JP6861405B2 - How to make hematopoietic cells - Google Patents

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Description

本発明は、霊長類動物の造血系細胞の供給のための技術に関する。より詳しくは、本発明は、霊長類動物の多能性幹細胞から造血系細胞を作製する方法、並びに、前記造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物及びその作製方法に関する。 The present invention relates to techniques for the supply of hematopoietic cells in primates. More specifically, the present invention relates to a method for producing hematopoietic cells from pluripotent stem cells of primate animals, and a chimeric non-human animal for producing the hematopoietic cells and a method for producing the same.

現在の再生医療の臨床現場において、再生不良性白血病等の疾患を有する患者に対して、骨髄移植、末梢血幹細胞移植、臍帯血幹細胞移植等に代表される造血幹細胞移植を行ない、患者の体内において、移植造血幹細胞から血液細胞を産生させることによる治療が行なわれている。しかしながら、造血幹細胞移植に必要な、移植対象の患者に適合する造血幹細胞の安定供給が難しい。そこで、造血幹細胞の安定供給を図るため、ブタ胎仔に経子宮的にヒト造血幹細胞を移植し、ブタ体内でヒトの造血前駆細胞を増幅させることが試みられたが、ブタ体内におけるヒト造血細胞の検出はきわめて微量であった(非特許文献1)。 In the current clinical practice of regenerative medicine, hematopoietic stem cell transplantation represented by bone marrow transplantation, peripheral blood stem cell transplantation, umbilical cord blood stem cell transplantation, etc. is performed on patients with diseases such as aplastic anemia, and in the patient's body. , Treatment is performed by producing blood cells from transplanted hematopoietic stem cells. However, it is difficult to provide a stable supply of hematopoietic stem cells suitable for the patient to be transplanted, which is necessary for hematopoietic stem cell transplantation. Therefore, in order to ensure a stable supply of hematopoietic stem cells, attempts were made to transuterinely transplant human hematopoietic stem cells into pig fetuses and amplify human hematopoietic progenitor cells in the pig body. The detection was extremely small (Non-Patent Document 1).

造血幹細胞の安定的な供給のため、胚性幹細胞(以下、ES細胞ともいう)や人工多能性幹細胞(以下、iPS細胞という)などの多能性幹細胞から必要細胞をin vitroで分化させることについての研究が行なわれている。 In vitro differentiation of required cells from pluripotent stem cells such as embryonic stem cells (hereinafter, also referred to as ES cells) and induced pluripotent stem cells (hereinafter, iPS cells) for a stable supply of hematopoietic stem cells. Is being researched.

in vitroでの多能性幹細胞から血液系細胞への分化の試みの例として、造血幹細胞の自己再生に関連するホメオティックセレクター遺伝子であるHoxB4を導入したマウスES細胞から、最終造血幹細胞の表現型を示す細胞へ分化させる技術(非特許文献2)、マウスES細胞から造血前駆細胞へ分化させる技術(非特許文献3〜5)、アカゲザルES細胞を、マウスS17ストロマ細胞上で培養して、造血幹細胞に分化させる技術(非特許文献6)などが挙げられる。しかしながら、ヒトiPS細胞からの造血幹細胞分化は未だに困難で、その実現は血液学の愁眉の課題である。 As an example of an attempt to differentiate pluripotent stem cells into hematopoietic stem cells in vitro, phenotype of final hematopoietic stem cells from mouse ES cells introduced with HoxB4, a homeotic selector gene related to self-renewal of hematopoietic stem cells. (Non-Patent Document 2), a technique for differentiating mouse ES cells into hematopoietic precursor cells (Non-Patent Documents 3 to 5), and red-throated monkey ES cells are cultured on mouse S17 stroma cells for hematopoietic stemming. Examples thereof include a technique for differentiating into stem cells (Non-Patent Document 6). However, differentiation of hematopoietic stem cells from human iPS cells is still difficult, and its realization is a matter of hematology.

そこで、近年、霊長類動物の胚性幹細胞を、造血系細胞の分化誘導に適した条件で維持し、得られた細胞を妊娠ヒツジの子宮内の胎仔に移植し、該胎仔を生育させ、出生に至った仔ヒツジを生育させて得られたヒツジから霊長類動物の造血系細胞を得る、霊長類動物の造血系細胞の作製方法が検討されている(特許文献1、2)。そして、ヒトiPS細胞に最適化された、より効率のよい造血系細胞の作製方法が求められている。 Therefore, in recent years, embryonic stem cells of primate animals are maintained under conditions suitable for inducing differentiation of hematopoietic cells, and the obtained cells are transplanted into a fetus in the womb of a pregnant sheep to grow the fetus and give birth. A method for producing hematopoietic cells of primate animals, which obtains hematopoietic cells of primate animals from the sheep obtained by growing the pups that have reached the above, has been studied (Patent Documents 1 and 2). Then, there is a demand for a more efficient method for producing hematopoietic cells optimized for human iPS cells.

国際公開第2005/019441号International Publication No. 2005/019441 特開2004−350601号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-350601

中内啓光、他1名、“3.ヒト血液キメラブタの樹立とその応用”、「第117回日本医学会シンポジウム記録集 幹細胞と細胞療法−[III]組織・器官幹細胞:臨床応用への基盤開発(2)2000年8月4日〜6日開催、p99−106[online]、インターネットURL:http://www.med.or.jp/jams/symposium/kiroku/117/pdf/117099.pdfHiromitsu Nakauchi, 1 other person, "3. Establishment of human blood chimeric pig and its application", "117th Japanese Association of Medical Sciences Symposium Record Collection Stem Cell and Cell Therapy- [III] Tissue / Organ Stem Cell: Basic Development for Clinical Application (2) Held from August 4th to 6th, 2000, p99-106 [online], Internet URL: http://www.med.or.jp/jams/symposium/kiroku/117/pdf/1170099.pdf Michael Kyba et al.,Cell,109,April 5,2002,p.29−37Michael Kyba et al. , Cell, 109, April 5,2002, p. 29-37 Britt M.Johansson et al.,Molecular and Cellular Biology,15,No.1,January 1995,p.141−11Brit M. Johannsson et al. , Molecular and Cellular Biology, 15, No. 1, January 1995, p. 141-11 仲野徹著、“5.胚性幹細胞からの血液細胞への分化”、横田崇ら編、実験医学増刊「幹細胞研究の最前線と再生医療への応用発生・分化メカニズムの解明、そして臨床へ」2001年9月25日発行、第19巻、第15号、p1966−1971Toru Nakano, "5. Differentiation of embryonic stem cells into blood cells", edited by Takashi Yokota, special edition of experimental medicine "Forefront of stem cell research and its application to regenerative medicine, elucidation of developmental and differentiation mechanisms, and clinical practice" Published September 25, 2001, Vol. 19, No. 15, p1966-1971 Toru Nakano et al.,Science,265,August 19,1994,p.1098−1101Toru Nakano et al. , Science, 265, August 19, 1994, p. 1098-1101 Fei Li et al.,Blood,98,July 15,2001,p.335−342Fei Li et al. , Blood, 98, July 15, 2001, p. 335-342

本発明は、ヒトをはじめとする霊長類動物の造血系細胞を効率的に供給することを課題とする。 An object of the present invention is to efficiently supply hematopoietic cells of humans and other primate animals.

本発明の一態様は、
霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて得た動物の体内から前記霊長類動物の造血系細胞を得る第三工程と、
を有する、霊長類動物の造血系細胞の作製方法である。
One aspect of the present invention is
The first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells,
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the second step.
The third step of obtaining the hematopoietic cells of the primate from the body of the animal obtained by raising the pups obtained by the fetal birth, and
It is a method for producing hematopoietic cells of a primate animal having.

本発明において、前記第一工程において、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で2〜12日間培養してもよい。
本発明において、前記第一工程において、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件でBrachyury、PDGFRα、Etv2、又は、Sclの遺伝子又はタンパク質を発現する細胞が出現するまで培養してもよい。
In the present invention, in the first step, a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal may be cultured for 2 to 12 days under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells.
In the present invention, in the first step, a gene or protein of Brachyury, PDGFRα, Etv2, or Scl is expressed in a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells. It may be cultured until the cells to be used appear.

本発明において、前記第一工程の前に多能性幹細胞に対して遺伝子改変処理する工程を有してもよい。
本発明において、前記霊長類動物とは異なる動物は、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ又は、ヤギから選択してもよい。
In the present invention, there may be a step of genetically modifying pluripotent stem cells before the first step.
In the present invention, an animal different from the primate animal may be selected from cows, pigs, horses, sheep or goats.

本発明において、前記第二工程において、前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔の造血発生器官に移植してもよい。
本発明において、前記霊長類動物はヒトでもよい。
In the present invention, in the second step, at least a part of the cell group obtained in the first step may be transplanted into a fetal hematopoietic organ of an animal different from the primatological animal.
In the present invention, the primate animal may be a human.

本発明において、前記多能性幹細胞はiPS細胞でもよい。
本発明において、前記胎仔が出生に至って得られた仔動物に対して、前記キメラ非ヒト動物とは異種の動物のリンパ球を投与してもよい。
In the present invention, the pluripotent stem cell may be an iPS cell.
In the present invention, lymphocytes of an animal different from the chimeric non-human animal may be administered to the pups obtained by the birth of the fetus.

本発明において、前記第二工程の前に、前記胎仔の内因性の造血系細胞の増殖を抑制する工程をさらに含んでもよい。
本発明において、前記胎仔の内因性の造血細胞の増殖を抑制する工程において、化学療法剤若しくは免疫抑制剤を前記胎仔に投与してもよく、または、放射線を前記胎仔に照射してもよい。
In the present invention, the step of suppressing the proliferation of the endogenous hematopoietic cells of the fetal may be further included before the second step.
In the present invention, in the step of suppressing the proliferation of the endogenous hematopoietic cells of the fetal, a chemotherapeutic agent or an immunosuppressive agent may be administered to the fetal, or radiation may be applied to the fetal.

本発明において、前記胎仔の内因性の造血細胞の増殖を抑制する工程において、ブスルファンを前記胎仔に投与してもよい。
本発明の他の一態様は、
霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて前記霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ動物を得る第三工程と、
を有する、霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物の作製方法である。
In the present invention, busulfan may be administered to the fetal in the step of suppressing the proliferation of the endogenous hematopoietic cells of the fetal.
Another aspect of the present invention is
The first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells,
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal,
The third step of raising the pups obtained by the fetal birth to obtain a chimeric animal that produces the hematopoietic cells of the primatological animal, and the third step.
It is a method for producing a chimeric non-human animal that produces hematopoietic cells of a primate animal.

本発明において、前記第一工程において、造血系細胞への分化誘導に適した条件で2〜12日間培養してもよい。
本発明において、前記第一工程の前に多能性幹細胞に対して遺伝子改変処理する工程を有してもよい。
In the present invention, in the first step, the cells may be cultured for 2 to 12 days under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells.
In the present invention, there may be a step of genetically modifying pluripotent stem cells before the first step.

本発明の他の一態様は、
霊長類動物の血液系細胞を生産する、前記霊長類動物とは異種の体細胞を有する、キメラ非ヒト動物である。
Another aspect of the present invention is
It is a chimeric non-human animal that produces somatic cells of the primatological animal and has somatic cells different from those of the primatological animal.

キメラ非ヒト動物は、上記の霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物の作製方法により作製されてもよい。
本発明の他の一態様は、
上記のキメラ非ヒト動物から得られた造血系細胞である。
The chimeric non-human animal may be produced by the method for producing a chimeric non-human animal that produces the hematopoietic cells of the primate animal described above.
Another aspect of the present invention is
Hematopoietic cells obtained from the above chimeric non-human animals.

本発明の他の一態様は、
霊長類動物由来の造血系細胞を有するキメラ非ヒト動物に対して、前記キメラ非ヒト動物とは異種の動物のリンパ球を投与する工程を有する、キメラ非ヒト動物の体内の造血系細胞について前記霊長類動物由来の造血系細胞の比率を高める方法である。
Another aspect of the present invention is
The hematopoietic cells in the body of a chimeric non-human animal having a step of administering lymphocytes of an animal different from the chimeric non-human animal to a chimeric non-human animal having a hematopoietic cell derived from a primate animal. It is a method of increasing the proportion of hematopoietic cells derived from primate animals.

前記リンパ球が、MHC非拘束性リンパ球であることが好ましい。
前記リンパ球が、NK細胞、γδT細胞、又はNKT細胞であることが好ましい。
前記キメラ非ヒト動物は、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ又はヤギに対してヒト、類人猿又はサル由来の造血幹細胞を移植して得たものであってもよい。
The lymphocytes are preferably MHC non-restrictive lymphocytes.
The lymphocytes are preferably NK cells, γδT cells, or NKT cells.
The chimeric non-human animal may be obtained by transplanting hematopoietic stem cells derived from humans, apes or monkeys into cattle, pigs, horses, sheep or goats.

本発明において、前記キメラ動物から造血系細胞を得る工程をさらに有してもよい。
本発明の他の一態様は、
本発明の作製方法によって得られた造血系細胞を前記霊長類動物に投与する工程を有する、霊長類動物の造血系細胞を用いた治療方法である。
In the present invention, there may be further a step of obtaining hematopoietic cells from the chimeric animal.
Another aspect of the present invention is
This is a therapeutic method using hematopoietic cells of a primatological animal, which comprises a step of administering the hematopoietic cells obtained by the production method of the present invention to the primatological animal.

本発明の他の一態様は、
霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて得た動物の体内から前記霊長類動物の造血系細胞を得る第三工程と、
前記造血系細胞を前記霊長類動物に投与する第四工程と、
を有することを特徴とする、霊長類動物の造血系細胞を用いた治療方法である。
Another aspect of the present invention is
The first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells,
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the second step.
The third step of obtaining the hematopoietic cells of the primate from the body of the animal obtained by raising the pups obtained by the fetal birth, and
The fourth step of administering the hematopoietic cells to the primate animal, and
It is a therapeutic method using hematopoietic cells of a primate animal, which is characterized by having.

前記第一工程の前に多能性幹細胞に対して遺伝子改変処理する工程を有してもよい。
本発明において、前記治療方法の治療疾患は、再生不良性貧血、白血病、免疫不全症(X−SCID、ZAP70欠損症、Jak3欠損症、ADA欠損症、慢性肉芽腫症、Bloom症候群、Wiscott−Aldrich症候群等)、心筋梗塞等の虚血性心疾患、閉塞性動脈硬化症、バージャー病、及びその他遺伝性疾患(免疫不全症、Fanconi貧血、血友病、サラセミア、鎌状赤血球貧血症、白質ジストロフィー,ムコ多糖症等)のいずれかであってもよい。
Prior to the first step, there may be a step of genetically modifying pluripotent stem cells.
In the present invention, the therapeutic diseases of the above-mentioned treatment methods are aplastic anemia, leukemia, immunodeficiency (X-SCID, ZAP70 deficiency, Jak3 deficiency, ADA deficiency, chronic granulomatosis, Bloom syndrome, Wiscott-Aldrich). Syndrome, etc.), ischemic heart disease such as myocardial infarction, obstructive arteriosclerosis, Buerger's disease, and other hereditary diseases (immunodeficiency, Fanconi anemia, hemophilia, salacemia, sickle redemia, leukodystrophy, etc. It may be any of mucopolysaccharidosis, etc.).

本発明の方法により、ヒトをはじめとする霊長類動物の多能性幹細胞から造血系細胞をより効率的に作製することができる。 According to the method of the present invention, hematopoietic cells can be more efficiently produced from pluripotent stem cells of humans and other primate animals.

