JPWO2018074457A1 - 未分化幹細胞除去剤、及び未分化幹細胞除去方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2016年10月17日に、日本に出願された特願2016−203839号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
しかしながら、in vitroでは、全ての幹細胞に対して目的とする系譜の分化を惹起することは難しく、分化・誘導操作後も一部に未分化幹細胞が残存することがある。このような未分化幹細胞は、増殖活性を有し、かつ多種類の細胞に分化できることから、生体内に移植された場合、奇形腫を形成する恐れがある(例えば、非特許文献1を参照)。このような理由から、幹細胞を分化・誘導して作製した細胞集団を、そのまま生体に移植して治療に用いることは困難である。
[1]脂肪酸合成阻害剤、脂肪酸利用阻害剤、及びコレステロール合成阻害剤からなる群から選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする、未分化幹細胞除去剤。
[2]前記脂肪酸合成阻害剤が、ATPクエン酸リアーゼ、脂肪酸合成酵素、アセチル−CoAカルボキシラーゼ、及びマロニル−CoAデカルボキシラーゼからなる群から選ばれる少なくとも一種の因子を標的として脂肪酸合成を阻害するものであり、
前記脂肪酸利用阻害剤が、カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1を標的として脂肪酸利用を阻害するものである、
前記[1]に記載の未分化幹細胞除去剤。
[3]前記脂肪酸合成阻害剤又は脂肪酸利用阻害剤の適用対象中の濃度が、0.1〜500μMである前記[1]又は[2]に記載の未分化幹細胞除去剤。
[4]前記コレステロール合成阻害剤が、アセチルCoAアセチルトランスフェラーゼ、HMG−CoA合成酵素、及びHMG−CoAレダクターゼからなる群から選ばれる少なくとも一種の因子を標的としてコレステロール合成を阻害するものである、前記[1]に記載の未分化幹細胞除去剤。
[5]前記コレステロール合成阻害剤の適用対象中の濃度が、0.01〜50μMである、前記[1]又は[4]に記載の未分化幹細胞除去剤。
[6]グルコース、グルタミン、及びメチオニンからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む、前記[1]〜[5]のいずれか一つに記載の未分化幹細胞除去剤。
[7]オルリスタット、C75、LY294002、SB204990、エトモキシル、ペルヘキシリン、及びシンバスタチン、並びにこれらの塩からなる群から選ばれる1又は2以上を含有することを特徴とする、未分化幹細胞除去剤。
[8]前記[1]〜[7]のいずれか一つに記載の未分化幹細胞除去剤を含む培地。
[9]未分化幹細胞及び分化細胞を含む細胞混合物を、前記[1]〜[7]のいずれか一つに記載の未分化幹細胞除去剤の存在下で培養することを含む、未分化幹細胞除去方法。
[10]前記未分化幹細胞が人工多能性幹細胞である、前記[9]に記載の未分化幹細胞除去方法。
[11]前記分化細胞が心筋細胞である、前記[9]又は[10]に記載の未分化幹細胞除去方法。
[12] 以下の(i)及び(ii)の工程を含む、移植用細胞の製造方法:
(i)未分化幹細胞から所望の分化細胞を誘導する工程;及び
(ii)前記工程(i)により得られた細胞混合物を、前記[1]〜[7]のいずれか一つに記載の未分化幹細胞除去剤の存在下で培養する工程。
[14]前記分化細胞が心筋細胞である、前記[12]又は[13]に記載の製造方法。
[15]未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植された対象において、前記未分化幹細胞の増殖に起因する疾患を治療又は予防するための医薬組成物であって、前記[1]〜[7]のいずれか一つに記載の未分化幹細胞除去剤を含む、医薬組成物。
[16]前記未分化幹細胞が人工多能性幹細胞である、前記[15]に記載の医薬組成物。
[17]前記未分化幹細胞から誘導された分化細胞が心筋細胞である、前記[15]又は[16]に記載の医薬組成物。
本発明の未分化幹細胞除去方法によれば、未分化幹細胞の高効率な除去が可能である。
