JP6974180B2 - 中脳ドーパミン(mDA)ニューロンのin vitro分化の方法 - Google Patents
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Description
この出願は、2015年6月1日に出願された米国仮出願第62/169,379号および2015年6月1日に出願された米国仮出願第62/169,444号に対する優先権を主張する(それぞれに対する優先権が主張され、それぞれの内容は、それらの全体が参考として本明細書に援用される)。
本開示の主題は、ヒト幹細胞から誘導される、中脳ドーパミン(DA)ニューロン、およびその前駆体、ならびに神経障害の細胞ベースの処置のためのそれらの使用に関する。
以前、胚性幹細胞および体性幹細胞が、神経変性疾患に対する治療薬およびモデル系として使用されていた。胚性幹細胞および体性幹細胞の誘導された分化に関する研究開発および技術開発は、中枢神経系(CNS)疾患、例えばハンチントン病、アルツハイマー病、パーキンソン病、および多発性硬化症の分野で行われている。しかしながら、これらの研究の結果は、in vivoでニューロン機能を回復させる可能性をほとんど示さず、患者において望ましくない腫瘍の成長をもたらすことが多かった。
本開示の主題は、少なくとも部分的に、in vitroでの分化によるヒト幹細胞から誘導される中脳ドーパミン(DA)ニューロン(mDA)、およびその前駆体に関する。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
多能性細胞を分化させるためのin vitro方法であって、複数の多能性細胞を、(a)TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の少なくとも1種の阻害剤、
(b)ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の少なくとも1種の活性化剤、および
(c)ウィングレス(Wnt)シグナル伝達の少なくとも1種の活性化剤
と接触させるステップを含み、
前記複数の多能性細胞に接触させる、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度を、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤を前記複数の多能性細胞に最初に接触させてから約2日から約6日の間の後に増加させ、その結果、複数の前記細胞が分化して、フォークヘッドボックスタンパク質A2(FOXA2)およびLIMホメオボックス転写因子1アルファ(LMX1A)を発現する、in vitro方法。
(項目2)
前記細胞を、骨形成タンパク質(BMP)およびSmall Mothers Against Decapentaplegic(SMAD)シグナル伝達の少なくとも1種の阻害剤と接触させる、項目1に記載の方法。
(項目3)
TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤、BMP/SMADシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤、ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤を、約4日間から約10日間の間、前記複数の多能性細胞に接触させる、項目2に記載の方法。
(項目4)
TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤、BMP/SMADシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤、ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤を、最長約7日間まで、または少なくとも約7日間にわたり、前記複数の多能性細胞に接触させる、項目2に記載の方法。
(項目5)
ウィングレス(Wnt)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤を、約8日間から約15日間の間、前記複数の多能性細胞に接触させる、項目2に記載の方法。
(項目6)
ウィングレス(Wnt)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤を、約12日間にわたり、最長約12日間まで、または少なくとも約12日間にわたり、前記複数の多能性細胞に接触させる、項目2に記載の方法。
(項目7)
Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度を、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤を前記複数の多能性細胞に最初に接触させてから約4日後に増加させる、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目8)
Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、前記複数の細胞に接触させた、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の最初の濃度の約400%〜1450%である、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目9)
Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、前記複数の細胞に接触させた、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の最初の濃度の約700%〜1050%である、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目10)
Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、約3から10μMの間の濃度までの増加である、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目11)
Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、約3μMの濃度までの増加である、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目12)
Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、約7.5μMの濃度までの増加である、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目13)
前記複数の細胞が、チロシンヒドロキシラーゼ(TH)、engrailed−1(EN−1)、および核受容体関連1タンパク質(NURR1)の1種または複数を発現する、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目14)
前記複数の細胞が、検出可能なレベルのペアードボックスタンパク質(PAX6)および/またはKi67を発現しない、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目15)
分化細胞の集団を、前記細胞のドーパミンニューロンへの成熟に好ましい条件に供するステップをさらに含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目16)
前記細胞のドーパミンニューロンへの成熟に好ましい前記条件が、前記細胞を、脳由来神経栄養因子(BDNF)、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、サイクリックアデノシン一リン酸(cAMP)、形質転換成長因子ベータ3(TGFβ3)、アスコルビン酸(AA)、および/またはDAPTと接触させることを含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記多能性細胞が、ヒト、非ヒト霊長類またはげっ歯類の非胚性幹細胞、ヒト、非ヒト霊長類またはげっ歯類の胚性幹細胞、ヒト、非ヒト霊長類またはげっ歯類の人工多能性幹細胞、ヒト、非ヒト霊長類またはげっ歯類の組換え多能性細胞からなる群より選択される、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目18)
TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤が、4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)−5−(2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド(SB431542)を含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目19)
BMPおよびSMADシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤が、4−(6−(4−(ピペラジン−1−イル)フェニル)ピラゾロ[1,5−a]ピリミジン−3−イル)キノリン(LDN193189)を含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目20)
ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤が、パルモルファミン、組換えSHH、精製SHH、および/またはSmoothenedアゴニストを含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目21)
ウィングレス(Wnt)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤が、CHIR99021、Wnt3A、および/またはWnt1を含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目22)
前記多能性細胞が、TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤、SHHシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤、およびWntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤との接触の開始後、22〜27日以内に、中脳ドーパミンニューロンに分化する、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目23)
前記複数の細胞が、検出可能なレベルのCD142を発現し、前記方法が、CD142を発現する中脳ドーパミンニューロンの集団を選択するステップをさらに含む、前記項目のいずれかに記載の方法。
(項目24)
前記項目のいずれかに記載の方法に従って分化させた中脳ドーパミンニューロン、またはその前駆体。
(項目25)
前記細胞を、ポリシアリルトランスフェラーゼと接触させる、項目24に記載の中脳ドーパミンニューロン、またはその前駆体。
(項目26)
項目24に記載の中脳ドーパミンニューロン、またはその前駆体を含むキット。
(項目27)
被験体における神経変性障害を処置する方法であって、項目24に記載の中脳ドーパミンニューロン、またはその前駆体をそれを必要とする被験体に投与するステップを含む方法。
(項目28)
前記神経変性障害が、パーキンソン病であり、前記中脳ドーパミンニューロン、またはその前駆体が、パーキンソン病の1つまたは複数の症状を減少させるのに有効な量で投与される、項目27に記載の方法。
(項目29)
検出可能なマーカーを発現する組換え細胞である、項目24に記載の中脳ドーパミンニューロン、またはその前駆体。
(項目30)
生体適合性スキャホールドに含まれる、項目24に記載の中脳ドーパミンニューロン、またはその前駆体。
本開示の主題は、ヒト幹細胞の中脳ドーパミン(mDA)細胞またはその前駆体の1種または複数のマーカーを発現する細胞への分化を誘導するための方法、このようなマーカーを発現する細胞の組成物、および神経変性障害を処置するための方法に関する。
5.1.定義;
5.2.幹細胞を分化させる方法;
