JPWO2016121512A1 - 骨髄細胞凝集体の作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、本願の優先権の基礎である日本国特許出願、特願2015‐14194の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。
〔実施例1〕
方法と材料
C57BL/6NcrSlc 8週齢雄マウスを麻酔し頚椎脱臼により安楽死させた後、脚を70%エタノールで消毒した。鼠径部にハサミで切り込みを入れて皮膚を剥離し、筋肉を除去して大腿骨・頸骨を取り出した。大腿骨と頸骨の両骨端を切り落とし、一方から23 Gの針とシリンジを用いて37℃にあたためたDulbecco's Modified Eagle Medium(DMEM、10%ウシ胎仔血清と抗生剤を含む)培地を注入することで、骨内部から骨髄組織を押し出すように取り出した。取り出した骨髄組織をシリンジングすることで得られる骨髄細胞懸濁液を15 ml遠沈管に移し、1000 rpm、4℃で3分間遠心した。上清を取り除き、細胞をタッピングでほぐして低張液を6ml加え軽くピペッティングし氷上で10分処理することで赤血球を溶血させた。遠沈管にDMEM培地を6 ml入れ、細胞懸濁液を軽くピペッティングした後に、デブリを40 μmのストレーナーで取り除いて骨髄細胞を得た。以上は常法による骨髄細胞の採取法であるが、我々は溶血させずに赤血球も含めて単離した骨髄細胞も実験の条件によって用いた。
我々がこれまでに報告した方法に基づいて実施した[1]。メチルセルロース(MC)(SIGMA-ALDRICH、カタログNo.:M0512、由来:セルロースの水酸基を27.5〜31.5%(重量%)メトキシ基に置換したもの、粘性:3,500-5,600 cP, 2 % in water (20 °C)、分子量:88,000(推定値))を3%の濃度でDMEMに分散させたMC培地を35 mm ペトリディッシュに2 ml注ぎ、気泡を除くためや液面を平らにするためにしばらく静置した。次に2×107 cells/mlの細胞密度に調製した骨髄細胞懸濁液を、マイクロピペットを用いて1 μlずつ、適当な間隔をあけてMC培地中に吐出した。吐出した細胞は10分程度で凝集状態となり、そのままMC培地の中で1〜7日間培養を行った。再構築された骨髄組織を回収する際、そのままだとMC培地の粘性が高いために回収操作が困難であるため、セルラーゼを用いてMCを分解することでMC培地の粘性を低下させた。
3次元組織構築のための従来法として、U字ボトムで表面に低接着処理を施した96穴プレートを用いる方法とハンギングドロップ法を実施した。96穴プレートを用いる方法について、DMEM培地100μlに2×107 cells/mlの密度に調製した骨髄懸濁液を5 μl加えて37℃、5%のCO2環境下で培養を行った。ハンギングドロップ法ではペトリディッシュの蓋の裏側に骨髄細胞を20000個含むように調製した細胞懸濁液を20 μlずつ分注し、この蓋を15 mlの滅菌水を注いだペトリディッシュにかぶせて、37℃、5%のCO2 の条件下で培養を行った。
Phosphate-Buffered Saline(PBS)で凝集体を洗浄した後、4%のパラホルムアルデヒドを用いて室温で15分間固定作業を行った。10個程度の凝集体を含んだ少量の1%アルギン酸溶液を10%塩化カルシウム溶液を添加することでゲル化し、ゲルごとパラフィンに包埋して切片を作製した。薄切したサンプルを親水化した後、HE染色を行った。また、CXCL12やPDGFRαに対する一次抗体と蛍光標識された二次抗体とを用いて免疫染色を行った。
MC培地を用いた凝集体作製と培養による骨髄細胞の再組織化
