JP5688970B2 - 多能性幹細胞の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)核初期化因子を体細胞と接触させる工程、及び
(2)上記(1)で得られる体細胞を栄養飢餓条件で処理する工程及び/又は細胞周期を停止させる薬剤で処理する工程。
上記のとおり、本態様ではレンチウイルスベクター又はシュードタイプベクターを包含するレトロウイルスベクターを使用することができる。
本発明に使用される体細胞に特に限定はなく、任意の体細胞を使用することができる。例えば、線維芽細胞、前駆脂肪細胞、肝細胞、血球細胞、皮膚角化細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞、又は神経幹細胞等の体細胞を使用することができる。前記の体細胞は生体より採取されたもの、又は細胞株として樹立されたもののどちらでもよい。作製された多能性幹細胞もしくは当該細胞より分化させた細胞を生体に移植することが望まれる場合には、その生体自身から採取された体細胞より多能性幹細胞を誘導することが好ましい。
核初期化因子を接触させた体細胞、例えば、上記(1)に記載の工程において得られた体細胞を栄養飢餓条件にさらすことにより、多能性幹細胞が誘導・成育される頻度又は収量を向上させることができ、多能性幹細胞を高効率で製造することができる。ここで、栄養飢餓条件にさらすとは、培地中の細胞の栄養源となる成分のうち特定の成分、例えばアミノ酸、タンパク質、糖質、脂質、有機酸、又はビタミン類等を含まないか又はその濃度が低減された培地(以下、栄養飢餓培地と記載することがある)中で細胞を培養することを意味する。特に本発明を限定するものではないが、本発明ではタンパク質を含まないか又はその濃度が低減された培地、例えばタンパク質濃度が0〜0.5%(w/v)の範囲にある培地(以下、タンパク質飢餓培地と記載することがある)、好適には0〜0.3%(w/v)の範囲にある培地、更に好適には0〜0.1%(w/v)の範囲にある培地中で細胞を培養する操作が例示される。タンパク質飢餓培地中のタンパク質濃度は公知の方法、例えばローリー法、ブラッドフォード法又はビシンコニン酸(BCA)法により、標準タンパク質(例えばウシ血清アルブミン)換算値として測定することができる。
(1)pDON−AI−2−Neo−SOX2及びpDON−AI−2−Neo−KLF4プラスミドの構築
NCBIデータベース登録番号(Accession No.)NM_003106.2の配列情報より、配列表の配列番号1及び2に記載の塩基配列を有するSOX2遺伝子増幅用合成プライマーhSOX2−F及びhSOX2−Rをそれぞれ合成した。また、NCBIデータベース登録番号NM_004235.3の配列情報より、配列表の配列番号3及び4に記載の塩基配列を有するKLF4遺伝子増幅用合成プライマーhKLF4−F及びhKLF4−Rをそれぞれ合成した。
NCBIデータベース登録番号NM_002701.4、NM_024674.4、NM_024865.2の配列情報をもとに、それぞれOCT4、LIN28、NANOGの各ポリペプチドをコードする人工合成遺伝子を合成した。前記の人工合成遺伝子は、各ポリペプチドをコードするオープンリーディングフレームの塩基配列に加え、5’末端にCDSの直前の3塩基の配列及び制限酵素NotIの認識配列、3’末端に制限酵素SalIの認識配列をそれぞれ有している。3種の人工合成遺伝子は、NotI、SalIの認識配列を利用して、調製例1−(1)と同様にpDON−AI−2 Neoに連結し、各遺伝子が挿入された組換えプラスミドpDON−AI−2−Neo−OCT4、pDON−AI−2−Neo−LIN28及びpDON−AI−2−Neo−NANOGを得た。
(1)pDON−AI−2、pDON−5プラスミドベクターへの移し替え
調製例1により調製したpDON−AI−2−Neo−OCT4、pDON−AI−2−Neo−SOX2、pDON−AI−2−Neo−KLF4、pDON−AI−2−Neo−LIN28、及びpDON−AI−2−Neo−NANOGをそれぞれ制限酵素NotI及びSalIにより処理後、1.0%アガロース電気泳動に供して生じたフラグメントをゲル上で分離した。ゲルより各ポリペプチドをコードするオープンリーディングフレームを含むフラグメントを抽出・精製後、このフラグメントのそれぞれを同じくNotI−SalIで消化したpDON−5 DNA(タカラバイオ社製)と混合し、DNA Ligation Kit<Mighty Mix>(タカラバイオ社製)を用いて連結した。こうして作製された組換えプラスミドより各遺伝子が正しく挿入されたものを選択し、それぞれpDON−5−OCT4、pDON−5−SOX2、pDON−5−KLF4、pDON−5−LIN28、及びpDON−5−NANOGと命名した。
配列番号5及び6で示すIRES配列増幅用合成プライマーIRES−F−SalI及びIRES−R−NotIを合成した。IRES配列を増幅するために、鋳型DNAとしてpIRES2−ZsGreen1(クロンテック社製)、プライマーとしてIRES−F−SalI及びIRES−R−NotIを用いてPrimeSTAR(登録商標) DNA polymerase(タカラバイオ社製)によりPCRを行なった。反応終了後、反応液を1.0%アガロースゲル電気泳動に供し、約0.6kbpのDNAフラグメントを抽出、精製した。次に、このDNAフラグメントを制限酵素SalI及びNotIで消化し、精製することによりIRESフラグメントを得た。
上記調製例2−(1)で調製したpDON−5−SOX2、pDON−5−LIN28、及びpDON−5−NANOGプラスミドを制限酵素NotI及びHpaIにより処理後、1.0%アガロース電気泳動に供して生じたフラグメントをゲル上で分離した。SOX2、LIN28、又はNANOGの各遺伝子を含むフラグメント(それぞれSOX2、LIN28、及びNANOGフラグメントと記載する)をゲルより抽出・精製した。
上記調製例2−(1)で調製したpDON−AI−2−OCT4、pDON−AI−2−LIN28、pDON−5−OCT4、pDON−5−LIN28、及びpDON−5−NANOGを制限酵素SalI及びHpaIで消化したもの、(2)で調製したIRESフラグメント及び(3)で調製したSOX2、LIN28及びNANOGフラグメントを表1の組み合わせで混合し、DNA Ligation Kit<Mighty Mix>(タカラバイオ社製)を用いて連結した。
G3T−hi細胞(タカラバイオ社製)を5×105cells/mLとなるように10F−DMEM[10%牛胎児血清(インビトロジェン社製)及び1%ペニシリン/ストレプトマイシン(ナカライテスク社製)含有D−MEM(シグマ社製)]に懸濁し、その4mLを6cmコラーゲンコートディッシュ(イワキ社製)に播種して37℃のCO2インキュベーターで24時間培養した。
(1)プラスミドベクターの調製
pAcGFP1(クロンテック社製)よりAcGFP1遺伝子をpDON−AI DNA(タカラバイオ社製)に移し替え、pDON−AI−AcGFP1を調製した。同様に、pmStrawberry Vector(クロンテック社製)よりmStrawberry遺伝子をpDON−AI−2 Neo DNAに移し替え、pDON−AI−2−Neo−mStrawberryを調製した。
調製例2−(5)と同様の方法により、pDON−AI−AcGFP1からはレトロウイルスベクターDON−am−AcGFP1を、pDON−AI−2−Neo−mStrawberryからはレトロウイルスベクターDONAI2−am−mStrawberryを調製した。
(1)100×LIFの調製
106unit/mLの白血病抑制因子(LIF;ESGRO、インビトロジェン社製)0.5mLに対して、ノックアウトDMEM(Dulbecco’s modified eagle’s medium、インビトロジェン社製)8.5mL、ノックアウト血清リプレースメント(インビトロジェン社製)1.5mLを添加して100×LIFを調製した。