本明細書において、「未分化幹細胞」は、分化多能性を有する多能性幹細胞を包含する概念として用いられ、胚性幹細胞(embryonic stem cells:ES細胞)、人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells:iPS細胞)、及びこれらの幹細胞から誘導された分化多能性を有する細胞、並びに各種体性幹細胞を含み得る。「未分化幹細胞」は、分化多能性を有する細胞であれば特に限定されず、上記例示したES細胞やiPS細胞と同等の性質を有する未知の細胞も包含する。
1実施形態において、本発明は、未分化幹細胞除去剤を提供する。
本実施形態の未分化幹細胞除去剤は、脂肪酸合成阻害剤、脂肪酸利用阻害剤、及びコレステロール阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する。
以下、実施の形態に基づき、本発明を説明する。
さらに、本発明者らは、コレステロール合成阻害剤を未分化幹細胞に接触させると、細胞死を誘導可能であることを見出した。コレステロールは細胞膜の構成成分であり、当該コレステロール合成経路は未分化幹細胞の生存に非常に重要であるものと考えられる。そのため、係るコレステロール合成の阻害により、未分化幹細胞に細胞死が誘導されるものと考えられる。
また、未分化幹細胞が残存する細胞集団が生体内に移植された場合であっても、当該生体に対して脂肪酸合成阻害剤、脂肪酸利用阻害剤又はコレステロール合成阻害剤を投与することにより、生体内の未分化幹細胞を選択的に除去することができる。
脂肪酸の分解に係る代謝経路としては、β酸化に係る代謝経路が好ましい。脂肪酸利用阻害剤は「β酸化に係る脂肪酸代謝阻害剤」であることが好ましい。β酸化に係る脂肪酸代謝としては、β酸化、β酸化に利用される脂肪酸代謝産物の合成、β酸化に利用される脂肪酸代謝産物のミトコンドリアへの取り込み等が挙げられる。
アセチル−CoAカルボキシラーゼ(acetyl−CoA carboxylase:ACC)は、アセチル−CoAからのマロニル−CoAの生成を触媒する。マロニル−CoAデカルボキシラーゼ(malonyl‐CoA decarboxylase:MCD)は、マロニル−CoAからのアセチル−CoAの生成を触媒する。
合成された脂肪酸は、アシルCoA合成酵素(acyl−CoA synthetase:ACS)の働きにより、脂肪酸アシル−CoA(FA−CoA)となり、その後いくつかの反応を経て、結果としてカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1(carnitine palmitoyltransferase−1:CPT1)によってミトコンドリア内へ輸送され、β酸化に利用される。
未分化幹細胞除去剤は、脂肪酸合成阻害剤を1種又は2種以上を組み合わせて含有することができる。未分化幹細胞除去剤は、脂肪酸利用阻害剤を1種又は2種以上を組み合わせて含有することができる。未分化幹細胞除去剤は、コレステロール合成阻害剤を1種又は2種以上を組み合わせて含有することができる。未分化幹細胞除去剤は、脂肪酸合成阻害剤、脂肪酸利用阻害剤、及びコレステロール合成阻害剤からなる群から選ばれる1種又は2種以上を組み合わせて含有することができる。
オルリスタット(Orlistat)及びC75は、市販のものを使用できる。また、本実施形態の脂肪酸合成阻害剤は、オルリスタット(Orlistat)又はC75と同等の機能を有するものであれば、これらの化合物の塩又は誘導体であってもよい。
また、本実施形態の未分化幹細胞除去剤は、適用対象中の含有する脂肪酸利用阻害剤の濃度が0.1〜500μMであってよい。
また、本実施形態の未分化幹細胞除去剤は、適用対象中の含有する脂肪酸合成阻害剤の濃度が0.1〜500μg/mLであってよい。
また、本実施形態の未分化幹細胞除去剤は、適用対象中の含有する脂肪酸利用阻害剤の濃度が0.1〜500μg/mLであってよい。
また、本実施形態の未分化幹細胞除去剤は、適用対象中の含有するコレステロール合成阻害剤の濃度が0.01〜50μMであってよい。
また、本実施形態の未分化幹細胞除去剤は、適用対象中の含有するコレステロール合成阻害剤の濃度が0.01〜50μg/mLであってよい。
