JP5258213B2 - Cell mass that can form primitive organs composed of multiple cell types derived from somatic - Google Patents
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Description
本発明は体性に由来する複数の細胞種からなる原始的な器官様をなし得る細胞塊の製造方法及びその方法により製造された細胞塊に関する。 The present invention relates to a method for producing a cell mass capable of forming a primitive organ like a plurality of cell types derived from somatic properties, and a cell mass produced by the method.
近年の医学の目覚しい進歩により、疾患の原因の除去、例えば癌の外科的切除といった対症療法的な治療技術、あるいは組織・臓器の生体移植技術などにより、人命の救われる機会は益々高まりつつある。しかしながら、患部切除に伴い、患者は治療後のQOLの大幅な低下に悩まされることがある。また、移植ドナーの不足、拒絶反応など、生体移植を頼りとする治療にも限界がある。外科的治療又は不慮の事故で失われた組織、器官、臓器などを再生させることが可能となれば、患者のQOLを大幅に改善することができる。また、再生医療は生体移植が抱える問題の解消も図ることが可能である。その観点で再生医療に対する期待度は高い。 Due to remarkable advances in medicine in recent years, opportunities for saving human lives are increasing more and more by removing the cause of diseases, for example, symptomatic treatment techniques such as surgical excision of cancer, or tissue / organ transplantation techniques. However, with excision of the affected area, the patient may suffer from a significant decrease in QOL after treatment. In addition, there are limits to treatments that rely on living transplantation, such as a lack of transplant donors and rejection. If it becomes possible to regenerate tissues, organs, organs, etc. lost due to surgical treatment or accidents, the QOL of the patient can be greatly improved. Regenerative medicine can also solve the problems of living transplantation. In that respect, expectations for regenerative medicine are high.
再生医療で成功を収めている技術は、主として人工皮膚、人工骨、人工歯といった形態面及び機能面からして比較的単純な組織が中心である。再構成された人工皮膚や人工骨は細胞に取り込まれ、組織構築に必要なシグナルを供することができるようになることある。しかしながら、再生医療技術による人工皮膚・人工骨の分化のレパートリーは限られていた。例えば、同種ケラチノサイトや皮膚繊維芽細胞などは表皮としての構造物に分化し、周囲の器官に組み込まれて、バリア性質をもった角質層や基底膜を有するに至ることはあるが、毛包や脂肪腺、汗腺といった二次的誘導物を派生することはない、とされていた。 Technologies that have been successful in regenerative medicine are centered on relatively simple tissues, mainly in terms of morphology and function, such as artificial skin, artificial bone, and artificial teeth. The reconstructed artificial skin or bone may be taken up by cells and provide signals necessary for tissue construction. However, the repertoire of the differentiation of artificial skin and artificial bone by regenerative medical technology has been limited. For example, allogeneic keratinocytes and dermal fibroblasts differentiate into structures as the epidermis and may be incorporated into surrounding organs, resulting in having a stratum corneum or basement membrane with barrier properties. It was not supposed to derive secondary inducers such as fat glands and sweat glands.
生体組織は通常、自己複製をするとともに、分化した細胞にシグナルを送ったり分化した細胞を供給することで組織の恒常性を維持する幹細胞的性質をもった細胞と、そのような細胞から各種信号を受けたり指令を受けたりする、分化状態に既に至った体細胞的性質を有する細胞とが共存し、両者の相互作用により成り立っている。例えば脊椎動物の場合、ほとんどの組織・器官形成において間葉系細胞と上皮系細胞との間の相互作用が必須である。毛包の場合、間葉系細胞である毛乳頭細胞が幹細胞的性質を担い、上皮系細胞であるケラチノサイトが毛のシャフト(毛質そのもの)へと分化する意味において、体細胞的性質を有する細胞に相当する。 Biological tissues usually self-replicate, send signals to differentiated cells, and supply differentiated cells to maintain the homeostasis of tissues, and various signals from such cells. Cells that have undergone differentiation or are already in a differentiated state and co-exist with cells that have somatic properties. For example, in the case of vertebrates, the interaction between mesenchymal cells and epithelial cells is essential in most tissue / organ formation. In the case of hair follicles, dermal papilla cells, which are mesenchymal cells, have stem cell properties, and cells that have somatic properties in the sense that keratinocytes, which are epithelial cells, differentiate into hair shafts (hair itself) It corresponds to.
再生医療による器官の形成の際の難しさは、実際の生体組織内におけるような、未分化状態を保った幹細胞的性質を有する細胞と、分化に至った細胞との共存状態の達成にある。従来技術では、仮に上皮系細胞と間葉系細胞を共培養しても、共に分化に至ってしまうか、あるいは共に未分化状態を保つかのどちらかだけであり、生体組織を模倣するような未分化状態と分化状態の細胞の共存の再現はされていない。 The difficulty in organ formation by regenerative medicine lies in achieving a coexistence state between cells having stem cell properties that remain in an undifferentiated state and cells that have undergone differentiation, as in an actual living tissue. In the prior art, even if the epithelial cells and the mesenchymal cells are co-cultured, they either differentiate together or both remain undifferentiated. The coexistence of differentiated and differentiated cells has not been reproduced.
本発明は、複数種の分化した体性細胞を組み合わせ、培養することで、原始的な器官様をなし得る細胞塊を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a cell mass capable of forming a primitive organ-like by combining and culturing a plurality of types of differentiated somatic cells.
本願は以下の発明を包含する。
(1)体性に由来する複数の体性細胞種からなる原始的な器官様をなし得る細胞塊の製造方法であって、
前記複数種の体性細胞を含む培養液を用意し、
前記複数種の体性細胞培養液を混合後、その混合細胞培養液にWntシグナル活性化剤を添加し、
前記Wntシグナル活性化剤を含有する培養液を所定期間にわたり非平面接触性培養に委ね、
前記非平面接触性培養した培養物の培地をWntシグナル活性化剤非含有培地と交換し、更に所定期間培養する、
ことを含んでなり、ここで前記複数の体細胞の少なくとも1種は未分化状態を保っている、方法。
(2)前記複数種の体性細胞が、上皮系体細胞と間葉系体細胞との組み合わせからなり、当該間葉系体細胞が未分化状態を保っている、(1)の方法。
(3)前記上皮系体細胞がケラチノサイトであり、前記間葉系体細胞が毛乳頭細胞である、(2)の方法。
(4)前記細胞塊から、毛包誘導機能を有する毛包が形成される、(3)の方法。
(5)前記Wntシグナル活性化剤が6−ブロモインジルビン−3’−オキシム(BIO)である、(1)〜(4)のいずれかの方法。
(6)前記非平面接触性培養方法がハンギングドロップ方法である、(1)〜(5)のいずれかの方法。
(7)体性に由来する複数の体性細胞種からなる原始的な器官様をなし得る細胞塊であって、
前記複数種の体性細胞を含む培養液を用意し、
前記複数種の体性細胞培養液を混合後、その混合細胞培養液にWntシグナル活性化剤を添加し、
前記Wntシグナル活性化剤を含有する培養液を所定期間にわたり非平面接触性培養に委ね、
前記非平面接触性培養した培養物の培地をWntシグナル活性化剤非含有培地と交換し、更に所定期間培養する、
ことを含んでなる方法により製造され、ここで前記複数の体細胞の少なくとも1種は未分化状態を保っている、細胞塊。
(8)前記複数種の体性細胞が、上皮系体細胞と間葉系体細胞との組み合わせからなり、当該間葉系体細胞が未分化状態を保っている、(7)の細胞塊。
(9)前記上皮系体細胞がケラチノサイトであり、前記間葉系体細胞が毛乳頭細胞である、(8)の細胞塊。
(10)前記細胞塊から、毛包誘導機能を有する毛包が形成される、(9)の細胞塊。
(11)前記Wntシグナル活性化剤が6−ブロモインジルビン−3’−オキシム(BIO)である、(7)〜(10)のいずれかの細胞塊。
(12)前記非平面接触性培養方法がハンギングドロップ方法である、(7)〜(11)のいずれか1項記載の細胞塊。
(13)(9)〜(12)のいずれかの細胞塊に候補薬剤を適用し、育毛効果を有する薬剤をスクリーニングする方法。
(14)前記細胞塊のc−myc、BMP4及びIGFBP3から成る群から選ばれる1又は複数の遺伝子の発現量を指標とする、(13)の方法。
This application includes the following inventions.
(1) A method for producing a cell mass capable of forming a primitive organ-like structure composed of a plurality of somatic cell types derived from somatic,
Preparing a culture solution containing the plural types of somatic cells,
After mixing the plural types of somatic cell cultures, a Wnt signal activator is added to the mixed cell cultures,
Entrusting the culture solution containing the Wnt signal activator to non-planar contact culture over a predetermined period of time,
Replacing the culture medium of the non-planar contact culture with a Wnt signal activator-free medium, and further culturing for a predetermined period;
Wherein at least one of the plurality of somatic cells remains undifferentiated.
(2) The method according to (1), wherein the plurality of types of somatic cells are a combination of epithelial somatic cells and mesenchymal somatic cells, and the mesenchymal somatic cells are maintained in an undifferentiated state.
(3) The method according to (2), wherein the epithelial somatic cells are keratinocytes, and the mesenchymal somatic cells are hair papilla cells.
(4) The method of (3), wherein a hair follicle having a hair follicle induction function is formed from the cell mass.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the Wnt signal activator is 6-bromoindirubin-3′-oxime (BIO).
(6) The method according to any one of (1) to (5), wherein the non-planar contact culture method is a hanging drop method.
(7) A cell mass that can form a primitive organ-like structure composed of a plurality of somatic cell types derived from somatic,
Preparing a culture solution containing the plural types of somatic cells,
After mixing the plural types of somatic cell cultures, a Wnt signal activator is added to the mixed cell cultures,
Entrusting the culture solution containing the Wnt signal activator to non-planar contact culture over a predetermined period of time,
Replacing the culture medium of the non-planar contact culture with a Wnt signal activator-free medium, and further culturing for a predetermined period;
A cell mass, wherein at least one of the plurality of somatic cells is maintained in an undifferentiated state.
(8) The cell mass according to (7), wherein the plurality of types of somatic cells are a combination of epithelial somatic cells and mesenchymal somatic cells, and the mesenchymal somatic cells are maintained in an undifferentiated state.
(9) The cell mass according to (8), wherein the epithelial somatic cells are keratinocytes, and the mesenchymal somatic cells are hair papilla cells.
