JP5243021B2 - Genetic markers for detecting cells such as mesenchymal stem cells - Google Patents

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本発明は、骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる工程中の各段階における細胞を検出するための遺伝子マーカー、並びに該遺伝子マーカーを用いて上記各段階の細胞を検出・分離する方法に関する。本発明はさらに、骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる培養工程をモニタリングする方法に関する。   The present invention provides a genetic marker for detecting cells at each stage in the process of differentiating bone marrow cells into mesoblasts via mesenchymal stem cells, and detecting the cells at each stage using the genetic markers. It relates to a method of separation. The present invention further relates to a method for monitoring a culture process in which bone marrow cells are differentiated into osteoblasts via mesenchymal stem cells.

間葉系幹細胞は未分化な細胞で、筋肉、骨、脂肪等、種類の異なるさまざまな細胞に分化できる多分化能を持ち、かつ自己複製の能力を持つ細胞である。間葉系幹細胞の代表的なものとしては骨髄や臍帯血の中にわずかに存在する細胞であるが、近年では脂肪組織や口腔骨膜からも間葉系幹細胞を分離する方法が報告されている。間葉系幹細胞はいろいろなホルモンやサイトカイン(小さな分泌性タンパク質)の添加によって、様々な細胞に分化することから再生医療、細胞医療技術で用いる移植用細胞としては最も有望で、既に骨、軟骨、心筋の再生の他、免疫抑制治療の臨床応用が始められつつある。   A mesenchymal stem cell is an undifferentiated cell that has multipotency capable of differentiating into various types of cells such as muscle, bone, and fat, and has the ability to self-replicate. A representative mesenchymal stem cell is a cell that is slightly present in bone marrow or umbilical cord blood, but in recent years, a method for separating mesenchymal stem cells from adipose tissue and oral periosteum has been reported. Mesenchymal stem cells are differentiated into various cells by the addition of various hormones and cytokines (small secreted proteins), so they are the most promising cells for transplantation used in regenerative medicine and cell medical technology. In addition to myocardial regeneration, clinical application of immunosuppressive therapy is being started.

例えば、Prochymalは、白血病治療時の造血幹細胞移植前に間葉系幹細胞を投与することにより副作用である移植片対宿主病(Graft vs Host Disease)を抑制する療法で、フェーズ1臨床試験を終了し、2005年にフェーズ2に入り、2007年後半の上市を予定している。また、Provacelは、心筋梗塞による心筋の損傷を間葉系幹細胞により修復する療法で、2005年第1四半期にフェーズ1に入り、2006年中期にフェーズ2/3に入り、2009年の上市を予定している。さらに、Chondrogenは、関節の半月板損傷を間葉系幹細胞により修復する療法で、臨床試験入りをFDAに申請中である。   For example, Prochymal is a therapy that suppresses Graft vs Host Disease, a side effect by administering mesenchymal stem cells before hematopoietic stem cell transplantation during leukemia treatment, and has completed Phase 1 clinical trials. The company entered Phase 2 in 2005 and plans to launch in the second half of 2007. Provacel is a therapy that repairs myocardial damage caused by myocardial infarction with mesenchymal stem cells. It entered Phase 1 in the first quarter of 2005, entered Phase 2/3 in the middle of 2006, and is scheduled to launch in 2009. doing. In addition, Chondrogen is a therapy that repairs joint meniscal damage with mesenchymal stem cells and is pending a clinical trial with the FDA.

間葉系幹細胞の臨床応用を再生医療として広く実用化させるには、十分な量の間葉系幹細胞を確保することが重要であり、そのためには材料となる骨髄や脂肪細胞などにわずかに含まれる間葉系幹細胞を効率よく分離・精製すること、またそれらを培養して多分化能を保有したままの間葉系幹細胞を増殖させる必要がある。   It is important to secure a sufficient amount of mesenchymal stem cells for the practical application of mesenchymal stem cells as regenerative medicine. For that purpose, it is slightly contained in bone marrow and adipocytes. It is necessary to efficiently isolate and purify mesenchymal stem cells, and to proliferate mesenchymal stem cells while maintaining pluripotency by culturing them.

しかし、ヒト骨髄ストローマ細胞の中でも比較的小さい細胞が多分化能を示すことが知られているが実際には間葉系幹細胞の由来や性質が十分に分かっているわけではない。そこで間葉系幹細胞を効率よく分離、精製するために、間葉系幹細胞を特異的に識別するマーカーの探索が行なわれている。   However, it is known that relatively small cells among human bone marrow stromal cells exhibit pluripotency, but in fact, the origin and properties of mesenchymal stem cells are not fully understood. Therefore, in order to efficiently isolate and purify mesenchymal stem cells, a search for a marker that specifically identifies mesenchymal stem cells is being conducted.

これまでに間葉系幹細胞のマーカーとしては、特許文献1及び2、及び非特許文献1に報告がある。しかしこれらの報告は全て、間葉系幹細胞と線維芽細胞の分離のみを目的としたものである。線維芽細胞は、骨髄から間葉系幹細胞を分離、精製する時に混在し、培養中も間葉系幹細胞と同様に増殖する上、形態的にも間葉系幹細胞と区別が付かないことから、これらを分離するマーカーを選抜している。マーカーの抽出は間葉系幹細胞と線維芽細胞との発現プロファイルの違いから決定している。   To date, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 have been reported as markers for mesenchymal stem cells. However, all these reports are intended only for the separation of mesenchymal stem cells and fibroblasts. Since fibroblasts are mixed when isolating and purifying mesenchymal stem cells from bone marrow, they proliferate in the same way as mesenchymal stem cells during culture, and morphologically indistinguishable from mesenchymal stem cells, Markers that separate these are selected. Marker extraction is determined from the difference in expression profiles between mesenchymal stem cells and fibroblasts.

その他、間葉系幹細胞へ分化能を有する前駆間葉系幹細胞を識別するマーカーについての報告もある(特許文献3)。すなわち、胚性幹細胞をレチノイン酸存在下で培養すると、前駆間葉系幹細胞が分化の早期段階で出現し、この細胞集団は、神経外胚葉マーカーであるSox1を発現していたことから、インビトロにおいて胚性幹細胞から分化させた前駆間葉系幹細胞を選抜するのにSox1をマーカーとして用いる方法である。   In addition, there is also a report on a marker for identifying a precursor mesenchymal stem cell having differentiation ability into a mesenchymal stem cell (Patent Document 3). That is, when embryonic stem cells were cultured in the presence of retinoic acid, progenitor mesenchymal stem cells appeared at an early stage of differentiation, and this cell population expressed Sox1, which is a neuroectodermal marker. In this method, Sox1 is used as a marker to select progenitor mesenchymal stem cells differentiated from embryonic stem cells.

間葉系幹細胞の収量向上のために検討されているものとしては、分離精製のための装置・機材などの開発・利用、分離ソースの工夫、生体内での間葉系幹細胞の富化として合成化合物の生体への投与、蛋白性分子などの生体への投与などがある。また、培養による間葉系幹細胞の増殖については、培地成分・添加物の工夫により解決が試されている。   Among the things that are being studied to improve the yield of mesenchymal stem cells are the development and use of equipment and equipment for separation and purification, the device of the separation source, and the enrichment of mesenchymal stem cells in vivo. There are administration of a compound to a living body and administration of a protein molecule to a living body. In addition, with regard to the proliferation of mesenchymal stem cells by culturing, attempts have been made to solve the problem by devising medium components and additives.

また、増殖した間葉系幹細胞を再生医療に実用化する場合、細胞の品質を保証することは安全性確保の面から重要である。培養工程では細胞の突然変異や癌化、目的としない細胞への分化、細菌、ウイルスによる汚染などが生じる可能性があり、細胞の状態を管理することは必須である。生物細胞を医薬品として申請する場合、厚生労働省による指針の中ではマイコプラズマやウイルスの無菌試験が項目の一つとして挙げられており、培養法や核酸配列を利用したPCR法による検出が既存法として知られている。また、癌化を予測する方法としてはhTERTやc-myc等の癌関連遺伝子の発現量を測定する方法がある。しかし、既存の方法でこれらの項目を全て満たす為には多種多様な検査を行う必要があり現実的には困難である。再生医療を商業的に実用化するには細胞やスキャフォールドの調製技術といった基本技術はもとより、細胞の品質管理に関する簡易で安価な検査システムの構築が必要である。   In addition, when the proliferated mesenchymal stem cells are put to practical use in regenerative medicine, it is important from the aspect of ensuring safety to guarantee the quality of the cells. In the culturing process, cell mutation and canceration, differentiation into unintended cells, contamination by bacteria and viruses, etc. may occur, and it is essential to manage the state of the cells. When applying for biological cells as pharmaceuticals, mycoplasma and virus sterility tests are listed as one of the items in the guidelines by the Ministry of Health, Labor and Welfare, and detection by the PCR method using culture methods and nucleic acid sequences is known as an existing method. It has been. As a method for predicting canceration, there is a method for measuring the expression level of cancer-related genes such as hTERT and c-myc. However, in order to satisfy all of these items with the existing method, it is necessary to perform a wide variety of inspections, which is difficult in practice. In order to commercialize regenerative medicine, it is necessary to construct a simple and inexpensive inspection system for quality control of cells as well as basic techniques such as cell and scaffold preparation techniques.

さらに、これまでに培養過程における発現プロファイルの変化を調べた報告としては、例えば、特許文献4(脂肪細胞への分化誘導する方法並びに脂肪細胞への分化を制御する化合物およびそのスクリーニング方法)、非特許文献2(マウスのMSCセルラインにBMP-2を発現するようrhBMP2遺伝子を導入したC9細胞を用いてBMP2の発現を誘導することで骨芽細胞に分化する過程における遺伝子発現プロファイルの変化を調べている)、非特許文献3(前筋芽細胞のC2C12はBMP-2に依存して骨芽細胞に分化するが、その過程においてBMP-2処理から24時間以内の7箇所でマイクロアレイデータを解析し、骨分化における遺伝子発現変化を調べている。機能別に分類した遺伝子を羅列した記載がある。)などがある。   Furthermore, as a report investigating changes in the expression profile in the culturing process so far, for example, Patent Document 4 (a method for inducing differentiation into adipocytes, a compound for controlling differentiation into adipocytes and a screening method thereof), Patent Document 2 (Investigation of changes in gene expression profile in the process of differentiation into osteoblasts by inducing BMP2 expression using C9 cells with rhBMP2 gene introduced to express BMP-2 in mouse MSC cell line) Non-patent document 3 (C2C12 of premyoblasts differentiates into osteoblasts depending on BMP-2, but in the process, microarray data were analyzed at 7 locations within 24 hours after BMP-2 treatment. And changes in gene expression during bone differentiation, and there are descriptions that list genes classified by function).

Molecular marker distinguish bone marrow mesenchymal stem cells from fibroblasts, Biochem. Biophys. Res Commun. 332,297-303, 2005Molecular marker distinguish bone marrow mesenchymal stem cells from fibroblasts, Biochem. Biophys. Res Commun. 332,297-303, 2005 DNA microarray analysis using statistical methods and clustering: three case studies Osnat Ravid-Amir M.Sc. thesis submitted to the Scientific Council of the weizmann Institute of Science Prof. Eytan Domany (Research conducted under the supervision February(2003)DNA microarray analysis using statistical methods and clustering: three case studies Osnat Ravid-Amir M. Sc. Thesis submitted to the Scientific Council of the weizmann Institute of Science Prof. Eytan Domany (Research conducted under the supervision February (2003) J. Cellular Biochemistry 89: 401-426 2003J. Cellular Biochemistry 89: 401-426 2003 特開2004-290189号公報JP 2004-290189 A 特開2005-27579号公報JP 2005-27579 A 特開2005-304443号公報JP 2005-304443 特開2000-217576号公報JP 2000-217576 A

本発明は、骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる工程中の各段階における細胞、特に間葉系幹細胞を検出及び/又は識別するのに有用な遺伝子マーカー;該遺伝子マーカーを検出するためのプローブ又はプライマー;骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる工程中の各段階における細胞、特に間葉系幹細胞を検出及び/又は識別する方法、並びに骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる培養工程をモニタリングする方法を提供することを解決すべき課題とする。   The present invention relates to a gene marker useful for detecting and / or identifying a cell, particularly a mesenchymal stem cell, at each stage in the process of differentiating bone marrow cells into osteoblasts via mesenchymal stem cells; A probe or primer for detecting a cell; a method for detecting and / or identifying a cell at each stage in a process of differentiating from a bone marrow cell into an osteoblast via a mesenchymal stem cell, in particular, a mesenchymal stem cell, and a bone marrow cell It is an object to be solved to provide a method for monitoring a culture process in which cells are differentiated into osteoblasts from mesenchymal stem cells.

本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を進めた結果、骨髄液から間葉系幹細胞、更には骨芽細胞に分化させる培養工程において、細胞の状態から培養工程を5つの群に分け、更にその中を細分して全工程8ポイントでの発現プロファイルを3万遺伝子について得た。それらを5検体に対して行い、全データを精緻に調べることにより、間葉系幹細胞で特徴的に発現する遺伝子群、骨芽細胞で特徴的に発現する遺伝子群などを選抜した。これらの遺伝子のうち、各群に特徴的に発現する遺伝子を用いることにより、各群に含まれる細胞すなわち間葉系幹細胞や骨芽細胞などを培養工程に含まれる他の群の細胞のみならず、これらの培養工程に含まれない線維芽細胞などから識別分離することが可能となった。更にはそれぞれの群で特徴的な発現をする遺伝子を組み合わせることにより、培養工程をモニタリングすることが可能になった。本発明はこれらの知見に基づいて完成したものである。   As a result of diligent investigations to achieve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have changed the culture process from the state of cells into five groups in the culture process for differentiating bone marrow fluid into mesenchymal stem cells and further osteoblasts. Further, the contents were further subdivided, and an expression profile at 8 points in all steps was obtained for 30,000 genes. These were performed on five specimens, and all data were examined carefully to select gene groups that are characteristically expressed in mesenchymal stem cells, gene groups that are characteristically expressed in osteoblasts, and the like. Of these genes, by using genes that are characteristically expressed in each group, not only the cells contained in each group, that is, mesenchymal stem cells and osteoblasts, but also other groups of cells included in the culture process. It has become possible to discriminate and separate from fibroblasts and the like not included in these culture processes. Furthermore, it became possible to monitor the culture process by combining genes that are characteristically expressed in each group. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち本発明によれば、以下の(1)から(13)に記載の発明が提供される。
(1) 以下の(i)から(v)の何れかに記載の細胞検出用の遺伝子マーカー。
(i)配列表の配列番号1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12又は13に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(ii)配列表の配列番号5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18又は19に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(iii)配列表の配列番号20、21、22、23、24又は25に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、間葉系幹細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(iv)配列表の配列番号26、27又は28に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨芽前駆細胞を検出するための遺伝子マーカー;及び
(v)配列表の配列番号28、29、30、31、32、33、34、35又は36に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨芽細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(vi)配列表の配列番号37又は7に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞と骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(vii)配列表の配列番号38又は39に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞と間葉系幹細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(viii)配列表の配列番号40又は21に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる間葉系幹細胞と骨芽前駆細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(ix)配列表の配列番号28、41又は42に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる骨芽細胞と骨芽前駆細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
That is, according to the present invention, the following inventions (1) to (13) are provided.
(1) The gene marker for cell detection according to any of (i) to (v) below.
(I) To detect bone marrow cells comprising a gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13 in the sequence listing Genetic markers of
(Ii) Bone marrow cells comprising a gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, or 19 in the sequence listing A marker for detecting a cell after culturing a cell but before only mesenchymal stem cells are selectively cultured;
(Iii) a genetic marker for detecting mesenchymal stem cells, comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24 or 25 in the sequence listing;
(Iv) a gene marker for detecting osteoprogenitor cells, comprising a gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 26, 27 or 28 in the sequence listing; and (v) SEQ ID NO: 28, 29, 30 in the sequence listing. , 31, 32, 33, 34, 35 or 36, a gene marker for detecting osteoblasts, comprising a gene having the base sequence of
(Vi) A cell after culturing bone marrow cells and bone marrow cells, which is composed of the gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 37 or 7 in the sequence listing and before only mesenchymal stem cells are selectively cultured. Genes that show differential expression levels between:
(Vii) A cell after culturing bone marrow cells consisting of a gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 38 or 39 in the sequence listing, and a cell before only mesenchymal stem cells are selectively cultured and mesenchymal system Genes that show differential expression levels among stem cells:
(Viii) A gene showing a difference in expression level between a mesenchymal stem cell and an osteoprogenitor cell comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 40 or 21 in the sequence listing:
(Ix) A gene showing a difference in expression level between osteoblasts and osteoprogenitor cells comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 28, 41 or 42 in the sequence listing:

(2) (1)に記載の細胞検出用の遺伝子マーカーとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA配列を有する、(1)に記載の細胞検出用の遺伝子マーカーを検出するためのプローブ。
(3) (1)に記載の細胞検出用の遺伝子マーカーの塩基配列のアンチセンス鎖の全部又は一部からなる、(2)に記載のプローブ。
(2) A probe for detecting the gene marker for cell detection according to (1), which has a DNA sequence that hybridizes with the gene marker for cell detection according to (1) under stringent conditions.
(3) The probe according to (2), comprising all or part of the antisense strand of the base sequence of the gene marker for cell detection according to (1).

(4) (1)に記載の細胞検出用の遺伝子マーカーをPCR法により特異的に増幅することができるセンスプライマーとアンチセンスプライマーの組み合わせからなる、(1)に記載の細胞検出用の遺伝子マーカーを検出するためのプライマー。 (4) The gene marker for cell detection according to (1), comprising a combination of a sense primer and an antisense primer capable of specifically amplifying the gene marker for cell detection according to (1) by a PCR method Primer for detecting.

(5) (2)又は(3)に記載のプローブの少なくとも1つ以上を支持体に固定化させることにより得られる、細胞検出用のマーカー遺伝子を検出するためのマイクロアレイ又はDNAチップ。 (5) A microarray or DNA chip for detecting a marker gene for cell detection obtained by immobilizing at least one of the probes according to (2) or (3) on a support.

