JP6362596B2 - 神経栄養因子を分泌する間葉系幹細胞の作製方法 - Google Patents

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Description

本発明はそのいくつかの実施形態において、神経栄養因子を分泌する間葉系幹細胞から細胞を作製する方法および該細胞を選択する方法に関連する。
筋萎縮性側索硬化症(ALS)は成人における最も一般的な神経変性疾患の1つである。筋萎縮性側索硬化症は、筋機能の急速な喪失および結果として起こる完全な麻痺が随伴する脳および脊髄における運動ニューロンの細胞死によって特徴づけられる致死的な進行性神経変性疾患である。
現在の実験的ALS薬物は、推定される病態生理学的機構に基づいて開発される(例えば、抗グルタミン酸作動性薬剤、タンパク質の誤った折り畳みおよび蓄積を標的とする薬物、抗酸化治療、免疫調節剤および幹細胞など)。
現在の治験中の治療法の中で、幹細胞移植が最も大きな可能性を有しているかもしれない。失われた運動ニューロンまたは損なわれた運動ニューロンの置換は別にして、幹細胞埋め込み治療が細胞保護の独立した効果によってALS患者のためになるかもしれない。さらに、幹細胞には、神経栄養因子、同様にまた、神経毒性を打ち消す酵素媒介因子およびパラクリン媒介因子を潜在的には産生することができる星状膠細胞およびミクログリアを含めて様々な支持的間質細胞に分化する潜在的能力がある。さらなる実験データは、非ニューロン細胞置換が、運動ニューロンの生存および改善された神経筋機能を促進させることにおける戦略上重要な治療法となり得ることを示している(Corti S他、2010)。
パーキンソン病および多発性硬化症を含むさらなる神経変性疾患のための細胞置換治療における細胞源としての幹細胞の使用もまた提案されている。
神経栄養因子(NTF)は、ニューロンの発達および生存を支持する天然に存在する小さいポリペプチドであり、したがって、この数年で、ALSを含めて種々の神経変性疾患のための治療選択肢のための候補として見なされてきている。ALS動物モデルにおける研究では、疾患の発症および/または進行における遅れが、様々な神経栄養因子を投与した後で示されている。
しかしながら、ALS患者への組換え増殖因子の全身投与またはクモ膜下投与の臨床研究は、部分的にはそれらの短い半減期、標的部位における低い濃度および副作用の高い発生率のためであるとおそらくは考えられるが、これまで効果的ではなかった。
いくつかの研究では、種々の因子にインビトロでさらされた後の間葉系幹細胞(MSC)がそれらの表現型を変化させ、また、ニューロンおよびグリアのマーカーを明らかにすることが示されている[Kopen,G.C.,ら,Proc Natl Acad USA.96(19):10711−6,1999;Sanchez−Ramos,ら,Exp Neurol.164(2):247−56.2000;Woodbury,D.,J Neurosci Res.61(4):364−70,2000;Woodbury,D.,ら,J Neurosci Res.69(6):908−17,2002;Black,I.B.,Woodbury,D.Blood Cells Mol Dis.27(3):632−6,2001;Kohyama,J.,ら,Differentiation.68(4−5):235−44,2001;Levy,Y.S.J Mol Neurosci.21(2):121−32,2003,Blondheim N.R.,.Stem Cells & Dev.15:141−164,2006]。
国際公開WO2006/134602および同WO2009/144718は、神経栄養因子分泌細胞を間葉系幹細胞から作製するための分化プロトコルを教示する。
国際公開WO2007/066338は、乏突起膠細胞様細胞を間葉系幹細胞から作製するための分化プロトコルを教示する。
国際公開WO2004/046348は、ニューロン様細胞を間葉系幹細胞から作製するための分化プロトコルを教示する。
Abbaszadeh他[Iranian Biomedical Journal、17(2):62〜70(2013年4月)]は、培地の1つが、PDGF、ヘレグリン、bFGFおよびトリヨードチロニンを含む、乏突起膠細胞をMSCから作製するための2工程分化プロトコルを教示する。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、神経栄養因子(NTF)を分泌する細胞を作製する方法であって、未分化間葉系幹細胞(MSC)の集団を、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、ヘレグリンおよびcAMPを含む分化用培地においてインキュベーションすることを含む方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、本明細書中に記載される方法に従って作製される、神経栄養因子を分泌する細胞の単離された集団が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、神経栄養因子の投与が有益である疾患の処置をその必要性のある対象において行う方法であって、本明細書中に記載される上記単離された細胞集団の治療有効量を前記対象に投与し、それにより、前記疾患を処置することを含む方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、神経栄養因子(NTF)を分泌する細胞をMSCの混合集団から選択する方法であって、
a)前記混合細胞集団の細胞を、下記のパラメータ:
(i)CD44を所定の閾値よりも少なく発現する細胞、
(ii)CD73を所定の閾値よりも多く発現する細胞
の少なくとも1つについて分析すること、および
(b)前記パラメータの少なくとも1つについて陽性である細胞を選択し、それにより、神経栄養因子を分泌する前記細胞を選択すること
を含む方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、活性成分としての本明細書中に記載される上記単離された細胞集団と、医薬的に許容され得るキャリアとを含む医薬組成物が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、MSCからエクスビボ分化されており、かつ、神経栄養因子を分泌する、疾患の処置のために有用な細胞の適格性を調べる方法であって、イソブチリル−CoAデヒドロゲナーゼ、C−X−Cモチーフケモカイン6、ニューロモジュリン、増殖/分化因子15、ヒアルロナンシンターゼ1、インターロイキン−1ベータ、インターロイキン−8、インヒビンベータA鎖、インスリン受容体基質1、インテグリンアルファ−1、ラッカーゼドメイン含有タンパク質1、ラミニンサブユニットアルファ−4、ルミカン、コラゲナーゼ3、食道正常粘膜特異的遺伝子1タンパク質、プレB細胞白血病転写因子相互作用タンパク質1、プレクトストリン相同様ドメインファミリーAメンバー1、ホスファチジルイノシトール−3,4,5−三リン酸依存性Rac交換体1タンパク質、プロスタグランジンEシンターゼ、プロスタグランジンG/Hシンターゼ2、Ras関連タンパク質Rab−27B、Rho関連GTP結合タンパク質RhoB、シアル酸O−アセチルエステラーゼ、モノカルボン酸輸送体7、組織因子経路阻害剤2、膜貫通タンパク質65、Vam6/Vps39様タンパク質、3−オキソ−5−ベータ−ステロイド4−デヒドロゲナーゼ、プロピオニル−CoAカルボキシラーゼベータ鎖(ミトコンドリア)、インターフェロン調節因子2結合タンパク質様、組織アルファ−L−フコシダーゼ、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC2、イノシトール−1,4,5−三リン酸受容体相互作用タンパク質、タンパク質KIAA1199、セレン結合タンパク質1、ホスホリパーゼD3、GTP:AMPホスホトランスフェラーゼ(ミトコンドリア)、タンパク質Wnt−5a;タンパク質Wnt、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC3、ソーティングネキシン−9、ギャップジャンクションアルファ−1タンパク質、ピルビン酸カルボキシラーゼ(ミトコンドリア)、SH3/PXドメイン含有タンパク質2B、インテグリンアルファ−2、シトクロームP450 1B1、キチナーゼ−3様タンパク質1、ニコチンアミドホスホリボシルトランスフェラーゼ、セプラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC1、FERM、RhoGEFおよびプレクトストリンドメイン含有タンパク質1、プロリル4−ヒドロキシラーゼサブユニットアルファ−3、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼサブユニットM2B、コアヒストンマクロ−H2A.2;ヒストンH2A、コリン輸送体様タンパク質1およびニーマン・ピックC1タンパク質、リソソームアルファ−グルコシダーゼからなる群から選択される少なくとも1つのタンパク質の発現について前記細胞を分析することを含み、ただし、非分化MSCと比較して、前記少なくとも1つのタンパク質の発現における増大により、前記細胞が疾患の処置のために有用であることが示される方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、MSCからエクスビボ分化されており、かつ、神経栄養因子を分泌する、疾患の処置のために有用な細胞の適格性を調べる方法であって、タイトジャンクションタンパク質ZO−2、アルファ−1,3−マンノシル糖タンパク質2−ベータ−N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ、スムーセリン(smoothelin)、異所性P顆粒タンパク質5ホモログ、BRCA1会合ATM活性化因子1、WDリピート含有タンパク質36、SH3ドメイン結合タンパク質4、EHドメイン結合タンパク質1様タンパク質1、Ras GTPアーゼ活性化様タンパク質IQGAP3、リシルオキシダーゼホモログ2、トロポミオシン1(アルファ)、イソ型CRA_f、Gem会合タンパク質5、三者モチーフ含有タンパク質16、結合組織増殖因子、リンホカイン活性化キラーT細胞起源のプロテインキナーゼ、テトラトリコペプチドリピートタンパク質4、乳ガンの抗エストロゲン剤抵抗性タンパク質1、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼサブユニットM2、ユビキチン結合酵素E2C、好中球デフェンシン1、Cdc42エフェクタータンパク質3、コンデンシン複合体サブユニット2、Igカッパ鎖C領域、コンデンシン複合体サブユニット3、シンコイリン(syncoilin)、染色体構造維持タンパク質2、コンデンシン複合体サブユニット1、インターアルファ−トリプシン阻害剤重鎖H4、チミジル酸シンターゼ、セロトランスフェリン、妊娠領域タンパク質、DNA複製ライセンス化因子MCM7、ヘモペキシン、DNAミスマッチ修復タンパク質Msh6、アンキリンリピートドメイン含有タンパク質13A、ホスデューシン様タンパク質3、1−ホスファチジルイノシトール−4,5−二リン酸ホスホジエステラーゼベータ−3、補体C3、DNA複製ライセンス化因子MCM3、CD97抗原、CD97抗原サブユニットアルファ、DNA複製ライセンス化因子MCM6、DNA複製ライセンス化因子MCM4、Disabledホモログ2、タンパク質KIAA0664、DNA複製ライセンス化因子MCM2、タンパク質−リシン6−オキシダーゼ、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼラージサブユニット、メラノーマ関連抗原D2、Igガンマ−1鎖C領域、ヘパラナーゼ、インポーチンサブユニットアルファ−2、アスパラギンシンセターゼ[グルタミン加水分解性]、アルファ−2−マクログロブリン、コラーゲンアルファ−1(I)鎖、コラーゲンアルファ−1(V)鎖、DnaJホモログサブファミリーBメンバー4、トロンボスポンジン−1、血清アルブミンおよびコラーゲンアルファ−2(I)鎖からなる群から選択される少なくとも1つのタンパク質の発現について前記細胞を分析することを含み、ただし、非分化細胞と比較して、前記少なくとも1つのタンパク質の発現における低下により、前記細胞が疾患の処置のために有用であることが示される方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、神経栄養因子を分泌する単離された細胞集団であって、前記細胞が、フローサイトメトリーによって検出される場合、CD44、CD73、CD90およびCD105の間葉系幹細胞マーカーのそれぞれを発現し、かつ、CD3、CD14、CD19、CD34、CD45およびHLA−DRの表面マーカーのいずれをも発現しない単離された細胞集団が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の1つの局面によれば、MSCからエクスビボ分化されており、かつ、神経栄養因子を分泌する、疾患の処置のために有用な細胞の適格性を調べる方法であって、miR−503−5p、miR−3659、miR−3529−3p、miR−320b、miR−424−5p、miR−320a、miR−222−3p、miR−3663−3p、miR−762、miR−4327、miR−3665、miR34a−5p、miR−4327、miRNA−3665およびmiR132−3pからなる群から選択される少なくとも1つのmiRNAの発現について前記細胞を分析することを含み、ただし、非分化MSCと比較して、前記miR−3663−3p、miR−762、miR−4327、miR−3665、miR34a−5p、miR−4327、miRNA3665またはmiR132−3pの増大した発現、あるいは、非分化MSCと比較して、前記miR−503−5p、miR−3659、miR−3529−3p、miR−320b、miR−424−5p、miR−320aまたはmiR−222−3pの低下した発現により、疾患を処置するために有用である細胞が示される方法が提供される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記分化用培地はホスホジエステラーゼ阻害剤を欠いている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記分化用培地はトリヨードチロニンを欠いている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記ホスホジエステラーゼ阻害剤はIBMXを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記分化用培地は異種由来成分を欠いている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記方法はさらに、未分化MSCの上記集団を上記インキュベーションの前に培養することを含み、ただし、前記培養することが、細胞分化を促進させない条件のもとで行われる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記培養することが、上記未分化MSCを播種した後の3日間にわたって行われる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記播種することが約6000細胞/cm〜8000細胞/cmの密度で行われる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記培養することが、血小板溶解物を含む培養培地において行われる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記培養培地における上記血小板溶解物の割合が約10%である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記培養培地はさらに、L−グルタミン、ピルビン酸ナトリウムおよびヘパリンを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記方法はさらに、上記細胞の表面におけるCD44および/またはCD73の発現を分析することを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記方法はさらに、上記細胞の表面におけるCD105の発現を分析することを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記方法はさらに、上記発現を未分化MSCの表面におけるCD44および/またはCD73の発現と比較することを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、フローサイトメトリーによって検出される場合、CD44、CD73、CD90およびCD105の間葉系幹細胞マーカーのそれぞれを発現する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、フローサイトメトリーによって検出される場合、CD3、CD14、CD19、CD34、CD45およびHLA−DRの表面マーカーのいずれをも発現しない。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は遺伝子改変されない。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、上記対象に対して自己であるMSCからエクスビボ分化させられる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、上記対象に対して同種異系であるMSCからエクスビボ分化させられる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、上記対象の骨髄に由来するMSCからエクスビボ分化させられる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記疾患は神経変性疾患または免疫疾患である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記神経変性疾患は、パーキンソン病、多系統萎縮症(MSA)、多発性硬化症、てんかん、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、卒中、自己免疫性脳脊髄炎、糖尿病性神経障害、緑内障性神経障害、アルツハイマー病およびハンチントン病からなる群から選択される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記神経変性疾患はALSである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記免疫疾患は自己免疫疾患である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記自己免疫疾患は重症筋無力症である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記投与することが筋肉内および/またはクモ膜下腔内に行われる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記投与することが筋肉内に行われるとき、70kgの対象に投与される細胞の総量が20×10細胞〜100×10細胞の間である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記投与することがクモ膜下腔内に行われるとき、70kgの対象に投与されるMSC−NTFの総量が50×10細胞〜200×10細胞の間である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記投与することが筋肉内およびクモ膜下腔内に行われるとき、70kgの対象に投与されるMSC−NTFの総量が20×10細胞〜500×10細胞の間である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記方法はさらに、上記細胞におけるCD105のレベルを分析すること、および、CD105を所定のレベルよりも少なく発現する細胞を選択することを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記NTFはグリア由来神経栄養因子(GDNF)および脳由来神経栄養因子(BDNF)を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記方法はさらに、未分化MSCの集団を、上記分析することに先立って、NTFを分泌するMSCを生じさせるように分化用培地においてインキュベーションすることを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記医薬的に許容され得るキャリアは上記組成物における細胞の数を少なくとも48時間にわたって維持する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記miRNAは、miR−503−5p、miR−320b、miR424−5p、miR−132−3pおよびmiR−34a−5pからなる群から選択される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記神経栄養因子は、BDNF、GDNF、VEGFおよびHGFからなる群から選択される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記神経栄養因子は、BDNF、GDNF、VEGFおよびHGFを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は遺伝子改変されない。