JP7262775B2 - 細胞培養液を用いて臍帯羊膜から間葉系幹細胞を単離する方法 - Google Patents
細胞培養液を用いて臍帯羊膜から間葉系幹細胞を単離する方法 Download PDFInfo
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Description
本出願は、2016年10月5日に出願された米国仮特許出願第62/404,582号の優先権の恩典を主張し、その内容はすべての目的のために全体として参照により本明細書に組み入れられる。
本発明は、臍帯の羊膜から間葉系幹細胞(またはそのような幹細胞集団)を単離する方法、および臍帯の羊膜から単離された間葉系幹細胞集団に関する。本発明はまた、臍帯の羊膜から間葉系幹細胞を単離するための細胞培養液を対象にする。本発明はまた、単離された間葉系幹細胞集団の薬学的組成物および使用を対象にする。本発明はまた、本発明の間葉系幹細胞集団またはそのような間葉系幹細胞集団を含有する薬学的組成物を、それを必要とする対象に投与する段階を含む、疾患または障害を処置する方法を対象にする。
臍帯の羊膜から単離された間葉系幹細胞は、最初に米国特許出願第2006/0078993号(特許文献1)(登録された米国特許第9,085,755号(特許文献2)および米国特許第9,737,568号(特許文献3)につながる)ならびに対応する国際特許出願WO2006/019357(特許文献4)において報告された。それ以来、臍帯組織は、多能性細胞の供給源として注目を集めている;臍帯、および具体的には臍帯の羊膜から単離された幹細胞(「臍帯ライニング (cord lining) 幹細胞」とも称される)は、広く入手可能であるため、再生医療用の細胞の優れた代替供給源と見なされている。Jeschke et al. Umbilical Cord Lining Membrane and Wharton's Jelly-Derived Mesenchymal Stem Cells: the Similarities and Differences; The Open Tissue Engineering and Regenerative Medicine Journal, 2011, 4, 21-27(非特許文献1)を参照されたい。
i. DMEM 250 ml
ii. M171 118 ml
iii. DMEM/F12 118 ml
iv. 最終濃度2.5% (v/v) を得るためのウシ胎仔血清 (FBS) 12.5 ml。
‐最終濃度約55~65% (v/v) のDMEM、
‐最終濃度約5~15% (v/v) のF12、
‐最終濃度約15~30% (v/v) のM171、および
‐最終濃度約1~8% (v/v) のFBS。
[本発明1001]
臍帯の羊膜から間葉系幹細胞集団を単離する方法であって、DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)、F12(ハムF12培地)、M171(培地171)、およびFBS(ウシ胎仔血清)を含む培養液中で臍帯組織を培養する段階を含む、前記方法。
[本発明1002]
培養液が、最終濃度約55~65% (v/v) のDMEM、最終濃度約5~15% (v/v) のF12、最終濃度約15~30% (v/v) のM171、および最終濃度約1~8% (v/v) のFBSを含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
培養液が、最終濃度約57.5~62.5% (v/v) のDMEM、最終濃度約7.5~12.5% (v/v) のF12、最終濃度約17.5~25.0% (v/v) のM171、および最終濃度約1.75~3.5% (v/v) のFBSを含む、本発明1002の方法。
[本発明1004]
培養液が、最終濃度約61.8% (v/v) のDMEM、最終濃度約11.8% (v/v) のF12、最終濃度約23.6% (v/v) のM171、および最終濃度約2.5% (v/v) のFBSを含む、本発明1003の方法。
[本発明1005]
培養液が、最終濃度約1 ng/ml~約20 ng/mlの上皮増殖因子 (EGF) をさらに含む、本発明1001~1004のいずれかの方法。
[本発明1006]
培養液が、最終濃度約10 ng/mlのEGFを含む、本発明1001~1005のいずれかの方法。
[本発明1007]
培養液が、最終濃度約1μg/ml~10μg/mlのインスリンを含む、本発明1001~1006のいずれかの方法。
[本発明1008]
培養液が、最終濃度約5μg/mlのインスリンを含む、本発明1001~1007のいずれかの方法。
[本発明1009]
培養液が、補充物質であるアデニン、ヒドロコルチゾン、および3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) のうちの少なくとも1つをさらに含む、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1010]
培養液が、アデニン、ヒドロコルチゾン、および3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) の3つ全てを含む、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1011]
培養液が、最終濃度約0.01~約0.1μg/mlアデニンのアデニン、最終濃度約0.1~約10μg/mlヒドロコルチゾンのヒドロコルチゾン、および/または最終濃度約0.5~約5 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) を含む、本発明1011または1012の方法。
[本発明1012]
羊膜の間葉系幹細胞の細胞増殖が約70~80%の集密度に達するまで臍帯組織を培養する段階を含む、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1013]
培養に使用した培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階を含む、本発明1012の方法。
[本発明1014]
培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階が酵素処理によって行われる、本発明1013の方法。
[本発明1015]
酵素処理がトリプシン処理を含む、本発明1014の方法。
[本発明1016]
間葉系幹細胞が、継代培養のために継代培養用の培養容器に移される、本発明1013~1015のいずれかの方法。