(6) 被検細胞中の配列表の配列番号1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12又は13に記載の塩基配列を有する遺伝子マーカーのうちの少なくとも一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出し、骨髄細胞中の同じ遺伝子マーカーの発現量と比較することを含む、骨髄細胞を検出及び/又は分離する方法。
(7) 被検細胞中の配列表の配列番号5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18又は19に記載の塩基配列を有する遺伝子マーカーのうちの少なくとも一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出し、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞中の同じ遺伝子マーカーの発現量と比較することを含む、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞を検出及び/又は分離する方法。
(6) Among gene markers having a base sequence described in SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13 of the sequence listing in the test cell A method for detecting and / or separating bone marrow cells, comprising detecting the expression level of at least one gene marker and comparing the expression level with the same gene marker expression level in the bone marrow cells.
(7) A gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 or 19 in the sequence table in the test cell The expression level of at least one gene marker among the markers is detected, and the expression level of the same genetic marker in the cells after culturing bone marrow cells and before only mesenchymal stem cells are selectively cultured A method for detecting and / or isolating cells after culturing bone marrow cells, wherein only cells that have been mesenchymal stem cells are selectively cultured, including comparison.

(8) 被検細胞中の配列表の配列番号20、21、22、23、24又は25に記載の塩基配列を有する遺伝子マーカーのうちの少なくとも一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出し、間葉系幹細胞中の同じ遺伝子マーカーの発現量と比較することを含む、間葉系幹細胞を検出及び/又は分離する方法。
(9) 被検細胞中の配列表の配列番号26、27又は28に記載の塩基配列を有する遺伝子マーカーのうちの少なくとも一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出し、骨芽前駆細胞中の同じ遺伝子マーカーの発現量と比較することを含む、骨芽前駆細胞を検出及び/又は分離する方法。
(8) detecting the expression level of at least one of the genetic markers having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24 or 25 in the sequence listing in the test cell; A method for detecting and / or separating mesenchymal stem cells, comprising comparing the expression level of the same gene marker in mesenchymal stem cells.
(9) The expression level of at least one of the gene markers having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 26, 27 or 28 in the sequence listing in the test cell is detected, and the same in the osteoprogenitor cell A method for detecting and / or separating osteoprogenitor cells, comprising comparing the expression level of a gene marker.

(10) 配列表の配列番号28、29、30、31、32、33、34、35又は36に記載の塩基配列を有する遺伝子マーカーのうちの少なくとも一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出し、骨芽細胞中の同じ遺伝子マーカーの発現量と比較することを含む、骨芽細胞を検出及び/又は分離する方法。
(11) 遺伝子マーカーの発現量の検出を、(2)又は(3)に記載のプローブ、(4)に記載のプライマー、あるいは(5)に記載のマイクロアレイ又はDNAチップを用いて行う、(6)から(10)の何れかに記載の方法。
(10) detecting the expression level of at least one of the gene markers having the base sequence described in SEQ ID NO: 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 or 36 in the sequence listing; A method for detecting and / or isolating osteoblasts, comprising comparing the expression level of the same gene marker in osteoblasts.
(11) The expression level of the gene marker is detected using the probe according to (2) or (3), the primer according to (4), or the microarray or DNA chip according to (5). ) To (10).

(12) 骨髄細胞を培養して目的細胞に分化させる工程において、下記の(a)から(i)に記載の遺伝子から選択される何れか一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出し、下記の(A)から(E)の何れか一以上の細胞中の同じ遺伝子マーカーの発現量と比較することを含む、下記の(A)から(E)の何れか一以上の細胞へ分化させる培養工程をモニタリングする方法。
(a)骨髄細胞を検出するための遺伝子マーカーである、配列表の配列番号1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12又は13に記載の塩基配列を有する遺伝子;(b)骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞を検出するための遺伝子マーカーである、配列表の配列番号5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18又は19に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(c)間葉系幹細胞を検出するための遺伝子マーカーである、配列表の配列番号20、21、22、23、24又は25に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(d)骨芽前駆細胞を検出するための遺伝子マーカーである、配列表の配列番号26、27又は28に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(e)骨芽細胞を検出するための遺伝子マーカーである、配列表の配列番号28、29、30、31、32、33、34、35又は36に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(f)骨髄細胞の培養と、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞の培養との間で発現量の差を示す遺伝子である、配列表の配列番号37又は7に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(g)骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞の培養と、間葉系幹細胞の培養との間で発現量の差を示す遺伝子である、配列表の配列番号38又は39に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(h)間葉系幹細胞の培養と、骨芽前駆細胞の培養との間で発現量の差を示す遺伝子である、配列表の配列番号40又は21に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(i)骨芽前駆細胞の培養と、骨芽細胞の培養との間で発現量の差を示す遺伝子である、配列表の配列番号28、41又は42に記載の塩基配列を有する遺伝子;
(A)骨髄細胞
(B)骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞
(C)間葉系幹細胞
(D)骨芽前駆細胞
(E)骨芽細胞
(12) In the step of culturing bone marrow cells and differentiating into target cells, the expression level of any one or more gene markers selected from the genes described in (a) to (i) below is detected, A culture step of differentiating into any one or more cells of (A) to (E) below, comprising comparing the expression level of the same gene marker in any one or more cells of (A) to (E) How to monitor.
(A) the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13 in the sequence listing, which is a gene marker for detecting bone marrow cells (B) a gene marker for detecting a cell after culturing bone marrow cells but before only mesenchymal stem cells are selectively cultured, SEQ ID NO: 5, 6, A gene having the base sequence described in 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 or 19;
(C) a gene having a base sequence set forth in SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24 or 25 in the sequence listing, which is a gene marker for detecting mesenchymal stem cells;
(D) a gene having a base sequence set forth in SEQ ID NO: 26, 27 or 28 in the sequence listing, which is a gene marker for detecting osteoprogenitor cells;
(E) a gene having a base sequence set forth in SEQ ID NO: 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 or 36 in the sequence listing, which is a gene marker for detecting osteoblasts;
(F) a gene that shows a difference in expression level between culturing bone marrow cells and culturing cells after culturing bone marrow cells but before only mesenchymal stem cells are selectively cultured. A gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 37 or 7 in the sequence listing;
(G) It is a gene showing a difference in expression level between the culture of bone marrow cells and a cell before only mesenchymal stem cells are selectively cultured and the culture of mesenchymal stem cells A gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 38 or 39 in the Sequence Listing;
(H) a gene having a base sequence set forth in SEQ ID NO: 40 or 21 in the sequence listing, which is a gene showing a difference in expression level between culture of mesenchymal stem cells and culture of osteoprogenitor cells;
(I) a gene having a base sequence set forth in SEQ ID NO: 28, 41 or 42 in the sequence listing, which is a gene showing a difference in expression level between culture of osteoprogenitor cells and culture of osteoblasts;
(A) Bone marrow cells (B) Cells after culturing bone marrow cells and before only mesenchymal stem cells are selectively cultured (C) Mesenchymal stem cells (D) Osteoprogenitor cells (E) Bone Blast

(13) 遺伝子マーカーの発現量の検出を、(2)又は(3)に記載のプローブ、(4)に記載のプライマー、あるいは(5)に記載のマイクロアレイ又はDNAチップを用いて行う、(12)に記載の方法。 (13) The expression level of the gene marker is detected using the probe according to (2) or (3), the primer according to (4), or the microarray or DNA chip according to (5). ) Method.

本発明の遺伝子マーカーを用いることにより、骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる培養工程中の各段階における細胞を検出・分離することが可能になった。また、本発明の遺伝子マーカーを用いることにより、骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる培養工程中の各段階の細胞をモニタリングすることができる。すなわち、培養途中でウィルスなどに細胞が感染した場合なども通常の培養工程に含まれる細胞と識別することができる。また、仮に同培養工程において成長の遅滞があった場合なども本来あるべき工程の細胞と区別することができるため、培養工程における品質管理が可能となる。   By using the gene marker of the present invention, it has become possible to detect and separate cells at each stage in the culture process in which bone marrow cells are differentiated into mesoblasts via mesenchymal stem cells. In addition, by using the gene marker of the present invention, cells at each stage in the culture process for differentiation from bone marrow cells to mesenchymal stem cells into osteoblasts can be monitored. That is, when a cell is infected with a virus or the like during culture, it can be distinguished from a cell included in a normal culture process. In addition, if there is a growth delay in the same culturing step, it can be distinguished from the cells in the originally intended step, so quality control in the culturing step becomes possible.

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、以下の(i)から(ix)の何れかに記載の細胞検出又は分離、あるいはモニタリング用の遺伝子マーカーに関するものである。
(i)配列表の配列番号1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12又は13に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(ii)配列表の配列番号5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18又は19に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(iii)配列表の配列番号20、21、22、23、24又は25に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、間葉系幹細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(iv)配列表の配列番号26、27又は28に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨芽前駆細胞を検出するための遺伝子マーカー;及び
(v)配列表の配列番号28、29、30、31、32、33、34、35又は36に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨芽細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(vi)配列表の配列番号37又は7に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞と骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(vii)配列表の配列番号38又は39に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞と間葉系幹細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(viii)配列表の配列番号40又は21に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる間葉系幹細胞と骨芽前駆細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(ix)配列表の配列番号28、41又は42に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる骨芽細胞と骨芽前駆細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The present invention relates to a genetic marker for cell detection or separation or monitoring described in any of (i) to (ix) below.
(I) To detect bone marrow cells comprising a gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13 in the sequence listing Genetic markers of
(Ii) Bone marrow cells comprising a gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, or 19 in the sequence listing A marker for detecting a cell after culturing a cell but before only mesenchymal stem cells are selectively cultured;
(Iii) a genetic marker for detecting mesenchymal stem cells, comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24 or 25 in the sequence listing;
(Iv) a gene marker for detecting osteoprogenitor cells, comprising a gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 26, 27 or 28 in the sequence listing; and (v) SEQ ID NO: 28, 29, 30 in the sequence listing. , 31, 32, 33, 34, 35 or 36, a gene marker for detecting osteoblasts, comprising a gene having the base sequence of
(Vi) A cell after culturing bone marrow cells and bone marrow cells, which is composed of the gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 37 or 7 in the sequence listing and before only mesenchymal stem cells are selectively cultured. Genes that show differential expression levels between:
(Vii) A cell after culturing bone marrow cells consisting of a gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 38 or 39 in the sequence listing, and a cell before only mesenchymal stem cells are selectively cultured and mesenchymal system Genes that show differential expression levels among stem cells:
(Viii) A gene showing a difference in expression level between a mesenchymal stem cell and an osteoprogenitor cell comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 40 or 21 in the sequence listing:
(Ix) A gene showing a difference in expression level between osteoblasts and osteoprogenitor cells comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 28, 41 or 42 in the sequence listing:

骨髄とは、骨の内腔を満たしている柔らかい組織であり、造血器官である。骨髄液とは骨髄に存在するもので、骨髄から採取することができる。本明細書において、「骨髄細胞」とは、骨髄液中に存在する細胞のことを言う。骨髄細胞には、赤血球、顆粒球、巨核球、リンパ球、脂肪細胞等のほか、少量の間葉系幹細胞、造血幹細胞、血管内皮前駆細胞などが含まれている。骨髄細胞は、例えば、ヒト腸骨、長管骨、もしくはその他の骨髄細胞を採取できる骨から採取することができる。   Bone marrow is a soft tissue that fills the bone lumen and is a hematopoietic organ. Bone marrow fluid is present in the bone marrow and can be collected from the bone marrow. In the present specification, “bone marrow cell” refers to a cell present in bone marrow fluid. Bone marrow cells include erythrocytes, granulocytes, megakaryocytes, lymphocytes, adipocytes, and the like, as well as small amounts of mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, vascular endothelial progenitor cells, and the like. Bone marrow cells can be collected from, for example, human iliac, long bone, or other bone from which bone marrow cells can be collected.

「間葉系幹細胞」とは、骨芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、筋芽細胞、線維芽細胞、神経細胞、血管内皮細胞等への多分化能を持つ骨髄由来幹細胞である。「骨芽前駆細胞」とは、間葉系幹細胞に骨分化を誘導した後の細胞であって、未だ成熟骨芽細胞のマーカーを発現していない細胞である。「骨芽細胞」とは、ALP活性、オステオカルシンなどの骨芽細胞のマーカーを少なくとも一つ以上発現する細胞のことである。   “Mesenchymal stem cells” are bone marrow-derived stem cells having multipotency into osteoblasts, chondrocytes, adipocytes, myoblasts, fibroblasts, nerve cells, vascular endothelial cells and the like. The “osteoprogenitor cell” is a cell after inducing bone differentiation into a mesenchymal stem cell, which has not yet expressed a marker for mature osteoblasts. An “osteoblast” is a cell that expresses at least one marker of osteoblasts such as ALP activity and osteocalcin.

本発明においては、骨髄から骨髄液を採取し、骨髄液中の骨髄細胞を用いる。上記の通り、骨髄液には、赤血球、顆粒球、巨核球、リンパ球、脂肪細胞等のほか、間葉系幹細胞、造血幹細胞、血管内皮前駆細胞などの各種の骨髄細胞が含まれている。すなわち、本願明細書において、「骨髄細胞」とは、骨髄から得られる各種の細胞からなる細胞群を意味する。この骨髄細胞を後述する培養方法に供することにより、細胞群に含まれている間葉系幹細胞のみを高度に選択的に培養し、ほぼ純粋に間葉系幹細胞のみを含む細胞群を取得することができる。さらに、この間葉系幹細胞を、分化誘導により骨芽細胞等に分化させ、取得することができる。本発明の方法では、これらの工程を確実に管理することができる。   In the present invention, bone marrow fluid is collected from the bone marrow and bone marrow cells in the bone marrow fluid are used. As described above, the bone marrow fluid contains various bone marrow cells such as mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, vascular endothelial progenitor cells in addition to erythrocytes, granulocytes, megakaryocytes, lymphocytes, adipocytes and the like. That is, in the present specification, “bone marrow cell” means a group of cells composed of various cells obtained from bone marrow. By subjecting the bone marrow cells to the culture method described later, only the mesenchymal stem cells contained in the cell group are highly selectively cultured, and a cell group containing almost pure mesenchymal stem cells only is obtained. Can do. Furthermore, these mesenchymal stem cells can be differentiated into osteoblasts and the like by differentiation induction. In the method of the present invention, these steps can be reliably managed.

上記の(iii)配列表の配列番号20、21、22、23、24又は25に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、間葉系幹細胞を検出するための遺伝子マーカーにより、後述する方法で検出、分離される間葉系幹細胞においては、細胞集団の中に、通常70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上の間葉系幹細胞が含まれている。   Detected by the method described later with a gene marker for detecting mesenchymal stem cells, comprising the gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24 or 25 in the above (iii) Sequence Listing In the isolated mesenchymal stem cells, the cell population usually contains 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of mesenchymal stem cells.

