイシン、およびアスコルビン酸(25 μg/mL)を添加したDMEM/F12培地を用いて、5 %炭酸ガス条件下、37℃で前培養する、(2)次いで、細胞をPBSで洗浄して、ヒト軟骨細胞を12穴プレートの各ウェルに0.5 mLずつ添加し、5 %炭酸ガス条件下、37 ℃で24時間培養する、(3)蛍光色素で標識したインテグリン遺伝子発現抑制物をトランスフェクション用試薬と共に各ウェルに添加後、さらに5 %炭酸ガス条件下、37 ℃で24時間培養する、(4)軟骨細胞の蛍光強度を測定する。   In order to introduce an integrin gene expression inhibitor into chondrocytes, for example, in the presence of a transfection reagent such as Lipofectamine 2000, the integrin gene expression inhibitor is present in a concentration range of 0.01 to 10 μmol / L. The chondrocytes may be incubated for a predetermined time. The concentration of the integrin gene expression inhibitor may be appropriately set based on the efficiency of introduction into the chondrocytes. The efficiency of introducing an integrin gene expression inhibitor into chondrocytes can be estimated, for example, by conducting a preliminary test using an integrin gene expression inhibitor labeled with a fluorescent dye: (1) For human osteoarthritis Human chondrocytes collected from articular cartilage obtained during surgery from affected knee joint replacement surgery were seeded on adherent cell culture plates, then 10% FBS, penicillin, streptomycin, and ascorbic acid ( (2) Pre-culture at 37 ° C. under 5% carbon dioxide gas condition using DMEM / F12 medium supplemented with 25 μg / mL). (2) Then, the cells are washed with PBS, and human chondrocytes are placed in a 12-well plate. Add 0.5 mL to each well, and incubate at 37 ° C for 24 hours under 5% carbon dioxide. (3) Add integrin gene expression inhibitor labeled with a fluorescent dye to each well along with the transfection reagent. After further 5% carbon dioxide conditions, for 24 hours at 37 ° C., and measuring the fluorescence intensity of the (4) chondrocytes.

このようにして測定された蛍光強度から、インテグリン遺伝子発現抑制物の軟骨細胞内への導入効率を推定することができる。更に、斯くして推定される導入効率の推定値と、軟骨細胞により産生されるインテグリン遺伝子の発現量を対比することにより、インテグリン遺伝子発現抑制物が有するインテグリン遺伝子の発現抑制効果の程度を推定することもできる。このような推定には、コントロールとして、インテグリン遺伝子発現抑制物を添加しなかった場合、または非特異的オリゴヌクレオチド配列を添加した場合を採用し、該コントロールとの比較において、インテグリン遺伝子の発現量が50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%などの値を基準とするとよい。   From the fluorescence intensity thus measured, the efficiency of introducing the integrin gene expression inhibitor into chondrocytes can be estimated. Furthermore, the degree of the integrin gene expression suppression effect of the integrin gene expression inhibitor is estimated by comparing the estimated value of the introduction efficiency thus estimated with the expression level of the integrin gene produced by the chondrocytes. You can also For such estimation, the case where no integrin gene expression inhibitor was added or the case where a non-specific oligonucleotide sequence was added was used as a control, and the expression level of the integrin gene was compared with the control. Values such as 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, and 100% may be used as a reference.

また、該ex vivo法における軟骨細胞の培養方法としては、採取した軟骨細胞を高密度で培養する高密度培養法、ペレット等の皿状容器に単層形態で培養するペレット培養法、微小重力環境下において軟骨細胞を培養する培養法、前記微小重力環境下で足場材料の中において軟骨細胞を培養する培養法を例示することができる。   The ex vivo method for culturing chondrocytes includes a high density culture method for culturing collected chondrocytes at a high density, a pellet culture method for culturing in a single layer form in a dish-like container such as a pellet, a microgravity environment, etc. A culture method for culturing chondrocytes under the microgravity environment and a culture method for culturing chondrocytes in a scaffold material under the microgravity environment can be exemplified.

また、培養により得られた軟骨細胞を患者の治療対象部位に戻す工程は、例えば、有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物が内部に導入された軟骨細胞を1×10細胞/bodyから1×1015細胞/body程度の範囲で、患者の治療対象部位に移植するとよい。 In addition, the step of returning the chondrocytes obtained by culturing to the treatment target site of the patient can be performed by, for example, converting chondrocytes into which an integrin gene expression inhibitor, which is an active ingredient, has been introduced into 1 × 10 4 cells / body It may be transplanted to a site to be treated in a patient within a range of about 10 15 cells / body.

以下、該ex vivo法の実施態様について、具体例を挙げて説明する。即ち、まず患者の膝非荷重部軟骨を鏡視下に採取後、得られた軟骨片を細片し、トリプシンおよびコラゲナーゼで酵素処理することにより軟骨細胞を単離する。続いて、得られた軟骨細胞に、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤を添加し、例えばリポフェクタミン2000存在下に生理食塩液で10%に調整された患者血清と抗生物質(Gibco社製)を加えたダルベッコ改変イーグル培地(Gibco社製)にて32℃で1時間培養する。次いで、2500回転にて遠心分離した後、回収した軟骨細胞を37℃で5%炭酸ガス条件下で24時間培養し、その後、可溶性ポリマーポリグリコール酸−ポリ乳酸、あるいは抗原性を有する部分が取り除かれたアテロコラーゲンゲルに包埋ゲル化させた後、3〜4週間培養する。なお、必要に応じて、bFGF、TGF-βなどの軟骨形成に関与する成長因子を併せて添加する。培地は2ないし3日毎に交換する。かくして培養期間内に包埋された軟骨細胞はコラーゲンゲル内で増殖し、または周囲に細胞外マトリックスを産生し、軟骨様組織となるのを確認する。3〜4週間後、関節切開などの手技により、関節軟骨損傷部位を展開し、この生体外で作製した軟骨様組織を患者の軟骨欠損部に移植し、別途採取した骨膜でパッチするように周囲の軟骨に縫着させる。かくして目的とする本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤を、ヒト軟骨細胞を軟骨変性部位を有する患者からヒト軟骨細胞を採取した軟骨細胞と共培養し、ヒト軟骨細胞に導入培養した後、得られるヒト軟骨細胞を再び、患者の軟骨変性部位、あるいは軟骨変性病変組織へ再移植するヒト軟骨細胞形質維持方法(ex vivo法)を実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the ex vivo method will be described with specific examples. That is, the cartilage cells are first isolated by taking a patient's knee unloading part cartilage under a microscope and then dividing the obtained cartilage pieces into fragments and treating them with trypsin and collagenase. Subsequently, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention is added to the obtained chondrocytes, for example, patient serum and antibiotics (Gibco) adjusted to 10% with physiological saline in the presence of Lipofectamine 2000. Incubate in Dulbecco's modified Eagle medium (Gibco) for 1 hour at 32 ° C. Next, after centrifuging at 2500 rpm, the collected chondrocytes are cultured at 37 ° C. under 5% carbon dioxide for 24 hours, and then the soluble polymer polyglycolic acid-polylactic acid or the antigenic part is removed. The gel is embedded in the atelocollagen gel and then cultured for 3 to 4 weeks. If necessary, growth factors involved in cartilage formation such as bFGF and TGF-β are also added. The medium is changed every 2 to 3 days. Thus, it is confirmed that the chondrocytes embedded within the culture period proliferate in the collagen gel or produce an extracellular matrix around them to become a cartilage-like tissue. Three to four weeks later, the joint cartilage injury site is developed by a technique such as joint incision, the cartilage-like tissue prepared ex vivo is transplanted into the cartilage defect of the patient, and the surrounding area is patched with a separately collected periosteum. Sew on the cartilage. Thus, the intended human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can be obtained after co-culturing human chondrocytes with chondrocytes obtained from human chondrocytes collected from a patient having a cartilage degeneration site and introducing and culturing them into human chondrocytes. A human chondrocyte phenotype maintenance method (ex vivo method) in which human chondrocytes are reimplanted again into a cartilage degeneration site or a cartilage degeneration lesion tissue of a patient can be performed.

上記ex vivo法において、細胞内への本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の導入効率は、アルシアンブルー陽性染色法を用いることによって確認することができる。即ち、前記培養終了後、細胞層の一部を取り出して、4%パラホルムアルデヒド溶液(和光純薬社製)で室温で2時間固定し、蒸留水およびpH1.0の5%酢酸で洗浄した後、アルシアンブルー液pH1.0(和光純薬社製)で室温で2時間軟骨基質を染色する。次いで5%酢酸および蒸留水で洗浄して乾燥させた後、細胞層に6mol/Lのグアニジン塩酸(ナカライテスク社製)溶液を加えて色素を抽出し、マイクロプレートリーダー(バイオ・ラド社製)にて630nmの吸収を測定し、アルシアンブルー染色強度を計測する。培養開始直後と比較計測したアルシアンブルー陽性染色強度の増加の程度から軟骨基質産生の促進効果の有無を判定することにより、本発明のヒト軟骨細胞形質維持方法の効果を判定することもできる。   In the ex vivo method described above, the efficiency of introducing the human chondrocyte character maintenance agent of the present invention into cells can be confirmed by using the Alcian blue positive staining method. That is, after completion of the culture, a part of the cell layer was taken out, fixed with a 4% paraformaldehyde solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) at room temperature for 2 hours, and washed with distilled water and 5% acetic acid at pH 1.0. The cartilage matrix is stained with Alcian blue solution pH 1.0 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) at room temperature for 2 hours. Next, after washing with 5% acetic acid and distilled water and drying, 6 mol / L guanidine hydrochloride (manufactured by Nacalai Tesque) solution is added to the cell layer to extract the dye, and the microplate reader (manufactured by Bio-Rad) is extracted. Measure the absorption at 630 nm and measure the intensity of Alcian blue staining. The effect of the human chondrocyte trait maintenance method of the present invention can also be determined by determining the presence or absence of an effect of promoting cartilage matrix production from the degree of increase in the intensity of Alcian blue positive staining measured in comparison with that immediately after the start of culture.

また、上記培養終了時点での細胞の形態を位相差顕微鏡を用いて観察し、培養した軟骨細胞の基質産生が亢進していることを示す丸く変化した細胞形態が見られるか否か、あるいは軟骨細胞の分化が亢進したか否か、軟骨基質の産生の強い亢進を示す細胞間の間隔の広がった典型的な成熟軟骨細胞様の形態が見られるか否かによって、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の効果を判定することもできる。   In addition, when the morphology of the cells at the end of the culture is observed using a phase contrast microscope, whether or not a round and altered cell morphology indicating that the substrate production of the cultured chondrocytes is enhanced is observed, or the cartilage The human chondrocyte trait of the present invention depends on whether cell differentiation is enhanced, and whether a typical mature chondrocyte-like morphology with a wide interval between cells showing a strong enhancement of cartilage matrix production is observed. The effect of the maintenance agent can also be determined.

さらに、別の方法としては、前記培養終了後、細胞層の一部を取り出して、イン・サイチュPCR法またはリアルタイムRT-PCR法を用いて、(1)I型コラーゲン遺伝子および/または、III型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、(2)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させているか、否かの軟骨マトリックス遺伝子の発現変化の程度を、これら遺伝子配列特異的プローブを用いて、通常の方法で測定することによっても、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の効果を判定することもできる。   Furthermore, as another method, after completion of the culture, a part of the cell layer is taken out, and using in situ PCR method or real-time RT-PCR method, (1) type I collagen gene and / or type III Suppress or maintain the expression of collagen genes; (2) increase or maintain the expression of type II collagen genes and / or aggrecan genes; The effect of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can also be determined by measuring by a usual method using a probe.

そしてさらに別の方法としては、前記培養終了後、細胞層の一部を取り出して、上記I型コラーゲン、II型コラーゲン、III型コラーゲンアグリカンに対する抗体(モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体)を用いて、該細胞上に発現している軟骨基質の主要な構成成分となっている(1)II型コラーゲンおよび/またはアグリカンの蛋白質の産生が維持または増加しているか、および/または(2)I型コラーゲンおよび/またはIII型コラーゲンの蛋白質の産生が低下または維持されているかを、ウェスタンブロット分析により確認することによっても、本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の効果を判定することもできる。この方法では、軟骨細胞に対して、PE標識抗I型コラーゲンモノクローナル抗体、PE標識抗II型コラーゲンモノクローナル抗体、PE標識抗III型コラーゲンモノクローナル抗体、PE標識抗アグリカンモノクローナル抗体を用いたフローサイトメトリー解析により行うこともできる。   As another method, after completion of the culture, a part of the cell layer is taken out, and the cells are used with the above-described antibodies against type I collagen, type II collagen, type III collagen aggrecan (monoclonal antibody or polyclonal antibody). (1) maintained or increased production of type II collagen and / or aggrecan protein, which is a major component of the cartilage matrix expressed above, and / or (2) type I collagen and / or Alternatively, the effect of the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention can also be determined by confirming by Western blot analysis whether the production of type III collagen protein is reduced or maintained. In this method, flow cytometry analysis using a PE-labeled anti-type I collagen monoclonal antibody, a PE-labeled anti-type II collagen monoclonal antibody, a PE-labeled anti-type III collagen monoclonal antibody, and a PE-labeled anti-aggrecan monoclonal antibody is performed on chondrocytes. Can also be performed.

