WO2013111515A1 - Method for inducing/activating cardiac stem/progenitor cell using specific factor - Google Patents

Method for inducing/activating cardiac stem/progenitor cell using specific factor Download PDF

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竹内 純
唯加 森田
由布子 塚原
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国立大学法人 東京大学
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    • C12N2506/00Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells
    • C12N2506/02Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from embryonic cells

Definitions

  • FIG. 15 is a diagram showing that typical cardiac muscle markers such as PDGFRa and cKit are also expressed in cells in which gene C is expressed.
  • FIG. 16 is a diagram showing that differentiation into myocardium proceeds in inverse proportion to the relative expression level of gene C expressed in cells.
  • FIG. 17 shows that the area of cardiac progenitor cells in the developing heart extends over a wider area than previously known.
  • FIG. 18 shows that gene C is expressed in cardiac endothelial cells.
  • FIG. 19 shows gene C, gene I and gene K expressed exogenously in the embryo.
  • Proteins belonging to Family Z include protein J (SEQ ID NO: 18 amino acid sequence, SEQ ID NO: 20 amino acid sequence, or similar amino acid sequence) or protein K (SEQ ID NO: 22 amino acid sequence). Sequence, SEQ ID NO: 24 amino acid sequence, or an amino acid sequence similar thereto), among them, protein K (SEQ ID NO: 24), which is an amino acid sequence derived from a human, and the like. It is preferable to use gene K (SEQ ID NO: 23).
  • the stringent conditions used in the present specification can be easily determined by those skilled in the art having general techniques based on, for example, the length of DNA.
  • the basic conditions are Sambrook et al. , Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001).
  • moderately stringent conditions for nitrocellulose filters are 5 ⁇ SSC, 0.5% SDS, 1.0 mM EDTA (pH 8.0) pre-wash solution, about 40 ° C. to 60 ° C., preferably about Other similar hybridization solutions, such as Stark's solution, in 1 ⁇ SSC to 6 ⁇ SSC, preferably 2 ⁇ SSC (or about 50% formamide at about 42 ° C. at 50 ° C.
  • the gene H and gene I belonging to the family Y of the present invention are strongly expressed in the early fetal period and disappear after the myocardial differentiation period.
  • a factor belonging to family X protein C or protein D, or gene C or gene D encoding them
  • a factor belonging to family Y protein H or protein I, or gene H or genes encoding them
  • production of marker molecules generally known as cardiomyocyte markers
  • a strong expression group that expresses gene C was collected from the cell group that expresses gene C, and the following examination was performed.
  • a transgenic mouse gene C-GFP knock-in mouse
  • EGFP fluorescent tag
  • Cell groups ie, gene C + cells
  • the cells are expanded with embryonic cardiac progenitor cell-specific cell surface antigens c-kit and PDGFRa (The upper right figure of FIG. 15).
  • SEQ ID NO: 5 nucleotide sequence encoding mouse-derived gene D
  • SEQ ID NO: 22 amino acid sequence of mouse-derived gene K

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Abstract

The present invention addresses the problem of discovering a regulation factor which can regulate all of cardiac progenitor cells and cardiac stem cells and can direct the differentiation/induction of a cardiac progenitor cell from an embryonic stem cell. The present invention also addresses the problem of developing a method which can provide a cardiac progenitor cell or a cardiac stem cell with high efficiency using the regulation factor. The present inventors have made the studies on screening of candidate factors which are expressed characteristically in a cardiac cell. From the results of the search obtained on the basis of the co-expression with a marker characteristic of a cardiac muscle cell or the like, 15 candidate factors are picked up finally and it is found that factors belonging to specific 3 families among the 15 candidate factors are factors common to the differentiation/induction into a cardiac progenitor cell or a cardiac stem cell.

Description

特定因子による心臓幹・前駆細胞の誘導/活性化方法Induction / activation method of cardiac stem / progenitor cells by specific factors
 本発明は、これまで単離報告された心臓前駆細胞・心臓幹細胞を共通して制御することができ、胚性幹細胞から心臓前駆細胞に運命づけることができる制御因子を提供することに関する。本発明はまた、そのような制御因子を使用して、高効率に心筋前駆細胞・心臓幹細胞を誘導する方法を提供することに関する。 The present invention relates to providing a control factor that can commonly control cardiac progenitor cells and cardiac stem cells isolated and reported so far, and that can be destined from embryonic stem cells to cardiac progenitor cells. The present invention also relates to providing a method for inducing myocardial progenitor cells / cardiac stem cells with high efficiency using such a regulator.
 新生児における先天性心疾患や、成人における心不全などの心疾患は、比較的高頻度で発症する重篤な疾患であり、細胞が損傷または壊死することにより機能部分が失われるか、または形態学的に損失するという深刻な症状を伴うことが知られている。特に、心不全は、成人の死亡率では第2位の疾患であり、その原因解明と機能回復を目指した心臓/心筋再生研究は重要な課題とされている。 Congenital heart disease in newborns and heart disease, such as heart failure in adults, are serious diseases that occur at a relatively high frequency, resulting in loss of functional parts due to cell damage or necrosis, or morphological It is known to have serious symptoms of loss. In particular, heart failure is the second largest disease in adult mortality, and heart / myocardial regeneration research aiming at elucidating the cause and restoring function is regarded as an important issue.
 そのような心疾患に対する治療法は、損傷領域や損失部分を、生きている細胞で補うことであるが、心臓は再生能力の低い組織であることから、自らの力で回復することは難しい。そのため、これまでは、鬱血性心不全・房室ブロック時に投与されるβ遮断薬、血管拡張剤のACE阻害剤、Ca拮抗剤、強心剤等多くの薬剤が開発・使用されてきた。しかし、先天性心疾患、心筋梗塞による心室細胞損傷・壊死領域を患う患者の予後においては、外科的手術を行うか、または負担のかかる活動を控えるしか、現時点では対処する方法がない。 The treatment for such a heart disease is to make up the damaged area and the lost part with living cells, but since the heart is a tissue with low regeneration ability, it is difficult to recover by its own power. Therefore, many drugs such as β-blockers, vasodilator ACE inhibitors, Ca antagonists, and cardiotonic agents administered during congestive heart failure and atrioventricular block have been developed and used. However, in the prognosis of a patient suffering from a ventricular cell injury / necrosis region due to congenital heart disease or myocardial infarction, there is currently no way to cope with it by performing a surgical operation or refraining from burdensome activities.
 このような患者を治療するため、分化細胞や幹細胞を移植する方法が、有効なツールの一つであると考えられており、これまでも、骨格筋芽細胞移植や骨髄細胞移植、胚性幹細胞移植等の手法が試みられてきた。しかしながら、低接着性、低分化効率、他細胞分化への危険性等の問題があるために、著しい効果は報告されていない。心臓に移植された胚性幹細胞はテラトーマを形成することも知られており、実用化のためには、そのような癌化のリスクをクリアすることも必要である。また、将来性が期待されているiPS細胞においても、胚性幹細胞と同様な危険性が考えられている。そのため、このような幹細胞が示すリスクを解消しなければならないことが、臨床応用には大きな壁となっている。 In order to treat such patients, the method of transplanting differentiated cells and stem cells is considered to be one of the effective tools, and until now, skeletal myoblast transplantation, bone marrow cell transplantation, embryonic stem cells Techniques such as transplantation have been tried. However, since there are problems such as low adhesion, low differentiation efficiency, risk of other cell differentiation, etc., no significant effect has been reported. It is also known that embryonic stem cells transplanted into the heart form teratomas, and it is necessary to clear such a risk of canceration for practical use. Further, iPS cells, which are expected to have a future, are considered to have the same risk as embryonic stem cells. Therefore, it is a big wall for clinical application that the risk which such a stem cell must be eliminated must be eliminated.
 この様なリスクを解消する方法の一つとして、心筋シート法が考案されている。この方法も将来性が期待できる方法であるが、患者本来の細胞群との不整脈発症の危険性とシート層構造への機能的な課題、単一心筋層が故の問題点が残されている。つまり、心筋細胞のみの移植は急性期には一過的な症状改善が見受けられ有効的な手段であるが、長期的な改善には疾患部位にあった心臓構成細胞を効率良く誘導し秩序良く配置する方法を考えなくてはならない。2011年に、線維芽細胞から心筋細胞を直接誘導する方法が考案されたが、分化転換の効率が低く、成熟心筋には分化することが難しく、また分化転換に要する時間が非常に長い等の課題がクリアされていない。 ¡The myocardial sheet method has been devised as one of the methods to eliminate such risks. Although this method is also a promising method, the risk of arrhythmia with the patient's original cell group, functional problems with the sheet layer structure, and problems due to the single myocardium remain. . In other words, transplantation of cardiomyocytes alone is an effective means that transient improvement of symptoms is observed in the acute phase, but for long-term improvement, the heart constituent cells at the disease site are efficiently induced and ordered. You must think about how to place it. In 2011, a method for directly inducing cardiomyocytes from fibroblasts was devised, but the efficiency of transdifferentiation is low, it is difficult to differentiate into mature myocardium, and the time required for transdifferentiation is very long. The issue has not been cleared.
 近年、マウス胚やヒトにおいての心臓前駆細胞(Islet1、Wt1・Tbx18)の存在や、成人期の心臓に心筋細胞や血管系の細胞に分化しうる組織幹細胞(Sca−1、c−Kit)が存在することなど、心臓再生にはたらく心臓前駆細胞・心臓幹細胞の存在が明らかとなった。しかしながら、このような心臓前駆細胞・心臓幹細胞は、胚性幹細胞や人工幹細胞から分化させる場合に、分化制限があり、効率よく心筋細胞を誘導することができない。一方で、効率よく心臓前駆細胞・心臓幹細胞を増殖・移植できれば、多くの心筋梗塞併発者や先天性心疾患の患者を救うことができる。 In recent years, the presence of cardiac progenitor cells (Islet1 + , Wt1 · Tbx18 + ) in mouse embryos and humans, and tissue stem cells (Sca-1 + , c− that can differentiate into cardiomyocytes and vascular cells in the adult heart. The presence of cardiac progenitor cells and cardiac stem cells that work for cardiac regeneration, such as the presence of Kit + ), was revealed. However, such cardiac progenitor cells / heart stem cells have differentiation limitations when differentiated from embryonic stem cells or artificial stem cells, and cannot efficiently induce cardiomyocytes. On the other hand, if cardiac progenitor cells and cardiac stem cells can be efficiently proliferated and transplanted, many patients with myocardial infarction and patients with congenital heart disease can be saved.
 さらに、胚性幹細胞、骨髄細胞、臍帯血に含まれる幹細胞と、心臓前駆細胞・心臓幹細胞との相違を理解することは、体性幹細胞の臨床応用のために大いに役に立つものと思われる。その為には、今まで単離報告された心臓前駆細胞・心臓幹細胞群を共通して制御することができ、胚性幹細胞から心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を運命づける制御因子を見出すことが重要である。 Furthermore, understanding the differences between stem cells contained in embryonic stem cells, bone marrow cells and umbilical cord blood and cardiac progenitor cells and cardiac stem cells is considered to be very useful for clinical application of somatic stem cells. For that purpose, the cardiac progenitor cells and cardiac stem cells that have been isolated and reported so far can be controlled in common, and control factors that fate the differentiation and induction of embryonic stem cells into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells It is important to find out.
 しかしながら、これまでのところ、心臓幹細胞研究では造血幹細胞の場合の様な絶対的な細胞表面抗原、誘導因子・維持因子が確立されていない。 However, so far, no absolute cell surface antigen, inducer / maintenance factor as in the case of hematopoietic stem cells has been established in cardiac stem cell research.
 本発明は、心臓前駆細胞・心臓幹細胞群を共通して制御することができ、胚性幹細胞、誘導多能性幹細胞などの未分化細胞から心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を運命づける制御因子を見出すことを課題とする。本発明はまた、そのような制御因子を使用して、未分化細胞から高効率で心臓前駆細胞・心臓幹細胞を提供することができる方法を開発することもまた、課題とする。 The present invention can control a group of cardiac progenitor cells and cardiac stem cells in common, and is destined to differentiate and induce undifferentiated cells such as embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells. The challenge is to find a control factor. Another object of the present invention is to develop a method capable of providing cardiac progenitor cells and cardiac stem cells with high efficiency from undifferentiated cells using such control factors.
 本発明の発明者らは、心臓細胞において特徴的に発現している候補因子のスクリーニング研究を行ってきた。そして、心筋細胞に特徴的なマーカーとの共発現などの検索の結果から、最終的に15の候補因子をピックアップし、それらの中から特にファミリーXに属する2つの因子が心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を運命づけるために共通する因子であることを見出した。 The inventors of the present invention have conducted screening studies of candidate factors that are characteristically expressed in heart cells. Finally, 15 candidate factors are picked up from the results of searches such as co-expression with markers characteristic of cardiomyocytes, and 2 factors belonging to family X in particular are cardiac progenitor cells and cardiac stem cells. We found that it is a common factor for fateing differentiation and induction into
 具体的には、タンパク質C(SEQ ID NO:2のアミノ酸配列、SEQ ID NO:4のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)、またはタンパク質D(SEQ ID NO:6のアミノ酸配列、SEQ ID NO:8のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)を有するタンパク質から選択されるファミリーXに属するタンパク質が未分化細胞において発現された場合に、その未分化細胞が、将来的に心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を方向付けられ、将来的に高確率で心臓の細胞に分化することを見出した。 Specifically, protein C (SEQ ID NO: 2 amino acid sequence, SEQ ID NO: 4 amino acid sequence, or similar amino acid sequence) or protein D (SEQ ID NO: 6 amino acid sequence, SEQ ID When a protein belonging to family X selected from proteins having the amino acid sequence of NO: 8 or an amino acid sequence similar thereto is expressed in an undifferentiated cell, the undifferentiated cell may become a cardiac progenitor cell in the future.・ Directed differentiation and induction into cardiac stem cells, and found that it will differentiate into cardiac cells with high probability in the future.