[本発明1017]
間葉系細胞が、継代培養のために1.0×10 6 細胞/mlの濃度で懸濁される、本発明1016の方法。
[本発明1018]
間葉系幹細胞が、本発明1001~1010のいずれかにおいて定義される培養液中で継代培養される、本発明1017の方法。
[本発明1019]
間葉系幹細胞が、約70~80%の集密度に達するまで継代培養される、本発明1018の方法。
[本発明1020]
継代培養が自己完結型バイオリアクター中で行われる、本発明1016~1019のいずれかの方法。
[本発明1021]
バイオリアクターが、平行平板バイオリアクター、中空繊維バイオリアクター、およびマイクロ流体バイオリアクターからなる群より選択される、本発明1020の方法。
[本発明1022]
臍帯組織が、臍帯全体からの小片または臍帯の羊膜である、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1023]
培養が温度37℃のCO 2 細胞培養インキュベーター内で行われる、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1024]
継代培養に使用した培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階を含む、本発明1023の方法。
[本発明1025]
培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階が酵素処理によって行われる、本発明1024の方法。
[本発明1026]
酵素処理がトリプシン処理を含む、本発明1025の方法。
[本発明1027]
単離された間葉系幹細胞を収集する段階をさらに含む、本発明1026の方法。
[本発明1028]
単離された間葉系幹細胞の少なくとも約90%またはそれ以上、約91%またはそれ以上、約92%またはそれ以上、約92%またはそれ以上、約93%またはそれ以上、約94%またはそれ以上、約95%またはそれ以上、約96%またはそれ以上、約97%またはそれ以上、約98%またはそれ以上、約99%またはそれ以上が、マーカーCD73、CD90、およびCD105を発現する、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1029]
単離された間葉系幹細胞の少なくとも約90%またはそれ以上、約91%またはそれ以上、約92%またはそれ以上、約92%またはそれ以上、約93%またはそれ以上、約94%またはそれ以上、約95%またはそれ以上、約96%またはそれ以上、約97%またはそれ以上、約98%またはそれ以上、約99%またはそれ以上が、マーカーCD34、CD45、およびHLA-DR(ヒト白血球抗原‐抗原D関連)の発現を欠いている、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1030]
単離された間葉系幹細胞の約97%またはそれ以上、約98%またはそれ以上、約99%またはそれ以上が、CD73、CD90、およびCD105を発現し、かつCD34、CD45、およびHLA-DRの発現を欠いている、本発明1028または1029のいずれかの方法。
[本発明1031]
単離された幹/前駆細胞をさらなる使用のために保存する段階をさらに含む、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1032]
保存する段階が凍結保存によって行われる、本発明1031の方法。
[本発明1033]
臍帯羊膜の単離された間葉系幹細胞集団であって、該幹細胞集団の少なくとも約90%またはそれ以上の細胞が、マーカーCD73、CD90、およびCD105の各々を発現する、前記間葉系幹細胞集団。
[本発明1034]
前記幹細胞集団の少なくとも約90%またはそれ以上の細胞が、マーカーCD34、CD45、およびHLA-DRの発現を欠いている、本発明1033の間葉系幹細胞集団。
[本発明1035]
単離された間葉系幹細胞集団の少なくとも約91%またはそれ以上、約92%またはそれ以上、約92%またはそれ以上、約93%またはそれ以上、約94%またはそれ以上、約95%またはそれ以上、約96%またはそれ以上、約97%またはそれ以上、約98%またはそれ以上、約99%またはそれ以上の細胞が、CD73、CD90、およびCD105の各々を発現し、かつCD34、CD45、およびHLA-DRの各々の発現を欠いている、本発明1034の間葉系幹細胞集団。
[本発明1036]
本発明1001~1030のいずれかにおいて定義される方法によって取得可能である、本発明1033~1035のいずれかの間葉系幹細胞集団。
[本発明1037]
本発明1001~1030のいずれかにおいて定義される方法によって得られる、本発明1033~1035のいずれかの間葉系幹細胞集団。
[本発明1038]
臍帯羊膜の単離された間葉系幹細胞集団を含む薬学的組成物であって、該幹細胞集団の少なくとも約90%またはそれ以上の細胞が、マーカーCD73、CD90、およびCD105の各々を発現し、かつマーカーCD34、CD45、およびHLA-DRの各々の発現を欠いている、前記薬学的組成物。
[本発明1039]
全身または局所への適用に適合している、本発明1038の薬学的組成物。
[本発明1040]
薬学的に許容される賦形剤をさらに含む、本発明1038または1039の薬学的組成物。
[本発明1041]
臍帯の羊膜から間葉系幹細胞集団を単離するのに適した培養液を作製する方法であって、最終容量500 mlの培養液を得るために、
i. DMEM 250 ml
ii. M171 118 ml
iii. DMEM/F12 118 ml
iv. ウシ胎仔血清 (FBS) 12.5 ml(最終濃度2.5%)
を混合する段階を含む、前記方法。
[本発明1042]
v. 最終濃度10 ng/mlを達成するためのEGF保存溶液 (5μg/ml) 1 ml
vi. 最終濃度5μg/mlを達成するためのインスリン保存溶液 (14.28 mg/ml) 0.175 ml
を添加する段階をさらに含む、本発明1041の方法。
[本発明1043]
補充物質であるアデニン、ヒドロコルチゾン、および3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) のうちの1つまたは複数をDMEMに添加し、それによって全容量500 mlの培養液とする段階をさらに含む、本発明1041または1042の方法。
[本発明1044]
DMEM中の補充物質の最終濃度が、
約0.05~0.1μg/mlのアデニン、例えば約0.025μg/mlのアデニン、
