JP6830893B2 - 腎前駆細胞を製造する方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は以下の特徴を有する:
[1]多能性幹細胞から分化誘導した腎前駆細胞を製造する方法であって、
(i)多能性幹細胞を腎前駆細胞への分化を誘導する条件下で培養する工程;及び
(ii)工程(i)で得られた細胞から、CD9(−)、CD55(−)、CD106(+)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD165(+)、CD271(+)及びCD326(−)からなる群より選択される少なくとも1つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する工程、
を包含する方法。
[2]工程(ii)において少なくとも2つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[1]に記載の方法。
[3]工程(ii)において少なくとも3つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[1]に記載の方法。
[4]工程(ii)において少なくとも4つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[1]に記載の方法。
[5]工程(ii)において、CD9(−)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)からなる群より選択される少なくとも2つの細胞表面マーカーを用いる、[1]に記載の方法。
[6]工程(ii)において、少なくとも3つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[5]に記載の方法。
[7]工程(ii)において、細胞表面マーカーとしてCD9(−)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)を用いる、[4]に記載の方法。
[8]多能性幹細胞が人工多能性幹(iPS)細胞である、[1]〜[7]のいずれかに記載の方法。
[9]多能性幹細胞がヒトiPS細胞である、[1]〜[7]のいずれかに記載の方法。
[10][1]〜[9]のいずれかに記載の方法で製造された、腎前駆細胞集団。
[11]腎前駆細胞を含む細胞集団から、CD9(−)、CD55(−)、CD106(+)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD165(+)、CD271(+)及びCD326(−)からなる群より選択される少なくとも1つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する方法。
[12]少なくとも2つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[11]に記載の方法。
[13]少なくとも3つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[11]に記載の方法。
[14]少なくとも4つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[11]に記載の方法。
[15]CD9(−)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)からなる群より選択される少なくとも2つの細胞表面マーカーを用いる、[11]に記載の方法。
[16]少なくとも3つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する、[15]に記載の方法。
[17]細胞表面マーカーとして、CD9(−)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)を用いる、[11]に記載の方法。
[18]腎前駆細胞が、多能性幹細胞から分化誘導した腎前駆細胞である、[11]〜[17]のいずれかに記載の方法。
[19]多能性幹細胞が人工多能性幹(iPS)細胞である、[11]〜[17]のいずれかに記載の方法。
[20]多能性幹細胞がヒトiPS細胞である、[11]〜[17]のいずれかに記載の方法。
[21][11]〜[20]のいずれかに記載の方法によって得られた細胞集団。
多能性幹細胞から分化誘導した腎前駆細胞集団を製造する方法であって、
(i)多能性幹細胞を腎前駆細胞への分化を誘導する条件下で培養する工程;及び
(ii)工程(i)で得られた細胞から、CD9(−)、CD55(−)、CD106(+)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD165(+)、CD271(+)及びCD326(−)からなる群より選択される少なくとも1つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する工程、
を包含する方法。
腎前駆細胞を含む細胞集団から、CD9(−)、CD55(−)、CD106(+)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD165(+)、CD271(+)及びCD326(−)からなる群より選択される少なくとも1つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する方法。
1.工程(i)多能性幹細胞を腎前駆細胞集団への分化を誘導する条件下で培養する工程:
