WO2014200025A1 - 毛包形成用の組成物の品質管理方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for controlling the quality of hair follicle inducing ability of a composition for forming hair follicles containing CD36-positive cells derived from dermal root sheath (“DS”).
- DS dermal root sheath
- Hair is very important for aesthetic appearance. Therefore, hair loss due to congenital or acquired factors is a serious concern for many people. Especially in the modern society, which is called an aging society and a stress society, the hair of the head is exposed to a risk of hair loss due to various acquired causes. Corresponding to this, various attempts have been made to provide a better hair-restoring agent that exhibits a hair-restoring effect including promotion of hair growth and hair thickening.
- the hair follicle is an exceptional organ that repeats self-regeneration for almost a lifetime in a mature organism. Elucidating the mechanism of self-regeneration will lead to clinical applications with high needs such as hair loss treatment by tissue and cell transplantation, construction of skin sheets that are functionally superior in nature containing hair follicles and sebaceous glands. Be expected.
- hair follicle epithelial stem cells epithelial cells
- DP hair follicle-specific mesenchymal cells
- Papilla cells play the role of a control tower that sends activation signals to hair follicle epithelial stem cells for self-renewal of hair follicles, and are essential cells with hair follicle epithelial stem cells in the evaluation system of hair follicle reconstitution (Kishimoto et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1999), Vol.96, pp. 7336-7341; Non-Patent Document 1).
- the DP present in the hair bulb and the DS surrounding the hair root are both composed of a group of cells derived from the mesenchymal system, unlike the epithelial cells constituting most of the hair follicle. Numerous findings have been reported in recent years that suggest the importance of DS for hair follicle formation. In the experiment of transplanting hair follicles in which the hair papilla was cut from the hair bulb of the rat mustache, DP is regenerated from DS, and in mice, by transplanting hair follicle DS cut in the lower half, It is also reported that hair follicle regeneration is induced (Jahoda CA, et al., Development 1992 Apr: 114 (4): 887-97; Non-Patent Document 2).
- DS is likely to play an important role in hair follicle formation, but most of the mechanism of action is unknown. Among them, it was found that the expression level of blood vessel-related factors is high in some cells of DS. Then, it was shown that CD36-expressing DS cells promote the proliferation of vascular endothelial cells through the expression of HGF, thereby contributing to differentiation into hair papilla or activation of hair papilla.
- a composition for regenerating hair follicles containing connective tissue sheath cells is known (Patent Document 1).
- An object of the present invention is to improve the quality of a composition containing cells expressing CD36 derived from the dermal root sheath (DS).
- CD36-expressing cells may promote the proliferation of vascular endothelial cells through the expression of HGF, thereby contributing to the differentiation into the hair papilla or the activation of the hair papilla. It was shown. However, the relationship between CD36-expressing DS cells and hair follicle induction ability has not been clarified.
- the present inventors can proliferate cells that do not have hair follicle inducing ability by performing subculture, and further, as the subculture is performed, the hair It has been found that cells that have lost the ability to induce sac can be produced. Accordingly, attention is paid to the fact that it is necessary to control the quality of the composition by confirming that the composition for forming hair follicles containing CD36-expressing DS cells has an appropriate hair follicle inducing ability. did.
- hair follicle induction ability can be directly confirmed in a three-dimensional cultured skin model, but it is not preferable in terms of time, labor, and / or cost.
- CD36-positive cells among other DS cells, can differentiate into or activate the hair papilla.
- the present inventors further studied the gene expression of CD36-positive DS cells.
- CD36-positive DS cells were compared with CD36-negative DS cells, and a plurality of mesenchymal stem cell-related factors including RGS5. was found to be highly expressed (FIGS. 6 and 7).
- RGS. 6 and 7 mesenchymal stem cell-related factors
- CD36 positive cells also have the ability as mesenchymal stem cells, that is, self-proliferation and pluripotency, and cells having these ability have the ability to regenerate hair follicles, that is, the ability to induce hair follicles. It is understood that it demonstrates.
- the present inventors transplanted a transplant containing CD36-positive DS cells and a transplant containing CD36-negative DS cells, respectively, into an immunodeficient mouse and examined hair follicle induction ability.
- CD36-positive DS cells The group clearly showed high hair follicle induction ability (FIGS. 8 and 9).
- a method for controlling the quality of the hair follicle inducing ability of the composition for forming hair follicles containing CD36 positive cells derived from the dermal root sheath by using the ratio of CD36 positive cells as an index was completed.
- this application includes the following inventions: [1] A method for managing the quality of hair follicle inducing ability of a composition for hair follicle formation comprising CD36-positive cells derived from the dermal root sheath, Obtaining some or all of the cells in the composition; The quality control method comprising: determining the hair follicle inducing ability when the expression of CD36 is higher than a predetermined value using CD36 expression in DS cells as an index. [2] The quality control according to item [1], wherein the index is a ratio of CD36-positive DS cells in DS cells, and when the ratio is equal to or higher than a predetermined ratio, the index is determined to have hair follicle induction ability. Method.
- the composition is subjected to cell sorting for selecting CD36-positive DS cells, and CD36-positive DS cells having a predetermined ratio or more are selected.
- a part of the cell group in the composition is obtained, Measuring alkaline phosphatase activity for the cell population, When the alkaline phosphatase activity is higher than a predetermined value using the alkaline phosphatase activity as an index, it is determined that the composition has a hair follicle inducing ability. 4.
- the quality control method according to any one of items 1 to 3, further comprising: [5] Items [1] to [5] further comprising determining that the composition has a high hair follicle inducing ability when the ratio is higher than a predetermined value using the ratio of RGS5-expressing DS cells as an index.
- the quality control method according to any one of [4].
- a composition for hair follicle formation comprising CD36-positive cells derived from the dermal root sheath (DS), wherein the ratio of CD36-positive DS cells in the DS cells is not less than a predetermined value.
- the cell derived from the dermal root sheath is a cell derived from a dermal root sheath cup (DSC).
- the quality of the composition before transplantation can be easily managed.
- the schematic diagram which shows the structure of a hair follicle structure
- human DS cells CD36 negative or positive
- the number of mouse dermal cells is changed and transplanted to the skin of immunodeficient mice.
- the present invention provides a method for managing the quality of hair follicle induction ability for a composition for hair follicle formation comprising CD36-positive cells derived from the dermal root sheath using CD36 expression in DS cells as an index.
- Such methods are as follows: Obtaining some or all of the cells in the composition; When CD36 expression is higher than a predetermined value using the expression of CD36 in DS cells as an index, the composition can determine the hair follicle inducing ability, whereby the quality of the hair follicle inducing ability can be controlled.
- the dermal root sheath-derived CD36-positive cell used in the present invention is a cell expressing CD36 on the cell surface among cells derived from the dermal root sheath and is a cell that can be recognized by an anti-CD36 antibody.
- a CD36-expressing cell is a cell expressing the CD36 gene, as long as the transcribed CD36 mRNA can be detected by PCR or the like.
- the CD36-positive cell and the CD36-expressing cell are strictly defined. In some cases, however, they are used interchangeably.
- CD36 antigen is also called thrombospondin receptor.
- CD36 is an integral membrane protein found on the surface of many vertebrate cell types and is also known as FAT, SCARB3, GP88, glycoprotein IV (gpIV), or glycoprotein IIIb (gpIIIb).
- CD36 is a member of the class B scavenger receptor family of cell surface proteins.
- CD36 binds to many ligands such as collagen, erythrocytes parasitized with Plasmodium falciparum, oxidized low density lipoprotein, natural lipoprotein, oxidized phospholipid, and long chain fatty acid.
- CD36 may be involved in impaired glucose tolerance, atherosclerosis, arterial hypertension, diabetes, cardiomyopathy, and Alzheimer's disease.
- CD36-expressing DS cells promote the proliferation of vascular endothelial cells through the expression of HGF, thereby contributing to the differentiation into hair papillae or the activation of hair papillae.
- a composition for regenerating hair follicles containing connective tissue sheath cells is known (Patent Document 1).
- the present inventors show that CD36 positive DS cells show high alkaline phosphatase activity (FIGS. 3 and 4), and expression of RGS5 and other mesenchymal stem cell-related factors (NGFR, Nestin, ALCAM, PDGFR ⁇ ).
- the DS cells expressing CD36 also have the ability as mesenchymal stem cells, that is, self-proliferating and pluripotent.
- the ability of CD36 positive DS cells exerts the ability to regenerate hair follicles, that is, the ability to induce hair follicles.
- a hair follicle-forming composition containing CD36-positive cells selected using CD36 as a marker the hair follicle induction ability varies depending on the culture conditions and the like, and the desired hair follicle induction Performance may not be achieved. Therefore, the hair follicle inducing ability of the hair follicle forming composition can be managed by the quality control method of the present invention.
- the expression of CD36 may be detected by any method using an antibody known in the field of cell biology, or may be detected using quantitative PCR. Examples of methods using antibodies include Western blotting and fluorescent immunostaining.
- the proportion of CD36 positive cells can be determined by visual observation after fluorescent immunostaining or by counting using a commercially available program, or the proportion can be calculated by flow cytometry.
- the expression of CD36 as an index is described as “predetermined value”, and can be determined to have hair follicle inducing ability when the expression of CD36 exceeds the predetermined value. About a predetermined value, it can select suitably according to the required hair follicle guidance ability, and does not prescribe
- the predetermined value of CD36 expression may vary depending on the CD36 expression measurement method used. A person skilled in the art can appropriately determine the expression value of CD36 as an index according to each measurement system by performing administration to a three-dimensional cultured skin model or an experimental animal. On the other hand, the index value should be determined through in vitro or in vivo tests on humans from the viewpoint of transplanting to humans for hair regeneration.
- the index is preferably the ratio of CD36-positive DS cells in DS cells, and the ratio serving as the index can be appropriately selected from the viewpoint of achieving desired hair growth and the viewpoint of achieving desired hair density.
- the composition for hair follicle formation which is subjected to quality control in the present invention, contains CD36-positive cells, and may be a culture in which cells are cultured from DS, or a cell sorting technique using an antibody against CD36. By using it, it may be obtained by sorting cells expressing CD36 from a DS cell group which is a heterogeneous cell group.
- the cell sorting method may be any method as long as cells can be separated based on the expressed protein, may be a method using magnetic beads (MACS), or a method using flow cytometry. (FACS) may be used.
- the composition to be quality controlled in the present invention may be a composition obtained by subjecting a cell derived from CD36-expressing DS-derived cells to cell sorting and proliferating the cells by culturing. It may be a thing.
- the composition may be discarded.
- a step of obtaining a composition having high CD36 expression by further performing cell sorting using a CD36 antibody may be included. In that case, it is necessary to confirm the hair follicle guiding ability again by the quality control method of the present invention.
- the quality control method of the present invention can also determine whether or not the composition has a high hair follicle inducing ability using the expression of a mesenchymal stem cell-related factor as an index.
- the quality control method using the expression of mesenchymal stem cell-related factor as an index may be performed in addition to the quality control method using CD36 expression as an index of the present invention, or may be performed independently.
- the “mesenchymal stem cell-related factor” refers to RGS5, PDGF ⁇ , NGFR, nestin, ALCAM, etc., and these factors are expressed in mesenchymal stem cells and have the ability as mesenchymal stem cells, that is, self-proliferation. It is thought to contribute to sex and pluripotency. Therefore, the hair follicle inducing ability of the composition for forming hair follicles containing CD36 positive cells can be confirmed by using these factors as indicators.
- RGS5 which is a type of mesenchymal stem cell-related factor, is a G protein signal regulatory protein, is present in the cytoplasm, and is known to be expressed mainly in pericytes surrounding blood vessels (Non-patent Document 9).
- Non-patent Document 10 vascular pericytes in the skin play a role as a kind of mesenchymal stem cells and are involved in reconstitution in skin regeneration. From these, it is understood that cells expressing RGS5 function as mesenchymal stem cells while having properties as pericytes.
- the present inventors have found that RGS5 is highly expressed in CD36-positive DS cells (FIGS. 6 and 7), and thus using RGS5 expression as an index of hair follicle inducing ability, It may be determined that the composition has a higher follicle inducing ability.