5.3.神経変性障害を処置する方法;および
5.4.キット。
この明細書において使用される用語は、一般に、この発明の文脈の中で、および各用語が使用される具体的な文脈で、当技術分野における通常の意味を有する。ある特定の用語については、本発明の組成物および方法ならびに本発明の組成物の作製方法および使用方法を説明する際に、専門家にさらなるガイダンスを与えるために、以下で、または本明細書の他の場所で論じられる。
本開示の主題は、少なくとも一部は、ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の活性化、およびウィングレス(Wnt)シグナル伝達の活性化を伴う、SMADシグナル伝達の二重阻害(例えば、TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達およびBMPシグナル伝達の阻害による)であって、Wnt活性化化合物の濃度を、細胞のSMAD阻害剤、SHH活性化剤、およびWnt活性化剤への最初の接触の約4日後に増加させる二重阻害によって、中脳ドーパミン(mDA)ニューロン、およびその前駆体をヒト幹細胞から分化させることができるという発見に基づく。ある特定の非限定的実施形態では、Wnt活性化化合物の濃度における前記増加は、前記増加の前のWnt活性化化合物の濃度の約400%〜1000%であってよい。ある特定の非限定的実施形態では、Wnt活性化剤の前記より高い濃度は、少なくとも約7または8日間維持されうる。ある特定の非限定的実施形態では、Wnt活性化における増加は、第2のまたはそれを超えるWnt活性化剤を添加することによって達成される。細胞は、中脳DA系列特異的活性化剤および阻害剤、例えばBDNF、GDNF、cAMP、TGFβ、AA、およびDAPTとさらに接触させることができる。ある特定の非限定的実施形態では、増加したWnt活性化剤の濃度の有効量は、Wnt活性化剤と接触させた細胞の集団におけるPAX6発現の検出可能なレベルを低減させる濃度である。ある特定の非限定的実施形態では、PAX6発現は、細胞の集団において検出不可能である。
中脳DAニューロン、またはその前駆体(「幹細胞由来中脳DA前駆体」または「mDA」前駆体とも称される)の1種または複数のマーカーを発現するin vitro分化細胞を、神経変性障害を処置するために使用することができる。本開示の主題は、神経変性障害を処置する方法であって、有効量の本開示の幹細胞由来前駆体を、神経変性障害を患っている被験体に投与するステップを含む方法を提供する。
本開示の主題は、幹細胞の分化を誘導するためのキットを提供する。ある特定の実施形態では、キットは、(a)形質転換成長因子ベータ(TGFβ)/アクチビン−Nodalシグナル伝達の1種または複数の阻害剤、(b)BMP/SMADシグナル伝達の1種または複数の阻害剤、(c)Wntシグナル伝達の1種または複数の活性化剤、(d)SHHシグナル伝達の1種または複数の活性化剤、および(e)幹細胞の、中脳DAニューロン、またはその前駆体の1種または複数のマーカーを発現する分化細胞の集団への分化を誘導するための指示を含む。
本開示の主題は、限定としてではなく、本開示の主題の例として提供される以下の実施例を参照してより理解される。
ヒト胚性幹細胞(hESC)は、潜在的に、身体の任意の細胞型を生じることができる。長期的な目的は、in vitroで完全なヒトの系統樹を再現するためのストラテジーの開発である。本実施例は、hESCを中脳ドーパミンニューロン前駆体細胞に分化させるストラテジーについて記載し、ここで細胞は、SB431542(TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達阻害剤)、LDN193189(BMP/SMADシグナル伝達阻害剤)、ソニックヘッジホッグ(SHH)、およびCHIR99021(ウィングレス(Wnt)シグナル伝達を増大させるGSK3β阻害剤)を補充したneurobasal(NB)/N2培地(任意選択でE6培地を含むことができる)中で分化され、CHIR99021の濃度は、細胞を、成長因子と一緒に4または5日間最初に培養した後に増加させる(「bump」)。細胞を、濃度を増加させたCHIR99021と一緒に、7または8日間培養した。次いで、細胞を、DAニューロン成長因子である脳由来神経栄養因子(BDNF)、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、サイクリックアデノシン一リン酸(cAMP)、形質転換成長因子ベータ3(TGFβ3)、アスコルビン酸(AA)、およびDAPTと一緒に培養して、中脳DA前駆体を生成した。
hESCを、分化の前に、E8/マトリゲル培地中で維持した。細胞を、以下の培養ストラテジーに従って、成長因子を補充したNB/N2培地中で分化させた(細胞は、4日目の3μMのbumpかまたは5日目の7.5μMのbumpのいずれかを用いて培養した)。
− 0日目(D0):hESCを、E8/マトリゲル培地から以下の分化因子を補充したneurobasal(NB)/N2培地を含む分化培地に移した(D0培地は、細胞の生存を増強するために、10μMのY−27632 ROCK(Rho関連コイルドコイル含有タンパク質キナーゼ)阻害剤も含んでいた)。細胞は、1mL当たり約2百万個の細胞の濃度であった:
・ 250nMのLDN193189
・ 10μMのSB431542
・ 500ng/mLのSHH
・ 0.7μMのCHIR99021
− 0日目(D0):hESCを、E8/マトリゲル培地から以下の分化因子を補充したneurobasal(NB)/N2培地を含む分化培地に移した(D0培地は、細胞の生存を増強するために、10μMのY−27632 ROCK(Rho関連コイルドコイル含有タンパク質キナーゼ)阻害剤も含んでいた)。細胞は、1mL当たり約2百万個の細胞の濃度であった:
・ 250nMのLDN193189
・ 10μMのSB431542
・ 500ng/mLのSHH
・ 0.7μMのCHIR99021
