JP6391364B2 - 認知機能障害改善用細胞製剤 - Google Patents
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Description
本発明は、骨髄由来細胞を用いた認知機能障害改善用細胞製剤に関する。
骨髄内の幹細胞は、造血系幹細胞と間葉系幹細胞に分類される。造血系幹細胞は各種血球細胞に分化し、一方、間葉系幹細胞は骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞に分化する。
間葉系幹細胞（Mesenchymal stem cells, ＭＳＣ）を使った再生をターゲットとした様々な研究（アルツハイマー病、脳梗塞、脊髄損傷、肝臓再生、糖尿病（β細胞再生）、腱再生など）が行われている。間葉系幹細胞は三胚葉に分化する。
骨髄由来間葉系幹細胞は、各成長因子の分泌、抗炎症作用（免疫調整作用）、抗アポトーシス作用などで損傷部位の修復に関与することが報告されている（非特許文献１）。
骨髄由来細胞を使った認知機能障害改善についての研究は、骨髄由来間葉系幹細胞を直接脳内投与した報告がある（非特許文献２）。間葉系幹細胞は骨髄以外の組織にも存在しており、脂肪組織、胎盤及び臍帯由来の間葉系幹細胞によるアルツハイマー病における認知機能低下の改善については基礎研究ならびに臨床研究が報告されている（非特許文献３）。
しかしながら、骨髄細胞を培養、トリプシン処理して得られた骨髄由来トリプシン耐性細胞を静脈内投与又は骨髄内投与することでの認知機能障害改善について報告はない。トリプシン処理は細胞に対してある種のストレスを与えると考えられるが、このようなストレス耐性の骨髄由来細胞にＭｕｓｅ（multilineage differentiating stress enduring）細胞がある（非特許文献４）。しかしながら、Ｍｕｓｅ細胞の分画分取方法（非特許文献５）では、トリプシン処理は５分間であり、また、トリプシン処理で剥離していることから、トリプシン耐性細胞（中胚葉前駆細胞）ではないと考えられる。
近年、骨髄由来間葉系幹細胞のなかでもいくつかのサブポピュレーションがあり、いわゆる間葉系幹細胞（ＭＳＣ）以外の幹細胞の存在について報告がされてきている。この中の一つに中胚葉前駆細胞（Mesodermal progenitor cells）がある。この中胚葉前駆細胞は間葉系幹細胞（ＭＳＣ）の親細胞であると報告されている（非特許文献６）。
また、骨髄由来細胞でトリプシン耐性の性質を有する細胞は中胚葉前駆細胞であることが報告されている（非特許文献７）。ヒト中胚葉前駆細胞の表面抗原についての報告があり、ヒト中胚葉前駆細胞はＣＤ１０５陽性、ＣＤ９０陰性とされている（非特許文献６）。
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本発明の課題は、認知機能障害の改善に有用な細胞製剤を提供することである。
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）（ｉ）骨髄由来トリプシン耐性細胞又は（ii）表面抗原を指標としてフローサイトメーターで細胞を分画する方法で得られるＣＤ１０５陽性、ＣＤ９０陰性分画から得られる中胚葉前駆細胞を含む細胞群を含有する認知機能障害改善用細胞製剤。
（２）骨髄内、静脈内又は脳内に投与される前記（１）に記載の細胞製剤。
（３）骨髄由来トリプシン耐性細胞が、ヒトから採取された骨髄細胞を培養後、トリプシン処理を施し、当該処理により培養容器から剥離しない細胞である前記（１）又は（２）に記載の細胞製剤。
（４）ヒトから採取された骨髄細胞を培養後、１０〜３０分間トリプシン処理を施し、当該処理により培養容器から剥離しない細胞を有効成分とすることを含む細胞製剤の製造方法。
（１）（ｉ）骨髄由来トリプシン耐性細胞又は（ii）表面抗原を指標としてフローサイトメーターで細胞を分画する方法で得られるＣＤ１０５陽性、ＣＤ９０陰性分画から得られる中胚葉前駆細胞を含む細胞群を含有する認知機能障害改善用細胞製剤。
（２）骨髄内、静脈内又は脳内に投与される前記（１）に記載の細胞製剤。
（３）骨髄由来トリプシン耐性細胞が、ヒトから採取された骨髄細胞を培養後、トリプシン処理を施し、当該処理により培養容器から剥離しない細胞である前記（１）又は（２）に記載の細胞製剤。
（４）ヒトから採取された骨髄細胞を培養後、１０〜３０分間トリプシン処理を施し、当該処理により培養容器から剥離しない細胞を有効成分とすることを含む細胞製剤の製造方法。