- PDGFRbeta which is a kind of mesenchymal stem cell-related factor, is a platelet-derived growth factor receptor and has been reported to express vascular pericytes in a specific manner, and is understood to function as a mesenchymal stem cell in the same manner as RGS5.
- PDGFRbeta a platelet-derived growth factor receptor and has been reported to express vascular pericytes in a specific manner, and is understood to function as a mesenchymal stem cell in the same manner as RGS5.
- NGFR nerve growth factor receptor
- p75NTR nerve growth factor receptor
- p75NTR mesenchymal stem cell-related factor
- LNGFR central nervous system and peripheral nervous system. It has been suggested to be involved in the development, survival and differentiation of neurons. Recently, it has been recognized as a marker factor expressed in mesenchymal stem cells and bone marrow stromal cells outside the nervous system (Jones EA, Kinsey SE, English A, Jones RA, Straszynski L et al. (2002) Isolation and characterization of bone marrow multipotential mesenchymal progenitor cells.
- Nestin a kind of intracellular intermediate filament, has also been recognized as a marker of neural stem cells expressed in the nervous system, but has recently been reported as a factor expressed in various mesenchymal stem cells (Mendez-Ferrer S , Michurina TV, Ferraro F, Mazloom AR, Macarthur BD et al. Mesenchymal and haematopoietic stem cells form a unique bone marrow niche. Nature 466 (7308): 829-834; Similarly, ALCAM (Activaedukleukocyte cell adhesion molecule) is also known to be expressed in mesenchymal stem cells.
- ALCAM Activaedukleukocyte cell adhesion molecule
- Expression of the mesenchymal stem cell-related factor may be detected by any method using an antibody known in the field of cell biology, or may be detected using quantitative PCR. Examples of methods using antibodies include Western blotting and fluorescent immunostaining. The ratio of RGS5-positive cells can be determined visually after fluorescent immunostaining or by counting using a commercially available program, or the ratio can be calculated by flow cytometry.
- the expression of the mesenchymal stem cell-related factor as an index is described as “predetermined value”, and when the expression of the mesenchymal stem cell-related factor exceeds the predetermined value, it has hair follicle inducing ability Can be determined.
- the mesenchymal stem cell-related factors that can be used in the present invention can be used individually independently or in combination. About a predetermined value, it can select suitably according to the required hair follicle guidance ability, and does not prescribe
- the predetermined value of the expression of the mesenchymal stem cell-related factor can vary depending on the method of measuring the expression of the mesenchymal stem cell-related factor used.
- the index value should be determined through in vitro or in vivo tests on humans from the viewpoint of transplanting to humans for hair regeneration.
- the index is preferably the ratio of mesenchymal stem cell-related factor-expressing DS cells in the DS cells, and the index ratio is selected from the viewpoint of achieving the desired hair growth and the viewpoint of achieving the desired hair density. Can do.
- the composition may be discarded.
- a cell sorting using a CD36 antibody is further performed to obtain a composition with high expression of the mesenchymal stem cell-related factor. The process of carrying out may be included. In that case, it is necessary to confirm the hair follicle guiding ability again by the quality control method of the present invention.
- the quality control method of the present invention can also be referred to as a production method.
- Hair follicle inducing ability refers to the ability to promote the formation of hair follicles in skin or a three-dimensional cultured skin model, and the ability to activate hair follicles in the regression or resting stages of the hair cycle and induce them into the growth stage. Sometimes it is said.
- the composition having hair follicle inducing ability can promote hair growth through the formation of hair follicles after transplantation, and can further increase hair density and hair diameter.
- Alkaline phosphatase refers to an enzyme that hydrolyzes a phosphate ester compound under alkaline conditions. It is known that pluripotent undifferentiated cells such as embryonic stem cells (ES cells), embryonic germ cells (EG cells), induced pluripotent stem cells (iPS cells) have alkaline phosphatase activity, It is used as a performance marker (Non-patent Document 7). On the other hand, it is known that alkaline phosphatase activity is specifically observed in dermal papilla cells in the growth phase (Non-patent Document 8). Furthermore, in a part of the DS region, alkaline phosphatase in the early growth phase. It was known that the activity was high (Non-patent Document 6).
- the quality control method of the present invention determines whether the composition for hair follicle formation containing CD36-positive cells has a high hair follicle induction ability using ALP activity as an index. You can also.
- the quality control method using ALP activity as an index may be performed in addition to the quality control method using CD36 expression of the present invention as an index, or may be performed independently.
- the ALP activity can be measured by any method as long as it is an ALP activity measurement method used in the field of cell biology.
- a method for measuring ALP activity naphthol ASMX phosphate is added to cells as a substrate, naphthol derivatives are generated by the action of alkaline phosphatase, and naphthol is dyed with diazonium to generate a purple color.
- Methods for measuring ALP activity in cells include staining methods and methods using cell lysates, but ALP is present in cell membranes and cells, so it cannot be evaluated using living cells. It is impossible to select and concentrate those that show high ALP activity, that is, high hair follicle inducing activity in living cells.
- the method for managing a composition for forming hair follicles using ALP activity as an index includes a step of obtaining a part of a cell group from the composition. This step may further include a step of measuring the number of cells and placing a predetermined number of cells in a petri dish or a preparation. After obtaining a part of the cell group, ALP staining can be performed on the predetermined number of arranged cells, and the ALP activity can be determined by measuring the absorbance. At this time, cells may be lysed to measure ALP activity, or cells may be fixed and ALP activity measured. On the other hand, ALP activity can also be determined by calculating not the absorbance but the ratio of the number of stained cells. The ratio of the number of stained cells can be calculated by observation with the naked eye or may be calculated using a commercially available program.
- the value of the ALP activity serving as an index is described as “predetermined value”, and when the ALP activity exceeds the predetermined value, it can be determined that the hair follicle inducing ability is provided. About a predetermined value, it can select suitably according to the required hair follicle guidance ability, and does not prescribe
- the predetermined value of ALP activity may vary depending on the alkaline phosphatase activity measurement method used. However, those skilled in the art can perform the administration to a three-dimensional cultured skin model or a laboratory animal to determine the index and the index according to the activity measurement method. ALP activity can be determined as appropriate.
- the index value should be determined through in vitro or in vivo tests on humans from the viewpoint of transplanting to humans for hair regeneration.
- the composition may be discarded.
- a step of obtaining a composition having a high ALP activity by further performing cell sorting using a CD36 antibody may be included. In that case, it is necessary to confirm the hair follicle guiding ability again by the quality control method of the present invention.
- kits for measuring ALP activity are commercially available, and can be stained using, for example, BM purple (Roche) or lab assay ALP (Wako). However, since it is usually necessary to fix or lyse cells for measurement of ALP activity, ALP activity cannot be measured for all of the compositions. Provided for measurement.
- the hair follicle is a tissue that surrounds the hair and constitutes a hair organ together with the hair.
- the hair follicle is composed of an inner root sheath and an outer root sheath composed of epithelial components, and a dermal root sheath (DS) composed of connective tissue components, the boundary of which is separated by a basement membrane. (Fig. 1).
- a hair bulb that swells in a spherical shape, and there are hair matrix cells that surround the hair papilla in the hair bulb, and the hair matrix cells grow, differentiate, and keratinize. Is formed.
- DSC DermalerSheath Cup
- “Hair follicle formation” in the present invention refers to forming hair follicles among hair organs, forming hair follicles in a three-dimensional cultured skin model, or forming hair follicles in mammals, particularly humans.
- a composition quality-controlled according to the present invention When a composition quality-controlled according to the present invention is transplanted to a mammal, a new hair follicle may be formed, or it may act on the hair follicle in the resting phase to promote reactivation of the hair follicle. Also good.
- the term hair follicle regeneration is sometimes used with or without distinction between new formation of hair follicles and reactivation of hair follicles.
- a composition quality-controlled according to the present invention can promote new hair elongation and / or hair growth through the formation of hair follicles.
- the ability of the composition to promote hair follicle formation is referred to as hair follicle induction ability.
- Dermal hair root sheath (DS) cells are cells present in the dermal hair root sheath and are a type of mesenchymal cell.
- the dermal root sheath (DS) is sometimes called a connective tissue sheath or connective tissue sheath, and is a dermal tissue that surrounds the epithelial outer root sheath.
- the DS cells contained in the composition quality-controlled by the present invention are preferably dermal root sheath cups that are regions from the basal site adjacent to the hair papilla to the vicinity of the height of the hair papilla in the dermal root sheath (DS).
- DSC dermal root sheath A cell present in the region.
- the DS cell may be a cell obtained from a tissue by primary culture or may be a cell obtained by subculture, and is induced to differentiate from somatic stem cells, iPS cells, and ES cells. It may be a cell obtained in this way. From the viewpoint of transplantation, cells obtained by subcultured cells obtained from the DS to be transplanted are preferred.
- DS cells are classified into mesenchymal cells as DP cells, and DP is derived from DS, especially DSC. Since DS proliferates prior to DP growth in the hair growth stage, DS, especially DSC, It is thought to supply DP cells (Tobin DJ et al., J. Invest. Dermatol., 120: 895-904, 2003; Non-Patent Document 4).
- DS is composed of heterogeneous cell groups, descending with division and movement from the resting phase of the hair cycle to the growing phase, part of which differentiates into the hair papilla (DP), and hair elongation Is believed to be started.
- the DS cells contained in the composition controlled according to the present invention may be any mammal, such as humans, chimpanzees, other primates, livestock animals such as dogs, cats, rabbits, horses, sheep, goats, cows, pigs, Others may be derived from the epidermis of laboratory animals such as rats, mice, guinea pigs, more preferably nude mice, skid mice, nude rats, but from the viewpoint of transplantation to humans and the production of three-dimensional cultured skin models for research Therefore, human-derived cells are preferable.
- the epidermis part may be a hairy part, for example, a scalp, or a hairless part, for example, a foreskin.
- DS cells and DP cells may be isolated by any method.
- hair follicle tissue is obtained by biopsy, outer root sheath or inner root sheath is removed by dissection, and a target site, for example, DS, particularly After separation of DSC or DP, it can be cultured in a medium through enzyme treatment.
- the enzyme treatment any enzyme used for cell separation may be used.
- collagenase or liberase can be used.
- a person skilled in the art can appropriately select a medium suitable for culturing a target cell.
- a medium used for culturing mesenchymal cells can be used for culturing DS, DSC, and DP. it can.
- the medium may be either a serum-added medium or a serum-free medium, but a serum-free medium is preferred from the viewpoint of transplanting to humans.
- the composition for forming a quality-controlled hair follicle according to the present invention is intended to form hair organs by forming or regenerating hair follicles in the skin after transplantation or in three-dimensional cultured skin, Ultimately, it aims to promote hair elongation and / or hair growth.
- the cells that contribute to the formation of hair follicles are not necessarily single cells, and it is considered that hair follicles are formed or regenerated by the joint action of heterogeneous cell groups.
- the composition for forming a capsule may be only DS cells, or may contain any cells present in epithelium and hair organ in addition to DS cells. Cells other than DS cells may include mesenchymal cells other than DS cells, such as dermal papilla (DP) cells, and epithelial cells such as inner root sheath or outer root sheath cells.
- DP dermal papilla
- the ratio of DS cells contained in the composition to the DP cells used is not limited, but preferably in the composition. 1 to 10: 1, more preferably 1: 3 to 3: 1. Furthermore, with respect to the total amount of DS cells and DP cells, epithelial cells are 1:10 to 10: 1, more preferably 1: 1 to 10: 1, still more preferably 1: 1 to 3: 1, most preferably. It may be included at 1: 1.
- the dermal papilla (DP) cell is a mesenchymal cell located in the base of the hair follicle and sends an activation signal to the hair follicle epithelial stem cell for self-renewal of the hair follicle.
- a hair papilla cell preparation containing only activated hair papilla cells is, for example, Kishimoto et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1999), Vol.96, pp. 7336-7341 using transgenic mice. It can be prepared by the method described in 1.