Kriksら、Nature.2011年11月6日;480巻(7378号):547〜51頁には、SMAD二重阻害、SHH活性化、およびWnt活性化を含むKSR培地において細胞を培養することによって、中脳DA細胞へのhESCの分化についてのプロトコルが記載されている(以下に記載されているように「bump」を含まない)。しかしながら、KSR培地は規定されておらず、この分化プロトコルを使用して生成された細胞は、移植後にin vivoで不十分な役割しか果たさない。本実施例に従って分化させた細胞は、NB/N2培地においてSMAD二重阻害(SB431542およびLDN193189による)、SHH活性化およびWnt活性化を含む培養プロトコルを利用し、この培養プロトコルでは、Wntの濃度は、培養のD4またはD5において、0.7μMのベースライン濃度から5〜10μMの間まで増加させる(すなわち、Wnt「bump」)。
本実施例は、実施例1に記載されているGMP V2A分化プロトコルの改変バージョンを提供する。
− 0日目(D0):hESCを、E8/マトリゲル培地から以下の分化因子を補充したneurobasal(NB)/N2/B27培地を含む分化培地に移した(D0培地は、細胞の生存を増強するために、10μMのY−27632 ROCK(Rho関連コイルドコイル含有タンパク質キナーゼ)阻害剤も含んでいた)。細胞は、1L当たり約7億5千万個の細胞の濃度であった:
・ 2mMのL−グルタミン
・ 250nMのLDN193189
・ 10.8μMのSB431542
・ 500ng/mLのSHH
・ 0.7μMのCHIR99021
5.0 試薬および材料
5.1 Texwipe Sterile TechniSat Presaturated Wipers(Fisher、Cat番号19−003−239)または等価物
5.2 遠心チューブ(Fisher、Cat番号05−538−51 15mL用;Fisher、Cat番号05− 538−49 50mL用)または等価物
5.3 組織培養プレート(Fisher、Cat番号08−772−24 15cm)または等価物
5.4 組織培養フラスコ(Fisher、Cat番号13−680−65 75cm2;Fisher、Cat番号12−565−221 225cm2)または等価物
5.5 滅菌ポリスチレン血清学ピペット(Fisher、Cat番号13−675−47 2mL用;Fisher、Cat番号13−678−11D 5mL用;Fisher、Cat番号13−678−11E 10mL用;Fisher、Cat番号13−678−11 25mL用;Fisher、Cat番号13−678−11F;Fisher、Cat番号13−675−73 100mL用)または等価物
5.6 滅菌吸引ピペット(Fisher、Cat番号13−678−20D)または等価物
5.7 zCellometer計数スライド(Nexcelom、Cat番号CHT4−PD−100−003)または等価物
5.8 滅菌ピペットチップ(Fisher、Cat番号21−403−00 20μL用;Fisher、Cat番号21−403− 01 200μL用;Fisher、Cat番号21−403−02 1000μL用)または等価物
5.9 凍結保存バイアル(Fisher、Cat番号12−565−164N)または等価物
5.10 CryoColor Code Cap Inserts(Fisher、Cat番号12−565−242 白色用;Fisher、Cat番号12−565−180 種々の色用)または等価物
5.11 セルストレーナー(Fisher、Cat番号08−771−1 40μM用)または等価物
5.12 AOPI(Nexcelom、Cat番号CS2−0106−5 mL)
5.13 DMEM/F−12(Life Technologies、Cat番号11320)
5.14 Accutase(登録商標)Cell Detachment Solution(Innovative Cell Technology、Cat番号AT104)
5.15 Geltrex(商標) LDEV−free reduced growth factor(Life Technologies、Cat番号A14132−01)
5.16 CTS(商標)(Cell Therapy Systems)塩化カルシウムを含まず、塩化マグネシウムを含まないDPBS(Life Technologies、Cat番号A1285601)
5.17 B27(ビタミンAを含まない)(Life Technologies、Cat番号12587−010)
5.18 N2 Supplement B(Stem Cell Technologies、Cat番号07156)
5.19 Neurobasal Medium(Life Technologies、Cat番号21103049)
5.20 50mg/mLのゲンタマイシン[任意選択](Life Technologies、Cat番号15750078) 5.21 500μMのLDN 193189(SSCRF−RP−011)
5.22 10.8mMのSB431542(SSCRF−RP−013)
5.23 100μg/mLのShh(SSCRF−RP−014)
5.24 15mMのCHIR99021(SSCRF−RP−004)
5.25 10μg/mLのBDNF(SSCRF−RP−003)
5.26 10mMのY−27632(SSCRF−RP−016)
5.27 100mMのアスコルビン酸(SSCRF−RP−002)
5.28 10μg/mLのGDNF(SSCRF−RP−007)
5.29 100mMのdbcAMP(SSCRF−RP−006)
5.30 2μg/mLのTGF−ベータ3(SSCRF−RP−015)
5.31 10mMのDAPT(SSCRF−RP−005)
5.32 4mMのHCl(SSCRF−RP−008)
5.33 15mg/mLのポリ−L−オルニチン(SSCRF−RP−012)
5.34 1mg/mLのヒトフィブロネクチン(SSCRF−RP−001)
5.35 1mg/mlのCultrexマウスラミニンI(SSCRF−RP−010)
5.36 Essential 8(商標)培地(SSCRF−FR−002)
5.37 200mMのL−グルタミン(SSCRF−RP−009)
6.2 Integra Pipetteboy Pro Pipetaid Deviceまたは等価物
6.3 Cellometer(登録商標) Vision System
6.4 CO2インキュベーター(Nuaire IR Autoflow CO2 water−jacked incubator)または等価物