本発明によれば、認知機能障害の改善に有用な細胞製剤を提供することができる。
骨髄液は、通常、ほぼ全ての患者から局所麻酔で安全かつ容易に採取することができる。採取された骨髄細胞は、増殖培養することができるため、これを用いる治療に必要な量まで予め増殖させておくことができる。
本発明においては、有効成分として（ｉ）骨髄由来トリプシン耐性細胞又は（ii）表面抗原を指標としてフローサイトメーターで細胞を分画する方法で得られるＣＤ１０５陽性、ＣＤ９０陰性分画から得られる中胚葉前駆細胞を含む細胞群を用いる。
骨髄由来細胞でトリプシン耐性の性質を有する細胞は中胚葉前駆細胞であることが報告されている（非特許文献７）。
したがって、ヒト等の対象動物から採取された骨髄細胞を培養後、トリプシン処理を施し、当該処理により培養容器から剥離しない細胞を、例えば、セルスクレーパーで物理的に剥離させることにより、骨髄由来トリプシン耐性細胞又は中胚葉前駆細胞を調製することができる。
また、ヒト中胚葉前駆細胞はＣＤ１０５陽性、ＣＤ９０陰性とされているので、表面抗原を指標としてフローサイトメーターで細胞を分画する方法で得られるＣＤ１０５陽性、ＣＤ９０陰性分画から得られる中胚葉前駆細胞を含む細胞群をそのまま、又は中胚葉前駆細胞を単離又は濃縮して用いることができる。
前記培養は、常法により行うことができ、例えば、骨髄穿刺などにより得られた骨髄溶液を１０％の自己血清もしくはウシ胎児血清含有のダルベッコ変法イーグル培地（Ｄ-ＭＥＭ ）の入った培養容器に移し、３７℃、５％ＣＯ２／ａｉｒにて３〜５日間培養後、新しい培養液に交換し更に３日間培養し、新しい培養液に交換後、更に３日間培養することにより行うことができる。
前記トリプシン処理は、通常５〜６０分間、好ましくは１０〜３０分間行う。
得られた骨髄由来トリプシン耐性細胞又は中胚葉前駆細胞は、必要に応じて、凍結などの所定の方法により長期間保存しておくことができる。保存・解凍方法を以下に示す。
得られた骨髄由来トリプシン耐性細胞又は中胚葉前駆細胞は、必要に応じて、凍結などの所定の方法により長期間保存しておくことができる。保存・解凍方法を以下に示す。
まず、細胞凍結作業は以下のようにして行うことができる。最初にプログラムフリーザ、凍結バックＦ−１００、液体窒素、チューブシーラー等の機材を準備する。また、ＤＭＳＯ、デキストラン自己血清、Ｄ−ＭＥＭ等の試薬を調製し準備する。
次いで、培養液を除去後、Ｔ／Ｅを添加し、付着培養細胞を回収し、等量の細胞洗浄液（２％自己血清含Ｄ−ＭＥＭ）を加え、４００ｇで５分遠心分離を行う。細胞洗浄液（２％自己血清含Ｄ−ＭＥＭ）で細胞ペレットを攪拌し、４００ｇで５分遠心分離を行う。次いで、細胞保存液（５０％自己血清含Ｄ−ＭＥＭ）４１ｍｌに細胞を攪拌する。この際、１ｍｌシリンジを用いて０．５ｍｌ ２本の細胞溶液を分取し、細胞数をカウントする。攪拌した液体の細菌・ウイルス検査を実施し、細菌・ウイルスに汚染されていないことを確認する。次いで凍結保護液（ＤＭＳＯ（Ｃｒｙｏｓｅｒｖ）５ｍｌ、１０％デキストラン４０ ５ｍｌ）１０ｍｌを添加する。これを凍結バックに５０ｍｌずつ充填し、各バックに検体番号を記載する。バックをプログラムフリーザにて凍結開始し、凍結したバックは液体窒素タンクへ移動して保存する。
細胞解凍洗浄作業は以下のようにして行うことができる。まず、温浴槽、クリーンベンチ、遠心分離機、分離バック、チューブシーラー等の機材を準備する。また、２０％ヒト血清アルブミン（又は自己血清）、生理食塩水、１０％デキストラン４０等の試薬を調製し準備する。次いで、液体窒素タンクより細胞を保存した凍結バックを取り出し気相５分、室温２分に静置する。気相及び室温に静置する理由は液体窒素気化による破裂を防止するためである。バックを滅菌済みビニール袋に入れ、バックのピンホール等による内容物流出を阻止する。このビニール袋を温浴槽に入れ解凍する。解凍後、細胞溶液を血液バック（閉鎖系）又はチューブ（開放系）に全液量を回収する。回収した細胞溶液に洗浄液（２０％ヒト血清アルブミン２５ｍｌ、生理食塩水７５ｍｌ、１０％デキストラン４０ １００ｍｌ）を等量添加する。室温で５分間静置して平衡状態にし、細胞内のＤＭＳＯを抜く。続いて４００ｇで５分遠心分離を行う。前記細胞洗浄液で細胞ペレットを攪拌する。このようにして得られた細胞溶液は患者の体内に投与され、また一方で、１ｍｌシリンジを用いて０．５ｍｌ ２本細胞溶液を分取し、生存率検査及び細菌検査を実施する。