本実施形態に係る脂肪酸合成阻害剤がオルリスタットである場合、適用対象中のオルリスタットの濃度は、0.1〜500μMが好ましく、1〜50μMがより好ましく、3〜15μMがさらに好ましい。
本実施形態に係る脂肪酸合成阻害剤がC75である場合、適用対象中のC75の濃度は、0.1〜500μg/mLが好ましく、1〜100μg/mLがより好ましく、5〜50μg/mLがさらに好ましい。
本実施形態に係る脂肪酸合成阻害剤がSB204990である場合、適用対象中のSB204990の濃度は、0.1〜500μMが好ましく、1〜200μMがより好ましく、20〜100μMがさらに好ましい。
本実施形態に係る脂肪酸合成阻害剤がLY294002である場合、適用対象中のLY294002の濃度は、0.1〜500μMが好ましく、1〜200μMがより好ましく、20〜100μMがさらに好ましい。
本実施形態に係る脂肪酸分解阻害剤(脂肪酸利用阻害剤)がエトモキシルである場合、適用対象中のエトモキシルの濃度は、0.1〜500μMが好ましく、1〜200μMがより好ましく、20〜100μMがさらに好ましい。
本実施形態に係る脂肪酸分解阻害剤(脂肪酸利用阻害剤)がペルヘキシリンである場合、適用対象中のペルヘキシリンの濃度は、0.1〜500μMが好ましく、1〜100μMがより好ましく、5〜50μMがさらに好ましい。
本実施形態に係るコレステロール合成阻害剤がシンバスタチンである場合、適用対象中のシンバスタチンの濃度は、0.01〜50μMが好ましく、0.1〜30μMがより好ましく、0.1〜10μMがさらに好ましい。
本実施形態に係る脂肪酸分解阻害剤と未分化幹細胞とが接触すると、脂肪酸分解阻害剤が未分化幹細胞の細胞質及び/又はミトコンドリアに取り込まれ、図1に示す脂肪酸分解経路のいずれかの反応が完全又は部分的に阻害されることとなる。
本実施形態に係るコレステロール合成阻害剤と未分化幹細胞とが接触すると、コレステロール合成阻害剤が未分化幹細胞の細胞質に取り込まれ、図9に示すコレステロール合成経路のいずれかの反応が完全又は部分的に阻害されることとなる。
他の成分は、特に限定されないが、例えば、薬学的に許容される担体、トランスフェクション促進剤、緩衝剤、賦形剤、安定剤、抗酸化剤、浸透圧調整剤、pH調整剤、キレート剤等が挙げられる。
本実施形態の未分化幹細胞除去剤の剤型は、特に限定されず、液状物、粉末状物、顆粒状物、ゲル状物、固形物等の種々の形態であり得る。また、脂肪酸合成阻害剤、脂肪酸利用阻害剤、コレステロール合成阻害剤、又はこれらの組合せをミセル内に封入したエマルション形態や、リポソーム内に封入したリポソーム形態であってもよい。
例えば、未分化幹細胞から誘導された分化細胞組織の移植を受けた患者は、本実施形態の未分化幹細胞除去剤の投与により、分化細胞組織中に残存する未分化幹細胞を生体内で除去することができる。これにより、移植組織の癌化等の未分化幹細胞の増殖に起因する疾患を予防又は治療できる。
1実施形態において、本発明は、培地を提供する。本実施形態の培地は、上記実施形態の未分化幹細胞除去剤を含む。本実施形態の培地は、細胞の培養に使用できる。本明細書において、「培養」とは、生体(個体)外において細胞を飼育又は生育させることを意味し、いわゆるin vitroで細胞を扱うことを含む。「培地」とは、前記培養環境を細胞に提供する液体又は固体の物質のことを指す。
しかし、本実施形態の培地は、脂肪酸合成阻害剤等を含んでいるので、これら、グルコース、グルタミン、及びメチオニンからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含んでいても、未分化幹細胞除去能が良好に発揮される。また、グルコース、グルタミン、及びメチオニンを含んでいてもよいため、これらの成分を含まない場合と比べて、細胞の生育が良好となることが期待される。
1実施形態において、本発明は、上記実施形態の未分化幹細胞除去剤を備えるキットを提供する。
1実施形態において、本発明は、未分化幹細胞及び分化細胞を含む細胞混合物を、未分化幹細胞除去剤の存在下で培養することを含む、未分化幹細胞除去方法を提供する。