(10) The cell mass according to (9), wherein a hair follicle having a hair follicle induction function is formed from the cell mass.
(11) The cell mass according to any one of (7) to (10), wherein the Wnt signal activator is 6-bromoindirubin-3′-oxime (BIO).
(12) The cell mass according to any one of (7) to (11), wherein the non-planar contact culture method is a hanging drop method.
(13) A method for screening a drug having a hair-growth effect by applying a candidate drug to the cell mass of any one of (9) to (12).
(14) The method according to (13), wherein the expression level of one or more genes selected from the group consisting of c-myc, BMP4, and IGFBP3 of the cell mass is used as an index.
本発明により、複数種の体性細胞種をからなる原始的な器官様をなし得る細胞塊の提供が可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a cell mass capable of forming a primitive organ-like structure composed of a plurality of types of somatic cell types.
本発明でいう体性細胞とは、生体の各種器官を構成する細胞へと分化するに至った細胞をいい、未分化状態の幹細胞とは相反する細胞をいう。本発明においては、2以上の体性細胞を使用することを特徴とし、好ましくは、上皮系細胞系と間葉系細胞との組み合わせ、内皮系細胞と間葉系細胞との組み合わせ、あるいは上皮系細胞と間葉系細胞と内皮系細胞と組み合わせなど、様々であってよい。 The somatic cell as used in the present invention refers to a cell that has been differentiated into cells that constitute various organs of a living body, and refers to a cell that is opposite to an undifferentiated stem cell. In the present invention, two or more somatic cells are used, preferably a combination of an epithelial cell line and a mesenchymal cell, a combination of an endothelial cell and a mesenchymal cell, or an epithelial line It may be various, such as a combination of cells, mesenchymal cells and endothelial cells.
本発明に係る細胞塊により形成し得る器官としては、特に限定されるものではないが、例えば毛包、肺、腎臓、肝臓、膵臓、脾臓、心臓、胆嚢、小腸、結腸、大腸、関節、骨、歯、血管、リンパ管、角膜、軟骨、嗅覚器官、聴覚器官、など、様々な器官が挙げられる。 The organ that can be formed by the cell mass according to the present invention is not particularly limited. For example, hair follicle, lung, kidney, liver, pancreas, spleen, heart, gallbladder, small intestine, colon, large intestine, joint, bone Various organs such as teeth, blood vessels, lymphatic vessels, cornea, cartilage, olfactory organ, auditory organ, and the like.
例えば、毛包を形成したい場合、例えば頭部由来の角化表皮細胞を上皮細胞系として、毛乳頭細胞を間葉系細胞として使用すればよい。ここでいう「上皮系細胞」は、皮膚の表皮または上皮の大部分を構成する細胞であり、真皮に接する1層の基底細胞から生じるものをいう。上皮系細胞としては、新生仔(もしくは胎児)に由来する上皮系細胞、成熟した皮膚、例えば休止期毛の表皮又は成長期毛の表皮に由来する細胞でも、ケラチノサイトの形態にある細胞の培養物であってもよい。かような細胞は、当業者周知の方法により所望のドナー動物の皮膚から調製することができる。「毛乳頭細胞」とは、間葉系細胞として毛包最底部に位置し、毛包の自己再生のために毛包上皮幹細胞に活性化シグナルを送る、いわば司令塔の役割を担っている細胞をいう。「毛乳頭細胞」は、例えば皮膚組織から表皮組織を取り除くことで得た真皮組織画分をコラーゲン処理して細胞懸濁物を調製し、次いで当該細胞懸濁物を凍結保存することで毛胞上皮細胞を死滅させることで調製することができる。 For example, when hair follicles are desired to be formed, for example, keratinized epidermal cells derived from the head may be used as epithelial cell lines, and hair papilla cells may be used as mesenchymal cells. The term “epithelial cell” as used herein refers to a cell that constitutes the most part of the epidermis or epithelium of the skin and that originates from a single layer of basal cells in contact with the dermis. As epithelial cells, epithelial cells derived from neonates (or fetuses), mature skin, for example cells derived from the epidermis of resting hair or epidermis of growing hair, a culture of cells in the form of keratinocytes It may be. Such cells can be prepared from the skin of the desired donor animal by methods well known to those skilled in the art. “Papilla cells” are cells located at the bottom of the hair follicle as mesenchymal cells and send activation signals to the hair follicle epithelial stem cells for the self-renewal of hair follicles. Say. The “follicle papilla cells” are prepared by, for example, treating a dermal tissue fraction obtained by removing epidermal tissue from skin tissue to prepare a cell suspension, and then cryopreserving the cell suspension. It can be prepared by killing epithelial cells.
また、例えば、嗅覚器官の再構築については以下のようにして調製を行うことができる。哺乳動物、例えばマウスの嗅覚上皮細胞群の存在組織部位を取り出す。コラゲナーゼ処理により組織を消化し、遠心分離し、沈殿した細胞群を調製する。続いてコラーゲン1又は4によってコーティングした細胞培養皿へ細胞懸濁液を入れ、接着性に優れる嗅覚上皮細胞を優先的に接着させるため5分程度で速やかに懸濁液を吸い取る。同皿に残った上皮系細胞は細胞培養へ移行できる。さらに残った細胞の大部分は上皮系細胞となる。吸い上げた残りの懸濁液には間葉系細胞が存在しているが、フィブロネクチンまたはゲラチンによってコーティングした培養皿へ懸濁液を入れ4時間以上、適当な雰囲気、例えば37℃、95%CO2下で静置することにより、間葉系細胞を細胞培養へ供することが可能となる。以上のように調製した上皮および間葉系細胞は、毛包器官の再構築と同様な手法により新たな嗅覚器官構築へ供することができる。 For example, the reconstruction of the olfactory organ can be prepared as follows. An existing tissue site of a group of olfactory epithelial cells of a mammal such as a mouse is taken out. The tissue is digested by collagenase treatment, centrifuged, and precipitated cells are prepared. Subsequently, the cell suspension is put into a cell culture dish coated with collagen 1 or 4, and the suspension is quickly sucked out in about 5 minutes in order to preferentially adhere olfactory epithelial cells excellent in adhesiveness. The epithelial cells remaining in the dish can be transferred to cell culture. Further, most of the remaining cells become epithelial cells. Although the mesenchymal cells are present in the remaining suspension, the suspension is placed in a culture dish coated with fibronectin or gelatin for 4 hours or longer in an appropriate atmosphere such as 37 ° C. and 95% CO 2. By allowing it to stand under, mesenchymal cells can be subjected to cell culture. The epithelial and mesenchymal cells prepared as described above can be used for the construction of a new olfactory organ by the same method as the reconstruction of the hair follicle organ.
更に、例えば腎臓糸球体の再構築については、以下のように調製を行うことができる。哺乳動物、例えばマウスの腎臓の存在組織部位を取り出す。コラゲナーゼ処理により組織を消化し遠心分離し、100umメッシュにて粗大物を取り除く。続いて40umメッシュにて糸球体をメッシュに集め、トリプシン処理にて細胞懸濁液にする。コラーゲン1又は4によってコーティングした細胞培養皿へ細胞懸濁液を入れ上皮細胞を優先的に接着させる。この処理により、本細胞の大部分は糸球体に由来する上皮系細胞となる。 Furthermore, for example, for the reconstruction of kidney glomeruli, preparation can be performed as follows. The existing tissue site of the kidney of a mammal such as a mouse is removed. The tissue is digested by collagenase treatment and centrifuged, and coarse particles are removed with a 100 um mesh. Subsequently, glomeruli are collected on a 40 um mesh and made into a cell suspension by trypsin treatment. A cell suspension is put into a cell culture dish coated with collagen 1 or 4, and epithelial cells are preferentially adhered. By this treatment, most of the cells become epithelial cells derived from glomeruli.
一方、腎臓の場合、発生時に存在していた間葉系細胞は生体では死滅している。従って、本発明では組織再構築に必要とされる上皮間葉相互作用を再度誘導するため以下のような手法を採ることができる。上皮系細胞は上記の腎臓由来細胞を使用する。さらに失われた間葉系細胞の代替として、同属である毛乳頭細胞または骨髄由来間葉系幹細胞を使用する。以上のような上皮および間葉系細胞は、毛包器官の再構築と同様な手法により新たな腎臓器官構築へ供することができる。 On the other hand, in the case of the kidney, mesenchymal cells that existed at the time of development are dead in the living body. Therefore, in the present invention, the following method can be employed to induce the epithelial-mesenchymal interaction required for tissue reconstruction again. The above-mentioned kidney-derived cells are used as epithelial cells. Furthermore, as a replacement for the lost mesenchymal cells, the genus hair papilla cells or bone marrow derived mesenchymal stem cells are used. The epithelial and mesenchymal cells as described above can be used for the construction of a new kidney organ by the same method as the reconstruction of the hair follicle organ.
本発明に係る細胞の起源はその目的に応じ、様々な哺乳動物を起源としてよく、限定することなくヒト、チンパンジー、その他の霊長類、家畜動物、例えばイヌ、ネコ、畜産動物、例えばウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、実験用動物、例えばウサギ、ラット、マウス、モルモット、より好ましくはヌードマウス、SCIDマウス、ヌードラットなどに由来する。また、その組み合わせは同種系でも、異種系でもよいが、同種系が好ましい。 The origin of the cells according to the present invention may originate from various mammals depending on the purpose, and is not limited to humans, chimpanzees, other primates, livestock animals such as dogs, cats, livestock animals such as cows and pigs. , Horses, sheep, goats, laboratory animals such as rabbits, rats, mice, guinea pigs, more preferably nude mice, SCID mice, nude rats and the like. The combination may be the same type or a different type, but the same type is preferred.
本発明に係る体性細胞の培養に有効な培養液は特に限定されるものではなく、細胞培養において慣用されているものが使用できる。例えば、間葉系細胞については、好ましくはDMEM、MEM、F12、Changメディウム等の血清含有型培地が使用可能である。この場合、血清濃度は0−30%、好ましくは10%とし、必要不可欠な因子として、bFGF(塩基性繊維芽細胞増殖因子)及びEGF(上皮増殖因子)、2mM L−グルタミンを添加する。
上皮系細胞の場合、Epilife(登録商標)、HuMedia(登録商標)(共にクラボウ社)、Invitrogen SFM(Invitrogen社)など、無血清型のケラチノサイトに対し最適化された培地が好ましい。ケラチノサイトは場合によってはGreen法(Cell 1975 NOV;6(3):331-43, Serial cultivation of strain of human epidermal keratinocytes:the formation of keratinizing colonies from single cells. Rheinwalf J.G., Green H.)にて調製することが出来るが、この場合はその培養に上記間葉系で使用した血清含有型培地を使用できる。なお、上皮系細胞、間葉系細胞の培養に共通して使える抗生物質としてはペニシリンG、カナマイシン、ストレプトマイシン、アンフォテリシンBが挙げられる。
The culture medium effective for culturing somatic cells according to the present invention is not particularly limited, and those conventionally used in cell culture can be used. For example, for mesenchymal cells, preferably a serum-containing medium such as DMEM, MEM, F12, or Chang medium can be used. In this case, the serum concentration is 0-30%, preferably 10%, and bFGF (basic fibroblast growth factor) and EGF (epidermal growth factor), 2 mM L-glutamine are added as indispensable factors.
