WO2012133811A1 - 未分化状態の制御剤およびその用途 - Google Patents

未分化状態の制御剤およびその用途 Download PDF

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WO2012133811A1
WO2012133811A1 PCT/JP2012/058665 JP2012058665W WO2012133811A1 WO 2012133811 A1 WO2012133811 A1 WO 2012133811A1 JP 2012058665 W JP2012058665 W JP 2012058665W WO 2012133811 A1 WO2012133811 A1 WO 2012133811A1
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ccl2
cells
undifferentiated
seq
protein
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治和 鈴木
由紀 長谷川
アリスター フォレスト
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独立行政法人理化学研究所
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    • C12N5/0696Artificially induced pluripotent stem cells, e.g. iPS
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12N2501/235Leukemia inhibitory factor [LIF]
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    • C12N2501/998Proteins not provided for elsewhere
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    • C12N2510/00Genetically modified cells

Definitions

  • the present invention relates to a control agent for an undifferentiated state of an undifferentiated cell and use thereof, and more specifically, a method for producing an undifferentiated cell with an undifferentiated state controlled using the control agent for an undifferentiated state, and The present invention relates to a method for controlling an undifferentiated state of an undifferentiated cell.
  • Cells having pluripotency such as ES cells and iPS cells are undifferentiated cells.
  • the undifferentiated cells are attracting attention for their application to regenerative medicine because of their pluripotency, and research and development are actively conducted. Here, it is important to culture the undifferentiated cells while maintaining an undifferentiated state.
  • a method using feeder cells such as fibroblasts
  • a so-called on-feeder culturing method is used.
  • This method is a method in which feeder cells are cultured in advance and the undifferentiated cells are seeded on the feeder cells.
  • culture methods that do not use feeder cells so-called feeder-free culture methods, have also been constructed.
  • a serum-free medium is used (Patent Documents 1 to 5, Non-Patent Documents 1 to 14).
  • JP 2001-17163 A JP 2006-345702 A JP 2006-204292 A JP 2009-72186 A JP 2010-004796 A
  • an object of the present invention is to provide a new regulator of undifferentiated state that maintains and / or improves the undifferentiated state of undifferentiated cells and use thereof.
  • the undifferentiated state regulator of the present invention is characterized by comprising CCL2 or a protein containing a functional domain thereof.
  • the method for producing undifferentiated cells with controlled undifferentiated state according to the present invention is characterized by including a culture step of culturing undifferentiated cells in the presence of the undifferentiated state control agent of the present invention.
  • the method for controlling an undifferentiated state of the present invention is characterized in that the undifferentiated state of the undifferentiated cells is maintained and / or improved by culturing the undifferentiated cells according to the production method of the present invention.
  • an undifferentiated state of an undifferentiated cell can be maintained and / or improved by a protein containing CCL2 or a functional domain thereof.
  • undifferentiated cells such as ES cells and iPS cells can be cultured in a state in which the undifferentiated state is maintained and / or improved, and thus various medical treatments including regenerative medicine and research thereof. Very useful.
  • FIG. 1 is a graph showing the rate of change in expression of an undifferentiated marker gene in mouse iPS cells in which CCL2 is overexpressed in Examples of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the rate of change in expression of Ccl2 gene and undifferentiated marker gene in mouse iPS cells knocked down with Ccl2 gene in Examples of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of flow cytometry analysis on mouse iPS cells expressing the Nanog gene, which is an undifferentiated marker gene, in Examples of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of flow cytometry analysis on mouse iPS cells expressing the Nanog gene, which is an undifferentiated marker gene, in Examples of the present invention.
  • FIG. 1 is a graph showing the rate of change in expression of an undifferentiated marker gene in mouse iPS cells in which CCL2 is overexpressed in Examples of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the rate of change in expression
  • FIG. 5 shows the results showing phosphorylation of STAT3 in mouse iPS cells in the presence of CCL2 in the Example of the present invention
  • (A) is a photograph showing the results of Western blotting
  • (B) is a non-photograph. It is a graph which shows the ratio of phosphorylated STAT3 and phosphorylated STAT3.
  • FIG. 6 shows the results showing phosphorylation of AKT in mouse iPS cells in the presence of CCL2 in the examples of the present invention
  • (A) is a photograph showing the results of Western blotting
  • (B) is non-photographed. It is a graph which shows the ratio of phosphorylated AKT and phosphorylated AKT.
  • FIG. 7 shows the results showing phosphorylation of ERK1 / 2 in mouse iPS cells in the presence of CCL2 in the Example of the present invention
  • (A) is a photograph showing the results of Western blotting
  • (B) It is a graph which shows the ratio of non-phosphorylated ERK1 / 2 and phosphorylated ERK1 / 2.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of flow cytometry analysis on mouse iPS cells expressing the Nanog gene, which is an undifferentiated marker gene, in Examples of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing the expression level of the Tbx3 gene that is an undifferentiated marker gene in mouse iPS cells in the presence of CCL2 in the Example of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the rate of change in the expression of the Tbx3 gene in mouse iPS cells in which the Klf4 gene was knocked down in the examples of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing an estimation mechanism of maintenance or improvement of an undifferentiated state involving CCL2.
  • FIG. 12 is a graph showing the rate of change in the expression of undifferentiated marker genes in mouse ES cells in which CCL2 is overexpressed in Examples of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the rate of change in the expression of an undifferentiated marker gene in mouse iPS cells cultured under conditions where CCL2 is added and LIF is not added in the examples of the present invention.
  • FIG. 14 is a graph showing the expression change rate of an undifferentiated marker gene in human iPS cells in Examples of the present invention.
  • FIG. 15 shows the results showing phosphorylation of STAT3 and AKT in human iPS cells in the presence of CCL2 protein in the examples of the present invention
  • A is a photograph showing the results of Western blotting
  • B Is a graph showing the ratio of non-phosphorylated STAT3 and phosphorylated STAT3
  • C is a graph showing the ratio of non-phosphorylated AKT and phosphorylated AKT
  • D is the expression of the GAPDH gene. It is a graph which shows the ratio of the expression of KLF4 gene with respect to.
  • FIG. 15 shows the results showing phosphorylation of STAT3 and AKT in human iPS cells in the presence of CCL2 protein in the examples of the present invention
  • A is a photograph showing the results of Western blotting
  • B Is a graph showing the ratio of non-phosphorylated STAT3 and
  • FIG. 16 is a photograph showing the morphology of human iPS cells cultured in the presence of CCL2 without feeder cells in Examples of the present invention.
  • FIG. 17 is a graph showing changes in the number of cells over time of human iPS cells cultured in the presence of CCL2 in the examples of the present invention.
  • FIG. 18 is a photograph showing the morphology after spontaneous differentiation-inducing culture of EBs produced from human iPS cells in Examples of the present invention, and (A) was obtained from human iPS cells cultured in the presence of CCL2.
  • FIG. 5 shows the results of induction of spontaneous differentiation of EB
  • (B) shows the results of induction of spontaneous differentiation of EB obtained from human iPS cells cultured in the absence of CCL2.
  • FIG. 19 is a photograph showing the form of cultured EBs prepared from human iPS cells after culturing in Examples of the present invention.
  • (A) shows the results of EBs obtained from human iPS cells cultured in the absence of CCL2.
  • B) is the result of EB obtained from human iPS cells cultured in the presence of CCL2.
  • FIG. 20 is a photograph showing the morphology after spontaneous differentiation induction culture of EBs produced from human iPS cells in the examples of the present invention, (A) is CCL2 added / LIF not added / bFGF not added, ( B) shows the results when CCL2 was added / LIF was added / bFGF was not added.
  • FIG. 21 is a graph showing the rate of change in the expression of undifferentiated marker genes in human iPS cells cultured under feeder-free conditions in the examples of the present invention.
  • 1st control agent of this invention is a control agent of the undifferentiated state of an undifferentiated cell, Comprising: Protein which contains CCL2 or its functional domain It is characterized by including.
  • the first control agent of the present invention maintains and / or improves the undifferentiated state of undifferentiated cells.
  • the first control agent of the present invention can be referred to as, for example, an undifferentiated state maintenance agent or an undifferentiated state improver, and can also be expressed as a “maintenance / improving agent”.
  • “maintaining undifferentiated state” means, for example, maintaining undifferentiated cells in an undifferentiated state (hierarchy of differentiation) in the absence of the control agent.
  • “improvement of the undifferentiated state” means that the undifferentiated state of the undifferentiated cell (the hierarchical property) is more undifferentiated than the state in the absence of the control agent. It means to shift, that is, to promote dedifferentiation, and is also referred to as improvement of undifferentiation ability (hereinafter the same).
  • control agent of the present invention for example, it is possible to promote the adhesion and / or proliferation of the undifferentiated cells.
  • the control agent of the present invention can also be referred to as, for example, an agent for promoting adhesion and / or proliferation of undifferentiated cells.
  • the agent for promoting adhesion and / or proliferation of undifferentiated cells of the present invention is characterized by containing a protein containing CCL2 or a functional domain thereof, and the following description of the regulator of the present invention can be cited.
  • the method for controlling the undifferentiated state of undifferentiated cells of the present invention can also be referred to as, for example, a method for promoting adhesion and / or proliferation of undifferentiated cells.
  • the method for promoting adhesion and / or proliferation of undifferentiated cells of the present invention has the same configuration as the method for controlling the undifferentiated state of undifferentiated cells of the present invention described later, and the description thereof can be cited.
  • CCL2 is a CC motif chemokine 2 (CC motif chemokin 2), and is a protein classified into the CXC family.
  • CCL2 means a protein having the function of CCL2
  • the functional domain of CCL2 means a domain that contributes to the function of CCL2 in CCL2.
  • the protein containing the functional domain of CCL2 is referred to as “CCL2-like protein”.
  • the function of CCL2 means the function of maintaining the undifferentiated state of undifferentiated cells and / or the function of improving.
  • the function of CCL2 can be said to be a function that induces chemotaxis of monocytes or the like, for example.
  • control agent of the present invention may include, for example, one or both of the CCL2 and the CCL2-like protein.
  • the control agent of the present invention may contain only the CCL2 as an active ingredient, may contain only the CCL-like protein, or may contain both the CCL2 and the CCL2-like protein.
  • the type of CCL2 is not particularly limited.
  • the origin of the CCL2 is not particularly limited, and examples thereof include mammals.
  • Examples of the mammal include a human or a non-human mammal.
  • Examples of the non-human mammal include primates such as monkeys, mice, chickens, horses, rats, pigs, rabbits and the like.
  • the CCL2 may be a natural product or an artificially synthesized product, for example.
  • the method for synthesizing the synthetic product is not particularly limited, and examples thereof include genetic engineering techniques. Specific examples include protein synthesis using cells, cell-free protein synthesis without using cells, and the like.
  • the CCL2 may be, for example, natural CCL2 or a modified protein of the natural CCL2.
  • the latter modified protein may be, for example, a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of the natural CCL2, and one or several amino acids may be present. It may be a protein consisting of a modified amino acid sequence. Such a protein is included in CCL2 in the present invention as long as it has the function of CCL2.
  • a protein containing the functional domain of CCL2 (the CCL2-like protein) can be used in the same manner as the CCL2.
  • the CCL2-like protein only has to have the function of the functional domain of the CCL2, and other conditions are not limited at all.
  • a sequence other than the functional domain is not limited.
  • the CCL2-like protein may be, for example, a protein composed of the functional domain polypeptide or a protein containing the functional domain polypeptide.
  • amino acid sequences of the CCL1 and functional domains thereof are shown below, but the present invention is not limited to these examples.
  • the CCL2 or the CCL2-like protein is, for example, any one of the following proteins (A1), (A2), (A3), (B1), (B2), and (B3).
  • A1 protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 SEQ ID NO: 1 MKVSAALLCLLLIAATFIPQGLAQPDAINAPVTCCYNFTNRKISVQRLASYRRITSSKCPKEAVIFKTIVAKEICADPKQKWVQDSMDHLDKQTQTPKT
  • A2 a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and a protein having a CCL2 function
  • a protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence, and a protein having the function of CCL2 (B1) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3: SEQ ID NO: (B2)
  • (A1) is human CCL2.
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is the full-length amino acid sequence of CCL2, for example, SWISSPROT Acc. No. Registered in P13500.
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 for example, the region from No. 24 to No. 99 is the functional domain of CCL2.
  • the number of amino acids such as the deletion is not particularly limited, and is, for example, one or several, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably. 1 to 3, particularly preferably 1 or 2.
  • the identity is not particularly limited. For example, it is 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, Preferably it is 99% or more.
  • the identity can be calculated, for example, by calculating under default conditions using BLAST or the like (hereinafter the same).
  • (B1) is the CCL2 of the mouse.
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 is the full-length amino acid sequence of CCL2, for example, SWISSPROT Acc. No. Registered in P10148 or NP_03563.1.
  • the region from No. 24 to No. 148 is the functional domain of CCL2.
  • the number of amino acids such as the deletion is not particularly limited, and is, for example, one or several, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably. 1 to 3, particularly preferably 1 or 2.
  • the identity is not particularly limited, and is, for example, 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, Preferably it is 99% or more.
  • the CCL2 or the CCL2-like protein is, for example, any one of the following (A1 ′), (A2 ′), (A3 ′), (B1 ′), (B2 ′), and (B3 ′) as a functional domain of CCL2. It is protein which has polypeptide of.
  • A1 ′ Polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 SEQ ID NO: 2: QPDAINAPVTCCYNFTNRKISVQRLASYRRITSSKCPKEAVIFKTIVAKEICADPKQKWVQDSMDHLDKQTQTPKT
  • A2 ′ a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and a polypeptide having a CCL2 function
  • (A1 ') is a functional domain of human CCL2.
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 corresponds to the region of Nos. 24 to 99 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, for example.
  • the number of amino acids such as the deletion is not particularly limited, and is, for example, one or several, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably. Is 1 to 3, particularly preferably 1 or 2.
  • the identity is not particularly limited, and is, for example, 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, Particularly preferably, it is 99% or more.
  • (B1 ′) is a functional domain of mouse CCL2, and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 corresponds to, for example, the region of Nos. 24 to 148 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, for example.
  • the number of amino acids such as the deletion is not particularly limited, and is, for example, one or several, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and still more preferably. Is 1 to 3, particularly preferably 1 or 2.
  • the identity is not particularly limited, and is, for example, 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, Particularly preferably, it is 99% or more.
  • the target to which the control agent of the present invention is applied is not particularly limited.
  • the differentiation stage of undifferentiated cells, ie, hierarchy is not particularly limited, and examples include cells before full differentiation.
  • the undifferentiated cell is, for example, a cell expressing an undifferentiated marker gene.
  • the undifferentiated state of a cell can be determined using, for example, an undifferentiated marker gene as an index.
  • Examples of the undifferentiated marker gene include Klf4, Nanog, Tbx3, Rex1, Stella and the like. These genes are, for example, marker genes indicating a blast cyst state (Naive Pluripotent State) in a more undifferentiated state.
  • the undifferentiated cells can be said to be cells in an undifferentiated state having, for example, self-renewal ability and pluripotency.
  • the undifferentiated cell may be, for example, a cell derived from an embryo or a living tissue, or an artificially created undifferentiated cell.
  • Examples of the undifferentiated cells in a more undifferentiated state include embryonic stem cells (Embryonic Stem cells: ES cells) and embryonic germ cells (Embryonic Germ cells: EG cells).
  • Examples of the undifferentiated cells in a state where the differentiation has progressed further include somatic stem cells (also referred to as adult stem cells).
  • somatic stem cells examples include adult pluripotent stem cells (also referred to as adult pluripotent progenitor cells: multipotent adult progenitor cells), hematopoietic stem cells, vascular endothelial stem cells, mesenchymal stem cells, hepatic stem cells, neural stem cells, epithelial stem cells, Examples include pancreatic stem cells and liver stem cells.
  • Examples of the undifferentiated cells include primordial germ cells. Examples of the undifferentiated cells include embryonic tumor cells (EC cells) and the like. Examples of artificial undifferentiated cells include nuclear transfer ES cells (nuclear transfer Embryonic Stem cells: ntES cells).
  • iPS cells induced pluripotent stem cells
  • iPS cells induced pluripotent stem cells
  • iPS cells international pluripotent stem cells
  • the origin of the undifferentiated cells is not particularly limited, and examples thereof include mammalian cells.
  • Examples of the mammal include a human or a non-human mammal.
  • Examples of the non-human mammal include primates such as monkeys, mice, chickens, horses, rats, pigs, rabbits and the like.
  • the origin of the CCL2 and the CCL2-like protein in the control agent of the present invention and the origin of the undifferentiated cells may be the same or different, for example. When both are the same, for example, mammals are preferred, primates or rodents are preferred, and humans or mice are preferred.
  • the CCL2 and CCL2-like protein may further be bound with other peptides as long as the CCL2 functions.
  • the number and type of amino acid residues in the other peptides are not particularly limited.
  • the control agent of the present invention may further contain other components in addition to the CCL2 and / or the CCL2-like protein.
  • the other components are not particularly limited, and examples thereof include components contained in a medium described later.
  • the control agent of the present invention can maintain the differentiation hierarchy of the undifferentiated cells in the absence of the control agent of the present invention.
  • the undifferentiated cells generally progress in a hierarchy from an undifferentiated blast cyst (Naive Pluriponent State) to a more differentiated epiblast (Primed Pluriponent State).
  • the control agent of the present invention can be said to be, for example, a blast cyst state maintaining agent and an epiblasting inhibitor.
  • the control agent of the present invention for example, it is possible to promote the progress of dedifferentiation from epiblast to blast cyst, particularly for human-derived undifferentiated cells.
  • the control agent of the present invention can be said to be, for example, an agent for improving differentiation hierarchy or a dedifferentiation promoter.
  • the form of the control agent of the present invention is not particularly limited.
  • the control agent of the present invention may be, for example, in the form of a medium for controlling the undifferentiated state of the undifferentiated cells, further containing a medium, as described later, and further including an incubator, and the CCL2 or It may be in the form of an incubator for controlling the undifferentiated state of the undifferentiated cells on which the CCL2-like protein is immobilized. In the latter case, for example, it is not necessary to add the control agent to the medium every time the culture is performed, and the CCL2 or the CCL2-like protein can be stably maintained.
  • a scaffold can be provided for cells to be cultured.
  • the incubator is not particularly limited, and examples thereof include flasks, dishes, and well plates.
  • the method for immobilizing the CCL2 and the CCL2-like protein is not particularly limited as long as the functions of the CCL2 and the CCL2-like protein are maintained, and a known method can be arbitrarily adopted. For example, Nature Methods Vol. 5, No. 7, 2008, p.645-650 can be referred to for the immobilization method.
  • control agent of the present invention The method of using the control agent of the present invention will be described, for example, in the control medium for undifferentiated state of undifferentiated cells of the present invention described later.
  • the medium for controlling undifferentiated state of the first undifferentiated cell of the present invention is used for culturing the undifferentiated cell as described above.
  • a medium which is an embodiment of the control agent of the present invention.
  • the medium of the present invention only needs to contain the control agent of the present invention, and other configurations and conditions are not limited at all.
  • the medium of the present invention includes, for example, a basal medium containing the control agent, and can be prepared by adding the control agent to the basal medium.
  • the content of the control agent is not particularly limited.
  • the lower limit of the CCL2 concentration in the medium is, for example, 500 ng / mL, preferably 1000 ng / mL, more preferably 2000 ng / mL, particularly preferably. Is 2500 ng / mL.
  • the upper limit of the CCL2 concentration in the medium is, for example, 10000 ng / mL, preferably 8000 ng / mL, more preferably 5000 ng / mL, and particularly preferably 2500 ng / mL.
  • the range of the CCL2 concentration in the medium is, for example, in the range of 500 ng / mL to 10000 ng / mL, preferably in the range of 1000 ng / mL to 8000 ng / mL, particularly preferably in the range of 2000 ng / mL to 5000 ng / mL. It is.
  • the concentration of the CCL2-like protein in the medium is not particularly limited, and is, for example, the same as the above-mentioned concentration of CCL2, and the addition of the CCL2 The concentration can be converted based on the amount of the functional domain.
  • the medium of the present invention may further contain other differentiation inhibiting factors, for example.
  • the differentiation inhibitory factor include LIF (leukemia inhibitory factor), bFGF, NODAL, GSK / MEK inhibitor and the like.
  • the LIF is preferably used in a medium for mouse-derived cells
  • the bFGF and NODAL are preferably used in a medium for human-derived cells.
  • the origin of the differentiation inhibitory factor is not particularly limited, and may be the same as or different from the origin of the undifferentiated cells to be cultured, for example.
  • LIF can be used as the differentiation inhibitor.
  • the differentiation inhibiting factor may be, for example, naturally derived or artificially prepared by transformation or the like.
  • the medium of the present invention can maintain and / or improve the undifferentiated state of the undifferentiated cells by the CCL2 and / or the CCL2-like protein even when LIF is not added.
  • the culture medium of this invention may contain LIF further, for example.
  • the culture medium of the present invention further contains LIF, for example, the undifferentiated state of the undifferentiated cells can be further maintained and / or improved.
  • the content of the differentiation inhibitory factor is not particularly limited.
  • the differentiation inhibiting factor is LIF
  • the lower limit of the LIF concentration in the medium is, for example, 25 units / mL, preferably 50 units / mL, more preferably 100 units / mL, and particularly preferably 200 units / mL. mL.
  • the upper limit of the LIF concentration in the medium is, for example, 1000 units / mL, preferably 800 units / mL, more preferably 500 units / mL, and particularly preferably 300 units / mL.
