JP6906231B2 - Astrocyte-like cells and their preparation method - Google Patents

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Description

本発明は、ヒト細胞からアストロサイト様細胞をインビトロで調製する方法、当該方法で調製されるアストロサイト様細胞、アストロサイト様細胞とニューロンとを含む、インビトロの神経組織モデル、神経系疾患患者由来のアストロサイト様細胞を用いて神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法、ヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導剤、及びヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導キットに関する。 The present invention is a method for preparing astrocyte-like cells from human cells in vitro, an in vitro neural tissue model including astrocyte-like cells prepared by the method, astrocyte-like cells and neurons, derived from a patient with a nervous system disease. The present invention relates to a method for evaluating the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases using astrocyte-like cells, an inducer from human cells to astrocyte-like cells, and a kit for inducing human cells to astrocyte-like cells.

アストロサイトは、多くの神経系疾患の病理生理学における主要な役割を果たすことが徐々に認識されつつある神経系細胞である。(非特許文献1)。 Astrocytes are nervous system cells that are gradually being recognized to play a major role in the pathophysiology of many nervous system diseases. (Non-Patent Document 1).

神経系疾患に対するアストロサイトの病理生理学的役割を研究するために、ヒトアストロサイトの迅速かつ大量の供給が必要とされる。しかし現時点において、ヒトアストロサイトの供給源は限られている。生きている神経系疾患患者から生検によりアストロサイトを入手することは倫理的に不可能である。神経系疾患患者の死後脳からアストロサイトを入手することが可能であるが、大量供給は極めて困難である。 A rapid and large supply of human astrocytes is needed to study the pathophysiological role of astrocytes in nervous system diseases. However, at this time, the sources of human astrocytes are limited. It is ethically impossible to obtain astrocytes by biopsy from a living patient with a nervous system disease. Although astrocytes can be obtained from the postmortem brain of patients with nervous system diseases, mass supply is extremely difficult.

ヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)から分化誘導してアストロサイトを調製する方法が報告されている(非特許文献2)。 A method for preparing astrocytes by inducing differentiation from human induced pluripotent stem cells (iPS cells) has been reported (Non-Patent Document 2).

また、マウスの線維芽細胞に対して、NFIA (Nuclear factor I/A)、NFIB (Nuclear factor I/B)及びSOX9 (SRY (sex determining region Y)-box 9)を導入してアストロサイト様細胞を直接誘導する方法が報告されている(非特許文献3)。当該文献中において、当該3因子をヒト線維芽細胞に導入してアストロサイト様細胞へと誘導することが試みられている。 In addition, NFIA (Nuclear factor I / A), NFIB (Nuclear factor I / B) and SOX9 (SRY (sex determining region Y) -box 9) were introduced into mouse fibroblasts to introduce astrocyte-like cells. A method for directly inducing a mouse has been reported (Non-Patent Document 3). In the literature, attempts have been made to introduce the three factors into human fibroblasts and induce them into astrocyte-like cells.

CDKN2A遺伝子座に存在するp14ARF遺伝子およびp16INK4遺伝子、またはp16INK4遺伝子をノックダウンすることにより、ヒト線維芽細胞からiPS細胞へのリプログラミングの効率を向上させることができることが報告されている(非特許文献4)。また、CDKN2A遺伝子座に存在するp14ARF遺伝子又はp16INK4遺伝子をノックダウンすることにより、ヒト線維芽細胞からニューロンへのダイレクト・リプログラミングの効率を向上させることができることが報告されている(非特許文献5)。 It has been reported that knockdown of the p14ARF gene, p16INK4 gene, or p16INK4 gene present at the CDKN2A locus can improve the efficiency of reprogramming from human fibroblasts to iPS cells (Non-Patent Documents). 4). It has also been reported that knockdown of the p14ARF gene or p16INK4 gene present at the CDKN2A locus can improve the efficiency of direct reprogramming from human fibroblasts to neurons (Non-Patent Document 5). ).

p14ARF及びp16INK4は、互いに異なるシグナル伝達経路に存在する分子であるが、いずれのシグナル伝達経路も細胞のアポトーシス及び老化に関与する。第一のシグナル伝達経路におけるp14ARFの下流には、MDM2、p53及びp21が存在する。また、第二のシグナル伝達経路におけるp16INK4の下流には、サイクリンD1、CDK4、CDK6、Rb及びE2Fが存在する。 Although p14ARF and p16INK4 are molecules that are present in different signaling pathways, both signaling pathways are involved in cell apoptosis and aging. Downstream of p14ARF in the first signaling pathway are MDM2, p53 and p21. In addition, cyclins D1, CDK4, CDK6, Rb and E2F are present downstream of p16INK4 in the second signal transduction pathway.

上記第一のシグナル伝達経路におけるp14ARFの下流に存在するp53遺伝子をノックダウンすることにより、又はp53タンパク質の機能を阻害するp53ドミナントネガティブ変異体をヒト線維芽細胞に導入することにより、ヒト線維芽細胞からiPS細胞へのリプログラミングの効率を向上させることができることが報告されている(非特許文献6)。また、p53ドミナントネガティブ変異体を細胞に導入することにより、ヒト線維芽細胞からニューロンへのダイレクト・リプログラミングの効率を向上させることができることが報告されている(非特許文献7)。 Human fibroblasts by knocking down the p53 gene located downstream of p14ARF in the first signaling pathway or by introducing a p53 dominant negative variant that inhibits the function of the p53 protein into human fibroblasts. It has been reported that the efficiency of reprogramming from cells to iPS cells can be improved (Non-Patent Document 6). It has also been reported that the efficiency of direct reprogramming from human fibroblasts to neurons can be improved by introducing a p53 dominant negative mutant into cells (Non-Patent Document 7).

Molofsky, A.V. 他, Genes & development, 2012, 26, 891-907Molofsky, A.V. et al., Genes & development, 2012, 26, 891-907 Krencik, R. 他, Nature biotechnology, 2011, 29, 528-534.Krencik, R. et al., Nature biotechnology, 2011, 29, 528-534. Caiazzo, 他, Stem Cell Reports, 2015, 4, 25-36Caiazzo, et al., Stem Cell Reports, 2015, 4, 25-36 Li, H. 他, Nature, 2009, 460, 1136-1139Li, H. et al., Nature, 2009, 460, 1136-1139 Sun, C., 他, Nature Communications, 5, Article Number: 4112, June 17, 2014Sun, C., et al., Nature Communications, 5, Article Number: 4112, June 17, 2014 Hong, H., 他, Nature, 2009, 460, 1132-1135Hong, H., et al., Nature, 2009, 460, 1132-1135 Liu, X., 他, Science China Life Sciences, 2014, 57, 867-875Liu, X., et al., Science China Life Sciences, 2014, 57, 867-875

iPS細胞から分化誘導してアストロサイトを調製する場合、数か月もの期間が必要であり、ヒトアストロサイトの迅速な供給という要求を満たすことができない。 When astrocytes are prepared by inducing differentiation from iPS cells, a period of several months is required, and the requirement for rapid supply of human astrocytes cannot be satisfied.

また、非特許文献3にて報告されている方法では、ヒト新生児線維芽細胞に対してNFIA、NFIB及びSOX9を導入後、3週間の培養後においてもアストロサイト様細胞が全体の2%程度しか観察されず、その誘導効率は極めて低い。 In addition, in the method reported in Non-Patent Document 3, only about 2% of astrocyte-like cells are contained in human neonatal fibroblasts even after introduction of NFIA, NFIB and SOX9 and culturing for 3 weeks. Not observed, its induction efficiency is extremely low.

従って本発明は、取得が極めて困難なヒトアストロサイトと同様の特性を有するアストロサイト様細胞を、取得容易なヒト細胞を用いて迅速かつ高効率に調製することを可能とする新規手法の提供を課題とする。 Therefore, the present invention provides a novel method that enables rapid and highly efficient preparation of astrocyte-like cells having characteristics similar to those of human astrocytes, which are extremely difficult to obtain, using easily obtained human cells. Make it an issue.

本発明者らは上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、ヒト体細胞に特定の誘導因子(NICD (Notch 1 intercellular domain) 及びTet2CD (TET (Ten-eleven translocation)2 catalytic domain)の少なくとも1つ、及びNFIA)を導入することで、iPS細胞の調製を経ることなく、ヒトアストロサイト様細胞を極めて短期間で高効率に調製することができることを見出した。さらに本発明者らは、iPS細胞のような多能性幹細胞、及び神経幹細胞のような成体幹細胞に対して上記と同様の誘導因子を導入した場合においても、ヒトアストロサイト様細胞を極めて短期間で高効率に調製することができることを見出した。本発明は、これらの驚くべき知見に基づく。 As a result of diligent studies in view of the above problems, the present inventors have found that at least one of a specific inducer (NICD (Notch 1 intercellular domain)) and Tet2CD (TET (Ten-eleven translocation) 2 catalytic domain) in human somatic cells. And NFIA), it was found that human astrocyte-like cells can be prepared with high efficiency in an extremely short period of time without going through the preparation of iPS cells. Furthermore, we have introduced human astrocyte-like cells for an extremely short period of time even when the same inducer as above is introduced into pluripotent stem cells such as iPS cells and adult stem cells such as neural stem cells. It was found that it can be prepared with high efficiency. The present invention is based on these surprising findings.

すなわち本発明は、以下の態様を有する。
[1]
ヒト細胞からアストロサイト様細胞をインビトロで調製する方法であって、以下の工程:
(1)少なくとも2種類の誘導因子をヒト細胞に導入する工程;及び
(2)前記ヒト細胞を分化誘導してアストロサイト様細胞を得る工程
を含み、
ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、
前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記調製方法。
[2]
前記誘導因子が、NFIA、NICD及びTet2CDを含む、[1]に記載の調製方法。
[3]
前記ヒト細胞が、ヒト線維芽細胞である、[1]又は[2]に記載の調製方法。
[4]
前記ヒト細胞が、ヒトiPS細胞又はヒト神経幹細胞である、[1]又は[2]に記載の調製方法。
[5]
前記ヒト細胞が、神経系疾患患者由来の細胞であるか、又は前記神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の調製方法。
[6]
前記工程(1)における誘導因子の導入が、前記誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクターを導入することを含む、[1]〜[5]のいずれか1つに記載の調製方法。
[7]
前記工程(1)において、
p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害するか、
p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つを阻害するか、
MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又は
MDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つを活性化すること
をさらに含む、[1]〜[6]のいずれか1つに記載の調製方法。
[8]
[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法で調製される、アストロサイト様細胞。
[9]
神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)神経系疾患患者由来の細胞、又は前記神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞から、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;及び
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞と被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
[10]
神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)健常者由来の細胞から、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞において、神経系疾患関連遺伝子をノックアウト又はノックダウンする工程;及び
(3)工程(2)で得られたアストロサイト様細胞と被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
[11]
[8]に記載のアストロサイト様細胞とニューロンとを含む、インビトロの神経組織モデル。
[12]
神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)神経系疾患患者由来の細胞、又は前記神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞から、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養して、神経組織モデルを調製する工程;
(3)工程(2)で得られた神経組織モデルと被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
[13]
神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)健常者由来の細胞から、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞において、神経系疾患関連遺伝子をノックアウト又はノックダウンする工程;
(3)工程(2)で得られたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養して、神経組織モデルを調製する工程;
(4)工程(3)で得られた神経組織モデルと被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
[14]
少なくとも2種類の誘導因子、又は前記誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクターを成分として含む、ヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導剤であって、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記誘導剤。
[15]
少なくとも2種類の誘導因子、又は前記誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクター;及び、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法が記載された取扱説明書を含む、ヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導キットであって、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記キット。
[16]
p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤、及び/又は
p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つの阻害剤、及び/又は
MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現増強剤、及び/又は
MDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つの活性化剤
をさらに含む、[15]に記載のキット。
That is, the present invention has the following aspects.
[1]
A method for preparing astrocyte-like cells from human cells in vitro, in the following steps:
It comprises (1) a step of introducing at least two kinds of inducers into human cells; and (2) a step of inducing differentiation of the human cells to obtain astrocyte-like cells.
Here, the inducing factor comprises NFIA and comprises at least one of NICD and Tet2CD.
The preparation method, wherein the human cell is a human somatic cell (excluding astrocytes), a human pluripotent stem cell, or a human adult stem cell.
[2]
The preparation method according to [1], wherein the inducing factor comprises NFIA, NICD and Tet2CD.
[3]
The preparation method according to [1] or [2], wherein the human cell is a human fibroblast.
[4]
The preparation method according to [1] or [2], wherein the human cell is a human iPS cell or a human neural stem cell.
[5]
The human cell is a cell derived from a patient with a nervous system disease, or a cell derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of the cell derived from the patient with a nervous system disease is artificially introduced into the gene. , [1] to [4].
[6]
The preparation method according to any one of [1] to [5], wherein the introduction of the inducing factor in the step (1) includes introducing at least one vector containing a nucleic acid encoding the inducing factor.
[7]
In the step (1)
Whether to inhibit the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene.
Inhibits at least one selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb.
Increase the expression of at least one gene selected from the MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene, or activate at least one selected from MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6 and E2F. The preparation method according to any one of [1] to [6], further comprising cyclinizing.
[8]
An astrocyte-like cell prepared by the method according to any one of [1] to [7].
[9]
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) From cells derived from a patient with a nervous system disease or cells derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of a cell derived from the patient with a nervous system disease is artificially introduced into the gene, [1] to [ The step of preparing astrocyte-like cells by the method according to any one of 7]; and (2) The astrocyte-like cells obtained in step (1) are brought into contact with the test substance to bring the test substance into contact. The method comprising assessing efficacy or toxicity.
[10]
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) A step of preparing astrocyte-like cells from cells derived from a healthy subject by the method according to any one of [1] to [7];
(2) In the astrocyte-like cells obtained in step (1), a step of knocking out or knocking down a gene related to a nervous system disease; and (3) the astrocyte-like cells obtained in step (2) and a test substance The method comprising contacting the test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance.
[11]
An in vitro neural tissue model comprising the astrocyte-like cells and neurons according to [8].
[12]
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) From cells derived from a patient with a nervous system disease or cells derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of the cell derived from the patient with a nervous system disease is artificially introduced into the gene, [1] to [ A step of preparing astrocyte-like cells by the method according to any one of 7];
(2) A step of co-culturing the astrocyte-like cells obtained in step (1) and neurons to prepare a nerve tissue model;
(3) The method according to the above method, which comprises a step of contacting the nerve tissue model obtained in step (2) with a test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance.
[13]
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) A step of preparing astrocyte-like cells from cells derived from a healthy subject by the method according to any one of [1] to [7];
(2) A step of knocking out or knocking down a gene related to a nervous system disease in the astrocyte-like cell obtained in the step (1);
(3) A step of co-culturing the astrocyte-like cells obtained in step (2) and neurons to prepare a nerve tissue model;
(4) The method according to the above method, which comprises a step of contacting the nerve tissue model obtained in step (3) with a test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance.
[14]
An inducer from human cells to astrocyte-like cells comprising at least two inducers or at least one vector containing a nucleic acid encoding the inducer as a component, wherein the inducer is NFIA. The inducer comprising, and containing at least one of NICD and Tet2CD, wherein the human cell is a human somatic cell (excluding astrocytes), a human pluripotent stem cell or a human adult stem cell.
[15]
Includes at least two inducers, or at least one vector containing a nucleic acid encoding the inducer; and an instruction manual describing the method according to any one of [1] to [7]. A kit for inducing human cells to astrocyte-like cells, wherein the inducer comprises NFIA and at least one of NICD and Tet2CD, wherein the human cell is a human somatic cell (astrocytosis). The kit, which is a human pluripotent stem cell or a human adult stem cell.
[16]
An expression inhibitor of at least one gene selected from p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene, and / or at least one inhibitor selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb, and / Or an expression enhancer of at least one gene selected from MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene, and / or at least one selected from MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6 and E2F. The kit according to [15], further comprising an activator.

本発明の方法によれば、ヒトアストロサイトを迅速かつ大量に供給することが可能となる。また、本発明の方法で得られたヒトアストロサイトを用いて、インビトロの新規疾患モデルを構築することが可能となる。 According to the method of the present invention, human astrocytes can be supplied in large quantities quickly. In addition, the human astrocytes obtained by the method of the present invention can be used to construct a novel in vitro disease model.