図1は、試験管内で培養した場合の、ヒトiPS細胞における、PDGFRα(中胚葉系マーカー)、CD34(造血幹細胞マーカー)、CD43(汎血球マーカー)及びCD45(汎血球マーカー)のFACS解析の結果を示す図である。FIG. 1 shows the results of FACS analysis of PDGFRα (mesoderm marker), CD34 (hematopoietic stem cell marker), CD43 (pan blood cell marker) and CD45 (pan blood cell marker) in human iPS cells when cultured in vitro. It is a figure which shows. 図2は、試験管内で培養したヒトiPS細胞内では、Brachyury、Etv2、Scl、Runx、PDGFRα及びCD34が発現するのに対し、CD43及びCD45は発現しないことを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating that Brachyury, Etv2, Scl, Runx, PDGFRα and CD34 are expressed, whereas CD43 and CD45 are not expressed in human iPS cells cultured in vitro. 図3は、細胞群移植2ヶ月後のヒツジ胎仔の肝臓内及び骨髄内の、活性化NotchとCD45の存在を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the presence of activated Notch and CD45 in the liver and bone marrow of sheep embryos 2 months after cell group transplantation. 図4は、ヒト細胞群移植1ヶ月後のヒツジ胎仔の肝臓、及び細胞群移植2ヶ月後のヒツジ胎仔の骨髄の蛍光顕微鏡像である。FIG. 4 is a fluorescence microscope image of the liver of a sheep fetus 1 month after transplantation of a human cell group and the bone marrow of a fetus of a sheep 2 months after transplantation of a cell group. 図5は、実施例1で、iPS細胞を分化用培地で培養した後のヒト細胞群をFACSで解析した結果(右図)と、iPS細胞を分化用培地で培養した後のヒト細胞群について、CD34に対する磁気ビーズ結合モノクローナル抗体を用いたCD34発現細胞の除去後にFACSにより解析した結果(左図)を示す図である。FIG. 5 shows the results of FACS analysis of the human cell group after culturing the iPS cells in the differentiation medium (right figure) and the human cell group after culturing the iPS cells in the differentiation medium in Example 1. , The result of analysis by FACS after removal of CD34-expressing cells using a magnetic bead-binding monoclonal antibody against CD34 (left figure) is shown. 図6は、ヒト細胞群を移植したヒツジに対してヒトリンパ球を静脈内投与した場合の、ヒツジ体内のヒト造血比率の変動を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing changes in the human hematopoiesis ratio in a sheep when human lymphocytes are intravenously administered to a sheep transplanted with a human cell group.

本願発明者らは、多能性幹細胞を造血系細胞の分化誘導に適した条件で短期間培養し、得られた細胞群を、前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔体内に移植することにより、前記霊長類動物の多能性幹細胞から、移植医療に使用することができる造血系細胞を効率的に作製することができることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
I.霊長類動物の造血系細胞の作製方法
本発明は、1つの態様において、
霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて得た動物の体内から前記霊長類動物の造血系細胞を得る第三工程と、を有することを特徴とする、霊長類動物の造血系細胞の作製方法を提供する。
The inventors of the present application cultured pluripotent stem cells for a short period of time under conditions suitable for inducing differentiation of hematopoietic cells, and transplanted the obtained cell group into the fetal body of an animal different from the primate animal. , The present invention has been completed by finding that hematopoietic cells that can be used for transplantation medicine can be efficiently produced from pluripotent stem cells of the primate animals.
I. Method for Producing Hematopoietic Cells of Primatological Animals The present invention, in one embodiment,
A first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells, a first step of obtaining a cell group containing CD34-negative cells, and a first step obtained in the first step. The second step of transplanting at least a part of the cell group into the fetus of an animal different from the primate animal, and the primate animal from the body of the animal obtained by raising the puppies obtained by the fetus at birth. Provided is a method for producing a hematopoietic cell of a primate animal, which comprises a third step of obtaining a hematopoietic cell of the above.

本発明において「造血系細胞」とは、造血幹細胞や、該造血幹細胞から分化してできる細胞群を意図する。造血幹細胞から分化してできる細胞群とは、限定されるわけではないが、例えば、赤芽球、骨髄球、巨核球系、リンパ球等の性質を有する細胞等である。 In the present invention, the "hematopoietic cell" is intended to be a hematopoietic stem cell or a group of cells formed by differentiating from the hematopoietic stem cell. The cell group formed by differentiating from hematopoietic stem cells is, but is not limited to, cells having properties such as erythroblasts, myelocytes, megakaryocytes, and lymphocytes.

本発明で得られた造血系細胞は、本質的に霊長類動物に由来する細胞であり、霊長類動物への移植等に好適である。本発明において、ヒト細胞を動物への移植に用いれば、ヒトに移植可能な血液細胞を作ることができる。iPS細胞を用いれば「自分の」血液細胞をもつ動物を作ることができる。 The hematopoietic cells obtained in the present invention are essentially cells derived from primates and are suitable for transplantation into primates and the like. In the present invention, if human cells are used for transplantation into animals, blood cells that can be transplanted into humans can be produced. With iPS cells, animals with "own" blood cells can be created.

本発明の造血系細胞を、造血系の構築若しくは造血細胞の作用を必要とする疾患又は状態の部位に移植することにより、治療効果を発揮させることができる。したがって、本発明は、別の側面では、造血系の構築若しくは造血細胞の作用を必要とする疾患又は状態の部位に、本発明の造血系細胞を治療上有効量供給することを特徴とする、造血系の構築あるいは造血細胞の作用を必要とする疾患の治療方法に関する。さらに別の側面では、本発明は、造血系の構築若しくは造血細胞の作用を必要とする疾患の治療のための本発明の造血系細胞の使用に関する。 The therapeutic effect can be exerted by transplanting the hematopoietic cells of the present invention into a site of a disease or condition that requires the construction of a hematopoietic system or the action of hematopoietic cells. Therefore, the present invention is characterized in that, in another aspect, a therapeutically effective amount of the hematopoietic system cells of the present invention is supplied to a site of a disease or condition that requires the construction of a hematopoietic system or the action of the hematopoietic cells. It relates to a method for treating a disease that requires the construction of a hematopoietic system or the action of hematopoietic cells. In yet another aspect, the invention relates to the use of hematopoietic cells of the invention for the construction of hematopoietic systems or the treatment of diseases requiring the action of hematopoietic cells.

(1)第一工程「霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る工程」
この方法において、まず、当該技術分野における従来からの知見に従って、霊長類動物の多能性幹細胞から、CD34陰性細胞を含む霊長類動物の細胞群を、in vitroにおいて形成させる。
(1) First step "A step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells"
In this method, first, according to the conventional knowledge in the art, a group of primatological animal cells including CD34-negative cells is formed in vitro from pluripotent stem cells of the primatological animal.

本発明の造血系細胞の作製方法は、主としてヒトにおいて血液系の疾患を治療するために使用するヒトの造血系細胞を効率的に作製することを目的とした方法である。
造血系細胞を作製するための原料細胞は、霊長類動物の多能性幹細胞であれば生物種は特に限定されない。好ましくは、ヒト、類人猿(チンパンジー、ゴリラ又はオランウータン)、もしくはサル(ヒヒ、マカクサル、マーモセット等)などに由来する。より好ましくは、ヒトに由来する。
The method for producing hematopoietic cells of the present invention is a method for efficiently producing human hematopoietic cells used mainly for treating diseases of the blood system in humans.
The raw material cells for producing hematopoietic cells are not particularly limited as long as they are pluripotent stem cells of primatological animals. Preferably, it is derived from humans, apes (chimpanzees, gorillas or orangutans), monkeys (baboons, macaques, marmosets, etc.) and the like. More preferably, it is derived from humans.

本発明において「多能性幹細胞」とは、あらゆる組織の細胞へと分化する能力(多分化能)を有する幹細胞の総称することを意図する。本明細書において後述する実施例ではiPS細胞を用いて検討を行っているが、本発明の方法に使用できる多能性幹細胞には、iPS細胞のみに限らず、哺乳動物の生体臓器や組織の細胞、骨髄細胞、血液細胞、更には胚や胎児の細胞等に由来する、胚性幹細胞に類似した形質を有する全ての多能性幹細胞が含まれる。この場合、胚性幹細胞と類似の形質とは、胚性幹細胞特異的な遺伝子の発現や内胚葉、中胚葉、外胚葉の全ての胚葉への分化能を有するといった、胚性幹細胞に特異的な細胞生物学的性質をもって定義することができる。 In the present invention, the term "pluripotent stem cell" is intended to be a general term for stem cells having the ability to differentiate into cells of any tissue (pluripotency). Although iPS cells are used in the examples described later in the present specification, the pluripotent stem cells that can be used in the method of the present invention are not limited to iPS cells, but include biological organs and tissues of mammals. Includes all pluripotent stem cells with traits similar to embryonic stem cells, derived from cells, bone marrow cells, blood cells, as well as embryonic and fetal cells. In this case, traits similar to embryonic stem cells are specific to embryonic stem cells, such as the expression of embryonic stem cell-specific genes and the ability to differentiate endoderm, mesodermal, and ectoderm into all germ layers. It can be defined with cell biological properties.

限定されるわけではないが、本発明の方法で増殖させることができる細胞の具体例としては、例えば、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、胚性幹細胞(ES細胞)、胚性生殖幹細胞(EG細胞)、生殖幹細胞(GS細胞)等が挙げられる。なお本発明における多能性幹細胞として、ES細胞とiPS細胞が好ましい。iPS細胞は倫理的な問題もない等の理由により特に好ましい。多能性幹細胞としては公知の任意のものを使用可能であるが、例えば、国際公開WO2009/123349(PCT/JP2009/057041)に記載の方法により増殖させた多能性幹細胞を使用可能である。 Specific examples of cells that can be propagated by the method of the present invention include, but are not limited to, artificial pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic stem cells (ES cells), and embryonic stem cells (embryonic stem cells). EG cells), germ stem cells (GS cells) and the like. As the pluripotent stem cells in the present invention, ES cells and iPS cells are preferable. iPS cells are particularly preferable because they have no ethical problems. Any known pluripotent stem cell can be used, and for example, pluripotent stem cells proliferated by the method described in International Publication WO2009 / 123349 (PCT / JP2009 / 057441) can be used.

本明細書における「人工多能性幹細胞」及び「iPS細胞」とは、体細胞へOct3/4、Sox2、Klf4、c−Mycなどの転写因子の遺伝子を導入することにより得られた、ES細胞に似た分化多能性を有する細胞を意味するものである。よって、iPS細胞もES細胞と同様に、分化多能性を保持したまま無制限に増やすことができる(Cell, 126, pp.663−676, 2006; Cell, 131, pp.861−872, 2007; Science, 318, pp.1917−1920, 2007)。樹立されたヒトiPS細胞株は、例えば、京都大学、理化学研究所より入手可能である。 As used herein, "induced pluripotent stem cells" and "iPS cells" are ES cells obtained by introducing transcription factor genes such as Oct3/4, Sox2, Klf4, and c-Myc into somatic cells. It means a cell having pluripotency similar to that of. Therefore, iPS cells, like ES cells, can be expanded indefinitely while maintaining pluripotency (Cell, 126, pp.663-676, 2006; Cell, 131, pp.861-872, 2007; Science, 318, pp. 1917-1920, 2007). The established human iPS cell line is available from, for example, Kyoto University, RIKEN.

あるいは、iPS細胞を以下の文献の記載を参考にして作製してもよい。例えば、人工多能性幹細胞は、京都大学中山伸弥教授のグループに係る文献(Cell, 131, pp.861−872, 2007; Nat,Biotechnol. 26, 101−106, 2008)や、Wisconsin大学のThomsonのグループに係る文献(Science 318, 1917−1920,2007)に記載された方法に従って作製することができる。 Alternatively, iPS cells may be prepared with reference to the description in the following documents. For example, induced pluripotent stem cells are described in the literature related to the group of Professor Shinya Yamanaka of Kyoto University (Cell, 131, pp. 861-872, 2007; Nat, Biotechnology. 26, 101-106, 2008) and Thomason of Wisconsin University. It can be prepared according to the method described in the literature (Science 318, 1917-1920, 2007) relating to the group of.

具体的には、任意の体細胞に対して、Oct3/4、Sox2、Klf4、c−Myc、Nanog、LIN28のうち、すくなくとも一つ以上の遺伝子を導入し、多能性幹細胞に特異的な遺伝子やタンパク質の発現を検出し、これらを選別することによって作製することができる。 Specifically, at least one gene among Oct3 / 4, Sox2, Klf4, c-Myc, Nanog, and LIN28 is introduced into any somatic cell, and a gene specific to pluripotent stem cells is introduced. It can be produced by detecting the expression of or protein and selecting these.

この様にして作製したiPS細胞は、ES細胞と同様に、増殖不活性化したマウス繊維芽細胞やこれを代替できる細胞存在下で、塩基性線維芽細胞増殖因子と共に培養することができ、ES細胞と同様に多能性幹細胞として利用することができる。 Similar to ES cells, iPS cells prepared in this manner can be cultured together with basic fibroblast growth factor in the presence of growth-inactivated mouse fibroblasts or cells that can replace them, and ES It can be used as a pluripotent stem cell as well as a cell.

当該技術分野において、多能性幹細胞から造血幹細胞への分化誘導に適した条件とは、例えば、IV型コラーゲンの存在下に培養する条件、α−最小必須培地(α−MEM)等の存在下に培養する条件、造血系分化に適したフィーダー細胞上で培養する条件、胚葉体作成後、ディッシュに接着させる条件等の種々の条件及びこれらのいずれかの組み合わせの条件等に対し、造血幹細胞に分化誘導するための添加するサイトカインの種類、濃度、期間等の条件が挙げられる。 In the art, conditions suitable for inducing differentiation of pluripotent stem cells into hematopoietic stem cells include, for example, conditions for culturing in the presence of type IV collagen, and the presence of α-minimum essential medium (α-MEM). For hematopoietic stem cells under various conditions such as conditions for culturing on hematopoietic stem cells, conditions for culturing on feeder cells suitable for hematopoietic differentiation, conditions for adhering to dishes after embryonic body preparation, and conditions for any combination of these conditions. Conditions such as the type, concentration, and period of cytokines to be added for inducing differentiation can be mentioned.

霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群が、ヒトiPS細胞株やES細胞の場合、血液系細胞への分化誘導に適した条件に用いるサイトカインとして、例えば、BMP−4、SCF、IL−3、IL−6、VEGF、G−CSF、Flt−3リガンド、EPO、及びTPOを用いることができる。 When the cell group of pluripotent stem cells of primate animals is a human iPS cell line or ES cells, the cytokines used under conditions suitable for inducing differentiation into hematological cells are, for example, BMP-4, SCF, IL-3. , IL-6, VEGF, G-CSF, Flt-3 ligands, EPO, and TPO can be used.