6.5 Sorvall Legend XTR遠心分離器(Thermo Scientific、Cat番号75004520)または等価物
6.6 CryoMed Controlled−Rate Freezer(Thermo Scientific、Cat番号7450)または等価物
6.7 倒立顕微鏡(Olympus CK2)または等価物
6.8 Biological Safety Cabinet(Baker SterileGARD Class II)または等価物
7.1.1 6×5 mLの凍結Geltrex(商標)バイアルを、4℃で終夜または氷晶がなくなるまで解凍する。
7.2.1 すべてのWA09 hESC培養物に新鮮なE8培地を補給する。
7.2.2 48×T75フラスコに、バッチ記録番号を番号を増番させて標識した。各タスクを後で順次実施する。
7.2.3 Geltrex(商標):DMEM/F12の1:30の混合物を作製する。
7.2.3.1 870mLの冷却DMEM/F12を1Lの瓶に添加する。
7.2.3.2 30mLのGeltrex(商標)を注意深く添加する。各Geltrex(商標)バイアルを、瓶からのDMEM/F12で1回洗浄し、生成物のほとんどを回収する。
7.2.3.3 キャップをきつく締め、Geltrexと培地を逆さまにして混合することを一度行う。沈降を防止するために、使用の間に時折注意深く回転させる。
7.2.4 Geltrex(商標)コーティングをスタートした時間を記録する。
7.2.5 各T75容器を15mLのGeltrex(商標)で順次コーティングする。
7.2.6 Geltrex(商標)インキュベーションが始まった時間を記録する。
7.2.7 フード中、室温で、2〜3時間インキュベートする。
7.2.8 吸引をスタートする時間を記録する。
7.2.9 インキュベーションに続き、Geltrex(商標)を吸引し、15mLのプレーンNeurobasalを添加する。細胞を平板培養する準備ができるまで、容器を室温に置く。
7.2.10 Geltrex(商標)を容器から除去した時間を記録する。
7.3.1.1 密度、コロニーのサイズおよび表面を覆うコロニーの分布に基づき、代表的なプレートを見つける。
7.3.1.2 細胞から培地を吸引し、Accutase(登録商標)を添加する。
7.3.1.2.1 T225フラスコ当たり15mL
7.3.1.2.2 15cmの皿当たり10mL
7.3.1.3 細胞を37℃で20〜30分間インキュベートする。
7.3.1.4 10mLのピペットを使用して、細胞を移動させて粉砕し、均質な懸濁物にする。
7.3.1.5 50mLのコニカルにピペットで移し、10mLのE8培地を添加する(合計20mL)。
7.3.1.6 200×gで5分間室温で遠心分離する。
7.3.1.7 培地を吸引し、5mLのE8培地を添加する。
7.3.1.8 細胞の計数を実施する(7.3.20を参照のこと)
7.3.1.9 3×106個の細胞のアリコートをSSCRF−SOP−109と標識した凍結保存チューブに入れる(QCのためのcDNA生成)。
7.3.1.10 3×106個の細胞のアリコートをSSCRF−SOP−107と標識した凍結保存チューブに入れる(OCT4測定)。
7.3.1.11 QCチューブを別のオペレーターに提出し、QC実験室に持ち込む。
注記:これは、オペレーターごとに行う。
7.3.6.1 T225フラスコ当たり15mL
7.3.6.2 15cmの皿当たり10mL
注記:例えば、15mLのAccutase(登録商標)を有していたT225フラスコをコニカルに移す。次いで乾燥したフラスコを15mLのE8培地で洗浄し、回収した細胞−E8を、15mLのAccutase(登録商標)−細胞を含有するコニカルに添加する(合計30mL)。10mLのAccutase(登録商標)を含有する15cmの皿をコニカルに移し、次いで、10mLの新鮮なE8で洗浄する(合計20mL)。2つの15cmの皿を1つのコニカルにプールすることができる(合計40mL)。
注記:可能であれば、生きた試料を、記録保管の目的で凍結保存すべきでもある。生きた試料は、FreSR−SおよびQC実験室における凍結保存プロトコル「USER1」を使用して、単一の細胞として凍結することができる。
7.3.20.1 プレーンNeurobasalにおける細胞の既知の希釈液を作製する(成長因子を含まない)。
7.3.20.2 20uLの希釈細胞を20uLのAOPIと混合する。
7.3.20.3 20uLの細胞/AOPI混合物をCellometer(登録商標)スライドにロードする。
7.3.20.4 スライドをスロットに挿入する。
7.3.20.5 プログラムファイル「hES Cells AOPI」を選択する。
7.3.20.6 以下のフォーマット「DA01 Lot#MMDDYY d0」を使用してファイル名を与える。
7.3.20.7 希釈値を入力する。
7.3.20.8 F1チャネルを使用して、機械の右側のつまみを使用して細胞に焦点を当てる。
7.3.20.9 焦点があったら、「Count」を押す。
7.3.23.1 7億5千万個の細胞を達成するために必要な体積を計算する。
7.3.23.2 計算した体積を2mMのL−glut、250nMのLDN193189、10.8μMのSB431542、500ng/mLのShh、0.7μMのCHIRおよび10μMのY−27632を含有するNB/N2/B27の各1L瓶から取り除く。
7.3.23.3 7億5千万個の細胞を含有する計算した体積を各1L瓶に添加する。
注記:ピペッティングの前に細胞を注意深く懸濁させることを確認する。
注記:細胞分布は顕微鏡で検証することができる。
7.4.1 制御点:BRで示されたフラスコの集密度をチェックする。培養は100%コンフルエントであるべきである。指定されたフラスコのコンフルエンスに留意すること。
7.4.2 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.4.3 既存の培地を吸引し、T75ごとに、2mMのL−glut、250nMのLDN193189および10.8μMのSB431542、500ng/mLのSHHおよび0.7μMのCHIR99021を含有するNB/N2/B27培地40mLを穏やかに添加する。