更に本発明では、このようにして予め採取、培養、保存しておいた細胞は、必要時に直ちに解凍して活性状態に戻し、そのまま可及的速やかに投与し治療のために使用することができる。この際、ヘパリンは使用しない。また、投与される患者側にも特に制限される事項はない。
本発明の細胞製剤は、当業者に公知の方法で製剤化することが可能である。例えば、必要に応じて水又はそれ以外の薬学的に許容される液との無菌性溶液、又は懸濁液剤の注射剤の形で非経口的に使用できる。例えば、薬学的に許容される担体又は媒体、具体的には、滅菌水や生理食塩水、植物油、乳化剤、懸濁化剤、界面活性剤、安定剤、賦形剤、ビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ）、防腐剤、結合剤などと適宜組み合わせて、一般に認められた製薬実施に要求される単位用量形態で混和することによって製剤化することができる。また、注射のための無菌組成物は注射用蒸留水のようなビークルを用いて通常の製剤実施に従って処方することができる。
注射用の水溶液としては、例えば生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬、例えばＤ−ソルビトール、Ｄ−マンノース、Ｄ−マンニトール、塩化ナトリウムを含む等張液が挙げられ、適当な溶解補助剤、例えばアルコール、具体的にはエタノール、ポリアルコール、例えばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、非イオン性界面活性剤、例えばポリソルベート８０（ＴＭ）、ＨＣＯ−５０と併用してもよい。
油性液としてはゴマ油、大豆油があげられ、溶解補助剤として安息香酸ベンジル、ベンジルアルコールと併用してもよい。また、緩衝剤、例えばリン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液、無痛化剤、例えば、塩酸プロカイン、安定剤、例えばベンジルアルコール、フェノール、酸化防止剤と配合してもよい。調製された注射液は通常、適当なアンプルに充填させる。
患者の体内への投与は、好ましくは骨髄内投与、静脈内投与又は脳内投与であり、１回の投与が基本であるが、複数回の投与でもよい。また、投与時間は短時間でも長時間持続投与でもよい。
本発明の細胞製剤に含まれる細胞は、移植による拒絶反応の危険性を防止するために、免疫抑制などの特殊な操作を行わない限りは、患者由来の自家細胞であることが好ましい。これは、免疫抑制剤を併用しなければならない困難性がない点で好ましい。免疫抑制を行えば他家移植療法も可能であるが、自家移植療法の方が圧倒的に良好な治療効果が期待できる。
自家移植療法が困難な場合には、他人又は他の医療用動物由来の細胞を利用することも可能である。細胞は冷凍保存したものであってもよい。
また、本発明の細胞製剤の適用対象は必ずしもヒトに限定されず、ヒト以外の哺乳動物（例えば、マウス、ラット、ウサギ、ブタ、イヌ、サル等）にも適用することができる。
また、本発明は、ヒトから採取された骨髄細胞を培養後、１０〜３０分間トリプシン処理を施し、当該処理により培養容器から剥離しない細胞を有効成分とすることを含む細胞製剤の製造方法を提供するものでもある。
これまで報告されている、骨髄細胞のトリプシン処理は、いずれも５分間以下であり、トリプシン処理により培養容器から剥離しない細胞を有効成分とすることは報告されていない。
本発明の製造方法によれば、骨髄細胞における認知機能改善効果等の生理活性を向上させることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］細胞の調製
８週齢、オスＣ５７ＢＬ／６マウスをエーテル麻酔下頚椎脱臼にて安楽死させ、大腿骨を摘出した。軟組織を除去した後、大腿骨の両端を切り落とし、２５ゲージの注射針のついた注射筒を用いて血清を含まないα−ＭＥＭ培地を骨髄中に注入し、骨髄細胞を採取した。
８週齢、オスＣ５７ＢＬ／６マウスをエーテル麻酔下頚椎脱臼にて安楽死させ、大腿骨を摘出した。軟組織を除去した後、大腿骨の両端を切り落とし、２５ゲージの注射針のついた注射筒を用いて血清を含まないα−ＭＥＭ培地を骨髄中に注入し、骨髄細胞を採取した。
細胞培養用プラスチックシャーレを用意し、骨髄細胞を均一にまいた。３７℃、５％ＣＯ２インキュベータに入れて、ダルベッコ変法イーグル培地（１０％ウシ胎児血清、１００ユニット／ｍＬペニシリン、１００マイクログラム／ｍＬストレプトマイシン添加）を用いて１０日間接着培養させた。３日に１回培地を交換した。図１（Ａ）に１０日後の接着培養細胞の状態を示す。