造血幹細胞移植は、移植する造血幹細胞の由来により骨髄移植、臍帯血移植、末梢血幹細胞移植に分けられる。いずれも移植細胞中のわずかな造血幹細胞が生着し、長期にわたり造血を支持し続ける効果を期待するものである。造血幹細胞に特異的な表面抗原があれば、これを指標に造血幹細胞を濃縮することができる。この表面抗原としてCD34がよく知られている。すなわち、ヒトの造血幹細胞はCD34陽性ということである。ヒトiPS細胞から造血幹細胞を作り出す場合も、いかに効率よくCD34陽性細胞を分化誘導するかに焦点が当てられていた。一方、マウスの造血幹細胞はCD34陰性と言われる。もし、マウスの場合と同様にヒトの場合でもCD34陰性分画にも造血幹細胞が存在すれば、ヒトiPS細胞から造血幹細胞を作り出す場合、必ずしもCD34陽性細胞にだけ焦点を当てる必要はない。実施例で証明するとおり、ヒトにおいてもCD34陰性分画にも造血幹細胞は存在することが分かった。したがって、本発明では、ヒトCD34陰性細胞が含まれる細胞群を動物体内に移植する。すなわち、本発明において「CD34陰性細胞が含まれる細胞群」が、後述する第二工程で霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植される。この細胞群に含まれる「CD34陰性細胞」は、細胞表面にCD34が存在しない細胞である。この細胞群は、限定されるわけではないが、例えば、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血細胞への分化誘導に適した条件において、CD34陽性細胞が細胞群の一部に出現するまで培養して得ることができる。 Hematopoietic stem cell transplantation is divided into bone marrow transplantation, cord blood transplantation, and peripheral blood stem cell transplantation depending on the origin of the hematopoietic stem cell to be transplanted. In each case, a small amount of hematopoietic stem cells in the transplanted cells are engrafted, and it is expected that the effect of continuing to support hematopoiesis for a long period of time is expected. If there is a surface antigen specific to hematopoietic stem cells, hematopoietic stem cells can be concentrated using this as an index. CD34 is well known as this surface antigen. That is, human hematopoietic stem cells are CD34 positive. When producing hematopoietic stem cells from human iPS cells, the focus was also on how to efficiently induce differentiation of CD34-positive cells. On the other hand, mouse hematopoietic stem cells are said to be CD34 negative. If hematopoietic stem cells are present in the CD34-negative fraction in humans as in the case of mice, it is not always necessary to focus only on CD34-positive cells when producing hematopoietic stem cells from human iPS cells. As demonstrated in the examples, hematopoietic stem cells were found to be present in both humans and the CD34 negative fraction. Therefore, in the present invention, a group of cells containing human CD34-negative cells is transplanted into an animal body. That is, in the present invention, the "cell group containing CD34-negative cells" is transplanted into the fetus of an animal different from the primate animal in the second step described later. The "CD34-negative cell" included in this cell group is a cell in which CD34 is not present on the cell surface. This cell group is not limited, but for example, CD34-positive cells may be a part of the cell group under conditions suitable for inducing differentiation of pluripotent stem cells of primate animals into hematopoietic cells. It can be obtained by culturing until it appears.

CD34陽性細胞の存在比率はとくに限定されないが、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系への分化誘導に適した条件のもと、例えば、細胞群の50%以下、30%以下、10%以下、7%以下又は6%以下の細胞がCD34陽性細胞に分化するまで培養することが好ましい。 The abundance ratio of CD34-positive cells is not particularly limited, but the cell group of pluripotent stem cells of primate animals is, for example, 50% or less and 30% of the cell group under conditions suitable for inducing differentiation into the hematopoietic system. Hereinafter, it is preferable to culture until 10% or less, 7% or less, or 6% or less of the cells differentiate into CD34-positive cells.

本発明において、CD34陽性細胞の割合の決定方法は、特に限定されないが、例えば、抗CD34抗体を用いて細胞群を染色し、フローサイトメトリーを用いて細胞群中のCD34陽性細胞数及びCD34陰性細胞数を測定し、その測定数に基づいて決定することができる。 In the present invention, the method for determining the proportion of CD34-positive cells is not particularly limited, but for example, the cell group is stained with an anti-CD34 antibody, and the number of CD34-positive cells and the CD34-negative in the cell group are used by flow cytometry. The number of cells can be measured and determined based on the number of cells measured.

霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群は、造血幹細胞への分化誘導に適した条件のもと、非限定的に、最短で、2日培養することが好ましく、4日培養することがより好ましく、6日培養することがさらに好ましく、最長で、12日培養することが好ましく、10日培養することがより好ましく、8日培養することがさらに好ましい。上記の最短の培養日数のうち任意の日数と、上記の最長の培養日数のうち任意の培養日数とを組み合わせた範囲内の日数で培養することができる。また、6日間培養することが最も好ましい。 The cell group of pluripotent stem cells of primate animals is preferably cultured for a minimum of 2 days, and more preferably for 4 days, under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic stem cells. It is preferable to culture for 6 days, for the longest, for 12 days, more preferably for 10 days, and even more preferably for 8 days. It is possible to culture within a range in which any number of the shortest culture days described above and any number of days of the longest culture described above are combined. In addition, it is most preferable to incubate for 6 days.

また、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群は、造血幹細胞への分化誘導に適した条件のもと、初期中胚葉マーカーのBrachyuryの遺伝子又はタンパク質を発現する細胞が出現するまで培養することが好ましく、中胚葉系マーカーであるPDGFRαの遺伝子又はタンパク質を発現する細胞が出現するまで培養することがより好ましく、血管内皮細胞遺伝子の発現を誘導するEtv2の遺伝子又はタンパク質を発現する細胞が出現するまで培養することがさらに好ましく、造血因子であるSclの遺伝子又はタンパク質を発現する細胞が出現するまで培養することがさらに好ましい。 In addition, the cell group of pluripotent stem cells of primate animals should be cultured under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic stem cells until cells expressing the Brachyury gene or protein of the early mesophyll marker appear. Is preferable, and it is more preferable to culture until cells expressing the PDGFRα gene or protein, which is a mesenchymal marker, appear, and cells expressing the Etv2 gene or protein that induces the expression of the vascular endothelial cell gene appear. It is more preferable to culture until cells expressing the gene or protein of Scl, which is a hematopoietic factor, appear.

胚の発生において、中胚葉では、Brachyury、PDGFRα、Etv2、Sclの順に発現することが知られている。Brachyuryは、Tボックスファミリーに属する転写因子であり、中胚葉の形成と、中胚葉系への細胞分化には不可欠であるタンパク質である(YH Edwards et al,,Genome Res.1996.6:226−233)。ヒトのBrachyury は、アクセッション番号NM_003181.3又はNM_001270484.1により検索可能である。 In embryonic development, it is known that Brachyury, PDGFRα, Etv2, and Scl are expressed in this order in the mesoderm. Brachyury is a transcription factor belonging to the T-box family and is a protein essential for mesoderm formation and cell differentiation into the mesoderm system (YH Edwards et al ,, Genome Res. 1996.6: 226- 233). Human Brachyury can be searched by accession number NM_0031181.3 or NM_001270484.1.

PDGFR(Platelet−Derived Growth Factor receptor)は、種々の間葉系細胞の細胞表面に発現しているタンパク質であり、チロシンキナーゼ活性を有する。アミノ酸配列が類似したα及びβ受容体が存在する。原腸陥入時には沿軸中胚葉において発現していることが知られている(Takakura N et al.,J Histochem Cytochem.1997 Jun;45(6):883−93.)。ヒトのPDGFRαは、アクセッション番号NM_006206.4により検索可能である。 PDGFR (Platelet-Derived Growth Factor receptor) is a protein expressed on the cell surface of various mesenchymal cells and has tyrosine kinase activity. There are α and β receptors with similar amino acid sequences. It is known that it is expressed in the paraxial mesoderm at the time of invagination of the archenteron (Takakura Net al., J Histochem Cytochem. 1997 Jun; 45 (6): 883-93.). Human PDGFRα can be searched by accession number NM_006206.4.

Etv2(ets variant 2)は、血液および内皮細胞の発生に必須の因子であり、発生において一時的に発現することが知られている(Misato Hayashi et al.,Exp Hematol.Volume 40,Issue 9,September 2012,Pages 738−750.e11)。Etv2は、アクセッション番号NM_014209.3、 NM_001300974.1又はNM_001304549.1により検索可能である。 Etv2 (ets variant 2) is an essential factor in the development of blood and endothelial cells and is known to be expressed transiently during development (Misato Hayashi et al., Exp Hematol. Volume 40, Issue 9, September 2012, Pages 738-750.e11). Etv2 can be searched by accession numbers NM_014209.3, NM_00130090974.1 or NM_001304549.1.

Scl(Stem cell leukemia)は、初期の中胚葉において、造血細胞の分化に必須の役割を担うことが知られている(Ismailoglu I et al.,Exp Hematol.2008 Dec;36(12):1593−603.doi:10.1016/j.exphem.2008.07.005.Epub 2008Sep21.)。Sclは、アクセッション番号NM_001287347.2、NM_001290403.1、NM_001290404.1 NM_001290405.1、NM_001290406.1、又はNM_003189.5により検索可能である。 Scl (Stem cell leukemia) is known to play an essential role in the differentiation of hematopoietic cells in the early mesoderm (Ismailoglu I et al., Exp Hematol. 2008 Dec; 36 (12): 1593- 603. doi: 10.016 / j.expem.2008.07.005.Epub2008Sep21.). Scl can be searched by accession numbers NM_001287347.2, NM_001290403.1, NM_001290404.1, NM_001290405.1, NM_001290406.1, or NM_0031899.5.

動物の体内に移植する前に、好ましくは、第一工程の前に、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群に対して遺伝子改変処理する工程を有してもよい。遺伝子改変処理は、特に限定されないが、例えば、レンチウイルスベクター等のウイルスベクターを用いた遺伝子導入技術、アデノ随伴ウイルス(AAV)やヘルペスウイルス由来のプラスミドベクターを用いた遺伝子導入技術、ZFN(Zinc Finger Nuclease)、TALEN(Transcription activator−like effector nuclease)、CRISPR/Cas法等のゲノム編集技術により行うことができる。本工程を有することにより、遺伝子変異に起因する疾患を有する個体を治療するために用いることのできる血液系細胞を作製することができる。遺伝子変異に起因する疾患とは、特に限定されないが、例えば、X−SCID、ZAP70欠損症、Jak3欠損症、Bloom症候群、Wiscott−Aldrich症候群、ADA欠損症、慢性肉芽腫症、Fanconi貧血、サラセミア、鎌状赤血球貧血症、白質ジストロフィー、血友病,ムコ多糖症等を意図する。 Prior to transplantation into the body of an animal, preferably prior to the first step, there may be a step of genetically modifying a cell population of pluripotent stem cells of a primatological animal. The gene modification treatment is not particularly limited, but is, for example, a gene transfer technique using a viral vector such as a lentiviral vector, a gene transfer technique using a plasmid vector derived from adeno-associated virus (AAV) or herpes virus, and ZFN (Zinc Finger). It can be performed by genome editing techniques such as Nuclease), TALEN (Transmission activator-like effector nucleose), and CRISPR / Cas method. By having this step, it is possible to prepare a blood line cell that can be used for treating an individual having a disease caused by a gene mutation. Diseases caused by gene mutations are not particularly limited, but are, for example, X-SCID, ZAP70 deficiency, Jak3 deficiency, Bloom syndrome, Wiscott-Aldrich syndrome, ADA deficiency, chronic granulomatosis, Fanconi anemia, thalassemia, etc. Intended for sickle cell anemia, leukodystrophy, hemophilia, mucopolysaccharidosis, etc.

(2)第二工程「第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する工程」
本発明において、前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞が含まれる細胞群をさらに造血系に分化・誘導することを目的として、CD34陰性細胞が含まれる霊長類動物の細胞群を、前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する。
(2) Second step "A step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal"
In the present invention, for the purpose of further differentiating and inducing a cell group containing CD34-negative cells derived from pluripotent stem cells of the primate animal into a hematopoietic system, a cell group of primate animals containing CD34-negative cells is used. , Transplant into the fetus of an animal different from the primate.

本発明において、前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞を多く含む細胞群を移植する動物は、多能性幹細胞の由来動物種である霊長類動物と異なっていればどのような動物種であってもよく、例えば多能性幹細胞の由来動物種がヒトである場合、ヒト以外の霊長類動物の他、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ、ヤギ等の産業動物を使用することができる。動物の供給の容易性を考慮すると、産業動物を使用することが好ましく、本発明においてはヒツジやブタを使用することがより好ましい。 In the present invention, what kind of animal is transplanted with a cell group containing a large amount of CD34-negative cells derived from the pluripotent stem cell of the primate animal, as long as it is different from the primate animal which is the animal species from which the pluripotent stem cell is derived. It may be an animal species. For example, when the animal species from which pluripotent stem cells are derived is human, industrial animals such as cows, pigs, horses, sheep and goats may be used in addition to primate animals other than humans. it can. Considering the ease of feeding animals, it is preferable to use industrial animals, and in the present invention, it is more preferable to use sheep or pigs.

前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞が含まれる細胞群を移植する動物の胎仔への移植は、当該動物の妊娠母体の体外から、胎仔体内における移植部位として、造血発生器官、例えば、肝臓内(または、より厳密には肝実質内)が望ましいが、それに限定されるものではなく、腹腔内、心臓内、臍帯内等に移植用細胞を穿刺注入すること等により行われうる。 Transplantation into the fetus of an animal transplanted with a cell group containing CD34-negative cells derived from pluripotent stem cells of the primate animal is performed from outside the body of the pregnant mother of the animal as a transplantation site in the fetal body, a hematopoietic organ, For example, intrahepatic (or more strictly, intrahepatic parenchymal) is desirable, but is not limited to this, and it can be performed by puncturing and injecting transplantation cells into the abdominal cavity, intracardiac, intraumbilical cord, or the like. ..

移植手術は、例えば、動物がヒツジの場合、
− 妊娠約40〜85日目(満期147日)の妊娠ヒツジを、予め移植の1週間〜10日前に、移植時における飼育環境に慣れさせ、
− 母体を麻酔し、
− ヒツジを施術するに適切な体位に固定し、
− 清潔操作で、移植箇所への移植用細胞の移植を容易にするように、種々の手術、例えば、腹腔内又は肝実質内に細胞を移植する場合、下腹部正中切開で開腹後、子宮母体腹腔外に翻転させること
等により行なわれうる。
Transplant surgery, for example, if the animal is a sheep
-Pregnant sheep on the 40th to 85th day of pregnancy (maturity 147 days) should be accustomed to the breeding environment at the time of transplantation 1 week to 10 days before transplantation.
− Anesthetize the mother and
− Fix the sheep in the proper position for the procedure and
-When transplanting cells into the abdominal cavity or hepatic parenchyma by various operations, for example, after opening the abdomen with a midline incision in the lower abdomen, the uterine mother It can be done by flipping it out of the abdominal cavity.

細胞を子宮内胎仔へ移植する方法には、例えば、動物の子宮筋層を切開し、温存したまま露出させた卵膜内に胎仔を追い込み、透明な卵膜を通して直視下に胎仔移植部位に移植用細胞を穿刺注入し、子宮筋層、腹膜筋層、皮膚を層々に縫合閉腹すればよい。または、子宮を切開せずに,子宮壁上から超音波ガイド下、胎仔の移植部位に、移植用細胞を穿刺注入し、腹膜筋層、皮膚を層々に縫合閉腹すればよい。 A method of transplanting cells into an intrauterine fetus is, for example, an incision in the myometrium of an animal, driving the fetus into an exposed peritoneum while preserving it, and transplanting it directly to the fetal transplant site through a transparent peritoneum. The cells for puncture are injected, and the myometrium, peritoneal muscle layer, and skin are sutured and closed. Alternatively, without incising the uterus, the cells for transplantation may be punctured and injected from above the uterine wall under ultrasonic guidance into the transplantation site of the fetus, and the peritoneal muscle layer and the skin may be sutured and closed.

本発明においては、このようにして前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞が含まれる細胞群を移植した動物の胎仔を出生させ、その仔動物を成長させて、当該動物の体内において前記霊長類動物由来の細胞群を分化・増殖させ、結果として前記霊長類動物の造血系細胞を得る。動物の個体体内に前記霊長類動物由来のCD34陰性細胞を含む細胞群を移植することにより、当該動物の体内において、前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞が含まれる細胞群に対して、血液系細胞への更なる分化・誘導が引き起こされ、結果として霊長類動物の多能性幹細胞から造血系細胞を作製する工程の後半が実現される。 In the present invention, the fetus of an animal transplanted with the cell group containing the CD34-negative cells derived from the pluripotent stem cells of the primate animal in this way is born, and the pups are grown in the body of the animal. In, the cell group derived from the primate animal is differentiated and proliferated, and as a result, hematopoietic cells of the primate animal are obtained. By transplanting a cell group containing the CD34-negative cells derived from the primate animal into the body of the animal, the cell group containing the CD34-negative cells derived from the pluripotent stem cells of the primate animal can be obtained in the body of the animal. On the other hand, further differentiation / induction into hematopoietic cells is induced, and as a result, the latter half of the process of producing hematopoietic cells from pluripotent stem cells of primate animals is realized.