なお、前述するex vivo法により軟骨細胞を再度患者の病変組織に戻した後に、再度、前述するin vivo法により本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤の投与を実施してもよい。   In addition, after returning the chondrocytes to the diseased tissue of the patient again by the ex vivo method described above, the human chondrocyte trait maintenance agent of the present invention may be administered again by the in vivo method described above.

3.軟骨細胞の増殖方法
更に、ヒト軟骨細胞形質維持剤とヒト軟骨細胞とを共存させて培養させることにより、該ヒト軟骨細胞形質維持剤の有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物が導入された軟骨細胞を増殖させることができる。即ち、本発明は、更に、ヒト軟骨細胞形質維持剤とヒト軟骨細胞とを共存させて培養することにより、増殖した軟骨細胞を得ることを特徴とする軟骨細胞の増殖方法を提供する。当該増殖方法により増殖された軟骨細胞は、形質維持作用に優れているので、軟骨細胞移植、好ましくは自家軟骨細胞移植に用いることができる。
3. Method of proliferating chondrocytes Further, chondrocytes introduced with an integrin gene expression inhibitor, which is an active ingredient of the human chondrocyte trait maintenance agent, by culturing human chondrocyte trait maintenance agent and human chondrocyte coexisting Can be grown. That is, the present invention further provides a method of proliferating chondrocytes, characterized by obtaining proliferated chondrocytes by co-culturing human chondrocyte trait maintenance agent and human chondrocytes. Since the chondrocytes proliferated by the proliferation method are excellent in phenotype maintenance action, they can be used for chondrocyte transplantation, preferably autologous chondrocyte transplantation.

当該増殖方法において、ヒト軟骨細胞形質維持剤の添加量や軟骨細胞の培養方法等については、上記項におけるex vivo法の場合と同様である。   In this proliferation method, the amount of human chondrocyte phenotype maintenance agent, the chondrocyte culture method, and the like are the same as in the ex vivo method in the above section.

4.インテグリン遺伝子発現抑制物が導入された軟骨細胞
本発明はまた、ヒト軟骨細胞形質維持剤の有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物が導入された軟骨細胞を提供する。当該軟骨細胞の薬学的有効量を、適当な無毒性医薬担体ないしは希釈剤と共に配合した医薬組成物または医薬製剤(遺伝子治療剤)は、前述する軟骨関連疾患の治療剤として有用である。
4). Chondrocytes into which an integrin gene expression inhibitor is introduced The present invention also provides a chondrocyte into which an integrin gene expression inhibitor that is an active ingredient of a human chondrocyte trait maintenance agent is introduced. A pharmaceutical composition or pharmaceutical preparation (gene therapy agent) in which a pharmaceutically effective amount of the chondrocytes is mixed with an appropriate non-toxic pharmaceutical carrier or diluent is useful as a therapeutic agent for the aforementioned cartilage-related diseases.

上記軟骨細胞を含む医薬組成物(医薬製剤)に利用できる医薬担体としては、製剤の使用形態に応じて通常使用される、充填剤、増 量剤、結合剤、付湿剤、崩壊剤、表面活性剤、滑沢剤などの希釈剤ないし賦形剤などを例示でき、これらは得られる製剤の投与単位形態に応じて適宜選択使用できる。   As a pharmaceutical carrier that can be used for the pharmaceutical composition (pharmaceutical preparation) containing the above chondrocytes, a filler, a bulking agent, a binder, a moistening agent, a disintegrating agent, a surface, which are usually used according to the use form of the preparation. Examples include diluents or excipients such as active agents and lubricants, and these can be appropriately selected and used depending on the dosage unit form of the resulting preparation.

上記軟骨細胞は、ヒト軟骨細胞形質維持剤の有効成分であるインテグリン遺伝子発現抑制物をそのままポリペプチドの状態で保持しているものであっても、またインテグリン遺伝子発現抑制物として機能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ベクターを細胞内に保持しているものであってもよい。   The chondrocytes may be those that retain the integrin gene expression inhibitor, which is an active ingredient of the human chondrocyte phenotype, in the form of a polypeptide as it is, or a polypeptide that functions as an integrin gene expression inhibitor. The vector containing the encoding polynucleotide may be retained in the cell.

上記軟骨細胞を含む医薬組成物(医薬製剤)は、リン酸緩衝生理食塩液(pH7.4)、リンゲル液、または細胞内組成液用注射液中に上記軟骨細胞を配合した形態であってもよい。   The pharmaceutical composition (pharmaceutical preparation) containing the chondrocytes may be in a form in which the chondrocytes are mixed in a phosphate buffered saline (pH 7.4), Ringer's solution, or an injection solution for intracellular composition. .

上記医薬組成物(医薬製剤)の投与方法は、特に制限がないが、例えば膝関節腔や膝関節組織内などの変性軟骨部位またはその周辺部に投与されるが、各種製剤形態、患者の年齢、性別その他の条件、疾患の程度などに応じて決定される。   The administration method of the pharmaceutical composition (pharmaceutical preparation) is not particularly limited. For example, the pharmaceutical composition (pharmaceutical preparation) is administered to a degenerated cartilage site or its peripheral part such as in a knee joint cavity or knee joint tissue. It is determined according to gender and other conditions and the degree of disease.

上記医薬組成物(医薬製剤)中に含有されるべき有効成分(上記軟骨細胞)の量およびその投与量は、特に限定されず、所望の治療効果、投与法、治療期間、患者の年齢、性別その他の条件などに応じて広範囲より適宜選択される。一般には、上記軟骨細胞が1×10細胞/bodyから1×1015細胞/body程度の範囲から選ばれるのが適当である。 The amount of active ingredient (chondrocytes) to be contained in the pharmaceutical composition (pharmaceutical preparation) and the dosage thereof are not particularly limited, and the desired therapeutic effect, administration method, treatment period, patient age, sex It is appropriately selected from a wide range according to other conditions. In general, the chondrocytes are suitably selected from the range of about 1 × 10 4 cells / body to 1 × 10 15 cells / body.

上記医薬組成物(医薬製剤)は1日に1回または数回に分けて投与することもでき、1から数週間間隔で間欠的に投与することもできる。   The pharmaceutical composition (pharmaceutical preparation) can be administered once or several times a day, and can be intermittently administered at intervals of 1 to several weeks.

5.医薬候補物質のスクリーニング方法
5−1.ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法−1
また本発明は、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法を提供する。当該スクリーニング方法は、具体的には、以下の(1)〜(5)の工程を経て実施される:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を計測する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液においてI型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、以下の(a)および/または(b)の作用を有する物質を、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質として選択する工程:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
5. Method for screening drug candidate substance
5-1. Screening method for substances having human chondrocyte character maintenance action-1
The present invention also provides a method for screening a substance having a human chondrocyte character maintaining action. Specifically, the screening method is performed through the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) Measuring the level of expression of at least one gene selected from the group consisting of integrin α5 gene, integrin αv gene, integrin β1 gene, integrin β3 gene, and integrin β5 gene in the presence and absence of candidate substances The process of
(3) For the candidate substance that suppressed the gene expression in the step (2), the expression of type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene in the culture medium of step (1) Measuring the degree,
(4) In the step (3), a step of selecting a substance having the following action (a) and / or (b) as a substance having a human chondrocyte character maintaining action:
(a) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(b) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.

本スクリーニング方法でスクリーニングに供される候補物質としては、例えば、ペプチド、タンパク、非ペプチド性化合物、合成化合物、発酵生産物、細胞抽出液、植物抽出液、動物組織抽出液、血漿などが挙げられ、これら化合物は新規な化合物であってもよいし、公知の化合物であってもよい。   Candidate substances subjected to screening by this screening method include, for example, peptides, proteins, non-peptide compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, plasma, and the like. These compounds may be novel compounds or known compounds.

また、上記の工程(2)において、インテグリン遺伝子の発現の程度の計測は、インテグリン遺伝子発現測定用プライマーまたはプローブを用いて、公知の方法により実施できる。なお、各インテグリン遺伝子発現測定用プライマー配列対またはプローブ配列は、当業者であれば、公知の遺伝子配列情報に基づいて適宜設定できる。目的遺伝子の発現の程度は、例えばイン・サイチュPCR反応、RT-PCR反応法を用いて測定することがてき、あるいはDNAチップを用いた検出方法も使用することができる。   In the step (2), the expression level of the integrin gene can be measured by a known method using a primer or probe for integrin gene expression measurement. In addition, a primer sequence pair or probe sequence for measuring each integrin gene expression can be appropriately set by those skilled in the art based on known gene sequence information. The expression level of the target gene can be measured using, for example, an in situ PCR reaction or RT-PCR reaction method, or a detection method using a DNA chip can be used.

上記の工程(2)において、例えば、上記各試験の場合において候補化合物のインテグリン遺伝子発現抑制の程度が、コントロールまたは候補物質非存在下と比較して、約20%以上、好ましくは約30%以上、より好ましくは約50%以上抑制している場合、該候補物質を次工程(3)の対象として選択する。   In the above step (2), for example, in the case of each test, the degree of suppression of integrin gene expression of the candidate compound is about 20% or more, preferably about 30% or more, compared to the absence of the control or candidate substance. More preferably, when it is suppressed by about 50% or more, the candidate substance is selected as a target for the next step (3).

更に、上記の工程(3)において、I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、および/またはアグリカン遺伝子の発現の程度の測定も、該遺伝子発現測定用プライマーまたはプローブを用いて、公知の方法により実施でき、これらのプライマーまたはプローブの配列も、当業者であれば、公知の遺伝子配列情報に基づいて適宜設定できる。   Furthermore, in the above step (3), the expression level of the type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and / or aggrecan gene is also measured using the primer or probe for gene expression measurement, This can be carried out by a known method, and the sequences of these primers or probes can be appropriately set by those skilled in the art based on known gene sequence information.

上記工程(4)では、 (a)I型コラーゲン遺伝子および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する効果が、コントロールまたは候補化合物非存在下と比較して、約20%以上、好ましくは約30%以上、より好ましくは約50%以上である場合、該候補物質をヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質とすることができる。また、(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる効果が、コントロールまたは候補化合物非存在下と比較して、約20%以上、好ましくは約30%以上、より好ましくは約50%以上である場合、該候物質をヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質とすることができる。   In the above step (4), (a) the effect of suppressing or maintaining the expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene is about 20% or more compared with the absence of control or candidate compound, preferably When it is about 30% or more, more preferably about 50% or more, the candidate substance can be a substance having a human chondrocyte character maintaining action. In addition, (b) the effect of increasing or maintaining the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene is about 20% or more, preferably about 30% or more, more preferably compared to the absence of a control or candidate compound. Is about 50% or more, the candidate substance can be a substance having a human chondrocyte character maintaining action.

上記各スクリーニング方法によって選択されたヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質は、例えば、軟骨疾患、変形性関節症、軟骨軟化症、離断性骨軟骨炎、関節リウマチ、椎間板変性症、椎間板ヘルニア、軟骨変性を伴う軟骨下骨の無腐性壊死などの軟骨変性疾患、種々の骨系疾患(例えば、achondroplasia、またはMorquio病など);外傷や手術による軟骨の損傷・切除、あるいは骨きり術後;先天的な軟骨の低形成や奇形等の軟骨関連疾患の治療薬として使用することができる。   Substances having a human chondrocyte character maintaining action selected by the above screening methods include, for example, cartilage disease, osteoarthritis, cartilage softening, amputated osteochondritis, rheumatoid arthritis, intervertebral disc degeneration, disc herniation, Cartilage degenerative diseases such as non-corrosive necrosis of subchondral bone with cartilage degeneration, various bone diseases (eg, achondroplasia or Morquio disease); after cartilage injury or excision due to trauma or surgery, or after osteotomy; It can be used as a therapeutic agent for cartilage-related diseases such as congenital cartilage hypoplasia and malformation.

上記本発明のスクリーニング方法を用いて選択される「ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質」を医薬として使用する場合、常套手段に従って実施することができる。例えば、前記した本発明のヒト軟骨細胞形質維持剤と同様にして、注射剤、錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤、無菌性溶液、懸濁液剤などとすることができる。   When the “substance having human chondrocyte character maintenance activity” selected using the screening method of the present invention is used as a medicine, it can be carried out according to conventional means. For example, in the same manner as the human chondrocyte phenotype maintenance agent of the present invention described above, an injection, tablet, capsule, elixir, microcapsule, sterile solution, suspension and the like can be used.