本明細書において、「細胞混合物」とは、2種以上の細胞を含む細胞集団である。「細胞混合物」は、2種以上の細胞のほか、培地の成分等を含み得る。「未分化幹細胞及び分化細胞を含む細胞混合物」は、1個以上の未分化幹細胞と1個以上の分化細胞とを含み、任意に培地の成分等を含み得る。未分化幹細胞及び分化細胞を含む細胞混合物の形態は、特に限定されず、集合状態、分散状態、培養容器に接着した状態、細胞外マトリクス等の接着因子へ接着した状態、シート状、塊状、コロニー、胚様体、細胞塊、組織、器官等であり得る。
前記細胞混合物中に残存する未分化幹細胞は、前記未分化幹細胞に特異的な各種マーカーを発現する細胞を、未分化幹細胞と判断することで検出してよい。ただし、上記に挙げた未分化幹細胞残存率は、Oct3/4を発現する細胞を未分化幹細胞と判断して、前記細胞混合物中に残存する未分化幹細胞を検出したものとする。ここでは、上記実施形態の未分化幹細胞除去剤を含有しない培地で培養した未分化幹細胞を陽性対照として、前記陽性対照の未分化幹細胞におけるOct3/4の発現量と同等程度の発現量を示す細胞を、Oct3/4を発現する細胞として検出すればよい。
そのような物質としては、例えば、デメチラーゼ、5−アザシチジン、DMSOなどの染色体DNA脱メチル化剤;PDGF、繊維芽細胞増殖因子8(FGF−8)、エンドセリン1(ET1)、ミドカイン(Midkine)および骨形成因子4(BMP−4)、G−CSFなどのサイトカイン;ゼラチン、ラミニン、コラーゲン、フィブロネクチンなどの接着分子;レチノイン酸などのビタミン;Nkx2.5/Csx、GATA4、MEF−2A、MEF−2B、MEF−2C、MEF−2D、dHAND、eHAND、TEF−1、TEF−3、TEF−5およびMesP1などの転写因子;心筋細胞由来の細胞外基質;ノギン、コーディン、フェチュイン、フォリスタチン、スクレロスチン、ダン、サーベラス、グレムリン、ダンテなどのBMPアンタゴニスト等を挙げることができる。
1実施形態において、本発明は、以下の(i)及び(ii)の工程を含む、移植用細胞の製造方法、を提供する:
(i)未分化幹細胞から所望の分化細胞を誘導する工程;及び
(ii)前記工程(i)により得られた細胞混合物を、未分化幹細胞除去剤の存在下で培養する工程。
(i)未分化幹細胞から所望の分化細胞を誘導する工程;及び
(ii)前記工程(i)により得られた細胞混合物を、未分化幹細胞除去剤の存在下で培養する工程。
1実施形態において、本発明は、未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植された対象において、前記未分化幹細胞の増殖に起因する疾患を治療又は予防するための医薬組成物であって、未分化幹細胞除去剤を含む、医薬組成物、を提供する。
未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植される対象は、特に限定されないが、当該分化細胞の移植を必要とするヒト、又はヒト以外の動物であり得る。例えば、当該分化細胞が正常に機能していない患者、当該分化細胞を含む組織に欠損、障害等を有する患者であってよい。ヒト以外の動物は、特に限定されないが、哺乳類が挙げられる。哺乳類としては、サルなどの霊長類;マウス、ラットなどのげっ歯類;イヌ、ネコなどのペット動物;牛、ウマ、ヒツジ、ブタなどの家畜類等が挙げられる。未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植される対象は、未分化幹細胞が由来する生物と同種の生物であることが好ましく、未分化幹細胞が由来する個体と同一の個体であることがより好ましい。未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植される対象は、後述の≪治療方法等≫に記載の「移植が必要な対象」であってもよい。
1実施態様において、本発明は、未分化幹細胞除去剤を、未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植された対象に投与することを含む、前記未分化幹細胞の増殖に起因する疾患を治療又は予防する方法、を提供する。