ノックアウトDMEM 425mLに対して、ノックアウト血清リプレースメント(インビトロジェン社製)75ml、100×非必須アミノ酸混合物(NEAA mixture、Lonza社製)5mL、100mM ピルビン酸ナトリウム(Lonza社製)5mL、200mM L−グルタミン(Lonza社製)5mL、55mM 2−メルカプトエタノール(インビトロジェン社製)0.91mL、及び(1)で調製した100×LIF 5mLを添加することによりマウスES細胞用培地を調製した。
(1)レトロネクチンの培養プレートへの固定化
ノントリートメント6穴培養プレート(ベクトン・ディッキンソン社製)の各ウェルに20〜25μg/mLとなるように、リン酸緩衝水溶液(PBS)で希釈したレトロネクチン(登録商標、タカラバイオ社製)溶液を2mLずつ添加し、4℃で一晩もしくは室温で2時間固定化を行った。その後、各ウェルより溶液を除去し、PBSで1回洗浄の後、各実験に供するまで4℃で保存した。
調製例2で調製したウイルス液700μLずつを表3の組み合わせで(1)で調製したレトロネクチン固定化培養プレートの各ウェルにそれぞれ添加し、32℃、2,000×gで2時間遠心した。
2回目の遺伝子導入は培養1日目に行った。調製例2により調製したウイルス液各700μLずつを表3の組み合わせで混合し、終濃度8μg/mLとなるようにポリブレン(ヘキサジメトリン・ブロミド;アルドリッチ社製)を添加してレトロウイルスベクター混合液を調製した。(2)で培養していた培養プレートより上清を除去し、このレトロウイルスベクター混合液を添加した。37℃のCO2インキュベーターで4時間培養後、10F−DMEMを2mL添加した。更に2日間培養後、上清を除去し10F−DMEMを2mL添加して培養を継続した。
10cmシャーレ(イワキ社製)に終濃度1mg/mLのゼラチン(シグマ社製)水溶液を添加し室温1時間あるいは4℃で一晩固定化後、洗浄してゼラチン固定化シャーレを作製した。ここに終濃度12μg/mLのマイトマイシンC(ナカライテスク社製)で処理したSNL76/7細胞(DSファーマ社製)を1×106cellsずつ播種し、37℃のCO2インキュベーターで終夜培養することによりフィーダー細胞を調製した。
培養8日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)上清を除去し、タンパク質飢餓処理条件では、血清が含まれていないDMEM(0F−DMEM:10F−DMEMより牛胎児血清を除去したもの)を10mL添加した。一方、メチル化阻害剤処理条件では、ES細胞用培地[1%ペニシリン/ストレプトマイシン、4ng/mL bFGF(R&D systems社製)を含む霊長類ES細胞用培地(リプロセル社製)]を10mL添加し、更に終濃度1μMとなるように5−アザ−2’−デオキシシチジン(シグマ社製)を添加した。なお、実施例1−(2)に記載の条件A、B、Cにそれぞれの処理を行った。
培養28日目に条件A、B、Cのそれぞれのタンパク質飢餓処理あるいはメチル化阻害剤処理の各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表4に示す。
上記の実施例において使用された10F−DMEM、DMEM及びES細胞用培地について、それぞれに含有されるタンパク質の濃度をブラッドフォード法(Coomassie Plus Protein Assay Reagent;ピアス社製)を使用して測定した。この結果、10F−DMEM、DMEM及びES細胞用培地にはそれぞれ5.5mg/mL、0.633mg/mL、24.1mg/mL(すべてウシ血清アルブミン相当)のタンパク質が含有されていることが確認された。
(1)レトロネクチンの培養プレートへの固定化
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例1−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただし、細胞播種後の遠心は行っていない。なお、レトロウイルスベクターはDON5−am−OCT4−IR−SOX2、DON5−am−LIN28−IR−NANOG及びDONAI2−am−KLF4の組み合わせでそれぞれ行った
2回目の遺伝子導入は培養1日目に、実施例2−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。
培養6日目に実施例1−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。ただし、フィーダー細胞(マイトマイシンC処理したSNL76/7細胞もしくはSTO細胞(大日本製薬社製))は、1.5×106cellsずつ播種した。また、遺伝子導入細胞は2.5×105cellsずつ播種した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)にシャーレから上清を除去し、表5に示す条件により細胞を処理した。表中、0.5F−DMEMは0.5%血清を含むDMEMを示す。なお、ES細胞用培地に交換後は、各条件とも培養28日目まで培養を継続し、この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表6に示す。
(1)レトロネクチンの培養プレートへの固定化
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例1−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただし、プレートの洗浄は1.5%ヒト血清アルブミンを含むPBSで行い、細胞播種後の遠心は行わなかった。なお、レトロウイルスベクターはDON5−am−OCT4−IR−SOX2、DON5−am−LIN28−IR−NANOG、又はDON5−am−KLF4の組み合わせで行った。
2回目の遺伝子導入は培養1日目に、実施例3−(2)と同様の方法により行った。
培養7日目に実施例1−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。
培養8日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)にシャーレから上清を除去し、ES細胞用培地に交換後、それぞれ終濃度0.1μM、0.5μM、又は2μMとなるようにプルバラノールA(シグマ社製)を添加した群、終濃度10μM、100μMとなるようにヒドロキシウレア(シグマ社製)を添加した群を設定した。なお、コントロールには薬剤を添加しなかった。2日間培養後、ES細胞用培地に交換し、培養22日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養22日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表7に示す。
(1)レトロネクチンの培養プレートへの固定化
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例2−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。なお、レトロウイルスベクターはDON5−am−OCT4−IR−SOX2、DON5−am−LIN28−IR−NANOG、又はDON5−am−KLF4の組み合わせで行った
2回目の遺伝子導入では、培養1日目に、ウイルス液700μLずつを実施例4−(2)の組み合わせで混合し、終濃度8μg/mLとなるようにポリブレンを添加してレトロウイルスベクター混合液を調製後、細胞を培養していたプレートより上清を除去し、このレトロウイルスベクター混合液を添加した。1日培養後、上清を除去し10F−DMEMを2mL添加して培養を継続した。
