JPWO2019230737A1 - A method for inducing glomerular podocytes and a method for producing podocytes from pluripotent stem cells using the method. - Google Patents

A method for inducing glomerular podocytes and a method for producing podocytes from pluripotent stem cells using the method. Download PDF

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Abstract

本発明の目的は、インビトロにおいて、糸球体ポドサイトを誘導する方法を提供することである。より具体的には、選択的なポドサイトの誘導を行うことによりポドサイトの構成比率が高い細胞集団を得ることができるポドサイドの製造方法を提供することである。本発明により、以下の工程:工程A:ネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト及びROCK阻害物質を含む培地で培養する工程、工程B:工程Aで得られた細胞又はその集団を、Fgfを含む培地で培養する工程、及び、工程C:工程Bで得られた細胞又はその集団を、Fgfを含む培地で培養する工程(ここで、工程B又は工程Cにおける培地の少なくとも一つは、TGFβシグナル経路阻害物質を含む)、を含むポドサイトを分化誘導する方法が提供された。An object of the present invention is to provide a method for inducing glomerular podocytes in vitro. More specifically, it is an object of the present invention to provide a method for producing podocytes, which can obtain a cell population having a high composition ratio of podocytes by selectively inducing podocytes. According to the present invention, the following steps: Step A: Culture of Neflon precursor cells or a population thereof in a medium containing a Wnt agonist and a ROCK inhibitor, Step B: Cells or a population thereof obtained in Step A are subjected to Fgf. Step of culturing in a medium containing Fgf and step C: A step of culturing the cells or a population thereof obtained in step B in a medium containing Fgf (here, at least one of the media in step B or step C is TGFβ. Methods have been provided for inducing differentiation of podocytes, including signal pathway inhibitors).

Description

本発明は、ネフロン前駆体細胞から糸球体ポドサイトを選択的に誘導する方法に関する。本発明はまた、該誘導方法を用いて多能性幹細胞から糸球体ポドサイトを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for selectively inducing glomerular podocytes from nephron progenitor cells. The present invention also relates to a method for producing glomerular podocytes from pluripotent stem cells using the induction method.

腎臓の糸球体に存在するポドサイトは、血液の濾過において重要な役割を担っている。ポドサイトが障害されると蛋白尿を呈し、やがて末期腎不全へと進行し透析治療を要することから、ポドサイト研究は医療経済学的にも重要な研究テーマである。 Podocytes present in the glomeruli of the kidney play an important role in blood filtration. Podocyte research is an important research theme in terms of health economics, because when podocytes are impaired, proteinuria is exhibited, which eventually progresses to end-stage renal disease and requires dialysis treatment.

ポドサイト研究において、インビトロ解析にはヒトポドサイトの不死化細胞株が用いられてきた(非特許文献1)。しかしながら、この細胞株はポドサイトに特徴的な遺伝子や蛋白の発現レベルが極めて低く、研究の遂行にあたって不十分な素材であることが問題であった(非特許文献2)。
また過去にヒトiPS細胞から選択的にポドサイトを誘導したとする報告があるが、ポドサイト特異的な遺伝子であるはずのNPHS1の発現レベルは誘導前のヒトiPS細胞に比べて1/5から1/10ほどの極めて低い発現に留まっている(非特許文献3〜5;特許文献1)。よって、これらの報告で誘導された細胞は、ポドサイトと称するのには不十分な品質であると考えられる。
In podocyte studies, immortalized cell lines of human podocytes have been used for in vitro analysis (Non-Patent Document 1). However, this cell line has a problem that the expression level of genes and proteins characteristic of podocytes is extremely low, and it is an insufficient material for carrying out research (Non-Patent Document 2).
In the past, it has been reported that podocytes were selectively induced from human iPS cells, but the expression level of NPHS1, which should be a podocyte-specific gene, is 1/5 to 1/5 that of human iPS cells before induction. The expression remains extremely low, about 10 (Non-Patent Documents 3 to 5; Patent Document 1). Therefore, the cells induced in these reports are considered to be of insufficient quality to be referred to as podocytes.

本発明者らによる報告を含め、近年、ヒトiPS細胞からネフロン前駆細胞を誘導し、ポドサイトや尿細管細胞を含有する腎オルガノイドを試験管内で作成する研究が複数報告されている(非特許文献6〜9;特許文献2)。腎オルガノイドは多数の細胞種を含む集団であるが、ポドサイト障害モデル実験や尿蛋白を軽減するための治療薬開発のための薬剤スクリーニングのためには、より純化したポドサイトを用いた細胞自律的な(cell-autonomous)な効果の検証が必要とされている。そこで、効率的に高純度のポドサイトからなる細胞集団を分化誘導又は製造する方法が求められている。 In recent years, including reports by the present inventors, a plurality of studies have been reported in which nephron progenitor cells are induced from human iPS cells to produce renal organoids containing podocytes and tubular cells in vitro (Non-Patent Document 6). ~ 9; Patent Document 2). Renal organoids are a population of multiple cell types, but are cell-autonomous with more purified podocytes for podocyte disorder model experiments and drug screening for the development of therapeutic agents to reduce urinary protein. Verification of (cell-autonomous) effects is required. Therefore, there is a demand for a method for efficiently inducing or producing a cell population consisting of high-purity podocytes.

米国特許出願公開 2016/0143949 A1U.S. Patent Application Published 2016/0143949 A1 WO2015/056756WO2015 / 056756

M.A.Saleem et al., J. Am. Soc. Nephrol. 13, 630-638, 2002)M.A. Saleem et al., J. Am. Soc. Nephrol. 13, 630-638, 2002) S. Chittiprol et al., Am J Physiol Renal Physiol 301, F660-671, 2011S. Chittiprol et al., Am J Physiol Renal Physiol 301, F660-671, 2011 B. Song et al., PLoS ONE 7, e46453, 2012B. Song et al., PLoS ONE 7, e46453, 2012 O. Ciampi, et al., Stem Cell Res. 17, 130-139, 2016O. Ciampi, et al., Stem Cell Res. 17, 130-139, 2016 S. Musah et al., Nat. Biomed. Eng. 1, 0069, 2017S. Musah et al., Nat. Biomed. Eng. 1, 0069, 2017 Taguchi et al., Cell Stem Cell 14, 53-67, 2014Taguchi et al., Cell Stem Cell 14, 53-67, 2014 Takasato et al., Nature 526, 564-568, 2015Takasato et al., Nature 526, 564-568, 2015 Morizane et al., Nat. Biotechnol. 33, 1193-1200, 2015Morizane et al., Nat. Biotechnol. 33, 1193-1200, 2015 Taguchi et al., Cell Stem Cell 21, 730−746, 2017Taguchi et al., Cell Stem Cell 21, 730-746, 2017

本発明は、糸球体ポドサイトを誘導する方法を提供することを目的とする。本発明はまた、選択的なポドサイトの誘導を行うことによりポドサイトの構成比率が高い細胞集団を得ることができるポドサイトの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for inducing glomerular podocytes. Another object of the present invention is to provide a method for producing a podocyte, which can obtain a cell population having a high composition ratio of a podocyte by selectively inducing a podocyte.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ネフロン前駆細胞からポドサイトまでの分化過程を、(1)間葉上皮転換(Mesenchymal-to-epithelical transition:MET)期(以下、腎上皮前駆凝集体(pre-tubular aggregate:PA)形成期という場合もある)、(2)腎小体(Renal vesicle:RV)形成期 、及び(3)ネフロン分画形成期(以下、ポドサイト形成期という場合もある)という3つの段階に分け、ポドサイトへの誘導に必要なシグナルを検討した結果、特定のシグナルの時期特異的な調整が重要であることを明らかにし、本発明を完成した。
本発明は、以下の態様を含むものである。
[1]ポドサイトを分化誘導する方法であって、以下の工程:
工程A:ネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト(好ましくは、Glycogen Synthase Kinase(GSK)−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)及びROCK阻害物質(好ましくはY27632)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を「腎上皮前駆凝集体(pre-tubular aggregate:PV)」と称する。)、
工程B:工程Aで得られた細胞又はその集団を、Fgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を「腎小体(renal vesicle:RV)」と称する。)、及び、
工程C:工程Bで得られた細胞又はその集団を、Fgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を「ポドサイト(podocyte)」と称する。)、を含む方法、
ここで、工程B又は工程Cにおける培地の少なくとも一つは、TGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)を含む。
[2]工程Aで用いる培地のWntアゴニストの濃度が、1μMより多くかつ10μMより少ない(好ましくは、約2μM〜約8μM、より好ましくは、約3μM〜約5μMである)、上記[1]に記載の方法。
[3]前記工程B及びCにおける培地が、さらに約1μM以下(好ましくは約0.5μM)の濃度のWntアゴニスト(好ましくは、GSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)を含む上記[1]又は[2]に記載の方法。
[4]前記工程Aにおける培養が、12時間〜48時間(好ましくは18時間〜30時間、より好ましくは21〜27時間、さらに好ましくは約24時間)であり、かつ前記工程Bにおける培養が12時間〜48時間(好ましくは18時間〜30時間、より好ましくは21〜27時間、さらに好ましくは約24時間)である、上記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の方法。
[5]前記工程Cにおける培養が、2〜30日(好ましくは約3〜約15日、より好ましくは4日〜10日)である、上記[4]に記載の方法。
[6]前記WntアゴニストがCHIR99021であり、前記TGFβシグナル経路阻害物質がSB431542である、上記[1]〜[5]のいずれか一つに記載の方法。
[7]前記ネフロン前駆細胞が哺乳動物由来のiPS細胞から誘導されたネフロン前駆細胞である、上記[1]〜[6]のいずれか一つに記載の方法。
[8]前記iPS細胞が、ヒト由来のiPS細胞である上記[7]に記載の方法。
[9]前記工程B及び/又は工程Cにおける培地が、さらに、Wntシグナル阻害物質(好ましくはIWR−1)を含む、上記[7]又は[8]に記載の方法。
[10]前記工程B及び/又は工程Cにおける培地が、さらに、レチノイン酸(RA)又はRAアナログを含む、上記[7]〜[9]のいずれか一つに記載の方法。
[11]前記ネフロン前駆細胞が、以下の工程:
(a)ヒトiPS細胞から誘導された胚様体を、高濃度(濃度A)のWntアゴニスト(好ましくは、CHIR99021)を含有する培地で培養する工程、
(b)前記胚様体を、Bmp(好ましくは、Bmp2、Bmp4又はBmp7、より好ましくはBmp4)、アクチビン、レチノイン酸、及び中濃度(濃度B)のWntアゴニスト、を含有する培地で培養する工程、及び
(c)前記胚様体を、Fgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)、及び低濃度(濃度C)のWntアゴニストを含有する培地で培養する工程、
をその順で含む分化誘導工程(ここで、Wntアゴニストの濃度は、濃度A>濃度B>濃度Cであって、濃度Aは濃度Cの少なくとも5倍である。)、
によりヒトiPS細胞から誘導される、上記[7]〜[10]のいずれか一つに記載の方法。
[12]前記工程(a)、(b)及び(c)におけるWntアゴニストがCHIR99021であって、前記濃度A及び濃度Cが、それぞれ、7.5μM〜15μM、0.5μM〜2.0μMであり、かつ、前記工程(b)におけるBmpがBmp4であって、培地における濃度が1ng/mL〜10ng/mLであり、かつ、前記工程(b)の培地におけるアクチビンの濃度が、2.5ng/mL〜40ng/mLの濃度である、上記[11]に記載の方法。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have described the differentiation process from nephron progenitor cells to podocytes in (1) the Mesenchymal-to-epithelical transition (MET) phase (MET). Hereinafter, it may be referred to as a renal epithelial progenitor aggregate (PA) formation stage), (2) renal vesicle (RV) formation stage, and (3) nephron fractionation formation stage (hereinafter referred to as “nephron fractionation stage”). As a result of examining the signals required for induction to podocytes by dividing into three stages (sometimes called the podocyte formation stage), it was clarified that time-specific adjustment of a specific signal is important, and the present invention was completed. did.
The present invention includes the following aspects.
[1] A method for inducing differentiation of podocytes, the following steps:
Step A: A step of culturing Neflon progenitor cells or a population thereof in a medium containing a Wnt agonist (preferably Glycogen Synthase Kinase (GSK) -3β inhibitor, more preferably CHIR99021) and a ROCK inhibitor (preferably Y27632). The cells or cell populations obtained here are referred to as "pre-tubular aggregates (PV)"),
Step B: The step of culturing the cells or a population thereof obtained in Step A in a medium containing Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9) (cells or cell populations obtained here are referred to as "steps". Renal corpuscle (RV) "), and
Step C: The step of culturing the cells or a population thereof obtained in Step B in a medium containing Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9) (cells or cell populations obtained here are referred to as "steps". Method including, referred to as "podocyte"),
Here, at least one of the media in step B or step C contains a TGFβ signaling pathway inhibitor (preferably SB431542).
[2] The concentration of the Wnt agonist in the medium used in step A is more than 1 μM and less than 10 μM (preferably about 2 μM to about 8 μM, more preferably about 3 μM to about 5 μM). The method described.
[3] The medium in steps B and C further comprises a Wnt agonist (preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021) at a concentration of about 1 μM or less (preferably about 0.5 μM) [1]. Or the method according to [2].
[4] The culture in the step A is 12 hours to 48 hours (preferably 18 hours to 30 hours, more preferably 21 to 27 hours, still more preferably about 24 hours), and the culture in the step B is 12 hours. The method according to any one of the above [1] to [3], which is time to 48 hours (preferably 18 to 30 hours, more preferably 21 to 27 hours, still more preferably about 24 hours).
[5] The method according to the above [4], wherein the culture in the step C is 2 to 30 days (preferably about 3 to about 15 days, more preferably 4 to 10 days).
[6] The method according to any one of the above [1] to [5], wherein the Wnt agonist is CHIR99021 and the TGFβ signaling pathway inhibitor is SB431542.
[7] The method according to any one of the above [1] to [6], wherein the nephron progenitor cell is a nephron progenitor cell derived from a mammalian-derived iPS cell.
[8] The method according to the above [7], wherein the iPS cells are human-derived iPS cells.
[9] The method according to [7] or [8] above, wherein the medium in step B and / or step C further contains a Wnt signal inhibitor (preferably IWR-1).
[10] The method according to any one of the above [7] to [9], wherein the medium in the step B and / or the step C further contains retinoic acid (RA) or an RA analog.
[11] The nephron progenitor cells are subjected to the following steps:
(A) A step of culturing an embryoid body derived from human iPS cells in a medium containing a high concentration (concentration A) of a Wnt agonist (preferably CHIR99021).
(B) A step of culturing the embryoid body in a medium containing Bmp (preferably Bmp2, Bmp4 or Bmp7, more preferably Bmp4), activin, retinoic acid, and a medium concentration (concentration B) Wnt agonist. And (c) the step of culturing the embryoid body in a medium containing Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9) and a low concentration (concentration C) of Wnt agonist.
(Here, the concentration of the Wnt agonist is concentration A> concentration B> concentration C, and the concentration A is at least 5 times the concentration C).
The method according to any one of the above [7] to [10], which is derived from human iPS cells.
[12] The Wnt agonist in the steps (a), (b) and (c) is CHIR99021, and the concentrations A and C are 7.5 μM to 15 μM and 0.5 μM to 2.0 μM, respectively. In addition, the Bmp in the step (b) is Bmp4, the concentration in the medium is 1 ng / mL to 10 ng / mL, and the concentration of activin in the medium in the step (b) is 2.5 ng / mL. The method according to [11] above, which has a concentration of ~ 40 ng / mL.

[13]ポドサイトを分化誘導するための培地キットであって、該キットは、分化誘導培地、及び、以下に記載のそれぞれの成分を含む3つの容器を含む培地キット、
(1)Wntアゴニスト(好ましくは、GSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)及びROCK阻害物質(好ましくはY27632)を含む第一の容器、
(2)TGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)、Wntシグナル阻害物質(好ましくはIWR−1)、レチノイン酸(RA)又はRAアナログ、及びFgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む第二の容器、及び
(3)TGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)、Wntシグナル阻害物質(好ましくはIWR−1)、レチノイン酸(RA)又はRAアナログ、及びFgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む第三の容器。
[14]前記容器(2)及び(3)が、さらに、Wntアゴニスト(好ましくは、GSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)、を含む、上記[13]に記載の培地キット。
[13] A medium kit for inducing differentiation of podocytes, which comprises a differentiation-inducing medium and three containers containing each of the components described below.
(1) A first container containing a Wnt agonist (preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021) and a ROCK inhibitor (preferably Y27632).
(2) TGFβ signaling pathway inhibitor (preferably SB431542), Wnt signal inhibitor (preferably IWR-1), retinoic acid (RA) or RA analog, and Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably. A second vessel containing Fgf9), and (3) a TGFβ signaling pathway inhibitor (preferably SB431542), a Wnt signal inhibitor (preferably IWR-1), retinoic acid (RA) or RA analog, and Fgf. A third container containing (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9).
[14] The medium kit according to the above [13], wherein the containers (2) and (3) further contain a Wnt agonist (preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021).

[15]ポドサイトの細胞集団を製造する方法であって、以下の工程:
(i)哺乳動物由来のiPS細胞(好ましくはヒトiPS細胞)又はその集団からネフロン前駆細胞又はその集団を分化誘導する工程、
(ii)工程(i)で得られたネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト(好ましくは、GSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)及びROCK阻害物質(好ましくはY27632)、を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を、「腎上皮前駆凝集体(pre-tubular aggregate:PA)」と称する。)、
(iii)工程(ii)で得られた細胞又はその集団を、Fgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を、「腎小体(renal vesicle:RV)」と称する。)、及び、
(iv)工程(iii)で得られた細胞又はその集団を、Fgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を、「ポドサイト(podocyte)」と称する。)、を含む方法、
ここで、工程(iii)又は工程(iv)における培地の少なくとも一つはTGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)含み、工程(iii)又は工程(iv)における培地の少なくとも一つはWntシグナル阻害物質(好ましくはIWR−1)を含み、かつ工程(iii)又は工程(iv)における培地の少なくとも一つはレチノイン酸(RA)又はRAアナログを含む。
[16]前記工程(ii)で用いる培地のWntアゴニストの濃度が、1μMより多くかつ10μMより少ない(好ましくは、約2μM〜約8μM、より好ましくは、約3μM〜約5μMである)、上記[15]に記載の方法。
[17]前記工程(iii)及び(iv)における培地が、さらに約1μM以下(好ましくは約0.5μM)の濃度のWntアゴニスト(好ましくは、GSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)を含む上記[15]又は[16]に記載の方法。
[18]前記iPS細胞が、ヒト由来のiPS細胞である上記[15]〜[17]のいずれか一つに記載の方法。
[19]前記工程(ii)における培養が、12時間〜48時間(好ましくは18時間〜30時間、より好ましくは21〜27時間、さらに好ましくは約24時間)であり、かつ前記工程(ii)における培養が12時間〜48時間(好ましくは18時間〜30時間、より好ましくは21〜27時間、さらに好ましくは約24時間)である、上記[15]〜[18]のいずれか一つに記載の方法。
[20]前記工程(iv)における培養が、2〜30日(好ましくは約3〜約15日、より好ましくは4日〜9日)である、上記[17]に記載の方法。
[21]前記WntアゴニストがCHIR99021であり、前記TGFβシグナル経路阻害物質がSB431542であり、前記Wntシグナル阻害物質がIWR−1である、上記[15]〜[18]のいずれか一つに記載の方法。
[22]前記工程(i)が、以下の工程:
(a)ヒトiPS細胞から誘導された胚様体を、高濃度(濃度A)のWntアゴニスト(好ましくは、CHIR99021)を含有する培地で培養する工程、
(b)前記胚様体を、Bmp(好ましくは、Bmp2、Bmp4又はBmp7、より好ましくはBmp4)、アクチビン、レチノイン酸、及び中濃度(濃度B)のWntアゴニスト、を含有する培地で培養する工程、及び
(c)前記胚様体を、Fgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)、及び低濃度(濃度C)のWntアゴニストを含有する培地で培養する工程、
をその順で含む分化誘導工程(ここで、Wntアゴニストの濃度は、濃度A>濃度B>濃度Cであって、濃度Aは濃度Cの少なくとも5倍である。)、
である、上記[15]〜[21]のいずれか一つに記載の方法。
[23]前記工程(a)、(b)及び(c)におけるWntアゴニストがCHIR99021であって、前記濃度A及び濃度Cが、それぞれ、7.5μM〜15μM、0.5μM〜2.0μMであり、かつ、前記工程(b)におけるBmpがBmp4であって、培地における濃度が1ng/mL〜10ng/mLであり、かつ、前記工程(b)の培地におけるアクチビンの濃度が、2.5ng/mL〜40ng/mLの濃度である、上記[20]に記載の方法。
[15] A method for producing a cell population of podocytes, wherein the following steps:
(I) A step of inducing differentiation of nephron progenitor cells or a population thereof from a mammalian-derived iPS cell (preferably human iPS cell) or a population thereof.
(Ii) The nephron progenitor cells or the population obtained in step (i) are mixed with a medium containing a Wnt agonist (preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021) and a ROCK inhibitor (preferably Y27632). Culturing step (cells or cell populations obtained here are referred to as "pre-tubular aggregate (PA)"),
(Iii) The step of culturing the cells or a population thereof obtained in step (ii) in a medium containing Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9) (cells or cell population obtained here). Is referred to as "renal corpuscle (RV)"), and
(Iv) The step of culturing the cells or a population thereof obtained in step (iii) in a medium containing Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9) (cells or cell population obtained here). Is referred to as a "podocyte"), a method comprising
Here, at least one of the media in step (iii) or step (iv) contains a TGFβ signal pathway inhibitor (preferably SB431542), and at least one of the media in step (iii) or step (iv) is a Wnt signal. It contains an inhibitor (preferably IWR-1) and at least one of the media in step (iii) or step (iv) contains retinoic acid (RA) or RA analog.
[16] The concentration of the Wnt agonist in the medium used in the step (ii) is more than 1 μM and less than 10 μM (preferably about 2 μM to about 8 μM, more preferably about 3 μM to about 5 μM). 15].
[17] The medium in steps (iii) and (iv) further comprises a Wnt agonist (preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021) at a concentration of about 1 μM or less (preferably about 0.5 μM). The method according to the above [15] or [16].
[18] The method according to any one of the above [15] to [17], wherein the iPS cells are human-derived iPS cells.
[19] The culture in the step (ii) is 12 hours to 48 hours (preferably 18 hours to 30 hours, more preferably 21 to 27 hours, still more preferably about 24 hours), and the step (ii). The above-mentioned [15] to [18], wherein the culture in the above is 12 hours to 48 hours (preferably 18 hours to 30 hours, more preferably 21 to 27 hours, still more preferably about 24 hours). the method of.
[20] The method according to the above [17], wherein the culture in the step (iv) is 2 to 30 days (preferably about 3 to about 15 days, more preferably 4 to 9 days).
[21] The above-mentioned [15] to [18], wherein the Wnt agonist is CHIR99021, the TGFβ signal pathway inhibitor is SB431542, and the Wnt signal inhibitor is IWR-1. Method.
[22] The step (i) is the following step:
(A) A step of culturing an embryoid body derived from human iPS cells in a medium containing a high concentration (concentration A) of a Wnt agonist (preferably CHIR99021).
(B) A step of culturing the embryoid body in a medium containing Bmp (preferably Bmp2, Bmp4 or Bmp7, more preferably Bmp4), activin, retinoic acid, and a medium concentration (concentration B) Wnt agonist. And (c) the step of culturing the embryoid body in a medium containing Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9) and a low concentration (concentration C) of Wnt agonist.
(Here, the concentration of the Wnt agonist is concentration A> concentration B> concentration C, and the concentration A is at least 5 times the concentration C).
The method according to any one of the above [15] to [21].
[23] The Wnt agonist in the steps (a), (b) and (c) is CHIR99021, and the concentrations A and C are 7.5 μM to 15 μM and 0.5 μM to 2.0 μM, respectively. In addition, the Bmp in the step (b) is Bmp4, the concentration in the medium is 1 ng / mL to 10 ng / mL, and the concentration of activin in the medium in the step (b) is 2.5 ng / mL. The method according to [20] above, which has a concentration of ~ 40 ng / mL.