NFIAをコードする核酸を含むレンチウィルスベクター、NICDをコードする核酸を含むレンチウィルスベクター、及びTet2CDをコードする核酸を含むレンチウィルスベクターをヒト線維芽細胞に導入し、11日間培養した後における、誘導されたGFAP発現細胞の割合を示す。縦軸は、DAPI陽性細胞数に対する、GFAP陽細胞数の割合を示す。図中、「Fibro」は、誘導因子を導入していないヒト線維芽細胞を示す。「NFIA」、「Tet2CD」、「NICD」はそれぞれ、NFIA、Tet2CD、NICDが導入されたヒト線維芽細胞を示す。図中、「NFIA/Tet2CD」、「Tet2CD/NICD」、「NICD/NFIA」はそれぞれ、NFIAとTet2CDが導入されたヒト線維芽細胞、Tet2CDとNICDが導入されたヒト線維芽細胞、NICDとNFIAが導入されたヒト線維芽細胞を示す。図中、「NIFA/NICD/Tet2CD」は、NFIA、NICD及びTet2CDが導入されたヒト線維芽細胞を示す。Induction after introduction of a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding NFIA, a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding NICD, and a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding Tet2CD into human fibroblasts and culturing for 11 days. The percentage of GFAP-expressing cells produced is shown. The vertical axis shows the ratio of the number of GFAP positive cells to the number of DAPI-positive cells. In the figure, "Fibro" indicates human fibroblasts into which an inducing factor has not been introduced. "NFIA", "Tet2CD", and "NICD" indicate human fibroblasts into which NFIA, Tet2CD, and NICD have been introduced, respectively. In the figure, "NFIA / Tet2CD", "Tet2CD / NICD", and "NICD / NFIA" are NFIA and Tet2CD-introduced human fibroblasts, Tet2CD and NICD-introduced human fibroblasts, NICD and NFIA, respectively. Indicates human fibroblasts into which. In the figure, "NIFA / NICD / Tet2CD" indicates human fibroblasts into which NFIA, NICD and Tet2CD have been introduced. アストロサイト様細胞をニューロンと共培養した後における、蛍光顕微鏡による当該ニューロンの画像、及びニューロンから伸長した神経突起の長さの測定結果を示す。画像におけるスケールバーは100μmである。蛍光顕微鏡画像は、抗MAP2抗体(Sigma社)を用いてニューロンを標識して得た。グラフの縦軸は、ニューロン1細胞当たりの神経突起長さの平均を示す。また、図中、「w/o」は、アストロサイト様細胞と共培養しない場合(すなわち、ニューロンのみ)を示す。図中、「w/NHDF−Ad」は、ヒト成人皮膚線維芽細胞(NHDF−Ad)とニューロンとを共培養した場合を示す。図中、「w/NHDF−Neo」は、ヒト新生児皮膚線維芽細胞(NHDF−Neo)とニューロンとを共培養した場合を示す。図中、「w/iAs(NHDF−Ad)」は、ヒト成人皮膚線維芽細胞から誘導されたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養した場合を示す。図中、「w/iAs(NHDF−Neo)」は、ヒト新生児皮膚線維芽細胞から誘導されたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養した場合を示す。図中、「w/hAstrocytes」は、ヒトアストロサイトとニューロンとを共培養した場合を示す。After co-culturing astrocyte-like cells with neurons, the image of the neuron by a fluorescence microscope and the measurement result of the length of the neurite extending from the neuron are shown. The scale bar in the image is 100 μm. Fluorescence microscopy images were obtained by labeling neurons with an anti-MAP2 antibody (Sigma). The vertical axis of the graph shows the average neurite length per neuron cell. Moreover, in the figure, "w / o" indicates the case where it is not co-cultured with astrocyte-like cells (that is, only neurons). In the figure, "w / NHDF-Ad" indicates a case where human adult skin fibroblasts (NHDF-Ad) and neurons are co-cultured. In the figure, "w / NHDF-Neo" indicates a case where human neonatal skin fibroblasts (NHDF-Neo) and neurons are co-cultured. In the figure, "w / iAs (NHDF-Ad)" indicates a case where astrocyte-like cells derived from human adult skin fibroblasts and neurons are co-cultured. In the figure, "w / iAs (NHDF-Neo)" indicates a case where astrocyte-like cells derived from human neonatal skin fibroblasts and neurons are co-cultured. In the figure, "w / hAstrocytes" indicates a case where human astrocytes and neurons are co-cultured. アストロサイト様細胞のグルタミン酸取り込み能力の測定結果を示す。The measurement result of the glutamate uptake ability of astrocyte-like cells is shown. NFIAをコードする核酸を含むレトロウィルスベクター、NICDをコードする核酸を含むレトロウィルスベクター、及びTet2CDをコードする核酸を含むレトロウィルスベクターをヒトlt−NES細胞 (long-term self-renewing neuroepithelial stem cells) に導入し、1週間、及び2週間培養した後における、誘導されたGFAP発現細胞の割合を示す。縦軸は、全細胞数に対するGFAP陽細胞数の割合を示す。図中、「lt−NES iA」は、lt−NES細胞から誘導されたアストロサイト様細胞を示す。Human lt-NES cells (long-term self-renewing neuroepithelial stem cells) are a retrovirus vector containing a nucleic acid encoding NFIA, a retrovirus vector containing a nucleic acid encoding NICD, and a retrovirus vector containing a nucleic acid encoding Tet2CD. The percentage of induced GFAP-expressing cells after introduction into and culturing for 1 week and 2 weeks is shown. The vertical axis shows the ratio of the number of GFAP positive cells to the total number of cells. In the figure, "lt-NES iA" indicates astrocyte-like cells derived from lt-NES cells. NFIA、NICD、及びTet2CDをコードする核酸を全て含むレンチウィルスベクターを用いて、ヒト成人線維芽細胞及びlt−NES細胞から誘導された、アストロサイト様細胞の蛍光顕微鏡画像を示す。Fluorescence microscopy images of astrocyte-like cells derived from human adult fibroblasts and lt-NES cells using a lentiviral vector containing all nucleic acids encoding NFIA, NICD, and Tet2CD are shown. lt−NES細胞から分化誘導して得られた、アレキサンダー病のインビトロモデルにおいて、CRYABの発現量が対照群と比較して上昇したことを示す。縦軸は、GFAP陽性細胞数に対する、GFAP陽性かつCRYAB(Alpha-crystallin B chain) 陽性細胞数の割合を示す。図中、「Control」は、ミスセンス点変異(C715T)を導入していないlt−NES細胞から誘導されたアストロサイト様細胞を示し、「AxD」は、ミスセンス点変異(C715T)が導入されたlt−NES細胞から誘導されたアストロサイト様細胞を示す。It is shown that the expression level of CRYAB was increased in the in vitro model of Alexander disease obtained by inducing differentiation from lt-NES cells as compared with the control group. The vertical axis shows the ratio of the number of GFAP-positive and CRYAB (Alpha-crystallin B chain) -positive cells to the number of GFAP-positive cells. In the figure, "Control" indicates astrocyte-like cells derived from lt-NES cells into which a missense point mutation (C715T) has not been introduced, and "AxD" indicates an lt into which a missense point mutation (C715T) has been introduced. -Shows astrocyte-like cells derived from NES cells. MeCP2に対するショートヘアピンRNA(shRNA)を発現するレンチウィルスベクターを線維芽細胞由来のアストロサイト様細胞に導入した後にマウスE15.5初代培養大脳皮質ニューロンと共培養した場合の、蛍光顕微鏡による当該ニューロンの画像、及びニューロンから伸長した神経突起の長さの測定結果を示す。蛍光顕微鏡画像は、抗MAP2抗体(Sigma社)を用いてニューロンを標識して得た。図中、「w/ iA (control)」は、MECP2に対するshRNAを発現させていないアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養したもの(対照群)の結果を示す。図中、「w/ iA (shMeCP2)」は、MECP2に対するshRNAを発現させたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養したもの結果を示す。図中、「w/ iA (Rescue)」は、MECP2に対するshRNAおよび、shRNAにより発現を抑制されない野生型MECP2の両方を発現するアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養したものを示す。グラフの縦軸は、対照群におけるニューロン1細胞当たりの神経突起長さ平均に対する共培養群の神経突起長さ平均の比率を示す。When a lentivirus vector expressing short hairpin RNA (shRNA) for MeCP2 was introduced into astrocyte-like cells derived from fibroblasts and then co-cultured with mouse E15.5 primary cultured cerebral cortex neurons, the neurons were measured by fluorescence microscopy. The image and the measurement result of the length of the astrocyte extending from the neuron are shown. Fluorescence microscopy images were obtained by labeling neurons with an anti-MAP2 antibody (Sigma). In the figure, "w / iA (control)" shows the results of co-culture of astrocyte-like cells and neurons that do not express shRNA for MECP2 (control group). In the figure, "w / iA (shMeCP2)" shows the results of co-culture of astrocyte-like cells expressing shRNA for MECP2 and neurons. In the figure, "w / iA (Rescue)" indicates a co-culture of astrocyte-like cells and neurons expressing both shRNA for MECP2 and wild-type MECP2 whose expression is not suppressed by shRNA. The vertical axis of the graph shows the ratio of the average neurite length of the co-culture group to the average neurite length per neuron cell in the control group. MeCP2に対するshRNAを発現するレンチウィルスベクターをlt−NES細胞由来のアストロサイト様細胞に導入した後にマウスE15.5初代培養大脳皮質ニューロンと培養した場合の、ニューロンから伸長した神経突起の長さの測定結果を示す。縦軸は、ニューロン1細胞当たりの神経突起長さの平均を示す。図中、「w/ iA (shMeCP2)」は、MECP2に対するshRNAを発現させたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養したものの結果を示す。図中、「w/ iA (Rescue)」は、MECP2に対するshRNAおよび、shRNAにより抑制されない変異型MECP2の両方を発現するアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養したものを示す。Measurement of the length of neurites extending from neurons when a lentiviral vector expressing shRNA for MeCP2 was introduced into astrocyte-like cells derived from lt-NES cells and then cultured with mouse E15.5 primary cultured cerebral cortex neurons. The results are shown. The vertical axis shows the average neurite length per neuron cell. In the figure, "w / iA (shMeCP2)" shows the results of co-culture of astrocyte-like cells expressing shRNA for MECP2 and neurons. In the figure, "w / iA (Rescue)" indicates a co-culture of astrocyte-like cells and neurons expressing both shRNA for MECP2 and mutant MECP2 not suppressed by shRNA. ヒト線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導において、p16INK4aを細胞に導入した場合の結果を示す。図中、「3 factors」は、NFIAをコードする核酸を含むレンチウィルスベクター、NICDをコードする核酸を含むレンチウィルスベクター、及びTet2CDをコードする核酸を含むレンチウィルスベクターを導入したヒト線維芽細胞であることを示す。図中、「+p16INK4a」は、上記3因子をコードするベクターの他に、p16INK4aをコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。図中、「+Ctl」は、p16INK4aをコードする核酸を含むレンチウイルスベクターの代わりに、発現させるべき遺伝子配列を含まない空のレンチウィルスベクターを用いた場合の結果を示す。左の棒グラフの縦軸(% of GFAP(+)/DAPI)は、誘導因子をコードするベクターを細胞に導入して11日間培養した後おけるGFAP陽性細胞数の、DAPI陽性細胞数に対する割合(GFAP陽性細胞数/DAPI陽性細胞数)を%表示で示す。右の棒グラフの縦軸(% of GFAP(+)/Initial cells)は、誘導因子をコードするベクターを細胞に導入して11日間培養した後おいて回収されたGFAP陽性細胞数の、培養開始時の初期細胞数に対する割合(GFAP陽性細胞数/初期細胞数)を%表示で示す。The results when p16INK4a is introduced into cells in the induction of differentiation from human fibroblasts to astrocyte-like cells are shown. In the figure, "3 factors" are human fibroblasts into which a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding NFIA, a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding NICD, and a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding Tet2CD have been introduced. Indicates that there is. In the figure, "+ p16INK4a" indicates the result when a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding p16INK4a is introduced into cells in addition to the vector encoding the above three factors. In the figure, "+ Ctl" indicates the result when an empty lentiviral vector containing no gene sequence to be expressed was used instead of the lentiviral vector containing the nucleic acid encoding p16INK4a. The vertical axis of the bar graph on the left (% of GFAP (+) / DAPI) is the ratio of the number of GFAP-positive cells to the number of DAPI-positive cells (GFAP) after introducing the vector encoding the inducing factor into the cells and culturing for 11 days. The number of positive cells / the number of DAPI-positive cells) is shown in%. The vertical axis of the bar graph on the right (% of GFAP (+) / Initial cells) shows the number of GFAP-positive cells recovered after introducing the vector encoding the inducing factor into the cells and culturing for 11 days at the start of culturing. The ratio (number of GFAP-positive cells / number of initial cells) to the initial number of cells is shown in%. ヒト線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導において、細胞内のp16INK4a遺伝子をノックダウンした場合の結果を示す。図中、「3 factors」、「% of GFAP(+)/DAPI」及び「% of GFAP(+)/DAPI」の定義は、図9と同一である。図中、「+shp16INK4a」は、上記3因子をコードするベクターの他に、p16INK4a遺伝子に対するショートヘアピンRNA(shp16INK4a)をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。図中、「+Ctl」は、shp16INK4aをコードする核酸を含むレンチウイルスベクターの代わりに、ヒトには存在しない配列を標的配列とするショートヘアピンRNAをコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。The results of knocking down the intracellular p16INK4a gene in inducing differentiation of human fibroblasts into astrocyte-like cells are shown. In the figure, the definitions of "3 factors", "% of GFAP (+) / DAPI" and "% of GFAP (+) / DAPI" are the same as in FIG. In the figure, "+ shp16INK4a" shows the result when a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding short hairpin RNA (shp16INK4a) for the p16INK4a gene was introduced into cells in addition to the vector encoding the above three factors. In the figure, "+ Ctl" introduces into cells a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding a short hairpin RNA targeting a sequence not present in humans, instead of a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding shp16INK4a. The result when this is done is shown. ヒト線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導において、細胞内のp53遺伝子をノックダウンした場合の結果を示す。図中、「3 factors」、「% of GFAP(+)/DAPI」及び「% of GFAP(+)/DAPI」の定義は、図9と同一である。図中、「+shp53」は、3因子の他に、p53遺伝子に対するショートヘアピンRNA(shp53)をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。図中、「+Ctl」は、shp53をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターの代わりに、ヒトには存在しない配列を標的配列とするショートヘアピンRNAをコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。The results of knocking down the intracellular p53 gene in the induction of differentiation from human fibroblasts to astrocyte-like cells are shown. In the figure, the definitions of "3 factors", "% of GFAP (+) / DAPI" and "% of GFAP (+) / DAPI" are the same as in FIG. In the figure, "+ shp53" shows the result when a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding short hairpin RNA (shp53) for the p53 gene was introduced into cells in addition to the three factors. In the figure, "+ Ctl" introduces into cells a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding a short hairpin RNA whose target sequence is a sequence not present in humans, instead of the lentiviral vector containing the nucleic acid encoding shp53. The result when this is done is shown. ヒト線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導において、細胞内のp14ARF遺伝子をノックダウンした場合の結果を示す。図中、「3 factors」、「% of GFAP(+)/DAPI」及び「% of GFAP(+)/DAPI」の定義は、図9と同一である。図中、「+shp14ARF」は、3因子の他に、p14ARF遺伝子に対するショートヘアピンRNA(shp14ARF)をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。図中、「+Ctl」は、shp14ARFをコードする核酸を含むベクターの代わりに、ヒトには存在しない配列を標的配列とするショートヘアピンRNAをコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。The results of knocking down the intracellular p14ARF gene in inducing differentiation of human fibroblasts into astrocyte-like cells are shown. In the figure, the definitions of "3 factors", "% of GFAP (+) / DAPI" and "% of GFAP (+) / DAPI" are the same as in FIG. In the figure, "+ shp14ARF" shows the result when a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding short hairpin RNA (shp14ARF) for the p14ARF gene was introduced into cells in addition to the three factors. In the figure, "+ Ctl" means that instead of a vector containing a nucleic acid encoding shp14ARF, a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding a short hairpin RNA targeting a sequence that does not exist in humans is introduced into cells. The result of is shown. ヒト線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導において、細胞内のp21遺伝子をノックダウンした場合の結果を示す。図中、「3 factors」、「% of GFAP(+)/DAPI」及び「% of GFAP(+)/DAPI」の定義は、図9と同一である。図中、「+shp21」は、3因子の他に、p21遺伝子に対するショートヘアピンRNA(shp21)をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。図中、「+Ctl」は、shp21をコードする核酸を含むベクターの代わりに、ヒトには存在しない配列を標的配列とするショートヘアピンRNAをコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを細胞に導入した場合の結果を示す。The results of knocking down the intracellular p21 gene in the induction of differentiation from human fibroblasts to astrocyte-like cells are shown. In the figure, the definitions of "3 factors", "% of GFAP (+) / DAPI" and "% of GFAP (+) / DAPI" are the same as in FIG. In the figure, "+ shp21" shows the result when a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding short hairpin RNA (shp21) for the p21 gene was introduced into cells in addition to the three factors. In the figure, "+ Ctl" means that instead of a vector containing a nucleic acid encoding shp21, a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding a short hairpin RNA targeting a sequence that does not exist in humans is introduced into cells. The result of is shown. マウスNICD、マウスTet2CD、マウスNFIA、及びマウスREST/NRSF−VP16のうち、1つ、2つ又は3つをマウス線維芽細胞に導入し、培養した後における、誘導されたGFAP発現細胞の割合を示す。縦軸は、1cm2当たりのGFAP発現細胞の数を示す。横軸には、導入された誘導因子を示す。The percentage of induced GFAP-expressing cells after introducing one, two or three of mouse NICD, mouse Tet2CD, mouse NFIA, and mouse REST / NRSF-VP16 into mouse fibroblasts and culturing them. show. The vertical axis shows the number of GFAP-expressing cells per 1 cm 2. The horizontal axis shows the introduced inducing factors.