このようにして動物の体内において誘導・増殖された前記霊長類動物由来の造血幹細胞は、細胞群を移植した動物の胎仔が出生した後、仔動物より、適切な組織、例えば、肝臓、骨髄等の組織を採取し、初代培養用の細胞を得、得られた細胞について、(1) 造血コロニーアッセイを行なうこと、(2) 前記(1)で形成された造血コロニーについて、霊長類動物に特異的なマーカー遺伝子の発現を調べることにより、評価されうる。 The hematopoietic stem cells derived from the primate animal thus induced and proliferated in the body of the animal are more suitable tissues than the pups after the fetus of the animal transplanted with the cell group is born, for example, liver, bone marrow, etc. Tissues were collected to obtain cells for primary culture, and the obtained cells were subjected to (1) hematopoietic colony assay, and (2) the hematopoietic colonies formed in (1) above were specific to primate animals. It can be evaluated by examining the expression of a typical marker gene.

前記(1)の造血コロニーアッセイは、例えば、
i) 仔動物より、肝臓の組織生検、骨髄等の組織を得、
ii) 得られた組織について、トリプシン処理、DNaseI処理、溶解処理等の組織に応じた適切な処理を行ない、細胞を得、
iii) 得られた細胞を、10% FBS(ウシ胎仔血清)−IMDMに懸濁して、細胞浮遊液を得、
iv) 得られた細胞浮遊液と、メチルセルロース培地{例えば、商品名:MethoCult GF+〔ステムセルテクノロジーズ(StemCell Technologies)社製、カタログ番号:ST−04435〕等}とを混合して、攪拌し、
v) ついで、得られた細胞を含む培地を、ディッシュに注入し、37℃、5体積% COの条件下で14日間培養する
ことにより行なわれる。
The hematopoietic colony assay of (1) is described in, for example,
i) Obtain liver tissue biopsy, bone marrow and other tissues from pups.
ii) The obtained tissue was subjected to appropriate treatment according to the tissue such as trypsin treatment, DNaseI treatment, lysis treatment, etc. to obtain cells.
iii) The obtained cells were suspended in 10% FBS (fetal bovine serum) -IMDM to obtain a cell suspension.
iv) The obtained cell suspension and a methylcellulose medium {for example, trade name: MethoCult GF + [manufactured by StemCell Technologies, catalog number: ST-04435], etc.} are mixed, stirred, and stirred.
v) Then, the medium containing the obtained cells is injected into a dish and cultured under the conditions of 37 ° C. and 5% by volume CO 2 for 14 days.

また、前記(2)の霊長類動物に特異的なマーカー遺伝子の発現は、造血コロニーアッセイで形成されたコロニーから、慣用の方法でDNAを抽出し、得られたDNAについて、例えば、霊長類動物に特異的なマーカー遺伝子に特異的なプローブを用いたハイブリダイゼーション、特異的なプライマー対を用いたPCR等により、該遺伝子を検出することにより、評価されうる。または、造血コロニーを、霊長類動物に特異的な抗原に対する抗体で免疫染色することによって評価してもよい。 Further, for the expression of the marker gene specific to the primate animal of the above (2), DNA is extracted from the colony formed by the hematopoietic colony assay by a conventional method, and the obtained DNA is described, for example, in a primate animal. It can be evaluated by detecting the gene by hybridization using a probe specific to a marker gene specific to the gene, PCR using a specific primer pair, or the like. Alternatively, hematopoietic colonies may be evaluated by immunostaining with antibodies against primate-specific antigens.

本発明の方法において、動物の胎仔に前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞を含む細胞群を移植する工程を行う前に、動物の胎仔の内因性の造血を抑制する工程をさらに含めることができる。動物の体内で生じる内在性の造血を抑制しつつ、その後移植する外来性の前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞が含まれる細胞群からの造血系細胞の生成を促進することができる。仔動物の体内における内因性の造血は、限定されないが、例えば、化学療法剤若しくは免疫抑制剤を胎仔に投与することにより、または、放射線を胎仔に照射することにより、抑制でき、例えば、胎仔に対してブスルファン、フルダラビン、メルファラン、またはシクロホスファミド等の抗腫瘍剤を投与して造血幹細胞に細胞死を生じさせることにより行うことができる。化学療法剤若しくは免疫抑制剤は、移植前の胎仔に母体静脈経由で投与することが好ましい。化学療法剤若しくは免疫抑制剤の投与量や、放射線の照射量は、胎仔の感受性により決定すればよく、特に限定されるものではない。ブスルファンの投与量は、特に限定されないが、例えば日本で一般的に飼養されているヒツジであれば、3〜5 mg/kgとしてもよい。 In the method of the present invention, a step of suppressing endogenous hematopoiesis of an animal fetal is performed before transplanting a cell group containing CD34-negative cells derived from the pluripotent stem cells of the primate animal into the fetal animal. Can be further included. To suppress the endogenous hematopoiesis that occurs in the body of an animal and promote the production of hematopoietic cells from a group of cells containing CD34-negative cells derived from the pluripotent stem cells of the exotic primate that are subsequently transplanted. Can be done. Intrinsic hematopoiesis in the body of a pup can be suppressed, for example, by administering a chemotherapeutic agent or an immunosuppressant to the fetal, or by irradiating the fetal with radiation, eg, to the fetal. On the other hand, it can be carried out by administering an antitumor agent such as busulfan, fludarabine, melphalan, or cyclophosphamide to cause cell death in hematopoietic stem cells. The chemotherapeutic agent or immunosuppressant is preferably administered to the fetus before transplantation via the maternal vein. The dose of the chemotherapeutic agent or the immunosuppressant and the irradiation amount of the radiation may be determined by the sensitivity of the fetus and are not particularly limited. The dose of busulfan is not particularly limited, but may be 3 to 5 mg / kg, for example, in the case of sheep generally bred in Japan.

動物の胎仔に前記霊長類動物の多能性幹細胞由来のCD34陰性細胞を含む細胞群を移植する工程において、出生後の仔動物に対して、霊長類動物のリンパ球を移植してもよい。前記霊長類動物のリンパ球を移植すると、仔動物の体内に移植された前記霊長類動物の造血幹細胞の誘導・増殖を亢進させることができる。 In the step of transplanting a cell group containing CD34-negative cells derived from the pluripotent stem cells of the primate animal into the embryo of the animal, the lymphocytes of the primate animal may be transplanted to the pups after birth. By transplanting the lymphocytes of the primate animal, it is possible to enhance the induction and proliferation of the hematopoietic stem cells of the primate animal transplanted into the body of the pup.

リンパ球としては、MHC(主要組織適合遺伝子複合体、major histocompatibility complex)非拘束性リンパ球であればよいが、NK細胞、γδT細胞、又は、NKT細胞を用いることが好ましい。 The lymphocyte may be an MHC (major histocompatibility complex) non-binding lymphocyte, but NK cells, γδT cells, or NKT cells are preferably used.

リンパ球は、移植する細胞群が由来する個体から採取したものに限られない。例えば、細胞群の移植を受ける動物種以外の種から採取したリンパ球であれば用いることができる。 Lymphocytes are not limited to those collected from individuals from which the cells to be transplanted are derived. For example, any lymphocyte collected from a species other than the animal species to which the cell group is transplanted can be used.

リンパ球の投与条件は特に限定されないが、例えば、仔動物が出生する前に母体静脈経由で投与してもよいが、仔動物が出生した直後に静脈内投与することが好ましく、出生後、任意の時期に繰り返し輸注してもよい。 The administration conditions of lymphocytes are not particularly limited. For example, lymphocytes may be administered via the maternal vein before the pups are born, but it is preferably administered intravenously immediately after the pups are born, and is optional after birth. It may be infused repeatedly at the time of.

(3)第三工程「胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて得た動物の体内から霊長類動物の造血系細胞を得る工程」
霊長類動物の造血系細胞の分離は、例えば、
1)上記のようにして得られた動物から、肝臓、骨髄、血液(末梢血、臍帯血)、胸腺、脾臓等を採取し、
2)得られた器官から、適切な手法により、細胞群を得、
3)得られた細胞群から、霊長類動物に由来する造血系細胞を分離すること等により得られうる。
(3) Third step "Step of obtaining hematopoietic cells of a primate animal from the body of an animal obtained by raising a pup that was obtained by fetal birth"
Separation of hematopoietic cells in primates, for example,
1) Liver, bone marrow, blood (peripheral blood, umbilical cord blood), thymus, spleen, etc. are collected from the animals obtained as described above.
2) Obtain a cell group from the obtained organ by an appropriate method.
3) It can be obtained by separating hematopoietic cells derived from primate animals from the obtained cell group.

前記ステップ3)においては、例えば、霊長類動物に特異的なマーカー又は該マーカーに対する抗体等を用いたフローサイトメトリー、免疫ビーズを用いる方法等が行なわれる。 In step 3), for example, flow cytometry using a marker specific to a primate animal or an antibody against the marker, a method using immune beads, or the like is performed.

前記「霊長類動物に特異的なマーカー」としては、例えば、霊長類に交叉し、レシピエント動物には交叉しないマーカーであればよく、HLA−ABC、β2−ミクログロブリン、CD45等が挙げられる。 Examples of the "marker specific to a primate animal" may be a marker that crosses a primate and does not cross a recipient animal, and examples thereof include HLA-ABC, β2-microglobulin, and CD45.

本発明の作製方法により得られる霊長類動物の造血系細胞の評価は、例えば、CD45、TER119、α4−インテグリン、VE−カドヘリン、c−kit、Sca−1、CD34、CD13、CD14、GPIIb/IIIa、CD3、CD4、CD8、sIgM、CD19等の発現の有無を指標とすることにより行なわれうる。
II.キメラ動物
本発明の方法により、霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物を作製することができる。したがって、本発明は、一態様において、霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物及びその作製方法に関する。
Evaluation of hematopoietic cells of primates obtained by the production method of the present invention includes, for example, CD45, TER119, α4-integrin, VE-cadherin, c-kit, Sca-1, CD34, CD13, CD14, GPIIb / IIIa. , CD3, CD4, CD8, sIgM, CD19, etc. can be used as an index.
II. Chimeric animals By the method of the present invention, chimeric non-human animals that produce hematopoietic cells of primate animals can be produced. Therefore, in one aspect, the present invention relates to a chimeric non-human animal that produces hematopoietic cells of a primatological animal and a method for producing the same.

本発明の霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物は、
霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて前記霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ動物を得る第三工程と、
を有することを特徴とする、霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物の作製方法により作製できる。
The chimeric non-human animal that produces the hematopoietic cells of the primatological animal of the present invention is
The first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells,
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the second step.
The third step of raising the pups obtained by the fetal birth to obtain a chimeric animal that produces the hematopoietic cells of the primatological animal, and the third step.
It can be produced by a method for producing a chimeric non-human animal that produces hematopoietic cells of a primate animal, which is characterized by having.

別の一態様において、本発明のキメラ非ヒト動物は、霊長類動物の血液系細胞を生産することができる、前記霊長類動物とは異種の体細胞を有する動物である。
第一工程の前に多能性幹細胞に対して、既述の方法によって遺伝子改変処理する工程を有してもよい。遺伝子変異に起因する疾患の治療に使用できる血液系細胞を生産するキメラ非ヒト動物を作成できる。
In another embodiment, the chimeric non-human animal of the present invention is an animal having somatic cells different from those of the primatological animal, which can produce blood cells of the primatological animal.
Prior to the first step, pluripotent stem cells may be genetically modified by the method described above. Chimeric non-human animals can be produced that produce bloodline cells that can be used to treat diseases caused by genetic mutations.

本発明のキメラ非ヒト動物は、免疫学的に寛容な状態で、霊長類動物に由来する細胞を有することとなるため、該キメラ非ヒト動物には、造血系細胞の分化誘導に適した条件でその体内に任意の期間にわたって維持することができる。したがって、得られた血液系細胞を、ドナー動物に対して、任意の時期に移植することができる。 Since the chimeric non-human animal of the present invention has cells derived from primate animals in an immunologically tolerant state, the chimeric non-human animal has conditions suitable for inducing differentiation of hematopoietic cells. Can be maintained in the body for any period of time. Therefore, the obtained blood lineage cells can be transplanted into the donor animal at any time.

本発明のキメラ非ヒト動物によれば、特定の個体に由来する血液系細胞を動物体内で容易に増幅させることができる。また、移植日まで血液系細胞をキメラ非ヒト動物内で培養することができるため、血液系細胞を簡便に維持できる。
III.キメラ非ヒト動物から得られた造血系細胞
本発明の他の態様は、本発明のキメラ非ヒト動物から得られた造血系細胞である。
According to the chimeric non-human animal of the present invention, blood cells derived from a specific individual can be easily amplified in the animal body. Moreover, since the blood line cells can be cultured in the chimeric non-human animal until the transplantation date, the blood line cells can be easily maintained.
III. Hematopoietic cells obtained from chimeric non-human animals Another aspect of the present invention is hematopoietic cells obtained from chimeric non-human animals of the present invention.

本発明のキメラ非ヒト動物から得られた血液系細胞は、キメラ非ヒト動物に移植した多能性幹細胞が由来する霊長類動物の細胞であり、MHCが合致すれば当該霊長類動物に移植した場合に拒絶反応がない。従って、キメラ非ヒト動物に移植した多能性幹細胞が由来する霊長類動物に移植するなど、霊長類動物の治療に用いることができる。
IV.治療方法
本発明の他の態様は、本発明の作製方法によって得られた造血系細胞を前記霊長類動物に投与する工程を有する、霊長類動物の造血系細胞を用いた治療方法である。
The blood lineage cells obtained from the chimeric non-human animal of the present invention are primate animal cells derived from pluripotent stem cells transplanted into the chimeric non-human animal, and if the MHC matches, the cells were transplanted into the primate animal. If there is no rejection. Therefore, it can be used for the treatment of primate animals, such as transplantation into primate animals from which pluripotent stem cells transplanted into chimeric non-human animals are derived.
IV. Therapeutic method Another aspect of the present invention is a therapeutic method using hematopoietic cells of a primatological animal, which comprises a step of administering the hematopoietic cells obtained by the production method of the present invention to the primatological animal.

本発明の他の態様は、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて得た動物の体内から前記霊長類動物の造血系細胞を得る第三工程と、前記造血系細胞を前記霊長類動物に投与する第四工程と、を有することを特徴とする、霊長類動物の造血系細胞を用いた治療方法である。 Another aspect of the present invention is a first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells. The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the raising of the pups obtained by the fetus at birth. A primate animal hematopoietic system, which comprises a third step of obtaining the primate hematopoietic cells from the body of the animal and a fourth step of administering the hematopoietic cells to the primate. It is a treatment method using cells.

本発明における、投与する工程における投与方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
治療方法は、造血系細胞の移植を必要とする疾患の治療に用いることができ、その疾患としては、例えば、再生不良性貧血、白血病、免疫不全症(X−SCID、ZAP70欠損症、Jak3欠損症、ADA欠損症、慢性肉芽腫症、Bloom症候群、Wiscott−Aldrich症候群等)、心筋梗塞等の虚血性心疾患、閉塞性動脈硬化症、バージャー病、及びその他遺伝性疾患(Fanconi貧血、血友病、サラセミア、鎌状赤血球貧血症、白質ジストロフィー,ムコ多糖症等)が挙げられる。
The administration method in the administration step in the present invention is not particularly limited, and a known method can be used.
The treatment method can be used for the treatment of diseases requiring transplantation of hematopoietic cells, and the diseases include, for example, aplastic anemia, leukemia, immunodeficiency (X-SCID, ZAP70 deficiency, Jak3 deficiency). Diseases, ADA deficiency, chronic granulomatosis, Bloom syndrome, Wiscott-Aldrich syndrome, etc.), ischemic heart disease such as myocardial infarction, obstructive arteriosclerosis, Buerger's disease, and other hereditary diseases (Fanconi anemia, blood friend) Diseases, salacemia, sickle redemia, leukodystrophy, mucopolysaccharidosis, etc.).