また、未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植される対象は、上記≪医薬組成物≫で記載したものと同様である。 上記未分化幹細胞除去剤は、上記≪医薬組成物≫に記載の医薬組成物の形態で対象に投与されてもよい。また、未分化幹細胞除去剤は、上記脂肪酸合成阻害剤等以外の他の成分と組み合わせて、対象に投与されてもよい。他の成分は、特に限定されないが、上記≪未分化幹細胞除去剤≫及び≪医薬組成物≫で記載したもの等を挙げることができる。
(i)未分化幹細胞から所望の分化細胞を誘導する工程;
(ii)前記工程(i)により得られた細胞混合物を、未分化幹細胞除去剤の存在下で培養し、移植用細胞を得る工程;及び
(iii)前記工程(iii)で得られた移植用細胞を、移植が必要な対象に移植する工程。
(iv)前記工程(iii)で移植用細胞を移植した対象に、未分化幹細胞除去剤を投与する工程
ヒト胚性幹細胞は、WiCell Research Instituteから入手したH9株を使用し、ヒト人工多能性幹細胞は、国立大学法人・京都大学iPS細胞研究所山中伸弥教授から入手した。
ヒト胚性幹細胞およびヒト人工多能性幹細胞は、マトリゲル(BD Bioscience cat 354277)を用いて未分化維持培養を行った。培養液は、mTeSR1(STEMCELL Technologies Inc.cat 11875−119)を用いた。未分化維持培養液に関しては、mTeSR1の他に、Essential 8(Life Technologies)やTeSR2(STEMCELL Technologies Inc.)など、フィーダーフリー用の培地として一般的に使用されているものであれば使用可能である。またマトリックスとして、マトリゲルの他に、Vitronectin(Life Technologies)やiMatrix−511(Takara no.892001)などがあり、その他のフィーダーフリー用のマトリックスとして一般的に使用されているものであれば使用可能である。
植え継ぎに際しては、CTK solution(Repro CELL)、37℃5分にてヒト胚性幹細胞および人工多能性幹細胞のコロニーを分離した。細胞の分散処理に関しては、CTK solution以外に、StemPro Accutase(Life Technologies no.1110501)やTrypLE Express/Select(Life Technologies)も使用可能である。
未分化幹細胞から心筋細胞への分化・誘導にあたり、今回の実験で用いた心筋細胞の分化誘導法は以下の通りである。
・心筋細胞への分化・誘導にあたり、ヒト胚性幹細胞またはヒト人工多能性幹細胞が50〜90%コンフルエントになったところで、RPMI培地(Invitrogen)にB27(インスリンなし、Invitrogen)およびCHIR99021(Selleckchem又はWako)6μMを添加したものに培地を交換した(Day 0)。
・Day 1〜Day 2は、RPMI/B27インスリン(−)培地で培養を行った。
・次いで、Day 3〜Day 5は、RPMI/B27インスリン(−)培地に、さらにIWP2 5μM又はIWR−1(Sigma I0161)5μMを添加した培地で培養を行った。
・さらに、Day 6〜Day 7は、RPMI/B27インスリン(−)培地で培養を行った。
・そして、Day 8以降は、RPMI/B27インスリン(+)培地で培養を行った(Lian,X.,et al.,Nat Protocol,2013,8,162−175)。Day 8〜Day 11の段階で、拍動する心筋細胞を確認することができた。
未分化幹細胞から線維芽細胞への分化・誘導にあたり、今回の実験で用いた線維芽細胞誘導法は、以下の通りである。
・ヒト胚性幹細胞またはヒト人工多能性幹細胞が50〜90%コンフルエントになったところで、MEMα培地(Invitrogen)に10%FBSを添加した培養液(bFGF不含)に交換し、培養を行った。、2〜4日おきに培養液を交換して培養することにより、約10日でビメンチン陽性の線維芽細胞を得ることが出来た(Tohyama S, Cell Metabolism 2016参照)。
上記に示す手順によりヒトiPS細胞から誘導した心筋細胞と、ヒトiPS細胞とが混在した状態にある細胞混合物を用意した。OCT4は未分化状態を表すマーカーとして使用した。FASNは、図1に示すとおり、脂肪酸合成に関与する酵素タンパク質である。上記細胞混合物の免疫染色により、OCT4及びFASNを発現する細胞を検出した。結果を図2に示す。また、DAPI染色の結果も併せて示す。
StemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1(Stem Cell Technologies社製)に、図3に示す各終濃度(2μM、4μM、6μM、8μM、10μM)となるようOrlistat(Sigma社製、O4139)を添加し、本発明の1実施形態に係る培地を得た。Orlistatを含まない培地(0μM)、及び上記の各終濃度でOrlistatを含む各培地にて、以下の3種の細胞株を72時間培養した。
・253G4:ヒト人工多能性幹細胞(ヒトiPS細胞)株
・Ffl14:ヒト人工多能性幹細胞(ヒトiPS細胞)株
・H9:ヒト胚性幹細胞(ヒトES細胞)株
72時間の培養の後、細胞が有するアルカリホスファターゼ(ALP)の活性を、StemTAG(登録商標)アルカリホスファターゼ染色キット(Sigma 86−R)で発色させてAP染色を行い、赤色に染色された細胞を生細胞として確認した。各ウェルの様子を図3に示す。
StemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1培地(Stem Cell Technologies社製)に、図4に示す各終濃度となるよう以下の6種の脂肪酸合成阻害剤又は脂肪酸利用阻害剤をそれぞれ添加し、本発明の1実施形態に係る培地を得た。
・C75 :FASN阻害
・LY 294002:ACLY阻害
・SB 204990:ACLY阻害
・Etomoxier:CPT1阻害
・Perhexiline:CPT1阻害
上記の脂肪酸合成阻害剤又は脂肪酸利用阻害剤を含む各培地にて、253G4細胞を72時間培養した。
72時間の培養の後、ALP染色を行い、赤色に染色された細胞を生細胞として確認した。各ウェルの様子を図4に示す。
上記に示す手順によりヒトiPS細胞から誘導した心筋細胞と、ヒトiPS細胞とを含む細胞混合物を用意した。文献(Tohyama,et al., (2016) Cell Metabolism, 23, 663-674.)に記載の方法に沿って、グルコース(−)グルタミン(−)乳酸添加培地で5日間ほど上記細胞混合物を培養して心筋細胞以外の細胞を死滅させ、純化精製心筋細胞を得た。次いで、終濃度10μMでOrlistatを含むMEMα+10%FBS培地(Orlistat(+))で、16日間培養した。コントロールとして、Orlistatを含まないMEMα+10%FBS培地(Orlistat(−))でも同様に培養を行った。Day9及びDay16の心筋細胞の様子を図5に示す。
上記に示す手順によりヒトiPS細胞から誘導した線維芽細胞と、ヒトiPS細胞とを含む細胞混合物を用意した。前記細胞混合物を、終濃度10μMでOrlistatを含むMEMα+10%FBS培地(Orlistat(+))で、9日間培養した。コントロールとして、Orlistatを含まないMEMα+10%FBS培地(Orlistat(−))でも同様に、前記細胞混合物の培養を行った。Day9の心筋細胞及びそのVimentin染色の結果を図6に示す。
上記に示す手順によりヒトiPS細胞から誘導した後に純化精製した心筋細胞と、ヒトiPS細胞とが混在した状態にある細胞混合物を用意した。上記細胞混合物の、OCT4に対する免疫染色を実施した。上記細胞混合物を、終濃度10μMでOrlistatを含むStemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1(Stem Cell Technologies社製)(Orlistat(+))で、72時間培養した。コントロールとして、Orlistatを含まないStemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1(Stem Cell Technologies社製)(Orlistat(−))でも同様に培養を行った。72時間の培養の後、免疫染色によりOCT4の発現細胞を検出した。2反復試験分の結果を図7に示す。また、DAPI染色の結果も併せて示す。同結果からOct4を発現する細胞のコロニー数を定量した3反復試験分の結果を図8に示す。