骨髄組織の構成細胞は98%以上が血球であり、互いに接着する能力を持たない。従って、一般的な接着細胞を用いて3次元的に組織化するための方法、すなわちU字ボトム形状をもち、表面が細胞非接着処理を施した96ウェルプレートを利用する方法やハンギングドロップ法では、3日間経っても骨髄細胞の3次元凝集体は得られない(図1左・中)。一方、MC培地の中に1 μlの細胞懸濁液(1 μl中に20000個程度の骨髄細胞を含む)を吐出する方法では、短時間(10分間)のうちに強制的に凝集状態を形成できる。凝集直後の段階で細胞集団をMC培地から取り出すと、当然のことながら細胞はバラバラの状態に戻るが、MC培地の中で凝集状態を保ったまま少なくとも24時間培養を続けることで、MC培地から取り出した後も骨髄細胞が互いに接着した再構成骨髄組織を作製することができた(図1右)。骨髄組織をバラバラにした後に、細胞組成をそのままの状態で、つまり「つなぎ」となるような接着細胞や細胞外マトリクスを追加することなく細胞集団を再組織化することは、これまで常識的には困難だと考えられてきた。また、実際に一般的な手法では凝集させることができなかった。本研究の成果はこのような従来の考え方や結果を改めるものであり、骨髄細胞の3次元培養に関する大きなブレイクスルーとなる技術である。また、骨髄様組織はMC培地内で14日目までは培養を続けることができたことを確認している。
大腿骨から取り出した実際の骨髄組織とMC培地の中で再構築した骨髄様組織との組織構造を、組織切片を作製することにより比較した。再構築した組織では、一部死細胞がみられることによる細胞密度の多少の低下や、血管の構造が消失していることなどが差異として認められたが、比較的実際の骨髄と類似した像が得られることが分かった(図2)。
造血ニッチの構成に重要であるとされる間葉系細胞であるCXCL12陽性細胞や、間葉系の細胞のマーカーとなるPDGFRα陽性細胞が再構築した骨髄様組織の内部に存在かどうかを検討した。培養1日目の骨髄様組織のパラフィン切片を各抗原に対する抗体を用いて免疫染色を行ったところ、それぞれの陽性細胞が生着していることが確認できた(図3)。今後培養方法を工夫することで3次元的な造血ニッチ構造の検討などに寄与できる可能性があると考えられた。
骨髄細胞を手軽な方法で3次元的に組織化させて培養できるようになったことから、これまで一般的であった2次元環境下における造血アッセイでは得られないような、3次元環境下特異的なイベントを試験管内で再現できるようになることが期待できる。また骨髄組織をバラバラにした時点で特定の細胞だけを欠失させたり、遺伝子操作した細胞に入れ替えたりして、その後の3次元骨髄様組織における挙動を観測するなど、これまでヒトの骨髄や動物実験では実施が困難であったような実験も効率よく行うことができると予想される。よって、医療や創薬において有用な技術となっていくことが期待される。
1. Kojima, N., Takeuchi, S. and Sakai, Y. Rapid aggregation of heterogeneous cells and multiple-sized microspheres in methylcellulose medium. Biomaterials, 33, 4508-4514 (2012).
ペクチン培地を用いた3次元組織(凝集体)の作製
メチルセルロース以外の高分子を用いた細胞凝集が可能であることを示すために、ペクチン(SIGMA-ALDRICH、カタログNo.:P9135-100G、由来:citrus peel)を6%の濃度でDMEMに分散させたペクチン培地を35 mm ペトリディッシュに2 ml注ぎ、しばらく静置して気泡を除いた。2×107 cells/mlの細胞密度に調製した骨髄細胞懸濁液を1 μlずつ、マイクロピペットを用いてペクチン培地中に吐出した。メチルセルロースよりも時間はかかったが、吐出した細胞は30分程度で凝集状態となった(図4)。これは分子量や濃度の違いによるものと考えられる。ペクチンを溶かすと溶液が酸性となるため、メチルセルロースと同様の培養とはならないことが想像されるが、メチルセルロース以外の高分子によっても骨髄細胞を凝集できることが示された。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。
Claims (2)
- 膨潤性材料を含有する培地へ骨髄細胞集団含有液を添加し、膨潤性材料の存在下で骨髄細胞集団を培養することを含む、骨髄細胞凝集体の作製方法。
- 膨潤性材料を含有する培地へ骨髄細胞集団含有液を添加し、膨潤性材料の存在下で骨髄細胞集団を培養することを含む、骨髄組織を再構築する方法。
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