In the case of epithelial cells, media optimized for serum-free keratinocytes, such as Epilife (registered trademark), HuMedia (registered trademark) (both from Kurabo Industries) and Invitrogen SFM (Invitrogen) are preferred. Keratinocytes are sometimes prepared by the Green method (Cell 1975 NOV; 6 (3): 331-43, Serial cultivation of strain of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells. Rheinwalf JG, Green H.) In this case, however, the serum-containing medium used in the mesenchymal system can be used for the culture. Examples of antibiotics that can be commonly used for culturing epithelial cells and mesenchymal cells include penicillin G, kanamycin, streptomycin, and amphotericin B.
本発明においては、上記複数の体性細胞の混合物にWntシグナル活性化剤を添加し、培養を行うことを特徴とする。Wntシグナルとは、β−カテニンの核移行を促し、転写因子としての機能を発揮する一連の作用をいう。本シグナルは細胞間相互作用に起因し、例えば、ある細胞から分泌されたWnt3Aというタンパクがさらに別の細胞に作用し、細胞内のβ−カテニンが核移行し、転写因子として作用する一連の流れが含まれる。一連の流れは上皮間葉相互作用を例とする器官構築の最初の現象を引き起こす。Wntシグナルはβ−カテニン経路、PCP経路、Ca2+経路の三つの経路を活性化することにより、細胞の増殖や分化、器官形成や初期発生時の細胞運動など各種細胞機能を制御することで知られる。Wntシグナルがもつその未分化状態維持機能により、分化を抑制する目的でES細胞の培養の際に利用されてはいるが(例えば、Noburo Sato et al., Nature Medicine Vol.10, No.1, Jan. 2004)、体性細胞の培養におけるその利用及び効果については全く知られていない。 The present invention is characterized in that a Wnt signal activator is added to the mixture of the plurality of somatic cells and cultured. The Wnt signal refers to a series of actions that promote the nuclear translocation of β-catenin and exert a function as a transcription factor. This signal is caused by cell-cell interaction. For example, a protein called Wnt3A secreted from one cell acts on another cell, and β-catenin in the cell translocates to the nucleus and acts as a transcription factor. Is included. A series of flows causes the first phenomenon of organ construction, exemplified by epithelial-mesenchymal interactions. Wnt signal activates three pathways, β-catenin pathway, PCP pathway, and Ca 2+ pathway, thereby controlling various cell functions such as cell proliferation and differentiation, organ formation, and cell movement during early development. known. Although it is used in the culture of ES cells for the purpose of suppressing differentiation due to its undifferentiated state maintaining function of Wnt signal (for example, Noburo Sato et al., Nature Medicine Vol. 10, No. 1, Jan. 2004), nothing is known about its use and effect in somatic cell culture.
Wntシグナル活性化剤としては、特に限定されるわけではないが、グリコーゲンシンターゼキナーゼ−3(GSK−3)の阻害活性を示すものであればいかなるものでもよく、例えばビス−インドロ(インジルビン)化合物(BIO)((2’Z,3’E)−6−ブロモインジルビン−3’−オキシム)、そのアセトキシム類似体BIO−アセトキシム(2’Z,3’E)−6−ブロモインジルビン−3’−アセトキシム)、チアジアゾリジン(TDZD)類似体(4−ベンジル−2−メチル−1,2,4−チアジアゾリジン−3,5−ジオン)、オキソチアジアゾリジン―3−チオン類似体(2,4−ジベンジル−5−オキソチアジアゾリジン−3−チオン)、チエニルα−クロロメチルケトン化合物(2−クロロ−1−(4,4−ジブロモ−チオフェン−2−イル)−エタノン)、フェニルαブロモメチルケトン化合物(α−4−ジブロモアセトフェノン)、チアゾール含有尿素化合物(N−(4−メトキシベンジル)−N’−(5−ニトロ−1,3−チアゾール−2−イル)ユレア)やGSK−3βペプチド阻害剤、例えばH−KEAPPAPPQSpP−NH2、などが挙げられる。 The Wnt signal activator is not particularly limited, and any Wnt signal activator may be used as long as it exhibits inhibitory activity for glycogen synthase kinase-3 (GSK-3). For example, a bis-indolo (indirubin) compound ( BIO) ((2′Z, 3′E) -6-bromoindirubin-3′-oxime), its acetoxime analog BIO-acetoxime (2′Z, 3′E) -6-bromoindirubin-3 ′ -Acetoxime), thiadiazolidine (TDZD) analog (4-benzyl-2-methyl-1,2,4-thiadiazolidine-3,5-dione), oxothiadiazolidine-3-thione analog (2 , 4-Dibenzyl-5-oxothiadiazolidine-3-thione), thienyl α-chloromethyl ketone compound (2-chloro-1- (4,4-dibromo-thi Phen-2-yl) -ethanone), phenyl α bromomethyl ketone compound (α-4-dibromoacetophenone), thiazole-containing urea compound (N- (4-methoxybenzyl) -N ′-(5-nitro-1,3) -Thiazol-2-yl) urea) and GSK-3β peptide inhibitors such as H-KEAPPAPPQSpP-NH 2 .
Wntシグナル活性化剤の添加量は特に制限されるものではなく、Wntシグナル活性化、換言すれば、GSK−3の阻害が奏され、且つ細胞増殖が停止しない量であればよく、使用する薬剤の種類及び増殖すべき細胞の種類に依存し、当業者により適宜決定されるであろう。例えば、Wntシグナル活性化剤としてBIOを毛乳頭細胞に使用する場合、その量は例えば0.1μM〜10μM程度が適量であろうが、むろんそのような量に限定されるものではない。 The addition amount of the Wnt signal activator is not particularly limited, and may be any amount that activates Wnt signal, in other words, inhibits GSK-3 and does not stop cell growth. Depending on the type of cell and the type of cell to be proliferated, and will be determined by those skilled in the art. For example, when BIO is used as a Wnt signal activator in hair papilla cells, the amount is, for example, about 0.1 μM to 10 μM, but it is not limited to such an amount.
本発明におけるもう一つの特徴は、上記複数の体性細胞の混合物にWntシグナル活性化剤を添加したものを非平面接触性培養に委ねることである。非平面接触性培養とは、平面接着性細胞を接着させないように球面を有する界面の上にて細胞を培養する方法である。非平面接触性培養方法の例としては、ハンギングドロップ法がある(Keller G. M. et al., Curr. Opin. Cell Biol., 7, 862-869 (1995))。ハンギングドロップ法とは、培養細胞を含む培養液の液滴(一般に25〜35μL程度)を培養皿の蓋の天井側に点着し、培養液が落下又は流れ落ちないように注意深く蓋を閉じ、表面張力により培養液内の細胞を逆さの液滴の状態で培養する方法である。このように培養することで、細胞は平面培養など場合における平面との接触により受ける影響を最小限にすることができる。非平面接触性培養方法のその他の例としては、あらかじめ細胞接着ができないよう表面加工された半球状の細胞培養皿(例えば住友ベークライトから販売されている「スフェロイド」)を利用した形成方法(スフェロイド形成方法)、ニトロセルロース培地内での培養により浮遊状態で細胞凝集させる浮遊方法などがある。 Another feature of the present invention is that the mixture of a plurality of somatic cells added with a Wnt signal activator is subjected to non-planar contact culture. Non-planar contact culture is a method of culturing cells on an interface having a spherical surface so that planar adherent cells do not adhere. An example of a non-planar contact culture method is the hanging drop method (Keller G. M. et al., Curr. Opin. Cell Biol., 7, 862-869 (1995)). In the hanging drop method, a drop of a culture solution containing cultured cells (generally about 25 to 35 μL) is spotted on the ceiling side of the lid of the culture dish, and the lid is carefully closed so that the culture solution does not fall or flow down. This is a method of culturing cells in a culture solution in an inverted droplet state by tension. By culturing in this way, it is possible to minimize the influence of the cells on contact with the flat surface in the case of flat surface culture. As another example of the non-planar contact culture method, a formation method (spheroid formation) using a hemispherical cell culture dish (for example, “Spheroid” sold by Sumitomo Bakelite) that has been surface-treated so as not to allow cell adhesion in advance. Method), and a floating method in which cells are aggregated in a floating state by culturing in a nitrocellulose medium.
非平面接触性培養のための温度・時間は取り扱う細胞の種類や継代回数に依存して変わりうるが、例えば37℃で1〜10日間、好ましくは3〜7日間行い、必要であれば適宜培地を同様のもので交換する。 The temperature and time for non-planar contact culture can vary depending on the type of cells to be handled and the number of passages. For example, the culture is performed at 37 ° C. for 1 to 10 days, preferably 3 to 7 days. Replace the medium with a similar one.
最後に上記培地を、Wntシグナル活性化剤を含有しない培養液と交換することで細胞をWntシグナル不在下の状態でさらに非平面接触性培養する。この場合も培養時間及び温度も取り扱う細胞の種類や継代回数に依存して変わりうるが、例えば37℃で1〜10日間、好ましくは3〜7日間行い、必要であれば適宜培地を同様のもので交換する。 Finally, the medium is replaced with a culture solution that does not contain a Wnt signal activator to further culture the cells in a non-planar contact manner in the absence of Wnt signal. In this case as well, the culture time and temperature may vary depending on the type of cells to be handled and the number of passages. For example, the culture is performed at 37 ° C. for 1 to 10 days, preferably 3 to 7 days. Replace with something.