培養6日目に実施例2−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。ただし、遺伝子導入細胞は0.62×105、1.25×105、2.5×105、又は5×105cellsずつ播種する群を設定した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)にシャーレより上清を除去し、0F−DMEMを10mL添加した。2日間培養後、上清を除去してES細胞用培地を各シャーレに9mL添加し、培養28日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。また、iPS細胞誘導効率(%)を、(iPS細胞コロニー数÷遺伝子導入細胞播種数)×100として算出した。その結果を表8に示す。
(1)レトロネクチンの培養プレートへの固定化
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。
2回目の遺伝子導入は培養1日目に、実施例5−(2)と同様の方法により行った。
培養6日目に実施例2−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。ただし、培養容器は6穴培養プレート(コーニング社製)を使用し、フィーダー細胞は、2.5×105cellsずつ播種した。また、遺伝子導入細胞は2×104cellsずつ播種した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、表9に示す条件により細胞を処理した。なお、ES細胞用培地に交換後は、各条件とも培養28日目まで培養を継続し、この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表10に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
(1)レトロネクチンの培養プレートへの固定化
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。
2回目の遺伝子導入は培養1日目に、実施例6−(2)と同様の方法により行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。ただし、遺伝子導入細胞は2.5×103、5×103、1×104、2×104、4×104、又は8×104cellsずつ播種する群を設定した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、0F−DMEMあるいはES細胞用培地(コントロール)を2mL添加した。2日間培養後、上清を除去してES細胞用培地を各ウェルに2mL添加し、培養28日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。また、iPS細胞誘導効率(%)を、(iPS細胞コロニー数÷遺伝子導入細胞播種数)×100として算出した。その結果を表11及び表12に示す。なお、表11はコントロール群の結果、表12はタンパク質飢餓群の結果を示す。
レトロウイルスベクターによる遺伝子導入に関して、レトロネクチンあるいはポリブレンを用いて1回あるいは2回導入を行い、多能性幹細胞の誘導を行い比較した。設定した条件を表13に示す。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
レトロネクチンによる遺伝子導入に関しては実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ポリブレンによる遺伝子導入に関しては、以下の方法で行った。すなわち、1日前に6穴培養プレートに、5×104cells/mLとなるように10F−DMEMで懸濁したヒト皮膚線維芽細胞を2mLずつ各ウェルに播種し1日培養した。調製例2により調製したウイルス液700μLずつを表3の条件Cの組み合わせで混合し、終濃度8μg/mLとなるようにポリブレンを添加してレトロウイルスベクター混合液を調製後、細胞を培養していたプレートより上清を除去し、このレトロウイルスベクター混合液を添加し、培養を開始した(培養0日目)。
2回目の遺伝子導入を行う群に関しては培養1日目に、レトロネクチンによる遺伝子導入は実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ポリブレンによる遺伝子導入に関しては、実施例7−(2)のポリブレンによる遺伝子導入と同様の方法で行った。すなわち、細胞を培養していたプレートより上清を除去し、同様に調製したレトロウイルスベクター混合液を添加し培養を継続した。1日培養後、上清を除去し10F−DMEMを2mL添加して培養を継続した。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。ただし、遺伝子導入細胞は1.75×104cellsずつ播種した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、0F−DMEMあるいはES細胞用培地(タンパク質飢餓処理なし群)を2mL添加した。2日間培養後、上清を除去してES細胞用培地を各ウェルに2mL添加し、培養28日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表14に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
多能性幹細胞誘導時には、複数のレトロウイルスベクターを用いて遺伝子導入を行うことがある。そこで、複数のレトロウイルスベクターによる遺伝子導入を行う際の方法としてレトロネクチンあるいはポリブレンによる遺伝子導入効率を比較した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。ただし、ノントリートメント24穴培養プレート(ベクトン・ディッキンソン社製)を用い、レトロネクチン溶液は各ウェルに500μLずつ添加した。
レトロネクチンによる遺伝子導入に関しては実施例3−(2)と同様の方法により行った。ただし、レトロウイルスベクターはDON−am−AcGFP1とDONAI2−am−mStrawberryの組み合わせで、ウイルス液250μLずつを混合して行った。更に、10F−DMEMで50倍希釈したウイルス液250μLを混合する群も設定した。また、細胞は4×104cells/mLとなるように培地に懸濁し、500μLずつ各ウェルに添加した。
遺伝子導入操作から3日後、細胞を回収し、フローサイトメーター(CytomicsFC500、ベックマン・コールター社製)により、AcGFP1陽性及びmStrawberry陽性細胞を測定した。その結果を表15に示す。表15はそれぞれの遺伝子導入方法における両陽性細胞の割合を示す。
レトロネクチンあるいはポリブレンによる複数のレトロウイルスベクターを用いた遺伝子導入効率を更に比較した。
実施例8−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例8−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ただし、ウイルス液の希釈は10F−DMEMで10倍希釈、又は100倍希釈する群を設定した。
実施例8−(3)と同様の方法により遺伝子導入効率を測定した。ただし、フローサイトメーターによる測定は遺伝子導入操作から5日後に行った。結果を表16に示す。表16はそれぞれの遺伝子導入方法における両陽性細胞の割合を示す。
レトロウイルスベクターによる遺伝子導入に関して、レトロネクチンあるいはポリブレンのそれぞれを使用する条件で、更にレトロウイルスの量を変化させて多能性幹細胞の誘導を行い比較した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例7−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ただし、ウイルス液は10F−DMEMで10倍希釈、又は100倍希釈する群を設定した。