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、非分化MSCと比較して、miR34a−5p、miR−222−3p、miR762、miRNA3663−3pまたはmiR132−3pからなる群から選択されるmiRNAの増大した発現を示す。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、非分化MSCと比較して、miR−503−5p、miR−320b、miR−424−5p、miR−320aまたはmiR−222−3pからなる群から選択されるmiRNAの減少した発現を示す。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、非分化MSCと比較して、イソブチリル−CoAデヒドロゲナーゼ、C−X−Cモチーフケモカイン6、ニューロモジュリン、増殖/分化因子15、ヒアルロナンシンターゼ1、インターロイキン−1ベータ、インターロイキン−8、インヒビンベータA鎖、インスリン受容体基質1、インテグリンアルファ−1、ラッカーゼドメイン含有タンパク質1、ラミニンサブユニットアルファ−4、ルミカン、コラゲナーゼ3、食道正常粘膜特異的遺伝子1タンパク質、プレB細胞白血病転写因子相互作用タンパク質1、プレクトストリン相同様ドメインファミリーAメンバー1、ホスファチジルイノシトール−3,4,5−三リン酸依存性Rac交換体1タンパク質、プロスタグランジンEシンターゼ、プロスタグランジンG/Hシンターゼ2、Ras関連タンパク質Rab−27B、Rho関連GTP結合タンパク質RhoB、シアル酸O−アセチルエステラーゼ、モノカルボン酸輸送体7、組織因子経路阻害剤2、膜貫通タンパク質65、Vam6/Vps39様タンパク質、3−オキソ−5−ベータ−ステロイド4−デヒドロゲナーゼ、プロピオニル−CoAカルボキシラーゼベータ鎖(ミトコンドリア)、インターフェロン調節因子2結合タンパク質様、組織アルファ−L−フコシダーゼ、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC2、イノシトール−1,4,5−三リン酸受容体相互作用タンパク質、タンパク質KIAA1199、セレン結合タンパク質1、ホスホリパーゼD3、GTP:AMPホスホトランスフェラーゼ(ミトコンドリア)、タンパク質Wnt−5a;タンパク質Wnt、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC3、ソーティングネキシン−9、ギャップジャンクションアルファ−1タンパク質、ピルビン酸カルボキシラーゼ(ミトコンドリア)、SH3/PXドメイン含有タンパク質2B、インテグリンアルファ−2、シトクロームP450 1B1、キチナーゼ−3様タンパク質1、ニコチンアミドホスホリボシルトランスフェラーゼ、セプラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC1、FERM、RhoGEFおよびプレクトストリンドメイン含有タンパク質1、プロリル4−ヒドロキシラーゼサブユニットアルファ−3、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼサブユニットM2B、コアヒストンマクロ−H2A.2;ヒストンH2A、コリン輸送体様タンパク質1およびニーマン・ピックC1タンパク質、リソソームアルファ−グルコシダーゼの1種以上の増大した発現を示す。
本発明のいくつかの実施形態によれば、上記細胞は、非分化MSCと比較して、タイトジャンクションタンパク質ZO−2、アルファ−1,3−マンノシル糖タンパク質2−ベータ−N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ、スムーセリン(smoothelin)、異所性P顆粒タンパク質5ホモログ、BRCA1会合ATM活性化因子1、WDリピート含有タンパク質36、SH3ドメイン結合タンパク質4、EHドメイン結合タンパク質1様タンパク質1、Ras GTPアーゼ活性化様タンパク質IQGAP3、リシルオキシダーゼホモログ2、トロポミオシン1(アルファ)、イソ型CRA_f、Gem会合タンパク質5、三者モチーフ含有タンパク質16、結合組織増殖因子、リンホカイン活性化キラーT細胞起源のプロテインキナーゼ、テトラトリコペプチドリピートタンパク質4、乳ガンの抗エストロゲン剤抵抗性タンパク質1、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼサブユニットM2、ユビキチン結合酵素E2C、好中球デフェンシン1、Cdc42エフェクタータンパク質3、コンデンシン複合体サブユニット2、Igカッパ鎖C領域、コンデンシン複合体サブユニット3、シンコイリン(syncoilin)、染色体構造維持タンパク質2、コンデンシン複合体サブユニット1、インターアルファ−トリプシン阻害剤重鎖H4、チミジル酸シンターゼ、セロトランスフェリン、妊娠領域タンパク質、DNA複製ライセンス化因子MCM7、ヘモペキシン、DNAミスマッチ修復タンパク質Msh6、アンキリンリピートドメイン含有タンパク質13A、ホスデューシン様タンパク質3、1−ホスファチジルイノシトール−4,5−二リン酸ホスホジエステラーゼベータ−3、補体C3、DNA複製ライセンス化因子MCM3、CD97抗原、CD97抗原サブユニットアルファ、DNA複製ライセンス化因子MCM6、DNA複製ライセンス化因子MCM4、Disabledホモログ2、タンパク質KIAA0664、DNA複製ライセンス化因子MCM2、タンパク質−リシン6−オキシダーゼ、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼラージサブユニット、メラノーマ関連抗原D2、Igガンマ−1鎖C領域、ヘパラナーゼ、インポーチンサブユニットアルファ−2、アスパラギンシンセターゼ[グルタミン加水分解性]、アルファ−2−マクログロブリン、コラーゲンアルファ−1(I)鎖、コラーゲンアルファ−1(V)鎖、DnaJホモログサブファミリーBメンバー4、トロンボスポンジン−1、血清アルブミンおよびコラーゲンアルファ−2(I)鎖の1種以上の減少した発現を示す。
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的用語および/または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および/または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。
本明細書では本発明のいくつかの実施形態を単に例示し添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。
図1A−1Bは、トリパンブルー排除色素を使用して生細胞計数によって測定されるような、この場合における2つの投与経路のために好適な濃度における最終生成物の安定性を例示するグラフである。ALS患者のMSC−NTF最終生成物の安定性を2つの細胞濃度で、すなわち、筋肉内(IM)移植経路のための10×10細胞/ml(A)およびクモ膜下腔内(IT)移植のための35×10細胞/ml(B)において採取後7時間まで2℃〜8℃で評価した。細胞を50mlのチューブにおいて5時間インキュベーションし、その後、さらに2時間にわたって1mlおよび5mlのシリンジにそれぞれ移した。
図2は、長期間の増殖の後におけるALS患者由来のMSCの細胞数を例示するグラフである。7名のALS患者の骨髄由来MSCの増殖が、60日までの間、5回〜7回の継代にわたって示される。細胞数を継代毎に求め、累積集団倍加(PD)を計算した。PD=Log10(継代終了時採取の細胞数)−Log(継代開始時の播種細胞数)/Log。PDの合計数がすべての継代についてのPDの増加分に対応した。最初のPDを1回目の継代(P1)の後の細胞数に関して求めた。
図3A−3Iは、脂肪細胞(図3A〜図3C)、骨細胞(図3D〜図3F)および軟骨細胞(図3G〜図3I)に分化するように誘導された、2回目の継代における3名のドナー(#60、#61および#62)のMSCの写真である。
図4A−4Bは、Gバンド形成技術によって行われるような染色体分析の結果の写真である。ALS患者の培養されたMSCを初期の継代(P2)(A)および後期の継代(P5)(B)において採取した。細胞は正常な核型を両方の継代において示した。
図5A−5Fは、脂肪細胞、骨細胞および軟骨細胞に分化するように誘導された、3回目の継代における同じALS患者のMSCの凍結保存前の写真(図5A〜図5C)および凍結保存後の写真(図5D〜図5F)である。
図6A−6Bは、MSC−NTF細胞のGDNFおよびBDNFの産生性を例示するグラフである。12名のALS患者のMSC−NTF細胞の産生性(赤色)を、同じELISAアッセイで分析される同じ患者のMSCの産生性(青色)と比較した。GDNFの分泌が、同じ患者のMSCと比較してMSC−NTFにおいて2倍〜20倍またはそれ以上誘導され、BDNFの分泌が、同じ患者のMSCと比較してMSC−NTFにおいて1.5倍〜5倍誘導される。
図7は、23名の異なるALS患者のMSC細胞およびMSC−NTF細胞のBDNF産生性を例示するグラフである。
図8は、23名の異なるALS患者のMSC細胞およびMSC−NTF細胞のGDNF産生性を例示するグラフである。
図9は、MSC−NTF細胞のVEGF産生性を例示するグラフである。22名のALS患者のMSC−NTF細胞の産生性(赤色)を、同じELISAアッセイで分析される同じ患者のMSCの産生性(青色)と比較した。VEGFの分泌が、同じ患者のMSCと比較してMSC−NTFにおいて4.1±1.4倍またはそれ以上誘導される。
図10は、MSC−NTF細胞のHGF産生性を例示するグラフである。19名のALS患者のMSC−NTF細胞の産生性(赤色)を、同じELISAアッセイで分析される同じ患者のMSCの産生性(青色)と比較した。HGFの分泌が、同じ患者のMSCと比較してMSC−NTFにおいて6.7±3.9倍またはそれ以上誘導される。
図11A−11Bは、採取時(時間‘0’)、および、‘生体内’環境を模倣する成長培地‘移植’における培養の3日後におけるMSC−NTF細胞によるGDNFおよびBDNFの産生を例示するグラフである。結果は、ALS患者のMSC−NTF細胞を用いる4つの独立した実験の平均±SDを示す。
図12A−12Bは、分化終了時におけるALS患者MSC−NTFの表面マーカー発現の表現型特徴づけの、同じ患者のMSCと比較したときの結果である。フローサイトメトリーによって分析されるMSC特徴的な表面マーカーのパネルには、CD44、CD73、CD90およびCD105の陽性マーカー(A)と、CD3、CD14、CD19、CD34、CD45およびHLA−DRの陰性マーカー(B)とが含まれた。MSC細胞およびMSC−NTF細胞が赤色であり、イソ型対照が黒色である(ALS患者の頭文字、ZH)。
図13A−13Bは、分化終了時における同じ患者のMSC細胞(黒色)およびMSC−NTF細胞(赤色)の表面におけるCD44発現およびCD73発現のフローサイトメトリー分析を例示するヒストグラムである。左側の点線がイソ型対照である。
図14A−14Bは、分化期間中のMSC細胞およびMSC−NTF細胞のCD105発現のフローサイトメトリー分析を例示するグラフである。分化の2日目および3日目における同じ患者のMSC細胞(黒色)およびMSC−NTF細胞(赤色)の表面におけるCD105発現のフローサイトメトリー分析(それぞれn=16および22)。左側の点線がイソ型対照である。
図15A−15Bは、MSC細胞およびMSC−NTF分泌細胞の細胞周期分析を例示するヒストグラムである。細胞周期のG/G期、S期およびG/M期における細胞の分布が示される。G/Gへの変化がMSC−NTF細胞集団において明らかである。
図16A−16Bは、2つの細胞タイプを、示される細胞タイプおよびドナーIDとともに、160個すべての検出されたmiRNAに基づいて比較する。A、ドナーIDを含めて、8個の異なる細胞サンプルのmiRNAプロフィルを3次元PCA投影図で表すものである;B、ドナーIDを含めて、8個の異なる細胞サンプルのmiRNAプロフィルを階層的クラスター化後のヒートマップ・クラスターグラムプロットとして表すものである。
図17は、MSCに対してMSC−NTFにおいてアップレギュレーションされる19個の主要なmiRNAの、log2の目盛りでの発現プロフィルである。強い誘導/非常に大きいアップレギュレーションをMSC−NTFにおいて受けるmiRNAが赤色の楕円により強調される。miRNAの発現がアレイについての検出レベルに達しなかったときには、名目上の強度値がこれらのデータ点に対して与えられる。この値が、その後のデータ分析のときの計算不能な数学的操作から生じるエラーを回避するために挿入される。正規化プロセスから、これはその後、これらのmiRNAについては1.1375の正規化された強度値をもたらす。
図18は、MSCに対してMSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされる22個の主要なmiRNAの、log2の目盛りでの発現プロフィルである。非常に大きいダウンレギュレーションをMSC−NTFにおいて受けるmiRNAが赤色の楕円により強調される。miRNAの発現がアレイについての検出レベルに達しなかったときには、名目上の強度値がこれらのデータ点に対して与えられる。この値が、その後のデータ分析のときの計算不能な数学的操作から生じるエラーを回避するために挿入される。正規化プロセスから、これはその後、これらのmiRNAについては1.1375の正規化された強度値をもたらす。
図19は、miR−503の発現がMSCに対してMSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされることを例示する棒グラフである。
図20は、miR132−3pの発現がMSCに対してMSC−NTFにおいてアップレギュレーションされることを例示する棒グラフである。
図21は、これらの細胞の予測された強化されている血管形成促進能をもたらすMSC−NTFにおける示差的に発現されたmiRNAのプロフィルをまとめるスキームである。
図22A−22Bは、miR−762(A)およびmiR−34a−5p(B)の発現がMSCに対してMSC−NTFにおいてアップレギュレーションされることを例示する。miRNAの発現がアレイについての検出レベルに達しなかったときには、名目上の強度値がこれらのデータ点に対して与えられる。この値が、その後のデータ分析のときの計算不能な数学的操作から生じるエラーを回避するために挿入される。正規化プロセスから、これはその後、線形目盛りでこれらのmiRNAについては2.2の正規化された強度値をもたらす。
図23A−23Cは、MSCに対してMSC−NTFにおいてDEであった、確認されたmRNA標的を何ら有しない非常に識別的なmiRNAの発現プロフィルを例示する。miRNAの発現がアレイについての検出レベルに達しなかったときには、名目上の強度値がこれらのデータ点に対して与えられる。この値が、その後のデータ分析のときの計算不能な数学的操作から生じるエラーを回避するために挿入される。正規化プロセスから、これはその後、線形目盛りでこれらのmiRNAについては2.2の正規化された強度値をもたらす。 図23D−23Eは、MSCに対してMSC−NTFにおいてDEであった、確認されたmRNA標的を何ら有しない非常に識別的なmiRNAの発現プロフィルを例示する。miRNAの発現がアレイについての検出レベルに達しなかったときには、名目上の強度値がこれらのデータ点に対して与えられる。この値が、その後のデータ分析のときの計算不能な数学的操作から生じるエラーを回避するために挿入される。正規化プロセスから、これはその後、線形目盛りでこれらのmiRNAについては2.2の正規化された強度値をもたらす。
図24A−24Bは、特定のmiRNAの発現をMSCサンプルおよびMSC−NTFサンプルにおいて比較する棒グラフである。図24Aは、hsa−miR−503が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされることを例示する。図24Bは、hsa−miR−320bが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされることを例示する。 図24C−24Dは、特定のmiRNAの発現をMSCサンプルおよびMSC−NTFサンプルにおいて比較する棒グラフである。図24Cは、hsa−miR−424−5pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされることを例示する。図24Dは、hsa−miR−34a−5pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてアップレギュレーションされることを例示する。 図24E−24Fは、特定のmiRNAの発現をMSCサンプルおよびMSC−NTFサンプルにおいて比較する棒グラフである。図24Eは、hsa−miR−132−3pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてアップレギュレーションされることを例示する。図24Fは、hsa−miR−320aが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて有意にダウンレギュレーションされないことを例示する。 図24Gは、特定のmiRNAの発現をMSCサンプルおよびMSC−NTFサンプルにおいて比較する棒グラフである。図24Gは、miR−222−3pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて有意にダウンレギュレーションされないことを例示する。
図25は、ALS機能評価スコア(ALSFRS−R)に対するMSC−NTFのIT投与の影響を例示するグラフである。
図26は、努力肺活量(FVC)に対するMSC−NTFのIT投与の影響を例示するグラフである。
図27は、平均筋肉周囲に対するMSC−NTFのIT投与の影響を例示するグラフである。
図28A−28Cは、3つのALS患者サンプルに対して2工程または1工程の分化プロトコルを使用して得られる収量を比較する棒グラフである。
本発明はそのいくつかの実施形態において、神経栄養因子を分泌する間葉系幹細胞から細胞を作製する方法および該細胞を選択する方法に関連する。
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明に示される細部、または、実施例によって例示される細部に限定されないことを理解しなければならない。本発明は他の実施形態が可能であり、あるいは、様々な方法で実施、または、実行される。
神経栄養因子(NTF)は、ニューロン細胞の生存、機能的維持および表現型発達を調節する分泌タンパク質である。NTFレベルにおける変化が、プログラム化された細胞死をニューロンにおいて誘発することに関与しており、したがって、パーキンソン病および他の神経変性疾患の病理発生の一因である。
しかしながら、神経栄養因子をそのまま使用することは、神経栄養因子が全身注入後において血液脳関門を通り抜けず、また、適正に分布しないので適用することができない。したがって、他の方策が、それらの治療特性をうまく利用するために開発されなければならない。
ヒト間葉系幹細胞を神経栄養因子分泌細胞に分化させるための様々なプロトコルがこの技術分野では知られている。例えば、国際公開WO2006/134602および同WO2009/144718を参照のこと。
本発明者らは、間葉系幹細胞(MSC)からの神経栄養因子の分泌を高める新しい方法を開発している。この方法は、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、ヘレグリンおよびcAMPを含むただ1つの培地において未分化MSCを直接に分化させることを初めて含む。グリア由来増殖因子(GDNF)および脳由来神経栄養因子(BDNF)の分泌レベルが分化プロセスの後で一貫してアップレギュレーションされることが示され、この場合、図5A〜図5Bに例示されるように、対応する非分化細胞集団と比較して、GDNFが20倍もの多くアップレギュレーションされ、BDNFが3倍もの多くアップレギュレーションされた。