本発明により、例えば毛包移植、各臓器移植、ならびに完全な臓器にはいたらないものの臓器を構成する微小器官、たとえば角膜、腎糸球体、嗅覚上皮組織、軟骨部位の部分移植などに有用な細胞塊を効率良く人工的に作成することが可能となる。また人工的に作成した細胞塊は、薬剤評価に供することで、より正確に生体内器官への薬剤作用を評価することが可能となる。またヌードマウス、SCIDマウスのような免疫不全動物への細胞塊移植により、より完成度の高い器官様組織を作成でき、たとえばヒト毛包、マウス腎などを異所的に作成することで新規な薬剤評価ならびに遺伝子機能評価を可能とするモデル動物の作成が可能となる。特に細胞塊を作成する際に細胞に遺伝子導入または改変を施すことでレポーターを有する再構築器官を簡便に作成することが可能となり、組織および器官レベルでの生体内分子挙動を正確に把握調査できうる。 According to the present invention, cells useful for, for example, hair follicle transplantation, organ transplantation, and micro-organs constituting organs that do not reach complete organs, such as cornea, kidney glomerulus, olfactory epithelium, partial cartilage transplantation, etc. It becomes possible to artificially create a lump efficiently. In addition, the artificially prepared cell mass can be used for drug evaluation, so that the drug action on the in vivo organ can be more accurately evaluated. In addition, organ-like tissues with a higher degree of completeness can be created by cell mass transplantation into immunodeficient animals such as nude mice and SCID mice. For example, by creating ectopically human hair follicles, mouse kidneys, etc. It is possible to create a model animal that enables drug evaluation and gene function evaluation. In particular, when creating a cell mass, it is possible to easily create a reconstructed organ with a reporter by introducing or modifying cells, and accurately grasp and investigate in vivo molecular behavior at the tissue and organ level. sell.
本発明に係る細胞塊において、上皮系体細胞がケラチノサイトかつ間葉系体細胞が毛乳頭細胞であり、そして毛包誘導機能を有する毛包が形成される場合、その細胞塊は、育毛効果を示す薬剤の評価、例えばそのような薬剤のスクリーニングに使用できる。例えば、育毛薬剤の候補薬剤をこの細胞塊に適用し、コントロールと比較して、細胞塊の成長が顕著となる場合、育毛効果を有する薬剤と判定したり、あるいは毛成長を促進させる遺伝子、例えばc−mycの発現の亢進を指標としたり、毛成長を抑制する遺伝子、例えばBMP4、IGFBP3遺伝子などの発現の抑制を指標として、育毛効果の有無を判定することができる。 In the cell mass according to the present invention, when the epithelial somatic cells are keratinocytes and the mesenchymal somatic cells are hair papilla cells, and a hair follicle having a hair follicle inducing function is formed, the cell mass has a hair-growing effect. It can be used for evaluation of the indicated drugs, for example for screening such drugs. For example, when a candidate drug for hair growth drug is applied to this cell mass and the growth of the cell mass becomes significant compared to the control, it is determined that the drug has a hair growth effect or a gene that promotes hair growth, for example, The presence or absence of a hair-growth effect can be determined using the increase in the expression of c-myc as an index or the suppression of the expression of genes that suppress hair growth, such as BMP4 and IGFBP3 genes, as an index.
毛乳頭細胞
ヒト由来毛乳頭細胞はドナーより提供された頭皮組織より調製した。真皮組織を除去後、脂肪組織内に存在する毛包部位を実体顕微鏡下にてピンセットおよび眼科はさみを用いて採取した。採取した毛包は抗生剤入りの培養液内に移し、さらに同顕微鏡下にて毛乳頭細胞部位を目視にて分離採取した。分離した毛乳頭細胞は培地内にて10cm丸型ディッシュ(TRP社製)において、37℃、95%CO2下にて1週間以上培養し、後の実験に供した。使用した培地はAdvanced−DMEM(Invitrogen)、15%牛胎児由来血清、20ng/mlのbFGF、10ng/mlnoEGF、2mMのL−グルタミン、ペニシリン・ストレプトマイシン・アンフォテリシン混合液《100倍希釈》、3.5ul/500mlのβメルカプトエタノールである。細胞は適宜同じ条件下で継代培養した。継代の際には、0.5%トリプシン/EDTA溶液にて細胞剥離を行い、細胞を新たなディッシュに移し入れ、同じ組成の新鮮培地で継代培養を行った。
Papilla cells Human-derived papilla cells were prepared from scalp tissue provided by a donor. After removing the dermis tissue, the hair follicle site present in the adipose tissue was collected using tweezers and ophthalmic scissors under a stereomicroscope. The collected hair follicles were transferred into a culture solution containing antibiotics, and the hair papilla cell site was visually separated and collected under the same microscope. The separated dermal papilla cells were cultured in a 10 cm round dish (manufactured by TRP) in a medium at 37 ° C. under 95% CO 2 for 1 week or longer and used for the subsequent experiment. The medium used was Advanced-DMEM (Invitrogen), 15% fetal bovine serum, 20 ng / ml bFGF, 10 ng / ml no EGF, 2 mM L-glutamine, penicillin / streptomycin amphotericin mixture (100-fold dilution), 3.5 ul. / 500 ml β-mercaptoethanol. Cells were subcultured as appropriate under the same conditions. At the time of subculture, cell detachment was performed with a 0.5% trypsin / EDTA solution, the cells were transferred to a new dish, and subculture was performed with a fresh medium having the same composition.
BIO(Calbiochem社)を添加する場合、DMSO(ジメチルスルホオキサイド)にて10mM溶解して、0.1〜5μMとなるように添加した。 When BIO (Calbiochem) was added, 10 mM was dissolved in DMSO (dimethylsulfoxide) and added so as to be 0.1 to 5 μM.
ケラチノサイト
ヒト正常新生児包皮由来ケラチノサイトを以下のとおりにして調製した。ドナーから採取した包皮組織をディスパーゼ酵素存在下のPBS(−)内にて一夜程度4℃にて処理した。この処理により表皮のみがシート状で採取でき、それを継代時と同様な方法で0.25%トリプシン酵素にて消化調製し、コラーゲン処理された培養皿に培地ごと移し換え、培養した。培地としてHumedia KG2(クラボウ社)を使用した。細胞は適宜同じ条件下で継代培養した。継代の際には、0.5%トリプシン/EDTA溶液にて細胞剥離を行い、細胞を新たなディッシュに移し入れ、同じ組成の新鮮培地で継代培養を行った。上記のようにして採取され培養された細胞を、以降の実験に供した。
Keratinocytes Human normal neonatal foreskin-derived keratinocytes were prepared as follows. Foreskin tissue collected from the donor was treated overnight at 4 ° C. in PBS (−) in the presence of dispase enzyme. By this treatment, only the epidermis was collected in a sheet form, which was digested and prepared with 0.25% trypsin enzyme in the same manner as at the time of subculture, transferred to the collagen-treated culture dish, and cultured. Humedia KG2 (Kurabo) was used as the medium. Cells were subcultured as appropriate under the same conditions. At the time of subculture, cell detachment was performed with a 0.5% trypsin / EDTA solution, the cells were transferred to a new dish, and subculture was performed with a fresh medium having the same composition. The cells collected and cultured as described above were subjected to subsequent experiments.
BIO(Calbiochem社)を添加する場合、DMSO(ジメチルスルホオキサイド)にて10mM溶解して、0.1〜5μMとなるように添加した。 When BIO (Calbiochem) was added, 10 mM was dissolved in DMSO (dimethylsulfoxide) and added so as to be 0.1 to 5 μM.
ハンギングドロップ培養
培地構成
Advanced−DMEM(Invitrogen社)30%、2mMのL−グルタミン、ペニシリン・ストレプトマイシン混合液(Invitrogen社)(100倍希釈)3.5μl/500mlのβメルカプトエタノールとHumediaKG−2(クラボウ社)を1:1にて混合した。
Bio(Calbiochem社)を添加する場合、DMSO(ジメチルスルホオキサイド)にて10mM溶解して、0.1〜5μMとなるように添加した。
Hanging drop culture medium configuration Advanced-DMEM (Invitrogen) 30%, 2 mM L-glutamine, penicillin / streptomycin mixture (Invitrogen) (100-fold dilution) 3.5 μl / 500 ml β-mercaptoethanol and Humdia KG-2 (Kurabo) Were mixed 1: 1.
When Bio (Calbiochem) was added, 10 mM was dissolved in DMSO (dimethylsulfoxide) and added so as to be 0.1 to 5 μM.
作成方法
毛乳頭細胞はP3(継代数1をP1と表記)以上にてBio負荷有り又は無しで、表皮角化細胞についてはP3以内の細胞を準備した。
各細胞が1×105個になるように、トリプシン処理後に各々の培地により希釈した。
Bio(Calbiochem社)を添加する場合、DMSO(ジメチルスルホオキサイド)にて10mM溶解して、0.1〜5μMとなるように添加した。
10cm角の四角い培養皿(フタ)天井側に各培養液25〜35μlを分注して混合し、適当な大きさのドーム上の水滴を作成した。
注意深くフタを閉じ、培養液が落下しないようにして、37℃、5%CO2雰囲気にて培養した。
3日後、上記で使用したのと同じ培地にて、培地交換を行った。
さらに4日間培養後、一部は下記のRT−PCR解析(1)へ供した。残りは、すべての培地をBio無しの条件にある培地へ交換した。
3日目に同様な培地交換をおこない、7日目に生成した細胞塊を回収し、下記の免疫染色へ供した。
Preparation method Papilla cells were prepared with P3 (passage number 1 is expressed as P1) or more with or without Bio loading, and with epidermal keratinocytes within P3.
The cells were diluted with each medium after trypsin treatment so that the number of cells was 1 × 10 5 .
When Bio (Calbiochem) was added, 10 mM was dissolved in DMSO (dimethylsulfoxide) and added so as to be 0.1 to 5 μM.
Each culture solution of 25 to 35 μl was dispensed and mixed on the 10 cm square square culture dish (lid) ceiling side, and water droplets on the dome of an appropriate size were prepared.
The lid was carefully closed to prevent the culture solution from dropping, and the cells were cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere.
Three days later, the medium was changed using the same medium as used above.
After further culturing for 4 days, a part was subjected to the following RT-PCR analysis (1). For the rest, all media was replaced with media in a Bio-free condition.
The same medium change was performed on the 3rd day, and the cell mass generated on the 7th day was collected and subjected to the following immunostaining.