実施例7−(3)と同様の方法により2回目の遺伝子導入を行った。ただしウイルス希釈群については実施例10−(2)と同様に希釈したウイルス液を用いた。
実施例7−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し、培養を継続した。ただし、遺伝子導入細胞は2×104cellsずつ播種した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、ES細胞用培地を2mL添加し、培養28日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表17に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
導入する遺伝子をOCT4、SOX2、KLF4の3種類のみとして、実施例10と同様の試験を行った。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例10−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ただし、レトロウイルスベクターは、調製例2で調製したレトロウイルスベクターDON5−am−OCT4−IR−SOX2及びDON5−am−KLF4を使用した。
実施例10−(3)と同様の方法により2回目の遺伝子導入を行った。ただし使用したレトロウイルスベクターは実施例11−(2)と同様である。
実施例10−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し、培養を継続した。
実施例10−(5)と同様の方法により行った。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表18に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
レトロネクチンあるいはポリブレンによる複数のレトロウイルスベクターを用いた遺伝子導入効率を更に比較した。4名の異なるドナーに由来するヒト成人皮膚線維芽細胞を標的とし、多能性幹細胞誘導実験と同様に遺伝子導入を2回実施する方法を用いて蛍光タンパク質遺伝子の導入を行った。本実施例中、細胞Aは28歳白人女性由来、細胞Bは42歳白人女性由来、細胞Cは51歳白人女性由来、細胞Dは48歳黒人女性由来(いずれもLonza社製)を示す。
実施例8−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例8−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただし、ウイルス液の希釈は10F−DMEMで10倍希釈、100倍希釈、又は1000倍希釈する群を設定した。
2回目の遺伝子導入は培養1日目に、実施例12−(2)と同様の方法により行った。ただし、ポリブレンによる遺伝子導入において、培養2日目に上清を除去し、10F−DMEMを500μL添加して培養を継続した。
実施例8−(3)と同様の方法により、培養6日目に遺伝子導入効率を測定した。結果を表19に示す。表19はそれぞれの遺伝子導入方法における各細胞での両陽性細胞の割合を示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
レトロウイルスベクターによる遺伝子導入に関して、実施例12と同じ4種のヒト成人皮膚線維芽細胞を標的とし、レトロネクチンあるいはポリブレンを用いて多能性幹細胞の誘導を行い比較した。設定した条件を表20に示す。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。ただしノントリートメント12穴培養プレート(ベクトン・ディッキンソン社製)を使用し、レトロネクチン溶液を各ウェルに1mLずつ添加した。
実施例7−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただし、ポリブレンによる遺伝子導入では細胞培養用12穴プレート(コーニング社製)を使用した。ウイルス液は、3種のベクターを等量ずつ混合した溶液を10F−DMEMで10倍希釈し、各ウェルに1mLずつ添加した。5×104cells/mLとなるように10F−DMEMで懸濁したヒト成人皮膚線維芽細胞についても1mLずつ各ウェルに播種した。
実施例13−(2)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。ただし、ポリブレンによる遺伝子導入において、培養2日目に上清を除去し、10F−DMEMを1mLずつ添加して培養を継続した。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法により、遺伝子導入された細胞をフィーダー細胞上に播種し培養を継続した。
実施例10−(5)と同様の方法により、フィーダー細胞上での培養を培養25日目まで行った。
培養25日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表21に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
レトロウイルスベクターによる遺伝子導入に関して、レトロネクチンを使用し、導入する遺伝子の組み合わせを変化させて、多能性幹細胞の誘導を行い比較した。設定した組み合わせを表22に示す。
実施例13−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ウイルス液は、表22にある組み合わせでそれぞれの溶液を等量ずつ混合し、10F−DMEMで100倍希釈し、各ウェルに1mLずつ添加した。5×104cells/mLとなるように10F−DMEMで懸濁したヒト成人皮膚線維芽細胞についても1mLずつ各ウェルに播種した。
実施例14−(2)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法により、遺伝子導入された細胞をフィーダー細胞上に播種し培養を継続した。
実施例10−(5)と同様の方法により、フィーダー細胞上での培養を培養25日目まで行った。
培養25日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表23に示す。なお、表中の数字はN=4の平均値を示す。
レトロネクチンを用いた遺伝子導入により誘導した多能性幹細胞(iPS細胞)コロニーをピックアップし、各種アッセイに用いるためのiPS細胞クローンを樹立した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例2−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。
実施例2−(3)と同様の方法により2回目の遺伝子導入を行った。
実施例2−(4)と同様の方法により、遺伝子導入された細胞のフィーダー細胞上への播種を行った。ただし、遺伝子導入細胞は4×105cellsずつ播種した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)にシャーレから上清を除去し、コントロール条件(ES細胞用培地)又はタンパク質飢餓処理条件(0F−DMEMで2日間培養後ES細胞用培地に交換)で以降の培養を行った。培地の交換後は、各条件とも培養29日目まで培養を継続し、この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養29日目の各条件の10cmシャーレ上に形成された多能性幹細胞(iPS細胞)コロニーを実体顕微鏡(SZ61;OLYMPUS社製)下でピックアップした。ピックアップしたiPS細胞コロニーをあらかじめES細胞用培地を100μL添加した96穴培養プレートのウェルに移し、数回ピペッティングを行った後、フィーダー細胞を1ウェル当たり5.4×104cellsずつ播種した24穴培養プレートに継代した。継代後は毎日培地交換を行い、十分な大きさになったiPS細胞コロニーを随時継代していき、iPS細胞クローンの樹立を行った。なお、タンパク質飢餓処理を行い得られたiPS細胞クローンとしてクローン#1、#4、#5、#6、#10を樹立し、コントロール条件でのiPS細胞クローンとしてクローン#3を樹立した。