- Epithelial cells are cells that make up the majority of the epidermis or epithelium of the skin, and originate from a single layer of basal cells that touch the dermis. Taking mouse as an example, epithelial cells derived from neonates (or fetuses) can be preferably used as epithelial cells, but even cells derived from mature skin, for example, epithelium of resting hair or epithelium of growing hair It may also be a culture of cells in the form of keratinocytes. Such cells can be prepared from the skin of the desired donor animal by methods well known to those skilled in the art.
- the DP cells and epithelial cells contained in the composition controlled by the present invention may be any mammal, such as humans, chimpanzees, other primates, livestock animals such as dogs, cats, rabbits, Horses, sheep, goats, cows, pigs, and other laboratory animals such as rats, mice, guinea pigs, more preferably nude mice, skid mice, nude rats, but can be derived from human transplants or research From the viewpoint of manufacturing the three-dimensional cultured skin model, human-derived cells are preferable.
- the method of transferring the composition quality-controlled by the present invention to a recipient animal can be a known transfer method. See, for example, Weinberg et al, J. Invest. Dermatol. Vol.100 (1993), pp.229-236.
- transplantation is performed by a method in which the composition quality-controlled by the present invention is administered to the skin using a cell transplantation device such as an injection needle. Any skin region can be selected, but from the viewpoint of use in humans, the composition is preferably transplanted to the scalp, particularly the region of the scalp with less hair.
- Cells transplanted into the epithelium or epidermis of the scalp can migrate to damaged or dormant hair follicles and may promote hair follicle activation or may promote the formation of new hair follicles. .
- an appropriate method will be appropriately determined by a doctor or veterinarian.
- a 3D cultured skin model carrying a regenerated hair follicle can be provided by including the composition quality-controlled by the present invention in the 3D cultured skin model.
- a hair papilla cell serving as a control tower for hair growth is essential.
- the three-dimensional cultured skin model can be prepared, for example, as follows by a method well known to those skilled in the art (Exp. Cell Res. Amano S. et al., (2001), Vol. 271, pp. 249-362). it can.
- the three-dimensional cultured skin model has DSc and DPc of 1 ⁇ 10 6 to 10 8 pieces / cm 2 , preferably 1.0 to 1.5 ⁇ 10 7 pieces / cm 2 , more preferably about 1.27 ⁇ 10 7, respectively. Contained in an amount of 1 / cm 2 .
- the three-dimensional cultured skin model can be manufactured by using the composition quality controlled according to the present invention in a method for producing a three-dimensional cultured skin model known in the prior art.
- human fibroblasts were appropriate amount dispersed in a 0.1% collagen solution / DMEM / 10% FBS, aliquoted into a Petri dish and placed in a CO 2 incubator immediately 37 ° C.. After gelation, the gel is peeled off from the petri dish wall and bottom surface so that it floats in the petri dish. The collagen gel is cultured while being shaken, and the gel is contracted to about 1/5 to obtain a dermis model.
- the dermis model on a stainless steel grid, set a glass ring on it, 0.4 ml of human cultured epidermis cells (1.0 ⁇ 10 6 cells / ml) dispersed in KGM (Epidermal Cell Culture Medium) Inject into a glass ring and incubate. At this time, the composition controlled in quality according to the present invention is simultaneously mixed and injected.
- human cultured epidermal cells mouse neonatal epidermal cells can also be used. Place the medium of DMEM-KGM-5% FBS + Ca 2+ in the petri dish so that the upper part of the dermis model is exposed to air, and observe the skin model after about one week. Determine reproducibility.
- 3D cultured skin model carrying reconstituted hair follicles can be used to study and elucidate the mechanism of hair follicle regeneration and to screen for drugs and herbal medicines that are effective for hair growth and hair loss.
- Example 1 Cell Culture Human scalp tissue was removed with a scalpel in DMEM (Gibco / invitrogen) containing 10% fetal bovine serum, and the hair follicle was taken out from the cut surface.
- the hair shaft containing ORS was removed from the hair follicle using precision tweezers, and the DS region and DSC region were taken out.
- the isolated DS and the isolated DSC were treated with collagenase (sigma) at 37 ° C.
- the isolated DS cells and DSC cells were subjected to stationary culture with medium-1 for 7 to 10 days. Thereafter, the cells were passaged using trypsin. Culture conditions 37 ° C., in 5% CO 2, was used collagen-coated flasks T-75 a (Iwaki) as the culture vessel. Each cell used in the experiment was subcultured 1 to 3 times, and during the subculture, MesenPro RS medium (Life technologies) was used as a medium during the experiment, and the medium was changed every 2-3 days.
- Example 2 Cell sorting Cells were fractionated using a Mini MACS separator (Miltenyl Biotec). The operating conditions were according to the protocol presented by Miltenyl Biotec. After detaching the cells cultured in Example 1 using a trypsin solution, the cell suspension was passed through a pre-separation filter (Miltenyl Biotec), and the number of cells was counted. 5-8 million cells are suspended in 100 ⁇ l of Buffer 1 (PBS solution containing 0.5% BSA (sigma) and 2 mM EDTA), and CD36 antibody (Abcam, ab17044) is diluted 50 times in it. In addition, it was made to react in the refrigerator for about 15 minutes.
- Buffer 1 PBS solution containing 0.5% BSA (sigma) and 2 mM EDTA
- CD36 antibody Abcam, ab17044
- the cells were collected by washing and centrifuging using Buffer 1, and then resuspended in 80 ⁇ l of Buffer 1, 20 ⁇ l of anti-mouse IgG1 Microbeads (Miltenyl Biotec) was added, and the mixture was reacted in a refrigerator for 15 minutes. After washing the cells using Buffer 1 and collecting the cells by centrifugation, 500 ⁇ l of Buffer 1 was added, and CD36 positive cells were sorted using Mini MACS separator and MS Columns (Miltenyl Biotec). Cells that flowed out during washing with Buffer 1 were CD36-negative cells, and cells that were indirectly adsorbed with a magnet after washing three times were collected, and these were designated as CD36-positive cells.
- the collected CD36-positive, negative DS cells and CD36-positive, negative DSC cells were suspended in MesenPro RS medium (Life technologies), and then Type IV collagen-coated flask T-25 (BD biosciences) was used as a culture vessel. ° C., it was used in the subsequent ones cultured 4-8 days in an atmosphere of 5% CO 2 experiments.
- Example 3 Measurement of alkaline phosphatase activity After seeding CD36 positive DS cells and CD36 negative DS cells, and CD36 positive DSC cells and CD36 negative DSC cells sorted in Example 2, in 6-well dishes (BD biosciences), Culturing was carried out at 37 ° C. under 5% CO 2 until it became semi-confluent. After washing with PBS, it was fixed by incubating with 4% PFA for 15 minutes, washed with PBS, BM purple (Roche) was added, color reaction was performed for about 30 minutes, and washed with PBS. The cells stained in blue showing ALP activity were photographed using a microscope (Olympus) (FIGS. 3 and 5).
- Example 2 After seeding the CD36 positive DS cells and CD36 negative DS cells sorted in Example 2 in 6-well dishes (BD biosciences), the cells were cultured until they became semiconfluent, washed with PBS, and then 0.05% Triton. 100 ⁇ L of PBS containing X was added to each well, and the cell lysate was collected in an assist tube using a scraper. After repeating freeze-thaw twice, the mixture was centrifuged at 15,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C., and the supernatant was transferred to a new assist tube to prepare a sample. Subsequently, the laboratory assay ALP (Wako) was used according to the protocol presented by Wako.
- P-Nitrophenyl phosphate is decomposed into p-nitrophenol and phosphate by ALP (alkaline phosphatase) in the sample, and the produced p-nitrophenol is yellow on the alkaline side.
- ALP alkaline phosphatase
- the absorbance at 405 nm was measured with an absorbance plate reader to determine the alkaline phosphatase activity value in the specimen.
- the substrate reaction conditions are 37 degrees and 15 minutes.
- the absorbance at 405 nm of a standard solution dilution system with known ALP activity was determined, and a calibration curve was drawn. Based on this, the ALP activity in the sample was calculated and shown (FIG. 4).
- Example 4 Immune cell staining
- a type I collagen-coated 8-well chamber slide (BD biosciences) was seeded with DSc and then cultured for 3-5 days. After washing with PBS, fixation with 4% PFA for 15 minutes, washing with PBS, blocking treatment with PBS containing 3% BSA for 30 minutes, CD36 antibody (Abcam, ab17044), RGS5 antibody (proteintech) with 3% BSA Reaction was carried out for 1 hour with a primary antibody solution diluted 50-fold and 200-fold with PBS containing, respectively.
- Alexa 594-labeled anti-mouse IgG antibody (Life technologies) and Alexa 488-labeled anti-rabbit IgG antibody (Life technologies) were diluted 200-fold with 3% BSA-containing PBS 1 Reacted for hours.
- DAPI solution for nuclear staining
- the plate was washed 4 times with PBS, and encapsulated with antifade encapsulant Vectorshield (Vector) and a cover glass. Observation was performed using a fluorescence microscope (Olympus) (FIG. 6).
- Example 5 Tissue staining A human scalp tissue was embedded with a frozen tissue embedding agent OTC compound (Sakura Finetek), and a frozen section slide was prepared with a cryosection preparation apparatus cryostat (Leica). After fixing with 4% PFA for 15 minutes, the plate was washed with PBS and reacted for 1 hour using a blocking solution in which 5% skim milk, 1% donkey serum, and 0.1% triton-X100 were added to PBS. Next, the mouse CD36 antibody solution (Abcam, ab17044) was reacted at room temperature for 1 hour or at 4 ° C. overnight using a primary antibody solution diluted 50 times with a blocking solution.
- OTC compound Sakura Finetek
- Alexa 594-labeled anti-mouse IgG antibody (Invitrogen) was reacted at room temperature for 1 hour using a secondary antibody solution diluted 200-fold with a blocking solution. After reacting with the DAPI solution, the plate was washed three times with PBS, and sealed with an anti-fading agent Prolong Gold Antifade Reagent and a cover glass. Observation was performed using a fluorescence microscope (Olympus). The results are shown in FIG.
- Example 6 Quantitative PCR of mesenchymal stem cell-related factors
- TRIzol Invitrogen
- RNA was recovered from these cells using the protocol provided.
- the concentration of the recovered RNA was measured with a nucleic acid quantification device Nanodrop (Thermo scientific).
- Nanodrop Thermo scientific
- cDNA was synthesized from RNA by High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kits using the protocol of Applied Biosystems.
- Quantitative RT-PCR was performed using the synthesized cDNA as a template and the reaction reagent LightCycler TM FastStart DNA MasterPLUS SYBR Green (Roche) and the reaction device LightCycler (Roche). Composition conditions were performed according to the Roche protocol.
- the primers used are as follows: G3PDH Forward: 5'-GCACCGTCAAGGCTGAGAAC-3 ', Reverse: 5'-ATGGTGGTGAAGACGCCAGT-3 ', CD36 Forward: 5'-GAGGAACTATATTGTGCCTATTCTTTGGC-3 ', Reverse: 5'-CATAAAAGCAACAAACATCACCACACCAAC-3 ', RGS5 Forward: 5'- TGCAAAGGACTTGCAGCTTTGCC-3 ', Reverse: 5'- TCTGGGTCTTGGCTGGTTTCTC-3 ', NGFR Forward: 5'- AAGCAGAACACCGTGTGCGAG-3 ', Reverse: 5'- TGTAATCCAACGGCCAGGGATC-3 ', Nestin Forward: 5'- TCAAGATGTCCCTCAGCCTGG-3 ', Reverse: 5'- ACTGGGAGCAAAGATCCAAGACG-3 ', PDGFR ⁇ Forward: 5'-AGCCAGCTGGAACAGTTG
- Example 7 Transplantation experiment of human DS cells
- evaluation was performed using a patch assay method which is a hair follicle reconstitution evaluation system.
- a patch assay method for transplanting cells to be evaluated has been reported in Non-Patent Document 15, and was specifically performed by the following method.
- FIG. 8 shows the result of transplantation of an implant having the composition shown in Table 1.
