WO2007094301A1 - 硝子体細胞株 - Google Patents

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Hidetoshi Yamashita
Teiko Yamamoto
Kouichi Nishitsuka
Yoshiko Kashiwagi
Naoki Tojo
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Senju Pharmaceutical Co., Ltd.
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    • C12N2510/04Immortalised cells

Definitions

  • the present invention relates to a vitreous cell line and a method for producing the same.
  • the vitreous body is a gel-like tissue that fills the vitreous cavity surrounded by the retina, ciliary body, and lens, and forms an intermediate translucent body and is also involved in maintaining intraocular pressure. .
  • the vitreous occupies about 4Z5 of the eye volume, 99% of which is water.
  • the gel structure of the vitreous body exhibits a double network structure of collagen fibers and ball-shaped hyaluronic acid (HA), which is responsible for the strong water-containing ability.
  • Vitreous abnormalities cause various retinal vitreous diseases (for example, proliferative retinal vitreous diseases) and cause a reduction in visual acuity. Detailed analysis of the function and structure of the vitreous is important in developing therapeutic agents for retinal vitreous disease.
  • the present inventors have reported that hyaluronic acid production is involved in the pathogenesis of proliferative retinal vitreous disease by analyzing the proliferative tissue of the proliferative retinal vitreous disease (Japanese Journal of Ophthalmology, vol. 7, p.557-564, 2003: Non-patent literature 1).
  • Vitreous cells are cells contained in the vitreous body and produce various vitreous constituent components such as HA. Therefore, it is important to elucidate the pathophysiology of retinal vitreous disease and promote the development of therapeutics for the disease by culturing vitreous cells in vitro and analyzing their functions.
  • vitreous cells have a very low proliferation ability and are virtually impossible to cultivate for a long period of time, or even if they can be cultured, their proliferation is extremely difficult. Vitreous cells obtained from newborns are relatively easy to culture, but their proliferation ability is limited, and long-term passage may cause cell enlargement and degeneration. is there. Therefore, it is desired to develop a vitreous cell line that can be passaged for a long time while maintaining its original function as a vitreous cell.
  • a human lens epithelial cell line was produced by introducing a large T antigen gene of simian virus 40 (SV40), known as an immortalizing gene, into human lens epithelial cells.
  • SV40 simian virus 40
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-52272
  • Non-Patent Document 1 Japanese Journal of Ophthalmology, 7: 557-564 (2003)
  • Non-Patent Document 2 Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 35: 3094-3102 (1994)
  • the object of the present invention is useful as a research tool for the development of physiologic and biochemical studies of vitreous and the prevention and treatment of retinal vitreous diseases such as proliferative retinal vitreous diseases. It is another object of the present invention to provide a vitreous cell line that can be transplanted into a living body for vitreous regeneration.
  • the present inventors impart infinite growth ability at the in vitro port to vitreous cells by transfecting porcine vitreous cells with a plasmid expression vector functionally incorporating an immortalizing gene,
  • the present invention was completed by successfully establishing a clonal porcine vitreous cell line that can be subcultured semipermanently.
  • the present invention relates to the following.
  • a vitreous cell line capable of expressing an exogenous immortalizing gene.
  • a method for producing a vitreous cell line comprising transfecting a vitreous cell with an expression vector functionally carrying an exogenous immortalizing gene and subculturing the cell in a medium.
  • the vitreous cell line of the present invention can obtain a sufficient number of cells and has a certain continuous proliferation ability, the etiology of retinal vitreous disease, elucidation of retinal vitreous disease, or
  • the cell line may be used as a biomaterial for artificial vitreous that is extremely useful for biochemical and physiological studies of the vitreous body and for studying cell differentiation mechanisms.
  • Fig. 1 is a photograph showing the morphology of a vitreous cell line.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a test protocol.
  • FIG. 3 shows the effect of PDGF-BB + TGF- ⁇ 1 stimulation on the expression of HAS2 in the vitreous cell line.
  • FIG. 4 is a graph showing the effect of PDGF-BB + TGF- ⁇ 1 stimulation on hyaluronic acid production in a vitreous cell line.
  • FIG. 5 shows the effect of forced expression of Smad2, 3 or 4 on the expression of HAS2 by PDGF-— and ⁇ or TGF- ⁇ 1 stimulation.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a test protocol.
  • FIG. 7 shows the effect of IL-la stimulation on VEGF mRNA expression in the vitreous cell line.
  • FIG. 8 shows the effect of IL 1a stimulation on VEGF protein expression in the vitreous cell line.
  • the vertical axis is the relative value of porcine VEGF concentration derived from human VEGF standard.
  • FIG. 9 is a diagram showing the effect of IL 1 ⁇ , TGF ⁇ , PDGF-AA, PDGF-BB or TNFa stimulation on VEGF mRNA expression in the vitreous cell line.
  • the vitreous cell line of the present invention is a cell group that contains an exogenous immortalizing gene and has acquired infinite growth ability at the in vitro mouth as a result of the expression of the immortalizing gene.
  • the vitreous cell line of the present invention is derived from a mammal. Mammals include, for example, rodents such as mice, rats, wild birds, mussels, guinea pigs, laboratory animals such as rabbits, even hoofs such as pigs, rabbits, goats, and hidges, and odd hoofs such as horses. , Primates such as humans, monkeys, lizards, marmosets, orangutans and chimpanzees.
  • the vitreous cell line of the present invention is preferably derived from pigs.
  • the term “immortalizing gene” refers to a gene that immortalizes cells and acquires infinite proliferation ability, for example, oncogenes such as cmyc and ras, adenovirus E1A, SV40-derived large T antigens. Gene (SV40 large T antigen gene), poliovirus large T antigen gene, papillomavirus E6 and E7 genes. Further, in the present invention, the “exogenous immortalizing gene” means an immortalizing gene newly introduced from the outside of the vitreous cell that is the origin of the vitreous cell line of the present invention. To do.
  • an immortalized gene derived from other than the mammal from which the cell line of the present invention is derived for example, an oncogene of a mammal from which the cell line of the present invention is derived can be expressed in the target cell.