免疫組織蛍光染色
ハンギングドロップ法で得られた各細胞塊を0.1%パラフォルムアルデヒドにて5分固定し、その後の染色に供した。また、一部の細胞隗は未固定でOCT液に包埋し、クライオスタットにて凍結切片を作製して、免疫組織染色を行った。
13%ウシ血清アルブミン(BSA)を含むPBS(−)内にて6時間ブロッキングを行った。
下記表に示す各種一次抗体を、上記13%ウシ血清アルブミン(BSA)を含むPBS(−)により1/200に希釈し、各サンプルに添加し、4時間、4℃にて反応させた。
0.02%のTween20を含むPBS(−)にて3回洗浄した。
上記13%ウシ血清アルブミン(BSA)を含むPBS(−)により1/200に希釈した蛍光二次抗体(EXCELファイル参照)を各サンプルに添加した。またDAPI(4'−6−ジアミジノ−2−フェニルインドール)により、細胞の核を青色に染色した。
蛍光顕微鏡(OLYMPUS)にて観察した。
Immunohistochemical fluorescence staining Each cell mass obtained by the hanging drop method was fixed with 0.1% paraformaldehyde for 5 minutes and subjected to subsequent staining. Some cell sputums were unfixed and embedded in an OCT solution, frozen sections were prepared with a cryostat, and immunohistochemical staining was performed.
Blocking was performed in PBS (−) containing 13% bovine serum albumin (BSA) for 6 hours.
Various primary antibodies shown in the following table were diluted to 1/200 with PBS (−) containing 13% bovine serum albumin (BSA), added to each sample, and reacted at 4 ° C. for 4 hours.
Washed 3 times with PBS (-) containing 0.02% Tween20.
The fluorescent secondary antibody (see EXCEL file) diluted to 1/200 with PBS (-) containing 13% bovine serum albumin (BSA) was added to each sample. The cell nucleus was stained blue with DAPI (4′-6-diamidino-2-phenylindole).
It observed with the fluorescence microscope (OLYMPUS).
図1は上記顕微鏡観察結果を示す白黒写真図である。同図のカラー版では、緑色でのビメンチン抗体による染色、赤色でのCD49f抗体による染色を見極めることができ、それぞれ毛乳頭細胞、ケラチノサイトであることが理解できた。また、図2に示すように毛乳頭細胞が細胞隗の中心部に凝集していることが確認できた。これらの図の結果、細胞が凝集化した後に規則的に配列したことが観察され、本実験系により上皮細胞と間葉細胞が規則正しく配列していることがわかった。BIOを添加して細胞塊を生じさせ後、BIO未添加で培養した細胞塊において、赤く染色されたケラチノサイトが枝状に規則正しく成長したことが伺えた。さらに図3は、BIOを添加して細胞塊を生じさせた場合に、毛乳頭が凝集して存在する中心部と、枝状に進展する細胞隗の先端部が、増殖マーカーのKi67に陽性であることを分かった。以上の結果、通常凝集させた体細胞は成長せず休眠状態になることが通例であったが、BIOの効果により細胞塊において細胞の増殖が起こったことは驚くべき知見といえる。 FIG. 1 is a black-and-white photograph showing the microscopic observation results. In the color version of the figure, staining with vimentin antibody in green and staining with CD49f antibody in red were identified, and it was understood that they were hair papilla cells and keratinocytes, respectively. Further, as shown in FIG. 2, it was confirmed that the hair papilla cells were aggregated in the central part of the cell cage. As a result of these figures, it was observed that the cells were regularly arranged after aggregation, and it was found that the epithelial cells and mesenchymal cells were regularly arranged by this experimental system. After the addition of BIO to produce a cell mass, it was observed that red-stained keratinocytes were regularly grown in branches in the cell mass cultured without BIO addition. Furthermore, FIG. 3 shows that when BIO is added to produce a cell mass, the central part where hair papilla is aggregated and the tip of the cell pod that spreads in a branch shape are positive for the proliferation marker Ki67. I knew that there was. As a result of the above, it was usual that somatic cells that were normally aggregated do not grow and become dormant. However, it can be said that the proliferation of cells in the cell mass due to the effect of BIO is a surprising finding.
また、β−カテニンモノクローナル抗体を幹細胞的性質のマーキングのために使用した。βカテニンは通常の体細胞において少量にて細胞膜近傍に存在しているため、通常の蛍光免疫抗体染色では微弱にしか検出できない。しかしながら、幹細胞的性質を有する細胞では、βカテニンは核内にて転写因子として作用しており、その量も増えている。さらに核内への集積しているため、蛍光免疫抗体染色法でも強く局在している様子を確認できる。本実験においても、細胞塊の一部特異的な部位でβカテニンが強く染色され、集積している状況が確認されていることから、βカテニン抗体による染色は細胞塊内での幹細胞的性質を有する細胞の検出に適しているといえる。 In addition, β-catenin monoclonal antibody was used for marking of stem cell nature. Since β-catenin is present in the vicinity of the cell membrane in a small amount in normal somatic cells, it can be detected only weakly by ordinary fluorescent immunoantibody staining. However, in cells having stem cell properties, β-catenin acts as a transcription factor in the nucleus, and its amount is also increasing. Furthermore, since it is accumulated in the nucleus, it can be confirmed that it is strongly localized even by fluorescent immunoantibody staining. In this experiment as well, it was confirmed that β-catenin was strongly stained and accumulated in a specific part of the cell mass, and thus staining with β-catenin antibody demonstrated stem cell properties in the cell mass. It can be said that it is suitable for the detection of the cell which has.
図4は上記β−カテニンモノクローナル抗体染色による顕微鏡観察結果を示す白黒写真図である。同図のカラー版は、βカテニン抗体による染色部位を緑色、ケラチノサイトを赤色で示している。強く緑色に光る部位のβカテニン陽性細胞が認められ、細胞の幹細胞的性質が示された。特筆すべきは、細胞塊の球状部位において中心部が黄色に光る部分が存在したことである。この部位はβカテニン陽性かつケラチノサイトであることを示す。βカテニン陽性細胞は上記のとおり幹細胞的性質を有する細胞といえる。一方で細胞塊から枝状に進展するケラチノサイト(赤)の部位には黄色く光る部位はなく、つまり同一細胞塊内で幹細胞的性質と通常の体細胞的性質を有する細胞(ケラチノサイト)が共存していることを観察できている。通常の培養状態においては観察し得ない状況であり、上皮間葉相互作用があたかもin vivoのように再現され、未分化および分化した細胞群が自律的に細胞塊を形成し成長していると考察できる。 FIG. 4 is a black-and-white photograph showing the results of microscopic observation by the β-catenin monoclonal antibody staining. The color version of the figure shows the stained site with β-catenin antibody in green and the keratinocytes in red. A β-catenin positive cell in a site that shines strongly in green was observed, indicating the stem cell nature of the cell. It should be noted that there was a portion where the central portion glowed yellow in the spherical part of the cell mass. This site indicates β-catenin positive and keratinocytes. β-catenin positive cells can be said to be cells having stem cell properties as described above. On the other hand, the keratinocytes (red) that grow in branches from the cell mass do not shine yellow, that is, cells that have stem and normal somatic properties (keratinocytes) coexist in the same cell mass. I can observe that. It is a situation that cannot be observed in a normal culture state, and the epithelial-mesenchymal interaction is reproduced as if in vivo, and undifferentiated and differentiated cell groups autonomously form cell clusters and grow Can be considered.
ここでいう未分化のケラチノサイトとは、毛母細胞のように毛を構築するケラチノサイトを恒常的作り出す幹細胞的能力を有する細胞をさす。一方で分化したケラチノサイトは増殖回数が限定的であり、いわゆる毛になりつつある細胞運命が決定されている細胞を指す。同時に図4のカラー版において緑に光る球体を囲む細胞は毛乳頭細胞と考えられるが、この細胞塊の環境において毛乳頭細胞がβカテニン陽性細胞あることは、in vivoにおいて毛包形成および成長開始にWntシグナルが重要であることと類似しており、重要な点といえる。 The undifferentiated keratinocyte here refers to a cell having a stem cell-like ability that constantly produces keratinocytes that construct hair like hair matrix cells. On the other hand, a differentiated keratinocyte refers to a cell that has a limited number of times of proliferation and has been determined to have a so-called hair fate. At the same time, the cells surrounding the sphere that glows green in the color version of FIG. 4 are considered to be dermal papilla cells. In this cell cluster environment, the fact that the dermal papilla cells are β-catenin positive cells indicates that hair follicle formation and growth start in vivo. This is similar to the importance of the Wnt signal, which is an important point.
表皮角化細胞や外毛根鞘細胞で発現するサイトケラチン14(K14)に対する抗体を、これらの細胞が毛幹に分化していないことを確認する目的で使用した(赤色)。ヘアケラチン特異的に反応するAE13モノクローナル抗体(Lynch et al, J Cell Biol 103, 2593, 1986)は、44K/46Kの酸性ヘアケラチン二量体を認識することから、毛幹に分化した状態のマーキングのために使用した(緑色)。ヘアケラチンは、通常の表皮角化細胞においてほとんど全く存在しない、毛包特異的な構造タンパク質である。図5はその顕微鏡観察結果を示す白黒写真図である。同図のカラー版では、毛乳頭細胞と表皮角化細胞で作製した細胞塊では、AE13抗体によって染色される部分は認められないが、BIOで刺激すると、一部に染色が確認される。毛乳頭細胞と外毛根鞘細胞で作製した細胞塊では、BIOの刺激がない場合でのAE13抗体によって染色される部分が確認でき、BIOの刺激によってAE13抗体による染色性が著しく高まった。一方、すべての細胞塊でK14抗体(赤)とAE13抗体(緑)の両方で染色される部位(黄色く光る部位)は認められないことから、サイトケラチン14を発現する未分化な細胞からヘアケラチンを産生する細胞への変化が起きたものと考えられる。 Antibodies against cytokeratin 14 (K14) expressed in epidermal keratinocytes and outer root sheath cells were used for the purpose of confirming that these cells were not differentiated into hair shafts (red). AE13 monoclonal antibody (Lynch et al, J Cell Biol 103, 2593, 1986), which reacts specifically with hair keratin, recognizes 44K / 46K acidic hair keratin dimer, marking the state of differentiation into hair shafts Used for (green). Hair keratin is a hair follicle-specific structural protein that is rarely present in normal epidermal keratinocytes. FIG. 5 is a black and white photograph showing the microscopic observation results. In the color version of the figure, in the cell mass prepared with dermal papilla cells and epidermal keratinocytes, the portion stained with the AE13 antibody is not observed, but when stimulated with BIO, the staining is partially confirmed. In the cell mass prepared with the dermal papilla cells and the outer root sheath cells, the portion stained with the AE13 antibody in the absence of BIO stimulation could be confirmed, and the staining with the AE13 antibody was significantly enhanced by the stimulation of BIO. On the other hand, since no site stained with both K14 antibody (red) and AE13 antibody (green) is observed in all cell masses (a site that glows yellow), hair keratin from undifferentiated cells expressing cytokeratin 14 It is thought that the change to the cell which produces is produced.