本発明者らは、これらの特異な細胞を、図7A〜図7Bに例示されるように表面マーカーの発現によって特徴づけている。
従って、本発明の1つの局面によれば、NTFを分泌する細胞を作製する方法であって、未分化MSCの集団を、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、ヘレグリンおよびcAMPを含む分化用培地においてインキュベーションすることを含む方法が提供される。
用語「間葉系幹細胞」または用語「MSC」は、幹細胞である細胞を生じさせるために分裂することができるか、または、間葉系(軟骨細胞、骨細胞および脂肪細胞)の細胞系譜の細胞を生じさせるために不可逆的に分化する最終分化していない成体細胞について交換可能に使用される。本発明の間葉系幹細胞は少なくともいくつかの実施形態では、同系起源または同種起源のものである場合がある。
MSCの集団は典型的には、特定のマーカーをそれらの細胞表面に発現する。特定の実施形態によれば、未分化MSCは、フローサイトメトリーによって求められるように、CD105、CD73およびCD90を細胞表面に発現し(例えば、95%を超えて陽性であり)、かつ、CD3、CD14、CD19、CD34、CD45およびHLA−DRの発現を欠いている(例えば、2%未満の陽性である)。
間葉系幹細胞の存在を確認するために使用され得る例示的な抗体には、CD44 FITCコンジュゲート化体(BD Biosciences)、CD73 PEコンジュゲート化体(BD Pharmingen)、CD73 PEコンジュゲート化体(BD Biosciences)、CD90 PE−Cy5コンジュゲート化体(eBioscience)、CD90 PEコンジュゲート化体(BD Biosciences)、CD105 PEコンジュゲート化体(Beckman Coulter)、CD3 PerCPコンジュゲート化体(BD Biosciences)、CD14 FITCコンジュゲート化体(eBioscience)、CD14 FITCコンジュゲート化体(BD Biosciences)、CD19 PE−Cy5コンジュゲート化体(eBioscience)、CD19 FITCコンジュゲート化体(BD Biosciences)、CD34 FITCコンジュゲート化体(BD Biosciences、Beckman Coulter)、CD45 PEコンジュゲート化体(eBioscience)、CD45 PerCPコンジュゲート化体(BD Biosciences)、および、HLA−DR PE−Cy5コンジュゲート化体(BD Pharmingen)が含まれる。HLA−DR PerCPコンジュゲート化体(BD Biosciences)。
間葉系幹細胞の存在を確認するための別の方法が、当該細胞が多系統(例えば、脂肪細胞、骨細胞および軟骨細胞など)に分化することができることを示すことによってである。これは、例えば、Human Mesenchymal Stem Cell Functional Identification Kit(R&D Systems)を使用して行われる場合がある。
本発明のこの局面の好ましい実施形態によれば、間葉系幹細胞は、本明細書中に記載される細胞および細胞集団を作製するために遺伝子操作されない(すなわち、発現構築物により形質転換されない)。
本発明の細胞は少なくともいくつかの実施形態では、どのような幹細胞に由来してもよく、だが、好ましくは胚性幹(ES)細胞に由来しないことが理解されるであろう。
間葉系幹細胞が、骨髄、末梢血、血液、胎盤および脂肪組織(これらに限定されない)を含めて様々な組織から単離される場合がある。間葉系幹細胞を末梢血から単離する方法が、Kassis他[Bone Marrow Transplant、2006年5月、37(10):967〜76]によって記載されている。間葉系幹細胞を胎盤組織から単離する方法が、Brooke G他[Br J Haematol、2009年2月、144(4):571〜9]によって記載されている。
脂肪組織、胎盤および臍帯血の間葉系幹細胞を単離し、培養する様々な方法が、Kern他[Stem Cells、2006;24:1294〜1301]によって記載されている。
本発明のこの局面の好ましい実施形態によれば、間葉系幹細胞はヒト由来である。
骨髄を吸引によって個体の腸骨稜または胸骨から単離することができる。低密度のBM単核細胞(BMMNC)がFICOLL−PAQUE密度勾配遠心分離によって分離される場合がある。間葉系幹細胞を得るために、当該間葉系幹細胞(例えば、BMMNC)を含む細胞集団が、当該細胞を血小板溶解物の存在下で維持および/または拡大培養することができる増殖用培地において培養される場合がある。1つの実施形態によれば、集団が(例えば、フラスコにおいて)プラスチック表面に置床され、間葉系幹細胞が、非接着性細胞を除くことによって単離される。代替では、間葉系幹細胞が、間葉系幹細胞のマーカーを使用してFACSによって単離される場合がある。
単離後、細胞は典型的には、単離された細胞を血小板溶解物の存在下においてエクスビボで維持および/または拡大培養することができる増殖培地における培養によって拡大培養される。増殖培地は、DMEM、アルファ−MEMまたはDMEM/F12である場合がある。典型的には、培地におけるグルコース濃度が約0.5グラム/リットル〜3グラム/リットルである。
培養することが、間葉系幹細胞を培養するために好適であるプラスチック皿およびバイオリアクターを含めて、どのような表面であれ、好適な表面において行われる場合がある。
血小板溶解物が、どのような方法であれ、この技術分野で知られている方法を使用して調製される場合がある。多血小板血漿(PRP)が、感染性病原体(すなわち、HIV、HTLV、HCV、HBsAg)が存在しないことが決定された血液バンク献血物から得られる場合がある。PRP含有バッグが−80℃で貯蔵され、37℃の水浴で解凍される場合がある。解凍後、多血小板血漿は典型的には、血小板の粒子および膜を除くために遠心分離される。その後、血小板溶解物上清が集められ、使用まで−80℃で凍結される場合がある。血小板溶解物は、エンドトキシン、ヘモグロビン、pH、総タンパク質、アルブミン、重量オスモル濃度、無菌性およびマイコプラズマについて試験される。
増殖培地は、例えば、L−グルタミン、ピルビン酸ナトリウムおよびヘパリンを含めて、さらなる成分を含む場合がある。
好ましくは、間葉系幹細胞がヒト由来であるとき、血小板溶解物もまたヒトの細胞から得られることが理解されるであろう。
1つの実施形態によれば、増殖/成長培地は異種混入物を欠いており、すなわち、動物由来成分、例えば、血清、動物由来の増殖因子およびアルブミンなどを含まない。したがって、この実施形態によれば、培養することが異種混入物の非存在下で行われる。
間葉系幹細胞の単離および増殖のための例示的なプロトコルが本明細書中下記の実施例の節において示される。
述べられるように、間葉系幹細胞を血小板溶解物含有培地で増殖させ、かつ、十分な数の未分化細胞が得られた後で、細胞は、疾患を処置するために有用である細胞を作製するために分化用培地において分化させられる場合がある。
特定の実施形態によれば、細胞が、分化培地の添加に先立って1日間、2日間、3日間、4日間または5日間、(例えば、約6000細胞/cm〜8000細胞/cmの密度で)新鮮な増殖/成長培地に再播種される。
表現「未分化MSC」は、分化を誘導する培地で培養されたことがないMSCを示す。したがって、本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、増殖後、MSCは、介在する分化前の工程を何ら伴うことなく、分化培地と直接に接触させられる。
分化のために、本発明の未分化MSCは少なくともいくつかの実施形態では、線維芽細胞増殖因子(FGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、ヘレグリンおよびc−AMPを含む培地においてインキュベーションされる。この実施形態によれば、線維芽細胞増殖因子(FGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、ヘレグリンおよびc−AMPのそれぞれがただ1つの培地において混合され、培養することがただ1つの工程で行われる。
1つの実施形態によれば、本発明の未分化MSCは、この工程の前および拡大培養工程の後において上皮増殖因子(EGF)および/またはN2補充物の存在下で事前にインキュベーションされない。
本発明の様々な実施形態の分化培地のために意図されるbFGFの例示的な濃度が、必要に応じて5ng/ml〜50ng/mlの間であり、必要に応じて10ng/ml〜40ng/mlの間であり、必要に応じて10ng/ml〜25ng/mlの間である。
本発明の様々な実施形態の分化培地のために意図されるPDGF−AAの例示的な濃度が、必要に応じて1ng/ml〜30ng/mlの間であり、必要に応じて1ng/ml〜20ng/mlの間であり、必要に応じて1ng/ml〜10ng/mlの間であり、必要に応じて2.5ng/ml〜10ng/mlの間である。
本発明の様々な実施形態の分化培地のために意図されるヘレグリンβ1の例示的な濃度が、必要に応じて5ng/ml〜100ng/mlの間であり、10ng/ml〜90ng/ml、必要に応じて25ng/ml〜75ng/mlの間であり、必要に応じて40ng/ml〜60ng/mlの間である。
本発明の様々な実施形態の分化培地のために意図されるdbc−AMPの例示的な濃度が、必要に応じて0.5mM〜10mMの間であり、必要に応じて0.5mM〜5mMの間であり、必要に応じて0.5mM〜2.5mMの間である。
1つの実施形態によれば、本発明のこの局面の分化用培地はホスホジエステラーゼ阻害剤(例えば、IBMX)を欠いており、すなわち、培養することがホスホジエステラーゼ阻害剤の非存在下で行われる。
別の実施形態によれば、本発明のこの局面の分化用培地はトリヨードチロニンを欠いており、すなわち、培養することがトリヨードチロニンの非存在下で行われる。
必要に応じて、これらの実施形態および下位実施形態のいずれかが組み合わされる場合があり、その結果、例えば、分化用培地が必要に応じて、ホスホジエステラーゼ阻害剤およびトリヨードチロニンの両方を欠いている場合がある。
好ましくは、MSCは、少なくとも1日間、少なくとも2日間または少なくとも3日間、上記の分化用培地において分化させられる。好ましくは、分化工程は5日間を超えて行われない。
本発明のこの局面に従って使用される分化用培地は好ましくは異種非含有であり(血清を欠いており)、かつ、どのような抗生物質をも欠いており、すなわち、培養することが異種混入物の非存在下で行われる。
1つの実施形態によれば、細胞が、本明細書中下記で記載される処置方式において使用されるために十分である産業的量で製造される。
したがって、例えば、1名のドナーからではあるが、少なくとも20×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも50×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも110×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも200×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも330×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも500×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも20×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも600×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも700×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも800×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも900×10個の細胞が製造され、より好ましくは少なくとも100×10個の細胞が製造されることが想定される。
本発明ではさらに、分化した幹細胞をバンクにおいて貯蔵することが想定される。
分化した幹細胞の各アリコートが特定のドナーに対応する場合がある。代替では、2名以上のドナーから得られる分化した幹細胞がプールされ、ただ1つのアリコートで貯蔵される場合がある。バンクはまた、MSC集団を拡大培養するために、および/または、MSC集団を分化させるために使用されるヒトフィーダー細胞および/または血小板溶解物の1つまたは複数のサンプルを含有する場合がある。
MSC集団は、幹細胞を生存したままで、かつ、機能を有したままで保つために(典型的には凍結によって)適切な条件のもとで貯蔵される。1つの実施形態によれば、MSC集団は、凍結保存された集団として貯蔵される。他の保存方法が、米国特許第5656498号、同第5004681号、同第5192553号、同第5955257号および同第6461645号に記載されている。幹細胞のバンクを作製するための方法が、例えば、米国特許出願公開第2003/0215942号に記載されている。
1つの実施形態によれば、バンクに貯蔵される細胞集団は、少なくとも1つの所定の特徴に従って特徴づけられ、例えば、分泌される神経栄養因子の量に従って特徴づけられる。さらなる所定の特徴には、例えば、形態学的特徴、分化プロフィル、血液型、主要組織適合遺伝子複合体、ドナーの疾患状態、あるいは、疾患に伴うか、または疾患に伴わない遺伝子型情報(例えば、遺伝子あるいはゲノムDNAまたはミトコンドリアDNAに関連する特異的な核酸配列の単一ヌクレオチド多型、すなわち、「SNP」)が含まれる。
カタログ作成は、それぞれの細胞集団について得られる特徴の集中記録、例えば、集められた文書記録、または、情報が入力されているコンピューターデータベース(これらに限定されない)などを新たに作ることの一部となる場合がある。幹細胞バンクは、研究者または臨床医の要求のために好適である特定の間葉系幹細胞サンプルを複数のサンプルから選択することを容易にする。
1つの実施形態によれば、本明細書中に記載される間葉系幹細胞バンクは幹細胞データベースコンピューターユニットによって維持される。それぞれのコンピューターユニットが、情報を処理するためにそれぞれ、少なくとも1つの処理モジュールを含む。コンピューターユニットは、通信するようにディスプレーに接続される場合がある。間葉系幹細胞集団に関する情報がデータベースコンピューターに記憶される場合があり、この場合、情報はネットワーク接続を介して使用者に伝えられる。そのようなシステムは、間葉系幹細胞集団を評価して、どれが進行中の研究および使用のために好適であるかを決定することができることを顧客に提供し、また、幹細胞を購入するという取引および適正な輸送を容易にするために役立つ場合もある。
当業者によって理解されるであろうように、本発明の様々な実施形態が、処理モジュール、および/または、少なくとも1つのプログラムコードモジュールを含むコンピュータープログラム製造物を含むデバイスまたはシステムとして具体化される場合がある。したがって、本発明は、完全にハードウエアの実施形態の形態、または、ソフトウエア側面およびハードウエア側面を組み合わせる実施形態の形態を取る場合がある。さらに、本発明は、コンピューター使用可能なプログラムコード手段が当該媒体において具体化されているコンピューター使用可能な記憶媒体におけるコンピュータープログラム製造物を含む場合がある。好適なコンピューター読み取り可能な媒体はどれも利用される場合があり、これには、ハードディスク、CD−ROM、DVD、光学的記憶デバイスまたは磁気記憶デバイスが含まれる。
述べられるように、この方法の様々な実施形態に従って作製される細胞はいくつかの神経栄養因子を分泌する。
本明細書中で使用される場合、表現「神経栄養因子」は、ニューロンに対する成長、分化、機能的維持および/または生存の影響を含む中枢神経系に作用する細胞因子を示す。神経栄養因子の例には、下記のものが含まれるが、それらに限定されない:グリア由来神経栄養因子(GDNF)、GenBank受入番号L19063、同L15306;脳由来神経栄養因子(BDNF)、GenBank受入番号CAA62632;ニューロトロフィン−3(NT−3);ニューロトロフィン−4/5;ニュールツリン(NTN)、GenBank受入番号NP_004549;ニューロトロフィン−4、GenBank受入番号M86528;パーセフィン、GenBank受入番号AAC39640;脳由来神経栄養因子(BDNF)、GenBank受入番号CAA42761;アルテミン(ART)、GenBank受入番号AAD13110;毛様体神経栄養因子(CNTF)、GenBank受入番号NP_000605;およびニューブラスチン(Neublastin)、GenBank受入番号AAD21075。
別の実施形態によれば、本発明の様々な実施形態に従って作製される細胞は肝細胞増殖因子(HGF;GenBank受入番号D90334.2)を分泌する。1つの実施形態によれば、当該細胞は、非分化MSCの少なくとも2倍量の、少なくとも3倍量の、少なくとも4倍量の、少なくとも5倍量の、または、それどころか、少なくとも6倍量のHGFを分泌する。対照の非分化MSCは好ましくは、神経栄養因子を分泌する細胞を作製するために使用される供給源と同じ供給源(例えば、同じドナー、同じ器官)から得られる。
別の実施形態によれば、本発明の様々な実施形態に従って作製される細胞は血管内皮増殖因子(VEGF)を分泌する。1つの実施形態によれば、当該細胞は、非分化MSCの少なくとも2倍量の、少なくとも3倍量の、少なくとも4倍量の、少なくとも5倍量の、または、それどころか、少なくとも6倍量のVEGFを分泌する。対照の非分化MSCは好ましくは、神経栄養因子を分泌する細胞を作製するために使用される供給源と同じ供給源(例えば、同じドナー、同じ器官)から得られる。
別の実施形態によれば、本発明の様々な実施形態に従って作製される細胞は腫瘍壊死因子誘導遺伝子6タンパク質(TSG−6;GenBank受入番号AJ421518.1、Gene ID:7130)を分泌しない。
別の実施形態によれば、本発明の様々な実施形態に従って作製される細胞は神経成長因子(NGF;GenBank受入番号M57399.1)を分泌しない。
別の実施形態によれば、本発明の様々な実施形態に従って作製される細胞はインスリン様増殖因子−I(IGF−I;GenBank受入番号NP_000609)を分泌しない。
1つの実施形態によれば、本発明の分化細胞の集団の少なくとも、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%またはそれ以上がGDNFを分泌する。
好ましくは、本発明の細胞によって分泌されるGDNFの量が、分化を伴わない間葉系幹細胞の同じ集団の分泌の少なくとも2倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、少なくとも5倍、少なくとも6倍、少なくとも7倍、少なくとも8倍増大する。
GDNFの典型的な濃度が約200pg/10細胞〜2000pg/10細胞である。
1つの実施形態によれば、本発明の分化細胞の集団の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%またはそれ以上がBDNFを分泌する。
好ましくは、本発明の細胞によって分泌されるBDNFの量が、分化を伴わない間葉系幹細胞の同じ集団の分泌の少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍増大する。
BDNFの典型的な濃度が約500pg/10細胞〜5000pg/10細胞である。
分化され、必要に応じて単離されると、細胞は、NTFを分泌するそれらの能力について(培養状態で)試験される場合がある。分泌されたNTFの分析のために、上清が、上記で記載される分化手順が終わったときにMSCの培養物またはNTF分泌細胞の培養物から回収され、また、細胞が採取され、計数される。細胞はまた、分化手順の期間中に、例えば、1日の分化の後または2日の分化の後で分析される場合がある。細胞の培養上清におけるグリア由来神経栄養因子(GDNF)または脳由来神経栄養因子(BDNF)などのNTFの量が、例えば、また、限定されないが、GDNFまたはBDNFのELISAアッセイ(GDNF DuoSet DY212;BDNF DuoSet DY248;R&D Systems)を製造者のプロトコルに従って使用することによって定量される場合がある。IGF−1の量を、例えば、また、限定されないが、IGF ELISAアッセイ(IGF−1 DuoSet、カタログ番号DY291;R&D System)を使用して定量することができる。
VEGFの量を、例えば、また、限定されないが、VEGF ELISAアッセイ(VEGF DuoSet、R&D Systems、カタログ:DY293B)を使用して定量することができる。HGFの量を、例えば、また、限定されないが、HGF ELISAアッセイ(HGF DuoSet、R&D Systems、カタログ:DY294)を使用して定量することができる。