  • the range of the LIF concentration in the medium is, for example, in the range of 25 units / mL to 1000 units / mL, preferably in the range of 50 units / mL to 800 units / mL, and more preferably in the range of 100 units / mL to 500 units / mL. Particularly preferred is a range of 200 units / mL to 300 units / mL. For example, when the unit of LIF is 1000 units / mL that is necessary for suppression of differentiation of ES cells, 1/1000 is defined as 1 unit.
  • the addition ratio of the CCL2 and / or the CCL2-like protein and the LIF is not particularly limited.
  • the LIF is preferably in the range of 0.1 unit / mL to 2 unit / mL, more preferably 0.1 unit / mL to 1 with respect to 1 ng of the CCL2 and / or the CCL2-like protein.
  • the range of 5 unit / mL more preferably in the range of 0.1 unit / mL to 1 unit / mL, and particularly preferably in the range of 0.1 unit / mL to 0.5 unit / mL.
  • the medium of the present invention may further contain a growth factor, for example.
  • the growth factor include basic fibroblast growth factor (bFGF), transforming growth factor-beta (TGF ⁇ ), and the like.
  • the origin of the growth factor is not particularly limited, and may be, for example, the same as or different from the origin of the undifferentiated cells to be cultured.
  • bFGF basic fibroblast growth factor
  • TGF ⁇ transforming growth factor-beta
  • the origin of the growth factor is not particularly limited, and may be, for example, the same as or different from the origin of the undifferentiated cells to be cultured.
  • bFGF can be used as the growth factor.
  • the growth factor may be naturally derived, for example, or may be artificially prepared by transformation or the like.
  • the content of the growth factor is not particularly limited.
  • the growth factor is bFGF
  • the lower limit of the bFGF concentration in the medium is, for example, 4 ng / mL, preferably 5 ng / mL, more preferably 8 ng / mL, and particularly preferably 10 ng / mL. It is.
  • the upper limit of the bFGF concentration in the medium is, for example, 20 ng / mL, preferably 17 ng / mL, more preferably 15 ng / mL, and particularly preferably 10 ng / mL.
  • the range of the bFGF concentration in the medium is, for example, in the range of 4 ng / mL to 20 ng / mL, preferably in the range of 5 ng / mL to 17 ng / mL, more preferably in the range of 8 ng / mL to 15 ng / mL. And particularly preferably about 4 ng / mL or about 10 ng / mL.
  • the addition ratio of the CCL2 and / or the CCL2-like protein and the bFGF is not particularly limited.
  • the bFGF is, for example, 0.016 ng / mL to 0.04 ng / mL, or 0.02 ng / mL to 0.04 ng / mL with respect to 1 ng of the CCL2 and / or the CCL2-like protein.
  • It is preferably in the range of mL, more preferably in the range of 0.016 ng / mL to 0.034 ng / mL, still more preferably in the range of 0.016 ng / mL to 0.03 ng / mL, and particularly preferably About 0.02 ng / mL.
  • the medium of the present invention can be prepared, for example, by adding the CCL2 and / or the CCL2-like protein to the basic medium.
  • the basal medium is not particularly limited, and may be appropriately set depending on the type of undifferentiated cells to be cultured, for example, as long as it contains components necessary for culture and components necessary for growth.
  • Examples of the basic medium include Dulbecco's Modified Eagle Medium (Doulbecco Modified Eagle's Medium: DMEM), Knockout DMEM (NO DMEM), and the like.
  • the said basic culture medium can use a well-known on-feeder culture medium, a feeder free culture medium, etc., for example.
  • the basal medium may contain, for example, serum such as fetal bovine serum (FBS); essential amino acids; growth cofactors such as non-essential amino acids; nucleosides; ⁇ -mercaptoethanol and the like.
  • serum such as fetal bovine serum (FBS)
  • essential amino acids such as fetal bovine serum (FBS)
  • growth cofactors such as non-essential amino acids
  • nucleosides such as ⁇ -mercaptoethanol and the like.
  • the pH of the medium of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately set according to, for example, the type of undifferentiated cells to be cultured.
  • the pH of the medium is, for example, 6 to 7, preferably 6.5 to 7, and more preferably 6.8 to 7.
  • the medium of the present invention may be, for example, a medium (hereinafter referred to as “on-feeder medium”) for culture using feeder cells (hereinafter referred to as “on-feeder culture”), or culture without using feeder cells (hereinafter referred to as “on-feeder culture”). , "Feeder-free culture”) (hereinafter referred to as “feeder-free culture medium”).
  • the basal medium can be appropriately selected depending on, for example, the type of on-feeder culture and feeder-free culture, the type of cells to be cultured, and the like.
  • the basic medium is exemplified below, but the present invention is not limited thereto.
  • a serum-added medium or a serum-free medium can be used as the basic medium, and the serum-added medium is preferable.
  • the type of serum is not particularly limited, and FBS or the like can be used.
  • the basal medium is preferably, for example, a serum-free medium.
  • the basic medium is preferably, for example, the serum-added medium.
  • the type of serum is not particularly limited, and FBS or the like can be used.
  • the basal medium is preferably, for example, a serum-free medium.
  • the method for using the culture medium of the present invention will be described, for example, in the production method of the present invention described later.
  • the method for producing an undifferentiated cell with controlled first undifferentiated state according to the present invention is the regulator of undifferentiated state according to the present invention.
  • undifferentiated cells may be cultured in the presence of the control agent of the present invention, and other steps and conditions are not limited at all.
  • the culturing step is a step of culturing the undifferentiated cells using the control medium for controlling the undifferentiated state of the undifferentiated cells of the present invention containing the control agent. .
  • the origin of the CCL2 or the CCL2-like protein provided by the control agent and the origin of the undifferentiated cells to be cultured may be the same or different, for example.
  • the origin of the CCL2 or CCL2-like protein and the origin of the undifferentiated cells are preferably the same, more preferably both are mammals, and more preferably both are the same mammals.
  • the mouse-derived undifferentiated cells is used. And / or use of said CCL2-like protein.
  • the type of the undifferentiated cells to be cultured is not particularly limited, and various cells as described above can be used.
  • the method for preparing the undifferentiated cells is not particularly limited, and can be collected and prepared by a known method.
  • the culture in the production method of the present invention may be, for example, on-feeder culture or feeder-free culture.
  • the undifferentiated state of the undifferentiated cells can be effectively maintained and / or improved, for example, in both on-feeder culture and feeder-free culture.
  • the feeder cells are not particularly limited, and known feeder cells can be used.
  • the feeder cells generally mean other cells used for adjusting the culture conditions when the target cells are grown.
  • the type of the feeder cell is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the type of undifferentiated cell to be cultured, for example.
  • Examples of the feeder cells include fibroblasts and SNL cells, and are preferably fetal cells.
  • the origin of the feeder cells and the origin of the undifferentiated cells may be the same or different, for example. When both are the same, for example, mammals are preferred, primates or rodents are preferred, and humans or mice are preferred.
  • the culture conditions are not particularly limited, and can be appropriately set according to the type of the undifferentiated cells to be cultured.
  • the O 2 partial pressure in the culture is preferably 1 to 21%, and the CO 2 partial pressure is preferably 5 to 6%, for example.
  • the culture temperature is preferably 36 to 37 ° C., for example.
  • the first undifferentiated state control method of the present invention is a method for controlling the undifferentiated state of the undifferentiated cells, and is the first production method of the present invention. And culturing undifferentiated cells according to the above. By culturing undifferentiated cells according to the first production method of the present invention, the undifferentiated state of the undifferentiated cells can be maintained and / or improved.
  • control method of the present invention may be performed by culturing undifferentiated cells according to the first production method of the present invention, and other processes and conditions are not limited at all.
  • control method of the present invention for example, the description of the first production method of the present invention can be cited.
  • the control method of the present invention can be said to be a method of maintaining the differentiation hierarchy because, for example, the differentiation hierarchy of the undifferentiated cells in the absence of the control agent of the present invention can be maintained.
  • the undifferentiated cells generally progress from the blast cyst to the epiblast.
  • the control method of the present invention can be said to be, for example, a method for maintaining a blast cyst state and a method for suppressing epiblasting.
  • the control method of the present invention for example, it is possible to promote the progress of dedifferentiation from epiblast to blast cyst, particularly for human-derived undifferentiated cells.
  • the control method of the present invention can be said to be, for example, a method for improving the hierarchy of differentiation or a method for promoting dedifferentiation.
  • An undifferentiated cell whose undifferentiated state is maintained and / or improved by the production method of the present invention or the control method of the present invention is differentiated into a target cell, for example, by inducing differentiation at a desired time point.
  • the differentiation induction method is not particularly limited, and a conventionally known method can be employed. Examples of the method include a spontaneous differentiation induction method in which spontaneous differentiation is induced by culturing in a serum-containing medium in a gelatin-coated dish after formation of EB (Embryonic Body).
  • EB Embryonic Body
  • the second control agent of the present invention is a control agent that controls the undifferentiated state of undifferentiated cells, and is a protein comprising the CCL2 or a functional domain thereof It contains an expression vector that expresses (the CCL2-like protein). According to the second control agent of the present invention, since the CCL2 or the CCL2-like protein can be expressed, for example, by using this expression product for culturing the undifferentiated cells, the undifferentiated state of the undifferentiated cells Can be maintained and / or improved.
  • control agent of the present invention for example, it is possible to further promote cell adhesion and / or proliferation while maintaining and / or improving the undifferentiated state of the undifferentiated cells.
  • control agent of the present invention can also be referred to as, for example, an agent for promoting adhesion and / or proliferation of undifferentiated cells.
  • agent for promoting adhesion and / or growth of undifferentiated cells of the present invention is characterized by including the expression vector, and the following description of the control agent of the present invention can be cited.
  • the method for controlling the undifferentiated state of undifferentiated cells of the present invention can also be referred to as, for example, a method for promoting adhesion and / or proliferation of undifferentiated cells.
  • the method for promoting adhesion and / or proliferation of undifferentiated cells of the present invention has the same configuration as the method for controlling the undifferentiated state of undifferentiated cells of the present invention described later, and the description thereof can be cited.
  • the expression vector at least one of the coding sequence of the CCL2 and the coding sequence of the CCL2-like protein may be inserted into the vector so as to allow expression.
  • the expression vector only needs to be able to express the CCL2 or the CCL2-like protein in, for example, a cell into which the expression vector is introduced.
  • the coding sequence of the CCL2 may be inserted into the expression vector, or only the coding sequence of the CCL2-like protein may be inserted, or both may be inserted.
  • the coding sequence of the CCL2 and the coding sequence of the CCL2-like protein are not particularly limited.
  • the coding sequence can be designed, for example, by replacing the amino acid sequence with a corresponding codon. Examples of the coding DNA sequences of the CCL2 and the CCL2-like protein are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • the coding sequence of the CCL2 or the CCL2-like protein is, for example, any one of the following (a1), (a2), (a3), (a4), (b1), (b2), (b3) and (b4) DNA consisting of polynucleotides. Alternatively, it may be DNA comprising a polynucleotide complementary to the polynucleotide.
  • A1 a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 atgaaagtctctgccgccttctgtgcctgctgctcatagcagccaccttcattccccaagggctcgctcagccagatgcaatcaatgccccagtcacctgctgttataacttcaccaataggaagatctcagtgcagaggctcgcgagctatagaagaatcaccagcagcaagtgtcccaaagaagctgtgatcttcaagaccattgtggccaaggagatctgtgctgaccccaagcagaagtgggtttcaggattccatggaccacctggacaagcaaacccaaactccgaagacttga (A2) a polynucleotide (a3) sequence encoding a protein having
  • (A1) is the coding sequence of human CCL2.
  • the base sequence of SEQ ID NO: 5 is the full-length coding sequence (ORF) of the CCL2, for example, SWISSPROT Acc. No. Registered in P13500.
  • the number of bases such as the deletion is not particularly limited, and is, for example, one or several, preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, particularly preferably 1 or 2.
  • the identity is not particularly limited and is, for example, 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, 96% or more, 97%. Thus, it is 98% or more, particularly preferably 99% or more.
  • the identity can be calculated, for example, by calculating under default conditions using BLAST or the like (hereinafter the same).
  • hybridizes under stringent conditions is, for example, well-known experimental conditions for hybridization by those skilled in the art.
  • the “stringent conditions” are, for example, that hybridization is performed at 60 to 68 ° C. in the presence of 0.7 to 1 mol / L NaCl, and then 0.1 to 2 times the SSC solution is used.
  • a condition that can be identified by washing at 65 to 68 ° C. 1 ⁇ SSC consists of 150 mmol / L NaCl and 15 mmol / L sodium citrate.
  • the salt concentration and temperature in the washing step can be optimized as appropriate. It is also common technical knowledge for those skilled in the art to add, for example, formamide or SDS in order to increase stringency (hereinafter the same).
  • (B1) is the coding sequence of mouse CCL2.
  • the base sequence of SEQ ID NO: 6 is the full-length coding sequence (ORF) of the CCL2, for example, SWISSPROT Acc. No. Registered in P10148 or NM_011333.3.
  • the number of bases such as the deletion is not particularly limited, and is, for example, one or several, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 4, and still more preferably. 1 to 3, particularly preferably 1 or 2.
  • the identity is not particularly limited, and is, for example, 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, 96% or more, 97%. Thus, it is 98% or more, particularly preferably 99% or more.
  • the vector into which the coding sequence is inserted (hereinafter also referred to as “basic vector”) is not particularly limited, and can be appropriately set depending on, for example, the type of cell into which the expression vector is introduced.
  • Examples of the basic vector include non-viral vectors and viral vectors.
  • Examples of the non-viral vector include a plasmid vector and a phage vector.
  • Examples of the virus vector include a retrovirus vector, a DNA virus vector, and an RNA virus vector.
  • the retroviral vector include lentiviral vectors such as immunodeficiency virus (HIV).
  • Examples of the DNA virus vector include an adenovirus vector, an adeno-associated vector (AAV vector), a herpes virus vector, a vaccinia virus vector, a box virus vector, a polio virus vector, a Shinbis virus vector, a Sendai virus vector, SV40. Etc.
  • Examples of the RNA viral vector include lentiviral vectors such as immunodeficiency virus (HIV).
  • the expression vector may further contain a regulatory sequence that regulates the expression of the coding sequence, for example.
  • the regulatory sequences include, for example, a promoter derived from cytomegalovirus (CMV), rous sarcoma virus (RSV), simian virus-40 (SV-40), muscle ⁇ -actin promoter, herpes simplex virus (HSV), etc. Examples thereof include tissue-specific promoters such as a thymidine kinase promoter, regulatory promoters such as a growth hormone regulatory promoter, promoters under the control of the lac operon sequence, and inducible promoters such as a zinc-inducible metallothionein promoter.
  • the regulatory sequence may be arranged at a site capable of functionally regulating the expression of the coding sequence based on a known method.
  • an enhancer sequence for example, an enhancer sequence, a polyadenylation signal, an origin of replication sequence (ori) and the like may be included.
  • the expression vector may further include a selection marker coding sequence, for example.
  • a selection marker include drug resistance markers, fluorescent protein markers, enzyme markers, cell surface receptor markers, and the like.
  • the second control agent of the present invention may be, for example, a transformant introduced with the expression vector.
  • the host is not particularly limited.
  • the transformant may be, for example, a transformant in which the expression vector is introduced into a host other than the undifferentiated cell, or a trait in which the target undifferentiated cell is used as a host and the expression vector is introduced into the host.
  • a transformant transformed undifferentiated cell may be used.
  • the CCL2 or the CCL2-like protein can be expressed.
  • the undifferentiated state of the undifferentiated cell can be maintained and improved by co-culture of the transformant and the undifferentiated cell.
  • the undifferentiated state of the undifferentiated cells can be maintained and improved by culturing the target undifferentiated cells in the presence of the CCL2 or the CCL2-like protein expressed by culturing the transformant.
  • the host into which the expression vector is introduced is not particularly limited, and can be appropriately set according to, for example, the type of the expression vector.
  • the CCL2 or the CCL2-like protein can be expressed in the undifferentiated cells.
  • the transformant for example, the undifferentiated state of the undifferentiated cells can be maintained and improved by culturing the transformant.
  • the method for introducing the expression vector into the host is not particularly limited, and can be appropriately set according to, for example, the type of the host.
  • the introduction method include a calcium phosphate method, a polyethylene glycol method, a lipofection method using liposome, an electroporation method, an ultrasonic nucleic acid introduction method, a gene gun introduction method, a DEAE-dextran method, and a direct glass tube method.
  • Examples thereof include an injection method, a hydrodynamic method, a cationic liposome method, and a method using an introduction aid.
  • the liposome include lipofectamine and cationic liposome
  • the introduction aid include atelocollagen, nanoparticles, and polymers.
  • the method for producing an undifferentiated cell with controlled second undifferentiated state uses the second control agent. It is.
  • the control agent as described above, for example, a method of using a transformant in which the expression vector is introduced into a host other than the undifferentiated cell, and the expression vector is introduced into the target undifferentiated cell. And a method of using the transformant (transformed undifferentiated cell).
  • the production method of the present invention includes, for example, a step of culturing undifferentiated cells after culturing the transformant or simultaneously with culturing the transformant.
  • the transformant can express the CCL2 or the CCL2-like protein. Therefore, by culturing the undifferentiated cell after culturing the transformant or simultaneously with culturing the transformant, the undifferentiated cell is undegraded by the expressed CCL2 or the CCL2-like protein. The differentiation state can be maintained and / or improved.
  • the culture of the transformant and the culture of the undifferentiated cells are preferably performed in the same medium.
  • the production method of the present invention includes, for example, a step of culturing the transformed undifferentiated cell into which the expression vector has been introduced.
  • the transformant can express the CCL2 or the CCL2-like protein in undifferentiated cells. Therefore, by culturing the transformed undifferentiated cells, the undifferentiated state of the undifferentiated cells can be maintained and / or improved by the expressed CCL2 or the CCL2-like protein.
  • the undifferentiated cells are cultured in the presence of the CCL2 and / or the CCL2-like protein provided by the regulator of the present invention. Can be maintained and / or improved.
  • the second production method of the present invention only needs to include the culture step, and other conditions are not particularly limited.
  • the steps and conditions of the first production method of the present invention can be cited.
  • the second control method of undifferentiated state of the present invention is a control method of the undifferentiated state of the undifferentiated cells, and the second production method of the present invention By culturing undifferentiated cells according to the above, the undifferentiated state of the undifferentiated cells is maintained and / or improved.
  • undifferentiated cells may be cultured according to the second production method of the present invention, and other processes and conditions are not limited at all.
  • control method of the present invention for example, the description of the first manufacturing method, the second manufacturing method, and the first undifferentiated state control method of the present invention can be cited.
  • IPS cells Mouse iPS cells were obtained from iPS-MEF-Ng-20D-17 (Takahashi K, Okita K, Nakagawa M, et al. Induction of pluripotent stem cells from fibroblast cultures. Nat Protoc 2007: 2: 3081-3089). Obtained from BioResource Center (http://www.brc.riken.go.jp/inf/en/index.shtml, # APS0001). For human iPS cells, refer to 201B7 (Takahashi K et al., Cell (2007) 131, 861-872), RIKEN BioResource Center (http://www.brc.riken.go.jp/inf/en/index.shtml). , HPS0063).
  • ES cell Mouse ES cells were obtained from RF8 derived from 129 SV Jae strain from the RIKEN BioResource Center (http://www.brc.riken.go.jp/inf/en/index.shtml, # AES0121).
  • iPS cells or human iPS cells were cultured on feeder cells SNL76 / 7 (European Collection of Cell Cultures, ECACC, # 07032801) treated with mitomycin C (Sigma Aldrich) under feeder conditions.
  • the culture conditions were 37 ° C. and 5% CO 2 .
  • DMEM medium containing high concentration glucose and not containing sodium pyruvate
  • FBS 0.1 mmol / L NEAA
  • 0.1 mmol / L 2-Mercaptoethanol was used as the medium.
  • LIF ESGRO, Chemicon
  • DMEM medium containing high concentration glucose and not containing sodium pyruvate
  • FBS 0.1 mmol / L NEAA
  • 0.1 mmol / L 2-mercaptoethanol was added so that the final concentration in the medium was 1000 units / mL.
  • mouse iPS cells or human iPS cells were cultured in the medium under feeder-free conditions.
  • Mouse iPS cells were detached with 0.25% trypsin every 2-3 days and subcultured.
  • Human iPS cells were detached with an ES / iPS cell detachment solution and a CTK solution every 6-7 days and subcultured.
  • the culture conditions were 37 ° C. and 5% CO 2 .
  • PCR Quantitative RT-PCR
  • PrimeScript RT-PCR Kit (trade name, Takara Bio Inc.), ABI 7500 Fast real time PCR system (trade name, Applied BioSystems Inc.) and SYBR (registered trademark) Premix Ex Taq (trade name, Takara Bio Inc.) Used as per.
  • PCR was performed for 40 cycles, with 94 ° C. for 5 seconds and 62.5 ° C. for 20 seconds as one cycle.
  • the expression level of each gene is the relative amount of mRNA of the gene expressed as 2 ⁇ C T method (Thomse R, Solvsten CA, Linnet TE, et al. Analysis of qPCR data by converting exponentially related Ct values into linearly related X0 values. J Bioinform Comput Biol 2010: 8: 885-900.) And normalized to Gapdh mRNA.