 このような知見に基づいて、本発明は一態様において、未分化細胞において発現された場合に、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を方向付ける機能を有する、タンパク質C(SEQ ID NO:2のアミノ酸配列、SEQ ID NO:4のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)、またはタンパク質D(SEQ ID NO:6のアミノ酸配列、SEQ ID NO:8のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)を有するタンパク質から選択されるファミリーXに属するタンパク質から構成される、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤を提供することができることを示した。 Based on such findings, in one aspect, the present invention is a protein C (SEQ ID NO :) having a function of directing differentiation / induction into cardiac progenitor cells / heart stem cells when expressed in undifferentiated cells. 2 amino acid sequence, SEQ ID NO: 4 amino acid sequence, or similar amino acid sequence), or protein D (SEQ ID NO: 6 amino acid sequence, SEQ ID NO: 8 amino acid sequence, or similar to these) It was shown that an agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells, which is composed of a protein belonging to family X selected from proteins having an amino acid sequence) can be provided.
 本発明の発明者らは、上述のファミリーXに属する2つのタンパク質因子に加えて、上述した15の候補因子の中から、さらにファミリーYに属する2つのタンパク質因子および/またはファミリーZに属する2つのタンパク質因子が、未分化細胞から心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を運命づけるために共通する因子であることもまた見出した。 In addition to the two protein factors belonging to the family X described above, the inventors of the present invention can further select two protein factors belonging to the family Y and / or two members belonging to the family Z from the 15 candidate factors described above. It was also found that protein factors are common factors for fateing differentiation / induction from undifferentiated cells into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells.
 具体的には、
 ・タンパク質H(SEQ ID NO:10のアミノ酸配列、SEQ ID NO:12のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)またはタンパク質I(SEQ ID NO:14のアミノ酸配列、SEQ ID NO:16のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)を有するタンパク質から選択されるファミリーYに属するタンパク質、および/または
 ・タンパク質J(SEQ ID NO:18のアミノ酸配列、SEQ ID NO:20のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)またはタンパク質K(SEQ ID NO:22のアミノ酸配列、SEQ ID NO:24のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)を有するタンパク質から選択されるファミリーZに属するタンパク質、
 が未分化細胞において発現された場合に、その未分化細胞が、将来的に心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を方向付けられ、将来的に高確率で心臓の細胞に分化することを見出した。
In particular,
Protein H (SEQ ID NO: 10 amino acid sequence, SEQ ID NO: 12 amino acid sequence or amino acid sequence similar thereto) or Protein I (SEQ ID NO: 14 amino acid sequence, SEQ ID NO: 16 amino acids) A protein belonging to family Y selected from proteins having the sequence, or an amino acid sequence similar thereto, and / or protein J (SEQ ID NO: 18 amino acid sequence, SEQ ID NO: 20 amino acid sequence, or these A protein belonging to the family Z selected from the proteins having the amino acid sequence similar to the above) or protein K (SEQ ID NO: 22 amino acid sequence, SEQ ID NO: 24 amino acid sequence, or an amino acid sequence similar thereto),
Is expressed in undifferentiated cells, the undifferentiated cells will be directed to differentiation and induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells in the future, and will be differentiated into cardiac cells with high probability in the future. I found it.
 本発明の別の態様において、未分化細胞において、ファミリーXに属するタンパク質(SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:6、またはSEQ ID NO:8のアミノ酸配列を有するタンパク質)、ファミリーYに属するタンパク質(SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:14、またはSEQ ID NO:16のアミノ酸配列を有するタンパク質)、またはファミリーZに属するタンパク質(SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:20、SEQ ID NO:22、またはSEQ ID NO:24のアミノ酸配列を有するタンパク質)、を発現する細胞を選択することを特徴とする、心臓前駆細胞・心臓幹細胞を取得する方法を提供できることもまた示した。 In another embodiment of the present invention, a protein belonging to family X in an undifferentiated cell (a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, or SEQ ID NO: 8) Protein belonging to family Y (SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, or protein having SEQ ID NO: 16 amino acid sequence), or protein belonging to family Z (SEQ ID NO: 18, a progenitor cell / stem stem cell characterized by selecting a cell that expresses SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, or a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 24) Can provide a way And it is shown also.
 心臓前駆細胞・心臓幹細胞は、胚性幹細胞や誘導多能性幹細胞などの多能性幹細胞と比較して、分化・誘導が進んだフェーズにあり、移植した場合にも癌化せず、心臓構成細胞に分化するという特徴を有する。また、成体においても、心臓細胞に分化することが可能である。 Cardiac progenitor cells and cardiac stem cells are in a phase where differentiation and induction have advanced compared to pluripotent stem cells such as embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells. It has the feature of differentiating into cells. In adults, it is also possible to differentiate into heart cells.
図1は、見出された15種の遺伝子のうち、遺伝子A~Eの発現を、Islet1遺伝子、Mlc2a遺伝子の発現と比較した図である。FIG. 1 is a diagram comparing the expression of genes A to E with the expression of Islet1 gene and Mlc2a gene among the 15 genes found. 図2は、遺伝子Cおよび遺伝子Dが、中胚葉マーカー因子の発現ピークよりも後期に、かつ、心筋マーカーの発現ピークよりは早期に、一峰性のピークを生じることを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing that gene C and gene D generate a unimodal peak later than the expression peak of the mesoderm marker factor and earlier than the expression peak of the myocardial marker. 図3は、遺伝子Cと遺伝子Dのダブルホモノックアウトマウスの胚における表現型観察を行った結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of phenotypic observation in embryos of double homo knockout mice of gene C and gene D. 図4は、遺伝子C/遺伝子Dのダブルノックアウトマウスでは、Islet1陽性細胞も消失していたことを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing that Islet1-positive cells were also lost in the gene C / gene D double knockout mice. 図5は、遺伝子Cと胚性心臓前駆細胞マーカーの代表であるIslet1とNkx2−5との発現様式の比較を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison of expression patterns between gene C and Islet1 and Nkx2-5, which are representative of embryonic cardiac progenitor cell markers. 図6は、遺伝子Cに対するsiRNA、遺伝子Hに対するsiRNA、遺伝子Iに対するsiRNA、遺伝子Jに対するsiRNA、そして遺伝子Kに対するsiRNAを、単独でまたは組み合わせて使用した場合の、Islet1の発現に対する作用を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the effect on the expression of Islet1 when siRNA for gene C, siRNA for gene H, siRNA for gene I, siRNA for gene J, and siRNA for gene K are used alone or in combination. is there. 図7は、中胚葉から心臓へと分化していく細胞内において、様々な分化のフェーズで発現するはずの遺伝子の発現が、遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの3遺伝子をsiRNAを使用して阻害した場合にどのように変化するのかを示した図である。FIG. 7 shows the expression of genes that should be expressed in various differentiation phases in cells that differentiate from the mesoderm to the heart using three genes, gene C / gene I / gene K, using siRNA. It is the figure which showed how it changes when it inhibits. 図8は、GFP細胞を胚性心臓前駆細胞特異的な細胞表面抗原であるcKitとPDGFRaで展開した結果を示す。FIG. 8 shows the result of developing GFP + cells with cKit and PDGFRa, which are cell surface antigens specific to embryonic cardiac progenitor cells. 図9は、in vitro胚性幹細胞分化系を用いて、心筋細胞を誘導することができるかについて検討した結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the results of examining whether or not cardiomyocytes can be induced using an in vitro embryonic stem cell differentiation system. 図10は、遺伝子Cを発現した後に得られた拍動性の細胞から採取した電位変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing potential changes collected from pulsatile cells obtained after expressing gene C. FIG. 図11は、拍動している細胞の中に、ペースメーカー細胞として機能している細胞も存在していることを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing that cells functioning as pacemaker cells also exist among pulsating cells. 図12は、一度遺伝子C/遺伝子Dを発現した細胞が、心室全域に分化していることを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing that cells once expressing gene C / gene D have differentiated throughout the ventricle. 図13は、一度遺伝子C/遺伝子Dを発現した細胞が、心室全域に分化していることを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing that cells once expressing gene C / gene D have differentiated throughout the ventricle. 図14は、遺伝子Cの発現部位と、Islet1の発現部位が重複していること、そして遺伝子Cの発現後にIslet1の発現が生じていることを示唆する図である。FIG. 14 is a diagram suggesting that the expression site of gene C and the expression site of Islet1 overlap, and that expression of Islet1 occurs after expression of gene C. 図15は、遺伝子Cを発現させた細胞には、その後PDGFRa、cKitなどの典型的な心筋マーカーをも発現することを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing that typical cardiac muscle markers such as PDGFRa and cKit are also expressed in cells in which gene C is expressed. 図16は、心筋への分化が、細胞内で発現される遺伝子Cの相対的発現量と反比例的に進行することを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing that differentiation into myocardium proceeds in inverse proportion to the relative expression level of gene C expressed in cells. 図17は、胚発生中の心臓における心臓前駆細胞の領域が、これまで知られていた領域よりも広範囲に及んでいることを示す図である。FIG. 17 shows that the area of cardiac progenitor cells in the developing heart extends over a wider area than previously known. 図18は、遺伝子Cが心臓内皮細胞において発現されていることを示す図である。FIG. 18 shows that gene C is expressed in cardiac endothelial cells. 図19は、胚内で外来性に遺伝子C、遺伝子Iおよび遺伝子Kを発現させたところ、これらの遺伝子の異所性の発現部位と、内在性の心筋マーカーであるIslet1およびBaf6ocの異所性の発現部位が完全に一致したことを示す図である。FIG. 19 shows gene C, gene I and gene K expressed exogenously in the embryo. The ectopic expression sites of these genes and the ectopic nature of endogenous myocardial markers Islet1 and Baf6oc. It is a figure which shows that the expression site | part of this corresponded completely.
 心筋細胞のマーカーとして、これまでも多数の表面マーカーが調べられてきた。そのような心筋細胞のマーカーとして、Islet1、Nkx2−5、α−心臓アクチン、Brachyury T(BryT)、Flk1、Sca−1、c−kit、PDGFRa、Mesp1、Gscなどが知られている。 A number of surface markers have been investigated as markers for cardiomyocytes. As such cardiomyocyte markers, Islet1, Nkx2-5, α-heart actin, Brachyury T (BryT), Flk1, Sca-1, c-kit, PDGFRa, Mesp1, Gsc and the like are known.
 このうち、心臓の細胞は中胚葉性由来の細胞であることに基づいて、Flk1+の細胞を選抜したのち、Islet1+、Nkx2−5 weak、トロポニン(cTnt)−、そしてTbx5−という性質を有する細胞をさらに選抜することにより、心筋の前駆細胞・幹細胞を単離することを目指した。 Among them, after selecting Flk1 + cells based on the fact that the heart cells are mesoderm-derived cells, cells having properties of Islet1 +, Nkx2-5 weak, troponin (cTnt)-, and Tbx5- Furthermore, we aimed to isolate myocardial progenitor cells and stem cells by selection.
 そして、このようにして得られた細胞において、既知の心筋細胞マーカー以外のマーカー分子の中から、未分化細胞から心筋細胞への分化・誘導に重要な働きを有する制御因子を見出すことを目指して、強く発現している遺伝子をマイクロアレイ解析した結果、興味深い15個の遺伝子を単離することに成功した。 In the cells thus obtained, the aim is to find a regulatory factor having an important function for differentiation / induction from undifferentiated cells into cardiomyocytes among marker molecules other than known cardiomyocyte markers. As a result of microarray analysis of strongly expressed genes, we succeeded in isolating 15 interesting genes.
 これらの15個の遺伝子の発現パターンをさらに詳細に確認し、初期胚における既知の中胚葉系マーカー(例えば、BryT、Mesp1、Gscなど)の発現ピークと同じか少し後の時期に、かつその後にピークを迎える心筋細胞マーカー(例えば、Islet1、Tbx5、Nkx2−5)などの発現ピークよりも前に発現ピークを迎えるという条件で、遺伝子発現が顕著に上昇している遺伝子の選抜を行い、特にこの条件にあう分子として、遺伝子Cおよび遺伝子Dという2種類の遺伝子を同定するに至った。 Confirming the expression pattern of these 15 genes in more detail, at the same time or slightly later than the expression peak of known mesodermal markers (eg, BryT, Mesp1, Gsc, etc.) in early embryos, and thereafter Under the condition that the expression peak is reached before the expression peak such as a cardiac muscle cell marker (for example, Islet1, Tbx5, Nkx2-5) that reaches the peak, a gene whose gene expression is remarkably increased is selected. As molecules satisfying the conditions, two types of genes, gene C and gene D, have been identified.