樹立した各iPS細胞クローンのゲノムに挿入されたプロウイルスコピー数の定量を行った。なお、コントロールとして京都大学で樹立されたiPS細胞クローン「253G1」〔Nakagawa,M.ら、ネイチャー バイオテクノロジー(Nat.Biotechnol)、第26巻、第1号,101−106頁、2008年〕についても同様に解析した。
6ウェルプレートの1ウェルにコンフルエントの実施例15で樹立した各iPS細胞クローン(クローン#1、#3、#4、#5、#6、又は#10)あるいは253G1を、ES細胞剥離液で回収し、PUREGENE DNA Purificationキット(QIAGEN社製)を用いてゲノム抽出を行った。
iPS細胞クローンのゲノムに挿入されたプロウイルスコピー数は、CycleavePCR Core Kit(タカラバイオ社製)を用いてリアルタイムPCRにより算出した。Provirus Copy Number Detection Primer Set,Human(for Real Time PCR)(タカラバイオ社製)に付属のプライマーセット及びDNAコントロール・テンプレートを用いて、実施例16−(1)で抽出したゲノムDNA200ngあたりのプロウイルスコピー数及びヒトIFNγコピー数をそれぞれ算出し、(レトロウイルスコピー数)/(ヒトIFNγコピー数)×2によって1細胞あたりの挿入レトロウイルスコピー数を算出した。なお、全てN=2で行い、平均を算出した。
樹立された各iPS細胞クローンがES細胞のマーカー遺伝子を発現しているかどうかをRT−PCRにより確認した。なおクローン#1、クローン#3のiPS細胞クローン、及びコントロールとして253G1のiPS細胞クローンについて確認を行った。
各iPS細胞コロニーを数十個回収し、FastPure(登録商標) RNA Kit(タカラバイオ社製)によりTotalRNAを回収した。方法はKitに添付の培養細胞からのTotalRNA抽出のプロトコルに従った。
実施例17−(1)で抽出したTotal RNAを鋳型として、cDNAの合成を行った。PrimeScript(登録商標) RT reagent Kit(Perfect Real Time)(タカラバイオ社製)を用い、SYBR Green Assayの場合のプロトコルに従ってプレミックスを調製し、Total RNAを200ng添加した。TaKaRa PCR Thermal Cycler Dice Gradient(タカラバイオ社製)を用いて37℃で15分、85℃で5秒の反応を行い、cDNAを得た。
まず、配列表の配列番号7〜10に記載の塩基配列を有する合成プライマー及び参考文献〔Takahashi,Kら、セル(Cell)、第131巻、861−872頁、2007年〕に記載の塩基配列を有する合成プライマーをDNA合成機で合成し、常法により精製した。
反応終了後、該反応液5μLを3.0%アガロースゲル電気泳動に供し、増幅されたDNAフラグメントを確認した。結果を図1に示す。図1から明らかなように、元のヒト成人皮膚線維芽細胞(図中に示すNHDF−Ad)では確認されない各ES細胞マーカーが、クローン#1、クローン#3ならびに253G1で確認された。すなわち、樹立されたiPS細胞クローンはES細胞と同様の遺伝子発現パターンを示していることが確認された。
樹立されたiPS細胞クローンがヒトES細胞と同様に多分化能を持つことを確認するため、クローン#1についてSCIDマウスの精巣に移植し、テラトーマ形成能について評価を行った。
培養したiPS細胞クローン(クローン#1)をES細胞剥離液(20%Knockout Serum Replacement、1mM CaCl2、0.1mg/mLコラゲナーゼIV、0.25%トリプシン)を用いて回収し、その一部を用いてセルカウントを行った。iPS細胞懸濁液を遠心後に上清を除去し、HANKS’ BALANCED SALT SOLUTION(Sigma社製)で5×106cells/mLになるように調製した。
実施例18−(1)で調製したiPS細胞懸濁液をSCIDマウスの精巣に2.5×105cells/50μLで投与した。
iPS細胞を投与後、10週目に剖検を行いSCIDマウスからテラトーマを取り出し、TISSU MOUNT(千葉メディカル社製)で包埋して凍結ブロックを作成した。凍結ブロックは使用まで−80℃に保存した。クライオスタットを用いて凍結切片を作製し、標準的な方法でHE染色後、検鏡を行った。その結果を図2に示す。図2に示すように、三胚葉由来の組織が観察できたことから、レトロネクチンによる遺伝子導入で樹立したiPS細胞クローンは多分化能を持つと評価された。
核初期化因子(iPS細胞誘導因子)をコードする遺伝子とともに各レトロウイルスベクターが挿入された細胞の存在率を示す指標としてAcGFP1遺伝子の遺伝子導入を行い、レトロネクチンによる遺伝子導入法(レトロネクチン法)とポリブレンによる遺伝子導入法(ポリブレン法)における多能性幹細胞(iPS細胞)誘導効率とAcGFP1陽性細胞率の比較を行った。また、一部の条件については、ゲノムへのレトロウイルスベクター挿入コピー数の定量を行い、コピー数と多能性幹細胞(iPS細胞)誘導効率との比較を行った。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。ただし、レトロネクチンをコートするプレートにはノントリートメント12穴プレートを用い、各ウェルに1mLずつのレトロネクチン溶液(25μg/mL)を添加した。
調製例2及び調製例3で調製したウイルス液を表24の組み合わせで等量ずつ混合し、条件Aについては10F―DMEMで10倍希釈及び100倍希釈、条件Bについては10倍希釈にしたものを調製し、遺伝子導入に用いた。遺伝子導入は実施例7−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ただし、レトロネクチン法におけるPBSでのプレートの洗浄には1mLのPBSを使用し、レトロネクチン法及びポリブレン法での感染に用いる細胞数は4×104cells/well、レトロウイルスベクター溶液は1mL/wellとした。
実施例19−(2)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。
実施例10−(4)と同様の方法により、遺伝子導入細胞のフィーダー細胞上への播種を行った。ただし、フィーダー細胞上への播種に使用しなかった残りの細胞を用いてフローサイトメーターによりAcGFP1陽性細胞率を測定した。
実施例10−(5)と同様の方法により、フィーダー細胞上での培養を行った。ただし、培養11日目に条件Aの一部のウェルから細胞を回収してゲノム抽出を行い、レトロウイルスベクターの挿入数を定量した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。
5回の一連の調製操作によって得られた、5種の生産ロットが異なるレトロウイルスベクター(以下、それぞれウイルス1〜5と示す)を用いて、レトロネクチンによる遺伝子導入を行い、多能性幹細胞の誘導効率を比較した。ウイルス1は調製、回収直後にそのまま実験に供し、ウイルス2〜5は調製後に凍結保存しておき、解凍したものを実験に供した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただしウイルス液は、各ロットごとに、3種のベクターを等量ずつ混合した溶液を10F−DMEMで10倍希釈し、各ウェルに2mLずつ添加した。