[24]試験物質のポドサイトに対する影響又は効果を評価する方法であって、該試験物質の存在下で、上記[1]〜[12]、[15]〜[23]のいずれか一つに記載の方法で作製したポドサイトの細胞集団を培養し、該細胞に関する以下の項目:細胞の増殖、細胞の生存、細胞の障害、タンパク質発現量、遺伝子発現量、アルブミン取り込み能、アルブミンろ過能、オートファジー活性及び細胞内伝達シグナルからなる群から選ばれる少なくとも一つの項目を測定し、該試験物質のポドサイトに対する影響を評価することを含む方法。
[25]ポドサイト障害を治療又は回復させる物質をスクリーニングする方法であって、(x)上記[1]〜[12]、[15]〜[23]のいずれか一つに記載の方法で作製したポドサイトの細胞集団を、ポドサイト障害性を示す薬剤及び試験物質の存在下で培養する工程と、(y)ポドサイト細胞の生存、増殖又は障害の軽減、タンパク質発現量の変化、及び遺伝子発現量の変化からなる群から選ばれる少なくとも一つの項目を測定する工程、とを含むポドサイト障害を治療又は回復させる候補物質をスクリーニングする方法、
ここで、工程(x)におけるポドサイト細胞集団の培養は、以下のいずれでもよい:
(x−1)ポドサイト障害性を示す薬剤及び試験物質が同時に存在する環境下でポドサイト細胞集団を培養する、又は
(x−1)ポドサイト障害性を示す薬剤の存在下でポドサイト細胞集団を培養し、次いで、試験物質の存在下で該障害ポドサイト細胞集団を培養する。
[26]前記ポドサイト障害性を示す薬剤が、ピューロマイシンアミノヌクレオシド、ドキソルビシン、アンジオテンシンII、及び抗ポドサイト抗体からなる群より選ばれる少なくとも一つの薬剤である上記[25]に記載のスクリーニング方法。
[24] A method for evaluating the effect or effect of a test substance on a podocyte, which is described in any one of the above [1] to [12] and [15] to [23] in the presence of the test substance. The cell population of podocytes prepared by the above method was cultured, and the following items related to the cells: cell proliferation, cell survival, cell damage, protein expression level, gene expression level, albumin uptake ability, albumin filtration ability, autophagy A method comprising measuring at least one item selected from the group consisting of activity and intracellular transduction signals and assessing the effect of the test substance on podocytes.
[25] A method for screening a substance for treating or ameliorating a podocyte disorder, which was prepared by the method according to (x) any one of the above [1] to [12] and [15] to [23]. The step of culturing a podocyte cell population in the presence of a drug and test substance exhibiting podocyte damage, and (y) podocyte survival, proliferation or reduction of damage, changes in protein expression level, and changes in gene expression level. A step of measuring at least one item selected from the group consisting of, and a method of screening for candidate substances for treating or ameliorating a podocyte disorder, including.
Here, the culture of the podocyte cell population in step (x) may be any of the following:
Cultivate the podocyte cell population in the presence of (x-1) podocyte-damaging drug and test substance at the same time, or cultivate the podocyte cell population in the presence of (x-1) podocyte-damaging drug. Then, the damaged podocyte cell population is cultured in the presence of the test substance.
[26] The screening method according to the above [25], wherein the drug exhibiting podocyte damage is at least one drug selected from the group consisting of puromycin aminonucleoside, doxorubicin, angiotensin II, and an anti-podocyte antibody.

[27]腎臓及び/又は糸球体の疾患を治療又は予防する方法であって、
(I)上記[1]〜[12]、[15]〜[23]のいずれか一つに記載の方法で作製したポドサイトの細胞集団を、該疾患に罹患する対象の腎臓組織の一部に移植すること(ここで、該ポドサイトの細胞集団は、場合により、間質細胞及び/又は血管内皮細胞及び/又は細胞の足場とともに移植される)、及び
(II)該移植したポドサイトの細胞集団中の少なくとも一部の細胞が、該腎組織の少なくとも一部の糸球体内へと移動してそこにとどまり、それにより、腎臓組織を再生して腎臓及び/又は糸球体の疾患を治療すること、
を含む方法。
[28]前記腎臓及び/又は糸球体の疾患が、ポドサイト障害を伴う病態、ネフローゼ症候群、腎硬化症、糖尿病性腎症、慢性糸球体腎炎、又はそれらの組合せ、或いはそれらの疾患の合併症である上記[27]に記載の方法。
[29]前記ポドサイトの細胞集団が、ヒトiPS細胞又はその集団から分化誘導された腎オルガノイドの一部として移植される、上記[27]又は[28]に記載の方法。
[27] A method of treating or preventing kidney and / or glomerular disease.
(I) A podocyte cell population prepared by the method according to any one of [1] to [12] and [15] to [23] above is applied to a part of the kidney tissue of a subject suffering from the disease. Transplanting (where the podocyte cell population is optionally transplanted with stromal cells and / or vascular endothelial cells and / or podocytes), and (II) in the transplanted podocyte cell population. At least some of the cells of the kidney tissue migrate to and stay in the glomerular body of the renal tissue, thereby regenerating the renal tissue and treating kidney and / or glomerular disease.
How to include.
[28] The renal and / or glomerulonephropathy is a condition associated with podocyte disorder, nephrotic syndrome, nephrosclerosis, diabetic nephropathy, chronic glomerulonephritis, or a combination thereof, or a complication of those diseases. The method according to the above [27].
[29] The method according to [27] or [28] above, wherein the cell population of the podocyte is transplanted as a part of a human iPS cell or a renal organoid induced to differentiate from the population.

本発明により、効率良く、ネフロン前駆細胞から糸球体ポドサイトを誘導することができる。 According to the present invention, glomerular podocytes can be efficiently induced from nephron progenitor cells.

本発明のポドサイトの誘導のプロトコルの概略の一例を示した図である。上図(a)は、マウスのネフロン前駆細胞を用いてポドサイトを誘導する方法の一例を、下図(b)は、ヒトiPS細胞から誘導したネフロン前駆細胞を用いてポドサイトを誘導する方法の一例を示している。CHIR:CHIR99021;Y:Y27632;SB:SB431542;F:Fgf9;RA:レチノイン酸。It is a figure which showed the outline example of the protocol of the induction of a podocyte of this invention. The upper figure (a) is an example of a method of inducing podocytes using mouse nephron progenitor cells, and the lower figure (b) is an example of a method of inducing podocytes using nephron progenitor cells derived from human iPS cells. Shown. CHIR: CHIR99021; Y: Y27632; SB: SB431542; F: Fgf9; RA: retinoic acid. Six2-GFP陰性細胞、Six2-GFP陽性ネフロン前駆細胞(NPCs)、及び抗体で選別したネフロン前駆細胞(NPCs)のそれぞれの細胞の遺伝子発現を示した図である。It is a figure which showed the gene expression of each cell of Six2-GFP negative cell, Six2-GFP positive nephron progenitor cell (NPCs), and nephron progenitor cell (NPCs) selected by an antibody. 実施例1で調製したネフロン前駆細胞(NPCs)を用いて、Wntアゴニスト(CHIR99021)の影響を確認する実験の概要を示した図である。It is a figure which showed the outline of the experiment which confirmed the influence of the Wnt agonist (CHIR99021) using the nephron progenitor cells (NPCs) prepared in Example 1. 実施例1で調製したネフロン前駆細胞(NPCs)を用いたポドサイトの誘導において、それぞれの濃度及び時間にて、Wntアゴニスト(CHIR99021)を処理した結果を示した図である。6日目における顕微鏡写真である。It is a figure which showed the result of treating the Wnt agonist (CHIR99021) at the respective concentration and time in the induction of podocytes using the nephron progenitor cells (NPCs) prepared in Example 1. It is a micrograph on the 6th day. ネフロン前駆細胞(NPCs)を用いたポドサイトの誘導において、3μM又は5μMの濃度にて24時間又は48時間CHIR99021処理した場合のMafB-GFP陽性のポドサイトの存在を6日目に確認した結果である。上図は、可視光及び蛍光での観察結果を示す。下図は、その結果をグラフにしたものである。In the induction of podocytes using nephron progenitor cells (NPCs), the presence of MafB-GFP-positive podocytes was confirmed on the 6th day when CHIR99021 was treated at a concentration of 3 μM or 5 μM for 24 hours or 48 hours. The above figure shows the observation results with visible light and fluorescence. The figure below is a graph of the results. ネフロン前駆細胞を24時間CHIR99021処理した場合に、ネフロン前駆細胞(NPC)が腎上皮前駆凝集体(PA)、及び腎小体(RV)へと分化していることを、時系列(0時間、24時間、48時間)で確認した結果である。誘導過程において、Six2, Lhx1, Pax8, 及びCdh1の遺伝子発現を確認した結果を示す。Time series (0 hours, 0 hours, It is the result confirmed in 24 hours, 48 hours). The results of confirming the gene expression of Six2, Lhx1, Pax8, and Cdh1 in the induction process are shown. 腎上皮前駆凝集体(PA)から腎小体(RV)への分化誘導過程における、成長因子又は阻害剤の影響を、顕微鏡観察で確認した結果である。aは、CHIR99021(2μM)及びSB431542、bは、IWR-1、Activin A、RA及びBMS493である。上段は可視光による細胞の成長を観察した結果、下段は、蛍光によりMafB-GFP陽性細胞を観察した結果である。This is the result of confirming the effect of growth factors or inhibitors in the process of inducing differentiation of renal epithelial precursor aggregates (PA) to renal corpuscles (RV) by microscopic observation. a is CHIR99021 (2 μM) and SB431542, and b is IWR-1, Activin A, RA and BMS493. The upper row shows the results of observing cell growth by visible light, and the lower row shows the results of observing MafB-GFP positive cells by fluorescence. 腎上皮前駆凝集体(PA)から腎小体(RV)への分化誘導過程における、成長因子又は阻害剤の影響を確認した結果である。MafB-GFP陽性細胞の割合(a)及びポドサイトの数(b)を示す。This is the result of confirming the effect of growth factors or inhibitors in the process of inducing differentiation of renal epithelial precursor aggregates (PA) into renal corpuscles (RV). The percentage of MafB-GFP positive cells (a) and the number of podocytes (b) are shown. 腎小体(RV)ステージ(48時間)における、SB431542処理による遺伝子発現を検討した結果である。This is the result of examining gene expression by SB431542 treatment in the renal corpuscle (RV) stage (48 hours). SB431542処理によるWt1陽性近位腎小体(RV)細胞の比率と数を確認した結果である。This is the result of confirming the ratio and number of Wt1-positive proximal renal corpuscle (RV) cells treated with SB431542. 近位化腎小体(RV)誘導後のSTEP3における、ポドサイト系譜への分化に対する各因子(CHIR99021(2μM)、IWR-1、アクチビン、SB431542、レチノイン酸(RA)、及びBMS493の影響を確認した結果である。a:上段は可視光による細胞の成長を観察した結果、下段は、蛍光によりMafB-GFP陽性細胞を観察した結果である。b:細胞集団におけるMafB-GFP陽性細胞(ポドサイト)の割合を示す。We confirmed the effects of each factor (CHIR99021 (2 μM), IWR-1, activin, SB431542, retinoic acid (RA), and BMS493) on the differentiation into the podocyte lineage in STEP3 after induction of proximal corpuscle (RV). Results. A: The upper row is the result of observing cell growth by visible light, and the lower row is the result of observing MafB-GFP positive cells by fluorescence. B: MafB-GFP positive cells (podocytes) in the cell population. Shows the percentage. 近位化腎小体(RV)誘導後のSTEP3における、各ネフロン(ポドサイト、PT、及びDT)の細胞数に対するSB431542の効果を確認した結果である。This is the result of confirming the effect of SB431542 on the cell number of each nephron (podocyte, PT, and DT) in STEP3 after induction of proximal renal corpuscle (RV). 本発明の方法を用いて作製したポドサイトにおける、ポドサイト特異的タンパク質の発現と、その他の尿細管マーカーの発現を確認した結果である。This is the result of confirming the expression of the podocyte-specific protein and the expression of other tubular markers in the podocytes prepared by the method of the present invention. マウスNPCsで確立した3段階の段階的なポドサイト分化誘導方法をヒトiPS細胞(hiPS)に適用した場合の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example when the three-step stepwise podocyte differentiation induction method established in mouse NPCs is applied to human iPS cells (hiPS). ヒトiPS細胞(hiPS)から誘導したネフロン前駆細胞(NPCs)を用いたポドサイトの誘導において、STEP1におけるWntアゴニスト(CHIR99021)の影響を確認した結果を示した図である。It is a figure showing the result of confirming the influence of the Wnt agonist (CHIR99021) in STEP1 in the induction of podocytes using nephron progenitor cells (NPCs) derived from human iPS cells (hiPS). ヒトiPS細胞(hiPS)から誘導したネフロン前駆細胞(NPCs)を用いたポドサイトの誘導において、STEP2における各種因子の添加の影響を確認した結果を示した図である。It is a figure which showed the result of confirming the influence of addition of various factors in STEP2 in the induction of podocytes using nephron progenitor cells (NPCs) derived from human iPS cells (hiPS). ヒトiPS細胞(hiPS)から誘導したネフロン前駆細胞(NPCs)を用いたポドサイトの誘導において、STEP3における各種因子の添加の影響を確認した結果を示した図である。It is a figure which showed the result of confirming the influence of addition of various factors in STEP3 in the induction of podocytes using nephron progenitor cells (NPCs) derived from human iPS cells (hiPS). 本発明の方法を用いて誘導したポドサイトと、腎オルガノイドのポドサイトを、比較した結果である。左図は割合を、右図はポドサイト数を比較した図である。It is a result of comparing the podocyte induced by the method of the present invention with the podocyte of the renal organoid. The figure on the left compares the ratio, and the figure on the right compares the number of podocytes. 誘導ポドサイト、ヒト成体腎臓由来ポドサイト、ヒトiPS細胞、及び不死化ポドサイト細胞株における、ポドサイト特異的遺伝子の発現を比較した図である。It is a figure which compared the expression of the podocyte-specific gene in the induction podocyte, the human adult kidney-derived podocyte, the human iPS cell, and the immortalized podocyte cell line. 誘導ポドサイトにおける、WT1、NEPHERIN、NEPH1、及びPODOCINの発現部位を示す図である。It is a figure which shows the expression site of WT1, NEPHERIN, NEPH1, and PODOCIN in an induction podocyte. 誘導ポドサイトを透過型電子顕微鏡で観察した写真である。左図の矢印は、基底外側領域に存在する足突起を示している。右図の矢印は、ポドサイト間に存在するスリット膜様構造(フィラメント状の架橋)を示している。It is a photograph which observed the induction podocyte with a transmission electron microscope. The arrows in the left figure indicate the foot processes located in the lateral basal region. The arrows in the right figure indicate the slit film-like structure (filament-like crosslinks) existing between podocytes. 誘導ポドサイトを透過型電子顕微鏡で観察した他の写真である。矢印は、NEPHRIN分子を示している。It is another photograph which observed the induction podocyte with a transmission electron microscope. The arrow points to the NEPHRIN molecule. 誘導ポドサイトのタンパク質発現をウエスタンブロットで解析した結果である。It is the result of analyzing the protein expression of the induced podocyte by Western blotting. 誘導ポドサイトをピューロマイシンアミノヌクレオシド(PAN)で処理した場合の生存率を示している。It shows the survival rate when the induced podocytes are treated with puromycin aminonucleoside (PAN). 誘導ポドサイトをピューロマイシンアミノヌクレオシド(PAN)で処理した場合のタンパク質発現をウエスタンブロットで解析した結果である。It is the result of Western blot analysis of the protein expression when the induced podocyte was treated with puromycin aminonucleoside (PAN).

以下、本発明を、例示的な実施態様を例として、本発明の実施において使用することができる好ましい方法および材料とともに説明するが、本発明は以下に記載の態様に限定されるものではない。なお、文中で特に断らない限り、本明細書で用いるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者に一般に理解されるのと同じ意味をもつ。また、本明細書に記載されたものと同等または同様の任意の材料および方法は、本発明の実施において同様に使用することができる。また、本明細書に記載された発明に関連して本明細書中で引用されるすべての刊行物および特許は、例えば、本発明で使用できる方法や材料その他を示すものとして、本明細書の一部を構成するものである。 Hereinafter, the present invention will be described with preferred methods and materials that can be used in the practice of the present invention, using exemplary embodiments as examples, but the present invention is not limited to the embodiments described below. Unless otherwise specified in the text, all technical terms and scientific terms used in the present specification have the same meanings as generally understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. Also, any material and method equivalent to or similar to that described herein can be used similarly in the practice of the present invention. In addition, all publications and patents cited herein in connection with the invention described herein are described herein, for example, as indicating methods, materials, etc. that can be used in the present invention. It constitutes a part.

本明細書中で、「X〜Y」という表現を用いた場合は、下限としてXを上限としてYを含む意味で、或いは上限としてXを下限としてYを含む意味で用いる。本明細書において「及び/又は」は、いずれか一方、あるいは、両方を包含する意味で使用される。また、本明細書において「約」とは、±10%を許容する意味で用いる。 In the present specification, when the expressions "X to Y" are used, they are used to mean that X is included as the upper limit and Y is included as the upper limit, or that X is included as the lower limit and Y is included as the upper limit. As used herein, "and / or" is used to include either one or both. Further, in the present specification, "about" is used in the sense of allowing ± 10%.

腎臓は、糸球体ポドサイト及び尿細管の前駆体であるネフロン前駆細胞(NPCs)、集合管および尿管の前駆体である尿管芽、および間質細胞の3者による相互作用により発生する。ネフロン前駆細胞は、間葉上皮転換(MET)を経て、ポドサイト、近位尿細管(PT)、及び遠位尿細管(DT)を含む上皮ネフロン構造へと発達する。ネフロン前駆細胞は、尿管芽からのWntシグナルによって、腎前駆凝集体(PA)を形成し、その後近位遠位の極性を持った腎小体(RV)へと分化する。腎小体(RV)は、近位遠位軸に沿って伸長し、S字体を経て、ネフロン上皮へと分化する。ポドサイトの前駆細胞は、腎小体(RV)のWT1陽性近位ドメイン、およびS字体のWt1陽性近位端ドメインに存在し、最終的にはMafB陽性/Nephrin陽性の成熟したポドサイトへと分化する。
このネフロンの近位遠位軸形成過程において、Wnt及びNotchシグナルが何らかの役割を果たしていることは示唆されていたが、ネフロン分画形成、特にポドサイトの分化にどのようなシグナルが関わっているかは不明であった。
The kidney is generated by the interaction of nephron progenitor cells (NPCs), which are precursors of glomerular podocytes and tubules, ureteral buds, which are precursors of collecting ducts and ureters, and stromal cells. Neflon progenitor cells undergo epithelial-mesenchymal transition (MET) and develop into epithelial nephron structures, including podocytes, proximal tubules (PT), and distal convoluted tubules (DT). Nephron progenitor cells form renal progenitor aggregates (PAs) by Wnt signaling from ureteral buds and then differentiate into proximal and distal polar corpuscles (RVs). The renal corpuscle (RV) extends along the proximal distal axis and differentiates into the nephron epithelium via the S-shape. Progenitor cells of podocytes are located in the WT1-positive proximal domain of the renal corpuscle (RV) and the Wt1-positive proximal domain of the S-shape, and eventually differentiate into MafB-positive / Nephrin-positive mature podocytes. ..
It has been suggested that Wnt and Notch signals play a role in the process of proximal and distal axis formation of nephrons, but it is unclear what signals are involved in nephron fractionation, especially podocyte differentiation. Met.

本発明者らは、ポドサイトの誘導に関する従来の報告における誘導法では、ネフロン全分画への分化能を有するネフロン前駆細胞を経由しておらず、またネフロン前駆細胞からポドサイトへの分化過程に沿った段階的な検討ができていないことに着目した。そして、さらに重要なことは、これらの誘導法によって作られた細胞は、どの程度本物のポドサイトに近いものなのかという検証がなされておらず、誘導法の妥当性や正当性が保証されていないことにあった。 The present inventors did not go through the nephron progenitor cells capable of differentiating into the entire nephron fraction in the induction method in the conventional reports regarding the induction of podocytes, and along the process of differentiation of nephron progenitor cells into podocytes. We focused on the fact that we have not been able to make a step-by-step study. And, more importantly, it has not been verified how close the cells produced by these induction methods are to real podocytes, and the validity and validity of the induction methods are not guaranteed. It happened.