本工程において使用され得る、多能性幹細胞から腎前駆細胞集団への分化を誘導する方法としては、非特許文献4及び特許文献4に記載される方法が挙げられるが、これらに限定されない任意の方法が使用され得る。工程(ii)での選別により腎前駆細胞を濃縮できることから、工程(i)では、腎前駆細胞を含む細胞集団が得られればよく、当該工程(i)で得られる細胞集団に含まれる腎前駆細胞の含有率は、特に問題とされないが、5%以上、10%以上、15%以上、20%以上、25%以上または30%以上が例示される。
(i−1)多能性幹細胞を、アクチビンA、GSK−3β阻害剤及びレチノイン酸誘導体から選択される1以上の物質を含む培地で培養する工程、
(i−2)工程(i−1)で得られた細胞集団を、BMP7、GSK−3β阻害剤及びレチノイン酸誘導体から選択される1以上の物質を含む培地で培養する工程、及び
(i−3)工程(i−2)で得られた細胞集団を、TGFβシグナル刺激剤及びBMP阻害剤を含む培地で培養する工程。
本工程では、多能性幹細胞を当該分野で公知の任意の方法で分離し、浮遊培養又は接着培養により培養してもよい。多能性幹細胞の分離の方法としては、例えば、機械的分離や、プロテアーゼ活性とコラゲナーゼ活性を有する分離溶液(例えば、Accutase(登録商標)およびAccumax(Innovative Cell Technologies,Inc))又はコラゲナーゼ活性のみを有する分離溶液を用いた分離が挙げられる。好ましくは、プロテアーゼ活性とコラゲナーゼ活性を有する分離溶液を用いて解離し、機械的に細かく単一細胞へ分散する方法である。本工程で用いるヒト多能性幹細胞としては、使用した培養皿に対して80%コンフルエントになるまで培養されたコロニーを用いることが好ましい。
本工程では、前述の工程(i−1)で得られた浮遊培養後の細胞集団をそのままコーティング処理された培養皿にて、任意の培地中で接着培養してもよく又は前述の工程(i−1)で接着培養により得られた細胞集団を、培地の交換により培養を続けてもよい。
本工程では、前述の工程(i−1)及び(i−2)で得られた細胞(中間中胚葉細胞)集団を当該分野で公知の任意の方法で分離して又は該細胞をそのまま、浮遊培養又は接着培養により培養してもよい。細胞の分離の方法としては、例えば、機械的分離や、プロテアーゼ活性とコラゲナーゼ活性を有する分離溶液(例えば、Accutase(登録商標)およびAccumax(Innovative Cell Technologies,Inc))又はコラゲナーゼ活性のみを有する分離溶液を用いた分離が挙げられる。
工程(ii)及び本発明の選別方法(以下本章において、纏めて「工程(ii)」と称する)おいて、CD9、CD55、CD106、CD140a、CD140b、CD165、CD271、CD326からなる群より選択される少なくとも一つの細胞表面マーカーの発現の有無を指標に、工程(i)で得られた細胞集団からより純化された細胞集団を選別する。より具体的には、CD106、CD140a、CD140b、CD165及びCD271については陽性であること、CD9、CD55、及びCD326については陰性であることを指標とする。本明細書中で、細胞表面マーカーに対する(+)の標記は、細胞がその抗原について陽性であることを意味し、CD106(+)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD165(+)及びCD271(+)を陽性選択マーカーと称する。本明細書中で、細胞表面マーカーに対する(−)の標記は、細胞がその抗原について陰性であることを意味し、CD9(−)、CD55(−)及びCD326(−)を陰性選択マーカーと称する。本明細書中で、陽性及び陰性の選択マーカーを纏めて細胞表面マーカーとも称する。
CD9:NM_001769.3(配列番号1)
CD55:NM_000574.4(配列番号3)
CD106:NM_001078.3(配列番号5)
CD140a:NM_006206.4(配列番号7)
CD140b:NM_002609.3(配列番号9)
CD165:geneID_23449
CD271:NM_002507.3(配列番号11)
CD326:NM_002354.2(配列番号13)
Gap penalty=10
Extend penalty=0.5
Matrix=EBLOSUM62
本発明の方法により取得された腎前駆細胞集団は、腎疾患治療剤として利用可能である。従って、本発明は、以下の腎疾患治療用細胞の製造方法及び腎疾患治療用の細胞集団の選別方法を提供する:
腎疾患治療用細胞を製造する方法であって、
(i)多能性幹細胞を腎前駆細胞への分化を誘導する条件下で培養する工程;及び
(ii)工程(i)で得られた細胞から、CD9(−)、CD55(−)、CD106(+)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD165(+)、CD271(+)及びCD326(−)からなる群より選択される少なくとも1つの細胞表面マーカーを用いて細胞集団を選別する工程、
を包含する方法。
〈OSR1及びSIX2と各種細胞表面マーカーのフローサイトメトリーによる腎前駆細胞集団の2次元展開〉
iPS細胞は、非特許文献3に記載された方法で作製された、内在性のOSR1の遺伝子発現と連動してGFPを発現し、内在性のSIX2の遺伝子発現と連動してtdTomatoを発現するOSR1−GFP & SIX2−tdTomatoレポーターヒトiPS細胞株を用いた。このヒトiPS細胞株から、非特許文献4に記載の方法に従い、腎前駆細胞を含む細胞集団への分化誘導を行った。Human Cell Surface Marker Screening Panel(BD Biosciences:560747)を用いて、腎前駆細胞に特異的な発現をする細胞表面マーカーの探索を行った結果、目的の腎前駆細胞を含む細胞集団を明確に分画できる細胞表面マーカーとしてCD9(−)、CD55(−)、CD106(+)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD165(+)、CD271(+)及びCD326(−)を同定した(図1)。