上記本発明のスクリーニング方法で選択された「ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質」の投与量は、対象疾患、投与対象、投与ルートなどにより差異はあるが、例えば該物質が低分子化合物であり、ヒト軟骨変性疾患の目的で非経口的に投与する場合であれば、一般的に成人(体重60kgとして)においては、一日につき該化合物を約0.01μg〜30mg程度、好ましくは約0.1μg〜10mg程度、より好ましくは約1.0μg〜1mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。該製剤は1日に1〜数回に分けて投与してもよい。   The dose of the “substance with human chondrocyte character maintenance action” selected by the screening method of the present invention varies depending on the target disease, administration subject, administration route, etc., but for example, the substance is a low molecular compound. In the case of parenteral administration for the purpose of human cartilage degenerative disease, generally in an adult (with a body weight of 60 kg), the compound is about 0.01 μg to 30 mg per day, preferably about 0.1 μg to It is convenient to administer about 10 mg, more preferably about 1.0 μg to 1 mg by intravenous injection. The preparation may be administered once to several times a day.

5−2.ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法−2
更に、本発明は、上記とは別の実施態様として、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法を提供する。当該スクリーニング方法は、具体的には、以下の(1)〜(5)の工程を経て実施される:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を計測する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液においてI型コラーゲン蛋白、II型コラーゲン蛋白、III型コラーゲン蛋白、アグリカン蛋白の値を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、以下の(a)および/または(b)の作用を有する物質を、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質として選択する工程:
(a)I型コラーゲン蛋白および/またはIII型コラーゲン蛋白の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン蛋白および/またはアグリカン蛋白の発現を上昇または維持させる。
5-2. Screening method of substance having human chondrocyte character maintenance action-2
Furthermore, this invention provides the screening method of the substance which has a human chondrocyte character maintenance effect | action as another embodiment different from the above. Specifically, the screening method is performed through the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) Measuring the level of expression of at least one gene selected from the group consisting of integrin α5 gene, integrin αv gene, integrin β1 gene, integrin β3 gene, and integrin β5 gene in the presence and absence of candidate substances The process of
(3) For the candidate substances that suppressed the gene expression in the step (2), further measure the values of type I collagen protein, type II collagen protein, type III collagen protein, and aggrecan protein in the culture medium of step (1) The process of
(4) In the step (3), a step of selecting a substance having the following action (a) and / or (b) as a substance having a human chondrocyte character maintaining action:
(a) suppress or maintain expression of type I collagen protein and / or type III collagen protein,
(b) Increase or maintain the expression of type II collagen protein and / or aggrecan protein.

本スクリーニング方法の実施形態、スクリーニング方法で得られた物質の使用方法等については、前述する「ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法−1」と同様である。   The embodiment of the present screening method, the method of using the substance obtained by the screening method, and the like are the same as the above-described “Method 1 for screening substance having human chondrocyte phenotype maintaining action”.

5−3.ヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング方法−3
また、本発明は、上記とは更に別の実施態様として、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法を提供する。当該スクリーニング方法は、具体的には、以下の(1)〜(5)の工程を経て実施される:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を計測する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液から得られる軟骨細胞を固定しアルシアンブルー液で染色し、アルシアンブルー染色の吸光度を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、候補物質非存在下の値と比較して、アルシアンブルー染色強度に有意差のある物質を、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質として選択する工程。
5-3. Method for screening a substance having an effect of regulating human cartilage matrix gene expression-3
In addition, the present invention provides a method for screening a substance having a human chondrocyte phenotype maintaining activity as another embodiment different from the above. Specifically, the screening method is performed through the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) Measuring the level of expression of at least one gene selected from the group consisting of integrin α5 gene, integrin αv gene, integrin β1 gene, integrin β3 gene, and integrin β5 gene in the presence and absence of candidate substances The process of
(3) For the candidate substance that suppressed the gene expression in the step (2), the chondrocytes obtained from the culture medium of the step (1) are further fixed and stained with an Alcian blue solution, and the absorbance of the Alcian blue staining Measuring process,
(4) A step of selecting a substance having a significant difference in Alcian blue staining intensity as a substance having a human chondrocyte character maintaining action in the step (3) as compared with a value in the absence of a candidate substance.

本スクリーニング方法の実施形態、スクリーニング方法で得られた物質の使用方法等については、前述する「ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法−1」と同様である。   The embodiment of the present screening method, the method of using the substance obtained by the screening method, and the like are the same as the above-described “Method 1 for screening substance having human chondrocyte phenotype maintaining action”.

5−4.ヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング方法
更に、本発明は、ヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング方法を提供する。当該スクリーニング方法は、具体的には、以下の(1)〜(5)の工程を経て実施される:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を計測する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液においてI型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、以下の(a)および/または(b)の作用を有する物質を、ヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質として選択する工程:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
5-4. Method for screening substance having human cartilage matrix gene expression regulating action Furthermore, the present invention provides a method for screening a substance having human cartilage matrix gene expression regulating action. Specifically, the screening method is performed through the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) Measuring the level of expression of at least one gene selected from the group consisting of integrin α5 gene, integrin αv gene, integrin β1 gene, integrin β3 gene, and integrin β5 gene in the presence and absence of candidate substances The process of
(3) For the candidate substance that suppressed the gene expression in the step (2), the expression of type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene in the culture medium of step (1) Measuring the degree,
(4) In the step (3), a step of selecting a substance having the following action (a) and / or (b) as a substance having a human cartilage matrix gene expression regulating action:
(a) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(b) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.

本スクリーニング方法の実施形態、スクリーニング方法で得られた物質の使用方法等については、前述する「ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法−1」と同様である。   The embodiment of the present screening method, the method of using the substance obtained by the screening method, and the like are the same as the above-described “Method 1 for screening substance having human chondrocyte phenotype maintaining action”.

6.スクリーニング用キット
本発明は、更に上記スクリーニング方法を簡便に実施するためのキットを提供する。即ち、本発明は、ヒト軟骨細胞におけるインテグリン遺伝子の発現検出用プライマーまたはプローブの少なくとも1種と、ヒト軟骨マトリックス遺伝子の発現検出用プライマーまたはプローブの少なくとも1種とを構成成分として含有することを特徴とする、ヒト軟骨細胞形質維持作用またはヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質をスクリーニングするためのスクリーニング用キットを提供する。
6). Screening Kit The present invention further provides a kit for simply carrying out the screening method. That is, the present invention contains at least one primer or probe for detecting the expression of an integrin gene in human chondrocytes and at least one primer or probe for detecting the expression of a human cartilage matrix gene as constituents. A screening kit for screening a substance having a human chondrocyte phenotype maintaining action or a human cartilage matrix gene expression regulating action is provided.

ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング用キットとしては、以下の構成成分からなるものを例示できる。
1.少なくとも以下の(a)〜(e)のコンポーネントを含む、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング用キット。
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) 各I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(d) PCR反応試薬、および
(e) 上記各遺伝子発現検出用試薬。
Examples of a kit for screening for a substance having a human chondrocyte phenotype maintaining activity include those comprising the following components.
1. A kit for screening a substance having a human chondrocyte character-maintaining action, comprising at least the following components (a) to (e):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) a primer pair or a probe for measuring expression of at least one gene selected from the group consisting of an integrin α5 gene, an integrin αv gene, an integrin β1 gene, an integrin β3 gene, and an integrin β5 gene;
(c) Primer pairs or probes for measuring expression of each type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene,
(d) PCR reaction reagents, and
(e) Each of the above gene expression detection reagents.

2.少なくとも以下の(a)〜(f)のコンポーネントを含む、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング用キット。
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) PCR反応試薬、
(d) 上記各遺伝子発現検出用試薬、
(e)各標識抗I型コラーゲン蛋白抗体、標識抗II型コラーゲン蛋白抗体、標識抗III型コラーゲン蛋白抗体、および/または標識抗アグリカン蛋白抗体試薬、および
(f)標識抗体検出用試薬。
2. A kit for screening a substance having a human chondrocyte character-maintaining action, comprising at least the following components (a) to (f):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) a primer pair or a probe for measuring expression of at least one gene selected from the group consisting of an integrin α5 gene, an integrin αv gene, an integrin β1 gene, an integrin β3 gene, and an integrin β5 gene;
(c) PCR reaction reagent,
(d) each of the above gene expression detection reagents,
(e) each labeled anti-type I collagen protein antibody, labeled anti-type II collagen protein antibody, labeled anti-type III collagen protein antibody, and / or labeled anti-aggrecan protein antibody reagent, and
(f) Reagent for detecting labeled antibody.

3.少なくとも以下の(a)〜(g)のコンポーネントを含む、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング用キット。
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) PCR反応試薬、
(d) 上記各遺伝子発現検出用試薬、
(e) 細胞固定液(4%パラホルムアルデヒド溶液)、
(f) アルシアンブルー液、および
(g) グアニジン塩酸溶液。
3. A kit for screening a substance having a human chondrocyte character-maintaining action, comprising at least the following components (a) to (g):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) a primer pair or a probe for measuring expression of at least one gene selected from the group consisting of an integrin α5 gene, an integrin αv gene, an integrin β1 gene, an integrin β3 gene, and an integrin β5 gene;
(c) PCR reaction reagent,
(d) each of the above gene expression detection reagents,
(e) cell fixative (4% paraformaldehyde solution),
(f) Alcian blue liquid, and
(g) Guanidine hydrochloric acid solution.

4.少なくとも以下の(a)〜(e)のコンポーネントを含む、ヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング用キット。
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、インテグリンβ3遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) 各I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(d) PCR反応試薬、
(e) 上記各遺伝子発現検出用試薬。
4). A kit for screening a substance having an action of regulating human cartilage matrix gene expression, comprising at least the following components (a) to (e):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) a primer pair or a probe for measuring expression of at least one gene selected from the group consisting of an integrin α5 gene, an integrin αv gene, an integrin β1 gene, an integrin β3 gene, and an integrin β5 gene;
(c) Primer pairs or probes for measuring expression of each type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene,
(d) PCR reaction reagent,
(e) Each of the above gene expression detection reagents.

上記各キットは、上記各構成成分と共に任意成分として、細胞培養液、反応希釈液、染色剤、標識剤、緩衝液、固定液、洗浄剤などの各種試薬類を含むことができる。   Each kit described above can contain various reagents such as a cell culture solution, a reaction diluent, a staining agent, a labeling agent, a buffer solution, a fixing solution, and a cleaning agent as optional components together with the above-described components.

以下、本発明を更に詳しく説明するため実施例を挙げる。これらの実施例は、単なる例示であり、本発明を限定するものではない。以下、実施例において、特に言及しない限り、単位「%」は「%(w/w)」を意味する。
実施例1
I. 軟骨細胞の採取と培養
変形性関節症に罹患し人工関節置換手術を受けた14膝関節(患者年齢59-72歳、平均65歳)から手術の際に得られた関節軟骨を用い、これを0.5% プロナーゼ(Pronase:Calbiochem社製)および0.025%コラゲナーゼ(collagenase P:Roche Diagnostics社製, Basel, Switzerland)により処理して軟骨細胞を単離した。
Examples are given below to illustrate the present invention in more detail. These examples are illustrative only and do not limit the invention. Hereinafter, in the examples, unless otherwise specified, the unit “%” means “% (w / w)”.
Example 1
I. Chondrocyte collection and culture Using articular cartilage obtained at the time of surgery from 14 knee joints (patient age 59-72 years, average 65 years old) suffering from osteoarthritis and undergoing artificial joint replacement surgery, This was treated with 0.5% pronase (Pronase: manufactured by Calbiochem) and 0.025% collagenase (collagenase P: manufactured by Roche Diagnostics, Basel, Switzerland) to isolate chondrocytes.