配列表の配列番号1から36に記載の塩基配列を有する遺伝子は、それぞれ下記の遺伝子である。
配列番号1:Homo sapiens CREBBP/EP300 inhibitor 1 (CRI1), mRNA
配列番号2:Homo sapiens peroxiredoxin 1 (PRDX1), transcript variant 1, mRNA
配列番号3:Homo sapiens diazepam binding inhibitor (GABA receptor modulator, acyl-Coenzyme A binding protein) (DBI), mRNA
配列番号4:Homo sapiens cyclin L1 (CCNL1), mRNA
配列番号5:Homo sapiens annexin A2 (ANXA2), transcript variant 3, mRNA
配列番号6:Homo sapiens arginase, liver (ARG1), mRNA
配列番号7:Homo sapiens matrix metallopeptidase 9 (gelatinase B, 92kDa gelatinase, 92kDa type IV collagenase) (MMP9), mRNA
配列番号8:Homo sapiens peroxiredoxin 4 (PRDX4), mRNA
配列番号9:Homo sapiens ATP synthase, H+ transporting, mitochondrial F0 complex, subunit d (ATP5H), nuclear gene encoding mitochondrial protein, transcript variant 1, mRNA
配列番号10:Homo sapiens NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 3,
12kDa (NDUFB3), mRNA
配列番号11:Homo sapiens microsomal glutathione S-transferase 3 (MGST3), mRNA
配列番号12:Homo sapiens pIFI27-like protein mRNA, partial cds
配列番号13:Homo sapiens transgelin (TAGLN), transcript variant 2, mRNA
配列番号14:Homo sapiens CD163 molecule (CD163), transcript variant 1, mRNA
配列番号15:Homo sapiens allograft inflammatory factor 1 (AIF1), transcript variant 2, mRNA
配列番号16:Homo sapiens legumain (LGMN), transcript variant 1, mRNA
配列番号17:Homo sapiens cathepsin C (CTSC), transcript variant 1, mRNA
配列番号18:Homo sapiens CD14 molecule (CD14), transcript variant 1, mRNA
配列番号19:Homo sapiens interferon, gamma-inducible protein 30 (IFI30), mRNA
配列番号20:Homo sapiens insulin receptor substrate 2 (IRS2), mRNA
配列番号21:Homo sapiens latexin (LXN), mRNA
配列番号22:Homo sapiens TSC22 domain family, member 1 (TSC22D1), transcript variant 2, mRNA
配列番号23:Homo sapiens secreted protein, acidic, cysteine-rich (osteonectin)
(SPARC), mRNA
配列番号24:Homo sapiens connective tissue growth factor (CTGF), mRNA
配列番号25:Homo sapiens metallothionein 1H (MT1H), mRNA
配列番号26:Homo sapiens solute carrier family 40 (iron-regulated transporter), member 1 (SLC40A1), mRNA配列番号27:Homo sapiens similar to P311 protein (H. sapiens) (LOC157630), mRNA
配列番号28:Homo sapiens collagen, type XI, alpha 1 (COL11A1), transcript variant A, mRNA
配列番号29:Homo sapiens major histocompatibility complex, class II, DR alpha (HLA-DRA), mRNA
配列番号30:Homo sapiens fibulin 5 (FBLN5), mRNA
配列番号31:Homo sapiens frizzled-related protein (FRZB), mRNA
配列番号32:HLA-DP (DPB1*02012)=major histocompatibility complex class II antigen beta chain [human, LCL 45.1, mutant 45.EM19, mRNA Partial Mutant, 171 nt]
配列番号33:Homo sapiens nuclear protein 1 (NUPR1), transcript variant 2, mRNA
配列番号34:Homo sapiens high-mobility group box 2, mRNA (cDNA clone MGC:2393 IMAGE:2963045), complete cds
配列番号35:Homo sapiens heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (HNRPA1), transcript variant 1, mRNA
配列番号36:Homo sapiens cDNA clone IMAGE:3680553
The genes having the base sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 36 in the sequence listing are the following genes, respectively.
Sequence number 1: Homo sapiens CREBBP / EP300 inhibitor 1 (CRI1), mRNA
Sequence number 2: Homo sapiens peroxiredoxin 1 (PRDX1), transcript variant 1, mRNA
Sequence number 3: Homo sapiens diazepam binding inhibitor (GABA receptor modulator, acyl-Coenzyme A binding protein) (DBI), mRNA
Sequence number 4: Homo sapiens cyclin L1 (CCNL1), mRNA
SEQ ID NO: 5: Homo sapiens annexin A2 (ANXA2), transcript variant 3, mRNA
Sequence number 6: Homo sapiens arginase, liver (ARG1), mRNA
SEQ ID NO: 7: Homo sapiens matrix metallopeptidase 9 (gelatinase B, 92 kDa gelatinase, 92 kDa type IV collagenase) (MMP9), mRNA
Sequence number 8: Homo sapiens peroxiredoxin 4 (PRDX4), mRNA
SEQ ID NO: 9: Homo sapiens ATP synthase, H + transporting, mitochondrial F0 complex, subunit d (ATP5H), nuclear gene encoding mitochondrial protein, transcript variant 1, mRNA
SEQ ID NO: 10: Homo sapiens NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 3,
12kDa (NDUFB3), mRNA
SEQ ID NO: 11: Homo sapiens microsomal glutathione S-transferase 3 (MGST3), mRNA
SEQ ID NO: 12: Homo sapiens pIFI27-like protein mRNA, partial cds
SEQ ID NO: 13: Homo sapiens transgelin (TAGLN), transcript variant 2, mRNA
SEQ ID NO: 14: Homo sapiens CD163 molecule (CD163), transcript variant 1, mRNA
SEQ ID NO: 15: Homo sapiens allograft inflammatory factor 1 (AIF1), transcript variant 2, mRNA
SEQ ID NO: 16: Homo sapiens legumain (LGMN), transcript variant 1, mRNA
SEQ ID NO: 17: Homo sapiens cathepsin C (CTSC), transcript variant 1, mRNA
SEQ ID NO: 18: Homo sapiens CD14 molecule (CD14), transcript variant 1, mRNA
Sequence number 19: Homo sapiens interferon, gamma-inducible protein 30 (IFI30), mRNA
SEQ ID NO: 20: Homo sapiens insulin receptor substrate 2 (IRS2), mRNA
Sequence number 21: Homo sapiens latexin (LXN), mRNA
SEQ ID NO: 22: Homo sapiens TSC22 domain family, member 1 (TSC22D1), transcript variant 2, mRNA
SEQ ID NO: 23: Homo sapiens secreted protein, acidic, cysteine-rich (osteonectin)
(SPARC), mRNA
Sequence number 24: Homo sapiens connective tissue growth factor (CTGF), mRNA
Sequence number 25: Homo sapiens metallothionein 1H (MT1H), mRNA
SEQ ID NO: 26: Homo sapiens solute carrier family 40 (iron-regulated transporter), member 1 (SLC40A1), mRNA SEQ ID NO: 27: Homo sapiens similar to P311 protein (H. sapiens) (LOC157630), mRNA
SEQ ID NO: 28: Homo sapiens collagen, type XI, alpha 1 (COL11A1), transcript variant A, mRNA
SEQ ID NO: 29: Homo sapiens major histocompatibility complex, class II, DR alpha (HLA-DRA), mRNA
Sequence number 30: Homo sapiens fibulin 5 (FBLN5), mRNA
Sequence number 31: Homo sapiens frizzled-related protein (FRZB), mRNA
SEQ ID NO: 32: HLA-DP (DPB1 * 02012) = major histocompatibility complex class II antigen beta chain [human, LCL 45.1, mutant 45.EM19, mRNA Partial Mutant, 171 nt]
SEQ ID NO: 33: Homo sapiens nuclear protein 1 (NUPR1), transcript variant 2, mRNA
SEQ ID NO: 34: Homo sapiens high-mobility group box 2, mRNA (cDNA clone MGC: 2393 IMAGE: 2963045), complete cds
SEQ ID NO: 35: Homo sapiens heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (HNRPA1), transcript variant 1, mRNA
SEQ ID NO: 36: Homo sapiens cDNA clone IMAGE: 3680553

配列表の配列番号37から42に記載の塩基配列を有する遺伝子は、それぞれ下記の遺伝子である。
配列番号37:Homo sapiens cathepsin B (CTSB), transcript variant 1, mRNA
配列番号38:Homo sapiens collagen, type I, alpha 2 (COL1A2), mRNA
配列番号39:Homo sapiens interleukin 8 (IL8), mRNA
配列番号40:Homo sapiens pentraxin-related gene, rapidly induced by IL-1 beta (PTX3), mRNA
配列番号41:Homo sapiens apolipoprotein D (APOD), mRNA
配列番号42:Homo sapiens transforming growth factor, beta-induced, 68kDa (TGFBI), mRNA
The genes having the base sequences described in SEQ ID NOs: 37 to 42 in the sequence listing are the following genes, respectively.
SEQ ID NO: 37: Homo sapiens cathepsin B (CTSB), transcript variant 1, mRNA
SEQ ID NO: 38: Homo sapiens collagen, type I, alpha 2 (COL1A2), mRNA
SEQ ID NO: 39: Homo sapiens interleukin 8 (IL8), mRNA
SEQ ID NO: 40: Homo sapiens pentraxin-related gene, rapidly induced by IL-1 beta (PTX3), mRNA
SEQ ID NO: 41: Homo sapiens apolipoprotein D (APOD), mRNA
SEQ ID NO: 42: Homo sapiens transforming growth factor, beta-induced, 68 kDa (TGFBI), mRNA

本発明の遺伝子マーカーは、上記骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化の各段階における細胞中での発現量を公知の方法、例えばマイクロアレイ法等を用いて測定し、各段階における細胞発現量を比較して、特定の分化段階における細胞中の発現量が他の全ての分化段階における細胞中の発現量と区別ができるか、あるいは、それの前後の分化段階における細胞中の発現量と区別ができることを指標として選択される。 本発明の遺伝子マーカーは、骨髄細胞から間葉系細胞を経て骨芽細胞へと分化する各段階の細胞の培養工程をモニタリングすることにも用いられるため、正常に分化していない細胞中の発現量と比較した場合にも、区別がつけられるものが好ましい。   The gene marker of the present invention measures the expression level in cells at each stage of differentiation from bone marrow cells through mesenchymal stem cells to osteoblasts using a known method such as a microarray method, and the like. Cell expression level in a cell at a specific differentiation stage can be distinguished from the expression level in a cell at all other differentiation stages, or It is selected as an index that it can be distinguished from the expression level. Since the gene marker of the present invention is also used for monitoring the culture process of cells at each stage of differentiation from bone marrow cells through mesenchymal cells to osteoblasts, expression in cells that are not normally differentiated What is distinguishable also when compared with the amount is preferable.

遺伝子マーカーの選択を行う際に用いる骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化の各段階における細胞は、オンスペック細胞として、公知の方法で骨髄細胞から培養、分化誘導しながら、顕微鏡による形態変化や増殖の観察や、間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化過程における骨基質計測等で確認して調製することができる。   Cells at each stage of differentiation from bone marrow cells used for selecting genetic markers to mesenchymal stem cells via osteoblasts are cultured from bone marrow cells as known as on-spec cells, while inducing differentiation, It can be prepared by observing morphological changes and proliferation under a microscope, or measuring bone matrix in the process of differentiation of mesenchymal stem cells into osteoblasts.

また、正常に分化していない細胞(以下、「オフスペック細胞」と称することがある)としては、各培養工程において培養条件を変更して培養したもの、具体的には継代数や培養液組成を変えて培養した細胞、または正常に培養されなかったもの、例えば、培養過程において、脂肪細胞・軟骨細胞といった、骨以外に分化した細胞、細菌・ウイルスなどが混入した細胞、がん化した細胞、異なる系統の細胞、例えば、線維芽細胞等を用いることができる。   In addition, cells that are not normally differentiated (hereinafter sometimes referred to as “off-spec cells”) are cells that have been cultured by changing the culture conditions in each culture step, specifically the passage number and culture solution composition. Cells cultured under different conditions, or cells that were not cultured normally, for example, cells differentiated other than bone, such as adipocytes and chondrocytes, cells contaminated with bacteria and viruses, and cancerous cells Different types of cells, such as fibroblasts, can be used.

本発明においては、被検細胞中の上記(i)から(ix)に記載した遺伝子のうち、何れか一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出することによって、骨髄細胞、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞、間葉系幹細胞、骨芽前駆細胞、又は骨芽細胞を検出及び/又は分離することができる。さらには、被検細胞が、骨髄細胞から間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる培養工程をモニタリングすることができる。   In the present invention, bone marrow cells and bone marrow cells are cultured by detecting the expression level of any one or more gene markers among the genes described in (i) to (ix) above in the test cells. And mesenchymal stem cells, mesenchymal stem cells, osteoprogenitor cells, or osteoblasts before being selectively cultured can be detected and / or separated. Furthermore, it is possible to monitor the culture process in which the test cells differentiate from bone marrow cells to mesenchymal stem cells into osteoblasts.

本発明において、骨髄細胞、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞、間葉系幹細胞、骨芽前駆細胞、又は骨芽細胞(以下、「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」と略記する場合がある)を検出及び/又は分離するため、又は分化培養工程のモニタリングのために、被検細胞中の本発明のマーカー遺伝子の発現量を検出する方法としては、当業者に公知の方法を用いることができる。例えば、mRNAレベルで遺伝子の発現量を検出するためにはノーザンブロッティング法を用いることができる。この際、本発明の遺伝子マーカーのDNA配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA配列を有するプローブを用いることができる。該プローブを用いて、「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」における遺伝子マーカーの発現量を検出するには、公知の方法を用いて適宜実施することができる。例えば、配列表に示した遺伝子マーカーのDNA配列から適当な長さのDNAプローブを作製し、放射標識又は蛍光標識等で標識しておき、これを被検試料とハイブリダイズして、その標識量を測定する方法等が挙げられる。該DNAプローブとしては、配列表に示した本発明の遺伝子マーカーの塩基配列のアンチセンス鎖の全部又は一部からなるプローブを用いることができる。また、該プローブは、少なくとも1つ以上のプローブを支持体上に固定化させることによって、マイクロアレイ又はDNAチップとして用いることもできる。   In the present invention, bone marrow cells, cells after culturing bone marrow cells, and before mesenchymal stem cells are selectively cultured, mesenchymal stem cells, osteoprogenitor cells, or osteoblasts (hereinafter referred to as “ The expression level of the marker gene of the present invention in a test cell may be used for detection and / or separation of a cell from a bone marrow cell to an osteoblast (sometimes abbreviated as “cell from bone marrow cell to osteoblast cell”) As a detection method, a method known to those skilled in the art can be used. For example, Northern blotting can be used to detect the expression level of a gene at the mRNA level. In this case, a probe having a DNA sequence that hybridizes with the DNA sequence of the gene marker of the present invention under stringent conditions can be used. Detection of the expression level of the gene marker in “cells from bone marrow cells to osteoblasts” using the probe can be appropriately performed using a known method. For example, a DNA probe of an appropriate length is prepared from the DNA sequence of the gene marker shown in the sequence table, labeled with a radiolabel or a fluorescent label, etc., and this is hybridized with a test sample, and the amount of the label The method etc. which measure are mentioned. As the DNA probe, a probe comprising all or part of the antisense strand of the base sequence of the gene marker of the present invention shown in the sequence table can be used. The probe can also be used as a microarray or DNA chip by immobilizing at least one probe on a support.

上記したDNAプローブの作製において、本発明の塩基配列において、遺伝子マーカーとストリンジェントな条件下でハイブリダイズする条件としては、例えば、42℃でのハイブリダイゼーション、及び1×SSC(0.15M NaCl、0.015M クエン酸ナトリウム)、0.1%のSDS(Sodium dodecyl sulfate)を含む緩衝液による42℃での洗浄からなる条件を挙げることができ、さらに好ましくは65℃でのハイブリダイゼーション、及び0.1×SSC、0.1%のSDSを含む緩衝液による65℃での洗浄からなる条件を挙げることができる。   In the preparation of the DNA probe described above, the conditions for hybridizing with the gene marker under stringent conditions in the base sequence of the present invention include, for example, hybridization at 42 ° C. and 1 × SSC (0.15 M NaCl, 0.015M sodium citrate), 0.1% SDS (Sodium dodecyl sulfate), and a condition of washing at 42 ° C. with a buffer solution, more preferably hybridization at 65 ° C., and 0 The conditions may include washing at 65 ° C. with a buffer containing 1 × SSC and 0.1% SDS.

マーカー遺伝子は、定量的又は半定量的PCRを用いてその発現量を検出することもできる。該PCRとしてはRT−PCR(逆転写PCR)を用いることができる。該PCRを行うに際しては、本発明の遺伝子マーカーを増幅するためのセンスプライマー及びアンチセンスプライマーからなるプライマーを用いることができる。また、該PCRを行う反応液に、一遺伝子マーカーに対するプライマーのみを入れ、遺伝子マーカー毎に該PCRを行っても良いし、該PCRを行う反応液に、複数の遺伝子マーカーに対するプライマーを同時に入れ、複数の遺伝子マーカーに対し一度に該PCRを行っても良い。   The expression level of the marker gene can also be detected using quantitative or semi-quantitative PCR. RT-PCR (reverse transcription PCR) can be used as the PCR. In performing the PCR, a primer comprising a sense primer and an antisense primer for amplifying the gene marker of the present invention can be used. Further, only a primer for one gene marker may be added to the reaction solution for performing PCR, and the PCR may be performed for each gene marker, or primers for a plurality of gene markers may be simultaneously added to the reaction solution for performing PCR, The PCR may be performed on a plurality of gene markers at once.

本発明の細胞検出用マーカー遺伝子を検出するためのプローブ及びプライマーの具体例としては、表4に記載のものを挙げることができるが、これらに限定されるわけではなく、当業者であれば、配列番号1から42に記載したマーカー遺伝子の塩基配列に基づいて、目的とするマーカー遺伝子を検出できるプローブ及びプライマーの塩基配列を適宜設定することができる。   Specific examples of the probe and primer for detecting the cell detection marker gene of the present invention include those described in Table 4, but are not limited thereto, and those skilled in the art can Based on the base sequences of the marker genes described in SEQ ID NOs: 1 to 42, the base sequences of probes and primers that can detect the target marker gene can be appropriately set.

また、本発明においては、マーカー遺伝子の発現量の検出を、配列表の配列番号1から42の何れかの塩基配列がコードするタンパク質に対する抗体を用いて、タンパク質レベルで検出することもできる。上記の抗体としては、モノクローナル抗体でもよいし、ポリクローナル抗体でもよい。上記した抗体は、配列表の配列番号1から42の何れかの塩基配列がコードするタンパク質又はその部分ペプチドを抗原として用いて、常法により作製することができる。上記した抗体を用いて、被検細胞における遺伝子マーカーの発現を検出するためには、例えば、例えばRIA法、ELISA法、蛍光抗体法等などの公知の免疫学的測定法を用いることができる。   In the present invention, the expression level of the marker gene can also be detected at the protein level using an antibody against the protein encoded by any one of SEQ ID NOs: 1 to 42 in the sequence listing. The above antibody may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody. The above-described antibody can be prepared by a conventional method using a protein encoded by any one of the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 1-42 or a partial peptide thereof as an antigen. In order to detect the expression of a gene marker in a test cell using the above-described antibody, for example, a known immunological measurement method such as an RIA method, an ELISA method, or a fluorescent antibody method can be used.

上記抗体を用いて、被検細胞における本発明の遺伝子マーカーの発現量を検出し、後述する方法により間葉系幹細胞などの「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」分離する際には、公知の方法により間葉系幹細胞などの「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」を標識化し、その標識の強さ等を指標として分離することができる。該標識化方法としては、例えば、蛍光抗体法を挙げることができる。蛍光抗体法により間葉系幹細胞などの「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」中に発現する遺伝子マーカーがコードするタンパク質を標識化するには、本発明の遺伝子マーカーがコードするタンパク質に特異的に結合する抗体を蛍光標識し、これを、遺伝子マーカーがコードするタンパク質を発現している間葉系幹細胞などの「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」に結合させて、該細胞を標識化する(直接蛍光抗体法)か、或いは、遺伝子マーカーがコードするタンパク質を発現している間葉系幹細胞に、未標識の特異抗体を結合させた後に、標識化した二次抗体(抗免疫グロブリン抗体)を結合させて間葉系幹細胞などの「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」中の遺伝子マーカーがコードするタンパク質を標識化し(間接蛍光抗体法)、該標識化された細胞を、その標識量を指標として分離、採取すればよい。   When the expression level of the gene marker of the present invention in the test cell is detected using the above-mentioned antibody and “cells from bone marrow cells to osteoblasts” such as mesenchymal stem cells are separated by the method described later, it is known. By this method, “cells from bone marrow cells to osteoblasts” such as mesenchymal stem cells can be labeled and separated using the labeling strength or the like as an index. Examples of the labeling method include a fluorescent antibody method. In order to label a protein encoded by a gene marker expressed in “cells from bone marrow cells to osteoblasts” such as mesenchymal stem cells by the fluorescent antibody method, it is specific to the protein encoded by the gene marker of the present invention. The antibody that binds to the protein is fluorescently labeled, and this is bound to “cells from bone marrow cells to osteoblasts” such as mesenchymal stem cells that express the protein encoded by the gene marker, and the cells are labeled (Direct fluorescent antibody method) or a secondary antibody (anti-immunoglobulin antibody) after binding an unlabeled specific antibody to a mesenchymal stem cell expressing a protein encoded by a genetic marker ) To label a protein encoded by a genetic marker in “cells from bone marrow cells to osteoblasts” such as mesenchymal stem cells (indirect fluorescent antibody method), The reduction cells, separating the labeled quantity as an index, may be taken.