  • an oncogene of a mammal from which the cell line of the present invention is derived can be expressed in the target cell.
  • the exogenous immortalizing gene of the present invention is preferably a virus-derived immortalizing gene, more preferably SV40 large T antigen gene.
  • the vitreous cell line of the present invention preferably contains the above-mentioned vitreous cells isolated from a tissue. Established by transfecting an expression vector that functionally carries an exogenous immortalizing gene, that is, in a form that can be expressed in the target cell, and subculturing the cell in an appropriate medium. can do.
  • the vitreous cells can be obtained by, for example, separating the vitreous tissue from the isolated ocular tissue force and finely cutting it with scissors or the like (about 2 mm square). Suspend in a suitable liquid medium containing 10-20% pup serum, eg Eagle MEM medium, Dulbecco's modified Eagle MEM medium, Ham medium F12, Katsuta medium DM-160, etc.
  • a suitable liquid medium containing 10-20% pup serum eg Eagle MEM medium, Dulbecco's modified Eagle MEM medium, Ham medium F12, Katsuta medium DM-160, etc.
  • beta 1 By culturing in beta 1 for about 2 days, it can be isolated as fibroblast-like cells adhered on the culture vessel. Isolated vitreous cells are subjected to transfection.
  • Examples of expression vectors used in the present invention include plasmid vectors and virus vectors.
  • the expression vector is preferably a plasmid vector, since it is possible to establish a cell line without going through live virus infection and there is no possibility of virus particle production in the cell.
  • the viral genome is used as a vector, it is more preferable to delete or mutate a part of the gene so that at least a complete viral particle is not produced in the cell into which the vector is introduced. .
  • a promoter that can excise a DNA fragment containing an immortalizing gene that is, a large T antigen gene
  • a promoter that can excise a DNA fragment containing an immortalizing gene (that is, a large T antigen gene) present in the early region of SV40 genomic DNA using an appropriate restriction enzyme and express the gene in vitreous cells.
  • Is inserted into a plasmid vector containing Examples of the promoter include SV40 early promoter, Rous sarcoma virus (RS V) promoter, MuMLV LTR and the like.
  • RS V Rous sarcoma virus
  • MuMLV LTR MuMLV LTR
  • plasmid vectors examples include pBR322 and pGEM. Furthermore, a transcription termination signal, a specific sequence that causes expression of an exogenous immortalizing gene, and the like can also be placed at an appropriate position of the vector. Exogenous immortality constructed in this way
  • the gene expression vector is synthesized in a large amount in an appropriate host, for example, Escherichia coli, yeast, Bacillus subtilis, etc., recovered and purified by a conventional method, and then a conventional gene transfer method such as a calcium phosphate coprecipitation method, It is introduced into the vitreous cells by the microinjection method, the polyethylene glycol method, the electoral position method or the like.
  • Examples of winores betaters include retroviruses such as Moro-1 mouse leukemia quinoles and lentiwinoles, adenovirus, herpes virus, adeno-associated virus, parvovirus, Semliki Forest virus, vaccinia virus, Sendai virus, etc. It is done. Retroviral gene transfer is preferable because the gene is introduced so that the gene is integrated into the chromosome. Lentiviruses can also infect both dividing and non-dividing cells and introduce genes. By culturing vitreous cells in a culture solution containing virus particles, an exogenous immortalizing gene is introduced into the vitreous cells. In this case, the introduction efficiency can be increased by using retronectin, fibronectin, polyprene or the like as a gene introduction reagent.
  • retroviruses such as Moro-1 mouse leukemia quinoles and lentiwinoles, adenovirus, herpes virus, adeno-associated virus, parvovirus, Semliki Forest virus,
  • the cells after transfection are cultured in a liquid medium such as Eagle MEM medium, Dulbecco's modified Eagle MEM medium, Ham's medium F12, Katsuta medium DM-160 and the like. Conditions such as culture temperature, medium pH, and CO concentration are commonly used in animal cell culture.
  • the clone can be isolated as follows. Place a small-diameter filter paper soaked with trypsin and EDTA solution on the target clonal cell group, peel the cells from the culture vessel, and attach them to the filter paper. The clonal cell group adhering to the filter paper piece is transferred together with the filter paper to another culture container.
  • clones can be isolated by colony pick-up methods, limiting dilution methods, and cell sorter methods.
  • clonal cell lines have uniform properties of individual cells, they have traditionally been performed using heterogeneous vitreous cells, and physiological and biochemical studies of vitreous, etiology of retinal vitreous disease It can be a useful model cell for elucidation and prevention 'development of therapeutic drugs.
  • the vitreous cell line obtained as described above is subcultured by a general animal cell culture technique. It can be cultured.
  • a cell population doubling level (PDL) calculated by the following formula is used as an index of cell proliferation ability.
  • N. number of cells at the end of 3 ⁇ 41th culture
  • N number of cells at the start of the first subculture
  • the PDL of the cell line of the present invention is usually increased by about 1.1 to 2.0, preferably 1.4 to 1.5, every passage.
  • the cell line of the present invention may have the following properties (1) to (3):
  • Hyaluronic acid production is stimulated by stimulation with TGF- ⁇ 1 and cocoon or PDGF-BB
  • GFAP Gaal Fibrillary Acidic Protein inZ glial fibrillary acidic protein
  • S100 is an acidic protein with a molecular weight of about 10 kDa, which has two calcium-binding motifs of loop-helix-loop structure called EF hands.
  • the stimulation of hyaluronic acid production by stimulation of TGF- ⁇ 1 and sputum or PDGF — sputum is also an indicator that the cell line of the present invention has physiological characteristics as vitreous cells.
  • the cell line of the present invention is In particular, it is a powerful tool for studying the involvement of hyaluronic acid production of vitreous cell force by stimulating cytodynamic force in these diseases.
  • the cell line of the present invention may further have the following property (4).
  • HAS2 The expression of HAS2 is increased by stimulation of PDGF-BB.
  • Gene expression means expression of mRNA encoding the gene or the gene product (protein).