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Abstract
毛包誘導能を有する組成物、並びに当該組成物の品質管理方法の提供。真皮毛根鞘(「DS」:dermal sheath)由来のDS細胞のうち、CD36発現性のDS細胞を選別することにより、毛包誘導能が高い組成物を取得することができる。また、毛包形成用の組成物において、CD36発現性のDS細胞の割合を測定することにより、当該組成物の毛包誘導能について品質管理することができる。
Description
真皮毛根鞘(「DS」:dermal seath)由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物の毛包誘導能について品質を管理する方法に関する。
毛髪は美的外観上極めて重要視される。従って、先天的又は後天的要因による脱毛は多くの人々にとって深刻な悩みである。特に高齢化社会、ストレス社会といわれる現代社会では、頭部毛髪が様々な後天的な原因により、脱毛の危機にさらされる機会がますます多くなってきている。これに対応して、発毛や毛髪の太毛化の促進を含む育毛効果を発揮するより優れた育毛剤を提供すべく、様々な試みがなされている。
毛包は成熟した生体で自己再生をほぼ一生涯を通じて繰り返す例外的な器官である。その自己再生の仕組みを解明することは、組織や細胞移植による脱毛治療、毛包や皮脂腺を含有する自然に近い機能的にも優れた皮膚シートの構築など、ニーズの高い臨床応用に繋がるものと期待される。近年、幹細胞研究への関心の高まりと共に毛包上皮幹細胞(上皮細胞)の研究が急速に進展し、また毛包特異的な間葉系細胞たる毛乳頭(「DP」:dermal papilla)細胞についてもその性質が少しずつ判ってきた。毛乳頭細胞は毛包の自己再生のために毛包上皮幹細胞に活性化シグナルを送るいわば司令塔の役割を担い、毛包再構成評価系においては毛包上皮幹細胞と共に欠くことのできない細胞であることが判っている(Kishimoto et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1999), Vol.96, pp. 7336-7341;非特許文献1)。
毛球内に存在するDPと、毛根の周囲を取り巻くDSは、共に、毛包の大部分を構成する上皮系細胞とは異なり、間葉系由来の細胞群で構成される。DSについて、毛包形成に対する重要性を示唆する知見が、近年、多数報告されている。ラットヒゲの毛球部から毛乳頭を切断した毛包を移植する実験においては、DSからDPが再生されること、マウスで、下2分の1を切断した毛包のDSを移植することで、毛包再生が誘導されることも報告されている(Jahoda CA, et al., Development.1992 Apr:114(4):887-97;非特許文献2)。また、DSをヒトに移植することで、毛包の再構築を誘導できることも報告している(Horne KA and Jahoda CA. Development.1992 Nov:116(3):563-71;非特許文献3)。さらに、Tobin, Pausらのグループは、マウス毛周期において、DSとDP間の細胞の移動が起こり、発毛期において増殖を開始するDP細胞に先駆けて結合組織鞘(DS)細胞の増殖が開始することを報告している(Tobin DJ et al., J.Invest.Dermatol., 120:895-904, 2003;非特許文献4)。
このように、DSは毛包形成に対して重要な役割を果たしている可能性が高いが、その作用機序については不明な点がほとんどである。その中で、DSのうち一部の細胞において、血管関連因子の発現量が高いことが見いだされた。そしてCD36発現性のDS細胞が、HGFの発現を介して、血管内皮細胞の増殖を促進し、それにより毛乳頭への分化又は毛乳頭の活性化に寄与する可能性が示され、CD36発現性の結合組織鞘細胞を含む毛包再生するための組成物が知られている(特許文献1)。
Kishimoto et al., Proc. Natl. Acai. USA (1999), Vol.96, pp. 7336-7341
Jahoda CA et al., Development.1992 Apr;114(4):887-97.
Horne KA and Jahoda CA.Development.1992 Nov;116(3):563-71.
Tobin DJ et al., J.Invest.Dermatol., 120:895-904, 2003
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本発明の課題は、真皮毛根鞘(DS)由来のCD36発現性の細胞を含む組成物の品質向上を目的とする。
真皮毛根鞘の細胞のうち、CD36発現性の細胞は、HGFの発現を介して、血管内皮細胞の増殖を促進し、それにより毛乳頭への分化又は毛乳頭の活性化に寄与する可能性が示されていた。しかしながらCD36発現性DS細胞と、毛包誘導能との関係までもが明らかにされていたわけではなかった。
本発明者らは、DS細胞がヘテロな細胞集団であることから、継代培養を行うことで、毛包誘導能を有さない細胞も増殖されること、さらには継代培養を行うにつれ毛包誘導能を失った細胞が生じうることを見いだした。そこで、CD36発現性のDS細胞を含む毛包を形成するための組成物が、適切な毛包誘導能を有することを確認することにより、組成物の品質管理をする必要性がある点に着目した。品質管理の方法として、3次元培養皮膚モデルにおいて毛包誘導能を直接確認することも可能ではあるが、時間、手間、及び/又はコストの点からは好ましくなかった。そこで、本発明者らが毛包を形成するための組成物と毛包誘導能との関係について鋭意研究を行ったところ、当該組成物中に含まれるCD36陽性細胞において毛包誘導能と関連があるとされるアルカリホスファターゼ(ALP)活性が高いことが見いだされた(図3、図4及び図5)。ALP活性は、成長期の毛乳頭のマーカーとして用いられているが、一方で真皮毛根鞘においても、毛周期の成長期の初期にのみ活性が見られることが知られていた(非特許文献6)。これらの知見を統合して、DS細胞の中でも特にCD36陽性細胞が、毛乳頭へと分化又は毛乳頭を活性化できるとの仮説を立てることができる。本発明者らは、さらにCD36陽性DS細胞の遺伝子発現について研究を行ったところ、驚くべきことにCD36陽性DS細胞が、CD36陰性DS細胞と比べて、RGS5をはじめ複数の間葉系幹細胞関連因子を高発現していることを見いだした(図6及び7)。これにより、CD36陽性細胞が間葉系幹細胞としての能力、すなわち自己増殖性と多能性も持つことが明らかとなり、これらの能力を有する細胞が毛包の再生能力、すなわち、毛包誘導能力を発揮することが理解される。さらに、本発明者らは、CD36陽性DS細胞を含む移植物と、CD36陰性DS細胞を含む移植物とをそれぞれ、免疫不全マウスに移植し、毛包誘導能を調べたところ、CD36陽性DS細胞群では明らかに高い毛包誘導能を示した(図8及び9)。これにより、CD36陽性細胞の割合を指標とすることによる真皮毛根鞘由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物の毛包誘導能について品質を管理する方法を完成させた。
従って、本願は以下の発明を包含する:
[1] 真皮毛根鞘由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物の毛包誘導能の品質を管理する方法であって、
組成物中の一部又は全部の細胞群を取得し、
DS細胞中のCD36の発現を指標として、CD36発現が所定の値より高い場合に、当該組成物が毛包誘導能を決定する
を含む、前記品質管理方法。
[2] 前記指標が、DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合であり、当該割合が所定の割合以上の場合に、毛包誘導能を有すると決定する、項目[1]に記載の品質管理方法。
[3] DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合が、所定の割合以下の場合、前記組成物に対して、CD36陽性DS細胞を選別する細胞ソーティングにかけて、所定の割合以上のCD36陽性DS細胞を取得することを含む、項目[2]に記載の品質管理方法。
[4] さらに組成物中の一部の細胞群を取得し、
当該細胞群に対しアルカリホスファターゼ活性を測定し、
アルカリホスファターゼ活性を指標としてアルカリホスファターゼ活性が所定の値より高い場合に、当該組成物が毛包誘導能を有すると決定する、
を含む、項目1~3のいずれか1項に記載の品質管理方法。
[5] さらにRGS5発現性DS細胞の割合を指標として、当該割合が所定の値よりも高い場合に、当該組成物が高い毛包誘導能を有すると決定することを含む、項目[1]~[4]のいずれか1項に記載の品質管理方法。
[6] 前記真皮毛根鞘由来の細胞が、真皮毛根鞘カップ由来の細胞である、項目[1]~[5]のいずれか1項に記載の品質管理方法。
[7] 真皮毛根鞘(DS)由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物であって、DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合が所定の値以上である、前記組成物。
[8] 前記真皮毛根鞘由来の細胞が、真皮毛根鞘カップ(DSC)由来の細胞である、項目[6]に記載の組成物。
[1] 真皮毛根鞘由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物の毛包誘導能の品質を管理する方法であって、
組成物中の一部又は全部の細胞群を取得し、
DS細胞中のCD36の発現を指標として、CD36発現が所定の値より高い場合に、当該組成物が毛包誘導能を決定する
を含む、前記品質管理方法。
[2] 前記指標が、DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合であり、当該割合が所定の割合以上の場合に、毛包誘導能を有すると決定する、項目[1]に記載の品質管理方法。
[3] DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合が、所定の割合以下の場合、前記組成物に対して、CD36陽性DS細胞を選別する細胞ソーティングにかけて、所定の割合以上のCD36陽性DS細胞を取得することを含む、項目[2]に記載の品質管理方法。
[4] さらに組成物中の一部の細胞群を取得し、
当該細胞群に対しアルカリホスファターゼ活性を測定し、
アルカリホスファターゼ活性を指標としてアルカリホスファターゼ活性が所定の値より高い場合に、当該組成物が毛包誘導能を有すると決定する、
を含む、項目1~3のいずれか1項に記載の品質管理方法。
[5] さらにRGS5発現性DS細胞の割合を指標として、当該割合が所定の値よりも高い場合に、当該組成物が高い毛包誘導能を有すると決定することを含む、項目[1]~[4]のいずれか1項に記載の品質管理方法。
[6] 前記真皮毛根鞘由来の細胞が、真皮毛根鞘カップ由来の細胞である、項目[1]~[5]のいずれか1項に記載の品質管理方法。
[7] 真皮毛根鞘(DS)由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物であって、DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合が所定の値以上である、前記組成物。
[8] 前記真皮毛根鞘由来の細胞が、真皮毛根鞘カップ(DSC)由来の細胞である、項目[6]に記載の組成物。
本発明の真皮毛根鞘由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物の毛包誘導能の品質を管理する方法を用いることにより、移植前の組成物の品質の管理が容易になる。
本発明は、DS細胞中のCD36発現を指標とする、真皮毛根鞘由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物について毛包誘導能の品質を管理する方法を提供する。かかる方法は以下の:
組成物中の一部又は全部の細胞群を取得し、
DS細胞中のCD36の発現を指標として、CD36発現が所定の値より高い場合に、当該組成物が毛包誘導能を決定する
ことにより、毛包誘導能について品質を管理することができる。
組成物中の一部又は全部の細胞群を取得し、
DS細胞中のCD36の発現を指標として、CD36発現が所定の値より高い場合に、当該組成物が毛包誘導能を決定する
ことにより、毛包誘導能について品質を管理することができる。
本発明で用いられる真皮毛根鞘由来のCD36陽性細胞とは、真皮毛根鞘に由来する細胞のうち、細胞表面にCD36を発現している細胞であり、抗CD36抗体により認識が可能な細胞のことをいう。一方でCD36発現性細胞とは、CD36遺伝子を発現している細胞であり、転写されたCD36のmRNAがPCRなどにより検出可能であればよく、CD36陽性細胞とCD36発現性細胞は、厳密な意味では異なるものの、同じ意味で使用される場合もある。