本発明においては、上記したプローブや抗体を用いて、被検細胞における本発明の遺伝子マーカーの発現量を検出し、これにより細胞の状態を識別して、骨髄細胞、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞、間葉系幹細胞、骨芽前駆細胞、又は骨芽細胞を分離し、取得することができる。   In the present invention, the above-described probe or antibody is used to detect the expression level of the gene marker of the present invention in a test cell, thereby identifying the state of the cell and culturing bone marrow cells and bone marrow cells. It is possible to isolate and obtain a cell, a mesenchymal stem cell, an osteoprogenitor cell, or an osteoblast before only the mesenchymal stem cell is selectively cultured.

具体的な「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」の検出のために、該細胞を識別する方法としては、上記のように被検細胞中の一以上の遺伝子マーカーの発現量を検出し、これが、「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」中の同じ遺伝子マーカーの発現量と比較して、これと同程度であるかを指標として行う。遺伝子マーカーの発現量の比較は、1つの遺伝子マーカーの発現量の絶対値でもよいし、2つ以上の遺伝子マーカーの発現量の比でもよい。   For the specific detection of “cells from bone marrow cells to osteoblasts”, the method of identifying the cells is to detect the expression level of one or more gene markers in the test cells as described above, This is compared with the expression level of the same gene marker in “cells from bone marrow cells to osteoblasts” as an index. The comparison of the expression level of the gene marker may be an absolute value of the expression level of one gene marker or a ratio of the expression levels of two or more gene markers.

「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」中の同じ遺伝子マーカーの発現量は、後述する方法で、特定の細胞であることを確認した細胞(以下、「オンスペック細胞」と称することがある)中の同じ遺伝子マーカーの発現量(以下、「オンスペック細胞の基準値」と称することがある)として予め取得しておくことが好ましい。   The expression level of the same gene marker in “cells from bone marrow cells to osteoblasts” was confirmed to be a specific cell by the method described later (hereinafter, sometimes referred to as “on-spec cell”) It is preferable to obtain in advance as the expression level of the same gene marker (hereinafter sometimes referred to as “on-spec cell reference value”).

基準値を取得する場合、オンスペック細胞は1つの培養系でもよいが、複数の培養系から取得して用いることが好ましく、それぞれの遺伝子マーカーの発現量を統計的に処理して被検細胞中のマーカー遺伝子の発現量と比較することが好ましい。これらの解析は、R言語を使用する統計解析ソフトRやS言語を使用するS−PLUS、SPSS、SAS、StatViewなど公知の方法を使用して簡便に行うことができる。   When obtaining the reference value, the on-spec cell may be a single culture system, but is preferably obtained from a plurality of culture systems and used, and the expression level of each gene marker is statistically processed in the test cell. It is preferable to compare with the expression level of the marker gene. These analyzes can be easily performed using a known method such as statistical analysis software R using the R language or S-PLUS, SPSS, SAS, StatView using the S language.

比較を行う遺伝子マーカーは、検出及び/又は分離しようとする骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞のいずれかの分化段階において、他の分化段階とは異なる発現量を示すことがわかっているものを用いる。具体的には、上記(i)〜(ix)に記載のものが挙げられ、これらのうち、1つ以上を用いるか、又は複数の遺伝子マーカーについて組み合わせて解析する多変量解析のいずれも用いることができる。また、ある分化段階を判定するために、該分化段階のみを測定対象とする場合は、上記(i)〜(v)に記載のものが好ましく、一方で、該分化段階及び該分化段階の前及び/又は後の分化段階を測定対象とする場合には、上記(i)〜(v)に記載のものに加えて、隣り合う2工程間で顕著な発現量差を示す上記(vi)〜(ix)に記載のものも好ましい。   The genetic markers to be compared are those that are known to show expression levels different from other differentiation stages in any differentiation stage of cells from bone marrow cells to osteoblasts to be detected and / or separated. Use. Specific examples include those described in (i) to (ix) above. Among these, use one or more, or use any of multivariate analysis in which a plurality of gene markers are combined and analyzed. Can do. In order to determine a certain differentiation stage, when only the differentiation stage is to be measured, those described in the above (i) to (v) are preferable, while the differentiation stage and before the differentiation stage are preferred. In addition, in the case where the subsequent differentiation stage is a measurement target, in addition to those described in (i) to (v) above, the above (vi) to (vi) to show a remarkable expression level difference between two adjacent steps. Those described in (ix) are also preferable.

1つの遺伝子マーカーを用いる場合、具体的には、例えば、特定のオンスペック細胞を複数系用いて、該細胞中のマーカー遺伝子の発現量の平均値±2XSDあるいは±3XSDをオンスペック細胞の基準値と定め、被験細胞中の該マーカー遺伝子の発現量がこの基準値に入ることを指標として判定する方法が用いられる。   When one gene marker is used, specifically, for example, using a plurality of specific on-spec cells, the average expression level ± 2XSD or ± 3XSD of the expression level of the marker gene in the cell is the reference value of the on-spec cell. And the determination method using as an index that the expression level of the marker gene in the test cell falls within this reference value is used.

また、特定のオンスペック細胞を複数系用いて、該細胞中のマーカー遺伝子の発現量についてROC曲線を引き、これをオンスペック細胞のカットオフ値を定め、これを基準値として被験細胞中の該マーカー遺伝子の発現量がこれに含まれるのかどうかを指標として判定することもできる。また、クラスター分析などを用いることもできる。   In addition, using a plurality of specific on-spec cells, an ROC curve is drawn for the expression level of the marker gene in the cells, and this is used as a reference value to determine the cut-off value of the on-spec cells. It can also be determined as an index whether or not the expression level of the marker gene is included therein. Moreover, cluster analysis etc. can also be used.

一方、2つ以上の遺伝子マーカーについて解析する場合では、例えば、特定のオンスペック細胞中の該マーカーの発現量について、上記と同様の方法で基準値、あるいはその範囲を定め、被験細胞中の該マーカーの発現量がこの基準となる範囲に含まれるかどうかを判断することができる。具体的な解析方法としては、予測(重回帰分析、数量化I類)、判別(判別分析、数量化II類)、機械学習(最近傍法、決定木、support vector machine、neural network)、相関係数や距離関数を用いた類似度解析などを用いる。   On the other hand, when analyzing two or more gene markers, for example, for the expression level of the marker in a specific on-spec cell, a reference value or a range thereof is determined by the same method as described above, and the expression level of the marker in the test cell is determined. It can be determined whether or not the expression level of the marker falls within this reference range. Specific analysis methods include prediction (multiple regression analysis, quantification type I), discrimination (discriminant analysis, quantification type II), machine learning (nearest neighbor method, decision tree, support vector machine, neural network), phase Similarity analysis using the number of relations or distance function is used.

また、別の例としては、2つ以上の遺伝子マーカーの発現量に基づいて、オンスペック細胞の基準値群と、該集団に被検物質中の該マーカーの発現量値群を集団として比較して判定することができる。具体的な解析方法としては、クラスター分析、多次元尺度法、主成分分析、因子分析、数量化III類、数量化IV類、自己組織化マップ、ネットワークの推定(ブーリアンネットワーク、ベイジアンネットワーク)などを用いる。   As another example, based on the expression level of two or more gene markers, the reference value group of on-spec cells and the expression level value group of the marker in the test substance are compared with the group as a group. Can be determined. Specific analysis methods include cluster analysis, multidimensional scaling, principal component analysis, factor analysis, quantification type III, quantification type IV, self-organizing map, network estimation (boolean network, Bayesian network), etc. Use.

さらに詳細に説明すると、例えば、スピアマン相関係数を使用した判定法では、オンスペック細胞の基準値に対して、相関係数値が、0.6以上、好ましくは0.8以上、さらに好ましくは0.9以上であった時に、被検細胞が該特定の分化段階の細胞であると判定される。   More specifically, for example, in the determination method using the Spearman correlation coefficient, the correlation coefficient value is 0.6 or more, preferably 0.8 or more, more preferably 0 with respect to the reference value of the on-spec cell. When it is 9 or more, the test cell is determined to be a cell at the specific differentiation stage.

また、階層型クラスタ解析では、オンスペック細胞の基準値群(クラスター)に、被検細胞の発現量値が入れば、該特定の分化段階の細胞であると判定され、異なるクラスターを形成すれば、該分化段階の細胞ではないと判定できる。   In the hierarchical cluster analysis, if the expression level value of the test cell is included in the reference value group (cluster) of the on-spec cell, it is determined that the cell is in a specific differentiation stage, and a different cluster is formed. It can be determined that the cells are not in the differentiation stage.

また、ユークリッド距離に基づいた多次元尺度法では、オンスペック細胞の基準値をプロットした同じ領域に、披検細胞の発現量値がプロットされた場合には、該特定の分化段階の細胞であると判定され、離れた領域にプロットされた場合には、該分化段階の細胞ではないと判定できる。   In the multidimensional scaling method based on the Euclidean distance, when the expression level value of the test cell is plotted in the same region where the reference value of the on-spec cell is plotted, the cell is in a specific differentiation stage. And when plotted in a distant region, it can be determined that the cell is not in the differentiation stage.

かくして、骨髄細胞から骨芽細胞までのいずれかの細胞と判定された細胞は、これを公知の方法で分離することができる。   Thus, cells determined to be any cell from bone marrow cells to osteoblasts can be separated by a known method.

本発明では、上記遺伝子マーカーを用いて骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞の培養工程をモニタリング(以下、「モニタリング」と称することがある)することもできる。モニタリングするとは、上記の方法で各分化段階の細胞を検出することを手段とし、各培養工程にある細胞が、オンスペック細胞であるかどうかを判定し、培養工程における品質管理を目的とするものである。   In the present invention, the cell culture process from bone marrow cells to osteoblasts can also be monitored (hereinafter sometimes referred to as “monitoring”) using the gene marker. Monitoring means that cells in each differentiation stage are detected by the method described above, and whether or not the cells in each culture process are on-spec cells and is intended for quality control in the culture process It is.

モニタリングする各培養工程とは、(A)骨髄細胞の培養、(B)骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞の培養、(C)間葉系幹細胞の培養、(D)骨芽前駆細胞の培養、及び(E)骨芽細胞の培養工程である。   Each culture step to be monitored includes (A) culture of bone marrow cells, (B) culture of cells after culturing bone marrow cells and before only mesenchymal stem cells are selectively cultured, and (C) Leaf culture stem cell culture, (D) osteoprogenitor cell culture, and (E) osteoblast culture process.

モニタリングのための、遺伝子マーカーの発現量の検出は、各培養工程においてその都度行ってもよいし、複数の工程にまたがって行ってもよい。また、予定している培養工程が全て終了したあと、各培養工程の全て、あるいは一部に対して行ってもよい。   Detection of the expression level of the gene marker for monitoring may be performed each time in each culture step, or may be performed across a plurality of steps. Moreover, after all the culture | cultivation processes which are scheduled, you may perform with respect to all or one part of each culture | cultivation process.

各培養工程における遺伝子マーカーの発現量の検出、オンスペック細胞の基準値との比較および判定は、測定したい培養工程の細胞を一部取得して被検細胞とし、上記の方法で行うことができる。   Detection of the expression level of the gene marker in each culture step, comparison with the reference value of the on-spec cell, and determination can be performed by obtaining a part of the cells in the culture step to be measured as test cells and using the above method. .

モニタリングを行う培養工程の組み合わせを適宜決定し、上記工程(A)から(E)の何れか一以上の培養工程を目的に応じて非常に簡便にモニタリングすることができる。例えば、骨髄細胞から間葉系幹細胞を培養する場合(上記工程(A)から(C)までに相当)には、上記(a)、(b)、(c)、(f)及び(g)に記載の遺伝子から選択される一以上の遺伝子を用いてモニタリングを行えばよい。好ましくは、(a)、(b)、(c)に記載の遺伝子マーカーから選択される何れか一以上の遺伝子マーカーを用い、更に好ましくは、(a)、(b)、(c)に記載の遺伝子マーカーを、工程毎に何れか一つ以上を選択してモニタリングを行えば良い。   A combination of culture steps for monitoring can be determined as appropriate, and one or more of the culture steps (A) to (E) can be monitored very easily depending on the purpose. For example, when culturing mesenchymal stem cells from bone marrow cells (corresponding to steps (A) to (C) above), the above (a), (b), (c), (f) and (g) Monitoring may be performed using one or more genes selected from the genes described in. Preferably, any one or more gene markers selected from the gene markers described in (a), (b), (c) are used, and more preferably, described in (a), (b), (c) One or more of these genetic markers may be selected and monitored for each step.

また、間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化誘導培養を行う場合(上記工程(C)から(E)までに相当)には、上記(c)、(d)、(e)、(h)及び(i)に記載の遺伝子マーカーから選択される何れか一以上の遺伝子を用いてモニタリングを行えばよい。好ましくは、(c)、(d)、(e)に記載の遺伝子マーカーから選択される何れか一以上の遺伝子マーカーを用い、更に好ましくは、(c)、(d)、(e)に記載の遺伝子マーカーを、工程毎に何れか一つ以上を選択して用いればよい。   In the case of performing differentiation-inducing culture from mesenchymal stem cells to osteoblasts (corresponding to the above steps (C) to (E)), the above (c), (d), (e), (h ) And (i) may be monitored using any one or more genes selected from the gene markers described in (i). Preferably, any one or more gene markers selected from the gene markers described in (c), (d), (e) are used, and more preferably, described in (c), (d), (e) Any one or more of these genetic markers may be selected and used for each step.

本発明の遺伝子マーカーを検出するためのプローブ、上記プローブを固定したマイクロアレイ又はDNAチップ、本発明の遺伝子マーカーを増幅するためのプライマー、及び本発明の遺伝子マーカーがコードするタンパク質に対する抗体は、それらを装備した間葉系幹細胞などの「骨髄細胞から骨芽細胞までの細胞」の識別用キットとして製品化しておくことができる。   A probe for detecting the gene marker of the present invention, a microarray or DNA chip on which the probe is immobilized, a primer for amplifying the gene marker of the present invention, and an antibody against the protein encoded by the gene marker of the present invention, It can be commercialized as a kit for identifying “cells from bone marrow cells to osteoblasts” such as mesenchymal stem cells equipped.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, the technical scope of this invention is not limited to these illustrations.

実施例1[材料調製]
(培養試薬の調製)
骨髄液から間葉系幹細胞の培養液(以下、「間葉系幹細胞培養液」)には、Dulbecco's Modified Eagle Medium(Invitrogen社製)に10%ウシ胎児血清と抗生物質を添加し、最終濃度50μg/mLのビタミンC及び最終濃度10ng/mLのbFGFを添加した培地を調製した。
Example 1 [Material Preparation]
(Preparation of culture reagents)
10% fetal bovine serum and antibiotics are added to Dulbecco's Modified Eagle Medium (manufactured by Invitrogen) to the mesenchymal stem cell culture solution from bone marrow fluid (hereinafter referred to as “mesenchymal stem cell culture solution”), and the final concentration is 50 μg. A medium supplemented with / mL vitamin C and a final concentration of 10 ng / mL bFGF was prepared.

骨芽細胞への分化誘導培地(以下、骨芽分化誘導培養液)には、Dulbecco's Modified Eagle Medium(Invitrogen社製)に10%ウシ胎児血清と抗生物質を添加し、最終濃度50μg/mLのビタミンC、最終濃度100nMのデキサメタゾン及び最終濃度10mMのβ-グリセロリン酸を添加した培地を調製した。   10% fetal bovine serum and antibiotics are added to Dulbecco's Modified Eagle Medium (manufactured by Invitrogen) in the differentiation-inducing medium for osteoblasts (hereinafter referred to as osteoblast-inducing culture medium), and a final concentration of 50 μg / mL vitamin A medium supplemented with C, a final concentration of 100 nM dexamethasone and a final concentration of 10 mM β-glycerophosphate was prepared.

軟骨細胞への分化誘導培地(以下、「軟骨分化誘導培養液」)には、Dulbecco's Modified Eagle Medium(Invitrogen社製)に10%ウシ胎児血清と抗生物質を添加し、最終濃度50μg/mLのビタミンC、最終濃度100nMのデキサメタゾン、最終濃度10ng/mLのTGFβ3及びITSを添加した培地を調製した。   10% fetal bovine serum and antibiotics are added to Dulbecco's Modified Eagle Medium (manufactured by Invitrogen) to the differentiation induction medium for chondrocytes (hereinafter referred to as “cartilage differentiation induction culture medium”), and a final concentration of 50 μg / mL vitamin C, a medium supplemented with dexamethasone at a final concentration of 100 nM, TGFβ3 at a final concentration of 10 ng / mL, and ITS was prepared.

脂肪細胞への分化誘導培地(以下、「脂肪分化誘導培養液」)には、Dulbecco's Modified Eagle Medium(Invitrogen社製)に10%ウシ胎児血清と抗生物質を添加し、最終濃度1μMのデキサメタゾン、最終濃度10μg/mLのインシュリン、最終濃度0.2μMのインドメタシン及び最終濃度0.5mMのIBMX(3-isobuthyl-1-methyl xanthine:シグマ社製)を添加した培地を調製した。   10% fetal bovine serum and antibiotics were added to Dulbecco's Modified Eagle Medium (Invitrogen), and dexamethasone at a final concentration of 1 μM was added to the adipocyte differentiation induction medium (hereinafter referred to as “adip differentiation induction culture medium”). A medium supplemented with 10 μg / mL insulin, final concentration of 0.2 μM indomethacin and final concentration of 0.5 mM IBMX (3-isobuthyl-1-methyl xanthine: Sigma) was prepared.

培養液の条件検討のために用いた間葉系幹細胞の培養液(以下、「間葉系幹細胞培養液 (条件検討用)」)は、Dulbecco's Modified Eagle Medium Nutrient Mixture F-12(Invitrogen社製)に10%ウシ胎児血清と抗生物質を添加して調製した。   The culture solution of mesenchymal stem cells used for studying the conditions of the culture solution (hereinafter referred to as “mesenchymal stem cell culture solution (for study of conditions)”) is Dulbecco's Modified Eagle Medium Nutrient Mixture F-12 (manufactured by Invitrogen) Was prepared by adding 10% fetal bovine serum and antibiotics.