このことから、本発明の1実施形態に係る未分化幹細胞除去剤で、ヒトiPS細胞由来心筋細胞と、ヒトiPS細胞と、が混在した状態にある細胞混合物を培養することにより、当該細胞混合物において、未分化状態の細胞特異的に細胞死を誘導することができることが示された。また、当該細胞混合物から、ヒトiPS細胞由来心筋細胞を含む分化状態の細胞のみを、選択的に選抜することができることが示された。
実験例6にて、このようにして得られた細胞混合物からは、未分化幹細胞の性質を有する細胞が除かれており、未分化幹細胞の除去率も非常に高いものであった。当該細胞混合物は、生体への移植等の用途への適用が見込まれ、際立った顕著な有用性が示された。
[実験例7]ヒトiPS細胞由来心筋細胞とiPS細胞とでのFASNの発現の比較
上記に示す手順によりヒトiPS細胞から誘導した心筋細胞と、ヒトiPS細胞とが混在した状態にある細胞混合物を用意した。トロポニンI(Troponin I:TnI)は心筋細胞のマーカーとして使用した。FASNは、図1に示すとおり、脂肪酸合成に関与する酵素タンパク質である。上記細胞混合物の免疫染色により、TnI及びFASNを発現する細胞を検出した。結果を図10に示す。また、DAPI染色の結果も併せて示す。
図11に示される結果から、ヒトiPS細胞由来心筋細胞ではFSANの発現は検出されず、ヒトiPS細胞ではFASNが高発現することが示された。
StemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1培地(Stem Cell Technologies社製)に、図12に示す各終濃度(0.125μM、0.25μM、0.5μM、1μM、2μM)となるようSimvastatin(S6196:Sigma Aldrich社製)を添加し、本発明の1実施形態に係る培地を得た。
Simvastatinを含まない培地(0μM)及び上記各終濃度でSimvastatinを含む培地にて、253G4細胞を72時間培養した。
72時間の培養の後、ALP染色を行い、赤色に染色された細胞を生細胞として確認した。各ウェルの様子を図12に示す。
StemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1(Stem Cell Technologies社製)に、図13に示す各終濃度(2μM、6μM、8μM)となるようOrlistat(Sigma社製、O4139)を添加し、本発明の1実施形態に係る培地を得た。Orlistatを含まない培地(0μM)、及び上記の終濃度でOrlistatを含む各培地に、さらに、パルミチン酸(終濃度50μM)、カルニチン(終濃度0.5mM)、及びBSA(終濃度8.3μM)を添加した各培地、並びにカルニチン(終濃度0.5mM)とBSA(終濃度8.3μM)とのみを添加した各培地を用意した。前記の各培地にて、ヒトiPS細胞株(253G4)を72時間培養した。
72時間の培養の後、生細胞をLIVE/DEAD Assay(L3224:Thermo Fisher Scientific社製)で検出した。各ウェルの様子を図13に示す。また、同結果から、生細胞数を定量した結果を図14に示す。
ヒトiPS細胞株(253G4)に、FASNに対するsiRNA(FASN siRNA)を導入して、FASNノックダウン未分化幹細胞株(FASN KD未分化幹細胞株)を作製した。また、陰性対照(Negative Control:N/C)のsiRNAを導入した未分化幹細胞株を、陰性対照株(N/C未分化幹細胞株)として作製した。FASN KD未分化幹細胞株、及びN/C未分化幹細胞株におけるFASN発現を、抗FASN抗体を用いたウエスタンブロッティングにより確認した結果を図15に示す。図15の結果から、FASN siRNA導入により、FASNの発現がノックダウンできていることを確認した。使用した各siRNAは、以下の通りである。
FASN siRNA:Applied Biosystems(登録商標) siRNA ID:s5030(Thermo Fisher Scientific社製)
N/C siRNA:SilencerTM Negative Control No. 1 siRNA(AM4611:Thermo Fisher Scientific社製)