  • F represents a forward primer
  • R represents a reverse primer
  • m-Gapdh_F (SEQ ID NO: 9) gaagcccatcaccatcttcc m-Gapdh_R (SEQ ID NO: 10) gatgacccttttggctccac mc-Myc_F (SEQ ID NO: 11) tagtgctgcatgaggagacacc mc-Myc_R (SEQ ID NO: 12) tttgcctcttctccacagacac m-Dax1_F (SEQ ID NO: 13) tatctgaaagggaccgtgctc m-Dax1_R (SEQ ID NO: 14) atccggatgtgctcagtaagg m-Klf4_F (SEQ ID NO: 15
  • Example 1 In this example, for mouse iPS cells, the CCL2 protein was overexpressed, and the effect on the expression of the undifferentiated marker gene was confirmed.
  • the undifferentiated marker genes include Ecat1, Cripto, Oct3 / 4, Zfp42, Esg1, Eras, Fgf4, Dax1, Nanog, Sox2, Klf4, cMyc, Tbx3 and Eed genes. did.
  • a Ccl2 expression vector overexpressing CCL2 was constructed.
  • the CCL2 to be expressed was a mouse-derived protein consisting of the full-length amino acid sequence of SEQ ID NO: 3.
  • the full-length cDNA (SEQ ID NO: 6) encoding the CCL2 was cloned into the pENTER / D-TOPO vector.
  • the full-length cDNA was inserted into the pEF-DEST51 vector (Invitrogen) containing the EF- ⁇ 1 promoter, and the Ccl2 expression vector was inserted. It was constructed.
  • Sequence number 3 (NP_035463.1) 148 aa MQVPVMLLGLLFTVAGWSIHVLAQPDAVNAPLTCCYSFTSKMIPMSRLESYKRITSSRCPKEAVVFVTKLKREVCADPKKEWVQTYIKNLDRNQMRSEPTTLFKTASALRSSAPLNVKLTRKSEANASTTFSTTTSSTSVGVTSVTVN Sequence number 6 (NM_011333.3) 447 nt ATGCAGGTCCCTGTCATGCTTCTGGGCCTGCTGTTCACAGTTGCCGGCTGGAGCATCCACGTGTTGGCTCAGCCAGATGCAGTTAACGCCCCCCACTCACCTGCTGCTACTCATTCACCAGCAAGATGATCCCAATGAGTAGGCTGGAGAGCTACAAGAGAGGATCACCAGCAGCAGGTGTCCCAAAGAAGCTGTAGTTTTTGTCACCAAGCTCAAGAAATGAGTAGGCTGGAGAGCTACAAGAGAGGATCACCAGCAGCAGGTGTCCCAAAGAAGCTGTAGTTTTTG
  • the mouse iPS cells cultured under the feeder-free conditions were seeded in a 12-well dish at 3 ⁇ 10 5 cells / well. The amount of the medium added to the dish was 1 mL per well.
  • the Ccl2 expression vector was introduced into the mouse iPS cells using 16 ⁇ L of Lipofectamine 2000 (Invitrogen) and 4.8 ⁇ g of the Ccl2 expression vector per well.
  • the mouse iPS cells were further cultured for 24 hours under feeder-free conditions, and then total RNA was extracted to confirm the expression level of the undifferentiated marker gene.
  • the expression of the undifferentiated marker gene was confirmed by quantitative RT-PCR using the aforementioned primers.
  • the expression level of the mouse iPS cells cultured in the same manner was also confirmed except that the expression vector was not introduced. Then, the change rate of the expression level relative to the negative control was calculated.
  • FIG. 1 is a graph showing the expression change rate of an undifferentiated marker gene in mouse iPS cells in which CCL2 is overexpressed.
  • the vertical axis indicates the rate of change (times), and the horizontal axis indicates the target undifferentiated marker gene.
  • Ccl2 gene was knocked down in mouse iPS cells, and the expression level of undifferentiated marker gene was confirmed.
  • the undifferentiated marker genes were Klf4 gene and Tbx3 gene.
  • the Ccl2 gene was knocked down using stealth siRNA (Invitrogen) as follows. First, the mouse iPS cells cultured under feeder-free conditions were seeded in a 12-well dish at 6 ⁇ 10 4 cells / well. The amount of the medium added to the dish was 1 mL per well. After 24 hours of culture, 16 ⁇ L of Lipofectamine 2000 (Invitrogen) and stealth siRNA (trade name CCL2 Stealth RNAi (registered trademark) siRNA, Invitrogen) were added per well, and stealth siRNA was added to the mouse iPS cells according to their protocol. Introduced. The sequence of the siRNA for the Ccl2 gene in the stealth siRNA was SEQ ID NO: 7.
  • CAUUCACCAGCAAGAUGAUCCCAAU (SEQ ID NO: 7)
  • the stealth siRNA was added at a final concentration of 20 ⁇ mol / L per well. Then, 24 hours after the introduction, total RNA was extracted, and the expression levels of undifferentiated marker gene and Ccl2 gene in the mouse iPS cells were confirmed by quantitative RT-PCR.
  • stealth siRNA trade name Stealth RNAi (registered trademark), Negative Control, Medium GC, Duplex-catalog number 12935-300, Invitrogen
  • FIG. 2 is a graph showing the expression change rate of Ccl2 gene and undifferentiated marker gene in mouse iPS cells knocked down with Ccl2 gene.
  • the vertical axis shows the rate of change (fold) in the expression level relative to the negative control, and the horizontal axis shows the Ccl2 gene and the undifferentiated marker gene.
  • the open bars indicate the results of mouse iPS cells in which the Ccl2 gene was knocked down
  • the black bars indicate the results of mouse iPS cells (control) in which the Ccl2 gene was not knocked down.
  • the expression of the undifferentiated marker gene was remarkably reduced by knocking down the Ccl2 gene.
  • Example 2 mouse iPS cells were cultured in the presence of CCL2 under feeder-free conditions, and the improvement of undifferentiated ability by CCL2 was confirmed.
  • the DMEM medium supplemented with the LIF and mouse recombinant CCL2 (MCP-1, # 479-JE-010, R & D systems) was used.
  • the final concentration of LIF was 25 units / mL
  • the recombinant CCL2 concentration was 500 ng / mL.
  • the amount of the medium added to the 12-well dish was 1 mL per well.
  • the comparative example used the DMEM medium to which LIF was added and the CCL2 was not added.
  • the final concentration of LIF was 25 units / mL.
  • the mouse iPS cells cultured under feeder-free conditions were cultured in the media of the examples and comparative examples.
  • the mouse iPS cells were seeded in a 12-well dish at 6 ⁇ 10 4 cells / well. After 24 hours from the culture, a Nanog-GFP positive cell population was confirmed as a multipotent cell population by flow cytometry analysis.
  • Flow cytometry analysis was performed as follows. After culturing the mouse iPS cells as described above, the cells were collected from the wells and resuspended in ES medium supplemented with 25 units / mL LIF. As the ES medium, a DMEM medium (containing high concentration glucose and not containing sodium pyruvate) containing 15% FBS, 0.1 mmol / L NEAA and 0.1 mmol / L 2-mercaproethanol was used. Then, this cell suspension was subjected to a flow cytometer (trade name: BD FACSAria (registered trademark) II, Becton Dickinson) and analyzed according to the protocol.
  • BD FACSAria registered trademark
  • Nanog-GFP positive region separated by FITC-A> 10 4 was monitored as a population having pluripotency, that is, an undifferentiated cell population, and raw data was recorded as a program (FlowJo, ver. 7). And plotted as a density plot.
  • the iPS cells are prepared from MEF of a modified mouse in which a GFP protein is incorporated into the promoter region of Nanog gene. Therefore, if the Nanog gene is expressed, it is positive for the Nanog-GFP, the GFP is produced, and the GFP is detected by FACS.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of flow cytometry analysis.
  • (A) is the result of using the culture medium of the comparative example
  • (B) is the result of using the culture medium of the example.
  • the vertical axis represents the number of cells.
  • Nanog-GFP positive mouse iPS cells were 37.6% when cultured in the medium of the comparative example, whereas when cultured in the medium of the example, The addition of replacement CCL2 increased Nanog-GFP positive mouse iPS cells to 67.3%. From this result, it can be seen that the addition of the recombinant CCL2 further suppressed the differentiation of mouse iPS cells, that is, improved the ability of undifferentiation.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of FACS analysis.
  • the vertical axis represents the percentage (%) of Nanog-GFP positive mouse iPS cells in all cells.
  • the white bars are the results of the example with CCL2 added, and the black bars are the results of the comparative example with no CCL2 added.
  • Example 3 In this example, the mechanism by which CCL2 promotes the expression of the Klf4 gene was analyzed.
  • the mouse iPS cells into which the Ccl2 expression vector had been introduced were cultured for 24 hours. After culturing, the mouse iPS cells were washed with PBS and suspended in 100 ⁇ L of mammalian m-PER lysis buffer. The cells were homogenized by passing the suspension through a 26 gauge needle for 10 minutes, and centrifuged at 13,000 rpm for 5 minutes at 4 ° C. to recover the supernatant. The protein concentration of the supernatant was measured using Pierce (registered trademark) BCA Protein assay (trade name, Thermo Scientific). Next, the target protein was detected by Western blotting for the supernatant.
  • the supernatant (total protein amount 10 ⁇ g) was subjected to 4-12% Bis-Tris Novex Gel electrophoresis and blotted onto a nitrocellulose membrane. Then, the membrane is incubated with a primary antibody against a protein to be detected, the membrane is washed, and then the membrane is incubated with a labeled secondary antibody labeled with horseradish peroxidase to produce a coloring reagent (trade name ECL). plus, GE Healthcare) was used to perform the color reaction. And about the said membrane, luminescence was detected using Fuji LAS-3000 luminescent image analyzer.
  • the phosphorylated STAT3 (pSTAT3) has an anti-phosphorylated STAT3 antibody (anti-pSTAT3 antibody, CST, # 9145), and the STAT3 protein has an anti-STAT3 antibody (manufactured by CST, # 9132).
  • An anti-GAPDH antibody (Santa Cruz Biotechnology Inc, # 25778) was used as a control GAPDH.
  • the labeled secondary antibody is an anti-rabbit IgG (Cell Signaling, anti-rabbit IgG, HPR-linked antibody (# 7074)) or anti-mouse IgG (Cell Signaling, depending on the type of the primary antibody. anti-mouse IgG HPR-linked antibody (# 7076)) was used.
  • the anti-phosphorylated STAT3 antibody is separated from the membrane by incubating the membrane at room temperature for 15 minutes using a stripping reagent (trade name: 1x ReBlot (registered trademark) Plus Strong Antibody Stripping Solution, manufactured by Millipore). Dissociated. Then, the ratio of phosphorylated STAT3 to non-phosphorylated STAT3 (pSTAT3 / STAT3) was determined.
  • a stripping reagent trade name: 1x ReBlot (registered trademark) Plus Strong Antibody Stripping Solution, manufactured by Millipore.
  • FIG. 5 (A) is a photograph showing the results of Western blotting.
  • NC is the result of negative control
  • Ccl2 is the result of mouse iPS cells into which the Ccl2 expression vector has been introduced.
  • (B) is a graph showing the relative value of the ratio of phosphorylated STAT3 to non-phosphorylated STAT3 (pSTAT3 / STAT3).
  • Example 4 In this example, the mechanism of Tbx3 gene expression promotion by CCL2 was analyzed. In Example 1 (2), it was confirmed that CCL2 promotes not only Klf4 gene but also Tbx3 gene expression. Therefore, it was confirmed that the promotion of Klf4 gene expression by CCL2 directly controlled the expression of the Tbx3 gene.
  • the target protein was detected by culturing the mouse iPS cells introduced with the Ccl2 expression vector and Western blotting.
  • the primary antibody is an anti-pAKT antibody (CST, # 9272) against phosphorylated AKT (pAKT), an anti-AKT antibody (CST, # 9271) against non-phosphorylated AKT, phosphorous Anti-ERK1 / 2 antibody (Promega, # V8031) was used against oxidized ERK1 / 2 (pERK1 / 2), and anti-ERK1 / 2 antibody (CST, # 9102) was used against ERK1 / 2. .
  • Western blotting was performed in the same manner as in Example 3 (2) except that these primary antibodies were used.
  • FIG. 6 and FIG. 7 shows the results showing the effect of ERK1 / 2 on phosphorylation.
  • 6 and 7 (A) is a photograph showing the results of Western blotting.
  • NC is the result of negative control
  • Ccl2 is the result of mouse iPS cells introduced with the Ccl2 expression vector.
  • 6 and 7, (B) is a graph showing the ratio of phosphorylated protein to non-phosphorylated protein (pAKT / AKT or pERK1 / 2 / ERK1 / 2).
  • the DMEM medium supplemented with the LIF was used as a negative control medium.
  • the final concentration of LIF was 25 units / mL.
  • the final concentration of LIF was 25 units / mL, and the inhibitor concentration was 5 ng / mL.
  • the DMEM medium supplemented with the LIF and the recombinant CCL2 and the DMEM medium containing the LIF, the recombinant CCL2 and the PI3K inhibitor were used.
  • the final concentration of LIF was 25 units / mL
  • the recombinant CCL2 concentration was 500 ng / mL
  • the inhibitor concentration was 5 ng / mL.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of flow cytometry analysis, and the vertical axis shows the percentage (%) of Nanog-GFP positive mouse iPS cells in all cells.
  • the number of undifferentiated cells having pluripotency was remarkably reduced by adding the PI3K inhibitor to the medium (without CCL2 added). From this result, it can be seen that in the absence of CCL2, activation of the PI3K pathway is essential for maintaining the undifferentiated ability of undifferentiated cells.
  • addition of the recombinant CCL2 to the medium not only eliminates the decrease in the number of cells caused by the PI3K inhibitor, but also increases it. I understood it.
  • FIG. 9 is a graph showing the rate of change in the expression level of the Tbx3 gene.
  • the vertical axis represents the rate of change (times).
  • the expression level of the Tbx3 gene was remarkably reduced by adding the PI3K inhibitor to the medium.
  • the addition of the recombinant CCL2 to the medium not only eliminates the decrease in the expression level of the Tbx3 gene caused by the PI3K inhibitor, It was found to increase further.
  • Knockdown of the Klf4 gene was performed according to the knockdown method described in Example 1 (2) except that the trade name CCL2 Steel RNAi (registered trademark) siRNA (Invitrogen) was used as stealth siRNA (Invitrogen). went.
  • the sequence of the siRNA for the Klf4 gene in the stealth siRNA was SEQ ID NO: 8. CAAGUUUGUGCUGAAGGCUCUCUG (SEQ ID NO: 8)
  • the stealth siRNA was introduced into the mouse iPS cells, 24 hours later, total RNA was extracted, and the expression level of the Tbx3 gene in the mouse iPS cells was determined by quantitative RT. -Confirmed by PCR.
  • FIG. 10 is a graph showing the rate of change in expression of the Tbx3 gene in mouse iPS cells knocked down with the Klf4 gene.
  • the vertical axis represents the rate of change (fold) in the expression level relative to the negative control, and the horizontal axis represents the Tbx3 gene.
  • the open bars indicate the results of mouse iPS cells in which the Klf4 gene was knocked down
  • the black bars indicate the results of mouse iPS cells (control) in which the Klf4 gene was not knocked down.
  • CCL2 promotes phosphorylation of STAT3, thereby promoting the expression of Klf4 gene and promoting the expression of Klf4 gene, thereby promoting the expression of Tbx3 gene. Based on these results, it is understood that the pathway shown in FIG. 11 is newly promoted by CCL2 and the undifferentiated state of undifferentiated cells is maintained (differentiation is suppressed). Note that the present invention is not limited to these estimation mechanisms.
  • Example 5 In this example, CCL2 was overexpressed in mouse ES cells, and the influence on the expression of the undifferentiated marker gene was confirmed.
  • Example 1 (1) Except for using ES cells instead of mouse iPS cells, CCL2 was overexpressed and the expression of undifferentiated marker gene was measured in the same manner as in Example 1 (1). Further, as a negative control, the expression level of the mouse ES cells cultured in the same manner was also confirmed except that the Ccl2 expression vector was not introduced. Then, the change rate of the expression level relative to the negative control was calculated.
  • FIG. 12 is a graph showing the expression change rate of the undifferentiated marker gene in mouse ES cells in which CCL2 is overexpressed.
  • the vertical axis indicates the rate of change (times), and the horizontal axis indicates the target undifferentiated marker gene.
  • the open bar is the result of mouse ES cells overexpressing CCL2
  • the black bar is the result of negative control.
  • the former (open bar) has an LIF concentration of 1000 units / mL and a CCL2 concentration of 500 ng / mL in the medium
  • the latter (black bar) has an LIF concentration of 1000 units / mL and CCL2 of 0 ng / mL in the medium.
  • Example 6 In this example, for mouse iPS cells, CCL2 was added under feeder-free conditions, and the effect on the expression of undifferentiated marker genes was confirmed.
  • the DMEM medium to which LIF was not added and the recombinant CCL2 was added was used.
  • the recombinant CCL2 concentration was 2500 ng / mL.
  • the DMEM medium to which the recombinant CCL2 was not added and LIF was added was used.
  • the final concentration of LIF was 1000 units / mL.
  • the amount of the medium added to the 12-well dish was 1 mL per well.
  • the mouse iPS cells cultured under feeder-free conditions were cultured in the media of the examples and comparative examples.
  • the mouse iPS cells were seeded in a 12-well dish at 6 ⁇ 10 4 cells / well. After 24 hours from the culture, the expression level of the undifferentiated marker gene was confirmed in the same manner as in Example 1 (1). The change rate of the expression level with respect to the result of LIF addition was calculated.
  • FIG. 13 is a graph showing the rate of change in the expression of undifferentiated marker genes in mouse iPS cells cultured under the conditions of CCL2-added and LIF-free.
  • the vertical axis shows the rate of change (times), and the horizontal axis shows the results of the examples (open bars) and the results of the comparative examples (black bars).
  • Example 7 human iPS cells were cultured in the presence of CCL2 under feeder conditions, and the effect of CCL2 on the expression of undifferentiated marker genes was confirmed.
  • Human iPS cells were used as undifferentiated cells, and human recombinant CCL2 (137-13011, WAKO, SEQ ID NO: 1) was used as CCL2.
  • a medium for human stem cells (trade name primate ES medium, Reprocell) was used, LIF was not added, and the CCL2 was added.
  • the concentration of CCL2 in the medium was 500 ng / mL.
  • the human iPS cells were cultured on the feeder cells SNL76 / 7 producing LIF using the medium. After 6 days from the culture, the feeder cells were removed, total RNA was collected from the cultured human iPS cells, and quantitative RT-PCR of undifferentiated marker genes was performed.
  • the negative control was cultured under feeder conditions in the same manner except that bFGF (human origin, WAKO) was added instead of CCL2 so as to be 5 ng / mL. Quantitative RT-PCR was performed. And the expression level of the said comparative example was set to 1, and the relative value with respect to this was computed as a change rate of expression level.
  • bFGF human origin, WAKO
  • FIG. 14 is a graph showing the expression change rate of the undifferentiated marker gene in human iPS cells cultured in the presence of CCL2.
  • the vertical axis indicates the rate of change (times), and the horizontal axis indicates the target undifferentiated marker gene.
  • the white bar is the result of the example (CCL2), and the black bar is the result of the negative control (NC).
  • Example 8 the mechanism of the promotion of Klf4 gene expression by CCL2 was analyzed for human iPS cells.
  • Example 8 human iPS cells were cultured under feeder conditions, and the feeder cells were removed 6 days after the culture. Then, the cultured human iPS cells were washed, suspended, homogenized, and centrifuged in the same manner as in Example 3 to recover a supernatant that was a cell extract.
  • the target protein was detected by Western blotting in the same manner as in Example 3 except that the supernatant was used. Further, as a negative control, the target protein was detected in the same manner except that bFGF was added instead of CCL2.
  • the ratio of phosphorylated STAT3 to non-phosphorylated STAT3 was determined, and the negative control pSTAT3 / STAT3 was set to “1” to calculate a relative value.
  • FIG. 15 (A) is a photograph showing the results of Western blotting.
  • NC is the result of negative control
  • CCL2 is the result of adding the mouse recombinant CCL2.
  • (B) is a graph showing the relative value of the ratio of phosphorylated STAT3 to non-phosphorylated STAT3 (pSTAT3 / STAT3).
  • the target protein was detected from the supernatant prepared in (1) in the same manner as in Example 4. Further, as a negative control, the target protein was detected in the same manner except that bFGF was added instead of CCL2.
  • the ratio of phosphorylated AKT to non-phosphorylated AKT was obtained, and the relative value was calculated with the negative control p-AKT / AKT being “1”. Further, the ratio of KLF4 gene expression to GAPDH gene expression (KLF4 / GAPDH) was determined, and the relative value was calculated by setting the negative control KLF4 / GAPDH to “1”.
  • FIG. 15C is a graph showing the relative value of the ratio of phosphorylated AKT to non-phosphorylated AKT (pAKT / AKT).
  • the results of Western blotting are shown together with FIG.
  • the CCL2 was added, but phosphorylation of AKT was not promoted. This suggests that AKT phosphorylation is not involved in the suppression of differentiation by CCL2.
  • FIG. 15D is a graph showing the relative value of the ratio of KLF4 to KAPDH (KLF4 / GAPDH).
  • the results of Western blotting are shown together with FIG.
  • the expression level of KLF4 was standardized by the expression level of GAPDH, and as a result of comparison, the expression was confirmed to be about 1.7 times that of the negative control.