単離した軟骨細胞は、以下に述べる方法でsiRNA[small interference RNA:長鎖2重鎖RNAが細胞内で約21ヌクレオチド長の小型RNAからなる2本鎖RNAである小型干渉RNAに切断されて標的遺伝子抑制活性を有する分子として機能することが判明し、標的遺伝子と相同性を有するsiRNAを哺乳類細胞に導入することにより、インターフェロン系をの活性化せずにRNAインターフェアランス効果を生み出だせる干渉法(Elbashir SM, et al. Nature. 2001;411(6836):494-8.)。約20ヌクレオチド長の部分に相補的である特定の遺伝子のみをより特異的に抑制する遺伝子機能抑制系を用いて本発明において対象とするインテグリンα5、インテグリンαv、インテグリンβ1、インテグリンβ5遺伝子特異的RNAを作製した一本鎖RNA]の導入を行ったのち12穴の付着細胞培養用プレート(イワキ社製、東京)に播種し、10% FBS(ウシ胎児血清)、ペニシリン、ストレプトマイシン、およびアスコルビン酸(25 μg/mL)を添加したDMEM/F12培養液(Gibco社製)中で培養した。培養時の細胞密度はおよそ4〜5×104/cm2であった。 The isolated chondrocytes are cleaved into siRNA [small interference RNA: long double-stranded RNA, which is a double-stranded RNA consisting of a small RNA of about 21 nucleotides in the cell] Interference method that has been found to function as a molecule with target gene inhibitory activity and can produce an RNA interference effect without activating the interferon system by introducing siRNA having homology with the target gene into mammalian cells (Elbashir SM, et al. Nature. 2001; 411 (6836): 494-8.). Integrin α5, integrin αv, integrin β1, integrin β5 gene-specific RNA targeted in the present invention using a gene function suppression system that more specifically suppresses only a specific gene complementary to a portion having a length of about 20 nucleotides Was introduced into a 12-well adherent cell culture plate (Iwaki, Tokyo), 10% FBS (fetal bovine serum), penicillin, streptomycin, and ascorbic acid ( The cells were cultured in a DMEM / F12 culture medium (Gibco) supplemented with 25 μg / mL). The cell density at the time of culture was approximately 4 to 5 × 10 4 / cm 2 .

II. siRNAおよびsiRNAの導入
インテグリンに対するsiRNAはすべてキアゲン(Qiagen社製:東京)から購入した。インテグリンα5、αv、β1、β5に対するsiRNAおよびコントロールsiRNAの塩基配列およびカタログ番号は以下の通りである。RNAiに際してはoff-target効果(siRNAが当初予定したmRNA以外のmRNAを切断する活性を示すこと)を考慮して一分子あたり少なくとも2種のsiRNAを用い、同様の結果が得られることを確認した。
インテグリンα5-1: UUAGUGUUCUUUGUUGGCC (Cat. No. SI00034195); 配列番号1
インテグリンα5-4: UUCAAGUAUGUCUCUGGGC (Cat. No. SI00034216); 配列番号2
インテグリンαv-1: UAAAUCUAUAAUAAAGUUGdCdT (Cat. No. SI00034335);配列番号4
インテグリンαv-2: UAUUCCUGUAACAUCAUGCdTdA (Cat. No. SI00034342);配列番号5
インテグリンαv-5: UUAUUCAUCAAACUACUACdAdT (Cat. No. SI02628108);配列番号6
インテグリンβ1-1: UUCAUUUGUAUUAUCCCUCdTdT (Cat. No. SI02628115);配列番号3
インテグリンβ1-5: Sequence not provided (Cat. No. SI00300573)
インテグリンβ5-1: UUUGAAGCCAUUUCAUAGCdGdG (Cat. No. SI00034412);配列番号7
インテグリンβ5-2: UUCACGAUGGUGUCCACCCdAdT (Cat. No. SI00034419);配列番号8
コントロール : ACGUGACACGUUCGGAGAAdTdT (Cat. No. 1022076); 配列番号9
(分子名のあとの枝番号はsiRNAの識別番号;コントロールは、グリセルアルデヒド3リン酸デハイドロゲナーゼ(GAPDH)に対するsiRNA)
siRNAの軟骨細胞への導入は酵素消化の直後にNucleofector(登録商標)および一次培養ヒト関節軟骨細胞用バッファー(ともにAmaxa社製、ドイツ)を用い、同社のプロトコールに従ってエレクトロポレーション(electroporation)法により行った。すなわち一回のsiRNA導入には1×106個の軟骨細胞を用い、これを専用の緩衝液に懸濁させたのち各1.5 μgのsiRNAを混じてエレクトロポーションを行った。
II. Introduction of siRNA and siRNA All siRNAs for integrin were purchased from Qiagen (Qiagen, Tokyo). The base sequences and catalog numbers of siRNA and control siRNA for integrins α5, αv, β1, and β5 are as follows. In the case of RNAi, considering the off-target effect (siRNA shows the activity of cleaving mRNA other than the originally planned mRNA), it was confirmed that similar results were obtained using at least two siRNAs per molecule. .
Integrin α5-1: UUAGUGUUCUUUGUUGGCC (Cat. No. SI00034195); SEQ ID NO: 1
Integrin α5-4: UUCAAGUAUGUCUCUGGGC (Cat. No. SI00034216); SEQ ID NO: 2
Integrin αv-1: UAAAUCUAUAAUAAAGUUGdCdT (Cat. No. SI00034335); SEQ ID NO: 4
Integrin αv-2: UAUUCCUGUAACAUCAUGCdTdA (Cat. No. SI00034342); SEQ ID NO: 5
Integrin αv-5: UUAUUCAUCAAACUACUACdAdT (Cat. No. SI02628108); SEQ ID NO: 6
Integrin β1-1: UUCAUUUGUAUUAUCCCUCdTdT (Cat. No. SI02628115); SEQ ID NO: 3
Integrin β1-5: Sequence not provided (Cat.No.SI00300573)
Integrin β5-1: UUUGAAGCCAUUUCAUAGCdGdG (Cat. No. SI00034412); SEQ ID NO: 7
Integrin β5-2: UUCACGAUGGUGUCCACCCdAdT (Cat. No. SI00034419); SEQ ID NO: 8
Control: ACGUGACACGUUCGGAGAAdTdT (Cat. No. 1022076); SEQ ID NO: 9
(The branch number after the molecular name is the siRNA identification number; the control is siRNA against glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH))
Introducing siRNA into chondrocytes using Nucleofector (registered trademark) and primary cultured human articular chondrocyte buffer (both from Amaxa, Germany) immediately after enzymatic digestion, and by electroporation according to the company's protocol went. That is, 1 × 10 6 chondrocytes were used for one introduction of siRNA, suspended in a dedicated buffer solution, and then electroporated with 1.5 μg of each siRNA.

この方法による細胞の生存率はおよそ60〜70%であり、またsiRNAの導入効率は蛍光色素で標識したsiRNAを用いた予備実験の結果からおよそ60%と推定された。   The cell viability by this method was approximately 60 to 70%, and the introduction efficiency of siRNA was estimated to be approximately 60% from the results of preliminary experiments using siRNA labeled with a fluorescent dye.

III. PCRによる定量評価
培養細胞からの総RNAの抽出はRNeasy kit (Qiagen社製)を用い、添付のプロトコールに従って行った。
III. Quantitative evaluation by PCR Extraction of total RNA from cultured cells was performed using RNeasy kit (Qiagen) according to the attached protocol.

ゲノムDNAの混入を避けるためすべてのサンプルでDNaseI (Qiagen社製) 処理を行った。それぞれのサンプルから1 μgの総RNAを用いてAMV逆転写酵素 (avian myeloblastosis virus reverse transcriptase:AMV-RT, Roche Diagnostics社製)によりcDNAを合成し、これを用いて定量PCRをライトサイクラー(LightCycler:Roche Diagnostics社製)上で行った。   All samples were treated with DNaseI (Qiagen) to avoid genomic DNA contamination. From each sample, 1 μg of total RNA was used to synthesize cDNA using AMV reverse transcriptase (Avian myeloblastosis virus reverse transcriptase: AMV-RT, manufactured by Roche Diagnostics), and quantitative PCR was performed using the light cycler (LightCycler: Roche Diagnostics).

PCRにはLightCycler FastStart DNA Master SYBR Green I (Roche Diagnostics社製)を添付のプロトコールに従って用いた。PCRの過程でPCR産物の産生量はPCR産物に結合したSYBR Green dyeから発した蛍光を定量することによって測定した。   For PCR, LightCycler FastStart DNA Master SYBR Green I (Roche Diagnostics) was used according to the attached protocol. The amount of PCR product produced during PCR was measured by quantifying the fluorescence emitted from SYBR Green dye bound to the PCR product.

定量PCRに用いられたプライマーの塩基配列は以下の通りである。なお、以下、「GAPDH」とはグリセルアルデヒド3リン酸デハイドロゲナーゼ、「Col2」とはII型プロコラーゲン、「Col3」とはIII型プロコラーゲン、および「Aggrecan」とはアグリカンを指す。
GAPDH: Forward 5’- CAGGGACTCCCCAGCAGT -3’ ;配列番号10
Reverse 5’-GGCATTGCCCTCAACGACCA -3’ ;配列番号11
Col2: Forward 5’- GACATAGGAGGGCCCGAGCA -3’ ;配列番号12 [4405-4424]
Reverse 5’- CGGCACCTGAAGGGAGGTCT -3’ ;配列番号13
Col3: Forward 5’- TCGAACACGCAAGGCTGTGA -3’ ;配列番号14 [4410-4429]
Reverse 5’- TGTCGGTCACTTGCACTGGTTGA -3’;配列番号15
Aggrecan: Forward 5’- GCACGAGAAGGGCGAGTGGA -3’ ;配列番号16 [6864-6883]
Reverse 5’- GCTCCTGGGCTCAGCGTCCT -3’ ;配列番号17
PCRの反応プロトコールはすべてのプライマーセットに共通で、95℃、10分のステップでDNA合成酵素を活性化させたのち、95℃ 10秒、60℃ 15秒、72℃ 6秒の熱サイクルを50回行った。それぞれの反応ごとにPCR産物の融解曲線を解析して単一なPCR産物が得られていることを確認した。
The base sequences of primers used for quantitative PCR are as follows. Hereinafter, “GAPDH” refers to glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, “Col2” refers to type II procollagen, “Col3” refers to type III procollagen, and “Aggrecan” refers to aggrecan.
GAPDH: Forward 5'- CAGGGACTCCCCAGCAGT -3 '; SEQ ID NO: 10
Reverse 5'-GGCATTGCCCTCAACGACCA -3 '; SEQ ID NO: 11
Col2: Forward 5'- GACATAGGAGGGCCCGAGCA -3 '; SEQ ID NO: 12 [4405-4424]
Reverse 5'- CGGCACCTGAAGGGAGGTCT -3 '; SEQ ID NO: 13
Col3: Forward 5'- TCGAACACGCAAGGCTGTGA -3 '; SEQ ID NO: 14 [4410-4429]
Reverse 5'-TGTCGGTCACTTGCACTGGTTGA -3 '; SEQ ID NO: 15
Aggrecan: Forward 5'-GCACGAGAAGGGCGAGTGGA-3 '; SEQ ID NO: 16 [6864-6883]
Reverse 5'- GCTCCTGGGCTCAGCGTCCT -3 '; SEQ ID NO: 17
The PCR reaction protocol is the same for all primer sets. After activating DNA synthase in steps of 95 ° C for 10 minutes, a thermal cycle of 95 ° C for 10 seconds, 60 ° C for 15 seconds, and 72 ° C for 6 seconds is performed. I went twice. For each reaction, the melting curve of the PCR product was analyzed to confirm that a single PCR product was obtained.

IV. II型コラーゲンおよび硫酸化プロテオグリカン産生量の測定
siRNAを導入した軟骨細胞におけるII型コラーゲンとプロテオグリカンの産生量を測定するために、3×106個の軟骨細胞に対してインテグリンαvに対するsiRNA(Cat. No. SI00034335;配列番号4)またはコントロールsiRNA(Cat. No. 1022076;配列番号9)をそれぞれ3回のエレクトロポレーションによって導入し、導入後の軟骨細胞を単層培養で維持した。培養開始後3、5、7日目に軟骨細胞が産生した硫酸化グリコサミノグリカン(sGAG)は培養上清中の硫酸化グリコサミノグリカンを硫酸化グリコサミノグリカン・テストキット(sGAG test kit:Wieslab社製, Lund, Sweden)により計測することによって評価した。
IV. Measurement of type II collagen and sulfated proteoglycan production
In order to measure the production of type II collagen and proteoglycan in chondrocytes into which siRNA has been introduced, siRNA against integrin αv (Cat. No. SI00034335; SEQ ID NO: 4) or control siRNA for 3 × 10 6 chondrocytes (Cat. No. 1022076; SEQ ID NO: 9) was each introduced by electroporation three times, and the chondrocytes after the introduction were maintained in monolayer culture. The sulfated glycosaminoglycan (sGAG) produced by chondrocytes on the 3rd, 5th, and 7th days after the start of culture was converted to sulfated glycosaminoglycan test kit (sGAG test). kit: Evaluated by measuring with Wieslab, Lund, Sweden).