CD36抗原はトロンボスポンジン受容体とも称される。CD36は脊椎動物の多くの細胞型の表面に見られる膜内在性タンパク質であり、FAT、SCARB3、GP88、糖タンパク質IV(gpIV)や糖タンパク質IIIb(gpIIIb)としても知られている。CD36は細胞表面タンパク質のクラスBスカベンジャー受容体ファミリーのメンバーである。CD36はトロンボスポンジンの他に、コラーゲン、熱帯熱マラリア原虫が寄生した赤血球、酸化低密度リポタンパク質、天然リポタンパク質、酸化リン脂質、長鎖脂肪酸などの多くのリガンドと結合する。遺伝子改変齧歯動物を用いる最近の研究では、脂肪酸や糖代謝、心臓病、味覚、及び腸内の食物性脂肪輸送において、CD36の明確な役割を確認してきた。CD36は、耐糖能障害、粥状動脈硬化、動脈高血圧症、糖尿病、心筋症、及びアルツハイマー病に関与しうる。
CD36発現性のDS細胞が、HGFの発現を介して、血管内皮細胞の増殖を促進し、それにより毛乳頭への分化又は毛乳頭の活性化に寄与する可能性が示され、CD36発現性の結合組織鞘細胞を含む毛包再生するための組成物が知られている(特許文献1)。さらに本発明者らにより、CD36陽性DS細胞が、高いアルカリホスファターゼ活性を示し(図3及び図4)、かつRGS5をはじめ複数の間葉系幹細胞関連因子(NGFR、Nestin、ALCAM、PDGFRβ)の発現量が高いことが示されたことから、CD36を発現するDS細胞が、間葉系幹細胞としての能力、すなわち自己増殖性と多能性も持つと考えられる。CD36陽性DS細胞のこれらの能力により、毛包の再生能力、すなわち、毛包誘導能力を発揮される。しかしながら、CD36をマーカーとして選択されたCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物であっても、その毛包誘導能は培養条件などに左右されて異なるものであり、所望される毛包誘導能が達成されていないことがある。そこで、本発明の品質管理方法により、毛包形成用組成物の毛包誘導能を管理することができる。
CD36の発現は、細胞生物学の分野で知られている抗体を用いた任意の方法により検出してもよいし、定量的PCRを用いて検出してもよい。抗体を用いた方法として、ウエスタンブロットや蛍光免疫染色が挙げられる。CD36陽性細胞の割合は、蛍光免疫染色を行った後に目視により、又は市販のプログラムを用いて計数を行うことにより決定することができるし、フローサイトメトリーにより割合を算出することもできる。
指標となるCD36の発現は、「所定の値」と記載されており、CD36の発現がかかる所定の値を超えた場合に、毛包誘導能を有すると決定することができる。所定の値については、必要とされる毛包誘導能に応じて適宜選択することができ、所定の値以下において毛包誘導能が生じないことを規定するものではない。CD36発現の所定の値は、使用するCD36発現の計測方法によって変わりうる。当業者であれば、3次元培養皮膚モデルや実験動物への投与を行うことにより、各計測系に応じて指標となるCD36の発現の値を適宜決定することが可能である。一方で、毛髪を再生のため、ヒトへの移植を行う観点からは、指標となる値はヒトへのインビトロ又はインビボ試験を介して決定されるべきである。指標は、好ましくはDS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合であり、指標となる割合は、所望の発毛を達成する観点と、所望の毛密度を達成する観点から適宜選択することができる。
本発明で品質管理が行われる毛包形成用の組成物は、CD36陽性細胞を含んでおり、DSから細胞を培養した培養物であってもよいし、CD36に対する抗体を利用したセルソーティング技術を用いることにより、ヘテロな細胞群であるDS細胞群からCD36発現性の細胞を選別することにより取得されてもよい。セルソーティングの方法としては、発現するタンパク質に基づき細胞を分離することができれば任意の方法であってよく、磁気ビーズを用いた方法(MACS)であってもよいし、フローサイトメトリーを用いた方法(FACS)であってもよい。本発明で品質管理される組成物は、CD36発現性のDS由来の細胞に対しセルソーティングを行い選別した細胞を培養に供して増殖させて組成物としてもよいし、選別した細胞群をそのまま組成物としたものであってもよい。
本発明の品質管理方法により、CD36発現が所定の値より低い場合には、当該組成物を廃棄してもよい。さらに別の態様では、CD36発現が所定の値より低い場合には、さらにCD36抗体を用いたセルソーティングを行うことで、CD36発現が高い組成物を取得する工程を含んでもよい。その場合、再度、本発明の品質管理方法により、毛包誘導能を確認することが必要となる。
本発明の品質管理方法は、間葉系幹細胞関連因子の発現を指標として、組成物が高い毛包誘導能を有するか否かを決定することもできる。間葉系幹細胞関連因子の発現を指標とした品質管理方法は、本発明のCD36発現を指標とした品質管理方法に加えて行われてもよいし、独立に行われてもよい。
本発明において「間葉系幹細胞関連因子」とは、RGS5、PDGFβ、NGFR、ネスチン、ALCAMなどを指し、これらの因子は間葉系幹細胞で発現し、間葉系幹細胞としての能力、すなわち自己増殖性と多能性に寄与すると考えられる。したがって、これらの因子を発現を指標とすることにより、CD36陽性細胞を含む毛包形成用組成物の毛包誘導能を確認することができる。
間葉系幹細胞関連因子の一種であるRGS5は、Gタンパク質シグナル調節タンパク質であり、細胞質内に存在し、主に血管周囲の周皮細胞で発現することが知られている(非特許文献9)。また、皮膚中の血管周皮細胞が一種の間葉系幹細胞としての役割を担い、皮膚再生に再構成に関与することが近年報告されている(非特許文献10)。これらより、RGS5を発現する細胞は、周皮細胞としての性質を持ちつつも、間葉系幹細胞として働くことが理解される。さらに、本発明者らが、RGS5が、CD36陽性のDS細胞において高発現していることを見いだした(図6及び7)ことから、RGS5の発現を毛包誘導能の指標として用いて、当該組成物がさらに高い毛包誘導能を有することを決定してもよい。
間葉系幹細胞関連因子の一種であるPDGFRbetaは血小板由来成長因子受容体であり、血管周皮細胞特異的な発現が報告されており、RGS5と同様に間葉系幹細胞として働くことが理解される(Winkler EA, Bell RD, Zlokovic BV Pericyte-specific expression of PDGF beta receptor in mouse models with normal and deficient PDGF beta receptor signaling. Molecular neurodegeneration 5: 32;非特許文献11)。
間葉系幹細胞関連因子の一種であるNGFR(nerve growth factor receptor, p75NTR) は、LNGFRならびにTNFRスーパーファミリーに属しており、中枢神経系および末梢神経系の細胞に発現している分子として見いだされ、神経細胞の発生、生存、分化に関わることが示唆されていた。近年、神経系以外では間葉系幹細胞、骨髄ストローマ細胞で発現するマーカー因子として認識されている(Jones EA, Kinsey SE, English A, Jones RA, Straszynski L et al. (2002) Isolation and characterization of bone marrow multipotential mesenchymal progenitor cells. Arthritis and rheumatism 46(12): 3349-3360;非特許文献12及びQuirici N, Soligo D, Bossolasco P, Servida F, Lumini C et al. (2002) Isolation of bone marrow mesenchymal stem cells by anti-nerve growth factor receptor antibodies. Experimental hematology 30(7): 783-791;非特許文献13)。
細胞内中間径フィラメントの一種であるNestinも、神経系で発現する神経幹細胞のマーカーとして認識されていたが、近年では様々な間葉系幹細胞でも発現する因子として報告されている(Mendez-Ferrer S, Michurina TV, Ferraro F, Mazloom AR, Macarthur BD et al. Mesenchymal and haematopoietic stem cells form a unique bone marrow niche. Nature 466(7308): 829-834;非特許文献14)。ALCAM(Activaed leukocyte cell adhesion molecule)も同様に、間葉系幹細胞での発現が知られている。
間葉系幹細胞関連因子の発現は、細胞生物学の分野で知られている抗体を用いた任意の方法により検出してもよいし、定量的PCRを用いて検出してもよい。抗体を用いた方法として、ウエスタンブロットや蛍光免疫染色が挙げられる。RGS5陽性細胞の割合は、蛍光免疫染色を行った後に目視により、又は市販のプログラムを用いて計数を行うことにより決定することができるし、フローサイトメトリーにより割合を算出することもできる。
指標となる間葉系幹細胞関連因子の発現は、「所定の値」と記載されており、間葉系幹細胞関連因子の発現がかかる所定の値を超えた場合に、毛包誘導能を有すると決定することができる。本発明に使用されうる間葉系幹細胞関連因子は、個別に独立して、又は組み合わせて使用することができる。所定の値については、必要とされる毛包誘導能に応じて適宜選択することができ、所定の値以下において毛包誘導能が生じないことを規定するものではない。間葉系幹細胞関連因子発現の所定の値は、使用する間葉系幹細胞関連因子発現の計測方法によって変わりうる。当業者であれば、3次元培養皮膚モデルや実験動物への投与を行うことにより、各計測系に応じて指標となる間葉系幹細胞関連因子の発現の値を適宜決定することが可能である。一方で、毛髪を再生のため、ヒトへの移植を行う観点からは、指標となる値はヒトへのインビトロ又はインビボ試験を介して決定されるべきである。指標は、好ましくはDS細胞中の間葉系幹細胞関連因子発現性DS細胞の割合であり、指標となる割合は、所望の発毛を達成する観点と、所望の毛密度を達成する観点から選択することができる。
本発明の品質管理方法により、間葉系幹細胞関連因子発現が所定の値より低い場合には、当該組成物を廃棄してもよい。さらに別の態様では、間葉系幹細胞関連因子発現が所定の値より低い場合には、さらにCD36抗体を用いたセルソーティングを行うことで、間葉系幹細胞関連因子の発現が高い組成物を取得する工程を含んでもよい。その場合、再度、本発明の品質管理方法により、毛包誘導能を確認することが必要となる。
本発明の品質管理方法により、毛包誘導能を有する組成物を均一に生産することが可能になることから、本発明の品質管理方法は、製造方法ということもできる。
毛包誘導能とは、皮膚又は3次元培養皮膚モデルにおいて、毛包の形成を促す能力をいい、さらに毛周期の退行期や休止期にある毛包を活性化し成長期へと誘導する能力をいうこともある。毛包誘導能を有する組成物は、移植後に、毛包を形成することを介して発毛を促進することができ、さらには毛髪密度や毛髪径の増大することができる。
アルカリホスファターゼは、アルカリ性条件下でリン酸エステル化合物を加水分解する酵素のことをいう。胚性幹細胞(ES細胞)、胚性生殖細胞(EG細胞)、誘導多能性幹細胞(iPS細胞)などの多能性を有する未分化細胞がアルカリホスファターゼ活性を有することが知られており、多能性マーカーとして用いられている(非特許文献7)。一方で、成長期の毛乳頭細胞において、特異的にアルカリホスファターゼ活性が見られることが知られており(非特許文献8)、さらには、DS領域の一部において、成長期の初期にアルカリホスファターゼ活性が高いことが知られていた(非特許文献6)。これらの知見により、ALP活性は発毛との関連が示唆され、毛乳頭やDSなどの毛包における間葉系細胞におけるALP活性は、発毛誘導能と相関を示すことが分かり、実際に毛包誘導能が低下した毛乳頭細胞ではALP活性が低下していることを我々は確認している。(未公表実験結果)。これらの知見を統合して、DS領域においてアルカリホスファターゼ活性を有する細胞が、毛乳頭へと分化又は毛乳頭を活性化でき、毛包誘導能が高いと考えられる。本実施例において、CD36抗体によりセルソーティングされたCD36陽性細胞が、CD36陰性細胞に比較して高いALP活性を示すことが明らかにされ(図3、図4、及び図5)、CD36陽性細胞と毛包誘導能との関係が示された。