次いで、シャーレに０．２５％トリプシン、０．０５％ＥＤＴＡを加えて、３７℃、５％ＣＯ２インキュベータに入れて、２０分間処理した。この操作で間葉系幹細胞（ＭＳＣ）などの細胞は剥離する。この操作で剥離した細胞を集め、マウス骨髄由来細胞ｍＰ１とし、以下の実験に用いた。図１（Ｂ）にトリプシン処理後、培養器に接着している細胞の状態を示す。
前記の操作で剥離しなかった細胞をセルスクレーパーで物理的に剥離させ、マウス骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１とした。
［実施例２］認知機能改善効果の評価
実施例１で得られたマウス骨髄由来トリプシン耐性細胞（ｍＴ１）及びトリプシン処理で培養容器から剥離した細胞（ｍＰ１）の認知機能改善効果を評価するため、動物モデルでの一般的な認知機能の評価として使われるモーリス水迷路試験（Richard G. M. Morris, Spatial Localization Does Not Require the Presence of Local Cues, Learning and Motivation 12, 239-260 (1981)）を改変した水迷路試験を行った。
実施例１で得られたマウス骨髄由来トリプシン耐性細胞（ｍＴ１）及びトリプシン処理で培養容器から剥離した細胞（ｍＰ１）の認知機能改善効果を評価するため、動物モデルでの一般的な認知機能の評価として使われるモーリス水迷路試験（Richard G. M. Morris, Spatial Localization Does Not Require the Presence of Local Cues, Learning and Motivation 12, 239-260 (1981)）を改変した水迷路試験を行った。
骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１又はトリプシン処理で培養容器から剥離した細胞ｍＰ１は、標準マウス（ＳｔＤ）（２か月齢（２Ｍ）、６か月齢（６Ｍ）、１８か月齢（１８Ｍ））及び高脂肪食長期給餌マウス（ＨＦＤ）に静脈内投与（ｉｖ）（１×１０４個／ｇ体重）、骨髄内投与（ｉｂｍ）（５×１０２個／ｇ体重）した。マウスの１８か月齢はヒトでは５０〜６０歳と想定される。
図２に認知機能改善効果の評価法として用いたモーリス水迷路試験の概略を示す。
本装置は直径１．２ｍの白色のスチール製タンク内に２４℃に保った水を、深さ３０ｃｍとなるように満たしたものから構成される。その空間の壁には視覚的手がかりが含まれ、これは実験の間を通じて同じ位置に保たれた。訓練試行時にはすべて、タンクの四分円のうち１つに、直径１０ｃｍの透明アクリル製円形プラットフォームを水面下１ｃｍの深さに置いた。
本装置は直径１．２ｍの白色のスチール製タンク内に２４℃に保った水を、深さ３０ｃｍとなるように満たしたものから構成される。その空間の壁には視覚的手がかりが含まれ、これは実験の間を通じて同じ位置に保たれた。訓練試行時にはすべて、タンクの四分円のうち１つに、直径１０ｃｍの透明アクリル製円形プラットフォームを水面下１ｃｍの深さに置いた。
第１日（Visible training）には４回の訓練を行う。各マウスを４点（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）のうちの１点から水迷路に入れ９０秒間泳がせる。プラットフォームには目印として赤色の旗を立てる。プラットフォームまでたどり着いた場合はプラットフォーム上に１０秒間放置しホームケージに戻す。プラットフォームにたどり着かなかった場合は、プラットフォームまで誘導しプラットフォーム上で１０秒間放置後、ホームケージに戻す。１時間のインターバルの後、１回目のトレーニングとは異なる点から水迷路に入れ同様に操作する。この第１日目で水迷路に慣れさせることとプラットフォームにたどり着ければ、泳がなくていいというルールをわからせる。
訓練第２〜５日（Acquisition phase）には、目印の旗を外したプラットフォームをトレーニングとは異なる場所に設置する（２〜５日間はプラットフォームの位置は固定、図２では領域ＢＣ）。１日目の１回目、マウスを点Ｄから水迷路に入れ９０秒間泳がせる。プラットフォームにたどり着いた場合はプラットフォーム上に１０秒間放置し、ホームケージに戻す。プラットフォームにたどり着かなかった場合は、プラットフォームまで誘導しプラットフォーム上で１０秒間放置後、ホームケージに戻す。１時間のインターバルの後、別の点から泳がせ同様に操作する。泳がせる点（Ａ、ａｂ、ｃｄ、Ｄ）の順序はランダムに設定する。１日に４回の訓練を行い、４日間連続で行う。