 これらの遺伝子Cおよび遺伝子Dを解析したところ、遺伝子Cは、SEQ ID NO:2のアミノ酸配列またはSEQ ID NO:4のアミノ酸配列を有するタンパク質であり、このタンパク質はSEQ ID NO:1のヌクレオチド配列またはSEQ ID NO:3のヌクレオチド配列によりコードされていることが明らかになった。また、遺伝子Dは、SEQ ID NO:6のアミノ酸配列またはSEQ ID NO:8のアミノ酸配列を有するタンパク質であり、このタンパク質はSEQ ID NO:5のヌクレオチド配列またはSEQ ID NO:7のヌクレオチド配列によりコードされていることが明らかになった。遺伝子Cと遺伝子Dは、互いに非常に類似した配列を有しており、ファミリーXを形成することが明らかになった。 When these genes C and D were analyzed, the gene C is a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and this protein is a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. Or it became clear that it was encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. Further, gene D is a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 or an amino acid sequence of SEQ ID NO: 8, and this protein has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7. It became clear that it was coded. Gene C and gene D have very similar sequences to each other, and it has been revealed that they form family X.
 これらのファミリーXに属するタンパク質をコードする遺伝子が、胚発生のあいだに心臓の発生にどのように関与するのかを調べるため、遺伝子Cまたは遺伝子Dを欠失したノックアウト動物を作出した。これらの動物の胚発生を行わせたところ、野生型と比較して、心臓の発生が顕著に抑制されることが明らかになった。このような特徴的な心臓発生の抑制は、心筋細胞マーカーであるIslet1のノックアウト動物の場合に生じた心臓発生の抑制と非常によく似た形態を示した。 In order to investigate how genes encoding proteins belonging to family X are involved in heart development during embryogenesis, knockout animals lacking gene C or gene D were created. When embryogenesis of these animals was performed, it was revealed that the development of the heart was significantly suppressed compared to the wild type. Such characteristic suppression of cardiac development showed a very similar form to that of cardiac development that occurred in the knockout animal of Islet1, a cardiomyocyte marker.
 このような結果から、ファミリーXに属するタンパク質をコードする遺伝子Cおよび遺伝子Dは、胚発生初期に発現量が一過性に増加し、心臓の発生に重要な機能を果たしていることが示された。 From these results, it was shown that gene C and gene D encoding proteins belonging to family X transiently increased in the early stage of embryogenesis and played an important function in the development of the heart. .
 これらの知見から、本発明は一態様において、未分化細胞において発現された場合に、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を方向付ける機能を有する、タンパク質C(SEQ ID NO:2のアミノ酸配列、SEQ ID NO:4のアミノ酸配列、または、またはこれらと類似するアミノ酸配列を有するタンパク質)、またはタンパク質D(SEQ ID NO:6のアミノ酸配列、SEQ ID NO:8のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列を有するタンパク質)から構成される、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤を提供することができることを示した。 From these findings, in one aspect, the present invention is an amino acid of protein C (SEQ ID NO: 2) having a function of directing differentiation / induction into cardiac progenitor cells / heart stem cells when expressed in undifferentiated cells. Sequence, SEQ ID NO: 4 amino acid sequence, or a protein having an amino acid sequence similar to these), or protein D (SEQ ID NO: 6 amino acid sequence, SEQ ID NO: 8 amino acid sequence, or these It was shown that a differentiation / inducing agent for cardiac progenitor cells and cardiac stem cells composed of a protein having a similar amino acid sequence can be provided.
 この中でも、特にヒトに由来するアミノ酸配列であるタンパク質C(SEQ ID NO:4)およびそれをコードする遺伝子C(SEQ ID NO:3)を使用することが好ましい。 Among these, it is particularly preferable to use protein C (SEQ ID NO: 4) which is an amino acid sequence derived from human and gene C (SEQ ID NO: 3) encoding the same.
 本発明の発明者は、ファミリーXに属するタンパク質と組み合わせることにより、未分化細胞から心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導をさらに促進することができる物質が存在するかどうかを調べた。具体的には、上述した15個の遺伝子の中から、ファミリーYに属するタンパク質をコードする遺伝子Hおよび遺伝子I、そしてファミリーZに属するタンパク質をコードする遺伝子Jおよび遺伝子Kの4種類の遺伝子を選択し、短い二本鎖干渉性RNA(siRNA)を様々な組み合わせで使用したノックダウンを適用して、胚発生時に発現が阻害された場合にIslet1の発現などの心筋誘導のマーカーに対して及ぼされる影響を調べた。 The inventor of the present invention investigated whether a substance capable of further promoting differentiation / induction from undifferentiated cells into cardiac progenitor cells / heart stem cells by combining with proteins belonging to family X was examined. Specifically, from the 15 genes described above, four types of genes, gene H and gene I encoding proteins belonging to family Y, and gene J and gene K encoding proteins belonging to family Z are selected. Applying knockdown using short double stranded interfering RNA (siRNA) in various combinations, it is exerted on markers of myocardial induction such as expression of Islet1 when expression is inhibited during embryogenesis The effect was investigated.
 その結果、ファミリーYに属するタンパク質をコードする遺伝子Hおよび遺伝子I、そしてファミリーZに属するタンパク質をコードする遺伝子Jおよび遺伝子Kのそれぞれが単独で阻害された場合においても、心筋細胞マーカーであるIslet1の発現を阻害することが示されたが、ファミリーXに属するタンパク質、ファミリーYに属するタンパク質、およびファミリーZに属するタンパク質を組み合わせると、そのIslet1の発現に対する阻害作用が大幅に増加することが示された。このことから、前述したファミリーXに属するタンパク質のみならず、ファミリーYに属するタンパク質やファミリーZに属するタンパク質もまた、分化細胞において発現された場合に、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を方向付ける機能を有する可能性が示された。 As a result, even when each of gene H and gene I encoding proteins belonging to family Y and gene J and gene K encoding proteins belonging to family Z are independently inhibited, Islet1 which is a cardiomyocyte marker Although it was shown to inhibit the expression, it was shown that when the protein belonging to family X, the protein belonging to family Y, and the protein belonging to family Z were combined, the inhibitory action on the expression of Islet1 was greatly increased. . Therefore, not only the protein belonging to family X described above, but also the protein belonging to family Y and the protein belonging to family Z are also expressed in differentiated cells, so that differentiation / induction into cardiac progenitor cells / heart stem cells is achieved. The possibility of having the function of directing was shown.
 ここで、ファミリーYに属するタンパク質には、タンパク質H(SEQ ID NO:10のアミノ酸配列、SEQ ID NO:12のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)またはタンパク質I(SEQ ID NO:14のアミノ酸配列、SEQ ID NO:16のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)が含まれるが、この中でも、特にヒトに由来するアミノ酸配列であるタンパク質I(SEQ ID NO:16)およびそれをコードする遺伝子I(SEQ ID NO:15)を使用することが好ましい。 Here, proteins belonging to Family Y include protein H (SEQ ID NO: 10 amino acid sequence, SEQ ID NO: 12 amino acid sequence, or similar amino acid sequence) or protein I (SEQ ID NO: 14 amino acid sequence). Amino acid sequence, SEQ ID NO: 16 amino acid sequence, or amino acid sequence similar to these), among them, protein I (SEQ ID NO: 16), which is an amino acid sequence derived from a human, and the code thereof It is preferable to use Gene I (SEQ ID NO: 15).
 また、ファミリーZに属するタンパク質には、タンパク質J(SEQ ID NO:18のアミノ酸配列、SEQ ID NO:20のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)またはタンパク質K(SEQ ID NO:22のアミノ酸配列、SEQ ID NO:24のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)が含まれるが、この中でも、特にヒトに由来するアミノ酸配列であるタンパク質K(SEQ ID NO:24)およびそれをコードする遺伝子K(SEQ ID NO:23)を使用することが好ましい。 Proteins belonging to Family Z include protein J (SEQ ID NO: 18 amino acid sequence, SEQ ID NO: 20 amino acid sequence, or similar amino acid sequence) or protein K (SEQ ID NO: 22 amino acid sequence). Sequence, SEQ ID NO: 24 amino acid sequence, or an amino acid sequence similar thereto), among them, protein K (SEQ ID NO: 24), which is an amino acid sequence derived from a human, and the like. It is preferable to use gene K (SEQ ID NO: 23).
 本発明のタンパク質を特定する際、すべてのタンパク質に関して、マウスのタンパク質とヒトのタンパク質とを開示しており、例えば、タンパク質Cに関して言えば、SEQ ID NO:2のアミノ酸配列はマウス由来の配列を示し、そしてSEQ ID NO:4のアミノ酸配列はヒト由来の配列を示す。そして、「これらと類似するアミノ酸配列」という場合、当業者により一般的に利用されるアミノ酸配列解析ツール(例えば、NCBI BRAST)を使用した場合に、SEQ ID NO:2のアミノ酸配列とSEQ ID NO:4のアミノ酸配列との両方と相同であると判断される、マウスとヒト以外のすべての哺乳動物由来のタンパク質のことを意味し、具体的には、SEQ ID NO:2のアミノ酸配列またはSEQ ID NO:4のアミノ酸配列と比較して、1または数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質、または80%のアミノ酸配列同一性を有するタンパク質であって、未分化細胞において発現された場合に、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を促進する作用を有するタンパク質のことを意味する。 When specifying the protein of the present invention, mouse protein and human protein are disclosed for all proteins. For example, with regard to protein C, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is a mouse-derived sequence. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 indicates a human-derived sequence. When the term “amino acid sequence similar to these” is used, when using an amino acid sequence analysis tool generally used by those skilled in the art (for example, NCBI BLAST), the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO : Means a protein derived from all mammals other than mice and humans, which is judged to be homologous to both amino acid sequences of 4 and specifically, SEQ ID NO: 2 amino acid sequence or SEQ Compared with the amino acid sequence of ID NO: 4, a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, or a protein having 80% amino acid sequence identity, and undifferentiated When expressed in cells, it has the effect of promoting differentiation and induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells It means that the protein.
 本発明の遺伝子を特定する際、すべての遺伝子に関して、マウスの遺伝子とヒトの遺伝子とを開示しており、例えば、遺伝子Cに関して言えば、SEQ ID NO:1のヌクレオチド配列はマウス由来の配列を示し、そしてSEQ ID NO:3のヌクレオチド配列はヒト由来の配列を示す。そして、「これらと類似するヌクレオチド配列」という場合、当業者により一般的に利用されるヌクレオチド配列解析ツール(例えば、NCBI BRAST及びGENETIX)を使用した場合に、SEQ ID NO:1のヌクレオチド配列とSEQ ID NO:3のヌクレオチド配列との両方と相同であると判断される、マウスとヒト以外のすべての哺乳動物由来のヌクレオチド配列のことを意味し、具体的には、SEQ ID NO:1のヌクレオチド配列またはSEQ ID NO:3のヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドと相補的なヌクレオチド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し、かつ未分化細胞において発現された場合に、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を促進する作用を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;あるいはSEQ ID NO:1のヌクレオチド配列またはSEQ ID NO:3のヌクレオチド配列と少なくとも80%の同一性を有し、かつ未分化細胞において発現された場合に、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を促進する作用を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;のヌクレオチド配列のことを意味する。 When specifying the genes of the present invention, mouse genes and human genes are disclosed for all genes. For example, with regard to gene C, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is a mouse-derived sequence. The nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 is a human-derived sequence. When the term “nucleotide sequence similar to these” is used, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and SEQ when using nucleotide sequence analysis tools generally used by those skilled in the art (for example, NCBI BLAST and GENETX). This means a nucleotide sequence derived from all mammals other than mice and humans, which is judged to be homologous to both the nucleotide sequence of ID NO: 3. Specifically, the nucleotide of SEQ ID NO: 1 When hybridizing under stringent conditions with a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence complementary to a polynucleotide consisting of the sequence or SEQ ID NO: 3 nucleotide sequence and expressed in undifferentiated cells, Differentiation and induction into cardiac stem cells A polynucleotide that encodes a protein having a promoting action; or at least 80% identity with a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 and expressed in an undifferentiated cell And a polynucleotide encoding a protein having an action of promoting differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells.