そこで本発明者らは、本発明者らの従来の報告に基づいて、ヒトiPS細胞から、ネフロン全分画への分化能を有するネフロン前駆細胞を誘導したのちに(非特許文献6)、ネフロン前駆細胞からポドサイトまでの分化過程を、(1)間葉上皮転換誘導(MET)期、(2)Renal vesicle(RV)形成期、(3)ネフロン分画形成期という3つの段階に分けて、ポドサイトへの誘導に必要なシグナルを検討し、CHIR99021、SB431542、IWR-1、レチノイン酸、Fgf9の時期特異的な調整が重要であることを明らかにした。本発明に従って誘導したポドサイトは、ヒトiPS細胞の104倍、不死化細胞株の105倍の高さでNPHS1(Nephrin)を発現しており、その他のポドサイト関連蛋白においてもiPS細胞や不死化細胞株と比べて極めて高い発現レベルを示していた。さらに発明者らは、ヒト成体腎臓からポドサイトを分取し、誘導ポドサイトと本物のポドサイトを比較した検証を行い、誘導ポドサイトが、NPHS1やNPHS2(Podocin)といったポドサイト関連蛋白を生体内のポドサイトとほぼ同程度のレベルで発現していることを確認した。すなわち、本発明による誘導ポドサイトは、遺伝子発現レベルにおいて生体内の本物のポドサイトとほぼ同程度の品質を示しており、このことは本発明の誘導法の妥当性を証明している。Therefore, the present inventors derived nephron progenitor cells capable of differentiating into a total nephron fraction from human iPS cells based on the conventional reports of the present inventors (Non-Patent Document 6), and then nephrons. The differentiation process from progenitor cells to podocytes is divided into three stages: (1) mesenchymal epithelial conversion induction (MET) stage, (2) renal vesicle (RV) formation stage, and (3) nephron fractionation stage. We examined the signals required for induction to podocytes and found that time-specific regulation of CHIR99021, SB431542, IWR-1, retinoic acid, and Fgf9 is important. Podocyte derived in accordance with the present invention, 10 4 times the human iPS cells in 10 5 times the height of the immortalized cell lines are expressing NPHS1 (Nephrin), iPS cells and immortalized in other podocyte related protein It showed extremely high expression levels compared to cell lines. Furthermore, the inventors separated podocytes from the adult human kidney and compared the induced podocytes with the real podocytes, and the induced podocytes made podocyte-related proteins such as NPHS1 and NPHS2 (Podocin) almost the same as the in vivo podocytes. It was confirmed that it was expressed at the same level. That is, the induced podocytes according to the present invention show almost the same quality as the real podocytes in vivo at the gene expression level, which proves the validity of the induction method of the present invention.

本発明の一つ態様は、ネフロン前駆細胞からポドサイトを誘導する方法であって、3つの工程、すなわち、ネフロン前駆細胞から腎上皮前駆凝集体(PA)への誘導、PAから腎小体(RV)への誘導、RVからポドサイトへの誘導を含む方法である。
本発明の別の一つの態様は、上記3つの工程を用いて、ネフロン前駆細胞から糸球体ポドサイトを選択的に誘導する方法である。
本発明の他の一つの態様は、上記3つの工程を用いて、ネフロン前駆細胞から糸球体ポドサイトを製造する方法である。
本発明の他の別の一つの態様は、哺乳動物由来のiPS細胞(好ましくは、ヒトiPS細胞)からポドサイトを製造する方法であって、iPS細胞からネフロン前駆細胞を誘導する工程と、上記3つの工程を含むネフロン前駆細胞からポドサイトを誘導する工程を組み合わせてなるポドサイトの製造方法である。
また、本発明の一つの態様は、ネフロン前駆細胞からポドサイトを分化誘導するための培地キットであって、上記3つの工程において用いる各種物質をそれぞれ含んだ容器、及び培地を含むキットである。
また別の本発明の一つの態様は、上記の何れかの方法により誘導したポドサイトを用いた、ポドサイトの実験モデルの提供である。
また別の本発明の一つの態様は、上記の何れかの方法により誘導したポドサイトを用いた、ポドサイトに対する細胞毒性を有する物質の評価方法である。
また他の本発明の一つの態様は、上記の何れかの方法により誘導したポドサイトを用いた、ポドサイト障害又はそれに関連する疾患を改善又は治療する物質のスクリーニング方法である。
また別の他の本発明の一つの態様は、上記の何れかの方法によって誘導されたポドサイトを腎臓及び/又は糸球体の疾患に罹患する対象に移植することを含む、腎臓及び/又は糸球体の疾患の治療又は予防方法である。
One aspect of the present invention is a method of inducing podocytes from nephron progenitor cells, in three steps: induction of nephron progenitor cells to renal epithelial progenitor aggregates (PA), PA to renal corpuscle (RV). ), And the method includes induction from RV to podocytes.
Another aspect of the present invention is a method of selectively inducing glomerular podocytes from nephron progenitor cells using the above three steps.
Another aspect of the present invention is a method for producing glomerular podocytes from nephron progenitor cells using the above three steps.
Another aspect of the present invention is a method for producing podocytes from mammalian-derived iPS cells (preferably human iPS cells), the step of inducing nephron progenitor cells from iPS cells, and the above 3). It is a method for producing podocytes, which is a combination of steps of inducing podocytes from nephron progenitor cells including one step.
Further, one aspect of the present invention is a medium kit for inducing differentiation of podocytes from nephron progenitor cells, which includes a container containing various substances used in the above three steps and a medium.
Yet another aspect of the present invention is to provide an experimental model of a podocyte using a podocyte derived by any of the above methods.
Yet another aspect of the present invention is a method for evaluating a substance having cytotoxicity to a podocyte using a podocyte induced by any of the above methods.
Another aspect of the present invention is a method for screening a substance for improving or treating a podocyte disorder or a disease related thereto, using a podocyte induced by any of the above methods.
Yet another aspect of the invention comprises transplanting a podocyte induced by any of the above methods into a subject suffering from a disease of the kidney and / or glomerulus. It is a method of treating or preventing the disease of.

以下、本発明の詳細を説明する。
図1に、本発明のネフロン前駆細胞(NPCs)からの糸球体ポドサイトの誘導のプロトコルの概略を示してある。上図はマウス由来のNPCsからの誘導を、下図はヒト由来のNPCsからの誘導を示している。いずれにおいても、3段階の工程を経て、NPCsからポドサイトが誘導される。
The details of the present invention will be described below.
FIG. 1 outlines a protocol for inducing glomerular podocytes from nephron progenitor cells (NPCs) of the present invention. The upper figure shows the induction from mouse-derived NPCs, and the lower figure shows the induction from human-derived NPCs. In each case, podocytes are derived from NPCs through a three-step process.

ネフロン前駆細胞
本発明の方法で用いるネフロン前駆細胞は、生体から調製したもの、多能性幹細胞から誘導したもののいずれを用いることもできるが、好ましくは、多能性幹細胞から誘導したものである。特に好ましくは、多能性幹細胞であるiPS細胞から誘導したネフロン前駆細胞である。また本発明で用いるネフロン前駆細胞は、iPS細胞から誘導したネフロン前駆細胞を特定の条件で形質を維持しながら培養したもの或いは冷凍保存したものであってもよい。多能性幹細胞からのネフロン前駆細胞の誘導は、公知の方法を参考にして行うことができる。例えば、本発明者らによる報告(非特許文献6;特許文献2)を参考にして調製できる。これらの文献は、引用することにより本明細書の一部である。
これに限定されないが、例えば、以下の工程をあげることができる。
(a)多能性幹細胞から誘導された胚様体を、高濃度(濃度A)のWntアゴニスト(好ましくは、CHIR99021)を含有する培地で培養する工程、
(b)前記胚様体を、Bmp(好ましくは、Bmp2、Bmp4又はBmp7、より好ましくはBmp4)、アクチビン、レチノイン酸、及び中濃度(濃度B)のWntアゴニスト、を含有する培地で培養する工程、及び
(c)前記胚様体を、Fgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)、及び低濃度(濃度C)のWntアゴニストを含有する培地で培養する工程、
をその順で含む分化誘導工程(ここで、Wntアゴニストの濃度は、濃度A>濃度B>濃度Cであって、濃度Aは濃度Cの少なくとも5倍である。)により、ネフロン前駆細胞を作製できる。
Nephron progenitor cells As the nephron progenitor cells used in the method of the present invention, either those prepared from a living body or those derived from pluripotent stem cells can be used, but those derived from pluripotent stem cells are preferable. Particularly preferred are nephron progenitor cells derived from iPS cells, which are pluripotent stem cells. Further, the nephron progenitor cells used in the present invention may be those obtained by culturing nephron progenitor cells derived from iPS cells while maintaining their traits under specific conditions, or by cryopreserving them. Induction of nephron progenitor cells from pluripotent stem cells can be performed with reference to known methods. For example, it can be prepared with reference to the reports by the present inventors (Non-Patent Document 6; Patent Document 2). These documents are part of this specification by reference.
Although not limited to this, for example, the following steps can be mentioned.
(A) A step of culturing an embryoid body derived from pluripotent stem cells in a medium containing a high concentration (concentration A) of a Wnt agonist (preferably CHIR99021).
(B) A step of culturing the embryoid body in a medium containing Bmp (preferably Bmp2, Bmp4 or Bmp7, more preferably Bmp4), activin, retinoic acid, and a medium concentration (concentration B) Wnt agonist. And (c) the step of culturing the embryoid body in a medium containing Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9) and a low concentration (concentration C) of Wnt agonist.
(Here, the concentration of the Wnt agonist is concentration A> concentration B> concentration C, and the concentration A is at least 5 times the concentration C) to prepare Neflon precursor cells. can.


上記工程(a)に用いる胚様体は、多能性幹細胞(例えば、ES細胞やiPS細胞)を、任意の培地、好ましくは無血清培地で培養することにより調製できる。例えば、ヒト多能性幹細胞を用いる場合は、これに限定されないが、好ましくはヒトiPS細胞を、Bmp4およびRock阻害剤(Y27632)で(必要に応じてさらにFgfを加えて)処理した細胞を用いて胚様体が調製され、さらに好ましくは、次いで、アクチビンおよびFgfで処理された胚様体が用いられる。培地中のBmp4の濃度は、例えば、0.3〜5ng/mL、好ましくは0.5〜2ng/mLをあげることができ、培地中のRock阻害剤(Y27632)の濃度は、例えば、1〜100ng/mL、好ましくは5〜20ng/mLをあげることができ、培地中のFgfの濃度は、例えば、0〜20ng/mL、をあげることができ、培地中のアクチビンの濃度は、例えば、0.1〜5ng/mL、好ましくは0.5〜1ng/mLをあげることができる。Bmp4およびRock阻害剤(Y27632)、Fgfでの処理は、例えば、1〜2日、好ましくは1日行い、アクチビンおよびFgfの処理は、例えば、1〜4日、好ましくは2日行うことができる。
..
The embryoid body used in the above step (a) can be prepared by culturing pluripotent stem cells (for example, ES cells and iPS cells) in an arbitrary medium, preferably a serum-free medium. For example, when human pluripotent stem cells are used, it is preferable to use human iPS cells treated with Bmp4 and a Rock inhibitor (Y27632) (with additional Fgf if necessary). The embryoid body is prepared, and more preferably, the embryoid body treated with actibin and Fgf is used. The concentration of Bmp4 in the medium can be, for example, 0.3 to 5 ng / mL, preferably 0.5 to 2 ng / mL, and the concentration of the Rock inhibitor (Y27632) in the medium is, for example, 1 to 1. 100 ng / mL, preferably 5 to 20 ng / mL can be raised, the concentration of Fgf in the medium can be raised, for example, 0 to 20 ng / mL, and the concentration of activin in the medium can be raised, for example, 0. .1 to 5 ng / mL, preferably 0.5 to 1 ng / mL can be given. Treatment with Bmp4 and Rock inhibitor (Y27632), Fgf can be carried out, for example, for 1-2 days, preferably 1 day, and treatment for activin and Fgf can be carried out, for example, for 1-4 days, preferably 2 days. ..

誘導多能性幹(iPS)細胞は、体細胞に由来する人工的な幹細胞であって、特異的な再プログラム化因子をDNA又はタンパク質の形態で体細胞に導入することにより製造することができ、ES細胞とほぼ同等の特性(例えば、分化多能性及び自己複製に基づく増殖能)を示す(K. Takahashi及びS. Yamanaka (2006) Cell, 126:663−676; K. Takahashi et al. (2007), Cell, 131:861−872; J. Yu et al. (2007), Science, 318:1917−1920; Nakagawa, M. et al., Nat. Biotechnol. 26:101−106 (2008);WO2007/069666)。再プログラム化因子は、ES細胞で特異的に発現される遺伝子、その遺伝子産物若しくはその非コードRNA、ES細胞の未分化維持に重要な役割を果たす遺伝子、その遺伝子産物若しくはその非コードRNA、又は低分子量化合物で構成されてもよい。再プログラム化因子に含まれる遺伝子の例としては、Oct3/4、Sox2、Sox1、Sox3、Sox15、Sox17、Klf4、Klf2、c−MYC、N−Myc、L−Myc、Nanog、Lin28、Fbx15、ERas、ECAT15−2、Tcl1、beta−catenin、Lin28b、Sall1、Sall4、Esrrb、Nr5a2、Tbx3、Glis1等が挙げられる。これらの再プログラム化因子は、単独で、あるいは組み合わせて使用してもよい。なお、再プログラミング因子としてc−MYCの遺伝子を体細胞に導入して用いる場合は、iPS細胞の作成後に、導入したc−MYC遺伝子が標的細胞の染色体に組み込まれる可能性が低い導入方法を用いるのが好ましく、例えば、これに限定されないが、センダイウイルスベクターやエピゾーマルベクターを用いた導入をあげることができる。 Induced pluripotent stem (iPS) cells are artificial stem cells derived from somatic cells and can be produced by introducing specific reprogramming factors into somatic cells in the form of DNA or protein. , K. Takahashi and S. Yamanaka (2006) Cell, 126: 663-676; K. Takahashi et al. (2007), Cell, 131: 861-872; J. Yu et al. (2007), Science, 318: 1917-1920; Nakagawa, M. et al., Nat. Biotechnol. 26: 101-106 (2008) WO2007 / 069666). Reprogramming factors are genes that are specifically expressed in ES cells, their gene products or their non-coding RNA, genes that play an important role in maintaining undifferentiated ES cells, their gene products or their non-coding RNA, or It may be composed of a low molecular weight compound. Examples of genes included in the reprogramming factor are Oct3 / 4, Sox2, Sox1, Sox3, Sox15, Sox17, Klf4, Klf2, c-MYC, N-Myc, L-Myc, Nanog, Lin28, Fbx15, Eras. , ECAT15-2, Tcl1, beta-catenin, Lin28b, All1, All4, Esrrb, Nr5a2, Tbx3, Glis1 and the like. These reprogramming factors may be used alone or in combination. When the c-MYC gene is introduced into a somatic cell and used as a reprogramming factor, an introduction method in which the introduced c-MYC gene is unlikely to be integrated into the chromosome of the target cell after the creation of iPS cells is used. Is preferable, and examples thereof include, but are not limited to, introduction using a Sendai virus vector or an episomal vector.

上記工程(a)、(b)及び(c)において、それぞれの工程において用いる培地が含有するWntアゴニストの濃度A、B及びCが、特定の関係にあることが重要である。各工程で用いる培地のWntアゴニストの濃度は、濃度A>濃度B>濃度Cでありかつ濃度Aは濃度Cの少なくとも5倍であるが、好ましくは、濃度Aは濃度Bの少なくとも2倍でありかつ濃度Bは濃度Cの少なくとも2倍であり、さらに好ましくは、濃度Aは濃度Bの少なくとも3倍であり、かつ濃度Bは濃度Cの少なくとも3倍である。工程(c)におけるWntアゴニストの濃度Cは、分化誘導が起こる限り特に制限がなく、また、用いるWntアゴニストによって適宜選択されるが、例えばCHIR99021を用いた場合、0.1〜3.0μM、好ましくは、0.5〜2.0μMをあげることができる。
例えばCHIR99021を用いた場合、これに限定されないが、工程(a)、(b)及び(c)におけるWntアゴニストの濃度A、BおよびCの組み合わせとして、濃度Aは、6〜20μM、好ましくは7.5〜15μM、より好ましくは約10μMから選ばれ、濃度Bは、2〜6μM、好ましくは2〜4.5μM、より好ましくは約3μMから選ばれ、濃度Cは、0.5〜2μM、好ましくは0.7〜1.5μM、より好ましくは約1μMから選ばれる組合せをあげることができる。
用いるWntアゴニストは、下記で説明する本発明の方法において用いることができるWntアゴニスを用いることができる。
In the above steps (a), (b) and (c), it is important that the concentrations A, B and C of the Wnt agonist contained in the medium used in each step have a specific relationship. The concentration of the Wnt agonist in the medium used in each step is concentration A> concentration B> concentration C, and the concentration A is at least 5 times the concentration C, but preferably the concentration A is at least 2 times the concentration B. And the concentration B is at least twice the concentration C, more preferably the concentration A is at least three times the concentration B, and the concentration B is at least three times the concentration C. The concentration C of the Wnt agonist in the step (c) is not particularly limited as long as differentiation induction occurs, and is appropriately selected depending on the Wnt agonist used. For example, when CHIR99021 is used, 0.1 to 3.0 μM is preferable. Can be raised from 0.5 to 2.0 μM.
For example, when CHIR99021 is used, the concentration A is 6 to 20 μM, preferably 7 as a combination of Wnt agonist concentrations A, B and C in steps (a), (b) and (c). The concentration B is selected from 2 to 6 μM, preferably 2 to 4.5 μM, more preferably about 3 μM, and the concentration C is 0.5 to 2 μM, preferably 0.5 to 2 μM. Can be a combination selected from 0.7 to 1.5 μM, more preferably about 1 μM.
As the Wnt agonist used, Wnt agonis that can be used in the method of the present invention described below can be used.

工程(b)において用いるBmpは、上記したBmpのいずれを用いることもでき、各Bmp化合物の使用濃度は使用目的に合わせて適宜選択できる。例えばBmp4を用いる場合は、いずれの起源のBmp4を用いることができるが好ましくはヒトBmp4であり、培地中の濃度は、分化誘導の効果が得られる限り特に制限がないが、例えば、0.1〜30ng/mL、好ましくは1〜10ng/mLをあげることができる。また、他のBmp化合物を用いる場合は、Bmp4を用いた場合に得られる効果と同様の効果を発揮できる濃度を適宜選択することができる。 As the Bmp used in the step (b), any of the above-mentioned Bmps can be used, and the concentration of each Bmp compound used can be appropriately selected according to the purpose of use. For example, when Bmp4 is used, Bmp4 of any origin can be used, but human Bmp4 is preferable, and the concentration in the medium is not particularly limited as long as the effect of inducing differentiation can be obtained, but for example, 0.1. It can be up to 30 ng / mL, preferably 1-10 ng / mL. When another Bmp compound is used, a concentration capable of exerting the same effect as that obtained when Bmp4 is used can be appropriately selected.

工程(b)において用いるアクチビンは、いずれの起源のアクチビンを用いることができるが好ましくはヒトアクチビンAである。また、培地中の濃度は、分化誘導の効果が得られる限り特に制限がないが、例えば、2.5〜40ng/mL、好ましくは7.5〜15ng/mLをあげることができる。
また、工程(b)において用いるレチノイン酸の培地中の濃度は、分化誘導の効果が得られる限り特に制限がないが、例えば、0.001〜1μM、好ましくは0.01〜0.3μMをあげることができる。
As the activin used in the step (b), activin of any origin can be used, but human activin A is preferable. The concentration in the medium is not particularly limited as long as the effect of inducing differentiation can be obtained, and for example, 2.5 to 40 ng / mL, preferably 7.5 to 15 ng / mL can be given.
The concentration of retinoic acid used in step (b) in the medium is not particularly limited as long as the effect of inducing differentiation can be obtained, but is, for example, 0.001 to 1 μM, preferably 0.01 to 0.3 μM. be able to.

工程(c)において用いるFgfは、上記したFgfのいずれを用いることもでき、各Fgf化合物の使用濃度は使用目的に合わせて適宜選択できる。例えばFgf9を用いる場合は、いずれの起源のFgf9を用いることができるが好ましくはヒトFgf9である。培地中の濃度は、分化誘導の効果が得られる限り特に制限がないが、例えば、1〜25ng/mL、好ましくは2.5〜10ng/mLをあげることができる。また、他のFgf化合物を用いる場合は、Fgf9を用いた場合に得られる効果と同様の効果を発揮できる濃度を適宜選択することができる。 Any of the above-mentioned Fgf can be used as the Fgf used in the step (c), and the concentration of each Fgf compound used can be appropriately selected according to the purpose of use. For example, when Fgf9 is used, Fgf9 of any origin can be used, but human Fgf9 is preferable. The concentration in the medium is not particularly limited as long as the effect of inducing differentiation can be obtained, and for example, 1 to 25 ng / mL, preferably 2.5 to 10 ng / mL can be given. When another Fgf compound is used, a concentration capable of exerting the same effect as that obtained when Fgf9 is used can be appropriately selected.

上記行程(a)〜(c)における好ましい組合せは、Wntアゴニストは、CHIR99021であって、前記濃度A及び濃度Cが、それぞれ、7.5μM〜15μM、0.5μM〜2.0μMであり、かつ、前記工程(b)におけるBmpがBmp4であって培地における濃度が、1ng/mL〜10ng/mLであり、かつ、前記工程(b)の培地におけるアクチビンの濃度が、2.5〜40ng/mLの濃度である、ネフロン前駆細胞の誘導方法である。 The preferred combination in steps (a) to (c) is that the Wnt agonist is CHIR99021 and the concentrations A and C are 7.5 μM to 15 μM and 0.5 μM to 2.0 μM, respectively. The Bmp in the step (b) is Bmp4, the concentration in the medium is 1 ng / mL to 10 ng / mL, and the concentration of activin in the medium in the step (b) is 2.5 to 40 ng / mL. It is a method for inducing Neflon precursor cells, which is the concentration of.

誘導多能性幹(iPS)細胞は、哺乳類動物由来であればよく、哺乳動物としては、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ヒツジ、ウシ、ウマ、ヤギ、サル又はヒト等をあげることができ、好ましくは、マウス又はヒトである。 The induced pluripotent stem (iPS) cells may be of mammalian origin, and the mammals include, for example, mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, cats, dogs, sheep, cows, horses, goats, monkeys or Humans and the like can be mentioned, preferably mice or humans.