約1~10μg/mlのヒドロコルチゾン、
約0.5~5 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3)、例えば1.36 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3)
である、本発明1043の方法。
[本発明1045]
本発明1041~1044のいずれかの方法によって取得可能である細胞培養液。
[本発明1046]
臍帯の羊膜から間葉系幹細胞を単離する方法であって、本発明1041~1044のいずれかにおいて定義される方法によって調製された培養液中で羊膜組織を培養する段階を含む、前記方法。
[本発明1047]
‐最終濃度約55~65% (v/v) のDMEM、
‐最終濃度約5~15% (v/v) のF12、
‐最終濃度約15~30% (v/v) のM171、および
‐最終濃度約1~8% (v/v) のFBS
を含む細胞培養液。
[本発明1048]
最終濃度約57.5~62.5% (v/v) のDMEM、最終濃度約7.5~12.5% (v/v) のF12、最終濃度約17.5~25.0% (v/v) のM171、および最終濃度約1.75~3.5% (v/v) のFBSを含む、本発明1047の細胞培養液。
[本発明1049]
最終濃度約61.8% (v/v) のDMEM、最終濃度約11.8% (v/v) のF12、最終濃度約23.6% (v/v) のM171、および最終濃度約2.5% (v/v) のFBSを含む、本発明1048の細胞培養液。
[本発明1050]
最終濃度約1 ng/ml~約20 ng/mlの上皮増殖因子 (EGF) をさらに含む、本発明1047~1049のいずれかの細胞培養液。
[本発明1051]
最終濃度約10 ng/mlのEGFを含む、本発明1007~1050のいずれかの細胞培養液。
[本発明1052]
最終濃度約1μg/ml~10μg/mlのインスリンを含む、本発明1047~1051のいずれかの細胞培養液。
[本発明1053]
最終濃度約5μg/mlのインスリンを含む、本発明1052の細胞培養液。
[本発明1054]
補充物質であるアデニン、ヒドロコルチゾン、および3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) のうちの少なくとも1つをさらに含む、本発明1047~1053のいずれかの細胞培養液。
[本発明1055]
アデニン、ヒドロコルチゾン、および3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) の3つ全てを含む、本発明1054の細胞培養液。
[本発明1056]
最終濃度約0.05~約0.1μg/mlアデニンのアデニン、最終濃度約1~約10μg/mlヒドロコルチゾンのヒドロコルチゾン、および/または最終濃度約0.5~約5 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) を含む、本発明1054または1055の細胞培養液。
[本発明1057]
細胞培養液500 mlが、
i. DMEM 250 ml
ii. M171 118 ml
iii. DMEM/F12 118 ml
iv. ウシ胎仔血清 (FBS) 12.5 ml(最終濃度2.5%)
を含む、本発明1047~1056のいずれかの細胞培養液。
[本発明1058]
v. 最終濃度10 ng/mlのEGF
vi. 最終濃度5μg/mlのインスリン
vi. インスリン0.175 ml(最終濃度5μg/ml)
をさらに含む、本発明1057の細胞培養液。
[本発明1059]
最終濃度約0.05~約0.1μg/mlアデニンのアデニン、最終濃度約1~約10μg/mlヒドロコルチゾンのヒドロコルチゾン、および/または最終濃度約0.5~約5 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) をさらに含む、本発明1057または1058の細胞培養液。
[本発明1060]
臍帯の羊膜から間葉系幹細胞を単離するための、本発明1047~1059のいずれかにおいて定義される細胞培養液の使用。
[本発明1061]
臍帯の羊膜に由来する間葉系幹細胞を培養するための、本発明1047~1059のいずれかにおいて定義される細胞培養液の使用。
上記で説明したように、第1局面において、本発明は、臍帯の羊膜から間葉系幹細胞集団を単離する方法を対象にし、該方法は、DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)、F12(ハムF12培地)、M171(培地171)、およびFBS(ウシ胎仔血清)を含む培養液中で臍帯組織を培養する段階を含む。そのような培地を使用することにより、臍帯の羊膜から間葉系幹細胞集団が単離され、その細胞の90%超またはさらには99%もしくはそれ以上が3種の間葉系幹細胞マーカーCD73、CD90に関して陽性であり、それと同時にこれらの幹細胞がCD34、CD45、およびHLA-DRの発現を欠いており(実験の項を参照されたい)、このことが、この集団の99%またはさらにはそれ以上の細胞が幹細胞マーカーCD73、CD90、およびCD105を発現しながら、マーカーCD34、CD45、およびHLA-DRを発現しないことを意味することが、本出願において驚くべきことに見出された。そのように極めて均一でありかつ明確に定義された細胞集団は、例えば、例えばDominici et al,「Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement」, Cytotherapy (2006) Vol. 8, No. 4, 315-317、Sensebe et al,.「Production of mesenchymal stromal/stem cells according to good manufacturing practices: a, review」, Stem Cell Research & Therapy 2013, 4:66)、Vonk et al., Stem Cell Research & Therapy (2015) 6:94、またはKundrotas Acta Medica Lituanica. 2012. Vol. 19. No. 2. P. 75-79によって規定されるような、細胞療法に使用されるべきヒト間葉系幹細胞に関して一般に許容される基準を十分に満たすため、臨床試験および細胞ベースの療法の理想的な候補である。また、Quantum細胞増殖システムなどのバイオリアクターを使用することで、1回の実行当たり3~7億個の間葉系幹細胞といった多数の間葉系幹細胞を得ることが可能である(実験の項もまた参照されたい)。したがって、本発明により、費用効率の高い様式で、創傷治癒における使用などの治療適用に必要な量の幹細胞を提供することが可能になる。加えて、本発明の培養液を作製するために使用される構成成分はすべて、GMP品質で市販されている。よって、本発明は、臍帯の羊膜からこの高度に均一な間葉系幹細胞集団をGMP生産するためのルートを開く。