  • JAK inhibitor I As a JAK inhibitor, JAK inhibitor I (Merck) was used, and as PI3K, the same LY294002 as in Example 4 was used. Human iPS cells were cultured for 6 days under feeder conditions in the same manner as in (1) above, except that in addition to CCL2, the JAK inhibitor or PI3K inhibitor was added to the medium.
  • the concentration of the Jak inhibitor or the PI3K inhibitor in the medium was 10 ng / mL and 5 ng / mL, respectively.
  • Cell culture was performed in the same manner using each of the media supplemented with.
  • FIG. 16 is a position scanning photomicrograph of human iPS cells cultured for 6 days.
  • the left lane shows the result of bFGF added (+) / CCL2 not added ( ⁇ )
  • the right lane shows the result of bFGF not added ( ⁇ ) / CCL2 added (+).
  • the results are as follows: no agent added (DMSO added), JAK inhibitor added, and PI3K inhibitor added.
  • Example 9 In this example, the effect of CCL2 on cell adhesion and proliferation ability was confirmed for human iPS cells.
  • FIG. 17 is a graph showing changes in the number of human iPS cells over time.
  • the vertical axis represents the number of cells (10 4 cells / mL), and the horizontal axis represents the culture time (hr).
  • CCL2 (+) is the result of bFGF ( ⁇ ) / CCL2 (+)
  • CCL2 ( ⁇ ) is the result of bFGF (+) / CCL2 ( ⁇ ).
  • Example 10 In this example, differentiation induction efficiency by CCL2 was confirmed for human iPS cells.
  • EB Embryonic Body
  • FIG. 18 is a photograph showing the morphology of cells on the third day after plating.
  • A shows the result of adding the mouse recombinant CCL2
  • B shows the result of adding the bFGF.
  • EBs prepared from human iPS cells cultured in the presence of CCL2 showed ES cell-like morphology.
  • the morphology of the cells was confirmed with a microscope, and immunostaining was performed with Tropomyosin, a marker for cardiomyocytes. Further, in place of the CCL2 and LIF, a culture medium supplemented with bFGF (5 ng / mL) was used, and cell culture, morphology observation and staining were performed in the same manner.
  • FIG. 19 is a photograph showing the morphology of cells on day 10 after EB plating.
  • (A) is CCL2 non-added ( ⁇ ) / bFGF added (+)
  • (B) is CCL2 added (+).
  • the result of / LIF (+) addition is shown.
  • FIGS. 19A and 19B the left side is a photograph showing the morphology of the cells, and the right side is a photograph of the stained cells. The stained part is represented by light gray in the black and white photograph of FIG.
  • EBs prepared from human iPS cells cultured in the presence of bFGF without the addition of the CCL2 have cells showing a cardiomyocyte-like morphology, but most of them are epithelial cell-like cells. And they were not stained with Tropomyosin.
  • EBs prepared from human iPS cells cultured in the presence of CCL2 and LIF showed a cardiomyocyte-like morphology when cultured for 10 days. The whole cell was stained red. From this result, it can be said that EB is a cell that is more easily differentiated into cardiomyocytes by CCL2.
  • Example 11 it was confirmed whether or not human iPS cells can be cultured in a feeder-free medium in the presence of LIF. Specifically, in Example 9, it was confirmed by CCL2 that the undifferentiated ability in human iPS cells was increased via Jak / Stat3. Therefore, it was confirmed whether CCL2 can co-exist with LIF and can be cultured without feeder cells.
  • Example 7 The same human iPS cells as in Example 7 were used as undifferentiated cells.
  • CCL2 the mouse recombinant CCL2 of Example 2 (1) was used.
  • feeder-free medium three types of the human stem cell medium of Example 8 with or without the addition of CCL2, LIF and bFGF were used. Specifically, CCL2-free ( ⁇ ) / LIF-free ( ⁇ ) / bFGF-added (+) medium, CCL2-added (+) / LIF-free ( ⁇ ) / bFGF-free ( ⁇ ) medium, CCL2 A medium with added (+) / LIF added (+) / non-bFGF added ( ⁇ ) was used.
  • the LIF concentration was 50 units / mL
  • the CCL2 concentration was 500 ng / mL
  • the bFGF concentration was 5 ng / mL.
  • the said human iPS cell was cultured for 6 days using the said culture medium, and EB was produced. Then, the prepared EBs were spread one by one on a gelatin-coated dish and cultured in a medium (DMEM) containing 20% FBS for 5 days. Then, the cultured cells were observed with a microscope.
  • DMEM medium
  • FIG. 20 is a photograph showing the morphology of cells on day 5 after EB plating.
  • A shows CCL2 added (+) / LIF not added ( ⁇ ) / bFGF not added ( ⁇ )
  • B The results of CCL2 addition (+) / LIF addition (+) / bFGF non-addition ( ⁇ ) are shown.
  • Example 12 The cell morphology of the adhered cells is different from that of normal human iPS cells. Therefore, in this example, it was confirmed whether or not cells that had maintained undifferentiated ability were actually proliferating from human iPS cells.
  • human iPS cells are cultured under bFGF-added, CCL2-free feeder conditions, and bFGF-free, CCL2- and LIF-added feeder-free conditions, total RNA is extracted, and qRT -The expression of undifferentiated marker genes was confirmed by PCR.
  • the culture under the feeder conditions was performed in the same manner as in Example 8, and the culture under the feeder-free conditions was performed in the same manner as in Example 12.
  • the expression level under feeder conditions was set to 1, and the relative value to this was calculated as the rate of change in expression level under feeder-free conditions.
  • FIG. 21 is a graph showing the expression change rate of the undifferentiated marker gene in the human iPS cells.
  • the vertical axis indicates the rate of change (times), and the horizontal axis indicates the target undifferentiated marker gene.
  • Open bars are the results under feeder-free conditions, and black bars are the results under feeder conditions. As a result, even under feeder-free conditions, the same level of expression as in the feeder conditions was shown.
  • an undifferentiated state of an undifferentiated cell can be maintained and / or improved by a protein containing CCL2 or a functional domain thereof.
  • undifferentiated cells such as ES cells and iPS cells can be cultured in a state in which the undifferentiated state is maintained and / or improved, and thus various medical treatments including regenerative medicine and research thereof. Very useful.

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Abstract

 未分化細胞の未分化状態を維持・向上する新たな未分化状態の制御剤の提供を目的とする。 未分化状態の制御剤として、CCL2またはその機能ドメインを含むタンパク質を使用する。前記制御剤の存在下、未分化細胞を培養することによって、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。前記未分化細胞は、例えば、胚性幹細胞(ES細胞)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)等があげられ、その由来は、特に制限されず、例えば、ヒトおよびマウス等があげられる。

Description

未分化状態の制御剤およびその用途
 本発明は、未分化細胞の未分化状態の制御剤およびその用途に関し、より詳細には、前記未分化状態の制御剤を用いた、未分化状態が制御された未分化細胞の製造方法、および未分化細胞の未分化状態の制御方法に関する。
 ES細胞、iPS細胞等の多分化能を有する細胞は、未分化細胞である。前記未分化細胞は、その多分化能から、再生医療等への応用が注目され、研究開発が盛んに行われている。ここで、前記未分化細胞は、未分化状態を維持して培養することが重要である。
 前記未分化細胞の培養には、一般的に、繊維芽細胞等のフィーダー細胞を使用する方法、いわゆるオンフィーダー培養法が利用されている。この方法は、予めフィーダー細胞を培養しておき、前記フィーダー細胞上に前記未分化細胞を播種する方法である。また、近年では、フィーダー細胞を使用しない培養方法、いわゆるフィーダーフリー培養法も構築されている。前記フィーダーフリー培養法では、例えば、無血清培地が使用されている(特許文献1~5、非特許文献1~14)。
 しかしながら、これらの公知の培養方法によっても、前記未分化細胞の多分化能および未分化状態を十分に維持できないという問題がある。例えば、マウス由来多能性幹細胞の場合、分化抑制因子として、LIF(Leukemia Inhibitory Factor:白血病阻害因子)が培地に添加される。しかし、LIFの添加のみでは十分な多分化能および未分化状態の維持が実現できていない。また、ヒト由来多能性幹細胞については、多分化能ならびに未分化状態を維持および/または向上するための有効な手段が確立されていない。
特開2001-17163号公報 特開2006-345702号公報 特開2006-204292号公報 特開2009-72186号公報 特開2010-004796号公報
Thomson JA et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA(1995) 92, 7844-7848 Thomson JA et al., Science, (1998) 282, 1145-1147 Reubinoff BE et al., Nat Biotechnol, (2000)18,399-404. Xu C, et al., Nat Biotechnol (2001) 19, 971-974. Amit M, et al., Biol Reprod  (2004) 70, 837-845. Chambers I. et al., Cell (2003) 113, 643-655. Mitsui K. et al., Cell (2003) 113, 631-642. Ying Q.L. et al., Cell (2003) 115, 281-292. Mitalipova M et al., Stem Cells (2003) 21, 521-526. Heins N et al., Stem Cells, (2004) 22, 367-376. Sato N et al.,Nature Medicine、(2004) 10, 55-63. Beattie GM, et al., Stem Cells (2005) 23, 489-495. Boiani, M. et al., Nat Rev Mol Cell Biol. (2005)6, 872-884 Totonchi M, et al., Int J Dev Biol. (2010)54, 877-886.
 そこで、本発明は、未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上する新たな未分化状態の制御剤およびその用途の提供を目的とする。
 前記目的を達成するために、本発明の未分化状態の制御剤は、CCL2、またはその機能ドメインを含むタンパク質を含むことを特徴とする。
 本発明の未分化状態が制御された未分化細胞の製造方法は、前記本発明の未分化状態の制御剤の存在下、未分化細胞を培養する培養工程を含むことを特徴とする。
 本発明の未分化状態の制御方法は、前記本発明の製造方法に従って未分化細胞を培養することにより、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上することを特徴とする。
 本発明によれば、CCL2またはその機能ドメインを含むタンパク質によって、未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。本発明は、例えば、ES細胞およびiPS細胞等の未分化細胞を、未分化状態を維持および/または向上した状態で培養可能であることから、再生医療等をはじめとする種々の医療やその研究に極めて有用である。
図1は、本発明の実施例において、CCL2を過剰発現させたマウスiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。 図2は、本発明の実施例において、Ccl2遺伝子をノックダウンしたマウスiPS細胞におけるCcl2遺伝子および未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。 図3は、本発明の実施例において、未分化マーカー遺伝子であるNanog遺伝子を発現するマウスiPS細胞に関するフローサイトメトリー解析の結果を示すグラフである。 図4は、本発明の実施例において、未分化マーカー遺伝子であるNanog遺伝子を発現するマウスiPS細胞に関するフローサイトメトリー解析の結果を示すグラフである。 図5は、本発明の実施例において、CCL2存在下、マウスiPS細胞におけるSTAT3のリン酸化を示す結果であり、(A)が、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真であり、(B)が、非リン酸化STAT3とリン酸化STAT3との割合を示すグラフである。 図6は、本発明の実施例において、CCL2存在下、マウスiPS細胞におけるAKTのリン酸化を示す結果であり、(A)が、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真であり、(B)が、非リン酸化AKTとリン酸化AKTとの割合を示すグラフである。 図7は、本発明の実施例において、CCL2存在下、マウスiPS細胞におけるERK1/2のリン酸化を示す結果であり、(A)が、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真であり、(B)が、非リン酸化ERK1/2とリン酸化ERK1/2との割合を示すグラフである。 図8は、本発明の実施例において、未分化マーカー遺伝子であるNanog遺伝子を発現するマウスiPS細胞に関するフローサイトメトリー解析の結果を示すグラフである。 図9は、本発明の実施例において、CCL2存在下、マウスiPS細胞における未分化マーカー遺伝子であるTbx3遺伝子の発現量を示すグラフである。 図10は、本発明の実施例において、Klf4遺伝子をノックダウンしたマウスiPS細胞におけるTbx3遺伝子の発現変化率を示すグラフである。 図11は、CCL2が関与する、未分化状態の維持または向上の推定メカニズムを示す図である。 図12は、本発明の実施例において、CCL2を過剰発現させたマウスES細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。 図13は、本発明の実施例において、CCL2添加-LIF未添加の条件で培養したマウスiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。 図14は、本発明の実施例において、ヒトiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。 図15は、本発明の実施例において、CCL2タンパク質存在下、ヒトiPS細胞におけるSTAT3およびAKTのリン酸化を示す結果であり、(A)が、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真であり、(B)が、非リン酸化STAT3とリン酸化STAT3との割合を示すグラフであり、(C)が、非リン酸化AKTとリン酸化AKTとの割合を示すグラフであり、(D)が、GAPDH遺伝子の発現に対するKLF4遺伝子の発現の割合を示すグラフである。 図16は、本発明の実施例において、フィーダー細胞なし、CCL2存在下で培養したヒトiPS細胞の形態を示す写真である。 図17は、本発明の実施例において、CCL2存在下で培養したヒトiPS細胞の経時的な細胞数の変化を示すグラフである。 図18は、本発明の実施例において、ヒトiPS細胞から作製したEBの自発的分化誘導培養後の形態を示す写真であり、(A)は、CCL2存在下で培養したヒトiPS細胞から得たEBの自発的分化誘導結果であり、(B)は、CCL2非存在下で培養したヒトiPS細胞から得たEBの自発的分化誘導結果である。 図19は、本発明の実施例において、ヒトiPS細胞から作製したEBの培養後の形態を示す写真であり、(A)は、CCL2非存在下で培養したヒトiPS細胞から得たEBの結果であり、(B)は、CCL2存在下で培養したヒトiPS細胞から得たEBの結果である。 図20は、本発明の実施例において、ヒトiPS細胞から作製したEBの自発的分化誘導培養後の形態を示す写真であり、(A)は、CCL2添加/LIF未添加/bFGF未添加、(B)は、CCL2添加/LIF添加/bFGF未添加の結果を示す。 図21は、本発明の実施例において、フィーダーフリー条件下で培養したヒトiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。
 本発明について、以下に、第1の形態および第2の形態をあげて説明する。本発明は、これらの形態に限定されるものではない。
第1の形態
(1)第1の制御剤
 本発明の第1の制御剤は、前述のように、未分化細胞の未分化状態の制御剤であって、CCL2またはその機能ドメインを含むタンパク質を含むことを特徴とする。本発明の第1の制御剤は、未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上させる。本発明の第1の制御剤は、例えば、未分化状態の維持剤または未分化状態の向上剤ということもでき、「維持・向上剤」と表わすこともできる。
 本発明において、「未分化状態の維持」は、例えば、未分化細胞に対して、前記制御剤の非存在下における未分化状態(分化の階層性hierarchy)を維持させることを意味する。本発明において、「未分化状態の向上」は、未分化細胞に対して、その未分化状態(前記階層性)を、前記制御剤の非存在下での状態よりも、より未分化の状態に移行させること、すなわち脱分化を促進することを意味し、未分化能の向上ともいう(以下、同様)。