 本明細書において使用される、ストリンジェントな条件は、例えば、DNAの長さに基づき、一般の技術を有する当業者により、容易に決定することが可能である。基本的な条件は、Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版,Cold Spring Harbor Laboratory Press,(2001)に示されている。例えば、中程度にストリンジェントな条件は、ニトロセルロースフィルターに関し、5×SSC、0.5%SDS、1.0mM EDTA(pH8.0)の前洗浄溶液、約40℃ないし60℃、好ましくは約50℃での、1×SSCないし6×SSC、好ましくは2×SSC(または約42℃での約50%ホルムアミド中の、例えばスターク溶液(Stark’s solution)などの他の同様のハイブリダイゼーション溶液)のハイブリダイゼーション条件、および約60℃、0.5×SSC、0.1%SDSの洗浄条件の使用が含まれる。また、例えば、ハイブリダイゼーション溶液が約50%ホルムアミドを含む場合、上記ハイブリダイゼーション温度は約15℃ないし20℃低めとなる。高度にストリンジェントな条件もまた、例えばDNAの長さに基づき、当業者により、容易に決定することが可能である。一般に、高度にストリンジェントな条件は、上記中程度にストリンジェントな条件よりも、より高い温度および/またはより低い塩濃度でのハイブリダイゼーション、および/または洗浄条件を含む、例えば、約60℃ないし65℃での0.1×SSCないし0.2×SSCのハイブリダイゼーション条件、および/または約65℃ないし68℃、0.2×SSC、0.1%SDSの洗浄条件を含む。当業者は温度および洗浄溶液塩濃度は、プローブの長さなどの要因にしたがい、必要に応じ調整してもよいことを認識するであろう。 The stringent conditions used in the present specification can be easily determined by those skilled in the art having general techniques based on, for example, the length of DNA. The basic conditions are Sambrook et al. , Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001). For example, moderately stringent conditions for nitrocellulose filters are 5 × SSC, 0.5% SDS, 1.0 mM EDTA (pH 8.0) pre-wash solution, about 40 ° C. to 60 ° C., preferably about Other similar hybridization solutions, such as Stark's solution, in 1 × SSC to 6 × SSC, preferably 2 × SSC (or about 50% formamide at about 42 ° C. at 50 ° C. ) And about 60 ° C., 0.5 × SSC, 0.1% SDS wash conditions. For example, when the hybridization solution contains about 50% formamide, the hybridization temperature is about 15 ° C. to 20 ° C. lower. Highly stringent conditions can also be readily determined by one skilled in the art based on, for example, the length of the DNA. In general, highly stringent conditions include hybridization at higher temperatures and / or lower salt concentrations and / or washing conditions than the above moderately stringent conditions, such as about 60 ° C. to Hybridization conditions of 0.1 × SSC to 0.2 × SSC at 65 ° C. and / or wash conditions of about 65 ° C. to 68 ° C., 0.2 × SSC, 0.1% SDS. One skilled in the art will recognize that the temperature and wash solution salt concentration may be adjusted as necessary according to factors such as the length of the probe.
 本発明において未分化細胞という場合、生体内における初期胚細胞だけではなく、in vitro系において未分化の幹細胞(例えば、胚性幹細胞や誘導多能性幹細胞などの多能性幹細胞)が含まれる。例えば、初期胚という場合、胚発生の中での現象としては、遺伝情報を正確に複製し、同時に細胞の状態を未分化な状態から分化を誘導する状態へと急激に変換させる時期であり、例えば、マウス、ラットにおいては受精後2~5日の時期のことをいう。また、in vitro系の未分化な細胞としては、例えば、胚性幹細胞に対して心筋誘導処理を行い、その開始後3~5日の時期にある細胞のことをいう。 In the present invention, an undifferentiated cell includes not only an early embryo cell in a living body but also an undifferentiated stem cell in an in vitro system (for example, a pluripotent stem cell such as an embryonic stem cell or an induced pluripotent stem cell). For example, in the case of an early embryo, the phenomenon during embryogenesis is the time when genetic information is accurately replicated and at the same time the state of the cell is rapidly changed from an undifferentiated state to a state in which differentiation is induced, For example, in the case of mice and rats, it means 2 to 5 days after fertilization. Moreover, the in vitro undifferentiated cells refer to, for example, cells that are in the period of 3 to 5 days after the start of myocardial induction treatment on embryonic stem cells.
 本発明のファミリーXに属する遺伝子Cおよび遺伝子Dは、中胚葉系細胞マーカーとして知られているBrachyury T(BryT)、Mesp1、およびGscなどとほぼ同じタイミングで発現される。一方、心筋細胞マーカーとして知られているIslet1、Nkx2−5、およびα−心臓アクチンなどのマーカーと比較して、早い時期に発現される。 Gene C and gene D belonging to family X of the present invention are expressed at almost the same timing as Brachyury T (BryT), Mesp1, and Gsc, which are known as mesodermal cell markers. On the other hand, it is expressed early compared to markers such as Islet1, Nkx2-5, and α-heart actin known as cardiomyocyte markers.
 一方、本発明のファミリーYに属する遺伝子Hおよび遺伝子Iは、胎性初期に強く発現し心筋分化時期以降には発現が消失する。 On the other hand, the gene H and gene I belonging to the family Y of the present invention are strongly expressed in the early fetal period and disappear after the myocardial differentiation period.
 また、本発明のファミリーZに属する遺伝子Jおよび遺伝子Kは、X遺伝子に酷似した発現様式を持ち合わせて、心筋分化に伴って発現が消失する。 Moreover, the genes J and K belonging to the family Z of the present invention have an expression pattern very similar to that of the X gene, and the expression disappears with myocardial differentiation.
 本発明の別の態様において、未分化細胞において、ファミリーXに属する因子(タンパク質Cのアミノ酸配列(SEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:4)またはタンパク質Dのアミノ酸配列(SEQ ID NO:6またはSEQ ID NO:8))、ファミリーYに属する因子(タンパク質Hのアミノ酸配列(SEQ ID NO:10またはSEQ ID NO:12)またはタンパク質Iのアミノ酸配列(SEQ ID NO:14またはSEQ ID NO:16))、そしてファミリーZに属する因子(タンパク質Jのアミノ酸配列(SEQ ID NO:18またはSEQ ID NO:20)またはタンパク質Kのアミノ酸配列(SEQ ID NO:22またはSEQ ID NO:24))のいずれかまたはいずれかの組み合わせを発現する細胞を選択することを特徴とする、心臓前駆細胞・心臓幹細胞を取得する方法を提供できることもまた示した。 In another embodiment of the present invention, in undifferentiated cells, a factor belonging to family X (protein C amino acid sequence (SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4) or protein D amino acid sequence (SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8)), factors belonging to family Y (protein H amino acid sequence (SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12)) or protein I amino acid sequence (SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 16) )) And any of the factors belonging to family Z (protein J amino acid sequence (SEQ ID NO: 18 or SEQ ID NO: 20) or protein K amino acid sequence (SEQ ID NO: 22 or SEQ ID NO: 24)) Or Others and selecting cells expressing any combination, were also shown to be able to provide a method for obtaining cardiac progenitor cells or cardiac stem cells.
 上述したように、ファミリーXに属する因子(タンパク質Cまたはタンパク質D)、ファミリーYに属する因子(タンパク質Hまたはタンパク質I)、そしてファミリーZに属する因子(タンパク質Jまたはタンパク質K)は、心筋の形成に中心的な役割を果たす遺伝子であることが明らかになった。そのため、未分化な細胞であっても、これらの遺伝子が発現していることをきっかけにして、高い確率で心臓幹細胞・心臓前駆細胞を経て、心筋細胞へと分化する細胞を選抜することができることが明らかになった。 As described above, factors belonging to family X (protein C or protein D), factors belonging to family Y (protein H or protein I), and factors belonging to family Z (protein J or protein K) are responsible for the formation of the myocardium. It became clear that it is a gene that plays a central role. Therefore, even with undifferentiated cells, it is possible to select cells that differentiate into cardiomyocytes via cardiac stem cells and cardiac progenitor cells with a high probability triggered by the expression of these genes. Became clear.
 このような細胞の選択は、特定したい心筋細胞表面マーカーを利用して、セルソーターにより行うことができる。たとえば、目的とする心筋細胞表面マーカーに対する抗体に対して検出可能な標識を複合化させ、その標識を利用して、細胞を選別することができる。あるいは、目的とする心筋細胞表面マーカーの遺伝子に対してGFPなどの標識タンパク質をコードする遺伝子を融合し、細胞にトランスフェクトし、その細胞内で発現させた標識タンパク質を利用して細胞を選抜することもできる。 Such cell selection can be performed by a cell sorter using a cardiomyocyte surface marker to be identified. For example, a detectable label can be complexed with an antibody against the target cardiomyocyte surface marker, and cells can be selected using the label. Alternatively, a gene encoding a labeled protein such as GFP is fused to the gene of the target cardiomyocyte surface marker, the cell is transfected, and the cell is selected using the labeled protein expressed in the cell. You can also
 本発明においては、ファミリーXに属する因子(タンパク質Cまたはタンパク質D、またはこれらをコードする遺伝子Cまたは遺伝子D)、ファミリーYに属する因子(タンパク質Hまたはタンパク質I、またはこれらをコードする遺伝子Hまたは遺伝子I)、そしてファミリーZに属する因子(タンパク質Jまたはタンパク質K、またはこれらをコードする遺伝子Jまたは遺伝子K)を検出することに加えて、心筋細胞マーカーとして一般的に知られているマーカー分子の産生をさらに検出することにより、心臓前駆細胞・心臓幹細胞をさらに高確率で選抜することができる。一般的に、生体の発生においてある分子が機能を果たしている場合、一つの分子が複数の役割を果たしていることがしばしば知られている。そのため、ファミリーXに属する因子(遺伝子Cや遺伝子D)、ファミリーYに属する因子(遺伝子Hまたは遺伝子I)、そしてファミリーZに属する因子(遺伝子Jまたは遺伝子K)についても、心臓の発生以外の場面で使用されている可能性が否定できない。そこで、他の心筋細胞マーカーを同時に使用して調べてみれば、より正確に心臓前駆細胞・心臓幹細胞を選抜することが可能になる。 In the present invention, a factor belonging to family X (protein C or protein D, or gene C or gene D encoding them), a factor belonging to family Y (protein H or protein I, or gene H or genes encoding them) I), and in addition to detecting factors belonging to family Z (protein J or protein K, or gene J or gene K encoding them), production of marker molecules generally known as cardiomyocyte markers Furthermore, it is possible to select cardiac progenitor cells and cardiac stem cells with a higher probability. In general, it is often known that one molecule plays multiple roles when a molecule plays a role in the development of a living organism. Therefore, factors other than the development of the heart also apply to factors belonging to family X (gene C or gene D), factors belonging to family Y (gene H or gene I), and factors belonging to family Z (gene J or gene K). The possibility of being used in is undeniable. Thus, if another cardiomyocyte marker is used at the same time and examined, it becomes possible to select cardiac progenitor cells and cardiac stem cells more accurately.
 このような心筋細胞マーカーとしては、Islet1、Nkx2−5、α−心臓アクチン、Brachyury T(BryT)、Flk1、Sca−1、c−kit、PDGFRa、Mesp1、Gscなどを例としてあげることができる。 Examples of such cardiomyocyte markers include Islet1, Nkx2-5, α-heart actin, Brachyury T (BryT), Flk1, Sca-1, c-kit, PDGFRa, Mesp1, and Gsc.
 本明細書は、以下において、さらに詳細に本発明を説明する。 This specification describes the invention in further detail below.
 実施例1:心臓前駆細胞・心臓幹細胞共通に発現する因子の選別法
 1−1:Flow Cytometryを用いた候補因子の単離
 本実施例において、心臓前駆細胞は中胚葉性由来であることから、3つの細胞マーカーを組み合わせることで目的とする細胞の単離を行った。
Example 1: Selection method of factors commonly expressed in cardiac progenitor cells and cardiac stem cells 1-1: Isolation of candidate factors using Flow Cytometry In this example, cardiac progenitor cells are derived from mesodermal properties. The target cells were isolated by combining three cell markers.
 Flk1は、様々な前駆細胞マーカーであり、そして心臓前駆細胞マーカーでもあることから、細胞マーカーの一つとして、Flk1である細胞を単離する必要がある。次に、別の二つの心臓前駆細胞マーカーIslet1(神経運動ニューロンの幹細胞マーカーでもある)とWt1(造血幹細胞マーカーとして知られている)の遺伝子座上に蛍光タグ(YFPまたはEGFP)をノックインしたトランスジェニックマウスを用いて、YFPまたはGFPである細胞群を選別した。 Since Flk1 is a various progenitor cell marker and also a cardiac progenitor cell marker, it is necessary to isolate cells that are Flk1 + as one of the cell markers. Next, trans in which a fluorescent tag (YFP or EGFP) is knocked in on the loci of two other cardiac progenitor cell markers, Islet1 (also a stem cell marker for neuromotor neurons) and Wt1 (also known as a hematopoietic stem cell marker) A group of cells that are YFP + or GFP + was selected using a transgenic mouse.
 このような細胞群のなかで、強く発現している遺伝子をマイクロアレイ解析した結果、興味深い15種の遺伝子を単離することに成功した。すなわち、定量RT−PCRの結果、この細胞群はIslet1++、Nkx2−5+/−、Tbx5、心トロポニンであることが確認され、第二心臓予定領域にて発現する特徴的な転写因子群あるいはエピジェネティック因子群の全15種の遺伝子で強い発現が観察された。 As a result of microarray analysis of strongly expressed genes in such a cell group, 15 interesting genes were successfully isolated. That is, as a result of quantitative RT-PCR, it was confirmed that this cell group was Islet1 ++ , Nkx2-5 +/− , Tbx5 , cardiac troponin , and a characteristic transcription factor expressed in the second predetermined cardiac region Strong expression was observed in all 15 genes of the group or epigenetic factor group.
 1−2:胚発生過程における組織学的解析
 1−1において見出された15種の各遺伝子の組織における発現パターンを、組織学的に確認したところ、胚発生過程で心臓前駆細胞が多く存在するIslet1発現領域と酷似していた(図1)。図1は、15種の遺伝子のうち、遺伝子A~Eの発現を、Islet1遺伝子、Mlc2a遺伝子の発現と比較したものである。
1-2: Histological analysis in the embryogenesis process Histological confirmation of the expression pattern of each of the 15 genes found in 1-1 reveals that there are many cardiac progenitor cells in the embryogenesis process. It was very similar to the Islet1 expression region (Fig. 1). FIG. 1 shows the expression of genes A to E among 15 genes compared to the expression of Islet1 gene and Mlc2a gene.