非限定的に、本発明は以下の態様を含む。
[態様1] 霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて得た動物の体内から前記霊長類動物の造血系細胞を得る第三工程と、
を有する、霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様2] 前記第一工程において、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で2〜12日間培養する、態様1に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様3] 前記第一工程において、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件でBrachyury、PDGFRα、Etv2、又は、Sclの遺伝子又はタンパク質を発現する細胞が出現するまで培養する、態様1又は2に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様4] 前記第一工程の前に多能性幹細胞に対して遺伝子改変処理する工程を有する、態様1〜3のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様5] 前記霊長類動物とは異なる動物が、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ又は、ヤギから選択される、態様1〜4のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様6] 前記第二工程において、前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔の造血発生器官に移植する、態様1〜5のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様7] 前記霊長類動物がヒトである、態様1〜6のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様8] 前記多能性幹細胞がiPS細胞である、態様1〜7のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様9] 前記胎仔が出生に至って得られた仔動物に対して、前記キメラ非ヒト動物とは異種の動物のリンパ球を投与する、態様1〜8のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様10] 前記第二工程の前に、前記胎仔の内因性の造血系細胞の増殖を抑制する工程をさらに含む、態様1〜9のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様11] 前記胎仔の内因性の造血細胞の増殖を抑制する工程において、化学療法剤若しくは免疫抑制剤を前記胎仔に投与する、または、放射線を前記胎仔に照射する、態様10に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様12] 前記胎仔の内因性の造血細胞の増殖を抑制する工程において、ブスルファンを前記胎仔に投与する、態様11に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
[態様13] 霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で培養する、CD34陰性細胞が含まれる細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて前記霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ動物を得る第三工程と、
を有する、霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物の作製方法。
[態様14] 前記第一工程において、造血系細胞への分化誘導に適した条件で2〜12日間培養する、態様13に記載のキメラ非ヒト動物の作製方法。
[態様15] 前記第一工程の前に多能性幹細胞に対して遺伝子改変処理する工程を有する、態様13又は14に記載のキメラ非ヒト動物の作製方法。
[態様16] 霊長類動物の血液系細胞を生産する、前記霊長類動物とは異種の体細胞を有する、キメラ非ヒト動物。
[態様17] 態様13〜15のいずれか1項に記載の方法により作製された、態様16に記載のキメラ非ヒト動物。
[態様18] 態様16又は17に記載のキメラ非ヒト動物から得られた造血系細胞。
[態様19] 霊長類動物由来の造血系細胞を有するキメラ非ヒト動物に対して、前記キメラ非ヒト動物とは異種の動物のリンパ球を投与する工程を有する、キメラ非ヒト動物の体内の造血系細胞について前記霊長類動物由来の造血系細胞の比率を高める方法。
[態様20] 前記リンパ球が、MHC非拘束性リンパ球である、態様19に記載の方法。
[態様21] 前記リンパ球が、NK細胞、γδT細胞、又はNKT細胞である、態様20に記載の方法。
[態様22] 前記キメラ非ヒト動物は、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ又はヤギに対してヒト、類人猿又はサル由来の造血幹細胞を移植して得たものである、態様19〜21のいずれか1項に記載の方法。
[態様23] 態様19〜22のいずれか1項に記載の方法に対し、前記キメラ動物から造血系細胞を得る工程をさらに有する、造血系細胞の作製方法。 本明細書においては、以上において説明してきた発明のより具体的な態様を、実施例の形式で、以下においてさらに詳細に説明する。
Non-limitingly, the present invention includes the following aspects.
[Aspect 1] A first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells.
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the second step.
The third step of obtaining the hematopoietic cells of the primate from the body of the animal obtained by raising the pups obtained by the fetal birth, and
A method for producing hematopoietic cells of a primate animal having.
[Aspect 2] The primate animal according to aspect 1, wherein in the first step, a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal is cultured for 2 to 12 days under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells. How to make hematopoietic cells.
[Aspect 3] In the first step, a gene or protein of Brachyury, PDGFRα, Etv2, or Scl is expressed in a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells. The method for producing hematopoietic cells of a primate animal according to aspect 1 or 2, wherein the cells are cultured until they appear.
[Aspect 4] The method for producing a hematopoietic cell of a primatological animal according to any one of aspects 1 to 3, which comprises a step of genetically modifying pluripotent stem cells before the first step.
[Aspect 5] Preparation of hematopoietic cells of the primatological animal according to any one of aspects 1 to 4, wherein an animal different from the primatological animal is selected from a cow, a pig, a horse, a sheep, or a goat. Method.
[Aspect 6] In any one of aspects 1 to 5, in the second step, at least a part of the cell group obtained in the first step is transplanted into a hematopoietic organ of an animal different from the primatological animal. The method for producing hematopoietic cells of a primatological animal according to the section.
[Aspect 7] The method for producing a hematopoietic cell of a primate animal according to any one of aspects 1 to 6, wherein the primate animal is a human.
[Aspect 8] The method for producing a hematopoietic cell of a primate animal according to any one of aspects 1 to 7, wherein the pluripotent stem cell is an iPS cell.
[Aspect 9] The primate according to any one of aspects 1 to 8, wherein lymphocytes of an animal different from the chimeric non-human animal are administered to the pups obtained by the fetal birth. How to make animal hematopoietic cells.
[Aspect 10] The primate animal hematopoietic cell according to any one of aspects 1 to 9, further comprising a step of suppressing the proliferation of the fetal endogenous hematopoietic cells prior to the second step. How to make.
[Aspect 11] The primate according to aspect 10, wherein in the step of suppressing the proliferation of endogenous hematopoietic cells of the fetal, a chemotherapeutic agent or an immunosuppressant is administered to the fetal or radiation is applied to the fetal. Method for producing hematopoietic cells of similar animals.
[Aspect 12] The method for producing a primate hematopoietic cell according to aspect 11, wherein busulfan is administered to the fetal in the step of suppressing the proliferation of the endogenous hematopoietic cells of the fetal.
[Aspect 13] A first step of culturing a cell group of pluripotent stem cells of a primate animal under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells to obtain a cell group containing CD34-negative cells.
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the second step.
The third step of raising the pups obtained by the fetal birth to obtain a chimeric animal that produces the hematopoietic cells of the primatological animal, and the third step.
A method for producing a chimeric non-human animal that produces hematopoietic cells of a primate animal.
[Aspect 14] The method for producing a chimeric non-human animal according to Aspect 13, wherein in the first step, the chimeric non-human animal is cultured under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells for 2 to 12 days.
[Aspect 15] The method for producing a chimeric non-human animal according to aspect 13 or 14, further comprising a step of genetically modifying pluripotent stem cells before the first step.
[Aspect 16] A chimeric non-human animal having somatic cells different from that of the primatological animal, which produces blood cells of the primatological animal.
[Aspect 17] The chimeric non-human animal according to Aspect 16 produced by the method according to any one of Aspects 13 to 15.
[Aspect 18] Hematopoietic cells obtained from the chimeric non-human animal according to aspect 16 or 17.
[Aspect 19] Hematopoiesis in the body of a chimeric non-human animal, which comprises a step of administering lymphocytes of an animal different from the chimeric non-human animal to a chimeric non-human animal having a hematopoietic cell derived from a primate animal. A method for increasing the proportion of hematopoietic cells derived from the primate animal.
20. The method of aspect 19, wherein the lymphocyte is an MHC non-restrictive lymphocyte.
[Aspect 21] The method according to aspect 20, wherein the lymphocyte is an NK cell, a γδ T cell, or an NKT cell.
[Aspect 22] The chimeric non-human animal is obtained by transplanting human, apes or monkey-derived hematopoietic stem cells into a cow, pig, horse, sheep or goat, any one of aspects 19 to 21. The method described in the section.
[Aspect 23] A method for producing a hematopoietic cell, further comprising a step of obtaining a hematopoietic cell from the chimeric animal, as opposed to the method according to any one of aspects 19 to 22. In the present specification, more specific aspects of the invention described above will be described in more detail below in the form of examples.

実施例1:工程1(試験管内培養)によってヒトiPS細胞から造血幹細胞に向けてある段階まで分化させることができるが、工程1だけでは十分な分化は得られないことを示す。
(1)フィーダー細胞の作製
マクロファージコロニー刺激因子の機能不全マウスである(C57BL/6×C3H)F2−op/opマウスの新生仔頭蓋冠より作製されたストロマ細胞株で、前脂肪細胞株であるOP9細胞を、OP9細胞用培地{1250mlあたりの組成:α−MEM〔ギブコ(Gibco)社製、カタログ番号:12000−022〕 980ml、ウシ胎仔血清 250ml(最終濃度20%)、ペニシリン(100U/ml)−ストレプトマイシン(100μg/ml) 10ml、200mM L−グルタミン溶液 10ml}で、37℃、5% CO条件下で培養した。
Example 1: It is shown that although step 1 (in vitro culture) can differentiate human iPS cells toward hematopoietic stem cells to a certain stage, sufficient differentiation cannot be obtained by step 1 alone.
(1) Preparation of feeder cells A stroma cell line prepared from a neonatal calvaria of a (C57BL / 6 × C3H) F2-op / op mouse, which is a dysfunctional mouse of a macrophage colony stimulating factor, and is a preadipocyte line. OP9 cells in medium for OP9 cells {composition per 1250 ml: α-MEM [Gibco, Catalog No. 12000-022] 980 ml, fetal bovine serum 250 ml (final concentration 20%), penicillin (100 U / ml) ) -Streptomycin (100 μg / ml) 10 ml, 200 mM L-glutamine solution 10 ml}, cultured at 37 ° C. under 5% CO 2 conditions.

その後、培養液内で接着してコンフルエント又はその直前まで生育した細胞を、リン酸緩衝化生理食塩水で2回洗浄した。ついで、洗浄後のディッシュ上の細胞に、0.1% トリプシン−EDTA(2ml/10cmディッシュ)を添加し、インキュベーターで5 分間保温した。 Then, the cells adhered in the culture medium and grown to the confluent or immediately before the confluent were washed twice with phosphate buffered saline. Then, 0.1% trypsin-EDTA (2 ml / 10 cm dish) was added to the cells on the dish after washing, and the cells were kept warm in an incubator for 5 minutes.

前記ディッシュに、前記O P 9 細胞用培地を添加し、細胞を含む培地を50mlコニカルチューブに回収した。回収された細胞を含む培地を1500rpmで5分間遠心分離した。得られた細胞を、前記OP9細胞用培地に、1:4〜1:5(約2.5×10細胞〜4×10細胞で播種し、37℃、5% CO条件下に、コンフルエントになるまで培養した。The medium for OP 9 cells was added to the dish, and the medium containing the cells was collected in a 50 ml conical tube. The medium containing the recovered cells was centrifuged at 1500 rpm for 5 minutes. The obtained cells were seeded in the OP9 cell medium at 1: 4 to 1: 5 (about 2.5 × 10 5 cells to 4 × 10 5 cells) under 37 ° C. and 5% CO 2 conditions. The cells were cultured until they became confluent.

得られた細胞を、10cmディッシュ〔ファルコン(FALCON))上、最終濃度10μg/mlのマイトマイシンCを含む前記OP9細胞用培地 10mlで2〜4時間培養することにより、細胞の分裂増殖を停止させて、不活化させた。ついで、マイトマイシンCを含む培地を除去した。処理後の細胞をリン酸緩衝化生理食塩水で洗浄した。洗浄後の細胞をトリプシン・EDTA処理(0.05% トリプシン、1mM EDTA)して、細胞浮遊液を得、ついで、細胞浮遊液を遠心分離して細胞を得た。 The obtained cells were cultured on a 10 cm dish [FALCON] in 10 ml of the OP9 cell medium containing mitomycin C at a final concentration of 10 μg / ml for 2 to 4 hours to stop cell division and proliferation. , Inactivated. Then, the medium containing mitomycin C was removed. The treated cells were washed with phosphate buffered saline. The washed cells were treated with trypsin / EDTA (0.05% trypsin, 1 mM EDTA) to obtain a cell suspension, and then the cell suspension was centrifuged to obtain cells.

得られた細胞を、ゼラチンコートした6cm培養ディッシュ〔ファルコン(FALCON)社製、商品名:Tissue Culture Dish〕上、前記OP9細胞用培地 に、1:2( 培地あたり約1×10 細胞/ml)で播種した。以上のように準備したOP9細胞を、造血系分化誘導培養におけるフィーダー細胞として用いた。
(2)iPS細胞の造血系分化培養
成人末梢血からFicoll−Hypaque(GEヘルスケア社製)液を用いて回収した単核球に、ヒトOct3/4、ヒトSox2、ヒトKlf4及びヒトc−Mycを搭載したセンダイウイルスベクター(IDファーマ社製)を用いて遺伝子導入し、ヒトiPS細胞を作製した。ヒトiPS細胞は、マイトマイシンCによる不活化処理をしたマウス胚線維芽細胞上で、霊長類ES細胞用培地〔Primate ES Cell Medium(リプロセル社製)500mlにbFGF(和光純薬工業社製)を2.5μg(終濃度5ng/ml)添加〕中で維持した。剥離液 1mlに回収されたヒトiPS細胞を、分化用培地〔100mlあたりの組成:IMDM(Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium) 84ml、8% ウマ血清 8ml、8% ウシ胎仔血清 8ml、5×10−6M ヒドロコルチゾン 0.18μg、BMP−4 2μg(最終濃度20ng/ml)、SCF 2μg(最終濃度20ng/ml)、IL−3 2μg(最終濃度20ng/ml)、IL−6 1μg(最終濃度10ng/ml)、VEGF 2μg(最終濃度20ng/ml)、G−CSF 2μg(最終濃度20ng/ml)、Flt−3リガンド2μg(最終濃度10ng/ml)、EPO 200U(2U/ml)、TPO4μg(最終濃度40ng/ml)〕 5mlに懸濁した。得られた細胞懸濁液を、前記造血系分化誘導培養におけるフィーダー細胞上に播種した。なお、培養は、37℃、5% CO条件のインキュベーター内で行なった。また、分化用培地は、2日に1回交換した。
The resulting cells, gelatin-coated 6cm culture dish [Falcon (FALCON) Co., Ltd., trade name: Tissue Culture Dish] on, the on OP9 cell medium, 1: 2 (about 1 × 10 5 cells / ml per culture ) Was sown. The OP9 cells prepared as described above were used as feeder cells in the hematopoietic differentiation-inducing culture.
(2) Hematopoietic differentiation culture of iPS cells Human Oct3 / 4, human Sox2, human Klf4 and human c-Myc were added to mononuclear cells collected from adult peripheral blood using a Ficoll-Hypaque (manufactured by GE Healthcare) solution. A human iPS cell was prepared by gene transfer using a Sendai virus vector (manufactured by ID Pharma) equipped with. Human iPS cells are prepared by adding 2 bFGF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to 500 ml of a medium for primate ES cells [Primate ES Cell Medium (manufactured by Reprocell)) on mouse embryonic fibroblasts treated with mitomycin C. It was maintained in 5.5 μg (final concentration 5 ng / ml) added]. Human iPS cells collected in 1 ml of stripping solution were subjected to a medium for differentiation [composition per 100 ml: IMDM (Iscover's Modified Dulvecco's Medium) 84 ml, 8% horse serum 8 ml, 8% bovine fetal serum 8 ml, 5 × 10). -6M hydrocortisone 0.18 μg, BMP-4 2 μg (final concentration 20 ng / ml), SCF 2 μg (final concentration 20 ng / ml), IL-3 2 μg (final concentration 20 ng / ml), IL-6 1 μg (final concentration 10 ng / ml) ml), VEGF 2 μg (final concentration 20 ng / ml), G-CSF 2 μg (final concentration 20 ng / ml), Flt-3 ligand 2 μg (final concentration 10 ng / ml), EPO 200 U (2 U / ml), TPO 4 μg (final concentration) 40 ng / ml)] Suspended in 5 ml. The obtained cell suspension was seeded on the feeder cells in the hematopoietic differentiation-inducing culture. The culture was carried out in an incubator under 37 ° C. and 5% CO 2 conditions. The differentiation medium was changed once every two days.