本発明の一態様は、ヒト細胞からアストロサイト様細胞をインビトロで調製する方法であって、以下の工程:(1)少なくとも2種類の誘導因子をヒト細胞に導入する工程;及び(2)前記ヒト細胞を分化誘導してアストロサイト様細胞を得る工程を含み、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記調製方法に関する。以下で、当該調製方法を「本発明のアストロサイト様細胞の調製方法」又は「本発明の調製方法」とも呼ぶ。 One aspect of the present invention is a method of preparing astrocyte-like cells from human cells in vitro, wherein the following steps: (1) introducing at least two types of inducers into human cells; and (2) the above. It comprises the step of inducing differentiation of human cells to obtain astrocyte-like cells, wherein the inducing factor comprises NFIA and at least one of NICD and Tet2CD, wherein the human cell is a human somatic cell (astro). (Excluding astrocytes), the above-mentioned preparation method, which is a human pluripotent stem cell or a human adult stem cell. Hereinafter, the preparation method is also referred to as "the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention" or "the method for preparing the astrocyte-like cells of the present invention".

本明細書において、「アストロサイト様細胞」とは、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞をインビトロにて分化誘導することによって得られる細胞であって、アストロサイトと同様の特性を有する細胞のことである。具体的には、以下の特性を有する。
(1)アストロサイトに特異的なマーカーであるグリア線維性酸性タンパク質(GFAP)を発現する。
(2)ニューロンからの神経突起の成長を支援する能力を有する。
(3)グルタミン酸を取り込む能力を有する。
なお本明細書において、アストロサイト様細胞のことを、「誘導アストロサイト細胞(induced Astrocyte)」、又は「iA細胞」とも呼ぶ。
As used herein, the term "astrocyte-like cell" is a cell obtained by inducing differentiation of human somatic cells (excluding astrocytes), human pluripotent stem cells, or human adult stem cells in vitro, and is astro. A cell that has similar properties to astrocytes. Specifically, it has the following characteristics.
(1) Expresses glial fibrous acidic protein (GFAP), which is a marker specific to astrocytes.
(2) It has the ability to support the growth of neurites from neurons.
(3) Has the ability to take up glutamic acid.
In the present specification, astrocyte-like cells are also referred to as "induced astrocyte cells" or "iA cells".

本明細書において「誘導因子」とは、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞及びヒト成体幹細胞をアストロサイト様細胞へと分化誘導することができるタンパク質のことである。本発明のアストロサイト様細胞の調製方法において使用される誘導因子は、NFIA(Nuclear factor I/A)を含み、かつNICD(Notch 1 intercellular domain)及びTet2CD(Tet2 catalytic domain)の少なくとも1つを含む。具体的には、誘導因子は、NFIA及びNICDを含んでも良く、NFIA及びTet2CDを含んでも良く、NFIA、NICD及びTet2CDを含んでもよい。好ましくは、誘導因子は、NFIA、NICD及びTet2CDを含む。誘導因子は、野生型タンパク質の他、当該野生型タンパク質のアミノ酸配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有し、野生型タンパク質と同等のアストロサイト様細胞への誘導化能力を有する変異タンパク質であってもよい。例えば、誘導因子としてマウスNFIA、マウスNICD及びマウスTet2CDを選択した場合、それらの野生型タンパク質(それぞれ配列番号8、9及び10)の使用のみならず、それらの配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有し、アストロサイト様細胞への誘導化能力を有する変異タンパク質の使用も、本願発明の調製方法における誘導因子の使用に含まれる。また誘導因子は、誘導因子タンパク質それ自体の他、当該タンパク質と他のタンパク質、ポリペプチド又はペプチドなどとの融合タンパク質の形態であってもよい。当該他のタンパク質、ポリペプチド又はペプチドは特に限定されないが、例えばHisタグ、FLAGタグ、Mycタグ、V5タグ、PAタグ及びHAタグのようなプロテインタグ、及びHIVウィルス由来のTATペプチドのような細胞膜透過性ペプチドを含む。当該融合タンパク質がアストロサイト様細胞への誘導化能力を有する限り、当該融合タンパク質の使用も本願発明の調製方法の誘導因子の使用に含まれる。 As used herein, the term "inducing factor" is a protein capable of inducing differentiation of human somatic cells (excluding astrocytes), human pluripotent stem cells and adult human stem cells into astrocyte-like cells. Inducing factors used in the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention include NFIA (Nuclear factor I / A) and include at least one of NICD (Notch 1 intercellular domain) and Tet2CD (Tet2 catalytic domain). .. Specifically, the inducing factor may include NFIA and NICD, may include NFIA and Tet2CD, and may include NFIA, NICD and Tet2CD. Preferably, the inducing factors include NFIA, NICD and Tet2CD. In addition to the wild-type protein, the inducing factor has 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more identity with the amino acid sequence of the wild-type protein, and is wild-type. It may be a mutant protein having the same ability to induce astrosite-like cells as the protein. For example, when mouse NFIA, mouse NICD and mouse Tet2CD are selected as inducers, not only the use of their wild-type proteins (SEQ ID NOs: 8, 9 and 10 respectively), but also 90% or more, preferably 95% or more of their sequences. The use of a mutant protein having an identity of% or more, more preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more, and capable of inducing astrocyte-like cells is also the use of an inducing factor in the preparation method of the present invention. include. In addition to the inducer protein itself, the inducer may be in the form of a fusion protein of the protein and another protein, polypeptide, peptide or the like. The other protein, polypeptide or peptide is not particularly limited, but for example, a protein tag such as His tag, FLAG tag, Myc tag, V5 tag, PA tag and HA tag, and a cell membrane such as TAT peptide derived from HIV virus. Contains permeable peptides. As long as the fusion protein has the ability to induce into astrocyte-like cells, the use of the fusion protein is also included in the use of the inducer in the preparation method of the present invention.

本発明の調製方法で使用される誘導因子の由来は、特に限定されないが、好ましくは哺乳動物由来であり、より好ましくは霊長類(ヒト、サルなど)、げっ歯類(マウス、ラット、モルモットなど)、ネコ、イヌ、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、ロバ、ヤギ又はフェレット由来であり、特に好ましくはマウス又はヒト由来である。本発明の調製方法で使用される誘導因子の組み合わせは、異種由来の誘導因子の組み合わせでもよいし、同一種由来の誘導因子の組み合わせでもよい。好ましくは、本発明の調製方法で使用される誘導因子の組み合わせは、同一種由来の誘導因子の組み合わせである。 The origin of the inducing factor used in the preparation method of the present invention is not particularly limited, but is preferably derived from a mammal, more preferably a primate (human, monkey, etc.), a rodent (mouse, rat, guinea pig, etc.). ), Cats, dogs, rabbits, sheep, pigs, cows, horses, donkeys, goats or ferrets, particularly preferably from mice or humans. The combination of inducers used in the preparation method of the present invention may be a combination of inducers derived from different species or a combination of inducers derived from the same species. Preferably, the combination of inducers used in the preparation method of the present invention is a combination of inducers derived from the same species.

本明細書において「体細胞」とは、生殖系列にある細胞(例えば、卵細胞、精子細胞、卵原細胞や精原細胞等とそれらの前駆細胞)または発生初期胚由来の万能性未分化細胞(例えば胚性幹細胞)以外の、動物個体を構成する分化細胞のことである。動物個体は、成体であっても胎児や胚であってもよい。体細胞は、株化された細胞であっても、組織から単離された初代培養細胞であってもよいが、染色体数などが正常であることが好ましい。体細胞の由来となる組織や器官も特に限定されず、皮膚、肝臓、血液などを含む。体細胞の性状としては、受精細胞が有する全分化能を一部でも失った細胞であれば特に限定されず、例えば、線維芽細胞、上皮細胞、肝細胞、末梢血細胞などを含む。 As used herein, the term "somatic cell" refers to a cell in the germline (for example, an egg cell, a sperm cell, an egg cell, a sperm cell, etc. and their precursor cell) or a pluripotent undifferentiated cell derived from an early developmental embryo (for example). For example, it is a differentiated cell that constitutes an individual animal other than embryonic stem cells). The individual animal may be an adult, a foetation or an embryo. The somatic cell may be an established cell or a primary cultured cell isolated from a tissue, but it is preferable that the number of chromosomes is normal. The tissues and organs from which somatic cells are derived are not particularly limited, and include skin, liver, blood and the like. The properties of somatic cells are not particularly limited as long as they have lost even a part of the total differentiation potential of fertilized cells, and include, for example, fibroblasts, epithelial cells, hepatocytes, peripheral blood cells and the like.

本発明のアストロサイト様細胞の調製方法において、出発細胞として使用されるヒト体細胞としては、アストロサイト様細胞が分化誘導される細胞であれば特に限定されないが、ヒト線維芽細胞又はヒト末梢血細胞が好ましい。 In the method for preparing astrocyto-like cells of the present invention, the human somatic cells used as starting cells are not particularly limited as long as the astrosite-like cells are induced to differentiate, but are human fibroblasts or human peripheral blood cells. Is preferable.

本明細書において、「多能性幹細胞」とは、胎盤以外のすべての細胞に分化可能な分化多能性を有する細胞すべてを含み、胚性幹細胞(Embryonic Stem cell(ES細胞))及び人工多能性幹細胞(induced Pluripotent Stem cells (iPS細胞))を含む。 As used herein, the term "pluripotent stem cell" includes all cells having pluripotency that can differentiate into all cells other than the placenta, and includes embryonic stem cells (ES cells) and induced pluripotent cells. Includes induced pluripotent stem cells (iPS cells).

「ES細胞」とは、動物の発生初期段階である胚盤胞期の胚の一部に属する内部細胞塊より作られる幹細胞のことである。 An "ES cell" is a stem cell produced from an inner cell mass belonging to a part of an embryo in the blastocyst stage, which is the early stage of development of an animal.

「iPS細胞」とは、哺乳動物体細胞又は未分化幹細胞に特定の因子を導入することにより、ES細胞と同様の分化多能性を有するように再プログラミング(初期化)された細胞のことである。 "IPS cells" are cells that have been reprogrammed (reprogrammed) to have pluripotency similar to ES cells by introducing specific factors into mammalian somatic cells or undifferentiated stem cells. be.

iPS細胞は、マウス線維芽細胞にOct3/4、Sox2、Klf4、c−Mycの4因子を導入することにより、初めて樹立された(Takahashi K, Yamanaka S., Cell,(2006)126:663-676)。その後、同様の4因子をヒト線維芽細胞に導入することにより、ヒトiPS細胞も樹立され(Takahashi K, Yamanaka S.他, Cell,(2007)131:861-872.)、さらにc−Mycを含まない方法等(Nakagawa M, Yamanaka S., Nature Biotechnology,(2008)26,101-106)、腫瘍形成誘導が低いより安全性の高いiPS細胞を樹立する方法の確立にも成功している。 iPS cells were first established by introducing the four factors Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc into mouse fibroblasts (Takahashi K, Yamanaka S., Cell, (2006) 126: 663- 676). Then, by introducing the same four factors into human fibroblasts, human iPS cells were also established (Takahashi K, Yamanaka S. et al., Cell, (2007) 131: 861-872.), And c-Myc was further added. We have also succeeded in establishing a method for establishing safer iPS cells with low induction of tumorigenesis, such as a method that does not include them (Nakagawa M, Yamanaka S., Nature Biotechnology, (2008) 26, 101-106).

また、上記とは異なる因子(OCT3/4、SOX2、NANOG、LIN28)をヒト線維芽細胞に導入して作製された人工多能性幹細胞が報告されている(Yu J., Thomson JA.他, Science, 2007, 318:1917-1920.)。また、皮膚細胞にOCT3/4、SOX2、KLF4、C−MYC、hTERT、mSV40large Tの6遺伝子を導入して作製した人工多能性幹細胞が報告されている(Park IH,Daley GQ.他, Nature, 2007, 451:141-146)。このほか、OCT3/4、KLF4、低分子化合物をマウス神経前駆細胞等に導入して作製された人工多能性幹細胞(Shi Y., Ding S.他, Cell Stem Cell, 2008, Vol3,Issue 5,568-574)、SOX2,C−MYCを内因性に発現しているマウス神経幹細胞にOCT3/4,KLF4を導入して作製された人工多能性幹細胞(Kim JB.,Scholer HR.他,Nature,(2008)454,646-650)、C−MYCを用いることなく、Dnmt阻害剤やHDAC阻害剤を利用して作製された人工多能性幹細胞(Huangfu D.,Melton,DA.他,Nature Biotechnology,(2008)26,No7,795-797)が報告されている。 In addition, artificial pluripotent stem cells produced by introducing factors different from the above (OCT3 / 4, SOX2, NANOG, LIN28) into human fibroblasts have been reported (Yu J., Thomson JA. et al., Science, 2007, 318: 1917-1920.). In addition, artificial pluripotent stem cells prepared by introducing 6 genes of OCT3 / 4, SOX2, KLF4, C-MYC, hTERT, and mSV40range T into skin cells have been reported (Park IH, Daley GQ. Et al., Nature). , 2007, 451: 141-146). In addition, induced pluripotent stem cells (Shi Y., Ding S. et al., Cell Stem Cell, 2008, Vol3, Issue 5,568) produced by introducing OCT3 / 4, KLF4, and low molecular weight compounds into mouse neural progenitor cells and the like. -574), induced pluripotent stem cells produced by introducing OCT3 / 4, KLF4 into mouse neural stem cells endogenously expressing SOX2, C-MYC (Kim JB., Scholer HR. Et al., Nature, Nature, (2008) 454,646-650), induced pluripotent stem cells produced using Dnmt inhibitors and HDAC inhibitors without using C-MYC (Huangfu D., Melton, DA. Et al., Nature Biotechnology, (2008) 2008) 26, No7,795-797) has been reported.

本明細書において「人工多能性幹細胞(iPS細胞)」は、上記の定義を満たし、本発明の目的を損なわない限りにおいて、公知の人工多能性幹細胞、及びこれと等価な人工多能性幹細胞のすべてを含み、細胞源、導入因子、導入方法等は特に限定されない。 In the present specification, "induced pluripotent stem cells (iPS cells)" are known artificial pluripotent stem cells and artificial pluripotency equivalent thereto, as long as they satisfy the above definition and do not impair the object of the present invention. It includes all stem cells, and the cell source, introduction factor, introduction method, etc. are not particularly limited.

本明細書において、「成体幹細胞」とは、分化組織に見られる非分化細胞であり、増殖し、一以上の細胞種へ分化する能力を有する。成体幹細胞としては、例えば神経幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞などが挙げられる。本発明のアストロサイト様細胞の調製方法で使用される成体幹細胞としては、神経幹細胞が好ましい。なお、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法で使用される成体幹細胞の由来は特に限定されず、ヒト生体から入手されたものであってもよいし、多能性幹細胞から誘導して得られたものであっても良い。本発明のアストロサイト様細胞の調製方法で使用される成体幹細胞としては、多能性幹細胞から誘導された成体幹細胞が好ましく、ヒトiPS細胞から誘導されたヒト神経幹細胞(例えばヒトiPS細胞から誘導されたlt−NES細胞)がより好ましい。 As used herein, an "adult stem cell" is an undifferentiated cell found in a differentiated tissue and has the ability to proliferate and differentiate into one or more cell types. Examples of adult stem cells include neural stem cells, hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells and the like. Neural stem cells are preferable as the adult stem cells used in the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention. The origin of adult stem cells used in the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention is not particularly limited, and may be obtained from a human living body or derived from pluripotent stem cells. It may be an astrocyte. As the adult stem cells used in the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention, adult stem cells derived from pluripotent stem cells are preferable, and human nerve stem cells derived from human iPS cells (for example, derived from human iPS cells). Lt-NES cells) are more preferred.

本発明のアストロサイト様細胞の調製方法の一実施形態において、出発細胞であるヒト細胞は、神経系疾患患者由来の細胞であってもよい。当該神経系疾患としては、特に限定されないが、例えばアルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、パーキンソン病、自閉症、アレキサンダー病、レット症候群などが挙げられる。 In one embodiment of the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention, the starting cell, the human cell, may be a cell derived from a patient with a nervous system disease. The nervous system disease is not particularly limited, and examples thereof include Alzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Parkinson's disease, autism, Alexander disease, and Rett syndrome.

本発明のアストロサイト様細胞の調製方法の一実施形態において、出発細胞であるヒト細胞は、神経系疾患を患っていない健常者由来の細胞であってもよい。当該健常者由来の細胞は、神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を遺伝子に導入された、健常者由来の細胞であってもよい。変異の導入は、当業者に周知の方法(例えば、CRISPR-Cas9系 (Ran, F.A.他, Cell, 2013, 154, 1380-1389)を用いるゲノム編集法、 ZFNによる遺伝子改変(Urnov, F. 他, Nature, 2005, 435, 646-651)、又はTALENによる遺伝子改変(Mahfouz, M 他, PNAS, 2011, 108, 2623-2628))によって行うことができる。 In one embodiment of the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention, the starting cell, the human cell, may be a cell derived from a healthy person who does not suffer from a nervous system disease. The cell derived from a healthy person may be a cell derived from a healthy person into which a mutation specifically present in the gene of a cell derived from a patient with a nervous system disease has been introduced into the gene. Mutations can be introduced by genome editing methods using methods well known to those skilled in the art (eg, CRISPR-Cas9 system (Ran, FA et al., Cell, 2013, 154, 1380-1389), genetic modification by ZFN (Urnov, F. et al.) , Nature, 2005, 435, 646-651), or genetically modified by TALEN (Mahfouz, M et al., PNAS, 2011, 108, 2623-2628)).