 また、本発明の制御剤によれば、例えば、前記未分化細胞の接着および/または増殖を促進することも可能である。このため、本発明の制御剤は、例えば、未分化細胞の接着および/または増殖促進剤ということもできる。本発明の未分化細胞の接着および/または増殖促進剤は、CCL2またはその機能ドメインを含むタンパク質を含むことを特徴とし、以下に示す本発明の制御剤の記載を引用できる。また、本発明の未分化細胞の未分化状態の制御方法は、例えば、未分化細胞の接着および/または増殖促進方法ということもできる。本発明の未分化細胞の接着および/または増殖促進方法は、後述する本発明の未分化細胞の未分化状態の制御方法と同様の構成であり、それらの記載を引用できる。
 CCL2は、C-Cモチーフ ケモカイン2(C-C motif chemokine 2)であり、CXCファミリーに分類されるタンパク質である。本発明において、CCL2は、CCL2の機能を有するタンパク質を意味し、CCL2の機能ドメインは、CCL2において、CCL2の機能に寄与するドメインを意味する。前記CCL2の機能ドメインを含むタンパク質を、以下、「CCL2様タンパク質」という。
 本発明において、CCL2の機能は、未分化細胞の未分化状態を維持する機能および/または向上する機能を意味する。CCL2の機能は、例えば、単球等の走化性を誘因する機能ともいえる。
 本発明の制御剤は、例えば、前記CCL2および前記CCL2様タンパク質の一方を含んでもよいし、両方を含んでもよい。本発明の制御剤は、例えば、有効成分として、前記CCL2のみを含んでもよいし、前記CCL様タンパク質のみを含んでもよいし、前記CCL2と前記CCL2様タンパク質の両方を含んでもよい。
 前記CCL2の種類は、特に制限されない。前記CCL2の由来は、特に制限されず、例えば、哺乳類があげられる。前記哺乳類は、ヒトまたは非ヒト哺乳類があげられる。前記非ヒト哺乳類は、例えば、サル等の霊長類、マウス、ニワトリ、馬、ラット、ブタ、ウサギ等があげられる。前記CCL2は、例えば、天然物でもよいし、人工的に合成した合成物でもよい。前記合成物の合成方法は、特に制限されず、例えば、遺伝子工学的な手法があげられ、具体例としては、細胞を用いたタンパク質合成、細胞を使用しない無細胞タンパク質合成等があげられる。前記CCL2は、例えば、天然のCCL2でもよいし、前記天然CCL2の改変タンパク質でもよい。後者の改変タンパク質は、例えば、前記天然CCL2のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質でもよく、1もしくは数個のアミノ酸が修飾されたアミノ酸配列からなるタンパク質でもよい。このようなタンパク質は、前記CCL2の機能を有する限り、本発明におけるCCL2に含まれる。
 本発明は、前記CCL2と同様に、CCL2の機能ドメインを含むタンパク質(前記CCL2様タンパク質)を使用できる。この場合、前記CCL2様タンパク質は、例えば、前記CCL2の機能ドメインが、その機能を奏すればよく、その他の条件は、何ら制限されない。具体的には、前記CCL2様タンパク質は、その他の条件として、例えば、前記機能ドメイン以外の配列等は、何ら制限されない。前記CCL2様タンパク質は、例えば、前記機能ドメインのポリペプチドからなるタンパク質でもよいし、前記機能ドメインのポリペプチドを含むタンパク質でもよい。
 以下に、前記CCL1およびその機能ドメインのアミノ酸配列の例を示すが、本発明は、これらの例示には制限されない。
 前記CCL2または前記CCL2様タンパク質は、例えば、下記(A1)、(A2)、(A3)、(B1)、(B2)および(B3)のいずれかのタンパク質である。
(A1)配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質
配列番号1:MKVSAALLCLLLIAATFIPQGLAQPDAINAPVTCCYNFTNRKISVQRLASYRRITSSKCPKEAVIFKTIVAKEICADPKQKWVQDSMDHLDKQTQTPKT
(A2)配列番号1のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
(A3)配列番号1のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
(B1)配列番号3のアミノ酸配列からなるタンパク質
配列番号3:MQVPVMLLGLLFTVAGWSIHVLAQPDAVNAPLTCCYSFTSKMIPMSRLESYKRITSSRCPKEAVVFVTKLKREVCADPKKEWVQTYIKNLDRNQMRSEPTTLFKTASALRSSAPLNVKLTRKSEANASTTFSTTTSSTSVGVTSVTVN
(B2)配列番号3のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
(B3)配列番号3のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
 前記(A1)は、ヒトのCCL2である。配列番号1のアミノ酸配列は、前記CCL2の全長アミノ酸配列であり、例えば、SWISSPROT Acc. No.P13500に登録されている。配列番号1のアミノ酸配列において、例えば、24番~99番の領域が、前記CCL2の機能ドメインである。
 前記(A2)において、前記欠失等のアミノ酸の個数は、特に制限されず、例えば、1個または数個であり、好ましくは1個~10個、より好ましくは1~5個、さらに好ましくは、1~3個、特に好ましくは1個または2個である。
 前記(A3)において、前記同一性は、特に制限されず、例えば、80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、特に好ましくは99%以上である。前記同一性は、例えば、BLAST等を用いてデフォルトの条件で計算することにより、算出できる(以下、同様)。
 前記(B1)は、マウスのCCL2である。配列番号3のアミノ酸配列は、前記CCL2の全長アミノ酸配列であり、例えば、SWISSPROT Acc. No.P10148またはNP_035463.1に登録されている。配列番号3のアミノ酸配列において、例えば、24番~148番の領域が、前記CCL2の機能ドメインである。
 前記(B2)において、前記欠失等のアミノ酸の個数は、特に制限されず、例えば、1個または数個であり、好ましくは1個~10個、より好ましくは1~5個、さらに好ましくは、1~3個、特に好ましくは1個または2個である。
 前記(B3)において、前記同一性は、特に制限されず、例えば、80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、特に好ましくは99%以上である。
 前記CCL2または前記CCL2様タンパク質は、例えば、CCL2の機能ドメインとして、下記(A1’)、(A2’)、(A3’)、(B1’)、(B2’)および(B3’)のいずれかのポリペプチドを有するタンパク質である。
(A1’)配列番号2のアミノ酸配列からなるポリペプチド
配列番号2:QPDAINAPVTCCYNFTNRKISVQRLASYRRITSSKCPKEAVIFKTIVAKEICADPKQKWVQDSMDHLDKQTQTPKT
(A2’)配列番号2のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
(A3’)配列番号2のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
(B1’)配列番号4のアミノ酸配列からなるポリペプチド
配列番号4:QPDAVNAPLTCCYSFTSKMIPMSRLESYKRITSSRCPKEAVVFVTKLKREVCADPKKEWVQTYIKNLDRNQMRSEPTTLFKTASALRSSAPLNVKLTRKSEANASTTFSTTTSSTSVGVTSVTVN
(B2’)配列番号4のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
(B3’)配列番号4のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
 前記(A1’)は、ヒトのCCL2の機能ドメインである。配列番号2のアミノ酸配列は、例えば、前記配列番号1のアミノ酸配列において、24番~99番の領域に該当する。
 前記(A2’)において、前記欠失等のアミノ酸の個数は、特に制限されず、例えば、1個または数個であり、好ましくは1個~10個、より好ましくは1~5個、さらに好ましくは、1~3個、特に好ましくは1個または2個である。
 前記(A3’)において、前記同一性は、特に制限されず、例えば、80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、特に好ましくは99%以上である。
 前記(B1’)は、マウスのCCL2の機能ドメインであり、配列番号4のアミノ酸配列は、例えば、配列番号3のアミノ酸配列において、例えば、24番~148番の領域に該当する。
 前記(B2’)において、前記欠失等のアミノ酸の個数は、特に制限されず、例えば、1個または数個であり、好ましくは1個~10個、より好ましくは1~5個、さらに好ましくは、1~3個、特に好ましくは1個または2個である。
 前記(B3’)において、前記同一性は、特に制限されず、例えば、80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、特に好ましくは99%以上である。
 本発明の制御剤を適用する対象は、特に制限されない。本発明において、未分化細胞の分化段階、すなわち、階層性(hierarchy)は、特に制限されず、完全に分化する以前の細胞があげられる。前記未分化細胞は、例えば、未分化マーカー遺伝子を発現している細胞である。細胞の未分化状態は、例えば、未分化マーカー遺伝子を指標として決定できる。前記未分化マーカー遺伝子は、例えば、Klf4、Nanog、Tbx3、Rex1、Stella等があげられる。これらの遺伝子は、例えば、より未分化な状態にあるブラストシスト状態(Naive Pluripotent State)を示すマーカー遺伝子である。前記未分化細胞は、例えば、自己複製能および多分化能を有する未分化状態にある細胞と言うこともできる。
 前記未分化細胞は、例えば、胚または生体の組織に由来する細胞でもよいし、人工的に作成された未分化な細胞でもよい。より未分化な状態の前記未分化細胞は、例えば、胚性幹細胞(Embryonic Stem cells:ES細胞)、胚性生殖細胞(Embryonic Germ cells:EG細胞)があげられる。より分化が進行した状態の前記未分化細胞は、例えば、体性幹細胞(成体幹細胞ともいう)があげられる。前記体性幹細胞は、例えば、成体多能性幹細胞(成体多能性前駆細胞ともいう:multipotent adult progenitor cells)、造血幹細胞、血管内皮幹細胞、間葉系幹細胞、肝幹細胞、神経幹細胞、上皮幹細胞、膵幹細胞、肝幹細胞等があげられる。前記未分化細胞は、例えば、始原生殖細胞があげられる。前記未分化細胞は、この他に、例えば、胚性腫瘍細胞(Embryonal Carcinoma cells:EC細胞)等があげられる。また、人工的な未分化細胞として、例えば、核移植ES細胞(nuclear transfer Embryonic Stem cells:ntES細胞)等があげられる。また、前記人工的な未分化細胞として、例えば、遺伝子導入および化合物処理等によって多分化能を付与した細胞である人工多能性幹細胞(Induced pluripotent stem cells:iPS細胞)を使用できる(例えば、国際公開第2007/069666号パンフレット、特開2010-273680号公報、特開2010-284088号公報、特開2011-50379号公報、特開2011-4674号公報)。
 前記未分化細胞の由来は、特に制限されず、例えば、哺乳類由来の細胞があげられる。前記哺乳類は、ヒトまたは非ヒト哺乳類があげられる。前記非ヒト哺乳類は、例えば、サル等の霊長類、マウス、ニワトリ、馬、ラット、ブタ、ウサギ等があげられる。
 本発明の制御剤における前記CCL2および前記CCL2様タンパク質の由来と、前記未分化細胞の由来は、例えば、同じでもよいし、異なってもよい。両者が同じ場合、例えば、哺乳類が好ましく、また、霊長類またはげっ歯類であることが好ましく、ヒトまたはマウスが好ましい。
 本発明の制御剤において、前記CCL2およびCCL2様タンパク質は、前記CCL2の機能を奏する限りにおいて、さらに、他のペプチドが結合してもよい。前記他のペプチドにおけるアミノ酸残基の数および種類は、特に制限されない。
 本発明の制御剤は、前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質の他に、さらにその他の成分を含んでもよい。前記他の成分は、特に制限されず、例えば、後述する培地に含まれる成分等があげられる。
 本発明の制御剤は、例えば、本発明の制御剤の非存在下における前記未分化細胞の分化の階層性を維持できることから、分化の階層性の維持剤ともいえる。また、前記未分化細胞は、一般に、未分化のブラストシスト(Naive Pluriponent State)から、より分化したエピブラスト(Primed Pluriponent State)に階層が進む。このため、本発明の制御剤は、例えば、ブラストシスト状態の維持剤、エピブラスト化の抑制剤ともいえる。また、本発明の制御剤によれば、例えば、特にヒト由来の未分化細胞について、エピブラストからブラストシストへの脱分化の進行を促進できる。このため、本発明の制御剤は、例えば、分化の階層性の向上剤または脱分化促進剤ともいえる。
 本発明の制御剤の形態は、特に制限されない。前記本発明の制御剤は、例えば、後述するように、さらに培地を含む、前記未分化細胞の未分化状態の制御用培地の形態でもよいし、さらに、培養器を含み、予め、前記CCL2または前記CCL2様タンパク質が固定化された、前記未分化細胞の未分化状態の制御用培養器の形態でもよい。後者の場合、例えば、培養の度に培地に前記制御剤を添加する必要がなく、前記CCL2または前記CCL2様タンパク質を安定に維持できる。また、前記培養器に前記CCL2または前記CCL2様タンパク質を固定化することで、例えば、培養対象の細胞に足場を提供できる。前記培養器は、特に制限されず、例えば、フラスコ、ディッシュ、ウェルプレート等があげられる。前記CCL2および前記CCL2様タンパク質の固定化方法は、特に制限されず、前記CCL2および前記CCL2様タンパク質の前記機能が維持されていればよく、公知の方法を任意に採用できる。前記固定化の方法は、例えば、Nature Methods Vol.5, No.7, 2008, p.645-650等を参照できる。
 本発明の制御剤の使用方法は、例えば、後述する、本発明の未分化細胞の未分化状態の制御用培地において説明する。
(2)第1の未分化細胞の未分化状態の制御用培地
 本発明の第1の未分化細胞の未分化状態の制御用培地は、前述のように、前記未分化細胞を培養するための培地であって、前記本発明の制御剤の一態様である。
 本発明の培地は、前記本発明の制御剤を含んでいればよく、その他の構成および条件は、何ら制限されない。本発明の培地は、例えば、前記制御剤を含む基本培地があげられ、前記基本培地に前記制御剤を添加することで調製できる。
 本発明の培地において、前記制御剤の含有量は、特に制限されない。前記制御剤が有効成分として前記CCL2含む場合、前記培地における前記CCL2濃度は、下限が、例えば、500ng/mLであり、好ましくは1000ng/mLであり、より好ましくは2000ng/mLであり、特に好ましくは2500ng/mLである。前記培地における前記CCL2濃度は、上限が、例えば、10000ng/mLであり、好ましくは8000ng/mLであり、より好ましくは5000ng/mLであり、特に好ましくは2500ng/mLである。前記培地における前記CCL2濃度の範囲は、例えば、500ng/mL~10000ng/mLの範囲であり、好ましくは1000ng/mL~8000ng/mLの範囲であり、特に好ましくは2000ng/mL~5000ng/mLの範囲である。前記制御剤が有効成分として前記CCL2様タンパク質を含む場合、前記培地における前記CCL2様タンパク質の濃度は、特に制限されず、例えば、前述したCCL2の添加濃度と同様であり、また、前記CCL2の添加濃度から前記機能ドメインの量に基づいて換算可能である。
 本発明の培地は、例えば、さらに、他の分化抑制因子を含んでもよい。前記分化抑制因子は、例えば、LIF(leukemia inhibitory factor)、bFGF、NODAL、GSK/MEK阻害剤等があげられる。前記LIFは、例えば、マウス由来細胞用の培地に使用することが好ましく、前記bFGFおよびNODALは、ヒト由来細胞用の培地に使用することが好ましい。前記分化抑制因子の由来は、特に制限されず、例えば、培養する未分化細胞の由来と同じでもよいし、異なってもよい。前記未分化細胞が、マウスおよびラット等のげっ歯類由来の細胞の場合、例えば、前記分化抑制因子として、LIFが使用できる。前記分化抑制因子は、例えば、天然由来でもよいし、形質転換等により人工的に調製したものでもよい。
 従来、げっ歯類由来の未分化細胞の培養は、一般的に、分化抑制因子としてLIFが培地に添加される。これに対して、本発明の培地は、例えば、LIF未添加でも、前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質によって、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。また、本発明の培地は、例えば、さらにLIFを含んでもよい。本発明の培地が、さらにLIFを含む場合、例えば、前記未分化細胞の未分化状態を、より一層維持および/または向上できる。
 本発明の培地が、さらに前記他の分化抑制因子を含む場合、前記分化抑制因子の含有量は、特に制限されない。前記分化抑制因子がLIFの場合、前記培地における前記LIF濃度は、下限が、例えば、25unit/mLであり、好ましくは50unit/mLであり、より好ましくは100unit/mLであり、特に好ましくは200unit/mLである。前記培地における前記LIF濃度は、上限が、例えば、1000unit/mLであり、好ましくは800unit/mLであり、より好ましくは500unit/mLであり、特に好ましくは300unit/mLである。前記培地における前記LIF濃度の範囲は、例えば、25unit/mL~1000unit/mLの範囲であり、好ましくは50unit/mL~800unit/mLの範囲であり、より好ましくは100unit/mL~500unit/mLの範囲であり、特に好ましくは200unit/mL~300unit/mLの範囲である。前記LIFのunitは、例えば、ES細胞の分化抑制に必要とするのが1000units/mLとした場合に、1000分の1量を1unitとする。
 本発明の培地が、前記LIFを含む場合、前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質と、前記LIFとの添加比は、特に制限されない。前記培地において、例えば、前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質1ngに対して、前記LIFが0.1unit/mL~2unit/mLの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.1unit/mL~1.5unit/mLの範囲であり、さらに好ましくは0.1unit/mL~1unit/mLの範囲であり、特に好ましくは0.1unit/mL~0.5unit/mLの範囲である。
 本発明の培地は、例えば、さらに、増殖因子を含んでもよい。前記増殖因子は、例えば、塩基性繊維芽細胞増殖因子(basic Fibroblast Growth Factor:bFGF)、形質転換増殖因子(transforming growth factor-beta:TGFβ)等があげられる。前記増殖因子の由来は、特に制限されず、例えば、培養する未分化細胞の由来と同じでもよいし、異なってもよい。前記未分化細胞が、ヒト由来の細胞の場合、例えば、前記増殖因子として、bFGFが使用できる。前記増殖因子は、例えば、天然由来でもよいし、形質転換等により人工的に調製したものでもよい。
 本発明の培地が、さらに前記増殖因子を含む場合、前記増殖因子の含有量は、特に制限されない。前記増殖因子がbFGFの場合、前記培地における前記bFGF濃度は、下限が、例えば、4ng/mLであり、好ましくは5ng/mLであり、より好ましくは8ng/mLであり、特に好ましくは10ng/mLである。前記培地における前記bFGF濃度は、上限が、例えば、20ng/mLであり、好ましくは17ng/mLであり、より好ましくは15ng/mLであり、特に好ましくは10ng/mLである。前記培地における前記bFGF濃度の範囲は、例えば、4ng/mL~20ng/mLの範囲であり、好ましくは5ng/mL~17ng/mLの範囲であり、より好ましくは8ng/mL~15ng/mLの範囲であり、特に好ましくは約4ng/mLまたは約10ng/mLである。
 本発明の培地が、前記bFGFを含む場合、前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質と、前記bFGFとの添加比は、特に制限されない。前記培地において、例えば、前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質1ngに対して、前記bFGFが、例えば、0.016ng/mL~0.04ng/mL、または、0.02ng/mL~0.04ng/mLの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.016ng/mL~0.034ng/mLの範囲であり、さらに好ましくは0.016ng/mL~0.03ng/mLの範囲であり、特に好ましくは約0.02ng/mLである。
 本発明の培地は、例えば、前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質を基本培地に添加することで調製できる。前記基本培地は、特に制限されず、例えば、培養に必要な成分および増殖に必要な成分等が含まれていればよく、培養する未分化細胞の種類に応じて適宜設定できる。前記基本培地は、例えば、ダルベッコ改変イーグル培地(Doulbecco Modified Eagle’s Medium:DMEM)、ノックアウトDMEM(NO DMEM)等があげられる。また、前記基本培地は、例えば、公知のオンフィーダー培地、フィーダーフリー培地等が使用できる。前記基本培地において、LIF等の前記他の分化抑制因子の添加の有無、bFGF等の前記増殖因子の添加の有無は、特に制限されず、前述の通りである。前記基本培地は、例えば、ウシ胎仔血清(FBS)等の血清;必須アミノ酸;非必須アミノ酸等の増殖補助因子;ヌクレオシド;β-メルカプトエタノール等を含んでもよい。
 本発明の培地のpHは、特に制限されず、例えば、培養する未分化細胞の種類に応じて適宜設定できる。前記培地のpHは、例えば、6~7であり、好ましくは6.5~7であり、より好ましくは6.8~7である。
 本発明の培地は、例えば、フィーダー細胞を使用する培養(以下、「オンフィーダー培養」という)のための培地(以下、「オンフィーダー培地」という)でもよいし、フィーダー細胞を使用しない培養(以下、「フィーダーフリー培養」という)のための培地(以下、「フィーダーフリー培地」という)でもよい。本発明において、前記基本培地は、例えば、オンフィーダー培養およびフィーダーフリー培養の種類、および、培養対象の細胞の種類等によって適宜選択できる。前記基本培地について、以下に例示するが、本発明は、これには制限されない。
 オンフィーダー培地において、マウス未分化細胞を培養する場合、前記基本培地は、例えば、血清添加培地または無血清培地(血清無添加培地)が使用でき、好ましくは前記血清添加培地である。前記血清の種類は、特に制限されず、FBS等が使用できる。オンフィーダー培地において、ヒト未分化細胞を培養する場合、前記基本培地は、例えば、無血清培地が好ましい。
 フィーダーフリー培地において、マウス未分化細胞を培養する場合、前記基本培地は、例えば、前記血清添加培地が好ましい。前記血清の種類は、特に制限されず、FBS等が使用できる。フィーダーフリー培地において、ヒト未分化細胞を培養する場合、前記基本培地は、例えば、無血清培地が好ましい。
 本発明の培地の使用方法は、例えば、後述する本発明の製造方法において説明する。
(3)第1の未分化状態が制御された未分化細胞の製造方法
 本発明の第1の未分化状態が制御された未分化細胞の製造方法は、前記本発明の未分化状態の制御剤の存在下、未分化細胞を培養する培養工程を含むことを特徴とする。
 本発明の製造方法は、前記本発明の制御剤の存在下で未分化細胞を培養すればよく、その他の工程および条件は、何ら制限されない。本発明の製造方法は、前記培養工程が、前記制御剤を含む前記本発明の未分化細胞の未分化状態の制御用培地を使用して、前記未分化細胞を培養する工程であることが好ましい。
 本発明の製造方法において、前記制御剤によって提供される前記CCL2または前記CCL2様タンパク質の由来と、培養する未分化細胞の由来は、例えば、同じでもよいし、異なってもよい。前記CCL2または前記CCL2様タンパク質の由来と、前記未分化細胞の由来は、同じであることが好ましく、より好ましくは、共に哺乳類動物であり、さらに好ましくは、共に同じ哺乳類動物である。具体例として、ヒト由来の未分化細胞を培養する場合、ヒト由来の前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質を使用することが好ましく、マウス由来の未分化細胞を培養する場合、マウス由来の前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質を使用することが好ましい。
 培養する前記未分化細胞の種類は、特に制限されず、前述のような種々の細胞が使用できる。前記未分化細胞の調製方法は、特に制限されず、公知の方法により採取され、調製できる。