〈CD9(−)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)の細胞集団には70%以上の腎前駆細胞が含まれる〉
実施例1で得られた細胞表面マーカーを複数組み合わせて用いることで、ヒトiPS細胞由来分化細胞集団から分画した細胞に含まれる腎前駆細胞の割合を高めることができるかどうか検討した。
〈CD9(−)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)によって選別した細胞集団からLTL(近位尿細管のマーカー)陽性の尿細管様構造の形成〉
腎前駆細胞の特徴として、腎前駆細胞マーカーの発現以外に、尿細管細胞への分化能の保持が挙げられる。よって、実施例2で得られたCD9(−)CD140a(+)CD140b(+)CD271(+)細胞が腎前駆細胞であるかどうか確認するために、尿細管分化誘導系に供試した。尿細管細胞への分化と尿細管様構造の形成の判定は、近位尿細管のマーカーであるLTLの発現と、形態的特徴から行った。
〈UBC馴化培地〉
尿管芽細胞(UBC)馴化培地を文献(Barasch et al.,Am.J.Physiol.,(1997),273,F757−767)記載の方法を改良した方法で作製した。UBC(コロンビア大学Dr.Baraschから譲受、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,(1997),94,6279−6284)を、10% FBSを含有する最小必須培地(MEM;Invitrogen)で培養した。80%コンフルエントになったところで細胞をPBSで洗浄し、培地をDMEMとF12の1:1の混合培地に、GlutaMAX、10% KSR、0.1mM非必須アミノ酸、0.55mM 2−メルカプトエタノール及び500U/mlペニシリン/ストレプトマイシンを含む培地に置き換えた。次いで、細胞を3日間培養して培養上清を生成した。培養上清は使用前に0.22μmフィルターでろ過した。
〈CD9(−)と陽性選択マーカー3種類の組み合わせにより選別した腎前駆細胞(OSR1(+)SIX2(+)細胞)の割合〉
CD9(−)と実施例1で抽出された陽性選択マーカーを3種類使用したときの網羅的組み合わせ(10種類)において、OSR1(+)SIX2(+)細胞の割合をFACSAria Fusion(登録商標)(BD Biosciences)を用いて調べた。また実施例3で腎前駆細胞を含む細胞集団を分取することが可能と確認できた組み合わせであるCD9(−)、CD140a(+)、CD140b(+)、CD271(+)において、CD55(−)及びCD326(−)がCD9(−)代替の陰性選択マーカーとなり得るかをあわせて調べた。
〈腎前駆細胞を分取できる細胞表面マーカーの組み合わせの検討〉
CD9、CD140a、CD140b、CD271の細胞表面マーカーの組み合わせにおいて、実施例4にて使用した抗体を用いてFACSAria Fusion(登録商標)による解析を行い、陰性選択マーカーであるCD9(−)並びにCD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)から選択される任意の陽性選択マーカーの組み合わせにおいて、各種細胞表面マーカーで分取した細胞集団に含まれるOSR1(+)SIX2(+)細胞の割合を算出した。また、各細胞表面マーカー組み合わせで規定される細胞の元細胞集団中の割合を調べ、所望の各表面マーカーで回収されるOSR1(+)SIX2(+)細胞数/元細胞数を算出した(図5)。その結果、いずれの細胞表面マーカーの組み合わせにおいてもOSR1(+)SIX2(+)細胞を濃縮でき、2つ又は3つの細胞表面マーカーの組み合わせでも、4つの細胞表面マーカーの組み合わせと同程度の割合でのOSR1(+)SIX2(+)細胞の濃縮が可能であった。
〈腎前駆細胞を分取できる細胞表面マーカーの組み合わせの検討〉
レポーター遺伝子の入っていないヒトiPS細胞株からもこの細胞表面マーカーを用いて高純度の腎前駆細胞集団を分取できることを確かめる目的で、ヒトiPS細胞(201B7株、京都大学より譲受)を分化誘導系に供試した。ヒトiPS細胞(201B7)は、従来の方法(Takahashi K,et al.,(2007),Cell.131:861−72)で維持培養し、非特許文献4に記載の方法に従い、腎前駆細胞を含む細胞集団への分化誘導を行った。実施例3と同様に、CD9(−)CD140a(+)CD140b(+)CD271(+)細胞をFACSAria Fusion(登録商標)を用いて分取し細胞塊形成後、Wnt4発現NIH3T3線維芽細胞と共培養することで、尿細管への分化能を保持している細胞集団を分取できているかどうか確認した。尿細管への分化の判定は、近位尿細管のマーカーであるLTLの発現と、形態的特徴から行った。その結果、CD9(−)CD140a(+)CD140b(+)CD271(+)の細胞集団からLTL陽性の管腔構造が形成できることを確認した。つまり、ヒトiPS細胞(201B7)からの分化細胞においても、CD9、CD140a、CD140b及びCD271を用いて、腎前駆細胞を含む細胞集団を高純度で分取できることが確かめられた(図6C)。図6Aは、OSR1(GFP)、SIX2(tdTomato)及び各細胞表面マーカーの蛍光強度に対する細胞数のヒストグラムを示す。図6Bは、iPS細胞201B7株由来分化細胞集団のCD9、CD140a、CD140b又はCD271の発現をフローサイトメーターで測定した結果の2次元展開図である。図6Cは、P4かつP2かつP3の細胞集団をソーティング後、細胞塊を形成し、Wnt4発現NIH3T3線維芽細胞と共培養した像を示す。