神経栄養因子分泌細胞は、非分化MSCと比較して、高まったレベル(例えば、少なくとも2倍、または、それどころか、少なくとも3倍)のインテグリンアルファ1を発現する場合がある。
加えて、神経栄養因子分泌細胞は、非分化MSCと比較して、高まったレベル(例えば、少なくとも2倍、または、それどころか、少なくとも3倍)のTGFベータ、幹細胞因子(SCF)、マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)、IL−6、IL−8、IL−10、IL−12、IFN−γおよび/またはプロスタグランジンE(PGE)を発現する場合がある。
なおさらに別の実施形態によれば、神経栄養因子分泌細胞は、非分化MSCと比較して、高まったレベルの乏突起膠細胞マーカー(例えば、PDGF受容体、O4スルファチドマーカー、ガラクトセレブロシド(O1、GalC)、Nkx2.2、Sox10、乏突起膠細胞特異的タンパク質(OSP)、ミエリン関連糖タンパク質(MAG)、2’,3’−環状ヌクレオチド−3’−ホスホジエステラーゼ(CNP)、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、大腸腺腫性ポリポーシス(APC)、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(MOG)、CNPアーゼ、MOSPおよび/または乏突起膠細胞NS−1など)を発現しない。
なおさらに別の実施形態によれば、神経栄養因子分泌細胞は、非分化MSCと比較して、高まったレベルの神経伝達物質を分泌しない。前記細胞において発現されない神経伝達物質の例には、ドパミン、ノルアドレナリンおよびセロトニンが含まれる。
本発明の細胞は少なくともいくつかの実施形態では、間葉系幹細胞からエクスビボ分化させられることが理解されるであろう。そのようなものとして、本発明の細胞は依然として、フローサイトメトリーによって検出される場合、間葉系幹細胞のマーカー(例えば、CD29、CD47、MSCA−1、CD44、CD90、CD73およびCD105など)を発現する。
MSCと同様に、本発明の細胞は少なくともいくつかの実施形態では、フローサイトメトリーによって検出される場合、CD3、CD14、CD19、CD34、CD45およびHLA−DRの表面マーカーを発現しない。
本明細書中に記載される細胞はMSCのある特定のいくつかの特徴を保持するにもかかわらず、例えば、神経栄養因子の分泌ならびに特定のmiRNAおよびタンパク質の発現を含めて、いくつかの点でMSCと異なることがさらに理解されるであろう。
したがって、例えば、本発明者らは、特定の細胞表面マーカーが、非分化のMSCとは対照的に、分化したNTF分泌細胞において示差的に発現されることを示している。
分化した間葉系幹細胞によって示差的に発現される表面マーカーには、例えば、平均蛍光強度によって求められる場合、分化細胞においてダウンレギュレーションされるCD44、および、分化細胞においてアップレギュレーションされるCD73が含まれる。例えば、少なくともいくつかの実施形態によれば、CD44陽性集団の平均蛍光強度が分化細胞では非分化の細胞と比較して低くなっており、例えば、場合により、少なくとも5%低くなっており、場合により、また、好ましくは少なくとも10%低くなっており、場合により、また、より好ましくは少なくとも15%、場合により、また、最も好ましくは、少なくとも20%、25%、30%または40%低くなっており、あるいは、それどころか、50%低くなっている。同様に、例えば、少なくともいくつかの実施形態によれば、CD73陽性集団の平均蛍光強度が分化細胞では非分化の細胞と比較して高くなっており、例えば、場合により、少なくとも5%高くなっており、場合により、また、好ましくは少なくとも10%高くなっており、場合により、また、より好ましくは少なくとも15%、場合により、また、最も好ましくは、少なくとも20%、25%、30%または40%高くなっており、あるいは、それどころか、50%高くなっている。
非分化のMSCと比較して、分化したMSCにおいてアップレギュレーションされるmiRNAには、例えば、下記のものが含まれる:
非分化のMSCと比較して、分化したMSCにおいてダウンレギュレーションされるmiRNAには、例えば、下記のものが含まれる:
ダウンレギュレーションされる追加のmiRNAには、例えば、下記のものが含まれる:
別の実施形態によれば、細胞集団は、非分化のMSCと比較して、増大したレベルのmiR−3663−3p、miR−762、miR−4327、miR−3665、miR34a−5p、miR−4327、miRNA3665および/またはmiR132−3pを発現する。
さらに別の実施形態によれば、細胞集団は、増大したレベルのmiR34a−5pおよび/またはmiR132−3pを発現する。
別の実施形態によれば、細胞集団は、非分化のMSCと比較して、減少したレベルのmiR−503−5p、miR−3659、miR−3529−3p、miR−320b、miR−424−5p、miR−320aおよび/またはmiR−222−3pを発現する。
さらに別の実施形態によれば、細胞集団は、減少したレベルのmiR−503−5p、miR−320b、miR−424−5p、miR−320aおよび/またはmiR−222−3pを発現する。
さらに別の実施形態によれば、細胞集団は、減少したレベルのmiR−150−3pを発現する。
さらに別の実施形態によれば、細胞集団は、減少したレベルのmiR−503−5p、miR−320bおよび/またはmiR−424−5pを発現する。
発現の増大したレベルまたは低下したレベルの上記記載のすべてが非分化のMSCとの比較においてである。
非分化細胞と比較される分化細胞におけるアップレギュレーションされた発現レベルを有するタンパク質が実施例の節の表7において詳述される。
非分化細胞と比較される分化細胞におけるダウンレギュレーションされた発現レベルを有するタンパク質が実施例の節の表8において詳述される。
述べられるように、本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、本発明の細胞および細胞集団は、特定の疾患または障害を処置するために使用される場合がある。細胞集団が、本明細書中下記で記載されるように、分化後にそのまま使用される場合があり、または、特定の表現型について濃縮される場合がある。
本発明の様々な実施形態に従って作製される細胞は細胞表面マーカーの特定の発現パターンを呈示する。したがって、例えば、分化後、細胞は典型的には、分化前の同じ細胞集団と比較して、特有の増大したレベルのCD73をそれらの細胞表面に示す。加えて、分化後、細胞は典型的には、分化前の同じ細胞集団と比較して、特有の低下したレベルのCD44をそれらの細胞表面に示す。
細胞表面マーカーを分析することが、例えば、フローサイトメトリー、HPLC、免疫組織化学、インシトゥーPCRを含めて、どのような方法であれ、この技術分野で知られている方法を使用することによって行われる場合がある。
本発明者らは、MSCの集団が、これらのマーカーを発現する細胞について選択することによってNTF分泌細胞について濃縮され得ることを提案する。
従って、本発明の別の局面によれば、神経栄養因子(NTF)を分泌する間葉系幹細胞(MSC)をMSCの混合集団から選択する方法であって、
a)前記混合細胞集団の細胞を、下記のパラメータ:
(i)CD44を所定の閾値よりも少なく発現する細胞、
(ii)CD73を所定の閾値よりも多く発現する細胞
の少なくとも1つについて分析すること、および
(b)前記パラメータの少なくとも1つについて陽性である細胞を選択し、それにより、神経栄養因子を分泌する前記MSCを選択すること
を含む方法が提供される。
分取することが典型的には、指示された分化プロトコルの開始から2日または3日で行われる。
NTF分泌MSCが選択される混合細胞集団は、使用される分化方法、および、細胞が分化するために割り当てられる時間に依存して、様々なNTFを異なるレベルで分泌する、異なる分化段階にある様々なMSCを含むであろうことが理解されるであろう。
述べられるように、NTF分泌MSCが下記の判断基準の1つに従って選択される:
(i)CD44を所定の閾値よりも少なく発現する細胞、
(ii)CD73を所定の閾値よりも多く発現する細胞。
CD73を発現する細胞を選択することが典型的には、CD73に対して特異的に結合する作用因を使用して行われる。典型的には、そのような細胞は、当該細胞が本明細書中下記でさらに記載されるような方法(例えば、FACS、MACSおよび免疫パンニングなど)を使用して検出され得るように、十分なCD73をそれらの膜に発現する。
所定の閾値の選択が典型的には、本明細書中下記でさらに記載されるように、閾値の選択は分化前の間葉系幹細胞の同一集団におけるその細胞表面マーカーの発現の量に基づくので、それぞれの個々の間葉系幹細胞集団について行われる。
典型的には、選択することが、この細胞表面タンパク質を特異的に認識することができる抗体を使用して行われ、だが、本発明では、さらなる作用因、例えば、ポリヌクレオチドまたは小分子などが意図される。
CD73またはCD44を認識する抗体が、この技術分野で知られている方法に従って得られる場合があり、または、市販の供給元から得られる場合がある。
CD73抗体が(直接的、または、同族の結合性分子を介して間接的のどちらかで)磁性成分に結合されるならば、不均一な細胞集団が、磁気活性化細胞分離によって、CD73を高発現する細胞について濃縮される場合がある。
CD73抗体が親和性部分に結合されるならば、不均一な細胞集団が、同族の結合性分子を用いたアフィニティー精製によってCD73細胞について濃縮される場合がある。したがって、例えば、CD73抗体がビオチンに結合されるならば、不均一な細胞集団から、CD73細胞が、ストレプトアビジンのビーズまたはカラムを用いた精製によって枯渇化される場合がある。CD73細胞を続いて回収することができる。例えば、CD73抗体が、ある抗体またはある抗体のFcに結合されるならば、不均一な細胞集団から、CD73細胞が、プロテインAのビーズまたはカラムを用いた精製によって枯渇化される場合がある。CD73細胞を続いて回収することができる。CD73抗体が蛍光性部分に結合されるならば、不均一な細胞集団は、蛍光活性化細胞分取器(FACS)を使用することによってCD73細胞について濃縮される場合がある。
本明細書中で使用される場合、用語「フローサイトメトリー」は、サンプル中のある材料(例えば、特定のマーカーを含む腎臓細胞)の割合が、当該材料を(例えば、標識された抗体を当該材料に結合することによって)標識し、当該材料を含有する流体の流れを光のビームの中に通し、サンプルから放射される光を一連のフィルターおよびミラーによって構成波長に分離し、そして、この光を検出することによって決定されるアッセイを示す。
数多くのフローサイトメーターが市販されており、これらには、例えば、Becton Dickinson FACScanおよびFACScalibur(BD Biosciences、マウンテンビュー、カリフォルニア)が含まれる。FACS分析のために使用され得る抗体が、Schlossman S、Boumell L他[Leucocyte Typing V、New York:Oxford University Press;1995]に教示されており、また、広く市販されている。
FACS分取器を使用した場合、特定のレベルの表面マーカーを有する細胞について選択することもまた可能であることが理解されるであろう。
本発明は少なくともいくつかの実施形態では、未分化MSC集団におけるCD73のレベルを分析し、その後、少なくとも1.5倍または少なくとも2倍あるいはそれ以上の発現における増大を有する対応する分化MSC集団の細胞集団を選択することを意図する。
加えて、または、代替において、本発明は少なくともいくつかの実施形態では、未分化MSC集団におけるCD44のレベルを分析し、その後、少なくとも1.5倍または少なくとも2倍あるいはそれ以上の差による発現における低下を有する対応する分化MSC集団の細胞集団を選択することを意図する。
本発明は少なくともいくつかの実施形態ではまた、さらなる細胞表面マーカー(例えば、CD105など)の発現を分化プロトコルの経過にわたって分析することを意図する。CD105の発現は当初、分化後(第2日の後)は増大し、しかし、NTFの分泌が最大となったとき(第3日の後)、CD105の発現が低下する。したがって、本発明は少なくともいくつかの実施形態では、NTF分泌MSCを、例えば、少なくとも0.5倍、少なくとも1倍または少なくとも2倍の差によるCD105の発現における低下を有するそのような細胞を選択することによって選択することを意図する。
作製および必要に応じた細胞表面マーカー分析の後、NTF分泌MSCはさらに分析される場合がある(例えば、核型分析、形態学、細胞数および生存性、グラム染色、無菌性)。
作製された細胞集団は典型的には、細胞分散化剤を使用して培養プレートから取り出される。好ましくは、単一細胞の集団が得られる。細胞を分散させるために使用され得る薬剤の例には、コラゲナーゼ、ディスパーゼ、アクターゼ(accutase)、トリプシン(例えば、トリプシン−EDTA、トリプシンの非動物代替物(例えば、TrypLE(商標)など)、パパインが含まれるが、これらに限定されない。代替では、または、加えて、研和もまた、細胞の分散を増大させるために行われる場合がある。
使用され得るトリプシンの例示的な濃度が0.005%〜0.5%のトリプシン−EDTAである。細胞が、約5分間〜30分間、約37℃の温度で分散化剤とインキュベーションされる場合がある。
細胞を採取することが典型的には、適切な培地、例えば、ハンクス平衡塩溶液(HBSS)、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、RPMI、PBSなどにおいて行われる。
必要に応じて、細胞はこの段階で保存(例えば、凍結または凍結保存)され、また、保存(例えば、凍結または凍結保存)される場合がある。これは、患者への反復投与のために適する場合がある。
場合により、細胞は、凍結保存の前に、または、代替では対象への投与の前に、適格性が調べられる場合があり、または、特徴づけが行われる場合がある。適格性が調べられると、細胞にはラベルがそれに従って付けられる場合があり、または、細胞が対象にそのまま投与される場合がある。
従って、本発明の別の局面によれば、神経栄養因子を分泌する細胞の適格性を調べる方法であって、miR−503、miR−3659、miR−3529−3p、miR−320b、miR−424−5p、miR−320a、miR−222−3p、miR−3663−3p、miR−762、miR−4327、miR−3665、miR34a−5p、miR−4327、miRNA−3665およびmiR132−3pからなる群から選択される少なくとも1つのmiRNAの発現について前記細胞を分析することを含み、ただし、非分化MSCと比較して、前記miR−3663−3p、miR−762、miR−4327、miR−3665、miR34a−5p、miR−4327、miRNA3665またはmiR132−3pの増大した発現、あるいは、非分化MSCと比較して、前記miR−503、miR−3659、miR−3529−3p、miR−320b、miR−424−5p、miR−320aまたはmiR−222−3pの低下した発現により、神経栄養因子を分泌する細胞が示される方法が提供される。
特定の実施形態によれば、miRNAは、miR−503、miR−320b、miR424−5p、miR−132−3pおよびmiR−34a−5pからなる群から選択される。
好ましくは、miRNAにおける発現での変化は統計学的に有意な量である。
好ましくは、分化細胞が比較される対照細胞は、神経栄養因子を分泌する細胞を作製するために使用されるのと同じ細胞(すなわち、同じドナーの非分化MSCおよび同じ器官に由来する非分化MSC)である。
miRNAの発現について分析することが、miRNAアレイ分析、PCR分析などを含めて、どのような方法であれ、この技術分野で知られている方法を使用して行われる場合がある。
細胞の適格性を調べる別の方法がタンパク質発現の分析によってである。
従って、本発明の別の局面によれば、MSCからエクスビボ分化されており、かつ、神経栄養因子を分泌する細胞の適格性を調べる方法であって、イソブチリル−CoAデヒドロゲナーゼ、C−X−Cモチーフケモカイン6、ニューロモジュリン、増殖/分化因子15、ヒアルロナンシンターゼ1、インターロイキン−1ベータ、インターロイキン−8、インヒビンベータA鎖、インスリン受容体基質1、インテグリンアルファ−1、ラッカーゼドメイン含有タンパク質1、ラミニンサブユニットアルファ−4、ルミカン、コラゲナーゼ3、食道正常粘膜特異的遺伝子1タンパク質、プレB細胞白血病転写因子相互作用タンパク質1、プレクトストリン相同様ドメインファミリーAメンバー1、ホスファチジルイノシトール−3,4,5−三リン酸依存性Rac交換体1タンパク質、プロスタグランジンEシンターゼ、プロスタグランジンG/Hシンターゼ2、Ras関連タンパク質Rab−27B、Rho関連GTP結合タンパク質RhoB、シアル酸O−アセチルエステラーゼ、モノカルボン酸輸送体7、組織因子経路阻害剤2、膜貫通タンパク質65、Vam6/Vps39様タンパク質、3−オキソ−5−ベータ−ステロイド4−デヒドロゲナーゼ、プロピオニル−CoAカルボキシラーゼベータ鎖(ミトコンドリア)、インターフェロン調節因子2結合タンパク質様、組織アルファ−L−フコシダーゼ、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC2、イノシトール−1,4,5−三リン酸受容体相互作用タンパク質、タンパク質KIAA1199、セレン結合タンパク質1、ホスホリパーゼD3、GTP:AMPホスホトランスフェラーゼ(ミトコンドリア)、タンパク質Wnt−5a;タンパク質Wnt、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC3、ソーティングネキシン−9、ギャップジャンクションアルファ−1タンパク質、ピルビン酸カルボキシラーゼ(ミトコンドリア)、SH3/PXドメイン含有タンパク質2B、インテグリンアルファ−2、シトクロームP450 1B1、キチナーゼ−3様タンパク質1、ニコチンアミドホスホリボシルトランスフェラーゼ、セプラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、アルド−ケトレダクターゼファミリー1メンバーC1、FERM、RhoGEFおよびプレクトストリンドメイン含有タンパク質1、プロリル4−ヒドロキシラーゼサブユニットアルファ−3、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼサブユニットM2B、コアヒストンマクロ−H2A.2;ヒストンH2A、コリン輸送体様タンパク質1およびニーマン・ピックC1タンパク質、リソソームアルファ−グルコシダーゼからなる群から選択される少なくとも1つのタンパク質の発現について前記細胞を分析することを含み、ただし、非分化MSCと比較して、前記少なくとも1つのタンパク質の発現における増大により、前記細胞が神経栄養因子を分泌することが示される方法が提供される。
本発明の別の局面によれば、MSCからエクスビボ分化されており、かつ、神経栄養因子を分泌する細胞の適格性を調べる方法であって、タイトジャンクションタンパク質ZO−2、アルファ−1,3−マンノシル糖タンパク質2−ベータ−N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ、スムーセリン(smoothelin)、異所性P顆粒タンパク質5ホモログ、BRCA1会合ATM活性化因子1、WDリピート含有タンパク質36、SH3ドメイン結合タンパク質4、EHドメイン結合タンパク質1様タンパク質1、Ras GTPアーゼ活性化様タンパク質IQGAP3、リシルオキシダーゼホモログ2、トロポミオシン1(アルファ)、イソ型CRA_f、Gem会合タンパク質5、三者モチーフ含有タンパク質16、結合組織増殖因子、リンホカイン活性化キラーT細胞起源のプロテインキナーゼ、テトラトリコペプチドリピートタンパク質4、乳ガンの抗エストロゲン剤抵抗性タンパク質1、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼサブユニットM2、ユビキチン結合酵素E2C、好中球デフェンシン1、Cdc42エフェクタータンパク質3、コンデンシン複合体サブユニット2、Igカッパ鎖C領域、コンデンシン複合体サブユニット3、シンコイリン(syncoilin)、染色体構造維持タンパク質2、コンデンシン複合体サブユニット1、インターアルファ−トリプシン阻害剤重鎖H4、チミジル酸シンターゼ、セロトランスフェリン、妊娠領域タンパク質、DNA複製ライセンス化因子MCM7、ヘモペキシン、DNAミスマッチ修復タンパク質Msh6、アンキリンリピートドメイン含有タンパク質13A、ホスデューシン様タンパク質3、1−ホスファチジルイノシトール−4,5−二リン酸ホスホジエステラーゼベータ−3、補体C3、DNA複製ライセンス化因子MCM3、CD97抗原、CD97抗原サブユニットアルファ、DNA複製ライセンス化因子MCM6、DNA複製ライセンス化因子MCM4、Disabledホモログ2、タンパク質KIAA0664、DNA複製ライセンス化因子MCM2、タンパク質−リシン6−オキシダーゼ、リボヌクレオシド二リン酸レダクターゼラージサブユニット、メラノーマ関連抗原D2、Igガンマ−1鎖C領域、ヘパラナーゼ、インポーチンサブユニットアルファ−2、アスパラギンシンセターゼ[グルタミン加水分解性]、アルファ−2−マクログロブリン、コラーゲンアルファ−1(I)鎖、コラーゲンアルファ−1(V)鎖、DnaJホモログサブファミリーBメンバー4、トロンボスポンジン−1、血清アルブミンおよびコラーゲンアルファ−2(I)鎖からなる群から選択される少なくとも1つのタンパク質の発現について前記細胞を分析することを含み、ただし、非分化細胞と比較して、前記少なくとも1つのタンパク質の発現における低下により、前記細胞が神経栄養因子を分泌することが示される方法が提供される。