訓練第６日（Probe trial）にプラットフォームをはずした状態で、各マウスを今まで経験のなかった点ｄａから泳がせ（９０秒）、プラットフォームのあったエリア（ＢＣ）の滞在時間を測定する。記憶しているとＢＣの滞在時間が長くなる。
四分円の探索と泳速を、天井に装着したカメラで撮影し、カメラに接続したコンピュータ追跡画像解析システムで、マウスの泳ぐ軌跡、泳ぐスピード、各４分の１円領域（ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＡ）滞在時間の解析を行った。
結果を図３、図４に示す。
加齢マウス（ＳｔＤ１８Ｍ）では空間記憶は低下した（図３Ａ）。骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１は加齢による空間認知低下を改善し、その効果は加齢マウス由来の骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１でも認められた（図３Ｃ）。一般的に加齢で幹細胞の機能低下が知られていることから、培養及びトリプシン処理での活性化によって効果が発揮された可能性がある。なお、これらのマウスでの泳ぐスピードには差がなかったことから水迷路の評価は活動量の影響ではないことを確認した（図３Ｂ，Ｄ）。この時のマウスの軌跡の代表例を図３Ｅに示す。また、骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１は高脂肪食長期給餌誘発による２型糖尿病モデルマウスでの空間認知低下を改善した（図４Ａ）。同様に泳ぐスピードに差がないことを確認した（図４Ｂ）。
加齢マウス（ＳｔＤ１８Ｍ）では空間記憶は低下した（図３Ａ）。骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１は加齢による空間認知低下を改善し、その効果は加齢マウス由来の骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１でも認められた（図３Ｃ）。一般的に加齢で幹細胞の機能低下が知られていることから、培養及びトリプシン処理での活性化によって効果が発揮された可能性がある。なお、これらのマウスでの泳ぐスピードには差がなかったことから水迷路の評価は活動量の影響ではないことを確認した（図３Ｂ，Ｄ）。この時のマウスの軌跡の代表例を図３Ｅに示す。また、骨髄由来トリプシン耐性細胞ｍＴ１は高脂肪食長期給餌誘発による２型糖尿病モデルマウスでの空間認知低下を改善した（図４Ａ）。同様に泳ぐスピードに差がないことを確認した（図４Ｂ）。
一方、トリプシン処理で培養容器から剥離した細胞ｍＰ１は効果がなかった（図３Ｃ、ｍＰ１はＭＳＣを含むと考えられる）。
加齢マウス及び２型糖尿病モデルマウスでの機能障害低下を改善したことから老齢での認知機能障害や３型糖尿病といわれるアルツハイマー病の治療薬として期待できる。
患者自身の細胞を自家投与する場合と、正常な標準的な細胞を医薬品として製造し、他家投与する場合の２投与法を利用できる。
本実施例において、骨髄内投与において、静脈内投与の１／２０の投与量の骨髄内投与で同等の効果を発揮したことから、また、中胚葉前駆細胞は間葉系幹細胞（ＭＳＣ）の親細胞であると報告されていることから（非特許文献６及び７）、骨髄内に移行することが作用機序である可能性が考えられる。
Claims (4)
- 骨髄由来トリプシン耐性細胞であって、トリプシン処理により培養容器から剥離しない細胞を含有する認知機能障害改善用細胞製剤。
- 骨髄内、静脈内又は脳内に投与される請求項１記載の細胞製剤。
- 骨髄由来トリプシン耐性細胞が、ヒトから採取された骨髄細胞を培養後、トリプシン処理を施し、当該処理により培養容器から剥離しない細胞である請求項１又は２記載の細胞製剤。
- （ｉ）ヒトから採取された骨髄細胞を培養する工程、（ii）次いで１０〜３０分間トリプシン処理を施す工程、（iii）前記トリプシン処理により培養容器から剥離しない細胞を培養容器から剥離させる工程、及び（iv）得られた細胞を認知機能障害改善用細胞製剤の有効成分として配合する工程を含む、認知機能障害改善用細胞製剤の製造方法。
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