本発明のアストロサイト様細胞の調製方法において、出発細胞であるヒト細胞への誘導因子の導入手法は特に限定されず、例えば、誘導因子自体を細胞へ直接導入してもよく(タンパク質導入法)、あるいは、誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクターをヒト細胞に導入して、誘導因子を発現させてもよい(遺伝子導入法)。 In the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention, the method for introducing an inducing factor into a human cell as a starting cell is not particularly limited, and for example, the inducing factor itself may be directly introduced into a cell (protein introduction method). Alternatively, at least one vector containing a nucleic acid encoding an inducing factor may be introduced into human cells to express the inducing factor (gene transfer method).

ヒト細胞への誘導因子の導入を、タンパク質自体の導入により行う方法は、特に限定されず、当業者に周知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、タンパク質導入試薬を用いる方法、タンパク質導入ドメイン(PTD)もしくは細胞透過性ペプチド(CPP)融合タンパク質を用いる方法、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法などが挙げられる。 The method for introducing the inducer into human cells by introducing the protein itself is not particularly limited, and any method well known to those skilled in the art may be used. For example, a method using a protein transfer reagent, a method using a protein transfer domain (PTD) or a cell-penetrating peptide (CPP) fusion protein, a microinjection method, an electroporation method and the like can be mentioned.

一方、誘導因子をヒト細胞へ導入するための遺伝子導入法が用いられる場合、まず当業者に周知の方法を用い、誘導因子をコードする核酸をヒト細胞で発現させるための適切なプロモーターの下流に挿入した少なくとも1つのベクターを作製する。本明細書において「誘導因子をコードする核酸」は、DNAであってもRNAであってもよく、あるいはDNA/RNAキメラであってもよい。また、当該核酸は二本鎖であっても、一本鎖であってもよい。好ましくは、当該核酸は二本鎖DNA、特にcDNAである。誘導因子をコードする核酸は、発現されるタンパク質が野生型の誘導因子と同等のアストロサイト様細胞への誘導化能力を有する限り、その変異配列であってもよい。本明細書において「誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクター」とは、別個のベクター上に当該核酸の各々を組み込んでもよいし、1つのベクターに2種類以上、好ましくは2〜3種類の当該核酸を組み込んでもよいことを示す。 On the other hand, when a gene transfer method for introducing an inducing factor into human cells is used, a method well known to those skilled in the art is first used, downstream of an appropriate promoter for expressing the nucleic acid encoding the inducing factor in human cells. Make at least one inserted vector. As used herein, the "nucleic acid encoding an inducing factor" may be DNA, RNA, or a DNA / RNA chimera. Further, the nucleic acid may be double-stranded or single-stranded. Preferably, the nucleic acid is double-stranded DNA, especially cDNA. The nucleic acid encoding the inducing factor may be a mutant sequence thereof as long as the expressed protein has the same ability to induce astrocyte-like cells as the wild-type inducing factor. In the present specification, "at least one vector containing a nucleic acid encoding an inducing factor" may be incorporated into each of the nucleic acids on a separate vector, or two or more types, preferably two or three types, may be incorporated into one vector. Indicates that the nucleic acid of the above may be incorporated.

本発明のアストロサイト様細胞の調製方法において使用され得るベクターは特に制限されず、例えばプラスミドベクター、ウィルスベクター(例えばレトロウィルスベクター、レンチウィルスベクター、アデノウィルスベクター、アデノ随伴ウィルスベクター、センダイウィルスベクター)、人工染色体ベクター、エピソーマルベクターなどが挙げられる。本発明のアストロサイト様細胞の調製方法において使用されるベクターとしては、レンチウィルスベクターが好ましい。 The vector that can be used in the method for preparing astrosite-like cells of the present invention is not particularly limited, and is, for example, a plasmid vector, a virus vector (for example, a retrovirus vector, a lentivirus vector, an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a Sendai virus vector). Examples include artificial chromosome vectors and episomal vectors. As the vector used in the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention, a lentiviral vector is preferable.

ヒト細胞へのベクターの導入方法は、例えば、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、または、ウィルス感染を介する方法等、当業者に周知のいずれの方法を用いてもよい。このように、誘導因子を発現することができるベクターをヒト細胞に導入し、そのヒト細胞で誘導因子を発現させることによって、誘導因子をヒト細胞に導入することができる。 As a method for introducing the vector into human cells, any method well known to those skilled in the art, such as an electroporation method, a calcium phosphate method, a lipofection method, or a method via virus infection, may be used. In this way, the inducing factor can be introduced into human cells by introducing a vector capable of expressing the inducing factor into human cells and expressing the inducing factor in the human cells.

誘導因子が導入されたヒト細胞を培養することによって、アストロサイト様細胞へと分化誘導することができる。用いる培地は特に限定されないが、例えばダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、アストロサイト増殖培地(AGM培地(商標)、Lonza社)を使用することができる。培養温度は、好ましくは33〜37℃であり、より好ましくは37℃である。培養期間は、アストロサイト様細胞が回収できるようになる限り、特に限定されないが、通常、1〜2週間程度で回収できるようになる。 By culturing human cells into which an inducing factor has been introduced, differentiation can be induced into astrocyte-like cells. The medium used is not particularly limited, but for example, Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) and astrocyte growth medium (AGM medium ™, Lonza) can be used. The culture temperature is preferably 33 to 37 ° C, more preferably 37 ° C. The culture period is not particularly limited as long as the astrocyte-like cells can be recovered, but usually, the astrocyte-like cells can be recovered in about 1 to 2 weeks.

細胞のアポトーシス及び老化に関与するシグナル伝達経路として、p14ARF、MDM2、p53及びp21を介するシグナル伝達経路が存在する。具体的には、p14ARFはMDM2を阻害する。また、MDM2は、p53による転写調節を阻害したり、p53の分解を促進したり、p53の核外輸送を促進することによって、p53の活性化を阻害する。また、p53は、p21遺伝子の転写活性化によってp21を活性化する。また、p21は、アポトーシス及び老化に関連する遺伝子の発現調節することによって、細胞のアポトーシス及び老化を促進する。 Signal transduction pathways mediated by p14ARF, MDM2, p53 and p21 exist as signaling pathways involved in cell apoptosis and aging. Specifically, p14ARF inhibits MDM2. In addition, MDM2 inhibits the activation of p53 by inhibiting transcriptional regulation by p53, promoting the degradation of p53, and promoting the nuclear transport of p53. In addition, p53 activates p21 by transcriptional activation of the p21 gene. In addition, p21 promotes cell apoptosis and aging by regulating the expression of genes associated with apoptosis and aging.

また、細胞のアポトーシス及び老化に関与する別のシグナル伝達経路として、p16INK4a、サイクリンD1、CDK4、CDK6、Rb及びE2Fを介するシグナル伝達経路が存在する。具体的には、p16INK4aは、サイクリンD1とCDK4/6との結合を阻害することで、サイクリンD1、CDK4及びCDK6の活性化を阻害する。また、サイクリンD1とCDK4/6との複合体は、Rbをリン酸化することで、RbとE2Fとの結合を阻害する。E2FはRbタンパク質の結合により抑制されているため、Rbのリン酸化により、転写活性化作用を有する。E2Fはアポトーシス及び老化に関連する遺伝子の発現調節することによって、細胞のアポトーシス及び老化を抑制する。 In addition, as another signal transduction pathway involved in cell apoptosis and aging, there is a signal transduction pathway mediated by p16INK4a, cyclin D1, CDK4, CDK6, Rb and E2F. Specifically, p16INK4a inhibits the activation of cyclins D1, CDK4 and CDK6 by inhibiting the binding of cyclin D1 to CDK4 / 6. In addition, the complex of cyclin D1 and CDK4 / 6 inhibits the binding between Rb and E2F by phosphorylating Rb. Since E2F is suppressed by the binding of Rb protein, it has a transcriptional activation effect by phosphorylation of Rb. E2F suppresses cell apoptosis and aging by regulating the expression of genes associated with apoptosis and aging.

上記の2つの経路におけるp14ARFまたはp16INK4aを起点とするシグナル伝達を阻害することで、iPS細胞又はニューロンへの誘導効率が増大することが報告されている。驚くべきことに、当該シグナル伝達を阻害することでアストロサイト様細胞への誘導効率も増大することが明らかとなった。 It has been reported that inhibition of signal transduction originating from p14ARF or p16INK4a in the above two pathways increases the efficiency of induction into iPS cells or neurons. Surprisingly, it was revealed that inhibition of the signal transduction also increases the efficiency of induction into astrocyte-like cells.

したがって、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法の工程(1)において、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害するか、p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つを阻害するか、MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又はMDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つを活性化することを更に含んでも良い。好ましくは、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法の工程(1)において、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害するか、p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つを阻害するか、MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させることを更に含んでも良い。より好ましくは、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法の工程(1)において、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害するか、p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つを阻害することを更に含んでも良い。さらに好ましくは、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法の工程(1)において、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害することを更に含んでも良い。特に好ましくは、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法の工程(1)において、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子及びp16INK4a遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害することを更に含んでも良い。 Therefore, in step (1) of the method for preparing astrosite-like cells of the present invention, the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene is inhibited, or p14ARF, Inhibit at least one selected from p53, p21, p16INK4a and Rb, or increase the expression of at least one gene selected from the MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene, or It may further include activating at least one selected from MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6 and E2F. Preferably, in step (1) of the method for preparing astrosite-like cells of the present invention, the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene is inhibited or p14ARF is inhibited. , P53, p21, p16INK4a and Rb, or increase the expression of at least one gene selected from the MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene. Further may be included. More preferably, in the step (1) of the method for preparing astrosite-like cells of the present invention, the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene is inhibited. It may further include inhibiting at least one selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb. More preferably, in the step (1) of the method for preparing astrosite-like cells of the present invention, the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene is inhibited. Further may be included. Particularly preferably, in the step (1) of the method for preparing astrosite-like cells of the present invention, further including inhibiting the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene and p16INK4a gene. good.

p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害する方法は特に限定されず、当業者に周知の任意の方法により行うことができる。例えば核酸(例えば、siRNA、shRNA及びmiRNAなどの、RNAiを引き起こすもの)をヒト細胞に導入することによって行われても良い。また、CRISPR-Cas9系 (Ran, F.A.他, Cell, 2013, 154, 1380-1389)を用いるゲノム編集によるノックアウト、ZFNを用いる遺伝子改変(Urnov, F. 他, Nature, 2005, 435, 646-651)によるノックアウト、又はTALENを用いる遺伝子改変(Mahfouz, M 他, PNAS, 2011, 108, 2623-2628)) によるノックアウトにより行われても良い。上記遺伝子の発現の阻害は、好ましくは標的遺伝子をノックダウンするsiRNA、shRNA又はmiRNAを用いて行われ、より好ましくはshRNAを用いて行われる。 The method for inhibiting the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene is not particularly limited, and can be carried out by any method well known to those skilled in the art. For example, it may be carried out by introducing nucleic acids (eg, RNAi-causing ones such as siRNA, shRNA and miRNA) into human cells. In addition, knockout by genome editing using the CRISPR-Cas9 system (Ran, FA et al., Cell, 2013, 154, 1380-1389) and gene modification using ZFN (Urnov, F. et al., Nature, 2005, 435, 646-651). ), Or by genetic modification using TALEN (Mahfouz, M et al., PNAS, 2011, 108, 2623-2628)). Inhibition of the expression of the gene is preferably carried out using siRNA, shRNA or miRNA that knocks down the target gene, and more preferably using shRNA.

上記遺伝子の発現の阻害がshRNAを用いて行われる場合、特に限定されないが、好ましくは、配列番号14で示される塩基配列を有するDNA若しくは配列番号15で示される塩基配列を有するDNAによりコードされるRNA(p14ARF遺伝子をノックダウンするshRNA)、配列番号16で示される塩基配列を有するDNA若しくは配列番号17で示される塩基配列を有するDNAによりコードされるRNA(p53遺伝子遺伝子をノックダウンするshRNA)、配列番号18で示される塩基配列を有するDNA若しくは配列番号19で示される塩基配列を有するDNAによりコードされるRNA(p21遺伝子をノックダウンするshRNA)、又は、配列番号20で示される塩基配列を有するDNA若しくは配列番号21で示される塩基配列を有するDNAによりコードされるRNA(p16INK4a遺伝子をノックダウンするshRNA)を用いて行われる。 When inhibition of the expression of the above gene is performed using shRNA, it is not particularly limited, but is preferably encoded by DNA having the base sequence shown by SEQ ID NO: 14 or DNA having the base sequence shown by SEQ ID NO: 15. RNA (shRNA that knocks down the p14ARF gene), RNA encoded by the DNA having the base sequence shown by SEQ ID NO: 16 or the DNA having the base sequence shown by SEQ ID NO: 17 (shRNA that knocks down the p53 gene gene), It has the RNA encoded by the DNA having the base sequence shown by SEQ ID NO: 18 or the DNA having the base sequence shown by SEQ ID NO: 19 (shRNA that knocks down the p21 gene), or the base sequence shown by SEQ ID NO: 20. It is performed using RNA encoded by DNA or DNA having the base sequence shown by SEQ ID NO: 21 (shRNA that knocks down the p16INK4a gene).

p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つを阻害する方法は特に限定されず、当業者に周知の任意の方法により行うことができる。例えば、p53を阻害するp53ドミナントネガティブ変異体、不活性型Rb変異体、及びピフィスリン−α(p53の転写阻害剤)などをヒト細胞に導入することによって行われても良い。 The method for inhibiting at least one selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb is not particularly limited and can be carried out by any method well known to those skilled in the art. For example, it may be carried out by introducing a p53 dominant negative mutant that inhibits p53, an inactive Rb mutant, pifithrin-α (a transcription inhibitor of p53), or the like into human cells.

MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させる方法は特に限定されず、当業者に周知の任意の方法により行うことができる。例えば、上記遺伝子を組み込んだ発現ベクターを用いて、ヒト細胞内でこれらの遺伝子を強制発現させること、または、VP16、VP64、VP128などの転写活性化因子と融合した不活性型ZFNヌクレアーゼ(Sanchez, JP.他, Plant Biotechnol J, 2006, 4(1), 103-114)、不活性型TALENヌクレアーゼ(Perez-Pinera, P. 他, Nat Methods, 2013, 10, 239-242)もしくは不活性型Cas9ヌクレアーゼ(Konermann, S.他, Nature, 2015, 517, 583-588)を利用し、上記遺伝子の内在性の転写産物を増加させることにより行われても良い。 The method for increasing the expression of at least one gene selected from the MDM2 gene, the cyclin D1 gene, the CDK4 gene, the CDK6 gene and the E2F gene is not particularly limited, and can be carried out by any method well known to those skilled in the art. For example, an expression vector incorporating the above genes can be used to force expression of these genes in human cells, or an inactive ZFN nuclease fused with a transcriptional activator such as VP16, VP64, or VP128 (Sanchez, Sanchez, JP. Et al., Plant Biotechnol J, 2006, 4 (1), 103-114), Inactive TALEN nuclease (Perez-Pinera, P. et al., Nat Methods, 2013, 10, 239-242) or Inactive Cas9 It may be carried out by utilizing a nuclease (Konermann, S. et al., Nature, 2015, 517, 583-588) to increase the endogenous transcript of the gene.

MDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つを活性化する方法は特に限定されず、当業者に周知の任意の方法により行うことができる。 The method for activating at least one selected from MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6 and E2F is not particularly limited, and can be performed by any method well known to those skilled in the art.

上記の遺伝子の発現阻害及び増大、並びに当該遺伝子の遺伝子産物の阻害及び活性化は、誘導因子のヒト細胞への導入と同時に行われても良いし、またそれと前後して行われても良い。 Inhibition and increase of the expression of the above gene, and inhibition and activation of the gene product of the gene may be carried out at the same time as the introduction of the inducing factor into human cells, or may be carried out before or after the introduction of the inducer.

本発明の一態様は、本発明の調製方法により調製される、アストロサイト様細胞に関する。本発明の一実施形態は、以下の工程:(1)少なくとも2種類の誘導因子をヒト細胞に導入する工程;及び(2)前記ヒト細胞を分化誘導してアストロサイト様細胞を得る工程、を含む方法により調製されるアストロサイト様細胞であって、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記アストロサイト様細胞に関する。 One aspect of the present invention relates to astrocyte-like cells prepared by the preparation method of the present invention. One embodiment of the present invention comprises the following steps: (1) introducing at least two types of inducers into human cells; and (2) inducing differentiation of the human cells to obtain astrocyte-like cells. Astrocyte-like cells prepared by the method comprising, wherein the inducer comprises NFIA and at least one of NICD and Tet2CD, wherein the human cell is a human somatic cell (excluding astrocytes). ), The astrocyte-like cell, which is a human pluripotent stem cell or a human adult stem cell.