6日間培養後、古い培地を吸引して、除去し、細胞を、リン酸緩衝化生理食塩水で洗浄した。ついで、ディッシュ上の細胞に、0.1% トリプシンEDTA/PBS(−) 1mlを添加し、該細胞を37℃で3〜4分間培養した。その後、常温下でディッシュの底を軽く叩き、細胞のコロニーを剥離させた。得られた細胞群を、ヒツジ胎仔への移植に用いた。
<遺伝子の相対発現量解析>
前述の通りに調整した造血分化細胞のRNAをサンプルとして、brachyury, Etv2, Gata2, Scl, Runx1A, 及びRunx1B遺伝子の検出を試みた。まずRNA PCR kit(TaKaRa社製)をプロトコールどおりに用いて、total RNAよりcDNAを合成した。各遺伝子検出用プライマーの配列は、Brachyuryのプライマーセットは5’−ACAAAGAGATGATGGAGGAACCCG−3’と5’−AGGATGAGGATTTGCAGGTGGACA−3’、Etv2のプライマーセットは5’−CAGAAGGCCTTCATCGCATCCA−3’と5’−GCTTGCCAGGGATGAGCTTGTA−3’、GATA2のプライマーセットは5’−AAGGACTTGGAGACTTGGTGGTC−3’と5’−GGCTATTTCAGAGAGGGAAGCCA−3’、Sclのプライマーセットは5’−ATGCCTTCCCTATGTTCACCACCA−3’と5’−TGAAGATACGCCGCACAACTTTGG−3’、Runx1aのプライマーセットは5’−CCGAGAACCTCGAAGACATC−3’と5’−GCTGTGTCTTCCTCCTGCAT−3’、Runx1bのプライマーセットは5’−CGACTCTCAACGGCACCCGA−3’と5’−ATGGCCGACATGCCGATGCC−3’とした。RT反応後のPCR増幅条件は、95℃で5分間の後、95℃を30秒間、60℃を30秒間、72℃を30秒間の組み合わせを45サイクルとした。結果を下表に示す。
After culturing for 6 days, the old medium was aspirated and removed and the cells were washed with phosphate buffered saline. Then, 1 ml of 0.1% trypsin EDTA / PBS (−) was added to the cells on the dish, and the cells were cultured at 37 ° C. for 3 to 4 minutes. Then, the bottom of the dish was tapped at room temperature to exfoliate the cell colonies. The obtained cell group was used for transplantation into a fetal sheep.
<Relative expression level analysis of genes>
Using the RNA of hematopoietic differentiated cells prepared as described above as a sample, we attempted to detect the brachyury, Etv2, Gata2, Scl, Runx1A, and Runx1B genes. First, cDNA was synthesized from total RNA using an RNA PCR kit (manufactured by TakaRa) according to the protocol. The sequences of the primers for each gene detection are as follows: Brachyury primer set is 5'-ACAAAGAGAGAGAGGAACCCG-3'and 5'-AGGATAGAGATTTGCAGGTGGACA-3', Etv2 primer set is 5'-CAGAAGGCTTCATCATCGCATCGCATCGCATCGCATCGCATCGCATCG , GATA2 primer set is 5'-AAGGACTTGGAGACTTGGTGGTC-3'and 5'-GGCTATTTCAGAGAGGAAGCCA-3', Scl primer set is 5'-ATGCCTTCCATGTTCACCACCA-3'and 5'-TGGAGATACCGCCGCCACT -CCGAGAACCTCGAAGACATC-3'and 5'-GCTGTGTCTTCTCTCTGCAT-3', the primer set of Runx1b was 5'-CGACTCTCAACGGCACCCGA-3'and 5'-ATGGCCGACATGCCGATAGCC-3'. The PCR amplification conditions after the RT reaction were a combination of 95 ° C. for 5 minutes, 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds for 45 cycles. The results are shown in the table below.

Figure 0006861405
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本発明の工程1によって、ヒトiPS細胞からまず中胚葉系分化に必要なbrachyuryが発現し、それから血管・血液系分化に必要なEtv2が発現し、それから造血系に必要な遺伝子群、すなわち、Gata2, Scl, Runx1A, Runx1Bが波状に発現した。
<FACS解析>
前述の通り分化させた細胞に対し、抗ヒトPDGFRα(中胚葉系マーカー)、CD34 (造血幹細胞マーカー)、CD43 (汎血球マーカー)、CD45(汎血球マーカー)抗体を用いてFACS解析を行なった。細胞浮遊液に抗体溶液を添加し、4℃ で20−60分間反応させた後、蛍光標識した細胞をFACS Accuri flow cytometer (Becton Dickinson, San Jose, CA)を用いて解析した。結果を図1に示す。
According to step 1 of the present invention, human iPS cells first express brachyury required for mesoderm lineage differentiation, then Etv2 required for vascular / blood lineage differentiation, and then a group of genes required for hematopoietic system, that is, Gata2. , Scl, Runx1A, Runx1B were expressed in a wavy manner.
<FACS analysis>
FACS analysis was performed on the differentiated cells as described above using anti-human PDGFRα (mesoderm marker), CD34 (hematopoietic stem cell marker), CD43 (pan-blood cell marker), and CD45 (pan-blood cell marker) antibody. After adding the antibody solution to the cell suspension and reacting at 4 ° C. for 20-60 minutes, the fluorescently labeled cells were analyzed using a FACS Accuri flow cytometer (Becton Dickinson, San Jose, CA). The results are shown in FIG.

観察した表面マーカーは、PDGFRα(中胚葉系マーカー)、CD34 (造血幹細胞マーカー)、CD43 (汎血球マーカー)、及びCD45 (汎血球マーカー)である。発生上、PDGFRα、CD34, CD43, そして、CD45の順に発現すると言われている。図1から明らかなように、CD34の発現は day 4から確かに見られた。しかし、CD43及びCD45の発現はほとんど見られなかった。すなわち、試験管内の培養では、造血系分化のために必要な何らかの要素が欠けているために、試験管内の培養ではiPS細胞は造血幹細胞には分化しないことがわかる(図1)。 The observed surface markers are PDGFRα (mesoderm marker), CD34 (hematopoietic stem cell marker), CD43 (pancytopenia marker), and CD45 (pancytopenia marker). It is said that PDGFRα, CD34, CD43, and CD45 are expressed in this order in development. As is clear from FIG. 1, the expression of CD34 was certainly seen from day 4. However, almost no expression of CD43 and CD45 was observed. That is, it can be seen that the iPS cells do not differentiate into hematopoietic stem cells in the in vitro culture because some elements necessary for hematopoietic differentiation are lacking in the in vitro culture (Fig. 1).

図2は、以上のデータを図示したものである。Brachyury, Etv2, Scl, 及びRunxが波状に発現し、また、PDGFRα及びCD34も順を追って発現する。ここまでは、造血系細胞への発生の過程を忠実に再現している。しかし、その後に汎血球マーカーであるCD43やCD45が発現していない。試験管内では複数の因子が不足していると考えられる。そこで、実施例2では、Day 6の細胞を動物胎仔の肝臓に移植した。胎仔の肝臓は本来の造血組織であり、ここには、造血系細胞に分化するために必要な因子が全て揃っていると考えられる。 FIG. 2 illustrates the above data. Brachyury, Etv2, Scl, and Runx are expressed in a wavy manner, and PDGFRα and CD34 are also expressed in sequence. So far, the process of development into hematopoietic cells has been faithfully reproduced. However, the pancytopenia markers CD43 and CD45 have not been expressed since then. It is considered that multiple factors are deficient in vitro. Therefore, in Example 2, the cells of Day 6 were transplanted into the liver of an animal fetal. The fetal liver is the original hematopoietic tissue, and it is thought that all the factors necessary for differentiating into hematopoietic cells are present here.

実施例2:工程1(試験管内培養)に加え、工程2(動物胎仔肝臓内への移植)を加えることによって、ヒトiPS細胞から造血幹細胞への分化が誘導され、さらに肝臓から骨髄への移行「引越し」が起こることを示す。 Example 2: By adding step 2 (transplantation into animal fetal liver) in addition to step 1 (in vitro culture), differentiation of human iPS cells into hematopoietic stem cells is induced, and further migration from liver to bone marrow. Indicates that a "movement" will occur.

<iPS細胞の造血系分化培養と移植細胞の準備>
前記実施例1(2)で得られた、培養6日目の造血系ヒトiPS細胞を移植細胞とした。
<Hematopoietic differentiation culture of iPS cells and preparation of transplanted cells>
The hematopoietic human iPS cells obtained on the 6th day of culture obtained in Example 1 (2) were used as transplanted cells.

<細胞群の移植後のヒツジ胎仔の肝臓及び骨髄の解析>
細胞群移植1ヶ月後のヒツジ胎仔の肝臓及び細胞群移植2ヶ月後のヒツジ胎仔の骨髄を採取し、抗活性化Notch抗体、ヒトCD34抗体及び抗ヒトCD45抗体を用いて染色して観察した。蛍光顕微鏡像を図3及び4に示す。
<Analysis of liver and bone marrow of fetal sheep after transplantation of cell group>
The liver of the sheep embryo 1 month after the cell group transplantation and the bone marrow of the sheep embryo 2 months after the cell group transplantation were collected and stained with anti-activated Notch antibody, human CD34 antibody and anti-human CD45 antibody for observation. Fluorescence microscope images are shown in FIGS. 3 and 4.

図4は、ヒトiPS由来細胞をヒツジ胎仔肝臓に移植して1ヶ月後に、CD45陽性細胞が認められたことを示す。細胞群は、移植前にCD45陰性であった(図4の左図)から、ヒツジ胎仔肝臓内においてCD45陽性になったことがわかる。 FIG. 4 shows that CD45-positive cells were observed one month after transplanting human iPS-derived cells into the fetal sheep liver. From the fact that the cell group was CD45 negative before transplantation (left figure in FIG. 4), it can be seen that the cell group became CD45 positive in the fetal liver of the sheep.

造血幹細胞の維持にはNotchシグナルの活性化が必須と考えられているが、移植後2ヶ月のヒツジ胎仔肝臓で、ヒトのNotchの活性化を確認した。ヒトの活性化されたNotchだけを認識する抗体で染色すると、図3の通り、移植前は染まった細胞は検出されなかったが、移植2ヶ月後のヒツジ胎仔肝臓内では、この抗体で染色される細胞があることがわかる。すなわち、ヒツジ胎仔肝臓内で初めてヒトNotchシグナルが活性化されたことを示す。 Activation of Notch signaling is considered essential for the maintenance of hematopoietic stem cells, but activation of human Notch was confirmed in the fetal liver of sheep 2 months after transplantation. When stained with an antibody that recognizes only human activated Notch, as shown in FIG. 3, stained cells were not detected before transplantation, but in the fetal liver of sheep 2 months after transplantation, the cells were stained with this antibody. It can be seen that there are cells. That is, it shows that the human Notch signal was activated for the first time in the fetal liver of the sheep.

移植後2ヶ月のヒツジ胎仔骨髄においても、ヒトCD34陽性細胞の生着、ヒトCD45陽性細胞の生着及び活性化したヒトNotchシグナルが認められた。すなわち、ヒトの造血幹細胞は、ヒツジ胎仔肝臓から骨髄へと移動した。この時期、造血組織が肝臓から骨髄に移動するのは、哺乳類に特徴的に見られる造血発生過程であり、本工程はそれを忠実になぞっていることを示す(図3、4)。 Engraftment of human CD34-positive cells, engraftment of human CD45-positive cells, and activated human Notch signal were also observed in the fetal bone marrow of sheep 2 months after transplantation. That is, human hematopoietic stem cells migrated from the fetal sheep liver to the bone marrow. It is shown that the migration of hematopoietic tissue from the liver to the bone marrow during this period is a hematopoietic development process characteristic of mammals, and this process faithfully traces it (Figs. 3 and 4).

以上をまとめると、ヒツジ胎仔肝臓内でヒト細胞のCD45が陽転し、Notchシグナルが活性化され、さらに、それが骨髄に移動することがわかった。ヒト造血幹細胞はヒツジ体内で育つと言える。 Summarizing the above, it was found that the CD45 of human cells was positively converted in the fetal liver of the sheep, the Notch signal was activated, and further, it was transferred to the bone marrow. It can be said that human hematopoietic stem cells grow in sheep.

実施例3:CD34陰性細胞を含む細胞群を移植した場合には、生後のヒツジ体内で効率よくヒト造血幹細胞ができることを示す。
<iPS細胞の造血系分化培養と移植細胞の準備>
前記実施例1(2)で得られた、培養6日目の造血系ヒトiPS細胞を移植用細胞とした。
<臍帯中のCD34陽性細胞群の調製>
凍結ヒト臍帯血細胞は、理研セルバンクより購入したものを用いた。Ficoll−Hypaque(GEヘルスケア)液上に重層して単核球分画を得て、磁気標識した抗ヒトCD34抗体(Miltenyi Biotech)をプロトコールどおりに反応させてCD34陽性細胞を分離回収した。得られた細胞群を、ヒツジ胎仔への移植に用い、対照とした。
<ヒツジの胎仔への細胞の移植>
実験用ヒツジ取り扱い業者ジャパンラムから購入した妊娠ヒツジを使用した。妊娠約60日目に移植を予定し、移植の1週間〜10日前に、移植時における飼育環境に慣れさせた。また、腹部超音波検査による胎仔の確認を行なった。移植6日前には、ブスルファンを母体重量換算で3 mg/kg、母体静脈内から投与した。
Example 3: When a cell group containing CD34-negative cells is transplanted, it is shown that human hematopoietic stem cells can be efficiently produced in the postnatal sheep body.
<Hematopoietic differentiation culture of iPS cells and preparation of transplanted cells>
The hematopoietic human iPS cells obtained on the 6th day of culture obtained in Example 1 (2) were used as cells for transplantation.
<Preparation of CD34-positive cell group in umbilical cord>
Frozen human umbilical cord blood cells used were those purchased from RIKEN Cell Bank. A mononuclear cell fraction was obtained by layering on a Ficoll-Hypaque (GE Healthcare) solution, and a magnetically labeled anti-human CD34 antibody (Miltenyi Biotech) was reacted according to the protocol to separate and recover CD34-positive cells. The obtained cell group was used for transplantation into a fetal sheep and used as a control.
<Transplantation of cells into the fetal sheep>
Pregnant sheep purchased from Japan Lamb, an experimental sheep handling company, were used. The transplant was scheduled on the 60th day of pregnancy, and 1 week to 10 days before the transplant, the animals were accustomed to the breeding environment at the time of transplant. In addition, the fetus was confirmed by abdominal ultrasonography. Six days before transplantation, busulfan was administered intravenously at 3 mg / kg in terms of maternal weight.