好ましくは、分析されるタンパク質における発現での変化は統計学的に有意な量(すなわち、統計学的に有意な増大または統計学的に有意な低下)である。
好ましくは、分化細胞が比較される対照細胞は、神経栄養因子を分泌する細胞を作製するために使用されるのと同じ細胞(すなわち、同じドナーの非分化MSCおよび同じ器官に由来する非分化MSC)である。
タンパク質の発現について分析することが、ウエスタンブロット、免疫細胞化学、質量分析法、放射免疫アッセイなどを含めて、どのような方法であれ、この技術分野で知られている方法を使用して行われる場合がある。特定の実施形態によれば、分析することが、タンパク質を特異的に認識する抗体を使用して行われる。
述べられるように、本発明の様々な実施形態の細胞は、医薬品(これは交換可能に、医薬組成物として示される)を調製するために使用することができ、それによって、そのような医薬品は、神経栄養因子を分泌する細胞を用いて有益に処置することができる疾患を処置するために配合される。
そのような疾患の例には、神経変性疾患および神経系の免疫疾患(例えば、自己免疫疾患)が含まれる。
用語「神経変性疾患」は、中枢神経系に対する損傷によって引き起こされる疾患を記載するために本明細書中では使用される。本発明による細胞および方法を使用して処置され得る例示的な神経変性疾患には、例えば、下記のものが含まれる:筋萎縮性側索硬化症(ALS)、パーキンソン病、多系統萎縮症(MSA)、ハンチントン病、アルツハイマー病、レット症候群、リソソーム蓄積病(「白質疾患」またはグリア/脱髄疾患、例えば、Folkerth(J.Neuropath.Exp.Neuro.、1999年9月、58:9)によって記載されたもの)、例えばサンフィリッポ症候群、ゴーシェ病、テイ・サックス病(ベータヘキソサミニダーゼ欠損症)、他の遺伝的疾患、多発性硬化症(MS)、虚血、事故、環境的浸襲などによって引き起こされる脳の傷害または外傷、脊髄損傷、運動失調。加えて、本発明は、患者における卒中の中枢神経系に対する影響を軽減および/または排除するために使用される場合があり、そのような卒中は、他の場合には患者の脳内の部位に対する血流の欠如または虚血によって引き起こされるか、あるいは、脳および/または脊髄に対する物理的傷害から生じている。神経変性疾患にはまた、例えば、とりわけ、自閉症および関連する神経学的疾患(例えば、統合失調症など)を含めて、様々な神経発達障害が含まれる。
本明細書中に記載される細胞を使用して処置され得る神経系の自己免疫疾患には、例えば、多発性硬化症および重症筋無力症、ギラン・バール症候群、多系統萎縮症(MSA;様々な程度のパーキンソン症候群、自律神経機能障害および小脳性運動失調を伴う散発性の進行性成人発症型神経変性障害)が含まれる。他の自己免疫疾患が、Kraker他、Curr Neuropharmacol.、2011年9月、9(3):400〜408に記載されている(その内容は参照によって本明細書中に組み込まれる)。
本発明の細胞は、様々な移植法(その性質は埋め込み部位に依存する)を使用して個体を治療するために投与することができる。
「移植」、「細胞置換」または「グラフト化する」注入の用語または表現は、本明細書中では交換可能に使用され、本発明の細胞を標的組織(例えば、脳、灰白質)に導入することを示す。細胞は被移植者に由来し得る(同種)か、あるいは、非同種ドナーまたは異種ドナーに由来し得る。
細胞は、直接には筋肉(筋肉内、例えば、上腕または大腿の筋肉などにおいて)、呼吸筋、嚥下筋の中に、脊髄(クモ膜下腔内)の中に、静脈内に、直接には脳の中に、または、これらの組合せで(例えば、筋肉内およびクモ膜下腔内に)移植することができる。他の投与様式もまた意図される(例えば、全身投与など)。
筋肉内投与され得る細胞の例示的な用量が1×10細胞/部位〜20×10細胞/部位である。筋肉あたりの投与の数が、処置の経過の期間中に、5から50まで、10から30まで、20から100まで、または、15から25まで変化する場合がある。1つの実施形態によれば、投与される細胞の総数が20×10個〜2000×10個の間であり、より好ましくは20×10個〜1000×10個の間であり、より好ましくは20×10個〜500×10個の間であり、より好ましくは20×10個〜200×10個の間であり、より好ましくは20×10個〜100×10個の間である。特定の実施形態によれば、それぞれの投与が、20〜30の間の投与(例えば、24の投与)に関して1×10個の細胞を含み、または、処置の経過の期間中における20〜30の間の投与(例えば、24の投与)に関して1.5×10個の細胞を含み、または、20〜30の間の投与(例えば、24の投与)に関して2×10個の細胞を含む。
クモ膜下腔に投与され得る細胞の例示的な用量が0.5×10細胞/Kg体重〜20×10細胞/Kg体重であり、より好ましくは0.5×10細胞/Kg体重〜10×10細胞/Kg体重であり、より好ましくは1×10細胞/Kg体重〜10×10細胞/Kg体重であり、より好ましくは1×10細胞/Kg体重〜5×10細胞/Kg体重であり、より好ましくは1×10細胞/Kg体重〜2.5×10細胞/Kg体重であり、より好ましくは1×10細胞/Kg体重〜2×10細胞/Kg体重である。
筋肉内送達およびクモ膜下腔内送達の両方の組合せについては、本発明は少なくともいくつかの実施形態では、約1×10細胞/部位〜10×10細胞/部位の筋肉内送達、より好ましくは1×10細胞/部位〜5×10細胞/部位の間での筋肉内送達、より好ましくは1×10細胞/部位〜2.5×10細胞/部位の間での筋肉内送達を意図する。部位の数が、5から50まで、10から30まで、20から100まで、または、15から25まで変化する場合がある(例えば、24);クモ膜下腔内送達については1×10細胞/Kg体重〜10×10細胞/Kg体重であり、より好ましくは1×10細胞/Kg体重〜5×10細胞/Kg体重である。1つの実施形態によれば、70kgの患者につき約20×10個〜1400×10個の細胞の投与あたりの最大数が意図され、より好ましくは、70kgの患者につき50×10個〜1000×10個の間の細胞が意図され、より好ましくは、70kgの患者につき50×10個〜500×10個の間の細胞が意図され、より好ましくは、70kgの患者につき50×10個〜200×10個の間の細胞が意図される。別の実施形態によれば、70kgの患者につき約20×10個〜500×10個の細胞の最大数が意図される。別の実施形態によれば、70kgの患者につき約100×10個〜2000×10個の細胞の最大数が意図され、より具体的には、70kgの患者につき200×10個の細胞が意図される。
本明細書中に記載される方法のどれにおいても、細胞は、それ自体で、または、好ましくは、医薬的に許容され得るキャリアをさらに含む医薬組成物の一部としてそのどちらでも投与することができる。
本明細書中で使用される「医薬組成物」は、本明細書中に記載される化学的コンジュゲートの1つまたは複数と、他の化学的成分(例えば、医薬的に好適な担体(キャリア)および賦形剤など)との調製物を示す。医薬組成物の目的は、対象に対する化合物の投与を容易にすることである。
本明細書中以降、用語「医薬的に許容され得るキャリア(担体)」は、交換可能に使用され得るが、対象に対する著しい刺激を生じさせず、かつ、投与された化合物の生物学的な活性および性質を妨げないキャリアまたは希釈剤を示す。限定されないが、キャリアの例には、プロピレングリコール;生理的食塩水;エマルション;緩衝液;培養培地、例えば、DMEMまたはRPMIなど;フリーラジカルを除去し、pH緩衝作用、膨張/浸透圧支持、エネルギー基質およびイオン濃度を提供する成分で、細胞内状態を低い温度で平衡化する成分を含有する低体温用貯蔵培地;ならびに、有機溶媒と水との混合物がある。
典型的には、医薬用キャリアは、組成物における細胞の数を少なくとも24時間にわたって、少なくとも48時間にわたって、または、それどころか、少なくとも96時間にわたって保つ(例えば、90%を超えて低下させない)。
本明細書中において、用語「賦形剤」は、化合物の投与をさらに容易にするために、および移植/注入前の好適な時間期間の間、予め決められた温度で細胞の生存性を維持するために医薬組成物に添加される不活性な物質を示す。賦形剤の非限定的な例としては、アルブミン、血漿、血清、および脳脊髄液(CSF)、N−アセチルシステイン(NAC)またはレスベラトールなどの抗酸化剤が挙げられる。
本発明の好ましい実施形態によれば、医薬用キャリアは、緩衝剤の水溶液または培養培地(例えば、DMEMなど)である。
薬物の配合および投与のための技術が「Remington’s Pharmaceutical Sciences」(Mack Publishing Co.、Easton、PA、最新版)に見出されることができ、これは参考として本明細書中に組み込まれる。
本発明の方法において使用されるいかなる調製物についても、投与量または治療有効量は、生体外アッセイおよび細胞培養アッセイから最初に推定されることができる。好ましくは、投与量は、所望の濃度または力価を達成するために動物モデルにおいて決定されることができる。そのような情報は、ヒトにおける有用な投与量をより正確に決定するために使用されることができる。
本明細書中に記載される有効成分の毒性および治療効力は、生体外、細胞培養物、または実験動物における標準的な薬学的手法によって決定されることができる。例えば、6−OHDA障害のマウスまたはラットがパーキンソン病の動物モデルとして使用される場合がある。加えて、ヒマワリ試験が、動物にヒマワリの種子を特定の期間の間に開けるように促すことによって繊細な運動機能における改善を試験するために使用される場合がある。MSA患者における運動機能の改善を試験するための様々な動物モデルが、例えば、Stefanova他、Trends Neurosci.、2005年9月、28(9):501〜6に開示されている。
遺伝子組換えマウスがハンチントン病のためのモデルとして使用される場合があり、この場合、遺伝子組換えマウスは増大した数のCAG反復を含み、かつ、ハンチンチンおよびユビキチンの核内封入体を、この疾患におけるニューロン細胞喪失の部位に厳密に一致して、脳幹、視床または脊髄においてではなく、線条体および大脳皮質のニューロンにおいて有する。
SOD−1の変異を含む遺伝子組換えマウスがALS疾患のためのモデルとして使用される場合がある。例えば、Uccelli A他、Mol Med、2012年4月2日を参照のこと。
中隔海馬経路は、海馬采を切断することによって片側性に横切開される場合、アルツハイマー病における中隔海馬経路喪失のコリン作動性欠損を模倣する。したがって、この病変を含む動物モデルが、アルツハイマー病を処置するための本発明の細胞を試験するために使用される場合がある。
動物の生存および旋回性挙動(例えば、ロータロッド上での旋回性挙動)が本発明の細胞の投与の後で分析される場合がある。
これらのインビトロアッセイおよび細胞培養アッセイならびに動物研究から得られるデータは、ヒトにおける使用のための投薬量の範囲を定める際に使用することができる。さらなる情報が臨床研究から得られる場合がある。例えば、Salem HK他、Stem Cells、2010、28:585〜96、および、Uccelli他、Lancet Neurol、2011、10:649〜56を参照のこと。
投薬量は、用いられる投薬形態および利用される投与経路に依存して変化する場合がある。正確な配合、投与経路および投薬量は、患者の状態を考慮して個々の医師によって選ぶことができる(例えば、Fingl他、1975、“The Pharmacological Basis of Therapeutics”、第1章、1頁を参照のこと)。例えば、ALS患者を、処置に対する陽性の応答を示している改善された運動機能について症候的にモニターすることができる。
注射の場合、医薬組成物の有効成分は、水溶液において、好ましくは生理学的に適合しうる緩衝液(例えば、ハンクス溶液、リンゲル溶液、または生理学的な食塩緩衝液など)および本明細書中で上述したような追加の薬剤において配合されることができる。
投薬量および投薬間隔が、埋め込まれた細胞による神経伝達物質の合成を効果的に調節するために十分である有効成分のレベルに個々に調節され場合がある。所望される効果を達成するために必要である投薬量は、個体の特徴および投与経路に依存するであろう。
処置される状態の重篤度および応答性に依存して、細胞を与えることが、疾患状態の縮小がいつ達成されるかに依存して数日から数週間または数ヶ月にまで続く処置の経過とともに、単回または複数回の投与であることが可能である。
投与される組成物の量は当然のことながら、処置されている個体、病気の重篤度、投与様式、処方医の判断などに依存しているであろう。投薬量および投与時期が、個体の変化しつつある状態の注意深い連続したモニターリングに応じて変わるであろう。例えば、処置されたALS患者には、モニターしている徴候に基づいて、疾患の症状を軽減するために十分である量の細胞が投与されるであろう。
本発明の細胞は少なくともいくつかの実施形態では、使える状態にあるシリンジにおける単位投薬形態で事前に包装される場合がある。シリンジには、細胞の名称および起源がラベル表示される場合がある。ラベル表示はまた、細胞の機能に関連する情報(例えば、細胞から分泌される神経栄養因子の量)を含む場合がある。シリンジは、細胞に関する情報もまたラベル表示されている包装材で包装される場合がある。
本発明の細胞は少なくともいくつかの実施形態では、神経変性障害を処置することにおいて有用である治療剤、例えば、ガングリオシド;抗生物質、神経伝達物質、神経ホルモン、トキシン、神経突起促進分子;ならびに、神経伝達物質分子(例えば、L−DOPAなど)の代謝拮抗剤小分子剤および前駆体などと一緒に共投与される場合がある。例えば、ALSについては、本発明の細胞がRilutek(登録商標)(リルゾール、Sanofi Aventis)と一緒に共投与される場合がある。加えて、または、代替において、本発明の細胞は少なくともいくつかの実施形態では、神経伝達物質を合成することができる他の細胞と一緒に共投与される場合がある。そのような細胞が米国特許出願公開第20050265983号に記載されている(これは参照によって本明細書中に組み込まれる)。
本明細書中で使用される用語「約」は、±10%を示す。
本発明の追加の目的、利点、及び新規な特徴は限定されることを意図されない以下の実施例の精査により当業者に明らかになるだろう。
用語「含む/備える(comprises、comprising、includes、including)」、「有する(having)」、およびそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない(including but not limited to)」ことを意味する。
用語「からなる(consisting of)」は、「含み、それらに限定される(including and limited to)」ことを意味する。
表現「から本質的になる(consisting essentially of)」は、さらなる成分、工程および/または部分が、主張される組成物、方法または構造の基本的かつ新規な特徴を実質的に変化させない場合にだけ、組成物、方法または構造がさらなる成分、工程および/または部分を含み得ることを意味する。
本開示を通して、本発明の様々な態様が範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は単に便宜上および簡潔化のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。従って、範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値を有すると見なさなければならない。例えば、1〜6などの範囲の記載は、具体的に開示された部分範囲(例えば、1〜3、1〜4、1〜5、2〜4、2〜6、3〜6など)、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値(例えば、1、2、3、4、5および6)を有すると見なさなければならない。このことは、範囲の広さにかかわらず、適用される。
本明細書中で使用される用語「方法(method)」は、所与の課題を達成するための様式、手段、技術および手順を示し、これには、化学、薬理学、生物学、生化学および医学の技術分野の実施者に知られているそのような様式、手段、技術および手順、または、知られている様式、手段、技術および手順から、化学、薬理学、生物学、生化学および医学の技術分野の実施者によって容易に開発されるそのような様式、手段、技術および手順が含まれるが、それらに限定されない。
本明細書で使用される場合、用語「治療する/処置する」には、状態の進行を取り消すこと、実質的に阻害すること、遅くすること、または、逆向きにすること、状態の臨床的症状または審美的症状を実質的に改善すること、あるいは、状態の臨床的症状または審美的症状の出現を実質的に防止することが含まれる。
明確にするため別個の実施形態の文脈で説明されている本発明の特定の特徴が、単一の実施形態に組み合わせて提供されることもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで、あるいは本発明の他の記載される実施形態において好適なように提供することもできる。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしに動作不能である場合を除いては、それらの実施形態の不可欠な特徴であると見なされるべきではない。
本明細書中上記に描かれるような、および、下記の請求項の節において特許請求されるような本発明の様々な実施形態および態様のそれぞれは、実験的裏付けが下記の実施例において見出される。
次に下記の実施例が参照されるが、下記の実施例は、上記の説明と一緒に、本発明を非限定様式で例示する。
本願で使用される用語と、本発明のいくつかの実施形態の非限定的な例において利用される実験方法には、分子生化学、微生物学および組み換えDNAの技法が広く含まれている。これらの技術は文献に詳細に説明されている。例えば以下の諸文献を参照されたい:「Molecular Cloning:A laboratory Manual」Sambrookら、(1989);「Current Protocols in Molecular Biology」I〜III巻、Ausubel,R.M.編(1994);Ausubelら、「Current Protocols in Molecular Biology」、John Wiley and Sons、米国メリーランド州バルチモア(1989);Perbal「A Practical Guide to Molecular Cloning」、John Wiley & Sons、米国ニューヨーク(1988);Watsonら、「Recombinant DNA」Scientific American Books、米国ニューヨーク;Birrenら編「Genome Analysis:A Laboratory Manual Series」1〜4巻、Cold Spring Harbor Laboratory Press、米国ニューヨーク(1998);米国特許の第4666828号、同第4683202号、同第4801531号、同第5192659号および同第5272057号に記載される方法;「Cell Biology:A Laboratory Handbook」I〜III巻、Cellis,J.E.編(1994);「Culture of Animal Cells−A Manual of Basic Technique」、Freshney,Wiley−Liss,N.Y.(1994),第三版;「Current Protocols in Immunology」I〜III巻、Coligan,J.E.編(1994);Stitesら編「Basic and Clinical Immunology」(第8版)、Appleton & Lange、米国コネティカット州ノーウォーク(1994);MishellとShiigi編「Selected Methods in Cellular Immunology」、W.H. Freeman and Co.、米国ニューヨーク(1980);利用可能な免疫アッセイ法は、特許と科学文献に広範囲にわたって記載されており、例えば:米国特許の第3791932号、同第3839153号、同第3850752号、同第3850578号、同第3853987号、同第3867517号、同第3879262号、同第3901654号、同第3935074号、同第3984533号、同第3996345号、同第4034074号、同第4098876号、同第4879219号、同第5011771号および同第5281521号;「Oligonucleotide Synthesis」Gait,M.J.編(1984);「Nucleic Acid Hybridization」Hames,B.D.およびHiggins S.J.編(1985);「Transcription and Translation」Hames,B.D.およびHiggins S.J.編(1984);「Animal Cell Culture」Freshney,R.I.編(1986);「Immobilized Cells and Enzymes」IRL Press(1986);「A Practical Guide to Molecular Cloning」Perbal,B.(1984)および「Methods in Enzymology」1〜317巻、Academic Press;「PCR Protocols:A Guide To Methods And Applications」、Academic Press、米国カリフォルニア州サンディエゴ(1990);Marshakら、「Strategies for Protein Purification and Characterization−A Laboratory Course Manual」CSHL Press(1996);これらの文献の全ては、あたかも本願に完全に記載されているように援用するものである。その他の一般的な文献は、本明細書を通じて提供される。それらの文献に記載の方法は当業技術界で周知であると考えられ、読者の便宜のために提供される。それらの文献に含まれるすべての情報は本願に援用するものである。