  • HAS2 Hyaluronan synthase 2
  • PDGF-BB a synthase of hyaluronic acid It is.
  • Increased expression of HAS2 by stimulation with PDGF-BB is also an indicator that the cell line of the present invention has physiological characteristics as vitreous cells.
  • the cell line of the present invention may further have the following property (5).
  • the VEG F mRNA level by RT-PCR analysis or the like is more than doubled after 12 hours compared to the mRNA level of the non-stimulated control, After 48 hours, it becomes 2.5 times or more.
  • Increased expression of VEGF by stimulation with IL-1 ⁇ is also an indicator that the cell line of the present invention has physiological characteristics as vitreous cells.
  • VEGF expression in the cell line of the present invention does not show a significant change by IL-1 j8, TGF ⁇ , PDGF-AA, PDG F-BB or TNFa stimulation.
  • the VEGF mRNA level after 48 hours by RT-PCR analysis or the like was 0.5 to 1.5 times that of the unstimulated control. Within range. Therefore, the cell line of the present invention is particularly useful for analyzing the mechanism of VEGF expression by IL-1 stimulation.
  • cell enlargement / denaturation is usually substantially not observed. “Estimated cell enlargement / degeneration is not observed” means that a large number of cells (for example, about 95% or more) are observed even though some cells may be partially expanded by microscopic observation of cells. Means to show the morphological characteristics of the original vitreous cells. If the cell line of the present invention is passaged for a long period of time (for example, about 40 passages or more), the cell morphology may tend to expand, and this expanded cell line is also within the scope of the present invention.
  • the above properties are stably maintained for 20 passages or more, preferably 35 passages or more.
  • the cell line of the present invention is useful for physiological 'biochemical research of the vitreous body, development of therapeutic agents for the etiology and prevention of retinal vitreous diseases', and safety testing of pharmaceuticals for ophthalmic diseases.
  • Model cell since the cells can be stably supplied, they can be useful materials for transplantation and artificial vitreous for the purpose of vitreous regeneration.
  • the cell line of the present invention Has the ability to produce GFAP and S100, which are vitreous-specific proteins, and has the ability to produce hyaluronic acid. Therefore, the substance can be produced in large quantities by mass culture of the cell line.
  • VEGF expression is promoted by stimulating the cell line of the present invention with IL-1a
  • VEGF released from vitreous cells is involved by selecting a compound that suppresses this expression induction.
  • Compounds that can prevent or treat symptoms such as proliferation of vascular endothelium, increased vascular permeability, and proliferation of new blood vessels can be screened.
  • the vitreous body was removed from the eye tissue of a 2-year-old pig and cut into 2 mm squares with scissors.
  • the obtained vitreous fragment was suspended in DMEM (GIBCO) (containing 10% FBS, lOOU / ml penicillin and 100 g / ml streptomycin), and cultured at 37 ° C, 5% CO on a 10 cm culture dish. . Two days later, as fibroblast-like cells adhered on the dish,
  • a somatic cell was obtained.
  • a vector (RIKEN Tag-LTR-pUC18 sense # 4) in which the SV40 large T antigen sequence was incorporated was introduced into the vitreous cells obtained above using the calcium phosphate method (BD Calphos Mammalian Transfection Kit).
  • Trypsin was inactivated by feeding the same amount of MEM. Thereafter, the cells were collected by centrifugation at 380 X g for 2 minutes. Cells were seeded in a culture dish at a 1:10 dilution and further cultured at 37 ° C, 5% CO.
  • the isolated colony was continuously cultured up to the 40th passage under the same conditions. Throughout the culture, the cells could continue to be passaged at a certain rate, and thus the decrease in the cell growth rate was not recognized. PDL was calculated every 5 passages. The PDL of the obtained cell line increased by about 1.4 to 1.5 for each passage.
  • Cell morphology was observed under a microscope. The appearance of the cells was photographed with a cooled CCD camera DP-70 (Olympus) connected to a DMIRBE microscope (Leica). The shooting conditions are as follows: Objective lens 5x Z eyepiece 10x Z light intensity 9.0V. The cells consisted of a single layer and had a fibroblast-like morphology (Fig. 1). Although some of the cells after passage 40 showed a tendency to exhibit extended cell morphology, the cells did not grow or degenerate.
  • vitreous cell line expressed GFAP and S100 protein. This indicates that the obtained vitreous cell line retains the physiological characteristics of vitreous cells.
  • PDGF-BB and Z or TGF- ⁇ 1 hyaluronic acid synthase (HAS) 2 expression and hyaluronic acid production in established vitreous cell lines were examined.
  • the expression was observed by RT-PCR.
  • PCR uses the Roche FastStart High Fidelity PCR System and Gene Amp P Performed on a CR System 9700 (Applied Biosystems). PCR conditions are as follows:
  • hyaluronic acid concentration in the culture supernatant was measured using a hyaluronic acid measurement kit (Seikagaku Corporation).
  • TGF- ⁇ 1 By forced expression of Smad2, 3 or 4, HAS2 expression by TGF- ⁇ 1 stimulation was observed (Fig. 5). This suggests that the action of TGF- ⁇ 1 is via the Smad2, 3 and 4 pathways. No synergistic effect between TGF- ⁇ 1 and PDGF-BB was observed.
  • cytoforce-in IL-1a, IL- 1 ⁇ , TNF a, PDGF-AA, PDGF-BB or TGF jS
  • IL-1a IL-1a
  • IL- 1 ⁇ TNF a
  • PDGF-AA PDGF-AA
  • PDGF-BB TGF jS
  • Stimulated cell media was used for ELISA.
  • VEGF protein concentration was measured by ELISA using an antibody against human VEGF, and the results were calculated as reference values derived from human VEGF standards.
  • PCR is TOYO Using a BO KOD plus kit, Gene PCR System 9700 (Applied Biosystem) was used. PCR conditions are as follows:
  • vitreous cell line obtained in Example 1 is particularly useful for analyzing the mechanism of VEGF expression by IL-1 ⁇ stimulation. If we can suppress the expression of VEGF by IL-1 stimulation, it is thought to lead to inhibition of vascular endothelium growth, inhibition of increased vascular permeability, and inhibition of neovascular growth.