7.6.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.6.2 既存の培地を吸引し、2mMのL−glut、250nMのLDN193189および10.8μMのSB431542、500ng/mLのSHHおよび0.7μMのCHIR99021を含有するNB/N2/B27培地40mLを穏やかに添加する。
7.7.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.7.2 既存の培地を吸引し、2mMのL−glut、250nMのLDN193189および10.8μMのSB431542、500ng/mLのSHHおよび7.5μMのCHIRを含有するNB/N2/B27培地40mLを穏やかに添加する。
7.9.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.9.2 既存の培地を吸引し、2mMのL−glut、250nMのLDN193189および10.8μMのSB431542、500ng/mLのSHHおよび7.5μMのCHIR99021を含有するNB/N2/B27培地40mLを穏やかに添加する。
7.10.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.10.2 既存の培地を吸引し、2mMのL−glutおよび7.5μMのCHIR99021を含有するNB/N2/B27培地40mLを穏やかに添加する。
7.12.1 7.5μMのCHIRを供給する:
7.12.1.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.12.1.2 既存の培地を吸引し、2mMのL−glutおよび7.5μMのCHIR99021を含有するNB/N2/B27培地40mLを穏やかに添加する。
7.12.2 POコーティング
7.12.2.1 各T75フラスコに、バッチ記録番号を番号を増番させて標識した。各タスクを順次実施する。
7.12.2.2 48×T75を、フラスコごとに、DPBS中の15μg/mLのポリ−L−オルニチン15mLでコーティングする。
注記:必要量は720mLであるが、過剰に800mLを作製する。
7.12.2.3 37℃で5%のCO2と一緒に終夜インキュベートする。
7.13.1 3μMのCHIRをプレートに供給する。
7.13.1.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.13.1.2 既存の培地を吸引し、2mMのL−glut、20ng/mLのBDNF、200nMのAA、20ng/mLのGDNF、500nMのcAMP、1ng/mLのTGFβ3および3μMのCHIR99021を含有するNB/B27培地40mLを穏やかに添加する。
7.13.2 F/Lコーティング
7.13.2.1 フラスコを4つのバッチで処理することができる。
7.13.2.2 吸引し、次いで、15mLのDPBSを添加する。
7.13.2.3 穏やかに揺すって洗浄し、次いで、合計で3×DPBS洗浄のために、もう2回繰り返す。
7.13.2.4 吸引し、次いで、DPBS中2μg/mLのフィブロネクチン/ラミニン15mLを添加する。
注記:必要量は720mLであるが、過剰に800mLを作製する。
7.13.2.5 37℃で5%のCO2と一緒に終夜インキュベートする。
注記:7.14は、生成の組ごとに2人の独立したオペレーターにより同時に実施することができる。2つの組は、同時にフラスコを処理し、処理時間を低減させることができる。生成物は、均質性を確保するために播種前にプールされなければならない。
注記:収量が必要量より多い場合、48個のフラスコのみを継代することができる。収量が合計1×109個の細胞未満である場合、バッチは中止される場合がある。
注記:このステップでは2つの容器を処理して、同じチューブ内に含めることができる。
注記:さらに容器を処理する必要がある場合は、細胞を4℃で保存することができる。
7.14.23.1 プレーンNeurobasal培地における細胞の既知の希釈液を作製する。
7.14.23.2 20uLの希釈細胞を20uLのAOPIと混合する。
7.14.23.3 20uLの細胞/AOPI混合物をCellometer(登録商標)スライドにロードする。
7.14.23.4 スライドをCellometer(登録商標)に挿入する。
7.14.23.5 プログラムファイル「mDA Neurons AOPI」を選択する。
7.14.23.6 以下のフォーマット「DA01 Lot#MMDDYY d11」を使用してファイル名を与える。
7.14.23.7 希釈値を入力する。
7.14.23.8 F1チャネルを使用して、機械の右側のつまみを使用して細胞に焦点を当てる。
7.14.23.9 焦点があったら、「Count」を押す。
注記:可能であれば、試料を、記録保管のために生きた試料を凍結保存するために提出すべきでもある。生きた試料は、Stem−Cellbanker(登録商標)およびQC実験室における凍結保存プロトコル「USER1」を使用して、単一の細胞として凍結することができる。
7.14.29.1 15億個の細胞を達成するために必要な体積を計算する。
7.14.29.2 計算した体積を2mMのL−glut、20ng/mLのBDNF、200nMのAA、20ng/mLのGDNF、500nMのcAMP、1ng/mLのTGFβ3および3μMのCHIR99021を含有するNB/B27培地の各1L瓶から取り除く。
7.14.29.3 15億個の細胞を含有する計算した体積を各1L瓶に添加する。
注記:細胞収量が3×109個未満であるが1×109個超である場合、細胞を1mL当たり1.5×106個の細胞の最終濃度にするために必要なmL数を計算し、可能な限り多くのフラスコに播種する。
注記:ピペッティングの前に細胞を注意深く懸濁させることを確認する。
注記:均一なコーティングを確保するために、顕微鏡でフラスコを抜き打ち検査すること。
7.15.1 制御点:フラスコのコンフルエンスを抜き打ち検査し、BRに記録する。培養物は100%コンフルエントであるべきである。指定されたフラスコのコンフルエンスに留意すること。