(細胞培養)
ヒト由来間葉系幹細胞(human mesenchymal stem cell)の増殖培養には、間葉系幹細胞培養液を使用した。ヒト由来間葉系幹細胞の骨分化培養には骨芽分化誘導培養液を、軟骨分化培養には軟骨分化誘導培養液を、脂肪分化培養には脂肪分化誘導培養液を使用した。ヒト線維芽細胞(human fibroblast)の増殖培養には、線維芽細胞培地キット-2 (2%FBS)(Cambrex社製)、もしくは間葉系幹細胞培養液を使用した。また、これらの細胞は37℃、5%炭酸ガス濃度下で培養した。
(Cell culture)
A mesenchymal stem cell culture medium was used for the proliferation culture of human-derived mesenchymal stem cells. An osteoblast differentiation culture medium was used for bone differentiation culture of human-derived mesenchymal stem cells, a cartilage differentiation induction culture medium was used for cartilage differentiation culture, and a fat differentiation induction culture medium was used for fat differentiation culture. For growth culture of human fibroblasts, fibroblast medium kit-2 (2% FBS) (manufactured by Cambrex) or mesenchymal stem cell culture solution was used. These cells were cultured at 37 ° C. and 5% carbon dioxide gas concentration.

(培養工程)
骨髄液から間葉系幹細胞を分離した後、増殖培養を経て、骨芽細胞・軟骨細胞・脂肪細胞に分化させるまでの一連の培養操作手順について、基本的なプロトコールを以下に示した。
(Culture process)
A basic protocol for a series of culturing procedures after separating mesenchymal stem cells from bone marrow fluid, through proliferation culture and differentiation into osteoblasts, chondrocytes, and adipocytes is shown below.

骨髄液からの間葉系幹細胞増殖培養:1日目に、骨髄液を間葉系幹細胞培養液に懸濁し、フラスコに播種した。4日目に培養液の70%を交換し、その後は3~4日毎に全量培地交換をした。コンフルエントになったら細胞を継代し、この細胞が再びコンフルエントになったら回収し、分化誘導に使用した。
骨芽細胞分化誘導:回収した細胞を、骨芽分化誘導培地に懸濁、播種した。3~4日毎に全量培地交換を行い、14日間分化培養を行った。
軟骨細胞分化誘導:回収した細胞を、間葉系幹細胞培養液に懸濁、播種した。播種翌日に、軟骨分化誘導培養液に交換し、3~4日毎に全量培地交換をし、21日間分化培養を行った。
脂肪細胞分化誘導:回収した細胞を、間葉系幹細胞培養液に懸濁、播種した。播種翌日に、脂肪分化誘導培養液に交換し、3~4日毎に全量培地交換をし、14日間分化培養を行った。
Mesenchymal stem cell proliferation culture from bone marrow fluid: On day 1, bone marrow fluid was suspended in mesenchymal stem cell culture solution and seeded in a flask. On the 4th day, 70% of the culture broth was changed, and thereafter, the whole medium was changed every 3-4 days. When the cells became confluent, the cells were passaged. When the cells became confluent again, the cells were collected and used for differentiation induction.
Osteoblast differentiation induction: The collected cells were suspended and seeded in an osteoblast differentiation medium. The whole medium was changed every 3 to 4 days, and differentiation culture was performed for 14 days.
Induction of chondrocyte differentiation: The collected cells were suspended and seeded in a mesenchymal stem cell culture medium. The day after sowing, the medium was replaced with a cartilage differentiation-inducing culture medium, and the whole medium was replaced every 3 to 4 days, and differentiation culture was performed for 21 days.
Adipocyte differentiation induction: The recovered cells were suspended and seeded in a mesenchymal stem cell culture medium. The day after sowing, the culture medium was replaced with an adipose differentiation-inducing culture medium, and the whole medium was replaced every 3 to 4 days, followed by differentiation culture for 14 days.

(細胞の回収)
細胞の回収は、以下の8つの培養工程(ステージ)で実施した(図1)。
ステージ1:購入した骨髄液
ステージ2:培養4日目の培養初期細胞
ステージ3:継代数1の培養中期細胞
ステージ4:継代数2の培養後期細胞
ステージ5:分化誘導後、1日間培養した細胞
ステージ6:分化誘導後、4日間培養した分化初期細胞
ステージ7:分化誘導後、7日間培養した分化中期細胞
ステージ8:分化誘導後、14日間培養した分化後期細胞
(Recovery of cells)
Cells were collected in the following eight culture steps (stage) (FIG. 1).
Stage 1: Purchased bone marrow fluid Stage 2: Early culture cells on the 4th day of culture Stage 3: Passage 1 culture medium phase Stage 4: Passage 2 culture late cells Stage 5: Cells cultured for 1 day after induction of differentiation Stage 6: Early differentiation cells cultured for 4 days after differentiation induction Stage 7: Middle differentiation cells cultured for 7 days after differentiation induction Stage 8: Late differentiation cells cultured for 14 days after differentiation induction

(オンスペックモデルとオフスペックモデルの定義)
骨髄液から骨分化までの間で、上記規定の培養条件で正常に培養された細胞を、オンスペックモデルと定義した。一方、本工程において培養条件を変更して培養したもの、具体的には継代数や培養液組成を変えて培養した細胞、または正常に培養されなかったもの、例えば、培養過程において、脂肪細胞・軟骨細胞といった、骨以外に分化した細胞、細菌・ウイルスなどが混入した細胞、がん化した細胞、異なる系統の細胞、例えば、線維芽細胞をオフスペックモデルとした。
(Definition of on-spec model and off-spec model)
Cells that were normally cultured under the above-mentioned prescribed culture conditions between bone marrow fluid and bone differentiation were defined as an on-spec model. On the other hand, cells cultured under different conditions in this step, specifically cells cultured by changing passage number and culture solution composition, or cells that were not cultured normally, such as fat cells, Off-spec models were chondrocytes, cells differentiated other than bone, cells contaminated with bacteria / viruses, cancerous cells, cells of different lineages, such as fibroblasts.

実施例2[マイクロアレイ解析]
(マイクロアレイ実験方法)
図1に示す培養工程1〜8ステージの細胞からRNeasy Mini Kit(QIAGEN社製)を用いて全RNAを抽出後、Amino Allyl MessageAmp aRNA Kit(Ambion社製)を用いて相補的mRNAを増幅し、その5 μgをDNA microarray(AceGene Human oligo chip 30K 1chip version)にてハイブリダイゼーションを行った。ハイブリダイゼーションの方法はAceGeneR-1 Chip Version-取り扱い説明書に従った。さらに、リファレンスとしては、ベクトン・ディッキンソン社より購入した骨髄RNAの混合液を使用した。骨髄RNAの混合液を、上記と同様の方法で相補的mRNAを増幅し、このRNAをリファレンスとして、全てのDNAマイクロアレイ実験に使用した。DNAマイクロアレイのスキャニングにはScanArray Express (PerkinElmer社製)を使用した。取得したスキャニング画像の数値化にはImaGene(BioDiscovery社製)を使用し、正規化にはGeneSight(BioDiscovery社製)を使用した。マイクロアレイデータの統計学的処理は、表計算ソフトExcel(Microsoft社製)と統計解析ソフトR(フリーソフトウェア)を使用した。
Example 2 [microarray analysis]
(Microarray experiment method)
After extracting total RNA from cells in stages 1 to 8 of the culture process shown in FIG. 1 using RNeasy Mini Kit (QIAGEN), complementary mRNA is amplified using Amino Allyl Message Amp aRNA Kit (Ambion), 5 μg of the mixture was hybridized with a DNA microarray (AceGene Human oligo chip 30K 1 chip version). The hybridization method followed AceGene R- 1 Chip Version-instruction manual. Further, as a reference, a bone marrow RNA mixed solution purchased from Becton Dickinson was used. A mixed solution of bone marrow RNA was used to amplify complementary mRNA in the same manner as described above, and this RNA was used as a reference for all DNA microarray experiments. Scan Array Express (PerkinElmer) was used for scanning of the DNA microarray. ImaGene (manufactured by BioDiscovery) was used for digitizing the acquired scanning image, and GeneSight (manufactured by BioDiscovery) was used for normalization. For statistical processing of microarray data, spreadsheet software Excel (manufactured by Microsoft) and statistical analysis software R (free software) were used.

(マイクロアレイ解析結果)
1.マーカー遺伝子候補の絞込み
骨髄液から骨分化まで、図1に示した8ステージの細胞として正常に培養できたオンスペックモデルを、各5検体(A、B、C、D、E)用いて、それぞれから発現プロファイルデータを取得した。
(Microarray analysis results)
1. Selection of marker gene candidates From the bone marrow fluid to bone differentiation, each of the 5 samples (A, B, C, D, E) using the on-spec model that was successfully cultured as 8-stage cells shown in Fig. 1, Expression profile data was obtained from

各遺伝子の発現量について、まず上記5検体の平均値を算出し、その最大と最小の間差が2倍以上を示す遺伝子を抽出した。抽出した遺伝子群から、さらに、5検体の中のA検体を基準とし、8ステージの変動パターンについて、A検体と他の4検体のPearson相関係数を、検体AとB、検体AとC、検体AとD、検体AとEの組み合わせでそれぞれ算出した。算出したPearson相関係数の平均値を算出し、0.4以上を示す2080遺伝子を抽出した。   Regarding the expression level of each gene, first, the average value of the above five samples was calculated, and genes having a difference between the maximum and the minimum of 2 times or more were extracted. From the extracted gene group, A specimen out of 5 specimens is used as a reference, and Pearson correlation coefficients of specimen A and the other 4 specimens are expressed as specimens A and B, specimens A and C, for the 8-stage variation pattern. Calculations were made for combinations of Samples A and D and Samples A and E, respectively. The average value of the calculated Pearson correlation coefficient was calculated, and 2080 genes showing 0.4 or more were extracted.

2.各培養工程に特徴的な遺伝子群の抽出
次に、上記1.で抽出した2080遺伝子について、図1に示す8ステージの培養工程を図2に示す5つの群(群1=ステージ1(骨髄液)、群2=ステージ2、群3=ステージ3、4(間葉系幹細胞)、群4=ステージ5(骨芽前駆細胞)、群5=ステージ6、7、8(骨芽細胞))に分けて、図3に示した決定樹の流れに従い、多重比較検定を行った。
群総当りの多重比較検定を行った結果、上記1.で抽出した2080遺伝子から、(1)特異的な発現量により、各群を規定できる36遺伝子(P<0.01)(表1)と、(2)隣り合う2群間で顕著な発現差を示す9遺伝子((1)との重複は3遺伝子)(表2)を絞り込んだ。この合計45遺伝子から重複を除いた42遺伝子を、以下「マーカー候補遺伝子」とした。
2. Extraction of gene groups characteristic to each culture step For the 2080 gene extracted in step 5, the 8-stage culture process shown in FIG. 1 is performed in five groups (group 1 = stage 1 (bone marrow fluid), group 2 = stage 2, group 3 = stages 3 and 4 (between (Leaf stem cells), group 4 = stage 5 (osteoprogenitor cells), group 5 = stages 6, 7, and 8 (osteoblasts)), multiple comparison test according to the decision tree flow shown in Figure 3 Went.
As a result of the multiple comparison test per group total, 1. From the 2080 genes extracted in (1), 36 genes (P <0.01) (Table 1) that can define each group by specific expression level, and (2) significant expression difference between two adjacent groups Nine genes (overlap with (1) were 3 genes) (Table 2) were narrowed down. The 42 genes excluding duplication from the total 45 genes were hereinafter referred to as “marker candidate genes”.

(1)の36遺伝子において、群1を規定する13遺伝子と群2を規定する15遺伝子では、9遺伝子が重複していた。しかし、遺伝子は同じであっても、群1の骨髄液から回収される細胞において検出される発現量と、群2の培養初期細胞において検出される発現量とが有意に異なるため、各群を明確に規定できることがわかった。他の群間で重複する遺伝子についても同様であった。   Of the 36 genes in (1), 9 genes were duplicated in 13 genes defining group 1 and 15 genes defining group 2. However, even if the genes are the same, the expression level detected in the cells recovered from the bone marrow fluid of group 1 is significantly different from the expression level detected in the cultured early cells of group 2. It turns out that it can be clearly defined. The same was true for genes that overlap between other groups.

Figure 0005243021
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Figure 0005243021
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実施例3 [培養工程各群を規定できる遺伝子の検証]
(オフスペックモデルの調製)
オフスペックモデルとして、間葉系幹細胞1検体から骨以外に分化させた細胞を調製した。具体的には軟骨分化細胞(分化培養4日、14日)、脂肪分化細胞(分化培養4日、14日)を調製した。各細胞の培養は実施例1に記載の条件で行った。この他に、線維芽細胞(Cambrex社製、製品コードCC-2511)、及びHSV-I(単純ヘルペスI型)ウイルスを人為的に接種した間葉系幹細胞を調製した。線維芽細胞は、線維芽細胞培地キット-2 (2%FBS)(Cambrex社製)、もしくは間葉系幹細胞培養液を使用し、2種類の細胞を調製した。HSV-I(単純ヘルペスI型)ウイルスを人為的に接種した間葉系幹細胞は、図1に示したステージ4の間葉系幹細胞に対して、約107コピーのHSV-Iを接種し、72時間培養を継続して調製した。
Example 3 [Verification of genes capable of defining each group of culture process]
(Preparation of off-spec model)
As an off-spec model, cells differentiated from a sample of mesenchymal stem cells other than bone were prepared. Specifically, cartilage differentiated cells (differentiation cultures 4 days and 14 days) and adipose differentiation cells (differentiation cultures 4 days and 14 days) were prepared. Each cell was cultured under the conditions described in Example 1. In addition, mesenchymal stem cells artificially inoculated with fibroblasts (Cambrex, product code CC-2511) and HSV-I (herpes simplex type I) virus were prepared. Two types of fibroblasts were prepared using fibroblast medium kit-2 (2% FBS) (manufactured by Cambrex) or mesenchymal stem cell culture medium. The mesenchymal stem cells artificially inoculated with HSV-I (herpes simplex type I) virus were inoculated with about 10 7 copies of HSV-I to the stage 4 mesenchymal stem cells shown in FIG. The culture was continuously prepared for 72 hours.

(マイクロアレイ解析結果)
オフスペックモデルとして調製した全ての細胞に対し、実施例2に記載の方法に従って発現プロファイルデータを取得した。
実施例2の2.で抽出した培養工程の1〜5群を規定できると予測される遺伝子36個(表1)について、オンスペック基準5検体のデータにオフスペックモデルのデータを加えて評価したところ、オンスペックの細胞では、各群で遺伝子の発現量に差が見られ、上記36遺伝子(表1)が特に大きい発現量の差を示した。また、オフスペックの細胞でも、上記36遺伝子の発現量には差が見られ、これら36遺伝子は、各群のオンスペック細胞を他の細胞と区別することができることを確認した。この結果の代表例を図4〜8に示した。図4〜8で群1〜5は、各群のオンスペック細胞中の上記36遺伝子の発現量を示し、軟骨細胞、脂肪細胞、線維芽細胞、HSV-I接種間葉系幹細胞はオフスペック細胞の代表で、該細胞中の上記の各群を規定できる遺伝子の発現量を示す。
(Microarray analysis results)
Expression profile data was obtained for all cells prepared as an off-spec model according to the method described in Example 2.
Example 2-2. 36 genes (Table 1) predicted to be able to define groups 1-5 of the culture process extracted in step 1 were evaluated by adding off-spec model data to on-spec 5 specimen data. Then, there was a difference in gene expression level in each group, and the 36 genes (Table 1) showed a particularly large difference in expression level. Further, even in off-spec cells, there was a difference in the expression level of the 36 genes, and it was confirmed that these 36 genes can distinguish the on-spec cells of each group from other cells. Representative examples of this result are shown in FIGS. 4 to 8, groups 1 to 5 show the expression levels of the 36 genes in the on-spec cells of each group. Chondrocytes, adipocytes, fibroblasts, and HSV-I inoculated mesenchymal stem cells are off-spec cells. The expression level of a gene that can define each of the above groups in the cell is shown.

このことから、これらの上記36遺伝子(表1)は、その発現量により、各群を規定できる遺伝子マーカーとなり得ることがわかった。   From these results, it was found that these 36 genes (Table 1) can be gene markers that can define each group depending on their expression levels.

実施例4 [培養工程の判別可否の検証−1]
(階層型クラスタリングによるオンスペック基準5検体のステージ判別確認)
オンスペック基準5検体(A,B,C,D,E)に対して、マーカー候補42遺伝子の発現量を、統計解析ソフトR(フリーソフトウェア)を使用して階層型クラスタリング解析を実施したところ、各群において、全てのオンスペック基準検体が同一クラスタに分類された。このことから、マーカー候補42遺伝子の発現量による階層型クラスタリング解析により、培養工程5群の判別が可能であった(図9の群1:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ1、群2:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ2、群3:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ3及びステージ4、群4:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ5、群5:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ6及びステージ7及びステージ8)。
Example 4 [Verification of whether or not a culture process can be identified-1]
(Stage discrimination confirmation of 5 on-spec standard specimens by hierarchical clustering)
Hierarchical clustering analysis using the statistical analysis software R (free software) was performed on the expression level of 42 candidate genes for 5 on-spec standards (A, B, C, D, E). In each group, all on-spec reference samples were classified into the same cluster. From this, it was possible to discriminate among the five culture process groups by hierarchical clustering analysis based on the expression level of the marker candidate 42 gene (Group 1: on-spec A, B, C, D, E_stage 1 in FIG. 9). , Group 2: On-Spec A, B, C, D, E_Stage 2, Group 3: On-Spec A, B, C, D, E_ Stage 3 and Stage 4, Group 4: On-Spec A, B, C , D, E_stage 5, group 5: On-spec A, B, C, D, E_ stage 6, stage 7 and stage 8).