生体から調製した又は哺乳類の多能性幹細胞から誘導したネフロン前駆細胞は、場合により、さらに細胞の選別工程に付すこともできる。これに限定されないが、例えば、ITGA8、ROBO2、PDGFRa、PDGFRb、CXCR4、NGFRからなる群より選ばれるマーカーの少なくとも一つ又はそれらの任意の組合せによりセルソーターを用いて選別を行うことができる。 Nephron progenitor cells prepared from living organisms or derived from mammalian pluripotent stem cells can optionally be further subjected to a cell selection step. Sorting can be performed using a cell sorter by, for example, at least one of the markers selected from the group consisting of ITGA8, ROBO2, PDGFRa, PDGFRb, CXCR4, and NGFR, or any combination thereof.

ポドサイトの誘導
本発明のネフロン前駆細胞からのポドサイトの誘導は、3つの工程A〜Cからなる。
工程A:ネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト(好ましくは、GSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)及びROCK阻害物質(好ましくはY27632)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を「腎上皮前駆凝集体(pre-tubular aggregate:PV)」と称する。)、
工程B:工程Aで得られた細胞又はその集団を、TGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)及びFgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を「腎小体(renal vesicle:RV)」と称する。)、及び、
工程C:工程Bで得られた細胞又はその集団を、TGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)及びFgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程(ここで得られる細胞又は細胞集団を「ポドサイト(podocyte)」と称する。)、
但し、工程Bにおける培地がTGFβシグナル経路阻害物質を含む場合は工程Cにおける培地はTGFβシグナル経路阻害物質を含まなくてもよく、また、工程Cにおける培地がTGFβシグナル経路阻害物質を含む場合は工程Bにおける培地はTGFβシグナル経路阻害物質を含まなくてもよい。
Induction of podocytes Induction of podocytes from the nephron progenitor cells of the present invention consists of three steps A to C.
Step A: A step of culturing a nephron progenitor cell or a population thereof in a medium containing a Wnt agonist (preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021) and a ROCK inhibitor (preferably Y27632) (cells obtained here). Alternatively, the cell population is referred to as a "pre-tubular aggregate (PV)"),
Step B: The cells or population thereof obtained in Step A are cultured in a medium containing a TGFβ signal pathway inhibitor (preferably SB431542) and Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9). Steps (cells or cell populations obtained here are referred to as "renal vesicles (RVs)"), and
Step C: The cells or population thereof obtained in Step B are cultured in a medium containing a TGFβ signal pathway inhibitor (preferably SB431542) and Fgf (preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9). Steps (cells or cell populations obtained here are referred to as "podocytes"),
However, if the medium in step B contains a TGFβ signal pathway inhibitor, the medium in step C may not contain the TGFβ signal pathway inhibitor, and if the medium in step C contains a TGFβ signal pathway inhibitor, the step The medium in B may be free of TGFβ signaling pathway inhibitors.

工程A(STEP 1):NPCsから腎上皮前駆凝集体(PA)への誘導
工程Aは、ネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト及びROCK阻害物質(好ましくはY27632)を含む培地で培養する工程である。本明細書では、この工程で得られる細胞又は細胞集団を、「腎上皮前駆凝集体(pre-tubular aggregate:PA)」と称する。
Wntアゴニストは、細胞中でTCF/LEF介在性の転写を活性化する薬剤として定義される。従ってWntアゴニストは、Wntファミリータンパク質のありとあらゆるものを含むFrizzled受容体ファミリーメンバーに結合し、活性化する真のWntアゴニスト、細胞内β−カテニン分解の阻害剤およびTCF/LEFの活性化物質から選択される。Wntアゴニストはまた、Wntシグナル伝達経路阻害物質、GSK−3β阻害物質、Dkk1アンタゴニスト等も含む。
GSK−3β阻害物質とは、Glycogen Synthase Kinase(GSK)−3βタンパク質のキナーゼ活性(例えば、βカテニンに対するリン酸化能)を阻害する物質として定義され、例えば、CHIR99021(CAS番号:252917−06−9)、BIO(CAS番号:667463−62−9)、SB216763(CAS番号:280744−09−4)、R−Spondin1など、既に多数のものが知られている。
本発明において用いられるWntアゴニストは、好ましくは、CHIR99021、SB216763、BIO、R-Spondin1、A 1070722、Lithium carbonate、3F8、SB 415286、TDZD 8、TWS 119、TCS 2002、Wnt3、Wnt3a、Wnt9bであり、より好ましくはCHIR99021、又はSB216763であり、さらに好ましくはCHIR99021である。
Step A (STEP 1) : Induction of NPCs into Renal Epithelial Progenitor Aggregates (PA) Step A is a step of culturing nephron progenitor cells or a population thereof in a medium containing a Wnt agonist and a ROCK inhibitor (preferably Y27632). Is. In the present specification, the cells or cell population obtained in this step are referred to as "pre-tubular aggregate (PA)".
Wnt agonists are defined as agents that activate TCF / LEF-mediated transcription in cells. Wnt agonists are therefore selected from true Wnt agonists that bind to and activate Frizzled receptor family members, including all of the Wnt family proteins, inhibitors of intracellular β-catenin degradation and TCF / LEF activators. NS. Wnt agonists also include Wnt signaling pathway inhibitors, GSK-3β inhibitors, Dkk1 antagonists and the like.
A GSK-3β inhibitor is defined as a substance that inhibits the kinase activity of the Glycogen Synthase Kinase (GSK) -3β protein (eg, phosphorylation ability to β-catenin), for example, CHIR99021 (CAS No .: 252917-06-9). ), BIO (CAS number: 667463-62-9), SB216763 (CAS number: 280744-09-4), R-Spondin1 and many others are already known.
The Wnt agonists used in the present invention are preferably CHIR99021, SB216763, BIO, R-Spondin1, A 1070722, Lithium carbonate, 3F8, SB 415286, TDZD 8, TWS 119, TCS 2002, Wnt3, Wnt3a, Wnt9. More preferably, it is CHIR99021 or SB216763, and even more preferably CHIR99021.

工程AにおいてWntアゴニストとしてCHIR99021を用いる場合、培地中のCHIR99021の濃度は、用いる細胞の起源によっても異なるが、通常1μMより多く10μMより小さい濃度であり、下限は、好ましくは約2μM、より好ましくは約3μM、上限は、好ましくは約8μM、より好ましくは約6μM、さらに好ましくは約5μMである。上限下限の組合せは、好ましくは約2μM〜約8μM、より好ましくは約2μM〜約6μMであり、さらに好ましくは約3μM〜約5μMである。工程Aにおける、CHIR99021の濃度をこの範囲にすることにより、効率良く、NPCsをPAへと分化させることができる。工程Aにおいて、CHIR99021の代わりに他のWntアゴニストを用いる場合は、CHIR99021を参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。 When CHIR99021 is used as the Wnt agonist in step A, the concentration of CHIR99021 in the medium varies depending on the origin of the cells used, but is usually more than 1 μM and less than 10 μM, and the lower limit is preferably about 2 μM, more preferably. The upper limit is about 3 μM, preferably about 8 μM, more preferably about 6 μM, still more preferably about 5 μM. The combination of upper and lower limits is preferably about 2 μM to about 8 μM, more preferably about 2 μM to about 6 μM, and even more preferably about 3 μM to about 5 μM. By setting the concentration of CHIR99021 in step A within this range, NPCs can be efficiently differentiated into PA. When another Wnt agonist is used instead of CHIR99021 in step A, a concentration showing the same effect can be set with reference to CHIR99021.

ROCK阻害物質は、Rhoキナーゼ(ROCK)の機能を抑制できるものである限り特に限定されないが、本発明においては、例えば、Y27632、Fasudil hydrochloride、GSK 429286、GSK 269962、AS 1892802、H 1152 dihydrochloride、又はHA 1100 hydrochlorideを用いることができ、好ましくは、Y27632又はFasudil hydrochloride、より好ましくは、Y27632を用いることができる。Y27632を用いる場合は、濃度は、1μM〜1000μM、好ましくは1μM〜200μM、より好ましくは1μM〜100μM、さらに好ましくは約10μMである。工程Aにおいて、Y27632の代わりに他のRock阻害剤を用いる場合は、Y27632を参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。 The ROCK inhibitor is not particularly limited as long as it can suppress the function of Rho kinase (ROCK). HA 1100 chloride can be used, preferably Y27632 or Fasudil chloride, more preferably Y27632. When Y27632 is used, the concentration is 1 μM to 1000 μM, preferably 1 μM to 200 μM, more preferably 1 μM to 100 μM, and even more preferably about 10 μM. When another Rock inhibitor is used instead of Y27632 in step A, a concentration showing the same effect can be set with reference to Y27632.

工程Aの培養時間は、用いる細胞の起源によっても異なるが、通常、約12時間〜約48時間、好ましくは約18時間〜約30時間、より好ましくは約21時間〜約27時間、さらに好ましくは約24時間である。工程Aにおける培養時間をこの範囲にすることにより、効率良く、NPCsをPAへと分化させることができる。 The culture time of step A varies depending on the origin of the cells used, but is usually about 12 hours to about 48 hours, preferably about 18 hours to about 30 hours, more preferably about 21 hours to about 27 hours, and even more preferably. It takes about 24 hours. By setting the culture time in step A within this range, NPCs can be efficiently differentiated into PA.

工程B:PAから腎小体(RV)への誘導
工程Bは、PA細胞又はその集団を、Fgf及び場合によりTGFβシグナル経路阻害物質を含む培地で培養する工程である。本明細書では、この工程で得られる細胞又は細胞集団を、「腎小体(renal vesicle)」と称する。
工程B又は工程Cの少なくともいずれかに含まれるTGFβシグナル経路阻害物質とは、TGFβの受容体への結合からSMADへと続くシグナル伝達を阻害する物質として定義され、例えば、TGFβの受容体であるALKファミリーへの結合を阻害する物質、ALKファミリーによるSMADのリン酸化を阻害する物質などの多数の物質が報告されている。
本発明の工程Bにおいて用いられるTGFβシグナル経路阻害物質としては、所望の細胞への誘導効果が得られる限り特に限定されるものではないが、ALK阻害物質である、SB431542(CAS番号:301836−41−9)又はA83−01(CAS番号:909910−43−6)、D4476、GW788388、LY364947、R268712、RepSox、SB505124、SB525334、又はSD208をあげることができ、SB431542又はA83−01が好ましく、SB431542がより好ましい。
工程BにおいてTGFβシグナル経路阻害物質としてSB431542を用いる場合、工程Bの培地中のSB431542の濃度は、用いる細胞の由来などによっても異なるが、通常、1μM〜500μM、好ましくは、2μM〜100μM、より好ましくは3μM〜50μMであり、工程Aにおいてマウス由来のネフロン前駆細胞を用いた場合には、約25μMが特に好ましく、工程Aにおいてヒト多能性幹細胞由来のネフロン前駆細胞を用いた場合には、約5μMが特に好ましい。工程Bにおいて、上記濃度のSB431542を添加することにより、効率良く、PAを近位極性を有するRVへと分化させることができる。工程Bにおいて、SB431542の代わりに他の成分を用いる場合は、SB431542を参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。
Step B: Induction of PA to Renal Corpuscle (RV) Step B is the step of culturing PA cells or a population thereof in a medium containing Fgf and optionally a TGFβ signaling pathway inhibitor. As used herein, the cells or cell populations obtained in this step are referred to as "renal vesicles".
The TGFβ signal pathway inhibitor contained in at least one of step B or step C is defined as a substance that inhibits signal transduction from binding of TGFβ to a receptor to SMAD, and is, for example, a receptor for TGFβ. Numerous substances have been reported, including substances that inhibit binding to the ALK family and substances that inhibit the phosphorylation of SMAD by the ALK family.
The TGFβ signal pathway inhibitor used in step B of the present invention is not particularly limited as long as an inducing effect on desired cells can be obtained, but is an ALK inhibitor, SB431542 (CAS No .: 301836-41). −9) or A83-01 (CAS number: 909910-43-6), D4476, GW788388, LY364497, R268712, RepSox, SB505124, SB525334, or SD208, preferably SB431542 or A83-01, with SB431542 More preferred.
When SB431542 is used as the TGFβ signal pathway inhibitor in step B, the concentration of SB431542 in the medium of step B varies depending on the origin of the cells used and the like, but is usually 1 μM to 500 μM, preferably 2 μM to 100 μM, more preferably. Is 3 μM to 50 μM, and is particularly preferably about 25 μM when mouse-derived Neflon progenitor cells are used in step A, and about 25 μM when human pluripotent stem cell-derived Neflon progenitor cells are used in step A. 5 μM is particularly preferred. In step B, by adding SB431542 at the above concentration, PA can be efficiently differentiated into RV having a proximal polarity. When another component is used instead of SB431542 in step B, a concentration showing the same effect can be set with reference to SB431542.

線維芽細胞成長因子(Fgf)は、例えば、Fgf2,Fgf4、Fgf7、Fgf9、又はFgf20をあげることができ、これらは、公知のアミノ酸配列情報に基づいて自体公知の方法を参照して作製してもよく、R&D Systemsなどから組換えヒトFgfタンパク質を購入したものを用いることもできる。用いるFgfは、Fgf2,Fgf9又はFgf20が好ましく、Fgf9又はFgf20がより好ましく、Fgf9がさらに好ましい。培地中のFgf9の濃度は、培養条件などによっても異なるが、例えば、1ng〜500ng/mL、好ましくは2ng〜200ng/mL、より好ましくは5ng〜100ng/mL、さらに好ましくは約10ng/mLである。Fgf9に代わりに他のFgfを用いる場合は、Fgf9を参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。 Fibroblast growth factor (Fgf) can include, for example, Fgf2, Fgf4, Fgf7, Fgf9, or Fgf20, which are prepared by referring to a method known per se based on known amino acid sequence information. Also, a recombinant human Fgf protein purchased from R & D Systems or the like can be used. The Fgf used is preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9 or Fgf20, and even more preferably Fgf9. The concentration of Fgf9 in the medium varies depending on the culture conditions and the like, but is, for example, 1 ng to 500 ng / mL, preferably 2 ng to 200 ng / mL, more preferably 5 ng to 100 ng / mL, and further preferably about 10 ng / mL. .. When another Fgf is used instead of Fgf9, a concentration showing the same effect can be set with reference to Fgf9.

工程Bの培地は、さらに約1μM以下の濃度のWntアゴニストを含んでもよい。用いることができるWntアゴニストは、工程Aにおいて記載したWntアゴニストと同様であるが、好ましくはGSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021である。
工程BにおいてWntアゴニストとしてCHIR99021を用いる場合、培地中のCHIR99021の濃度は、用いる細胞の起源によっても異なるが、約1μM以下、好ましくは約0.7μM以下、より好ましくは約0.5μMである。CHIR99021に代わりに他のWntアゴニストを用いる場合は、CHIR99021を参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。
The medium of step B may further contain a Wnt agonist at a concentration of about 1 μM or less. The Wnt agonist that can be used is the same as the Wnt agonist described in step A, but is preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021.
When CHIR99021 is used as the Wnt agonist in step B, the concentration of CHIR99021 in the medium varies depending on the origin of the cells used, but is about 1 μM or less, preferably about 0.7 μM or less, more preferably about 0.5 μM. When another Wnt agonist is used instead of CHIR99021, a concentration showing the same effect can be set with reference to CHIR99021.

ヒトiPS細胞由来のネフロン前駆細胞から工程Aにより誘導したPAを用いる場合は、工程B又は工程Cのいずれかにおいて培地にWntシグナル阻害物質を添加してもよく、それによりポドサイトの誘導効率を向上させることができるが、工程B及び工程Cの両者の培地にWntシグナル阻害物質を添加することがより好ましい。
Wntシグナル阻害物質としては、これに限定されないが、例えば、IWR−1又はIWP−2、IWP−3、IWP−4、XAV939、FH535、C59、VS−507、CCT031374をあげることができり、好ましくはIWR−1、IWP−2、又はXAV939である。
When PA derived from human iPS cell-derived nephron progenitor cells by step A is used, a Wnt signal inhibitor may be added to the medium in either step B or step C, thereby improving the efficiency of podocyte induction. However, it is more preferable to add the Wnt signal inhibitor to the mediums of both Step B and Step C.
Examples of the Wnt signal inhibitor include, but are not limited to, IWR-1, IWP-2, IWP-3, IWP-4, XAV939, FH535, C59, VS-507, and CCT031374, which are preferable. Is IWR-1, IWP-2, or XAV939.

工程BにおいてWntシグナル阻害物質としてIWR−1を用いる場合、工程Bの培地中のIWR−1の濃度は、用いる細胞の由来などによっても異なるが、通常、0.1μM〜50μM、好ましくは、0.2μM〜10μM、より好ましくは0.5μM〜5μM、さらに好ましくは約1μM〜約2μMである。IWR−1に代わりに他のWntシグナル阻害物質を用いる場合は、IWR−1を参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。 When IWR-1 is used as the Wnt signal inhibitor in step B, the concentration of IWR-1 in the medium of step B varies depending on the origin of the cells used, but is usually 0.1 μM to 50 μM, preferably 0. .2 μM to 10 μM, more preferably 0.5 μM to 5 μM, still more preferably about 1 μM to about 2 μM. When another Wnt signal inhibitor is used instead of IWR-1, a concentration showing the same effect can be set with reference to IWR-1.

ヒトiPS細胞由来のネフロン前駆細胞から工程Aにより誘導したPAを用いる場合はまた、工程Bの培地にレチノイン酸(RA)又はRAアナログを添加することが好ましい。
工程Bにおいて用いることのできるレチノイン酸としては、全トランスレチノイン酸(ATRA)が例示され、Sigma−Aldrichなどから購入することができる。また、天然のレチノイン酸が有する機能を保持しながら人工的に修飾されたレチノイン酸も使用され得る。
工程Bにおいてレチノイン酸としてATRAを用いる場合、培地中のATRAの濃度は、培養条件などによっても異なり、所望の細胞が得られる限り特に限定されるものではないが、通常、1nM〜100μM、好ましくは、10nM〜50μM、より好ましくは100nM〜20μM、さらに好ましくは約1μM〜約10μMである。
When PA derived from human iPS cell-derived nephron progenitor cells by step A is used, it is also preferable to add retinoic acid (RA) or RA analog to the medium of step B.
Examples of the retinoic acid that can be used in step B include total trans-retinoic acid (ATRA), which can be purchased from Sigma-Aldrich and the like. In addition, artificially modified retinoic acid can also be used while retaining the functions of natural retinoic acid.
When ATRA is used as the retinoic acid in step B, the concentration of ATRA in the medium varies depending on the culture conditions and the like, and is not particularly limited as long as desired cells can be obtained, but is usually 1 nM to 100 μM, preferably 1 nM to 100 μM. It is 10 nM to 50 μM, more preferably 100 nM to 20 μM, and even more preferably about 1 μM to about 10 μM.

工程Bにおいては、レチノイン酸の代わりにレチノイン酸アナログを用いることができる。レチノイン酸アナログとしては、例えば、AGN193109、AM580、AM80、BMS453、BMS195614、AC 261066,AC55649,Isotretinoinをあげることができ、特にAGN193109が好ましい。工程Bにおいて、RAの代わりにRAアナログを用いる場合は、RAを参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。 In step B, retinoic acid analog can be used instead of retinoic acid. Examples of the retinoic acid analog include AGN193109, AM580, AM80, BMS453, BMS195614, AC 261066, AC55649, and Isotretinoin, and AGN193109 is particularly preferable. When RA analog is used instead of RA in step B, a concentration showing the same effect can be set with reference to RA.

工程Bの培養時間は、用いる細胞の起源によっても異なるが、通常、約12時間〜約48時間、好ましくは約18時間〜約30時間、より好ましくは約21〜約27時間、さらに好ましくは約24時間である。工程Bにおける培養時間をこの範囲にすることにより、効率良く、PAをRVへと分化させることができる The culture time of step B varies depending on the origin of the cells used, but is usually about 12 hours to about 48 hours, preferably about 18 hours to about 30 hours, more preferably about 21 to about 27 hours, still more preferably about. 24 hours. By setting the culture time in step B within this range, PA can be efficiently differentiated into RV.

工程C:RVからポドサイトへの誘導
工程Cは、RV細胞又はその集団を、Fgf及び場合によりTGFβシグナル経路阻害物質を含む培地で培養してポドサイトを誘導する工程である。
工程Cにおいて用いることができるTGFβシグナル経路阻害物質は、工程Bにおいて記載したTGFβシグナル経路阻害物質と同様であるが、好ましくはSB431542又はA83−01、より好ましくはSB431542である。
工程CにおけるTGFβシグナル経路阻害物質の培地中の濃度は、工程Bにおいて記載した内容と同様の濃度を用いることができる。
Step C: Induction of RV to Podocytes Step C is a step of inducing podocytes by culturing RV cells or a population thereof in a medium containing Fgf and optionally a TGFβ signaling pathway inhibitor.
The TGFβ signaling pathway inhibitor that can be used in step C is similar to the TGFβ signaling pathway inhibitor described in step B, but is preferably SB431542 or A83-01, more preferably SB431542.
As the concentration of the TGFβ signal pathway inhibitor in the medium in step C, the same concentration as that described in step B can be used.

工程Cにおいて用いることができるFgfは、工程Bにおいて記載したFgfと同様であるが、好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9である。また、工程CにおけるFgfの培地中の濃度は、工程Bにおいて記載した内容と同様の濃度を用いることができる The Fgf that can be used in step C is the same as the Fgf described in step B, but is preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, and more preferably Fgf9. Further, as the concentration of Fgf in the medium in step C, the same concentration as that described in step B can be used.