 この結果、遺伝子A~Eはいずれも、第2心臓予定領域(図1の遺伝子A~Eの組織写真の赤線により囲った部分)にて強く発現しており、この発現場所は、Islet1遺伝子の発現場所と類似していた。これらの遺伝子のうち、遺伝子CおよびDは、特に胚発生初期から発現することが明らかになった。 As a result, all of the genes A to E are strongly expressed in the second cardiac predetermined region (the portion surrounded by the red line in the tissue photograph of the genes A to E in FIG. 1), and this expression site is the Islet1 gene. It was similar to the place of expression. Of these genes, genes C and D were found to be expressed particularly from the early embryogenesis.
 1−3:ES細胞分化誘導系における時系列的な発現変化
 次にこれらの遺伝子がES細胞分化系においても心臓誘導時期以前に発現し、筋分化後に減少していくのかを確かめるため、この実施例においては、ES細胞を用いて心筋誘導を引きこしてから、主要遺伝子の時系列的な発現パターンを調べた。その結果、中胚葉マーカー因子として知られている因子((BryT、Mesp1、Gsc)の発現ピークは、ES細胞への心筋誘導を行った後、非常に初期(3~4日後)の段階で一過性のピークを生じることが明らかになり、一方心筋細胞マーカーとして知られているIslet1遺伝子の発現ピークは、心筋誘導から5~6.5日目ころに生じることがわかった(図2(A))
1-3: Time-series expression change in ES cell differentiation induction system Next, in order to confirm whether these genes are also expressed in the ES cell differentiation system before the heart induction period and decrease after muscle differentiation In the example, the myocardial induction was induced using ES cells, and then the time-series expression pattern of major genes was examined. As a result, the expression peak of a factor known as a mesoderm marker factor ((BryT, Mesp1, Gsc) was observed at a very early stage (after 3 to 4 days) after myocardial induction to ES cells. On the other hand, the expression peak of Islet1 gene known as a cardiomyocyte marker was found to occur around 5 to 6.5 days after myocardial induction (FIG. 2 (A ))
 これに対して、1−1において得られた15種の遺伝子を調べたところ、特に遺伝子CおよびDが、中胚葉マーカー因子(BryT、Mesp1、Gsc)の発現ピークとほぼ同時期に、かつ、Islet1の発現ピークよりは早期に、一峰性のピークを生じることが見出された。遺伝子CおよびDの発現の時系列的な変化は、中胚葉マーカーよりも後期に発現され、一方心筋マーカー(Tbx5やα−心臓アクチン、Nkx2−5)の発現が上昇し、心筋分化が起る誘導6日目以降は発現が減少し、その後計測限界以下となり消失する、という、特徴的な変化を示した(図2(B))。 On the other hand, when the 15 genes obtained in 1-1 were examined, genes C and D in particular were almost at the same time as the expression peak of the mesodermal marker factor (BryT, Mesp1, Gsc), and It was found to produce a unimodal peak earlier than the expression peak of Islet1. Time-series changes in the expression of genes C and D are expressed later than the mesoderm marker, while the expression of myocardial markers (Tbx5, α-heart actin, Nkx2-5) is increased, and myocardial differentiation occurs. After the 6th day of induction, a characteristic change was observed in which the expression decreased and then disappeared below the measurement limit (FIG. 2 (B)).
 これらの発現結果から、遺伝子CおよびDは心臓誘導(誘導6日目)以前に働くと考えられ、すなわちこれらの遺伝子を誘導初期に発現する細胞は、心臓幹細胞の定義に沿うものであると考えた。 From these expression results, genes C and D are considered to work before cardiac induction (induction day 6), that is, cells that express these genes in the early stage of induction are considered to meet the definition of cardiac stem cells. It was.
 1−4:遺伝子Cおよび遺伝子Dノックアウトマウスの作製と形態異常からの考察
 次に、遺伝子Cおよび遺伝子Dを発現する細胞が心臓幹細胞であるなら、これらの遺伝子を破壊することにより、心臓形成に異常が生じなければならない。よって、本実施例においては、遺伝子Cおよび遺伝子Dについての遺伝子ノックアウトマウスを作製し、ハイ発生時の形態観察を行うとともに、遺伝子発現の経時的変化を調べた。遺伝子Cおよび遺伝子Dに関しては、Baygenome gene trapラインマウスにより遺伝子破壊マウスの作製を試みた。
1-4: Generation of gene C and gene D knockout mice and consideration from morphological abnormality Next, if cells expressing gene C and gene D are cardiac stem cells, by destroying these genes, Anomalies must occur. Therefore, in this example, gene knockout mice for gene C and gene D were prepared, the morphology was observed during high occurrence, and the change in gene expression over time was examined. Regarding gene C and gene D, an attempt was made to create a gene-disrupted mouse using a Baygenome gene trap line mouse.
 遺伝子Cと遺伝子Dは同じファミリーに属する因子であることから、遺伝子Cと遺伝子Dのダブルホモノックアウトマウスを作製し、胚における表現型観察を行った。図3(B)の右図で示すように、遺伝子C/遺伝子Dのダブルノックアウト(DKO)マウスは、流出路と右室予定領域が完全欠損し、胚性9.5日までに致死となった。このような表現型は、心臓前駆細胞マーカーIslet1のノックアウトマウス(Islet1KOマウス)のそれと酷似していた(図3(A))。 Since gene C and gene D are factors belonging to the same family, a double homo knockout mouse of gene C and gene D was prepared, and phenotype observation in the embryo was performed. As shown in the right figure of FIG. 3 (B), the gene C / gene D double knockout (DKO) mice are completely deficient in the outflow tract and the right ventricular area and become lethal by embryonic day 9.5. It was. Such a phenotype was very similar to that of the knockout mouse (Islet1KO mouse) of the cardiac progenitor cell marker Islet1 (FIG. 3 (A)).
 実際、遺伝子C/遺伝子Dのダブルノックアウトマウスでは、正常動物において存在していた心臓(図4(A))の流出路におけるIslet1細胞が、Islet1のノックアウトのノックアウトマウス(図4(B))と同様に、消失していた(図4(C))。これらのことから、遺伝子Cおよび遺伝子Dは、機能的な観点から見て、Islet1の上流に位置する遺伝子であると考えられた。 In fact, in gene C / gene D double knockout mice, Islet1 + cells in the outflow tract of the heart (FIG. 4A) that existed in normal animals were replaced by Islet1 knockout knockout mice (FIG. 4B). It disappeared as well as (FIG. 4C). From these facts, it was considered that genes C and D are genes located upstream of Islet 1 from a functional viewpoint.
 1−5:遺伝子Cと胚性心臓前駆細胞Islet1/Nkx2−5との発現様式
 これらの結果から、遺伝子Cおよび遺伝子Dが心臓前駆細胞・幹細胞特異的に発現するのか否かを判断するために、次に2つの実験系を構築した。1)内在性の遺伝子Cおよび遺伝子Dの発現様式の観察を行うための実験系。2)遺伝子Cおよび遺伝子Dの遺伝子座にGFPをノックインしたトランスジェニックマウスを作製し、GFP細胞を単離した後、再培養する必要性を確認するための実験系。
1-5: Expression pattern of gene C and embryonic cardiac progenitor cell Islet1 / Nkx2-5 From these results, to determine whether gene C and gene D are expressed specifically in cardiac progenitor cells / stem cells Next, two experimental systems were constructed. 1) An experimental system for observing the expression patterns of endogenous gene C and gene D. 2) An experimental system for confirming the necessity of re-culturing after preparing a transgenic mouse in which GFP is knocked in at gene C and gene D loci, and isolating GFP + cells.
 本実施例ではまず、遺伝子Cと胚性心臓前駆細胞マーカーでの代表であるIslet1とNkx2−5との発現様式の観察をおこなった。ノックインマウスに関しては、遺伝子CについてはノックインGFPマウスを作製し、一方遺伝子DについてはlacZノックインマウスを作製した。 In this example, first, the expression patterns of Islet1 and Nkx2-5, which are representative of gene C and embryonic cardiac progenitor cell markers, were observed. For knock-in mice, knock-in GFP mice were generated for gene C, while lacZ knock-in mice were generated for gene D.
 遺伝子Cに対する抗体で内在性の発現様式を調べたところ、第2心臓予定領域(SHF)にて発現するIslet1(図5(B)赤色)と酷似していた(遺伝子Cは図5(A)緑色)。Nkx2−5(図5(C)白色)よりもSHFで広く発現しており、心臓前駆細胞マーカーの可能性が示唆された。図5(D)~(F)は、それぞれの傾向の重ね合わせ画像を示しており、図5(D)は遺伝子CとIslet1との重ね合わせ画像を、図5(E)はIslet1とNkx2−5との重ね合わせ画像を、そして図5(F)は遺伝子C、Islet1そしてNkx2−5の重ね合わせ画像を、それぞれ示している。 When the endogenous expression pattern was examined with an antibody against gene C, it was very similar to Islet1 (red in FIG. 5 (B)) expressed in the second expected cardiac region (SHF) (gene C was shown in FIG. 5 (A)). green). It was expressed more widely in SHF than Nkx2-5 (FIG. 5 (C) white), suggesting the possibility of a cardiac progenitor cell marker. FIGS. 5D to 5F show superimposed images of the respective tendencies, FIG. 5D shows a superimposed image of gene C and Islet1, and FIG. 5E shows Islet1 and Nkx2- 5 and FIG. 5 (F) show the superimposed images of genes C, Islet1 and Nkx2-5, respectively.
 実施例2:心臓前駆細胞・心臓幹細胞共通に発現するさらなる因子の選抜
 本実施例においては、実施例1(1−1)において見出された15種のタンパク質のうち、タンパク質Cまたはタンパク質D以外のその他の因子について、タンパク質Cおよびタンパク質Dと組み合わせることにより、未分化細胞から心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を促進することができる物質が存在するかどうかを調べることを目的として行った。
Example 2: Selection of additional factors commonly expressed in cardiac progenitor cells and cardiac stem cells In this example, of the 15 proteins found in Example 1 (1-1), other than protein C or protein D The purpose of this study is to investigate whether there are substances that can promote differentiation / induction from undifferentiated cells into cardiac progenitor cells / cardiac stem cells by combining with other factors of protein C and protein D. It was.
 具体的には、前述した15因子(タンパク質Cをコードする遺伝子Cに加えて、タンパク質Hをコードする遺伝子H、タンパク質Iをコードする遺伝子I、タンパク質Jをコードする遺伝子J、そしてタンパク質Kをコードする遺伝子Kの4種類の因子も含む)について、それらの遺伝子に対するsiRNAを単独で使用した場合または組み合わせて使用した場合に、心筋細胞マーカーであるIslet1の誘導発現がどのように変化するかを調べた。 Specifically, the 15 factors described above (in addition to gene C encoding protein C, gene H encoding protein H, gene I encoding protein I, gene J encoding protein J, and protein K encoding) (Including four types of factors of gene K) to determine how the induced expression of Islet1, a cardiomyocyte marker, changes when siRNAs for these genes are used alone or in combination It was.
 マウスES細胞から胚葉体形成をさせた後、分化誘導培地を用いて心筋分化誘導を行なった。分化誘導2日目からsiRNAを用いて、特定遺伝子の機能阻害を2日に一回、6日間に渡って連続投与し、心臓前駆細胞遺伝子(Islet1)の発現変化をqPCR法を用いて検出した。その中で、遺伝子C、H、J、Kが組み合わせると強力に心臓前駆細胞遺伝子の発現抑制とともに心筋分化抑制が見受けられた。 After embryoid body formation from mouse ES cells, myocardial differentiation was induced using a differentiation induction medium. From the second day of differentiation induction, siRNA was used to continuously inhibit the function of a specific gene once every two days for six days, and the expression change of cardiac progenitor cell gene (Islet1) was detected using the qPCR method. . Among them, when the genes C, H, J, and K were combined, the cardiac progenitor cell gene expression was strongly suppressed and myocardial differentiation was suppressed.
 この様に実験を行った結果を、図6に示す。この図において示されるように、遺伝子Cに対するsiRNA、遺伝子Hに対するsiRNA、遺伝子Iに対するsiRNA、遺伝子Jに対するsiRNA、そして遺伝子Kに対するsiRNAを単独で使用した場合には、遺伝子Jに対するsiRNAを使用した場合に有意にIslet1の発現が低下したが、それ以外の4種の遺伝子に対するsiRNAを使用した場合には、0.7~0.8程度にまでしか低下しなかった。 Fig. 6 shows the result of the experiment. As shown in this figure, when siRNA for gene C, siRNA for gene H, siRNA for gene I, siRNA for gene J, and siRNA for gene K are used alone, siRNA for gene J is used. Although the expression of Islet1 was significantly reduced, it was only reduced to about 0.7 to 0.8 when siRNA for the other four genes was used.
 次に、ファミリーXに属する因子、ファミリーYに属する因子、そしてファミリーZに属する因子を1種類ずつ組み合わせてsiRNAにより発現を阻害した場合の、Islet1の誘導発現阻害作用について調べたところ、遺伝子C/遺伝子H/遺伝子Jの場合、遺伝子C/遺伝子H/遺伝子Kの場合、遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Jの場合にはIslet1の誘導発現がほぼ0.2程度にまで阻害され、さらに遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの場合にはIslet1の誘導発現がほぼ0.1程度にまで阻害されることが明らかになった。 Next, the inhibitory effect on the induced expression of Islet1 was examined when the expression was inhibited by siRNA combining factors belonging to family X, factors belonging to family Y, and factors belonging to family Z one by one. In the case of gene H / gene J, in the case of gene C / gene H / gene K, in the case of gene C / gene I / gene J, the induced expression of Islet1 is inhibited to about 0.2, and gene C / In the case of gene I / gene K, it was revealed that the induced expression of Islet1 was inhibited to about 0.1.