実施例20−(2)と同様の方法により、培養1日目に行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。
実施例10−(5)と同様の方法により、培養25日目までフィーダー細胞上での培養を行った。
培養25日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表26に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
レトロネクチンがコーティングされたプレート及びNativeフィブロネクチンがコーティングされたプレートを用いて遺伝子導入を行い、多能性幹細胞誘導を行った。尚、使用するプレートは、下記実施例21−(1)で作成したプレート、あらかじめレトロネクチンがコーティングされた35mmシャーレ(タカラバイオ社製、T110A)及びNativeフィブロネクチンがコーティングされた35mmシャーレ(FALCON社製、354457)の市販品を用いた。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。但し、培養容器にはノントリートメント35mmシャーレ(IWAKI社製)を用いた。また市販品であるレトロネクチン及びNativeフィブロネクチンをコーティング済みのシャーレ(以下、それぞれ、レトロネクチンディッシュ、フィブロネクチンディッシュとも記載する)には、これらの固定化操作は行っていない。
調製例2で調製したウイルス液を、表27の組み合わせで等量ずつ混合した後、10F−DMEMで10倍希釈し、実施例21−(1)で調製したレトロネクチン固定化培養シャーレ、もしくはレトロネクチン、Nativeフィブロネクチンがコーティング済みシャーレにそれぞれ2mLずつ添加し、32℃のCO2インキュベーター内に4〜6時間静置した。
実施例21−(2)と同様の方法により、培養1日目に行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。
実施例10−(5)と同様の方法により、培養27日目までフィーダー細胞上での培養を行った。
培養27日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表28に示す。なお、表中の数字はN=3の平均値を示す。
多能性幹細胞の誘導効率の向上を目指し、最適なウイルスベクター混合比率の検討を行った。なお、誘導に用いる遺伝子としてOCT4、SOX2及びKLF4の3種類を用いた。
実施例11−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例11−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った。ただし、表29に示すようにウイルス混合比率を変更した。なお、遺伝子導入法はレトロネクチン法で、ウイルス溶液を100倍希釈して感染に用いた。
実施例22−(2)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。
実施例11−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。
実施例10−(5)と同様の方法によりフィーダー細胞上での培養を行った。
培養27日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表30に示す。なお、表中の数字はN=3の平均値を示す。
レトロウイルスベクターを用いたMEFへの遺伝子導入効率をレトロネクチン法及びポリブレン法で比較した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。ただし、レトロネクチンをコートするプレートにはノントリートメント12穴プレート(ベクトン・ディッキンソン社製)を用い、各ウェルに1mLずつのレトロネクチン溶液(25μg/mL)を添加した。
実施例19−(2)及び(3)と同様の方法で遺伝子導入を行った。レトロウイルスベクターは調製例3と同様の方法で調製したが、pE−Amphoプラスミドの代りにpE−Ecoプラスミド(タカラバイオ社製)を用いて作製したDON−eco−AcGFP1を用いた。調製したレトロウイルスベクターを原液から10F−DMEMで10倍希釈ずつ100000倍まで希釈した溶液をそれぞれ感染に用いた。また、標的細胞にはMEF(ミリポア社製)を使用した。
遺伝子導入の翌日に培地を10F―DMEMに交換した。
遺伝子導入操作から4日後、細胞を回収し、フローサイトメーターにより、AcGFP1陽性細胞率を測定した。その結果を表31に示す。
ヒトとマウスのiPS細胞誘導因子のアミノ酸配列は非常に酷似しており、機能的にも高度に保存されていることが推測される。そこで、ヒトiPS細胞誘導因子を用いてMEFからマウスiPS細胞を誘導可能かどうか検討した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例23−(2)と同様のレトロネクチン法により遺伝子導入を行った。誘導に用いるレトロウイルスベクターの組み合わせは表32に示した。また、レトロウイルスベクターは調製例2と同様の方法で調製したが、pE−Amphoプラスミドの代りにpE−Ecoプラスミドを用いて作製したレトロウイルスベクターを用いた。
遺伝子導入翌日及び3日目に培地を10F―DMEMに交換した。
実施例10−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。ただし、継代日は遺伝子導入4日目とし、播種細胞数は2×105、5×104又は1×104cellsずつ播種する群を設定した。
培養5日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、調製例4により調製したマウスES細胞用培地を2mL添加した。培養19日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養19日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表33に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
iPS細胞の定義の一つに多分化能があげられており、in vitroではEBを介した分化誘導により多分化能を確認することができる。そこで、作製したiPS細胞の多分化能を評価することを目的に実験を行った。
実施例15−(6)と同様の方法によりフィーダー細胞とES細胞用培地を用いて、6穴培養プレートで培養したiPS細胞クローン(クローン#3)を、ES細胞剥離液を用いて回収し、EB形成培地(80%DMEM/F12、20%Knockout Serum Replacement、2mM L−グルタミン、1×NEAA Mixture)に懸濁した後、ノントリートメント6穴培養プレートで浮遊培養を行った。なお、隔日で培地交換を行った。
培養8日目に、前日ゼラチンコートしておいた24ウェルプレートにEBを全量播種し、プレートに接着させてさらに8日間培養を行った。なお、隔日で培地交換を行った。
培養16日目に、細胞を4%パラホルムアルデヒドで室温10分間固定を行った後、PBSで2回洗浄し、1%BSA/PBSで室温1時間反応することでブロッキングを行った。その後、Mouse anti−βIII−tublin antibody(Millipore社製)又はMouse anti−α−smooth mucsle actin antibody(DAKO社製)を1%BSA/PBSで50倍希釈した溶液を添加し、4℃で一晩インキュベートを行った。翌日、PBSで3回洗浄後、1%BSA/PBSで室温1時間反応することでブロッキングを行った。Alexa Fluor 594 F(ab‘)2 fragment of goat anti−mouse IgG (H+L)antibody(invitrogen社製)を1%BSA/PBSで1000倍希釈した溶液を添加し、4℃で一晩インキュベートを行った。翌日、PBSで3回洗浄後、蛍光顕微鏡による観察を行った。