例えば、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法における出発細胞として、神経系疾患患者由来の細胞が使用される場合、又は神経系疾患患者由来の細胞に特異的に存在する変異が人為的に導入された健常者の細胞が使用される場合、調製されたアストロサイト様細胞は、当該神経系疾患固有の遺伝的特性を保持している。したがって当該アストロサイト様細胞は、神経系疾患モデルとして、当該神経系疾患の発症原因や病態進展機序の解明のために利用することができる。また当該アストロサイト様細胞を利用して、当該神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価することができ、創薬研究のために利用することができる。 For example, when cells derived from a patient with a nervous system disease are used as starting cells in the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention, or mutations specifically present in cells derived from a patient with a nervous system disease are artificially introduced. When the cells of healthy individuals are used, the prepared astrocyte-like cells retain the genetic characteristics specific to the nervous system disease. Therefore, the astrocyte-like cells can be used as a model of a nervous system disease for elucidating the cause of the onset of the nervous system disease and the mechanism of pathological progression. In addition, the astrocyte-like cells can be used to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance against the nervous system disease, and can be used for drug discovery research.

本発明の一態様は、神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:(1)神経系疾患患者由来の細胞から、又は神経系疾患患者由来の細胞に特異的に存在する変異が導入された健常者由来の細胞から、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;及び、(2)前記アストロサイト様細胞と被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程を含む、前記方法に関する。当該神経系疾患としては、特に限定されないが、例えばアルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、パーキンソン病、自閉症、アレキサンダー病、レット症候群などが挙げられる。 One aspect of the present invention is a method for evaluating the efficacy or toxicity of a test substance against a nervous system disease, wherein the following steps: (1) cells derived from a nervous system disease patient or cells derived from a nervous system disease patient. A step of preparing astrocyte-like cells by the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention from cells derived from a healthy person into which a mutation specifically present in is introduced; and (2) with the astrocyte-like cells. The method relates to the method comprising contacting with a test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance. The nervous system disease is not particularly limited, and examples thereof include Alzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Parkinson's disease, autism, Alexander disease, and Rett syndrome.

健常者由来の細胞から本発明の調製方法により調製されるアストロサイト様細胞は、神経系疾患関連遺伝子がノックアウト又はノックダウンされてもよい。本明細書において、「神経系疾患関連遺伝子」とは、当該遺伝子が突然変異などによって正常に機能しなくなることで、神経系疾患を直接的又は間接的に引き起こすことが明らかな、又は引き起こす可能性がある遺伝子のことである。ノックアウト又はノックダウンは、当業者に周知の方法(例えば、CRISPR-Cas9系 (Ran, F.A.他, Cell, 2013, 154, 1380-1389)を用いるゲノム編集によるノックアウト、ZFNを用いる遺伝子改変(Urnov, F. 他, Nature, 2005, 435, 646-651)によるノックアウト、TALENを用いる遺伝子改変(Mahfouz, M 他, PNAS, 2011, 108, 2623-2628)によるノックアウト、及び、siRNA、shRNA、miRNAなどを用いるRNAiによるノックダウン)によって行うことができる。得られたアストロサイト様細胞は、神経系疾患モデルとして利用することができる。 Astrocyte-like cells prepared from cells derived from healthy subjects by the preparation method of the present invention may be knocked out or knocked down by genes related to nervous system diseases. As used herein, the term "nervous system disease-related gene" means that the gene does not function normally due to mutation or the like, and it is clear or may cause nervous system disease directly or indirectly. Is a gene. Knockouts or knockouts are knockouts by genome editing using methods well known to those skilled in the art (eg, CRISPR-Cas9 system (Ran, FA et al., Cell, 2013, 154, 1380-1389), and genetic modification using ZFNs (Urnov, Urnov, Knockout by F. et al., Nature, 2005, 435, 646-651), knockout by gene modification using TALEN (Mahfouz, M et al., PNAS, 2011, 108, 2623-2628), and siRNA, shRNA, miRNA, etc. It can be done by knocking down with the RNAi used). The obtained astrocyte-like cells can be used as a model for nervous system diseases.

本発明の一態様は、神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:(1)健常者由来の細胞から、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞において、神経系疾患関連遺伝子をノックアウト又はノックダウンする工程;及び(3)工程(2)で得られたアストロサイト様細胞と被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程を含む、前記方法に関する。当該神経系疾患としては、特に限定されないが、例えばアルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、パーキンソン病、自閉症、アレキサンダー病、レット症候群などが挙げられる。 One aspect of the present invention is a method for evaluating the efficacy or toxicity of a test substance for nervous system diseases, and the following steps: (1) A method for preparing astrocyte-like cells of the present invention from cells derived from healthy subjects. To prepare astrocyte-like cells; (2) In the astrocyte-like cells obtained in step (1), knock out or knock down a gene related to a neurological system disease; and in (3) step (2). The present invention relates to the above method, which comprises contacting the obtained astrocyte-like cells with a test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance. The nervous system disease is not particularly limited, and examples thereof include Alzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Parkinson's disease, autism, Alexander disease, and Rett syndrome.

本発明の一態様は、本発明の調製方法により調製されるアストロサイト様細胞とニューロンとを含む、インビトロの神経組織モデルに関する。以下で、当該神経組織モデルを「本発明の神経組織モデル」とも呼ぶ。 One aspect of the invention relates to an in vitro neural tissue model comprising astrocyte-like cells and neurons prepared by the preparation method of the present invention. Hereinafter, the nerve tissue model is also referred to as a “nerve tissue model of the present invention”.

本発明の神経組織モデルにおいて使用されるアストロサイト様細胞は、神経系疾患患者由来の細胞から分化誘導された細胞あってもよく、健常者由来の細胞から分化誘導された細胞であってもよく、又は神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞であってもよい。 The astrosite-like cells used in the nervous tissue model of the present invention may be cells derived from cells derived from a neurological disease patient or cells derived from healthy subjects. Or, it may be a cell derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of a cell derived from a patient with a nervous system disease is artificially introduced into the gene.

また、本発明の神経組織モデルにおいて使用されるアストロサイト様細胞は、健常者由来の細胞から分化誘導された細胞であって、神経系疾患関連遺伝子がノックアウト又はノックダウンされた細胞であってもよい。 Further, the astrocyte-like cells used in the neural tissue model of the present invention are cells derived from healthy subjects and induced to differentiate, even if the neural disease-related genes are knocked out or knocked down. good.

本発明の神経組織モデルにおいて使用されるニューロンは、哺乳動物由来のニューロンである限り特に限定はないが、例えばマウスニューロン又はヒトニューロンである。また、ニューロンは、神経系疾患患者由来のニューロンであってもよく、健常者由来のニューロンであってもよく、神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を遺伝子に導入された健常者由来のニューロンであってもよい。またニューロンは、神経系疾患患者由来の多能性幹細胞又は成体幹細胞から分化誘導されたニューロンであってもよく、健常者由来の多能性幹細胞又は成体幹細胞から分化誘導されたニューロンであってもよい。 The neuron used in the nervous tissue model of the present invention is not particularly limited as long as it is a mammalian-derived neuron, and is, for example, a mouse neuron or a human neuron. In addition, the neuron may be a neuron derived from a patient with a nervous system disease or a neuron derived from a healthy person, and a mutation specifically present in the gene of a cell derived from a patient with a nervous system disease is introduced into the gene. It may be a neuron derived from a healthy person. The neuron may be a pluripotent stem cell derived from a patient with a nervous system disease or a neuron induced to differentiate from an adult stem cell, or may be a pluripotent stem cell derived from a healthy person or a neuron induced to differentiate from an adult stem cell. good.

本発明の神経組織モデルは、本発明の調製方法により調製されるアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養することで得られる。共培養において用いられる培地は特に限定されないが、神経細胞が生存可能な培地が望ましい。例えば、Gibco (登録商標) B27(登録商標) Supplement (Thermo Fisher Scientific社)を添加したNeurobasal (登録商標) 培地 (Life Technologies社)やN2 supplement (Thermo Fisher Scientific社)やB27 (登録商標) Supplementを添加したDMEM/F12培地を使用することができる。培養温度は、好ましくは33〜37℃であり、より好ましくは37℃である。培養期間は、特に限定されないが、通常、1〜2週間程度で解析可能である。 The neural tissue model of the present invention is obtained by co-culturing astrocyte-like cells and neurons prepared by the preparation method of the present invention. The medium used in the co-culture is not particularly limited, but a medium in which nerve cells can survive is desirable. For example, Neurobasal (registered trademark) medium (Life Technologies), N2 supplement (Thermo Fisher Scientific) and B27 (registered trademark) Supplement with Gibco (registered trademark) B27 (registered trademark) Supplement (Thermo Fisher Scientific) added. The added DMEM / F12 medium can be used. The culture temperature is preferably 33 to 37 ° C, more preferably 37 ° C. The culture period is not particularly limited, but the analysis can usually be performed in about 1 to 2 weeks.

本発明の一態様は、神経組織モデルを調製する方法であって、以下の工程:(1)少なくとも2種類の誘導因子をヒト細胞に導入する工程;(2)前記ヒト細胞を分化誘導してアストロサイト様細胞を得る工程;及び、(3)工程(2)で得られたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養する工程、を含み、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記調製方法に関する。 One aspect of the present invention is a method of preparing a nervous tissue model, in which the following steps: (1) a step of introducing at least two types of astrocytes into human cells; (2) inducing differentiation of the human cells. A step of obtaining astrocyte-like cells; and (3) a step of co-culturing the astrocyte-like cells obtained in step (2) with neurons, wherein the inducing factor contains NFIA and The present invention relates to the preparation method comprising at least one of NICD and Tet2CD, wherein the human cell is a human somatic cell (excluding astrocytes), a human pluripotent stem cell or a human adult stem cell.

本発明の一態様は、神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:(1)神経系疾患患者由来の細胞、又は前記神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞から、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養して、神経組織モデルを調製する工程;(3)工程(2)で得られた神経組織モデルと被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程を含む、前記方法に関する。また、本発明の一態様は、神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:(1)健常者由来の細胞から、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞において、神経系疾患関連遺伝子をノックアウト又はノックダウンする工程;(3)工程(2)で得られたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養して、神経組織モデルを調製する工程;(4)工程(3)で得られた神経組織モデルと被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程を含む、前記方法に関する。神経系疾患としては、特に限定されないが、例えばアルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、パーキンソン病、自閉症、アレキサンダー病、レット症候群などが挙げられる。 One aspect of the present invention is a method for evaluating the efficacy or toxicity of a test substance against a nervous system disease, wherein the following steps: (1) cells derived from a nervous system disease patient or cells derived from the nervous system disease patient. Step of preparing astrosite-like cells by the method for preparing astrocyto-like cells of the present invention from cells derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of is artificially introduced into the gene; (2) A step of co-culturing the astrosite-like cells obtained in (1) and neurons to prepare a neural tissue model; (3) Contacting the neural tissue model obtained in step (2) with a test substance , The method comprising assessing the efficacy or toxicity of the test substance. In addition, one aspect of the present invention is a method for evaluating the efficacy or toxicity of a test substance for nervous system diseases, and the following steps: (1) From cells derived from healthy subjects to the astrocyte-like cells of the present invention. Steps of preparing astrocyte-like cells by the preparation method; (2) Steps of knocking out or knocking down nervous system disease-related genes in the astrocyte-like cells obtained in step (1); (3) Steps (2) Steps of co-culturing the astrocyte-like cells and neurons obtained in the above step to prepare a neural tissue model; (4) The neural tissue model obtained in step (3) is brought into contact with the test substance to obtain the test substance. The method comprises the steps of assessing the efficacy or toxicity of. Nervous system diseases include, but are not limited to, Alzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Parkinson's disease, autism, Alexander disease, Rett syndrome and the like.

本発明の一態様は、少なくとも2種類の誘導因子、又は前記誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクターを成分として含む、ヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導剤であって、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記誘導剤に関する(以下、「本発明の誘導剤」とも呼ぶ)。本発明の誘導剤は、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法において使用することができる。例えば、当該誘導剤をヒト細胞と接触させて、誘導因子、又は誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクターを当該細胞へ導入し、その後適当な条件で培養することで当該細胞をアストロサイト様細胞へと分化誘導することができる。 One aspect of the present invention is an inducer from human cells to astrocyte-like cells, which comprises at least two kinds of inducers or at least one vector containing a nucleic acid encoding the inducer as a component. , The inducer comprises NFIA and at least one of NICD and Tet2CD, wherein the human cell is a human somatic cell (excluding astrocytes), a human pluripotent stem cell or a human adult stem cell. With respect to the agent (hereinafter, also referred to as "inducing agent of the present invention"). The inducer of the present invention can be used in the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention. For example, the inducer is brought into contact with a human cell, an inducer, or at least one vector containing an inducer-encoding nucleic acid is introduced into the cell, and then the cell is cultured under appropriate conditions to induce the cell into astrocytes. It can induce differentiation into astrocytes.

本発明の一態様は、少なくとも2種類の誘導因子、又は前記誘導因子をコードする核酸を含む少なくとも1つのベクター;及び、本発明のアストロサイト様細胞の調製方法が記載された取扱説明書を含む、ヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導キットであって、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト体細胞(アストロサイトを除く)、ヒト多能性幹細胞又はヒト成体幹細胞である、前記キットに関する(以下、「本発明のキット」とも呼ぶ)。本発明のキットにおける取扱説明書は、本発明のキットに同梱されることなくウェブ上で提供される形態であってもよい。 One aspect of the invention includes at least two inducers, or at least one vector containing a nucleic acid encoding the inducer; and an instruction manual describing the method for preparing astrocyte-like cells of the present invention. , A kit for inducing human cells to astrocyte-like cells, wherein the inducer comprises NFIA and at least one of NICD and Tet2CD, wherein the human cell is a human somatic cell (astrocyte). (Excluding), the kit is a human pluripotent stem cell or a human adult stem cell (hereinafter, also referred to as “kit of the present invention”). The instruction manual in the kit of the present invention may be provided on the web without being included in the kit of the present invention.

本発明のキットは、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤、及び/又は、p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つの阻害剤、及び/又は、MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現増強剤、及び/又は、MDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つの活性化剤をさらに含んでもよい。好ましくは、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤、及び/又は、p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つの阻害剤、及び/又は、MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現増強剤をさらに含んでもよい。より好ましくは、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤、及び/又は、p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つの阻害剤をさらに含んでもよい。さらに好ましくは、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤をさらに含んでもよい。特に好ましくは、p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子及びp16INK4a遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤をさらに含んでもよい。 The kit of the present invention is selected from expression inhibitors of at least one gene selected from p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene, and / or p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb. At least one inhibitor and / or an expression enhancer of at least one gene selected from the MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene, and / or MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6. And at least one activator selected from E2F may be further included. Preferably, an expression inhibitor of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene, and / or at least one selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb. Inhibitors and / or expression enhancers for at least one gene selected from the MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene may be further included. More preferably, an expression inhibitor of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene, and / or at least one selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb. It may further contain one inhibitor. More preferably, it may further contain an expression inhibitor of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene. Particularly preferably, it may further contain an expression inhibitor of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene and p16INK4a gene.

p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子の発現阻害剤並びにこれらの遺伝子の遺伝子産物の阻害剤としては特に限定されないが、当該遺伝子の発現を阻害するために使用され得るものとして上で挙げたもの(例えば、siRNA、shRNA(例えば、配列番号14〜21で示される塩基配列を有するDNAによりコードされるRNA)及びmiRNAのような核酸)、及び当該遺伝子産物を阻害するために使用され得るものとして上で挙げたもの(例えば、p53ドミナントネガティブ変異体、不活性型Rb変異体、及びピフィスリン−α)を使用することができる。 The expression inhibitor of the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene and the inhibitor of the gene product of these genes are not particularly limited, but can be used to inhibit the expression of the gene. Used to inhibit those listed in (eg, siRNA, shRNA (eg, RNA encoded by DNA having the base sequences set forth in SEQ ID NOs: 14-21) and nucleic acids such as miRNA), and the gene product thereof. The ones listed above (eg, p53 dominant negative variants, inactive Rb variants, and piffithrin-α) can be used as possible.

MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子の発現増強剤並びにこれらの遺伝子の遺伝子産物の活性化剤としては、特に限定されないが、当該遺伝子の発現を増加させるために使用され得るものとして上で挙げたもの(例えば、これらの遺伝子の発現ベクター、不活性型TALENヌクレアーゼ、不活性型TALENヌクレアーゼ及び不活性型Cas9ヌクレアーゼ)、及び当該遺伝子産物の活性化を行うことができるものとして当業者に周知のものを使用することができる。 The expression enhancer for the MDM2 gene, the cyclone D1 gene, the CDK4 gene, the CDK6 gene and the E2F gene, and the activator of the gene product of these genes are not particularly limited, but can be used to increase the expression of the gene. Those listed above (eg, expression vectors for these genes, inactive TALEN nucleases, inactive TALEN nucleases and inactive Cas9 nucleases), and those capable of activating the gene product. Those well known to those skilled in the art can be used.