上記FASN KD未分化幹細胞株、及びN/C未分化幹細胞株を、StemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1(Stem Cell Technologies社製)で72時間培養し、細胞増殖を確認した。結果を図16に示す。
StemFit培地(AJINOMOTO社製)又はmTeSR1(Stem Cell Technologies社製)に、パルミチン酸(終濃度50μM)、カルニチン(終濃度0.5mM)、及びBSA(終濃度8.3μM)を添加した培地(PA−BSA培地)、並びにカルニチン(終濃度0.5mM)とBSA(終濃度8.3μM)とのみを添加した培地(BSA培地)の各培地を用意した。前記の各培地にて、上記実験例11で作製したFASN KD未分化細胞株及びN/C未分化細胞株を72時間培養し、細胞増殖を確認した。結果を図17に示す。
Claims (17)
- 脂肪酸合成阻害剤、脂肪酸利用阻害剤、及びコレステロール合成阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする、未分化幹細胞除去剤。
- 前記脂肪酸合成阻害剤が、ATPクエン酸リアーゼ、脂肪酸合成酵素、アセチル−CoAカルボキシラーゼ、及びマロニル−CoAデカルボキシラーゼからなる群から選ばれる少なくとも一種の因子を標的として脂肪酸合成を阻害するものであり、
前記脂肪酸利用阻害剤が、カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1を標的として脂肪酸利用を阻害するものである、
請求項1に記載の未分化幹細胞除去剤。 - 前記脂肪酸合成阻害剤又は脂肪酸利用阻害剤の適用対象中の濃度が、0.1〜500μMである、請求項1又は2に記載の未分化幹細胞除去剤。
- 前記コレステロール合成阻害剤が、アセチル−CoAアセチルトランスフェラーゼ、HMG−CoA合成酵素、及びHMG−CoAレダクターゼからなる群から選ばれる少なくとも一種の因子を標的としてコレステロール合成を阻害するものである、請求項1に記載の未分化幹細胞除去剤。
- 前記コレステロール合成阻害剤の適用対象中の濃度が、0.01〜50μMである、請求項1又は4に記載の未分化幹細胞除去剤。
- グルコース、グルタミン、及びメチオニンからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の未分化幹細胞除去剤。
- オルリスタット、C75、LY294002、SB204990、エトモキシル、ペルヘキシリン、及びシンバスタチン、並びにこれらの塩からなる群から選ばれる1又は2以上を含有することを特徴とする、未分化幹細胞除去剤。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の未分化幹細胞除去剤を含む培地。
- 未分化幹細胞及び分化細胞を含む細胞混合物を、請求項1〜7のいずれか一項に記載の未分化幹細胞除去剤の存在下で培養することを含む、未分化幹細胞除去方法。
- 前記未分化幹細胞が人工多能性幹細胞である、請求項9に記載の未分化幹細胞除去方法。
- 前記分化細胞が心筋細胞である、請求項10又は11に記載の未分化幹細胞除去方法。
- 以下の(i)及び(ii)の工程を含む、移植用細胞の製造方法:
(i)未分化幹細胞から所望の分化細胞を誘導する工程;及び
(ii)前記工程(i)により得られた細胞混合物を、請求項1〜7のいずれか一項に記載の未分化幹細胞除去剤の存在下で培養する工程。 - 前記未分化幹細胞が人工多能性幹細胞である、請求項12に記載の製造方法。
- 前記分化細胞が心筋細胞である、請求項12又は13に記載の製造方法。
- 未分化幹細胞から誘導された分化細胞を移植された対象において、前記未分化幹細胞の増殖に起因する疾患を治療又は予防するための医薬組成物であって、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の未分化幹細胞除去剤を含む、医薬組成物。 - 前記未分化幹細胞が人工多能性幹細胞である、請求項15に記載の医薬組成物。
- 前記未分化幹細胞から誘導された分化細胞が心筋細胞である、請求項15又は16に記載の医薬組成物。
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