ヒツジ母体を、キシラジン静脈注射(0.03mg/kg体重)で麻酔した。ヒツジを、手術台上に仰向けに寝かせ、四肢を固定後、自発呼吸のもとO/空気/セボフルレンで全身麻酔下に手術を行なった。手術は、清潔操作で行なった。下腹部正中切開で開腹後、子宮を腹腔内に翻転させた。移植用細胞の注入場所は、胎仔の肝実質内とした。Maternal sheep were anesthetized with intravenous xylazine injection (0.03 mg / kg body weight). Sheep, lay on his back on the operating table, after securing the limb was performed surgery under general anesthesia under O 2 / air / sevoflurane of spontaneous breathing. The surgery was performed with a clean operation. After laparotomy with a midline incision in the lower abdomen, the uterus was inverted into the abdominal cavity. The injection site of the cells for transplantation was within the hepatic parenchyma of the fetus.

細胞移植法は、I)子宮切開法、II)超音波ガイド法の二通りとした。子宮切開法の場合、ヒツジの子宮筋層を切開し、温存したまま露出させた卵膜内にヒツジ胎仔を追い込み、透明な卵膜を通して直視下に胎仔腹腔内に23G針で、移植用細胞(1×10〜1×10細胞)を穿刺注入し、子宮筋層、腹膜筋層、皮膚を層々に縫合閉腹した。また、超音波ガイド法の場合、子宮を切開せず、子宮壁上から超音波ガイド下、ヒツジ胎仔肝実質内に23GPTC針で、細胞(1×10〜1×10細胞)を穿刺注入し、腹膜筋層、皮膚を層々に縫合閉腹した。手術終了後、抗生物質(マイシリン・ゾル)を筋肉内注射した。ついで、抜管し、ヒツジの麻酔覚醒を確認した。
<サンプルの取得>
ヒトiPS細胞由来の細胞群を移植したヒツジから、出生後よりおよそ2週間に1回のペースで末梢血と骨髄を採取した。対照として、臍帯中の細胞群を移植したヒツジから、出生後よりおよそ2週間に1回のペースで末梢血と骨髄を採取した。採取した試料を、無菌コニカルチューブに入れて、室温で振とう保管し、一日以内に凍結保存した。
<ヒト造血比率の算出方法>
供試体からの造血系前駆細胞のコロニー培養には、前述のヒト細胞用メチルセルロース培地MethoCultTMGFを使用した。採取および分離した骨髄細胞を35mm培養ディッシュ(Cat No.1008, FALCON)中で1mlメチルセルロース培地中に5−10x10の濃度で培養した(37℃、5%CO in air)。10−14日後、ディッシュ上の骨髄球・マクロファージコロニー(CFU−GM)、赤芽球コロニー(CFU−E)及び混合コロニー(CFU−Mix)の形成を観察した。個々のコロニーは96ウェルプレート中の50μlの蒸留水(ニッポンジーン社製)中に移し、99.0℃で5分間処理した後に55.0℃で1時間20μg/ml Proteinase K(タカラ社製)で除蛋白し、DNAを溶出した。それぞれのサンプルの5μlをPCR分析に用いた。96ウェルプレートのそれぞれのウェルについて、250ngのDNAをテンプレートとして用い、ヒトに特異的な ND5遺伝子配列(ヒツジND5は検出できない)をターゲットとしてnested PCRを行った。ND5配列に対する外側のプライマーセットは5’−ACTGAGCCACAACCCAAACA−3’と5’−CTGCTCGGGCGTATCATCAA−3’、そして内側のプライマーセットは5’−TTCATCCCTGTAGCATTGTTCG−3’と5’−GTTGGAATAGGTTGTTAGCGGTA−3’である。PCR反応には、MasterCycler(エッペンドルフ)を用い、各PCRサイクルは変性、アニーリングおよび伸長の3ステップからなり、外側のPCR増幅条件は、95℃を30秒間、60℃を30秒間、72℃を30秒間の組み合わせを25サイクルとした。内側のPCR増幅条件は、95℃を30秒間、58℃を30秒間、72℃の組み合わせを30サイクルとした。反応液はTakara Taq DNA ポリメラーゼ(RR001B, タカラ)のTaq入りのバッファーにDNAとプライマーをプロトコールどおりに混合して作製した。陰性コントロールには反応液の作製に用いた蒸留水(ニッポンジーン社製)、コロニー分析で使用したメチルセルロースおよび通常のヒツジの血液サンプルDNA、そして陽性コントロールにはヒトDNAを用いた。増幅された生成物(135bp)はLoading Buffer(Wako社製)と10:1で混合し、エチジウムブロマイド(15585−011, GIBCO社製)を加えた2%アガロースゲルで電気泳動した。分子量マーカーには100b Plus DNA Ladder(Invtrogen社製)を使用した。電気泳動後のゲルは、紫外線照射下で可視化した。個体のキメラ率の算出は、β−actinの検出されたウェル数に対するヒトND5の検出されたウェル数の比によって算出した。
<結果>
各条件における移植した細胞の総数、CD34陽性細胞数、CD34陰性細胞数、CD34陰性細胞の割合、ヒト造血比率、及びヒト造血比率1%を得るのに必要なCD34陽性細胞数(CD34陽性細胞数÷ヒト造血比率)を調べた。結果を下表に示す。
There were two cell transplantation methods: I) uterine incision method and II) ultrasonic guide method. In the case of the uterine incision method, the myometrium of the sheep is incised, the sheep fetus is driven into the exposed egg membrane while being preserved, and the cells for transplantation are used with a 23 G needle in the fetal abdominal cavity under direct vision through the transparent egg membrane. 1 × 10 6 to 1 × 10 8 cells) were punctured and injected, and the myometrium, peritoneal muscle layer, and skin were sutured and closed. In the case of the ultrasonic-guided method, cells (1 × 10 6 to 1 × 10 8 cells) are punctured and injected into the parenchyma of the fetal sheep from above the uterine wall under ultrasonic guidance without incising the uterus. Then, the peritoneal muscle layer and the skin were sutured and closed. After the surgery, antibiotics (mycillin sol) were injected intramuscularly. Then, the extubation was performed, and the awakening of anesthesia of the sheep was confirmed.
<Obtaining a sample>
Peripheral blood and bone marrow were collected from sheep transplanted with human iPS cell-derived cell groups at a pace of about once every two weeks after birth. As a control, peripheral blood and bone marrow were collected from sheep transplanted with a group of cells in the umbilical cord at a pace of about once every two weeks after birth. The collected samples were placed in sterile conical tubes, shaken and stored at room temperature, and cryopreserved within one day.
<Calculation method of human hematopoiesis ratio>
For the colony culture of hematopoietic progenitor cells from the specimen, the above-mentioned methylcellulose medium for human cells, MethoCult TM GF +, was used. Harvested and isolated bone marrow cells 35mm culture dish (Cat No.1008, FALCON) and cultured at a concentration of 5-10X10 4 in 1ml methylcellulose medium in (37 ℃, 5% CO 2 in air). After 10-14 days, the formation of myelocyte / macrophage colonies (CFU-GM), erythroblast colonies (CFU-E) and mixed colonies (CFU-Mix) on the dish was observed. Individual colonies were transferred into 50 μl distilled water (manufactured by Nippon Gene) in a 96-well plate, treated at 99.0 ° C. for 5 minutes and then at 55.0 ° C. for 1 hour at 20 μg / ml Proteinase K (manufactured by Takara). The protein was removed and the DNA was eluted. 5 μl of each sample was used for PCR analysis. For each well of the 96-well plate, nested PCR was performed targeting a human-specific ND5 gene sequence (sheep ND5 cannot be detected) using 250 ng of DNA as a template. The outer primer sets for the ND5 sequence are 5'-ACTGAGCCACAACCCAAACA-3'and 5'-CTGCTCGGGCGTACCATCAA-3', and the inner primer sets are 5'-TTCATCCCTGTTAGCATTGTTCG-3'and 5'-GTTGGAATAGGTGTG. For the PCR reaction, Master Cycler (Eppendorf) was used, and each PCR cycle consisted of three steps of denaturation, annealing, and elongation. The outer PCR amplification conditions were 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds. The combination of seconds was 25 cycles. The inner PCR amplification conditions were 95 ° C. for 30 seconds, 58 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 cycles. The reaction solution was prepared by mixing DNA and primers in a buffer containing Taq of Takara Taq DNA polymerase (RR001B, Takara) according to the protocol. Distilled water (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.) used for preparing the reaction solution was used as a negative control, methyl cellulose and normal sheep blood sample DNA used in colony analysis were used, and human DNA was used as a positive control. The amplified product (135 bp) was mixed with Loading Buffer (manufactured by Wako) at a ratio of 10: 1 and electrophoresed on a 2% agarose gel containing ethidium bromide (manufactured by GIBCO). A 100b Plus DNA Ladder (manufactured by Invtrogen) was used as a molecular weight marker. The gel after electrophoresis was visualized under ultraviolet irradiation. The chimera rate of an individual was calculated by the ratio of the number of detected wells of human ND5 to the number of detected wells of β-actin.
<Result>
Total number of transplanted cells under each condition, number of CD34 positive cells, number of CD34 negative cells, ratio of CD34 negative cells, human hematopoiesis ratio, and number of CD34 positive cells required to obtain 1% human hematopoiesis ratio (number of CD34 positive cells) ÷ Human hematopoiesis ratio) was examined. The results are shown in the table below.

Figure 0006861405
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Figure 0006861405
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ヒトiPS由来細胞は7頭のヒツジ胎仔に移植した。その結果、4頭が生まれ、そのヒト造血キメラ率は、2.3〜6.3%だった。一方、陽性コントロールとして、ヒト臍帯血CD34細胞を6頭のヒツジ胎仔に移植したが、生後のヒト造血キメラ率は1.1〜2.3%だった。ヒトiPS細胞の方が、臍帯血に存在する本来の造血幹細胞より高いキメラ率が得られた。しかし、移植した細胞数をたとえばCD34陽性細胞数で見ると、両グループ間で異なるので、このキメラ率を単純に比較することはできない。両者を定量比較するために、ヒト造血比率1%を達成するために必要なCD34細胞数を算出したところ、ヒトiPS細胞は臍帯血と比べて、ほぼ同等の造血再構築能をもつことが分かった。 Human iPS-derived cells were transplanted into 7 fetal sheep. As a result, four animals were born, and the human hematopoietic chimera rate was 2.3 to 6.3%. On the other hand, as a positive control, human cord blood CD34 cells were transplanted into 6 sheep fetuses, and the postnatal human hematopoietic chimera rate was 1.1 to 2.3%. Human iPS cells had a higher chimera rate than the original hematopoietic stem cells present in cord blood. However, when the number of transplanted cells is viewed, for example, in terms of the number of CD34-positive cells, the chimera rates cannot be simply compared because they differ between the two groups. In order to quantitatively compare the two, the number of CD34 cells required to achieve a human hematopoietic ratio of 1% was calculated, and it was found that human iPS cells have almost the same hematopoietic remodeling ability as cord blood. It was.

以上のように、多能性幹細胞を、血液系細胞への分化誘導に適した条件のもと培養して得られたCD34陰性細胞を含む細胞群をヒツジ胎仔に移植することにより、より少量のCD34陽性細胞数を用いて、より多くのヒト造血系細胞が得られることがわかった。 As described above, by transplanting a cell group containing CD34-negative cells obtained by culturing pluripotent stem cells under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells into sheep embryos, a smaller amount can be obtained. It was found that more human hematopoietic cells can be obtained by using the number of CD34 positive cells.

この結果から、多能性幹細胞を、血液系細胞への分化誘導に適した条件のもと培養して得られた細胞群には、造血幹細胞よりも分化段階が未成熟の血液系細胞や、造血幹細胞への分化を誘導する細胞が含まれていると考えられる。 From this result, the cell group obtained by culturing pluripotent stem cells under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic stem cells includes hematopoietic stem cells, which are more immature in differentiation stage than hematopoietic stem cells. It is thought that cells that induce differentiation into hematopoietic stem cells are included.

多能性幹細胞を、血液系細胞への分化誘導に適した条件のもと培養して得られた細胞群を移植したヒツジには、移植16ヶ月後もヒト造血細胞が検出された。
以下のポイントにより、ヒト臍帯血幹細胞という本来の造血幹細胞に匹敵する、きわめて高い効率でヒツジ体内におけるヒト造血が再現できると考えられる。
(1)培養法
Brachyury、Etv2、Scl、 Runxが波状に発現しながら、PDGFRα、CD34も順を追って発現するような培養法を工夫し、汎血球マーカーのCD43、CD45が出現すべきポイントより前となる、培養6日目に移植した。培養12日目よりも後のような、汎血球マーカーのCD43、CD45が出現すべきポイントから遅れると、造血分化のタイミングを逸すると思われる。培養17日目で移植した例があったが(Blood.2006 Mar 1;107(5):2180−2183.doi:10.1182/blood−2005−05−1922)、これでは移植するタイミングが遅いと考えられる。
(2)移植細胞
CD34陰性分画を含む細胞を移植した。従来、ヒト造血幹細胞はCD34陽性分画にあると考えられており、実際、臨床でもCD34陽性細胞移植が行われている。しかし、マウスでも同様に、CD34陰性分画に造血幹細胞が存在する。このことは次の実施例で証明する。
(3)胎仔の前処理
前処置としてブスルファンを投与した上でヒトiPS由来細胞を移植したことも理由の一つである。
(4)移植部位
胎仔の肝臓内、すなわち造血組織の中に細胞を移植したことである。
Human hematopoietic cells were detected even 16 months after transplantation in the sheep transplanted with the cell group obtained by culturing pluripotent stem cells under conditions suitable for inducing differentiation into blood lineage cells.
From the following points, it is considered that human hematopoiesis in the sheep body can be reproduced with extremely high efficiency, which is comparable to the original hematopoietic stem cells called human umbilical cord blood stem cells.
(1) Culture method We devised a culture method in which Brachyury, Etv2, Scl, and Runx are expressed in a wavy manner, while PDGFRα and CD34 are also expressed in order, and before the point where the pancytopenia markers CD43 and CD45 should appear. The cells were transplanted on the 6th day of culture. If the pancytopenia markers CD43 and CD45 are delayed from the point where they should appear, such as after the 12th day of culture, the timing of hematopoietic differentiation is considered to be missed. There was an example of transplantation on the 17th day of culture (Blood. 2006 Mar 1; 107 (5): 2180-2183. Doi: 10.1182 / blood-2005-05-1922), but the timing of transplantation is late. it is conceivable that.
(2) Transplanted cells Cells containing a CD34 negative fraction were transplanted. Conventionally, human hematopoietic stem cells are considered to be in the CD34-positive fraction, and in fact, CD34-positive cell transplantation is also performed clinically. However, similarly in mice, hematopoietic stem cells are present in the CD34 negative fraction. This will be demonstrated in the next example.
(3) Pretreatment of fetuses One of the reasons is that human iPS-derived cells were transplanted after administration of busulfan as a pretreatment.
(4) Transplantation site The cells were transplanted into the fetal liver, that is, into the hematopoietic tissue.

実施例4:ヒトiPS細胞由来のCD34陰性細胞のみの移植実施例
従来、マウスの造血幹細胞はCD34陰性と言われ、一方、ヒトの造血幹細胞はCD34陽性と言われていた。本実施例では、ヒトにおいてもCD34陰性分画にも造血幹細胞は存在することを示す。
<ヒツジの胎仔への細胞の移植及びヒツジからの試料採取>
<実施例1の<iPS細胞の造血系分化培養>で得られた細胞群中のCD34陽性細胞の除去>
細胞分離用磁気ビーズ試薬及び精製カラム(CD34に対する磁気ビーズ結合モノクローナル抗体(ミルテニーバイオテク社製)と純化カラム(ミルテニーバイオテク社製)を用いて、実施例3の<iPS細胞の造血系分化培養>で得られた細胞群から細胞表面CD34発現細胞を除去した。
Example 4: Transplantation of only human iPS cell-derived CD34-negative cells Conventionally, mouse hematopoietic stem cells were said to be CD34-negative, while human hematopoietic stem cells were said to be CD34-positive. In this example, we show that hematopoietic stem cells are present in both humans and the CD34 negative fraction.
<Transplantation of cells into fetal sheep and sampling from sheep>
<Removal of CD34-positive cells in the cell group obtained in <iPS cell hematopoietic differentiation culture> of Example 1>
Using a magnetic bead reagent for cell separation and a purified column (magnetic bead-binding monoclonal antibody against CD34 (manufactured by Milteny Biotech) and a purified column (manufactured by Milteny Biotech), <iPS cell hematopoietic differentiation culture of Example 3 >, The cell surface CD34-expressing cells were removed from the cell group obtained in.