実施例5 [培養工程の判別可否の検証−2]
(追加検体を加えたステージ判別確認)
培養工程を判別する目的で絞り込んだ42遺伝子の妥当性を検証するため、新たに、骨髄液から骨分化まで、正常に培養できたオンスペックモデル6検体(F,G,H,I,J,K)を用いて実施例4と同様の解析を行った。図1に示すステージ4とステージ6の発現プロファイルデータを、マイクロアレイを用いて取得し、基準検体5検体(A,B,C,D,E)から得たデータと合わせて、マーカー候補42遺伝子の発現量を用いて階層型クラスタリング解析を行った。階層型クラスタリング解析の結果の代表例として、オンスペックモデル6検体(F,G,H,I,J,K)の2つのステージ(ステージ4及び6)についての結果を図9に示した。図9に示すとおり、オンスペックモデル6検体は、基準検体5検体(A,B,C,D,E)の場合と同じクラスタに含まれることが確認された(図9の群3:オンスペックF,G,H,I,J,K _ステージ4、:オンスペックF,G,H,I,J,K _ステージ6)。この結果から42遺伝子の発現プロファイルデータを取得することにより、培養工程が正常な経過をとったことをモニタリングできることが示された。
Example 5 [Verification of whether culture process is discriminable-2]
(Stage discrimination confirmation with additional samples added)
In order to verify the validity of the 42 genes selected for the purpose of discriminating the culture process, 6 new on-spec models (F, G, H, I, J, The same analysis as in Example 4 was performed using K). The expression profile data of stage 4 and stage 6 shown in Fig. 1 is obtained using a microarray, and together with the data obtained from 5 reference specimens (A, B, C, D, E), the marker candidate 42 genes Hierarchical clustering analysis was performed using the expression level. As a representative example of the results of the hierarchical clustering analysis, the results for two stages (stages 4 and 6) of six on-spec models (F, G, H, I, J, K) are shown in FIG. As shown in FIG. 9, it was confirmed that 6 on-spec models were included in the same cluster as the case of 5 reference samples (A, B, C, D, E) (Group 3: On-spec in FIG. 9). F, G, H, I, J, K_stage 4, on-spec F, G, H, I, J, K_stage 6). From these results, it was shown that by acquiring 42 gene expression profile data, it was possible to monitor that the culture process had taken a normal course.

実施例6 [培養工程の判別可否の検証−3]
(オフスペックを用いた検証)
1.脂肪分化細胞を用いた検証
実施例3で取得した脂肪に分化させた細胞(分化培養4日、14日)の遺伝子発現データを、オンスペックモデルのデータに追加して、前述した階層型クラスタリング解析を行った。その結果、脂肪に分化させた細胞は、どの培養ステージとも異なるクラスタを形成することが確認された(図9の脂肪分化4day及び脂肪分化14day)。このことから、培養過程で、骨芽細胞以外への分化といった、正常な培養に変化を及ぼす異常をモニタリングできることがわかった。
Example 6 [Verification of whether culture process is discriminable-3]
(Verification using off-spec)
1. Verification using adipose differentiated cells Gene expression data of cells differentiated into fat obtained in Example 3 (differentiated culture 4 days, 14 days) is added to the on-spec model data, and the hierarchical clustering analysis described above Went. As a result, it was confirmed that cells differentiated into fat form different clusters from any culture stage (fat differentiation 4 day and fat differentiation 14 day in FIG. 9). From this, it was found that abnormalities that change normal culture, such as differentiation into other than osteoblasts, can be monitored during the culture process.

2.線維芽細胞を用いた検証
実施例3で取得したオフスペック(線維芽細胞)2検体の遺伝子発現データを、オンスペックモデルのデータに追加して、前述した階層型クラスタリング解析を行った。その結果、繊維芽細胞2検体は間葉系幹細胞のどの培養ステージとも異なるクラスタを形成することが確認された(図9の線維芽細胞1及び線維芽細胞1.1)。このことから、細胞形態的に類似している間葉系幹細胞と繊維芽細胞を極めて明確に識別できることが示された。
2. Verification using fibroblasts The gene expression data of two off-spec (fibroblast) samples obtained in Example 3 were added to the on-spec model data, and the above-described hierarchical clustering analysis was performed. As a result, it was confirmed that two fibroblast specimens formed different clusters from any culture stage of mesenchymal stem cells (fibroblast 1 and fibroblast 1.1 in FIG. 9). This shows that mesenchymal stem cells and fibroblasts that are similar in cell morphology can be distinguished very clearly.

3.ウイルスを接種した間葉系幹細胞を用いた検証
実施例3で取得したオフスペック(HSV-Iウイルスを人為的に接種した間葉系幹細胞)の遺伝子発現データを、オンスペックモデルのデータに追加して、前述した階層型クラスタリング解析を行った。その結果、人為的にウイルスを接種した細胞は、正常に培養された間葉系幹細胞の全ての培養ステージと異なるクラスタを形成することが確認された(図9のHSVI接種後72hr)。このことから、培養過程にウイルス汚染など正常な培養に変化を及ぼす異常をモニタリングできる可能性が示された。
3. Verification using mesenchymal stem cells inoculated with virus The gene expression data of off-spec (mesenchymal stem cells artificially inoculated with HSV-I virus) obtained in Example 3 was added to the on-spec model data. Thus, the hierarchical clustering analysis described above was performed. As a result, it was confirmed that cells artificially inoculated with virus formed clusters different from all culture stages of normally cultured mesenchymal stem cells (72 hr after HSVI inoculation in FIG. 9). This suggests the possibility of monitoring abnormalities that affect normal culture such as viral contamination during the culture process.

実施例7[リアルタイムPCRによる検証]
(リアルタイムPCR方法)
供試細胞よりRNeasy Mini Kit(QIAGEN社製)を用いて全RNAを抽出後、全RNA1μgを鋳型としてcDNAを合成した。合成手順については、Super Script II Reverse Transcriptase (Invitrogen社製)の添付資料に記載されているプロトコール(First-Strand cDNA Synthesis Using SuperScriptII RT)に従った。なお、プライマーについては、Random Primer(6mer)(TaKaRa社製)を使用した。cDNAを合成した後、合成後のcDNA溶液を5倍に希釈した。この希釈液1μLを鋳型としてリアルタイムPCRを行った。使用したプライマー・プローブ試薬については、表3に示した。
Example 7 [Verification by real-time PCR]
(Real-time PCR method)
Total RNA was extracted from the test cells using RNeasy Mini Kit (QIAGEN), and then cDNA was synthesized using 1 μg of total RNA as a template. The synthesis procedure was in accordance with the protocol (First-Strand cDNA Synthesis Using SuperScript II RT) described in the attached material of Super Script II Reverse Transcriptase (Invitrogen). For the primer, Random Primer (6mer) (TaKaRa) was used. After synthesizing cDNA, the synthesized cDNA solution was diluted 5-fold. Real-time PCR was performed using 1 μL of this diluted solution as a template. The primer / probe reagents used are shown in Table 3.

測定については、ABI PRISM 7700 Sequence Detector(ABI社製)を使用し、プローブ法、もしくはSYBR GreenI法にて実施した。プローブ法の場合には、TaqManR Universal PCR Master Mix, No AmpEraseR UNG (ABI社製品)の反応液を、SYBR Green I法の場合にはSYBR R GREEN PCR Master Kit (ABI社製品)の反応液を用いた。なお、表3に記載した「Hs」で始まるプローブは、ABI社製で製品番号を示した。 About the measurement, ABI PRISM 7700 Sequence Detector (made by ABI) was used, and it implemented by the probe method or SYBR GreenI method. If the probe method is, TaqMan R Universal PCR Master Mix, No AmpErase reaction solution R UNG (ABI Company), in the case of SYBR Green I method reaction solution SYBR R GREEN PCR Master Kit (ABI Company) Was used. The probes beginning with “Hs” shown in Table 3 were manufactured by ABI and indicated product numbers.

Figure 0005243021
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(マイクロアレイデータとの比較)
DNAマイクロアレイの遺伝子発現データは相対値で数値化されるが、リアルタイムPCRによる発現量解析は絶対値で数値化される。培養工程を判別する目的で絞り込んだ42遺伝子について、リアルタイムPCRによる遺伝子発現データの評価を行った。実施例2で用いたオンスペックモデル基準5検体について、培養工程8ステージにおける細胞の遺伝子発現量を、リアルタイムPCRを用いて測定した。なお、基準5検体のうち、検体Bのステージ2、及び検体Dのステージ1及び2については、total RNA量が不足していたため、データを取得できなかった。42遺伝子のCt値を測定後、ΔCt値(40−Ct値)を算出した。算出したΔCt値から、培養工程8ステージにおける経時的な発現変動をグラフに示し(図10〜15の左側のグラフ)、実施例2で取得したマイクロアレイの経時的な発現変動(図10〜15の右側のグラフ)と比較した。
(Comparison with microarray data)
The gene expression data of the DNA microarray is quantified as a relative value, but the expression level analysis by real-time PCR is quantified as an absolute value. For 42 genes selected for the purpose of discriminating the culture process, gene expression data was evaluated by real-time PCR. For the five on-spec model standards used in Example 2, the gene expression level of the cells at the 8th stage of the culturing process was measured using real-time PCR. Of the five reference samples, data on the stage 2 of the sample B and stages 1 and 2 of the sample D were insufficient because the total RNA amount was insufficient. After measuring the Ct value of 42 genes, ΔCt value (40-Ct value) was calculated. From the calculated ΔCt value, the expression variation with time in the 8 stages of the culture process is shown in a graph (the graph on the left side of FIGS. 10 to 15), and the expression variation with time of the microarray obtained in Example 2 (of FIGS. 10 to 15). (Right graph).

その結果、培養工程各群を規定できる32遺伝子(表4)、及び隣り合う2群間で顕著な発現差を示す9遺伝子 (表2)について、重複する3遺伝子を除く計38遺伝子の発現変動パターンは、相似型を示すことが確認された(図10から図15)。さらに、相似型を示した38遺伝子についてはマイクロアレイのデータと同様に、群1を規定できる遺伝子はその他の全ての群に対して有意差(P<0.01)があり、群2から5を規定できる遺伝子についても同様であった。   As a result, regarding the 32 genes (Table 4) that can define each culture process group and the 9 genes (Table 2) that show a significant difference in expression between the two adjacent groups, the expression variation of 38 genes excluding 3 overlapping genes It was confirmed that the pattern showed a similar type (FIGS. 10 to 15). Furthermore, for the 38 genes that showed similar types, as in the microarray data, the genes that can define group 1 are significantly different (P <0.01) from all other groups, and groups 2 to 5 can be defined. The same was true for genes.

Figure 0005243021
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実施例8[培養工程各群を規定できる遺伝子の検証]
(リアルタイムPCRによるオフスペックモデルの遺伝子発現データの取得)
実施例3で調製した1検体の間葉系幹細胞から骨分化させた細胞(分化培養4日、14日)・軟骨分化させた細胞(分化培養4日、14日)・脂肪分化させた細胞(分化培養4日、14日)、2系統の培養液を用いて調製した線維芽細胞2種類、HSV-I(単純ヘルペスI型)ウイルスを人為的に接種した間葉系幹細胞について、それぞれの細胞中のマーカー候補遺伝子の発現プロファイルデータを、リアルタイムPCRを用いて、実施例7に記載の方法に従って取得した。
Example 8 [Verification of genes capable of defining each group of culture steps]
(Acquisition of gene expression data of off-spec model by real-time PCR)
Cells obtained by bone differentiation from mesenchymal stem cells prepared in Example 3 (differentiated culture 4 days and 14 days), cartilage differentiated cells (differentiated culture 4 days and 14 days), and fat differentiated cells ( Differentiated cultures (4th and 14th), 2 types of fibroblasts prepared using 2 cultures, and mesenchymal stem cells artificially inoculated with HSV-I (herpes simplex virus) virus Expression profile data of marker candidate genes in the middle were obtained according to the method described in Example 7 using real-time PCR.

実施例7に示した培養工程の各群を規定できると予測される32遺伝子(表4)について、オンスペック基準5検体(A,B,C,D,E)のデータにオフスペックモデルのデータを加えて評価したところ、オンスペックの細胞では、各群で遺伝子の発現量に差が見られ、上記32遺伝子(表4)が特に大きい発現量の差を示した。また、オフスペックの細胞でも、上記32遺伝子の発現量には差が見られ、これら32遺伝子は、各群のオンスペック細胞を他の細胞と区別することができることを確認した。この結果の代表例を図16〜20に示した。図16〜20で群1〜5は、各群のオンスペック細胞中の上記32遺伝子の発現量を示し、軟骨細胞、脂肪細胞、線維芽細胞、HSV-I接種間葉系幹細胞はオフスペック細胞の代表で、該細胞中の遺伝子の発現量を示す。   For 32 genes (Table 4) that are predicted to be able to define each group of the culture process shown in Example 7, the data of the on-spec standard 5 samples (A, B, C, D, E) and the data of the off-spec model In addition, in the on-spec cells, there was a difference in the expression level of the gene in each group, and the 32 genes (Table 4) showed a particularly large difference in the expression level. Moreover, even in off-spec cells, there was a difference in the expression level of the 32 genes, and it was confirmed that these 32 genes can distinguish the on-spec cells of each group from other cells. Representative examples of the results are shown in FIGS. 16 to 20, groups 1 to 5 show the expression levels of the 32 genes in the on-spec cells of each group, and chondrocytes, adipocytes, fibroblasts, and HSV-I inoculated mesenchymal stem cells are off-spec cells. The expression level of the gene in the cell is shown.

このことから、これらの32遺伝子はその発現量により、各群を規定できる遺伝子マーカーとなり得ることがわかった。   From this, it was found that these 32 genes can be gene markers that can define each group depending on their expression levels.

オンスペック基準5検体(A,B,C,D,E)とオフスペックモデルのリアルタイムPCRによる遺伝子発現データから、実施例7で示した培養工程各群を規定できる32遺伝子の中から、群3を規定できる3遺伝子(IRS2、LXNおよびTSC22D1)および群5の隣り合う2群で顕著に発現が異なる3遺伝子(COL11A1、FBLN5及びFRZB)を選択し、ユークリッド距離に基づいた多次元尺度法による2次元プロット解析を行った。その結果を図21および22に示す。図21および22において、プロットに示したA〜Eは検体を示し、数字はステージ(図1、2)を示す。図21では、群3の基準検体A,B,C,D,Eのステージ3及び4が、全て同領域に存在した。図22では、群5の基準検体A,B,C,D,Eのステージ6、7及び8が、全て同領域に存在した。各マーカー遺伝子により規定される群の検体におけるプロットは、近い範囲に集中し、その他の群やオフスペックモデル検体のプロットとは異なる分布を示した。なお、多次元尺度法には総計解析ソフトR(フリーソフトウェア)を使用した。   From gene expression data by real-time PCR of 5 on-spec standards (A, B, C, D, E) and off-spec model, group 3 out of 32 genes that can define each culture process group shown in Example 7 3 genes (IRS2, LXN, and TSC22D1) that can regulate the number of genes and 3 genes (COL11A1, FBLN5, and FRZB) that are significantly different in the two adjacent groups of group 5 are selected, and 2 by multidimensional scaling based on Euclidean distance Dimensional plot analysis was performed. The results are shown in FIGS. 21 and 22, A to E shown in the plots indicate specimens, and the numbers indicate stages (FIGS. 1 and 2). In FIG. 21, the stages 3 and 4 of the reference specimens A, B, C, D, and E of the group 3 are all present in the same region. In FIG. 22, the stages 6, 7, and 8 of the group 5 reference specimens A, B, C, D, and E are all present in the same region. The plots in the group of specimens defined by each marker gene were concentrated in a close range and showed a distribution different from the plots of other groups and off-spec model specimens. For multidimensional scaling, total analysis software R (free software) was used.

実施例9 [培養工程の判別可否の検証−1]
(階層型クラスタリングによる基準5検体(A,B,C,D,E)のステージ判別確認)
培養工程各群を規定できる32遺伝子(表4)、及び隣り合う2群間で顕著な発現差を示す9遺伝子 (表2)のうち、それぞれの細胞中のマーカー候補遺伝子の発現プロファイルデータを、リアルタイムPCRを用いて、実施例7に記載の方法に従って取得した。
Example 9 [Verification-1 of whether or not the culture process can be discriminated]
(Stage discrimination check of five reference samples (A, B, C, D, E) by hierarchical clustering)
Among the 32 genes that can define each culture process group (Table 4) and 9 genes that show a significant difference in expression between the two adjacent groups (Table 2), the expression profile data of marker candidate genes in each cell, Obtained according to the method described in Example 7 using real-time PCR.

重複する3遺伝子を除く計38遺伝子のΔCt値(40-Ct値)について、統計解析ソフトR(フリーソフトウェア)を使用して階層型クラスタリング解析を実施したところ、各群において、全てのオンスペック基準検体が同一クラスタに分類された。このことから、培養工程5群の判別が可能であった(図23の群1:オンスペックA,B,C,E_ステージ1、群2:オンスペックA,C,E_ステージ2、群3:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ3及びステージ4、群4:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ5、群5:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ6及びステージ7及びステージ8)。   A hierarchical clustering analysis was performed using the statistical analysis software R (free software) for the ΔCt values (40-Ct values) of a total of 38 genes excluding the overlapping 3 genes. Samples were classified into the same cluster. From this, it was possible to discriminate among the five culture steps (Group 1: On-Spec A, B, C, E_Stage 1, Group 2: On-Spec A, C, E_Stage 2, Group 3: On-Spec A, B, C, D, E_Stage 3 and Stage 4, Group 4: On-Spec A, B, C, D, E_Stage 5, Group 5: On-Spec A, B, C, D , E_stage 6 and stage 7 and stage 8).

実施例10 [培養工程の判別可否の検証−2]
(追加検体を加えたステージ判別確認)
培養工程を判別する目的で絞り込んだ38遺伝子の妥当性を検証するため、新たに、骨髄液から骨分化まで、正常に培養できたオンスペックモデル6検体(F,G,H,I,J,K)の全培養ステージの遺伝子発現データを、リアルタイムPCRを用いて実施例7に記載の方法に従って取得した。
Example 10 [Verification of whether culture process is discriminable-2]
(Stage discrimination confirmation with additional samples added)
In order to verify the validity of the 38 genes selected for the purpose of discriminating the culture process, 6 new on-spec models (F, G, H, I, J, The gene expression data of all culture stages of K) were obtained according to the method described in Example 7 using real-time PCR.

