WO2016047738A1 - 抗癌剤のスクリーニング方法 - Google Patents

抗癌剤のスクリーニング方法 Download PDF

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WO2016047738A1
WO2016047738A1 PCT/JP2015/077057 JP2015077057W WO2016047738A1 WO 2016047738 A1 WO2016047738 A1 WO 2016047738A1 JP 2015077057 W JP2015077057 W JP 2015077057W WO 2016047738 A1 WO2016047738 A1 WO 2016047738A1
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WO
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cells
growth factor
epithelial
medium composition
culture
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PCT/JP2015/077057
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English (en)
French (fr)
Inventor
達朗 金木
泰斗 西野
Original Assignee
日産化学工業株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5044Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving specific cell types
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/0693Tumour cells; Cancer cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/15Transforming growth factor beta (TGF-β)

Definitions

  • the present invention relates to a method for culturing cancer cells, a method for screening anticancer agents, and the like using a medium composition capable of suspension culture of cells or tissues.
  • a method for evaluating activity under cell culture conditions that reproduces the internal environment as much as possible has been developed.
  • a method has been developed in which cancer cells are cultured in an environment in which adhesion to a culture vessel is inhibited by embedding cancer cells in a support such as soft agar, collagen gel, or hydrogel, and anticancer agents are evaluated.
  • Patent Document 1 Non-Patent Documents 1 to 6
  • the surface of the culture vessel is coated with a cell adhesion inhibiting material, or the surface is subjected to special processing to inhibit cell adhesion and to aggregate cancer cells (sphere culture).
  • Patent Documents 2 and 3 Methods for evaluating cancer activity have been developed (Patent Documents 2 and 3).
  • the preparation process of the culture container and the operation of the cell culture are complicated, and the operation when recovering the cells from the support such as collagen and evaluating the anticancer activity is complicated.
  • the support is an animal-derived component
  • its supply may be limited due to its high cost
  • cell aggregation is caused by the association of cell aggregates (spheres)
  • cell survival due to excessive size
  • It has various problems such as low rate and reproducibility.
  • screening molecular target drugs targeting growth factor receptors and the like there is a need for a cancer cell culturing method with high reproducibility that is simple, uniform, and capable of processing a large amount of samples.
  • the present inventors have succeeded in developing a medium composition capable of culturing cells and tissues while maintaining a floating state without substantially increasing the viscosity in a liquid medium (Patent Document 4). ).
  • the present inventors suspended culture of adherent cancer cells in a medium composition capable of culturing cells and tissues while maintaining a floating state without substantially increasing the viscosity in a liquid medium.
  • a medium composition capable of culturing cells and tissues while maintaining a floating state without substantially increasing the viscosity in a liquid medium.
  • the reactivity of cancer cells to transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor which was difficult to detect in monolayer culture, can be detected with high sensitivity in the suspension culture.
  • the present inventors have found that this suspension culture technique is useful for screening anticancer agents that inhibit these growth factors.
  • the present inventors have a tendency to transform to a mesenchymal-like trait when carcinoma cells are monolayer-cultured, while maintaining the floating state without substantially increasing the viscosity in the liquid medium.
  • the present inventors have found that epithelial-like traits are well maintained by suspension culture in a medium composition capable of culturing cells and tissues. Furthermore, when an epithelial-mesenchymal transition inducer such as EGF or TGF- ⁇ was added to this suspension culture system, conversion to the mesenchymal system was induced. The present inventors have found that evaluation of epithelial-mesenchymal transition and screening of substances that inhibit epithelial-mesenchymal transition of cancer cells can be performed. Based on these findings, further studies were made and the present invention was completed.
  • the present invention is as follows:
  • Adhesive cancer cells having reactivity to any growth factor selected from the group consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor, and fibroblast growth factor, the growth factor, and the cell or tissue Any growth factor selected from the group consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor, comprising suspension culture in a medium composition containing a structure that can be suspended and cultured A method for culturing adherent cancer cells having reactivity.
  • the growth factor is a transforming growth factor.
  • the transforming growth factor is TGF- ⁇ 1.
  • the structure comprises deacylated gellan gum.
  • Method. [10] The method according to [9], wherein the structure comprises deacylated gellan gum.
  • the carcinoma comprising suspension-culturing a carcinoma cell having an epithelial-like character in a medium composition containing an epithelial-mesenchymal transition-inducing factor and a structure in which the cell or tissue can be suspended.
  • Method for inducing epithelial-mesenchymal transition of cells [16] The method according to [15], wherein the structure comprises deacylated gellan gum.
  • the medium composition has a viscosity at 37 ° C. of 8 mPa ⁇ s or less.
  • a screening method for a substance that induces epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells (1) Suspension culture of carcinoma cells having an epithelial-like trait in the presence or absence of a test substance in a medium composition containing a structure capable of culturing cells or tissues in suspension; (2) Evaluation of epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells; and (3) Epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells in the presence of the test substance.
  • a method comprising comparing to leaf conversion.
  • the method of [18], wherein the structure comprises deacylated gellan gum.
  • the medium composition has a viscosity at 37 ° C.
  • a screening method for a substance that inhibits epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells (1) In a medium composition containing a structure capable of culturing carcinoma cells having an epithelial-like character in the presence or absence of a test substance by suspending an epithelial-mesenchymal transition inducing factor and cells or tissues. In suspension culture, (2) Evaluation of epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells; and (3) Epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells in the presence of the test substance. A method comprising comparing to leaf conversion. [22] The method of [21], wherein the structure comprises deacylated gellan gum. [23] The method according to [21] or [22], wherein the medium composition has a viscosity at 37 ° C. of 8 mPa ⁇ s or less.
  • the reactivity of cancer cells to transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor can be detected with high sensitivity. Therefore, the method of the present invention is useful for screening anticancer agents that inhibit these growth factors.
  • the epithelial-like character of the carcinoma cell is well maintained as compared with the monolayer culture.
  • epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells can be well reproduced in vitro, which is useful for screening for anticancer agents that inhibit epithelial-mesenchymal transition.
  • the present invention provides a technique for culturing cancer cells using a medium composition capable of culturing cells and tissues while maintaining a floating state.
  • the medium composition makes it possible to culture cancer cells to be evaluated and tissues containing the same while maintaining a floating state.
  • the medium composition can be prepared according to the description of WO 2014/017513 A1.
  • the medium composition may be referred to as medium composition I.
  • a cell is the most basic unit constituting an animal, and has, as its elements, a cytoplasm and various organelles inside a cell membrane.
  • the cancer cells used in the present invention are mammalian cancer cells.
  • mammals include rodents such as mice, rats, hamsters, and guinea pigs, rabbit eyes such as rabbits, ungulates such as pigs, cows, goats, horses, and sheep, cats such as dogs and cats, and humans Primates such as monkeys, rhesus monkeys, cynomolgus monkeys, marmosets, orangutans and chimpanzees.
  • the mammal is preferably a rodent (such as a mouse) or a primate (such as a human).
  • cancer examples include, but are not limited to, stomach cancer, esophageal cancer, colon cancer, colon cancer, rectal cancer, pancreatic cancer, breast cancer, ovarian cancer, prostate cancer, squamous cell cancer, basal cell cancer, Adenocarcinoma, bone marrow cancer, renal cell cancer, ureter cancer, liver cancer, bile duct cancer, cervical cancer, endometrial cancer, testicular cancer, small cell lung cancer, non-small cell lung cancer, bladder cancer, epithelial cancer, craniopharyngeal cancer, Laryngeal cancer, tongue cancer, fibrosarcoma, mucosal sarcoma, liposarcoma, chondrosarcoma, osteogenic sarcoma, chordoma, hemangiosarcoma, lymphangiosarcoma, lymphatic endothelial sarcoma, synovial, mesothelioma, Ewing tumor, smooth Myoma, rhabdomyosarcom
  • cancer cell lines include, but are not limited to, human breast cancer cell lines HBC-4, BSY-1, BSY-2, MCF-7, MCF-7 / ADR RES, HS578T, MDA- MB-231, MDA-MB-435, MDA-N, BT-549, T47D, HeLa as human cervical cancer cell line, A549 as human lung cancer cell line, EKVX, HOP-62, HOP-92, NCI-H23, NCI-H226, NCI-H322M, NCI-H460, NCI-H522, DMS273, DMS114, human colon cancer cell lines Caco-2, COLO-205, HCC-2998, HCT-15, HCT-116, HT-29, KM-12, SW-620, WiDr, DU-145, PC-3, LN as human prostate cancer cell lines aP, U251, SF-295, SF-539, SF-268, SNB-75, SNB-78, SNB-19 as human central nervous
  • cell lines include, but are not limited to, HEK293 (human embryonic kidney cells), MDCK, MDBK, BHK, C-33A, AE-1, 3D9, Ns0 / 1, NIH3T3, PC12, S2 , Sf9, Sf21, High Five (registered trademark), Vero, and the like.
  • floating cells and / or tissues refers to a state in which cells and / or tissues do not adhere to a culture container (non-adhered). Furthermore, in the present invention, when the cells and / or tissues are allowed to grow, differentiate or maintain, the cells and / or tissues are not subjected to external pressure or vibration with respect to the liquid medium composition or shaking or rotation operation in the composition. A state where the tissue is uniformly dispersed in the liquid medium composition and is in a floating state is called “floating stationary”, and culturing cells and / or tissues in the state is “floating stationary culture”. That's it. In addition, the period that can be floated in “floating standing” includes 5 minutes or more, 1 hour or more, 24 hours or more, 48 hours or more, 7 days or more, etc. It is not limited to.
  • the medium composition used in the present invention can float and stand cells and / or tissues at least at one point in a temperature range (for example, 0 to 40 ° C.) where cells and tissues can be maintained and cultured.
  • the medium composition used in the present invention is capable of allowing cells and / or tissues to float in suspension, preferably at at least one point in the temperature range of 25 to 37 ° C, and most preferably at 37 ° C.
  • Whether floating suspension is possible or not is determined by, for example, dispersing the cells to be cultured at a concentration of 2 ⁇ 10 4 cells / ml uniformly in the medium composition to be evaluated and injecting 10 ml into a 15 ml conical tube. By standing at 37 ° C. for at least 5 minutes or longer (eg, 1 hour or longer, 24 hours or longer, 48 hours or longer, 7 days or longer), and observing whether or not the floating state of the cells is maintained Can be evaluated. If more than 70% of all cells are floating, it can be concluded that the floating state was maintained. Instead of the cells, polystyrene beads (Size 500-600 ⁇ m, manufactured by Polysciences Inc.) may be used for evaluation.
  • the medium composition used in the present invention is a composition containing a structure and a medium in which cells or tissues can be suspended and cultured (preferably floating stationary culture).
  • the medium composition used in the present invention is preferably a composition that can recover cells or tissues from the medium composition after replacement of the medium composition at the time of culturing and after culturing, and more preferably It is a composition that does not require any temperature change, chemical treatment, enzyme treatment, or shearing force when cells or tissues are collected from the medium composition.
  • the structure in the present invention is formed from a specific compound and exhibits an effect of uniformly floating cells and / or tissues. More specifically, it includes those in which polymer compounds are aggregated via ions, or in which polymer compounds form a three-dimensional network.
  • the size of the structure in the present invention is preferably one that passes through a filter having a pore diameter of 0.2 ⁇ m to 200 ⁇ m when filtered through a filter.
  • the lower limit of the pore diameter is more preferably more than 1 ⁇ m, and more preferably more than 5 ⁇ m in consideration of stably floating cells or tissues.
  • the upper limit of the pore diameter is more preferably 100 ⁇ m or less, and even more preferably 70 ⁇ m or less considering the size of cells or tissues.
  • the specific compound in the present invention forms an amorphous structure when the specific compound is mixed with a liquid medium, the structure is uniformly dispersed in the liquid, and substantially increases the viscosity of the liquid. It has the effect of substantially retaining the cells and / or tissues and preventing their sedimentation. “Does not substantially increase the viscosity of the liquid” means that the viscosity of the liquid does not exceed 8 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the liquid (that is, the viscosity of the medium composition used in the present invention) is 8 mPa ⁇ s or less, preferably 4 mPa ⁇ s or less, more preferably 2 mPa ⁇ s or less at 37 ° C. is there.
  • the structure is formed in a liquid medium and cells and / or tissues are uniformly suspended (preferably suspended) without substantially increasing the viscosity of the liquid.
  • the chemical structure, molecular weight, physical properties, etc. of the specific compound are not limited at all.
  • the viscosity of the liquid containing the structure can be measured, for example, by the method described in the examples described later. Specifically, E type viscometer under the condition of 37 ° C.
  • Examples of the specific compound used in the present invention include, but are not particularly limited to, a polymer compound, preferably a polymer compound having an anionic functional group.
  • examples of the anionic functional group include a carboxy group, a sulfo group, a phosphate group, and salts thereof, and a carboxy group or a salt thereof is preferable.
  • the polymer compound used in the present invention one having one or more selected from the group of the anionic functional groups can be used.
  • the polymer compound used in the present invention include, but are not limited to, a polysaccharide obtained by polymerizing 10 or more monosaccharides (for example, triose, tetrose, pentose, hexose, heptose, etc.). More preferably, an acidic polysaccharide having an anionic functional group is used.
  • the acidic polysaccharide here is not particularly limited as long as it has an anionic functional group in its structure.
  • a polysaccharide having uronic acid for example, glucuronic acid, iduronic acid, galacturonic acid, mannuronic acid is used.
  • hyaluronic acid gellan gum, deacylated gellan gum (hereinafter sometimes referred to as DAG), rhamzan gum, diyutan gum, xanthan gum, carrageenan, xanthan gum, hexuronic acid, fucoidan, pectin, pectinic acid, pectinic acid, Examples include those composed of one or more from the group consisting of heparan sulfate, heparin, heparitin sulfate, kerato sulfate, chondroitin sulfate, dermatan sulfate, rhamnan sulfate and salts thereof.
  • the polysaccharide is preferably hyaluronic acid, DAG, Grotan gum, xanthan gum, carrageenan or a salt thereof, and can float cells or tissues with a low concentration, and can be easily collected.
  • DAG is most preferable.
  • the salt herein include salts of alkali metals such as lithium, sodium and potassium, salts of alkaline earth metals such as calcium, barium and magnesium, and salts of aluminum, zinc, copper, iron, ammonium, organic bases and amino acids. Is mentioned.
  • These polymer compounds (polysaccharides and the like) preferably have a weight average molecular weight of 10,000 to 50,000,000, more preferably 100,000 to 20,000,000, and still more preferably 1,000,000. 000 to 10,000,000.
  • the molecular weight can be measured in pullulan conversion by gel permeation chromatography (GPC).
  • phosphorylated DAG can be used. The phosphorylation can be performed by a known method.
  • a plurality of (preferably two) polysaccharides may be used in combination.
  • the type of combination of polysaccharides is to form the above-described structure in a liquid medium and to float cells and / or tissues uniformly (preferably to float and stand still) without substantially increasing the viscosity of the liquid medium.
  • the combination includes at least DAG or a salt thereof, although it is not particularly limited as long as it can be used. That is, suitable combinations of polysaccharides include DAG or a salt thereof, and polysaccharides other than DAG or a salt thereof (eg, xanthan gum, alginic acid, carrageenan, diutan gum, methylcellulose, locust bean gum or a salt thereof). It is.
  • polysaccharides include DAG and rhamzan gum, DAG and diyutan gum, DAG and xanthan gum, DAG and carrageenan, DAG and xanthan gum, DAG and locust bean gum, DAG and ⁇ -carrageenan, DAG and sodium alginate, DAG And methyl cellulose, but are not limited thereto.
  • More preferable specific examples of the specific compound used in the present invention include hyaluronic acid, deacylated gellan gum, diyutan gum, carrageenan, xanthan gum and salts thereof, and can reduce the viscosity of the medium composition and cells or tissues.
  • the most preferred example is deacylated gellan gum or a salt thereof.
  • the deacylated gellan gum in the present invention is a linear chain composed of 4 molecules of sugar of 1-3 linked glucose, 1-4 bonded glucuronic acid, 1-4 bonded glucose and 1-4 bonded rhamnose.
  • R 1 and R 2 are both hydrogen atoms
  • n is a polysaccharide represented by an integer of 2 or more.
  • the R 1 is a glyceryl group
  • R 2 may also include an acetyl group, but the content of acetyl group and glyceryl groups, preferably not more than 10%, more preferably 1% or less.
  • the structure in the present invention can take various forms depending on the specific compound.
  • Deacylated gellan gum will be described in the case of deacylated gellan gum.
  • metal ions for example, calcium Ions
  • the viscosity of the medium composition used in the present invention prepared from deacylated gellan gum is 8 mPa ⁇ s or less, preferably 4 mPa ⁇ s or less, and considering the ease of cell or tissue recovery, More preferably, it is 2 mPa ⁇ s or less.
  • the specific compound in the present invention can be obtained by a chemical synthesis method, but when the compound is a natural product, it can be extracted from various plants, animals, and microorganisms containing the compound using conventional techniques. It is preferable to obtain by separation and purification. In the extraction, the compound can be extracted efficiently by using water or supercritical gas. For example, as a method for producing gellan gum, the produced microorganism is cultured in a fermentation medium, and the mucosa produced outside the cells is collected by a normal purification method, and after drying, pulverization, etc., it is powdered. Good.
  • deacylated gellan gum it may be recovered after subjecting the mucosa to an alkali treatment to deacylate glyceryl groups and acetyl groups bound to 1-3-bound glucose residues.
  • Purification methods include, for example, liquid-liquid extraction, fractional precipitation, crystallization, various ion exchange chromatography, gel filtration chromatography using Sephadex LH-20, etc., adsorption chromatography using activated carbon, silica gel, etc. or thin layer It is possible to purify by removing impurities by using adsorption / desorption treatment of an active substance by chromatography or high-performance liquid chromatography using a reverse phase column alone or in combination in any order and repeatedly.
  • gellan gum producing microorganisms include, but are not limited to, Sphingomonas erodea and microorganisms modified from the genes of the microorganisms.
  • deacylated gellan gum commercially available products such as “KELCOGEL (registered trademark of CPE Kelco) CG-LA” manufactured by Sanki Co., Ltd., “Kelcogel (CPP) manufactured by Saneigen FFI Co., Ltd. ⁇ Registered trademark of Kelco) ”or the like.
  • Kelcogel (registered trademark of CPE Kelco) HT” manufactured by San-Ei Gen FFI Co., Ltd. can be used as native gellan gum.
  • the concentration of the specific compound in the medium depends on the type of the specific compound, and the specific compound forms the above-described structure in the liquid medium, and the cell and / or tissue without substantially increasing the viscosity of the liquid medium.
  • deacylated gellan gum 0.001% to 1.0% (weight / volume), preferably 0.003% to 0.5% (weight / volume), more preferably 0.005% to 0.
  • % To 0.1% (weight / volume), most preferably 0.03% to 0.05% (weight / volume).
  • native gellan gum it may be added to a medium of 0.05% to 1.0% (weight / volume), preferably 0.05% to 0.1% (weight / volume).
  • the concentration of the polysaccharide is such that the combination of the polysaccharide forms the above-described structure in the liquid medium, and the viscosity of the liquid medium is substantially reduced.
  • the cell and / or tissue can be appropriately set within a range in which cells and / or tissues can be suspended in a uniform manner (preferably in a floating state). For example, when a combination of DAG or a salt thereof and a polysaccharide other than DAG or a salt thereof is used, the concentration of DAG or a salt thereof is 0.005 to 0.02% (weight / volume), preferably 0.01.
  • DAG or a salt thereof 0.005 to 0.02% (preferably 0.01 to 0.02%) (weight / volume)
  • Polysaccharide xanthan gum other than DAG 0.1 to 0.4% (weight / volume)
  • Sodium alginate 0.1 to 0.4% (weight / volume)
  • Locust bean gum 0.1-0.4% (weight / volume)
  • Methyl cellulose 0.1 to 0.4% (weight / volume) (preferably 0.2 to 0.4% (weight / volume))
  • Carrageenan 0.05-0.1% (weight / volume)
  • Teetan gum 0.05-0.1% (weight / volume)
  • Concentration (%) weight of specific compound (g) / volume of medium composition (ml) ⁇ 100
  • the compound can be further changed to another derivative by a chemical synthesis method, and the derivative thus obtained can also be used effectively in the present invention.
  • the hydroxyl group corresponding to R 1 and / or R 2 of the compound represented by the general formula (I) is a C1-3 alkoxy group, a C1-3 alkylsulfonyl group, glucose or Derivatives substituted with monosaccharide residues such as fructose, oligosaccharide residues such as sucrose and lactose, and amino acid residues such as glycine and arginine can also be used in the present invention.
  • the compound can be cross-linked using a crosslinker such as 1-ethyl-3- (3-di-methylaminopropyl) carbodiimide (EDC).
  • the specific compound or salt thereof used in the present invention can exist in any crystal form depending on the production conditions, and can exist as any hydrate. These crystal forms, hydrates, and mixtures thereof. Are also included within the scope of the present invention. Moreover, although it may exist as a solvate containing organic solvents, such as acetone, ethanol, and tetrahydrofuran, all of these forms are contained in the scope of the present invention.
  • the specific compound used in the present invention exists in the form of a tautomer, geometric isomer, tautomer or mixture of geometric isomers, or a mixture thereof formed by intra-ring or exocyclic isomerization. Also good. Regardless of whether the compound of the present invention is produced by isomerization, when it has an asymmetric center, it may exist in the form of a resolved optical isomer or a mixture containing them in an arbitrary ratio.
  • the medium composition used in the present invention may contain metal ions such as divalent metal ions (calcium ions, magnesium ions, zinc ions, iron ions, copper ions, etc.), and preferably contains calcium ions. .
  • the metal ions can be used in combination of two or more, such as calcium ions and magnesium ions, calcium ions and zinc ions, calcium ions and iron ions, calcium ions and copper ions. Those skilled in the art can appropriately determine the combination.
  • a metal ion eg, calcium ion
  • the medium composition whereby the polymer compound is aggregated via the metal ion, and the polymer compound forms a three-dimensional network (for example, The structure of the present invention is formed by the polysaccharide forming a microgel via metal ions (eg, calcium ions).