注記:継代の間に最大数のフラスコが達成されない場合には、成熟培地を次の日に使用してもよい。
7.15.2 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.15.3 既存の培地を吸引し、各T75フラスコに対し、2mMのL−glut、20ng/mLのBDNF、200nMのAA、20ng/mLのGDNF、500nMのcAMP、1ng/mLのTGFβ3および10μMのDAPTを含有するNB/B27培地を穏やかに添加する。
7.16.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.16.2 既存の培地を吸引し、各T75フラスコに対し、2mMのL−glut、20ng/mLのBDNF、200nMのAA、20ng/mLのGDNF、500nMのcAMP、1ng/mLのTGFβ3および10μMのDAPTを含有するNB/B27培地を穏やかに添加する。
7.17.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.17.2 既存の培地を吸引し、各T75フラスコに対し、2mMのL−glut、20ng/mLのBDNF、200nMのAA、20ng/mLのGDNF、500nMのcAMP、1ng/mLのTGFβ3および10μMのDAPTを含有するNB/B27培地を穏やかに添加する。
7.18.1 順次、各T75フラスコを一度に一つずつ操作する。
7.18.2 既存の培地を吸引し、各T75フラスコに対し、2mMのL−glut、20ng/mLのBDNF、200nMのAA、20ng/mLのGDNF、500nMのcAMP、1ng/mLのTGFβ3および10μMのDAPTを含有するNB/B27培地を穏やかに添加する。
注記:7.14は、生成の組ごとに2人の独立したオペレーターにより同時に実施することができる。2つの組は、同時にフラスコを処理し、処理時間を低減させることができる。生成物は、均質性を確保するために播種前にプールされなければならない。
注記:すべての容器が処理されるまで、コニカルを4℃で保存する。
7.19.17.1 プレーンNeurobasalにおける細胞の既知の希釈液を作製する。
7.19.17.2 20uLの希釈細胞を20uLのAOPIと混合する。
7.19.17.3 20uLの細胞/AOPI混合物をCellometer(登録商標)スライドにロードする。
7.19.17.4 スライドをCellometer(登録商標)に挿入する。
7.19.17.5 プログラムファイル「mDA Neurons AOPI」を選択する。
7.19.17.6 以下のフォーマット「DA01 Lot#MMDDYY d16 cryo」を使用してファイル名を与える。
7.19.17.7 希釈値を入力する。
7.19.17.8 F1チャネルを使用して、機械の右側のつまみを使用して細胞に焦点を当てる。
7.19.17.9 焦点があったら、「Count」を押す。
図12に示すように、mDA前駆体の損傷ラットへの移植の4カ月後に、移植片を受けたラットは、偽処置ラットと比較して少ない、1分当たりの回転数を示した。移植の5カ月後には、移植した移植片の免疫細胞化学により、移植片が、mDA形態の典型的なTH染色を示し、TH陽性ニューロンは、GIRK2発現についても陽性であることが示された(図13)。
Claims (29)
- 多能性幹細胞を分化させるためのin vitro方法であって、前記方法は、
(a)複数の多能性幹細胞を、TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の少なくとも1種の阻害剤と接触させるステップと、
(b)前記細胞を、ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の少なくとも1種の活性化剤、およびウィングレス(Wnt)シグナル伝達の少なくとも1種の活性化剤と接触させるステップを含み、
前記細胞に接触させる、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度を、(a)Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤との前記細胞の最初の接触から2日から6日の間に、かつ(b)前記細胞に接触させたWntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の最初の濃度から250%〜1800%で増加させ、フォークヘッドボックスタンパク質A2(FOXA2)およびLIMホメオボックス転写因子1アルファ(LMX1A)を発現する分化細胞の集団を得る、in vitro方法。 - 前記細胞を、骨形成タンパク質(BMP)の少なくとも1種の阻害剤と接触させるステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記細胞を、TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤、BMPの前記少なくとも1種の阻害剤、およびソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤と、4日間から10日間の間接触させる、請求項2に記載の方法。
- 前記細胞を、TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤、BMPの前記少なくとも1種の阻害剤、およびソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤と、最長7日間まで、または少なくとも7日間にわたり接触させる、請求項2または3に記載の方法。