発毛期の毛芽において特異的に発現する(Ogawa et al, Exp Dermatol 13, 401, 2004)ヒト上皮抗原に対するBer−EP4抗体を、発毛期の毛芽のマーキングのために使用した(緑色)。図6はその顕微鏡観察結果を示す白黒写真図である。同図のカラー版では、毛乳頭細胞と外毛根鞘細胞で作製した細胞塊において、BIOで刺激した場合に、Ber−EP4抗体による免疫染色性(緑)が明瞭に観察された。K14抗体(赤)とBer−EP4抗体(緑)の両方で染色される部位(黄色く光る部位)は認められないことから、サイトケラチン14を発現する未分化な細胞からBer−EP4を発現する毛芽に分化した細胞への変化が起きたものと考えられる。 The Ber-EP4 antibody against human epithelial antigen that is specifically expressed in hair stage hair buds (Ogawa et al, Exp Dermatol 13, 401, 2004) was used for marking hair stage hair buds (green color). ). FIG. 6 is a black and white photograph showing the microscopic observation results. In the color version of the figure, the immunostaining (green) with the Ber-EP4 antibody was clearly observed when stimulated with BIO in a cell mass prepared with dermal papilla cells and outer root sheath cells. Since there is no site stained with both K14 antibody (red) and Ber-EP4 antibody (green) (a site that glows yellow), hair that expresses Ber-EP4 from undifferentiated cells that express cytokeratin 14 It is thought that a change to cells that differentiated into buds occurred.
RT−PCR解析(1)
各サンプルからTRIZOL(Invitrogen)を用い、RNAを抽出した。各RNA200ng相当をRevTraACE(TOYOBO)50μlの反応系にてcDNAへ逆転写した。得られたサンプル1μlを下記のプライマーを用い、50μlの系でPCR反応にかけた。使用した酵素はKOD−DASH(TOYOBO)、[95℃、60sec、(95℃、30sec;63℃、15sec;72℃、30sec)を40サイクル、72℃、60sec]の反応プロトコールを用いた。
反応液10μlを2%アガロースゲル(COSMOBIO)/TAEバッファー内にて100Vで電気泳動をした。使用したDNAサイズマーカーは100bpラダーマーカー(TOYOBO)である。
使用したプライマーは下記のとおりであり、PCRの結果を図7に示す。
RT-PCR analysis (1)
RNA was extracted from each sample using TRIZOL (Invitrogen). 200 ng of each RNA was reverse transcribed into cDNA in a 50 μl reaction system of RevTraACE (TOYOBO). 1 μl of the obtained sample was subjected to PCR reaction in a 50 μl system using the following primers. The enzyme used was a reaction protocol of KOD-DASH (TOYOBO), [95 ° C., 60 sec, (95 ° C., 30 sec; 63 ° C., 15 sec; 72 ° C., 30 sec), 40 cycles, 72 ° C., 60 sec].
10 μl of the reaction solution was electrophoresed at 100 V in 2% agarose gel (COSMOBIO) / TAE buffer. The DNA size marker used is a 100 bp ladder marker (TOYOBO).
The primers used were as follows, and the PCR results are shown in FIG.
β−アクチンは実験全体のコントロールとして用いた。
Lef−1はWntシグナルの下流遺伝子であり、図7に示すとおり、BIOの存在下及び非存在下のいずれにおいても本実験系で検出された。Lef−1の遺伝子発現が認められる場合、細胞にWntシグナルが作用していることを意味する。従って、本実験系ではBIOの添加により細胞内へWntシグナルが作動していることが理解できる。
β-actin was used as a control for the entire experiment.
Lef-1 is a downstream gene of Wnt signal, and as shown in FIG. 7, it was detected in this experimental system both in the presence and absence of BIO. When the gene expression of Lef-1 is observed, it means that the Wnt signal is acting on the cell. Therefore, in this experimental system, it can be understood that the Wnt signal is activated into the cell by the addition of BIO.
SHH(Sonic Hedge Hog)は組織形成時に関与する遺伝子であり、図7に示すとおり、BIOの存在下及び非存在下のいずれにおいても本実験系では検出されなかった。SHHはWntならびにLef−1のシグナルを受けて転写発現される遺伝子である。本遺伝子発現はWntシグナルが細胞に作用し、更にin vivoにおいて起きているような連鎖的な遺伝子発現が起こっていることを示す。同時にSHHは上皮間葉間での細胞間シグナルを担うタンパクであり、上皮間葉相互作用が起きていることも同時に示唆する。 SHH (Sonic Hedge Hog) is a gene involved in tissue formation, and as shown in FIG. 7, it was not detected in this experimental system in the presence or absence of BIO. SHH is a gene that is transcribed and expressed in response to Wnt and Lef-1 signals. This gene expression indicates that the Wnt signal acts on the cell and that the gene expression is linked in a manner similar to that occurring in vivo. At the same time, SHH is a protein responsible for intercellular signals between epithelial mesenchyme, suggesting that epithelial-mesenchymal interaction is occurring at the same time.
STAT−3(SIGNAL TRANSDUCER AND ACTIVATOR OF TRANSCRIPTION 3)は毛包誘導関連遺伝子であり、図7に示すとおり、BIOの非存在下に比べ、存在下で顕著に検出された。STAT−3は幹細胞の自己増殖に関与するといわれる細胞内シグナル伝達タンパクである。同遺伝子の亢進は、胚性幹細胞にて自己増殖と万能性維持に必要不可欠な因子であり、その幹細胞的性質を示すマーカーの一つである。同時に論文Sano, S. et al., Nature Med. 11: 43-49, 2005"Stat3 links activated keratinocytes and immunocytes required for development of psoriasis in a novel transgenic mouse model."にあるように、毛の成長期への移行に非常に重要な遺伝子であることからも、本実験系にてSTAT−3の転写が亢進することは、後に毛包へと成長していく際の正常な段階を踏んでいることが示唆される。同時にSTAT−3シグナルそのものはBIOの影響を直接受けるものではない(Sato N, et al, Nat Med. 2004 Jan;10(1):55-63. Epub 2003 Dec 21. "Maintenance of pluripotency in human and mouse embryonic stem cells through activation of Wnt signaling by a pharmacological GSK-3-specific inhibitor")。つまり、STAT−3のBIO添加時での亢進は、上皮間葉相互作用により幹細胞維持システムが細胞塊内で生まれていること示す。 STAT-3 (SIGNAL TRANSDUCER AND ACTIVATOR OF TRANSCRIPTION 3) is a hair follicle induction-related gene, and as shown in FIG. 7, it was significantly detected in the presence in the presence of BIO. STAT-3 is an intracellular signaling protein that is said to be involved in stem cell self-proliferation. The enhancement of the gene is an essential factor for self-proliferation and maintenance of universality in embryonic stem cells, and is one of the markers indicating the stem cell properties. At the same time, as in the paper Sano, S. et al., Nature Med. 11: 43-49, 2005 "Stat3 links activated keratinocytes and immunocytes required for development of psoriasis in a novel transgenic mouse model." STAT-3 transcription in this experimental system is a normal step in the later growth into hair follicles because it is a very important gene It is suggested. At the same time, the STAT-3 signal itself is not directly affected by BIO (Sato N, et al, Nat Med. 2004 Jan; 10 (1): 55-63. Epub 2003 Dec 21. "Maintenance of pluripotency in human and mouse embryonic stem cells through activation of Wnt signaling by a pharmacological GSK-3-specific inhibitor "). That is, the enhancement of STAT-3 when BIO is added indicates that the stem cell maintenance system is born in the cell mass due to epithelial-mesenchymal interaction.
TWIST−1は胚性間葉系幹細胞のマーカーであり、毛乳頭細胞が極めて高い幹細胞的性質を有していることを示唆する。TWIST−1は体細胞での発現は骨髄性間葉幹細胞を含む極めて希少な細胞種に限られることから、毛乳頭細胞は体細胞としても高い幹細胞的性質を持つ細胞といえる。図7RT−PCRの実験においては等量の全RNAを鋳型に用いてRT−PCRをしている。BIOの存在下において発現が低下しているように見えるのは、図1および2から観察できるように、全細胞数における毛乳頭細胞の数が相対的に低下しているためである。結論として、発現量の多少を考慮したうえでも、TWIST−1遺伝子を発現する細胞が存在し続けていることは、本実験において幹細胞的能力を有しうる毛乳頭細胞が存在し続けていることを示唆している。 TWIST-1 is a marker for embryonic mesenchymal stem cells, suggesting that dermal papilla cells have extremely high stem cell properties. Since TWIST-1 expression in somatic cells is limited to extremely rare cell types including myeloid mesenchymal stem cells, dermal papilla cells can be said to have high stem cell properties as somatic cells. In the RT-PCR experiment, RT-PCR is carried out using an equal amount of total RNA as a template. The expression seems to decrease in the presence of BIO because the number of hair papilla cells in the total number of cells is relatively decreased as can be observed from FIGS. In conclusion, the fact that cells expressing the TWIST-1 gene continue to exist, taking into account the amount of expression, means that hair papilla cells that can have stem cell ability continue to exist in this experiment. It suggests.
バーシカン遺伝子は発毛誘導時に強く毛乳頭細胞にて発現されることで知られる発毛マーカーである(Kishimoto et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA(1999), pp.7336-7341)。図7RT−PCRの実験においては等量の全RNAを鋳型に用いてRT−PCRをしている。BIOの存在下において発現が低下しているように見えるのは、図1および2から観察できるように、全細胞数における毛乳頭細胞の数が相対的に低下しているためである。結論として、発現量の多少を考慮したうえでも、バーシカン遺伝子を発現する細胞が存在し続けていることは、本実験において発毛誘導能を有しうる毛乳頭細胞が存在し続けていることを示唆している。 The versican gene is a hair growth marker known to be strongly expressed in hair papilla cells during hair growth induction (Kishimoto et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1999), pp.7336-7341). In the RT-PCR experiment, RT-PCR is carried out using an equal amount of total RNA as a template. The expression seems to decrease in the presence of BIO because the number of hair papilla cells in the total number of cells is relatively decreased as can be observed from FIGS. In conclusion, the presence of cells that express the versican gene, even after taking into account the amount of expression, indicates that there are hair papilla cells that can induce hair growth in this experiment. Suggests.