実施例1
神経栄養因子を分泌する間葉系幹細胞(MSC−NTF)の作製
非限定的な本実施例において、神経栄養因子を分泌する臨床規格の間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)のための製造プロセスは下記の主要な工程を伴う:
1.骨髄吸引(BMA)
2.単核細胞(MNC)の分離
3.多分化能の間葉系間質細胞(MSC)の濃縮および増殖
4.MSC−NTF細胞への分化の誘導
5.最終生成物の採取
6.生成物の包装およびラベル表示
7.移植のための生成物の使用許可
MSC−NTF分泌細胞への分化が継代2〜継代6の間で誘導される場合がある。
骨髄吸引(BMA):新鮮な骨髄を、麻酔医による局所麻酔および鎮静のもと、患者の腸骨稜から当医療センターの常法手順に従って吸引した。骨髄(30〜60ml)を、吸引針を使用してヘパリン含有チューブの中に吸引した。骨髄吸引手順に先立って、HBV、HCVおよびHIVについての陰性試験結果を報告する記録が作成される。
MNCの分離およびMSCの濃縮:製造プロセスの最初の工程は、単核細胞(MNC)を骨髄全体から分離することを伴う。ヒト多分化能間葉系間質細胞(MSC)(これらは骨髄MNC全体の0.01%を構成すると見積もられる)が、これらの細胞はプラスチックに接着することができることに基づいてMNCからインビトロ濃縮される。
骨髄吸引物をハンクス平衡塩溶液(HBSS)において1:1(v:v)で希釈し、MNCをFicoll密度勾配遠心分離によって骨髄細胞全体から分離した。
MNCを計数し、細胞数および生存性をトリパンブルー色素排除試験によって求めた。密度勾配遠心分離後に回収されるMNCの収量がドナー間で変化した。また、MNCの収量が、収集された骨髄の体積に依存している。ALS患者の30ml〜50mlの骨髄吸引物から回収されるMNCの収量は70×10個〜400×10個のMNCの間で変化し、かつ、製造プロセス全体のために必要である数のMSCを単離するためには十分であった。
初代骨髄単核細胞を播種し、製造プロセスの期間中を通してMSCを増殖させるために使用される培地を、血小板成長培地(PM)と称した。PM培地がMSC製造プロセスの期間中を通して使用され(継代0〜継代6)[P0〜P6]、PM培地は、低グルコースDMEM、L−グルタミン、ピルビン酸ナトリウム、ヘパリンおよび血小板溶解物を含有した。
MNCをPM/フラスコにおけるフラスコ中100000細胞/cm〜400000細胞/cmの密度で播種し、37℃/5%COの加湿インキュベータにおいて一晩インキュベーションした。翌日、細胞培養物を顕微鏡で調べた。この段階で、非接着性の単核細胞が培養上清に浮遊しており、プラスチック接着性のMSCがフラスコ表面に付着していた。非接着性の単核細胞を含有する培養上清を除き、接着性細胞をDMEMにより穏やかに洗浄した。DMEMを捨て、新鮮なPMを、プラスチック接着性のMSC細胞を含有するそれぞれのフラスコに加えた。MNC播種からMSC採取までのプロセス相を継代0(P0)と称した。
P0細胞を37℃/5%COの加湿インキュベータにおいてインキュベーションし、PMを、培養物がサブコンフルエンスになるまで週に二回、新鮮なPMと取り換えた。
継代1を採取したとき、MSC細胞集団を、CD73、CD90およびCD105の細胞表面での発現(95%超の陽性)によってフローサイトメトリーによって特徴づけた。細胞集団の純度を確認するために、かつ、造血細胞の混入の存在を排除するために、これらの細胞は、フローサイトメトリーによって求められる場合、CD3、CD14、CD19、CD34、CD45およびHLA−DRの発現を欠いているべきである(2%未満の陽性)。
MSCの増殖:MSCの初代培養物を、プラスチック基体に付着する単一細胞層としてインビトロ成長させた。利用可能な基体表面が細胞によって覆われると(コンフルエントな培養物)、成長が遅くなり、その後、停止した。したがって、細胞が健康かつ活発に成長することを保つために、培養物がサブコンフルエンスになったときには、細胞を定期的な間隔で継代培養することが必要であった。それぞれの継代培養サイクルが継代と称される。培養物は、最大で継代6まで継代培養される場合がある。MSC培養物を、製造プロセスの期間中を通して注意深い顕微鏡検査によって継続してモニターし、かつ、MSCのプラスチック接着性および特徴的な形態学的外観についてモニターした。
MSC培養物を500細胞/cm〜2000細胞/cmの密度で継代した。
MSCを継代するために、培養上清をフラスコから除き、トリプシン(Invitrogen)をそれぞれのフラスコに加えた。フラスコを37℃で数分間インキュベーションし、得られた細胞懸濁物をフラスコから遠心分離チューブに集め、そして、トリプシンを希釈し、残留する細胞を集めるために、DMEMをそれぞれのフラスコに加えた。
細胞懸濁物を遠心分離し、PMに再懸濁し、計数し、新しい培養容器において500細胞/cm〜2000細胞/cmの密度で再播種した。その後、培養物を37℃/5%COの加湿インキュベータにおいてインキュベーションした。
それぞれの継代の過程において、PMを、培養上清のすべてを取り除き、それを同じ体積の新鮮なPMと取り換えることによって3日後〜4日毎に取り換えた。
分化の誘導:継代2(しかし、遅くとも継代6)で開始して、培養物が十分な数の細胞を含有することが見積もられると、MSCを採取し、NTF分泌細胞(MSC−NTF)への分化を誘導するために再播種した。
MSCを、6000細胞/cm〜8000細胞/cmにわたる濃度でPMにおける分化の誘導のために播種した。3日後、分化を、PMを、1mMのジブチリル環状AMP(cAMP)、20ng/mlのヒト塩基性線維芽細胞増殖因子(hbFGF)、5ng/mlのヒト血小板由来増殖因子(PDGF−AA)および50ng/mlのヒトヘレグリンβ1が補充された低グルコースDMEMを含有する分化培地(S2M)と取り換えることによって誘導した。培養物を、採取するまでの3日間、分化培地において維持した。
分化終了の1日前に、培養上清を、GDNFおよびBDNFの分泌をELISAまたはHPLCによって分析するためにサンプル採取し、細胞を細胞表面マーカーの分析のために採取した。
移植のための最終生成物の採取:分化プロセスが終了したとき、NTF分泌細胞(MSC−NTF)を移植のために採取した。MSC−NTF細胞をDMEMにおいて洗浄し、細胞数および生存性を求めた。80%超の細胞生存性をもたらす培養物のみを移植のために使用許可とした。細胞をIM移植のための10×10細胞/mlのDMEM中濃度で再懸濁し、また、22.5×10個〜30×10個の濃度で再懸濁した(注入のための体積は一定であるので、最終的な細胞濃度は患者重量に基づく)。
分化プロセスが終了したとき、培養上清を集め、NTF(GDNFおよびBDNF)の分泌のためにサンプル採取した。
最終生成物の安定性:培地または塩溶液におけるMSC−NTF最終生成物の安定性を2つの細胞濃度、すなわち、10×10細胞/ml(IM移植のために使用される細胞濃度)および35×10細胞/ml(IT移植のために予想される最大細胞濃度)において採取後7時間までにわたって2℃〜8℃で評価した。細胞を、50mlのチューブにおいて5時間、2℃〜8℃でインキュベーションし、その後、同じ温度でさらに2時間、1mlおよび5mlのシリンジにそれぞれ移した。結果は、両方の濃度における細胞の数が合計で7時間にわたって安定していたこと、そして、80%〜100%の範囲にあることを示している(図1A〜図1B)。
生成物の包装およびラベル表示
それぞれの処置用包装物が、神経栄養因子を分泌する新しく採取された自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)を臨床研究プロトコルにおける適切な投与経路のために規定された用量にしたがって含有する注入準備のできたシリンジ(1つまたは複数)からなる。
最も重要なラベルが、個別シリンジケースで包装されるであろうそれぞれのシリンジに添付されるであろう。副次的なラベルがシリンジケースまたは仕切りトレーに添付され、移植のために医師に伝えられるであろう。
移植の1日前に採取されたMSC−NTF細胞を、同じ患者のMSCの発現と比較して、細胞表面におけるCD44およびCD73の発現についてフローサイトメトリーによって分析した。加えて、MSC−NTFを、分泌された神経栄養因子(GDNFおよびBDNF)についてELISAによって分析した。このアッセイを、移植当日に採取された培養上清に対して繰り返した。
無菌性試験が、移植の3日前に、プールされた培養上清に対して行われる。マイコプラズマ培養およびnPCR試験が、分化終了の1日前または2日前に無作為に採取されたフラスコから行われる。エンドトキシン試験およびグラム染色試験を移植当日に最終生成物に対して行った。
MSC−NTFの選択を本明細書中下記の表1における判断基準に従って行った。
結果
ALS患者のMSCの単離および増殖:ALS患者の骨髄から分離される単核細胞の収量が患者間で変化し、70×10細胞〜400×10細胞の範囲であった。ALS患者の単核細胞から濃縮されるMSCの数もまた、5×10個〜150×10個の範囲で一定しなかった。
ALS患者のMSCを成長させ、合計で60日間までの期間、最大で7回に及ぶ継代(32回の集団倍加)にわたって継代した(図2)。平均集団倍加時間が0.5日であった。MSC細胞数における患者間の変動性にもかかわらず、細胞増殖プロセスは一貫しており、再現性があった(図2)。
MSCの表現型特徴づけ:ALS患者のMSC細胞を表面抗原発現のフローサイトメトリー分析によって特徴づけた。ALS患者のMSCは、本明細書中下記の表2に例示されるように、フローサイトメトリーによって求められる場合、CD105、CD73およびCD90を細胞表面に発現すること(95%を超える陽性)、ならびに、CD3、CD14、CD19、CD34、CD45およびHLA−DRの発現を欠くこと(2%未満の陽性)(このことから、造血細胞混入の存在が除外される)が見出された。
さらなる特徴づけ:三血球系分化、形態学的分析および細胞遺伝学的分析:MSC細胞の同一性を確認するために、製造プロセスの開発の期間中に、MSCは、脂肪細胞系譜、骨細胞系譜および軟骨細胞系譜への分化を受けることが示された(図3)。骨芽細胞の形成が、MSCを、デキサメタゾン(Dex)、アスコルビン酸、グリセロリン酸と一緒に培養することによって誘導され、オステオカルシン抗体を使用して評価された。脂肪細胞が、MSCを、ヒドロコルチゾン、イソブチルメチルキサンチンおよびインドメタシンが95%エタノールにおいて補充された基礎培地で培養することによって誘導され、細胞質におけるオイルレッドO染色された中性脂質の存在によって特定された。MSCの軟骨細胞形成が、デキサメタゾン、アスコルビン酸−リン酸、プロリン、ピルビン酸およびTGF−β3において誘導され、アルシアンブルー染色された硫酸化プロテオグリカンの分泌およびDapi対比染色によって決定された(図3A〜図3I)。細胞遺伝学的分析を、5回の継代の後における染色体安定性および正常な核型を確認するためにALS患者のMSCに対して行った。少なくとも14個の分裂中期細胞をそれぞれの展開サンプルにおいて分析した。トリソミー、4倍体または染色体再配置が、図4A〜図4Bに示されるように、全く認められなかった。
図5A〜図5Fに例示されるように、凍結保存は、脂肪細胞系譜、骨細胞系譜および軟骨細胞系譜に分化するALS患者のMSCの能力に影響を及ぼさなかった。
MSC−NTF分泌細胞へのMSCの分化:NTF分泌:MSC−NTF分泌細胞への分化を、分化培地を使用して、第I/II相臨床研究の期間中に12名のALS患者におけるMSC継代3の細胞において誘導した。分化後、NTF分泌を、GDNFおよびBDNFのためのELISAアッセイを使用して測定した。第I/II相臨床研究における12名の異なるALS患者のMSC−NTF細胞のGDNFおよびBDNFの分泌が図6A〜図6Bに示される。GDNFの分泌が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて平均で2倍〜20倍誘導されることが見出され、BDNFの分泌が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて1.5倍〜5倍誘導されることが見出された(n=10、図6A〜図6B)。比産生性におけるこれらの違いは患者間の変動性の結果である。
分化終了および移植の前日、MSC−NTF細胞のGDNF分泌が分化最終日におけるその分泌の54±12%であることが見出され、MSC−NTF細胞のBDNF分泌が分化最終日におけるその分泌の64±21%であることが見出された。
アッセイを患者のより大きいサンプルに対して繰り返した。第I/II相臨床研究および第IIa相臨床研究における23名の異なるALS患者のMSC−NTF細胞のBDNF分泌が図7に示される。BDNFの分泌が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて平均で2.2±0.7倍誘導されることが見出された(図7)。
第I/II相臨床研究および第IIa相臨床研究における23名の異なるALS患者のMSC−NTF細胞のGDNF分泌が図8に示される。GDNFの分泌が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて6.6±2.4倍を超えて誘導されることが見出された(図8)。(注:GDNFの発現がELISAアッセイの検出レベルに達しなかったとき、定量化の最小限界(23pg/ml)に等しい名目的な値が、誘導倍数の計算に備えるために与えられる。したがって、結果が、を超える(>)として表される)。
分化終了および移植の前日、MSC−NTF細胞のBDNF分泌が分化最終日におけるその分泌の76±23%であることが見出され、MSC−NTF細胞のGDNF分泌が分化最終日におけるその分泌の66±18%であることが見出された。
TNF−アルファ誘導タンパク質6(TSG−6)の分泌を、MyBioSource(米国)から得られるELISAキットを使用して、MSC培養上清およびMSC−NTF培養上清の13個のサンプルにおいて試験した。
試験されたすべてのMSC培養上清およびMSC−NTF培養上清がTSG−6について陰性であることが見出された。
さらなるMSC−NTF上清サンプルがインスリン増殖因子−1(IGF−1)および神経成長因子(NGF)について陰性であることが、IGF−1のためのELISAキット(ヒトIGF−1 DuoSet、カタログ番号DY291;R&D System)を使用してELISAによって測定される場合に、見出された。
VEGFおよびHGFの分泌を、MSCを本明細書中上記で記載されるようにALS患者から分化させることによって作製されるMSC−NTFにおいて測定した。それぞれのサイトカインのためのELISAアッセイが下記の通りであった(VEGF DuoSet、R&D systems、カタログ:DY293B、および、HGF DuoSet、R&D systems、カタログ:DY294)。MSC−NTF細胞は、20ng/10細胞〜100ng/10細胞の範囲における比産生性を伴って、高レベルのVEGFおよびHGFを分泌することが見出された(図9および図10)。
第I/II相臨床研究および第IIa相臨床研究における22名の異なるALS患者のMSC−NTF細胞のVEGF分泌が図9に示される。VEGFの分泌が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて平均で4.1±1.4倍誘導されることが見出された(図9)。
第I/II相臨床研究および第IIa相臨床研究における19名の異なるALS患者のMSC−NTF細胞のHGF分泌が図10に示される。HGFの分泌が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて6.7±3.9倍誘導されることが見出された(図10)。分化終了および移植の前日、MSC−NTF細胞のVEGF分泌が分化最終日におけるその分泌の69±25%であることが見出され、MSC−NTF細胞のHGF分泌が分化最終日におけるその分泌の79±31%であることが見出された(n=8)。
移植後の安定性:‘移植後’の、生体内におけるALS患者のMSC−NTF細胞によるNTFの分泌の安定性を評価するために、分化終了時に採取されるMSC−NTF細胞を、‘移植後’の生体内状況を模擬するために成長培地に再播種した。
3日の期間が終了したとき、細胞を採取し、NTFの分泌を、細胞が最初に採取された日(分化培地での3日後、時間‘0’)における分泌と比較した。
MSC−NTF細胞は、成長培地における3日間の培養の後でもまた、NTF分泌のレベルを維持することが見出された。ALS患者の細胞を使用する4つの独立した実験において、‘移植後’3日でのMSC−NTF細胞のGDNFおよびBDNFの比産生性が、採取時における比産生性と類似していることが見出された(図11A〜図11B)。
MSC−NTF分泌細胞の表現型特徴づけ:MSC−NTF分泌細胞の表現型特徴づけでは、分化終了時(3日目)において、MSC−NTF分泌細胞はMSCに特徴的なすべての表面マーカーを発現し、かつ、MSC陰性マーカーのどれも発現しないことが示された(図12A〜図12B)。
それにもかかわらず、MSCに特徴的な表面マーカーのいくつかがMSC−NTF細胞への分化の期間中にダウンレギュレーションされた。MSC表面マーカーのダウンレギュレーションが、骨形成系譜、軟骨形成系譜および脂肪生成系譜に沿った分化について以前に示されている(Jeong JA他、2007;Lee HJ他、2009;Niehage C他、2011;Liu F他、2008)。CD44およびCD73、すなわち、特徴的なMSC表面マーカーの発現が、分化期間中にMSC−NTF細胞の表面において調節されることが見出された。CD44の発現が、平均蛍光強度(MFI)によって求められる場合、同じ日に、かつ、フローサイトメーターの同一装置状況のもとでフローサイトメトリーによって分析されるMSCにおけるその発現と比較して、分化プロセス終了時(3日目)のMSC−NTF細胞において59%にダウンレギュレーションされることが見出された(図13A〜図13Bおよび表5)。同じ実験手法を使用した場合、CD44の発現が、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされ、分化終了前日においてもまた同様な程度にダウンレギュレーションされることが見出された(MSC−NTF/MSCのMFI比が2日目において0.67である;表3)。MFIによって求められるように、CD73の発現が、MSCにおけるその発現と比較して、分化プロセス終了時(3日目)のMSC−NTF細胞において80%アップレギュレーションされることが見出された(図13A〜図13Bおよび表3)。CD73の発現が、分化終了前日においてもまた同様な程度にMSC−NTFにおいてアップレギュレーションされることが見出された(76%、2日目、表3)。したがって、MSC−NTF細胞の表面におけるCD44およびCD73の調節された発現は、同じ日に、かつ、同じ実験条件のもとで分析される同じ患者のMSC細胞におけるそれらの発現と比較した場合、MSC−NTF細胞の明確な特徴である。