 したがって、本実施例におけるさらなる実験においては、遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの3遺伝子をsiRNAを使用して阻害した場合、中胚葉から心臓へと分化していく細胞内において、様々な分化のフェーズで発現するはずの遺伝子の発現が、どのように変化するかを調べた。 Therefore, in further experiments in this example, when 3 genes of gene C / gene I / gene K were inhibited using siRNA, various differentiations were observed in cells that differentiated from mesoderm to heart. We examined how the expression of genes that should be expressed in the phase changes.
 ここで発現を調べた遺伝子は、中胚葉遺伝子としてMesp1およびGsc;心臓プロジェニター遺伝子としてDkk1、Flk1、PDGFRa、そしてIslet1;心筋転写因子としてMef2c、Nkx2−5、そしてTbx5;心臓転写因子としてGata4、そしてBaf60f;そして心膜前駆細胞特異的因子としてWT1、Tbx18、そしてTnnt2;であった。 The genes examined for expression here are Mesp1 and Gsc as mesoderm genes; Dkk1, Flk1, PDGFRa, and Islet1 as cardiac progenitor genes; Mef2c, Nkx2-5 as myocardial transcription factors; Tbx5; And Baf60f; and WT1, Tbx18, and Tnnt2; as pericardial progenitor cell specific factors.
 結果を、図7に示す。この図において、NC1細胞におけるそれぞれの遺伝子の発現を1として、遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの3遺伝子をsiRNAを使用して阻害した場合それぞれの遺伝子の発現を比として算出した(qRT−PCR(定量型PCR)法によりデータ取得)。結果として、未分化細胞中で遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの3遺伝子の発現を阻害することにより、中胚葉マーカー、心筋前駆細胞特異的因子、心筋転写因子、心膜前駆細胞特異的な因子のいずれの心筋前駆細胞・心筋幹細胞のマーカーについても、発現が低下することが明らかになった。このことから、中胚葉由来の未分化細胞中で遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの3遺伝子が発現することが、未分化細胞が心筋前駆細胞・心筋幹細胞へと分化・誘導されるために必須の工程であることが示された。 The results are shown in FIG. In this figure, the expression of each gene in NC1 cells was set to 1, and when 3 genes of gene C / gene I / gene K were inhibited using siRNA, the expression of each gene was calculated as a ratio (qRT-PCR). (Data acquisition by quantitative PCR method). As a result, mesoderm marker, myocardial progenitor cell-specific factor, myocardial transcription factor, pericardial progenitor cell-specific factor by inhibiting the expression of 3 genes of gene C / gene I / gene K in undifferentiated cells It was clarified that the expression of any of the myocardial progenitor cells and myocardial stem cell markers decreased. Therefore, it is essential for the undifferentiated cells to be differentiated and induced into myocardial progenitor cells and myocardial stem cells that the gene C / gene I / gene K are expressed in undifferentiated cells derived from mesoderm. It was shown that this process.
 実施例3:心臓前駆細胞の培養と高効率心臓分化方向の開発
 3−1:ノックインGFPマウスからのGFP陽性細胞の単離と培養による評価
 遺伝子C細胞が心臓前駆細胞として性質を持っているのか明らかにするために、本実施例においては、GFPノックインマウスを作製し、GFP細胞をFACSを用いて単離することを試みた。
Example 3: Culture of cardiac progenitor cells and development of high-efficiency cardiac differentiation direction 3-1: Isolation of GFP-positive cells from knock-in GFP mice and evaluation by culture Gene C + cells have properties as cardiac progenitor cells Therefore, in this example, GFP knock-in mice were prepared and GFP + cells were isolated using FACS.
 GFP細胞を胚性心臓前駆細胞特異的な細胞表面抗原であるcKitとPDGFRaで展開したところ、GFP+、GFP+;cKit+、GFP+;PDGFRa+の3パターンに分かれた(図8(A))。興味深いことに、GFP細胞ではIslet1の強い発現が見受けられた(図8(B))。このことから、遺伝子C/遺伝子D細胞は、既知の心臓幹細胞マーカーに共通の因子であることが分かった。さらに、遺伝子C/遺伝子D細胞をセルソーターで選別単離後、再培養すると拍動する心筋:心トロポニン細胞が90%の確率で分化してきた。 When GFP + cells were developed with embryonic cardiac progenitor cell-specific cell surface antigens cKit and PDGFRa, they were divided into three patterns: GFP +, GFP +; cKit +, GFP +; PDGFRa + (FIG. 8 (A)). Interestingly, strong expression of Islet1 was observed in GFP + cells (FIG. 8 (B)). From this, it was found that gene C + / gene D + cells are factors common to known cardiac stem cell markers. Furthermore, after selecting and isolating the gene C + / gene D + cells with a cell sorter, the beating myocardium: cardiac troponin + cells have been differentiated with a probability of 90%.
 3−2:遺伝子C/遺伝子D陽性細胞分化系による効率よい心筋誘導方法の樹立
 本実施例においては、in vitro胚性幹細胞分化系を用いて、心筋細胞を誘導することができるかについて検討した。ES細胞に対して、遺伝子C−EGFPをトランスジェニックして、組換え細胞を作製した。
3-2: Establishment of an efficient myocardial guidance method using gene C / gene D positive cell differentiation system In this example, it was examined whether cardiomyocytes could be induced using an in vitro embryonic stem cell differentiation system. . The gene C-EGFP was transgenic to ES cells to produce recombinant cells.
 この細胞を図9(A)に示すスケジュールで培養したところ、培養10日目の時点で、遺伝子C/遺伝子D細胞が心筋分化するのか調べた。その結果、遺伝子Cを発現した細胞は、2−1と同様に、ほとんどの細胞においてトロポニン(cTnt)についても陽性であることが示され(図9(B)上)、一方、遺伝子Cを発現しなかった細胞ではcTnt細胞は非常に限られていることがわかった(図9(B)下)。 When these cells were cultured according to the schedule shown in FIG. 9A, it was examined whether the gene C + / gene D + cells differentiated into myocardium at the 10th day of culture. As a result, it was shown that the cells that expressed the gene C were positive for troponin (cTnt) in almost all cells as in the case of 2-1. It was found that cTnt + cells were very limited in the cells that did not (FIG. 9 (B) bottom).
 さらに、拍動性のコロニーの細胞の由来を確認したところ、拍動しているコロニーのうち80%が遺伝子Cを発現した細胞であることも示された(図9(C))。 Furthermore, when the origin of the cells of the pulsating colony was confirmed, it was also shown that 80% of the pulsating colonies were cells expressing the gene C (FIG. 9C).
 また、遺伝子C−GFPを発現した細胞をセルソーターにより選抜し、培養を行った場合、培養0日目では発現していなかった心筋マーカーや心臓前駆細胞マーカーが、培養4日目には発現していることが明らかになった(図9(D))。 In addition, when cells expressing the gene C-GFP were selected using a cell sorter and cultured, myocardial markers and cardiac progenitor cell markers that were not expressed on day 0 of culture were expressed on day 4 of culture. (FIG. 9D).
 したがって、これらの結果から、遺伝子C/遺伝子Dを初期に発現した細胞は、その後心筋細胞マーカーや心臓前駆細胞マーカーなどを発現し、かつ機能的にも正常な心筋最奥と同じ機能を有するに至ることが明らかになり、将来的には遺伝子C/遺伝子D細胞を収集して、移植することにより、臨床応用を行うことが期待される。 Therefore, based on these results, cells that initially expressed gene C / gene D expressed cardiomyocyte markers, cardiac progenitor cell markers, and the like thereafter, and had the same functions as the innermost functional myocardium. In the future, it is expected that clinical application will be performed by collecting and transplanting gene C + / gene D + cells.
 次に、このようにして得られた拍動性の細胞から電位変化を採取したところ、一定のリズムで拍動を繰り返していることが明らかになった(図10左側)。この拍動している細胞に対して、IK1(膜静止電位の維持活動電位のプラトー層の形成に作用する内向き整流K+電流)の阻害剤であり、心筋毒性を有する、塩化バリウム(BaCl)を0.2mM添加したところ、拍動がほぼ停止した(図10中程)。そしてその後、塩化バリウムを洗浄除去したところ、拍動が再開され、再開後の拍動も一定のリズムで繰り返されていることがわかった(図10右側)。さらに拍動している細胞の状況を詳細に検討したところ、ペースメーカー細胞として機能している細胞も存在しており(図11)、遺伝子Cを発現した細胞は、洞結節にも分化しうる細胞であることが明らかになった。 Next, when a potential change was collected from the pulsatile cells thus obtained, it became clear that the pulsation was repeated at a constant rhythm (left side of FIG. 10). Barium chloride (BaCl), an inhibitor of I K1 (inward rectifier K + current that acts on the formation of a plateau layer that maintains the action potential of the membrane quiescent potential) and has myocardial toxicity against these beating cells 2 ) 0.2 mM was added, the pulsation almost stopped (middle of FIG. 10). After that, when the barium chloride was washed and removed, it was found that the pulsation was restarted and the pulsation after the restart was repeated at a constant rhythm (right side of FIG. 10). Further examination of the state of pulsating cells revealed that there are cells functioning as pacemaker cells (FIG. 11), and cells expressing gene C can also differentiate into sinus nodes. It became clear that.
 3−3:遺伝子C、遺伝子Dの心臓形成領域と分化細胞
 マウスでは遺伝子C/遺伝子D遺伝子座にcreERを挿入し、レポーターマウスと呼ばれるROSA−RFP(またはlacZ)と交配することで、遺伝子Cまたは遺伝子Dを発現した細胞の分化後の系譜をすることが可能である。これにより、実際生体内でどこの細胞に分化したのか、明らかに出来る。
3-3: Gene C, gene D heart forming region and differentiated cell mouse, insert creER into gene C / gene D locus, and cross with ROSA-RFP (or lacZ) called reporter mouse. Alternatively, it is possible to generate a lineage after differentiation of a cell expressing gene D. As a result, it is possible to clarify which cell has actually differentiated in vivo.
 この方法を用いて一度遺伝子C/遺伝子Dを発現した細胞のその後の分化状態追跡を行なったところ、心室全域に分化していることが示された(図12および図13)。つまり、遺伝子C/遺伝子D細胞は心臓前駆細胞・心臓幹細胞共通に必須な因子であり、これを指標にすることで、効率よく心臓構成細胞を樹立できることが示された。 When the differentiation state of the cells that once expressed the gene C / gene D was traced using this method, it was shown that the cells differentiated throughout the ventricle (FIGS. 12 and 13). That is, gene C + / gene D + cells are essential factors common to cardiac progenitor cells and cardiac stem cells, and it was shown that heart constituent cells can be established efficiently by using this as an index.
 3−4:胚発生時の遺伝子Cの機能の解析
 Islet1遺伝子座にcreERを挿入し(Islet1−creマウス)、レポーターマウスと呼ばれるROSA26−RFPマウスと交配することで、Islet1遺伝子を発現した細胞の分化後の系譜をすることが可能なマウスを作出した。
3-4: Analysis of function of gene C during embryogenesis Insertion of creER into the Islet 1 locus (Islet1-cre mouse) and mating with a ROSA26-RFP mouse called a reporter mouse, thereby expressing cells expressing the Islet 1 gene. A mouse capable of generating a lineage after differentiation was created.
 一方、遺伝子Cの遺伝子座上に蛍光タグ(EGFP)をノックインしたトランスジェニックマウス(遺伝子C−GFPノックインマウス)を用いて、胚におけるGFPである細胞群を選別した。 On the other hand, using a transgenic mouse (gene C-GFP knock-in mouse) in which a fluorescent tag (EGFP) was knocked in the gene C locus, a cell group that was GFP + in the embryo was selected.
 これらのマウスを使用して、受精後7日目の発生段階にある胚では遺伝子Cのみが発現しており、心臓前駆細胞遺伝子Islet1の発現は見受けられない。受精後8日目の胚の発生段階における遺伝子Cの発現強度は増しており、その発現部位とIslet1の発現部位とを調べたところ、遺伝子Cの発現部位と、Islet1の発現部位が酷似していることが示された(図14)。そして、同じく受精後8.5日後の胚においても遺伝子Cの強発現部位においてはIslet1遺伝子が弱く、弱陽性細胞ではIslet1遺伝子の発現が弱いように見受けられた。遺伝子C、Islet1遺伝子の発現をセルソーターにて調べたところ、Islet1遺伝子のみを発現する細胞群が存在せず、遺伝子Cは発現するがIslet1遺伝子は発現していない群、遺伝子CおよびIslet1遺伝子を両方とも発現する群が存在することから、遺伝子Cの発現後にIslet1の発現が生じていることが示された(図14)。 In these embryos, only the gene C is expressed in the embryo at the developmental stage on the seventh day after fertilization, and the expression of the cardiac progenitor gene Islet1 is not observed. The expression intensity of gene C in the developmental stage of embryos on the 8th day after fertilization has increased. When the expression site and the expression site of Islet1 were examined, the expression site of gene C and the expression site of Islet1 were very similar. (FIG. 14). Similarly, in the embryo 8.5 days after fertilization, the Islet1 gene was weak at the site where the gene C was strongly expressed, and the expression of the Islet1 gene was weak in the weak positive cells. When the expression of the gene C and Islet1 gene was examined with a cell sorter, there was no cell group that expressed only the Islet1 gene, the group that expressed the gene C but not the Islet1 gene, both the gene C and the Islet1 gene Since there was a group expressing both, it was shown that expression of Islet1 occurred after the expression of gene C (FIG. 14).