以下の実施例及び参考例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and reference examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 ヒト線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導
(1)誘導因子をコードする核酸を含むレンチウィルスベクターの作製
NFIAをコードする核酸(配列番号1)を含むレンチウィルスベクター、NICDをコードする核酸(配列番号2)を含むレンチウィルスベクター、及びTet2CDをコードする核酸(配列番号3)を含むレンチウィルスベクターをそれぞれ作製した。具体的には、CBhプロモーター下流において誘導因子(NFIA、NICD又はTet2CD)を発現するレンチウイルスプラスミドを、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revプラスミド(理化学研究所 三好浩之 博士より入手)と共に、Gibco(登録商標)FreeStyle(商標) 293 Expression Medium(Invitrogen社製)(以下、単に「Freestyle (商標)」とも呼ぶ)中で293T細胞に導入した。導入16〜20時間後、培地を新鮮な培地と交換した。さらに48時間培養した後、培養上清を0.45μmフィルターを用いて濾過した。得られた上清は原液、もしくは濃縮した後に、レンチウイルスベクターとして各種細胞に導入した。
Example 1 Induction of differentiation of human fibroblasts into astrosite-like cells (1) Preparation of lentiviral vector containing nucleic acid encoding inducing factor NICD, lentiviral vector containing nucleic acid encoding NFIA (SEQ ID NO: 1) A lentiviral vector containing the encoding nucleic acid (SEQ ID NO: 2) and a lentiviral vector containing the nucleic acid encoding Tet2CD (SEQ ID NO: 3) were prepared. Specifically, lentivirus plasmids expressing inducing factors (NFIA, NICD or Tet2CD) downstream of the CBh promoter were obtained from pCAG-HIVgp and pCMV-VSV-G-RSV-Rev plasmids (obtained from Dr. Hiroyuki Miyoshi, RIKEN). At the same time, it was introduced into 293T cells in Gibco (registered trademark) FreeStyle (trademark) 293 Expression Medium (manufactured by Invitrogen) (hereinafter, also simply referred to as "Freestyle (trademark)"). After 16-20 hours of introduction, the medium was replaced with fresh medium. After further culturing for 48 hours, the culture supernatant was filtered using a 0.45 μm filter. The obtained supernatant was used as a stock solution or concentrated, and then introduced into various cells as a lentiviral vector.

(2)ヒト線維芽細胞へのレンチウィルスベクターの導入及び分化誘導
ヒト成人線維芽細胞(NHDF-Ad, Lonza社)を含むDMEM培地を、6ウェルのプレートまたは10cmのディッシュにそれぞれ5×104細胞/ウェルまたは3×105細胞/ディッシュの密度で播種した。播種の24時間後、培地を、(1)で調製したレンチウィルスベクターと4μg/mLのポリブレンを含む培地と交換した。感染の16〜20時間後、培地を新鮮な培地と交換した。細胞を培地中でさらに48時間維持した後、AGM培地(商標)(Lonza社)を用いて増殖させた。当該培地は、分析するまで3日ごとに交換した。分析は、感染後2〜3週間後に行った。
(2) Introduction of lentiviral vector into human fibroblasts and induction of differentiation DMEM medium containing human adult fibroblasts (NHDF-Ad, Lonza) was placed in a 6-well plate or a 10 cm dish in 5 × 10 4 respectively. Seeded at a cell / well or 3 × 10 5 cell / dish density. Twenty-four hours after sowing, the medium was replaced with a medium containing the lentiviral vector prepared in (1) and 4 μg / mL polybrene. After 16-20 hours of infection, the medium was replaced with fresh medium. The cells were maintained in medium for an additional 48 hours and then grown using AGM medium ™ (Lonza). The medium was changed every 3 days until analysis. Analysis was performed 2-3 weeks after infection.

(3)免疫細胞化学法による分析
Kohyama, J. 他,The Journal of cell biology, 2010, 189, 159-170に記載の方法にしたがって、得られたアストロサイト様細胞の免疫細胞化学法による分析を行った。具体的には、細胞を室温にて4%パラフォルムアルデヒドで固定した。固定後、リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)で細胞を洗浄後、1次抗体入り0.3%Triton/5%FBS/PBS溶液(抗体希釈溶液)で細胞を室温で3時間、もしくは4度で一晩処理した。1次抗体処理後、細胞をPBSで洗浄したのち、蛍光マーカーを結合した2次抗体入りの抗体希釈溶液で、室温で60〜90分処理し、PBS洗浄した。核はDAPIもしくはHoechstで染色した。染色した細胞はスライドガラスにマウントした。
(3) Analysis by immunocytochemistry
The obtained astrocyte-like cells were analyzed by immunocytochemistry according to the method described in Kohyama, J. et al., The Journal of cell biology, 2010, 189, 159-170. Specifically, cells were fixed with 4% paraformaldehyde at room temperature. After fixation, wash the cells with phosphate buffered saline (PBS), and then rinse the cells with 0.3% Triton / 5% FBS / PBS solution (antibody dilution solution) containing primary antibody at room temperature for 3 hours or 4 degrees. Treated in the evening. After the primary antibody treatment, the cells were washed with PBS, treated with an antibody diluted solution containing a secondary antibody bound with a fluorescent marker for 60 to 90 minutes at room temperature, and washed with PBS. Nuclei were stained with DAPI or Hoechst. Stained cells were mounted on glass slides.

(4)結果
NFIAをヒト線維芽細胞へと導入した場合、GFAP発現細胞は観察されなかった。なお、マウス神経線維芽細胞を用いた場合にはNFIAのみを導入することで、GFAP発現細胞へと分化誘導することができた(以下の参考例1を参照)。
NFIA及びNICDをヒト線維芽細胞へと導入した場合、NFIA及びTet2CDをヒト線維芽細胞へと導入した場合、並びにNFIA、NICD及びTet2CDをヒト線維芽細胞へと導入した場合において、GFAPを発現するアストロサイト様細胞へと分化誘導することができた。特に、3つの誘導因子を導入した場合には、45.1%と高効率でアストロサイト様細胞へと分化誘導することができた(図1)。
得られたアストロサイト様細胞は、線維芽細胞であれば通常発現している平滑筋アクチン(SMA)を発現していないことが確認された。
(4) Results When NFIA was introduced into human fibroblasts, no GFAP-expressing cells were observed. When mouse neurofibroblasts were used, differentiation could be induced into GFAP-expressing cells by introducing only NFIA (see Reference Example 1 below).
GFAP is expressed when NFIA and NICD are introduced into human fibroblasts, when NFIA and Tet2CD are introduced into human fibroblasts, and when NFIA, NICD and Tet2CD are introduced into human fibroblasts. It was possible to induce differentiation into astrocyte-like cells. In particular, when three inducing factors were introduced, differentiation into astrocyte-like cells could be induced with high efficiency of 45.1% (Fig. 1).
It was confirmed that the obtained astrocyte-like cells did not express smooth muscle actin (SMA), which is normally expressed in fibroblasts.

実施例2
アストロサイト様細胞とニューロンとを共培養した場合における、ニューロンからの神経突起の長さの定量
アストロサイトの機能的特徴として、ニューロンからの神経突起の成長を支援する能力が挙げられる。実施例1で得られたアストロサイト様細胞が当該機能を有することを明らかとするために、ヒト新生児皮膚線維芽細胞(NHDF−Neo)及びヒト成人皮膚線維芽細胞(NHDF−Ad)(いずれもLonza 社より購入)を出発細胞として、実施例1に記載の方法と同様にして、NFIAのcDNA(配列番号1)を組み込んだレンチウィルスベクター、NICDのcDNA(配列番号2)を組み込んだレンチウィルスベクター、及びTet2CDのcDNA(配列番号3)を組み込んだレンチウィルスベクターを導入し、2〜3週間培養して分化誘導したアストロサイト様細胞を、Millicell セルカルチャーインサート(24穴、PCF膜、0.4 μm、Millipore社より購入)内に播種し、37℃で一日培養した。また、E15.5マウス由来大脳皮質ニューロンを、Gibco(登録商標)B27(登録商標) Supplementを添加したDMEM/F12培地を用いてガラスカバースリップ上に播種し、37℃で一日培養した。アストロサイト様細胞を播種したMillicell セルカルチャーインサート内の培地を B27/ DMEM/ F12培地に置換した後、Millicell セルカルチャーインサートをカバースリップ上に3日間セットし、37℃で共培養を行った。対照群として、ヒト新生児線維芽細胞(NHDF−Neo)、ヒト成人皮膚線維芽細胞(NHDF−Ad)及びヒト初代培養アストロサイト(HNA)のそれぞれをE15.5マウス由来の大脳皮質ニューロンと共培養したものを用いた。なお、神経突起の長さの定量は、抗MAP2抗体(Sigma社)を用いてニューロンを標識した後に、蛍光顕微鏡によって画像を取得し、ニューロンJプラグインを有するImage Jソフトウエア(Meijering 他, Journal of the International Society for Analytical Cytology, 2004, 58, 167-176)を用いて行った。結果を図2に示す。アストロサイト様細胞とニューロンとを共培養した場合において、対照群である線維芽細胞とニューロンと共培養した場合と比較して、ニューロンからの神経突起の伸長促進が有意に認められた。
Example 2
Quantification of neurite length from neurons when astrocyte-like cells and neurons are co-cultured A functional feature of astrocytes is the ability to support the growth of neurites from neurons. In order to clarify that the astrosite-like cells obtained in Example 1 have this function, human neonatal skin fibroblasts (NHDF-Neo) and human adult skin fibroblasts (NHDF-Ad) (both). A lentiviral vector incorporating NFIA cDNA (SEQ ID NO: 1) and a lentivirus incorporating NICD cDNA (SEQ ID NO: 2) in the same manner as in Example 1 using (purchased from Lonza) as a starting cell. Millicell cell culture inserts (24 holes, PCF membrane, 0.4 μm) were introduced into the vector and the lentiviral vector incorporating the Tet2CD cDNA (SEQ ID NO: 3) and cultured for 2 to 3 weeks to induce differentiation. , Purchased from Millipore) and cultured at 37 ° C for one day. In addition, E15.5 mouse-derived cerebral cortical neurons were seeded on glass coverslips using DMEM / F12 medium supplemented with Gibco® B27® Supplement and cultured at 37 ° C. for one day. After replacing the medium in the Millicell cell culture insert seeded with astrocyte-like cells with B27 / DMEM / F12 medium, the Millicell cell culture insert was set on the coverslip for 3 days and co-cultured at 37 ° C. As control groups, human neonatal fibroblasts (NHDF-Neo), human adult skin fibroblasts (NHDF-Ad), and human primary cultured astrocytes (HNA) were co-cultured with cerebral cortical neurons derived from E15.5 mice. Was used. To quantify the length of neurites, after labeling neurons with an anti-MAP2 antibody (Sigma), images were acquired with a fluorescence microscope, and Image J software (Meijering et al., Journal) having a neuron J plug-in was obtained. Of the International Society for Analytical Cytology, 2004, 58, 167-176). The results are shown in FIG. When the astrocyte-like cells and neurons were co-cultured, the promotion of neurite outgrowth from the neurons was significantly observed as compared with the case where the control group, fibroblasts and neurons, were co-cultured.

実施例3
アストロサイト様細胞のグルタミン酸取り込み能力の測定
アストロサイトの機能的特徴として、グルタミン酸を取り込む能力が挙げられる。実施例1で得られたアストロサイト様細胞が当該機能を有することを明らかとするために、以下の実験を行った。ヒト成人皮膚線維芽細胞(NHDF−Ad)、実施例1においてNFIA、NICD及びTet2CDを導入して得られたアストロサイト様細胞およびヒト初代培養アストロサイトをpoly-L-Lysine (Sigma社)でコートした24ウェルプレートに播種した。各種細胞を、L−グルタミン酸(Nacalai社)およびトリチウム標識したL-グルタミン酸(L-[2,3,4-3H])(American Radiolabeled Chemicals Inc.社)を添加した、ナトリウムイオン含有緩衝液もしくはナトリウムイオン不含緩衝液を用いて、37℃にてインキュベートした。インキュベート後、ナトリウムイオン不含緩衝液を用いて細胞を洗浄し、0.1N NaOH 溶液を用いて細胞を溶解した。細胞溶解液を液体シンチレーションカクテル(National Diagnostics社)と混合し、液体シンチレーションカウンターを用いて放射線量を測定した。また、各種細胞の総タンパク質量をBCA法にて定量した。グルタミン酸取り込み量は、ナトリウムイオン依存性取り込み量を、総タンパク質量にて補正し、評価した。結果を図3に示す。
Example 3
Measurement of glutamate uptake ability of astrocyte-like cells A functional feature of astrocytes is the ability to take up glutamate. In order to clarify that the astrocyte-like cells obtained in Example 1 have this function, the following experiments were carried out. Human adult skin fibroblasts (NHDF-Ad), astrocyte-like cells obtained by introducing NFIA, NICD and Tet2CD in Example 1 and human primary cultured astrocytes are coated with poly-L-Lysine (Sigma). The seeds were sown on a 24-well plate. Sodium ion-containing buffer or sodium to which various cells were added with L-glutamic acid (Nacalai) and tritium-labeled L-glutamic acid (L- [2,3,4-3H]) (American Radiolabeled Chemicals Inc.). Incubation was carried out at 37 ° C. using ion-free buffer. After incubation, cells were washed with sodium ion-free buffer and lysed with 0.1N NaOH solution. Cytolysis was mixed with a liquid scintillation cocktail (National Diagnostics) and the radiation dose was measured using a liquid scintillation counter. In addition, the total amount of protein in various cells was quantified by the BCA method. The amount of glutamic acid uptake was evaluated by correcting the amount of sodium ion-dependent uptake with the total amount of protein. The results are shown in FIG.

実施例4 ヒトlt−NES細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導
ヒトES細胞及びiPS細胞から誘導された神経幹細胞は、アストロサイト様細胞への分化に抵抗することが知られている(Falk, A. 他, PloS ONE , 2012, Vol. 7 (1), e29597)。そのような神経幹細胞に対して、本願発明で使用される誘導因子を導入することによる効果を試験した。
Example 4 Induction of differentiation of human lt-NES cells into astrocyte-like cells Neural stem cells induced from human ES cells and iPS cells are known to resist differentiation into astrocyte-like cells (Falk, A. et al., PloS ONE, 2012, Vol. 7 (1), e29597). The effect of introducing the inducer used in the present invention was tested on such neural stem cells.

出発細胞として、ヒトiPS細胞から誘導したlt−NES細胞(Austin Smith 博士、ケンブリッジ大学より入手)を用いた。lt−NES細胞は、発達している脳内で、初期神経上皮細胞として、安定した増殖可能な能力と特性を維持する。lt−NES細胞は、グリア形成特性がより弱いことが知られている(Falk, A. 他, PloS ONE , 2012, Vol. 7 (1), e29597)。 As starting cells, lt-NES cells derived from human iPS cells (obtained by Dr. Austin Smith, University of Cambridge) were used. lt-NES cells maintain stable proliferative capacity and properties as early neuroepithelial cells in the developing brain. lt-NES cells are known to have weaker glial formation properties (Falk, A. et al., PloS ONE, 2012, Vol. 7 (1), e29597).

NFIAのcDNAを組み込んだプラスミドベクター、NICDのcDNAを組み込んだプラスミドベクター、及びTet2CDのcDNAを組み込んだプラスミドベクター(Cell Biolabs, Incより入手)を用いて、以下のようにしてレトロウィルスベクターを作製した。
上記プラスミドベクターをFreeStyle(商標)中でPlat−E細胞に導入した。導入16〜20時間後、培地を新鮮な培地と交換した。さらに48時間培養した後、培養上清を0.45μmフィルターを用いて濾過した。得られた上清は原液、もしくは濃縮した後に、レトロウイルスベクターとして本実施例で使用した。
UbCプロモーター下流においてマウスSlc7a1を発現するレンチウイルスプラスミド (Takahashi, K.他, Cell, 2007,131(5) :861-72.)、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revプラスミドと共にFreeStyle(商標)中で293T細胞に導入し、作成されたレンチウイルスをlt−NES細胞に導入した。
その後、当該lt−NES細胞を含む培地(1% N2 Supplement, 0.1% B27 Supplementを含むDMEM/F12培地(以下、「lt−NES用培地」とも呼ぶ))に、上記で調製したレトロウィルスベクターを加え、37℃で24時間培養し、その後1%FBSを含むlt−NES用培地へと培地交換し、GFAPを発現するアストロサイト様細胞を調製した。レトロウィルスベクターを導入して一週間経過後におけるGFAP発現細胞の割合は全体の20%超であった。さらに、2週間経過後においては、ほぼ全てのlt−NES細胞がGFAP発現細胞へと誘導された(図4)。
A retrovirus vector was prepared as follows using a plasmid vector incorporating NFIA cDNA, a plasmid vector incorporating NICD cDNA, and a plasmid vector incorporating Tet2CD cDNA (obtained from Cell Biolabs, Inc). ..
The plasmid vector was introduced into Plat-E cells in FreeStyle ™. After 16-20 hours of introduction, the medium was replaced with fresh medium. After further culturing for 48 hours, the culture supernatant was filtered using a 0.45 μm filter. The obtained supernatant was used as a retrovirus vector in this example after being undiluted or concentrated.
FreeStyle with lentiviral plasmids expressing mouse Slc7a1 downstream of the UbC promoter (Takahashi, K. et al., Cell, 2007, 131 (5): 861-72.), PCAG-HIVgp and pCMV-VSV-G-RSV-Rev plasmids. It was introduced into 293T cells in ™, and the prepared lentivirus was introduced into lt-NES cells.
Then, the retrovirus vector prepared above is placed in a medium containing the lt-NES cells (DMEM / F12 medium containing 1% N2 Supplement, 0.1% B27 Supplement (hereinafter, also referred to as “liter-NES medium”)). In addition, the cells were cultured at 37 ° C. for 24 hours, and then the medium was exchanged for lt-NES medium containing 1% FBS to prepare astrocyte-like cells expressing GFAP. One week after the introduction of the retrovirus vector, the proportion of GFAP-expressing cells was more than 20% of the total. Furthermore, after 2 weeks, almost all lt-NES cells were induced into GFAP-expressing cells (Fig. 4).