この発現パターンが、ほぼ同じ程度にではあるが(表3)、(移植当日での)分化終了時(3日目)、同様にまた、分化終了前日(2日目、表3)の両方において、MSC−NTF細胞に特徴的であり、このことは、これらの表面マーカーが、MSC−NTF細胞を移植のために特定することのために使用されることを可能にする。
本明細書中下記の表3では、MSCと比較して、MSC−NTF細胞表面における表面マーカー発現の調節がまとめられる。
CD105の発現が、MSC−NTF細胞へのMSCの分化の期間中、異なるパターンに従った。2日目において、MSC−NTF細胞の95.8±4.2%(平均±標準偏差)がCD105を発現し、MSC−NTF細胞のMFIが、MSCと比較して、平均して1.36±0.26(平均±標準偏差)にアップレギュレーションされた。分化の3日目には、同じ日に、かつ、同一状況のフローサイトメーターのもとでフローサイトメトリーによって分析されるMSCにおけるその発現と比較して、MSC−NTFの73.6±13.8%(平均±標準偏差)のみがCD105を発現し、一方、陽性細胞のMFIが平均して0.50±0.22(平均±標準偏差)に低下した(図14A〜図14B)。
本明細書中下記の表4では、MSCと比較して、MSC−NTF細胞表面におけるさらなる表面マーカーの発現がまとめられる。
細胞周期分析:ALS患者のMSC−NTF分泌細胞の細胞周期分布をフローサイトメトリーによって分析し、同じ患者のMSCの細胞周期分布と比較した。MSC−NTF分泌細胞は、細胞周期循環の集団に特徴的な分布を呈示するMSCと比較して、分化最終日(3日目)(図15A〜図15B)において、同様にまた、分化終了前日(2日目、表5)において細胞周期のG/G期で停止されることが見出された。これらの結果は、MSC−NTF細胞が細胞周期循環の細胞集団でないことを示している。
実施例2
神経栄養因子を分泌する間葉系幹細胞(MSC−NTF)のmiRNA分析
本研究の目的は、ミクロRNAに基づく(miRNA)フィンガープリンティングを行って、4つの独立する一致ドナーサンプルの骨髄由来MSCおよびMSC−NTF細胞の特徴づけを、miRNA発現プロフィルの間における相違点および類似点を特定すること、ならびに、これら2つの細胞タイプの間における相違点を明確にし、かつ、それらがどのように表されるか(すなわち、神経/星状膠細胞の分化経路、同様にまた、BDNF、GDNFおよびVEGFの発現およびシグナル伝達)を決定する主要なmiRNAを特定することによって行うことである。
本研究では、サンプルのすべてにわたって信頼性よく検出された合計で160個のmiRNAが特定され、miRNAプロファイリングを介して明白であるドナー間の変動性が比較的小さかった。また、主成分分析(PCA)により、サンプル集合が細胞タイプに基づいて明確なクラスターを形成することが明らかにされた。
これら2つの異なる細胞タイプについてのmiRNAプロフィルの統計学的比較により、41個の示差的に発現された(DE)主要なmiRが特定された。
19個がMSCに対してMSC−NTFにおいてアップレギュレーションされた。
22個がMSCに対してMSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされた。
文脈分析により、これらの示差的に発現されたmiRNAは、VEGFシグナル伝達、神経形成を調節することにおける機能を有するタンパク質、および/または、神経前駆体細胞表現型に関連するタンパク質をコードするmRNAを標的とすることが明らかにされた。
材料および方法
サンプル処理および品質管理:総RNAを4つの無関係なドナーサンプルの一致するMSCおよびMSC−NTFの対から単離した。RNA濃度を、サンプルの収量および純度の指標としてもまた求められる260/280nmおよび260/230nmにおける吸光度比(Abs)によって求めた。すべてのサンプルについて、RNAのさらなるQCを、RNA Integrity Number(RIN)を求めるために、Agilent 2200 TapeStationおよびScreenTape R6Kキットを使用して行った。
マイクロアレイによるプロファイリング:サンプルを、(Agilent社のSurePrint G3ヒトv16ミクロRNA 8×60Kマイクロアレイスライド(miRBaseバージョン16.0)を使用して)Agilent miRNAプラットフォームで分析した。100ナノグラムの総RNA(これはヌクレアーゼ非含有水における50ng/μlの作業用溶液に由来する)をそれぞれのマイクロアレイ実験のための投入物として使用した。それぞれのスライドが8個の個別的アレイを含有し、それぞれのアレイが1349個のミクロRNA(1205個のヒト由来(miRbase18において実際のmiRNAとして確認される1199個)および144個のウイルス由来)を表す。
マイクロアレイプロセスの4つの主要な工程が下記の通りであった:
1.RNAを単色のCy3系試薬により標識すること。
2.標識されたRNAサンプルのマイクロアレイへのハイブリダイゼーション。
3.洗浄工程。
4.スライド走査、データ取り込みおよび特徴抽出(アレイのスポットをmiRNAのIDに対して一致させること)、ならびに、得られた画像およびデータのファイルに対する品質管理検査。
データの前処理およびQC:マイクロアレイのデータを、前処理およびデータ品質管理(QC)の方法を使用して正規化した。アレイの品質管理を、下記の計量学に基づく外れ値の検定を使用して行った:
・アレイあたりの平均シグナル
・アレイあたりの平均バックグラウンド
・%存在(発現がそれぞれのアレイで検出されるmiRNAの%)
・十分に正規化されたサンプル集合のPCA(Jackson JE、1991)から得られる主成分1〜3。
加えて、サンプル間の相関分析を、ピアソンの相関計量学を使用して、正規化後のデータセットに対して行った。外れ値を、p<0.05で判定される有意性によるグラブスの外れ値検定(Grubbs、1969)を使用して特定した。
データ分析
検出コールの概要:個々のmiRNAについての検出コール(存在または非存在)をサンプル全体にわたって比較した。検出コールを、Agilent Feature Extraction(AFE)ソフトウエア(バージョン10.7.3.1)を使用して計算した。これらのコールがどのようにもたらされるかの詳細な記述が、Agilentのウエブサイトで、Feature Extraction Reference Guideにおいて入手可能である。
miRNAの発現がアレイについての検出レベルに達しなかったときには、名目上の強度値をこれらのデータ点に対して与えた。この値(log2の目盛りでの1.1375、および、線形目盛りでの2.2000)をそれぞれの検出されなかったmiRNAに割り当て、正規化プロセスの期間中に計算し、そして、その後のデータ分析のときの計算不能な数学的操作から生じるエラーを回避するために使用した。加えて、この正規化方法論では、その結果として、非常に類似する発現強度を有するmiRNAの様々な群に対して、同じ平均正規化強度が割り当てられた。
miRNA発現データの要約的な概略可視化:発現データの要約的な描写が、PCAを使用してもたらされた。PCAにより、主要な影響が、高次元のデータ、例えば、様々なマイクロアレイ・データセット(これらはそれぞれのサンプルについて、数百個のmiRNAからの発現測定値を有する)などから抽出される。これらの主要な影響(主成分)を、データの主要な特性を保持する簡略化されたグラフィック描写で呈示することができる。重要な点が、類似するmiRNAプロフィルを有するサンプルがPCAプロットでは同じ空間にクラスターを形成するということである。加えて、ヒートマップが、発現レベルおよびサンプル関連性を可視化するために作製された。ヒートマップに関連するクラスターを、ユークリッド距離をウォード連鎖とともに使用して凝縮型階層的クラスタリングから導いた。
仮説の検証:種々のサンプル群の間における同等に発現された(EE)miRNAおよび示差的に発現された(DE)miRNAの特定、ならびに、DE miRNA集合の機能的分析。同等な発現レベルを有するmiRNA(安定的に発現された不変マーカー)を、両側検定として、2つの片側検定(TOST)の手法を使用して特定した(例えば、Barker LE他(2002)を参照のこと)。この手法はFDAによって生物学的同等性研究のために推奨される(FDA指針書、2001)。下限および上限からそれぞれ0.05未満である最大値(pFDR)を有するmiRNAを、同等に発現されると見なした。同等性のために許される発現レベル範囲(Δ)はlog2空間において1.5未満の倍率変化に対応する。
それぞれの細胞群の間でのmiRNA発現における差を、両側分散分析(ANOVA)を種々の細胞群の間で行うことによって評価した。ANOVAから得られるp値を、ベンジャミニ・ホックベルグ法(Benjamini YおよびHochberg Y、1995)を使用して多重検定拡大のために調節した。この値がpFDRと呼ばれる。pFDR<0.05での仮説検証からの有意差を有し、同様にまた、1.5以上の絶対倍率変化(FC)を有するmiRNAを、特定のサンプルと、残るサンプルとの間で示差的に発現されると見なした。0.05のp値カットオフが、マイクロアレイのデータを分析するときの一般的な慣行であり、また、1.5の倍率変化閾値の使用は、Agilentシステムからの記録されたアレイ間の変動性に基づいている。
機能的分析(文脈分析)を、示差的に発現された(DE)miRNAのリストをGeneGo MetaCoreTM(v6.14)に読み込み、それらをそれらの確認されたmRNA標的に対してマッピングすることによって行った。加えて、文献調査を、選択されたDE miRNAについて行った。
結果
8個すべてのサンプルの全体にわたって検出されるmiRNAの完全なリストが本明細書中下記の表6に示される。
完全なサンプル集合のPCAおよびヒートマップ可視化:それぞれの細胞群の中におけるドナー間の変動性およびこれらの異なる細胞群の間における関連性の概略を得るために、完全なデータセットの可視化が、160個すべての検出されたmiRNAを使用してPCAによってもたらされた。PCAプロットでは、プロットにおけるそれぞれの完全なミクロRNA−1データセットの情報量(変動)が主成分(PC)投影における単一の点として表される。重要な点が、類似するデータセットがまとまってクラスターを形成するということである。
これを最初、初めの3つのPCの投影として行った(図16A)。それぞれのサンプルにおけるmiRNAについての発現パターンおよびサンプル関連性の代替的な可視化を、凝縮型階層的クラスタリングに基づくヒートマップを使用して作製した(図16B)。
PCAおよびヒートマップ・クラスターグラムは、サンプル集合が、2つの異なったクラスターを細胞タイプに基づいて形成して明瞭に別れることを示す。
示差的に発現された(DE)miRNAの特定
群間における差の仮説検証を、両側ANOVAを使用して行い、有意性をpFDR<0.05およびFC≧1.5において判定した。群間におけるDE miRNAの特定を本明細書中上記で記載されるように行った。
2つの細胞タイプについてのmiRNAプロフィルの統計学的比較により、41個のDE(示差的に発現された)主要なmiRNAが特定された。
MSCに対するMSC−NTFの比較を行ったとき、19個がアップレギュレーションされた。
MSCに対するMSC−NTFの比較を行ったとき、22個がダウンレギュレーションされた。
DE主要miRNAの発現プロフィルの要約が図17および図18に示される。MSCに対してMSC−NTFにおいてアップレギュレーションされる19個の主要なmiRNAが図17に示され、MSCに対してMSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされる22個の主要なmiRNAが図18に示される。
選択されたDE miRNAの文脈分析
miRNA DEプロフィルによって影響される経路の概要をMSC−NTFについて導き出すために、選択されたDE kmiRs(商標)を、GeneGO MetaCoreTMおよび文献調査を使用して、高い信頼度で実験的に確認されたmRNA標的に対してマッピングした。
血管形成:いくつかのDE miRNAが、VEGFシグナル伝達および/または血管形成を調節することに関与するとして特定された。miRNA−503が、MSC−NTFにおける最も顕著にダウンレギュレーションされたmiRNAであり(8.4倍)、発現が、MSC−NTF3、MSC−NTF5およびMSC−NTF7では検出限界未満に低下した。MSC−NTF2のみが、非常に低いが、検出可能な発現を有した。このことが図19に示され、図19では、倍率変化を可視化するための助けとして、発現値が線形目盛りで変換されている。
加えて、一群のあまり大きくダウンレギュレーションされなかったmiRNA(1.5倍〜2.0倍)もまた、VEGF Aを直接に標的とするとして(miR−145a、20a−5p、miR−320aおよび424−5p)、VEGFR−2を直接に標的とするとして(424−5p)、FGF2を直接に標的とするものとして特定され(424−5p)、または、抗血管形成性であるとして報告されるものとして特定された(miR−222−3p)(Poliseno他、2006;Chamorro−Jorganes他、2011;Anand、2013;Kim他、2013)。
そのうえ、miR−132−3pが高度にアップレギュレーションされ、MSC−NTFにおいて強く誘導された(7.9倍)。このことが図20に示され、図20では、再度ではあるが、倍率変化を可視化するための助けとして、発現値が線形目盛りで変換されている。
miR−132−3pは血管形成促進性であり、p120RasGAPを阻害することを介して、VEGFシグナル伝達の負の調節因子である。加えて、miR−132−3pを阻止することにより、血管形成が低下する(Anand、2013)。対照的に、miR−34a−5p、すなわち、抗血管形成性のmiRNA(Zhao他、2010;Nalls他、2011)が両方の細胞タイプにおいて高発現し、しかし、これもまた、MSC−NTFにおいてアップレギュレーションされる(4倍)。図17および図22Bを参照のこと。しかしながら、miR−34a−5pはまた、ニューロン細胞の分化においてある一定の役割を有しており、この影響が、上記で議論される血管形成に対する潜在的な負の影響を上回って優位であるかもしれない。
明らかに、MSC−NTFにおけるVEGFシグナル伝達を伴う複雑な相互作用経路が存在する。しかしながら、結局は、このデータを一緒に用いると、とりわけ、miR−503およびmiR−132−3pの大きな調節は、VEGFシグナル伝達が、MSCに対する比較では、MSC−NTFにおいてアップレギュレーションされ、これにより、これらの細胞における血管形成促進能の強化を引き起こすであろうことを示唆していると考えられる。図21を参照のこと。
神経前駆体細胞(NPC)/神経形成:いくつかのDE miRNAが、NPCおよび/またはニューロンにおいて富化/アップレギュレーションされ、かつ、神経形成に関与するものとして特定された。
miR−132−3pが高度にアップレギュレーションされ、MSC−NTFにおいて強く誘導された(7.9倍)。図17を参照のこと。miR−132−3pが、ニューロンの発達および成熟化において重要な役割を果たしており、また、その発現が樹状突起の伸長のために要求され、かつ、(インビトロおよびインビボでの)樹状突起形成を、p250GAP(RacおよびCdc42の負の調節因子)を阻害することによって促進させる(Magill他、2010)。
miR−762もまた、MSC−NTFにおいて強くアップレギュレーションされた(5.9倍)。図22Aを参照のこと。miR−762は、ニューロンに多く存在するmiRNAであり、胚性幹細胞からのNPC分化の期間中にアップレギュレーションされ、重要な役割をこのプロセスにおいて果たしている(Zhang他、2012)。
miR−34a−5pが両方の細胞タイプにおいて高発現し、MSC−NTFにおいてアップレギュレーションされる(4倍)。図22Bを参照のこと。このmiRNAが、その上昇が神経突起の伸長を促進させることが示されている骨髄MSC由来のNPCにおいてアップレギュレーションされ、このmiRNAはニューロン分化の重要な調節因子である(Agostini他、2011;Chang他、2011)。
全体として、MSC−NTFにおけるこれらのmiRNAのアップレギュレーションは、これらの細胞が、ニューロンに向かう分化軌道を有するニューロン前駆体表現型を有することと一致している。
知られている生物学的機能を何ら有しない高度に識別的なDE miRNAは、候補となる代用の効力マーカーとして使用されるかもしれない:現時点で確認されているmRNA標的を何ら有しない一組の高度に識別的なmiRNAが、MSC−NTFにおいてDEであるとして特定された(図23A〜図23E)。これらの主要なmiRは、MSC−NTFのための、候補となる同一性/効力マーカーを表す。miR−3659については、発現レベルが4名のドナーのうちの3名において検出限界未満にダウンレギュレーションされ、ドナー2のみが、低いが、検出可能な発現を有した。
実施例3
定量的PCRの妥当性確認研究
サンプル処理および品質管理:すべての総RNAサンプルをRNAの濃度、収量および品質について調べた。RNAのQCを、RINを求めるために、Agilent 2200 TapeStationおよびR6K Screen Tapes and ReagentsをSistemic’s SOP(SSOP27)に従って使用して行った。
フェーズIで使用される8個のサンプルをRNAの量および品質について事前に調べた。
qPCRプロファイリングおよびデータ分析:qPCRを、miRCURY LNA(商標)Universal RT microRNA PCRの方法論および試薬(Exiqon A/S)を取り扱いマニュアル(v5.1;プロトコルA−個々のアッセイ)に従って使用して行った。簡単に記載すると、cDNAを、5ng/ulの開始RNAテンプレートを使用して合成した。LNA(商標)RNA Spike−in対照RNAをそれぞれのサンプルに加えた。候補miRNA(kmiR(商標))の発現レベルを、miRNA特異的プライマー組を使用して、目的とするすべてのサンプルについて技術的な三連で測定した。
陽性対照(これはLNA(商標)RNA−Spike−in対照を測定する)ならびに‘RNAテンプレートなし’および‘逆転写酵素なし(RTなし)’の陰性対照が、試験されたサンプルのそれぞれのために含まれた。陰性の‘cDNAテンプレートなし’対照が、試験されたmiRNAのそれぞれのために含まれた。
qPCRを、LC480 LightCycler(Roche Ltd)を使用して行い、計量サイクル(Cq)値を、二次微分極大法を使用して絶対的定量化分析を行うことによって計算した。
標準曲線および効率推定:miRNA増幅プロセスの効率および直線性を、標準曲線手法を使用して必要な場合には評価した(特注および実験的に確認されていないプライマーのみ)。8個のMSC−NTFサンプルからプールされるcDNAの連続希釈物を技術的な三連でhsa−miR−762およびhsa−miR−3663−3について処理した。得られたCq値をBiogazelle gbase+(バージョン2.5)(Hellemans J他、2007)に取り込んで、標準曲線を作成し、効率値を計算した。
最適なmiRNA正規化パネルの選択:候補となる不変miRNAの発現レベルを8個すべてのサンプルについて技術的な三連で測定した(フェーズI)。得られたCq値をBiogazelle gbase+(バージョン2.5)に取り込んだ。不変マーカーの最も安定なサブセットの選択(正規化群の最適な数およびそれらの同一性)を、qbase+において実行されるように、GeNormアルゴリズム[Vandesompele J他、2002]を使用して行った。不変遺伝子の1つのサブセットが、それらのGeNorm発現安定性値の幾何平均(M値)が0.5未満であり、増大する数の遺伝子を含有する2つの逐次正規化因子の間における対となる変化(V値)が0.15未満であり、かつ、変動係数(Cv)が0.25未満であるならば、最適かつ安定的であり、したがって、正規化のために好適であると見なされた。その後、それぞれのサンプルについての正規化因子をこのサンプルにおける選ばれた正規化群の発現の幾何平均として計算した。
データの前処理:miRNAの発現レベルをすべてのサンプルについて技術的な三連で測定した。得られたCq値をBiogazelle’s qbase+(v2.5)に取り込んだ。Cq値が、適用可能な場合には、Pfaffl法[Pfaffl MW、2001]を使用して増幅効率における差について補正し、サンプル特異的な正規化因子を使用して正規化した[Hellemans J他、2007]。技術的な複製物を平均化し、正規化された相対的量(NRQ)を、選択された不変miRNAの幾何平均に対する平均Cq値の比(正規化因子)を計算することによってそれぞれのmiRNAおよびサンプルについて求めた[Hellemans J他、2007]。