各種遺伝子の発現レベルの変化から、細胞塊内でBIOの直接効果により、上皮および間葉細胞の未分化性が維持され、かつWntシグナルによる上皮間葉相互作用の擬似が起こったといえる。またSTAT−3のようにWntシグナルとは関連のない幹細胞的性質の出現が認められることからBIOの効果は自律的な細胞間相互作用と増殖能を有する細胞塊の創出に寄与しているといえる。 From the change in the expression level of various genes, it can be said that the undifferentiated state of epithelial and mesenchymal cells was maintained by the direct effect of BIO in the cell mass, and that the epithelial-mesenchymal interaction was simulated by the Wnt signal. In addition, since the appearance of stem cell properties unrelated to the Wnt signal such as STAT-3 is observed, the effect of BIO contributes to the creation of cell clusters having autonomous cell-cell interaction and proliferative ability. I can say that.
Wnt3A RT−PCR
毛乳頭細胞はP3(継代数1をP1と表記)にてBio負荷有りで、ケラチノサイトについてはP3以内の細胞を準備した。
各細胞が3×103個になるように、トリプシン処理後に各々の培地により希釈した。
Bio(Calbiochem社)をDMSO(ジメチルスルホオキサイド)にて10mM溶解して、0.1〜5μMとなるように添加した。
10cm角の四角い培養皿(フタ)天井側に各培養液25〜35μlを分注して混合し、適当な大きさのドーム上の水滴を作成した。
注意深くフタを閉じ、培養液が落下しないようにして、37℃、5%CO2雰囲気にて培養した。
3日後、上記にて使用したのと同じ培地にて、培地交換を行った。7日目にてサンプルを回収し、下記のとおりのRT−PCR解析(2)に供した(図8の「0 day」)。さらに残りの同様の細胞については培地をBio無しの条件にある培地へ交換し、分化誘導させ、3日目に回収したサンプルを同様に下記のとおりのRT−PCR解析(2)に供した(図8の「3 days」)。
Wnt3A RT-PCR
The dermal papilla cells were loaded with Bio at P3 (passage number 1 is expressed as P1), and cells within P3 were prepared for keratinocytes.
The cells were diluted with each medium after trypsin treatment so that the number of cells was 3 × 10 3 .
Bio (Calbiochem) was dissolved in DMSO (dimethylsulfoxide) at 10 mM and added to 0.1 to 5 μM.
Each culture solution of 25 to 35 μl was dispensed and mixed on the 10 cm square square culture dish (lid) ceiling side, and water droplets on the dome of an appropriate size were prepared.
The lid was carefully closed to prevent the culture solution from dropping, and the cells were cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere.
Three days later, the medium was changed using the same medium as used above. On day 7, a sample was collected and subjected to RT-PCR analysis (2) as described below (“0 day” in FIG. 8). Further, for the remaining similar cells, the medium was changed to a medium in the condition without Bio, differentiation was induced, and the sample collected on the third day was similarly subjected to RT-PCR analysis (2) as described below ( “3 days” in FIG.
RT−PCR解析(2)
サンプルからTRIZOL(Invitrogen)を用い、RNAを抽出した。各RNA200ng相当をRevTraACE(TOYOBO)50μlの反応系にてcDNAへ逆転写した。得られたサンプル1μlを下記のプライマーを用い、50μlの系でPCR反応にかけた。使用した酵素はKOD−DASH(TOYOBO)、[94℃、2min、(94℃、30sec;63℃、10sec;72℃、30sec)を32サイクル、72℃、2min]の反応プロトコールを用いた。
Sense Primer(順鎖) caggaactacgtggagatcatg (配列番号13)
Anti-Sense Primer(逆鎖) ccatcccaccaaaactcgatgtc(配列番号14)
反応液10μlを2%アガロースゲル(COSMOBIO)/TAEバッファー内にて100Vで電気泳動をした。臭化エチヂウムにて可視化した後、目的のバンドを検出した。
RT-PCR analysis (2)
RNA was extracted from the sample using TRIZOL (Invitrogen). 200 ng of each RNA was reverse transcribed into cDNA in a 50 μl reaction system of RevTraACE (TOYOBO). 1 μl of the obtained sample was subjected to PCR reaction in a 50 μl system using the following primers. The enzyme used was a reaction protocol of KOD-DASH (TOYOBO), [94 ° C., 2 min, (94 ° C., 30 sec; 63 ° C., 10 sec; 72 ° C., 30 sec), 32 cycles, 72 ° C., 2 min].
Sense Primer (forward chain) caggaactacgtggagatcatg (SEQ ID NO: 13)
Anti-Sense Primer (reverse chain) ccatcccaccaaaactcgatgtc (SEQ ID NO: 14)
10 μl of the reaction solution was electrophoresed at 100 V in 2% agarose gel (COSMOBIO) / TAE buffer. The target band was detected after visualization with ethidium bromide.
その結果を図8に示す。図中、矢印で示しているのがWnt3Aのバンドである。Wnt3Aは発現自体が稀であり、主に上皮系細胞により発現され、器官形成や上皮系細胞−間葉系細胞の相互作用に関与する遺伝子であることが知られている。図に示すとおり、BIOの存在下で培養することによりWntシグナルを活性化せしめた細胞においてはWnt3Aの発現は全く認められなかったのに対し、その後BIOを取り除くことで細胞の分化を誘導せしめた細胞ではWnt3Aの発現が認められた。よって、本実験系では、BIOの存在下で培養後、BIOを除いて培養することで、ケラチノサイトの分化、さらには自律的な器官形成が誘導されることが明らかとなった。 The result is shown in FIG. In the figure, the arrow indicates the Wnt3A band. Wnt3A is rarely expressed per se, is expressed mainly by epithelial cells, and is known to be a gene involved in organogenesis and epithelial cell-mesenchymal cell interactions. As shown in the figure, Wnt3A expression was not observed at all in cells in which Wnt signal was activated by culturing in the presence of BIO, but cell differentiation was induced by removing BIO thereafter. Expression of Wnt3A was observed in the cells. Therefore, in this experimental system, it was clarified that culturing in the presence of BIO and then culturing without BIO induces keratinocyte differentiation and further autonomous organ formation.
Wnt10B RT−PCR
毛乳頭細胞はP3(継代数1をP1と表記)にてBio負荷なしで、外毛根鞘細胞についてはP3以内の細胞を準備した。
各細胞が3×103個になるように、トリプシン処理後に各々の培地により希釈した。
Bio(Calbiochem社)は、DMSO(ジメチルスルホオキサイド)にて10mM溶解して、0.1〜5μMとなるように添加した。
10cm角の四角い培養皿(フタ)天井側に各培養液25〜35μlを分注して混合し、適当な大きさのドーム上の水滴を作成した。
注意深くフタを閉じ、培養液が落下しないようにして、37℃、5%CO2雰囲気にて培養した。
Wnt10B RT-PCR
The dermal papilla cells were prepared with P3 (passage number 1 is expressed as P1) without Bio loading, and the outer hair root sheath cells were prepared within P3.
The cells were diluted with each medium after trypsin treatment so that the number of cells was 3 × 10 3 .
Bio (Calbiochem) was dissolved at 10 mM in DMSO (dimethylsulfoxide) and added to a concentration of 0.1 to 5 μM.
Each culture solution of 25 to 35 μl was dispensed and mixed on the 10 cm square square culture dish (lid) ceiling side, and water droplets on the dome of an appropriate size were prepared.
The lid was carefully closed to prevent the culture solution from dropping, and the cells were cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere.
3日後、上記にて使用したのと同じ培地にて、培地交換を行った。7日後にサンプルを回収し、下記のとおりのRT−PCR解析(3)に供した(図9の「7日」)。さらに残りの同様の細胞については培地をBio無しの培地へ交換して分化誘導させ、10日後と14日後に回収したサンプルを同様に下記のとおりのRT−PCR解析(3)に供した(図9の「10日」および「14日」)。 Three days later, the medium was changed using the same medium as used above. Seven days later, a sample was collected and subjected to RT-PCR analysis (3) as described below (“7 days” in FIG. 9). Furthermore, with respect to the remaining similar cells, the medium was changed to a medium without Bio to induce differentiation, and samples collected after 10 days and 14 days were similarly subjected to RT-PCR analysis (3) as described below (Fig. 9 “10 days” and “14 days”).
RT−PCR解析(3)
サンプルからTRIZOL(Invitrogen)を用い、RNAを抽出した。各RNA200ng相当をRevTraACE(TOYOBO)50μlの反応系にてcDNAへ逆転写した。得られたサンプル4μlを下記のプライマーを用い、20μlの系で定量PCR(LightCycler system、Roche)にかけた。LightCycler FastStart DNA Master SYBR Green I(Roche)の反応プロトコール[95℃、10sec;63℃、10sec;72℃、15secを40サイクル]を用いた。
Sense Primer(順鎖) gaagttctctcgggatttcttggatcc (配列番号15)
Anti-Sense Primer(逆鎖) cggttgtgggtatcaatgaagatgg(配列番号16)
RT-PCR analysis (3)
RNA was extracted from the sample using TRIZOL (Invitrogen). 200 ng of each RNA was reverse transcribed into cDNA in a 50 μl reaction system of RevTraACE (TOYOBO). 4 μl of the obtained sample was subjected to quantitative PCR (LightCycler system, Roche) in a 20 μl system using the following primers. The reaction protocol of LightCycler FastStart DNA Master SYBR Green I (Roche) [95 ° C., 10 sec; 63 ° C., 10 sec; 72 ° C., 15 sec for 40 cycles] was used.