工程Cの培地は、さらに約1μM以下の濃度のWntアゴニストを含んでもよい。用いることができるWntアゴニストは、工程Aにおいて記載したWntアゴニストと同様であるが、好ましくはGSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021である。
工程CにおいてWntアゴニストとしてCHIR99021を用いる場合、培地中のCHIR99021の濃度は、用いる細胞の起源によっても異なるが、約1μM以下、好ましくは約0.7μM以下、より好ましくは約0.5μMである。CHIR99021に代わりに他のWntアゴニストを用いる場合は、CHIR99021を参照として同等の効果を示す濃度を設定することができる。
The medium of step C may further contain a Wnt agonist at a concentration of about 1 μM or less. The Wnt agonist that can be used is the same as the Wnt agonist described in step A, but is preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021.
When CHIR99021 is used as the Wnt agonist in step C, the concentration of CHIR99021 in the medium varies depending on the origin of the cells used, but is about 1 μM or less, preferably about 0.7 μM or less, more preferably about 0.5 μM. When another Wnt agonist is used instead of CHIR99021, a concentration showing the same effect can be set with reference to CHIR99021.

ヒトiPS細胞由来のネフロン前駆細胞から工程Aにより誘導したPAを用いてポドサイトを誘導する場合は、工程B又は工程Cのいずれかにおいて培地にWntシグナル阻害物質を添加してもよいが、工程B及び工程Cの両者の培地にWntシグナル阻害物質を添加することが好ましい。
工程Cにおいて用いるWntシグナル阻害物質は、工程Bにおいて記載したWntシグナル阻害物質と同様であるが、好ましくは、IWR−1である。また工程Cにおいて培地にWntシグナル阻害物質を添加する場合は、その濃度は、工程Bにおいて記載したものと同様である。
When podocytes are induced from human iPS cell-derived nephron progenitor cells using PA derived in step A, a Wnt signal inhibitor may be added to the medium in either step B or step C, but step B It is preferable to add the Wnt signal inhibitor to both the medium and the medium of step C.
The Wnt signal inhibitor used in step C is the same as the Wnt signal inhibitor described in step B, but is preferably IWR-1. When the Wnt signal inhibitor is added to the medium in step C, its concentration is the same as that described in step B.

ヒトiPS細胞由来のネフロン前駆細胞から工程A及び工程Bにより誘導したRVを用いる場合は、工程Cの培地にレチノイン酸(RA)又はRAアナログを添加してもよい。工程Cにおいて用いるRA又はRAアナログは、工程Bにおいて記載したRA又はRAアナログと同様であり、また工程Cにおいて培地にRA又はRAアナログを添加する場合は、その濃度は、工程Bにおいて記載したものと同様である。 When using RV derived from human iPS cell-derived nephron progenitor cells by Step A and Step B, retinoic acid (RA) or RA analog may be added to the medium of Step C. The RA or RA analog used in step C is the same as the RA or RA analog described in step B, and when RA or RA analog is added to the medium in step C, the concentration thereof is the one described in step B. Is similar to.

工程Cの培養時間は、用いる細胞の起源によっても異なるが、通常、約2日〜約9日間、好ましくは約3日〜約8日間である。工程Cの培養時間は、マウスの細胞を用いる場合は、通常、約2日〜約10日間、好ましくは約3日〜約7日間、より好ましくは約4日間であり、ヒトの細胞を用いる場合は、通常、約5日〜約30日間、好ましくは約5日〜約20日間、より好ましくは6日〜15日間、さらに好ましくは約7日〜約10日間である。工程Cにおける培養時間をこの範囲にすることにより、効率良く、RVをポドサイトへと分化させることができる The culture time of step C varies depending on the origin of the cells used, but is usually about 2 to about 9 days, preferably about 3 to about 8 days. The culture time of step C is usually about 2 to about 10 days, preferably about 3 to about 7 days, more preferably about 4 days when using mouse cells, and when using human cells. Is usually about 5 to about 30 days, preferably about 5 to about 20 days, more preferably 6 to 15 days, and even more preferably about 7 to about 10 days. By setting the culture time in step C within this range, RV can be efficiently differentiated into podocytes.

上記したように、ヒトiPS細胞由来のネフロン前駆細胞を用いた場合は、本発明は、以下の工程:
工程A:ネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト(好ましくは、GSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021)及びROCK阻害物質(好ましくはY27632)を含む培地で培養する工程、
工程B:工程Aで得られた細胞又はその集団を、TGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)、Wntシグナル阻害物質(好ましくはIWR−1)、RA又はRAアナログ、及びFgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程、及び、
工程C:工程Bで得られた細胞又はその集団を、TGFβシグナル経路阻害物質(好ましくは、SB431542)、Wntシグナル阻害物質(好ましくはIWR−1)、RA又はRAアナログ、及びFgf(好ましくは、Fgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくは、Fgf9)を含む培地で培養する工程、
但し、
工程Bにおける培地がTGFβシグナル経路阻害物質を含む場合は工程Cにおける培地はTGFβシグナル経路阻害物質を含まなくてもよく、また、工程Cにおける培地がTGFβシグナル経路阻害物質を含む場合は工程Bにおける培地はTGFβシグナル経路阻害物質を含まなくてもよく、
工程Bにおける培地がWntシグナル阻害物質を含む場合は工程Cにおける培地はWntシグナル阻害物質を含まなくてもよく、また、工程Cにおける培地がWntシグナル阻害物質を含む場合は工程Bにおける培地はWntシグナル阻害物質を含まなくてもよく、
工程Bにおける培地がRA又はRAアナログを含む場合は工程Cにおける培地はRA又はRAアナログを含まなくてもよい、
を含む、ポドサイトを分化誘導する方法でもある。
As described above, when human iPS cell-derived nephron progenitor cells are used, the present invention describes the following steps:
Step A: A step of culturing a nephron progenitor cell or a population thereof in a medium containing a Wnt agonist (preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021) and a ROCK inhibitor (preferably Y27632).
Step B: The cells obtained in Step A or a population thereof are subjected to TGFβ signaling pathway inhibitors (preferably SB431542), Wnt signaling inhibitors (preferably IWR-1), RA or RA analogs, and Fgf (preferably, Fgf). A step of culturing in a medium containing Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9), and
Step C: The cells obtained in Step B or a population thereof are subjected to TGFβ signaling pathway inhibitors (preferably SB431542), Wnt signaling inhibitors (preferably IWR-1), RA or RA analogs, and Fgf (preferably, Fgf). A step of culturing in a medium containing Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9).
However,
When the medium in step B contains a TGFβ signal pathway inhibitor, the medium in step C may not contain the TGFβ signal pathway inhibitor, and when the medium in step C contains a TGFβ signal pathway inhibitor, in step B. The medium may be free of TGFβ signaling pathway inhibitors and may not contain.
When the medium in step B contains a Wnt signal inhibitor, the medium in step C does not have to contain a Wnt signal inhibitor, and when the medium in step C contains a Wnt signal inhibitor, the medium in step B contains Wnt. It does not have to contain signal inhibitors,
When the medium in step B contains RA or RA analog, the medium in step C may not contain RA or RA analog.
It is also a method of inducing differentiation of podocytes, including.

本発明において用いる培地は、動物細胞の培養に用いられる培地を基礎培地として調製することができる。基礎培地の例としては、所望の細胞が得られる限り限定されるものではないが、DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)、DMEM/F12培地、GMEM(グラスゴーMEM)培地、Ham’s F12培地、IMDM(イスコブ改変ダルベッコ培地)、αMEM(イーグル最小必須培地 α改変型)など、及びこれらの混合物が挙げられる。 The medium used in the present invention can be prepared using the medium used for culturing animal cells as the basal medium. Examples of the basal medium are, but are not limited to, DMEM (Dalbeco's Modified Eagle's Medium), DMEM / F12 Medium, GMEM (Grasgow MEM) Medium, Ham's F12 Medium, IMDM ( Iscob-modified Dalveco medium), αMEM (Eagle's minimum essential medium α-modified type), and mixtures thereof.

本発明において用いる培地は、血清が含有されていてもよいし、あるいは無血清でもよい。本発明において用いる培地は、必要に応じて、例えば、アルブミン、ITS(インスリン、トランスフェリン、セレニウム)、N−2サプリメント(Thermo Fisher Scientific)、B−27(登録商標)サプリメントマイナスビタミンA(Thermo Fisher Scientific)、2−メルカプトエタノール、1−チオグリセロール、アミノ酸、L−グルタミン、非必須アミノ酸、アスコルビン酸、ペニシリン・ストレプトマイシンを含む抗生物質などの少なくとも1以上の培地添加物も含有し得る。 The medium used in the present invention may contain serum or may be serum-free. The medium used in the present invention may be, for example, albumin, ITS (insulin, transferase, selenium), N-2 supplement (Thermo Fisher Scientific), B-27 (registered trademark) supplement minus vitamin A (Thermo Fisher Scientific), if necessary. ), 2-Mercaptoethanol, 1-thioglycerol, amino acids, L-glutamine, non-essential amino acids, ascorbic acid, at least one or more media additives such as antibiotics including penicillin streptomycin may also be contained.

培地キット
本発明の一つの態様は、ネフロン前駆細胞からポドサイトを誘導するための培地キットである。培地キットは、分化誘導培地、及び、下記(1)〜(3)のそれぞれの成分を含む3つの培地からなる。
(1)Wntアゴニスト及びROCK阻害物質、(2)TGFβシグナル経路阻害物質及びFgf、及び(3)TGFβシグナル経路阻害物質及びFgf。
上記(2)はさらに、Wntシグナル阻害物質、及び、レチノイン酸(RA)又はRAアナログを含んでもよく、上記(3)はさらに、Wntシグナル阻害物質、及び、レチノイン酸(RA)又はRAアナログを含んでもよいが、ネフロン前駆細胞が、ヒトiPS由来の場合は、これらの成分を含むことが好ましい。
上記(1)から(3)の成分は、それぞれ別の容器に保存されるのが好ましい。よって、本発明の一態様である培地キットは、分化誘導培地、及び上記(1)〜(3)のそれぞれの成分を含む3つの容器、からなるキットを含む。
Medium Kit One aspect of the present invention is a medium kit for deriving podocytes from nephron progenitor cells. The medium kit consists of a differentiation-inducing medium and three media containing each of the following components (1) to (3).
(1) Wnt agonist and ROCK inhibitor, (2) TGFβ signaling pathway inhibitor and Fgf, and (3) TGFβ signaling pathway inhibitor and Fgf.
The above (2) may further contain a Wnt signal inhibitor and a retinoic acid (RA) or RA analog, and the above (3) further comprises a Wnt signal inhibitor and a retinoic acid (RA) or RA analog. Although it may be contained, it is preferable that the nephron progenitor cells contain these components when they are derived from human iPS.
It is preferable that the components (1) to (3) above are stored in separate containers. Therefore, the medium kit according to one aspect of the present invention includes a differentiation-inducing medium and a kit consisting of three containers containing the respective components (1) to (3) above.

本発明の培地キットにおいて用いられるWntアゴニスト、ROCK阻害剤、TGFβシグナル経路阻害物質、Fgf、Wntシグナル阻害物質、及び、レチノイン酸(RA)又はRAアナログは、本発明のポドサイトの誘導方法において記載されたものと同様の成分である。Wntアゴニストは、好ましくはGSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021であり、ROCK阻害剤は、好ましくはY27632であり、TGFβシグナル経路阻害物質は、好ましくはSB431542であり、Fgfは、好ましくはFgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくはFgf9であり、Wntシグナル阻害物質は好ましくはIWR−1である。
上記各成分であるWntアゴニスト、ROCK阻害剤、TGFβシグナル経路阻害物質、Fgf、Wntシグナル阻害物質、及び、レチノイン酸(RA)又はRAアナログは、本発明のポドサイトの誘導方法において用いられる濃度になるように培地に添加し使用することができる。
The Wnt agonist, ROCK inhibitor, TGFβ signaling pathway inhibitor, Fgf, Wnt signaling inhibitor, and retinoic acid (RA) or RA analog used in the medium kit of the present invention are described in the method for inducing podocytes of the present invention. It is the same ingredient as the one. The Wnt agonist is preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021, the ROCK inhibitor is preferably Y27632, the TGFβ signaling pathway inhibitor is preferably SB431542, and Fgf is preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9, and the Wnt signal inhibitor is preferably IWR-1.
The Wnt agonist, ROCK inhibitor, TGFβ signaling pathway inhibitor, Fgf, Wnt signal inhibitor, and retinoic acid (RA) or RA analog, which are the above components, have concentrations used in the method for inducing podocytes of the present invention. It can be added to the medium and used as described above.

上記各成分は、成分のみがそれぞれの容器に保存された状態で提供されてもよく、また、それらの成分を含む液体培地又は粉末培地がそれぞれの容器に保存された状態で提供さてもよい。
本発明の上記培地キットはさらに、多能性幹細胞からネフロン前駆細胞を誘導するための培地又はそのキットと組み合わせてもよく、そのようなキットの組合せも本発明の一部である。
Each of the above-mentioned components may be provided in a state in which only the components are stored in their respective containers, or a liquid medium or a powder medium containing those components may be provided in a state of being stored in their respective containers.
The medium kit of the present invention may be further combined with a medium for inducing nephron progenitor cells from pluripotent stem cells or a kit thereof, and a combination of such kits is also a part of the present invention.

ポドサイトの製造
本発明の一つの態様は、上記の3段階の誘導工程を含む哺乳動物由来のiPS細胞からのポドサイトの細胞集団の製造方法である。よって、本発明は以下の態様を含むものである。
(i)哺乳動物由来のiPS細胞(好ましくはヒトiPS細胞)又はその集団からネフロン前駆細胞又はその集団を分化誘導する工程、
(ii)工程(i)で得られたネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト及びROCK阻害物質を含む培地で培養する工程、
(iii)工程(ii)で得られた細胞又はその集団を、TGFβシグナル経路阻害物質、Wntシグナル阻害物質、Fgf、及び場合によりさらにレチノイン酸(RA)又はRAアナログを含む培地で培養する工程、及び、
(iv)工程(iii)で得られた細胞又はその集団を、TGFβシグナル経路阻害物質Wntシグナル阻害物質、Fgf、及び場合によりさらにレチノイン酸(RA)又はRAアナログを含む培地で培養する工程、
但し、
工程(iii)における培地がTGFβシグナル経路阻害物質を含む場合は工程Cにおける培地はTGFβシグナル経路阻害物質を含まなくてもよく、また、工程Cにおける培地がTGFβシグナル経路阻害物質を含む場合は工程Bにおける培地はTGFβシグナル経路阻害物質を含まなくてもよく、
工程(iii)における培地がWntシグナル阻害物質を含む場合は工程(iv)における培地はWntシグナル阻害物質を含まなくてもよく、また、工程(iv)における培地がWntシグナル阻害物質を含む場合は工程(iii)における培地はWntシグナル阻害物質を含まなくてもよく、
工程(iii)における培地がRA又はRAアナログを含む場合は工程(iv)における培地はRA又はRAアナログを含まなくてもよい、
を含む、iPS細胞からのポドサイトの細胞集団を製造する方法である。
Production of Podocytes One aspect of the present invention is a method for producing a cell population of podocytes from mammalian-derived iPS cells, which comprises the above-mentioned three-step induction step. Therefore, the present invention includes the following aspects.
(I) A step of inducing differentiation of nephron progenitor cells or a population thereof from a mammalian-derived iPS cell (preferably human iPS cell) or a population thereof.
(Ii) A step of culturing the nephron progenitor cells or a population thereof obtained in step (i) in a medium containing a Wnt agonist and a ROCK inhibitor.
(Iii) A step of culturing the cells or a population thereof obtained in step (ii) in a medium containing a TGFβ signaling pathway inhibitor, a Wnt signaling pathway inhibitor, Fgf, and optionally retinoic acid (RA) or RA analog. as well as,
(Iv) A step of culturing cells or a population thereof obtained in step (iii) in a medium containing a TGFβ signaling pathway inhibitor Wnt signaling inhibitor, Fgf, and optionally retinoic acid (RA) or RA analog.
However,
If the medium in step (iii) contains a TGFβ signal pathway inhibitor, the medium in step C may not contain the TGFβ signal pathway inhibitor, and if the medium in step C contains a TGFβ signal pathway inhibitor, step C. The medium in B may be free of TGFβ signaling pathway inhibitors and may not contain.
If the medium in step (iii) contains a Wnt signal inhibitor, the medium in step (iv) does not have to contain a Wnt signal inhibitor, and if the medium in step (iv) contains a Wnt signal inhibitor. The medium in step (iii) may be free of Wnt signaling inhibitors.
If the medium in step (iii) contains RA or RA analogs, the medium in step (iv) may not contain RA or RA analogs.
Is a method for producing a cell population of podocytes from iPS cells.

上記製造方法において用いられるWntアゴニスト、ROCK阻害物質、TGFβシグナル経路阻害物質、Wntシグナル阻害物質、Fgf、及びレチノイン酸(RA)又はRAアナログは、本発明のポドサイトの誘導方法において記載されたものと同様である。Wntアゴニストは、好ましくはGSK−3β阻害物質、より好ましくはCHIR99021であり、ROCK阻害物質は、好ましくはY27632であり、Fgfは、好ましくはFgf2、Fgf9又はFgf20、より好ましくFgf9であり、TGFβシグナル経路阻害物質は、好ましくはSB431542であり、Wntシグナル阻害物質は好ましくはIWR−1である。
上記各成分であるWntアゴニスト、ROCK阻害物質、TGFβシグナル経路阻害物質、Fgf、Wntシグナル阻害物質、及び、レチノイン酸(RA)又はRAアナログの培地中の濃度、及びそれらの成分が含む培地での培養期間は、本発明のポドサイトの誘導方法における記載をそのまま適用できる。
また、上記製造方法における工程(i)は、本発明のポドサイトの誘導方法に関連して記載された、iPS細胞からのネフロン前駆細胞の誘導に関する記載がそのまま適用できる。
The Wnt agonist, ROCK inhibitor, TGFβ signaling pathway inhibitor, Wnt signal inhibitor, Fgf, and retinoic acid (RA) or RA analog used in the above production method are those described in the method for inducing podocytes of the present invention. The same is true. The Wnt agonist is preferably a GSK-3β inhibitor, more preferably CHIR99021, the ROCK inhibitor is preferably Y27632, and the Fgf is preferably Fgf2, Fgf9 or Fgf20, more preferably Fgf9, a TGFβ signaling pathway. The inhibitor is preferably SB431542 and the Wnt signal inhibitor is preferably IWR-1.
Concentrations of each of the above components, Wnt agonist, ROCK inhibitor, TGFβ signaling pathway inhibitor, Fgf, Wnt signal inhibitor, and retinoic acid (RA) or RA analog in the medium, and the medium containing these components. As for the culture period, the description in the method for inducing podocytes of the present invention can be applied as it is.
Further, in step (i) in the above-mentioned production method, the description regarding the induction of nephron progenitor cells from iPS cells described in connection with the method for inducing podocytes of the present invention can be applied as it is.

本発明のポドサイトの製造方法を用いて製造されたポドサイトの細胞集団は、実質的にポドサイトである細胞から構成される細胞集団を意味し、具体的には、細胞集団を構成する全細胞の、約40%以上、好ましくは約50%以上、より好ましくは約60%以上、さらに好ましくは約70%以上、よりさらに好ましくは約80%以上、最も好ましくは約90%以上がポドサイトから構成される細胞集団をいう。
細胞集団中の細胞がポドサイトであるか否か及びその割合は、ポドサイトの細胞マーカーを用いて公知の方法により確認できる。細胞マーカーとしては、これに限定されないが、例えば、NPHS1、NPHS2、WT1、MAFB、又はSYNPOをあげることができる。構成割合の検出は、例えば、セルソーターや免疫染色を用いて測定できる。
The cell population of podocytes produced using the method for producing podocytes of the present invention means a cell population composed of cells that are substantially podocytes, and specifically, of all cells constituting the cell population. About 40% or more, preferably about 50% or more, more preferably about 60% or more, still more preferably about 70% or more, even more preferably about 80% or more, most preferably about 90% or more are composed of podocytes. A cell population.
Whether or not the cells in the cell population are podocytes and their proportion can be confirmed by a known method using a podocyte cell marker. Cell markers include, but are not limited to, NPHS1, NPHS2, WT1, MAFB, or SYNPO. The detection of the composition ratio can be measured using, for example, a cell sorter or immunostaining.

本発明のポドサイトの製造方法を用いて製造されたポドサイトは、真正のポドサイト(ヒト成人由来のポドサイト)に比べ、NPHS1、NPHS2、WT1、MAFB及びSYNPOの発現に関して同様の発現を有するという特徴をもつ。「NPHS1、NPHS2、WT1、MAFB及びSYNPOの発現に関して同様の発現」とは、これらの5つの遺伝子の、少なくとも2つ、好ましくは少なくとも3つ、より好ましくは4つ、さらに好ましくは全てについて、遺伝子及び/又はタンパク質の発現に関して同等に発現していることを意味する。同等に発現とは、ヒト成人由来ポドサイトの遺伝子及び/又はタンパク質の発現と比べ、約40%以上、好ましくは約50%以上、より好ましくは約60%以上、さらに好ましくは約70%以上、よりさらに好ましくは約80%以上、最も好ましくは約90%以上の発現を示すことをいう。 The podocytes produced using the method for producing podocytes of the present invention are characterized by having similar expression with respect to the expression of NPHS1, NPHS2, WT1, MAFB and SYNPO as compared with genuine podocytes (podocytes derived from human adults). .. "Similar expression with respect to the expression of NPHS1, NPHS2, WT1, MAFB and SYNPO" refers to genes for at least two, preferably at least three, more preferably four, and even more preferably all of these five genes. And / or mean that they are equally expressed with respect to protein expression. Equal expression is about 40% or more, preferably about 50% or more, more preferably about 60% or more, still more preferably about 70% or more, more than the expression of a human adult-derived podocyte gene and / or protein. More preferably, it means that the expression is about 80% or more, and most preferably about 90% or more.