培養開始後7日までに産生されたII型コラーゲンの定量は以下のように行った。細胞層をタンパク分解酵素阻害剤(Complete Mini, Roche Diagnostics社製)を含む200 μLのRIPA lysis buffer(50 mM Tris-HCL, pH 7.4, 150 mM NaCl, 1% (v/v) Triton X-100, 1% (w/v) sodium deoxycholate, 0.1% (w/v) SDS, pH8.0)を用いて回収し、これに含まれる不溶分画を遠心分離によって得た後、得られたペレット中のII型コラーゲンの量をキット(Native type II collagen detection kit: Chondrex社製、Redmond, WA, USA)を用いて測定した。次にこれらの測定値からエレクトロポレーションに伴う細胞数の変動の影響を排除するため、回収したRIPA lysis bufferの上清中のDNA量をQuant-iT DNA Assay Kit(Invitrogen社製)を用いて測定し、硫酸化グリコサミノグリカンおよびII型コラーゲンの計測値を得られたDNA量で補正した。   Quantification of type II collagen produced up to 7 days after the start of culture was performed as follows. 200 μL of RIPA lysis buffer (50 mM Tris-HCL, pH 7.4, 150 mM NaCl, 1% (v / v) Triton X-100 containing protease inhibitor (Complete Mini, Roche Diagnostics) , 1% (w / v) sodium deoxycholate, 0.1% (w / v) SDS, pH 8.0), and the insoluble fraction contained therein was obtained by centrifugation, and then in the resulting pellet. The amount of type II collagen was measured using a kit (Native type II collagen detection kit: manufactured by Chondrex, Redmond, WA, USA). Next, in order to eliminate the effect of fluctuations in the number of cells associated with electroporation from these measured values, the amount of DNA in the recovered RIPA lysis buffer supernatant was determined using the Quant-iT DNA Assay Kit (Invitrogen). Measured values of sulfated glycosaminoglycan and type II collagen were corrected with the amount of DNA obtained.

その結果、図1に示すように、インテグリンβ1に対するsiRNA(配列番号3およびCat. No. SI00300573のRNA配列)の結果は、単層培養開始後4日から5日目にそのsiRNAの効果が最も強く現れた。   As a result, as shown in FIG. 1, the results of siRNA against integrin β1 (SEQ ID NO: 3 and the RNA sequence of Cat. No. SI00300573) show that the effect of the siRNA is the highest from 4 to 5 days after the start of monolayer culture. It appeared strongly.

インテグリンβ1に対するsiRNAは、単層培養開始後3日から7日目にI型およびIII型プロコラーゲンの発現を減少させた(図2参照)。I型およびIII型プロコラーゲンに対する抑制が単層培養開始後5日目に最も強く観察され、III型プロコラーゲンの発現が平均41%減少した。一方、II型プロコラーゲンまたはアグリカン発現は、期間中、有意な変化は観察されなかった(軟骨マトリックス遺伝子の発現維持または抑制)(図2参照)。   SiRNA against integrin β1 decreased the expression of type I and type III procollagen from 3 to 7 days after the start of monolayer culture (see FIG. 2). Suppression of type I and type III procollagen was observed most strongly on the fifth day after the start of monolayer culture, and the expression of type III procollagen decreased on average by 41%. On the other hand, type II procollagen or aggrecan expression was not significantly changed during the period (maintenance or suppression of cartilage matrix gene expression) (see FIG. 2).

インテグリンα5に対するsiRNA(配列番号1または配列番号2のRNA配列)の効果は、インテグリンβ1に対するそれらに基本的に類似していた。その結果を図3に示す。II型プロコラーゲンおよびアグリカンの発現が殆ど影響されずに残っている時、I型およびIII型プロコラーゲンの発現は、有意に抑制された(軟骨マトリックス遺伝子の発現維持または抑制)。   The effect of siRNA on integrin α5 (RNA sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2) was basically similar to those on integrin β1. The result is shown in FIG. When expression of type II procollagen and aggrecan remained almost unaffected, expression of type I and type III procollagen was significantly suppressed (maintenance or suppression of cartilage matrix gene expression).

インテグリンβ1に対するsiRNAの場合、I型およびIII型プロコラーゲンの発現は、単層培養開始後5日目で最も強く減少したが、III型プロコラーゲン発現の減少量は平均27%であった。インテグリンα5に対するsiRNAのIII型プロコラーゲンの発現減少効果は、インテグリンβ1に対するsiRNAによるものより幾分弱かった。   In the case of siRNA against integrin β1, the expression of type I and type III procollagen decreased most strongly on the fifth day after the start of monolayer culture, but the decrease in type III procollagen expression averaged 27%. The effect of siRNA on integrin α5 in reducing type III procollagen expression was somewhat weaker than that of siRNA on integrin β1.

以上の結果から、インテグリンα5β1は、脱分化の過程にある軟骨細胞において、異常なコラーゲンの誘導に対する原因であると見ることができ、インテグリンα5β1活性の制御は、培養された軟骨細胞における異常な遺伝子発現を予防するのに有用であると考えられる。   From the above results, it can be seen that integrin α5β1 is responsible for abnormal collagen induction in chondrocytes in the process of dedifferentiation, and control of integrin α5β1 activity is an abnormal gene in cultured chondrocytes. It is thought to be useful for preventing expression.

同様な実験をインテグリンαvに対するsiRNA(配列番号4−6のRNA配列)およびインテグリンβ5に対するsiRNA(配列番号7または8のRNA配列)を用いて行った。   Similar experiments were performed using siRNA for integrin αv (RNA sequence of SEQ ID NO: 4-6) and siRNA for integrin β5 (RNA sequence of SEQ ID NO: 7 or 8).

その結果、図4に示すように、インテグリンαvに対するsiRNA (配列番号4−6のRNA配列)の導入によってはII型プロコラーゲンおよびアグリカンの発現に殆ど影響せず、III型プロコラーゲンの発現は、維持された。   As a result, as shown in FIG. 4, the introduction of siRNA for integrin αv (RNA sequence of SEQ ID NO: 4-6) hardly affected the expression of type II procollagen and aggrecan, and the expression of type III procollagen was Maintained.

一方、図5に示すように、インテグリンβ5に対するsiRNA (配列番号7または8のRNA配列)の効果は、単層培養した軟骨細胞における培養開始後5日目に最も強く観察され、II型プロコラーゲンの発現またはアグリカンの発現を上昇させ、III型プロコラーゲンの発現は維持された(軟骨マトリックス遺伝子の発現維持または上昇)。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the effect of siRNA (integer No. 7 or 8 RNA sequence) on integrin β5 was most strongly observed on day 5 after the start of culture in monolayer cultured chondrocytes, and type II procollagen Expression or aggrecan expression was increased, and expression of type III procollagen was maintained (maintenance or elevation of cartilage matrix gene expression).

以上の結果から、インテグリンαvβ5は、脱分化過程の期間中に観察された軟骨マトリックス遺伝子の発現喪失に対する原因であると見ることができ、インテグリンαvβ5活性の制御は、培養された軟骨細胞における軟骨マトリックス遺伝子発現を保つのに有用であると考えられる。   From the above results, it can be seen that integrin αvβ5 is responsible for the loss of cartilage matrix gene expression observed during the dedifferentiation process, and the control of integrin αvβ5 activity is the cartilage matrix in cultured chondrocytes. It is considered useful for maintaining gene expression.

軟骨変性部表層では、軟骨細胞においては単層培養された軟骨細胞において観察されたと類似の変化である、II型コラーゲンおよびアグリカンの相対的な産生低下、III型コラーゲンの発現誘導という表現形の変化が起こっており、軟骨細胞の脱分化を維持し、軟骨細胞の形質維持作用(軟骨マトリックス遺伝子の発現調整作用)を発揮し、低下した軟骨基質産生能を回復することによって、軟骨の変性を抑制することが可能となる。当該作用を有するインテグリン遺伝子発現抑制物を有効成分とするヒト軟骨細胞形質維持剤または軟骨マトリックス遺伝子発現調整剤は、軟骨形成促進剤、関節変形を防止する関節軟骨変性抑制剤、成熟した軟骨細胞の分化形質を促進することが可能な軟骨修復剤、あるいは軟骨再生剤などとして用いることができる。   In the surface layer of cartilage degeneration, phenotypic changes in chondrocytes, similar to those observed in monolayer cultured chondrocytes, decreased relative production of type II collagen and aggrecan, induction of expression of type III collagen Suppresses cartilage degeneration by maintaining chondrocyte dedifferentiation, maintaining chondrocyte trait maintenance (chondral matrix gene expression regulating action), and restoring reduced cartilage matrix production ability It becomes possible to do. Human chondrocyte phenotype maintenance agent or cartilage matrix gene expression regulator comprising as an active ingredient an integrin gene expression inhibitor having the above action is a chondrogenesis promoter, an articular cartilage degeneration inhibitor that prevents joint deformation, It can be used as a cartilage repair agent or a cartilage regenerative agent that can promote differentiation traits.

上記の各ヒト軟骨細胞形質維持剤または軟骨マトリックス遺伝子発現調整剤の提供により、変形性関節症、軟骨軟化症、離断性骨軟骨炎、関節リウマチ、椎間板変性症、椎間板ヘルニア、軟骨変性を伴う軟骨下骨の無腐性壊死などの軟骨変性疾患、種々の骨系疾患(例えば、achondroplasia、またはMorquio病など);外傷や手術による軟骨の損傷・切除、あるいは骨きり術後;先天的な軟骨の低形成や奇形等の軟骨関連疾患の治療薬として使用することが可能になる。   Accompanied by osteoarthritis, cartilage softening, amputated osteochondritis, rheumatoid arthritis, intervertebral disc degeneration, intervertebral disc herniation, cartilage degeneration by providing each of the above-mentioned human chondrocyte trait maintenance agents or cartilage matrix gene expression regulators Cartilage degenerative diseases such as non-rotating necrosis of subchondral bone, various bone diseases (for example, achondroplasia or Morquio disease); after cartilage damage or excision due to trauma or surgery, or after osteotomy; congenital cartilage It can be used as a therapeutic agent for cartilage-related diseases such as hypoplasia and malformation.

実施例2 インテグリンの発現抑制が軟骨マトリックスタンパク産生に及ぼす影響
ヒト関節軟骨から酵素消化によって単離した軟骨細胞に対し、単離直後にインテグリンαv、インテグリンβ5に対するsiRNA、またはコントロールsiRNAをエレクトロポレーションによって導入して細胞を単層培養で維持した。培養開始から1週間の時点で細胞培養層をRIPA緩衝液によって回収し、II型コラーゲンとDNAを定量、II型コラーゲン産生量をDNA量によって補正したのちインテグリンに対するsiRNAを導入した群とコントロールsiRNAを導入した群の間でII型コラーゲン産生量を比較した。一回の定量には、およそ3x106個の細胞を用いた。
Example 2 Effect of Integrin Expression Suppression on Cartilage Matrix Protein Production Chondrocytes isolated from human articular cartilage by enzymatic digestion are electroporated with integrin αv, integrin β5 siRNA, or control siRNA immediately after isolation. The cells were introduced and maintained in monolayer culture. At one week from the start of culture, the cell culture layer was collected with RIPA buffer, the type II collagen and DNA were quantified, the type II collagen production was corrected by the amount of DNA, and then the siRNA for integrin was introduced and the control siRNA The type II collagen production was compared between the introduced groups. Approximately 3 × 10 6 cells were used for a single quantification.

II型コラーゲン蛋白の定量は、コラーゲン測定用ELISAキット(Native Type II Collagen ELISA Kit:カタログNo.6009 :Chondrex社製)を用いて測定した。即ち、実施例1のIVの項において、各siRNAが導入された後に得られた単層培養軟骨細胞を細胞培養培地を除去した後、用いた12ウェルの細胞培養用プレート1ウェルの細胞単層に対して0.5mLの0.05M酢酸(蟻酸でpH2.8-3.0に調製)を添加し、細胞掻き取り器を用いて遠心分離器に細胞を移した。   Quantification of type II collagen protein was measured using an ELISA kit for collagen measurement (Native Type II Collagen ELISA Kit: catalog No. 6009: manufactured by Chondrex). That is, in the section IV of Example 1, after removing the cell culture medium from the monolayer cultured chondrocytes obtained after each siRNA was introduced, the cell monolayer of 1 well of the 12-well cell culture plate used 0.5 mL of 0.05M acetic acid (prepared to pH 2.8-3.0 with formic acid) was added to the cells, and the cells were transferred to a centrifuge using a cell scraper.