  • the concentration of the metal ion is such that the specific compound forms the above-mentioned structure in the liquid medium, and causes the cells and / or tissues to float evenly without substantially increasing the viscosity of the liquid medium. ) Can be set as appropriate as long as it is possible.
  • the metal ion concentration is 0.1 mM to 300 mM, preferably 0.5 mM to 100 mM, but is not limited thereto.
  • the metal ions may be mixed with the medium, or a salt solution may be separately prepared and added to the medium. Further, the medium composition used in the present invention may contain an extracellular matrix, an adhesion molecule, etc. described later.
  • the structure composed of the specific compound used in the present invention has the effect of suspending the cell and / or tissue in a liquid containing the structure of the specific compound when the cell and / or tissue is cultured in vitro. (Preferably the effect of floating and standing). Due to the floating effect, it is possible to increase the number of cells and / or tissues per fixed volume as compared with monolayer culture. In addition, when a conventional suspension culture method is accompanied by a rotation or shaking operation, a shearing force acts on the cells and / or tissues, so that the proliferation rate and recovery rate of the cells and / or tissues are low, or the function of the cells is impaired.
  • cells and / or tissues can be uniformly dispersed without performing operations such as shaking.
  • the cells and / or tissues to be obtained can be obtained easily and in large quantities without loss of cell function.
  • cells and / or tissues are suspended in a medium containing a conventional gel substrate, it may be difficult to observe or collect the cells and / or tissues, or the function may be impaired during the collection.
  • cells and / or tissues can be cultured in suspension, and can be observed and recovered without impairing their functions.
  • a medium containing a conventional gel base material has a high viscosity and it may be difficult to replace the medium.
  • a medium composition containing the structure of the specific compound of the present invention has a low viscosity, so The medium can be easily replaced using a pump or the like.
  • a medium composition can be prepared by mixing a medium used for culturing cells and / or tissues and the specific compound.
  • the classification according to the composition of the medium includes a natural medium, a semi-synthetic medium, and a synthetic medium, and the classification according to the shape includes a semi-solid medium, a liquid medium, and a powder medium (hereinafter sometimes referred to as a powder medium).
  • any medium can be used as long as it is a medium used for culturing animal cells.
  • Examples of such a medium include Dulbecco's Modified Eagle Medium (Dulbecco's Modified Eagles's Medium; DMEM), Ham F12 Medium (Ham's Nutrient Mixture F12), DMEM / F12 Medium, McCoy's 5A Medium (McCoy's 5).
  • DMEM Dulbecco's Modified Eagle Medium
  • Ham F12 Medium Ham F12 Medium
  • DMEM / F12 Medium McCoy's 5A Medium
  • IMDM Modified D ulbecco's Medium
  • MCDB131 medium William medium E, IPL41 medium, Fischer's medium, StemPro34 (manufactured by Invitrogen), X-VIVO 10 (manufactured by Kemplecks), X-VIVO 15 (manufactured by Kemplecks) ), HPGM (manufactured by Cambridge), StemSpan H3000 (manufactured by Stem Cell Technology), StemSpanSFEM (manufactured by Stem Cell Technology), Stemline II (manufactured by Sigma Aldrich), QBSF-60 (manufactured by Quality Biological), StemProh ESCSFM (Invitrogen) Manufactured), Essential8 (registered trademark) medium (manufactufact
  • the medium used for culturing cancer cells can contain a cell adhesion factor in the above medium.
  • a cell adhesion factor in the above medium.
  • examples thereof include matrigel, collagen gel, gelatin, poly-L-lysine, poly-D-lysine, Laminin and fibronectin are mentioned. These cell adhesion factors can be added in combination of two or more.
  • thickeners such as guar gum, tamarind gum, propylene glycol alginate, locust bean gum, gum arabic, tara gum, tamarind gum and methylcellulose can be further mixed with the medium used for culturing cancer cell spheres. .
  • the components added to the culture medium of animal-derived cells and / or tissues include fetal calf serum, human serum, horse serum, insulin, transferrin, lactoferrin, cholesterol, ethanolamine, sodium selenite, monothioglycerol, 2- Examples include mercaptoethanol, bovine serum albumin, sodium pyruvate, polyethylene glycol, various vitamins, various amino acids, agar, agarose, collagen, methylcellulose, various cytokines, various hormones, various growth factors, various extracellular matrices, and various cell adhesion molecules. It is done.
  • antibiotics added to the medium include sulfa drugs, penicillin, pheneticillin, methicillin, oxacillin, cloxacillin, dicloxacillin, flucloxacillin, nafcillin, ampicillin, penicillin, amoxicillin, cyclacillin, carbenicillin, ticarcillin, piperacillin, piperacillin, Mecuzurocillin, mecillinam, andinocillin, cephalosporin and its derivatives, oxophosphoric acid, amifloxacin, temafloxacin, nalidixic acid, pyromido acid, ciprofloxane, sinoxacin, norfloxacin, perfloxacin, rosoxacin, ofloxacin, enoxacin, pipexamic acid, sulbactam acid, sulbactam acid, sulbactam acid, sulbactam acid , ⁇ -bromopenicill
  • the specific compound in the present invention When the specific compound in the present invention is added to the above medium, the specific compound is first dissolved or dispersed in an appropriate solvent (this is referred to as a medium additive). Then, as described in detail above, as the concentration of the specific compound in the medium, the cells and / or tissues are floated uniformly (preferably allowed to stand still) without substantially increasing the viscosity of the liquid medium. For example, 0.0005% to 1.0% (weight / volume), preferably 0.001% to 0.4% (weight / volume), more preferably 0.005% to 0.1% ( (Weight / volume), more preferably 0.005% to 0.05% (weight / volume).
  • deacylated gellan gum 0.001% to 1.0% (weight / volume), preferably 0.003% to 0.5% (weight / volume), more preferably 0.005% to 0. .1% (weight / volume), most preferably 0.01% to 0.05% (weight / volume).
  • suitable solvents used for the medium additive include aqueous solvents such as water, dimethyl sulfoxide (DMSO), methanol, ethanol, butanol, propanol, glycerin, propylene glycol, butylene glycol, and other various alcohols.
  • aqueous solvents such as water, dimethyl sulfoxide (DMSO), methanol, ethanol, butanol, propanol, glycerin, propylene glycol, butylene glycol, and other various alcohols.
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • methanol ethanol
  • ethanol ethanol
  • butanol propanol
  • glycerin propylene glycol
  • propylene glycol butylene glycol
  • other various alcohols such as water, dimethyl sulfoxide (DMSO), methanol, ethanol, butanol, propanol, glycerin, propylene glycol, butylene glycol, and other various alcohol
  • additives examples include 1 polysaccharide such as guar gum, tamarind gum, propylene alginate ester, locust bean gum, gum arabic, tara gum, tamarind gum, methylcellulose, carboxymethylcellulose, agarose, tamarind seed gum, pullulan, etc. More than one species can be mixed.
  • the specific compound can be used by immobilizing on the surface of the carrier or supporting the specific compound inside the carrier.
  • the specific compound can be in any shape at the time of provision or storage.
  • the specific compound is bound to formulated solids such as tablets, pills, capsules, granules, liquids such as solutions or suspensions dissolved in appropriate solvents and solubilizers, or substrates or single substances. It can be in the state.
  • Additives for formulation include antiseptics such as p-hydroxybenzoates; excipients such as lactose, glucose, sucrose, and mannitol; lubricants such as magnesium stearate and talc; polyvinyl Examples include binders such as alcohol, hydroxypropyl cellulose, and gelatin; surfactants such as fatty acid esters; and plasticizers such as glycerin. These additives are not limited to those described above, and can be freely selected as long as they are available to those skilled in the art.
  • the specific compound in the present invention may be sterilized as necessary.
  • the sterilization method is not particularly limited, and examples thereof include radiation sterilization, ethylene oxide gas sterilization, autoclave sterilization, and filter sterilization.
  • the material of the filter part when performing filter sterilization is not particularly limited.
  • glass fiber nylon, PES (polyethersulfone), hydrophilic PVDF (polyvinylidene fluoride), cellulose Examples thereof include mixed esters, cellulose acetate, and polytetrafluoroethylene.
  • the pore size of the filter is not particularly limited, but is preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m, and most preferably 0.1 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • the specific compound may be in a solid state or a solution state.
  • the structure is formed in the liquid medium, and the medium composition used in the present invention can be obtained.
  • the medium usually contains metal ions (eg, divalent metal ions such as calcium ions) at a concentration sufficient for polymer compounds to assemble through ions or for polymer compounds to form a three-dimensional network. Therefore, the medium composition used in the present invention can be obtained only by adding the solution or dispersion of the specific compound of the present invention to the liquid medium. Alternatively, the medium may be added to a medium additive (a solution or dispersion of the specific compound).
  • the medium composition used in the present invention can also be prepared by mixing a specific compound and medium components in an aqueous solvent (for example, water containing ion-exchanged water or ultrapure water).
  • an aqueous solvent for example, water containing ion-exchanged water or ultrapure water.
  • a liquid medium and a medium additive (solution) are mixed, (2) the polymer compound (solid such as a powder) is mixed in the liquid medium, (3) a medium additive ( Examples include, but are not limited to, mixing a powder medium with (solution), (4) mixing the powder medium and the polymer compound (solid such as powder) with an aqueous solvent, and the like.
  • the embodiment of (1) or (4) or (1) or (3) is preferable.
  • the specific compound When the specific compound is dissolved in a solvent (for example, an aqueous solvent such as water or a liquid medium), or when the specific compound and the powder medium are dissolved in the solvent, it is preferable to heat the mixed solution to promote dissolution.
  • the heating temperature includes, for example, 80 ° C. to 130 ° C., preferably 100 ° C. to 125 ° C. (eg, 121 ° C.) that is sterilized by heating. After heating, the obtained solution of the specific compound is cooled to room temperature.
  • the structure composed of the specific compound by adding the above metal ions (eg, divalent metal ions such as calcium ions) to the solution for example, by adding the solution to a liquid medium). Is formed.
  • the specific compound is heated (for example, 80 ° C. to 130 ° C.) when it is dissolved in a solvent (eg, water, an aqueous solvent such as a liquid medium) containing the above metal ions (eg, divalent metal ions such as calcium ions).
  • a solvent eg, water, an aqueous solvent such as a liquid medium
  • the above metal ions eg, divalent metal ions such as calcium ions.
  • the above structure composed of the specific compound can also be formed by cooling the resulting solution to room temperature at a temperature of 0 ° C., preferably 100 ° C. to 125 ° C. (eg, 121 ° C.).
  • a specific compound is added to ion exchange water or ultrapure water. And it stirs, heating at the temperature (for example, 60 degreeC or more, 80 degreeC or more, 90 degreeC or more) which can melt
  • stirring for example, a homomixer
  • the method for mixing the aqueous solution and the medium is not particularly limited, and examples thereof include manual mixing such as pipetting, and mixing using equipment such as a magnetic stirrer, mechanical stirrer, homomixer, and homogenizer. Moreover, you may filter the culture medium composition used for this invention with a filter after mixing.
  • the size of the pores of the filter used for the filtration treatment is 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 70 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the medium composition used in the present invention is prepared by mixing the powder medium and the polymer compound (solid such as powder) with an aqueous solvent and heating at the above temperature.
  • the powder medium 0.1% to 1% (weight / volume), preferably 0.2% to 0.5% (weight / volume), more preferably 0.3% to 0
  • deacylated gellan gum 0.1% to 1% (weight / volume), preferably 0.2% to 0.8% (weight / volume), more preferably 0.
  • deacylated gellan gum to ion-exchanged water or ultrapure water so as to be 3% to 0.6% (weight / volume).
  • the temperature may be any number of times as long as the deacylated gellan gum can be dissolved, but stirring is performed while heating to 60 ° C or higher, preferably 80 ° C or higher, more preferably 90 ° C or higher (eg, 80 to 130 ° C). To dissolve until transparent. After dissolution, the mixture is allowed to cool with stirring and, for example, autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes.
  • the aqueous solution is added to the medium so as to have a desired final concentration (for example, when the final concentration is 0.015%, the concentration is 0.00.
  • the ratio of 3% aqueous solution: medium is 1:19) and mixed uniformly.
  • the method for mixing the aqueous solution and the medium is not particularly limited, and examples thereof include manual mixing such as pipetting, and mixing using equipment such as a magnetic stirrer, mechanical stirrer, homomixer, and homogenizer.
  • the size of the pores of the filter used for the filtration treatment is 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 70 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the medium composition used in the present invention is preferably a medium composition that can be cultured by suspending cells or tissues, and the viscosity of the medium composition is 8 mPa ⁇ s or less (under 37 ° C.), And a medium composition comprising deacylated gellan gum or a salt thereof.
  • the concentration of deacylated gellan gum or salt thereof in the medium composition is 0.01-0.05% (weight / volume).
  • the medium composition further contains a polysaccharide other than deacylated gellan gum or a salt thereof.
  • the medium composition contains a divalent metal ion (eg, calcium ion) at a concentration sufficient for the deacylated gellan gum to form a structure in which cells or tissues can be suspended and cultured.
  • concentration is, for example, 0.1 mM to 300 mM, preferably 0.5 mM to 100 mM.
  • the medium composition can be produced by mixing deacylated gellan gum or a salt thereof and a medium.
  • the medium is a liquid medium.
  • the liquid medium contains a divalent metal ion (eg, calcium ion) at a concentration sufficient for the deacylated gellan gum to form a structure that can be cultured by suspending cells or tissues.
  • the concentration is, for example, 0.1 mM to 300 mM, preferably 0.5 mM to 100 mM.
  • the medium is mixed with deacylated gellan gum or salt thereof dissolved or dispersed in a solvent.
  • the deacylated gellan gum or salt thereof dissolved or dispersed in a solvent is in a sterile state.
  • sterilization is performed by autoclave sterilization.
  • sterilization is performed by filter sterilization.
  • filter sterilization is performed by passing through a 0.1-0.5 ⁇ m filter.
  • the present invention relates to an adhesive cancer cell having reactivity to any growth factor selected from the group consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor, and fibroblast growth factor. Any one of the growth factors selected from the group consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor, comprising suspension culture in the above-mentioned medium composition I containing the growth factor A method for culturing adherent cancer cells having reactivity (Method 1 of the present invention) is provided. In monolayer culture, the reactivity of the adherent cancer cells to these growth factors was low and difficult to evaluate, whereas when suspended in the above-mentioned medium composition I, the reactivity to these growth factors was low. And the growth is greatly promoted.
  • the cancer cells used in Methodology I are reactive to any growth factor selected from the group consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor. Accordingly, the cancer cell expresses a functional receptor for any growth factor selected from the group consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor.
  • TGF transforming growth factor
  • TGF- ⁇ examples include TGF- ⁇ and TGF- ⁇ .
  • TGF- ⁇ is preferable.
  • TGF- ⁇ has subtypes ⁇ 1 to 3, which are all included in the present invention.
  • the receptor for TGF- ⁇ is ErbB1 / EGFR.
  • Examples of the receptor for TGF- ⁇ include type 1 receptor (TGF- ⁇ R1) and type 2 receptor (TGF- ⁇ R2), both of which are included in the present invention.
  • IGF insulin-like growth factor
  • IGF-1 and IGF-2 examples include IGF-1 and IGF-2.
  • IGF-1 and IGF-2 Preferably, it is IGF-1.
  • IGF-1 and IGF-2 bind weakly to the insulin receptor.
  • the IGF-2 receptor binds only to IGF-2 and does not activate the intracellular signaling pathway.
  • the IGF receptor is preferably an IGF-1 receptor.
  • FGF fibroblast growth factor
  • human FGF19 is an ortholog of mouse FGF15
  • human and mouse FGF families are composed of 22 members.
  • FGF follows the nomenclature of human FGF.
  • the FGF is preferably FGF2 (bFGF).
  • FGF receptors include FGFR1 to FGFR4, all of which are included in the present invention.
  • the cancer cells used in Methodology I are preferably reactive to any growth factor selected from the group consisting of TGF- ⁇ , IGF-1 and FGF2, more preferably reactive to TGF- ⁇ . Have. When the suspension culture is performed in the medium composition I, the reactivity to TGF- ⁇ is improved, and the growth is greatly promoted.
  • Cancer cells used in Methodology I are adherent cells.
  • An adherent cell means an anchorage-dependent cell that can survive and proliferate by adhering to the scaffold.
  • Adhesive cancer cells include gastric cancer, esophageal cancer, colon cancer, colon cancer, rectal cancer, pancreatic cancer, breast cancer, ovarian cancer, prostate cancer, squamous cell carcinoma, basal cell carcinoma, adenocarcinoma, renal cell carcinoma, urine Duct cancer, liver cancer, bile duct cancer, cervical cancer, endometrial cancer, testicular cancer, small cell lung cancer, non-small cell lung cancer, bladder cancer, epithelial cancer, craniopharyngeal cancer, laryngeal cancer, tongue cancer, fibrosarcoma, mucosal sarcoma , Liposarcoma, chondrosarcoma, osteogenic sarcoma, chordoma, hemangiosarcoma, lymphangiosarcoma, lymphatic endothelial sarcoma, synovial, mesothelioma, Ewing tumor, leiomyosarcoma, rhabdomyosarcoma, semi
  • the adhering cancer cells having reactivity to the above-mentioned growth factor are cultured in suspension in the above-mentioned medium composition I containing the growth factor.
  • the growth factor used in the culture method of the present invention is usually a mammalian growth factor.
  • mammals include those described above. Since growth factors have cross-reactivity between many mammalian species, any mammalian growth factor may be used as long as the object of the present invention can be achieved.
  • a mammalian growth factor of the same species as the cell is used.
  • human adhesive cancer cells having reactivity with TGF- ⁇ are preferably cultured in suspension in the above-mentioned medium composition I containing human TGF- ⁇ .
  • Human TGF- ⁇ means that TGF- ⁇ has the amino acid sequence of TGF- ⁇ that is naturally expressed in vivo by humans. In the present specification, other proteins and the like are interpreted in the same manner.
  • the growth factor used in the method of the present invention is preferably isolated.
  • isolated growth factor X means that an operation to remove a target component or a factor other than cells has been performed, and the state existing in nature has been removed. Therefore, “isolated growth factor X” does not include endogenous growth factor X produced from cells or tissues to be cultured.
  • the purity of “isolated protein X” (percentage of protein X in the total protein weight) is usually 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 99% or more, Most preferably, it is 100%.
  • the isolated growth factor contained in the medium used for suspension culture has been added exogenously into the medium composition I.
  • the invention includes providing any growth factor selected from the group consisting of an isolated transforming growth factor, insulin-like growth factor, and fibroblast growth factor.
  • any one growth factor selected from the group consisting of an isolated transforming growth factor, insulin-like growth factor, and fibroblast growth factor is exogenously added to the medium composition I. Process.
  • the concentration of the growth factor in the medium composition I is a concentration that promotes the growth of the adherent cancer cells to be cultured. Such a concentration can be appropriately set by those skilled in the art.
  • the concentration of TGF- ⁇ is usually 3 ng / ml or more.
  • the concentration of IGF-1 is usually 10 ng / ml or more.
  • the concentration of FGF2 is usually 10 ng / ml or more.
  • the upper limit of the growth factor to be added is not particularly limited as long as it promotes the growth of the adherent cancer cells to be cultured.
  • the concentration of TGF- ⁇ is 30 ng /
  • the concentration of IGF-1 is about 100 ng / ml or less
  • the concentration of FGF2 is about 100 ng / ml or less.
  • the shape of the well bottom of these plates is not particularly limited, but a flat bottom, U-shape or V-shape can be used, and a U-shape is preferably used.
  • the material of these culture equipment is not particularly limited, for example, glass, polyvinyl chloride, cellulose polymers such as ethyl cellulose and acetyl cellulose, polystyrene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polysulfone, polyurethane, polyester, polyamide, polystyrene, polypropylene, Polyethylene, polybutadiene, poly (ethylene-vinyl acetate) copolymer, poly (butadiene-styrene) copolymer, poly (butadiene-acrylonitrile) copolymer, poly (ethylene-ethyl acrylate) copolymer, poly (ethylene-methacrylate) copolymer, polychloroprene, Plastics such as styrene resin, chloro
  • plastics are not only excellent in gas permeability such as oxygen and carbon dioxide, but also industrially have excellent moldability, can withstand various sterilization treatments, and observe the inside of the culture equipment. It is preferable that the material be transparent.
  • the method for performing the sterilization treatment is not particularly limited, and examples thereof include radiation sterilization, ethylene oxide gas sterilization, and autoclave sterilization.
  • various surface treatments for example, plasma treatment, corona treatment, etc. may be applied to these plastics.
  • the culture of the above-mentioned adhesive cancer cells automatically controls the pH, temperature, oxygen concentration, etc. under the mechanical control by automatically executing cell seeding, medium exchange, cell image acquisition, and culture cell recovery in a closed environment.
  • it can also be performed by a bioreactor capable of high-density culture or an automatic culture apparatus.
  • feed-batch culture, continuous culture, and perfusion culture as a method of supplying a new medium in the middle of culture using these devices and supplying the required substance to cells and / or tissues without excess or deficiency. It can be used for the culture method of the present invention.
  • culture vessels used in bioreactors and automatic culture devices are easily opened and closed and have a large contact area with the outside world, and open culture vessels (for example, culture vessels having a lid) are not easily opened and closed and are in contact with the outside world.
  • open culture vessels for example, culture vessels having a lid
  • closed culture vessels for example, cartridge type culture vessels
  • any culture vessel can be used for the culture method of the present invention.
  • the form and state of the adherent cancer cells to be cultured can be arbitrarily selected by those skilled in the art.
  • Specific preferred examples thereof include, but are not limited to, a state in which the adherent cancer cells are dispersed in the medium composition I in a single cell state, a state in which the adherent cancer cells are adhered on the surface of the carrier, Examples include a state in which an adhesive cancer cell is embedded in a carrier, a state in which a plurality of adhesive cancer cells are aggregated to form a cell mass (sphere), and the like.
  • the adherent cancer cells are preferably dispersed in the medium composition I in a single cell state, or in a state in which a plurality of cells aggregate to form a cell mass (sphere).
  • Suspension culture (preferably suspension stationary culture) is performed. That is, preferably, a carrier for adhering or embedding cancer cells is not used.
  • a carrier for adhering or embedding cancer cells is not used.