ポドサイトを用いた評価又はスクリーニング方法
本発明の一つの態様は、上記のポドサイトの誘導方法又は製造方法を用いて製造したポドサイトを用いた評価又はスクリーニングのための細胞モデルであり、また、そのような細胞モデルを用いた評価又はスクリーニング方法である。
本発明の評価方法は、上記のポドサイトの誘導方法又は製造方法を用いて製造したポドサイト又はその細胞集団を、目的とする試験物質とともに培養し、ポドサイト細胞への影響を確認することを含む方法である。ポドサイト細胞への影響は、これに限定されないが、例えば、細胞の増殖、細胞の生存、細胞の障害、タンパク質発現量、遺伝子発現量、アルブミン取り込み能、アルブミンろ過能、オートファジー活性又は細胞内伝達シグナルからなる群から選ばれる少なくとも一つ以上の項目を測定することにより評価でできる。これにより、目的の物質のポドサイト細胞への毒性評価が可能となる。用いる試験物質は、特に制限がなく、例えば、低分子化合物、中分子化合物、高分子化合物、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、天然抽出物をあげることができる。
上記評価項目の測定は、公知の方法を適宜参照して行うことができる。またそれらの評価項目の測定のための試薬やキットも市販されており、それらを制限なく使用することができる。
本発明の評価方法を用いることにより、これに限定されないが、例えば、腎障害を与える可能性がある薬剤の毒性を評価することができる。
Evaluation or Screening Method Using Podocytes One aspect of the present invention is a cell model for evaluation or screening using podocytes produced using the above-mentioned podocyte induction method or production method, and such It is an evaluation or screening method using a cell model.
The evaluation method of the present invention is a method including culturing a podocyte or a cell population thereof produced by using the above-mentioned podocyte induction method or production method together with a target test substance and confirming the effect on the podocyte cell. be. The effects on podocyte cells are not limited to, for example, cell proliferation, cell survival, cell damage, protein expression level, gene expression level, albumin uptake ability, albumin filtration ability, autophagy activity or intracellular transmission. It can be evaluated by measuring at least one item selected from the group consisting of signals. This makes it possible to evaluate the toxicity of the target substance to podocyte cells. The test substance used is not particularly limited, and examples thereof include low molecular weight compounds, medium molecular weight compounds, high molecular weight compounds, amino acids, peptides, proteins, and natural extracts.
The measurement of the above evaluation items can be carried out by appropriately referring to a known method. Reagents and kits for measuring these evaluation items are also commercially available, and they can be used without limitation.
By using the evaluation method of the present invention, for example, the toxicity of a drug that may cause renal damage can be evaluated without limitation.

本発明のスクリーニング方法としては、ポドサイト障害を治療又は回復させる物質をスクリーニングする方法をあげあることができる。上記のポドサイトの誘導方法又は製造方法を用いて製造したポドサイト又はその細胞集団を用いて、以下の工程を行うことにより候補物質をスクリーニングできる。
(x)ポドサイト障害性を示す薬剤及び試験物質の存在下で培養する工程、及び
(y)ポドサイト細胞の生存又は増殖を測定する工程。
前記工程(x)におけるポドサイト細胞集団の培養は、(x−1)ポドサイト障害性を示す薬剤及び試験物質が同時に存在する環境下でポドサイト細胞集団を培養してもよく、また、(x−1)ポドサイト障害性を示す薬剤の存在下でポドサイト細胞集団を培養し、次いで、試験物質の存在下で障害ポドサイト細胞集団を培養してもよい。後者の場合は、ポドサイト障害性を示す薬剤を除去した後に試験物質を添加しても、又は、除去せずに試験物質を添加してもよい。
ポドサイト障害性を示す薬剤としては、これに限定されないが、例えば、ピューロマイシンアミノヌクレオシド、ドキソルビシン、アンジオテンシンII、抗ネフリン抗体をはじめとする抗ポドサイト抗体をあげることができ、好ましくはピューロマイシンアミノヌクレオシド、又はドキソルビシンである。
また、試験物質は、特に制限がなく、例えば、低分子化合物、中分子化合物、高分子化合物、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、天然抽出物をあげることができる。
本発明のスクリーニング方法を用いることにより、これに限定されないが、例えば、ポドサイトに対し保護的に作用する薬剤の探索が可能となる。
Examples of the screening method of the present invention include a method of screening a substance for treating or ameliorating a podocyte disorder. Candidate substances can be screened by performing the following steps using the podocytes produced by the above-mentioned method for inducing podocytes or the method for producing them or the cell population thereof.
(X) A step of culturing in the presence of a drug and a test substance exhibiting podocyte damage, and (y) a step of measuring the survival or proliferation of podocyte cells.
In the culture of the podocyte cell population in the step (x), the podocyte cell population may be cultured in an environment in which (x-1) a drug exhibiting podocyte damage and a test substance are present at the same time, or (x-1). ) Podocyte populations may be cultivated in the presence of agents exhibiting podocyte damage, followed by podocyte populations in the presence of test substances. In the latter case, the test substance may be added after removing the drug exhibiting podocyte damage, or the test substance may be added without removing the drug.
Drugs exhibiting podocyte damage include, but are not limited to, anti-podocyte antibodies such as puromycin aminonucleoside, doxorubicin, angiotensin II, and anti-nephrin antibody, preferably puromycin aminonucleoside. Or doxorubicin.
The test substance is not particularly limited, and examples thereof include low molecular weight compounds, medium molecular weight compounds, high molecular weight compounds, amino acids, peptides, proteins, and natural extracts.
By using the screening method of the present invention, for example, it is possible to search for a drug that acts protectively against podocytes, but is not limited to this.

また、本発明のポドサイトの誘導方法又は製造方法を用い、ポドサイトに関連する疾患を有する患者由来のiPS細胞からポドサイトの細胞集団を作製することもできる。このようにして作製したポドサイトの細胞集団を用いることにより、ポドサイトに関連する疾患を治療するための薬剤の評価やスクリーニングが可能である。このような評価方法又はスクリーニング方法も本発明の一部である。 It is also possible to prepare a podocyte cell population from iPS cells derived from a patient having a podocyte-related disease by using the method for inducing or producing podocytes of the present invention. By using the podocyte cell population thus prepared, it is possible to evaluate and screen a drug for treating a podocyte-related disease. Such an evaluation method or a screening method is also a part of the present invention.

腎臓及び糸球体疾患の治療
本発明の一つの態様は、上記のポドサイトの誘導方法又は製造方法を用いて製造したポドサイトを用いた、腎臓及び/又は糸球体の疾患を治療又は予防する方法である。よって本発明は、(I)上記のポドサイトの誘導方法又は製造方法で作製したポドサイトの細胞集団を、疾患に罹患する対象の腎臓組織の一部に移植すること及び(II)移植したポドサイトの細胞集団中の少なくとも一部の細胞が、腎組織の少なくとも一部の糸球体内へと移動してそこにとどまり、それにより、腎臓組織を再生して腎臓及び/又は糸球体の疾患を治療すること、を含む方法でもある。
Treatment of Kidney and Glomerular Diseases One aspect of the present invention is a method of treating or preventing kidney and / or glomerular diseases using podocytes produced using the above-mentioned podocyte induction method or production method. .. Therefore, the present invention presents (I) transplanting a podocyte cell population prepared by the above method for inducing or producing podocytes into a part of kidney tissue of a diseased subject, and (II) transplanting podocyte cells. At least some cells in the population move into and stay in at least some of the glomerular body of renal tissue, thereby regenerating kidney tissue and treating kidney and / or glomerular disease. It is also a method including ,.

疾患に罹患した対象は、哺乳動物であれば特に限定されないが、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ヒツジ、ウシ、ウマ、ヤギ、サル又はヒト等をあげることができ、好ましくはヒトである。
上記(I)におけるポドサイトの腎臓組織の一部への移植は、ポドサイト細胞集団は、ポドサイト移植を補助する他の細胞や細胞の足場とともに移植することもできる。他の細胞としては、これに限定されないが、例えば、間質細胞や血管内皮細胞をあげあることができる。細胞の足場としては、公知の又は市販のものを適宜利用できるが、例えば、生体適合性の物質(バイオマテリアルともいう)で構成された足場をあげることができる。バイオマテリアルとしては、これに限定されないが、例えば、絹フィブロイン、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、フィブロネクチン、ケラチン、ポリアスパラギン酸、ポリリジン、キチン、ヒアルロン酸、ペクチン、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシアルカノエート、デキストラン、PHA、コラーゲン、キトサン、アルギン酸塩、及び他の生体適合性のポリマーをあげることができる。
The subject affected by the disease is not particularly limited as long as it is a mammal, and examples thereof include mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, cats, dogs, sheep, cows, horses, goats, monkeys, and humans. , Preferably human.
In the transplantation of podocytes into a part of the kidney tissue in (I) above, the podocyte cell population can also be transplanted together with other cells or cell scaffolds that assist podocyte transplantation. Other cells include, but are not limited to, stromal cells and vascular endothelial cells. As the cell scaffold, known or commercially available ones can be appropriately used, and examples thereof include scaffolds composed of biocompatible substances (also referred to as biomaterials). Biomaterials include, but are not limited to, silk fibroin, polyethylene oxide, polyethylene glycol, fibronectin, keratin, polyaspartic acid, polylysine, chitin, hyaluronic acid, pectin, polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, poly. Hydrohydroxyalkanoates, dextran, PHA, collagen, chitosan, alginates, and other biocompatible polymers can be mentioned.

本発明により誘導したポドサイトは、腎オルガノイドとともに又はオルガノイドの一部として移植することもできる。腎オルガノイドとは、糸球体および尿細管からなる分化したネフロン、ネフロン前駆細胞、間質細胞と共に、分化したネフロン同士を互いに接続する集合管の樹状分岐構造を有する、高次構造をもつ腎臓様組織である。 The podocytes induced by the present invention can also be transplanted with or as part of a renal organoid. A renal organoid is a kidney-like structure having a higher-order structure, which has a dendritic branching structure of a collecting duct that connects differentiated nephrons to each other together with differentiated nephrons, nephron precursor cells, and stromal cells consisting of glomeruli and renal tubules. It is an organization.

上記腎臓及び糸球体の疾患としては、これに限定されないが、例えば、ポドサイト障害を伴う病態、ネフローゼ症候群、腎硬化症、糖尿病性腎症、慢性糸球体腎炎、又はそれらの組合せ、或いはそれらの疾患の合併症をあげることができ、好ましくは、ポドサイト障害を伴う病態である。 The renal and glomerulonephropathy is not limited to this, and for example, pathological conditions associated with podocyte disorder, nephrotic syndrome, nephrosclerosis, diabetic nephropathy, chronic glomerulonephritis, or a combination thereof, or diseases thereof. The complications of the disease can be raised, and the condition is preferably accompanied by podocyte disorder.

以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(材料及び方法)
マウス
MafB-GFPノックインマウス及びSix2-GFP-Creトランスジェニックマウスは、筑波大学の高橋智博士及び南カルフォルニア大学のアンドリュー・マクマホン博士より供与を受けた。マウスは、12時間の光サイクルで、CE-2放射線滅菌飼料を与え、プラスチックケージ内で飼育した。全ての解析は最低限3匹の同腹子を用いて行った。胚性期の解析は、交配した雌に腟栓が確認された日の正午を胎生期(E)0.5日とみなした。全ての動物実験は、熊本大学医学部動物実験委員会の承認を得たプロトコルに従って行った。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
(Materials and methods)
mouse
MafB-GFP knock-in mice and Six2-GFP-Cre transgenic mice were donated by Dr. Satoshi Takahashi of the University of Tsukuba and Dr. Andrew McMahon of the University of Southern California. Mice were fed a CE-2 radiosterilized diet with a 12-hour photocycle and kept in plastic cages. All analyzes were performed with a minimum of 3 litters. In the embryonic stage analysis, noon on the day when the vaginal plug was confirmed in the mated female was regarded as 0.5 days of embryonic stage (E). All animal experiments were conducted according to a protocol approved by the Animal Experiment Committee of Kumamoto University School of Medicine.

マウスネフロン前駆細胞(NPCs)からのポドサイト誘導
E15.5のMafB-GFP胚から後腎を単離し、鉗子を用い、PBS中で細かく刻み、0.25%トリプシン-EDTA中で、37℃、8分間インキュベートして解離させた。その後、氷上で細胞を抗Robo2抗体及び抗Pdgfrβ抗体を用いて一次抗体染色を行い、次いで二次抗体染色を行った後に、FACSを用いてRobo2-high/Pdgfrβ-/Mafb-GFP- 集団を選別した。Six2-GFP-Cre胚については、NPCsを、Six2-GFP+細胞又はRobo2-high/Pdgfrβ-/Podocalyxin- 細胞として選別した。96-wellの低細胞接着性U底プレートにて、所定の濃度のCHIR99021、及びY27632(10μM)を添加した分化培地(150μL)に対し、100,000個のNPCsを播種した。細胞を遠心で底に張り付かせた後、5% CO2インキュベーター中で、37℃で培養した。最初のCHIR99021による誘導の後、凝集した細胞を、Fgf9(10μg/mL)を添加した無血清分化培地で満たしたトランスウェルインサート上に移し、以下の成長因子又は阻害剤とともに培養した:CHIR99021(2μM)、IWR-1(2μM)、アクチビンA(10ng/mL)、SB431542(25μM)、レチノイン酸(10μM)、BMS493(10μM)。培地を2日毎に交換し、6日目に、誘導された組織を分析した。無血清の分化培地は、1% (v/v)のInsulin-Transferrin-Selenium及び1% (v/v)のペニシリン・ストレプトマイシンを添加したDMEM/F12培地を用いた。
Derivation of podocytes from mouse nephron progenitor cells (NPCs)
Hind kidneys were isolated from E15.5 MafB-GFP embryos, finely chopped in PBS using forceps, and incubated in 0.25% trypsin-EDTA for 8 minutes at 37 ° C. to dissociate. The cells were then subjected to the primary antibody staining with anti Robo2 antibody and anti-PDGFR [beta] antibody on ice, and then after the secondary antibody staining, using FACS Robo2 -high / Pdgfrβ - / Mafb -GFP - sorted population did. For Six2-GFP-Cre embryos, the NPCs, Six2-GFP + cells or Robo2 -high / Pdgfrβ - / Podocalyxin - were selected as cells. On a 96-well low cell adhesion U-bottom plate, 100,000 NPCs were seeded in a differentiation medium (150 μL) supplemented with a predetermined concentration of CHIR99021 and Y27632 (10 μM). The cells were centrifuged to the bottom and then cultured in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. After initial induction with CHIR99021, aggregated cells were transferred onto transwell inserts filled with serum-free differentiation medium supplemented with Fgf9 (10 μg / mL) and cultured with the following growth factors or inhibitors: CHIR99021 (2 μM). ), IWR-1 (2 μM), activin A (10 ng / mL), SB431542 (25 μM), retinoic acid (10 μM), BMS493 (10 μM). Medium was changed every 2 days and on day 6 the induced tissue was analyzed. As the serum-free differentiation medium, DMEM / F12 medium supplemented with 1% (v / v) Insulin-Transferrin-Selenium and 1% (v / v) penicillin / streptomycin was used.

細胞培養
健常な女性ドナーからの201B7 hiPSセルラインは、StemFit AK02N培地中で、iMatrix-511 silk上で維持した。細胞は37℃にて5%CO2で培養し、6-7日毎に継代した。培地は、2、4、5、及び/又は6日で交換した。NPHS1-GFPノックインhiPSセルラインは、過去の報告(Shamin et al. J. Am. Soc. Nephrol. 27, 1778-1791, 2016)に従って作製し、同様に維持した。ヒト不死化ポドサイト細胞株(セルライン)は、Bristol Universityから購入した。細胞は、10%FBSを添加したRPMI培地で、33℃にて5%CO2で増殖させ、4-5日で継代した。ポドサイト表現型への誘導は、細胞を37℃、5%CO2で14日間培養により行った。
Cell cultures 201B7 hiPS cell lines from healthy female donors were maintained on iMatrix-511 silk in StemFit AK02N medium. Cells were cultured at 37 ° C. at 5% CO 2 and passaged every 6-7 days. Medium was changed at 2, 4, 5, and / or 6 days. The NPHS1-GFP knock-in hiPS cell line was prepared according to previous reports (Shamin et al. J. Am. Soc. Nephrol. 27, 1778-1791, 2016) and maintained similarly. The human immortalized podocyte cell line (cell line) was purchased from the University of Bristol. Cells were grown in RPMI medium supplemented with 10% FBS at 33 ° C. with 5% CO 2 and passaged in 4-5 days. Induction to the podocyte phenotype was performed by culturing the cells at 37 ° C. and 5% CO 2 for 14 days.

ヒトiPS細胞(hiPSC)由来のネフロン前駆細胞(NPCs)からのポドサイトの誘導
太口らの報告(非特許文献6及び非特許文献9)従い、hiPSCからNPCを含んだスフェロイドを誘導した。誘導したスフェロイドを、Accumaxを用いて、37℃にて8分間インキュベートして単一細胞に解離させた。解離した細胞を抗ITGA-8抗体及び抗PDGFRa抗体で30分間、氷上で一次抗体染色し、次いで2次抗体染色を行った後に、FACSを用いてNPCsをITG8+/PDGFRa-集団として選別した。96-wellの低細胞接着性U底プレートにて、CHIR99021(3μM)及びY27632(10μM)を添加した無血清分化培地(150μL)に対し、50,000〜100,000個のNPCsを播種した。細胞を遠心で底に張り付かせた後、5%CO2インキュベーター中で、37℃で培養した。24時間後、凝集した細胞を、Fgf9(10μg/mL)を添加した無血清分化培地で満たしたトランスウェルインサート上に移し、IWR-1(2μM)、SB431542(5μM)及びレチノイン酸(10μM)を含んだSTEP 2因子(上記工程B因子)を添加した培地で培養した。培養の48時間後、分化した細胞を、IWR-1(2μM)及びSB431542(5μM)を含んだSTEP 3因子(上記工程C因子)を添加した培地に移した。培地を3日毎に交換した。Day9-12日目に、誘導したポドサイトを回収し分析した。
Induction of podocytes from nephron progenitor cells (NPCs) derived from human iPS cells (hiPSC) According to the report by Oguchi et al. (Non-Patent Documents 6 and 9), spheroids containing NPCs were induced from hiPSC. The induced spheroids were incubated with Accumax at 37 ° C. for 8 minutes to dissociate into single cells. The dissociated cells were stained with anti-ITGA-8 antibody and anti-PDGFRa antibody for 30 minutes on ice for primary antibody staining, followed by secondary antibody staining, and then NPCs were selected as an ITG8 + / PDGFRa -population using FACS. On a 96-well low cell adhesion U-bottom plate, 50,000 to 100,000 NPCs were seeded in serum-free differentiation medium (150 μL) supplemented with CHIR99021 (3 μM) and Y27632 (10 μM). The cells were centrifuged to the bottom and then cultured in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. After 24 hours, aggregated cells were transferred onto transwell inserts filled with serum-free differentiation medium supplemented with Fgf9 (10 μg / mL) and IWR-1 (2 μM), SB431542 (5 μM) and retinoic acid (10 μM). The cells were cultured in a medium supplemented with STEP 2 factor (the above step B factor). After 48 hours of culturing, the differentiated cells were transferred to a medium supplemented with STEP 3 factor (the above step C factor) containing IWR-1 (2 μM) and SB431542 (5 μM). The medium was changed every 3 days. On days 9-12, the induced podocytes were collected and analyzed.

フローサイトメトリー解析
マウス又はヒトNPCsから誘導した組織を、0.25%トリプシン-EDTAで8分間処理して解離させた。正常マウス血清を用いてブロッキングし、1% BSA及び0.035 % NaHCO3を含む1×HBSS緩衝液中で、30分間で染色を行い、次いで2次抗体で10分間染色を行った。FACSを用いて染色された細胞を解析した。用いた抗体の情報を以下の表に示す。
Flow Cytometry Analysis Tissues derived from mouse or human NPCs were treated with 0.25% trypsin-EDTA for 8 minutes to dissociate. It was blocked with normal mouse serum and stained in 1 × HBSS buffer containing 1% BSA and 0.035% LVDS 3 for 30 minutes, followed by staining with a secondary antibody for 10 minutes. Stained cells were analyzed using FACS. Information on the antibodies used is shown in the table below.

Figure 2019230737
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ヒト成人のポドサイトの採取
熊本大学大学院生命科学研究部の倫理委員会の承認に従い、インフォームドコンセントを得た上で、3人の腎癌患者から摘出された腎組織のうち、正常部位からヒト成体腎組織を得た。患者は、49歳女性、69歳男性及び80歳男性である。全ての患者が、正常な腎機能及び正常な尿所見を示した。患者から摘出された腎組織の正常部位は、摘出後すぐに、氷上で、10%FBSを含有する高グルコースDMEMに浸漬した。糸球体を単離し、酵素混合液(コラゲナーゼXI:1mg/mL、ディスパーゼ:2.4U/mL)を用いて消化し、次いで、0.25%トリプシン−EDTAで消化した。細胞の解離処理後に、RBC溶解緩衝液を用いて、赤血球を破壊した。その後、抗ヒトNephrin抗体、及び抗ヒトPodocalyxin抗体で一次抗体染色を行い、次いで2次抗体染色を行った後に、FACSを用いて、ヒト正常ポドサイトを、Nephrin+/Podocalyxin+集団として単離した。
Collection of human adult podsites Adult humans from normal sites of renal tissue removed from 3 renal cancer patients after obtaining informed consent in accordance with the approval of the Institutional Review Board of the Graduate School of Life Sciences, Kumamoto University Kidney tissue was obtained. Patients are 49-year-old female, 69-year-old male and 80-year-old male. All patients showed normal renal function and normal urinary findings. The normal site of renal tissue removed from the patient was immersed in high glucose DMEM containing 10% FBS on ice immediately after removal. Glomeruli were isolated and digested with an enzyme mixture (collagenase XI: 1 mg / mL, dispase: 2.4 U / mL) and then digested with 0.25% trypsin-EDTA. After cell dissociation, erythrocytes were destroyed using RBC lysis buffer. Thereafter, the anti-human Nephrin antibody, and subjected to primary antibody staining with anti-human Podocalyxin antibody, then after the secondary antibody staining, using FACS, normal human podocyte was isolated as Nephrin + / Podocalyxin + population.

定量的RT-PCR及びRNA配列分析
RNeasy Plus Micro Kit(Qiagen)を用いて全RNAを単離し、ランダムプライマー及びSuperscript VILO cDNA synthesis kit(Life Technology)を用いて逆転写反応を行った。Dice Real Time System Thermal Cycler(Takara Bio)及びThunderbird SYBR qPCR Mix(Toyobo)を用いて定量的PCRを実行した。用いたプライマー(フォワードプライマー及びリバースプライマー)は、以下の遺伝子に対応するものである。マウス:b-Act、Six2、Pax2、Sall1、Cited1、Robo2、Lhx1、Pax8、Cdh1、WT1、MafB、Foxc2、Pou3f3、Dkk1、Sox9、Nphs1、Nphs2、Cldn1、Lrp2、Slc34a1、Cdh6;ヒト:B-ACT、NPHS1、NPHS2、WT1、SYNPO。全てのサンプルについて、β−アクチン発現により標準化した。
Quantitative RT-PCR and RNA sequence analysis
Total RNA was isolated using RNeasy Plus Micro Kit (Qiagen) and reverse transcription reaction was performed using random primers and Superscript VILO cDNA synthesis kit (Life Technology). Quantitative PCR was performed using Dice Real Time System Thermal Cycler (Takara Bio) and Thunderbird SYBR qPCR Mix (Toyobo). The primers (forward primer and reverse primer) used correspond to the following genes. Mice: b-Act, Six2, Pax2, Sall1, Cited1, Robo2, Lhx1, Pax8, Cdh1, WT1, MafB, Foxc2, Pou3f3, Dkk1, Sox9, Nphs1, Nphs2, Cldn1, Lrp2, Slc34a1, Cdh6; ACT, NPHS1, NPHS2, WT1, SYNPO. All samples were standardized by β-actin expression.