calf serum(仔ウシ血清)はFBS(ウシ胎児血清)よりも分化誘導因子が少ないと予想され、よりiPS細胞誘導に適している可能性が考えられた。そこで、遺伝子導入後からフィーダー細胞への継代までに使用する培地中の血清成分のiPS細胞誘導効率への影響について検討を行った。
実施例11−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例11−(2)と同様に、レトロネクチン法で100倍希釈した溶液を用いて遺伝子導入を行った。
実施例11−(3)と同様の方法により2回目の遺伝子導入を行った。
実施例11−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。ただし、遺伝子導入2回目の翌日からフィーダー細胞上への播種までの培地中の血清成分を、表34に示す組成に変更した。
実施例10−(5)と同様の方法によりフィーダー細胞上での培養を行った。
培養27日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表35に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
実施例3で多能性幹細胞の誘導促進効果が確認された、細胞周期停止剤のプルバラノールAについて、薬剤処理期間の延長と、細胞死を抑制する物質の1つであるY27632[(R)(+)−トランス−4−(1−アミノエチル)−N−(4−ピリジル)シクロヘキサンカルボキシアミドジヒドロクロリド]との併用を検討した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例3−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただしウイルス液は3種のベクターを等量ずつ混合した溶液を10F−DMEMで10倍希釈し、各ウェルに2mLずつ添加した。
実施例27−(2)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、ES細胞用培地に交換後、表36に示すように、薬剤処理を行った。薬剤処理期間終了後、ES細胞用培地に交換し、培養26日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。4日間ないし6日間の薬剤処理を行った条件については、薬剤処理期間中も2日おきに培地を交換し、そのたびに薬剤を同じ濃度で添加した。
培養26日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表37に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
多能性幹細胞の誘導培養において、細胞周期停止剤の1つであるNU6140(ALEXIS BIOCHEMICALS社製)による薬剤処理を行い、誘導効率への影響を検討した。
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。ただし、ノントリートメント12穴培養プレート(ベクトン・ディッキンソン社製)を用い、レトロネクチン溶液は各ウェルに1mLずつ添加した。
実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただしウイルス液は3種のベクターを等量ずつ混合した溶液を10F−DMEMで100倍希釈し、各ウェルに1mLずつ添加した。
実施例28−(2)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し、培養を継続した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、ES細胞用培地に交換後、それぞれ終濃度0.1μM、1μMとなるようにNU6140を添加した群を設定した。なお、コントロールでは薬剤を添加しなかった。2日間培養後、ES細胞用培地に交換し、培養28日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養28日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表38に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
多能性幹細胞の誘導培養において、動植物由来のウロン酸化合物を加熱することで生成した化合物DHCP(国際公開第98/13328号パンフレット)、およびDHCPにグルタチオンが付加されたGM(国際公開第98/39291号パンフレット)による薬剤処理を行い、誘導効率への影響を検討した。
実施例28−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。
実施例4−(2)と同様の方法により遺伝子導入を行った(培養0日目)。ただしウイルス液は3種のベクターを等量ずつ混合した溶液を10F−DMEMで10倍希釈し、各ウェルに1mLずつ添加した。
実施例28−(2)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。
培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に6穴培養プレートから上清を除去し、ES細胞用培地に交換後、それぞれ終濃度10μMとなるようにDHCPおよびGMを添加した群を設定した。なお、コントロールでは薬剤を添加しなかった。2日間培養後、ES細胞用培地に交換し、培養26日目まで培養を継続した。この間1〜2日おきに培地を交換した。
培養26日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表39に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
実施例21と同様に、レトロネクチンがコーティングされたプレート及びNativeフィブロネクチンがコーティングされたプレートを用いて遺伝子導入を行い、多能性幹細胞誘導を行った。同時にポリブレンによる遺伝子導入も実施し、ウイルス液の希釈倍率についても検討した。尚、使用するプレートは、あらかじめレトロネクチンがコーティングされた35mmシャーレ(タカラバイオ社製、T110A)及びNativeフィブロネクチンがコーティングされた35mmシャーレ(FALCON社製、354457)の市販品を用いた。
レトロネクチン及びNativeフィブロネクチンがコーティングされたシャーレを用いた遺伝子導入は、実施例21−(2)と同様に行った。ポリブレンによる遺伝子導入に関しては以下の方法で行った。1日前に35mm細胞培養用シャーレ(IWAKI社製)に、5×104cells/mLとなるように10F−DMEMで懸濁したヒト皮膚線維芽細胞を2mLずつ播種し、1日培養した。終濃度4μg/mLとなるようにポリブレンを添加したレトロウイルスベクター混合液を調製後、細胞を培養していたシャーレより上清を除去し、このレトロウイルスベクター混合液を添加し、37℃のCO2インキュベーターで培養を開始した(培養0日目)。いずれの方法においても、ウイルス液は実施例21−(2)と同様の組み合わせで等量ずつ混合し、そのまま使用する群と、10F−DMEMで10倍希釈、又は100倍希釈する群を設定した。