  • the state in which cell clusters (spheres) are formed is because cell-cell interactions and cell structures close to the in vivo environment have been reconstructed and can be cultured while maintaining cell function for a long time. In addition, it is preferable because the cells can be collected relatively easily.
  • the method for forming cell aggregates (spheres) is not particularly limited and can be appropriately selected by those skilled in the art. Examples thereof include a method using a container having a cell non-adhesive surface, a hanging drop method, a swivel culture method, a three-dimensional scaffold method, a centrifugation method, a method using aggregation by an electric field or a magnetic field, and the like.
  • the target cells can be cultured in a culture container subjected to a surface treatment that inhibits cell adhesion to form spheres.
  • this non-cell-adhesive culture vessel When using this non-cell-adhesive culture vessel, first, after collecting the target cells, the cell suspension is prepared, seeded in the culture vessel, and cultured. When cultured for about a week, cells spontaneously form spheres.
  • a surface of a commonly used culture vessel such as a petri dish or the like coated with a substance that inhibits cell adhesion can be used.
  • Such materials include agarose, agar, poly-HEMA (poly- (2-hydroxy-ethyl methacrylate) 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and other monomers (eg, butyl methacrylate), poly (2 -Methoxymethyl acrylate), poly-N-isopropylacrylamide, meviol gel (registered trademark), and the like, but are not limited thereto as long as they are not cytotoxic.
  • poly-HEMA poly- (2-hydroxy-ethyl methacrylate
  • 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and other monomers eg, butyl methacrylate
  • poly (2 -Methoxymethyl acrylate) poly-2 -Methoxymethyl acrylate
  • poly-N-isopropylacrylamide meviol gel (registered trademark), and the like, but are not limited thereto as long as they are not cytotoxic.
  • a plurality of dents having the same diameter as the target cell aggregate can be introduced on the cell non-adherent culture vessel to be used. If these dents are in contact with each other or within the range of the desired cell aggregate diameter, when seeding cells, the seeded cells do not form a cell aggregate between the dents, A cell aggregate having a size corresponding to the volume can be surely formed in the recess, and a cell aggregate population of uniform size can be obtained.
  • the shape of the recess is preferably a hemisphere or a cone.
  • Spheres can also be formed using the culture composition I.
  • the spheres are prepared by uniformly dispersing the target adherent cancer cells dissociated to a single cell state in the culture composition I and allowing them to stand for 3 to 10 days for suspension culture.
  • the spheres prepared here can be collected by centrifugation or filtration.
  • the size of the sphere varies depending on the cell type and the culture period, and is not particularly limited, but when it is spherical or elliptical, it is 20 ⁇ m to 1000 ⁇ m, preferably 40 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably 50 ⁇ m to 300 ⁇ m, and most preferably. Has a diameter of 80 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • Such spheres can retain their proliferative ability for 10 days or more, preferably 13 days or more, and more preferably 30 days or more by continuing static culture as they are. Proliferation ability can be maintained indefinitely by performing mechanical division or by further unicellularization and aggregation.
  • the method of the present invention When culturing adhesive cancer cells by the method of the present invention, separately prepared adhesive cancer cells are added to the culture composition I containing the growth factor and mixed so that they are uniformly dispersed. Good.
  • the mixing method in that case is not particularly limited, and examples thereof include manual mixing such as pipetting, and mixing using equipment such as a stirrer, a vortex mixer, a microplate mixer, and a shaker.
  • the obtained adhesive cancer cell suspension may be cultivated by standing, or the culture solution may be rotated, shaken or stirred as necessary.
  • the number of rotations and frequency may be appropriately set according to the purpose of those skilled in the art.
  • the adhesive cancer cells and the medium composition are separated by centrifugation or filtration, and then the above-mentioned growth factor is included.
  • the medium composition I may be added to the cells.
  • the medium composition I containing fresh growth factor may be added to the concentrate.
  • the cancer cells are collected from the subculture and dispersed into a single cell or a state close thereto.
  • the cancer cells are dispersed using an appropriate cell dissociation solution.
  • the cell dissociation solution for example, EDTA; proteolytic enzymes such as trypsin, collagenase IV, metalloprotease and the like can be used alone or in appropriate combination.
  • Dispersed adherent cancer cells are suspended in the medium composition I containing the growth factor, and this is subjected to suspension culture (preferably suspension stationary culture). In the culture, the cancer cells grow while floating in the medium composition I in a single cell state or in a sphere state.
  • the temperature at which the adhesive cancer cells are cultured is usually 25 to 39 ° C, preferably 37 ° C.
  • the CO 2 concentration is usually 4 to 10% by volume, preferably 5% by volume, in the culture atmosphere.
  • the oxygen concentration is 15 to 50% by volume, preferably 20% by volume in the culture atmosphere.
  • the culture period is usually 1 to 35 days, but may be freely set according to the purpose of the culture. .
  • the present invention is selected from the group consisting of adherent cancer cells consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor
  • a method for testing reactivity to any growth factor comprising: (1) Suspension culture of the adherent cancer cells in the medium composition I in the presence and absence of the growth factor, (2) measuring the growth of the cultured cancer cells, and (3) comparing the growth of the cancer cells cultured in the presence of the growth factor with the growth in the absence of the growth factor, A method (Method 2 of the present invention) is provided.
  • Method 2 of the present invention is provided.
  • the responsiveness of the adherent cancer cells to the transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor is low.
  • suspension culture is performed in the composition I, the responsiveness to these growth factors is improved and the growth is greatly promoted.
  • the reactivity of the adhesive cancer cells to the above growth factors is highly sensitive. Can be evaluated.
  • the adhesive cancer cells to be evaluated are transformed transforming growth factor (eg, TGF- ⁇ ), insulin-like growth factor (eg, IGF-1) and fibroblast growth factor (eg, FGF2).
  • TGF- ⁇ transformed transforming growth factor
  • IGF-1 insulin-like growth factor
  • FGF2 fibroblast growth factor
  • Suspension culture is performed in the medium composition I in the presence and absence of any growth factor selected from the group consisting of:
  • the growth factor is preferably TGF- ⁇ .
  • the culture period is not particularly limited as long as the growth promoting effect by stimulation of the growth factor of the adhesion cancer cells to be evaluated can be detected, but is usually about 1 to 7 days.
  • Measurement of the proliferation of cultured cancer cells can be performed by a method known per se. For example, the number of cancer cells after culture is counted. The number of proliferating or appearing cells can be counted using a standard microscope in the field. Alternatively, the number of cancer cells can be measured by colony formation method, crystal violet method, thymidine incorporation method, trypan blue staining method, ATP (adenosine triphosphate) measurement method, 3- (4,5-Dimethylthial-2- yl) -2,5-Diphenyltetrazalium Bromide (MTT) staining method, WST-1 (registered trademark) staining method, WST-8 (registered trademark) staining method, flow cytometry method, method using cell number automatic measuring device, etc. It can also be implemented using.
  • the growth of cancer cells cultured in the presence of the growth factor is compared with the growth in the absence of the growth factor. Comparison of cancer cell growth can preferably be made based on the presence or absence of a statistically significant difference. It should be noted that the degree of growth of the control cancer cells without addition of the test growth factor was measured at the same time, even if it was measured in advance for the measurement of the growth of the cancer cells contacted with the test growth factor. Although it may be, it is preferable that they are measured simultaneously from the viewpoint of the accuracy and reproducibility of the experiment.
  • the present invention relates to an adhesive cancer cell having reactivity to any growth factor selected from the group consisting of transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor.
  • a screening method for anticancer drugs against Suspension culture of the cancer cells in the medium composition I containing the growth factor in the presence and absence of a test substance; (2) measuring the proliferation of the cultured cancer cells, and (3) comparing the proliferation of the cancer cells cultured in the presence of the test substance with the proliferation in the absence of the test substance.
  • a method (Method 3 of the present invention) is provided.
  • Method 3 of the present invention is provided.
  • Suspension culture in composition I improves responsiveness to these growth factors and greatly promotes growth. By applying this method, the growth factor-dependent growth of adherent cancer cells is inhibited. Can be screened with high sensitivity.
  • step (1) transforming growth factor (eg, TGF- ⁇ ), insulin-like growth factor (eg, IGF-1) and fibroblast growth factor (eg, in the presence and absence of the test substance) , FGF2), an adhesive cancer cell having reactivity to any growth factor selected from the group consisting of the growth factor in suspension culture (preferably floating stationary). Culture).
  • the growth factor is preferably TGF- ⁇ .
  • test substance used in the method 3 of the present invention may be any known compound and novel compound, for example, using nucleic acids, carbohydrates, lipids, proteins, peptides, low-molecular-weight organic compounds, combinatorial chemistry techniques.
  • the prepared compound library, random peptide library, natural components derived from microorganisms, animals and plants, marine organisms, and the like can be mentioned.
  • the culture period is not particularly limited as long as the growth promoting effect by stimulation of the growth factor of the adhesion cancer cells to be evaluated can be detected, but is usually about 1 to 7 days.
  • Measurement of the proliferation of cultured cancer cells can be performed by a method known per se. For example, the number of cancer cells after culture is counted. The number of proliferating or appearing cells can be counted using a standard microscope in the field. The number of cancer cells is measured by colony formation method, crystal violet method, thymidine incorporation method, trypan blue staining method, ATP (adenosine triphosphate) measurement method, 3- (4,5-Dimethylthyl-2-yl)- 2,5-Diphenyltetrazalium Bromide (MTT) staining method, WST-1 (registered trademark) staining method, WST-8 (registered trademark) staining method, flow cytometry method, method using cell number automatic measuring device, etc. Can be implemented.
  • the growth of cancer cells cultured in the presence of the test substance is compared with the growth in the absence of the test substance.
  • Comparison of cancer cell growth can preferably be made based on the presence or absence of a statistically significant difference. Note that the degree of growth of the control cancer cells without addition of the test substance was measured at the same time, even if it was measured in advance with respect to the measurement of the growth of cancer cells contacted with the test substance. However, it is preferable that they are measured simultaneously from the viewpoint of the accuracy and reproducibility of the experiment.
  • a substance that inhibits the growth of the adherent cancer cells by the growth factor is used as a candidate substance that inhibits the growth factor-dependent growth of the adherent cancer cells or is adhered. It can be selected as a candidate substance for an anticancer agent against sex cancer cells.
  • the above comparison alone cannot deny the possibility that the growth of cancer cells to be evaluated was suppressed irrespective of the growth promoting effect of the growth factor added to the medium composition I (for example, due to mere cytotoxicity). Therefore, without adding the growth factor to be evaluated to the medium composition I, the same operation as in the above steps (1) to (3) is performed, and the growth of the cancer cell independent of the growth factor is performed. The effect of the test substance may be further evaluated.
  • the test substance when the test substance does not inhibit the growth of the adhesive cancer cells in the absence of the growth factor, the test substance is selected for the growth of the growth cancer-dependent adhesive cancer cells.
  • Excellent candidate substance since the substance that selectively inhibits the growth of specific growth factor-dependent adhesion cancer cells has a reduced risk of non-specific damage to normal cells.
  • the effect of the obtained candidate substance may be confirmed in vivo.
  • the candidate substance is administered to a cancer-bearing non-human mammal (for example, a non-human mammal transplanted with an adhesive cancer cell whose growth inhibitory activity has been confirmed by an in vitro method), and the cancer cell in the non-human mammal is The degree of proliferation is compared with that of a control non-human mammal (breeding conditions other than not administering the candidate substance are the same as those of the cancer-bearing non-human mammal administered with the candidate substance), and cancer cells in the non-human mammal based on the comparison result
  • Candidate substances that inhibit the growth of can be selected as candidate substances for anticancer agents that have been confirmed to be effective in vivo.
  • the present invention comprises a method for maintaining carcinoma cell epithelial-like trait, comprising subjecting the carcinoma cell to suspension culture in the above-mentioned medium composition I.
  • the method 4) of the present invention is provided.
  • epithelial-mesenchymal transition is promoted, epithelial-like traits are lost, and mesenchymal-like traits become dominant, whereas carcinoma cells are placed in the above medium composition I.
  • the epithelial-mesenchymal transition is suppressed and not only the epithelial-like trait is maintained, but also the transformation of the carcinoma cell in which the mesenchymal-like trait is dominant (ie, the epithelial-like trait) Mesenchymal epithelial transition) is induced, resulting in a predominance of epithelial-like traits.
  • Epithelial-mesenchymal transition means a process in which epithelial cells lose their cell polarity and cell adhesion function with surrounding cells, and change to mesenchymal-like cells by obtaining migration and invasion ability.
  • carcinoma cells cause epithelial-mesenchymal transition, so that the expression of E-cadherin is relatively high and the N-cadherin expression is relatively high due to the relatively high expression of N-cadherin. It adheres at a point and shifts to a mesenchymal-like character in which the adhesion between cells is reduced, which is considered to be one of the causes of infiltration into surrounding tissues and metastasis.
  • Carcinoma cells include gastric cancer, esophageal cancer, colon cancer, colon cancer, rectal cancer, pancreatic cancer, breast cancer, ovarian cancer, prostate cancer, squamous cell carcinoma, basal cell carcinoma, adenocarcinoma, renal cell carcinoma, urine Duct cancer, liver cancer, bile duct cancer, cervical cancer, endometrial cancer, testicular cancer, small cell lung cancer, non-small cell lung cancer, bladder cancer, epithelial cancer, craniopharyngeal cancer, laryngeal cancer, tongue cancer, synovial carcinoma, medium Examples include, but are not limited to, cells such as dermatomas, Ewing tumors, seminoma, Wilms tumors, gliomas, astrocytomas, meningiomas, and retinoblastomas.
  • the carcinoma cells used in Methodology II have epithelial-mesenchymal transition ability.
  • the epithelial-mesenchymal transition ability means the ability to cause epithelial-mesenchymal transition by stimulation with an epithelial-mesenchymal transition-inducing factor.
  • Examples of the epithelial-mesenchymal transition inducer include TGF- ⁇ , FGF (FGF1 to FGF23, preferably FGF2), EGF receptor agonist (EGF, HB-EGF, TGF- ⁇ , ⁇ -cellulin, amphiregulin, epiregulin, etc.), HGF , Wnt / ⁇ -catenin, Notch, type I collagen and the like.
  • the epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells is reversible and can return to an epithelial-like trait after transitioning to a mesenchymal-like trait.
  • the carcinoma cells are subjected to suspension culture (preferably suspension stationary culture) in the medium composition I.
  • suspension culture suppresses epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells and maintains an epithelial-like character.
  • the carcinoma cells are monolayer cultured, the mesenchymal-like traits are dominant, and when the carcinoma cells that are dominant in the mesenchymal-like traits are subjected to the suspension culture in the medium composition I, the mesenchymal Epithelial transformation is induced, the mesenchymal trait is lost, and the epithelial trait becomes dominant.
  • “maintaining epithelial-like traits in carcinoma cells” includes maintaining a state in which epithelial-like traits predominate in carcinoma cells, and carcinoma cells in which mesenchymal-like traits predominate. Transition to a state where epithelial-like traits are prevalent.
  • examples of the culture container and the culture apparatus used for culturing carcinoma cells include the culture container and the culture apparatus described in the method 1 of the present invention.
  • the form and state of the carcinoma cells to be cultured are not particularly limited, but preferably, the carcinoma cells are dispersed in the medium composition I in a single cell state, or In a state where a plurality of carcinoma cells gather to form a cell mass (sphere), suspension culture (preferably suspension stationary culture) is performed in the medium composition I.
  • suspension culture is performed without using a carrier for adhering or embedding carcinoma cells. This is because adhesion of carcinoma cells to the carrier may induce epithelial-mesenchymal transition.
  • Examples of the method for forming a cell aggregate (sphere) include the method described in Method 1 of the present invention.
  • carcinoma cells When culturing carcinoma cells by the method 4 of the present invention, separately prepared carcinoma cells may be added to the culture composition I and mixed so as to be uniformly dispersed.
  • the mixing method in that case is not particularly limited, and examples thereof include manual mixing such as pipetting, and mixing using equipment such as a stirrer, a vortex mixer, a microplate mixer, and a shaker.
  • the obtained carcinoma cell suspension may be cultivated by standing, or the culture solution may be rotated, shaken or stirred as necessary.
  • the number of rotations and frequency may be appropriately set according to the purpose of those skilled in the art.
  • the carcinoma cell and the medium composition are separated by centrifugation or filtration, and then the fresh medium composition I is added to the cells. What is necessary is just to add.
  • fresh medium composition I may be added to the concentrate.
  • the carcinoma cells are collected from the subculture and dispersed into single cells or a state close thereto.
  • Carcinoma cells are dispersed using an appropriate cell dissociation solution.
  • the cell dissociation solution for example, EDTA; proteolytic enzymes such as trypsin, collagenase IV, metalloprotease and the like can be used alone or in appropriate combination.
  • the dispersed carcinoma cells are suspended in the above-mentioned medium composition I, and this is subjected to suspension culture (preferably suspension stationary culture). In the culture, the carcinoma cells grow in a single cell state or in a sphere state while floating in the medium composition I.
  • the medium composition I contains epithelial-mesenchymal concentration of epithelial-mesenchymal transition-inducing concentration. Contains no conversion inducer.
  • the epithelial-mesenchymal transition inducer include TGF- ⁇ , FGF (FGF1 to FGF23, preferably FGF2), EGF receptor agonist (EGF, HB-EGF, TGF- ⁇ , ⁇ -cellulin, amphiregulin, epiregulin, etc.), HGF , Wnt / ⁇ -catenin, Notch, type I collagen and the like.
  • the temperature at which the carcinoma cells are cultured is usually 25 to 39 ° C, preferably 37 ° C.
  • the CO 2 concentration is usually 4 to 10% by volume, preferably 5% by volume, in the culture atmosphere.
  • the oxygen concentration when culturing carcinoma cells is preferably set to an oxygen partial pressure (20% by volume) or higher in the air.
  • the culture period is not particularly limited as long as the maintenance of the epithelial-like character of the carcinoma cell is achieved, and it may be set freely according to the purpose of the culture.
  • a cancer cell having a mesenchymal-like trait predominates is transferred to a state in which an epithelial-like trait is dominant (for example, a carcinoma cell that has been subjected to monolayer culture is collected and
  • the suspension culture is preferably continued in the medium composition I for, for example, 6 days or more, preferably 11 days or more so that the mesenchymal epithelial transition proceeds sufficiently.
  • Method 4 of the present invention is also a method for preparing carcinoma cells having epithelial-like traits.
  • the method 4 of the present invention may include such a confirmation step. Confirmation that the epithelial-like character is maintained can be performed by examining the expression of E-cadherin and N-cadherin. E-cadherin expression is relatively high and N-cadherin expression is relatively low when the epithelial-like trait is dominant, but this is reversed when the mesenchymal-like trait is dominant, and E-cadherin expression Is relatively low and N-cadherin expression is relatively high.
  • the cultured carcinoma cells are in a state in which the epithelial-like character is maintained (the epithelial-like character is dominant). It can be judged.
  • the expression of E-cadherin and N-cadherin in the cultured carcinoma cell is If an increase in E-cadherin expression and a decrease in N-cadherin expression are confirmed in comparison with carcinoma cells at the start of culture, it can be determined that the carcinoma cells have transitioned to a state in which epithelial-like traits are dominant.
  • E-cadherin and N-cadherin can be performed by evaluating the expression of mRNA or protein. mRNA expression can be evaluated by RT-PCR, Northern blotting, nucleic acid array, etc. using specific primers and probes for E-cadherin and N-cadherin. Protein expression can be evaluated by immunohistological analysis (immunohistological staining, flow cytometry, etc.) using specific antibodies against E-cadherin and N-cadherin.
  • the present invention comprises suspension culture of a carcinoma cell having an epithelial-like character in the above-mentioned medium composition I containing an epithelial-mesenchymal transition-inducing factor.
  • a method for inducing epithelial-mesenchymal transition of the carcinoma cell (method 5 of the present invention) is provided.
  • epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells is induced by adding a sufficient amount of an epithelial-mesenchymal transition-inducing factor to the medium composition I.
  • a carcinoma cell having an epithelial-like character is provided.
  • a carcinoma cell having an epithelial-like character can be prepared, for example, by the method 4 of the present invention. Therefore, prior to performing the method 5 of the present invention, the method 4 of the present invention may be performed to prepare carcinoma cells having an epithelial-like character.
  • the isolated epithelial-mesenchymal transition-inducing factor contained in the medium used for suspension culture has been added exogenously into the medium composition I.
  • the invention includes the step of providing an isolated epithelial-mesenchymal transition inducer.
  • mode the process of adding the isolated epithelial-mesenchymal transition inducer exogenously to the culture medium composition I is included.
  • the medium composition I contains an epithelial-mesenchymal transition inducing factor at an epithelial-mesenchymal transition-inducing concentration.
  • the epithelial-mesenchymal transition inducing concentration of each factor can be easily set by those skilled in the art.
  • the TGF- ⁇ concentration is 0.1 ng / ml or more
  • the HB-EGF concentration is 30 ng / ml or more. It is.
  • the form and state of the carcinoma cells to be cultured are not particularly limited, but preferably, the carcinoma cells are dispersed in the medium composition I in a single cell state, or In a state where a plurality of carcinoma cells gather to form a cell mass (sphere), suspension culture (preferably suspension stationary culture) is performed in the medium composition I.
  • suspension culture is performed without using a carrier for adhering or embedding carcinoma cells.
  • carcinoma cells having an epithelial-like character are obtained. Then, an isolated epithelial-mesenchymal transition-inducing factor having an epithelial-mesenchymal transition-inducing concentration is added to the medium composition I, and suspension culture (preferably suspension stationary culture) is continued.
  • suspension culture preferably suspension stationary culture
  • the temperature at which the carcinoma cells are cultured is usually 25 to 39 ° C, preferably 37 ° C.
  • the CO 2 concentration is usually 4 to 10% by volume, preferably 5% by volume, in the culture atmosphere.
  • the carcinoma cells may be suspended in a hypoxic (2 to 10% by volume, preferably 3% by volume) environment.
  • the oxygen concentration at the time of culture in the method 5 of the present invention is set to the oxygen partial pressure (20 vol%) in the air. It is also preferable to set the above.