 この知見から、受精後8.5日胚のサンプルについて、遺伝子Cを発現する細胞群の中から特に強く遺伝子Cを発現する強発現群を採取し、次の検討を行った。具体的には、遺伝子Cの遺伝子座上に蛍光タグ(EGFP)をノックインしたトランスジェニックマウス(遺伝子C−GFPノックインマウス)において、受精後8.5日の胚から、GFPの発現レベルで強発現している細胞群(すなわち、遺伝子C細胞)を採取し(図15左上図、囲み部分)、その細胞を、胚性心臓前駆細胞特異的な細胞表面抗原であるc−kitとPDGFRaで展開した(図15右上図)。この結果、受精後8.5日の遺伝子C強陽性細胞には、細胞の86.1%がc−kit、PDGFRaと判断され、この細胞群を培養したところ、遺伝子C/c−kitの細胞は、培養条件下にて心筋細胞様の形状を示し(図15左下図)、また組織切片上の蛍光画像から判断して、遺伝子C/c−kitから、遺伝子C/c−kit/Islet1の細胞が形成されることが示唆された。したがって、遺伝子C/c−kit細胞は、より未熟な心臓前駆細胞であることが示唆された。 Based on this finding, from the group of embryos 8.5 days after fertilization, a strong expression group that expresses gene C was collected from the cell group that expresses gene C, and the following examination was performed. Specifically, in a transgenic mouse (gene C-GFP knock-in mouse) in which a fluorescent tag (EGFP) is knocked in on the gene C locus, it is strongly expressed at an expression level of GFP from an embryo 8.5 days after fertilization. Cell groups (ie, gene C + cells) are collected (the upper left figure in FIG. 15, enclosed area), and the cells are expanded with embryonic cardiac progenitor cell-specific cell surface antigens c-kit and PDGFRa (The upper right figure of FIG. 15). As a result, 86.1% of the cells strongly positive for gene C at 8.5 days after fertilization were determined to be c-kit + and PDGFRa −, and when this cell group was cultured, gene C + / c− kit + of the cells showed cardiomyocyte-like shape (FIG. 15 left figure), also to determine the fluorescence image on tissue sections, from gene C + / c-kit + at culture conditions, gene C + It was suggested that cells of / c-kit + / Islet1 + were formed. Therefore, it was suggested that the gene C + / c-kit + cell is a more immature cardiac progenitor cell.
 さらに、受精後8.5日胚に同様の検討を行い、遺伝子C細胞について、c−kitとPDGFRaとによりセルソーターにより展開した。ここで、遺伝子C細胞の内、c−kit/PDGFRa細胞を「細胞群1」と、c−kit/PDGFRa細胞を「細胞群2」と、そしてc−kit/PDGFRa細胞を「細胞群3」と、それぞれ命名した(これらの細胞群1~3は、図16中では単に1~3とのみ表記する)。 Furthermore, the same examination was performed on embryos 8.5 days after fertilization, and the gene C + cells were expanded with c-kit and PDGFRa using a cell sorter. Here, among the gene C + cells, c-kit + / PDGFRa cells are referred to as “cell group 1”, c-kit / PDGFRa cells are referred to as “cell group 2”, and c-kit / PDGFRa + The cells were designated as “cell group 3” (the cell groups 1 to 3 are simply indicated as 1 to 3 in FIG. 16).
 これらのそれぞれの細胞群について、遺伝子C、c−kit遺伝子、PDGFRa遺伝子、Islet1遺伝子(心筋前駆細胞)、Nkx2−5遺伝子(心筋前駆細胞)、そしてActc1遺伝子(心筋細胞)の発現について、調べた。この結果、受精後8.5日後には、遺伝子Cを発現させた細胞には、その後時間の経過とともに典型的な心筋マーカーであるPDGFRaが発現し、遺伝子C細胞が、c−kit/PDGFRaの状態から、c−kit/PDGFRaの状態を経て、c−kit/PDGFRaへと移行することが示唆された。そして、その途中のc−kit/PDGFRaの状態において、心筋前駆細胞マーカー(例えば、Islet1遺伝子やNkx2−5遺伝子など)や心筋マーカー(例えば、Actc1遺伝子)を発現していることが示された。 Each of these cell groups was examined for expression of gene C, c-kit gene, PDGFRa gene, Islet1 gene (myocardial progenitor cell), Nkx2-5 gene (myocardial progenitor cell), and Actc1 gene (cardiomyocyte). . As a result, at 8.5 days after fertilization, cells expressing gene C express PDGFRa, which is a typical myocardial marker, over time, and gene C + cells become c-kit + / from state, c-kit - - PDGFRa via the state of, c-kit - - / PDGFRa / migrating was suggested to PDGFRa +. In the middle of c-kit / PDGFRa , it is shown that a myocardial progenitor cell marker (eg, Islet1 gene, Nkx2-5 gene, etc.) or myocardial marker (eg, Actc1 gene) is expressed. It was.
 さらに、胚発生中の心臓における心臓前駆細胞の領域において、遺伝子Cの発現と心筋細胞マーカーであるIslet1の発現とがどのように関連しているのかを、Islet1−creマウスと遺伝子C−GFPノックインマウスとの交配から得られたマウスを使用して、胚発生期の遺伝子CとIslet1遺伝子の発現を確認した。その結果、遺伝子Cの発現により裏付けられる胚発生中の心臓における心臓前駆細胞の領域が、これまで知られていた領域よりも広範囲に及んでいることが示された(図17右図)。また、遺伝子Cは、心臓内皮細胞において発現されていることもまた示された(図18)。 Furthermore, in the region of cardiac progenitor cells in the developing embryo, how the expression of gene C and the expression of Islet1, which is a cardiomyocyte marker, are related to Islet1-cre mice and the gene C-GFP knock-in. The expression of gene C and Islet1 gene during embryogenesis was confirmed using mice obtained from mating with mice. As a result, it was shown that the area of cardiac progenitor cells in the developing heart supported by the expression of gene C covers a wider area than the area known so far (right figure in FIG. 17). It was also shown that gene C is expressed in cardiac endothelial cells (FIG. 18).
 実施例4:遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの3遺伝子のin vivoでの機能
 実施例2において、in vitroでの実験に基づいて、未分化細胞中で遺伝子C/遺伝子I/遺伝子Kの3遺伝子が発現することが、未分化細胞が心筋前駆細胞・心筋幹細胞へと分化・誘導されるために必須の工程であることが示されたことから、本実施例においては、これらの3つの因子が、in vivoにおいても心筋細胞の分化・誘導を促進するかどうかを確認した。
Example 4: Function of three genes C / G / I / K in vivo In Example 2, gene C / G / I / G 3 in undifferentiated cells based on in vitro experiments. Since the expression of the gene was shown to be an essential step for the differentiation / induction of undifferentiated cells into myocardial progenitor cells / cardiac stem cells, these three factors are used in this example. However, whether or not it promotes cardiomyocyte differentiation and induction also in vivo was confirmed.
 胚発生7.0(E7.0)のマウス胚に、遺伝子C、遺伝子Iおよび遺伝子Kの3つの遺伝子を、それぞれ別個のCMVベクターに組み込み、微細キャピラリーを用いて胚内に直接トランスフェクションした。その後、胚を37℃のCOインキュベータ内で培養チューブを回転させながら培養液中で培養し、正常な胚発生を進行させながら、24時間以内に各々の候補遺伝子の過剰発現を引き起こした。36時間培養後、この胚内でにおける心筋細胞マーカー(Islet1およびBaf6oc)の発現および局在性を調べた。 Three genes, gene C, gene I and gene K, were each incorporated into separate CMV vectors and directly transfected into embryos using a microcapillary in embryonic embryo 7.0 (E7.0) mouse embryos. Thereafter, embryos were cultured in a culture solution while rotating a culture tube in a CO 2 incubator at 37 ° C., and overexpression of each candidate gene was caused within 24 hours while normal embryogenesis proceeded. After culture for 36 hours, the expression and localization of cardiomyocyte markers (Islet1 and Baf6oc) in this embryo were examined.
 このような実験の結果、胚内で外来性に導入された遺伝子C、遺伝子Iおよび遺伝子Kを異所性に発現させた場合のGFPの蛍光画像と、内在性のIslet1遺伝子およびBaf6oc遺伝子が発現された局在部位とが、一致していたことが示された(図19)。このことから、遺伝子C、遺伝子Iおよび遺伝子Kが異所性に発現された場合に、内在性のIslet1遺伝子およびBaf6oc遺伝子の発現が、結果的に異所性に誘導されたこと(図19)、すなわち、胚内において、遺伝子C、遺伝子Iおよび遺伝子Kの3つの遺伝子が発現することが、心筋細胞を誘導するための因子となっていることが示された。 As a result of such an experiment, a fluorescence image of GFP when exogenously expressing gene C, gene I and gene K introduced exogenously in the embryo, and endogenous Islet1 gene and Baf6oc gene are expressed. It was shown that the localized site was consistent (FIG. 19). From this, when gene C, gene I and gene K were expressed ectopically, the expression of endogenous Islet1 gene and Baf6oc gene was consequently induced ectopically (FIG. 19). That is, it was shown that the expression of three genes, gene C, gene I, and gene K, in the embryo is a factor for inducing cardiomyocytes.
 本発明が実用化されれば、心筋損傷患者・先天性心疾患患者を救うための、細胞ソースまたはバイオパーツを供給することができるようになる。 If the present invention is put to practical use, it becomes possible to supply a cell source or bioparts for saving myocardial injury patients / congenital heart disease patients.
 これまでも、心臓疾患の治療のために、人工心臓やペースメーカ機器、人工弁などの人工パーツは既に利用されてきたが、これらの人口パーツを使用する場合に、ほぼ5年おきに交換を迫られていたり、恒常的に取り付けておかないといけないなどの問題点が指摘されていた。これに対して、生体パーツであれば、患者個人の組織から構築するため、免疫拒絶問題を生じることもなく、経年劣化の問題もない。また、心臓前駆細胞・心臓幹細胞は保存が可能であり、かつ、サイトカイン応答が良いため必要時に応じて使用可能であるといった効果も期待できる。 In the past, artificial parts such as artificial hearts, pacemaker devices, and artificial valves have already been used for the treatment of heart disease, but when using these artificial parts, it is necessary to replace them almost every five years. It was pointed out that it had to be installed or permanently installed. On the other hand, in the case of a biological part, since it is constructed from a patient's individual tissue, there is no problem of immune rejection and no problem of deterioration over time. In addition, since cardiac progenitor cells and cardiac stem cells can be preserved and have a good cytokine response, an effect that they can be used as needed can be expected.
 また、本発明の遺伝子Cが発現することにより、そのような細胞が、効率よく、心筋はじめ、ペースメーカー細胞まで、心臓構成細胞に分化する。この細胞を利用することにより、より心筋分化を促進する因子や、ペースメーカー誘導因子、心臓平滑筋、心内皮に分化させる因子のスクリーニングに効果的である。また、心筋誘導後負荷をかけ肥大化を引き起こし、その影響をレスキュー出来る因子のスクリーニングにも利用できる。 In addition, expression of the gene C of the present invention allows such cells to efficiently differentiate into cardiac constituent cells from the myocardium to the pacemaker cells. By using these cells, it is effective for screening factors that promote myocardial differentiation, pacemaker-inducing factors, cardiac smooth muscle, and cardiac endothelium. It can also be used to screen for factors that can be loaded after myocardial induction to cause hypertrophy and rescue the effects.
 さらに、本発明の方法を用いることにより、心疾患患者本人の皮膚または線維芽細胞から心臓幹細胞を樹立することができるという大きなメリットも存在する。 Furthermore, by using the method of the present invention, there is a great merit that cardiac stem cells can be established from the skin or fibroblasts of the heart disease patient himself.
 SEQ ID NO:1:マウス由来の遺伝子Cをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 1: nucleotide sequence encoding mouse-derived gene C;
 SEQ ID NO:2:マウス由来の遺伝子Cのアミノ酸配列; SEQ ID NO: 2: amino acid sequence of gene C derived from mouse;
 SEQ ID NO:3:ヒト由来の遺伝子Cをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 3: nucleotide sequence encoding human-derived gene C;
 SEQ ID NO:4:ヒト由来の遺伝子Cのアミノ酸配列。 SEQ ID NO: 4: Amino acid sequence of gene C derived from human.
 SEQ ID NO:5:マウス由来の遺伝子Dをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 5: nucleotide sequence encoding mouse-derived gene D;
 SEQ ID NO:6:マウス由来の遺伝子Dのアミノ酸配列; SEQ ID NO: 6: amino acid sequence of mouse-derived gene D;
 SEQ ID NO:7:ヒト由来の遺伝子Dをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 7: nucleotide sequence encoding human-derived gene D;
 SEQ ID NO:8:ヒト由来の遺伝子Dのアミノ酸配列。 SEQ ID NO: 8: amino acid sequence of gene D derived from human.