i. DMEM 250 ml
ii. M171 118 ml
iii. DMEM/F12 118 ml
iv. 最終濃度2.5% (v/v) に達するためのウシ胎仔血清 (FBS) 12.5 ml。
DMEM:250 ml + 59 ml = 309 ml、309/500 = 61.8 % (v/v) に相当する。
M171:118 ml、118/500 = 23.6 % (v/v) に相当する。
F12:59 ml、59/500 = 11.8 % (v/v) に相当する。
v. 最終EGF濃度10 ng/mlを達成するためのEGF保存溶液 (5μg/ml) 1 ml、および
vi. 最終インスリン濃度5μg/mlを達成するためのインスリン保存溶液 (14.28 mg/ml) 0.175 ml。
約0.05~0.1μg/mlのアデニン、例えば約0.025μg/mlのアデニン、
約1~10μg/mlのヒドロコルチゾン、
約0.5~5 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3)、例えば1.36 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3)。
‐最終濃度約55~65% (v/v) のDMEM、
‐最終濃度約5~15% (v/v) のF12、
‐最終濃度約15~30% (v/v) のM171、および
‐最終濃度約1~8% (v/v) のFBS。
i. DMEM 250 ml
ii. M171 118 ml
iii. DMEM/F12 118 ml
iv. ウシ胎仔血清 (FBS) 12.5 ml(最終濃度2.5%)。
v. 最終濃度10 ng/mlのEGF、および
vi. 最終濃度5μg/mlのインスリン。
1. 間葉系幹細胞を単離する前の臍帯組織の凍結保存
臍帯組織(臍帯は、母親のインフォームドコンセントを得て供与された)を、臍帯の羊膜から間葉系幹細胞をその後単離するために、以下のように処理した。
a. 外科用メスを保護カバーから外す。
b. 鉗子を用いて臍帯をしっかりと保持し、外科用メスを用いて臍帯を10 cm長の小片に切断する。使用できない組織は、元の組織カップに戻す。
c. 10 cm長の臍帯小片を新たな150 mm培養ディッシュに移す。150 mm培養ディッシュをカップの代わりに使用することもできる。
d. 150 mm培養ディッシュのカバーを、鉗子および外科用メスの置き場所として使用する。
e. 30 mlシリンジでPlasmalyte A(Baxter、カタログ# 2B2543Q)25 mlを取り出す。片手でシリンジを45°の角度に保持し、Plasmalyte Aを臍帯組織上に直接分注する。
f. 培養ディッシュをわずかな角度で保持しながら、30 mlシリンジおよび鈍針でPlasmalyte Aを除去する。
g. 使用済みのPlasmalyte Aを、廃物容器となる300 mlトランスファーバッグ中に収集し、それをバイオハザードゴミ箱中に処分する。
h. 必要に応じて各洗浄につき新たな培養ディッシュを用いて、洗浄手順を繰り返す。表面上の血塊がすべて除去されたことを確認する。組織の清浄化が必要である場合には、さらなるPlasmalyte Aを使用することができる。
i. 組織をラベル付きの新たな組織培養ディッシュに入れて、組織の切断を継続する。切断中に組織が乾燥しないように、20 mlのPlasmalyte Aをディッシュ中に入れる。
j. 臍帯を同等のおよそ1-cm切片になるよう切断し、合計で10個の切片とする。
k. 各1 cm切片を、切片当たりおよそ0.3 cm×0.3 cm~0.5 cm×0.5 cmのより小さな小片になるようさらに切断する。
l. ディッシュ中のPlasmalyte Aをすべて除去する。
m. 元のPlasmalyte Aバッグから30 mlシリンジでPlasmalyte A 25 mlを引き出しし、臍帯組織片上に直接分注する。
n. 培養ディッシュを斜めに保持して、組織の洗浄に使用したすべてのPlasmalyte Aを片側に収集し、シリンジおよび鈍針でそれを除去する。
o. 洗浄をもう一度繰り返す。いかなる血塊も残ってはならない。
a. 凍結保存溶液を調製する:
i. 60% Plasmalyte A、30%の5%ヒト血清アルブミン、および10%ジメチルスルホキシド (DMSO) からなる凍結溶液 50mlを調製する。
ii. 150 mlトランスファーバッグに「組織凍結溶液」のラベルを貼り、無菌技法を用いて血漿トランスファーセットをポートに取り付ける。
iii. 元のPlasmalyte Aバッグから30 mlシリンジでPlasmalyte A 30 mlを取り出し、溶液の作製日時と共に「組織凍結溶液」のラベルが貼られたトランスファーバッグ中に移す。
iv. 20 mlシリンジで15 mlの5%ヒト血清アルブミンを取り出し、それをラベル付きのトランスファーバッグ中に移す。
v. DMSO 5 mlをトランスファーバッグに添加する。
vi. 十分に混合し、凍結溶液の混合を記録する。
b. 凍結溶液を添加する前に、組織からPlasmalyte Aを除去する。
c. 60 mlシリンジを用いて、全50 mlの凍結溶液をシリンジ中に引き出し、臍帯組織を含む150 mm細胞培養ディッシュに凍結溶液およそ30 mlを添加する。鈍針をシリンジ上に取り付けて、それを無菌状態に保つ。
d. 組織および凍結溶液を含む培養ディッシュを10分間にわたって1分ごとに旋回させる。
e. 鉗子を用いて、ランダムに選択された切片8個を選び、それらを4本の4 mlクライオバイアルの各々に入れる。ランダムに選択された切片4個を選び、それらを1本の1.8 mlクライオバイアルに入れる。これらの切片は、血塊を含んではならない。
f. 臍帯組織を含む各クライオバイアルに、残っている凍結溶液を、4 mlチューブについては3.6 ml充填線まで、および1.8 ml Nuncバイアルについては1.8 ml線まで満たす。
g. Bactec Lytic/10 - Anaerobic/Fボトル1本およびBactec Pluc Aerobic/Fボトル1本に組織IDのラベルを貼る。