  • the culture period is not particularly limited as long as epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells is induced. For example, 6 days or longer, preferably 11 days or longer, epithelial-mesenchymal transition-inducing factor so that epithelial-mesenchymal transition is sufficiently advanced. It is preferable to continue the suspension culture in the medium composition I containing
  • the epithelial-mesenchymal transition can be achieved by subjecting carcinoma cells having epithelial-like traits to suspension culture (preferably suspension stationary culture) in the medium composition I containing the epithelial-mesenchymal transition-inducing factor. Induced carcinoma cells with mesenchymal-like traits can be obtained.
  • Method 5 of the present invention is also a method for preparing carcinoma cells having mesenchymal-like traits.
  • the method 5 of the present invention may include such a confirmation step.
  • Confirmation of the induction of epithelial-mesenchymal transition can be carried out by examining the expression of E-cadherin and N-cadherin. E-cadherin expression is relatively high and N-cadherin expression is relatively low when the epithelial-like trait is dominant, but this is reversed when the mesenchymal-like trait is dominant, and E-cadherin expression Is relatively low and N-cadherin expression is relatively high.
  • E-cadherin is relatively low and the expression of N-cadherin is relatively high, it is determined that the cultured carcinoma cell has a mesenchymal-like character (the mesenchymal-like character is dominant). I can do it.
  • the expression of E-cadherin and N-cadherin in the carcinoma cells after culture is compared with that of the carcinoma cells at the start of the culture, and a decrease in E-cadherin expression and an increase in N-cadherin expression are confirmed, the epithelium It can be judged that the mesenchymal transition was induced.
  • Expression of E-cadherin and N-cadherin can be performed by evaluating the expression of mRNA or protein.
  • mRNA expression can be evaluated by RT-PCR, Northern blotting, nucleic acid array, etc. using specific primers and probes for E-cadherin and N-cadherin.
  • Protein expression can be evaluated by immunohistological analysis (immunohistological staining, flow cytometry, etc.) using specific antibodies against E-cadherin and N-cadherin.
  • the present invention is a screening method for a substance that induces epithelial-mesenchymal transition, (1) Suspension culture of a carcinoma cell having an epithelial-like character in the above medium composition I in the presence and absence of a test substance, (2) Evaluation of epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells; and (3) Epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells in the presence of the test substance.
  • a method (method 6 of the present invention) is provided comprising comparing to leaf conversion.
  • the method 5 of the present invention when used, it is possible to induce epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells by stimulation with an epithelial-mesenchymal transition-inducing factor in vitro.
  • a substance that induces epithelial-mesenchymal transition can be screened by using a test substance.
  • a carcinoma cell having an epithelial-like character is provided.
  • a carcinoma cell having an epithelial-like character can be prepared, for example, by the method 4 of the present invention. Therefore, prior to performing the method 6 of the present invention, the method 4 of the present invention may be performed to prepare carcinoma cells having an epithelial-like character.
  • carcinoma cells having an epithelial-like character are cultured in suspension (preferably suspension stationary culture) in the above-mentioned medium composition I in the presence and absence of the test substance.
  • test substance used in the method 6 of the present invention may be any known compound and novel compound, for example, using nucleic acid, carbohydrate, lipid, protein, peptide, low-molecular-weight organic compound, combinatorial chemistry technique.
  • the prepared compound library, random peptide library, natural components derived from microorganisms, animals and plants, marine organisms, and the like can be mentioned.
  • the medium composition I does not contain an epithelial-mesenchymal transition-inducing factor at an epithelial-mesenchymal transition-inducing concentration.
  • the epithelial-mesenchymal transition inducer include TGF- ⁇ , FGF (FGF1 to FGF23, preferably FGF2), EGF receptor agonist (EGF, HB-EGF, TGF- ⁇ , ⁇ -cellulin, amphiregulin, epiregulin, etc.), HGF , Wnt / ⁇ -catenin, Notch, type I collagen and the like.
  • the culture period is not particularly limited as long as the effect of inducing the epithelial-mesenchymal transition induction of the added test substance can be evaluated, but for example, 6 days or more, preferably 11 days or more, so that the epithelial-mesenchymal transition sufficiently proceeds. It is preferred to continue the suspension culture in Composition I.
  • Evaluation of epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells can be performed by a method known per se.
  • the evaluation can be performed by examining the expression of E-cadherin and N-cadherin.
  • E-cadherin expression is relatively high and N-cadherin expression is relatively low when the epithelial-like trait is dominant, but this is reversed when the mesenchymal-like trait is dominant, and E-cadherin expression Is relatively low and N-cadherin expression is relatively high. Therefore, if E-cadherin expression is relatively low and N-cadherin expression is relatively high, the carcinoma cells after culture have a mesenchymal-like character (a mesenchymal-like character is dominant). It can be judged.
  • E-cadherin and N-cadherin in carcinoma cells after culture is compared with that at the beginning of the culture, and a decrease in E-cadherin expression and an increase in N-cadherin expression are confirmed. It can be judged that the mesenchymal transition was induced.
  • Expression of E-cadherin and N-cadherin can be performed by evaluating the expression of mRNA or protein. mRNA expression can be evaluated by RT-PCR, Northern blotting, nucleic acid array, etc. using specific primers and probes for E-cadherin and N-cadherin. Protein expression can be evaluated by immunohistological analysis (immunohistological staining, flow cytometry, etc.) using specific antibodies against E-cadherin and N-cadherin.
  • the epithelial-mesenchymal transition of the carcinoma cells cultured in the presence of the test substance is compared with the epithelial-mesenchymal transition in the absence of the test substance.
  • the comparison of epithelial-mesenchymal transition can preferably be performed based on the presence or absence of statistical significance.
  • the degree of epithelial-mesenchymal transition of the control carcinoma cells to which no test substance is added may be measured at the same time as the measurement of the epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells contacted with the test substance. Although it may be measured, it is preferably measured simultaneously from the viewpoint of the accuracy and reproducibility of the experiment.
  • the substance when epithelial-mesenchymal transition is induced by addition of the test substance, the substance can be selected as a candidate substance that induces epithelial-mesenchymal transition of carcinoma.
  • the present invention is a screening method for substances that inhibit epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells, (1) Suspension culture of a carcinoma cell having an epithelial-like character in the above-mentioned medium composition I containing an epithelial-mesenchymal transition inducer in the presence and absence of a test substance, (2) Evaluation of epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells; and (3) Epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells in the presence of the test substance.
  • a method (method 7 of the present invention) is provided comprising comparing to leaf conversion.
  • the method 5 of the present invention when used, it is possible to induce epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells in vitro by stimulation with an epithelial-mesenchymal transition-inducing factor. Furthermore, the substance which inhibits epithelial-mesenchymal transition can be screened by adding.
  • test conditions including suitable conditions in the method 7 of the present invention are the same as those of the methods 4 and 5 of the present invention unless otherwise specified.
  • a carcinoma cell having an epithelial-like character is provided.
  • a carcinoma cell having an epithelial-like character can be prepared, for example, by the method 4 of the present invention. Therefore, prior to performing the method 7 of the present invention, the method 4 of the present invention may be performed to prepare carcinoma cells having an epithelial-like character.
  • carcinoma cells having an epithelial-like character in the presence and absence of a test substance are suspended in culture (preferably in the medium composition I containing epithelial-mesenchymal transition inducing factor). (Floating stationary culture).
  • test substance used in the method 7 of the present invention may be any known compound and novel compound, for example, using nucleic acid, carbohydrate, lipid, protein, peptide, low-molecular-weight organic compound, combinatorial chemistry technique.
  • the prepared compound library, random peptide library, natural components derived from microorganisms, animals and plants, marine organisms, and the like can be mentioned.
  • epithelial-mesenchymal transition inducing factor examples include TGF- ⁇ , FGF (FGF1 to FGF23, preferably FGF2), EGF receptor agonist (EGF, HB-EGF, TGF- ⁇ , ⁇ -cellulin, amphiregulin, epiregulin, etc.), HGF , Wnt / ⁇ -catenin, Notch, type I collagen and the like.
  • the epithelial-mesenchymal transition inducing factor is preferably isolated.
  • the isolated epithelial-mesenchymal transition-inducing factor contained in the medium used for suspension culture has been added exogenously into the medium composition I.
  • the invention includes the step of providing an isolated epithelial-mesenchymal transition inducer.
  • mode the process of adding the isolated epithelial-mesenchymal transition inducer exogenously to the culture medium composition I is included.
  • the medium composition I contains an epithelial-mesenchymal transition inducing factor at an epithelial-mesenchymal transition-inducing concentration.
  • the epithelial-mesenchymal transition inducing concentration of each factor can be easily set by those skilled in the art.
  • the TGF- ⁇ concentration is 0.1 ng / ml or more
  • the HB-EGF concentration is 30 ng / ml or more. It is.
  • the form and state of the carcinoma cells to be cultured are not particularly limited, but preferably, the carcinoma cells are dispersed in the medium composition I in a single cell state, or In a state where a plurality of carcinoma cells gather to form a cell mass (sphere), suspension culture (preferably suspension stationary culture) is performed in the medium composition I.
  • suspension culture is performed without using a carrier for adhering or embedding carcinoma cells.
  • the temperature at which the carcinoma cells are cultured is usually 25 to 39 ° C, preferably 37 ° C.
  • the CO 2 concentration is usually 4 to 10% by volume, preferably 5% by volume, in the culture atmosphere.
  • the carcinoma cells may be cultured in suspension in a hypoxic (2-10%, preferably 3%) environment.
  • the oxygen concentration at the time of culture in the method 7 of the present invention is determined as the oxygen partial pressure in the air. It is also preferable to set it to (20%) or more.
  • the culture period is not particularly limited as long as the epithelial-mesenchymal transition of the carcinoma cell by the epithelial-mesenchymal transition-inducing factor can be evaluated, but for example, 6 days or longer, preferably 11 days or longer so that the epithelial-mesenchymal transition sufficiently proceeds. It is preferable to continue the suspension culture.
  • Evaluation of epithelial-mesenchymal transition of cultured carcinoma cells can be performed by a method known per se.
  • the evaluation can be performed by examining the expression of E-cadherin and N-cadherin.
  • E-cadherin expression is relatively high and N-cadherin expression is relatively low when the epithelial-like trait is dominant, but this is reversed when the mesenchymal-like trait is dominant, and E-cadherin expression Is relatively low and N-cadherin expression is relatively high. Therefore, if E-cadherin expression is relatively low and N-cadherin expression is relatively high, the carcinoma cells after culture have a mesenchymal-like character (a mesenchymal-like character is dominant). It can be judged.
  • E-cadherin and N-cadherin in carcinoma cells after culture is compared with that at the beginning of the culture, and a decrease in E-cadherin expression and an increase in N-cadherin expression are confirmed. It can be judged that the mesenchymal transition was induced.
  • Expression of E-cadherin and N-cadherin can be performed by evaluating the expression of mRNA or protein. mRNA expression can be evaluated by RT-PCR, Northern blotting, nucleic acid array, etc. using specific primers and probes for E-cadherin and N-cadherin. Protein expression can be evaluated by immunohistological analysis (immunohistological staining, flow cytometry, etc.) using specific antibodies against E-cadherin and N-cadherin.
  • the epithelial-mesenchymal transition of the carcinoma cells cultured in the presence of the test substance is compared with the epithelial-mesenchymal transition in the absence of the test substance.
  • the comparison of epithelial-mesenchymal transition can preferably be performed based on the presence or absence of statistical significance.
  • the degree of epithelial-mesenchymal transition of the control carcinoma cells to which no test substance is added may be measured at the same time as the measurement of the epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells contacted with the test substance. Although it may be measured, it is preferably measured simultaneously from the viewpoint of the accuracy and reproducibility of the experiment.
  • the substance when the epithelial-mesenchymal transition of the carcinoma cell by the epithelial-mesenchymal transition-inducing factor is inhibited by the addition of the test substance, the substance is transformed into the epithelial-mesenchymal transition of the carcinoma cell (preferably, epithelial-mesenchymal It can be selected as a candidate substance that inhibits the epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells by a conversion-inducing factor. Since epithelial-mesenchymal transition contributes to carcinoma invasion and metastasis, the substance is useful as a drug candidate substance for inhibiting carcinoma invasion and metastasis.
  • “Deacylated gellan gum / low adhesion culture method” is a medium composition in which the above-mentioned deacylated gellan gum is added to human ovarian cancer cell line SKOV3 (manufactured by DS Pharma Biomedical) at 37000 cells / mL. After seeding, the sample was dispensed into wells of a 96-well flat bottom ultra-low adhesion surface microplate (Corning, # 3474) at 135 ⁇ L per well.
  • human ovarian cancer cell line SKOV3 (manufactured by DS Pharma Biomedical Co., Ltd.) is seeded on the above-mentioned medium composition containing no deacylated gellan gum so as to be 37000 cells / mL. This was carried out by dispensing 135 ⁇ L per well into wells of a well flat bottom ultra-low adhesion surface microplate (Corning, # 3474).
  • the “monolayer culture method” is a method in which a human ovarian cancer cell line SKOV3 is seeded in a medium composition containing no deacylated gellan gum so as to be 2200 cells / mL, and then a 96-well flat bottom microplate (manufactured by Corning). , # 3585) was dispensed at 135 ⁇ L per well. Each plate was incubated stationary in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
  • Table 1 shows the Control value of RLU value (ATP measurement, luminescence intensity)% on the 8th day of culture.
  • Test Example 2 Effect of TGF- ⁇ inhibitor on proliferation of SKOV3 cells stimulated with TGF- ⁇
  • Deacylated gellan gum (KELCOGEL CG-LA, manufactured by Sanki Co., Ltd.) was suspended in ultrapure water (Milli-Q water) to a concentration of 0.3% (w / v), and then heated at 90 ° C. The aqueous solution was autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes. Medium composition in which deacylated gellan gum with a final concentration of 0.015% (w / v) was added to MaCoy's 5a medium (DS Pharma Biomedical) containing 15% (v / v) fetal bovine serum using this solution.
  • MaCoy's 5a medium DS Pharma Biomedical
  • “Deacylated gellan gum / low adhesion culture method” is a medium composition in which the above-mentioned deacylated gellan gum is added to human ovarian cancer cell line SKOV3 (manufactured by DS Pharma Biomedical) at 37000 cells / mL. After seeding, the sample was dispensed into wells of a 96-well flat bottom ultra-low adhesion surface microplate (Corning, # 3474) at 135 ⁇ L per well.
  • the “monolayer culture method” is a method in which a human ovarian cancer cell line SKOV3 is seeded in a medium composition containing no deacylated gellan gum so as to be 2200 cells / mL, and then a 96-well flat bottom microplate (manufactured by Corning). , # 3585) was dispensed at 135 ⁇ L per well. Each plate was incubated stationary in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
  • ATP reagent CellTiter-Glo TM Luminescent Cell Viability Assay, manufactured by Promega
  • FlexStation 3 manufactured by Molecular Devices
  • the luminescence intensity (RLU value) was measured at 1, and the number of viable cells was measured by subtracting the luminescence value of the medium alone.
  • Deacylated gellan gum (KELCOGEL CG-LA, manufactured by Sanki Co., Ltd.) was suspended in ultrapure water (Milli-Q water) to a concentration of 0.3% (w / v), and then heated at 90 ° C. The aqueous solution was autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes.
  • a human squamous cell carcinoma cell line A431 (manufactured by DS Pharma Biomedical Co., Ltd.) was seeded in a medium composition to which the above-mentioned deacylated gellan gum was added so as to be 37000 cells / mL, and then a 96-well flat bottom ultra-low adhesion It dispensed so that it might become 135 microliters per well to the well of a surface microplate (Corning company make, # 3474).
  • the human squamous cell carcinoma cell line A431 was seeded in the above-mentioned medium composition containing no deacylated gellan gum so as to be 2200 cells / mL, and then a 96-well flat bottom microplate (manufactured by Corning, No. 3585) was dispensed at 135 ⁇ L per well. Each plate was incubated stationary in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
  • 10-fold human HB-EGF (PEPROTECH) to a final concentration of 100 ng / ml
  • 10-fold human EGF (PEPROTECH) to 10 and 30 ng / ml
  • 10-fold human bFGF (manufactured by PEPROTECH) to be 30 and 100 ng / ml
  • 10-fold human TGF- ⁇ 1 (manufactured by PEPROTECH) to be 10 and 30 ng / ml
  • 1, 10 ng / ml 10-fold human PDGF-BB (manufactured by PEPROTECH)
  • 10-fold human IGF-1 (manufactured by PEPROTECH) to a final concentration of 0.015% (w / v) 15 ⁇ L each of the medium composition (deacylated gellan gum addition group) containing deacylated gellan gum did.
  • the A431 cell proliferation test method using the medium composition used in the present invention showed stronger efficacy of human HB-EGF, human EGF, human bFGF, human TGF- ⁇ 1, and human IGF1 than the monolayer culture method. I found out. Further, Table 4 shows the% Control value of the RLU value (ATP measurement, luminescence intensity) on the 8th day of stationary culture.
  • the deacylated gellan gum / low adhesion culture method was carried out by adding a human ovarian cancer cell line SKOV3 (manufactured by DS Pharma Biomedical) to a medium composition in which the above-mentioned deacylated gellan gum was added to 37000 cells / mL. After seeding, it was dispensed into a well of a 96-well flat bottom ultra-low adhesion surface microplate (Corning, # 3474) at 135 ⁇ L per well.
  • the human ovarian cancer cell line SKOV3 was seeded in the above-described medium composition containing no deacylated gellan gum so as to be 7400 cells / mL, and then a 96-well flat-bottom microplate (manufactured by Corning, # 3585) was dispensed at 135 ⁇ L per well. Each plate was incubated stationary in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
  • RNA and PrimeScript TM RT Master Mix (Takara Bio) reverse transcription reaction was performed using GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems) to synthesize cDNA.
  • GeneAmp PCR System 9700 Applied Biosystems
  • Each cDNA sample used for the PCR reaction was dispensed and diluted to 1/10 with sterile water.
  • the sample used for the calibration curve was prepared by dispensing and mixing cDNA, and was set in a quantitative range from 1/3 to 1/243 dilution at a common ratio of 3 times.
  • PCR reaction was carried out using each cDNA sample, calibration sample, Premix Ex Taq TM (manufactured by Takara Bio Inc.) and various Taqman probes (manufactured by Applied Biosystems), and using 7500 Real Time PCR System (manufactured by Applied Biosystems). did. Specificity was determined by using GAPDH (Glycerdehydrate 3-phosphate dehydrogenase) mRNA as an endogenous control, and the expression of E-cadherin and N-cadherin mRNA was corrected by the value of GAPDH. Each probe (Applied Biosystems) used is shown below. GAPDH: HS999999995 E-Cadherin: HS01023894 N-Cadherin: HS00983056
  • TGF- ⁇ receptor inhibitor Effect of TGF- ⁇ receptor inhibitor on E-cadherin expression in SKOV3 cells stimulated with human TGF- ⁇ 1
  • Deacylated gellan gum (KELCOGEL CG-LA, manufactured by Sanki Co., Ltd.) was suspended in ultrapure water (Milli-Q water) to a concentration of 0.3% (w / v), and then heated at 90 ° C. The aqueous solution was autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes. Medium composition in which deacylated gellan gum with a final concentration of 0.015% (w / v) was added to MaCoy's 5a medium (DS Pharma Biomedical) containing 15% (v / v) fetal bovine serum using this solution.
  • an unadded medium composition containing no deacylated gellan gum In the deacylated gellan gum / low adhesion culture method, the human ovarian cancer cell line SKOV3 (manufactured by DS Pharma Biomedical Co., Ltd.) was seeded in a medium composition to which the above-mentioned deacylated gellan gum was added so as to be 37000 cells / mL. Then, it dispensed by dispensing to 135 microliters per well to the well of 96 well flat bottom ultra-low adhesion surface microplate (Corning company make, # 3474). Plates were incubated stationary in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
  • RNA and PrimeScript TM RT Master Mix (Takara Bio) reverse transcription reaction was performed using GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems) to synthesize cDNA.
  • GeneAmp PCR System 9700 Applied Biosystems
  • Each cDNA sample used for the PCR reaction was dispensed and diluted to 1/10 with sterile water.
  • the sample used for the calibration curve was prepared by dispensing and mixing cDNA, and was set in a quantitative range from 1/3 to 1/243 dilution at a common ratio of 3 times.
  • PCR reaction was carried out using each cDNA sample, calibration sample, Premix Ex Taq TM (manufactured by Takara Bio Inc.) and various Taqman probes (manufactured by Applied Biosystems), and using 7500 Real Time PCR System (manufactured by Applied Biosystems). did. Specificity was determined by using GAPDH (Glyceraldehyde-phosphate dehydrogenase) mRNA as an endogenous control, and the expression of E-cadherin mRNA was corrected by the value of GAPDH. Each probe (Applied Biosystems) used is shown below. GAPDH: HS999999995 E-Cadherin: HS01023894
  • a human pancreatic cancer cell line Panc02,03 manufactured by ATCC was seeded on a medium composition to which the above-mentioned deacylated gellan gum was added so as to be 37000 cells / mL.
  • the sample was dispensed into wells of a 96-well flat bottom ultra-low adhesion surface microplate (Corning, # 3474) at 135 ⁇ L per well. Plates were incubated stationary in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
  • Test Example 7 Test for confirming selectivity of EGF receptor inhibitor for SKOV3 cell proliferation and E-cadherin expression stimulated with human HB-EGF
  • Deacylated gellan gum (KELCOGEL CG-LA, manufactured by Sanki Co., Ltd.) was suspended in ultrapure water (Milli-Q water) to a concentration of 0.3% (w / v), and then heated at 90 ° C. The aqueous solution was autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes.
  • a medium composition (deacylated gellan gum) containing Masitinib (all manufactured by Santa Cruz Biotechnology), a c-kit / FGF receptor-3 inhibitor, and deacylated gellan gum at a final concentration of 0.015% (w / v) Addition group) was added in an amount of 15 ⁇ L, and the culture was continued for 11 days. On the fifth day, 150 ⁇ L of ATP reagent (CellTiter-Glo TM Luminescent Cell Viability Assay, manufactured by Promega) was added to the culture solution, suspended, allowed to stand at room temperature for about 10 minutes, and then FlexStation 3 (manufactured by Molecular Devices).