 本発明の製造方法における培養は、例えば、オンフィーダー培養でもよいし、フィーダーフリー培養でもよい。本発明の制御剤の存在下で培養することによって、例えば、オンフィーダー培養およびフィーダーフリー培養のいずれにおいても、前記未分化細胞の未分化状態を効果的に維持および/または向上できる。
 本発明の製造方法が、オンフィーダー培養の場合、前記フィーダー細胞は、特に制限されず、公知のフィーダー細胞が使用できる。前記フィーダー細胞は、一般に、目的の細胞を増殖させる際、培養条件を調整するために使用する他の細胞を意味する。前記フィーダー細胞の種類は、特に制限されず、例えば、培養する未分化細胞の種類に応じて適宜決定できる。前記フィーダー細胞は、例えば、繊維芽細胞、SNL細胞等があげられ、また、胎児由来の細胞であることが好ましい。前記フィーダー細胞の由来と、前記未分化細胞の由来は、例えば、同じでも異なってもよい。両者が同じ場合、例えば、哺乳類が好ましく、また、霊長類またはげっ歯類であることが好ましく、ヒトまたはマウスであることが好ましい。
 本発明の製造方法において、培養条件は、特に制限されず、培養する前記未分化細胞の種類に応じて、適宜設定できる。前記培養におけるO分圧は、例えば、1~21%が好ましく、CO分圧は、例えば、5~6%が好ましい。培養温度は、例えば、36~37℃が好ましい。
(4)第1の未分化状態の制御方法
 本発明の第1の未分化状態の制御方法は、前記未分化細胞の未分化状態の制御方法であって、前記本発明の第1の製造方法に従って未分化細胞を培養する工程を含むことを特徴とする。前記本発明の第1の製造方法にしたがって未分化細胞を培養することにより、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。
 本発明の制御方法は、前記本発明の第1の製造方法に従って未分化細胞を培養すればよく、その他の工程および条件は、何ら制限されない。本発明の制御方法は、例えば、前記本発明の第1の製造方法の説明を引用できる。
 本発明の制御方法は、例えば、本発明の制御剤の非存在下における、前記未分化細胞の分化の階層性を維持できることから、分化の階層性の維持方法ともいえる。また、前記未分化細胞は、一般に、ブラストシストからエピブラストに階層が進む。このため、本発明の制御方法は、例えば、ブラストシスト状態の維持方法、エピブラスト化の抑制方法ともいえる。また、本発明の制御方法によれば、例えば、特にヒト由来の未分化細胞について、エピブラストからブラストシストへの脱分化の進行を促進できる。このため、本発明の制御方法は、例えば、分化の階層性の向上方法または脱分化促進方法ともいえる。
 前記本発明の製造方法または前記本発明の制御方法により、未分化状態が維持および/または向上された未分化細胞は、例えば、所望の時点で、分化誘導を行うことにより、目的の細胞に分化させることができる。分化誘導の方法は、特に制限されず、従来公知の方法が採用できる。前記方法は、例えば、EB(Embryonic Body)の形成後、ゼラチンコートディッシュにおいて、血清入り培地で培養し、自発的分化を誘導する自発的分化誘導法方法等があげられる。前記分化誘導を行う際は、例えば、前記CCL2または前記CCL2様タンパク質の非存在下で、前記未分化細胞を培養することが好ましい。
第2の形態
(1)第2の制御剤
 つぎに、本発明の第2の制御剤は、未分化細胞の未分化状態を制御する制御剤であって、前記CCL2またはその機能ドメインを含むタンパク質(前記CCL2様タンパク質)を発現する発現ベクターを含むことを特徴とする。本発明の第2の制御剤によれば、前記CCL2または前記CCL2様タンパク質を発現できるため、例えば、この発現産物を前記未分化細胞の培養に使用することによって、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。
 また、本発明の制御剤によれば、例えば、さらに、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上しつつ、細胞接着および/または増殖を促進することも可能である。このため、本発明の制御剤は、例えば、未分化細胞の接着および/または増殖促進剤ということもできる。本発明の未分化細胞の接着および/または増殖促進剤は、前記発現ベクターを含むことを特徴とし、以下に示す本発明の制御剤の記載を引用できる。また、本発明の未分化細胞の未分化状態の制御方法は、例えば、未分化細胞の接着および/または増殖促進方法ということもできる。本発明の未分化細胞の接着および/または増殖促進方法は、後述する本発明の未分化細胞の未分化状態の制御方法と同様の構成であり、それらの記載を引用できる。
 前記発現ベクターは、前記CCL2のコード配列および前記CCL2様タンパク質のコード配列の少なくとも一方が、ベクターに、発現可能に挿入されていればよい。具体的には、前記発現ベクターは、例えば、前記発現ベクターを導入する細胞内で、前記CCL2または前記CCL2様タンパク質が発現可能であればよい。前記発現ベクターは、例えば、前記CCL2のコード配列のみが挿入されてもよいし、前記CCL2様タンパク質のコード配列のみが挿入されてもよいし、両方が挿入されてもよい。
 前記CCL2のコード配列および前記CCL2様タンパク質のコード配列は、特に制限されない。前記コード配列は、例えば、前述のアミノ酸配列から対応するコドンに置き換えることで設計可能である。以下に、前記CCL2および前記CCL2様タンパク質のコードDNA配列の例を示すが、本発明は、これには制限されない。
 前記CCL2または前記CCL2様タンパク質のコード配列は、例えば、下記(a1)、(a2)、(a3)、(a4)、(b1)、(b2)、(b3)および(b4)のいずれかのポリヌクレオチドからなるDNAである。また、前記ポリヌクレオチドに対して相補的なポリヌクレオチドからなるDNAでもよい。
(a1)配列番号5の塩基配列からなるポリヌクレオチド
配列番号5
atgaaagtctctgccgcccttctgtgcctgctgctcatagcagccaccttcattccccaagggctcgctcagccagatgcaatcaatgccccagtcacctgctgttataacttcaccaataggaagatctcagtgcagaggctcgcgagctatagaagaatcaccagcagcaagtgtcccaaagaagctgtgatcttcaagaccattgtggccaaggagatctgtgctgaccccaagcagaagtgggttcaggattccatggaccacctggacaagcaaacccaaactccgaagacttga
(a2)配列番号5の塩基配列において、1もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入および/または付加された塩基配列からなり、CCL2の機能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
(a3)配列番号5の塩基配列に対する同一性が80%以上の塩基配列からなり、CCL2の機能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
(a4)配列番号5の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、CCL2の機能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
(b1)配列番号6の塩基配列からなるポリヌクレオチド
配列番号6
atgcaggtccctgtcatgcttctgggcctgctgttcacagttgccggctggagcatccacgtgttggctcagccagatgcagttaacgccccactcacctgctgctactcattcaccagcaagatgatcccaatgagtaggctggagagctacaagaggatcaccagcagcaggtgtcccaaagaagctgtagtttttgtcaccaagctcaagagagaggtctgtgctgaccccaagaaggaatgggtccagacatacattaaaaacctggatcggaaccaaatgagatcagaacctacaactttatttaaaactgcatctgccctaaggtcttcagcacctttgaatgtgaagttgacccgtaaatctgaagctaatgcatccactaccttttccacaaccacctcaagcacttctgtaggagtgaccagtgtgacagtgaactag
(b2)配列番号6の塩基配列において、1もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入および/または付加された塩基配列からなり、CCL2の機能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
(b3)配列番号6の塩基配列に対する同一性が80%以上の塩基配列からなり、CCL2の機能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
(b4)配列番号6の塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドであり、CCL2の機能を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
 前記(a1)は、ヒトのCCL2のコード配列である。配列番号5の塩基配列は、前記CCL2の全長コード配列(ORF)であり、例えば、SWISSPROT Acc. No.P13500に登録されている。
 前記(a2)において、前記欠失等の塩基の個数は、特に制限されず、例えば、1個または数個であり、好ましくは1個~6個、より好ましくは1~4個、さらに好ましくは1~3個、特に好ましくは1個または2個である。
 前記(a3)において、前記同一性は、特に制限されず、例えば、80%以上であり、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、特に好ましくは99%以上である。前記同一性は、例えば、BLAST等を用いてデフォルトの条件で計算することにより、算出できる(以下、同様)。
 前記(a4)において、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする」は、例えば、当該技術分野の当業者において、周知のハイブリダイゼーションの実験条件である。具体的には、「ストリンジェントな条件」は、例えば、0.7~1mol/LのNaCl存在下、60~68℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1~2倍のSSC溶液を用い、65~68℃で洗浄することにより同定することができる条件をいう。なお、1×SSCは、150mmol/LのNaCl、15mmol/Lクエン酸ナトリウムからなる。ストリンジェンシーの選択のため、例えば、洗浄工程における塩濃度や温度を適宜最適化できる。また、当業者であれば、ストリンジェンシーを上げるために、例えば、ホルムアミドやSDS等を添加することも技術常識である(以下、同様)。
 前記(b1)は、マウスのCCL2のコード配列である。配列番号6の塩基配列は、前記CCL2の全長コード配列(ORF)であり、例えば、SWISSPROT Acc. No.P10148またはNM_011333.3に登録されている。
 前記(b2)において、前記欠失等の塩基の個数は、特に制限されず、例えば、1個または数個であり、好ましくは1個~5個、より好ましくは1~4個、さらに好ましくは、1~3個、特に好ましくは1個または2個である。
 前記(b3)において、前記同一性は、特に制限されず、例えば、80%以上であり、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、特に好ましくは99%以上である。
 前記コード配列が挿入される前記ベクター(以下、「基本ベクター」ともいう)は、特に制限されず、例えば、前記発現ベクターを導入する細胞の種類に応じて、適宜設定できる。前記基本ベクターは、例えば、非ウイルスベクターおよびウイルスベクターがあげられる。前記非ウイルスベクターは、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター等があげられる。前記ウイルスベクターは、例えば、レトロウイルスベクター、DNAウイルスベクター、RNAウイルスベクター等があげられる。前記レトロウイルスベクターは、例えば、免疫不全症ウイルス(HIV)等のレンチウイルスベクター等があげられる。前記DNAウイルスベクターは、例えば、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ベクター(AAVベクター;adeno associated virus)、ヘルペスウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、ボックスウイルスベクター、ポリオウイルスベクター、シンビスウイルスベクター、センダイウイルスベクター、SV40等があげられる。前記RNAウイルスベクターは、例えば、免疫不全症ウイルス(HIV)等のレンチウイルスベクター等があげられる。
 前記発現ベクターは、例えば、さらに、前記コード配列の発現を調節する調節配列を含んでもよい。前記調節配列は、例えば、サイトメガロウイルス(CMV)由来のプロモーター、ラウス肉腫ウイルス(RSV)、シミアンウイルス-40(SV-40)、筋βアクチンプロモーター、単純ヘルペスウイルス(HSV)等の構成プロモーター、チミジンキナーゼプロモーター等の組織特異的プロモーター、成長ホルモン調節性プロモーター等の調節性プロモーター、lacオペロン配列の制御下にあるプロモーター、亜鉛誘導性メタロチオネインプロモーター等の誘導性プロモーターがあげられる。前記調節配列は、公知の方法に基づいて、前記コード配列の発現を機能的に調節できる部位に配置すればよい。この他に、例えば、エンハンサー配列、ポリアデニル化シグナル、複製起点配列(ori)等を含んでもよい。
 前記発現ベクターは、例えば、さらに、選択マーカーのコード配列を有してもよい。前記選択マーカーは、例えば、薬剤耐性マーカー、蛍光タンパク質マーカー、酵素マーカー、細胞表面レセプターマーカー等があげられる。
 本発明の第2の制御剤は、例えば、前記発現ベクターが導入された形質転換体でもよい。前記宿主は、特に制限されない。前記形質転換体は、例えば、前記未分化細胞以外の宿主に前記発現ベクターが導入された形質転換体でもよいし、目的の前記未分化細胞を宿主とし、これに前記発現ベクターが導入された形質転換体(形質転換未分化細胞)でもよい。
 前者の形質転換体によれば、前記CCL2または前記CCL2様タンパク質を発現できる。前記形質転換体を使用する場合、例えば、前記形質転換体と前記未分化細胞との共培養によって、前記未分化細胞の未分化状態を維持・向上できる。また、例えば、前記形質転換体の培養により発現した前記CCL2または前記CCL2様タンパク質の存在下で、目的の未分化細胞の培養することによって、前記未分化細胞の未分化状態を維持・向上できる。前記発現ベクターを導入する宿主は、特に制限されず、例えば、前記発現ベクターの種類に応じて適宜設定できる。
 また、後者の形質転換体によれば、前記未分化細胞内で前記CCL2または前記CCL2様タンパク質を発現できる。前記形質転換体を使用する場合、例えば、前記形質転換体を培養することによって、前記未分化細胞の未分化状態を維持・向上できる。
 前記宿主に対する前記発現ベクターの導入方法は、特に制限されず、例えば、宿主の種類に応じて適宜設定できる。前記導入方法は、例えば、リン酸カルシウム法、ポリエチレングリコール法、リポソームを用いるリポフェクション法、エレクトロポレーション法、超音波核酸導入法、遺伝子銃による導入法、DEAE-デキストラン法、微小ガラス管等を用いた直接注入法、ハイドロダイナミック法、カチオニックリポソーム法、導入補助剤を用いる方法等があげられる。前記リポソームは、例えば、リポフェクタミンおよびカチオニックリポソーム等があげられ、前記導入補助剤は、例えば、アテロコラーゲン、ナノ粒子およびポリマー等があげられる。
(2)第2の未分化状態が制御された未分化細胞の製造方法
 本発明の第2の未分化状態が制御された未分化細胞の製造方法は、前記第2の制御剤を使用する方法である。前記制御剤として、前述のような、例えば、前記未分化細胞以外の宿主に前記発現ベクターが導入された形質転換体を使用する方法、および、目的の前記未分化細胞に前記発現ベクターが導入された形質転換体(形質転換未分化細胞)を使用する方法があげられる。
 前者の形質転換体を使用する場合、本発明の製造方法は、例えば、前記形質転換体の培養後、または、前記形質転換体の培養と同時に、未分化細胞を培養する工程を含むことを特徴とする。前述のように、前記形質転換体は、前記CCL2または前記CCL2様タンパク質を発現できる。このため、前記形質転換体の培養後、または、前記形質転換体の培養と同時に、前記未分化細胞を培養することで、発現された前記CCL2または前記CCL2様タンパク質により、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。
 本発明において、前記形質転換体の培養と前記未分化細胞の培養は、同じ培地で行われることが好ましい。
 後者の形質転換体を使用する場合、本発明の製造方法は、例えば、前記発現ベクターが導入された前記形質転換未分化細胞を培養する工程を含むことを特徴とする。前述のように、前記形質転換体は、未分化細胞内で前記CCL2または前記CCL2様タンパク質を発現できる。このため、前記形質転換未分化細胞を培養することで、発現された前記CCL2または前記CCL2様タンパク質により、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。
 上述したいずれの場合も、前記未分化細胞は、前記本発明の制御剤により提供される前記CCL2および/または前記CCL2様タンパク質の存在下で培養されるため、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。
 本発明の第2の製造方法は、前記培養工程を含んでいればよく、その他の条件は、特に制限されず、例えば、前記本発明の第1の製造方法の工程および条件を引用できる。
(3)第2の未分化状態の制御方法
 本発明の第2の未分化状態の制御方法は、前記未分化細胞の未分化状態の制御方法であって、前記本発明の第2の製造方法に従って未分化細胞を培養することにより、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上することを特徴とする。
 本発明の制御方法は、前記本発明の第2の製造方法に従って未分化細胞を培養すればよく、その他の工程および条件は、何ら制限されない。本発明の制御方法は、例えば、前記本発明の第1の製造方法、前記第2の製造方法および前記本発明の第1の未分化状態の制御方法の説明を引用できる。
 つぎに、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、下記の実施例により制限されない。
(iPS細胞)
 マウスiPS細胞は、iPS-MEF-Ng-20D-17(Takahashi K, Okita K, Nakagawa M, et al. Induction of pluripotent stem cells from fibroblast cultures. Nat Protoc 2007: 2:3081-3089.)を、理研バイオリソースセンター(http://www.brc.riken.go.jp/inf/en/index.shtml、#APS0001)から入手した。ヒトiPS細胞は、201B7(Takahashi K et al., Cell (2007) 131, 861-872)を、理研バイオリソースセンター(http://www.brc.riken.go.jp/inf/en/index.shtml、HPS0063)から入手した。
(ES細胞)
 マウスES細胞は、RF8 derived from 129 SV Jae strainを、理研バイオリソースセンター(http://www.brc.riken.go.jp/inf/en/index.shtml、#AES0121)から入手した。
(フィーダー条件の培養)
 フィーダー条件下、マイトマイシンC(シグマアルドリッチ社)で処理したフィーダー細胞SNL76/7(European Collection of Cell Cultures、ECACC、#07032801)上で、マウスiPS細胞またはヒトiPS細胞を培養した。培養条件は、37℃、5%COとした。培地は、15% FBS、0.1mmol/L NEAAおよび0.1mmol/L 2-Mercaptoethanolを含むDMEM培地(高濃度グルコース含有、ピルビン酸ナトリウム非含有)を使用した。
(フィーダーフリー条件の培養)
 培地は、15% FBS、0.1mmol/L NEAAおよび0.1mmol/L 2-メルカプトエタノールを含むDMEM培地(高濃度グルコース含有、ピルビン酸ナトリウム非含有)に、LIF(ESGRO、Chemicon社)を添加したものを使用した。LIFは、前記培地における最終濃度が1000units/mLとなるように添加した。そして、フィーダーフリー条件で、前記培地によりマウスiPS細胞またはヒトiPS細胞を培養した。マウスiPS細胞は、2~3日ごとに、0.25% トリプシンで剥離し、継代培養した。また、ヒトiPS細胞は、6-7日ごとに、ES/iPS細胞剥離液およびCTK溶液で剥離し、継代培養した。培養条件は、37℃、5%COとした。
(定量RT-PCR)
 PrimeScript RT-PCR Kit(商品名、タカラバイオ社)、ABI 7500 Fast real time PCR system(商品名、Applied BioSystems社)およびSYBR(登録商標) Premix Ex Taq(商品名、タカラバイオ社)を、各プロトコールに従って使用した。PCRは、94℃で5秒および62.5℃で20秒を1サイクルとして、40サイクル行った。各遺伝子の発現量は、前記遺伝子のmRNAの相対量を、2-ΔΔC  method(Thomse  R, Solvsten CA, Linnet TE, et al. Analysis of qPCR data by converting exponentially related Ct values into linearly related X0 values. J Bioinform Comput Biol 2010: 8:885-900.)を使用し、Gapdh mRNAに正規化することで算出した。
(プライマー)
 前記未分化マーカー遺伝子の定量RT-PCR等には、以下のプライマーを使用した。以下、Fは、フォワードプライマー、Rは、リバースプライマーを示す。
m-Gapdh_F(配列番号 9)  gaagcccatcaccatcttcc
m-Gapdh_R(配列番号10)  gatgacccttttggctccac
m-c-Myc_F(配列番号11)  tagtgctgcatgaggagacacc
m-c-Myc_R(配列番号12)  tttgcctcttctccacagacac
m-Dax1_F(配列番号13)   tatctgaaagggaccgtgctc
m-Dax1_R(配列番号14)   atccggatgtgctcagtaagg
m-Klf4_F(配列番号15)   ctttcctgccagaccagatg
m-Klf4_R(配列番号16)   ttcttcccctctttggcttg
m-Nanog 1 F(配列番号17)  aagtactcagcctccagca
m-Nanog 1 R(配列番号18)  gtgctgagcccttctgaatc
m-Oct3/4_F(配列番号19)   agtttgccaagctgctgaag
m-Oct3/4_R(配列番号20)   tcttaaggctgagctgcaagg
m-Sox2_F(配列番号21)  tgaacgccttcatggtatgg
m-Sox2_R(配列番号22)  ttgtgcatcttggggttctc
m-Utf1_F(配列番号23)  agtcgttgaataccgcgttg
m-Utf1_R(配列番号24)  agaaacggtttggtcgaagg
m-Tbx3 1 F(配列番号25)  cagctcacactgcagtccat
m-Tbx3 1 R(配列番号26)  tggagacagcaggagaggat
Cxcl1 F(配列番号27)  gctgggattcacctcaagaa
Cxcl1 R(配列番号28)  aagggagcttcagggtcaag
Dcn F(配列番号29)  tctccaggaacttcgtgtcc
Dcn R(配列番号30)  ctccgttttcaatcccagag
Ccl2 F(配列番号31)   cccaatgagtaggctggaga
Ccl2 R(配列番号32)   tctggacccattccttcttg
Btc F (配列番号33)    gcacaggtaccacccctaga
Btc R(配列番号34)    gccccaaagtagcctttctc
Gsto2 F(配列番号35)  gtaaggtcccgcctttaagc
Gsto2 R(配列番号36)  cgccgaagaaggtagtgttc
Mmp13 F(配列番号37)  gccctgatgtttcccatcta
Mmp13 R(配列番号38)  ttttgggatgcttagggttg
EG545886 F(配列番号39)  acccaggtctcaggttcaga
EG545886 R(配列番号40)  tgctgttgctgttcctgttc
Ltbp3 F(配列番号41)  ctgcttccaggacacattgc
Ltbp3 R(配列番号42)  tgtgggcacttgtgacactt
Ltbp1 F(配列番号43)  ggaagtttcctgtgtgtctgc