免疫組織化学分析
サンプルを10%ホルマリンで固定し、パラフィン包埋して、6mm厚切片を得た。pH6.0のクエン酸緩衝液で抗原回復を行った。切片を1%BSA含有PBSでブロックし、1次抗体とともに4℃で一晩インキュベートした。Alexa488, 568, 594, 633又は647とコンジュゲートした2次抗体で染色した。核は、DAPIで染色した。共焦点顕微鏡で蛍光イメージを撮像した。用いた抗体情報を以下に示す。
Immunohistochemical analysis Samples were fixed with 10% formalin and embedded in paraffin to obtain 6 mm thick sections. Antigen recovery was performed with a citrate buffer solution having a pH of 6.0. Sections were blocked with PBS containing 1% BSA and incubated with primary antibody overnight at 4 ° C. Staining with a secondary antibody conjugated to Alexa488, 568, 594, 633 or 647. Nuclei were stained with DAPI. A fluorescence image was taken with a confocal microscope. The antibody information used is shown below.

Figure 2019230737
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電子顕微鏡撮像
免疫電子顕微鏡による観察を行った。抗体として、NephrinのN-末端ドメインに対する抗体を用いた。調製した切片を抗体と一晩インキュベートした後、12nmの金粒子と結合した2次抗体とインキュベートした。免疫染色後切片を固定し、JEM1230透過型電子顕微鏡(JEOL)を用いて撮像した。
Electron microscope imaging Observation was performed with an immunoelectron microscope. As an antibody, an antibody against the N-terminal domain of Nephrin was used. The prepared sections were incubated overnight with the antibody and then with a secondary antibody bound to 12 nm gold particles. After immunostaining, the sections were fixed and imaged using a JEM1230 transmission electron microscope (JEOL).

(結果)
実施例1:マウス胚腎臓からのネフロン前駆細胞の精製
NPCsからポドサイトへの分化に必要なシグナルを分析するために、マウス胚腎臓から精製したNPCsからネフロン上皮及びポドサイトへの分化を検出できる培養系を確立した。従来の報告によると、NPCsは、Robo2を発現し、Pdgfrbは陰性である。そこで、Six2-GFPトランスジェニックマウスを用い、フローサイトメトリー解析を行い、E15.5の腎臓のRobo2-high/Pdgfrb- フラクションが、Six2-GFP+ NPCsであることを確認した。加えて、Robo2-high/Pdgfrb- フラクションに存在するポドサイトを除去するために、Podocalyxin+ フラクションを除外して、Six2-GFP+ NPCsを高純度で単離する方法を確立した。ポドサイト誘導を定量評価するため、分化したポドサイトのみでGFP発現を示すMafB-GFPノックインマウス(MafB-GFPマウス)を用いた。Robo2-high/Pdgfrb-/MafB-GFP- 細胞分画は、予想通り、Six2, Pax2, Sall, 及びCited1などのNPC特異的遺伝子をSix2-GFP+ 細胞と同等レベルで発現しており、NPCsを高純度で単離できていることを確認した。結果を図2に示す。
(result)
Example 1: Purification of nephron progenitor cells from mouse embryonic kidney
In order to analyze the signals required for the differentiation of NPCs into podocytes, we established a culture system capable of detecting the differentiation of NPCs purified from mouse embryo kidney into nephron epithelium and podocytes. Previous reports have shown that NPCs express Robo2 and Pdgfrb is negative. Therefore, flow cytometric analysis was performed using Six2-GFP transgenic mice, and it was confirmed that the Robo2-high / Pdgfrb - fraction of the kidney of E15.5 was Six2-GFP + NPCs. In addition, to eliminate podocytes present in the Robo2-high / Pdgfrb - fraction, we have established a method for isolating Six2-GFP + NPCs with high purity, excluding the Podocalyxin + fraction. In order to quantitatively evaluate podocyte induction, MafB-GFP knock-in mice (MafB-GFP mice) showing GFP expression only in differentiated podocytes were used. Robo2 -high / Pdgfrb - / MafB- GFP - cell fraction, as expected, Six2, Pax2, Sall, and is expressed the NPC-specific genes, such as Cited1 in Six2-GFP + cells the same level, the NPCs It was confirmed that it could be isolated with high purity. The results are shown in FIG.

実施例2:MET及びポドサイトへの分化に必須のWntシグナルの検討
インビボ及びインビトロにおいて、Wntシグナルが、NPCsのMETに必要であることが報告されている(Stark et al. Nature 372, 679-83, 1994、Kispert et al. Development 125, 4225-4234, 1998, Carrol et al. Dev. Cell 9, 283-292, 2005、Kuure et al. J. Am. Soc. Nephrol. 18, 1130-9, 2007)。しかし、Wntシグナルの強度や期間が、ポドサイトへの分化に与える影響については不明であった。
そこでまず、NPCsからの間葉上皮転換を引き起こすために必要なWntシグナルの濃度と期間を検討した。実施例1で調製したNPCsを用いて、WntアゴニストとしてCHIR99021(CHIR)を用い、1〜10μMの濃度にて、12〜48時間処理し、6日目に分析を行った。概要を図3に示す。初期のCHIR処理の後は、組織増殖及び生存を維持するために、基本培地として0.5μMのCHIRを継続的に添加した。NPCsを、3〜5μMのCHIR、及び、24〜48時間の組合せで処理することによって、METがおこり、上皮化したネフロン組織形成をもたらすことが判った。顕微鏡観察の結果を図4に示す。Mafb-GFP+ 細胞を確認したところ、図5に示されるように、3μMの24時間のCHIR処理が顕著にMafb-GFP+ のポドサイトを誘導した一方、5μM及び48時間の処理は殆どポドサイトを誘導しなかった。このことから、マウス胚腎臓由来のNPCsを用いた場合は、3μMのCHIRで24時間処理する条件が最適であると判った。これらの結果は、NPCsの上皮化におけるWnt処理において、最適な濃度と期間があることを示唆しており、さらに初期のWntシグナルが、最終的なポドサイトの形成に大きく影響していることを示している。
Example 2: Examination of Wnt Signals Essential for Differentiation into METs and Podocytes It has been reported that Wnt signals are required for MET of NPCs in vivo and in vitro (Stark et al. Nature 372, 679-83). , 1994, Kispert et al. Development 125, 4225-4234, 1998, Carrol et al. Dev. Cell 9, 283-292, 2005, Kuure et al. J. Am. Soc. Nephrol. 18, 1130-9, 2007 ). However, the effect of Wnt signal intensity and duration on podocyte differentiation was unclear.
Therefore, we first examined the concentration and duration of Wnt signaling required to induce mesenchymal epithelial transition from NPCs. Using the NPCs prepared in Example 1, CHIR99021 (CHIR) was used as a Wnt agonist, treated at a concentration of 1 to 10 μM for 12 to 48 hours, and analyzed on the 6th day. The outline is shown in FIG. After initial CHIR treatment, 0.5 μM CHIR was continuously added as basal medium to maintain tissue growth and survival. Treatment of NPCs with a combination of 3-5 μM CHIR and 24-48 hours was found to result in MET and epithelialized nephron tissue formation. The results of microscopic observation are shown in FIG. When Mafb-GFP + cells were confirmed, as shown in FIG. 5, 24-hour CHIR treatment of 3 μM significantly induced podocytes of Mafb-GFP +, whereas treatment of 5 μM and 48 hours hardly induced podocytes. rice field. From this, it was found that when NPCs derived from mouse embryo kidneys were used, the conditions of treatment with 3 μM CHIR for 24 hours were optimal. These results suggest that there is an optimal concentration and duration of Wnt treatment in the epithelialization of NPCs, and that early Wnt signaling has a significant effect on the final podocyte formation. ing.

実施例3:腎上皮前駆凝集体(PA)から腎小体(RV)への分化におけるTGF-βシグナルの阻害
NPCsからポドサイトへの誘導工程を検討するために、本発明者らは、上記のインビトロの培養系において中間工程を定義した。qRT-PCRの結果を図6に示す。これにより、誘導開始24時間の時点ではPAの、48時間の時点ではRVの分化ステージに相当することが明らかとなった。
Example 3: Inhibition of TGF-β signaling in renal epithelial precursor aggregate (PA) to renal corpuscle (RV) differentiation
To study the process of inducing NPCs to podocytes, we defined an intermediate process in the in vitro culture system described above. The result of qRT-PCR is shown in FIG. From this, it was clarified that it corresponds to the differentiation stage of PA at 24 hours after the start of induction and RV at 48 hours.

RVでは既に近位遠位軸に沿って極性形成がなされ、RVの近位領域はポドサイトの前駆体を含んでいると推測されるので、NPCsから近位RVへの直接の分化が、ポドサイトへの誘導効率を高めるとの仮説をたて、以下検討を行った。
PAからRVへの分化工程(24時間〜48時間:STEP 2)における、成長因子又は阻害剤の効果を確認した。高濃度のCHIR(2μM)は、基準条件である0.5μMのCHIRに比べ、最終的なポドサイトの割合を抑制した。また、Wntシグナル阻害物質であるIWR-1は、上皮化を阻害した。これに対し、Tgf-βシグナル経路阻害剤であるSB431542(SB)は、最終的なポドサイトの割合を有意に上昇させた。他の因子についても同様に検討した結果、アクチビンA、レチノイン酸(RA)、及びRAアンタゴニストであるBMS493は、ポドサイトの誘導効率を上昇させなかった。結果を、図7及び図8に示す。
Direct differentiation from NPCs to proximal RVs to podocytes, as RV has already polarized along the proximal distal axis and the proximal region of RV is presumed to contain podocyte precursors. Based on the hypothesis that the induction efficiency of podocytes is increased, the following studies were conducted.
The effect of the growth factor or inhibitor in the PA to RV differentiation step (24 hours to 48 hours: STEP 2) was confirmed. High concentrations of CHIR (2 μM) suppressed the final percentage of podocytes compared to the reference condition of 0.5 μM CHIR. In addition, IWR-1, a Wnt signaling inhibitor, inhibited epithelialization. In contrast, the Tgf-β signaling pathway inhibitor SB431542 (SB) significantly increased the proportion of final podocytes. As a result of similar examination of other factors, activin A, retinoic acid (RA), and RA antagonist BMS493 did not increase the efficiency of podocyte induction. The results are shown in FIGS. 7 and 8.

RVステージ(48時間)における遺伝子発現プロファイルを検討したところ、SBの処理により、近位領域マーカーであるWt1, MafB, 及びFoxc2の発現が亢進していた(図9)。一方、RVの遠位マーカーは、基準条件(0.5μM CHIR)に比べて僅かに減少していた。また、SB処理により、Wt1+近位RV細胞の比率及び数ともに上昇していた。 一方、高濃度のCHIR処理は、Wt1-細胞の増加及び近位RV細胞の減少をもたらした。結果を図10に示す。
これらの結果は、PAからRVへの過程におけるTGF-βシグナルの阻害が、近位側RVへの分化を促進し、その結果として、最終ポドサイトの比率及び数を増加させることを示唆している。
When the gene expression profile at the RV stage (48 hours) was examined, the expression of the proximal region markers Wt1, MafB, and Foxc2 was enhanced by the treatment of SB (Fig. 9). On the other hand, the distal marker of RV was slightly reduced compared to the reference condition (0.5 μM CHIR). In addition, SB treatment increased both the ratio and number of Wt1 + proximal RV cells. On the other hand, high concentrations of CHIR treatment resulted in an increase in Wt1- cells and a decrease in proximal RV cells. The results are shown in FIG.
These results suggest that inhibition of TGF-β signaling during the PA-to-RV process promotes differentiation into proximal RVs, resulting in an increase in the proportion and number of final podocytes. ..

実施例4:RV形成過程後のTGF-βシグナルの阻害の他の効果
次に近位側RVへ分化後、各ネフロン部位へ分化する48時間から6日目までの培養過程(STEP 3)において、増殖因子がポドサイトの誘導に与える影響について検証した。結果を図11に示す。48時間〜6日目までの継続的なSBの添加は、6日目におけるMafB-GFP+ポドサイトを顕著に増加させた。一方、2μMのCHIRの添加は、ポドサイトへの分化を完全に阻害した。一方、Wntシグナル阻害物質は、ポドサイトの比率には有意には影響しなかった。この結果は、マウスにおいては、Wntシグナルの抑制がポドサイトへの分化を促進はしないが、強いWntシグナルはポドサイトへの分化を抑制することを示唆している。他の因子であるアクチビン及びRAシグナルアゴニスト/アンタゴニストは、基準条件(0.5μMのCHIR)に比べ、ポドサイトの割合に関しては有意な影響はなかった。
Example 4: Other effects of inhibition of TGF-β signal after RV formation process Next, in the culture process (STEP 3) from 48 hours to 6 days after differentiation into proximal RV and differentiation into each nephron site. , The effect of growth factors on podocyte induction was examined. The results are shown in FIG. Continued addition of SB from 48 hours to day 6 markedly increased MafB-GFP + podocytes on day 6. On the other hand, the addition of 2 μM CHIR completely inhibited the differentiation into podocytes. On the other hand, Wnt signaling inhibitors did not significantly affect the proportion of podocytes. This result suggests that suppression of Wnt signaling does not promote podocyte differentiation in mice, but strong Wnt signaling suppresses podocyte differentiation. Other factors, activin and RA signal agonists / antagonists, had no significant effect on the proportion of podocytes compared to the baseline condition (0.5 μM CHIR).

6日目の細胞数の検討で、SB処理により最終ポドサイト数には大きな影響がない一方、LTL陽性近位尿細管細胞の細胞数は減少していた。Cdh1陽性遠位尿細管の細胞数は減少傾向であったが、有意な差ではなかった。結果を図12に示す。さらに遺伝子発現解析の結果、ポドサイト関連遺伝子の発現は上昇し、一方、ポドサイト以外のネフロン分画に関連する遺伝子の発現は減少していた。結果を図13に示す。
本発明の高効率誘導法を用いて作製したポドサイトは、MafB-GFPが陽性であるだけでなく、一連の典型的なポドサイト特異的タンパク質を発現していた(図13下)。
これらの結果は、各ネフロン部位への分化ステージ(STEP 3)におけるTGF-βシグナルの阻害は、ポドサイトへの分化を促進し、かつ、他のネフロン部位への分化を抑制することにより、ポドサイト誘導効率をあげることを示唆している。
In the examination of the cell number on the 6th day, the SB treatment did not significantly affect the final podocyte number, while the cell number of LTL-positive proximal tubular cells decreased. The number of cells in the Cdh1-positive distal tubule tended to decrease, but the difference was not significant. The results are shown in FIG. Furthermore, as a result of gene expression analysis, the expression of podocyte-related genes was increased, while the expression of genes related to the nephron fraction other than podocytes was decreased. The results are shown in FIG.
The podocytes prepared using the high-efficiency induction method of the present invention were not only positive for MafB-GFP, but also expressed a series of typical podocyte-specific proteins (Fig. 13, bottom).
These results show that inhibition of TGF-β signaling at the stage of differentiation into each nephron site (STEP 3) promotes differentiation into podocytes and suppresses differentiation into other nephron sites, thereby inducing podocytes. It suggests increasing efficiency.

実施例5:ヒトiPS細胞からの選択的ポドサイトの誘導
次に、ヒトiPS細胞から誘導したネフロン前駆細胞を用い、ポドサイトへの効率的な誘導を検討した。Nephrin-GFP hiPSセルラインを用い、hiPSCからのポドサイトへの誘導効率をモニターした。マウスNPCsで確立した3段階の段階的なポドサイト分化誘導方法をhiPSに適用した。概略を図14に示す。まず、NPCsからPAへの段階(STEP 1)におけるWntアゴニストの濃度と期間を検討し、その後、基準条件(0.5μM CHIR99021)で培養を9日目まで行った。ポドサイトの誘導効率は、Nephrin-GFP+細胞比で確認した。結果を図15に示す。3μMのCHIR99021での24時間処理が、ポドサイト誘導において最も効率が良いことが判った。
Example 5: Induction of selective podocytes from human iPS cells Next, efficient induction to podocytes was examined using nephron progenitor cells induced from human iPS cells. The Nephrin-GFP hiPS cell line was used to monitor the efficiency of induction from hiPSC to podocytes. A three-step podocyte differentiation induction method established in mouse NPCs was applied to hiPS. The outline is shown in FIG. First, the concentration and duration of Wnt agonists in the NPCs to PA stage (STEP 1) were examined, and then the culture was carried out under the reference conditions (0.5 μM CHIR99021) until the 9th day. The induction efficiency of podocytes was confirmed by the Nephrin-GFP + cell ratio. The results are shown in FIG. 24-hour treatment with 3 μM CHIR99021 was found to be the most efficient for podocyte induction.

組織学的分析の結果、24時間のCHIR誘導によって、NPCsは、PA(LHX1+/ECAD-)へと分化し、48時間でRV(LHX1+/ECAD+)を形成することが確認できた。
PAからRVへの分化過程において、マウスの場合と同様に、SB431542処理はポドサイトの割合を上昇させた。加えて、hiPSC由来のNPCsの場合は、STEP 2(工程B)におけるWntシグナル阻害剤(IWR1)及びRAの添加もポドサイトの割合を増加させた。結果を図16に示す。これらの3つの試薬の組合せは、近位RV細胞の数を著しく増加させ、そして最終的なポドサイトの誘導効率を70%以上にまで上昇させた。
Results of histological analysis, the CHIR induction for 24 hours, NPCs may, PA (LHX1 + / ECAD - ) differentiate into, it was confirmed that the form RV (LHX1 + / ECAD +) at 48 hours.
In the process of PA to RV differentiation, SB431542 treatment increased the proportion of podocytes, as in mice. In addition, in the case of hiPSC-derived NPCs, the addition of Wnt signaling inhibitors (IWR1) and RA in STEP 2 also increased the proportion of podocytes. The results are shown in FIG. The combination of these three reagents significantly increased the number of proximal RV cells and increased the final podocyte induction efficiency to over 70%.

RV形成後のSTEP 3(工程C)においては、SB、IWR1、RAのいずれも単独での投与でポドサイトの誘導効率を上昇させる効果がみられた。さらにSBとIWR1を組み合わせることによって、ポドサイトの誘導効率はさらに上昇し、90%以上に達した(図17)。
上記のように、STEP毎に必要な培養条件を検討し、それを最適化することによって、hiPSCs由来のNPCsからのポドサイトの選択的誘導を達成した。工程の概略は、図1bに示してある。この誘導法は、遺伝子編集を行っていないhiPSセルライン(201B7)においても適応できることも明らかとなった。またポドサイト自体の収量も、10,000個のhiPSCsから300,000個のポドサイトが誘導できることになり、通常の腎オルガノイドの約3倍の数であった(図18)。また、STEP 3 は培養開始9日目を超えても培養継続可能であり、培養開始後15日目の時点でも細胞は生存していた。
In STEP 3 (step C) after RV formation, administration of SB, IWR1 and RA alone was effective in increasing the efficiency of podocyte induction. Furthermore, by combining SB and IWR1, the induction efficiency of podocytes was further increased, reaching 90% or more (Fig. 17).
As described above, the selective induction of podocytes from hiPSCs-derived NPCs was achieved by examining the necessary culture conditions for each STEP and optimizing them. The outline of the process is shown in FIG. 1b. It was also clarified that this induction method can be applied to the hiPS cell line (201B7) without gene editing. The yield of podocytes themselves was also about three times that of normal renal organoids, as 300,000 podocytes could be induced from 10,000 hiPSCs (Fig. 18). In addition, STEP 3 was able to continue culturing even after the 9th day after the start of culturing, and the cells were still alive 15 days after the start of culturing.

実施例6:誘導ポドサイトとヒトポドサイト、細胞株の遺伝子発現プロファイルの比較
誘導ポドサイトを、ヒト成体腎臓由来ポドサイト及びヒト不死化ポドサイト細胞株との間で遺伝子発現プロファイルの比較を行った。分析の結果、誘導ポドサイトは、ポドサイト特異的遺伝子、例えば、NPHS1, NPHS2, WT1, 及びSYNPOの高い発現レベルを示し、これらの発現レベルは、ヒト成人ポドサイトに匹敵するものであった(図19)。細胞株では、ヒト成体ポドサイトおよび誘導ポドサイトに比べ、SYNPOの発現は比較的維持されていたが、NPHS1及びNPHS2の発現レベルは極めて低かった。
Example 6: Comparison of gene expression profiles of induced podocytes, human podocytes, and cell lines The gene expression profiles of induced podocytes were compared between human adult kidney-derived podocytes and human immortalized podocyte cell lines. As a result of the analysis, the induced podocytes showed high expression levels of podocyte-specific genes such as NPHS1, NPHS2, WT1, and SYNPO, and these expression levels were comparable to those of human adult podocytes (Fig. 19). .. In the cell line, the expression of SYNPO was relatively maintained as compared with the adult human podocytes and the induced podocytes, but the expression levels of NPHS1 and NPHS2 were extremely low.