  • ATP reagent CellTiter-Glo TM Luminescent Cell Viability Assay
  • the luminescence intensity (RLU value) was measured at 1, and the number of viable cells was measured by subtracting the luminescence value of the medium alone.
  • the culture solution containing cancer cells was collected and centrifuged (400 g, 3 minutes) to collect the cells.
  • Total RNA was extracted from the cells using RNeasy Mini kit (QIAGEN). Using total RNA and PrimeScript TM RT Master Mix (Takara Bio), reverse transcription reaction was performed using GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems) to synthesize cDNA. Each cDNA sample used for the PCR reaction was dispensed and diluted to 1/10 with sterile water.
  • the sample used for the calibration curve was prepared by dispensing and mixing cDNA, and was set in a quantitative range from 1/3 to 1/243 dilution at a common ratio of 3 times.
  • the PCR reaction was carried out using each cDNA sample, calibration sample, Premix Ex Taq TM (manufactured by Takara Bio Inc.) and various Taqman probes (manufactured by Applied Biosystems), and using 7500 Real Time PCR System (manufactured by Applied Biosystems). did. Specificity was determined by using GAPDH (Glyceraldehyde-phosphate dehydrogenase) mRNA as an endogenous control, and the expression of E-cadherin mRNA was corrected by the value of GAPDH. Each probe (Applied Biosystems) used is shown below. GAPDH: HS999999995 E-Cadherin: HS01023894
  • the growth enhancing action of SKOV3 cells was clearly recognized by stimulation with human HB-EGF which is a biological ligand of EGF receptor.
  • the growth promoting action was selectively suppressed by Gefitinib, an EGF receptor inhibitor.
  • the expression level of E-cadherin was reduced by stimulation with human HB-EGF.
  • Gefitinib which is an EGF receptor inhibitor, also showed an inhibitory effect on the decrease in expression caused by human HB-EGF, but no inhibitory effect was observed for inhibitors against other receptors.
  • Table 9 shows the RLU values (ATP measurement, luminescence intensity) under the HB-EGF addition condition on the fifth day of stationary culture.
  • Table 10 shows the expression value of E-cadherin mRNA on the 12th day of stationary culture.
  • Test Example 8 Test for confirming selectivity of TGF- ⁇ 1 receptor inhibitor for E-cadherin expression in SKOV3 cells stimulated with human TGF- ⁇ 1
  • Deacylated gellan gum (KELCOGEL CG-LA, manufactured by Sanki Co., Ltd.) was suspended in ultrapure water (Milli-Q water) to a concentration of 0.3% (w / v), and then heated at 90 ° C. The aqueous solution was autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes.
  • a medium composition (deacylated gellan gum) containing Masitinib (all manufactured by Santa Cruz Biotechnology), a c-kit / FGF receptor-3 inhibitor, and deacylated gellan gum at a final concentration of 0.015% (w / v) Addition group) was added in an amount of 15 ⁇ L, and the culture was continued for 11 days. On day 12, the culture solution containing cancer cells was collected and centrifuged (400 g, 3 minutes) to collect the cells. Total RNA was extracted from the cells using RNeasy Mini kit (QIAGEN). Using total RNA and PrimeScript TM RT Master Mix (Takara Bio), reverse transcription reaction was performed using GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems) to synthesize cDNA.
  • Each cDNA sample used for the PCR reaction was dispensed and diluted to 1/10 with sterile water.
  • the sample used for the calibration curve was prepared by dispensing and mixing cDNA, and was set in a quantitative range from 1/3 to 1/243 dilution at a common ratio of 3 times.
  • the PCR reaction was carried out using each cDNA sample, calibration sample, Premix Ex Taq TM (manufactured by Takara Bio Inc.) and various Taqman probes (manufactured by Applied Biosystems), and using 7500 Real Time PCR System (manufactured by Applied Biosystems). did.
  • GAPDH Glyceral dehydrate 3-phosphate dehydrogenase mRNA was used as an endogenous control, and the expression of E-cadherin mRNA was corrected by the value of GAPDH. Each probe (Applied Biosystems) used is shown below. GAPDH: HS999999995 E-Cadherin: HS01023894
  • the deacylated gellan gum / low adhesion culture method was carried out by adding a human ovarian cancer cell line SKOV3 (manufactured by DS Pharma Biomedical) to a medium composition in which the above-mentioned deacylated gellan gum was added to 37000 cells / mL. After seeding, it was dispensed into a well of a 96-well flat bottom ultra-low adhesion surface microplate (Corning, # 3474) at 135 ⁇ L per well. The plate was cultured in a stationary state in a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
  • PCR was performed using each cDNA sample, calibration sample, Premix Ex Taq TM (manufactured by Takara Bio Inc.) and various Taqman probes (manufactured by Applied Biosystems) and 7500 Real Time PCR System (manufactured by Applied Biosystems).
  • GAPDH Glycerdehydrate 3-phosphate dehydrogenase
  • E-cadherin mRNA was corrected with the value of GAPDH.
  • Each probe (Applied Biosystems) used is shown below.
  • the reactivity of cancer cells to transforming growth factor, insulin-like growth factor and fibroblast growth factor can be detected with high sensitivity. Therefore, the method of the present invention is useful for screening anticancer agents that inhibit these growth factors.
  • the epithelial-like character of the carcinoma cell is well maintained as compared with the monolayer culture.
  • epithelial-mesenchymal transition of carcinoma cells can be well reproduced in vitro, which is useful for screening for anticancer agents that inhibit epithelial-mesenchymal transition.

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Abstract

 本発明は、接着性がん細胞を、トランスフォーミング増殖因子等の増殖因子、及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、接着性癌細胞の培養方法を提供する。また、本発明は、癌腫細胞を、細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮系様形質の維持方法を提供する。更に、本発明は、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子、及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮間葉転換の誘導方法を提供する。

Description

抗癌剤のスクリーニング方法
 本発明は、細胞又は組織を浮遊培養することが可能な培地組成物を用いた癌細胞の培養方法や抗癌剤のスクリーニング方法等に関する。
 抗癌剤の研究開発或いは癌治療における適切な抗癌剤の選択のために、候補薬剤或いは抗癌剤を含有する培養液中で癌細胞を生体外で培養することによって、癌細胞に対する薬剤の抗癌活性を評価することが行われている。しかし、既存の抗癌活性の評価方法では、生体外では抗癌活性を示す薬剤が、生体内に投与した時には低い効果しか得られないため使用されない場合があるなど、生体外での評価結果と実際の臨床効果に乖離があると言う不具合が起きていた。最近では、EGFやTGF-βなどの増殖因子に対する受容体をターゲットにした抗癌剤開発(分子標的薬)が盛んに行われている。特に増殖因子による癌細胞の増殖や血管新生および形質変換(EMT:上皮間葉転換)を評価する際に、既存の単層培養による細胞を用いた評価方法では、増殖因子の効果を引き出せないことが報告されていた。このことは、増殖因子受容体をターゲットにした分子標的薬の研究開発においても、多数の候補薬剤の中から、従来の評価方法で薬剤の有効性を決めても、実際の臨床における抗癌効果とは一致しないことが多く、研究開発に大きな障害となっていた。また新しい抗癌剤を開発する際に、有用な増殖因子による細胞試験を実施できないことが大きな課題となっていた。
 以上の様な抗癌活性の評価方法に関する問題を改善するため、体内環境をできるだけ再現した細胞培養条件にて活性評価を行う手法が開発されてきた。例えば、軟寒天、コラーゲンゲル、ハイドロゲル等の支持体にて癌細胞を包埋することにより、培養容器への接着を阻害した環境にて癌細胞を培養し、抗癌剤の評価を行う方法が開発されている(特許文献1、非特許文献1~6)。また、培養容器表面を細胞接着の阻害材料にてコーティングすることや、表面に特殊な加工を施すことにより細胞接着を阻害して癌細胞を凝集させた状態にて培養(スフェア培養)し、抗癌活性の評価を行う方法が開発されている(特許文献2、3)。しかしながら、これらの癌細胞培養法は、培養容器の作成過程及び細胞培養の操作が煩雑である、コラーゲン等の支持体から細胞を回収して抗癌活性を評価する際の操作が煩雑である、支持体が動物由来の成分である際には高価であるためにその供給が制限される場合がある、細胞凝集塊(スフェア)同士の会合が生じてその大きさが過剰になるために細胞生存率や再現性が低くなるなどの様々な問題を有している。特に、増殖因子受容体などをターゲットにした分子標的薬のスクリーニングを実施する際には、簡便かつ均一で、大量のサンプルを処理できる、再現性の高い癌細胞の培養方法が求められている。
 本発明者らは、液体培地中の粘度を実質的に高めることなく、浮遊状態を維持したまま、細胞や組織を培養することが可能な培地組成物の開発に成功している(特許文献4)。
特表2014-519813号公報 特表2013-536689号公報 特表2012-519281号公報 WO2014/017513 A1
Miyazono Kら、Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci 2009、85:314-323 Mizushima Hら、J Cell Sci 2009、122:4277-4286 Del Castilloら、Exp Cell Res 2006、312:2860-2871 Wakeling AEら、Breast Cancer Res Treat 1996、38:67-73 Heilmann AMら、Cancer Res 2014、74:3947-3958 Sonpavde Gら、Expert Opin Investig Drugs 2014、23:305-315
 本発明の目的は、生体内での臨床効果を的確に再現可能な癌細胞の培養技術及び抗癌剤のスクリーニング方法を提供することにある。また、本発明の目的は、増殖因子による癌細胞の増殖や上皮間葉転換をインビトロにおいて高感度で評価可能な方法を提供することにある。
 本発明者らは、液体培地中の粘度を実質的に高めることなく、浮遊状態を維持したまま、細胞や組織を培養することが可能な培地組成物中で接着性癌細胞を浮遊培養することにより、単層培養では、検出することが困難であった、癌細胞のトランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子への反応性が、該浮遊培養において高感度で検出し得ることを見出し、この浮遊培養技術が、これらの増殖因子を阻害する抗癌剤のスクリーニングに有用であることを見出した。
 更に、本発明者らは、癌腫細胞を単層培養すると、間葉系様形質へ転換してしまう傾向にあるところ、液体培地中の粘度を実質的に高めることなく、浮遊状態を維持したまま、細胞や組織を培養することが可能な培地組成物中で浮遊培養すると、上皮系様形質が良好に維持されることを見出した。さらに、この浮遊培養系へ、EGFやTGF-β等の上皮間葉転換誘導因子を添加すると、間葉系への転換が誘導されたことから、この浮遊培養系を用いることにより、癌細胞の上皮間葉転換の評価や、癌細胞の上皮間葉転換を阻害する物質のスクリーニングを行うことができることを見出した。
 このような知見に基づき、更に検討を加え、本発明を完成した。
 すなわち、本発明は下記のとおりである:
[1]トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有する接着性癌細胞を、当該増殖因子、及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有する接着性癌細胞の培養方法。
[2]増殖因子がトランスフォーミング増殖因子である、[1]記載の方法。
[3]トランスフォーミング増殖因子が、TGF-β1である、[2]記載の方法。
[4]前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、[1]~[3]のいずれか記載の方法。
[5]培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、[1]~[4]のいずれか記載の方法。
[6]接着性癌細胞の、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子への反応性を試験する方法であって、
(1)接着性癌細胞を、当該増殖因子の存在下及び非存在下で、細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌細胞の増殖を測定すること、及び
(3)当該増殖因子の存在下で培養した癌細胞の増殖を、当該増殖因子の非存在下での増殖と比較すること
を含む、方法。
[7]前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、[6]記載の方法。
[8]培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、[6]又は[7]記載の方法。
[9]トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子への反応性を有する接着性癌細胞に対する抗癌剤のスクリーニング方法であって、
(1)被検物質の存在下及び非存在下で、当該癌細胞を、当該増殖因子及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌細胞の増殖を測定すること、及び
(3)被検物質の存在下で培養した癌細胞の増殖を、被検物質の非存在下での増殖と比較すること
を含む、方法。
[10]前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、[9]記載の方法。
[11]培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、[9]又は[10]記載の方法。
[12]癌腫細胞を、細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮系様形質の維持方法。
[13]前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、[12]記載の方法。
[14]培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、[12]又は[13]記載の方法。
[15]上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子、及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮間葉転換の誘導方法。
[16]前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、[15]記載の方法。
[17]培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、[15]又は[16]記載の方法。
[18]癌腫細胞の上皮間葉転換を誘導する物質のスクリーニング方法であって、
(1)被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を評価すること、及び
(3)被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較すること
を含む、方法。
[19]前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、[18]記載の方法。
[20]培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、[18]又は[19]記載の方法。
[21]癌腫細胞の上皮間葉転換を阻害する物質のスクリーニング方法であって、
(1)被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を評価すること、及び
(3)被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較すること
を含む、方法。
[22]前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、[21]記載の方法。
[23]培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、[21]又は[22]記載の方法。
 本発明により、癌細胞のトランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子への反応性を、高感度で検出することが可能である。従って、本発明の方法は、これらの増殖因子を阻害する抗癌剤のスクリーニングに有用である。
 本発明の方法を用いると、単層培養と比較して、癌腫細胞の、上皮系様形質が良好に維持される。また、本発明の方法を用いると、癌腫細胞の上皮間葉転換をインビトロで良好に再現することが可能なので、上皮間葉転換を阻害する抗癌剤のスクリーニングに有用である。
(1)本発明に用いる培地組成物
 本発明は、浮遊状態を維持したまま、細胞や組織を培養することが可能な培地組成物を用いた、癌細胞の培養技術を提供する。当該培地組成物は、浮遊状態を維持したまま、評価対象の癌細胞やこれを含む組織を培養することを可能にする。当該培地組成物は、WO 2014/017513 A1の記載に従い、調製することが可能である。以下、当該培地組成物を培地組成物Iと称することがある。
 細胞とは、動物を構成する最も基本的な単位であり、その要素として細胞膜の内部に細胞質と各種の細胞小器官をもつものである。
 本発明において用いる癌細胞は、哺乳動物の癌細胞である。哺乳動物としては、例えば、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等のげっ歯類、ウサギ等のウサギ目、ブタ、ウシ、ヤギ、ウマ、ヒツジ等の有蹄目、イヌ、ネコ等のネコ目、ヒト、サル、アカゲザル、カニクイザル、マーモセット、オランウータン、チンパンジーなどの霊長類等を挙げることが出来る。哺乳動物は、好ましくはげっ歯類(マウス等)又は霊長類(ヒト等)である。