統計学的分析:サンプル群間でのmiRNAの発現レベルにおける差を、両側t検定を使用して形式的に検定した。差は、t検定のp値が0.05未満であったならば、有意であると見なした。
分析されたmiRNAのリスト:
hsa−miR−22−3p;miR−19b−3p;hsa−miR−503、hsa−miR−320b、hsa−miR−424−5p、hsa−miR−34a−5pおよびhsa−miR−132−3p、hsa−miR−320aおよびmiR−222−3p。
結果
hsa−miR−22−3pおよびhsa−miR−19b−3pの発現レベルがMSCおよびMSC−NTFにおいて同一であることが見出された。図24Aは、hsa−miR−503−5pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされることを例示する。図24Bは、hsa−miR−320bが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされることを例示する。図24Cは、hsa−miR−424−5pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてダウンレギュレーションされることを例示する。図24Dは、hsa−miR−34a−5pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてアップレギュレーションされることを例示する。図24Eは、hsa−miR−132−3pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいてアップレギュレーションされることを例示する。図24Fは、hsa−miR−320aが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて有意にダウンレギュレーションされないことを例示する。図24Gは、miR−222−3pが、MSCと比較して、MSC−NTFにおいて有意にダウンレギュレーションされないことを例示する。
実施例4
神経栄養因子を分泌する間葉系幹細胞(MSC−NTF)のタンパク質分析
材料および方法
タンパク質分解:タンパク質を、9Mの尿素、400mMの重炭酸アンモニウムおよび10mMのDTT、ならびに、2サイクルの超音波処理において細胞ペレットから抽出した。それぞれのサンプルから得られる20μgのタンパク質を2.8mMのDTTにより還元し(60℃で30分間)、400mMの重炭酸アンモニウムにおいて8.8mMのヨードアセトアミドにより修飾し(暗所において室温で30分間)、1:50の酵素対基質比での修飾トリプシン(Promega)により、37℃で一晩、2Mの尿素、25mMの重炭酸アンモニウムにおいて消化した。さらに2回目のトリプシン処理を4時間行った。
質量分析法による分析:トリプシン消化ペプチドを、C18チップ(Harvard)を使用して脱塩し、乾燥し、0.1%のギ酸に再懸濁した。
ペプチドを、Reprosil逆相材(Dr Maisch GmbH、ドイツ)が充填される0.075×180mmの石英ガラスキャピラリー(J&W)での逆相クロマトグラフィーによって分離した。ペプチドを、0.15μl/分の流速で、水に0.1%のギ酸を含む5%アセトニトリルから28%アセトニトリルへの180分間の直線勾配、28%アセトニトリルから95%アセトニトリルへの5分間の勾配、および、95%アセトニトリルにおける25分間により溶出した。質量分析を、全体的なMS走査、その後、最初のMS走査から選択される10個の最も優勢なイオンの衝突誘起解離(CID)を繰り返し使用して正モードでのQ Exactive質量分析計(Thermo)によって行った。
3つの生物学的反復物から得られる質量分析データを、1%のFDRによりUniprotデータベースのヒト部分に対してMaxQuantソフトウエア1.3.0.5(Mathias Mann’s group)を使用して分析した。データを、同じソフトウエアを使用して無標識分析によって定量化した。強度データを、名目的な分布を得るためにlog2変換した。欠けているデータを10で置き換えた。
A群とB群との間における並び替えに基づくFDRによるt検定(250のランダム化、閾値=0.05)を、Preseuse 1.3.0.4を使用して行った。同じソフトウエアをさらなる注釈およびデータ相関のために使用した。
結果
3622個のタンパク質が、少なくとも2つのペプチドによる研究で特定された。高い類似性がサンプル間に存在するにもかかわらず、強度プロフィル間における相関により、同じ群のサンプルの間におけるより高い相関が示される。
本明細書中下記の表7および表8には、最も示差的に発現されたタンパク質が列挙される。(3を超えるか、または−3未満である差に関して0.05未満のp値、および、少なくとも2回の反復における少なくとも2つの特定されたペプチド)。負の値を10で置き換えた。A=MSC;B=分化MSC。
実施例5
神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の移植の安全性、耐容性および治療効果を評価するための、筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者における第I/II相非盲検臨床研究
研究目的:神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の注入の安全性、耐容性および治療効果(予備的効力)を、初期疾患段階および進行性疾患段階の筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者のための処置として評価すること。
主要評価項目:1.初期疾患状態のALS患者に対する合計で約24×10個の細胞による二頭筋および三頭筋における24箇所の別個の部位での多数の筋肉内注入(IM)による、神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の1回だけの処置施与の安全性評価および耐容性。
2.進行性疾患状態のALS患者に対する合計で約60×10個の、神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の脳脊髄液(CSF)内への1回だけのクモ膜下注入(IT)の安全性評価および耐容性。
副次的評価項目:
・ALS機能評価尺度(ALS−FRS−S)における変化。
・筋チャートによる、また、必要な場合には握ることによる筋力判定(MVIC)における変化。
・努力肺活量における変化(FVC%)(進行性疾患状態群のみにおいて)。
・上肢および下肢のMRIによって推定される筋肉量における変化。
・上肢および下肢の周囲(cm)における変化。
・EMGパラメータにおける変化。
・気管切開または永続的な補助換気に至る必要性および至るまでの時間。
・全生存期間、これにより死亡までの時間を計算する。
対象者の数:合計で12名の対象者−ALSの初期段階における6名、および、ALSの進行性疾患段階における6名。
研究設計:これは、神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の安全性、耐容性および予備的効力を、初期疾患段階および進行性疾患段階の筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者のための効力のある処置として評価するための第I/II相の前向き非盲検の2患者群臨床研究である。本研究は単一拠点での試験である。
登録されるすべての患者が研究登録前にALS疾患の記録された病歴を有するであろう。6ヶ月未満の継続期間により初期段階のALS疾患として診断される患者、および、6ヶ月〜12ヶ月の継続期間により進行性段階のALS疾患と診断される患者。「素因を有する」として特定されるALS患者が打診され、インフォームドコンセント用紙(ICF)に署名するように要請されるであろう。全体として、12名の患者が募集され、患者のALS疾患重篤度に基づいて下記の2つの処置群に割り当てられるであろう:
A群−初期ALS疾患段階の6名の患者
B群−進行性ALS疾患の6名の患者
この研究への登録に先立つ患者スクリーニング期間の予想された継続期間は2回目の通院時における研究登録日の2週間前から2日前までの間である(臨床検査室での結果を含む参加基準/除外基準に一致することの確認)。適格患者が研究に登録されるであろうし、かつ、疾患の進行速度を決定するための3ヶ月の「導入期間」(これは±5日の時間窓をすべての通院のために可能にする)の間において2週間毎に観察されるであろう。登録後約6週間の後での「導入期間」の間に、両方の研究群の患者が骨髄吸引(MBA)手順を受けるであろうし、MSC−NTF細胞が、現時点で開示された方法に基づいて骨髄吸引物から製造されるであろう。「導入期間」での最後の通院のとき、両方の研究群の患者は処置を受けるであろうし、MSC−NTFが初期ALS患者および進行性ALS患者へのIM注入またはIT注入によってそれぞれ移植されるであろう。
MSC−NTF移植後、患者は、(±5日の時間窓をすべての通院のために可能にする)6ヶ月の処置後追跡調査期間にわたって毎月、観察されるであろう。処置の安全性、有害事象および調査パラメータが、疾患のALS進行速度評価を確定させるために、「導入期間」の継続期間および処置後追跡調査期間の全体を通して記録されるであろう。
研究期間:全体として、研究プロトコルのもとでは、それぞれの患者が約9ヶ月の研究期間の間に合計で13回通院するであろう。
処置用量:本明細書中下記の表9に詳述される通り。
結果
IM投与またはIT投与のどちらかによるMSC−NTF処置は、6回の毎月の追跡調査通院の期間中において安全であり、十分に許容された。処置に関連した著しい有害事象が、どちらの投与経路によってでも12名の処置された患者において何ら認められなかった。6名中2名の患者が紫斑および発熱をIM投与後に経験し、6名中3名の患者が、頭痛、頸部硬直および発熱をIT投与後に経験した。
図25に例示されるように、IT処置の患者についてのALS機能評価スコア(ALSFRS−R)が、処置前よりも処置後において、より穏やかな月間低下速度を示した:傾きが、3ヶ月間にわたる−1.5から、6ヶ月間にわたる0.08に改善した。
図26に例示されるように、IT処置の患者についての努力肺活量(FVC)が、処置前よりも処置後において、より穏やかな月間低下速度を示した:傾きが、3ヶ月間にわたる−0.107から、6ヶ月間にわたる−0.06に改善した。
図27に例示されるように、筋肉周囲もまた、同じように正の傾向を示した。これらの違いは、おそらくは患者数が少ないために、統計学的有意性に達しなかった。
実施例6
神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の移植の安全性、耐容性および治療効果を評価するための、筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者における第IIa相非盲検用量漸増臨床研究
研究目的:研究目的は、神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の漸増する用量のクモ膜下腔内および筋肉内に同時に施される注入の安全性、耐容性および治療効果(予備的効力)を、初期疾患段階の筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者のための処置として評価することである。
主要評価項目:初期疾患状態のALS患者に対する脳脊髄液(CSF)内への1回だけのクモ膜下注入(IT)に加えて、二頭筋および三頭筋における24箇所の別個の部位での多数の筋肉内注入(IM)によって、漸増する低用量、中間用量および高用量(それぞれ、94×10個、141×10個および188×10個)で投与される、神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の1回だけの処置施与の安全性評価および耐容性。
副次的評価項目:
・ALS機能評価尺度(ALS−FRS−S)における変化。
・握ることによる筋力判定(MVIC)における変化。
・%努力肺活量(FVC)における変化。
・上肢のMRIによって推定される筋肉量における変化。
・上肢および下肢の周囲(cm)における変化。
・EMGパラメータにおける変化。
対象者の数:ALS初期疾患状態にある合計で12名の対象者。
研究設計:これは、神経栄養因子を分泌する自己の培養された間葉系骨髄間質細胞(MSC−NTF)の安全性、耐容性および予備的効力を、初期疾患段階の筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者のための効力のある処置として評価するための第IIa相の前向き非盲検用量漸増の3患者群臨床研究である。本研究は単一拠点での試験である。
登録されるすべての患者が研究登録前にALS疾患の記録された病歴を有するであろう。2年未満の継続期間により初期段階のALS疾患として診断される患者。「素因を有する」として特定されるALS患者が打診され、インフォームドコンセント用紙(ICF)に署名するように要請されるであろう。全体として、12名の患者が募集されるであろう。
処置が最低用量(94×10細胞)により開始されるであろう。用量は、安全性分析の後でのみ、その次の患者群のためにその次の中間用量および高用量(それぞれ、141×10個および188×10個)に増大されるであろう。
この研究への登録に先立つ患者スクリーニング期間の予想された継続期間は2回目の通院時における研究登録日の2週間前から2日前までの間である(臨床検査室での結果を含む参加基準/除外基準に一致することの確認)。適格患者が研究に登録されるであろうし、かつ、疾患の進行速度を決定するための3ヶ月の「導入期間」(これは±5日の時間窓をすべての通院のために可能にする)の期間中において1ヶ月毎に観察されるであろう。登録後約6週間の後での「導入期間」の間に、両方の研究群の患者が骨髄吸引(MBA)手順を受けるであろうし、MSC−NTF細胞が、Brainstorm Cell Therapeutics Ltdが権利を有する方法に基づいて骨髄吸引物から製造されるであろう。「導入期間」での最後の通院のとき、患者は処置を受けるであろうし、MSC−NTFが初期ALS患者へのIM+ITによって移植されるであろう。
MSC−NTF移植後、患者は、(±5日の時間窓をすべての通院のために可能にする)6ヶ月の処置後追跡調査期間にわたって毎月、観察されるであろう。処置の安全性、有害事象および調査パラメータが、疾患のALS進行速度評価を確定させるために、「導入期間」の継続期間および処置後追跡調査期間の全体を通して記録されるであろう。
研究期間:全体として、研究プロトコルのもとでは、それぞれの患者が約9ヶ月の研究期間の間に合計で10回通院するであろう。
処置用量:本明細書中下記の表10に詳述される通り。
効力評価:MSC−NTF処置の予備的効力評価は、研究の処置後追跡調査期間に沿った下記の変数の観察に基づくであろう:ALS機能評価尺度(ALS−FRS−R)、握ることによる筋力判定(MVIC)、%努力肺活量(FVC)、上肢のMRIによって推定される筋肉量、上肢および下肢の周囲(cm)、EMGパラメータ。
安全性評価:
対象者の安全性が、下記の変数の測定値を使用して、MSC−NTFによる処置の後で評価されるであろう:
・理学的検査、
・生命徴候(HR、BP、RP、体温)、
・臨床検査室パラメータ:
・CBC−各種指数を伴うRBC、鑑別を伴うWBC、血小板数、ヘモグロビン(Hb)およびヘマトクリット(Ht)
・凝固機能−プロトロンビン時間(PT)、INR、部分トロンボプラスチン時間(PTT)、フィブリノーゲン
・電解質(ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、塩化物)、グルコース、総タンパク質、トリグリセリド(TG)、総コレステロール、HDL、LDLについての血液化学
・腎機能(尿素、クレアチニン)
・肝機能(総ビリルビン、AST(GOT)、ALT(GPT)、ALP)
・尿検査(ディップ・スティック試験)−比重、pH、グルコース、タンパク質、ケトン体、血液
・有害事象の記録、および
・併用薬
統計学的分析:
この研究で得られ、かつ、CRFにおいて記録されるすべてのデータが適宜、リストに記載され、また、記述的な群統計学(平均、標準偏差、最小値、最大値、有効事例数)とともに表にされるであろう。統計学的な処理および計算が3つの患者群について並行して行われるであろう。離散変数(例えば、性別、状態、有害事象の数(発生、重篤度、IPとの関連性)などについては、頻度、パーセントおよび分布がコンピューター計算されるであろう。3つの群の間における結果が比較され、統計学的分析によって分析されるであろう。
両側t検定が、ベースラインからの効力パラメータにおける変化を比較するために使用されるであろう。
さらなるデータ分析が適宜行われるであろう。それぞれの統計学的検定が、0.05の有意性水準により分析されるであろう:p≦0.05は有意な結果を意味し、p>0.05は、有意でない結果を意味する。
実施例7
1工程プロトコルまたは2工程プロトコルを使用して得られるMSC−NTFの収量の比較
材料および方法
1工程プロトコル:実施例1に記載される通り。
2工程プロトコル:ヒトMSC(12000細胞/cm)を、低グルコースDMEM、L−グルタミン、ピルビン酸ナトリウム、ヘパリンおよび血小板溶解物を含有するPMに播種した。2日後、培地を、2mMのL−グルタミン(Biological industries)、20ng/mlのヒト上皮増殖因子(hEGF)、20ng/mlのヒト塩基性線維芽細胞増殖因子(hbFGF)(R&D Systems)およびN2補充物(Invitrogen)が補充された低グルコースDMEMと置き換えた。72時間後、培地を、1mMのジブチリル環状AMP(dbcAMP)、0.5mMのイソブチルメチルキサンチン(IBMX)(Sigma−Aldrich)、5ng/mlのヒト血小板由来増殖因子(PDGF)、50ng/mlのヒトニューレグリン1−β1/HRG1−β1 EGFドメインおよび20ng/mlのhbFGF(すべてが、R&D Systemsから得られる)が補充されたDMEMと、さらに3日間、取り換えた。
結果
図28A〜図28Cに例示されるように、1工程プロトコルは、3つの異なる患者サンプルにおいて示されるように、2工程プロトコルを使用して得られる収量と比較して、MSC−NTFの有意により高い収量であって、実施例1および実施例6において概略された用量で患者における臨床試験を支援することができる実行可能な生産的製造プロセスを確立することを可能にする収量をもたらした。
本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更および変形すべてを包含するものである。
本明細書で挙げた刊行物、特許および特許出願はすべて、個々の刊行物、特許および特許出願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用または確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。節の見出しが使用されている程度まで、それらは必ずしも限定であると解釈されるべきではない。

Claims (7)

  1. 脳由来神経栄養因子(BDNF)、グリア由来神経栄養因子(GDNF)、肝細胞増殖因子(HGF)および血管内皮増殖因子(VEGF)を分泌するが、神経成長因子(NGF)を分泌しない細胞を作製する方法であって、ヒトの未分化間葉系幹細胞(MSC)の集団を、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、ヘレグリンおよびcAMPを含む分化用培地においてインキュベーションし、それにより前記脳由来神経栄養因子(BDNF)、グリア由来神経栄養因子(GDNF)、肝細胞増殖因子(HGF)および血管内皮増殖因子(VEGF)を分泌するが、神経成長因子(NGF)を分泌しない細胞を作製することを含み、前記分化用培地が、IBMXを欠いており、前記細胞を作製することが、ただ1つの分化工程で行われる、方法。
  2. 前記分化用培地はトリヨードチロニンを欠いている、請求項1に記載の方法。
  3. 前記分化用培地は異種由来成分を欠いている、請求項1に記載の方法。
  4. 前記方法はさらに、未分化MSCの前記集団を前記インキュベーションの前に培養することを含み、ただし、前記培養することが、細胞分化を促進させない条件のもとで行われる、請求項1に記載の方法。
  5. 前記培養することが、血小板溶解物を含む培養培地において行われる、請求項4に記載の方法。
  6. 前記細胞の表面におけるCD44および/またはCD73の発現を分析することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  7. 神経栄養因子(NTF)を分泌する細胞から分泌された前記神経栄養因子(NTF)の量を測定することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
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