実施例30−(1)と同様の方法により、培養1日目に2回目の遺伝子導入を行った。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。
実施例10−(5)と同様の方法により、培養25日目まで行った。
培養25日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表40に示す。なお、表中の数字はN=2の平均値を示す。
(1)pLenti6.3プラスミドベクターへの移し替え
調製例2−(1)より調製したpDON-5-KLF4を制限酵素NotIで消化後、DNA Blunting Kit(タカラバイオ社製)を用いて平滑化し、さらに制限酵素XhoIで消化してKLF4フラグメントを得た。調製例2−(4)で調製したpDON−5−OCT4−IR−SOX2を制限酵素NotIで消化後、DNA Blunting Kitを用いて平滑化し、さらにBlnIで消化することによってOCT4−IR−SOX2フラグメント1を得た。同じくpDON−5−OCT4−IR−SOX2を制限酵素BlnI及びXhoIで消化し、OCT4−IR−SOX2フラグメント2を得た。また、調製例2−(4)で調製したpDON−5−LIN28−IR−NANOGをNotIで消化後、DNA Blunting Kitを用いて平滑化し、さらにXbaIで消化することによってLIN28−IR−NANOGフラグメント1を得た。同じくpDON−5−LIN28−IR−NANOGを制限酵素XbaI及びXhoIで消化することでLIN28−IR−NANOGフラグメント2を得た。pLenti−6.3/V5−TOPOプラスミド (インビトロジェン社製)を制限酵素EcoRV及びXhoIで消化し、pLenti6.3フラグメントを得た。前記の各種フラグメントを1.0%アガロースゲル電気泳動に供し、目的サイズのDNAフラグメントを抽出、精製した。pLenti6.3フラグメントを、KLF4フラグメント、OCT4−IR−SOX2フラグメント1及び2、又はLIN28−IR−NANOGフラグメント1及び2とそれぞれ混合し、DNA Ligation Kit<Mighty Mix>を用いて連結した。
こうして作製された組換えプラスミドより各遺伝子が正しく挿入されたものを選択し、それぞれpLenti6.3−KLF4、pLenti6.3−OCT4−IR−SOX2及びpLenti6.3−LIN28−IR−NANOGと命名した。
調製例2−(5)と同様に G3T−hi細胞を播種し、24時間培養した。500μLのOPTI−MEMに10μLのTransIT(登録商標)−293(タカラバイオ社製)を混合し、室温で5分放置後、4μgのViraPower Lentiviral Packaging Mix(インビトロジェン社製)及び1μgの調製例5−(1)で調製した各組換えプラスミドをそれぞれ加えて混合し、更に15分間室温で放置した。この混合液を上記のG3T−hi細胞に添加して培養を継続し、24時間後に4mLの10F−DMEMに交換した。更に24時間培養を継続した後、ウイルスを含む培地を回収し、0.45μmのフィルターでろ過してレンチウイルスベクターを含むウイルス液を調製した。表41にそれぞれの組換えプラスミドから得たレンチウイルスベクターの名称を示す。3種のウイルス液は等量ずつ混合し、感染に用いた。混合ウイルスの一部は、ウイルス液の三分の一量のLenti−X Concentrator(クロンテック社製)を加え混合し、4℃で1時間放置した。その後1,500×gで1時間遠心後、上清を除去し、新たに10F−DMEMを加え、20倍濃縮ウイルス液を調製した。濃縮前もしくは濃縮後のウイルス液は調製後すぐに使用しない場合は−80℃で凍結保存して、使用時に解凍して用いた。
(1)レトロネクチンの培養プレートへの固定化
実施例1−(1)と同様の方法によりレトロネクチンの培養プレートへの固定化を行った。ただし、レトロネクチンをコートするプレートにはノントリートメント12穴プレートを用い、各ウェルに1mLずつのレトロネクチン溶液(25μg/mL)を添加した。
調製例5で調製した各混合ウイルス液を12穴レトロネクチン固定化培養プレート、もしくは12穴培養プレートに500μLずつ添加し、さらに1×105cells/mLとなるように10F−DMEMで懸濁したヒト成人皮膚線維芽細胞を500μLずつ各ウェルに添加した。ポリブレン感染条件については終濃度8μg/mLとなるようにポリブレンを添加した。これらのプレートを32℃、1,000×gで30分遠心後、37℃のCO2インキュベーターで培養を開始した(培養0日目)。設定した条件を表42に示す。
2回目の遺伝子導入を培養1日目に、実施例31−(2)と同様に行った。更に1日培養後、上清を除去し10F−DMEMを1mL添加して培養を継続した。
培養6日目に実施例5−(4)と同様の方法によりフィーダー細胞上に遺伝子導入細胞を播種し培養を継続した。培養7日目(フィーダー細胞上に播種してから1日培養後)に上清を除去し、ES細胞用培地を2mL添加し、培養32日目まで培養を継続した。この間、2日おきに培地を交換した。
培養32日目に各条件の多能性幹細胞(iPS細胞)コロニー数を計測した。その結果を表43に示す。なお、条件Aについては、1ウェルの結果のみを示す。
SEQ ID NO:2;Primer hSOX2-R to amplify the SOX2 gene.
SEQ ID NO:3;Primer hKLF4-F to amplify the KLF4 gene.
SEQ ID NO:4;Primer hKLF4-R to amplify the KLF4 gene.
SEQ ID NO:5;Primer IRES-F-SalI to amplify the IRES sequence.
SEQ ID NO:6;Primer IRES-R-NotI to amplify the IRES sequence.
SEQ ID NO:7;Primer OCT4EndoqP-F1 to amplify the endogenous OCT4 gene.
SEQ ID NO:8;Primer OCT4EndoP-R1 to amplify the endogenous OCT4 gene.
SEQ ID NO:9;Primer SOX2EndoP-F2 to amplify the endogenous SOX2 gene.
SEQ ID NO:10;Primer SOX2EndoP-R2 to amplify the endogenous SOX2 gene.
Claims (6)
- ヘパリンII−結合領域を有するフィブロネクチンフラグメントの存在下にOCT4、SOX2、KLF4及びNANOGからなる群より選択される3種以上の核初期化因子をコードする遺伝子を保持するレトロウイルスベクターを体細胞に感染させる工程を包含することを特徴とする、多能性幹細胞を含有する細胞集団の製造方法であって、該核初期化因子がOCT4及びSOX2を含み、かつ、KLF4及びNANOGからなる群より選択される1種以上を含む、方法。
- 核初期化因子がさらにLIN28を含む、請求項1記載の方法。
- 請求項1記載の方法により多能性幹細胞を含有する細胞集団を製造する工程、及び得られた細胞集団より多能性幹細胞を単離する工程を包含する、多能性幹細胞の製造方法。
- さらに、核初期化因子と接触させた体細胞を栄養飢餓条件で処理する工程及び/又は細胞周期を停止させる薬剤で処理する工程を包含することを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 栄養飢餓条件で処理する工程が、タンパク質飢餓条件で処理する工程である請求項4記載の方法。
- タンパク質飢餓条件で処理する工程が、タンパク質濃度が0〜0.5%(w/v)である培地を用いて核初期化因子と接触させた体細胞を培養する工程である請求項5記載の方法。
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