次いでペプシン溶液(0.05M酢酸に1〜10mg/mL溶解したもの)の開始容量の1/10を添加して、ローター上でゆるやかに攪拌しながら4℃で一晩コラーゲンを消化した後、さらに10×TSB溶液(1.0Mトリス-2.0M NaCl-59mM CaCl2,pH7.8-8.0)の開始容量の1/10を添加して、1N NaOHでpH8.0に調製した。次いで、膵臓のエラスターゼ溶液(1x TSB,pH7.8〜8.0に溶解した1mg/mL)の開始容量の1/10を添加して、ローター上でゆるやかに攪拌しながら35℃で30分、インキュベーションし(これにより重合体のコラーゲン分子内の内部の、あるいは内側の架橋を消化して残存の重合体コラーゲンを単体化した)、室温で5分間、10,000rpmで検体を遠心分離し、上清を得た。 Then add 1/10 of the starting volume of pepsin solution (1-10 mg / mL dissolved in 0.05 M acetic acid) and digest the collagen overnight at 4 ° C. with gentle agitation on the rotor. X 1/10 of the starting volume of TSB solution (1.0 M Tris-2.0 M NaCl-59 mM CaCl 2 , pH 7.8-8.0) was added and adjusted to pH 8.0 with 1N NaOH. Then add 1/10 of the starting volume of pancreatic elastase solution (1 mg / mL dissolved in 1x TSB, pH 7.8-8.0) and incubate for 30 min at 35 ° C with gentle agitation on the rotor. (This digests the internal or internal cross-links in the collagen molecule of the polymer to make the remaining polymer collagen simple), and centrifuges the sample at 10,000 rpm for 5 minutes at room temperature to obtain a supernatant. It was.

次いで検体/標準希釈緩衝液(B)で上清を希釈し、Native Type II Collagen Detection Kitを用いて、II型コラーゲンキャプチャー用抗体およびII型コラーゲン検出用抗体を用いるELISA法でキットの使用説明書に従って490nmの波長で測定して軟骨細胞中のII型コラーゲンの量を測定した。   Next, dilute the supernatant with the sample / standard dilution buffer (B) and use the Native Type II Collagen Detection Kit to use the ELISA method using the type II collagen capture antibody and the type II collagen detection antibody. The amount of type II collagen in the chondrocytes was measured by measuring at a wavelength of 490 nm.

DNA量の測定は、Quant-iT DNA Assay Kit(Invitrogen社製)を用いて、その使用説明書に順じて実施した(http://www.invitrogen.co.jp/)。即ち、96ウェルプラスチック皿に100μLのコンポーネントA(Quant-iT DNA BR試薬液)と20mLのコンポーネントB(Quant-iT DNA BR緩衝液)を添加し混合希釈した。   The DNA amount was measured using a Quant-iT DNA Assay Kit (manufactured by Invitrogen) according to the instruction manual (http://www.invitrogen.co.jp/). That is, 100 μL of component A (Quant-iT DNA BR reagent solution) and 20 mL of component B (Quant-iT DNA BR buffer solution) were added to a 96-well plastic dish and mixed and diluted.

各マイクロプレートの中に上記でDMSO中で1:200倍の濃度に希釈されたサンプル溶液を200μLずつ添加した。測定における最終的な各反応液における添加物の量は、10mM塩化ナトリウム、2mM塩化マグネシウム、10mM酢酸ナトリウム、10mM酢酸アンモニウム、5mM酢酸カリウム、pH7.4、1%エタノール、0.1%フェノール、0.2%クロロホルム、0.01%SDS、0.010%Triton X-100、100μMのdNTPs(dATP,dCTP,dGTP,およびdTTP)、20μg/mLのBSA、10μg/mLのIgGを含有する。そして、異なったウェルにコンポーネントC(各λDNAスタンダード、8段階、0、5、10、20、40、60、80、100ng/μL)の10μLを加えて、よく混合した。次いで別のウェルに対して、各サンプルを20μLを加えて、よく混合した。5分間室温で反応させたのち、核酸に結合した蛍光色素の量を527nm波長で測定することでDNAを定量した。最終的にDNAの量はスタンダードの解析結果を元に求めた回帰直線を元に計算して得られた。   In each microplate, 200 μL of the sample solution diluted 1: 200 times in DMSO was added. The amount of additive in each final reaction solution in the measurement was 10 mM sodium chloride, 2 mM magnesium chloride, 10 mM sodium acetate, 10 mM ammonium acetate, 5 mM potassium acetate, pH 7.4, 1% ethanol, 0.1% phenol, 0.2% chloroform. 0.01% SDS, 0.010% Triton X-100, 100 μM dNTPs (dATP, dCTP, dGTP, and dTTP), 20 μg / mL BSA, 10 μg / mL IgG. Then, 10 μL of component C (each λDNA standard, 8 steps, 0, 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100 ng / μL) was added to different wells and mixed well. Then, to another well, 20 μL of each sample was added and mixed well. After reacting for 5 minutes at room temperature, DNA was quantified by measuring the amount of fluorescent dye bound to the nucleic acid at a wavelength of 527 nm. Finally, the amount of DNA was obtained by calculation based on the regression line obtained based on the analysis result of the standard.

その結果、まずインテグリンαvの発現抑制には2種のsiRNA(配列番号4および6)を用いた場合、ELISAで計測したII型コラーゲンの産生は配列番号4の場合が、コントロールsiRNA(配列番号9)を導入した軟骨細胞に対して1.72±0.30倍の増加、配列番号6の場合が、コントロールsiRNAを導入した軟骨細胞に対して1.42±0.2倍の増加を示した。   As a result, when two types of siRNA (SEQ ID NOs: 4 and 6) were used to suppress integrin αv expression, type II collagen production as measured by ELISA was the control siRNA (SEQ ID NO: 9). ) Increased by 1.72 ± 0.30 times with respect to the chondrocytes introduced, and the case of SEQ ID NO: 6 showed an increase of 1.42 ± 0.2 times with respect to the chondrocytes introduced with the control siRNA.

次に、インテグリンβ5の発現抑制には2種のsiRNA(配列番号7および8)を用いた場合は、ELISAで計測したII型コラーゲンの産生は配列番号7の場合が、コントロールsiRNAを導入した軟骨細胞に対して1.54±0.13倍の増加し、そして配列番号8の場合は、コントロールsiRNAを導入した軟骨細胞に対して1.66±0.25倍の増加を示した。   Next, when two types of siRNA (SEQ ID NOs: 7 and 8) were used to suppress the expression of integrin β5, the production of type II collagen measured by ELISA was the case of SEQ ID NO: 7, and the cartilage into which control siRNA was introduced. The cell number increased 1.54 ± 0.13 times, and SEQ ID NO: 8 showed a 1.66 ± 0.25 times increase over chondrocytes transfected with control siRNA.

このようにインテグリン遺伝子発現抑制物の投与により、軟骨マトリックス蛋白の産生が増加し、該インテグリン遺伝子発現抑制物はヒト軟骨細胞形質維持剤の有効成分としての効果が期待できる。   As described above, administration of an integrin gene expression inhibitor increases the production of cartilage matrix protein, and the integrin gene expression inhibitor can be expected to have an effect as an active ingredient of a human chondrocyte trait maintenance agent.

実施例3 [35S]硫酸の取り込みによる硫酸化プロテオグリカンの産生量の検討
ヒト関節軟骨から酵素消化によって単離した軟骨細胞に対し単離直後に、インテグリンαvの発現抑制には2種のsiRNA(配列番号4および6)、インテグリンβ5の発現抑制には2種のsiRNA(配列番号7および8)、またはコントロールsiRNA(配列番号9)をエレクトロポレーションによって導入し、得られた細胞を均等に2分して細胞を単層培養で維持した。
Example 3 Examination of production of sulfated proteoglycan by uptake of [ 35 S] sulfate Immediately after isolation of chondrocytes isolated from human articular cartilage by enzymatic digestion, two types of siRNA ( In order to suppress the expression of SEQ ID NOs: 4 and 6), two types of siRNA (SEQ ID NOs: 7 and 8) or control siRNA (SEQ ID NO: 9) were introduced by electroporation to suppress the expression of integrin β5. The cells were maintained in monolayer culture.

培養開始から5日の時点で分割した内の1群の培養液中に[35S]硫酸を20μCi/mL加え、産生される硫酸化プロテオグリカンを標識した。[35S]硫酸添加後8時間で2群とも細胞培養層を回収し、[35S]硫酸により標識した群はMasudaらの方法(Masuda, K.,et al., Analytical Biochemistry, 1994:217, 167-175)によりプロテオグリカン産生を定量し、他の1群はQuant-iT DNA Assay Kit(Invitrogen社製)によってDNA量を計測することにより、DNA 1μg当たりの[35S]硫酸の取り込みをインテグリンαvまたはインテグリンβ5に対するsiRNAを導入した群と、コントロール siRNAを導入した群とで比較した。 [ 35 S] sulfuric acid was added to 20 μCi / mL of one group of culture broth divided at the time of 5 days from the start of culture, and the produced sulfated proteoglycan was labeled. [35 S] Cell culture layer was recovered with 2 groups in 8 hours after the addition of sulfuric acid, [35 S] labeled group Masuda et al method by sulfuric acid (Masuda, K., et al, Analytical Biochemistry, 1994:. 217 , 167-175) quantified proteoglycan production, and the other group measured the amount of DNA using the Quant-iT DNA Assay Kit (manufactured by Invitrogen) to detect uptake of [ 35 S] sulfate per 1 μg of DNA. Comparison was made between the group introduced with siRNA for αv or integrin β5 and the group introduced with control siRNA.

即ち、インテグリンαvまたはインテグリンβ5に対するsiRNA、またはコントロールのsiRNA(配列番号9)をエレクトロポレーションによって導入し、得られた細胞を均等に2分して12穴付着細胞用培養皿(イワキ製)の各1ウェルに播き、10%FBS、50μg/mLゲンタマイシン、25μg/mLアスコルビン酸(pH7.2)含有のDMEM/F12 (50:50)培地を用いて、培地を毎日交換して培養・維持した。培養開始後5日の時点で、[35S]硫酸を20μCi/mL加え、12〜18時間インキュベートした後、培地を除き、細胞層に含まれるプロテオグリカンをプロテナーゼインヒビター(0.1M 6-アミノヘキサニック酸、0.01M EDTA、0.005M ベンズアミジン・ハイドロクロライド、0.01M N-エチルマレイミド、および0.001M フェニル・メチルスルフォニリルフロリド)を含む4Mグアニジン塩酸、0.05M酢酸ナトリウム溶液(pH6.0)を培養皿1ウェルあたり500 μl加え、4℃で4時間穏やかに振盪することにより抽出した。 That is, siRNA for integrin αv or integrin β5 or control siRNA (SEQ ID NO: 9) was introduced by electroporation, and the resulting cells were equally divided into two to prepare a 12-well cell culture dish (manufactured by Iwaki). Each well was seeded and cultured and maintained daily using DMEM / F12 (50:50) medium containing 10% FBS, 50 μg / mL gentamicin, 25 μg / mL ascorbic acid (pH 7.2). . At the 5th day after the start of the culture, 20 μCi / mL of [ 35 S] sulfuric acid was added and incubated for 12 to 18 hours. Then, the medium was removed, and the proteoglycan contained in the cell layer was replaced with a proteinase inhibitor (0.1M 6-aminohexanic). 4M guanidine hydrochloride and 0.05M sodium acetate solution (pH 6.0) containing acid, 0.01M EDTA, 0.005M benzamidine hydrochloride, 0.01M N-ethylmaleimide, and 0.001M phenylmethylsulfonylsulfonyl fluoride) 500 μl was added per well of the dish and extracted by gently shaking at 4 ° C. for 4 hours.

グアニジン溶液中に抽出された硫酸化プロテオグリカンの定量はプロテオグリカンに含まれるグルコサミノグリカンに対して複合体を形成する性質を持つアルシアン・ブルーを用いて行った。   The quantification of sulfated proteoglycan extracted in guanidine solution was performed using Alcian Blue, which has the property of forming a complex with glucosaminoglycan contained in proteoglycan.