h. シリンジおよび鈍針で培養ディッシュから凍結溶液20 mlを取り出し、Bactecバイアルをアルコール綿で拭いた後、鈍針を18g針に交換し、好気性および嫌気性Bactecボトルにそれぞれ10 mlを接種する。
i. 制御速度フリーザーを起動する。
j. 制御速度フリーザーが完了した後、ユニットをさらなる使用時まで連続温度モニター付き液体窒素フリーザー中に置いておく。
2.1. 臍帯組織からMSCを処理するための培地の調製:
a. PTT6(培養液/増殖培地) 500 mlを作製するため、以下のものを列挙されている順に添加する:
i. DMEM 250 ml
ii. M171 118 ml
iii. DMEM F12 118 ml
iv. FBS 12.5 ml(最終濃度2.5%)
v. EGF 1 ml(最終濃度10 ng/ml)
vi. インスリン0.175 ml(最終濃度5μg/ml)。
c. Bactec Lytic/10 - Anaerobic/F (Becton Dickinson & Company) およびBactec Plus + Aerobic/F (Becton Dickinson & Company) を用いて、すべての培地を無菌性について試験する。調製済みの培地20 mlを各ボトルに注入する。
a. 操作者がクリーンルーム内でサンプルを処理する準備ができた時点で、解凍を開始する。バイアルが同じドナーに由来する場合を除いて、一度に2本以上のバイアルを解凍してはならない。
b. ウォーターバスを消毒剤および続いて70%イソプロパノールで拭き、これを滅菌水1 Lで満たす。ウォーターバスを36~38℃まで加熱する。
c. クリーンルーム内のバイオセーフティキャビネット下で、70%~90% PlasmaLyte Aからなるリンス培地10 mlを調製する。10 mlシリンジに取り付けられた0.2-μmシリンジフィルターでこの溶液を滅菌濾過し、使用時まで溶液を冷蔵して維持する。
d. 50 mlコニカルチューブに処理ラベルを貼る。
e. ウォーターバス温度が36~38℃であることを確認する。
f. 液体窒素貯蔵から組織のバイアルを取り出し、滅菌水1 Lで満たされた37℃ウォーターバス内で迅速に解凍する。Mr. Frosty Nalgene Cryo 1℃凍結容器のバイアルホルダーは、バイアルを所定の位置に収めて浮遊し、サンプルを解凍する場合に浮遊ラックとして使用することができる。
g. ウォーターバスからバイアルを取り出し、それらに70%イソプロパノール溶液をスプレーする。ウォーターバスからバイアルを引き上げるのに適したタイミングは、バイアル中に小さな氷が浮いているのが見える時である‐バイアルの内部温度が37℃未満であることを示唆する。
h. バイアルをパススルーに置き、クリーンルーム処理技術者に知らせる。
a. 臍帯組織処理は、環境モニター (EM) クリーンルーム内で行わなければならない。各シフトの終了時には、部屋およびフードの完全な清掃を行う。
b. バイオセーフティキャビネットを準備/清掃する。
c. バイオセーフティキャビネット内での作業中は、生物粒子計数を行う。
d. 包装の破損および有効期限日についてそれぞれチェックしながら、必要な物品をすべてバイオセーフティキャビネット内に集める。シリンジ、血清用ピペット、滅菌鉗子、外科用メス、組織プレート、および針を取り扱う場合には、滅菌生成物と接触するであろう表面に決して触れないようにする。注射筒、管類、プランジャーチップ、および/または針のキャップもしくはケースの外部のみ、安全に取り扱ってもよい。表面に触れるか、または表面が非滅菌表面に触れた場合には、物品を廃棄する。
e. 使用するすべての試薬および物品のロット番号および有効期限日(該当する場合)を記録する。
f. 70%アルコールで湿らせたリントフリーワイプでバイアルを清浄化してから、バイオセーフティキャビネット内に移動させることにより、解凍バイアルを受け取る。
g. シリンジに装着した吸引用針を用いて、バイアルからできるだけ多くの液体を抜き取る。組織を吸引しないようにする。
h. 滅菌鉗子を用いて、組織を滅菌100 mmペトリ皿に移す。
i. 組織断片に一定分割量5 mlのリンス培地を添加する。
j. 内容物を15~30秒間旋回させ、次いでピペットまたは吸引針付きシリンジでリンス培地を除去する。このリンス過程を2回繰り返す。
k. 組織が乾燥しないように、リンス培地 2 mLを組織に添加する。
a. 6ウェルプレートの底に、MSCロット番号または臍帯組織IDおよび増殖の開始日と共に、「増殖1」のラベルを貼る。60 mm組織培養ディッシュを使用する場合には、ディッシュの底にグリッドを描いて、プレートを4つの区分に分割する。
b. 滅菌使い捨て鉗子を用いて、3×3 mm~5×5 mmの組織1個を各ウェルに入れる。60 mm組織培養ディッシュを使用する場合には、組織を各区分の中央に置いて組織を離しておく(互いに1 cm超)。
c. 各ウェルをPTT6 3 mlで満たす。
d. 30 mlシリンジに連結した吸引用針を用いて、組織をかろうじて覆う程度に十分な培地を抜き取る。プレートを傾けてはならない。吸引針でウェルの底を触れてはならない。
e. 倒立光学顕微鏡を用いて、細胞増殖を毎日観察する(24±6時間)。光学顕微鏡の代わりに、リアルタイム細胞培養イメージングシステムを使用してもよい。
f. 培地を毎日交換する。必ず使用前に培地を室温に平衡化する。
i. 培地を吸引除去する。
ii. PTT6 3 mlを添加する。
iii. 組織が培地中にかろうじて浸っている状態まで、吸引する。
g. 組織から細胞増殖が観察された時点で、プレートに「増殖2」のラベルを貼ることを除いて上記の4.a~4.eと同じ手順を用いて、組織を新たな6ウェルプレートに移す。PTT6 2 mlを各ウェルに添加することにより、「増殖1」プレート中の細胞増殖を維持する。集密度について毎日観察する。培地を2~3日ごとに置換する(必ず使用前に培地を室温に平衡化する)。
h. 「増殖2」プレート中で細胞増殖が観察された時点で、プレートに「増殖3」のラベルを貼ることを除いて段階4.a~4.eを繰り返す。PTT6 2 mlを各ウェルに添加することにより、「増殖2」プレート中の細胞増殖を維持する。集密度について毎日観察する。培地を2~3日ごとに置換する(必ず使用前に培地を室温に平衡化する)。
i. 「増殖3」プレート中で増殖が観察された時点で、組織を廃棄する。組織が非常に小さく、細胞増殖を妨げないようであれば、継代培養の際に組織を処分する。
j. 細胞が40~50%の集密度に達した時点で、細胞を毎日観察して過剰な増大を防ぐ。