- 前記細胞を、ウィングレス(Wnt)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤と、8日間から15日間の間接触させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記細胞を、ウィングレス(Wnt)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤と、最長12日間まで、または少なくとも12日間にわたり接触させる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度を、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤との前記細胞の最初の接触から4日後に増加させる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、前記細胞に接触させた、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の最初の濃度の400%〜1450%である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、前記細胞に接触させた、Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の最初の濃度の700%〜1050%である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、3μMから10μMの間の濃度までの増加である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、3μMの濃度までの増加である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- Wntシグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤の濃度における増加が、7.5μMの濃度までの増加である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分化細胞が、チロシンヒドロキシラーゼ(TH)、engrailed−1(EN−1)、および核受容体関連1タンパク質(NURR1)の1種または複数を発現する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分化細胞が、検出可能なレベルのペアードボックスタンパク質(PAX6)および/またはKi67を発現しない、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 分化細胞の集団を、前記細胞のドーパミンニューロンへの成熟に好ましい条件に供するステップをさらに含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記細胞のドーパミンニューロンへの成熟に好ましい前記条件が、前記細胞を、脳由来神経栄養因子(BDNF)、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、サイクリックアデノシン一リン酸(cAMP)、形質転換成長因子ベータ3(TGFβ3)、アスコルビン酸(AA)、および/またはDAPTと接触させることを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記多能性細胞が、ヒトの非胚性幹細胞、非ヒト霊長類の非胚性幹細胞、げっ歯類の非胚性幹細胞、ヒトの胚性幹細胞、非ヒト霊長類の胚性幹細胞、げっ歯類の胚性幹細胞、ヒトの人工多能性幹細胞、非ヒト霊長類の人工多能性幹細胞、げっ歯類の人工多能性幹細胞、ヒトの組換え多能性細胞、非ヒト霊長類の組換え多能性細胞、及びげっ歯類の組換え多能性細胞からなる群より選択される、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤が、TGFβ受容体の阻害剤を含む、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
- TGFβ受容体の阻害剤が、4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)−5−(2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド(SB431542)を含む、請求項18に記載の方法。
- BMPの前記少なくとも1種の阻害剤が、4−(6−(4−(ピペラジン−1−イル)フェニル)ピラゾロ[1,5−a]ピリミジン−3−イル)キノリン(LDN193189)、ノギン、または上記の組合せを含む、請求項2〜19のいずれか一項に記載の方法。
- ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤が、SHHタンパク質、Smoothenedアゴニスト、または上記の組合せを含む、請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記SHHタンパク質が、組換えSHH、精製SHH、または上記の組合せを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記組換えSHHが、SHH C25IIを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記Smoothenedアゴニストが、パルモルファミンを含む、請求項21に記載の方法。
- ウィングレス(Wnt)シグナル伝達の前記少なくとも1種の活性化剤が、CHIR99021、Wnt3A、Wnt1、または上記の組合せを含む、請求項1〜24のいずれか一項に記載の方法。
- FOXA2およびLMX1Aを発現する分化細胞が、中脳ドーパミンニューロンである、請求項1〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記多能性幹細胞が、TGFβ/アクチビン−Nodalシグナル伝達の前記少なくとも1種の阻害剤との前記多能性幹細胞の最初の接触から22日〜27日以内に、FOXA2およびLMX1Aを発現する分化細胞に分化する、請求項1〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分化細胞が、検出可能なレベルのCD142を発現する、請求項1〜27のいずれか一項に記載の方法。
- CD142を発現する細胞を選択するステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
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