Sense Primer (forward chain) gaagttctctcgggatttcttggatcc (SEQ ID NO: 15)
Anti-Sense Primer (reverse chain) cggttgtgggtatcaatgaagatgg (SEQ ID NO: 16)
その結果を図9に示す。データはすべて、細胞塊においてBIOを負荷させていない場合の3日後の発現量に対する相対的な発現量として表した。Wnt10Bは毛包の形態形成期と発毛期において、主に上皮系細胞により発現され、上皮系細胞−間葉系細胞の相互作用に関与する遺伝子であることが知られている。図に示すとおり、BIOの存在下で培養することによりWntシグナルを活性化せしめた細胞においては、BIOの存在下で培養する限りはWnt10Bの発現は、BIOの非存在下で培養したコントロールと同程度しか認められなかったのに対し、その後BIOを取り除くことで細胞の分化を誘導せしめた細胞では、Wnt10Bの発現が、経時的に高まった。よって、本実験系では、BIOの存在下で培養後、BIOを除いて培養することで、毛包上皮系細胞(外毛根鞘細胞)の分化、さらには自律的な器官形成が誘導されることが明らかとなった。 The result is shown in FIG. All data were expressed as relative expression relative to the expression after 3 days when the cell mass was not loaded with BIO. It is known that Wnt10B is a gene that is expressed mainly by epithelial cells during the follicle morphogenesis and hair growth stages and is involved in the interaction between epithelial cells and mesenchymal cells. As shown in the figure, in the cells in which Wnt signal was activated by culturing in the presence of BIO, the expression of Wnt10B is the same as that of the control cultured in the absence of BIO as long as culturing in the presence of BIO. While only a slight degree was observed, Wnt10B expression increased over time in cells in which differentiation of the cells was induced by removing BIO thereafter. Therefore, in this experiment system, differentiation in hair follicle epithelial cells (outer hair root sheath cells) and further autonomous organ formation are induced by culturing in the presence of BIO and then removing BIO. Became clear.
細胞塊の発毛薬剤cyclosporineAへの反応性
免疫抑制剤であるcyclosporineAは、副作用として多毛症(Lutz et al, Skin Pharmacol 7, 101, 1994)が知られている薬剤であり、発毛作用(Paus et al, Lab Invest 60, 365, 1989)や毛成長促進作用(Taylor et al, J Invest Dermatol 100, 237, 1993)を示すことが明らかになっている。
毛乳頭細胞はP3(継代数1をP1と表記)にてBio負荷なしで、外毛根鞘細胞についてはP3以内の細胞を準備した。
各細胞が3×103個になるように、トリプシン処理後に各々の培地により希釈した。
10cm角の四角い培養皿(フタ)天井側に各培養液25〜35μlを分注して混合し、適当な大きさのドーム上の水滴を作成した。
注意深くフタを閉じ、培養液が落下しないようにして、37℃、5%CO2雰囲気にて培養した。
Reactivity of cell mass to hair growth drug cyclosporine A Cyclosporine A, an immunosuppressant, is a drug with known side effects as hirsutism (Lutz et al, Skin Pharmacol 7, 101, 1994). et al, Lab Invest 60, 365, 1989) and hair growth promoting action (Taylor et al, J Invest Dermatol 100, 237, 1993).
The dermal papilla cells were prepared with P3 (passage number 1 is expressed as P1) without Bio loading, and the outer hair root sheath cells were prepared within P3.
The cells were diluted with each medium after trypsin treatment so that the number of cells was 3 × 10 3 .
Each culture solution of 25 to 35 μl was dispensed and mixed on the 10 cm square square culture dish (lid) ceiling side, and water droplets on the dome of an appropriate size were prepared.
The lid was carefully closed to prevent the culture solution from dropping, and the cells were cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere.
3日後、cyclosporineAを含む上記にて使用したのと同じ培地にて、培地交換を行った。cyclosporineA(Novartis社)は、エタノールにて10mM溶解して、0.1〜10μMとなるように添加した。
cyclosporineA添加の3日後にてサンプルを回収し、下記のとおりのRT−PCR解析(4)に供した。
Three days later, the medium was replaced with the same medium as used above containing cyclosporine A. Cyclosporine A (Novartis) was dissolved in ethanol at 10 mM and added to 0.1 to 10 μM.
Samples were collected 3 days after the addition of cyclosporine A and subjected to RT-PCR analysis (4) as described below.
RT−PCR解析(4)
サンプルからRNeasyキット(QIAGEN)を用い、RNAを抽出した。各RNA2000ng相当をSuperScriptII(Invitrogen)20μlの反応系にてcDNAへ逆転写した。得られたサンプル1μlを下記のプライマーを用い、20μlの系で定量PCR(LightCycler system、Roche)にかけた。LightCycler FastStart DNA Master SYBR Green I(Roche)の反応プロトコール[95℃、10sec;58℃、10sec;72℃、15secを40サイクル]を用いた。
RT-PCR analysis (4)
RNA was extracted from the sample using the RNeasy kit (QIAGEN). Each RNA equivalent to 2000 ng was reverse transcribed into cDNA in a SuperScript II (Invitrogen) 20 μl reaction system. 1 μl of the obtained sample was subjected to quantitative PCR (LightCycler system, Roche) in a 20 μl system using the following primers. The reaction protocol of LightCycler FastStart DNA Master SYBR Green I (Roche) [95 ° C., 10 sec; 58 ° C., 10 sec; 72 ° C., 15 sec for 40 cycles] was used.
BMP4
Sense Primer(順鎖) gggcacctcatcacacgact (配列番号17)
Anti-Sense Primer(逆鎖) ggcccaattcccactccctt(配列番号18)
BMP4
Sense Primer (forward chain) gggcacctcatcacacgact (SEQ ID NO: 17)
Anti-Sense Primer (reverse chain) ggcccaattcccactccctt (SEQ ID NO: 18)
c−myc
Sense Primer(順鎖) ttctctccgtcctcggattctctg (配列番号19)
Anti-Sense Primer(逆鎖) cagcagaaggtgatccagactctgac(配列番号20)
c-myc
Sense Primer (forward chain) ttctctccgtcctcggattctctg (SEQ ID NO: 19)
Anti-Sense Primer (reverse chain) cagcagaaggtgatccagactctgac (SEQ ID NO: 20)
IGFBP3
Sense Primer(順鎖) acagccagcgctacaaagtt (配列番号21)
Anti-Sense Primer(逆鎖) tagcagtgcacgtcctcctt(配列番号22)
IGFBP3
Sense Primer (forward chain) acagccagcgctacaaagtt (SEQ ID NO: 21)
Anti-Sense Primer (reverse chain) tagcagtgcacgtcctcctt (SEQ ID NO: 22)
その結果を図10に示す。データはすべて、cyclosporineAを添加していない場合に対する相対的な発現量として示した。BMP4は毛包の形態形成期と発毛期において、主に毛乳頭細胞により発現され、上皮系細胞−間葉系細胞の相互作用に対して抑制的に作用する遺伝子であることが知られている(Hens et al, Development 134,1221, 2007)。図に示すとおり、BMP4の発現量は60%程度にまで、有意に発現が低下した。また、c−mycは発毛期のバルジ領域や成長期の毛母細胞に強く発現して、毛包上皮細胞の増殖に対して正に働く遺伝子であることが知られている(Bull JJ et al, Invest Dermatol 116, 617, 2001)。図に示すとおり、c−mycの発現は1.5倍近くまで亢進した。さらに、IGFBP3は毛成長を抑制する因子として知られ(Weger et al, J Invest Dermatol 125, 847, 2005)、休止期において発現が高まることが明らかになっている(Schlake et al., Gene Expr. Patterns 4, 141, 2004)。図に示すとおり、IGFBP3の発現は60%程度にまで、有意に発現が低下した。よって、本実験系において発毛や毛成長に関わる遺伝子がcyclosporineAによって変動することが分かり、本実験系を発毛や毛成長に影響する薬剤の評価に利用することが可能であることが明らかとなった。 The result is shown in FIG. All data are expressed as relative expression relative to the absence of cyclosporine A. BMP4 is known to be a gene that is expressed mainly by dermal papilla cells and acts to suppress the epithelial cell-mesenchymal cell interaction during hair follicle morphogenesis and hair growth. (Hens et al, Development 134,1221, 2007). As shown in the figure, the expression level of BMP4 was significantly reduced to about 60%. In addition, c-myc is known to be a gene that is strongly expressed in the hair growth bulge region and the growing hair matrix cells and works positively on the proliferation of hair follicle epithelial cells (Bull JJ et al.). al, Invest Dermatol 116, 617, 2001). As shown in the figure, the expression of c-myc increased to nearly 1.5 times. Furthermore, IGFBP3 is known as a factor that suppresses hair growth (Weger et al, J Invest Dermatol 125, 847, 2005), and its expression has been shown to increase in the resting phase (Schlake et al., Gene Expr. Patterns 4, 141, 2004). As shown in the figure, the expression of IGFBP3 was significantly reduced to about 60%. Therefore, it is clear that genes related to hair growth and hair growth vary in this experimental system due to cyclosporine A, and it is clear that this experimental system can be used for evaluation of drugs that affect hair growth and hair growth. became.
Claims (10)
ケラチノサイトと毛乳頭細胞を含み、該毛乳頭細胞が未分化状態を保っている培養液を用意し、
該培養液を混合後、その混合細胞培養液にWntシグナル活性化剤を添加し、
前記Wntシグナル活性化剤を含有する培養液を所定期間にわたり非平面接触性培養に委ね、
前記非平面接触性培養した培養物の培地をWntシグナル活性化剤非含有培地と交換し、更に所定期間培養する、
ことを含んでなる、方法。 A method for producing a cell mass capable of forming a primitive organ like a plurality of somatic cell types derived from somatic,
Preparing a culture medium containing keratinocytes and dermal papilla cells, wherein the dermal papilla cells remain in an undifferentiated state ;
After mixing the culture broth, the Wnt signal activator was added to the mixed cell cultures,
Entrusting the culture solution containing the Wnt signal activator to non-planar contact culture over a predetermined period of time,
Replacing the culture medium of the non-planar contact culture with a Wnt signal activator-free medium, and further culturing for a predetermined period;
Ing include that method.
ケラチノサイトと毛乳頭細胞を含み、該毛乳頭細胞が未分化状態を保っている培養液を用意し、
該培養液を混合後、その混合細胞培養液にWntシグナル活性化剤を添加し、
前記Wntシグナル活性化剤を含有する培養液を所定期間にわたり非平面接触性培養に委ね、
前記非平面接触性培養した培養物の培地をWntシグナル活性化剤非含有培地と交換し、更に所定期間培養する、
ことを含んでなる方法により製造される、細胞塊。 A cell mass that can form a primitive organ like a plurality of somatic cell types derived from somatic,
Preparing a culture medium containing keratinocytes and dermal papilla cells, wherein the dermal papilla cells remain in an undifferentiated state ;
After mixing the culture broth, the Wnt signal activator was added to the mixed cell cultures,
Entrusting the culture solution containing the Wnt signal activator to non-planar contact culture over a predetermined period of time,
Replacing the culture medium of the non-planar contact culture with a Wnt signal activator-free medium, and further culturing for a predetermined period;
Ru is prepared by a process comprising, cell mass.
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