アルシアン・ブルーは、0.085M MgCl2を含む0.05M酢酸ナトリウム、pH5.8に0.2%(w/v)溶液として調製し、調製後2週間以内の新鮮なものを使用した。特に示さない限り、バイオ・ラド社からのアルシアン・ブルー(カタログ番号:No.161-0401,Batch 12H-4375:電気泳動精製試薬)を用いた。アルシアンブルーとグルコサミノグリカン複合体の分離にはミリポア社製デュラポア膜(0.45μm穴径)を底部に持った96ウェルプレートを用いた。この96ウェルプレートの各ウェルに75μLの希釈緩衝液(0.5%Triton X-100を含む0.05M酢酸ナトリウム、pH5.8)を加え、次いで25μLのサンプルおよび150μLのアルシアン・ブルー色素溶液を加えた後、プレートを室温で1時間、緩やかに振盪してアルシアン・ブルー複合体を形成させた。この後、96ウェルプレートをバキューム・マニフォールドに装着し、デュラポア膜を介して陰圧を加えることで未取り込みの[35S]硫酸を含む緩衝液を除去した。次いで、96ウェルプレートの各ウェルに200μLの緩衝液(0.1M硫酸ナトリウム、0.05M MgCl2を含む0.05M酢酸ナトリウム、pH5.8)を加え吸引するという操作を3回繰り返し、未取り込みの[35S]硫酸を十分に除去した。底の廃液をブロッティングにより除去した後、各ウェル底部のデュラポア膜を4mLのシンチレーションバイアルの中にディスポーザブルパンチを用いて落とし込み、シンチレーションバイアルに500μLの可溶化緩衝液(4Mグアニジン塩酸、33%イソプロパノール)を加えて1時間の間緩やかに振盪させることによってアルシアン・ブルーに結合した[35S]硫酸を分離、可溶化した。最後に、各バイアルに2.5mLのシンチレーション液を加えてシンチレーション・カウンターで放射性活性をカウントした。 Alcian blue was prepared as a 0.2% (w / v) solution in 0.05 M sodium acetate, pH 5.8 containing 0.085 M MgCl 2, and a fresh one within 2 weeks after preparation was used. Unless otherwise indicated, Alcian Blue (Catalog No. 161-0401, Batch 12H-4375: electrophoresis purification reagent) from Bio-Rad was used. For separation of the Alcian blue and glucosaminoglycan complex, a 96-well plate having a Millapore Durapore membrane (0.45 μm hole diameter) at the bottom was used. After adding 75 μL of dilution buffer (0.05 M sodium acetate with 0.5% Triton X-100, pH 5.8) to each well of this 96-well plate, then adding 25 μL of sample and 150 μL of Alcian blue dye solution The plate was gently shaken for 1 hour at room temperature to form an Alcian blue complex. Thereafter, the 96-well plate was attached to a vacuum manifold, and negative pressure was applied through the Durapore membrane to remove the buffer solution containing unincorporated [ 35 S] sulfuric acid. Next, the operation of adding 200 μL of a buffer (0.1 M sodium sulfate, 0.05 M sodium acetate containing 0.05 M MgCl 2 , pH 5.8) to each well of the 96-well plate and aspirating was repeated three times, and the unincorporated [ 35 S] Sulfuric acid was sufficiently removed. After removing the bottom waste solution by blotting, the Durapore membrane at the bottom of each well is dropped into a 4 mL scintillation vial using a disposable punch, and 500 μL of solubilization buffer (4 M guanidine hydrochloride, 33% isopropanol) is placed in the scintillation vial. In addition, [ 35 S] sulfuric acid bound to Alcian blue was separated and solubilized by gently shaking for 1 hour. Finally, 2.5 mL of scintillation fluid was added to each vial and the radioactivity was counted with a scintillation counter.

DNA量の測定は、Quant-iT DNA Assay Kit(Invitrogen社製:http://www.invitrogen.co.jp/)を用いて、その使用説明書に順じて、実施例2と同様に核酸に結合した蛍光色素の量を527nm波長で測定することでDNAを定量した。最終的にDNAの量はスタンダードの解析結果を元に求めた回帰直線を元に計算して得られた。   The amount of DNA was measured using the Quant-iT DNA Assay Kit (manufactured by Invitrogen: http://www.invitrogen.co.jp/) in the same manner as in Example 2 according to the instructions for use. DNA was quantified by measuring the amount of fluorescent dye bound to at 527 nm wavelength. Finally, the amount of DNA was obtained by calculation based on the regression line obtained based on the analysis result of the standard.

上記の計測の結果、インテグリンαvの発現抑制には2種のsiRNA(配列番号4および6)を用いたが、[35S]硫酸の取り込み量で計測した硫酸化プロテオグリカンの産生は配列番号4のsiRNAの場合、コントロールのsiRNAに対して1.88±0.39倍の増加を示し、また配列番号6のsiRNAの場合、コントロールのsiRNAに対して1.75±0.25倍の増加を示した。 As a result of the above measurement, two types of siRNA (SEQ ID NOs: 4 and 6) were used to suppress the expression of integrin αv, but the production of sulfated proteoglycan measured by the amount of [ 35 S] sulfuric acid uptake was as shown in SEQ ID NO: 4. In the case of siRNA, there was a 1.88 ± 0.39-fold increase over the control siRNA, and in the case of the siRNA of SEQ ID NO: 6, a 1.75 ± 0.25-fold increase over the control siRNA.

また、インテグリンβ5の発現抑制には2種のsiRNA(配列番号7および8)を用いたが、ELISAで計測したII型コラーゲンの産生は配列番号7のsiRNAの場合、コントロールのsiRNAに対して1.68±0.15倍の増加を示し、配列番号8のsiRNAの場合、コントロールのsiRNAに対して1.75±0.33倍の増加を示した。   In addition, two types of siRNA (SEQ ID NOs: 7 and 8) were used to suppress the expression of integrin β5, but the type II collagen production measured by ELISA was 1.68 compared to the control siRNA in the case of the siRNA of SEQ ID NO: 7. An increase of ± 0.15 times was shown, and the siRNA of SEQ ID NO: 8 showed an increase of 1.75 ± 0.33 times compared to the control siRNA.

以上の結果から、インテグリン遺伝子発現抑制物の投与により、軟骨マトリックスの産生を維持することが可能になることが明らかとなり、該インテグリン遺伝子発現抑制物はヒト軟骨細胞形質維持剤の有効成分としての効果が期待できる。   From the above results, it became clear that administration of an integrin gene expression inhibitor can maintain the production of cartilage matrix, and the integrin gene expression inhibitor is effective as an active ingredient of a human chondrocyte trait maintenance agent. Can be expected.

実施例4 インテグリンの発現抑制に伴う細胞の形状の変化
関節軟骨細胞は軟骨基質から単離して単層培養により維持されると速やかに細胞の形状に変化が生じ、本来の球状の形態を失って線維芽細胞様の細長く扁平な形状となる。この形状の変化は細胞の表現型の変化と同期して生じることが知られており、単なる形態の変化にとどまらず細胞の機能的な変化と密接な関連があるものと考えらている。細胞の形状の変化にも細胞−マトリクス間の接着がインテグリンを介して影響することは広く知られた事実である。このため、単層培養開始後の軟骨細胞の形状の変化がインテグリンの発現抑制によって、特にインテグリンαvまたはインテグリンβ5の発現抑制によってどのように変わるかを検討した。
Example 4 Changes in cell shape accompanying suppression of integrin expression When articular chondrocytes are isolated from the cartilage matrix and maintained by monolayer culture, the cell shape rapidly changes and loses its original spherical shape. It has a long and flat shape like a fibroblast. This shape change is known to occur in synchronization with a change in cell phenotype, and is considered to be closely related to not only a morphological change but also a functional change of the cell. It is a well-known fact that cell-matrix adhesion also affects cell shape changes through integrins. For this reason, it was examined how the change in the shape of chondrocytes after the start of monolayer culture changes due to the suppression of integrin expression, in particular, the suppression of integrin αv or integrin β5 expression.

この実験では、インテグリンαvまたはインテグリンβ5の発現抑制によって単層培養開始後の軟骨細胞の形状の変化は顕著に抑制されるという結果が得られた。インテグリンαv、インテグリンβ5のそれぞれ2種のsiRNA(配列番号4、6および7,8)を導入して細胞の形状の変化をコントロールsiRNA(配列番号9)を導入した細胞と比較したところ、インテグリンαvまたはインテグリンβ5の発現を抑制した細胞では細胞の扁平化が抑制され、本来の球状の形状がよく保たれる傾向が明らかに観察された。   In this experiment, the result that the change in the shape of chondrocytes after the start of monolayer culture was remarkably suppressed by suppressing the expression of integrin αv or integrin β5. When integrin αv and integrin β5 were each introduced with two types of siRNA (SEQ ID NOs: 4, 6 and 7, 8) and the changes in cell shape were compared with cells into which control siRNA (SEQ ID NO: 9) had been introduced, integrin αv Alternatively, in the cells in which the expression of integrin β5 was suppressed, it was clearly observed that the flattening of the cells was suppressed and the original spherical shape was well maintained.

この知見から、インテグリンαvまたはインテグリンβ5は、軟骨細胞の脱分化の過程における細胞の形状の変化をひきおこす大きな要因であることが明らかとなった。従って、インテグリン遺伝子発現抑制物の投与により、軟骨細胞の脱分化を抑制(軟骨形質を維持)するができ、インテグリン遺伝子発現抑制物がヒト軟骨細胞形質維持剤の有効成分として使用できることが確認された。   From this finding, it has been clarified that integrin αv or integrin β5 is a major factor that causes changes in cell shape during the process of chondrocyte dedifferentiation. Therefore, it was confirmed that administration of an integrin gene expression inhibitor can suppress the dedifferentiation of chondrocytes (maintain cartilage traits), and that the integrin gene expression inhibitor can be used as an active ingredient of a human chondrocyte trait maintenance agent. .

実施例1において、インテグリンβ1に対するsiRNA(配列番号3およびCat. No. SI00300573のRNA配列)を導入したヒト軟骨細胞を培養した際に、インテグリンβ1の発現量(GAPDHに対する相対値として表示)を測定した結果である。なお、図中、intは、インテグリンの略である。以下の図2〜5も同様である。In Example 1, when human chondrocytes introduced with siRNA for integrin β1 (SEQ ID NO: 3 and RNA sequence of Cat. No. SI00300573) were cultured, the expression level of integrin β1 (expressed as a relative value to GAPDH) was measured. It is the result. In the figure, int is an abbreviation for integrin. The same applies to FIGS. 2 to 5 below. 実施例1において、インテグリンβ1に対するsiRNA(配列番号3およびCat. No. SI00300573のRNA配列)を導入したヒト軟骨細胞を培養した後に、該細胞内におけるII型プロコラーゲンの発現量(左図)、アグリカンの発現量(中図)、およびIII型プロコラーゲンの発現量(右図)を測定した結果である。なお、図中、いずれの発現量もGAPDHに対する相対値として表示する。In Example 1, after culturing human chondrocytes introduced with siRNA for integrin β1 (SEQ ID NO: 3 and RNA sequence of Cat. No. SI00300573), the expression level of type II procollagen in the cells (left figure), It is the result of measuring the expression level of aggrecan (middle figure) and the expression level of type III procollagen (right figure). In the figure, each expression level is displayed as a relative value to GAPDH. 実施例1において、インテグリンα5に対するsiRNA(配列番号1または配列番号2のRNA配列)を導入したヒト軟骨細胞を培養した後に、該細胞内におけるIII型プロコラーゲンの発現量(GAPDHに対する相対値)を測定した結果である。In Example 1, after culturing human chondrocytes introduced with siRNA for integrin α5 (RNA sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2), the expression level of type III procollagen (relative to GAPDH) in the cells was determined. It is the result of measurement. 実施例1において、インテグリンαvに対するsiRNA(配列番号4−6のRNA配列)を導入したヒト軟骨細胞を培養した後に、該細胞内におけるII型プロコラーゲンの発現量(左図)、アグリカンの発現量(中図)、およびIII型プロコラーゲンの発現量(右図)を測定した結果である。なお、図中、いずれの発現量もGAPDHに対する相対値として表示する。In Example 1, after culturing human chondrocytes introduced with siRNA against integrin αv (RNA sequence of SEQ ID NO: 4-6), the expression level of type II procollagen in the cells (left figure), the expression level of aggrecan (Middle figure) and the results of measuring the expression level of type III procollagen (right figure). In the figure, each expression level is displayed as a relative value to GAPDH. 実施例1において、インテグリンβ5に対するsiRNA(配列番号7または8のRNA配列)を導入したヒト軟骨細胞を培養した後に、該細胞内におけるII型プロコラーゲンの発現量(左図)、アグリカンの発現量(中図)、およびIII型プロコラーゲンの発現量(右図)を測定した結果である。なお、図中、いずれの発現量もGAPDHに対する相対値として表示する。In Example 1, after culturing human chondrocytes introduced with siRNA against integrin β5 (RNA sequence of SEQ ID NO: 7 or 8), the expression level of type II procollagen in the cells (left figure), the expression level of aggrecan (Middle figure) and the results of measuring the expression level of type III procollagen (right figure). In the figure, each expression level is displayed as a relative value to GAPDH.