したがって、本発明のさらなる態様では、本発明の品質管理方法は、ALP活性を指標として、CD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物が高い毛包誘導能を有するか否かを決定することもできる。ALP活性を指標とした品質管理方法は、本発明のCD36発現を指標とした品質管理方法に加えて行われてもよいし、独立に行われてもよい。
ALP活性の測定は、細胞生物学の分野で用いられるALP活性測定方法であれば任意の方法を用いることができる。ALP活性測定方法の一例として、細胞に対し基質としてナフトールASMXリン酸エステルを添加して、アルカリホスファターゼの作用によりナフトール誘導体を生成し、かかるナフトールをジアゾニウム染色することで紫色の呈色を生成することで測定することができる。細胞におけるALP活性を測定する方法として、染色法や細胞溶解液を用いる手法があるが、ALPは、細胞膜、細胞内に存在しているため、生細胞を用いて評価することは不可能であり、生細胞において高ALP活性すなわち高毛包誘導活性を示すものを選別、濃縮することは不可能である。したがって、ALP活性を指標とする毛包形成用組成物の管理方法では、組成物中から一部の細胞群を取得する工程が含まれる。この工程ではさらに、細胞数を計測して、シャーレやプレパラートなどに所定数の細胞を配置する工程が含まれうる。一部の細胞群を取得後に、配置された所定数の細胞に対してALP染色を行い、吸光度の測定によりALP活性を決定することもできる。この際、細胞を溶解させてALP活性を測定してもよいし、細胞を固定してALP活性を測定してもよい。一方で、吸光度ではなく、染色された細胞数の割合を算出することでALP活性を決定することもできる。染色された細胞数の割合は、目視で観察して算出することもできるし、市販のプログラムを用いて算出されてもよい。
指標となるALP活性の値は、「所定の値」と記載されており、ALP活性がかかる所定の値を超えた場合に、毛包誘導能を有すると決定することができる。所定の値については、必要とされる毛包誘導能に応じて適宜選択することができ、所定の値以下において毛包誘導能が生じないことを規定するものではない。ALP活性の所定の値は、使用するアルカリホスファターゼ活性測定方法によって変わりうるが、当業者であれば、3次元培養皮膚モデルや実験動物への投与を行うことにより、活性測定方法に応じて指標となるALP活性を適宜決定することが可能である。一方で、毛髪を再生のため、ヒトへの移植を行う観点からは、指標となる値はヒトへのインビトロ又はインビボ試験を介して決定されるべきである。
本発明の品質管理方法により、ALP活性が所定の値より低い場合には、当該組成物を廃棄してもよい。さらに別の態様では、ALP活性が所定の値より低い場合には、さらにCD36抗体を用いたセルソーティングを行うことで、ALP活性が高い組成物を取得する工程を含んでもよい。その場合、再度、本発明の品質管理方法により、毛包誘導能を確認することが必要となる。
ALP活性測定のためのキットが各種市販されており、例えばBM purple(Roche)やラボアッセイALP(Wako)などを用いて染色することができる。しかしながら、通常ALP活性の計測には細胞を固定又は溶解する必要があることから、組成物の全てに対してALP活性を測定することはできず、一部の細胞群をサンプリングして、ALP活性測定に供される。
毛包は、毛を取り囲む組織であり、毛とともに毛器官を構成する。毛包は、上皮性成分から構成される内毛根鞘及び外毛根鞘と、結合組織性成分から構成される真皮毛根鞘(DS)とから構成されており、その境界は基底膜により隔てられている(図1)。毛器官の最深部には球状に膨れた毛球が存在しており、毛球中に毛乳頭を取り囲むように毛母細胞が存在し、毛母細胞が増殖、分化、角化することにより毛が形成される。毛球部を取り囲んでいる真皮毛根鞘(DS)のうち毛乳頭に近い基底部位を特に真皮毛根鞘カップ(DSC:Dermal Sheath Cup)と呼び、DSCに存在する細胞が毛乳頭への分化及び毛乳頭の活性化に寄与していると考えられている。
本発明における「毛包形成」とは、毛器官のうち毛包を形成することをいい、3次元培養皮膚モデルにおいて毛包を形成すること、又は哺乳動物、特にヒトにおいて毛包を形成することをいう。哺乳動物に本発明により品質管理された組成物を移植する場合、新たに毛包が形成してもよいし、休止期にある毛包に作用して、毛包の再活性化を促進してもよい。毛包の新たな形成と毛包の再活性化とを区別して、又は区別せずに、毛包の再生という用語を使うこともある。本発明により品質管理された組成物は、毛包の形成を通して新しい毛の伸張及び/又は発毛を促進することができる。組成物が、毛包の形成を促進することができる能力を、毛包誘導能という。
真皮毛根鞘(DS)細胞は、真皮毛根鞘に存在する細胞であり、間葉系細胞の一種である。真皮毛根鞘(DS;Dermal seath)は、結合組織性毛鞘や結合組織鞘とも呼ばれることもあり、上皮性の外毛根鞘を取り囲む真皮性の組織である。本発明により品質管理された組成物に含まれるDS細胞は、好ましくは真皮毛根鞘(DS)のうち特に毛乳頭に隣接する基底部位から毛乳頭の高さ付近までにあたる領域である真皮毛根鞘カップ(DSC)領域に存在する細胞である。DS細胞は、組織から初代培養により取得された細胞であってもよいし、継代培養により取得された細胞であってもよく、また、体性幹細胞、iPS細胞、及びES細胞から分化誘導されて得られた細胞であってもよい。移植を行う観点から、移植対象のDSから取得した細胞を継代培養により増殖させた細胞が好ましい。
DS細胞は、DP細胞と同様に間葉系細胞に分類され、DPはDS、特にDSCに由来するとされ、発毛期でのDP増殖に先駆けてDSが増殖することから、DS、特にDSCがDP細胞を供給すると考えられている(Tobin DJ et al., J. Invest. Dermatol., 120:895-904, 2003;非特許文献4)。DSは、ヘテロな細胞群から構成されており、毛周期の休止期から成長期のあいだに分裂と移動を伴い下降し、その一部が毛乳頭(DP)へと分化して、毛の伸張が開始されると考えられている。
本発明により品質管理された組成物に含まれるDS細胞は、あらゆる哺乳動物、例えばヒト、チンパンジー、その他の霊長類、家畜動物、例えばイヌ、ネコ、ウサギ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ブタ、他に実験用動物、例えばラット、マウス、モルモット、より好ましくはヌードマウス、スキッドマウス、ヌードラットの表皮に由来し得るが、ヒトへの移植や、研究用の3次元培養皮膚モデルの製造の観点から、ヒト由来の細胞が好ましい。また、その表皮部位は有毛部位、例えば頭皮でも、無毛部位、例えば包皮であってもよい。
DS細胞及びDP細胞は、任意の方法により単離されてもよく、例えば毛包組織をバイオプシーにより取得し、ダイセクションにより外毛根鞘や内毛根鞘を除去し、目的の部位、例えばDS、特にDSC、又はDPを分離した後に、酵素処理を経て、培地中で培養することができる。酵素処理としては、細胞分離に用いられる任意の酵素が用いられてもよいが、例えばコラゲナーゼやliberase(Roche Applied Science)を用いることができる。当業者であれば目的の細胞を培養するのに適した培地を適宜選択することができ、例えばDS、DSC、及びDPの培養には、間葉系細胞の培養に用いられる培地を用いることができる。この培地は、血清添加培地又は無血清培地のいずれであってもよいが、ヒトへの移植を行う観点では、無血清培地が好ましい。
本発明により品質管理された毛包を形成するための組成物は、移植後の皮膚において、又は3次元培養皮膚において毛包を形成又は再生して、毛器官を形成することを目的としており、最終的には毛の伸張及び/又は発毛の促進を目的とする。毛包の形成に寄与する細胞は、必ずしも単一の細胞ではなく、ヘテロな細胞群が共同的に作用することで毛包が形成又は再生すると考えられることから、本発明により品質管理された毛包を形成するための組成物は、DS細胞のみであってもよいし、DS細胞の他に上皮及び毛器官に存在する任意の細胞を含んでいてもよい。DS細胞以外の細胞として、DS細胞以外の間葉系細胞、例えば毛乳頭(DP)細胞、や上皮系細胞、例えば内毛根鞘又は外毛根鞘の細胞が含まれてもよい。
本発明により品質管理された組成物中に、DP細胞が含まれる場合、組成物中に含まれるDS細胞、対、DP細胞の使用する比率は限定されるわけではないが、好ましく組成物の中に1:10~10:1、より好ましくは1:3~3:1で含ませてもよい。さらに、DS細胞とDP細胞の総量に対し、上皮系細胞を1:10~10:1、更に好ましくは1:1~10:1、更により好ましくは1:1~3:1、最も好ましくは1:1にて含ませてもよい。
毛乳頭(DP)細胞とは、間葉系細胞として毛包基底部に位置し、毛包の自己再生のために毛包上皮幹細胞に活性化シグナルを送る、いわば司令塔の役割を担っている細胞をいう。活性化毛乳頭細胞のみを含有する毛乳頭細胞調製品は、例えばトランスジェニックマウスを使用したKishimoto et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1999), Vol.96, pp. 7336-7341に記載の方法により調製できる。
「上皮系細胞」は、皮膚の表皮または上皮の大部分を構成する細胞であり、真皮に接する1層の基底細胞から生じる。マウスを例にすると、上皮系細胞としては新生仔(もしくは胎児)に由来する上皮系細胞が好ましく使用できるが、成熟した皮膚、例えば休止期毛の上皮又は成長期毛の上皮に由来する細胞でも、ケラチノサイトの形態にある細胞の培養物であってもよい。かような細胞は、当業者周知の方法により所望のドナー動物の皮膚から調製することができる。
本発明により品質管理された組成物中に含まれるDP細胞や上皮系細胞は、DS細胞と同様、あらゆる哺乳動物、例えばヒト、チンパンジー、その他の霊長類、家畜動物、例えばイヌ、ネコ、ウサギ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ブタ、他に実験用動物、例えばラット、マウス、モルモット、より好ましくはヌードマウス、スキッドマウス、ヌードラットの皮膚に由来し得るが、ヒトへの移植や、研究用の3次元培養皮膚モデルの製造の観点から、ヒト由来の細胞が好ましい。
本発明により品質管理された組成物をレシピエント動物に移殖する方法は、それ自体公知の移殖方法によることができる。例えば、Weinberg et al, J. Invest. Dermatol. Vol.100(1993), pp.229-236を参照のこと。さらに別の方法として、本発明により品質管理された組成物を注射針等の細胞移植用デバイスにより皮膚へ投与する方法により移植が行われる。任意の皮膚領域を選択することができるが、ヒトに用いる観点から、好ましくは頭皮、特に頭皮のうち毛が少ない領域に組成物が移植される。頭皮の上皮又は表皮に移植された細胞は、損傷を受けた毛包や休眠毛包へと移動し、毛包の活性化を促すこともあるし、新たな毛包の形成を促すこともある。ヒトを含む動物に発毛を目的に移植を行う場合には、医師や獣医により適切な方法が適宜決定されるであろう。
更に、本発明により品質管理された組成物を3次元培養皮膚モデルに含包させることで、再生毛包を担持する3次元培養皮膚モデルを提供することができる。ただし、この場合には、発毛の司令塔となる毛乳頭細胞は必須である。3次元培養皮膚モデルは当業者周知の方法(Exp.Cell Res. Amano S. et al., (2001), Vol.271, pp.249‐362)により、例えば下記のようにして作製することができる。3次元培養皮膚モデルはDSc及びDPcをそれぞれ1×106~108個/cm2、好ましくは1.0~1.5×107個/cm2、より好ましくは約1.27×107個/cm2の量で含む。
3次元培養皮膚モデルは、従来技術で知られている3次元培養皮膚モデルの製法において、本発明により品質管理された組成物を使用することにより製造することができる。例えば、ヒト線維芽細胞を0.1%コラーゲン溶液/DMEM/10%FBSに適当量分散させ、シャーレに分注し、直ちに37℃のCO2インキュベータに静置する。ゲル化後、シャーレ壁面および底面よりゲルを剥がし、シャーレの中で浮遊するようにさせる。コラーゲンゲルを揺らしながら培養し、ゲルを約5分の1に収縮させ真皮モデルとする。真皮モデルをステンレスグリッドの上に置き、その上にガラスリングをセットし、KGM(表皮細胞培養用培地)に分散したヒト培養表皮細胞(1.0×106細胞数/ml)を0.4ml、ガラスリング内に注入し、培養する。このとき、本発明により品質管理された組成物を同時に混合して注入する。ヒト培養表皮細胞の代替としてマウス新生児表皮細胞を用いることもできる。シャーレ内にDMEM‐KGM‐5%FBS+Ca2+の培地を、真皮モデルの上部が空気に晒される程度に入れ、培養し、約一週間後に皮膚モデルを観察し、毛包原基形成の有無と再現性を判定する。
再構成毛包を担持した3次元培養皮膚モデルは、毛包の再生の機構を研究・解明や発毛・脱毛に有効な薬剤・生薬のスクリーニングに利用できる。
実施例1:細胞培養