 癌の例としては、以下に限定されるものではないが、胃癌、食道癌、大腸癌、結腸癌、直腸癌、膵臓癌、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、扁平上皮細胞癌、基底細胞癌、腺癌、骨髄癌、腎細胞癌、尿管癌、肝癌、胆管癌、子宮頚癌、子宮内膜癌、精巣癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、頭蓋咽頭癌、喉頭癌、舌癌、繊維肉腫、粘膜肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨原性肉腫、脊索腫、血管肉腫、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、精上皮腫、ウィルムス腫瘍、神経膠腫、星状細胞腫、骨髄芽種、髄膜腫、黒色腫、神経芽細胞腫、髄芽腫、網膜芽細胞腫、悪性リンパ腫、癌患者由来の血液等の組織が挙げられる。癌細胞株の例としては、以下に限定されるものではないが、ヒト乳癌細胞株としてHBC-4、BSY-1、BSY-2、MCF-7、MCF-7/ADR RES、HS578T、MDA-MB-231、MDA-MB-435、MDA-N、BT-549、T47D、ヒト子宮頸癌細胞株としてHeLa、ヒト肺癌細胞株としてA549、EKVX、HOP-62、HOP-92、NCI-H23、NCI-H226、NCI-H322M、NCI-H460、NCI-H522、DMS273、DMS114、ヒト大腸癌細胞株としてCaco-2、COLO-205、HCC-2998、HCT-15、HCT-116、HT-29、KM-12、SW-620、WiDr、ヒト前立腺癌細胞株としてDU-145、PC-3、LNCaP、ヒト中枢神経系癌細胞株としてU251、SF-295、SF-539、SF-268、SNB-75、SNB-78、SNB-19、ヒト卵巣癌細胞株としてOVCAR-3、OVCAR-4、OVCAR-5、OVCAR-8、SK-OV-3、IGROV-1、ヒト腎癌細胞株としてRXF-631L、ACHN、UO-31、SN-12C、A498、CAKI-1、RXF-393L、786-0、TK-10、ヒト胃癌細胞株としてMKN45、MKN28、St-4、MKN-1、MKN-7、MKN-74、皮膚癌細胞株としてLOX-IMVI、LOX、MALME-3M、SK-MEL-2、SK-MEL-5、SK-MEL-28、UACC-62、UACC-257、M14、白血病細胞株としてCCRF-CRM、K562、MOLT-4、HL-60TB、RPMI8226、SR、UT7/TPO、Jurkat、ヒト上皮様癌細胞株として、A431、ヒトメラノーマ細胞株としてA375、ヒト骨肉腫細胞株として、MNNG/HOS、ヒト膵臓癌細胞株として、MIAPaCa-2等が挙げられる。細胞株の例としては、以下に限定されるものではないが、HEK293(ヒト胎児腎細胞)、MDCK、MDBK、BHK、C-33A、AE-1、3D9、Ns0/1、NIH3T3、PC12、S2、Sf9、Sf21、High Five(登録商標)、Vero等が含まれる。
 本発明における細胞及び/又は組織の浮遊とは、培養容器に対して細胞及び/又は組織が接着しない状態(非接着)であることをいう。さらに、本発明において、細胞及び/又は組織を増殖、分化或いは維持させる際、液体培地組成物に対する外部からの圧力や振動或いは当該組成物中での振とう、回転操作等を伴わずに細胞及び/又は組織が当該液体培地組成物中で均一に分散し尚且つ浮遊状態にある状態を「浮遊静置」といい、当該状態で細胞及び/又は組織を培養することを「浮遊静置培養」という。また、「浮遊静置」において浮遊させることのできる期間としては、5分以上、1時間以上、24時間以上、48時間以上、7日以上等が含まれるが、浮遊状態を保つ限りこれらの期間に限定されない。
 本発明に用いる培地組成物は、細胞や組織の維持や培養が可能な温度範囲(例えば、0~40℃)の少なくとも1点において、細胞及び/又は組織の浮遊静置が可能である。本発明に用いる培地組成物は、好ましくは25~37℃の温度範囲の少なくとも1点において、最も好ましくは37℃において、細胞及び/又は組織の浮遊静置が可能である。
 浮遊静置が可能か否かは、例えば、培養対象の細胞を、2×10個/mlの濃度で、評価対象の培地組成物中に均一に分散させ、15mlコニカルチューブ中に10ml注入し、少なくとも5分以上(例、1時間以上、24時間以上、48時間以上、7日以上)、37℃にて静置し、当該細胞の浮遊状態が維持されるか否かを観察することにより、評価することができる。全細胞のうちの70%以上が浮遊状態の場合、浮遊状態が維持されたと結論できる。細胞に代えて、ポリスチレンビーズ(Size 500-600μm、Polysciences Inc.製)に代替して評価してもよい。
 本発明に用いる培地組成物は、細胞または組織を浮遊させて培養できる(好ましくは浮遊静置培養できる)構造体と培地を含有する組成物である。
 本発明に用いる培地組成物は、好ましくは、培養時の培地組成物の交換処理及び培養終了後において、培地組成物からの細胞または組織の回収が可能である組成物であり、より好ましくは、培地組成物からの細胞または組織の回収の際に、温度変化、化学処理、酵素処理、せん断力のいずれも必要としない組成物である。
 本発明における構造体とは、特定化合物から形成されたもので、細胞及び/又は組織を均一に浮遊させる効果を示すものである。より詳細には、高分子化合物がイオンを介して集合したもの、あるいは、高分子化合物が三次元のネットワークを形成したもの等が含まれる。また、多糖類が金属イオンを介してマイクロゲルを形成することは公知であり(例えば、特開2004-129596号公報)、本発明の構造体には、一態様として当該マイクロゲルも含まれる。
 また、高分子化合物がイオンを介して集合したものとしては、その一態様としてフィルム状の構造体が挙げられる。
 本発明における構造体の大きさは、フィルターで濾過した場合、孔径が0.2μm乃至200μmのフィルターを通過するものが好ましい。当該孔径の下限としては、より好ましくは、1μmを超えるものであり、安定に細胞または組織を浮遊させることを考慮すると、さらに好ましくは5μmを超えるものである。当該孔径の上限としては、より好ましくは、100μm以下のもの、細胞または組織の大きさを考慮すると、さらに好ましくは70μm以下のものである。
 本発明における特定化合物とは、特定化合物を液体培地と混合した際、不定形な構造体を形成し、当該構造体が当該液体中で均一に分散し、当該液体の粘度を実質的に高めること無く細胞及び/又は組織を実質的に保持し、その沈降を防ぐ効果を有するものである。「液体の粘度を実質的に高めない」とは、液体の粘度が8mPa・sを上回らないことを意味する。この際の当該液体の粘度(すなわち、本発明に用いる培地組成物の粘度)は、37℃において、8mPa・s以下であり、好ましくは4mPa・s以下であり、より好ましくは2mPa・s以下である。さらに、当該構造体を液体培地中に形成し、当該液体の粘度を実質的に高めること無く細胞及び/又は組織を均一に浮遊させる(好ましくは浮遊静置させる)効果を示すものであれば、特定化合物の化学構造、分子量、物性等は何ら制限されない。
 構造体を含む液体の粘度は、例えば後述の実施例に記載の方法で測定することができる。具体的には37℃条件下でE型粘度計(東機産業株式会社製、TV-22型粘度計、機種:TVE-22L、コーンロータ:標準ロータ 1°34´×R24、回転数100rpm)を用いて測定することができる。
 本発明に用いる特定化合物の例としては、特に制限されるものではないが、高分子化合物が挙げられ、好ましくはアニオン性の官能基を有する高分子化合物が挙げられる。
 アニオン性の官能基としては、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基及びそれらの塩が挙げられ、カルボキシ基またはその塩が好ましい。
 本発明に用いる高分子化合物は、前記アニオン性の官能基の群より選択される1種又は2種以上を有するものを使用できる。
 本発明に用いる高分子化合物の好ましい具体例としては、特に制限されるものではないが、単糖類(例えば、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、ヘプトース等)が10個以上重合した多糖類が挙げられ、より好ましくは、アニオン性の官能基を有する酸性多糖類が挙げられる。ここにいう酸性多糖類とは、その構造中にアニオン性の官能基を有すれば特に制限されないが、例えば、ウロン酸(例えば、グルクロン酸、イズロン酸、ガラクツロン酸、マンヌロン酸)を有する多糖類、構造中の一部に硫酸基又はリン酸基を有する多糖類、或いはその両方の構造を持つ多糖類であって、天然から得られる多糖類のみならず、微生物により産生された多糖類、遺伝子工学的に産生された多糖類、或いは酵素を用いて人工的に合成された多糖類も含まれる。より具体的には、ヒアルロン酸、ジェランガム、脱アシル化ジェランガム(以下、DAGという場合もある)、ラムザンガム、ダイユータンガム、キサンタンガム、カラギーナン、ザンタンガム、ヘキスロン酸、フコイダン、ペクチン、ペクチン酸、ペクチニン酸、ヘパラン硫酸、ヘパリン、ヘパリチン硫酸、ケラト硫酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ラムナン硫酸及びそれらの塩からなる群より1種又は2種以上から構成されるものが例示される。多糖類は、好ましくは、ヒアルロン酸、DAG、ダイユータンガム、キサンタンガム、カラギーナン又はそれらの塩であり、低濃度の使用で細胞又は組織を浮遊させることができ、かつ細胞又は組織の回収のしやすさを考慮すると、最も好ましくは、DAGである。
 ここでいう塩とは、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムといったアルカリ金属の塩、カルシウム、バリウム、マグネシウムといったアルカリ土類金属の塩又はアルミニウム、亜鉛、銅、鉄、アンモニウム、有機塩基及びアミノ酸等の塩が挙げられる。
 これらの高分子化合物(多糖類等)の重量平均分子量は、好ましくは10,000乃至50,000,000であり、より好ましくは100,000乃至20,000,000、更に好ましくは1,000,000乃至10,000,000である。例えば、当該分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるプルラン換算で測定できる。
 さらに、DAGはリン酸化したものを使用することもできる。当該リン酸化は公知の手法で行うことができる。
 本発明においては、上記多糖類を複数種(好ましくは2種)組み合わせて使用することができる。多糖類の組み合わせの種類は、上述の構造体を液体培地中に形成し、当該液体培地の粘度を実質的に高めること無く細胞及び/又は組織を均一に浮遊させる(好ましくは浮遊静置させる)ことのできるものあれば特に限定されないが、好ましくは、当該組合せは少なくともDAG又はその塩を含む。即ち、好適な多糖類の組合せには、DAG又はその塩、及びDAG又はその塩以外の多糖類(例、キサンタンガム、アルギン酸、カラギーナン、ダイユータンガム、メチルセルロース、ローカストビーンガム又はそれらの塩)が含まれる。具体的な多糖類の組み合わせとしては、DAGとラムザンガム、DAGとダイユータンガム、DAGとキサンタンガム、DAGとカラギーナン、DAGとザンタンガム、DAGとローカストビーンガム、DAGとκ-カラギーナン、DAGとアルギン酸ナトリウム、DAGとメチルセルロース等が挙げられるが、これらに限定されない。
 本発明に用いる特定化合物の更に好ましい具体例としては、ヒアルロン酸、脱アシル化ジェランガム、ダイユータンガム、カラギーナン及びキサンタンガム及びそれらの塩が挙げられ、培地組成物の粘度を低くできる点と細胞または組織の回収のしやすさの点を考慮すると、最も好ましい例としては脱アシル化ジェランガムまたはその塩が挙げられる。
 本発明における脱アシル化ジェランガムとは、1-3結合したグルコース、1-4結合したグルクロン酸、1-4結合したグルコース及び1―4結合したラムノースの4分子の糖を構成単位とする直鎖状の高分子多糖類であり、以下の一般式(I)において、R、Rが共に水素原子であり、nは2以上の整数で表わされる多糖類である。ただし、Rがグリセリル基を、Rがアセチル基を含んでいてもよいが、アセチル基及びグリセリル基の含有量は、好ましくは10%以下であり、より好ましくは1%以下である。
 本発明における構造体は特定化合物により様々な形態となるが、脱アシル化ジェランガムの場合について記載すると、脱アシル化ジェランガムは、液体培地と混合した際に、液体培地中の金属イオン(例えば、カルシウムイオン)を取り込み、当該金属イオンを介した不定形な構造体を形成し、細胞及び/又は組織を浮遊させる。脱アシル化ジェランガムから調製される本発明に用いる培地組成物の粘度は、8mPa・s以下であり、好ましくは4mPa・s以下であり、細胞または組織の回収のしやすさの点を考慮すると、より好ましくは2mPa・s以下である。
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 本発明における特定化合物は、化学合成法でも得ることができるが、当該化合物が天然物である場合は、当該化合物を含有している各種植物、各種動物、各種微生物から慣用技術を用いて抽出及び分離精製することにより得るのが好適である。その抽出においては、水や超臨界ガスを用いると当該化合物を効率よく抽出できる。例えば、ジェランガムの製造方法としては、発酵培地で生産微生物を培養し、菌体外に生産された粘膜物を通常の精製方法にて回収し、乾燥、粉砕等の工程後、粉末状にすればよい。また、脱アシル化ジェランガムの場合は、粘膜物を回収する際にアルカリ処理を施し、1-3結合したグルコース残基に結合したグリセリル基とアセチル基を脱アシル化した後に回収すればよい。精製方法としては、例えば、液-液抽出、分別沈澱、結晶化、各種のイオン交換クロマトグラフィー、セファデックスLH-20等を用いたゲル濾過クロマトグラフィー、活性炭、シリカゲル等による吸着クロマトグラフィーもしくは薄層クロマトグラフィーによる活性物質の吸脱着処理、あるいは逆相カラムを用いた高速液体クロマトグラフィー等を単独あるいは任意の順序に組み合わせ、また反復して用いることにより、不純物を除き精製することができる。ジェランガムの生産微生物の例としては、これに限定されるものではないが、スフィンゴモナス・エロディア(Sphingomonas elodea)及び当該微生物の遺伝子を改変した微生物が挙げられる。
 そして、脱アシル化ジェランガムの場合、市販のもの、例えば、三晶株式会社製「KELCOGEL(シーピー・ケルコ社の登録商標)CG-LA」、三栄源エフ・エフ・アイ株式会社製「ケルコゲル(シーピー・ケルコ社の登録商標)」等を使用することができる。また、ネイティブ型ジェランガムとして、三栄源エフ・エフ・アイ株式会社製「ケルコゲル(シーピー・ケルコ社の登録商標)HT」等を使用することができる。
 培地中での特定化合物の濃度は、特定化合物の種類に依存し、特定化合物が上述の構造体を液体培地中に形成し、当該液体培地の粘度を実質的に高めること無く細胞及び/又は組織を均一に浮遊させる(好ましくは浮遊静置させる)ことのできる範囲で、適宜設定することができるが、通常0.0005%乃至1.0%(重量/容量)、好ましくは0.001%乃至0.4%(重量/容量)、より好ましくは0.005%乃至0.1%(重量/容量)、さらに好ましくは0.005%乃至0.05%(重量/容量)となるようにすれば良い。例えば、脱アシル化ジェランガムの場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、好ましくは0.003%乃至0.5%(重量/容量)、より好ましくは0.005%乃至0.1%(重量/容量)、更に好ましくは0.01%乃至0.05%(重量/容量)、最も好ましくは、0.01%乃至0.03%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。キサンタンガムの場合、0.001%乃至5.0%(重量/容量)、好ましくは0.01%乃至1.0%(重量/容量)、より好ましくは0.05%乃至0.5%(重量/容量)、最も好ましくは、0.1%乃至0.2%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。κ-カラギーナンおよびローカストビーンガム混合系の場合、0.001%乃至5.0%(重量/容量)、好ましくは0.005%乃至1.0%(重量/容量)、より好ましくは0.01%乃至0.1%(重量/容量)、最も好ましくは、0.03%乃至0.05%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。ネイティブ型ジェランガムの場合、0.05%乃至1.0%(重量/容量)、好ましくは、0.05%乃至0.1%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。
 上記多糖類を複数種(好ましくは2種)組み合わせて使用する場合、当該多糖類の濃度は、当該多糖類の組み合わせが上述の構造体を液体培地中に形成し、当該液体培地の粘度を実質的に高めること無く細胞及び/又は組織を均一に浮遊させる(好ましくは浮遊静置させる)ことのできる範囲で、適宜設定することができる。例えば、DAG又はその塩と、DAG又はその塩以外の多糖類との組合せを用いる場合、DAG又はその塩の濃度としては0.005~0.02%(重量/容量)、好ましくは0.01~0.02%(重量/容量)が例示され、DAG又はその塩以外の多糖類の濃度としては、0.005~0.4%(重量/容量)、好ましくは0.1~0.4%(重量/容量)が例示される。具体的な濃度範囲の組合せとしては、以下が例示される。
DAG又はその塩:0.005~0.02%(好ましくは0.01~0.02%)(重量/容量)
DAG以外の多糖類
キサンタンガム:0.1~0.4%(重量/容量)
アルギン酸ナトリウム:0.1~0.4%(重量/容量)
ローカストビーンガム:0.1~0.4%(重量/容量)
メチルセルロース:0.1~0.4%(重量/容量)(好ましくは0.2~0.4%(重量/容量))
カラギーナン:0.05~0.1%(重量/容量)
ダイユータンガム:0.05~0.1%(重量/容量)
 なお該濃度は、以下の式で算出できる。
 濃度(%)=特定化合物の重量(g)/培地組成物の容量(ml)×100
 前記化合物は、化学合成法によってさらに別の誘導体に変えることもでき、そのようにして得た当該誘導体も、本発明において有効に使用できる。具体的には、脱アシル化ジェランガムの場合、その一般式(I)で表される化合物のR及び/又はRに当たる水酸基を、C1-3アルコキシ基、C1-3アルキルスルホニル基、グルコースあるいはフルクトースなどの単糖残基、スクロース、ラクトースなどのオリゴ糖残基、グリシン、アルギニンなどのアミノ酸残基などに置換した誘導体も本発明に使用できる。また、1-ethyl-3-(3-di-methylaminopropyl)carbodiimide(EDC)等のクロスリンカーを用いて当該化合物を架橋することもできる。
 本発明に使用される特定化合物或いはその塩は製造条件により任意の結晶形として存在することができ、任意の水和物として存在することができるが、これら結晶形や水和物及びそれらの混合物も本発明の範囲に含有される。また、アセトン、エタノール、テトラヒドロフランなどの有機溶媒を含む溶媒和物として存在することもあるが、これらの形態はいずれも本発明の範囲に含有される。
 本発明に使用される特定化合物は、環内或いは環外異性化により生成する互変異性体、幾何異性体、互変異性体若しくは幾何異性体の混合物、又はそれらの混合物の形で存在してもよい。本発明の化合物は、異性化により生じるか否かに拘わらず、不斉中心を有する場合は、分割された光学異性体或いはそれらを任意の比率で含む混合物の形で存在してよい。
 本発明に用いる培地組成物には、金属イオン、例えば2価の金属イオン(カルシウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、鉄イオンおよび銅イオン等)が存在してもよく、好ましくはカルシウムイオンを含有する。当該金属イオンは、例えばカルシウムイオンとマグネシウムイオン、カルシウムイオンと亜鉛イオン、カルシウムイオンと鉄イオン、カルシウムイオンと銅イオンのように、2種類以上を組み合わせて使用することができる。当業者は適宜その組み合わせを決定することができる。一態様において、培地組成物に金属イオン(例、カルシウムイオン)が含まれることにより、高分子化合物が当該金属イオンを介して集合し、高分子化合物が三次元ネットワークを形成することにより(例えば、多糖類が金属イオン(例、カルシウムイオン)を介してマイクロゲルを形成することにより)本発明の構造体が形成される。金属イオンの濃度は、特定化合物が上述の構造体を液体培地中に形成し、当該液体培地の粘度を実質的に高めること無く細胞及び/又は組織を均一に浮遊させる(好ましくは浮遊静置させる)ことのできる範囲で、適宜設定することができる。金属イオン濃度は0.1mM及至300mMで、好ましくは、0.5mM及至100mMであるが、これらに限定されない。当該金属イオンは、培地と共に混合する、あるいは、塩溶液を別途調製しておき、培地に添加してもよい。また本発明に用いる培地組成物には、後述の細胞外マトリックス、接着分子等を含んでもよい。
 本発明で用いる特定化合物から構成された構造体は、細胞及び/又は組織を生体外で培養した時に、当該細胞及び/又は組織を、当該特定化合物の構造体を含有する液体中で浮遊させる効果(好ましくは浮遊静置させる効果)を示すものである。当該浮遊効果により、単層培養に比べて、一定体積あたりの細胞及び/又は組織を増やして培養することが可能である。また、従来の浮遊培養方法において回転や振とう操作を伴う場合、細胞及び/又は組織に対するせん断力が働くため、細胞及び/又は組織の増殖率や回収率が低い、或いは細胞の機能が損なわれてしまう場合があるが、本発明の特定化合物の構造体を含有する培地組成物を用いることにより振とう等の操作を行わずに細胞及び/又は組織を均一に分散することができるため、目的とする細胞及び/又は組織を細胞機能の損失無く容易かつ大量に取得することができる。また、従来のゲル基材を含む培地において細胞及び/又は組織を浮遊培養する際、細胞及び/又は組織の観察や回収が困難であったり、回収の際にその機能を損なったりする場合があるが、本発明の特定化合物の構造体を含有する培地組成物を用いることにより、細胞及び/又は組織を浮遊培養し、その機能を損なうこと無く観察し、回収することができる。また、従来のゲル基材を含む培地は、粘度が高く培地の交換が困難である場合があるが、本発明の特定化合物の構造体を含有する培地組成物は、低粘度であるためピペットやポンプ等を用いて容易に培地を交換することができる。
 本発明における特定化合物を用いて細胞及び/又は組織を培養する際には、細胞及び/又は組織を培養する際に用いられる培地と特定化合物を混合して培地組成物を調製することができる。このような培地の組成による分類では天然培地、半合成培地、合成培地、また、形状による分類では半固形培地、液体培地、粉末培地(以下、粉培地という場合もある)などが挙げられる。細胞及び/又は組織が動物由来である場合、動物細胞の培養に用いられる培地であればいずれも用いることができる。このような培地としては、例えばダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagles’s Medium;DMEM)、ハムF12培地(Ham’s Nutrient Mixture F12)、DMEM/F12培地、マッコイ5A培地(McCoy’s 5A medium)、イーグルMEM培地(Eagles’s Minimum Essential Medium;EMEM)、αMEM培地(alpha Modified Eagles’s Minimum Essential Medium;αMEM)、MEM培地(Minimum Essential Medium)、RPMI1640培地、イスコフ改変ダルベッコ培地(Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium;IMDM)、MCDB131培地、ウィリアム培地E、IPL41培地、Fischer‘s培地、StemPro34(インビトロジェン社製)、X-VIVO 10(ケンブレックス社製)、X-VIVO 15(ケンブレックス社製)、HPGM(ケンブレックス社製)、StemSpan H3000(ステムセルテクノロジー社製)、StemSpanSFEM(ステムセルテクノロジー社製)、StemlineII(シグマアルドリッチ社製)、QBSF-60(クオリティバイオロジカル社製)、StemProhESCSFM(インビトロジェン社製)、Essential8(登録商標)培地(ギブコ社製)、mTeSR1或いは2培地(ステムセルテクノロジー社製)、リプロFF或いはリプロFF2(リプロセル社製)、PSGro hESC/iPSC培地(システムバイオサイエンス社製)、NutriStem(登録商標)培地(バイオロジカルインダストリーズ社製)、CSTI-7培地(細胞科学研究所社製)、MesenPRO RS培地(ギブコ社製)、MF-Medium(登録商標)間葉系幹細胞増殖培地(東洋紡株式会社製)、Sf-900II(インビトロジェン社製)、Opti-Pro(インビトロジェン社製)、などが挙げられる。
 癌細胞の培養に用いられる培地には、上記培地に、細胞接着因子を含むことが可能であり、その例としては、マトリゲル、コラーゲンゲル、ゼラチン、ポリ-L-リジン、ポリ-D-リジン、ラミニン、フィブロネクチンが挙げられる。これらの細胞接着因子は、2種類以上を組み合わせて添加することもできる。また更に、癌細胞スフェアの培養に用いられる培地に対してグァーガム、タマリンドガム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、ローカストビーンガム、アラビアガム、タラガム、タマリンドガム、メチルセルロース等の増粘剤を更に混合することができる。
 上記の培地には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、塩素、各種アミノ酸、各種ビタミン、抗生物質、血清、脂肪酸、糖などを当業者は目的に応じて自由に添加してもよい。動物由来の細胞及び/又は組織培養の際には、当業者は目的に応じてその他の化学成分あるいは生体成分を一種類以上組み合わせて添加することもできる。
 動物由来の細胞及び/又は組織の培地に添加される成分としては、ウシ胎児血清、ヒト血清、ウマ血清、インシュリン、トランスフェリン、ラクトフェリン、コレステロール、エタノールアミン、亜セレン酸ナトリウム、モノチオグリセロール、2-メルカプトエタノール、ウシ血清アルブミン、ピルビン酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、各種ビタミン、各種アミノ酸、寒天、アガロース、コラーゲン、メチルセルロース、各種サイトカイン、各種ホルモン、各種増殖因子、各種細胞外マトリックスや各種細胞接着分子などが挙げられる。
 培地に添加される抗生物質の例としては、サルファ製剤、ペニシリン、フェネチシリン、メチシリン、オキサシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン、ナフシリン、アンピシリン、ペニシリン、アモキシシリン、シクラシリン、カルベニシリン、チカルシリン、ピペラシリン、アズロシリン、メクズロシリン、メシリナム、アンジノシリン、セファロスポリン及びその誘導体、オキソリン酸、アミフロキサシン、テマフロキサシン、ナリジクス酸、ピロミド酸、シプロフロキサン、シノキサシン、ノルフロキサシン、パーフロキサシン、ロザキサシン、オフロキサシン、エノキサシン、ピペミド酸、スルバクタム、クラブリン酸、β-ブロモペニシラン酸、β-クロロペニシラン酸、6-アセチルメチレン-ペニシラン酸、セフォキサゾール、スルタンピシリン、アディノシリン及びスルバクタムのホルムアルデヒド・フードラートエステル、タゾバクタム、アズトレオナム、スルファゼチン、イソスルファゼチン、ノルカディシン、m-カルボキシフェノール、フェニルアセトアミドホスホン酸メチル、クロルテトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、テトラサイクリン、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、メタサイクリン、並びにミノサイクリンが挙げられる。