Claims (20)

ジーンバンク・アクセッション番号(GenBank Accession No.)NM_002205に記載のインテグリンα5遺伝子配列ジーンバンク・アクセッション番号(GenBankAccessionNo.)NM_002210に記載のインテグリンαv遺伝子配列ジーンバンク・アクセッション番号(GenBank Accession No.)NM_002211に記載のインテグリンβ1遺伝子配列、およびジーンバンク・アクセッション番号(GenBank Accession No.)NM_002213に記載のインテグリンβ5遺伝子配列よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子配列に対するsiRNAであり、且つ少なくとも1種の前記インテグリン遺伝子の発現抑制作用を有するsiRNAを有効成分とすることを特徴とする、ヒト軟骨細胞形質維持剤。 Gene bank accession numbers (GenBank Accession No.) NM_002205 integrin α5 gene sequence described in Gene Bank accession numbers (GenBankAccessionNo.) NM_002210 integrin αv gene sequence described in Gene Bank accession numbers (GenBank Accession No .) NM_002211 integrin β1 gene sequence described in, against at least one gene sequence selected from the group consisting of integrin β5 gene sequence described in our and gene bank accession numbers (GenBank Accession No.) NM_002213 s A human chondrocyte trait maintenance agent comprising, as an active ingredient , an siRNA that is an iRNA and has an action of suppressing the expression of at least one of the integrin genes . 以下の(a)および/または(b)の作用を有する、請求項1に記載のヒト軟骨細胞形質維持剤:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/または、III型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
The human chondrocyte trait maintenance agent according to claim 1, which has the following action (a) and / or (b):
(A) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(B) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.
siRNAが、インテグリンα5β1、インテグリンαvβ5、およびインテグリンαvβ3よりなる群から選択される少なくとも1種のインテグリンの生成を抑制するものである、請求項1または2に記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。 The human chondrocyte trait maintenance agent according to claim 1 or 2 , wherein the siRNA suppresses the production of at least one integrin selected from the group consisting of integrin α5β1, integrin αvβ5, and integrin αvβ3. siRNAが、インテグリンα5β1の生成を抑制するものである、請求項のヒト軟骨細胞形質維持剤。 The agent for maintaining human chondrocyte phenotype according to claim 3 , wherein the siRNA suppresses the production of integrin α5β1. siRNAが、
インテグリンα5遺伝子に相補的な配列である、(a)配列番号1または2で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、または(b)前記配列番号1または2で示される塩基配列からなるポリヌクレオチドにおいて、1から数塩基のU、G、C、またはAが少なくともいずれかの末端に有するか、内部において、欠失、置換または付加した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、且つ当該インテグリン遺伝子発現抑制作用を有するsiRNA、および/または
インテグリンβ1遺伝子に相補的な配列である、(c)配列番号3で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、または(d)前記配列番号3で示される塩基配列からなるポリヌクレオチドにおいて、1から数塩基のU、G、C、またはAが少なくともいずれかの末端に有するか、内部において、欠失、置換または付加した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、且つ当該インテグリン遺伝子発現抑制作用を有するsiRNAである、
請求項に記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。
siRNA
In a sequence complementary to the integrin α5 gene, (a) a polynucleotide consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2 , or (b) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2, 1 to several bases of U, G, C, or A having at least one of the ends, or a polynucleotide comprising a base sequence deleted, substituted or added therein, and having an inhibitory action on the expression of the integrin gene a s iRNA a, and / or integrin β1 gene sequence complementary that having a base represented by a polynucleotide or (d) said SEQ ID NO: 3, comprising the nucleotide sequence represented by (c) SEQ ID NO: 3 In a polynucleotide comprising a sequence, one to several bases U, G, C, or A have at least at either end, or internally , Deletions, a polynucleotide consisting of a substituted or added nucleotide sequence, a s iRNA A that and having a said integrin gene expression inhibitory effect,
The human chondrocyte trait maintenance agent according to claim 4 .
siRNAが、インテグリンαvβ5の生成を抑制するものである、請求項のヒト軟骨細胞形質維持剤。 The human chondrocyte trait maintenance agent of Claim 3 whose siRNA suppresses the production | generation of integrin (alpha) v (beta) 5 . siRNAが、
インテグリンαv遺伝子に相補的な配列である、(e)配列番号4〜6のいずれかに示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、または(f)前記配列番号4〜6のいずれかに示される塩基配列からなるポリヌクレオチドにおいて、1から数塩基のU、G、C、またはAが、少なくともいずれかの末端に有するか、内部において欠失、置換または付加した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、且つ当該インテグリン遺伝子発現抑制作用を有するsiRNA、および/または
インテグリンβ5遺伝子に相補的な配列である、(g)配列番号7または8で示される塩基配列からなるポリヌクレオチド、または(h)前記配列番号7または8でされる塩基配列からなるポリヌクレオチドにおいて、1から数塩基のU、G、C、またはAが少なくともいずれかの末端に有するか、内部において、欠失、置換または付加した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、且つ当該インテグリン遺伝子発現抑制作用を有するsiRNAである、
請求項のヒト軟骨細胞形質維持剤。
siRNA
(E) a polynucleotide consisting of the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 6 , or (f) a base sequence shown in any one of the above SEQ ID NOs: 4 to 6, which is a sequence complementary to the integrin αv gene A polynucleotide consisting of a base sequence having U, G, C, or A of 1 to several bases at least at any of the ends, or deleted, substituted or added inside, and is a sequence complementary to s iRNA a, and / or integrin β5 gene that have a corresponding integrin gene expression inhibitory effect, (g) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7 or 8, or, (h) In the polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 or 8, one to several bases of U, G, C, or A are at least one of Or having, in the interior, deletions, a polynucleotide consisting of a substituted or added nucleotide sequence, a s iRNA A that and having a said integrin gene expression inhibitory effect,
The human chondrocyte phenotype maintenance agent of Claim 6 .
以下の(i)〜(iv)のいずれかの作用を有する、請求項1乃至のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤:
(i)インテグリン遺伝子の発現を抑制するか、またはインテグリンのシグナル伝達を抑制することにより、軟骨変性(軟骨細胞の脱分化)の進行を抑制する、
(ii)軟骨細胞の分化を維持する、
(iii)変性軟骨を正常軟骨組織に修復する、
(iv)軟骨形質の蛋白質を維持する、
(v)軟骨形質遺伝子発現を維持(軟骨細胞の分化維持)する。
The human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of claims 1 to 7 , which has the following action (i) to (iv):
(i) suppressing the progression of cartilage degeneration (chondrocyte dedifferentiation) by suppressing integrin gene expression or suppressing integrin signaling;
(ii) maintaining the differentiation of chondrocytes,
(iii) repairing degenerated cartilage to normal cartilage tissue,
(iv) maintain the protein of cartilage traits,
(v) Maintaining cartilage trait gene expression (maintaining chondrocyte differentiation).
単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に投与される、請求項1乃至のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。 The human chondrocyte phenotype maintenance agent according to any one of claims 1 to 8 , which is administered to a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer. 軟骨マトリックス遺伝子発現調整剤である、請求項1乃至のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤。 The human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of claims 1 to 9 , which is a cartilage matrix gene expression regulator. 請求項1乃至10のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤と軟骨細胞とを共存させて培養することにより、増殖した軟骨細胞を得ることを特徴とする軟骨細胞の増殖方法。 A method for proliferating chondrocytes, comprising proliferating chondrocytes by culturing the human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of claims 1 to 10 and chondrocytes in the coexistence. 軟骨細胞の増殖と共に軟骨マトリックス分子が増加した軟骨細胞を得ることを特徴とする、請求項11に記載の軟骨細胞の増殖方法。 The method for proliferating chondrocytes according to claim 11 , wherein chondrocytes having increased cartilage matrix molecules as chondrocytes proliferate are obtained. 増殖した前記軟骨細胞が、軟骨細胞移植に用いるためのものである、請求項11または12に記載の軟骨細胞の増殖方法。 The method for proliferating chondrocytes according to claim 11 or 12 , wherein the proliferated chondrocytes are for use in chondrocyte transplantation. 前記軟骨細胞移植が、自家軟骨細胞移植である、請求項13に記載の軟骨細胞の増殖方法。 The method for proliferating chondrocytes according to claim 13 , wherein the chondrocyte transplantation is autologous chondrocyte transplantation. 請求項1乃至10のいずれかに記載のヒト軟骨細胞形質維持剤を、単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に添加することを特徴とする、ヒト軟骨細胞形質維持方法。 A method for maintaining human chondrocyte traits, comprising adding the human chondrocyte trait maintenance agent according to any one of claims 1 to 10 to a culture solution of human chondrocytes having a monolayer. 以下の(vi)〜(x)のいずれかに記載の方法である、請求項15に記載のヒト軟骨細胞形質維持方法:
(vi)インテグリンの発現を抑制するか、またはインテグリンのシグナル伝達を抑制することにより、軟骨変性(軟骨細胞の脱分化)の進行を抑制する方法、
(vii)軟骨細胞の分化を維持する方法、
(viii)変性軟骨を正常軟骨組織に修復する方法、
(ix)軟骨形質の蛋白質を維持する方法、
(x)軟骨形質遺伝子発現を維持(軟骨細胞の分化維持)する方法。
The method for maintaining human chondrocyte traits according to claim 15 , which is the method according to any one of the following (vi) to (x):
(vi) a method of suppressing the progression of cartilage degeneration (chondrocyte dedifferentiation) by suppressing integrin expression or integrin signaling;
(vii) a method of maintaining the differentiation of chondrocytes,
(viii) a method of repairing degenerated cartilage to normal cartilage tissue,
(ix) a method for maintaining a protein of cartilage trait,
(x) A method of maintaining cartilage trait gene expression (maintaining chondrocyte differentiation).
以下の(1)〜(5)の工程を含む、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング方法:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液においてI型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、以下の(a)および/または(b)の作用を有する物質を、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質として選択する工程:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
A screening method for a substance having a human chondrocyte character maintaining action, comprising the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) the candidate integrin α5 gene in substance the presence and absence, integrin αv gene, integrins β1 gene, measuring the degree of expression of at least one gene selected from the group consisting of contact and integrin β5 gene,
(3) For the candidate substance that suppressed the gene expression in the step (2), the expression of type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene in the culture medium of step (1) Measuring the degree,
(4) In the step (3), a step of selecting a substance having the following action (a) and / or (b) as a substance having a human chondrocyte character maintaining action:
(a) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(b) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.
以下の(1)〜(5)の工程を含む、軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング方法:
(1) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液に候補物質を添加する工程、
(2) 候補物質存在下および非存在下におけるインテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(3) 前記工程(2)において、前記遺伝子発現を抑制した候補物質について、さらに工程(1)の培養液においてI型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現の程度を測定する工程、
(4) 前記工程(3)において、以下の(a)および/または(b)の作用を有する物質を、ヒト軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質として選択する工程:
(a)I型コラーゲン遺伝子および/またはIII型コラーゲン遺伝子の発現を抑制または維持する、
(b)II型コラーゲン遺伝子および/またはアグリカン遺伝子の発現を上昇または維持させる。
A screening method for a substance having a cartilage matrix gene expression regulating action, comprising the following steps (1) to (5):
(1) a step of adding a candidate substance to a culture medium of human chondrocytes forming a monolayer,
(2) the candidate integrin α5 gene in substance the presence and absence, integrin αv gene, integrins β1 gene, measuring the degree of expression of at least one gene selected from the group consisting of contact and integrin β5 gene,
(3) For the candidate substance that suppressed the gene expression in the step (2), the expression of type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene in the culture medium of step (1) Measuring the degree,
(4) In the step (3), a step of selecting a substance having the following action (a) and / or (b) as a substance having a human cartilage matrix gene expression regulating action:
(a) suppress or maintain expression of type I collagen gene and / or type III collagen gene,
(b) Increase or maintain the expression of type II collagen gene and / or aggrecan gene.
少なくとも以下の(a)〜(e)のコンポーネントを含む、ヒト軟骨細胞形質維持作用を有する物質のスクリーニング用キット:
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) 各I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、およびアグリカン遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(d) PCR反応試薬、
(e) 上記各遺伝子発現検出用試薬。
A kit for screening for a substance having a human chondrocyte character-maintaining action comprising at least the following components (a) to (e):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) integrin α5 gene, integrins αv gene, integrins β1 gene, Contact and at least one gene expression measurements primer pairs or probes selected from the group consisting of integrin β5 gene,
(c) Primer pairs or probes for measuring expression of each type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene,
(d) PCR reaction reagent,
(e) Each of the above gene expression detection reagents.
少なくとも以下の(a)〜(e)のコンポーネントを含む、軟骨マトリックス遺伝子発現調整作用を有する物質のスクリーニング用キット:
(a) 単層を形成したヒト軟骨細胞の培養液、
(b) インテグリンα5遺伝子、インテグリンαv遺伝子、インテグリンβ1遺伝子、およびインテグリンβ5遺伝子よりなる群から選択される少なくとも1種の遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(c) 各I型コラーゲン遺伝子、II型コラーゲン遺伝子、III型コラーゲン遺伝子、および
アグリカン遺伝子の発現測定用プライマー対またはプローブ、
(d) PCR反応試薬、
(e) 上記各遺伝子発現検出用試薬。
A kit for screening a substance having an action of regulating cartilage matrix gene expression, comprising at least the following components (a) to (e):
(a) a culture solution of human chondrocytes forming a monolayer,
(b) integrin α5 gene, integrins αv gene, integrins β1 gene, Contact and at least one gene expression measurements primer pairs or probes selected from the group consisting of integrin β5 gene,
(c) Primer pairs or probes for measuring expression of each type I collagen gene, type II collagen gene, type III collagen gene, and aggrecan gene,
(d) PCR reaction reagent,
(e) Each of the above gene expression detection reagents.
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