実施例5 ヒトiPS細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導
ヒトiPS細胞(京都大学iPS細胞研究所より入手)を、iMatrix-511(株式会社ニッピより購入)を用いてコーティングした培養容器、およびAK03培地(味の素株式会社より購入)を用いて維持培養した。実施例1(1)と同様にして、誘導因子をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを調製し、ヒトiPS細胞に導入した。レンチウィルスベクターを導入したiPS細胞は、導入72時間後に、AGM培地を用い、iMatrix-511コーティングしていない培養容器へ継代した。培地を3〜4日毎に交換し、ヒトiPS細胞からGFAPを発現するアストロサイト様細胞を調製した。なお、誘導因子としては、NFIA、NICD及びTet2CDの3種類を使用した。ベクターを導入して2週間経過後におけるGFAP発現細胞の割合は全体の約80%であった。
Example 5 Induction of differentiation of human iPS cells into astrosite-like cells A culture vessel in which human iPS cells (obtained from the Center for iPS Cell Research and Application, Kyoto University) were coated with iMatrix-511 (purchased from Nippi Co., Ltd.), and AK03. Maintenance culture was performed using a medium (purchased from Ajinomoto Co., Ltd.). In the same manner as in Example 1 (1), a lentiviral vector containing a nucleic acid encoding an inducing factor was prepared and introduced into human iPS cells. The iPS cells into which the lentiviral vector had been introduced were subcultured to an iMatrix-511 uncoated culture vessel using AGM medium 72 hours after the introduction. The medium was changed every 3 to 4 days to prepare astrocyte-like cells expressing GFAP from human iPS cells. As the inducing factor, three types of NFIA, NICD and Tet2CD were used. Two weeks after the introduction of the vector, the proportion of GFAP-expressing cells was about 80% of the total.

実施例6 NFIA、NICD及びTet2CDをコードする核酸を全て含むウィルスベクター、もしくはエピソーマルベクターを用いた、アストロサイト様細胞の調製
(1)Tet2CD、NFIA及びNICDのcDNAをporcine teschovirus-1由来2AペプチドcDNAを用いて連結した。この配列を組み込んだレンチウイルスベクターをヒト成体線維芽細胞(NHDF-Ad, Lonza社)に導入し、11日間培養した。得られた細胞は、GFAP陽性であった。蛍光顕微鏡写真を図5に示す。
(2)Tet2CDおよびNFIA、NICDのcDNAをporcine teschovirus-1由来2AペプチドcDNAを用いて連結し、この配列を組み込んだエピソーマルベクターを調製した。
その後、当該lt−NES細胞に、上記で調製されたエピソーマルベクターを導入し、1%FBSを含むlt−NES用培地を用いて7日間培養した。その後、AGM培地を用いてさらに7日間培養した。得られた細胞はGFAP陽性であった。蛍光顕微鏡写真を図5に示す。
Example 6 Preparation of astrocyte-like cells using a viral vector containing all nucleic acids encoding NFIA, NICD and Tet2CD, or an episomal vector (1) Tet2CD, NFIA and NICD cDNAs are porcine teschovirus-1 derived 2A peptides. It was ligated using cDNA. A lentiviral vector incorporating this sequence was introduced into adult human fibroblasts (NHDF-Ad, Lonza) and cultured for 11 days. The cells obtained were GFAP positive. A fluorescence micrograph is shown in FIG.
(2) Tet2CD, NFIA, and NICD cDNAs were ligated using 2A peptide cDNA derived from porcine teschovirus-1, and an episomal vector incorporating this sequence was prepared.
Then, the episomal vector prepared above was introduced into the lt-NES cells, and the cells were cultured for 7 days using a medium for lt-NES containing 1% FBS. Then, the cells were cultured in AGM medium for another 7 days. The cells obtained were GFAP positive. A fluorescence micrograph is shown in FIG.

実施例7 アレキサンダー病のインビトロ疾患モデルの作製
アレキサンダー病は、GFAP遺伝子変異によって起こる疾患であることが知られている(Brenner, M. 他, Nature genetics, 2001, 27, 117-120)。アレキサンダー病患者のGFAP遺伝子は、当該遺伝子中のミスセンス点変異(C715T)によって、GFAPのアルギニン239がシステインへ変異している(R239C)。また、アレキサンダー病患者のアストロサイトにおいて、αBクリスタリン(CRYAB)の発現が亢進することが知られている(Der Perng, M.他, American journal of human genetics, 2006, 79, 197-213)。また、アレキサンダー病患者のアストロサイトでは、変異GFAPタンパク質が凝集してローゼンタール線維が生じることが知られている (Dinda, A.K.他, Acta neuropathologica, 1990, 79,456-460)。
Example 7 Preparation of an in vitro disease model of Alexander disease Alexander disease is known to be a disease caused by a mutation in the GFAP gene (Brenner, M. et al., Nature genetics, 2001, 27, 117-120). In the GFAP gene of Alexander disease patients, arginine 239 of GFAP is mutated to cysteine (R239C) due to a missense point mutation (C715T) in the gene. In addition, it is known that the expression of αB crystallin (CRYAB) is enhanced in astrocytes of Alexander disease patients (Der Perng, M. et al., American journal of human genetics, 2006, 79, 197-213). It is also known that mutant GFAP proteins aggregate to produce Rosenthal fibrils in astrocytes of Alexander disease patients (Dinda, AK et al., Acta neuropathologica, 1990, 79, 456-460).

アレキサンダー病のインビトロ疾患モデルにおいて、本願発明のアストロサイト様細胞が使用できるか否かを試験した。
CRISPR-Cas9系 (Ran, F.A.他, Cell, 2013, 154, 1380-1389)を用いて、GFAP遺伝子中にミスセンス点変異(C715T)を有するlt−NES細胞を調製した。その後当該細胞に、実施例4と同様にして、NFIAをコードする核酸を含むレトロウイルスベクター、NICDをコードする核酸を含むレトロウイルスベクター、及びTet2CDをコードする核酸を含むレトロウイルスベクターを導入し、GFAPを発現するアストロサイト様細胞を調製した。
In an in vitro disease model of Alexander disease, it was tested whether the astrocyte-like cells of the present invention could be used.
Using the CRISPR-Cas9 system (Ran, FA et al., Cell, 2013, 154, 1380-1389), lt-NES cells having a missense point mutation (C715T) in the GFAP gene were prepared. Then, in the same manner as in Example 4, a retroviral vector containing a nucleic acid encoding NFIA, a retroviral vector containing a nucleic acid encoding NICD, and a retroviral vector containing a nucleic acid encoding Tet2CD were introduced into the cells. Astrosite-like cells expressing GFAP were prepared.

得られたアストロサイト様細胞では、対照群(ミスセンス点変異(C715T)を導入する前のlt−NES細胞から誘導されたアストロサイト様細胞)と比較して有意に高いCRYABの発現が認められた(図6)。さらに、得られたアストロサイト様細胞では、ローゼンタール線維が観察された。得られたアストロサイト様細胞は、アレキサンダー病のインビトロ疾患モデルとして、当該疾患の分子機構や病因の解明、及び当該疾患治療薬のスクリーニングのために利用することができる。 In the obtained astrocyte-like cells, significantly higher expression of CRYAB was observed as compared with the control group (astrocyte-like cells derived from lt-NES cells before introducing a missense point mutation (C715T)). (Fig. 6). Furthermore, Rosenthal fibers were observed in the obtained astrocyte-like cells. The obtained astrocyte-like cells can be used as an in vitro disease model of Alexander disease for elucidation of the molecular mechanism and pathogenesis of the disease and screening of a therapeutic drug for the disease.

実施例8 レット症候群のインビトロ疾患モデルの作製
レット症候群はX染色体上に存在するMECP2遺伝子の変異によって引き起こされる。マウス遺伝子に関する最近の知見では、アストロサイトがレット症候群の発症に重要な役割を果たしていることが示唆されている(Ballas, N 他, Nature neuroscience, 2009, 12, 311-317;Nguyen, M.V. 他, The Journal of neuroscience, 2012, 32, 10021-10034)。また、レット症候群患者に由来するiPS細胞から誘導されたアストロサイト様細胞は、ニューロンの成熟に不利な影響を与えることが報告されている(Williams他、 Hum Mol Genet. 2014 Jun 1; 23(11): 2968-80)。
Example 8 Creating an In vitro Disease Model for Rett Syndrome Rett Syndrome is caused by a mutation in the MECP2 gene located on the X chromosome. Recent findings on mouse genes suggest that astrocytes play an important role in the development of Rett syndrome (Ballas, N et al., Nature neuroscience, 2009, 12, 311-317; Nguyen, MV et al., The Journal of neuroscience, 2012, 32, 10021-10034). In addition, astrocyte-like cells derived from iPS cells derived from patients with Rett syndrome have been reported to adversely affect neuronal maturation (Williams et al., Hum Mol Genet. 2014 Jun 1; 23 (11). ): 2968-80).

レット症候群のインビトロ疾患モデルにおいて、本願発明のアストロサイト様細胞が使用できるか否かを試験した。
実施例1においてNFIA、NICD及びTet2CDを導入して調製されたヒト成人線維芽細胞由来のアストロサイト様細胞、及び実施例4で調製されたlt−NES細胞由来のアストロサイト様細胞において、MECP2タンパク質の発現を抑制するために、レンチウイルスによりMECP2の標的配列(配列番号24)に対するshRNAを発現させた。また、当該shRNAと同時に当該shRNAにより抑制されない変異型MECP2を発現するレンチウイルスを導入した。これらの細胞を用い、E15.5マウス由来の大脳皮質ニューロンと共に3日間培養した。結果を図7及び8に示す。
We tested whether the astrocyte-like cells of the present invention could be used in an in vitro disease model of Rett syndrome.
MECP2 protein in human adult fibroblast-derived astrocyte-like cells prepared by introducing NFIA, NICD and Tet2CD in Example 1 and lt-NES cell-derived astrocyte-like cells prepared in Example 4. In order to suppress the expression of shRNA, shRNA against the target sequence of MECP2 (SEQ ID NO: 24) was expressed by a lentivirus. In addition, a lentivirus expressing a mutant MECP2 that is not suppressed by the shRNA was introduced at the same time as the shRNA. These cells were cultured with E15.5 mouse-derived cerebral cortical neurons for 3 days. The results are shown in FIGS. 7 and 8.

MECP2に対するshRNAを発現させたアストロサイト様細胞上に播種したニューロンは、対照群と比較して、優位に神経突起の伸長が阻害された。MECP2に対するshRNAを発現させたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養した神経組織モデルは、レット症候群のインビトロ疾患モデルとして、当該疾患の分子機構や病因の解明、及び当該疾患治療薬のスクリーニングのために利用することができる。 Neurons seeded on astrocyte-like cells expressing shRNA for MECP2 significantly inhibited neurite outgrowth as compared to the control group. A neural tissue model in which astrocyte-like cells expressing shRNA for MECP2 and neurons are co-cultured is used as an in vitro disease model of Rett syndrome for elucidation of the molecular mechanism and pathogenesis of the disease and screening of therapeutic agents for the disease. Can be used for.

実施例9 ヒト成人線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導における、p16INK4aの影響
p16INK4aのcDNA(配列番号25)を組み込んだレンチウィルスベクターを、実施例1(1)と同様にして調製した。また、当該cDNAを組みこんでいない空のレンチウィルスベクターを調製してコントロールとして用いた。
Example 9 Effect of p16INK4a on induction of differentiation of human adult fibroblasts into astrocyte-like cells A lentiviral vector incorporating the cDNA of p16INK4a (SEQ ID NO: 25) was prepared in the same manner as in Example 1 (1). .. In addition, an empty lentiviral vector in which the cDNA was not incorporated was prepared and used as a control.

調製されたレンチウィルスベクターを、実施例1(1)で調製したNFIAのcDNA(配列番号1)を組み込んだレンチウィルスベクター、NICDのcDNA(配列番号2)を組み込んだレンチウィルスベクター、及びTet2CDのcDNA(配列番号3)と共にヒト成人皮膚線維芽細胞(NHDF−Ad)(Lonza 社より購入)に導入し、11日間培養した。培養後のGFAP陽性細胞数とDAPI陽性細胞数との割合、及び培養後のGFAP陽性細胞数と培養開始時の初期細胞数との割合を図9に示す。p16INK4aを導入した場合、ヒト成人線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導効率がコントロールと比較して有意に減少した。 The prepared lentiviral vector was prepared from the lentiviral vector incorporating the NFIA cDNA (SEQ ID NO: 1) prepared in Example 1 (1), the lentiviral vector incorporating the NICD cDNA (SEQ ID NO: 2), and Tet2CD. It was introduced into human adult skin fibroblasts (NHDF-Ad) (purchased from Lonza) together with cDNA (SEQ ID NO: 3) and cultured for 11 days. FIG. 9 shows the ratio of the number of GFAP-positive cells to the number of DAPI-positive cells after culturing, and the ratio of the number of GFAP-positive cells after culturing to the number of initial cells at the start of culturing. When p16INK4a was introduced, the efficiency of inducing differentiation of human adult fibroblasts into astrocyte-like cells was significantly reduced as compared with the control.

実施例10 ヒト成人線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導における、p16INK4a遺伝子、p53遺伝子、p14ARF遺伝子及びp21遺伝子のノックダウンの影響
p14ARF遺伝子に対するshRNAをコードする核酸(配列番号14及び15)を組みこんだレンチウィルスベクター、p53遺伝子に対するshRNAをコードする核酸(配列番号16及び17)を組みこんだレンチウィルスベクター、p21遺伝子に対するshRNAをコードする核酸(配列番号18及び19)を組みこんだレンチウィルスベクター、p16INK4a遺伝子に対するshRNAをコードする核酸(配列番号20及び21)を組みこんだレンチウィルスベクター、及びヒト成人線維芽細胞の遺伝子中には存在しない塩基配列を標的とするshRNAをコードする核酸(配列番号22及び23)を組みこんだレンチウィルスベクター(コントロール)を、実施例1(1)と同様にして調製した。
Example 10 Effect of knockdown of p16INK4a gene, p53 gene, p14ARF gene and p21 gene on induction of differentiation from human adult fibroblasts to astrosite-like cells Nucleotide sequence encoding shRNA on p14ARF gene (SEQ ID NOS: 14 and 15) Lentivirus vector incorporating the shRNA for the p53 gene, a lentivirus vector incorporating the shRNA encoding the p53 gene (SEQ ID NOs: 16 and 17), and a nucleic acid encoding the shRNA for the p21 gene (SEQ ID NOs: 18 and 19). It encodes a lentivirus vector, a lentivirus vector incorporating a nucleic acid encoding shRNA for the p16INK4a gene (SEQ ID NOs: 20 and 21), and a shRNA that targets a base sequence that is not present in the gene of human adult fibroblasts. A lentivirus vector (control) incorporating the nucleic acids (SEQ ID NOs: 22 and 23) was prepared in the same manner as in Example 1 (1).

調製された上記レンチウィルスベクターをそれぞれ、実施例1(1)で調製したNFIAのcDNA(配列番号1)を組み込んだレンチウィルスベクター、NICDのcDNA(配列番号2)を組み込んだレンチウィルスベクター、及びTet2CDのcDNA(配列番号3)と共にヒト成人皮膚線維芽細胞(NHDF−Ad)(Lonza 社より購入)に導入し、11日間培養した。培養後のGFAP陽性細胞数とDAPI陽性細胞数との割合、及び培養後のGFAP陽性細胞数と培養開始時の初期細胞数との割合を図10〜13に示す。コントロールのshRNAを導入した場合と比較して、p16INK4a遺伝子、p53遺伝子、p14ARF遺伝子及びp21遺伝子をノックダウンするshRNAを導入した場合において、ヒト成人線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導効率が有意に上昇した。 The prepared lentiviral vector containing the NFIA cDNA (SEQ ID NO: 1) prepared in Example 1 (1), the lentiviral vector incorporating the NICD cDNA (SEQ ID NO: 2), and the lentiviral vector containing the NICD cDNA (SEQ ID NO: 2), respectively. It was introduced into human adult skin fibroblasts (NHDF-Ad) (purchased from Lonza) together with Tet2CD cDNA (SEQ ID NO: 3) and cultured for 11 days. The ratio of the number of GFAP-positive cells to the number of DAPI-positive cells after culturing, and the ratio of the number of GFAP-positive cells after culturing to the number of initial cells at the start of culturing are shown in FIGS. 10 to 13. Compared with the case of introducing a control shRNA, the efficiency of inducing differentiation from human adult fibroblasts to astrosite-like cells is higher when a shRNA that knocks down the p16INK4a gene, p53 gene, p14ARF gene and p21 gene is introduced. It increased significantly.