ヒト頭皮組織を10%ウシ胎児血清含有DMEM(Gibco/invitrogen)中で、真皮部分をメスで除去し、切断面より毛包を取り出した。精密ピンセットを用いて毛包から、ORSを含む毛幹を除去しDS領域及びDSC領域を取り出した。単離DS及び単離DSCに対し、37℃にてコラゲナーゼ(sigma社)処理を40分間行った後、medium-1(10%ウシ胎児血清、EGF、bFGF、0.00075% βメルカプトエタノール、ペニシリン100units/ml(力価)、ストレプトマイシン 0.1mg/ml(力価)、アンフォテリシンB 0.25μg/ml(力価)含有ニッスイ繊維芽細胞用低血清培地)を含むコラーゲンコート35mmディッシュ(Iwaki)上で静置培養した。1週間経過後、増殖を確認したのち、DS細胞として実験サンプルとして用いた。
ヒト頭皮組織を10%ウシ胎児血清含有DMEM(Gibco/invitrogen)中で、真皮部分をメスで除去し、切断面より毛包を取り出した。精密ピンセットを用いて毛包から、ORSを含む毛幹を除去しDS領域及びDSC領域を取り出した。単離DS及び単離DSCに対し、37℃にてコラゲナーゼ(sigma社)処理を40分間行った後、medium-1(10%ウシ胎児血清、EGF、bFGF、0.00075% βメルカプトエタノール、ペニシリン100units/ml(力価)、ストレプトマイシン 0.1mg/ml(力価)、アンフォテリシンB 0.25μg/ml(力価)含有ニッスイ繊維芽細胞用低血清培地)を含むコラーゲンコート35mmディッシュ(Iwaki)上で静置培養した。1週間経過後、増殖を確認したのち、DS細胞として実験サンプルとして用いた。
単離したDS細胞及びDSC細胞はmedium-1により7~10日、静置培養を行った。その後、トリプシンを用い細胞の継代をおこなった。培養条件は37℃、5%CO2で、コラーゲンコートフラスコT-75(Iwaki)を培養容器として用いた。実験に供した各細胞は1回~3回継代したものを用い、継代中、実験時にはMesenPro RS medium (Life technologies)を培地として用い、2~3日ごとに培地交換した。
実施例2:細胞ソーティング
Mini MACS separator(Miltenyl Biotec)を用いて細胞を分画した。操作条件はMiltenyl Biotecの提示したプロトコールに従って行った。トリプシン溶液を用いて、実施例1で培養された細胞を剥離後、細胞懸濁液をPre-separation filter(Miltenyl Biotec)に通し、細胞数をカウントした。500~800万個の細胞を100μlのBuffer1 (0.5% BSA(sigma)、2mM EDTA含有のPBS溶液)にて懸濁し、その中にCD36抗体(Abcam,ab17044)を50倍希釈となるように加えて、15分ほど冷蔵庫にて反応させた。Buffer1を用いて洗浄、遠心操作にて細胞を回収後、80μlのBuffer1にて再懸濁し、20μlの抗マウスIgG1 Microbeads(Miltenyl Biotec)を加え、冷蔵庫にて15分反応させた。Buffer1を用いて洗浄、遠心操作にて細胞を回収後、500μlのBuffer1を加え、Mini MACS separator、MS Columns(Miltenyl Biotec)を用いて、CD36陽性細胞をソーティングした。Buffer1にて洗浄中に流出した細胞をCD36陰性細胞とし、3回洗浄後に磁石により間接的に吸着している細胞を回収し、これをCD36陽性細胞とした。回収されたCD36陽性、陰性DS細胞、及びCD36陽性、陰性DSC細胞は、MesenPro RS medium(Life technologies)にて懸濁後、TypeIVコラーゲンコートフラスコT-25(BD biosciences)を培養容器として用い、37℃、5%CO2雰囲気下で4~8日培養したものを続く実験に用いた。
Mini MACS separator(Miltenyl Biotec)を用いて細胞を分画した。操作条件はMiltenyl Biotecの提示したプロトコールに従って行った。トリプシン溶液を用いて、実施例1で培養された細胞を剥離後、細胞懸濁液をPre-separation filter(Miltenyl Biotec)に通し、細胞数をカウントした。500~800万個の細胞を100μlのBuffer1 (0.5% BSA(sigma)、2mM EDTA含有のPBS溶液)にて懸濁し、その中にCD36抗体(Abcam,ab17044)を50倍希釈となるように加えて、15分ほど冷蔵庫にて反応させた。Buffer1を用いて洗浄、遠心操作にて細胞を回収後、80μlのBuffer1にて再懸濁し、20μlの抗マウスIgG1 Microbeads(Miltenyl Biotec)を加え、冷蔵庫にて15分反応させた。Buffer1を用いて洗浄、遠心操作にて細胞を回収後、500μlのBuffer1を加え、Mini MACS separator、MS Columns(Miltenyl Biotec)を用いて、CD36陽性細胞をソーティングした。Buffer1にて洗浄中に流出した細胞をCD36陰性細胞とし、3回洗浄後に磁石により間接的に吸着している細胞を回収し、これをCD36陽性細胞とした。回収されたCD36陽性、陰性DS細胞、及びCD36陽性、陰性DSC細胞は、MesenPro RS medium(Life technologies)にて懸濁後、TypeIVコラーゲンコートフラスコT-25(BD biosciences)を培養容器として用い、37℃、5%CO2雰囲気下で4~8日培養したものを続く実験に用いた。
実施例3:アルカリホスファターゼ活性の測定
実施例2にてソーティングされたCD36陽性DS細胞及びCD36陰性DS細胞、並びにCD36陽性DSC細胞及びCD36陰性DSC細胞をそれぞれ6ウェルディッシュ(BD biosciences)に播種後、37℃5%CO2条件下で、セミコンフルエントになるまで培養を行った。PBSで洗浄した後、4%PFAで15分間インキュベートして固定し、PBSにて洗浄し、BM purple (Roche)を加えて発色反応を30分ほど行い、PBSにて洗浄した。ALP活性を示す青色に染色された細胞を顕微鏡(Olympus)を用い撮影を行った(図3及び図5)。
実施例2にてソーティングされたCD36陽性DS細胞及びCD36陰性DS細胞、並びにCD36陽性DSC細胞及びCD36陰性DSC細胞をそれぞれ6ウェルディッシュ(BD biosciences)に播種後、37℃5%CO2条件下で、セミコンフルエントになるまで培養を行った。PBSで洗浄した後、4%PFAで15分間インキュベートして固定し、PBSにて洗浄し、BM purple (Roche)を加えて発色反応を30分ほど行い、PBSにて洗浄した。ALP活性を示す青色に染色された細胞を顕微鏡(Olympus)を用い撮影を行った(図3及び図5)。
実施例2にてソーティングされたCD36陽性DS細胞及びCD36陰性DS細胞をそれぞれ6ウェルディッシュ(BD biosciences)に播種後、セミコンフルエントになるまで培養を行い、PBSで洗浄した後、0.05%トリトンX含有のPBSを各ウェルに100μL添加しスクレーバーを用いて、細胞溶解液をアシストチューブに回収した。凍結融解を二回繰り返した後、4℃、15分、15,000rpmにて遠心処理して、上澄みを新しいアシストチューブに移しこれをサンプルとした。続けて、ラボアッセイALP(Wako)を用いて、Wakoの提示したプロトコールに従って行った。サンプル中のALP(アルカリホスファターゼ)によりp-ニトロフェニルリン酸はp-ニトロフェノールとリン酸に分解され、生成したp-ニトロフェノールはアルカリ性側で黄色を呈する。この405nmの吸光度を吸光プレートリーダーで測定することにより検体中のアルカリホスファターゼ活性値を求めた。なお、基質反応条件は37度、15分である。ALP活性が既知の標準液希釈系の405nmの吸光度を求め、検量線をひき、これをもとにサンプル中のALP活性を算出して示した(図4)。
実施例4:免疫細胞染色
CD36抗体、RGS5抗体を用いた細胞染色について、TypeI コラーゲンコート8穴チャンバースライド(BD biosciences)にDScを播種した後、3-5日培養したものを用いた。PBSで洗浄した後、4%PFAで15分固定、PBSにて洗浄、3%BSA 含有PBSにて30分ブロッキング処理を行い、CD36抗体(Abcam,ab17044)、RGS5抗体(proteintech)を3%BSA含有PBSにてそれぞれ50倍希釈、200倍希釈した1次抗体溶液にて1時間反応させた。PBSにて4回洗浄後、Alexa 594標識抗マウスIgG抗体(Life technologies)、Alexa 488標識抗ラビットIgG抗体(Life technologies)を3%BSA含有PBSにて200倍希釈した2次抗体溶液にて1時間反応させた。核染色のためDAPI溶液にて反応後、PBSにて4回洗浄し、褪色防止封入剤Vectorshield(Vector)とカバーガラスにより封入した。蛍光顕微鏡(Olympus)を用い観察を行った(図6)。
CD36抗体、RGS5抗体を用いた細胞染色について、TypeI コラーゲンコート8穴チャンバースライド(BD biosciences)にDScを播種した後、3-5日培養したものを用いた。PBSで洗浄した後、4%PFAで15分固定、PBSにて洗浄、3%BSA 含有PBSにて30分ブロッキング処理を行い、CD36抗体(Abcam,ab17044)、RGS5抗体(proteintech)を3%BSA含有PBSにてそれぞれ50倍希釈、200倍希釈した1次抗体溶液にて1時間反応させた。PBSにて4回洗浄後、Alexa 594標識抗マウスIgG抗体(Life technologies)、Alexa 488標識抗ラビットIgG抗体(Life technologies)を3%BSA含有PBSにて200倍希釈した2次抗体溶液にて1時間反応させた。核染色のためDAPI溶液にて反応後、PBSにて4回洗浄し、褪色防止封入剤Vectorshield(Vector)とカバーガラスにより封入した。蛍光顕微鏡(Olympus)を用い観察を行った(図6)。
実施例5:組織染色
ヒト頭皮組織を凍結組織包埋剤OTCコンパウンド(Sakura Finetek)にて包埋し、凍結切片作成装置クライオスタット(Leica)にて凍結切片スライドを作成した。4%PFAにて15分固定した後、PBSで洗浄し、PBSに5%スキムミルク、1%ロバ血清、0.1%triton-X100を加えたブロッキング溶液を用いて1時間反応させた。次に、マウスCD36抗体溶液(Abcam,ab17044)をブロッキング溶液にて50倍希釈した1次抗体溶液を用いて、常温1時間あるいは4℃一晩反応させた。PBSにて3回洗浄した後、Alexa 594標識抗マウスIgG抗体(Invitrogen)をブロッキング溶液にてそれぞれ200倍希釈した2次抗体溶液を用いて常温で1時間反応させた。DAPI溶液にて反応後、PBSにて3回洗浄し、褪色防止剤Prolong Gold Antifade Reagentとカバーガラスにより封入した。蛍光顕微鏡(Olympus)を用い観察を行った。結果を図2に示す。
ヒト頭皮組織を凍結組織包埋剤OTCコンパウンド(Sakura Finetek)にて包埋し、凍結切片作成装置クライオスタット(Leica)にて凍結切片スライドを作成した。4%PFAにて15分固定した後、PBSで洗浄し、PBSに5%スキムミルク、1%ロバ血清、0.1%triton-X100を加えたブロッキング溶液を用いて1時間反応させた。次に、マウスCD36抗体溶液(Abcam,ab17044)をブロッキング溶液にて50倍希釈した1次抗体溶液を用いて、常温1時間あるいは4℃一晩反応させた。PBSにて3回洗浄した後、Alexa 594標識抗マウスIgG抗体(Invitrogen)をブロッキング溶液にてそれぞれ200倍希釈した2次抗体溶液を用いて常温で1時間反応させた。DAPI溶液にて反応後、PBSにて3回洗浄し、褪色防止剤Prolong Gold Antifade Reagentとカバーガラスにより封入した。蛍光顕微鏡(Olympus)を用い観察を行った。結果を図2に示す。
実施例6:間葉系幹細胞関連因子の定量的PCR
実施例2でソーティングされたCD36陽性DS細胞及びCD36陰性DS細胞に対して、TRIzol(Invitrogen)を用い、提供されたプロトコールを用いてこれらの細胞からRNAを回収した。回収したRNAは濃度を核酸定量装置Nanodrop(Thermo scientific)により測定した。RNA濃度をそろえた上で、アプライドバイオシステムズ社のプロトコールを用いて、High-Capacity cDNA Reverse Transcription KitsによりRNAからcDNAを合成した。合成したcDNAを鋳型に反応試薬LightCycler(商標) FastStart DNA MasterPLUS SYBR Green (Roche)、反応装置LightCycler(Roche)を用いて定量的RT-PCRを行った。組成条件はRocheのプロトコールに従って行った。使用したプライマーは以下の通りである:
G3PDH Forward: 5'-GCACCGTCAAGGCTGAGAAC-3',
Reverse: 5'-ATGGTGGTGAAGACGCCAGT-3',
CD36 Forward: 5'-GAGGAACTATATTGTGCCTATTCTTTGGC-3',
Reverse: 5'-CATAAAAGCAACAAACATCACCACACCAAC-3',
RGS5 Forward: 5'- TGCAAAGGACTTGCAGCTTTGCC-3',
Reverse: 5'- TCTGGGTCTTGGCTGGTTTCTC-3',
NGFR Forward: 5'- AAGCAGAACACCGTGTGCGAG-3',
Reverse: 5'- TGTAATCCAACGGCCAGGGATC-3',
Nestin Forward: 5'- TCAAGATGTCCCTCAGCCTGG-3',
Reverse: 5'- ACTGGGAGCAAAGATCCAAGACG-3',
PDGFRβ Forward: 5'-AGCCAGAGCTGGAACAGTTG -3',
Reverse: 5'-CCAGAAGGGGACAGCTGATA-3'
ALCAM Forward: 5'- GCCTTGGATGGTATACTGTAAATTCAGC -3'
Reverse: 5'- GGTACATCGTCGTACTGCACAC-3'
附属のソフトウェアを用いて、各遺伝子の発現量を測定した。なお、G3PDHは内部標準として、用い、各遺伝子それぞれの定量時において、これを用い対照群のcDNA量を補正した。結果を図7に示す。
実施例2でソーティングされたCD36陽性DS細胞及びCD36陰性DS細胞に対して、TRIzol(Invitrogen)を用い、提供されたプロトコールを用いてこれらの細胞からRNAを回収した。回収したRNAは濃度を核酸定量装置Nanodrop(Thermo scientific)により測定した。RNA濃度をそろえた上で、アプライドバイオシステムズ社のプロトコールを用いて、High-Capacity cDNA Reverse Transcription KitsによりRNAからcDNAを合成した。合成したcDNAを鋳型に反応試薬LightCycler(商標) FastStart DNA MasterPLUS SYBR Green (Roche)、反応装置LightCycler(Roche)を用いて定量的RT-PCRを行った。組成条件はRocheのプロトコールに従って行った。使用したプライマーは以下の通りである:
G3PDH Forward: 5'-GCACCGTCAAGGCTGAGAAC-3',
Reverse: 5'-ATGGTGGTGAAGACGCCAGT-3',
CD36 Forward: 5'-GAGGAACTATATTGTGCCTATTCTTTGGC-3',
Reverse: 5'-CATAAAAGCAACAAACATCACCACACCAAC-3',
RGS5 Forward: 5'- TGCAAAGGACTTGCAGCTTTGCC-3',
Reverse: 5'- TCTGGGTCTTGGCTGGTTTCTC-3',
NGFR Forward: 5'- AAGCAGAACACCGTGTGCGAG-3',
Reverse: 5'- TGTAATCCAACGGCCAGGGATC-3',
Nestin Forward: 5'- TCAAGATGTCCCTCAGCCTGG-3',
Reverse: 5'- ACTGGGAGCAAAGATCCAAGACG-3',
PDGFRβ Forward: 5'-AGCCAGAGCTGGAACAGTTG -3',
Reverse: 5'-CCAGAAGGGGACAGCTGATA-3'
ALCAM Forward: 5'- GCCTTGGATGGTATACTGTAAATTCAGC -3'
Reverse: 5'- GGTACATCGTCGTACTGCACAC-3'
附属のソフトウェアを用いて、各遺伝子の発現量を測定した。なお、G3PDHは内部標準として、用い、各遺伝子それぞれの定量時において、これを用い対照群のcDNA量を補正した。結果を図7に示す。
実施例7:ヒトDS細胞の移植実験
CD36陽性DS細胞の毛包再生能力を確認するために、毛包再構成評価系であるパッチアッセイ法を用いて評価を行った。評価対象の細胞を移植するパッチアッセイ法は、非特許文献15に報告されており、具体的に下記の方法により行った。
CD36陽性DS細胞の毛包再生能力を確認するために、毛包再構成評価系であるパッチアッセイ法を用いて評価を行った。評価対象の細胞を移植するパッチアッセイ法は、非特許文献15に報告されており、具体的に下記の方法により行った。
パッチアッセイ方法
細胞の調製
B57B6新生児から皮膚を摘出し、ディスパーゼ(1mg/ml)、コラゲナーゼ(1mg/ml)溶液中にて4℃で一晩静置し、表皮と真皮を分離した。分離された表皮に対しAccummax(Innovative Cell Technologies)を用いることにより、表皮から表皮細胞を分散させた。分散させた表皮細胞を40μmナイロンセルストレイナー(BD biosciences)に通して、表皮細胞を採取した。分離された真皮に対しディスパーゼ(1mg/ml)及びコラゲナーゼ(1mg/ml)溶液中で処理することによりさらに酵素分解を行い、真皮細胞を分散させた。分散させた真皮細胞を40μmナイロンセルストレイナーに通して、真皮細胞を採取した。
細胞の調製
B57B6新生児から皮膚を摘出し、ディスパーゼ(1mg/ml)、コラゲナーゼ(1mg/ml)溶液中にて4℃で一晩静置し、表皮と真皮を分離した。分離された表皮に対しAccummax(Innovative Cell Technologies)を用いることにより、表皮から表皮細胞を分散させた。分散させた表皮細胞を40μmナイロンセルストレイナー(BD biosciences)に通して、表皮細胞を採取した。分離された真皮に対しディスパーゼ(1mg/ml)及びコラゲナーゼ(1mg/ml)溶液中で処理することによりさらに酵素分解を行い、真皮細胞を分散させた。分散させた真皮細胞を40μmナイロンセルストレイナーに通して、真皮細胞を採取した。
細胞の計数
調製された表皮細胞及び真皮細胞、並びに実施例2で調製したCD36陽性DS細胞及びCD36陰性DS細胞の細胞懸濁液の一部を別のチューブに移し、等量のトリパンブルー溶液を添加し、血球計算盤にて細胞数を算出した。これらの細胞を、表1で示す組成で混合し、移植物とした。
調製された表皮細胞及び真皮細胞、並びに実施例2で調製したCD36陽性DS細胞及びCD36陰性DS細胞の細胞懸濁液の一部を別のチューブに移し、等量のトリパンブルー溶液を添加し、血球計算盤にて細胞数を算出した。これらの細胞を、表1で示す組成で混合し、移植物とした。
移植実験
イソフルラン麻酔下のNOD/SCIDマウスの背中を、移植前に予めバリカンにより毛刈りをしておき、背中皮膚下に、18Gのニードルを刺し、そしてマイクロピペットを用いて上記で調製した移植物を導入した。2週間後、移植部位の皮膚外観及び、皮膚下から再構成毛包の有無等を実体顕微鏡SMZ 745T(ニコン社)を用いて観察し、DMC-GM1(パナソニック社)を用いて写真撮影した。表1で示す組成の移植物を移植した結果を図8に示す。ヒトDS細胞を含まない場合に比べ、ヒトCD36陽性DS細胞を含む移植物を導入した場合、再構成毛包の数が明らかに多くなっており、大きく盛り上がっている像がみとめられた。一方、ヒトCD36陰性DS細胞を含む場合は、再構成毛包の数は、ヒトDS細胞を含まないものと比べ、大きな変化は認められなかった。また、ヒトCD36陽性DS細胞を含む場合、再構成毛包の周囲に血管が誘導され、血液量が多いことが認められたが、ヒトCD36陰性DS細胞を含む場合と、ヒト細胞を含まない移植物の場合、血管の誘導はあまり見られず、血液量が少ないことが認められた。
イソフルラン麻酔下のNOD/SCIDマウスの背中を、移植前に予めバリカンにより毛刈りをしておき、背中皮膚下に、18Gのニードルを刺し、そしてマイクロピペットを用いて上記で調製した移植物を導入した。2週間後、移植部位の皮膚外観及び、皮膚下から再構成毛包の有無等を実体顕微鏡SMZ 745T(ニコン社)を用いて観察し、DMC-GM1(パナソニック社)を用いて写真撮影した。表1で示す組成の移植物を移植した結果を図8に示す。ヒトDS細胞を含まない場合に比べ、ヒトCD36陽性DS細胞を含む移植物を導入した場合、再構成毛包の数が明らかに多くなっており、大きく盛り上がっている像がみとめられた。一方、ヒトCD36陰性DS細胞を含む場合は、再構成毛包の数は、ヒトDS細胞を含まないものと比べ、大きな変化は認められなかった。また、ヒトCD36陽性DS細胞を含む場合、再構成毛包の周囲に血管が誘導され、血液量が多いことが認められたが、ヒトCD36陰性DS細胞を含む場合と、ヒト細胞を含まない移植物の場合、血管の誘導はあまり見られず、血液量が少ないことが認められた。
結果を図9に示す。ヒトCD36陽性DS細胞の毛包再生効果をより明確にみるため、マウス真皮細胞の数を減らした移植物を導入した結果、いずれの結果においても、ヒトCD36陽性DS細胞を含む場合は、ヒトCD36陰性DS細胞を含む場合に比べて、明らかに再構成毛包の数が多かった。以上の結果より、ヒトCD36陽性DS細胞は毛包の再構成を促進する能力、すなわち毛包再生を促進する能力を持つ細胞集団であることが示された。
Claims (6)
- 真皮毛根鞘(DS)由来のCD36陽性細胞を含む毛包形成用の組成物の品質管理方法であって、
組成物中の一部又は全部の細胞群を取得し、
DS細胞中のCD36の発現を指標として、CD36発現が所定の値より高い場合に、当該組成物の毛包誘導能を決定する
を含む、前記品質管理方法。 - 前記指標が、DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合であり、当該割合が所定の値以上の場合に、毛包誘導能を有すると決定する、請求項1に記載の品質管理方法。
- DS細胞中のCD36陽性DS細胞の割合が、所定の値以下の場合、前記組成物に対して、CD36陽性DS細胞を選別する細胞ソーティングにかけて、所定の値以上のCD36陽性DS細胞を取得することを含む、請求項2に記載の品質管理方法。
- さらにアルカリホスファターゼ活性を指標とし、アルカリホスファターゼ活性が所定の値より高い場合に、当該組成物が毛包誘導能を有すると決定することを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の品質管理方法。
- さらにDS細胞における間葉系幹細胞関連因子発現を指標とし、発現が所定の値よりも高い場合に、当該組成物が高い毛包誘導能を有すると決定することを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の品質管理方法。
- 前記真皮毛根鞘由来の細胞が、真皮毛根鞘カップ由来の細胞である、請求項1~5のいずれか1項に記載の品質管理方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013124177 | 2013-06-12 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2014200025A1 true WO2014200025A1 (ja) | 2014-12-18 |
Family
ID=52022316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2014/065485 WO2014200025A1 (ja) | 2013-06-12 | 2014-06-11 | 毛包形成用の組成物の品質管理方法 |
Country Status (2)
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---|---|
TW (1) | TW201504435A (ja) |
WO (1) | WO2014200025A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
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- 2014-06-11 WO PCT/JP2014/065485 patent/WO2014200025A1/ja active Application Filing
- 2014-06-12 TW TW103120417A patent/TW201504435A/zh unknown
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Title |
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TW201504435A (zh) | 2015-02-01 |
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