Ltbp1 R(配列番号44)  cggccatccctacacatatc
Areg F(配列番号45)   catgcactgccaagtttcag
Areg R(配列番号46)   ccacaccgttcaccaaagta
Ecm1 F(配列番号47)   ggagactccgagttgaccac
Ecm1 R(配列番号48)   ggccagtcttcctcgtacac
Ccl9 F(配列番号49)   cagtctgaaggcacagcaag
Ccl9 R(配列番号50)   ccactggtgggaaaataacc
Ccl7 F(配列番号51)   tgtccctgggaagctgttat
Ccl7 R(配列番号52)   ctttggagttggggttttca
Plau F(配列番号53)   gcctgctgtccttcagaaac
Plau R(配列番号54)   caaactgccttaggccaatc
Msln F(配列番号55)   agcacaatgtgagcatggac
Msln R(配列番号56)   acggacagggcttttatcct
Traf1 F(配列番号57)  gatggctcaggcaagaagac
Traf1 R(配列番号58)  agcatgctctcggttgttct
Cav1 F(配列番号59)   gcacaccaaggagattgacc
Cav1 R(配列番号60)   tcccttctggttctgcaatc
Lhfp F(配列番号61)   tcggaactcatctccaggac
Lhfp R(配列番号62)   gccagagatgtagccacaag
D12ertd647e F(配列番号63)  tattgctaatgggggtggag
D12ertd647e R(配列番号64)  cagagcccacgatgacagta
Col4a5 F(配列番号65)  gggggaaccaggcagtataa
Col4a5 R(配列番号66)  taaacctggtggtcctggag
Igfbp7 F(配列番号67)  ggaaaatctggccattcaga
Igfbp7 R(配列番号68)  tgcgtggcactcatactctc
Ltbp2 F(配列番号69)   agggagcagacagagcagag
Ltbp2 R(配列番号70)   ctttgtcagggagggtctca
Serpina3g F(配列番号71)  cattgatggtgctggtgaac
Serpina3g R(配列番号72)  tcatggacacaatcacagacc
Ppbp F(配列番号73)  gcgctgcagatgtacgaata
Ppbp R(配列番号74)  ccattcttcagtgtggctata
S100a4 F(配列番号75)  ttgtgtccaccttccacaaa
S100a4 R(配列番号76)  tggaatgcagcttcatctgt
Serpinb2 F(配列番号77)  caccacagggggattatttg
Serpinb2 R(配列番号78)  aggaagtccactgcttctgg
Tcn F(配列番号79)  accagacatccaccaccatt
Tcn R(配列番号80)  tcaggtgcaggcaaatagg
Gm566(Bcl2l15) F(配列番号81)  cagatgaaccatgctcagga
Gm566(Bcl2l15) R(配列番号82)  ctgtcctccaatggttaccg
m-Zfp42_F(配列番号83)   acgagtggcagtttcttcttggga
m-Zfp42_R(配列番号84)   tatgactcacttccagggggcact
m-Cripto_F(配列番号85)  atggacgcaactgtgaacatgatgttcgca
m-Cripto_R(配列番号86)  ctttgaggtcctggtccatcacgtgaccat
m-Ecat1_F(配列番号87)   tgtggggccctgaaaggcgagctgagat
m-Ecat1_R(配列番号88)   atgggccgccatacgacgacgctcaact
m-Esg1_F(配列番号89)  gaagtctggttccttggcaggatg
m-Esg1_R(配列番号90)  actcgatacactggcctagc
m-Eras_F(配列番号91)  actgcccctcatcagactgctact
m-Eras_R(配列番号92)  cactgccttgtactcgggtagctg
m-Fgf4_F(配列番号93)  cgtggtgagcatcttcggagtgg
m-Fgf4_R(配列番号94)  ccttcttggtccgcccgttctta
[実施例1]
 本例では、マウスiPS細胞について、CCL2タンパク質を過剰発現させ、未分化マーカー遺伝子の発現に対する影響を確認した。
(1)CCL2の過剰発現による未分化マーカー遺伝子の発現への影響
 以下に示すように、マウスiPS細胞においてCCL2を過剰発現させ、未分化マーカー遺伝子の発現量を確認した。未分化マーカー遺伝子は、Ecat1遺伝子、Cripto遺伝子、Oct3/4遺伝子、Zfp42遺伝子、Esg1遺伝子、Eras遺伝子、Fgf4遺伝子、Dax1遺伝子、Nanog遺伝子、Sox2遺伝子、Klf4遺伝子、cMyc遺伝子、Tbx3遺伝子およびEed遺伝子とした。
 CCL2を過剰発現するCcl2発現ベクターを構築した。発現させる前記CCL2は、配列番号3の全長アミノ酸配列からなるマウス由来のタンパク質とした。まず、Gateway Technology(Invitrogen社)を使用して、pENTER/D-TOPOベクターに、前記CCL2をコードする全長cDNA(配列番号6)をクローニングした。クローニングした配列を確認した後、Gateway LR Clonase II Enzyme Mix(Invitrogen社)を使用して、EF-α1プロモーターを含むpEF-DEST51ベクター(Invitrogen社)に、前記全長cDNAを挿入し、Ccl2発現ベクターを構築した。前記Ccl2発現ベクターは、Endotoxin free Plasmid maxi prep kit(Qiagen社)を使用して、そのプロトコールにしたがって精製した。
配列番号3(NP_035463.1)148 aa
MQVPVMLLGLLFTVAGWSIHVLAQPDAVNAPLTCCYSFTSKMIPMSRLESYKRITSSRCPKEAVVFVTKLKREVCADPKKEWVQTYIKNLDRNQMRSEPTTLFKTASALRSSAPLNVKLTRKSEANASTTFSTTTSSTSVGVTSVTVN
配列番号6(NM_011333.3)447 nt
ATGCAGGTCCCTGTCATGCTTCTGGGCCTGCTGTTCACAGTTGCCGGCTGGAGCATCCACGTGTTGGCTCAGCCAGATGCAGTTAACGCCCCACTCACCTGCTGCTACTCATTCACCAGCAAGATGATCCCAATGAGTAGGCTGGAGAGCTACAAGAGGATCACCAGCAGCAGGTGTCCCAAAGAAGCTGTAGTTTTTGTCACCAAGCTCAAGAGAGAGGTCTGTGCTGACCCCAAGAAGGAATGGGTCCAGACATACATTAAAAACCTGGATCGGAACCAAATGAGATCAGAACCTACAACTTTATTTAAAACTGCATCTGCCCTAAGGTCTTCAGCACCTTTGAATGTGAAGTTGACCCGTAAATCTGAAGCTAATGCATCCACTACCTTTTCCACAACCACCTCAAGCACTTCTGTAGGAGTGACCAGTGTGACAGTGAACTAG
 つぎに、前記フィーダーフリー条件下で培養した前記マウスiPS細胞を、12穴ディッシュに3×10細胞/ウェルとなるように播種した。前記ディッシュに添加する培地の量は、1ウェルあたり1mLとした。そして、1ウェルあたり、Lipofectamine 2000(Invitrogen社)16μLおよび前記Ccl2発現ベクター4.8μgを使用して、前記マウスiPS細胞に前記Ccl2発現ベクターを導入した。このマウスiPS細胞を、さらに、フィーダーフリー条件下で24時間培養した後、トータルRNAを抽出し、未分化マーカー遺伝子の発現量を確認した。前記未分化マーカー遺伝子の発現は、前述のプライマーを用いて、定量RT-PCRにより確認した。また、ネガティブコントロールとして、前記発現ベクターを導入しない以外は、同様にして培養した前記マウスiPS細胞についても、同様に発現量を確認した。そして、ネガティブコントロールに対する発現量の変化率を算出した。
 これらの結果を図1示す。図1は、CCL2を過剰発現させたマウスiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。縦軸は、変化率(倍)を示し、横軸には、対象となる前記未分化マーカー遺伝子を示す。
 図1に示すように、CCL2をマウスiPS細胞内で過剰発現することによって、未分化マーカー遺伝子であるNanog遺伝子、Sox2遺伝子、Klf4遺伝子、およびTbx3遺伝子の発現が、顕著に増加した。
(2)Ccl2遺伝子のノックダウンによる未分化マーカー遺伝子の発現への影響
 以下に示すように、マウスiPS細胞においてCcl2遺伝子をノックダウンさせ、未分化マーカー遺伝子の発現量を確認した。前記未分化マーカー遺伝子は、Klf4遺伝子およびTbx3遺伝子とした。
 前記Ccl2遺伝子のノックダウンは、ステルス siRNA(Invitrogen社)を使用して以下のように行った。まず、フィーダーフリー条件下で培養した前記マウスiPS細胞を、12穴ディッシュに、6×10細胞/ウェルとなるように播種した。前記ディッシュに添加する培地の量は、1ウェルあたり1mLとした。24時間培養後、1ウェルあたりLipofectamine 2000(Invitrogen社)16μLおよびステルスsiRNA(商品名CCL2 Stealth RNAi(登録商標) siRNA、Invitrogen社)を添加し、それらのプロトコールに従って、前記マウスiPS細胞にステルスsiRNAを導入した。前記ステルスsiRNAにおけるCcl2遺伝子に対するsiRNAの配列は、配列番号7とした。
CAUUCACCAGCAAGAUGAUCCCAAU(配列番号7)
前記ステルスsiRNAは、1ウェルあたり、最終濃度が20μmol/Lとなるように添加した。そして、導入から24時間後、トータルRNAを抽出し、前記マウスiPS細胞における未分化マーカー遺伝子およびCcl2遺伝子の発現量を、定量RT-PCRにより確認した。
 また、ネガティブコントロールとして、ステルスsiRNA(商品名Stealth RNAi(登録商標) Negative Control Medium GC、Duplex-catalog number 12935-300、Invitrogen社)を使用した以外は、同様にして、前記マウスiPS細胞への導入を行い、未分化マーカー遺伝子の発現を測定した(n=3)。そして、ネガティブコントロールに対する発現量の変化率を算出した。
 これらの結果を図2示す。図2は、Ccl2遺伝子をノックダウンしたマウスiPS細胞におけるCcl2遺伝子および未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。縦軸は、ネガティブコントロールに対する発現量の変化率(倍)を示し、横軸には、Ccl2遺伝子および前記未分化マーカー遺伝子を示す。各遺伝子の結果において、白抜きのバーは、Ccl2遺伝子をノックダウンしたマウスiPS細胞の結果、黒塗りのバーは、Ccl2遺伝子をノックダウンしていないマウスiPS細胞(コントロール)の結果を示す。
 図2に示すように、Ccl2遺伝子をノックダウンすることによって、未分化マーカー遺伝子の発現が著しく低下した。
[実施例2]
 本例では、フィーダーフリー条件下、CCL2の存在下でマウスiPS細胞を培養し、CCL2による未分化能の向上を確認した。
(1)CCL2の添加による未分化能の向上
 実施例は、前記LIFおよびマウス組換えCCL2(MCP-1、#479-JE-010、R&D systems)を添加した前記DMEM培地を使用した。前記培地において、LIFの最終濃度は、25unit/mL、前記組換えCCL2濃度は、500ng/mLとした。12穴ディッシュに添加する培地の量は、1ウェルあたり1mLとした。一方、比較例は、LIFを添加し、前記CCL2が未添加である前記DMEM培地を使用した。LIFの最終濃度は、25unit/mLとした。
 フィーダーフリー条件下で培養した前記マウスiPS細胞を、前記実施例および前記比較例の培地で培養した。前記マウスiPS細胞は、12穴ディッシュに、6×10細胞/ウェルとなるように播種した。培養から24時間後、フローサイトメトリー解析により、多分化能を有する細胞集団として、Nanog-GFPポジティブの細胞集団を確認した。
 フローサイトメトリー解析は、以下のように行った。前述のようにして、前記マウスiPS細胞を培養した後、前記ウェルから細胞を採取し、25unit/mLのLIFを添加したES培地に再度懸濁した。前記ES培地は、15% FBS、0.1mmol/L NEAAおよび0.1mmol/L 2-メルカプロエタノールを含むDMEM培地(高濃度グルコース含有、ピルビン酸ナトリウム非含有)を使用した。そして、この細胞の懸濁液を、フローサイトメーター(商品名BD FACSAria(登録商標) II、ベクトンディッキンソン社)に供し、そのプロトコールに従って、解析した。この際、多分化能を有する集団、すなわち未分化の細胞集団として、FITC-A>10で区切ったNanog-GFP陽性領域をモニターし、未加工のデータを、プログラム(FlowJo、ver.7)により解析し、密度プロットとしてプロットした。前記iPS細胞は、Nanog遺伝子のプロモーター領域にGFPタンパクを組み込んである改変マウスのMEFから作製されている。このため、前記Nanog遺伝子が発現している場合は、前記Nanog-GFPポジティブであり、前記GFPが産出され、そのGFPが、FACSによって検出される。
 これらの結果を、図3に示す。図3は、フローサイトメトリー解析の結果を示すグラフである。図3において、(A)は、比較例の培地を使用した結果であり、(B)は、実施例の培地を使用した結果である。図3において、縦軸は、細胞数である。
 図3(A)に示すように、比較例の培地で培養した場合、Nanog-GFP陽性のマウスiPS細胞は、37.6%であるのに対し、実施例の培地で培養した場合、前記組換えCCL2の添加によって、Nanog-GFP陽性のマウスiPS細胞は、67.3%に増加した。この結果から、前記組換えCCL2の添加によって、マウスiPS細胞の分化がより抑制された、つまり、未分化能が向上したことがわかる。
(2)LIF濃度に対するCCL2の効果
 前記(1)に示す実施例および比較例の培地について、LIF濃度を25、50、100、500、1000unit/mLとした以外は、前記(1)と同様にして、前記マウスiPS細胞の培養を行い、フローサイトメトリー解析を行った。
 これらの結果を、図4に示す。図4は、FACS解析の結果を示すグラフである。図4において、縦軸は、全細胞においてNanog-GFP陽性のマウスiPS細胞が占める割合(%)を示す。白抜きのバーは、CCL2を添加した実施例の結果であり、黒塗りのバーは、CCL2未添加の比較例の結果である。
 図4に示すように、さらに前記CCL2を添加することによって、LIFの濃度にかかわらず、分化が抑制され、Nanog-GFP陽性のマウスiPS細胞が占める割合が増加した。この結果から、CCL2の添加によって、マウスiPS細胞の分化がより抑制された、つまり、未分化能が向上されたことがわかる。
[実施例3]
 本例では、CCL2によるKlf4遺伝子の発現促進のメカニズムを解析した。
 CCL2の過剰発現による、Jak/Stat3経路におけるSTAT3タンパク質のリン酸化の促進を確認した。
 前記実施例1と同様にして、前記Ccl2発現ベクターを導入した前記マウスiPS細胞を、24時間培養した。培養後、前記マウスiPS細胞をPBSで洗浄し、mammalian m-PER lysis buffer 100μLに懸濁した。前記懸濁液を、26ゲージニードルに10分間通すことで、前記細胞をホモジナイズし、13,000rpm、5分間、4℃で遠心分離して上清を回収した。前記上清について、Pierce(登録商標) BCA Protein assay(商品名、Thermo Scientific社)を用いて、タンパク質濃度を測定した。つぎに、前記上清について、ウエスタンブロッティングにより目的タンパク質の検出を行った。具体的には、まず、前記上清(総タンパク質量10μg)を、4~12% Bis-Tris Novex Gel electrophoresisに供し、ニトロセルロースメンブレンにブロットした。そして、前記メンブレンを、検出目的のタンパク質に対する一次抗体とインキュベートし、前記メンブレンを洗浄した後、前記メンブレンを、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼで標識した標識化二次抗体とインキュベートし、発色試薬(商品名ECL plus、GE Healthcare社)使用して、発色反応を行った。そして、前記メンブレンについて、Fuji LAS-3000 luminescent image analyzerを使用して、発光を検出した。
 前記一次抗体として、前記リン酸化STAT3(pSTAT3)には、抗リン酸化STAT3抗体(抗pSTAT3抗体、CST社、#9145)、STAT3タンパク質には、抗STAT3抗体(CST社製、#9132)、発現コントロールのGAPDHには、抗GAPDH抗体(Santa Cruz Biotechnology Inc社、#25778)を使用した。前記標識化二次抗体は、抗体として、前記一次抗体の種類に応じて、抗ウサギIgG(Cell Signaling社、anti-rabbit IgG HPR-linked antibody(#7074))または抗マウスIgG(Cell Signaling社、anti-mouse IgG HPR-linked antibody(#7076))を使用した。なお、抗リン酸化STAT3抗体は、ストリッピング試薬(商品名1x ReBlot(登録商標) Plus Strong Antibody Stripping Solution、Millipore社製)を用いて、前記メンブレンを室温で15分間インキュベートすることにより、前記メンブレンから解離させた。そして、非リン酸化STAT3に対するリン酸化STAT3の割合(pSTAT3/STAT3)を求めた。
 また、ネガティブコントロールとして、前記Ccl2発現ベクターを未導入のマウスiPS細胞を使用した以外は、同様にして、培養およびウエスタンブロッティングを行った。そして、ネガティブコントロールのpSTAT3/STAT3を「1」として、相対値を算出した。
 これらの結果を図5に示す。図5において、(A)は、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真である。図5(A)において、NCは、ネガティブコントロールの結果であり、Ccl2は、前記Ccl2発現ベクターを導入したマウスiPS細胞の結果である。図5において、(B)は、非リン酸化STAT3に対するリン酸化STAT3の割合(pSTAT3/STAT3)の相対値を示すグラフである。
 図5(A)および(B)に示すように、CCL2を過剰発現させることで、非リン酸化STAT3よりもリン酸化されたpSTAT3の割合が増加していた。つまり、CCL2の過剰発現により、STAT3のリン酸化が促進されていることがわかる。これらの結果から、CCL2は、STAT3のリン酸化を介して、Klf4遺伝子の発現を促進していると推測される。
[実施例4]
 本例では、CCL2によるTbx3遺伝子の発現促進のメカニズムを解析した。前記実施例1(2)において、CCL2が、Klf4遺伝子だけでなくTbx3遺伝子の発現をも促進することが確認された。そこで、CCL2によるKlf4遺伝子の発現促進が、直接、Tbx3遺伝子の発現を制御している可能性を確認した。
(1)PI3K経路およびMAPK経路のリン酸化に対するCCL2の影響
 Tbx3遺伝子は、PI3K経路の活性化によるAKTのリン酸化を介して、または、MAPK経路の抑制を介して、発現が促進されることが報告されている。そこで、CCL2による、PI3K経路におけるAKTのリン酸化の促進およびMAPK経路におけるERK1/2のリン酸化の促進を確認した。
 前記実施例3(2)と同様にして、前記Ccl2発現ベクターを導入した前記マウスiPS細胞の培養およびウエスタンブロッティングによる目的タンパク質の検出を行った。なお、前記一次抗体は、リン酸化AKT(pAKT)に対して、抗pAKT抗体(CST社製、#9272)、非リン酸化AKTに対して、抗AKT抗体(CST社製、#9271)、リン酸化ERK1/2(pERK1/2)に対して、抗pERK1/2抗体(Promega社製、#V8031)、ERK1/2に対して、抗ERK1/2抗体(CST社製、#9102)を使用した。これらの一次抗体を使用した以外は、前記実施例3(2)と同様にウエスタンブロッティングを行った。
 これらの結果を図6および図7に示す。図6は、AKTのリン酸化への影響を示す結果であり、図7は、ERK1/2のリン酸化への影響を示す結果である。図6および図7において、(A)は、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真である。図6(A)および図7(A)において、NCは、ネガティブコントロールの結果であり、Ccl2は、前記Ccl2発現ベクターを導入したマウスiPS細胞の結果である。図6および図7において、(B)は、非リン酸化タンパク質に対するリン酸化タンパク質の割合(pAKT/AKT、またはpERK1/2/ERK1/2)を示すグラフである。
 図6(A)および(B)に示すように、CCL2を過剰発現させたが、AKTおよびERK1/2のリン酸化は、促進されなかった。これは、CCL2による分化の抑制に、AKTのリン酸化およびERK1/2のリン酸化が関与していないことを示唆するといえる。以上の結果から、CCL2による未分化能の向上には、PI3K経路およびMAPK経路は、関与していないと解される。
(2)PI3K経路に対するCCL2の影響
 前記(1)において、CCL2による未分化能の向上に、PI3K経路が関与していないことが示唆された。そこで、PI3K経路を阻害した場合における、CCL2による未分化能への影響を確認した。
 ネガティブコントロールの培地として、前記LIFを添加した前記DMEM培地を使用した。前記培地において、LIFの最終濃度は、25unit/mLとした。比較例の培地として、前記LIFおよびPI3K阻害剤であるLY294002(プロメガ社)を含む前記DMEM培地を使用した。前記培地において、LIFの最終濃度は、25unit/mL、前記阻害剤濃度は、5ng/mLとした。実施例の培地として、前記LIFおよび前記組換えCCL2を添加した前記DMEM培地、ならびに、前記LIF、前記組換えCCL2および前記PI3K阻害剤を含む前記DMEM培地を使用した。前記培地において、LIFの最終濃度は、25unit/mL、前記組換えCCL2濃度は、500ng/mL、前記阻害剤濃度は、5ng/mLとした。
 これらの各培地を使用した以外は、実施例2(2)と同様にして、マウスiPS細胞の培養およびフローサイトメトリー解析を行った。これらの結果を、図8に示す。図8は、フローサイトメトリー解析の結果を示すグラフであり、縦軸は、全細胞においてNanog-GFP陽性のマウスiPS細胞が占める割合(%)を示す。
 図8の比較例に示すように、前記培地(CCL2未添加)に前記PI3K阻害剤を添加することによって、多分化能を有する未分化の細胞数が、著しく減少した。この結果から、CCL2の非存在下の場合、未分化細胞の未分化能の維持には、PI3K経路の活性化が必須であることがわかる。しかしながら、図8の実施例に示すように、培地に、さらに前記組換えCCL2を添加することで、前記PI3K阻害剤が原因となる前記細胞数の減少が解消されるだけでなく、さらに増加することがわかった。
 また、前記マウスiPS細胞の培養後、前記実施例1(1)と同様にして、Tbx3遺伝子の発現量を確認した。そして、前記ネガティブコントロールに対する発現量の変化率を算出した。これらの結果を図9に示す。図9は、Tbx3遺伝子の発現量の変化率を示すグラフである。縦軸は、変化率(倍)を示す。図9の比較例に示すように、培地に前記PI3K阻害剤を添加することによって、Tbx3遺伝子の発現量は、著しく減少した。しかしながら、図9の実施例に示すように、培地に、さらに前記組換えCCL2を添加することで、前記PI3K阻害剤が原因となる前記Tbx3遺伝子の発現量の減少が解消されるだけでなく、さらに増加することがわかった。
(3)Klf4遺伝子のノックダウンによるTbx3遺伝子の発現への影響
 前記(1)および(2)の結果から、CCL2によるKlf4遺伝子の発現促進を介して、Tbx3遺伝子の発現が促進されていることが示唆された。そこで、Klf4遺伝子のノックダウンによる、Tbx3遺伝子の発現への影響を確認した。
 前記Klf4遺伝子のノックダウンは、ステルス siRNA(Invitrogen社)として、商品名CCL2 Stealth RNAi(登録商標) siRNA(Invitrogen社)を使用した以外は、前記実施例1(2)に示すノックダウンの方法に従って行った。前記ステルスsiRNAにおけるKlf4遺伝子に対するsiRNAの配列は、配列番号8とした。
CAAGUUUGUGCUGAAGGCGUCUCUG(配列番号8)
そして、前記実施例1(2)と同様にして、前記マウスiPS細胞に前記ステルスsiRNAを導入し、24時間後、トータルRNAを抽出し、前記マウスiPS細胞におけるTbx3遺伝子の発現量を、定量RT-PCRにより確認した。