  • the vitreous cell line of the present invention can obtain a sufficient number of cells and has a certain continuous proliferation ability, the etiology of retinal vitreous disease, prevention of retinal vitreous disease, or It can be used advantageously in the development of Z and therapeutic agents.
  • the cell line may be used as a biomaterial for artificial vitreous that is extremely useful for biochemical and physiological studies of the vitreous body and for studying cell differentiation mechanisms.

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Abstract

 本発明は外因性不死化遺伝子を発現し得る硝子体細胞株、及びその製造方法を提供する。本発明の硝子体細胞株は、十分な細胞数を得ることができ、また一定の継続した増殖能を有することから、網膜硝子体疾患の病因解明、網膜硝子体疾患の予防または/および治療薬の開発に有利に利用できる。さらに、該細胞株は硝子体の生化学的・生理学的研究、さらに細胞の分化機構の研究に非常に有用なばかりでなく、人工硝子体の生体材料として利用できる可能性がある。

Description

硝子体細胞株
技術分野
[0001] 本発明は、硝子体細胞株およびその製造方法等に関する。
背景技術
[0002] 硝子体は、網膜、毛様体、水晶体に囲まれた硝子体腔 (vitreous cavity)を満たす ゲル様組織で、中間透光体を形成するとともに、眼球内圧の維持にも関与している。 硝子体は、眼球容積の約 4Z5を占め、その 99%は水である。硝子体のゲル構造は 、コラーゲン繊維とボール状になったヒアルロン酸 (HA)との二重の網目構造を呈し 、これが強力な含水能力の原因である。硝子体の異常は、種々の網膜硝子体疾患( 例えば、増殖性網膜硝子体疾患等)の原因となり、視力の低下を引き起こす。硝子体 の機能や構造を詳細に解析することは、網膜硝子体疾患の治療薬を開発していく上 で重要である。本発明者らは、増殖性網膜硝子体疾患の増殖組織を解析すること〖こ より、該疾患の病態にヒアルロン酸産生が関与していることを報告している (Japanese Journal of Ophthalmology, vol.7, p.557- 564, 2003 :非特許文献 1)。
[0003] 硝子体細胞は、硝子体内に含まれる細胞であり、 HA等の多様な硝子体構成成分 を産生する。そこで、硝子体細胞をインビトロで培養し、その機能を解析することが、 網膜硝子体疾患の病態を解明し、該疾患の治療薬の開発を進める上で重要である
[0004] し力しながら、硝子体細胞は、その増殖能が非常に低ぐ実質的に長期的な培養が 不可能であるか、培養できたとしてもその増殖は極めて困難である。また、新生仔か ら得られる硝子体細胞は、比較的培養が容易ではあるが、その増殖能には制限があ り、また、長期継代では、細胞の巨大化や変性が起こる可能性もある。そこで、硝子 体細胞としての本来の機能を維持したまま、長期の継代が可能な硝子体細胞株の開 発が望まれる。
[0005] 一方、不死化遺伝子として知られるシミアン'ウィルス 40 (SV40)の大型 T抗原遺 伝子をヒト水晶体上皮細胞に導入することにより、ヒト水晶体上皮細胞株が作製され た [特開平 10— 52272 :特許文献 1、 Andley U.P.ら, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 35: 3094-3102 (1994) :非特許文献 2]。しかし、これまでに、硝子体細胞を株化したと いう報告はない。
特許文献 1:特開平 10— 52272号公報
非特許文献 1 : Japanese Journal of Ophthalmology, 7: 557-564 (2003)
非特許文献 2 : Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 35: 3094-3102 (1994)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] したがって、本発明の目的は、硝子体の生理学的 ·生化学的研究や増殖性網膜硝 子体疾患などの網膜硝子体疾患の予防および治療薬の開発のための研究手段とし て有用であり、また、硝子体再生のため、生体中への移植が可能な硝子体細胞株を 提供することである。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明者らは、不死化遺伝子を機能的に組み込んだプラスミド発現ベクターでブタ 硝子体細胞をトランスフエタトすることによって、硝子体細胞にインビト口での無限増 殖能を付与し、半永久的に継代培養可能なクローナルなブタ硝子体細胞株を榭立 することに成功して本発明を完成するに至った。
[0008] 即ち、本発明は以下に関する。
[1]外因性不死化遺伝子を発現し得る硝子体細胞株。
[2]外因性不死化遺伝子が SV40大型 T抗原をコードするものである、 [1]記載の細 胞株。
[3]ブタ由来である、 [1]記載の細胞株。
[4]下記(1)〜(3)の性質を有する、 [1]記載の細胞株:
(1)増殖速度の低下がみられな ヽ;
(2) GFAP及び S 100の産生能を有する;及び
(3) TGF— β 1及び PDGF— BBの刺激によりヒアルロン酸産生が促進される。
[5]更に、以下の性質を有する、 [4]記載の細胞株:
(4) PDGF— ΒΒの刺激により HAS2の発現が上昇する。 [6]更に、以下の性質を有する、 [4]記載の細胞株:
(5) IL—1 αの刺激により VEGFの発現が上昇する。
[7]上記の性質が 20継代以上維持される、 [4]〜 [6]の 、ずれかに記載の細胞株。
[8]生ウィルスの感染を介さずに榭立される、 [1]記載の細胞株。
[9]硝子体細胞に、外因性不死化遺伝子を機能的に担持する発現ベクターをトラン スフエタトし、該細胞を培地中で継代培養することによって榭立される、 [1]記載の細 胞株。
[10]硝子体細胞に、外因性不死化遺伝子を機能的に担持する発現ベクターをトラ ンスフヱタトし、該細胞を培地中で継代培養することを含む、硝子体細胞株の製造方 法。
[11]外因性不死化遺伝子が SV40大型 Τ抗原をコードするものである、 [10]記載の 製造方法。
発明の効果
[0009] 本発明の硝子体細胞株は、十分な細胞数を得ることができ、また一定の継続した増 殖能を有することから、網膜硝子体疾患の病因解明、網膜硝子体疾患の予防または
Ζおよび治療薬の開発に有利に利用できる。さらに、該細胞株は硝子体の生化学的 •生理学的研究、さらに細胞の分化機構の研究に非常に有用なば力りでなぐ人工 硝子体の生体材料として利用できる可能性がある。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]硝子体細胞株の形態を示す写真である。
[図 2]試験プロトコールを模式的に示す図である。
[図 3]硝子体細胞株の HAS2の発現に対する PDGF— BB+TGF— β 1刺激の効果 を示す図である。
[図 4]硝子体細胞株のヒアルロン酸産生に対する PDGF— BB+TGF— β 1刺激の 効果を示す図である。
[図 5]PDGF— ΒΒ及び Ζ又は TGF— β 1刺激による HAS2発現に対する、 Smad2 、 3又は 4の強制発現の効果を示す図である。
[図 6]試験プロトコールを模式的に示す図である。 [図 7]硝子体細胞株の VEGF mRNA発現に対する IL—l a刺激の効果を示す図で ある。
[図 8]硝子体細胞株の VEGFタンパク質発現に対する IL 1 a刺激の効果を示す図 である。縦軸は、ヒト VEGF標準品から導き出される、ブタ VEGF濃度の相対値であ る。
[図 9]硝子体細胞株の VEGF mRNA発現に対する IL 1 β、 TGF β、 PDGF— A A、 PDGF— BB又は TNF a刺激の効果を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 本発明の硝子体細胞株は、外因性不死化遺伝子を含有し、該不死化遺伝子の発 現の結果として、インビト口での無限増殖能を獲得した細胞群である。
[0012] 本発明の硝子体細胞株は、哺乳動物由来である。哺乳動物としては、例えば、マウ ス、ラット、ノ、ムスター、モルモット等のげつ歯類やゥサギ等の実験動物、ブタ、ゥシ、 ャギ、ヒッジ等の偶蹄類、ゥマ等の奇蹄類、ィヌ、ネコ等のペット、ヒト、サル、ァカゲザ ル、マーモセット、オランウータン、チンパンジーなどの霊長類等を挙げることが出来 る。本発明の硝子体細胞株は、好ましくは、ブタ由来である。
[0013] ここで「不死化遺伝子」とは、細胞を不死化し、無限増殖能を獲得させる遺伝子をい い、例えば c myc, ras等の癌遺伝子、アデノウイルス E1A、 SV40由来の大型 T抗 原遺伝子(SV40大型 T抗原遺伝子)、ポリオ一マウィルスの大型 T抗原遺伝子、パ ピローマウィルスの E6及び E7遺伝子などが挙げられる。また、本発明において「外 因性不死化遺伝子」とは、本発明の硝子体細胞株の起源となる硝子体細胞が生来 有していない、細胞外から新たに導入される不死化遺伝子を意味する。したがって、 本発明の細胞株が由来する哺乳動物以外に由来する不死化遺伝子のほか、たとえ ば、本発明の細胞株が由来する哺乳動物の癌遺伝子であっても、標的細胞内で発 現可能な (すなわち、正常の内因性癌遺伝子が受けている発現抑制を受けない)形 態に改変されたものも外因性不死化遺伝子に属するものとする。本発明の外因性不 死化遺伝子として、好ましくは、ウィルス由来の不死化遺伝子、より好ましくは SV40 大型 T抗原遺伝子が用いられる。
[0014] 本発明の硝子体細胞株は、好ましくは、組織より分離された硝子体細胞に、上記の 外因性不死化遺伝子を機能的に担持する、すなわち標的細胞内で発現可能な形態 で担持する発現ベクターをトランスフエタトし、該細胞を適当な培地中で継代培養す ること〖こよって樹立することができる。
[0015] 硝子体細胞は、例えば、摘出された眼組織力も硝子体組織を離断し、はさみ等で 細かく (約 2mm角)に切断し、得られた硝子体断片を、ゥシ胎児血清や仔ゥシ血清 1 0〜20%を含む適当な液体培地、例えばイーグル MEM培地、ダルベッコの改良ィ ーグル MEM培地、ハム培地 F12、勝田培地 DM— 160等に懸濁し、 COインキュ
2 ベータ一中で 2日間程度培養することにより、培養容器上に接着した線維芽細胞様 の細胞として単離することが出来る。単離された硝子体細胞がトランスフエクシヨンに 供される。
[0016] 本発明で使用される発現ベクターとしては、プラスミドベクターやウィルスベクターが 例示される。不死化遺伝子の導入過程にお!ヽて生ウィルスの感染を介さずに細胞株 を榭立することが可能であり、細胞内でウィルス粒子の産生の可能性がないので、発 現ベクターは好ましくは、プラスミドベクターである。ウィルスゲノムをベクターとして使 用する場合は、該ベクターが導入された細胞内で、少なくとも完全なウィルス粒子が 産生されな 、ように遺伝子の一部を欠失または変異させておくことがより好ま 、。
[0017] 外因性不死化遺伝子を機能的に担持する発現ベクターの構築方法として、例えば 、外因性不死化遺伝子に SV40大型 T抗原遺伝子を使用する場合には、以下の方 法が例示される。 SV40ゲノミック DNAの初期領域に存在する不死化遺伝子 (すな わち、大型 T抗原遺伝子)を含む DNA断片を適当な制限酵素を用いて切り出し、硝 子体細胞中で該遺伝子を発現可能なプロモーターを含有するプラスミドベクターに 挿入する。プロモーターとしては、 SV40初期プロモーター、ラウス肉腫ウィルス(RS V)プロモーター、 MuMLV LTR等が挙げられる。 SV40初期プロモーターを用いる 場合、 SV40ゲノミック DNA力 該プロモーターと大型 T抗原コード領域の両方を含 む DNA断片を切り出してもょ 、。