k. 細胞が70~80%の集密度に達した時点で、細胞を継代培養する。細胞を80%の集密を超えるまで増大させてはならない。
a. バイオセーフティキャビネット内での作業中は、生物粒子計数を行う。使用前にすべての培地を室温に平衡化する。
b. 細胞増殖が約70~80%の集密度に達した時点で、細胞を継代培養する。
i. ペトリ皿からPTT6を除去する。
ii. カルシウムおよびマグネシウム不含HBSSでリンスする。
iii. 1×TrypLE-EDTA 0.2 mlを添加し、1~2分間旋回させる。
iv. ディッシュを30~45°傾けて、細胞が重力流により下方に移動できるようにする。プレートの側面を穏やかにタッピングして、脱離を促進させる。
v. PTT6 1 mlを添加する。ピペットで穏やかに上下させ、次いで細胞を15 ml遠心管に移す。各ウェルごとに清潔なピペットチップを使用する。全6ウェルからの細胞を単一の15 mlチューブ中にプールする。
vi. 1200 rpmで10分間遠心分離する。
vii. 上清を除去し、PTT6 5 mlで細胞を再懸濁する。
c. MSCを継代培養する。
i. 細胞懸濁液50μlを分取し、トリパンブルー排除アッセイによりTNCおよび生存率についてアッセイする。
ii. 血球計算盤を用いて細胞を計数する。細胞20~100個/区画を計数するよう予測する。数が100よりも多い場合には、元のサンプルを1:5に希釈し、血球計算盤を用いてトリパンブルー法を繰り返す。
iii. 生細胞/mlおよび全生細胞を計数する:
1. 生細胞/ml = 生細胞数×希釈係数×104
2. 全生細胞 = 生細胞数×希釈係数×全容量×104
iv. %生存率を計数する:
1. %生存率= 生細胞数×100 /(生細胞数 + 死細胞数)
v. 細胞懸濁液を1.0×106細胞/mlに希釈する:
1. 「X」容量 = 全生細胞/106細胞/ml
2. 例えば、全生細胞数が1.0×107個である場合;
3. 「X」= 107/106細胞/ml、すなわち10 mlであり、したがって、細胞懸濁液(5 mlである)に5 mlを添加することにより、全細胞容量を10 mlにする。
vi. 細胞懸濁液が106個/ml未満である場合には、各150 mmペトリ皿または175 cm2フラスコに細胞2×106個を播種するのに必要な容量を決定する。
1. 細胞2×106個に対する容量 = 細胞2×106個÷生細胞/ml
2. 例えば、生細胞/mlが8×105細胞/mlである場合、細胞2×106個÷8×105細胞/ml、すなわち2.5 mlが必要である。
vii. MSCマーカー解析のために0.5 mlを取り分けておく。
viii. 細胞2×106個をPTT6 30 mlで各150 mmペトリ皿または175 cm2フラスコに播種する。
ix. 接着、コロニー形成、集密について、3日ごとに観察する。細胞が40~50%の集密に達した時点で、細胞を毎日~2日ごとに観察して過剰な増大を防ぐ。細胞を80%の集密を超えるまで増大させてはならない。光学顕微鏡の代わりに、リアルタイム細胞培養モニタリングシステムを使用することができる。
x. 培地を2~3日ごとに置換する。
a. バイオセーフティキャビネット内での作業中は、生物粒子計数を行う。
b. 細胞が70~80%の集密に達した時点で、各150 mmペトリ皿または175 cm2フラスコに対して1×TrypLE-EDTA 2 mlを用いて細胞を脱離させる。
i. ペトリ皿からPTT6を除去する。
ii. カルシウムおよびマグネシウム不含のHBSSまたはPBS 5 mlで洗浄する。
iii. 1×TrypLE-EDTA 2 mlを添加し、1~2分間旋回させる。
iv. ディッシュを30~45°傾けて、細胞が重力流により下方に移動できるようにする。ペトリ皿の側面を穏やかにタッピングして、脱離の促進を助ける。
v. PTT6 10 mlを添加して、TrypLEを不活性化する。十分に混合して、細胞塊を解離させる。
vi. パスツールピペットを用いて、細胞を15 ml遠心管に移す。
vii. 1200 rpmで10分間遠心分離する。
viii. 培地を吸引し、PTT6 10 mlで再懸濁する。
ix. 50μlを分取し、上記のように全生細胞数および%生存率を決定する。細胞が凝集し始める可能性があるため、細胞計数は15分以内に行う必要がある。
c. 凍結保存用の細胞を調製する。
i. 細胞懸濁培地および凍結保存培地を調製し、細胞を凍結させる。
Quantumバイオリアクターを用いてMSCを増大させることも可能である。Quantumバイオリアクター中で増大させるための出発細胞数は、1回の実行当たり2000~3000万個の細胞であるべきである。1回の実行当たりの典型的な収量は、回収時に3~7億個のMSCである。バイオリアクターは、製造業者のプロトコールに従って操作される。そのようにして得られた間葉系幹細胞は典型的に凍結保存され(以下を参照されたい)、ワーキング細胞バンクとなる。
1. Quantum増大セット
2. Quantum廃液バッグ
3. Quantum培地バッグ
4. Quantumインレットバッグ
5. PTT6
6. PBS
7. フィブロネクチン
8. TrypLE
9. 3 mlシリンジ
10. グルコース試験紙
11. 乳酸試験紙
12. 60 ml細胞培養プレートまたはその同等物
13. 医療等級5% CO2気体混合物
14. 50 mlコンビチップ
1. バイオセーフティキャビネット
2. グルコース測定器(Bayer Healthcare/Ascensia Contour血糖測定器)
3. Lactate Plus (Nova Biomedical)
4. ヘッドを備えた蠕動ポンプ
5. 遠心分離機、Eppendorf 5810
6. 滅菌チューブコネクター
7. M4連続ピペッター
8. RFシーラー
1. Quantumバイオリアクターの準備
a) Quantumバイオリアクターの事前準備
b) バイオリアクターのコーティング:
1) バイオセーフティキャビネット内でフィブロネクチン溶液を調製する。
1) 凍結乾燥フィブロネクチンを室温に順化させる(室温で≧15分)。
2) 滅菌蒸留水5 mlを添加する;旋回も撹拌もしてはならない。
3) 30分間かけてフィブロネクチンを溶液の状態にする。
4) 18g針を取り付けた10 mlシリンジを用いて、PBS 95 mlを含むCcellインレットバッグにフィブロネクチン溶液を移す。
2) バッグを「試薬」ラインに接続する。
3) 気泡をチェックする(気泡は、「IC空気の除去」または「EC空気の除去」を使用することにより、およびインレット供給源として「洗浄」を使用することにより、除去することができる)。