 本発明における特定化合物を上記の培地に添加する場合には、まず適切な溶媒にて当該特定化合物を用時溶解または分散させる(これを、培地添加剤とする。)。その後、培地中での特定化合物濃度として、上に詳述したように、当該液体培地の粘度を実質的に高めること無く細胞及び/又は組織を均一に浮遊させる(好ましくは浮遊静置させる)ことのできる濃度、例えば0.0005%乃至1.0%(重量/容量)、好ましくは0.001%乃至0.4%(重量/容量)、より好ましくは0.005%乃至0.1%(重量/容量)、さらに好ましくは0.005%乃至0.05%(重量/容量)となるように、当該培地添加剤を培地中に添加すれば良い。例えば、脱アシル化ジェランガムの場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、好ましくは0.003%乃至0.5%(重量/容量)、より好ましくは0.005%乃至0.1%(重量/容量)、最も好ましくは、0.01%乃至0.05%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。キサンタンガムの場合、0.001%乃至5.0%(重量/容量)、好ましくは0.01%乃至1.0%(重量/容量)、より好ましくは0.05%乃至0.5%(重量/容量)、最も好ましくは、0.1%乃至0.2%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。κ-カラギーナンおよびローカストビーンガム混合系の場合、0.001%乃至5.0%(重量/容量)、好ましくは0.005%乃至1.0%(重量/容量)、より好ましくは0.01%乃至0.1%、最も好ましくは、0.03%乃至0.05%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。脱アシル化ジェランガムとダイユータンガムの混合系の場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、最も好ましくは、0.005%乃至0.01%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。脱アシル化ジェランガムとメチルセルロースの混合系の場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、最も好ましくは、0.005%乃至0.2%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。脱アシル化ジェランガムとローカストビーンガムの混合系の場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、最も好ましくは、0.01%乃至0.1%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。脱アシル化ジェランガムとアルギン酸ナトリウムの混合系の場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、最も好ましくは、0.01%乃至0.1%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。脱アシル化ジェランガムとキサンタンガムの混合系の場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、最も好ましくは、0.01%乃至0.1%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。脱アシル化ジェランガムとκ-カラギーナンの混合系の場合、0.001%乃至1.0%(重量/容量)、最も好ましくは、0.01%乃至0.1%(重量/容量)培地中に添加すれば良い。なお該濃度は、以下の式で算出できる。
 濃度(%)=特定化合物の重量(g)/培地組成物の容量(ml)×100
 ここで、培地添加剤に用いる適切な溶媒の例としては、水、ジメチルスルホキシド(DMSO)、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、グリセリン、プロピレングリコール、ブチレングリコール等の各種アルコールなどの水性溶媒が挙げられるが、これらに限られるわけではない。この際、特定化合物濃度は0.001%乃至5.0%(重量/容量)、好ましくは0.01%乃至1.0%(重量/容量)、より好ましくは0.1%乃至0.6%(重量/容量)とすることが望ましい。その際、当該特定化合物の効果を高めたり、使用する際の濃度を下げたりするような添加物を更に添加することもできる。この様な添加剤の例として、グァーガム、タマリンドガム、アルギン酸プロピレングコールエステル、ローカストビーンガム、アラビアガム、タラガム、タマリンドガム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アガロース、タマリンドシードガム、プルラン等の多糖類を1種以上混合することができる。また、当該特定化合物を培養の際に担体表面上に固定化或いは、担体内部に担持して使用することもできる。当該特定化合物は、提供時あるいは保存時に任意の形状であり得る。当該特定化合物は、錠剤、丸剤、カプセル剤、顆粒剤のような製剤化された固体、適切な溶媒並びに溶解剤で溶解した溶液あるいは懸濁液のような液体、又は基板や単体に結合させた状態であり得る。製剤化される際の添加物としては、p-ヒドロキシ安息香酸エステル類等の防腐剤;乳糖、ブドウ糖、ショ糖、マンニット等の賦形剤;ステアリン酸マグネシウム、タルク等の滑沢剤;ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、ゼラチン等の結合剤;脂肪酸エステル等の界面活性剤;グリセリン等の可塑剤等が挙げられる。これらの添加物は上記のものに限定されることはなく、当業者が利用可能であれば自由に選択することができる。また、本発明における特定化合物は、必要に応じて滅菌処理を施してもよい。滅菌方法は特に制限はなく、例えば、放射線滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、オートクレーブ滅菌、フィルター滅菌等が挙げられる。フィルター滅菌(以下、ろ過滅菌という場合もある)を行う際のフィルター部分の材質は特に制限されないが、例えば、グラスファイバー、ナイロン、PES(ポリエーテルスルホン)、親水性PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、セルロース混合エステル、セルロースアセテート、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。フィルターの細孔の大きさは特に制限されないが、好ましくは、0.1μm乃至10μm、より好ましくは、0.1μm乃至1μm、最も好ましくは、0.1μm乃至0.5μmである。これらの滅菌処理は、特定化合物が固形でも溶液の状態でもよい。
 上記調製により特定化合物の溶液又は分散液を液体培地に添加することにより、液体培地中に上記構造体が形成され、本発明に用いる培地組成物を得ることができる。培地には通常、高分子化合物がイオンを介して集合、あるいは、高分子化合物が三次元のネットワークを形成するのに十分な濃度の金属イオン(例、カルシウムイオン等の2価金属イオン)が含まれるので、本発明の特定化合物の溶液又は分散液を液体培地に添加するのみで、本発明に用いる培地組成物を得ることができる。あるいは、培地添加剤(特定化合物の溶液又は分散液)に培地を添加してもよい。さらに、本発明に用いる培地組成物は、特定化合物と培地成分とを、水性溶媒(例えばイオン交換水や超純水等を含む水)中で混合して調製することもできる。混合の態様としては、(1)液体培地と培地添加剤(溶液)とを混合する、(2)液体培地に上記高分子化合物(粉末等の固体)を混合する、(3)培地添加剤(溶液)に粉末培地を混合する、(4)粉末培地及び上記高分子化合物(粉末等の固体)を水性溶媒と混合する、等が挙げられるが、これらに限定されない。本発明に用いる培地組成物における特定化合物の分布が不均一になるのを防ぐために、(1)若しくは(4)又は(1)若しくは(3)の態様が好ましい。
 特定化合物を溶媒(例、水、液体培地等の水性溶媒)へ溶解する、または、特定化合物及び粉末培地を溶媒へ溶解する際、溶解促進のため、当該混合液を加熱するのが好ましい。加熱する温度としては、例えば80℃~130℃、好ましくは加熱滅菌されるような100℃~125℃(例、121℃)が挙げられる。加熱後、得られた特定化合物の溶液を室温まで冷却する。当該溶液に、上述の金属イオン(例、カルシウムイオン等の2価金属イオン)を添加することにより(例えば、当該溶液を液体培地へ添加することにより)、当該特定化合物から構成された上記構造体が形成される。或いは、特定化合物を、上述の金属イオン(例、カルシウムイオン等の2価金属イオン)を含む溶媒(例、水、液体培地等の水性溶媒)へ溶解する際に、加熱(例えば80℃~130℃、好ましくは100℃~125℃(例、121℃))し、得られた溶液を室温まで冷却することによっても、当該特定化合物から構成された上記構造体が形成される。
 本発明に用いる培地組成物の調製方法を例示するが、本発明はこれによって限定されるものではない。特定化合物をイオン交換水あるいは超純水に添加する。そして、当該特定化合物を溶解できる温度(例えば、60℃以上、80℃以上、90℃以上)で加熱しながら撹拌して透明な状態になるまで溶解させる。溶解後、撹拌しながら放冷し、滅菌(例えば、121℃にて20分でのオートクレーブ滅菌)を行う。室温に戻した後、静置培養に使用する任意の培地を撹拌(例えば、ホモミキサー等)しながら、当該培地に前記滅菌後の水溶液を添加し、当該培地と均一になるように混合する。本水溶液と培地の混合方法は特に制限はなく、例えばピペッティング等の手動での混合、マグネチックスターラーやメカニカルスターラー、ホモミキサー、ホモジナイザー等の機器を用いた混合が挙げられる。また、混合後に本発明に用いる培地組成物をフィルターにてろ過してもよい。ろ過処理をする際に用いるフィルターの細孔の大きさは、5μm乃至100μm、好ましくは5μm乃至70μm、より好ましくは10μm乃至70μmである。
 あるいは、粉末培地及び上記高分子化合物(粉末等の固体)を水性溶媒と混合し、上記温度で加熱することで本発明に用いる培地組成物を調製する。
 例えば、脱アシル化ジェランガムを調製する場合、0.1%乃至1%(重量/容量)、好ましくは0.2%乃至0.5%(重量/容量)、より好ましくは0.3%乃至0.4%(重量/容量)となるようにイオン交換水あるいは超純水に脱アシル化ジェランガムを添加する。また、別の局面では、脱アシル化ジェランガムを調製する場合、0.1%乃至1%(重量/容量)、好ましくは0.2%乃至0.8%(重量/容量)、より好ましくは0.3%乃至0.6%(重量/容量)となるようにイオン交換水あるいは超純水に脱アシル化ジェランガムを添加する。
 そして、前記脱アシル化ジェランガムを溶解できる温度であれば何度でもよいが、60℃以上、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上(例、80~130℃)に加熱しながら撹拌することにより透明な状態になるまで溶解させる。溶解後、撹拌しながら放冷し、例えば121℃にて20分間オートクレーブ滅菌を行う。室温に戻した後に、例えばDMEM/F12培地をホモミキサー等で撹拌しながら、当該培地に本水溶液を所望の最終濃度となるように添加し(例えば終濃度が0.015%の場合は0.3%水溶液:培地の比率は1:19)、均一に混合させる。本水溶液と培地の混合方法は特に制限はなく、例えばピペッティング等の手動での混合、マグネチックスターラーやメカニカルスターラー、ホモミキサー、ホモジナイザー等の機器を用いた混合が挙げられる。また、混合後に本発明に用いる培地組成物をフィルターにてろ過してもよい。ろ過処理をする際に用いるフィルターの細孔の大きさは、5μm乃至100μm、好ましくは5μm乃至70μm、より好ましくは10μm乃至70μmである。
 本発明に用いる培地組成物及びその製造方法の好適な態様を以下に記載する。
 本発明に用いる培地組成物は、好適には、細胞または組織を浮遊させて培養できる培地組成物であって、前記培地組成物の粘度が、8mPa・s以下(37℃条件下)であり、且つ脱アシル化ジェランガムまたはその塩を含有することを特徴とする、培地組成物である。一態様において、培地組成物中の脱アシル化ジェランガムまたはその塩の濃度が、0.01~0.05%(重量/容量)である。一態様において、当該培地組成物は、さらに、脱アシル化ジェランガムまたはその塩以外の多糖類を含有する。一態様において、当該培地組成物には、脱アシル化ジェランガムが細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を形成するのに十分な濃度の2価金属イオン(例、カルシウムイオン)を含有する。該濃度は、例えば、0.1mM及至300mM、好ましくは、0.5mM及至100mMである。
 当該培地組成物は、脱アシル化ジェランガムまたはその塩と培地とを混合することにより製造することが出来る。一態様において、当該培地は液体培地である。一態様において、当該液体培地には、脱アシル化ジェランガムが細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を形成するのに十分な濃度の2価金属イオン(例、カルシウムイオン)を含有する。該濃度は、例えば、0.1mM及至300mM、好ましくは、0.5mM及至100mMである。一態様において、溶媒中に溶解または分散した脱アシル化ジェランガムまたはその塩と、培地とを混合する。一態様において、溶媒中に溶解または分散した脱アシル化ジェランガムまたはその塩は、滅菌された状態である。一態様において、滅菌はオートクレーブ滅菌により行われる。別の態様において、滅菌はろ過滅菌により行われる。一態様において、ろ過滅菌は0.1~0.5μmのフィルターを通過させることにより実施する。
(2)増殖因子存在下での癌細胞の培養(方法論I)
(2-1)癌細胞の培養方法
 本発明は、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有する接着性癌細胞を、当該増殖因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養することを含む、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有する接着性癌細胞の培養方法(本発明の方法1)を提供する。単層培養では、これらの増殖因子に対する接着性癌細胞の反応性が低く、評価が困難であったのに対して、上記培地組成物I中で浮遊培養すると、これらの増殖因子に対する反応性が向上し、増殖が大きく促進される。
 方法論Iに用いる癌細胞は、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有する。従って、当該癌細胞は、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に対する機能的な受容体を発現する。
 トランスフォーミング増殖因子(TGF)としては、TGF-α及びTGF-βを挙げることができる。好ましくは、TGF-βである。TGF-βには、β1~3のサブタイプがあるが、いずれも本発明に包含される。TGF-αの受容体は、ErbB1/EGFRである。TGF-βの受容体としては、1型受容体(TGF-βR1)及び2型受容体(TGF-βR2)が挙げられるが、いずれも本発明に包含される。
 インスリン様増殖因子(IGF)としては、IGF-1及びIGF-2を挙げることができる。好ましくは、IGF-1である。IGF-1及びIGF-2は、IGF-1受容体に強力に結合し活性化させることに加え、インスリン受容体と弱く結合する。IGF-2受容体はIGF-2とだけ結合し、細胞内シグナル経路を活性化させない。IGF受容体は、好ましくは、IGF-1受容体である。
 線維芽細胞増殖因子(FGF)としては、FGF1~FGF23が確認されている。ヒトFGF19はマウスFGF15のオルソログであるので、ヒト及びマウスのFGFファミリーは22のメンバーで構成される。本明細書において、FGFの呼称はヒトFGFのノメンクラチャに従うものとする。FGFは、好ましくはFGF2(bFGF)である。FGFの受容体としては、FGFR1~4が挙げられ、いずれも本発明に包含される。
 方法論Iに用いる癌細胞は、好ましくは、TGF-β、IGF-1及びFGF2からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有し、より好ましくは、TGF-βに反応性を有する。上記培地組成物I中で浮遊培養すると、とりわけTGF-βに対する反応性が向上し、増殖が大きく促進される。
 方法論Iに用いる癌細胞は、接着細胞である。接着細胞とは、足場に接着することで生存及び増殖を行なうことができる足場依存性の細胞を意味する。
 接着性の癌細胞としては、胃癌、食道癌、大腸癌、結腸癌、直腸癌、膵臓癌、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、扁平上皮細胞癌、基底細胞癌、腺癌、腎細胞癌、尿管癌、肝癌、胆管癌、子宮頚癌、子宮内膜癌、精巣癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、頭蓋咽頭癌、喉頭癌、舌癌、繊維肉腫、粘膜肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨原性肉腫、脊索腫、血管肉腫、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、精上皮腫、ウィルムス腫瘍、神経膠腫、星状細胞腫、髄膜腫、黒色腫、神経芽細胞腫、髄芽腫、網膜芽細胞腫等の細胞が挙げられるが、これらに限定されない。接着性の癌細胞は、好ましくは、上皮細胞由来の悪性腫瘍、即ち癌腫(カルシノーマ)細胞である。
 本発明の培養方法においては、上述の増殖因子に対する反応性を有する接着性癌細胞を、当該増殖因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養する。
 本発明の培養方法に用いる増殖因子は、通常、哺乳動物の増殖因子である。哺乳動物としては、上記のものを挙げることができる。増殖因子は、多くの哺乳動物の種間で交差反応性を有するので、本発明の目的を達成し得る限り、いずれの哺乳動物の増殖因子を用いてもよいが、好適には、培養する癌細胞と同一種の哺乳動物の増殖因子が用いられる。例えば、TGF-βに反応性を有するヒト接着性癌細胞は、好適には、ヒトTGF-βを含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養される。ヒトTGF-βとは、TGF-βが、ヒトが生体内で天然に発現するTGF-βのアミノ酸配列を有することを意味する。本明細書中、他のタンパク質等についても、同様に解釈する。
 本発明の方法に用いる増殖因子は、好ましくは単離されている。「単離」とは、目的とする成分や細胞以外の因子を除去する操作がなされ、天然に存在する状態を脱していることを意味する。従って、「単離された増殖因子X」には、培養対象の細胞や組織から産生された内在性の増殖因子Xは包含されない。「単離されたタンパク質X」の純度(総タンパク質重量に占めるタンパク質Xの重量の百分率)は、通常70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは99%以上、最も好ましくは100%である。浮遊培養に用いられる培地に含まれる単離された増殖因子は、培地組成物I中へ外因的に添加されたものである。従って、一態様において、本発明は、単離された、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子を提供する工程を含む。また、一態様において、培地組成物I中へ、単離されたトランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子を外因的に添加する工程を含む。
 培地組成物I中の、上記増殖因子の濃度は、培養対象の接着性癌細胞の増殖を促進する濃度である。そのような濃度は、当業者であれば、適宜設定することが可能である。TGF-βの濃度は、通常、3ng/ml以上である。IGF-1の濃度は、通常10ng/ml以上である。FGF2の濃度は、通常10ng/ml以上である。添加する増殖因子の上限値は、培養対象の接着性癌細胞の増殖を促進する限り、特に限定されないが、細胞増殖に対する良好な濃度依存性を確保する観点から、TGF-βの濃度は30ng/ml以下程度、IGF-1の濃度は100ng/ml以下程度、FGF2の濃度は100ng/ml以下程度とすることが好ましい。
 本発明の培養方法を用いて、上述の接着性癌細胞を培養する際には、細胞の培養に一般的に用いられるシャーレ、フラスコ、プラスチックバック、テフロン(登録商標)バック、ディッシュ、ペトリデッシュ、組織培養用ディッシュ、マルチディッシュ、マイクロプレート、マイクロウエルプレート、マルチプレート、マルチウエルプレート、チャンバースライド、細胞培養フラスコ、スピナーフラスコ、チューブ、トレイ、培養バック、ローラーボトル等の培養器材を用いて培養することが可能である。これらの培養容器のうち、多数の抗癌剤の評価、医薬品候補化合物又は医薬品の評価を実施する際には、マイクロプレート、マイクロウエルプレート、マルチプレート、マルチウエルプレートが好適に用いられる。これらのプレートのウェル底形状は、特に制限されないが、平底、U字型、V字型のものを用いることが可能であり、好ましくはU字型のものが用いられる。これらの培養器材の材質は特に制限されないが、例えば、ガラス、ポリ塩化ビニル、エチルセルロースやアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリ(エチレン-ビニルアセテート)コポリマー、ポリ(ブタジエン-スチレン)コポリマー、ポリ(ブタジエン-アクリロニトリル)コポリマー、ポリ(エチレン-エチルアクリレート)コポリマー、ポリ(エチレン-メタアクリレート)コポリマー、ポリクロロプレン、スチロール樹脂、クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、アクリル系ブロックコポリマー等のプラスチック等が挙げられる。これらのプラスチックは、酸素や二酸化炭素等のガス透過性に優れるだけでなく、工業的に成形加工性に優れ、各種の滅菌処理に耐えうるものであり、かつ培養器材内部の様子を観察することができる透明性の材質であることが好ましい。ここで、滅菌処理を施す方法は特に制限はなく、例えば、放射線滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、オートクレーブ滅菌等が挙げられる。また、これらのプラスチックに対して種々の表面処理(例えば、プラズマ処理、コロナ処理等)を施してもよい。
 上記接着性癌細胞の培養は、機械的な制御下のもと閉鎖環境下で細胞播種、培地交換、細胞画像取得、培養細胞回収を自動で実行し、pH、温度、酸素濃度などを制御しながら、高密度での培養が可能なバイオリアクターや自動培養装置によって行うこともできる。これら装置を用いて培養の途中に新しい培地を補給し、要求する物質を過不足なく細胞及び/又は組織に供給する手法として、流加培養、連続培養及び灌流培養があるが、いずれの手法も本発明の培養方法に用いることができる。また、バイオリアクターや自動培養装置に用いられる培養容器には、開閉が容易で外界との接触面積が大きい開放系培養容器(例えば蓋を有する培養容器)と、開閉が容易ではなく外界との接触面積の小さい閉鎖系培養容器(例えばカートリッジ型培養容器)があるが、いずれの培養容器も本発明の培養方法に用いることができる。
 本発明の培養方法において、培養する接着性癌細胞の形態や状態は、当業者が任意に選択することができる。その好ましい具体例としては、特に制限されるものではないが、接着性癌細胞が単一細胞の状態で培地組成物I中に分散した状態、接着性癌細胞が担体表面上に接着した状態、接着性癌細胞が担体内部に包埋した状態、複数個の接着性癌細胞が集合し細胞塊(スフェア)を形成した状態等が挙げられる。接着性癌細胞は、好ましくは、単一細胞の状態で培地組成物I中に分散した状態、又は複数個の細胞が集合し細胞塊(スフェア)を形成した状態で、培地組成物I中で浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)される。即ち、好ましくは、癌細胞を接着や包埋するための担体を用いない。これらの状態の内、細胞塊(スフェア)を形成した状態は、生体内環境に近い細胞-細胞間相互作用及び細胞構造体が再構築されており、細胞機能を長期的に維持したまま培養でき、また細胞の回収が比較的容易であるため、好ましい。
 細胞凝集塊(スフェア)を形成させる方法は、特に制限は無く、当業者が適宜選択することができる。その例としては、細胞非接着表面を有する容器を用いた方法、ハンギングドロップ法、旋回培養法、3次元スキャフォールド法、遠心法、電場や磁場による凝集を用いた方法等が挙げられる。例えば、細胞非接着表面を有する容器を用いた方法については、目的の細胞を、細胞接着を阻害する表面処理を施した培養容器中にて培養し、スフェアを形成させることができる。この細胞非接着性培養容器を使用する場合は、まず、目的の細胞を採取した後にその細胞浮遊液を調製し、当該培養容器中に播種して培養を行なう。一週間ほど培養を続けると、細胞は自発的にスフェアを形成する。このとき用いる細胞非接着性表面としては、一般に用いられるシャーレなどの培養容器の表面に、細胞接着を阻害する物質をコートしたものなどを用いることができる。このような物質としては、アガロース、寒天、ポリ-HEMA(ポリ-(2-ハイドロキシ-エチルメタクリレート)2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと他のモノマー(例えばブチルメタクリレート等)との共重合体、ポリ(2-メトキシメチルアクリレート)、ポリ-N-イソプロピルアクリルアミド、メビオールジェル(登録商標)などが挙げられるが、細胞毒性がなければ、これらに限定されるものではない。
 目的とするサイズの均一な細胞凝集塊を得るため、使用する細胞非付着性培養容器上に、目的とする細胞凝集塊と同一径の複数の凹みを導入することもできる。これらの凹みが互いに接しているか、あるいは目的とする細胞凝集塊の直径の範囲内であれば、細胞を播種した際、播種した細胞は凹みと凹みの間で細胞凝集塊を形成することなく、確実に凹みの中でその容積に応じた大きさの細胞凝集塊を形成し、均一サイズの細胞凝集塊集団を得ることができる。この際の凹みの形状としては半球または円錐上が好ましい。
 培養組成物Iを用いてスフェアを形成させることもできる。例えば、スフェアは、培養組成物I中に、単一細胞状態にまで解離した、目的とする接着性癌細胞を均一に分散させ、3日間乃至10日間静置して浮遊培養することにより調製される。ここで調製されたスフェアは、遠心やろ過処理を行うことにより、回収することができる。スフェアの大きさは、細胞種及び培養期間によって異なり特に限定されないが、球形状或いは楕円球形状であるとした際には20μm乃至1000μm、好ましくは40μm乃至500μm、より好ましくは50μm乃至300μm、最も好ましくは80μm乃至200μmの直径を有する。このようなスフェアは、そのまま静置培養を続けることでも10日以上、好ましくは13日以上、さらに好ましくは30日以上の期間において増殖能を保持し得るが、さらに静置培養中に定期的に機械的分割を行うことで、またはさらに単細胞化処理と凝集を行うことで、実質的に無期限に増殖能を保持し得る。