 SEQ ID NO:9:マウス由来の遺伝子Hをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 9: nucleotide sequence encoding mouse-derived gene H;
 SEQ ID NO:10:マウス由来の遺伝子Hのアミノ酸配列; SEQ ID NO: 10: amino acid sequence of mouse-derived gene H;
 SEQ ID NO:11:ヒト由来の遺伝子Hをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 11: Nucleotide sequence encoding human-derived gene H;
 SEQ ID NO:12:ヒト由来の遺伝子Hのアミノ酸配列。 SEQ ID NO: 12: amino acid sequence of gene H derived from human.
 SEQ ID NO:13:マウス由来の遺伝子Iをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 13: nucleotide sequence encoding mouse-derived gene I;
 SEQ ID NO:14:マウス由来の遺伝子Iのアミノ酸配列; SEQ ID NO: 14: amino acid sequence of mouse-derived gene I;
 SEQ ID NO:15:ヒト由来の遺伝子Iをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 15: nucleotide sequence encoding human-derived gene I;
 SEQ ID NO:16:ヒト由来の遺伝子Iのアミノ酸配列。 SEQ ID NO: 16: amino acid sequence of gene I derived from human.
 SEQ ID NO:17:マウス由来の遺伝子Jをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 17: nucleotide sequence encoding mouse-derived gene J;
 SEQ ID NO:18:マウス由来の遺伝子Jのアミノ酸配列; SEQ ID NO: 18: amino acid sequence of mouse-derived gene J;
 SEQ ID NO:19:ヒト由来の遺伝子Jをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 19: nucleotide sequence encoding human-derived gene J;
 SEQ ID NO:20:ヒト由来の遺伝子Jのアミノ酸配列。 SEQ ID NO: 20: amino acid sequence of gene J derived from human.
 SEQ ID NO:21:マウス由来の遺伝子Kをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 21: nucleotide sequence encoding mouse-derived gene K;
 SEQ ID NO:22:マウス由来の遺伝子Kのアミノ酸配列; SEQ ID NO: 22: amino acid sequence of mouse-derived gene K;
 SEQ ID NO:23:ヒト由来の遺伝子Kをコードするヌクレオチド配列; SEQ ID NO: 23: nucleotide sequence encoding human-derived gene K;
 SEQ ID NO:24:ヒト由来の遺伝子Kのアミノ酸配列。
SEQ ID NO: 24: amino acid sequence of gene K derived from human.

Claims (26)

  1.  未分化細胞において発現された場合に、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導を方向付ける機能を有する、タンパク質C(SEQ ID NO:2のアミノ酸配列、SEQ ID NO:4のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)、またはタンパク質D(SEQ ID NO:6のアミノ酸配列、SEQ ID NO:8のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)、を有するタンパク質から選択されるファミリーXに属するタンパク質から構成される、心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 Protein C (SEQ ID NO: 2 amino acid sequence, SEQ ID NO: 4 amino acid sequence, or the function of directing differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells when expressed in undifferentiated cells, or Amino acid sequence similar to these), or protein D (SEQ ID NO: 6 amino acid sequence, SEQ ID NO: 8 amino acid sequence, or similar amino acid sequence), belonging to family X selected from proteins A differentiation / induction agent for cardiac progenitor cells and cardiac stem cells composed of proteins.
  2.  ファミリーXに属するタンパク質が、遺伝子C(SEQ ID NO:1のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:3のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)によりコードされるタンパク質C、または遺伝子D(SEQ ID NO:5のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:7のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)によりコードされるタンパク質Dである、請求項1に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 A protein belonging to family X is protein C encoded by gene C (SEQ ID NO: 1 nucleotide sequence, SEQ ID NO: 3 nucleotide sequence, or a similar nucleotide sequence), or gene D (SEQ ID NO) 2. The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells / cardiac stem cells according to claim 1, which is protein D encoded by a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7 or a nucleotide sequence similar to these: .
  3.  ファミリーXに属するタンパク質がタンパク質Cである、請求項1に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 1, wherein the protein belonging to family X is protein C.
  4.  タンパク質Cが、SEQ ID NO:4のアミノ酸配列を有する、請求項3に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 3, wherein protein C has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  5.  タンパク質Cが、SEQ ID NO:3のヌクレオチド配列によりコードされる、請求項2に記載の心臓前駆細胞・
    心臓幹細胞への分化・誘導剤。
    The cardiac progenitor cell of claim 2, wherein protein C is encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3.
    Differentiation / induction agent for cardiac stem cells.
  6.  ファミリーXに属するタンパク質に加えて、
    ・ファミリーYに属するタンパク質(タンパク質H(SEQ ID NO:10のアミノ酸配列、SEQ ID NO:12のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)またはタンパク質I(SEQ ID NO:14のアミノ酸配列、SEQ ID NO:16のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列))、
    ・ファミリーZに属するタンパク質(タンパク質J(SEQ ID NO:18のアミノ酸配列、SEQ ID NO:20のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列)またはタンパク質K(SEQ ID NO:22のアミノ酸配列、SEQ ID NO:24のアミノ酸配列、またはこれらと類似するアミノ酸配列))、または
    ・ファミリーYに属するタンパク質とファミリーZに属するタンパク質のとの組み合わせ、
    をさらに含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。
    In addition to proteins belonging to family X,
    A protein belonging to family Y (protein H (amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 or amino acid sequence similar thereto) or protein I (amino acid sequence of SEQ ID NO: 14; SEQ Amino acid sequence of ID NO: 16 or an amino acid sequence similar to these)),
    A protein belonging to family Z (protein J (SEQ ID NO: 18 amino acid sequence, SEQ ID NO: 20 amino acid sequence, or amino acid sequence similar thereto) or protein K (SEQ ID NO: 22 amino acid sequence, SEQ ID NO: 24 amino acid sequence, or an amino acid sequence similar to these))), or a combination of a protein belonging to family Y and a protein belonging to family Z,
    The agent for differentiating / inducing cardiac progenitor cells / cardiac stem cells according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
  7.  ファミリーYに属するタンパク質が、遺伝子H(SEQ ID NO:9のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:11のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)によりコードされるタンパク質H、または遺伝子I(SEQ ID NO:13のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:15のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)によりコードされるタンパク質Iである、請求項6に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 A protein belonging to family Y is protein H encoded by gene H (SEQ ID NO: 9 nucleotide sequence, SEQ ID NO: 11 nucleotide sequence, or similar nucleotide sequence), or gene I (SEQ ID NO: SEQ ID NO: 9). The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells / cardiac stem cells according to claim 6, which is protein I encoded by: nucleotide sequence of 13; nucleotide sequence of SEQ ID NO: 15 or a nucleotide sequence similar thereto; .
  8.  ファミリーYに属するタンパク質がタンパク質Iである、請求項7に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 7, wherein the protein belonging to family Y is protein I.
  9.  タンパク質Iが、SEQ ID NO:16のアミノ酸配列を有する、請求項8に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 8, wherein the protein I has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 16.
  10.  タンパク質Iが、SEQ ID NO:15のヌクレオチド配列によりコードされる、請求項7に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 7, wherein protein I is encoded by a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 15.
  11.  ファミリーZに属するタンパク質が、遺伝子J(SEQ ID NO:17のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:19のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)によりコードされるタンパク質J、または遺伝子K(SEQ ID NO:21のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:23のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)によりコードされるタンパク質Kである、請求項6に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 A protein belonging to family Z is protein J encoded by gene J (SEQ ID NO: 17 nucleotide sequence, SEQ ID NO: 19 nucleotide sequence, or similar nucleotide sequence), or gene K (SEQ ID NO) The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells / cardiac stem cells according to claim 6, which is a protein K encoded by a nucleotide sequence of 21: SEQ ID NO: 23, or a nucleotide sequence similar thereto. .
  12.  ファミリーZに属するタンパク質がタンパク質Kである、請求項6に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 6, wherein the protein belonging to family Z is protein K.
  13.  タンパク質Kが、SEQ ID NO:24のアミノ酸配列を有する、請求項12に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 12, wherein the protein K has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 24.
  14.  タンパク質Kが、SEQ ID NO:23のヌクレオチド配列によりコードされる、請求項11に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells and cardiac stem cells according to claim 11, wherein protein K is encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23.
  15.  未分化細胞が、初期胚細胞、胚性幹細胞、誘導多能性幹細胞から選択される、請求項1~14のいずれか1項に記載の心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤。 The agent for differentiation / induction into cardiac progenitor cells / heart stem cells according to any one of claims 1 to 14, wherein the undifferentiated cells are selected from early embryo cells, embryonic stem cells, and induced pluripotent stem cells.
  16.  未分化細胞において、請求項1~15のいずれか1項に記載される心臓前駆細胞・心臓幹細胞への分化・誘導剤を発現する細胞を選択することを特徴とする、心臓前駆細胞・心臓幹細胞を取得する方法。 A cardioprogenitor cell / cardiac stem cell characterized by selecting a cell that expresses the differentiation / induction agent for cardiac progenitor cell / cardiac stem cell according to any one of claims 1 to 15 as an undifferentiated cell. How to get.
  17.  未分化細胞が、ファミリーXに属するタンパク質をコードする遺伝子として、遺伝子C(SEQ ID NO:1のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:3のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)、または遺伝子D(SEQ ID NO:5のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:7のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)を発現させて作成されたものである、請求項16に記載の方法。 A gene C (SEQ ID NO: 1 nucleotide sequence, SEQ ID NO: 3 nucleotide sequence, or a nucleotide sequence similar thereto) or gene D (undifferentiated cell encodes a protein belonging to family X) The method according to claim 16, which is prepared by expressing a SEQ ID NO: 5 nucleotide sequence, a SEQ ID NO: 7 nucleotide sequence, or a nucleotide sequence similar thereto.
  18.  未分化細胞が、ファミリーXに属するタンパク質をコードする遺伝子として、遺伝子C(SEQ ID NO:3のヌクレオチド配列)を発現させて作成されたものである、請求項17に記載の方法。 The method according to claim 17, wherein the undifferentiated cells are prepared by expressing gene C (SEQ ID NO: 3 nucleotide sequence) as a gene encoding a protein belonging to family X.
  19.  未分化細胞が、ファミリーYに属するタンパク質をコードする遺伝子として、遺伝子H(SEQ ID NO:9のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:11のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)、または遺伝子I(SEQ ID NO:13のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:15のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)を発現させて作成されたものである、請求項16に記載の方法。 Gene H (SEQ ID NO: 9 nucleotide sequence, SEQ ID NO: 11 nucleotide sequence, or similar nucleotide sequence), or gene I (undifferentiated cell) encodes a protein belonging to family Y. The method according to claim 16, which is created by expressing a SEQ ID NO: 13 nucleotide sequence, a SEQ ID NO: 15 nucleotide sequence, or a nucleotide sequence similar thereto.
  20.  未分化細胞が、ファミリーYに属するタンパク質をコードする遺伝子として、遺伝子I(SEQ ID NO:15のヌクレオチド配列)を発現させて作成されたものである、請求項19に記載の方法。 The method according to claim 19, wherein the undifferentiated cells are prepared by expressing gene I (SEQ ID NO: 15 nucleotide sequence) as a gene encoding a protein belonging to family Y.
  21.  未分化細胞が、ファミリーZに属するタンパク質をコードする遺伝子として、遺伝子J(SEQ ID NO:17のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:19のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)、または遺伝子K(SEQ ID NO:21のヌクレオチド配列、SEQ ID NO:23のヌクレオチド配列、またはこれらと類似するヌクレオチド配列)を発現させて作成されたものである、請求項4に記載の方法。 Gene J (SEQ ID NO: 17 nucleotide sequence, SEQ ID NO: 19 nucleotide sequence, or a similar nucleotide sequence) or gene K (as a gene encoding a protein belonging to family Z by an undifferentiated cell) The method according to claim 4, which is prepared by expressing a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 21, a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23, or a nucleotide sequence similar thereto.
  22.  未分化細胞が、ファミリーZに属するタンパク質をコードする遺伝子として、遺伝子K(SEQ ID NO:23のヌクレオチド配列)を発現させて作成されたものである、請求項21に記載の方法。 The method according to claim 21, wherein the undifferentiated cells are prepared by expressing gene K (SEQ ID NO: 23 nucleotide sequence) as a gene encoding a protein belonging to family Z.
  23.  未分化細胞が、初期胚細胞、胚性幹細胞、誘導多能性幹細胞から選択される、請求項16~22のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 16 to 22, wherein the undifferentiated cells are selected from early embryo cells, embryonic stem cells, and induced pluripotent stem cells.
  24.  細胞の選択を、セルソーターにより行う、請求項16~23のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 16 to 23, wherein the cells are selected by a cell sorter.
  25.  心筋細胞マーカーの産生をさらに検出する、請求項16~24のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 16 to 24, wherein the production of a cardiomyocyte marker is further detected.
  26.  心筋細胞マーカーが、Islet1、Nkx2−5、α−心臓アクチン、Brachyury T(BryT)、Flk1、Sca−1、c−kit、PDGFRa、Mesp1、Gscからなる群から選択される、請求項16~25のいずれか1項に記載の方法。 The cardiomyocyte marker is selected from the group consisting of Islet, Nkx2-5, α-heart actin, Brachyury T (BryT), Flk1, Sca-1, c-kit, PDGFRa, Mesp1, and Gsc. The method of any one of these.
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