4) バイオリアクターのコーティングのプログラムを開くまたは設定する(図1、段階3~5)。
5) プログラムを実行する。
6) プログラムを実行してバイオリアクターをコーティングしている間に、PTT6培地4 Lの培地バッグを準備する。
7) 滅菌チューブコネクターを用いて、培地バッグをIC培地ラインに接続する。
8) バイオリアクターのコーティング段階が完了した時点で、RFシーラーを用いて、フィブロネクチン溶液に使用した細胞インレットバッグを取り外す。
c) 過剰なフィブロネクチンの洗浄除去
d) 培地によるバイオリアクターの馴化
2. Quantumバイオリアクター中での細胞の培養
a) 均一な懸濁液を用いた細胞の負荷および接着:
b) 細胞の栄養補給および培養
1) 培地流速を選択して細胞に栄養を補給する。
2) 乳酸およびグルコースについて毎日サンプリングする。
3) 乳酸レベルが上昇するにつれて、培地の流速を調整する。実際の最大の許容乳酸濃度は、細胞の由来元のフラスコ培養物によって規定される。十分なPTT6培地が培地バッグ中に入っているかを確認する。必要に応じて、PTT6培地バッグを新たなPTT6培地バッグと交換する。
4) 流速が所望の値に達した時点で、乳酸レベルを8~12時間ごとに測定する。乳酸レベルが低下しない場合、または乳酸レベルが上昇し続ける場合、細胞を回収する。
3. Quantumバイオリアクターからの細胞の回収
a) 乳酸濃度が低下しない時点で、乳酸およびグルコースについて最後にサンプリングした後、細胞を回収する。
b) 細胞の回収:
1) 滅菌チューブコネクターを用いて、TrypLE 100 mlで満たした細胞インレットバッグを「試薬」ラインに接続する。
2) 十分なPBSがPBSバッグ中に入っていることを確かめる。そうでない場合には、滅菌チューブコネクターを用いて、少なくとも1.7リットルのPBSが入った新たなバッグを「洗浄」ラインに接続する。
3) 回収プログラムを実行する。
4. 細胞の凍結保存
1) ひとたび細胞が回収されたならば、細胞を50 ml遠心管に移して、細胞をペレット化する。
2) 冷細胞懸濁溶液25 mlを用いて再懸濁する。SysmexまたはBiorad細胞計数器を用いて、細胞を計数する。細胞数レポートを各Quantum処理バッチ記録に添付する。
3) 細胞濃度を2×107個/mlに調整する。
4) 等容量の凍結保存溶液を添加し、十分に混合する(振盪もボルテックスもしてはならない)。
5) 連続ピペッターを用いて、凍結保存剤中の細胞懸濁液1 mlを各1.8 mlバイアル中に添加する。制御速度フリーザーを用いて、SOP D6.100 CB凍結保存に記載されているように、CRFプログラムを用いて凍結保存する。
6) バイアルを指定の液体窒素貯蔵スペース内に貯蔵する。
7) CRF実行レポートを各MSC P3-Quantum処理バッチ記録の用紙に添付する。
フローサイトメトリー実験を実施して、臍帯から単離された間葉系幹細胞を間葉系幹細胞マーカーCD73、CD90、およびCD105の発現について解析した。
a) 臍帯ライニング膜からの細胞の単離および培養
1. 実施例2で説明されているように、外植片組織サンプルを細胞培養プレート内でインキュベートし、各培地中に浸漬させ、次いで37℃のCO2インキュベーター内でこれを維持した。
2. 3日ごとに培地を交換した。
3. 組織培養外植片からの細胞増殖を光学顕微鏡下でモニターした。
4. 約70%の集密の時点で、細胞をトリプシン処理(0.0125%トリプシン/0.05% EDTA)によってディッシュから分離し、フローサイトメトリー実験に使用した。
b) 実験用の細胞のトリプシン処理
1. 細胞培養プレートから培地を除去する。
2. FBSはトリプシンの酵素作用を妨げるため、滅菌1×PBSで穏やかにリンスして微量のFBSを除去する。
3. 1Xトリプシンを細胞培養プレートに添加し、37℃で3~5分間インキュベートする。
4. 顕微鏡下で細胞を観察して、それらが除去されたことを確実にする。FBSを含有する完全培地(10% FBSを含むDMEM)を添加することにより、トリプシンを中和する。
5. ピペットを使用して、培地中でプレートの壁に対して細胞をピペッティングすることによって細胞塊を破壊する。細胞懸濁液を収集し、50 ml遠心管に移す。
6. 滅菌1×PBSをプレートに添加しこれをリンスし、細胞懸濁液を同じ遠心管に収集する。
7. これを1800 rpmで10分間遠心分離する。
8. 上清を廃棄し、細胞ペレットをPBA培地で再懸濁する。
c) 細胞の計数
1. 好ましくは血球計算盤およびそのカバーガラスを70%エタノールで洗浄し、乾燥させてからキムワイプ(リントフリー紙)で拭くことにより、それらが清潔でかつ乾燥していることを確実にする。
2. 懸濁状の少量の細胞を微量遠心管に分取し、BSCフードから取り出す。
3. 等容量のトリパンブルーで懸濁状の細胞を染色する、例えば、懸濁液500μlに対してトリパンブルー500μlを添加する(希釈係数 = 2X、0.2%トリパンブルー溶液となる)。
4. トリパンブルーは毒性であり、非生存細胞の増加につながり、偽細胞数を生じるため、細胞をトリパンブルーに30分よりも長く曝露しないようにする。
5. 細胞懸濁液混合物20μlを血球計算盤の各チャンバーに添加し、光学顕微鏡下で見る。
a. 上部および下部チャンバー内の合計8つの区分について、血球計算盤の各区分内の生細胞(明るい細胞;非生細胞は容易にトリパンブルーを取り込み、したがって色が濃い)の数を計数する。全細胞数は、(平均細胞数/区分)×104細胞/mlとして与えられる。
d) 細胞の染色
i. 細胞を染色する前の準備
・それぞれ50,000個の細胞を含有する細胞懸濁液を、2つ組で3本のチューブ(CD73、CD90、CD105)および2本のチューブ(陰性対照)に分取する。
ii. 一次抗体 (Ab) による染色
・一次抗体1μl [0.5 mg/ml Ab] を細胞懸濁液100 ulに添加する、4℃で45分間インキュベートする。
・PBAで1 mlに合わせる。
・8000 rpm、4℃で5分間遠心分離する。
・上清を除去する。
・PBA 1 mlを添加し、ペレットを再懸濁する。
・8000 rpm、4℃で5分間遠心分離する。
・上清を除去する。
・PBA 100 ul中に再懸濁する。
iii. 二次Abによる染色‐暗下で
・二次抗体1 ul [0.5 mg/ml ab] を細胞懸濁液100 ulに添加する、4℃で30分間インキュベートする。
・PBAで1 mlに合わせる。
・8000 rpm、4℃で5分間遠心分離する。