参考例1 マウス線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導
誘導因子候補として、マウスNFIA、NICD、Tet2CD、REST/NRSF−VP16を選択した。これらの各誘導因子をコードする核酸(それぞれ、配列番号1〜4)を含むレトロウィルスベクターを、実施例4と同様にして調製した。当該レトロウィルスベクターをマウス胚性線維芽細胞(MEF)に導入した。導入において、上記レトロウィルスベクターのうちの1種類を用いるか、又はそれらのうちの2種類又は3種類を組み合わせて用いた。GFAPの発現を因子の導入の4日後に調べた。GFAP発現細胞の割合を図14に示す。
Reference Example 1 Mouse NFIA, NICD, Tet2CD, and REST / NRSF-VP16 were selected as candidates for inducing differentiation of mouse fibroblasts into astrocyte-like cells. A retrovirus vector containing nucleic acids encoding each of these inducing factors (SEQ ID NOS: 1-4, respectively) was prepared in the same manner as in Example 4. The retroviral vector was introduced into mouse embryonic fibroblasts (MEF). In the introduction, one of the above retrovirus vectors was used, or two or three of them were used in combination. The expression of GFAP was examined 4 days after the introduction of the factor. The proportion of GFAP-expressing cells is shown in FIG.

マウス線維芽細胞からアストロサイト様細胞への分化誘導には、誘導因子としてNFIAのみで十分であった。また、NFIAと他の因子とを組み合わせることで、分化誘導効率が上昇することが明らかとなった。 NFIA alone was sufficient as an inducing factor to induce differentiation of mouse fibroblasts into astrocyte-like cells. In addition, it was clarified that the differentiation induction efficiency was increased by combining NFIA with other factors.

以下に本願実施例及び参考例にて使用された核酸の塩基配列、並びに本願発明において使用され得るペプチドのアミノ酸配列及び核酸の塩基配列を示す。 The nucleic acid base sequences used in Examples and Reference Examples of the present application, as well as the amino acid sequences of peptides and the base sequences of nucleic acids that can be used in the present invention are shown below.

配列番号1:マウスNFIAのcDNAの塩基配列。配列中、下線部はHAタグ配列を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 1: Nucleotide sequence of mouse NFIA cDNA. In the sequence, the underlined part indicates the HA tag sequence.
Figure 0006906231

配列番号2:マウスNICDのcDNA配列。配列中、波線部はMycタグ配列を示し、下線部はリンカー配列を示す。

Figure 0006906231
Figure 0006906231
SEQ ID NO: 2: cDNA sequence of mouse NICD. In the sequence, the wavy part shows the Myc tag sequence and the underlined part shows the linker sequence.
Figure 0006906231
Figure 0006906231

配列番号3:マウスTet2CDのcDNAの塩基配列。配列中、下線部はFLAGタグ配列を示す。

Figure 0006906231
Figure 0006906231
SEQ ID NO: 3: Base sequence of cDNA of mouse Tet2CD. In the sequence, the underlined part indicates the FLAG tag sequence.
Figure 0006906231
Figure 0006906231

配列番号4:mREST/NRSF−VP16のcDNAの塩基配列。配列中、破線部はFLAGタグ配列を示し、下線部はmREST/NRSFをコードする配列を示し、波線部はリンカー配列を示し、イタリック部分はVP16をコードする配列を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 4: Base sequence of cDNA of mREST / NRSF-VP16. In the sequence, the broken line part shows the FLAG tag sequence, the underlined part shows the sequence encoding mREST / NRSF, the wavy line part shows the linker sequence, and the italic part shows the sequence encoding VP16.
Figure 0006906231

配列番号5:ヒトNFIAのcDNAの塩基配列(NM_001145511.1)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 5: Nucleotide sequence of human NFIA cDNA (NM_001145511.1).
Figure 0006906231

配列番号6:ヒトNICDのcDNAの塩基配列(NM_017617.4の一部)。

Figure 0006906231
Figure 0006906231
SEQ ID NO: 6: Nucleotide sequence of human NICD cDNA (part of NM_017617.4).
Figure 0006906231
Figure 0006906231

配列番号7:ヒトTet2CDのcDNAの塩基配列(NM_001127208.2の一部)。

Figure 0006906231
Figure 0006906231
SEQ ID NO: 7: Base sequence of cDNA of human Tet2CD (part of NM_001127208.2).
Figure 0006906231
Figure 0006906231

配列番号8:マウスNFIAのアミノ酸配列(NP_035035.1)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 8: Amino acid sequence of mouse NFIA (NP_035035.1).
Figure 0006906231

配列番号9:マウスNICDのアミノ酸配列(NP_032740.3の一部)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 9: Amino acid sequence of mouse NICD (part of NP_032740.3).
Figure 0006906231

配列番号10:マウスTet2CDのアミノ酸配列(NP_001035490.2の一部)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 10: Amino acid sequence of mouse Tet2CD (part of NP_001035490.2).
Figure 0006906231

配列番号11:ヒトNFIAのアミノ酸配列(NP_001138983.1)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 11: Amino acid sequence of human NFIA (NP_001138983.1).
Figure 0006906231

配列番号12:ヒトNICDのアミノ酸配列(NP_060087.3)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 12: Amino acid sequence of human NICD (NP_060087.3).
Figure 0006906231

配列番号13:ヒトTet2CDのアミノ酸配列(NP_001120680.1)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 13: Amino acid sequence of human Tet2CD (NP_001120680.1).
Figure 0006906231

配列番号14:shp14ARFをコードするDNAのフォアード鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 14: Nucleotide sequence of the forward chain of DNA encoding shp14ARF. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号15:shp14ARFをコードするDNAのリバース鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 15: Nucleotide sequence of the reverse strand of DNA encoding shp14ARF. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号16:shp53をコードするDNAのフォアード鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 16: Nucleotide sequence of the forward chain of DNA encoding shp53. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号17:shp53をコードするDNAのリバース鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 17: Nucleotide sequence of the reverse strand of DNA encoding shp53. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号18:shp21をコードするDNAのフォアード鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 18: Nucleotide sequence of the forward chain of DNA encoding shp21. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号19:shp21をコードするDNAのリバース鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 19: Nucleotide sequence of the reverse strand of DNA encoding shp21. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号20:shp16INK4aをコードするDNAのフォアード鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 20: Nucleotide sequence of the forward chain of DNA encoding shp16INK4a. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号21:shp16INK4aをコードするDNAのリバース鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 21: Nucleotide sequence of the reverse strand of DNA encoding shp16INK4a. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号22:実施例10においてコントロールとして使用したshRNAをコードするDNAのフォアード鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 22: Nucleotide sequence of the forward chain of the DNA encoding the shRNA used as a control in Example 10. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号23:実施例10においてコントロールとして使用したshRNAをコードするDNAのリバース鎖の塩基配列。配列中、大文字部分が標的に対して相補的な部分を示す。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 23: Nucleotide sequence of the reverse strand of the DNA encoding the shRNA used as a control in Example 10. In the sequence, the uppercase part indicates the part complementary to the target.
Figure 0006906231

配列番号24:実施例8において使用したshRNAが標的とする、MECP2遺伝子中の塩基配列。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 24: Nucleotide sequence in the MECP2 gene targeted by the shRNA used in Example 8.
Figure 0006906231

配列番号25:p16INK4aのcDNAの塩基配列(NM_000077.4)。

Figure 0006906231
SEQ ID NO: 25: Base sequence of cDNA of p16INK4a (NM_000077.4).
Figure 0006906231

本発明の方法によれば、従来取得困難であったアストロサイトと同様の特性を有するアストロサイト様細胞を、取得容易なヒト細胞から迅速かつ高効率で大量に取得可能である。また、当該アストロサイト様細胞を用いてインビトロ疾患モデルを構築し、疾患の分子機構や病因の解明、及び当該疾患治療薬のスクリーニングのために利用することができる。 According to the method of the present invention, astrocyte-like cells having characteristics similar to those of astrocytes, which have been difficult to obtain in the past, can be obtained quickly, highly efficiently, and in large quantities from easily obtained human cells. In addition, an in vitro disease model can be constructed using the astrocyte-like cells and used for elucidation of the molecular mechanism and pathogenesis of the disease and screening of a therapeutic drug for the disease.

本明細書に引用する全ての刊行物及び特許文献は、参照により全体として本明細書中に援用される。なお、例示を目的として、本明細書の特定の実施形態を本明細書において説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の改変が行われる場合があることは、当業者に容易に理解されるであろう。 All publications and patent documents cited herein are incorporated herein by reference in their entirety. Although specific embodiments of the present specification have been described herein for purposes of illustration, those skilled in the art may make various modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. Will be easily understood.

Claims (10)

ヒト細胞からアストロサイト様細胞をインビトロで調製する方法であって、以下の工程:
(1)少なくとも2種類の誘導因子をコードする核酸を含む、少なくとも1つのレンチウィルスベクターをヒト細胞に導入する工程;及び
(2)前記ヒト細胞を分化誘導してアストロサイト様細胞を得る工程
を含み、
ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、
前記ヒト細胞が、ヒト線維芽細胞あって、
前記工程(1)において、NFIA、NICD及びTet2CDをコードする核酸を含む、少なくとも1つのレンチウィルスベクターをヒト細胞に導入することは除かれる;並びに/あるいは、
前記工程(1)において、
p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を阻害するか、
p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つを阻害するか、
MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又は
MDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つを活性化すること
をさらに含む、
前記調製方法。
A method for preparing astrocyte-like cells from human cells in vitro, in the following steps:
(1) A step of introducing at least one lentiviral vector containing a nucleic acid encoding at least two kinds of inducers into human cells; and (2) a step of inducing differentiation of the human cells to obtain astrocyte-like cells. Including
Here, the inducing factor comprises NFIA and comprises at least one of NICD and Tet2CD.
The human cells, a human fibroblast,
In the step (1), introduction of at least one lentiviral vector containing nucleic acids encoding NFIA, NICD and Tet2CD into human cells is excluded; and / or
In the step (1)
Whether to inhibit the expression of at least one gene selected from the p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene.
Inhibits at least one selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb.
Increase the expression of at least one gene selected from the MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene, or activate at least one selected from MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6 and E2F. Including further to
The preparation method.
前記ヒト細胞が、神経系疾患患者由来の細胞であるか、又は前記神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞である、請求項1に記載の調製方法。 The human cell is a cell derived from a patient with a nervous system disease, or a cell derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of the cell derived from the patient with a nervous system disease is artificially introduced into the gene. , The preparation method according to claim 1. 請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法で調製される、アストロサイト様細胞。 An astrocyte-like cell prepared by the method according to any one of claims 1 and 2. 神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)神経系疾患患者由来の細胞、又は前記神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞から、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;及び
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞と被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) Claims 1 to 2 from cells derived from a patient with a nervous system disease or cells derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of a cell derived from the patient with a nervous system disease is artificially introduced into the gene. The step of preparing astrocyte-like cells by the method according to any one of the above; and (2) The effectiveness of the test substance by contacting the astrocyte-like cells obtained in step (1) with the test substance. Alternatively, the method comprising the step of evaluating toxicity.
神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)健常者由来の細胞から、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞において、神経系疾患関連遺伝子をノックアウト又はノックダウンする工程;及び
(3)工程(2)で得られたアストロサイト様細胞と被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) A step of preparing astrocyte-like cells from cells derived from a healthy subject by the method according to any one of claims 1 and 2.
(2) In the astrocyte-like cells obtained in step (1), a step of knocking out or knocking down a gene related to a nervous system disease; and (3) the astrocyte-like cells obtained in step (2) and a test substance The method comprising contacting the test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance.
請求項3に記載のアストロサイト様細胞とニューロンとを含む、インビトロの神経組織モデル。 An in vitro neural tissue model comprising the astrocyte-like cells and neurons of claim 3. 神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)神経系疾患患者由来の細胞、又は前記神経系疾患患者由来の細胞の遺伝子に特異的に存在する変異を人為的に遺伝子に導入された健常者由来の細胞から、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養して、神経組織モデルを調製する工程;
(3)工程(2)で得られた神経組織モデルと被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) Claims 1 to 2 from cells derived from a patient with a nervous system disease or cells derived from a healthy person in which a mutation specifically present in the gene of the cell derived from the patient with a nervous system disease is artificially introduced into the gene. A step of preparing astrocyte-like cells by the method according to any one of the above;
(2) A step of co-culturing the astrocyte-like cells obtained in step (1) and neurons to prepare a nerve tissue model;
(3) The method according to the above method, which comprises a step of contacting the nerve tissue model obtained in step (2) with a test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance.
神経系疾患に対する被験物質の有効性又は毒性を評価する方法であって、以下の工程:
(1)健常者由来の細胞から、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法により、アストロサイト様細胞を調製する工程;
(2)工程(1)で得られたアストロサイト様細胞において、神経系疾患関連遺伝子をノックアウト又はノックダウンする工程;
(3)工程(2)で得られたアストロサイト様細胞とニューロンとを共培養して、神経組織モデルを調製する工程;
(4)工程(3)で得られた神経組織モデルと被験物質とを接触させて、被験物質の有効性又は毒性を評価する工程
を含む、前記方法。
A method for assessing the efficacy or toxicity of a test substance against nervous system diseases, the following steps:
(1) A step of preparing astrocyte-like cells from cells derived from a healthy subject by the method according to any one of claims 1 and 2.
(2) A step of knocking out or knocking down a gene related to a nervous system disease in the astrocyte-like cell obtained in the step (1);
(3) A step of co-culturing the astrocyte-like cells obtained in step (2) and neurons to prepare a nerve tissue model;
(4) The method according to the above method, which comprises a step of contacting the nerve tissue model obtained in step (3) with a test substance to evaluate the efficacy or toxicity of the test substance.
少なくとも2種類の誘導因子をコードする核酸を含む、少なくとも1つのレンチウィルスベクターを成分として含む、ヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導剤であって、ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト線維芽細胞あって、
ここで前記誘導剤は、NFIA、NICD及びTet2CDをコードする核酸を含む、少なくとも1つのレンチウィルスベクターを成分として含む場合は除かれる;並びに/あるいは、
p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤、及び/又は
p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つの阻害剤、及び/又は
MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現増強剤、及び/又は
MDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つの活性化剤
をさらに含む、前記誘導剤。
An inducer from human cells to astrocyte-like cells comprising at least one lentiviral vector containing a nucleic acid encoding at least two inducers, wherein the inducer comprises NFIA. and wherein at least one of NICD and Tet2CD, the human cells, a human fibroblast,
Here, the inducer is excluded if it contains at least one lentiviral vector as a component, which comprises nucleic acids encoding NFIA, NICD and Tet2CD; and / or
An expression inhibitor of at least one gene selected from p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene, and / or at least one inhibitor selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb, and / Or an expression enhancer of at least one gene selected from MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene, and / or at least one selected from MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6 and E2F. The inducer further comprising an activator.
少なくとも2種類の誘導因子をコードする核酸を含む、少なくとも1つのレンチウィルスベクター;及び、
請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法が記載された取扱説明書
を含む、ヒト細胞からアストロサイト様細胞への誘導キットであって、
ここで、前記誘導因子が、NFIAを含み、かつNICD及びTet2CDの少なくとも1つを含み、前記ヒト細胞が、ヒト線維芽細胞あって、
ここで前記キットが、NFIA、NICD及びTet2CDをコードする核酸を含む、少なくとも1つのレンチウィルスベクターを含む場合は除かれる;並びに/あるいは、
p14ARF遺伝子、p53遺伝子、p21遺伝子、p16INK4a遺伝子及びRb遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現阻害剤、及び/又は
p14ARF、p53、p21、p16INK4a及びRbから選択される少なくとも1つの阻害剤、及び/又は
MDM2遺伝子、サイクリンD1遺伝子、CDK4遺伝子、CDK6遺伝子及びE2F遺伝子から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現増強剤、及び/又は
MDM2、サイクリンD1、CDK4、CDK6及びE2Fから選択される少なくとも1つの活性化剤
をさらに含む、前記キット。
At least one lentiviral vector containing nucleic acids encoding at least two inducers; and
A kit for inducing human cells to astrocyte-like cells, which comprises an instruction manual describing the method according to any one of claims 1 and 2.
Here, the inducer comprises a NFIA, and comprises at least one of NICD and Tet2CD, the human cells, a human fibroblast,
Excluded here if the kit contains at least one lentiviral vector containing nucleic acids encoding NFIA, NICD and Tet2CD; and / or
An expression inhibitor of at least one gene selected from p14ARF gene, p53 gene, p21 gene, p16INK4a gene and Rb gene, and / or at least one inhibitor selected from p14ARF, p53, p21, p16INK4a and Rb, and / Or an expression enhancer of at least one gene selected from MDM2 gene, cyclin D1 gene, CDK4 gene, CDK6 gene and E2F gene, and / or at least one selected from MDM2, cyclin D1, CDK4, CDK6 and E2F. The kit further comprising an activator.
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