 これらの結果を図10に示す。図10は、Klf4遺伝子をノックダウンしたマウスiPS細胞におけるTbx3遺伝子の発現変化率を示すグラフである。縦軸は、ネガティブコントロールに対する発現量の変化率(倍)を示し、横軸には、Tbx3遺伝子を示す。各遺伝子の結果において、白抜きのバーは、Klf4遺伝子をノックダウンしたマウスiPS細胞の結果、黒塗りのバーは、Klf4遺伝子をノックダウンしていないマウスiPS細胞(コントロール)の結果を示す。
 図10に示すように、Klf4遺伝子のノックダウンにより、Tbx3遺伝子の発現が著しく低下することが確認された。
 また、データベース(MPromDB)におけるKlf4 ChIPのデータから、Tbx3遺伝子のプロモーター領域への、Klf4遺伝子の結合が確認された。
 以上の結果から、CCL2によって、STAT3のリン酸化が促進され、これによりKlf4遺伝子の発現が促進されること、Klf4遺伝子の発現促進により、Tbx3遺伝子が発現促進されていることが示唆された。これらの結果に基づくと、CCL2によって、新たに、図11に示す経路が促進され、未分化細胞の未分化状態が維持(分化が抑制)されていると解される。なお、本発明は、これらの推定メカニズムに限定されるものではない。
[実施例5]
 本例では、マウスES細胞について、CCL2を過剰発現させ、未分化マーカー遺伝子の発現に対する影響を確認した。
 マウスiPS細胞に代えてES細胞を使用した以外は、前記実施例1(1)と同様にして、CCL2を過剰発現させ、未分化マーカー遺伝子の発現を測定した。また、ネガティブコントロールとして、前記Ccl2発現ベクターを導入しない以外は、同様にして培養した前記マウスES細胞についても、同様に発現量を確認した。そして、ネガティブコントロールに対する発現量の変化率を算出した。
 これらの結果を図12示す。図12は、CCL2を過剰発現させたマウスES細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。縦軸は、変化率(倍)を示し、横軸には、対象となる前記未分化マーカー遺伝子を示す。各未分化マーカー遺伝子の結果において、白抜きのバーが、CCL2を過剰発現させたマウスES細胞の結果であり、黒塗りバーは、ネガティブコントロールの結果である。前者(白抜きバー)は、培地におけるLIF濃度1000unit/mL、CCL2濃度500ng/mLであり、後者(黒塗りバー)は、培地におけるLIF濃度1000units/mL、CCL2 0ng/mLである。
 図12に示すように、前記実施例1におけるマウスiPS細胞と同様に、CCL2の添加により、未分化マーカー遺伝子であるKlf4遺伝子、Tbx3遺伝子の発現が著しく増加した。この結果から、マウスES細胞についても、CCL2により未分化能を向上できることがわかった。
[実施例6]
 本例では、マウスiPS細胞について、フィーダーフリーの条件下でCCL2を添加し、未分化マーカー遺伝子の発現に対する影響を確認した。
 実施例は、LIF未添加とし、前記組換えCCL2を添加した前記DMEM培地を使用した。前記培地において、前記組換えCCL2濃度は、2500ng/mLとした。比較例は、前記組換えCCL2を未添加とし、LIFを添加した前記DMEM培地を使用した。前記培地において、前記LIFの最終濃度は、1000unit/mLとした。12穴ディッシュに添加する培地の量は、1ウェルあたり1mLとした。
 フィーダーフリー条件下で培養した前記マウスiPS細胞を、前記実施例および前記比較例の培地で培養した。前記マウスiPS細胞は、12穴ディッシュに、6×10細胞/ウェルとなるように播種した。培養から24時間後、実施例1(1)と同様にして、未分化マーカー遺伝子の発現量を確認した。LIF添加の結果に対する発現量の変化率を算出した。
 これらの結果を図13に示す。図13は、CCL2添加-LIF未添加の条件で培養したマウスiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。縦軸は、変化率(倍)を示し、横軸には、実施例の結果(白抜きバー)、および比較例の結果(黒塗りバー)を示す。
 図13に示すように、フィーダーフリー条件下での培養において必須とされているLIFが未添加であっても、CCL2の添加によって、未分化マーカー遺伝子の発現が著しく増加した。この結果から、CCL2によれば、例えば、分化抑制剤として、LIFとの併用も可能であり、また、単独での使用が可能であるといえる。
[実施例7]
 本例では、フィーダー条件下、ヒトiPS細胞について、CCL2の存在下で培養を行い、CCL2による未分化マーカー遺伝子の発現に対する影響を確認した。
 未分化細胞は、ヒトiPS細胞を使用し、CCL2は、ヒト組換えCCL2(137-13011、WAKO社、配列番号1)を使用した。培地は、ヒト幹細胞用培地(商品名霊長類ES培地、リプロセル社)を使用し、LIFを未添加とし、前記CCL2を添加した。前記培地における前記CCL2の濃度は、500ng/mLとした。前述のフィーダー条件にしたがって、前記培地を使用し、LIFを産生する前記フィーダー細胞SNL76/7上で、前記ヒトiPS細胞を培養した。そして、培養から6日後に、前記フィーダー細胞を除去し、培養した前記ヒトiPS細胞から、トータルRNAを回収し、未分化マーカー遺伝子の定量RT-PCRを行った。
 また、ネガティブコントロールは、前記CCL2に代えて、5ng/mLとなるようにbFGF(ヒト由来、WAKO社)を添加した以外は、同様にして、フィーダー条件下で培養を行い、未分化マーカー遺伝子の定量RT-PCRを行った。そして、前記比較例の発現量を1として、これに対する相対値を、発現量の変化率として算出した。
 これらの結果を図14に示す。図14は、前記CCL2の存在下で培養したヒトiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。縦軸は、変化率(倍)を示し、横軸には、対象となる前記未分化マーカー遺伝子を示す。白抜きのバーが、実施例の結果(CCL2)であり、黒塗りのバーが、ネガティブコントロールの結果(NC)である。
 図14に示すように、前記ヒト組換えCCL2の存在下でヒトiPS細胞を培養することによって、未分化マーカー遺伝子であるNANOG遺伝子、KLF4遺伝子、STELLA遺伝子およびREX1遺伝子の発現が、著しく増加した(約2倍)。これらの未分化マーカー遺伝子は、ブラストシスト状態(Naive PluripotentState)を示すマーカー遺伝子であることから、ヒトiPS細胞が、エピブラスト状態からブラストシスト状態に脱分化しているといえる。
[実施例8]
 本例では、ヒトiPS細胞について、CCL2によるKlf4遺伝子の発現促進のメカニズムを解析した。
(1)JaK/Stat3経路のリン酸化に対するCCL2の影響
 CCL2による、Jak/Stat3経路におけるSTAT3のリン酸化の促進を確認した。
 前記実施例8と同様にして、フィーダー条件下、ヒトiPS細胞を培養し、培養から6日後に、前記フィーダー細胞を除去した。そして、培養後の前記ヒトiPS細胞について、前記実施例3と同様にして、洗浄、懸濁、ホモジナイズ、遠心分離を行い、細胞抽出液である上清を回収した。そして、前記上清を使用した以外は、前記実施例3と同様にして、ウエスタンブロッティングにより目的タンパク質の検出を行った。また、ネガティブコントロールとして、前記CCL2に代えてbFGFを添加した以外は、同様にして処理を行い、目的タンパク質の検出を行った。
 そして、非リン酸化STAT3に対するリン酸化STAT3の割合(pSTAT3/STAT3)を求め、ネガティブコントロールのpSTAT3/STAT3を「1」として、相対値を算出した。
 これらの結果を図15に示す。図15において、(A)は、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真である。図15(A)において、NCは、ネガティブコントロールの結果であり、CCL2は、前記マウス組換えCCL2を添加した結果である。図15において、(B)は、非リン酸化STAT3に対するリン酸化STAT3の割合(pSTAT3/STAT3)の相対値を示すグラフである。
 図15(A)および(B)に示すように、前記CCL2を添加することで、非リン酸化STAT3タンパク質よりもリン酸化されたpSTAT3の割合が、ネガティブコントロールの約7.5倍に増加していた。つまり、前記CCL2の共存により、STAT3のリン酸化が促進されていることがわかる。これらの結果から、CCL2は、STAT3のリン酸化を介して、Klf4遺伝子の発現を促進していると推測される。
(2)PI3K経路のリン酸化に対するCCL2の影響
 PI3K経路の活性化は、AKTのリン酸化が指標となる。そこで、PI3K経路におけるAKTのリン酸化の促進を確認した。
 前記(1)で調製した上清について、前記実施例4と同様にして、目的タンパク質の検出を行った。また、ネガティブコントロールとして、前記CCL2に代えてbFGFを添加した以外は、同様にして処理を行い、目的タンパク質の検出を行った。
 そして、非リン酸化AKTに対するリン酸化AKTの割合(p-AKT/AKT)を求め、ネガティブコントロールのp-AKT/AKTを「1」として、相対値を算出した。また、GAPDH遺伝子の発現に対するKLF4遺伝子の発現の割合(KLF4/GAPDH)を求め、ネガティブコントロールのKLF4/GAPDHを「1」として、相対値を算出した。
 これらの結果を図15(C)に示す。図15(C)は、非リン酸化AKTに対するリン酸化AKTの割合(pAKT/AKT)の相対値を示すグラフである。また、ウエスタンブロッティングの結果は、前記図15(A)にあわせて示す。図15(C)に示すように、前記CCL2を添加したが、AKTのリン酸化は、促進されなかった。これは、CCL2による分化の抑制に、AKTのリン酸化が関与していないことを示唆するといえる。
 また、GAPDHに対するKLF4の割合(KLF4/GAPDH)を求め、ネガティブコントロールのKLF4/GAPDHを「1」として、相対値を算出した。これらの結果を図15(D)に示す。図15(D)は、GAPDHに対するKLF4の割合(KLF4/GAPDH)の相対値を示すグラフである。また、ウエスタンブロッティングの結果は、前記図15(A)にあわせて示す。図15(D)に示すように、KLF4の発現量は、GAPDHの発現量で標準化し、比較した結果、ネガティブコントロールよりも約1.7倍の発現が確認された。
(3)Jak/Stat3P経路およびPI3経路の阻害による影響
 前記(1)において、CCL2による未分化能の向上に、Jak/Stat3P経路が関与し、PI3K経路が関与していないことが示唆された。そこで、これらの経路を阻害した場合における、CCL2による未分化能への影響を確認した。
 JAK阻害剤として、JAK inhibitor I(Merk社)を使用し、PI3Kとして、実施例4と同じLY294002を使用した。培地に、前記CCL2の他に、さらに前記JAK阻害剤またはPI3K阻害剤を添加した以外は、前記(1)と同様にして、フィーダー条件下、ヒトiPS細胞を6日間培養した。前記培地における前記Jak阻害剤または前記PI3K阻害剤の濃度は、それぞれ10ng/mL、5ng/mLとした。
 また、コントロールとして、前記CCL2に代えてbFGFを添加し、前記阻害剤に代えてDMSO(5ng/mL)を添加した培地、前記CCL2に代えてbFGF(5ng/mL)を添加し、前記阻害剤を添加した培地をそれぞれ用いて、同様に細胞培養を行った。
 これらの結果を、図16に示す。図16は、6日間培養したヒトiPS細胞の位走査顕微鏡写真である。図16において、左レーンは、bFGF添加(+)/CCL2未添加(-)の結果であり、右レーンは、bFGF未添加(-)/CCL2添加(+)の結果を示し、上から、阻害剤未添加(DMSO添加)、JAK阻害剤添加、前記PI3K阻害剤添加の結果である。
 阻害剤未添加(DMSO添加)、bFGF(+)/CCL2(-)の条件では、大部分は未分化能を維持していたが、一部に分化した細胞がみられた。これに対して、阻害剤未添加(DMSO添加)、bFGF(-)/CCL2(+)の条件では、前者と比較して、分化している細胞はほとんどみられなかった。一方、Jak阻害剤を添加した場合、bFGF(+)/CCL2(-)の条件およびbFGF(-)/CCL2(+)の条件のいずれにおいても、全ての細胞が分化して、死細胞が多く確認された。また、PI3K阻害剤を添加した場合、bFGF(+)/CCL2(-)の条件では、細胞は、ほぼ全て分化して、死細胞が多く確認されたが、bFGF(-)/CCL2(+)の条件では、未分化能を維持した細胞が多く確認された。このことからも、CCL2は、Jak/Stat3経路を介して、未分化能を維持または向上していることが示唆された。
[実施例9]
 本例では、ヒトiPS細胞について、CCL2による細胞接着および増殖能への影響を確認した。
 前記実施例8と同様にして、フィーダー条件下、ヒトiPS細胞を培養し、48時間ごとに細胞数を測定した。前記CCL2に代えてbFGFを添加したネガティブコントロールも同様とした。これらの結果を図17に示す。図17は、ヒトiPS細胞の経時的な細胞数変化を示すグラフであり、縦軸は、細胞数(10細胞/mL)、横軸は、培養時間(hr)を示す。CCL2(+)は、bFGF(-)/CCL2(+)の結果であり、CCL2(-)は、bFGF(+)/CCL2(-)の結果である。
 図17に示すように、CCL2を添加した場合、CCL2未添加と比較して、48時間の時点で、接着細胞数が多いため、細胞数が多く、144時間(6日目)では、さらに増殖能が向上していることがわかった。未分化細胞が、ブラストシスト状態(Naive Pluripotent State)にあると、細胞増殖能が向上すると考えられる。このため、本実施例の結果から、CCL2によって、ヒトiPS細胞の未分化状態が、エピブラスト状態からブラストシスト状態に脱分化されたことがわかる。
[実施例10]
 本例では、ヒトiPS細胞について、CCL2による分化誘導効率を確認した。
(1)ES細胞様形態の観察
 前記実施例7と同様にして、フィーダー条件下、ヒトiPS細胞を6日間培養した後、EB(Embryonic Body)を作製した。EBの形成は、iPS細胞の分化を誘導する自発的分化誘導法方法として知られている。具体的には、まず、ROCK阻害剤(Y-27632、WAKO社)を10μl/mLとなるように、ヒトiPS細胞を培養中の前記培養液に添加し、37℃、CO 5%の条件下、1時間培養した。つぎに、培養に使用したフィーダー細胞を、ヒトES/iPS細胞用剥離液(CTK溶液)で剥離し、ヒトiPS細胞を回収した。そして、1x10個のヒトiPS細胞を、超低接着培養容器に播種し、EB作成用培地(DMEM/F12、Knockout SR、L-グルタミン、NEAA(非必須アミノ酸(GIBCO)、2-ME、Pen/Strep)で6日間培養した。前記培地は、2日ごとに交換した。
 つぎに、自発的分化誘導を行った。具体的には、作製したEBを1つずつゼラチンコートディッシュに撒き、20%FBSを含む培地(DMEM)で14日間培養し、顕微鏡観察した。前記培地は、2日ごとに交換した。この結果を、図18に示す。図18は、プレーティングから3日目の細胞の形態を示す写真であり、(A)が前記マウス組換えCCL2を添加した結果、(B)が前記bFGFを添加した結果である。
 図18に示すように、プレーティングから3日目において、前記CCL2存在下で培養したヒトiPS細胞から作製したEBは、ES細胞様形態を示した。これに対して、bFGF存在下で培養したヒトiPS細胞から作製したEBは、3日目においてすでに分化が進み、上皮細胞様形態を示した。
(2)心筋細胞への分化の確認
 一般的に、前記(1)で用いた自発的分化誘導法は、心筋細胞に分化されやすいとい報告がある。そこで、前記(1)のプレーティングから10日目の細胞について、心筋細胞への分化を確認した。
 前記細胞は、その形態を、顕微鏡で確認し、また、心筋細胞のマーカーであるTropomyosinで免疫染色を行った。また、前記CCL2およびLIFに代えて、bFGF(5ng/mL)を添加した培地を用い、同様にして、細胞の培養、形態の観察および染色を行った。
 この結果を図19に示す。図19は、EBのプレーティングから10日目の細胞の形態を示す写真であり、(A)は、CCL2未添加(-)/bFGF添加(+)、(B)は、CCL2添加(+)/LIF(+)添加の結果を示す。また、図19(A)(B)において、左側が、細胞の形態を示す写真であり、右側が染色した細胞の写真である。染色された部位は、図19の白黒写真において、薄いグレーで表わされる。
 図19(A)に示すように、前記CCL2未添加でありbFGF存在下で培養したヒトiPS細胞から作製したEBは、心筋細胞様形態を示す細胞もあるが、多くが、上皮細胞様の細胞であり、それらはTropomyosinで染色されなかった。これに対して、図19(B)に示すように、前記CCL2およびLIF共存下で培養したヒトiPS細胞から作製したEBは、10日間の培養によって、部分が心筋細胞様形態を示し、Tripomyosinで細胞全体が赤く染色された。この結果から、CCL2によって、EBは、より心筋細胞に分化しやすい細胞になっているといえる。
[実施例11]
 本例では、ヒトiPS細胞について、LIFの存在下、フィーダーフリー培地での培養が可能か否かを確認した。具体的には、前記実施例9において、CCL2により、ヒトiPS細胞における未分化能が、Jak/Stat3を介して上昇していることが確認された。そこで、CCL2をLIFと共存させることで、フィーダー細胞なしで培養可能かどうかを確認した。
 未分化細胞は、前記実施例7と同じヒトiPS細胞を使用した。CCL2は、実施例2(1)の前記マウス組換えCCL2を使用した。フィーダーフリー培地として、前記実施例8のヒト幹細胞用培地に、前記CCL2、LIFおよびbFGFを、それぞれ添加または未添加としたもの3種類を使用した。具体的には、CCL2未添加(-)/LIF未添加(-)/bFGF添加(+)の培地、CCL2添加(+)/LIF未添加(-)/bFGF未添加(-)の培地、CCL2添加(+)/LIF添加(+)/bFGF未添加(-)の培地を使用した。前記培地において、LIF濃度は、50units/mL、前記CCL2濃度は、500ng/mL、前記bFGF濃度は、5ng/mLとした。そして、前記ヒトiPS細胞を、前記培地を用いて6日間培養して、EBを作製した。そして、作製したEBを1つずつゼラチンコートディッシュに撒き、20%FBSを含む培地(DMEM)で5日間培養した。そして、培養後の細胞を顕微鏡観察した。
 これらの結果を、図20に示す。図20は、EBのプレーティングから5日目の細胞の形態を示す写真であり、(A)は、CCL2添加(+)/LIF未添加(-)/bFGF未添加(-)、(B)、CCL2添加(+)/LIF添加(+)/bFGF未添加(-)の結果を示す。
 CCL2未添加(-)/LIF未添加(-)/bFGF添加(+)の場合、細胞の接着は確認されなかった(図示せず)。これに対して、CCL2添加(+)/LIF添加(+)/bFGF未添加(-)の場合(B)、細胞の接着が確認され、5日間の培養により、図に示すようなコロニー成長が確認された。また、CCL2添加(+)/LIF未添加(-)/bFGF未添加(-)の場合も、接着が確認された(A)。
[実施例12]
 接着した細胞の細胞形態は、通常のヒトiPS細胞の形態と異なっている。そこで、本例では、実際に、ヒトiPS細胞から、未分化能が保たれた細胞が増殖しているのかを確認した。
 具体的には、bFGF添加、前記CCL2未添加のフィーダー条件下、および、bFGF未添加、前記CCL2およびLIF添加のフィーダーフリー条件下で、ヒトiPS細胞を培養し、トータルRNAを抽出して、qRT-PCRで未分化マーカー遺伝子の発現を確認した。前記フィーダー条件下の培養は、前記実施例8と同様に行い、前記フィーダーフリー条件下の培養は、前記実施例12と同様に行った。そして、フィーダー条件下の発現量を1として、これに対する相対値を、フィーダーフリー条件下の発現量の変化率として算出した。
 これらの結果を、図21に示す。図21は、前記ヒトiPS細胞における未分化マーカー遺伝子の発現変化率を示すグラフである。縦軸は、変化率(倍)を示し、横軸には、対象となる前記未分化マーカー遺伝子を示す。白抜きのバーが、フィーダーフリー条件下の結果であり、黒塗りのバーが、フィーダー条件下の結果である。その結果、フィーダーフリー条件下においても、フィーダー条件下と同程度の発現を示した。
 以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
 この出願は、2011年3月31日に出願された日本出願特願2011-077473を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。また、本明細書において引用する全ての特許、特許出願、刊行物の開示の全てをここに取り込む。
 以上のように、本発明によれば、CCL2またはその機能ドメインを含むタンパク質によって、未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上できる。本発明は、例えば、ES細胞およびiPS細胞等の未分化細胞を、未分化状態を維持および/または向上した状態で培養可能であることから、再生医療等をはじめとする種々の医療やその研究に極めて有用である。

Claims (11)

  1. CCL2、またはその機能ドメインを含むタンパク質を含むことを特徴とする、未分化細胞の未分化状態の制御剤。
  2. 前記CCL2、またはその機能ドメインを含むタンパク質が、前記CCL2の機能ドメインとして、下記(A1’)、(A2’)、(A3’)、(B1’)、(B2’)および(B3’)のいずれかのポリペプチドを含むタンパク質である、請求項1記載の制御剤。
    (A1’)配列番号2のアミノ酸配列からなるポリペプチド
    配列番号2:QPDAINAPVTCCYNFTNRKISVQRLASYRRITSSKCPKEAVIFKTIVAKEICADPKQKWVQDSMDHLDKQTQTPKT
    (A2’)配列番号2のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
    (A3’)配列番号2のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
    (B1’)配列番号4のアミノ酸配列からなるポリペプチド
    配列番号4:QPDAVNAPLTCCYSFTSKMIPMSRLESYKRITSSRCPKEAVVFVTKLKREVCADPKKEWVQTYIKNLDRNQMRSEPTTLFKTASALRSSAPLNVKLTRKSEANASTTFSTTTSSTSVGVTSVTVN
    (B2’)配列番号4のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
    (B3’)配列番号4のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、CCL2の機能を有するポリペプチド
  3. 前記CCL2、またはその機能ドメインを含むタンパク質が、下記(A1)、(A2)、(A3)、(B1)、(B2)および(B3)のいずれかのタンパク質である、請求項1記載の制御剤。
    (A1)配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質
    配列番号1:MKVSAALLCLLLIAATFIPQGLAQPDAINAPVTCCYNFTNRKISVQRLASYRRITSSKCPKEAVIFKTIVAKEICADPKQKWVQDSMDHLDKQTQTPKT
    (A2)配列番号1のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
    (A3)配列番号1のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
    (B1)配列番号3のアミノ酸配列からなるタンパク質
    配列番号3:MQVPVMLLGLLFTVAGWSIHVLAQPDAVNAPLTCCYSFTSKMIPMSRLESYKRITSSRCPKEAVVFVTKLKREVCADPKKEWVQTYIKNLDRNQMRSEPTTLFKTASALRSSAPLNVKLTRKSEANASTTFSTTTSSTSVGVTSVTVN
    (B2)配列番号3のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
    (B3)配列番号3のアミノ酸配列に対する同一性が80%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であり、CCL2の機能を有するタンパク質
  4. 前記未分化細胞が、ES細胞またはiPS細胞である、請求項1記載の制御剤。
  5. さらに、培地を含み、
    前記培地が、前記CCL2、またはその機能ドメインを含むタンパク質を含み、
    未分化細胞の未分化状態の制御用培地である、請求項1記載の制御剤。
  6. さらに、培養器を含み、
    前記CCL2タンパク質、またはその機能ドメインを含むタンパク質が、前記培養器に固定されており、
    未分化細胞の未分化状態の制御用培養器である、請求項1記載の制御剤。
  7. CCL2、またはその機能ドメインを含むタンパク質を発現する発現ベクターを含むことを特徴とする、未分化細胞の未分化状態の制御剤。
  8. 前記発現ベクターが導入された形質転換体を含む、請求項7記載の制御剤。
  9. 前記形質転換体が、未分化細胞に前記発現ベクターが導入された形質転換体である、請求項8記載の制御剤。
  10. 請求項1または7記載の未分化細胞の未分化状態の制御剤の存在下、未分化細胞を培養する培養工程を含むことを特徴とする、未分化状態が制御された未分化細胞の製造方法。
  11. 請求項10記載の製造方法に従って未分化細胞を培養することにより、前記未分化細胞の未分化状態を維持および/または向上することを特徴とする、未分化細胞の未分化状態の制御方法。
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