・上清を除去する。
・PBA 1 mlを添加し、ペレットを再懸濁する。
・8000 rpm、4℃で5分間遠心分離する。
・上清を除去する。
・フローサイトメトリー解析のために、PBA 200~300 ul中に再懸濁する。
・BD FACS CANDOフローサイトメトリーで読み取るために、細胞をFACSチューブに移す。
Claims (31)
- 臍帯の羊膜から間葉系幹細胞集団を単離する方法であって、
DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)、F12(ハムF12培地)、M171(培地171)、およびFBS(ウシ胎仔血清)を含む培養液中で臍帯の羊膜の組織を培養する段階であって、該培養液が、最終濃度約55~65% (v/v) のDMEM、最終濃度約5~15% (v/v) のF12、最終濃度約15~30% (v/v) のM171、および最終濃度約1~8% (v/v) のFBSを含む、段階
を含む、前記方法。 - 培養液が、最終濃度約57.5~62.5% (v/v) のDMEM、最終濃度約7.5~12.5% (v/v) のF12、最終濃度約17.5~25.0% (v/v) のM171、および最終濃度約1.75~3.5% (v/v) のFBSを含む、請求項1に記載の方法。
- 培養液が、最終濃度約61.8% (v/v) のDMEM、最終濃度約11.8% (v/v) のF12、最終濃度約23.6% (v/v) のM171、および最終濃度約2.5% (v/v) のFBSを含む、請求項2に記載の方法。
- 培養液が、最終濃度約1 ng/ml~約20 ng/mlの上皮増殖因子 (EGF) をさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 培養液が、最終濃度約10 ng/mlのEGFを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 培養液が、最終濃度約1μg/ml~10μg/mlのインスリンを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 培養液が、最終濃度約5μg/mlのインスリンを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 培養液が、補充物質であるアデニン、ヒドロコルチゾン、および3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 培養液が、アデニン、ヒドロコルチゾン、および3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) の3つ全てを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 培養液が、最終濃度約0.01~約0.1μg/mlアデニンのアデニン、最終濃度約0.1~約10μg/mlヒドロコルチゾンのヒドロコルチゾン、および/または最終濃度約0.5~約5 ng/mlの3,3',5-トリヨード-L-チロニンナトリウム塩 (T3) を含む、請求項9に記載の方法。
- 羊膜の間葉系幹細胞の細胞増殖が約70~80%の集密度に達するまで前記臍帯の羊膜の組織を培養する段階を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 培養に使用した培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階を含む、請求項11に記載の方法。
- 培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階が酵素処理によって行われる、請求項12に記載の方法。
- 酵素処理がトリプシン処理を含む、請求項13に記載の方法。
- 間葉系幹細胞が、継代培養のために継代培養用の培養容器に移される、請求項12~14のいずれか一項に記載の方法。
- 間葉系細胞が、継代培養のために1.0×106細胞/mlの濃度で懸濁される、請求項15に記載の方法。
- 間葉系幹細胞が、請求項1~10のいずれか一項に記載される培養液中で継代培養される、請求項16に記載の方法。
- 間葉系幹細胞が、約70~80%の集密度に達するまで継代培養される、請求項17に記載の方法。
- 継代培養が自己完結型バイオリアクター中で行われる、請求項15~18のいずれか一項に記載の方法。
- バイオリアクターが、平行平板バイオリアクター、中空繊維バイオリアクター、およびマイクロ流体バイオリアクターからなる群より選択される、請求項19に記載の方法。
- 前記臍帯の羊膜の組織が、臍帯全体からの小片または臍帯の羊膜である、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法。
- 培養が温度37℃のCO2細胞培養インキュベーター内で行われる、請求項1~21のいずれか一項に記載の方法。
- 継代培養に使用した培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階を含む、請求項22に記載の方法。
- 培養容器から間葉系幹細胞を取り出す段階が酵素処理によって行われる、請求項23に記載の方法。
- 酵素処理がトリプシン処理を含む、請求項24に記載の方法。
- 単離された間葉系幹細胞を収集する段階をさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 単離された間葉系幹細胞の約97%またはそれ以上、約98%またはそれ以上、約99%またはそれ以上が、マーカーCD73、CD90、およびCD105を発現する、請求項1~26のいずれか一項に記載の方法。
- 単離された間葉系幹細胞の約97%またはそれ以上、約98%またはそれ以上、約99%またはそれ以上が、マーカーCD34、CD45、およびHLA-DR(ヒト白血球抗原‐抗原D関連)の発現を欠いている、請求項1~27のいずれか一項に記載の方法。
- 単離された間葉系幹細胞の約97%またはそれ以上、約98%またはそれ以上、約99%またはそれ以上が、CD73、CD90、およびCD105を発現し、かつCD34、CD45、およびHLA-DRの発現を欠いている、請求項27または28に記載の方法。
- 単離された幹/前駆細胞をさらなる使用のために保存する段階をさらに含む、請求項1~29のいずれか一項に記載の方法。
- 保存する段階が凍結保存によって行われる、請求項30に記載の方法。
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