[0018] プラスミドベクターとしては pBR322、 pGEM等が挙げられる。また、さらに転写終 結シグナル、外因性不死化遺伝子の発現をェンノヽンスする特異的な配列などを当 該ベクターの適当な位置に配することもできる。このようにして構築された外因性不死 化遺伝子発現ベクターは、適当な宿主中、例えば、大腸菌、酵母、枯草菌等で大量 に合成させ、常法により回収精製した後、常用の遺伝子導入法、例えばリン酸カルシ ゥム共沈法、マイクロインジェクション法、ポリエチレングリコール法、エレクト口ポレー シヨン法等により硝子体細胞に導入される。
[0019] ウイノレスベタターとしては、モロ-一マウス白血病ゥイノレス、レンチウイノレス等のレト ロウィルス、アデノウイルス、ヘルぺスウィルス、アデノ随伴ウィルス、パルボウイルス、 セムリキ森林ウィルス、ワクシニアウィルス、センダイウィルス等が挙げられる。レトロゥ ィルスによる遺伝子導入は、遺伝子が染色体へ組み込まれるように導入されるので、 好ましい。また、レンチウィルスは分裂及び非分裂細胞の両方に感染し、遺伝子を導 入することができる。ウィルス粒子を含む培養液中で硝子体細胞を培養することによ り、外因性不死化遺伝子が硝子体細胞内へ導入される。この際、遺伝子導入試薬と してレトロネクチン、ファイブロネクチン、ポリプレン等を用いることにより、導入効率を 高めることが出来る。
[0020] トランスフエクシヨン後の細胞は、液体培地、例えばイーグル MEM培地、ダルべッ コの改良イーグル MEM培地、ハム培地 F12、勝田培地 DM— 160等で培養される 。培養温度、培地 pH、 CO濃度等の条件は、動物細胞培養において通常使用され
2
る一般的な条件を適宜採用することができる。 2〜3日ごとに新鮮な培地に交換し、 細胞増殖が飽和点に達した時に継代する。ー且、細胞増殖が止まってからも培養を 続け、再増殖を始めた細胞群を単クローンの細胞群として分別する。クローンの分離 は以下のようにして行うことができる。トリプシンと EDTA溶液を浸染させた小径の濾 紙を目的のクローン細胞群上に静置し、培養容器より細胞を剥離して濾紙に付着さ せる。濾紙小片に付着したクローン細胞群を、濾紙ごと別の培養容器に移す。また、 コロニーをピックアップする方法、限界希釈法や、セルソーターを用いる方法によって もクローンを分離することが出来る。クローナルな細胞株は、個々の細胞の性質が均 一であるため、従来不均一な硝子体細胞を用いて行われて 、た硝子体の生理学的 · 生化学的研究、網膜硝子体疾患の病因解明および予防'治療薬の開発等のための 有用なモデル細胞となり得る。
[0021] 上記のようにして得られた硝子体細胞株は一般的な動物細胞培養技術により継代 培養することができる。細胞の増殖能の指標として、下式により算出される細胞集団 倍カ卩数(cell population doubling level ;PDL)が用いられる。
Figure imgf000008_0001
N. =第¾1代培養終了時の細胞数
N =第 1継代培養開始時の細胞数
0
本発明の細胞株の PDLは、通常 1継代ごとに、通常約 1. 1〜2. 0、好ましくは 1. 4 〜1. 5ずつ増加する。
[0022] 本発明の細胞株は、下記(1)〜(3)の性質を有し得る:
(1)増殖速度の低下がみられな ヽ;
(2) GFAP及び S 100の産生能を有する;及び
(3) TGF— β 1及び Ζ又は PDGF—BBの刺激によりヒアルロン酸産生が促進される
[0023] ここで、 GFAP及び S 100を産生することは、本発明の細胞株が硝子体細胞として の生理学的特徴を有していることの指標である。 GFAP (Glial Fibrillary Acidic Prote inZグリア線維性酸性タンパク質)は、分子量約 50kDaの中間径フィラメントである。 S 100は、 EFハンドと呼ばれる loop-helix- loop構造のカルシウム結合モチーフを 2つ 有する、分子量約 lOkDaの酸性タンパク質である。 TGF- β 1及び Ζ又は PDGF —ΒΒの刺激によりヒアルロン酸産生が促進されることも、本発明の細胞株が硝子体 細胞としての生理学的特徴を有して 、ることの指標である。増殖性網膜硝子体疾患 等の病態にヒアルロン酸産生が関与することが報告されていることから (Japanese Jou rnal of Ophthalmology, vol.7, p.557- 564, 2003)、本発明の細胞株は、特に、サイト力 イン刺激による硝子体細胞力 のヒアルロン酸産生のこれらの疾患への関与につい て研究するための強力なツールとなる。
[0024] 本発明の細胞株は、上記の性質に加えて、更に下記 (4)の性質を有していてもよ い。
(4) PDGF— BBの刺激により HAS2の発現が上昇する。
[0025] 「遺伝子の発現」とは、該遺伝子をコードする mRNA又は該遺伝子産物(タンパク 質)の発現を意味する。 HAS2 (Hyaluronan synthase 2)はヒアルロン酸の合成酵素 である。 PDGF— BBの刺激により HAS2の発現が上昇することも、本発明の細胞株 が硝子体細胞としての生理学的特徴を有していることの指標である。
[0026] 本発明の細胞株は、上記の性質に加えて、更に下記(5)の性質を有していてもよ い。
(5) IL—1 αの刺激により VEGFの発現が上昇する。
[0027] たとえば、本発明の細胞株を IL— 1 aで刺激すると、 RT— PCR解析等による VEG F mRNAレベルは、非刺激コントロールの mRNAレベルと比較して、 12時間後で 2 倍以上、 48時間後では 2. 5倍以上となる。 IL—1 αの刺激により VEGFの発現が上 昇することも、本発明の細胞株が硝子体細胞としての生理学的特徴を有していること の指標である。