オンスペックモデル6検体(F,G,H,I,J,K)を追加して、階層型クラスタリング解析を行った結果、オンスペックモデル6検体の各培養ステージは、基準5検体(A,B,C,D,E)の場合と同じクラスタに含まれることが確認された(図23の群1:オンスペックG,H,J,K_ステージ1、群2:オンスペックH,J,K_ステージ2、群3:オンスペックF,G,H,I,J,K _ステージ3及びステージ4、群4:オンスペックF,G,H,I,J,K _ステージ5、群5:オンスペックF,G,H,I,J,K _ステージ6及びステージ7及びステージ8)。この結果から38遺伝子の遺伝子発現データを取得することにより、培養工程が正常に経過したことをモニタリングできることが示された。   As a result of hierarchical clustering analysis by adding six on-spec model samples (F, G, H, I, J, K), each culture stage of the on-spec model six samples has five reference samples (A, B , C, D, E) are confirmed to be included in the same cluster (group 1: on-spec G, H, J, K_stage 1, group 2: on-spec H, J, K in FIG. 23). _Stage 2, group 3: On-spec F, G, H, I, J, K _Stage 3 and stage 4, group 4: On-spec F, G, H, I, J, K _Stage 5, group 5: On-spec F, G, H, I, J, K _ stage 6 and stage 7 and stage 8). From this result, it was shown that by monitoring the gene expression data of 38 genes, it was possible to monitor the normal progress of the culture process.

実施例11 [培養工程の判別可否の検証−3]
(オフスペックを用いた検証)
1. 軟骨分化細胞、及び脂肪分化細胞を用いた検証
実施例8で取得した軟骨に分化させた細胞(分化培養4日、14日))と脂肪に分化させた細胞(分化培養4日、14日)の遺伝子発現データと、オンスペックモデルの遺伝子発現データについて、実施例10と同様に階層型クラスタリング解析を行った。その結果、軟骨分化細胞、及び脂肪分化細胞は、どの培養ステージとも異なるクラスタを形成することが確認された(図23の軟骨分化4day及び軟骨分化14day、脂肪分化4day及び脂肪分化14day)。このことから、培養過程で骨芽細胞以外への分化といった、正常な培養に変化を及ぼす異常をモニタリングできることがわかった。
Example 11 [Verification of whether culture process is discriminable-3]
(Verification using off-spec)
1. Verification using chondrogenic differentiated cells and adipose differentiated cells Cells differentiated into cartilage obtained in Example 8 (differentiated culture 4 days, 14 days)) and fat differentiated cells (differentiated culture 4 days, 14 days) Hierarchical clustering analysis was performed on the gene expression data of Japan and the on-spec model gene expression data in the same manner as in Example 10. As a result, it was confirmed that cartilage differentiated cells and adipose differentiated cells form clusters different from any culture stage (cartilage differentiation 4 day, cartilage differentiation 14 day, adipose differentiation 4 day and adipose differentiation 14 day in FIG. 23). This indicates that abnormalities that change normal culture, such as differentiation into other than osteoblasts, can be monitored during the culture process.

2.線維芽細胞を用いた検証
実施例8で取得した線維芽細胞2検体の遺伝子発現データと、オンスペックモデルの遺伝子発現データについて、実施例10と同様に階層型クラスタリング解析を行った。その結果、繊維芽細胞2検体は間葉系幹細胞のどの培養ステージとも異なるクラスタを形成することが確認された(図23の線維芽細胞1及び線維芽細胞2)。このことから、細胞形態的に類似している間葉系幹細胞と繊維芽細胞を極めて明確に識別できることが示された。
2. Verification using fibroblasts Hierarchical clustering analysis was performed in the same manner as in Example 10 for the gene expression data of the two fibroblasts obtained in Example 8 and the gene expression data of the on-spec model. As a result, it was confirmed that the two fibroblast specimens formed different clusters from any culture stage of mesenchymal stem cells (fibroblast 1 and fibroblast 2 in FIG. 23). This shows that mesenchymal stem cells and fibroblasts that are similar in cell morphology can be distinguished very clearly.

3.ウイルスを接種した間葉系幹細胞を用いた検証
実施例8で取得したHSV-I(単純ヘルペスI型)ウイルスを人為的に接種した間葉系幹細胞の遺伝子発現データを、オンスペックモデルの遺伝子発現データについて、実施例10と同様に階層型クラスタリング解析を行った。その結果、人為的にウイルスを接種した細胞は、正常に培養された間葉系幹細胞の全ての培養ステージと異なるクラスタを形成することが確認された(図23のHSVI接種後72hr)。このことから、培養過程にウイルス汚染など正常な培養に変化を及ぼす異常をモニタリングできることがわかった。
3. Verification using mesenchymal stem cells inoculated with the virus Gene expression data of mesenchymal stem cells artificially inoculated with the HSV-I (herpes simplex virus type I) virus obtained in Example 8 were expressed in the on-spec model. Hierarchical clustering analysis was performed on the data in the same manner as in Example 10. As a result, it was confirmed that the cells artificially inoculated with the virus formed clusters different from all the culture stages of normally cultured mesenchymal stem cells (72 hr after HSVI inoculation in FIG. 23). From this, it was found that abnormalities that change normal culture such as virus contamination during the culture process can be monitored.

4.遺伝子発現プロファイルに培養条件が及ぼす影響についての検証
図1に示したステージ4の間葉系幹細胞から、オフスペック細胞として、通常の培養液で4回の継代を追加した間葉系幹細胞Aと、4回目の継代以降に培養液を実施例1に記載した間葉系幹細胞培養液(条件検討用)に変更した間葉系幹細胞Bを調製し、リアルタイムPCRを用いて、遺伝子発現データを取得した。
4). Verification of the effect of culture conditions on gene expression profile From the mesenchymal stem cells in stage 4 shown in Fig. 1, as mesenchymal stem cells A with 4 passages added in normal culture medium as off-spec cells After the fourth passage, the mesenchymal stem cell B changed to the mesenchymal stem cell culture medium (for condition study) described in Example 1 was prepared, and gene expression data was obtained using real-time PCR. I got it.

オンスペックモデル11検体(A〜K)の遺伝子発現データと、上記で取得した間葉系幹細胞A、及びBの遺伝子発現データについて、実施例10と同様に階層型クラスタリング解析を行った。その結果、これらの間葉系幹細胞A,Bは、どのオンスペック細胞とも異なるクラスタを形成することが判明した(図24の間葉系幹細胞A,B、群1、群2、群3、群4、群5)。   Hierarchical clustering analysis was performed on the gene expression data of 11 on-spec models (A to K) and the gene expression data of the mesenchymal stem cells A and B obtained above in the same manner as in Example 10. As a result, it was found that these mesenchymal stem cells A and B form a cluster different from any onspec cell (FIG. 24, mesenchymal stem cells A and B, group 1, group 2, group 3, group 4, group 5).

また、実施例10で選択した38遺伝子を使用し、オンスペックモデル11検体の間葉系幹細胞(群3)と骨芽細胞(群5)、及び、上記の様に変更して培養した間葉系幹細胞A、Bを、ユークリッド距離に基づいた多次元尺度法によって2次元図にプロットした。この結果を図25に示す。図中プロットに示したA〜Kは検体を示し、数字はステージ(図1、2)を示す。オンスペックモデルの間葉系幹細胞集団(群3)から、間葉系幹細胞A、間葉系幹細胞Bの順で離れており、また、骨芽細胞(群5)とも離れており、その間隔はいずれも顕著に開いていた(図25の群3:基準検体A,B,C,D,Eのステージ3及び4、追加検体F,G,H,I,J,Kのステージ3及び4、群5:基準検体A,B,C,D,Eのステージ6及び7及び8、追加検体F,G,H,I,J,Kのステージ6及び7及び8、間葉系幹細胞A、間葉系幹細胞B)。このことから、細胞の継代数や培養液の組成によって発現プロファイルが変化することが示され、その様な発現プロファイルの変化に基づいて、異なる培養条件下にさらされているかモニタリングできることが確認された。   In addition, using the 38 genes selected in Example 10, mesenchymal stem cells (group 3) and osteoblasts (group 5) of 11 on-spec models, and mesenchyme cultured as modified as described above Stem cells A and B were plotted in a two-dimensional diagram by multidimensional scaling based on Euclidean distance. The result is shown in FIG. A to K shown in the plots in the figure indicate specimens, and the numbers indicate stages (FIGS. 1 and 2). The mesenchymal stem cell population (group 3) is separated from the on-spec model in the order of mesenchymal stem cell A and mesenchymal stem cell B, and is also separated from the osteoblast (group 5). Both were remarkably open (Group 3 in FIG. 25: Stages 3 and 4 of reference specimens A, B, C, D, E, Stages 3 and 4 of additional specimens F, G, H, I, J, K, Group 5: Stages 6 and 7 and 8 of reference specimens A, B, C, D and E, stages 6 and 7 and 8 of additional specimens F, G, H, I, J and K, mesenchymal stem cell A, Leaf stem cells B). From this, it was shown that the expression profile changes depending on the passage number of cells and the composition of the culture solution, and it was confirmed that exposure to different culture conditions can be monitored based on such changes in expression profile. .

実施例12[培養ステージや細胞の品質判定方法についての検討]
(例1:相関係数を用いた判定)
実施例7に示した培養工程各群を規定できる32遺伝子(表4)から、代表的な23遺伝子(表5)を選抜した。オンスペックモデル基準5検体(A,B,C,D,E)の群1に属する細胞について、遺伝子毎に発現量の平均値を算出し、その23遺伝子の発現パターンを、群1の基準値と規定した。このような計算を群2から群5についても、同様に行い、各群の基準となる23遺伝子の発現パターンを算出した(図26.群1:オンスペックA,B,C,E_ステージ1対群1の基準値、群2:オンスペックA,C,E_ステージ2対群2の基準値、群3:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ3及び4対群3の基準値、群4:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ5対群4の基準値、群5:オンスペックA,B,C,D,E_ステージ6及び7及び8対群5の基準値)。
Example 12 [Examination of culture stage and cell quality judgment method]
(Example 1: Judgment using correlation coefficient)
A representative 23 genes (Table 5) were selected from 32 genes (Table 4) capable of defining each group of culture steps shown in Example 7. For cells belonging to group 1 of 5 on-spec model standards (A, B, C, D, E), the average expression level for each gene was calculated, and the expression pattern of the 23 genes was determined as the reference value for group 1. Stipulated. Such calculation was similarly performed for groups 2 to 5, and the expression pattern of 23 genes serving as a reference for each group was calculated (FIG. 26. Group 1: Onspec A, B, C, E_stage 1 Reference values for pair 1; group 2: on-spec A, C, E_stage 2 vs. reference value for group 2; group 3: on-spec A, B, C, D, E_ stage 3 and 4 vs. group 3 Reference values, group 4: On-spec A, B, C, D, E_stage 5 vs. group 4 reference values, group 5: On-spec A, B, C, D, E_stages 6 and 7, and 8 pairs Reference value of 5).

Figure 0005243021
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次に、検証用としたオンスペック追加2検体(G,K)とオフスペックモデルについて、各細胞の23遺伝子の発現パターンと、群1から群5までの5つ基準発現パターンとのスピアマン相関係数を算出した。その結果、オンスペック追加2検体の群1の細胞は、他の群に対する基準値と比較して、群1の基準値に対して最も相関係数が高く、その値は0.9以上であった(図26のオンスペックG,K_ステージ1対群1の基準値)。群2〜5に関しても同様の結果であった(群2:図26のオンスペックK_ステージ2対群2の基準値、群3:図26のオンスペックG,K_ステージ3及び4対群3の基準値、群4:図26のオンスペックG,K _ステージ5対群4の基準値、群5:図26のオンスペックG,K_ステージ6及び7及び8対群5の基準値)。   Next, for two additional on-spec samples (G, K) and off-spec models used for verification, the Spearman phase relationship between the 23 gene expression patterns of each cell and the five reference expression patterns from Group 1 to Group 5 Numbers were calculated. As a result, the cells in group 1 of the two on-spec additional samples had the highest correlation coefficient with respect to the reference value of group 1 compared to the reference value for the other groups, and the value was 0.9 or more ( 26. On-spec G, K_stage 1 vs. group 1 reference value in FIG. Similar results were obtained for groups 2 to 5 (group 2: on-spec K_stage 2 vs. group 2 reference values in FIG. 26, group 3: on-spec G, K_stage 3 and 4 pairs in FIG. 26). 3 reference values, group 4: reference values for on-spec G, K_stage 5 vs. group 4 in FIG. 26, group 5: reference values for on-spec G, K_stages 6 and 7 and 8 vs. group 5 in FIG. ).

一方、オフスペックモデルの間葉系幹細胞B、脂肪分化細胞、2検体の線維芽細胞、HSV-I接種細胞については、いずれの群の基準値に対しても、相関係数が0.9未満であった(図26)。但し、間葉系幹細胞Aは間葉系幹細胞の基準値に対し、0.9以上であった。また、軟骨細胞については、骨芽細胞の基準値に対し、相関係数が0.9以上であった(図26)。   On the other hand, the off-spec model mesenchymal stem cells B, adipose differentiated cells, 2 specimens of fibroblasts, and HSV-I inoculated cells had a correlation coefficient of less than 0.9 with respect to the reference value of any group. (FIG. 26). However, the mesenchymal stem cell A was 0.9 or more with respect to the reference value of the mesenchymal stem cell. For chondrocytes, the correlation coefficient was 0.9 or more with respect to the reference value of osteoblasts (FIG. 26).

(例2:ユークリッド距離関数を用いた判定)
実施例7に示した培養工程各群を規定できる32遺伝子(表4)から、代表的な23遺伝子(表5)を選抜した。オンスペック基準5検体(A,B,C,D,E)の群1に属する細胞について、遺伝子毎に発現量の平均値を算出し、その23パラメータを群1の中心座標と規定した。このような計算を群2から群5についても同様に行い、各群の中心座標を算出した。
(Example 2: Judgment using Euclidean distance function)
A representative 23 genes (Table 5) were selected from 32 genes (Table 4) capable of defining each group of culture steps shown in Example 7. For cells belonging to group 1 of 5 on-spec standards (A, B, C, D, E), the average expression level was calculated for each gene, and the 23 parameters were defined as the central coordinates of group 1. Such calculation was similarly performed for the groups 2 to 5, and the center coordinates of each group were calculated.

次に、検証用としたオンスペック基準2検体(G,K)と上記のオフスペックモデルについて、各細胞の23遺伝子の発現量を、各細胞の座標とし、群1から群5までの各中心座標からのユークリッド距離を算出した。その結果、群1の細胞は、群1の中心座標から近い距離に集まる傾向を示した。群2〜5に関しても同様の傾向を示した。例として、群3(間葉系幹細胞)および群5(骨芽細胞)の中心座標から各細胞までの距離を図27、図28に示す。図27に示すように、群3におけるオンスペック基準7検体(A,B,C,D,E,G,K,)のステージ3及び4の中心座標からのユークリッド距離は、3.4〜7.2の間で近くに集まり、他の群あるいはオフスペックモデルの中心座標からのユークリッド距離は、8.1〜31.6で遠くに離れていた。また、図28に示すように、群5におけるオンスペック基準7検体(A,B,C,D,E,G,K,)のステージ6及び7及び8の群3の中心座標からのユークリッド距離は、2.9〜8.0の間で近くに集まり、他の群あるいはオフスペックモデルの中心座標からのユークリッド距離は、9.7〜39.3で遠くに離れていた。
例1および例2に示すように、統計解析手法を用いた培養工程ステージ判別、品質管理が可能であることが示された。
Next, for the two on-spec standards (G, K) used for verification and the above-mentioned off-spec model, the expression level of 23 genes in each cell is the coordinates of each cell, and each center from group 1 to group 5 The Euclidean distance from the coordinates was calculated. As a result, the cells of group 1 tended to gather at a close distance from the central coordinates of group 1. A similar trend was also shown for groups 2-5. As an example, distances from the central coordinates of group 3 (mesenchymal stem cells) and group 5 (osteoblasts) to each cell are shown in FIG. 27 and FIG. As shown in FIG. 27, the Euclidean distance from the center coordinates of the stages 3 and 4 of the seven on-spec reference samples (A, B, C, D, E, G, K,) in the group 3 is between 3.4 and 7.2. The Euclidean distance from the center coordinates of other groups or off-spec models was far apart at 8.1-31.6. Further, as shown in FIG. 28, the Euclidean distance from the central coordinates of the groups 3 of the stages 6 and 7 and 8 of the on-spec reference 7 samples (A, B, C, D, E, G, K,) in the group 5 Gathered close to between 2.9 and 8.0, and the Euclidean distance from the center coordinates of other groups or off-spec models was 9.7 to 39.3 far away.
As shown in Examples 1 and 2, it was shown that culture process stage discrimination and quality control using a statistical analysis technique are possible.

実施例13[multiplex PCR検出系による検証]
(multiplex PCR方法)
供試細胞よりRNeasy Mini Kit(QIAGEN社製)を用いて全RNAを抽出後、全RNA1μgを鋳型としてcDNAを合成した。合成手順については、Super Script II Reverse Transcriptase (Invitrogen社製)の添付資料に記載されているプロトコール(First-Strand cDNA Synthesis Using SuperScript II RT)に従った。なお、プライマーについては、Random Primer(6mer)(TaKaRa社製)を使用した。cDNAを合成した後、合成後のcDNA溶液を5倍に希釈した。この希釈液5μLを鋳型としてmultiplex PCRを行った。なお、培養工程各群を規定できる代表的な23遺伝子を、12遺伝子と11遺伝子の2組に分け(表6)、表に示すプライマー(表7)を用いてPCR反応を行った。2組のPCR反応液は、Distilled Water,Deionized,Sterile(和光純薬工業株式会社製)、dNTP Mixture (2.5mM each:TaKaRa社製)、10×PCR Buffer(Conteins 15mM MgCl2:Roche社製) 、MgCl2 Solution (25mM:Roche社製)、AmpliTaq GoldTM (Roche社製)、鋳型DNA、プライマーを表8に示すように混合し、調製した。PCR条件は表9に示した。2組の反応で得たPCR産物は、DNA 1000 Kit(Agilent社製)を用いて電気泳動し、2100 bioanalyzer(Agilent社製)を用いて検出した。泳動結果を、Agilent 2100 Bio Sizingソフトウェア(Agilent社製)で解析し、各遺伝子産物のモル濃度(nmol/L)を算出した。
Example 13 [Verification by multiplex PCR detection system]
(multiplex PCR method)
Total RNA was extracted from the test cells using RNeasy Mini Kit (QIAGEN), and then cDNA was synthesized using 1 μg of total RNA as a template. The synthesis procedure was in accordance with the protocol (First-Strand cDNA Synthesis Using SuperScript II RT) described in the attached material of Super Script II Reverse Transcriptase (Invitrogen). For the primer, Random Primer (6mer) (TaKaRa) was used. After synthesizing cDNA, the synthesized cDNA solution was diluted 5-fold. Multiplex PCR was performed using 5 μL of this diluted solution as a template. In addition, representative 23 genes capable of defining each group of the culture process were divided into two sets of 12 genes and 11 genes (Table 6), and PCR reaction was performed using the primers shown in the table (Table 7). Two sets of PCR reaction solutions are Distilled Water, Deionized, Sterile (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), dNTP Mixture (2.5 mM each: TaKaRa), 10 × PCR Buffer (Conteins 15 mM MgCl 2 : Roche) MgCl 2 Solution (25 mM: Roche), AmpliTaq Gold (Roche), template DNA, and primers were mixed and prepared as shown in Table 8. PCR conditions are shown in Table 9. PCR products obtained by the two sets of reactions were electrophoresed using DNA 1000 Kit (Agilent) and detected using 2100 bioanalyzer (Agilent). The electrophoresis results were analyzed with Agilent 2100 Bio Sizing software (Agilent), and the molar concentration (nmol / L) of each gene product was calculated.