これにより得られた細胞群をFACSで解析した。結果を図5の左図に示す。FACS上、細胞群中のCD34陽性細胞は0.0%であった。このことから、得られた細胞群にはCD34陰性細胞のみが含まれていたことがわかる。 The cell group thus obtained was analyzed by FACS. The results are shown in the left figure of FIG. On FACS, 0.0% of CD34-positive cells in the cell group. From this, it can be seen that the obtained cell group contained only CD34-negative cells.

このCD34陰性細胞のみが含まれている細胞群を、実施例3と同様に、ヒツジの胎仔に移植し、実施例3と同様にヒト造血比率を解析した。移植した細胞の総数、CD34陽性細胞数、CD34陰性細胞数、ヒト造血比率、及びヒト造血比率1%を得るのに必要なCD34陽性細胞数を下表に示す。 The cell group containing only the CD34-negative cells was transplanted into the fetal sheep in the same manner as in Example 3, and the human hematopoietic ratio was analyzed in the same manner as in Example 3. The table below shows the total number of transplanted cells, the number of CD34-positive cells, the number of CD34-negative cells, the human hematopoietic ratio, and the number of CD34-positive cells required to obtain a human hematopoietic ratio of 1%.

Figure 0006861405
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この結果から、多能性幹細胞を、血液系細胞への分化誘導に適した条件のもと培養して得られた細胞群には、造血系細胞よりも分化段階が未成熟の細胞が含まれていると考えられる。 From this result, the cell group obtained by culturing pluripotent stem cells under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells includes cells whose differentiation stage is more immature than hematopoietic cells. It is thought that it is.

多能性幹細胞を、血液系細胞への分化誘導に適した条件のもと培養して得られた細胞群中の細胞のうち、CD34陰性細胞群のみを含む細胞群を移植したヒツジには、移植3ヶ月後にヒト造血細胞が検出された。このことは、CD34陰性分画に造血幹細胞が存在することを意味する。 Among the cells in the cell group obtained by culturing pluripotent stem cells under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells, sheep transplanted with a cell group containing only a CD34-negative cell group Human hematopoietic cells were detected 3 months after transplantation. This means that hematopoietic stem cells are present in the CD34 negative fraction.

実施例5:臍帯血由来の細胞群を移植したヒツジへのリンパ球の輸注
本実施例では、リンパ球をヒツジに移植した場合に、ヒツジ体内のヒト造血が亢進することを示す。
<臍帯中のリンパ球の調製>
臍帯血幹細胞を移植する際、通常リンパ球は不要成分として取り除くが、本実施例ではそのリンパ球を捨てずに用いた。具体的には、ヒト臍帯血からCD34陽性細胞を分離したあと、残りの細胞を凍結保存した。CD34陽性細胞を移植したヒツジが出生した後、凍結保存した細胞を融解し、CD3/28磁気ビーズ(Dynal)を添加したリンパ球培養培地(ヒト組換えIL−2を30U/ml添加したRPMI−1640(インビトロジェン社製))で14日間培養後、得られた細胞群を生後のヒツジへの注入に用いた。注入に用いたリンパ球には、NK細胞、γδT細胞及びNKT細胞が含まれている。
<臍帯血由来の細胞群を移植したヒツジへのヒトリンパ球の輸注効果>
臍帯由来の細胞群を移植したヒツジが出生後、4.8×10/kg又は10.2×10/kgのヒトリンパ球を静脈内投与した。そして、このヒツジから2週間に1回のペースで末梢血と骨髄を採取した。採取した試料について、ヒト造血比率(ヒトCFU率(%))を調べた。結果を図6及び表5に示す。
Example 5: Infusion of lymphocytes into a sheep transplanted with a group of cord blood-derived cells In this example, it is shown that human hematopoiesis in a sheep is enhanced when lymphocytes are transplanted into a sheep.
<Preparation of lymphocytes in the umbilical cord>
When transplanting umbilical cord blood stem cells, lymphocytes are usually removed as unnecessary components, but in this example, the lymphocytes were used without being discarded. Specifically, after separating CD34-positive cells from human umbilical cord blood, the remaining cells were cryopreserved. After the birth of a sheep transplanted with CD34-positive cells, the cryopreserved cells were thawed, and a lymphocyte culture medium supplemented with CD3 / 28 magnetic beads (Dinal) (RPMI-added with 30 U / ml of human recombinant IL-2). After culturing in 1640 (manufactured by Invitrogen) for 14 days, the obtained cell group was used for injection into postnatal sheep. The lymphocytes used for injection include NK cells, γδ T cells and NKT cells.
<Effect of infusion of human lymphocytes into sheep transplanted with cord blood-derived cells>
After birth, sheep transplanted with umbilical cord-derived cells were intravenously administered with 4.8 × 10 7 / kg or 10.2 × 10 7 / kg of human lymphocytes. Then, peripheral blood and bone marrow were collected from this sheep at a pace of once every two weeks. The human hematopoiesis ratio (human CFU rate (%)) was examined for the collected samples. The results are shown in FIG. 6 and Table 5.

Figure 0006861405
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投与から8週間後にヒト造血比率が上昇した。ヒト造血比率が上昇するのにヒトリンパ球の投与から8週間もの期間がかかったことなどから、リンパ球が免疫学的機序等に影響を及ぼした結果、ヒト造血幹細胞が増大したものと考えられた。 Eight weeks after administration, the human hematopoietic ratio increased. Since it took as long as 8 weeks from the administration of human lymphocytes to increase the human hematopoietic ratio, it is considered that human hematopoietic stem cells increased as a result of the influence of lymphocytes on the immunological mechanism. It was.

実施例6:ヒトiPS細胞由来細胞群を移植したヒツジへのリンパ球の輸注
本実施例では、実施例3で得られたヒトiPS細胞由来細胞群を移植したヒツジに対してリンパ球を輸注すると、ヒツジ体内のヒト造血が亢進することを示す。
<ヒトリンパ球の調製>
ヒトiPS細胞由来細胞を移植したヒツジが出生した後、iPS細胞が由来した同一人物からの末梢血単核球を、CD3/28磁気ビーズ(Dynal)を添加したリンパ球培養培地(ヒト組換えIL−2を30U/ml添加したRPMI−1640[インビトロジェン社製])で14日間培養後、得られた細胞群を生後のヒツジへの注入に用いた。注入に用いたリンパ球には、NK細胞、γδT細胞及びNKT細胞が含まれる。
<ヒトiPS細胞由来細胞群を移植したヒツジへのヒトリンパ球の輸注効果>
ヒトiPS細胞由来細胞群を移植したヒツジが出生後、9.3×10/kgのヒトリンパ球を静脈内投与した。そして、ヒトリンパ球の注入8週間後に、このヒツジから骨髄を採取した。採取した試料について、ヒト造血比率(ヒトCFU率[%])を調べた。結果を表6に示す。実施例5と同様に、ヒト造血比率が上昇した。
Example 6: Infusion of lymphocytes into a sheep transplanted with a human iPS cell-derived cell group In this example, lymphocytes are infused into a sheep transplanted with the human iPS cell-derived cell group obtained in Example 3. , Indicates that human hematopoiesis in the sheep body is enhanced.
<Preparation of human lymphocytes>
After the birth of a sheep transplanted with human iPS cell-derived cells, peripheral blood mononuclear cells from the same person from which the iPS cells were derived were added to a lymphocyte culture medium (human recombinant IL) supplemented with CD3 / 28 magnetic beads (Dynal). After culturing in RPMI-1640 [manufactured by Invitrogen]) supplemented with -2 at 30 U / ml for 14 days, the obtained cell group was used for injection into postnatal sheep. Lymphocytes used for injection include NK cells, γδ T cells and NKT cells.
<Effect of infusion of human lymphocytes into sheep transplanted with human iPS cell-derived cells>
After sheep transplanted with human iPS cell-derived cell population birth, a 9.3 × 10 7 / kg of human lymphocytes were administered intravenously. Then, 8 weeks after the injection of human lymphocytes, bone marrow was collected from this sheep. The human hematopoiesis ratio (human CFU rate [%]) was examined for the collected samples. The results are shown in Table 6. Similar to Example 5, the human hematopoiesis ratio increased.

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[配列表]
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[Sequence list]
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Claims (19)

霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適しておりCD34が発現する条件で培養し、CD34陽性細胞を除去してCD34陰性細胞のみを含む細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて得た動物の体内から前記霊長類動物の造血系細胞を得る第三工程と、
を有する、
ここにおいて、前記霊長類動物がヒトである、
霊長類動物の造血系細胞の作製方法。
A cell group of pluripotent stem cells of a primate animal is cultured under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells and expressing CD34, and CD34-positive cells are removed to obtain a cell group containing only CD34-negative cells. First step and
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the second step.
The third step of obtaining the hematopoietic cells of the primate from the body of the animal obtained by raising the pups obtained by the fetal birth, and
Have,
Here, the primate animal is a human.
How to make hematopoietic cells in primates.
前記第一工程において、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件で2〜12日間培養する、請求項1に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The hematopoietic system of a primate animal according to claim 1, wherein in the first step, the cell group of pluripotent stem cells of the primate animal is cultured for 2 to 12 days under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells. How to make cells. 前記第一工程において、霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適した条件でBrachyury、PDGFRα、Etv2、又は、Sclの遺伝子又はタンパク質を発現する細胞が出現するまで培養する、請求項1又は2に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 In the first step, cells expressing the Brachyury, PDGFRα, Etv2, or Scl gene or protein appear under conditions suitable for inducing differentiation of pluripotent stem cells of primate animals into hematopoietic cells. The method for producing hematopoietic cells of a primate animal according to claim 1 or 2, which is cultured until the cells are grown. 前記第一工程の前に多能性幹細胞に対して遺伝子改変処理する工程を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The method for producing a hematopoietic cell of a primatological animal according to any one of claims 1 to 3, which comprises a step of genetically modifying pluripotent stem cells before the first step. 前記霊長類動物とは異なる動物が、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ又は、ヤギから選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The method for producing hematopoietic cells of a primate animal according to any one of claims 1 to 4, wherein an animal different from the primate animal is selected from a cow, a pig, a horse, a sheep, or a goat. 前記第二工程において、前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔の造血発生器官に移植する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The invention according to any one of claims 1 to 5, wherein in the second step, at least a part of the cell group obtained in the first step is transplanted into a hematopoietic organ of an animal different from the primatological animal. How to make hematopoietic cells in primatological animals. 前記多能性幹細胞がiPS細胞である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The method for producing a hematopoietic cell of a primate animal according to any one of claims 1 to 6, wherein the pluripotent stem cell is an iPS cell. 前記胎仔が出生に至って得られた仔動物に対して、前記キメラ非ヒト動物とは異種の動物のリンパ球を投与する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The hematopoiesis of a primate animal according to any one of claims 1 to 7, wherein lymphocytes of an animal different from the chimeric non-human animal are administered to the pups obtained by the fetal birth. Method for producing lineage cells. 前記第二工程の前に、前記胎仔の内因性の造血系細胞の増殖を抑制する工程をさらに含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The method for producing a hematopoietic cell of a primate animal according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of suppressing the proliferation of the endogenous hematopoietic cell of the fetus before the second step. .. 前記胎仔の内因性の造血細胞の増殖を抑制する工程において、化学療法剤若しくは免疫抑制剤を前記胎仔に投与する、または、放射線を前記胎仔に照射する、請求項9に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The primate animal according to claim 9, wherein in the step of suppressing the proliferation of endogenous hematopoietic cells of the fetus, a chemotherapeutic agent or an immunosuppressive agent is administered to the fetus, or radiation is applied to the fetus. Method for producing hematopoietic cells. 前記胎仔の内因性の造血細胞の増殖を抑制する工程において、ブスルファンを前記胎仔に投与する、請求項10に記載の霊長類動物の造血系細胞の作製方法。 The method for producing hematopoietic cells of a primate animal according to claim 10, wherein busulfan is administered to the fetus in the step of suppressing the proliferation of the endogenous hematopoietic cells of the fetus. 霊長類動物の多能性幹細胞の細胞群を、造血系細胞への分化誘導に適しておりCD34が発現する条件で培養し、CD34陽性細胞を除去してCD34陰性細胞のみを含む細胞群を得る第一工程と、
前記第一工程で得た細胞群の少なくとも一部を前記霊長類動物とは異なる動物の胎仔に移植する第二工程と、
前記胎仔が出生に至って得られた仔動物を育成させて前記霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ動物を得る第三工程と、
を有する、
ここにおいて、前記霊長類動物がヒトである、
霊長類動物の造血系細胞を生産するキメラ非ヒト動物の作製方法。
A cell group of pluripotent stem cells of a primate animal is cultured under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells and expressing CD34, and CD34-positive cells are removed to obtain a cell group containing only CD34-negative cells. First step and
The second step of transplanting at least a part of the cell group obtained in the first step into the fetus of an animal different from the primate animal, and the second step.
The third step of raising the pups obtained by the fetal birth to obtain a chimeric animal that produces the hematopoietic cells of the primatological animal, and the third step.
Have,
Here, the primate animal is a human.
A method for producing a chimeric non-human animal that produces hematopoietic cells of a primate animal.
前記第一工程において、造血系細胞への分化誘導に適した条件で2〜12日間培養する、請求項12に記載のキメラ非ヒト動物の作製方法。 The method for producing a chimeric non-human animal according to claim 12, wherein in the first step, the chimeric non-human animal is cultured under conditions suitable for inducing differentiation into hematopoietic cells for 2 to 12 days. 前記第一工程の前に多能性幹細胞に対して遺伝子改変処理する工程を有する、請求項12又は13に記載のキメラ非ヒト動物の作製方法。 The method for producing a chimeric non-human animal according to claim 12 or 13, which comprises a step of genetically modifying pluripotent stem cells before the first step. 霊長類動物由来の造血系細胞を有するキメラ非ヒト動物に対して、前記キメラ非ヒト動物とは異種の霊長類動物のリンパ球を投与する工程を有する、キメラ非ヒト動物の体内の造血系細胞について前記霊長類動物由来の造血系細胞の比率を高める方法。 Hematopoietic cells in the body of a chimeric non-human animal, which comprises a step of administering lymphocytes of a primate animal different from the chimeric non-human animal to a chimeric non-human animal having a hematopoietic cell derived from a primate animal. A method for increasing the proportion of hematopoietic cells derived from the primate animal.
前記リンパ球が、MHC非拘束性リンパ球である、請求項15に記載の方法。

15. The method of claim 15, wherein the lymphocyte is an MHC non-restrictive lymphocyte.
前記リンパ球が、NK細胞、γδT細胞、又はNKT細胞である、請求項16に記載の方法。 16. The method of claim 16, wherein the lymphocytes are NK cells, γδT cells, or NKT cells. 前記キメラ非ヒト動物は、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ又はヤギに対してヒト由来の造血幹細胞を移植して得たものである、請求項15〜17のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 15 to 17, wherein the chimeric non-human animal is obtained by transplanting human-derived hematopoietic stem cells into a cow, pig, horse, sheep or goat. 請求項15〜18のいずれか1項に記載の方法に対し、前記キメラ動物から造血系細胞を得る工程をさらに有する、造血系細胞の作製方法。 A method for producing hematopoietic cells, further comprising a step of obtaining hematopoietic cells from the chimeric animal, as opposed to the method according to any one of claims 15 to 18.
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