[0028] また、本発明の細胞株の VEGF発現は、 IL— 1 j8、 TGF β、 PDGF—AA、 PDG F— BB又は TNF a刺激によっては有意な変化を示さない。たとえば、本発明の細胞 株をこれらのサイト力インで刺激しても、 RT—PCR解析等による 48時間後の VEGF mRNAレベルは、非刺激コントロールの mRNAレベルの 0. 5〜1. 5倍の範囲内で ある。したがって、本発明の細胞株は、特に、 IL—1ひ刺激による VEGF発現のメカ -ズムの解析に有用である。
[0029] 本発明の細胞株は、通常、細胞の巨大化 ·変性が実質的にみられない。「細胞の 巨大化 ·変性が実質的にみられない」とは、細胞の顕微鏡観察により、一部に伸張し た細胞がみられることはあっても、その大多数 (例えば約 95%以上)は本来の硝子体 細胞の形態的特徴を示すことを意味する。本発明の細胞株を長期(例えば約 40継 代以上)に亘り継代すると、細胞形態が伸張する傾向を示す場合があるが、この伸張 した細胞株も本発明の範囲内である。
[0030] 本発明の硝子体細胞株は、 20継代以上、好ましくは 35継代以上にわたり上記性 質が安定に維持されている。
[0031] 本発明の細胞株は硝子体の生理学的'生化学的研究、網膜硝子体疾患の病因解 明及び予防'治療薬の開発、並びに眼疾患用医薬品の安全性試験等のための有用 なモデル細胞となり得る。且つ当該細胞は安定な供給が可能であるから、硝子体再 生を目的とした移植や人工硝子体の有用な材料となり得る。また、本発明の細胞株 は硝子体特異的蛋白質である GFAP及び S 100の産生能を有し、ヒアルロン酸産生 能を有することから、該細胞株の大量培養により該物質を大量に製造することもでき る。また、本発明の細胞株を IL-1 aにより刺激することにより VEGF発現が促進するこ とから、この発現誘導を抑制する化合物を選択することにより、硝子体細胞から放出 される VEGFが関与する、血管内皮の増殖、血管透過性の亢進、新生血管の増殖等 の症状を予防 '治療し得る化合物をスクリーニングすることができる。
[0032] 以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下に示す実 施例によって何ら限定されるものではない。
実施例 1
[0033] (ブタ硝子体組織の単離及びブタ硝子体細胞の調製)
2歳齢のブタの眼組織より硝子体を摘出し、はさみで 2mm角に切断した。得られた 硝子体断片を DMEM (GIBCO) (10% FBS, lOOU/ml ペニシリン及び 100 g/ml ストレプトマイシン含有)中に懸濁し、 10cm培養ディッシュ上で、 37°C、 5% COにて培養した。 2日後、ディッシュ上に接着した線維芽細胞様の細胞として、硝
2
子体細胞が得られた。
[0034] (不死化遺伝子 SV40大型 T抗原の導入及び細胞株の単離)
上記で得られた硝子体細胞に、 SV40大型 T抗原の配列が組み込まれたベクター( RIKEN Tag- LTR- pUC18 sense #4)をリン酸カルシウム法(BD Calphos Mammalian T ransfection Kit)を用いて導入した。
80%コンフルェントのときに、培養ディッシュに 0. 25% トリプシン/ EDTAを 4ml 加え、 37°C、 5% COにて 5分間処理することにより、細胞を剥がし、その後上記 D
2
MEMを同量カ卩えることによりトリプシンを失活させた。その後、 380 X gにて 2分間、 遠心分離することにより細胞を回収した。細胞を 1: 10希釈となるように培養ディッシュ に播き、 37°C、 5%COにて更に培養した。
2
4日間培養後、コロニーを形成している細胞を選択し、該細胞をトリプシンで剥がし 、コロニー毎に 12穴プレート中で培養した。 80%コンフルェント程度になったところ で、細胞を 60mm培養ディッシュに継代し、更に 80%コンフルェント程度になったと ころで、細胞を凍結保存した(5% DMSO/10%FBS/DMEM) 0 [0035] (細胞の継代)
単離されたコロニーを同様の条件で、第 40継代まで引続き培養した。培養を通じて 、細胞は一定の比率で継代し続けることが可能であったことから、細胞の増殖速度の 低下は認められな力つた。 5継代ごとに PDLを算出した。得られた細胞株の PDLは、 1継代ごとに、約 1. 4〜1. 5ずつ増加した。
顕微鏡下で細胞の形態を観察した。 DMIRBE顕微鏡 (Leica社製)に接続された冷 却 CCDカメラ DP— 70 (ォリンパス社製)で細胞の様相を撮影した。撮影条件は以下 の通り:対物レンズ 5倍 Z接眼レンズ 10倍 Z光量 9. 0V。細胞は単層からなり、 線維芽細胞様の形態を呈した(図 1)。 40代継代後の細胞の一部に、伸張した細胞 形態を呈する傾向が認められたものの、細胞の巨大化や変性はほとんど認められな かった。
[0036] (SV40大型 T抗原の発現確認)
細胞から全 RNAを単離し、 cDNAを合成し、 RT— PCR法により不死化遺伝子 SV 40大型 T抗原の mRNA発現を確認した。
[0037] (硝子体細胞株の表現型の解析)
硝子体細胞株は、 GFAP及び S 100タンパク質を発現していた。このことから、得ら れた硝子体細胞株は硝子体細胞としての生理学的特徴を保持していることが示され た。
次に、榭立された硝子体細胞株における、ヒアルロン酸シンターゼ (HAS) 2の発現 及びヒアルロン酸産生に対する PDGF— BB及び Z又は TGF— β 1の影響を調べた 。該発現は RT— PCRにて観察した。
即ち、硝子体細胞株が 50〜60%コンフルェントのときに、該細胞の培地をゥシ血 清を 1%を含んだ DMEMに交換し、 24時間培養後、 TGF- β 1 (10ng/ml)及び PDGF— BB (lOngZml)により細胞を刺激した。一部の試験においては、培地交換 から 6時間後に、 Smad2、 3又は 4を細胞株にトランスフエクシヨンした。サイト力イン刺 激の 3、 6、 24及び 48時間後に、細胞及び培養上清を回収した(図 2)。細胞力も全 R NAを抽出し、 cDNA合成を行い、 HAS2に特異的なプライマーを用いて RT— PCR を行った。 PCRは、 Roche FastStart High Fidelity PCR Systemを用い、 Gene Amp P CR System 9700 (Applied Biosystems)上で行った。 PCRの条件は以下の通り:
95°C 2分間 → (95°C 30秒 → X。C 30秒 → 72°C 30°C) XYサイクル
→ 72°C 7分
X= 50, Y= 35 - - -HAS2
X=60、 Υ= 25 · · 'beta— Actin
また、培養上清中のヒアルロン酸濃度をヒアルロン酸測定キット(生化学工業株式会 社)を用いて測定した。
[0038] その結果、硝子体細胞株を TGF— β 1 ( 1011871111)及び1300 ー88 ( 1011871111 )により刺激すると、刺激から 6時間後に HAS2の mRNA発現量が上昇した(図 3)。 該刺激により、培養上清中の HA濃度が経時的に上昇したことから、 TGF- β 1及び PDGF— BBの刺激により硝子体細胞株におけるヒアルロン酸合成が亢進したことが 示唆された(図 4)。このことから、得られた硝子体細胞株は硝子体細胞としての生理 学的特徴を保持して 、ることが示された。
Smad2、 3又は 4の強制発現により、 TGF— β 1刺激による HAS2の発現が認めら れた(図 5)。このことから、 TGF— β 1の作用は Smad2、 3及び 4の経路を介するもの であることが示唆された。 TGF- β 1と PDGF— BBとの相乗効果は認められなかつ た。
実施例 2
[0039] 実施例 1にお!/、て榭立した硝子体細胞株における、サイト力イン刺激に対する VEG F発現の変化を調べた。 VEGFの mRNAレベルでの発現は RT-PCRにより、またタンパ ク質レベルでの発現は ELISAにより調べた。
即ち、硝子体細胞株が 50〜60%コンフルェントのときに、該細胞の培地をゥシ血清 1%を含んだ DMEMに交換し、 24時間培養後、サイト力イン(IL- 1 a、 IL- 1 β、 TNF a 、 PDGF-AA、 PDGF-BB又は TGF jS ) (lOng/ml)で 48時間刺激した(図 6)。刺激した 細胞から全 RNAを抽出し、 cDNA合成を行い、 VEGFのプライマーを用いて PCRを施 行した。刺激した細胞の培地を ELISAに用いた。ブタ VEGFに対する適切な抗体が無 いため、ヒト VEGFに対する抗体を用いた ELISAにより VEGFタンパク質濃度の測定を 行い、結果をヒト VEGF標準品から導き出される参考値として算出した。 PCRは TOYO BO KOD plusのキットを用い、 Gene PCR System 9700(Applied Biosystem)にて行つ た。 PCRの条件は以下の通りである:
95°C 120秒;
(95°C 15秒、 62°C 30秒、 68°C 30秒) X 30 cycle;
68°C 90秒。
ELISAは三菱ビーシーエルに依頼した。
[0040] その結果、硝子体細胞株を IL-1 aにより刺激すると、 VEGFの mRNA発現量が経 時的に上昇した(図 7)。該刺激により、培養上清中の VEGFタンパク質濃度も経時的 に上昇したことから、 IL-1 αの刺激により硝子体細胞株における VEGFタンパク質の 産生が亢進したことが示唆された(図 8)。
一方、硝子体細胞株を他のサイト力イン(IL-1 β、 IL- 6、 TNF a、 PDGF- AA、 PDGF - BB又は TGF β )により刺激しても、 VEGFの mRNA発現量の有意な変化は認められ なかった(図 9)。
このことから、実施例 1で得られた硝子体細胞株は、特に、 IL-1 α刺激による VEGF 発現のメカニズムの解析に有用であることが示唆された。 IL-1ひ刺激による VEGFの 発現を抑制することができれば、血管内皮の増殖抑制、血管透過性の亢進抑制、新 生血管の増殖抑制につながると考えられる。
産業上の利用可能性
[0041] 本発明の硝子体細胞株は、十分な細胞数を得ることができ、また一定の継続した増 殖能を有することから、網膜硝子体疾患の病因解明、網膜硝子体疾患の予防または Zおよび治療薬の開発に有利に利用できる。さらに、該細胞株は硝子体の生化学的 •生理学的研究、さらに細胞の分化機構の研究に非常に有用なば力りでなぐ人工 硝子体の生体材料として利用できる可能性がある。
本出願は日本で出願された特願 2006— 036953 (出願日: 2006年 2月 14日)を 基礎としており、その内容は本明細書に全て包含されるものである。

Claims

請求の範囲
[I] 外因性不死化遺伝子を発現し得る硝子体細胞株。
[2] 外因性不死化遺伝子が SV40大型 T抗原をコードするものである、請求項 1記載の 細胞株。
[3] ブタ由来である、請求項 1記載の細胞株。
[4] 下記(1)〜(3)の性質を有する、請求項 1記載の細胞株:
(1)増殖速度の低下がみられな ヽ;
(2) GFAP及び S 100の産生能を有する;及び
(3) TGF— β 1及び PDGF— BBの刺激によりヒアルロン酸産生が促進される。
[5] 更に、以下の性質を有する、請求項 4記載の細胞株:
(4) PDGF— ΒΒの刺激により HAS2の発現が上昇する。
[6] 更に、以下の性質を有する、請求項 4記載の細胞株:
(5) IL—1 αの刺激により VEGFの発現が上昇する。
[7] 上記の性質が 20継代以上維持される、請求項 4〜6の 、ずれかに記載の細胞株:
[8] 生ウィルスの感染を介さずに榭立される、請求項 1記載の細胞株。
[9] 硝子体細胞に、外因性不死化遺伝子を機能的に担持する発現ベクターをトランス フエタトし、該細胞を培地中で継代培養することによって榭立される、請求項 1記載の 細胞株。
[10] 硝子体細胞に、外因性不死化遺伝子を機能的に担持する発現ベクターをトランス フエタトし、該細胞を培地中で継代培養することを含む、硝子体細胞株の製造方法。
[II] 外因性不死化遺伝子が SV40大型 Τ抗原をコードするものである、請求項 10記載 の製造方法。
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