Figure 0005243021
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骨髄液から骨分化まで、正常に培養できたオンスペックモデル1検体(J)について、群1(骨髄液)、群3(間葉系幹細胞)、群5(骨芽細胞)の遺伝子発現データをmultiplex PCR検出系を用いて取得した。取得した23遺伝子のモル濃度の値を用い、各細胞を、ユークリッド距離に基づいた多次元尺度法によって2次元図にプロットした。この結果を図29左に示す。図中、アルファベットは検体を、数字はステージを示す。また、同じ検体の、リアルタイムPCRのΔCt値(40-Ct)を用い、同様にユークリッド距離に基づいた多次元尺度法によって2次元にプロットした結果を、図29右に示した。図中、アルファベットは検体を、数字はステージを示す。multiplex PCRのプロット図とリアルタイムPCRのプロット図を比較した結果、パターンが類似しており、群1と群3と群5の領域が明らかに離れていることを確認した。以上の結果から、multiplex PCR検出系を用いた培養ステージ判別、品質管理のが可能であることが示された。   Gene expression data of group 1 (bone marrow fluid), group 3 (mesenchymal stem cells), and group 5 (osteoblasts) for one onspec model (J) that has been successfully cultured from bone marrow fluid to bone differentiation Acquired using a multiplex PCR detection system. Using the obtained molar concentration values of 23 genes, each cell was plotted in a two-dimensional diagram by a multidimensional scaling method based on the Euclidean distance. The result is shown on the left of FIG. In the figure, alphabets indicate specimens and numbers indicate stages. Also, the result of two-dimensional plotting by the multidimensional scaling method based on the Euclidean distance in the same sample using the ΔCt value of real-time PCR (40-Ct) is shown on the right side of FIG. In the figure, alphabets indicate specimens and numbers indicate stages. As a result of comparing the plots of multiplex PCR and real-time PCR, it was confirmed that the patterns were similar and the areas of Group 1, Group 3 and Group 5 were clearly separated. From the above results, it was shown that culture stage discrimination and quality control using a multiplex PCR detection system are possible.

これらの検討により選抜したマーカー遺伝子について、遺伝子発現の特徴を表10および表11に示した。特異的な発現量により、骨髄液から骨分化までの培養工程における各群を規定できるような32遺伝子(表4)、隣り合う2群間で顕著な発現差を示す9遺伝子(表2)のうち、重複する3遺伝子を除く計38遺伝子は、各群における遺伝子マーカーとなり得る遺伝子であり、組み合わせて利用することもできるが、各群で固有の特徴を示す遺伝子は単独でもマーカー遺伝子として利用できることが示された。また、これらのマーカー遺伝子の発現量を定量、または半定量的な検出系で数値化したデータを統計解析的手法により評価することで、培養ステージや細胞の状態を判別できることを確認した。このことから、遺伝子発現量に基づいた細胞の規格化や品質管理検査が可能であると考えられる。   Table 10 and Table 11 show the gene expression characteristics of the marker genes selected by these studies. 32 genes (Table 4) that can define each group in the culture process from bone marrow fluid to bone differentiation by specific expression level (Table 4), 9 genes (Table 2) showing a significant difference in expression between two adjacent groups Of these, a total of 38 genes excluding 3 overlapping genes are genes that can serve as genetic markers in each group and can be used in combination, but genes that show unique characteristics in each group can be used alone as marker genes It has been shown. Moreover, it was confirmed that the culture stage and the state of the cells can be discriminated by evaluating the expression level of these marker genes quantitatively or by quantifying the data with a semi-quantitative detection system by a statistical analysis method. From this, it is considered that cell normalization and quality control inspection based on gene expression level are possible.

Figure 0005243021
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Figure 0005243021

図1は、培養工程(ステージ)を示す。FIG. 1 shows a culture process (stage). 図2は、培養工程(ステージ)の群分けを示す。FIG. 2 shows a grouping of culture steps (stages). 図3は、決定樹を示す。FIG. 3 shows a decision tree. 図4は、群1とその他の細胞について、ヒトマトリックスメタロペプチダーゼ9の発現量(log2比)の比較を示す。FIG. 4 shows a comparison of the expression level (log 2 ratio) of human matrix metallopeptidase 9 for group 1 and other cells. 図5は、群2とその他の細胞について、ヒトインターフェロン−γ誘導タンパク30発現量(log2比)の比較を示す。FIG. 5 shows a comparison of human interferon-γ-induced protein 30 expression level (log 2 ratio) for group 2 and other cells. 図6は、群3とその他の細胞について、ヒトラテキシンの発現量(log2比)の比較を示す。FIG. 6 shows a comparison of human latexin expression levels (log 2 ratio) for group 3 and other cells. 図7は、群4とその他の細胞について、ヒトP311タンパク類似タンパクの発現量(log2比)の比較を示す。FIG. 7 shows a comparison of the expression level (log 2 ratio) of human P311 protein-like protein for group 4 and other cells. 図8は、群5とその他の細胞について、ヒトフリッツルド類似タンパクの発現量(log2比)の比較を示す。FIG. 8 shows a comparison of the expression level (log 2 ratio) of human Frizzled-like protein for group 5 and other cells. 図9は、オンスペック基準検体(A,B,C,D,E)、オンスペックモデル検体(F,G,H,I,J,K)、脂肪分化細胞、線維芽細胞、ウイルスを接種した間葉系幹細胞における(42遺伝子の発現量(log2比)による階層型クラスタリング解析結果を示す。FIG. 9 shows inoculation with on-spec reference specimens (A, B, C, D, E), on-spec model specimens (F, G, H, I, J, K), adipose differentiated cells, fibroblasts, and viruses. The hierarchical clustering analysis result by the expression level (log 2 ratio) of 42 genes in a mesenchymal stem cell is shown. 図10は、マーカー候補遺伝子(7遺伝子)のリアルタイムPCRデータとマイクロアレイデータの比較を示す。FIG. 10 shows a comparison of real-time PCR data and microarray data of marker candidate genes (7 genes). 図11は、マーカー候補遺伝子(7遺伝子)のリアルタイムPCRデータとマイクロアレイデータの比較を示す。FIG. 11 shows a comparison of real-time PCR data and microarray data of marker candidate genes (7 genes). 図12は、マーカー候補遺伝子(7遺伝子)のリアルタイムPCRデータとマイクロアレイデータの比較を示す。FIG. 12 shows a comparison between real-time PCR data and microarray data of marker candidate genes (7 genes). 図13は、マーカー候補遺伝子(7遺伝子)のリアルタイムPCRデータとマイクロアレイデータの比較を示す。FIG. 13 shows a comparison between real-time PCR data and microarray data of marker candidate genes (7 genes). 図14は、マーカー候補遺伝子(7遺伝子)のリアルタイムPCRデータとマイクロアレイデータの比較を示す。FIG. 14 shows a comparison between real-time PCR data and microarray data of marker candidate genes (7 genes). 図15は、マーカー候補遺伝子(3遺伝子)のリアルタイムPCRデータとマイクロアレイデータの比較を示す。FIG. 15 shows a comparison of real-time PCR data and microarray data of marker candidate genes (3 genes). 図16は、群1とその他の細胞について、発現量(40-Ct値)の比較を示す。FIG. 16 shows a comparison of expression levels (40-Ct values) for group 1 and other cells. 図17は、群2とその他の細胞について、発現量(40-Ct値)の比較を示す。FIG. 17 shows a comparison of expression levels (40-Ct values) for group 2 and other cells. 図18は、群3とその他の細胞について、発現量(40-Ct値)の比較を示す。FIG. 18 shows a comparison of expression levels (40-Ct values) for group 3 and other cells. 図19は、群4とその他の細胞について、発現量(40-Ct値)の比較を示す。FIG. 19 shows a comparison of expression levels (40-Ct values) for group 4 and other cells. 図20は、群5とその他の細胞について、発現量(40-Ct値)の比較を示す。FIG. 20 shows a comparison of expression levels (40-Ct values) for group 5 and other cells. 図21は、オンスペック基準検体(A,B,C,D,E)、脂肪分化細胞、線維芽細胞、ウイルスを接種した間葉系幹細胞における群3を規定できる3遺伝子の発現量(40-Ct値)を用いた場合の、多次元尺度法による2次元プロット解析結果を示す。FIG. 21 shows the expression levels of three genes that can define group 3 in on-spec reference samples (A, B, C, D, E), adipose differentiated cells, fibroblasts, and mesenchymal stem cells inoculated with virus (40- The results of two-dimensional plot analysis using multidimensional scaling when Ct values are used are shown. 図22は、オンスペック基準検体(A,B,C,D,E)、脂肪分化細胞、線維芽細胞、ウイルスを接種した間葉系幹細胞における群5を規定できる3遺伝子の発現量(40-Ct値)を用いた場合の、多次元尺度法による2次元プロット解析結果を示す。FIG. 22 shows the expression levels of 3 genes that can define group 5 in on-spec reference specimens (A, B, C, D, E), adipose differentiated cells, fibroblasts, and mesenchymal stem cells inoculated with virus (40- The results of two-dimensional plot analysis using multidimensional scaling when Ct values are used are shown. 図23は、オンスペック基準検体(A,B,C,D,E)、オンスペック検証検体(F,G,H,I,J,K)、脂肪分化細胞、軟骨分化細胞、線維芽細胞、ウイルスを接種した間葉系幹細胞における38遺伝子の発現量(40-Ct値)による階層型クラスタリング解析結果を示す。FIG. 23 shows on-spec reference samples (A, B, C, D, E), on-spec verification samples (F, G, H, I, J, K), adipose differentiated cells, cartilage differentiated cells, fibroblasts, The hierarchical clustering analysis result by the expression level (40-Ct value) of 38 genes in the mesenchymal stem cell inoculated with the virus is shown. 図24は、オンスペック検体(A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K)、間葉系幹細胞A,Bにおける38遺伝子の発現量(40-Ct値)による階層型クラスタリング解析結果を示す。FIG. 24 shows on-spec specimens (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K) and 38 gene expression levels (40-Ct values) in mesenchymal stem cells A, B The hierarchical clustering analysis result by is shown. 図25は、オンスペック検体(A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K)、間葉系幹細胞A,B における38遺伝子の発現量(40-Ct値)を用いた場合の、多次元尺度法による2次元プロット解析結果を示す。FIG. 25 shows expression levels of 38 genes (40-Ct value) in on-spec samples (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K) and mesenchymal stem cells A, B The result of 2D plot analysis by multidimensional scaling method is shown. 図26は、オンスペック検体(A,B,C,D,E,F,G,K)、オフスペックモデル検体における、23遺伝子の発現量(40-Ct値)のパターンを用いて算出した相関係数を示す。FIG. 26 shows the phases calculated using patterns of expression levels (40-Ct values) of 23 genes in on-spec samples (A, B, C, D, E, F, G, K) and off-spec model samples. Indicates the number of relationships. 図27は、オンスペック検体(A,B,C,D,E,F,G,K)、オフスペックモデル検体における、23遺伝子の発現量(40-Ct値)を用いて算出した、群3(間葉系幹細胞)の中心座標から各細胞までのユークリッド距離を示す。FIG. 27 shows group 3 calculated using expression levels (40-Ct values) of 23 genes in on-spec samples (A, B, C, D, E, F, G, K) and off-spec model samples. The Euclidean distance from the center coordinates of (mesenchymal stem cells) to each cell is shown. 図28は、オンスペック検体(A,B,C,D,E,F,G,K)、オフスペックモデル検体における、23遺伝子の発現量(40-Ct値)を用いて算出した、群5(骨芽細胞)の中心座標から各細胞までのユークリッド距離を示す。FIG. 28 shows group 5 calculated using expression levels of 23 genes (40-Ct values) in on-spec samples (A, B, C, D, E, F, G, K) and off-spec model samples. The Euclidean distance from the center coordinate of (osteoblast) to each cell is shown. 図29は、オンスペック検体Jにおける群1(骨髄細胞)及び群3(間葉系幹細胞)及び群5(骨芽細胞)の、23遺伝子の発現量(40-Ct値)を用いた多次元尺度法による2次元プロット解析結果について、multiplex PCRとリアルタイムPCRの比較を示す。FIG. 29 shows multi-dimensions using expression levels (40-Ct values) of 23 genes in group 1 (bone marrow cells), group 3 (mesenchymal stem cells) and group 5 (osteoblasts) in on-spec specimen J. A comparison between multiplex PCR and real-time PCR is shown for the two-dimensional plot analysis results by the scaling method.

Claims (5)

骨髄細胞を培養して間葉系幹細胞を経て骨芽細胞へと分化させる一連の工程をモニタリングするために使用される、以下の(i)から(ix)までの9種の遺伝子マーカー及び遺伝子の組み合わせからなる、細胞検出用の遺伝子マーカー。
(i)配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(ii)配列表の配列番号5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18又は19に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(iii)配列表の配列番号20、21、22、23、24又は25に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、間葉系幹細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(iv)配列表の配列番号26、27又は28に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨芽前駆細胞を検出するための遺伝子マーカー;及び
(v)配列表の配列番号28、29、30、31、32、33、34、35又は36に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨芽細胞を検出するための遺伝子マーカー;
(vi)配列表の配列番号37又は7に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞と骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(vii)配列表の配列番号38又は39に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる、骨髄細胞を培養した後の細胞であって間葉系幹細胞のみが選択培養される前の細胞と間葉系幹細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(viii)配列表の配列番号40又は21に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる間葉系幹細胞と骨芽前駆細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
(ix)配列表の配列番号28、41又は42に記載の塩基配列を有する遺伝子からなる骨芽細胞と骨芽前駆細胞の間で発現量の差を示す遺伝子:
The following nine gene markers and genes of (i) to (ix) are used for monitoring a series of processes for culturing bone marrow cells and differentiating them into mesoblasts via mesenchymal stem cells. A genetic marker for cell detection consisting of a combination.
(I) a genetic marker for detecting bone marrow cells, comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing;
(Ii) Bone marrow cells comprising a gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, or 19 in the sequence listing A marker for detecting a cell after culturing a cell but before only mesenchymal stem cells are selectively cultured;
(Iii) a genetic marker for detecting mesenchymal stem cells, comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24 or 25 in the sequence listing;
(Iv) a gene marker for detecting osteoprogenitor cells, comprising a gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 26, 27 or 28 in the sequence listing; and (v) SEQ ID NO: 28, 29, 30 in the sequence listing. , 31, 32, 33, 34, 35 or 36, a gene marker for detecting osteoblasts, comprising a gene having the base sequence of
(Vi) A cell after culturing bone marrow cells and bone marrow cells, which is composed of the gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 37 or 7 in the sequence listing and before only mesenchymal stem cells are selectively cultured. Genes that show differential expression levels between:
(Vii) A cell after culturing bone marrow cells consisting of a gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 38 or 39 in the sequence listing, and a cell before only mesenchymal stem cells are selectively cultured and mesenchymal system Genes that show differential expression levels among stem cells:
(Viii) A gene showing a difference in expression level between a mesenchymal stem cell and an osteoprogenitor cell comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 40 or 21 in the sequence listing:
(Ix) A gene showing a difference in expression level between osteoblasts and osteoprogenitor cells comprising a gene having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 28, 41 or 42 in the sequence listing:
請求項1の(i)から(ix)に記載の遺伝子マーカー及び遺伝子と、65℃でのハイブリダイゼーション及び0.1×SSC、0.1%のSDSを含む緩衝液による65℃での洗浄からなるストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA配列を有するプローブの組み合わせからなる、請求項1に記載の細胞検出用の遺伝子マーカーを検出するためのプローブ。 From the genetic marker and gene according to claim 1 (i) to (ix), hybridization at 65 ° C. and washing at 65 ° C. with a buffer containing 0.1 × SSC, 0.1% SDS The probe for detecting a gene marker for cell detection according to claim 1, comprising a combination of probes having DNA sequences that hybridize under stringent conditions. プローブが、請求項1の(i)から(ix)に記載の遺伝子マーカー及び遺伝子の塩基配列のアンチセンス鎖の全部からなる、請求項2に記載のプローブ。 Probe, comprising all of the antisense strand of the nucleotide sequence of the gene markers and genes according to claim 1 from (i) (ix), probe of claim 2. 請求項1の(i)から(ix)に記載の遺伝子マーカー及び遺伝子をPCR法により特異的に増幅することができるセンスプライマーとアンチセンスプライマーからなるプライマーの組み合わせからなる、請求項1に記載の細胞検出用の遺伝子マーカーを検出するためのプライマー。 Of claims 1 to (i) genetic markers and genes according to (ix) a combination of primers consisting of a sense primer and an antisense primer that can specifically amplify by PCR, according to claim 1 Primer for detecting genetic markers for cell detection. 請求項2又は3に記載のプローブを支持体に固定化させることにより得られる、細胞検出用のマーカー遺伝子を検出するためのマイクロアレイ又はDNAチップ。 A microarray or DNA chip for detecting a marker gene for cell detection obtained by immobilizing the probe according to claim 2 or 3 on a support.
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