実施例7:誘導ポドサイトの形態学的及び機能的特徴の検討
図20に示されるように、誘導ポドサイトでは、核においてWT1が発現し、細胞境界上においてNEPHERINが発現していることが確認された。他のスリット膜関連タンパクであるNEPH1及びPODOCINもNEPHERINとともに局在していた。透過型電子顕微分析の結果、ポドサイトの基底側に足突起の存在も確認された(図21)。抗ネフリン抗体による染色で、これらの足突起がネフリン蛋白を発現していることも確認できた(図22)。また、スリット膜様の構造も、隣り合うポドサイト間に存在するフィラメント状の架橋として確認された(図21)。
Example 7: Examination of morphological and functional characteristics of induced podocytes As shown in FIG. 20, it was confirmed that WT1 was expressed in the nucleus and NEPHERIN was expressed on the cell boundary in the induced podocytes. .. Other slit membrane-related proteins, NEPH1 and PODOCIN, were also localized along with NEPHERIN. As a result of transmission electron microscopic analysis, the presence of podocytes on the basal side of podocytes was also confirmed (Fig. 21). By staining with an anti-nephrin antibody, it was also confirmed that these foot processes express nephrin protein (Fig. 22). A slit film-like structure was also confirmed as a filamentous crosslink existing between adjacent podocytes (FIG. 21).

誘導ポドサイトにおけるタンパク発現をウエスタンブロットにより確認し、hiPSCs、ヒト不死化ポドサイト細胞株、hiPSC由来腎オルガノイドと比較した。図23に示されるように、誘導ポドサイトは、スリット膜関連タンパク、例えば、NEPHRIN, リン酸化NEPHRIN(p-NEPHRIN), NEPH1,及びPODOCINを多量に発現していた。誘導ポドサイトはまた、分化したポドサイトマーカーであるSYNAPTOPODIN, 及び膜性腎症の内在性抗原であるPLA2Rも発現しており、これらはhiPSCや細胞株に比べて多かった。これらの結果は、誘導ポドサイトが、足突起に関連するタンパクを十分な量で発現していることを示唆している。 Protein expression in induced podocytes was confirmed by Western blotting and compared with hiPSCs, human immortalized podocyte cell lines, and hiPSC-derived renal organoids. As shown in FIG. 23, the inducible podocytes expressed a large amount of slit membrane-related proteins such as NEPHRIN, phosphorylated NEPHRIN (p-NEPHRIN), NEPH1, and PODOCIN. Inducible podocytes also expressed the differentiated podocyte marker SYNAPTOPODIN, and the endogenous antigen of membranous nephropathy, PLA2R, which were higher than in hiPSC and cell lines. These results suggest that the inducible podocytes express a sufficient amount of protein associated with the podocytes.

本発明の方法により作製した誘導ポドサイトが、インビトロで、ポドサイトの損傷や毒性試験に利用できるかを以下のように確認した。誘導したポドサイトを、ピューロマイシンアミノヌクレオシド(puromycin aminonucleoside:PAN)で48時間処理した。PANは、インビトロ及びインビボで、ポドサイト障害モデルにおいて用いられている薬剤である。誘導ポドサイトをPANで処理すると、ポドサイトの生存率の低下が確認できた(図24)。このことは、誘導ポドサイトが、細胞毒性試験へ応用できることを示している。また蛋白レベルにおける検討では、NEPHRIN、p-NEPHRIN、及びNEPH1といった膜表面に発現しているスリット膜関連蛋白が、PAN処理によって有意に減少していた(図25)。これらスリット膜関連蛋白を障害前後で定量することは、これまでの細胞株や他のプロトコルで誘導したポドサイト様細胞では実現できないことである。これらの結果は、本発明の方法で作製したポドサイトが、ポドサイトとしての機能特性の一部を有しており、ポドサイト損傷のモデルとして、障害モデル実験や治療薬開発のスクリーニング、腎細胞における毒性試験に有用であることを示唆している。 It was confirmed as follows whether the induced podocytes produced by the method of the present invention can be used for podocyte damage and toxicity tests in vitro. The induced podocytes were treated with puromycin aminonucleoside (PAN) for 48 hours. PAN is a drug used in podocyte injury models in vitro and in vivo. Treatment of the induced podocytes with PAN confirmed a decrease in the survival rate of the podocytes (Fig. 24). This indicates that inducible podocytes can be applied to cytotoxicity tests. In the protein level study, slit membrane-related proteins such as NEPHRIN, p-NEPHRIN, and NEPH1 expressed on the membrane surface were significantly reduced by PAN treatment (Fig. 25). Quantification of these slit membrane-related proteins before and after injury cannot be achieved with conventional cell lines or podocyte-like cells induced by other protocols. These results show that the podocytes produced by the method of the present invention have some of the functional properties as podocytes, and as a model of podocyte injury, disorder model experiments, screening for therapeutic drug development, and toxicity tests in renal cells. It suggests that it is useful for.

ポドサイト障害は尿蛋白の原因として最も重要な病態であり、糖尿病性腎症、慢性糸球体腎炎などの腎臓病において、ポドサイトに対し保護的に作用する薬剤の開発が待たれている。本発明の誘導法で作製されたポドサイトは、非常に多くのポドサイト関連蛋白を発現しており、障害を受けた際にポドサイトに保護的に作用する薬剤の開発にあたってのスクリーニング、すなわち腎臓病領域の創薬において有用であると考えられる。また、腎障害を与える可能性がある薬剤の毒性を検証する際に、誘導ポドサイトを細胞毒性試験の素材として応用することもできる。
さらには、ポドサイトに関連する疾患である先天性ネフローゼ症候群の患者より入手したiPS細胞から患者由来のポドサイトを誘導することで、希少疾患の病態解明や治療法の開発にも応用が可能である。加えて、CRISPR/CAS9やTALENなどの技術を用いてiPS細胞の遺伝子編集も可能となったことから、特定の遺伝子を除去もしくは過剰発現させた細胞株を樹立し、そのような細胞株に本発明の誘導法を適用することにより、その遺伝子がヒトポドサイトにおいてどのような役割をもつのか検討するような実験系への応用も可能である。
Podocyte disorder is the most important pathological condition as a cause of urinary protein, and the development of a drug that acts protectively against podocytes is awaited in kidney diseases such as diabetic nephropathy and chronic glomerulonephritis. The podocytes produced by the induction method of the present invention express a large amount of podocyte-related proteins, and screening for the development of a drug that acts protectively on podocytes in the event of a disorder, that is, in the area of kidney disease. It is considered to be useful in drug discovery. Inducible podocytes can also be applied as a material for cytotoxicity tests when verifying the toxicity of drugs that may cause renal damage.
Furthermore, by inducing patient-derived podocytes from iPS cells obtained from patients with congenital nephrotic syndrome, which is a disease related to podocytes, it can be applied to elucidation of the pathophysiology of rare diseases and development of therapeutic methods. In addition, since it has become possible to edit genes in iPS cells using technologies such as CRISPR / CAS9 and TALEN, we have established a cell line in which a specific gene has been removed or overexpressed. By applying the induction method of the present invention, it is possible to apply it to an experimental system for examining what role the gene plays in human podocytes.

上記の詳細な記載は、本発明の目的及び対象を単に説明するものであり、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。添付の特許請求の範囲から離れることなしに、記載された実施態様に対しての、種々の変更及び置換は、本明細書に記載された教示より当業者にとって明らかである。 The above detailed description merely describes the object and object of the present invention, and does not limit the scope of the appended claims. Various changes and substitutions to the described embodiments will be apparent to those skilled in the art from the teachings described herein, without departing from the appended claims.

本発明の誘導法により、効率良くポドサイトを誘導することができる。また、本発明の方法により誘導されたポドサイトは、多くのポドサイト関連蛋白を発現しており、ポドサイトのミミック(mimic)として有用である。 According to the induction method of the present invention, podocytes can be efficiently induced. In addition, the podocytes derived by the method of the present invention express many podocyte-related proteins and are useful as mimics of podocytes.

Claims (26)

ポドサイトを分化誘導する方法であって、以下の工程:
工程A:ネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト及びROCK阻害物質を含む培地で培養する工程、
工程B:工程Aで得られた細胞又はその集団を、Fgfを含む培地で培養する工程、及び、
工程C:工程Bで得られた細胞又はその集団を、Fgfを含む培地で培養する工程、
を含む方法、
ここで、工程B又は工程Cにおける培地の少なくとも一つは、TGFβシグナル経路阻害物質を含む。
A method for inducing differentiation of podocytes, the following steps:
Step A: A step of culturing a nephron progenitor cell or a population thereof in a medium containing a Wnt agonist and a ROCK inhibitor.
Step B: A step of culturing the cells or a population thereof obtained in Step A in a medium containing Fgf, and
Step C: A step of culturing the cells or a population thereof obtained in Step B in a medium containing Fgf.
How to include
Here, at least one of the media in step B or step C contains a TGFβ signaling pathway inhibitor.
工程Aで用いる培地のWntアゴニストの濃度が、1μMより多くかつ10μMより少ない、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the concentration of the Wnt agonist in the medium used in step A is more than 1 μM and less than 10 μM. 前記工程B及び工程Cにおける培地が、さらに約1μM以下の濃度のWntアゴニストを含む請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the medium in steps B and C further comprises a Wnt agonist having a concentration of about 1 μM or less. 前記工程Aにおける培養が、12時間〜48時間であり、かつ前記工程Bにおける培養が12時間〜48時間である、請求項1〜3のいずれか一つに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the culture in the step A is 12 hours to 48 hours, and the culture in the step B is 12 hours to 48 hours. 前記工程Cにおける培養が、2〜30日である、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein the culture in the step C is 2 to 30 days. 前記WntアゴニストがCHIR99021であり、前記TGFβシグナル経路阻害物質がSB431542である、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the Wnt agonist is CHIR99021 and the TGFβ signaling pathway inhibitor is SB431542. 前記ネフロン前駆細胞が哺乳動物由来のiPS細胞から誘導されたネフロン前駆細胞である、請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the nephron progenitor cell is a nephron progenitor cell derived from a mammalian-derived iPS cell. 前記iPS細胞が、ヒト由来のiPS細胞である請求項7に記載の方法。 The method according to claim 7, wherein the iPS cells are human-derived iPS cells. 前記工程B及び/又は工程Cにおける培地が、さらに、Wntシグナル阻害物質を含む、請求項7又は8に記載の方法。 The method of claim 7 or 8, wherein the medium in step B and / or step C further comprises a Wnt signal inhibitor. 前記工程B及び/又は工程Cにおける培地が、さらに、レチノイン酸(RA)又はRAアナログを含む、請求項7〜9のいずれか一つに記載の方法。 The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the medium in step B and / or step C further comprises retinoic acid (RA) or an RA analog. 前記ネフロン前駆細胞が、以下の工程:
(a)ヒトiPS細胞から誘導された胚様体を、高濃度(濃度A)のWntアゴニストを含有する培地で培養する工程、
(b)前記胚様体を、Bmp、アクチビン、レチノイン酸、及び中濃度(濃度B)のWntアゴニスト、を含有する培地で培養する工程、及び
(c)前記胚様体を、Fgf、及び低濃度(濃度C)のWntアゴニストを含有する培地で培養する工程、
をその順で含む分化誘導工程(ここで、Wntアゴニストの濃度は、濃度A>濃度B>濃度Cであって、濃度Aは濃度Cの少なくとも5倍である。)、
によりヒトiPS細胞から誘導される、請求項7〜10のいずれか一つに記載の方法。
The nephron progenitor cells are subjected to the following steps:
(A) A step of culturing an embryoid body derived from human iPS cells in a medium containing a high concentration (concentration A) Wnt agonist.
(B) The step of culturing the embryoid body in a medium containing Bmp, actibine, retinoic acid, and a medium concentration (concentration B) of Wnt agonist, and (c) the embryoid body being Fgf and low. The step of culturing in a medium containing a Wnt agonist of a concentration (concentration C),
(Here, the concentration of the Wnt agonist is concentration A> concentration B> concentration C, and the concentration A is at least 5 times the concentration C).
The method according to any one of claims 7 to 10, which is derived from human iPS cells.
前記工程(a)、(b)及び(c)におけるWntアゴニストがCHIR99021であって、前記濃度A及び濃度Cが、それぞれ、7.5μM〜15μM、0.5μM〜2.0μMであり、かつ、前記工程(b)におけるBmpがBmp4であって、培地における濃度が1ng/ml〜10ng/mlであり、かつ、前記工程(b)の培地におけるアクチビンの濃度が、2.5〜40ng/mLの濃度である、請求項11に記載の方法。 The Wnt agonist in the steps (a), (b) and (c) is CHIR99021, and the concentrations A and C are 7.5 μM to 15 μM and 0.5 μM to 2.0 μM, respectively. The Bmp in the step (b) is Bmp4, the concentration in the medium is 1 ng / ml to 10 ng / ml, and the concentration of activin in the medium in the step (b) is 2.5 to 40 ng / mL. The method of claim 11, which is the concentration. ポドサイトを分化誘導するための培地キットであって、該キットは、分化誘導培地、及び、以下に記載のそれぞれの成分を含む3つの容器を含む培地キット、
(1)Wntアゴニスト及びROCK阻害物質を含む第一の容器、
(2)TGFβシグナル経路阻害物質、Wntシグナル阻害物質、レチノイン酸(RA)又はRAアナログ、及びFgfを含む第二の容器、及び
(3)TGFβシグナル経路阻害物質、Wntシグナル阻害物質、レチノイン酸(RA)又はRAアナログ、及びFgfを含む第三の容器。
A medium kit for inducing differentiation of podocytes, which comprises a differentiation-inducing medium and three containers containing each of the components described below.
(1) A first container containing a Wnt agonist and a ROCK inhibitor,
(2) A second vessel containing TGFβ signaling pathway inhibitor, Wnt signaling inhibitor, retinoic acid (RA) or RA analog, and Fgf, and (3) TGFβ signaling pathway inhibitor, Wnt signal inhibitor, retinoic acid ( RA) or RA analog, and a third container containing Fgf.
前記容器(2)及び(3)が、さらに、Wntアゴニスト、を含む請求項13に記載の培地キット。 The medium kit according to claim 13, wherein the containers (2) and (3) further contain a Wnt agonist. ポドサイトの細胞集団を製造する方法であって、以下の工程:
(i)哺乳動物由来のiPS細胞又はその集団からネフロン前駆細胞又はその集団を分化誘導する工程、
(ii)工程(i)で得られたネフロン前駆細胞又はその集団を、Wntアゴニスト及びROCK阻害物質、を含む培地で培養する工程、
(iii)工程(ii)で得られた細胞又はその集団を、Fgfを含む培地で培養する工程、及び、
(iv)工程(iii)で得られた細胞又はその集団を、Fgfを含む培地で培養する工程、
を含む方法、
ここで、工程(iii)又は工程(iv)における培地の少なくとも一つはTGFβシグナル経路阻害物質含み、工程(iii)又は工程(iv)における培地の少なくとも一つはWntシグナル阻害物質を含み、かつ工程(iii)又は工程(iv)における培地の少なくとも一つはレチノイン酸(RA)又はRAアナログを含む。
A method for producing a podocyte cell population, the following steps:
(I) A step of inducing differentiation of nephron progenitor cells or a population thereof from a mammalian-derived iPS cell or a population thereof.
(Ii) A step of culturing the nephron progenitor cells or a population thereof obtained in step (i) in a medium containing a Wnt agonist and a ROCK inhibitor.
(Iii) A step of culturing the cells or a population thereof obtained in step (ii) in a medium containing Fgf, and
(Iv) A step of culturing the cells or a population thereof obtained in step (iii) in a medium containing Fgf.
How to include
Here, at least one of the media in step (iii) or step (iv) contains a TGFβ signal pathway inhibitor, and at least one of the media in step (iii) or step (iv) contains a Wnt signal inhibitor, and At least one of the media in step (iii) or step (iv) comprises retinoic acid (RA) or RA analog.
前記工程(ii)で用いる培地のWntアゴニストの濃度が、1μMより多くかつ10μMより少ない、請求項15に記載の方法。 The method according to claim 15, wherein the concentration of the Wnt agonist in the medium used in the step (ii) is more than 1 μM and less than 10 μM. 前記工程(iii)及び(iv)における培地が、さらに約1μM以下の濃度のWntアゴニストを含む請求項15又は16に記載の方法。 The method of claim 15 or 16, wherein the medium in steps (iii) and (iv) further comprises a Wnt agonist at a concentration of about 1 μM or less. 前記iPS細胞が、ヒト由来のiPS細胞である請求項15〜17のいずれか一つに記載の方法。 The method according to any one of claims 15 to 17, wherein the iPS cell is a human-derived iPS cell. 前記工程(ii)における培養が、12時間〜48時間であり、かつ前記工程(iii)における培養が12時間〜48時間である、請求項15〜18のいずれか一つに記載の方法。 The method according to any one of claims 15 to 18, wherein the culture in the step (ii) is 12 hours to 48 hours, and the culture in the step (iii) is 12 hours to 48 hours. 前記工程(iv)における培養が、2〜30日である、請求項17に記載の方法。 The method according to claim 17, wherein the culture in the step (iv) is 2 to 30 days. 前記WntアゴニストがCHIR99021であり、前記TGFβシグナル経路阻害物質がSB431542であり、前記Wntシグナル阻害物質がIWR−1である、請求項15〜18のいずれか一つに記載の方法。 The method according to any one of claims 15 to 18, wherein the Wnt agonist is CHIR99021, the TGFβ signaling pathway inhibitor is SB431542, and the Wnt signal inhibitor is IWR-1. 前記工程(i)が、以下の工程:
(a)ヒトiPS細胞から誘導された胚様体を、高濃度(濃度A)のWntアゴニストを含有する培地で培養する工程、
(b)前記胚様体を、Bmp、アクチビン、レチノイン酸、及び中濃度(濃度B)のWntアゴニスト、を含有する培地で培養する工程、及び
(c)前記胚様体を、Fgf、及び低濃度(濃度C)のWntアゴニストを含有する培地で培養する工程、
をその順で含む分化誘導工程(ここで、Wntアゴニストの濃度は、濃度A>濃度B>濃度Cであって、濃度Aは濃度Cの少なくとも5倍である。)、
である、請求項15〜21のいずれか一つに記載の方法。
The step (i) is the following step:
(A) A step of culturing an embryoid body derived from human iPS cells in a medium containing a high concentration (concentration A) Wnt agonist.
(B) The step of culturing the embryoid body in a medium containing Bmp, actibine, retinoic acid, and a medium concentration (concentration B) of Wnt agonist, and (c) the embryoid body being Fgf and low. The step of culturing in a medium containing a Wnt agonist of a concentration (concentration C),
(Here, the concentration of the Wnt agonist is concentration A> concentration B> concentration C, and the concentration A is at least 5 times the concentration C).
The method according to any one of claims 15 to 21.
前記工程(a)、(b)及び(c)におけるWntアゴニストがCHIR99021であって、前記濃度A及び濃度Cが、それぞれ、7.5μM〜15μM、0.5μM〜2.0μMであり、かつ、前記工程(b)におけるBmpがBmp4であって、培地における濃度が1ng/ml〜10ng/mlであり、かつ、前記工程(b)の培地におけるアクチビンの濃度が、2.5ng/mL〜40ng/mLの濃度である、請求項20に記載の方法。 The Wnt agonist in the steps (a), (b) and (c) is CHIR99021, and the concentrations A and C are 7.5 μM to 15 μM and 0.5 μM to 2.0 μM, respectively. The Bmp in the step (b) is Bmp4, the concentration in the medium is 1 ng / ml to 10 ng / ml, and the concentration of activin in the medium in the step (b) is 2.5 ng / mL to 40 ng / ml. The method of claim 20, wherein the concentration is mL. 試験物質のポドサイトに対する影響又は効果を評価する方法であって、該試験物質の存在下で、請求項1〜12、15〜23のいずれか一つに記載の方法で作製したポドサイトの細胞集団を培養し、該細胞に関する以下の項目:細胞の増殖、細胞の生存、細胞の障害、タンパク質発現量、遺伝子発現量、アルブミン取り込み能、アルブミンろ過能、オートファジー活性及び細胞内伝達シグナルからなる群から選ばれる少なくとも一つの項目を測定し、該試験物質のポドサイトに対する影響を評価することを含む方法。 A method for evaluating the effect or effect of a test substance on podocytes, wherein a cell population of podocytes prepared by the method according to any one of claims 1 to 12, 15 to 23 in the presence of the test substance is used. From the group consisting of the following items related to the cells: cell proliferation, cell survival, cell damage, protein expression level, gene expression level, albumin uptake ability, albumin filtration ability, autophagy activity and intracellular transmission signal. A method comprising measuring at least one item selected and assessing the effect of the test substance on podocytes. ポドサイト障害を治療又は回復させる物質をスクリーニングする方法であって、(x)請求項1〜12、15〜23のいずれか一つに記載の方法で作製したポドサイトの細胞集団を、ポドサイト障害性を示す薬剤及び試験物質の存在下で培養する工程と、(y)ポドサイト細胞の生存、増殖、障害の軽減、タンパク質発現量の変化、及び遺伝子発現量の変化からなる群から選ばれる少なくとも一つの項目を測定する工程、とを含むポドサイト障害を治療又は回復させる候補物質をスクリーニングする方法、
ここで、工程(x)におけるポドサイト細胞集団の培養は、以下のいずれでもよい:
(x−1)ポドサイト障害性を示す薬剤及び試験物質が同時に存在する環境下でポドサイト細胞集団を培養する、又は
(x−1)ポドサイト障害性を示す薬剤の存在下でポドサイト細胞集団を培養し、次いで、試験物質の存在下で該障害ポドサイト細胞集団を培養する。
A method for screening a substance for treating or ameliorating a podocyte disorder, wherein a podocyte cell population prepared by the method according to any one of (x) claims 1 to 12 and 15 to 23 is subjected to podocyte disorder. At least one item selected from the group consisting of the step of culturing in the presence of the indicated drug and test substance, and (y) survival, proliferation, alleviation of damage, change in protein expression level, and change in gene expression level of podocyte cells. How to screen for candidate substances to treat or ameliorate podocyte disorders, including the step of measuring
Here, the culture of the podocyte cell population in step (x) may be any of the following:
Cultivate the podocyte cell population in the presence of (x-1) podocyte-damaging drug and test substance at the same time, or cultivate the podocyte cell population in the presence of (x-1) podocyte-damaging drug. Then, the damaged podocyte cell population is cultured in the presence of the test substance.
前記ポドサイト障害性を示す薬剤がピューロマイシンアミノヌクレオシド、ドキソルビシン、アンジオテンシンII、及び抗ポドサイト抗体からなる群より選ばれる少なくとも一つの薬剤である請求項25に記載のスクリーニング方法。 The screening method according to claim 25, wherein the drug exhibiting podocyte damage is at least one drug selected from the group consisting of puromycin aminonucleoside, doxorubicin, angiotensin II, and an anti-podocyte antibody.
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