〈腎前駆細胞を分取できる細胞表面抗原マーカーの組み合わせの検討(2)〉
実施例6と同様にヒトiPS細胞(201B7)を分化誘導した腎前駆細胞を含む細胞集団を、APC−H7 Mouse Anti Human CD9、Alexa Fluor(登録商標)647 Mouse Anti−Human CD140a、BV421 Mouse Anti−Human CD140b及びBV510 Mouse Anti−Human CD271を用いて表面抗原の免疫染色を行い、FACSAria Fusion(登録商標)を用いてCD9(−)CD140a(+)CD140b(+)CD271(+)細胞を分取した。細胞を分取後、Smear Gell(登録商標)(GenoStaff,SG−01)を用いてスライドガラス上に塗沫し、核内転写因子の免疫染色を行った。1次抗体にはanti−SIX2,rabbit poly(Proteintech,11562−1−AP)を用い、2次抗体にはDonkey anti−Rabbit IgG(H+L)Secondary Antibody Alexa Fluor(登録商標)488 conjugate(Life Technologies,A21206)を用い、核染色にはHoechst 33342(Life Technologies,H3570)を用いた。顕微鏡(KEYENCE,BZ−9000)を用いて観察した結果、CD9(−)CD140a(+)CD140b(+)CD271(+)の細胞集団は腎前駆細胞の特徴の1つであるSIX2陽性細胞の割合が、ソート前の分化細胞集団に比べて高いことが観察された(図7)。
[配列表]
Claims (11)
- 多能性幹細胞から分化誘導した腎前駆細胞を製造する方法であって、
(i) 多能性幹細胞を腎前駆細胞への分化を誘導する条件下で培養する工程と、
(ii) 工程(i)で得られた細胞から、下記:
(a) CD9(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(b) CD9(-)、CD165(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(c) CD9(-)、CD140a(+)、CD106(+)及びCD271(+);
(d) CD9(-)、CD140a(+)、CD165(+)及びCD271(+);
(e) CD55(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(f) CD326(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(g) CD9(-)、CD140a(+)及びCD271(+);
(h) CD9(-)、CD140b(+)及びCD271(+);
(i) CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
のいずれか1つの細胞表面マーカーの組合せを用いて細胞集団を選別する工程と、
を含む、上記方法。 - 工程(ii)において、細胞表面マーカーとしてCD9(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)を用いる、請求項1に記載の方法。
- 多能性幹細胞が人工多能性幹(iPS)細胞である、請求項1又は2に記載の方法。
- 多能性幹細胞がヒトiPS細胞である、請求項1又は2に記載の方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で製造された、腎前駆細胞集団。
- 腎前駆細胞を含む細胞集団から、下記:
(a) CD9(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(b) CD9(-)、CD165(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(c) CD9(-)、CD140a(+)、CD106(+)及びCD271(+);
(d) CD9(-)、CD140a(+)、CD165(+)及びCD271(+);
(e) CD55(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(f) CD326(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
(g) CD9(-)、CD140a(+)及びCD271(+);
(h) CD9(-)、CD140b(+)及びCD271(+);
(i) CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+);
のいずれか1つの細胞表面マーカーの組合せを用いて細胞集団を選別する方法。 - 細胞表面マーカーとして、CD9(-)、CD140a(+)、CD140b(+)及びCD271(+)を用いる、請求項6に記載の方法。
- 腎前駆細胞が、多能性幹細胞から分化誘導した腎前駆細胞である、請求項6又は7に記載の方法。
- 多能性幹細胞が人工多能性幹(iPS)細胞である、請求項8に記載の方法。
- 多能性幹細胞がヒトiPS細胞である、請求項8に記載の方法。
- 請求項6〜10のいずれかに記載の方法によって得られた細胞集団。
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