 本発明の方法で、接着性癌細胞を培養する際には、上記増殖因子を含む培養組成物Iに対して別途調製した接着性癌細胞を添加し、均一に分散される様に混合すればよい。その際の混合方法は特に制限はなく、例えばピペッティング等の手動での混合、スターラー、ヴォルテックスミキサー、マイクロプレートミキサー、振とう機等の機器を用いた混合が挙げられる。混合後は、得られた接着性癌細胞懸濁液を静置で培養してもよいし、必要に応じて培養液を回転、振とう或いは撹拌してもよい。その回転数と頻度は、当業者の目的に合わせて適宜設定すればよい。また、静置培養の期間において培地組成物の交換が必要となった際には、遠心やろ過処理を行うことにより接着性癌細胞と培地組成物を分離した後、新鮮な上記増殖因子を含む培地組成物Iを細胞に添加すればよい。或いは、遠心やろ過処理を行うことにより接着性癌細胞を適宜濃縮した後、新鮮な上記増殖因子を含む培地組成物Iをこの濃縮液に添加すればよい。
 一態様において、接着性の癌細胞の浮遊培養に際して、例えば、当該癌細胞を継代培養から回収し、これを、単一細胞、又はこれに近い状態にまで分散する。癌細胞の分散は、適切な細胞解離液を用いて行われる。細胞解離液としては、例えば、EDTA;トリプシン、コラゲナーゼIV、メタロプロテアーゼ等のタンパク分解酵素等を単独で又は適宜組み合わせて用いることができる。分散された接着性の癌細胞を、上記増殖因子を含む培地組成物I中に懸濁し、これを浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)する。培養物中、癌細胞は、単一細胞の状態で、又はスフェアの状態で、培地組成物I中に浮遊しながら、増殖する。
 接着性癌細胞を培養する際の温度は、通常25乃至39℃、好ましくは37℃である。CO濃度は、通常、培養の雰囲気中、4乃至10体積%であり、好ましくは5体積%である。酸素濃度は、培養の雰囲気中、15~50体積%であり、好ましくは20体積%である通常、培養期間は通常1乃至35日間であるが、培養の目的に合わせて自由に設定すればよい。
(2-2)癌細胞の増殖因子への反応性を試験する方法
 本発明は、接着性癌細胞の、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子への反応性を試験する方法であって、
(1)接着性癌細胞を、当該増殖因子の存在下及び非存在下で、上記培地組成物I中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌細胞の増殖を測定すること、及び
(3)当該増殖因子の存在下で培養した癌細胞の増殖を、当該増殖因子の非存在下での増殖と比較すること
を含む、方法(本発明の方法2)を提供する。
 上述のように、単層培養では、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子に対する接着性癌細胞の応答性が低いのに対して、上記本発明の方法Iにより、上記培地組成物I中で浮遊培養すると、これらの増殖因子に対する応答性が向上し、増殖が大きく促進されるため、この方法を応用することにより、接着性癌細胞の上記増殖因子に対する反応性を高感度で評価することが出来る。
 本発明の方法2における、用語の定義や、試験条件(好適な条件を含む)は、特に断りのない限り、本発明の方法1と同一である。
 工程(1)においては、評価対象の接着性癌細胞を、トランスフォーミング増殖因子(例、TGF-β)、インスリン様増殖因子(例、IGF-1)及び線維芽細胞増殖因子(例、FGF2)からなる群から選択されるいずれかの増殖因子の存在下及び非存在下で、上記培地組成物I中で、浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)する。当該増殖因子は、好ましくは、TGF-βである。
 培養期間は、評価対象の接着性癌細胞の、当該増殖因子の刺激による増殖促進効果が検出可能な限り特に限定されないが、通常、1~7日程度である。
 培養した癌細胞の増殖の測定は、自体公知の方法により実施することが出来る。例えば、培養後の癌細胞の細胞数を計測する。増殖或いは出現した細胞の数は、当該分野にて標準的な顕微鏡を用いてカウントすることができる。あるいは、癌細胞の細胞数の計測は、コロニー形成法、クリスタルバイオレッド法、チミジン取り込み法、トリパンブルー染色法、ATP(アデノシン3リン酸)測定法、3-(4,5-Dimethylthial-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazalium Bromide(MTT)染色法、WST-1(登録商標)染色法、WST-8(登録商標)染色法、フローサイトメトリー法、細胞数自動測定装置を用いた方法などを用いて実施することもできる。
 そして、当該増殖因子の存在下で培養した癌細胞の増殖を、当該増殖因子の非存在下での増殖と比較する。癌細胞の増殖の比較は、好ましくは、統計学的有意差の有無に基づいて行なわれ得る。なお、被検増殖因子を添加しない対照癌細胞の増殖の程度は、被検増殖因子を接触させた癌細胞の増殖の測定に対し、事前に測定したものであっても、同時に測定したものであってもよいが、実験の精度、再現性の観点から同時に測定されたものであることが好ましい。
 比較の結果、当該増殖因子の添加によって増殖の促進が確認された場合、当該癌細胞は、当該増殖因子に対する反応性を有すると判定することが出来る。
(2-3)抗癌剤のスクリーニング方法
 本発明は、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子への反応性を有する接着性癌細胞に対する抗癌剤のスクリーニング方法であって、
(1)被検物質の存在下及び非存在下で、当該癌細胞を、当該増殖因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌細胞の増殖を測定すること、及び
(3)被検物質の存在下で培養した癌細胞の増殖を、被検物質の非存在下での増殖と比較すること
を含む、方法(本発明の方法3)を提供する。
 上述のように、単層培養では、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子に対する接着性癌細胞の応答性が低いのに対して、上記本発明の方法Iにより、上記培地組成物I中で浮遊培養すると、これらの増殖因子に対する応答性が向上し、増殖が大きく促進されるため、この方法を応用することにより、接着性癌細胞の上記増殖因子依存的な増殖を阻害する物質を高感度でスクリーニングするが出来る。
 本発明の方法3における、用語の定義や、試験条件(好適な条件を含む)は、特に断りのない限り、本発明の方法1及び2と同一である。
 工程(1)においては、被検物質の存在下及び非存在下で、トランスフォーミング増殖因子(例、TGF-β)、インスリン様増殖因子(例、IGF-1)及び線維芽細胞増殖因子(例、FGF2)からなる群から選択されるいずれかの増殖因子への反応性を有する接着性癌細胞を、当該増殖因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)する。当該増殖因子は、好ましくは、TGF-βである。
 本発明の方法3に供される被検物質は、いかなる公知化合物及び新規化合物であってもよく、例えば、核酸、糖質、脂質、蛋白質、ペプチド、有機低分子化合物、コンビナトリアルケミストリー技術を用いて作製された化合物ライブラリー、ランダムペプチドライブラリー、あるいは微生物、動植物、海洋生物等由来の天然成分等が挙げられる。
 培養期間は、評価対象の接着性癌細胞の、当該増殖因子の刺激による増殖促進効果が検出可能な限り特に限定されないが、通常、1~7日程度である。
 培養した癌細胞の増殖の測定は、自体公知の方法により実施することが出来る。例えば、培養後の癌細胞の細胞数を計測する。増殖或いは出現した細胞の数は、当該分野にて標準的な顕微鏡を用いてカウントすることができる。癌細胞の数の計測は、コロニー形成法、クリスタルバイオレッド法、チミジン取り込み法、トリパンブルー染色法、ATP(アデノシン3リン酸)測定法、3-(4,5-Dimethylthial-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazalium Bromide(MTT)染色法、WST-1(登録商標)染色法、WST-8(登録商標)染色法、フローサイトメトリー法、細胞数自動測定装置を用いた方法などを用いて実施することができる。
 そして、当該被検物質の存在下で培養した癌細胞の増殖を、当該被検物質の非存在下での増殖と比較する。癌細胞の増殖の比較は、好ましくは、統計学的有意差の有無に基づいて行なわれ得る。なお、被検物質を添加しない対照癌細胞の増殖の程度は、被検物質を接触させた癌細胞の増殖の測定に対し、事前に測定したものであっても、同時に測定したものであってもよいが、実験の精度、再現性の観点から同時に測定されたものであることが好ましい。
 比較の結果、当該被検物質の添加により、当該増殖因子による当該接着性癌細胞の増殖を阻害した物質を、接着性癌細胞の当該増殖因子依存的な増殖を阻害する候補物質として、或いは接着性癌細胞に対する抗癌剤の候補物質として選択することが出来る。
 上記比較のみでは、上記培地組成物I中へ添加した増殖因子による増殖促進効果とは無関係に(例えば、単なる細胞毒性により)、評価対象の癌細胞の増殖を抑制した可能性が否定できない。そこで、培地組成物I中へ、評価対象の増殖因子を添加せずに、上記工程(1)~(3)と同一の操作を行い、当該増殖因子に非依存的な当該癌細胞の増殖に対する被検物質の効果を、更に評価してもよい。そして、比較の結果、当該被検物質が、当該増殖因子不在化における当該接着性癌細胞の増殖を阻害しない場合、当該被検物質を、当該増殖因子依存的な接着性癌細胞の増殖を選択的に阻害する物質として選択することが出来る。このように、特定の増殖因子依存的な接着性癌細胞の増殖を選択的に阻害する物質は、非特異的に正常細胞を傷害するリスクが低減されているので、接着性癌細胞に対する抗癌剤の候補物質として優れている。
 更に、得られた候補物質の効果を生体内において確認してもよい。例えば、該候補物質を担癌非ヒト哺乳動物(例えば、インビトロ方法で増殖阻害活性が確認された接着性癌細胞を移植した非ヒト哺乳動物)へ投与し、該非ヒト哺乳動物における当該癌細胞の増殖の程度をコントロール非ヒト哺乳動物(候補物質を投与しないこと以外の飼育条件が候補物質を投与した担癌非ヒト哺乳動物と同一)と比較し、比較結果に基づき該非ヒト哺乳動物における癌細胞の増殖を阻害した候補物質を、生体内における有効性が確認された抗癌剤の候補物質として選択することができる。
(3)癌腫細胞の上皮間葉転換の評価(方法論II)
(3-1)癌腫細胞の上皮系様形質の維持方法
 本発明は、癌腫細胞を、上記培地組成物I中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮系様形質の維持方法(本発明の方法4)を提供する。癌腫細胞を単層培養に付すと、上皮間葉転換が促進され、上皮系様形質が失われて、間葉系様形質が優勢となるのに対して、癌腫細胞を上記培地組成物I中で浮遊培養に付すと、上皮間葉転換が抑制され、上皮系様形質が維持されるのみならず、間葉系様形質が優勢となった癌腫細胞の上皮系様形質への転換(即ち、間葉上皮転換)が誘導され、その結果、上皮系様形質が優勢となる。
 上皮間葉転換(EMT)とは、上皮細胞がその細胞極性や周囲細胞との細胞接着機能を失い、遊走、浸潤能を得ることで間葉系様の細胞へと変化するプロセスを意味する。一般に癌腫細胞は、上皮間葉転換を引き起こすことにより、E-カドヘリン発現が相対的に高く細胞同士が面で接着している上皮系様形質から、N-カドヘリン発現が相対的に高く、細胞同士が点で接着し、細胞同士の接着性が低下した間葉系様形質へと移行し、これが、周辺組織への浸潤や、転移を引き起こす原因の1つと考えられている。
 癌腫(カルシノーマ)細胞としては、胃癌、食道癌、大腸癌、結腸癌、直腸癌、膵臓癌、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、扁平上皮細胞癌、基底細胞癌、腺癌、腎細胞癌、尿管癌、肝癌、胆管癌、子宮頚癌、子宮内膜癌、精巣癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、頭蓋咽頭癌、喉頭癌、舌癌、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、精上皮腫、ウィルムス腫瘍、神経膠腫、星状細胞腫、髄膜腫、網膜芽細胞腫等の細胞が挙げられるが、これらに限定されない。
 方法論IIにおいて用いられる癌腫細胞は、上皮間葉転換能を有する。上皮間葉転換能とは、上皮間葉転換誘導因子の刺激により、上皮間葉転換を引き起こす能力を意味する。上皮間葉転換誘導因子としては、TGF-β、FGF(FGF1~FGF23、好ましくはFGF2)、EGF受容体アゴニスト(EGF、HB-EGF、TGF-α、β-cellulin、amphiregulin、epiregulin等)、HGF、Wnt/β-カテニン、Notch、I型コラーゲン等が挙げられる。一般に、癌腫細胞の上皮間葉転換は可逆的であり、間葉系様形質へと移行した後で、上皮系様形質へと戻ることが可能である。
 本発明の方法4においては、癌腫細胞が、上記培地組成物I中で浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)される。浮遊培養により、癌腫細胞の上皮間葉転換が抑制され、上皮系様形質が維持される。癌腫細胞を単層培養すると間葉系様形質が優勢となるが、このように間葉系様形質が優勢となった癌腫細胞を、上記培地組成物I中で浮遊培養に付すと、間葉上皮転換が誘導されて、間葉系様形質が失われ、上皮系様形質が優勢となる。本発明の方法4における「癌腫細胞における上皮系様形質の維持」には、癌腫細胞における上皮系様形質が優勢である状態を維持すること、及び、間葉系様形質が優勢である癌腫細胞を、上皮系様形質が優勢である状態へと移行させることを包含する。
 本発明の方法4において、癌腫細胞を培養する際に用いる培養容器や培養装置としては、上記本発明の方法1において記載した培養容器や培養装置を挙げることができる。
 本発明の方法4において、培養する癌腫細胞の形態や状態は、特に制限されるものではないが、好ましくは、癌腫細胞は、単一細胞の状態で培地組成物I中に分散した状態、又は複数個の癌腫細胞が集合し細胞塊(スフェア)を形成した状態で、培地組成物I中で浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)される。好ましくは、癌腫細胞を接着又は包埋するための担体を用いずに、浮遊培養を行う。癌腫細胞の担体への接着により、上皮間葉転換が誘導される可能性があるためである。
 細胞凝集塊(スフェア)を形成させる方法としては、上記本発明の方法1に記載した方法を挙げることができる。
 本発明の方法4で、癌腫細胞を培養する際には、培養組成物Iに対して別途調製した癌腫細胞を添加し、均一に分散される様に混合すればよい。その際の混合方法は特に制限はなく、例えばピペッティング等の手動での混合、スターラー、ヴォルテックスミキサー、マイクロプレートミキサー、振とう機等の機器を用いた混合が挙げられる。混合後は、得られた癌腫細胞懸濁液を静置で培養してもよいし、必要に応じて培養液を回転、振とう或いは撹拌してもよい。その回転数と頻度は、当業者の目的に合わせて適宜設定すればよい。また、静置培養の期間において培地組成物の交換が必要となった際には、遠心やろ過処理を行うことにより癌腫細胞と培地組成物を分離した後、新鮮な培地組成物Iを細胞に添加すればよい。或いは、遠心やろ過処理を行うことにより癌腫細胞を適宜濃縮した後、新鮮な培地組成物Iをこの濃縮液に添加すればよい。
 一態様において、癌腫細胞の浮遊培養に際して、例えば、当該癌腫細胞を継代培養から回収し、これを、単一細胞、又はこれに近い状態にまで分散する。癌腫細胞の分散は、適切な細胞解離液を用いて行われる。細胞解離液としては、例えば、EDTA;トリプシン、コラゲナーゼIV、メタロプロテアーゼ等のタンパク分解酵素等を単独で又は適宜組み合わせて用いることができる。分散された癌腫細胞を、上記培地組成物I中に懸濁し、これを浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)する。培養物中、癌腫細胞は、単一細胞の状態で、又はスフェアの状態で、培地組成物I中に浮遊しながら、増殖する。
 好ましい態様において、本発明の方法4においては、癌腫細胞の上皮系様形質を維持するため、及び間葉上皮転換を阻害しないため、培地組成物Iは、上皮間葉転換誘導濃度の上皮間葉転換誘導因子を含有しない。上皮間葉転換誘導因子としては、TGF-β、FGF(FGF1~FGF23、好ましくはFGF2)、EGF受容体アゴニスト(EGF、HB-EGF、TGF-α、β-cellulin、amphiregulin、epiregulin等)、HGF、Wnt/β-カテニン、Notch、I型コラーゲン等が挙げられる。
 癌腫細胞を培養する際の温度は、通常25乃至39℃、好ましくは37℃である。CO濃度は、通常、培養の雰囲気中、4乃至10体積%であり、好ましくは5体積%である。
 低酸素環境は、上皮間葉転換を誘導するので、本発明の方法4において、癌腫細胞を培養する際の酸素濃度は、空気中の酸素分圧(20体積%)以上とすることが好ましい。
 培養期間は、癌腫細胞の上皮系様形質の維持が達成される限り特に限定されず、培養の目的に合わせて自由に設定すればよい。間葉系様形質が優勢である癌腫細胞を、上皮系様形質が優勢である状態へと移行させる場合(例えば、単層培養に付していた癌腫細胞を回収し、培地組成物I中での浮遊培養に付す場合)には、間葉上皮転換が十分に進行するよう、例えば6日以上、好ましくは、11日以上、培地組成物I中で浮遊培養を継続することが好ましい。
 このようにして、癌腫細胞を、培地組成物I中で浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)することにより、上皮系様形質が維持された癌腫細胞を得ることが出来る。本発明の方法4は、上皮系様形質を有する癌腫細胞の調製方法でもある。
 培養後の癌腫細胞において、上皮系様形質が維持されたこと(上皮系様形質が優勢であること)を確認してもよい。本発明の方法4は、このような確認工程を含み得る。上皮系様形質が維持された状態にあることの確認は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を調べることにより実施することが出来る。上皮系様形質が優勢な状態では、E-カドヘリン発現が相対的に高く、N-カドヘリン発現が相対的に低いが、間葉系様形質が優勢な状態では、これが逆転し、E-カドヘリン発現が相対的に低く、N-カドヘリン発現が相対的に高い。従って、E-カドヘリン発現が相対的に高く、N-カドヘリン発現が相対的に低ければ、培養後の癌腫細胞が、上皮系様形質が維持された(上皮系様形質が優勢な)状態にあると判断することが出来る。また、間葉系様形質が優勢である癌腫細胞を、上皮系様形質が優勢である状態へと移行させる場合には、培養後の癌腫細胞における、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を、培養開始時の癌腫細胞と比較し、E-カドヘリン発現の上昇及びN-カドヘリン発現の低下が確認されれば、癌腫細胞が上皮系様形質が優勢である状態へ移行したと判断することが出来る。E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現は、mRNA又はタンパク質の発現を評価することにより行うことが出来る。mRNA発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的プライマーやプローブを用いたRT-PCR、ノーザンブロッティング、核酸アレイ等により評価することが出来る。タンパク質の発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的抗体を用いた免疫組織学的解析(免疫組織染色、フローサイトメトリー等)により評価することが出来る。
(3-2)上皮間葉転換の誘導方法
 本発明は、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮間葉転換の誘導方法(本発明の方法5)を提供する。上記本発明の方法4において、培地組成物I中に、上皮間葉転換誘導に十分な量の上皮間葉転換誘導因子を添加することにより、癌腫細胞の上皮間葉転換が誘導される。
 本発明の方法5における、用語の定義や、試験条件(好適な条件を含む)は、特に断りのない限り、本発明の方法4と同一である。
 本発明の方法5においては、まず、上皮系様形質を有する癌腫細胞が提供される。上皮系様形質を有する癌腫細胞は、例えば、上記本発明の方法4により調製することが出来る。従って、本発明の方法5を実施するに先立ち、本発明の方法4を実施し、上皮系様形質を有する癌腫細胞を調製してもよい。
 次に、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)する。上皮間葉転換誘導因子としては、TGF-β、FGF(FGF1~FGF23、好ましくはFGF2)、EGF受容体アゴニスト(EGF、HB-EGF、TGF-α、β-cellulin、amphiregulin、epiregulin等)、HGF、Wnt/β-カテニン、Notch、I型コラーゲン等が挙げられる。当該上皮間葉転換誘導因子は、好ましくは単離されている。浮遊培養に用いられる培地に含まれる単離された上皮間葉転換誘導因子は、培地組成物I中へ外因的に添加されたものである。従って、一態様において、本発明は、単離された、上皮間葉転換誘導因子を提供する工程を含む。また、一態様において、培地組成物I中へ、単離された上皮間葉転換誘導因子を外因的に添加する工程を含む。上記培地組成物Iには、上皮間葉転換誘導濃度の上皮間葉転換誘導因子が含まれる。各因子の上皮間葉転換誘導濃度は、当業者であれば容易に設定することが可能であるが、例えば、TGF-β濃度は0.1ng/ml以上、HB-EGF濃度は30ng/ml以上である。
 本発明の方法5において、培養する癌腫細胞の形態や状態は、特に制限されるものではないが、好ましくは、癌腫細胞は、単一細胞の状態で培地組成物I中に分散した状態、又は複数個の癌腫細胞が集合し細胞塊(スフェア)を形成した状態で、培地組成物I中で浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)される。好ましくは、癌腫細胞を接着又は包埋するための担体を用いずに、浮遊培養を行う。
 一態様において、上記本発明の方法4を実施することにより、上皮系様形質を有する癌腫細胞を得る。そして、培地組成物I中に、上皮間葉転換誘導濃度の単離された上皮間葉転換誘導因子を添加し、浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)を継続する。
 癌腫細胞を培養する際の温度は、通常25乃至39℃、好ましくは37℃である。CO濃度は、通常、培養の雰囲気中、4乃至10体積%であり、好ましくは5体積%である。
 低酸素環境は、上皮間葉転換を誘導するので、本発明の方法5において、低酸素(2~10体積%、好ましくは3体積%)環境下で、癌腫細胞を浮遊培養してもよい。一方、低酸素環境による影響を排除し、添加した上皮間葉転換誘導因子による効果のみを評価する観点から、本発明の方法5における培養時の酸素濃度を空気中の酸素分圧(20体積%)以上とすることも、また好ましい。
 培養期間は、癌腫細胞の上皮間葉転換が誘導される限り特に限定されないが、上皮間葉転換が十分に進行するよう、例えば6日以上、好ましくは、11日以上、上皮間葉転換誘導因子を含有する培地組成物I中での浮遊培養を継続することが好ましい。
 このようにして、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子を含有する培地組成物I中で浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)することにより、上皮間葉転換が誘導され、間葉系様形質を有する癌腫細胞を得ることが出来る。本発明の方法5は、間葉系様形質を有する癌腫細胞の調製方法でもある。
 培養後に、上皮間葉転換が誘導されたこと、即ち、癌腫細胞が間葉系様形質を有すること(間葉系様形質が優勢であること)を確認してもよい。本発明の方法5は、このような確認工程を含み得る。上皮間葉転換が誘導されたことの確認は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を調べることにより実施することが出来る。上皮系様形質が優勢な状態では、E-カドヘリン発現が相対的に高く、N-カドヘリン発現が相対的に低いが、間葉系様形質が優勢な状態では、これが逆転し、E-カドヘリン発現が相対的に低く、N-カドヘリン発現が相対的に高い。従って、E-カドヘリン発現が相対的に低く、N-カドヘリン発現が相対的に高ければ、培養後の癌腫細胞が、間葉系様形質を有する(間葉系様形質が優勢である)と判断することが出来る。また、培養後の癌腫細胞における、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を、培養開始時の癌腫細胞と比較し、E-カドヘリン発現の低下及びN-カドヘリン発現の上昇が確認されれば、上皮間葉転換が誘導されたと判断することが出来る。E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現は、mRNA又はタンパク質の発現を評価することにより行うことが出来る。mRNA発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的プライマーやプローブを用いたRT-PCR、ノーザンブロッティング、核酸アレイ等により評価することが出来る。タンパク質の発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的抗体を用いた免疫組織学的解析(免疫組織染色、フローサイトメトリー等)により評価することが出来る。
(3-3)上皮間葉転換を誘導する物質のスクリーニング方法
 本発明は、上皮間葉転換を誘導する物質のスクリーニング方法であって、
(1)被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上記培地組成物I中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を評価すること、及び
(3)被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較すること
を含む、方法(本発明の方法6)を提供する。
 上述の様に、本発明の方法5を用いると、インビトロにおいて、上皮間葉転換誘導因子の刺激により、癌腫細胞の上皮間葉転換を誘導することが可能なので、上皮間葉転換誘導因子に代えて、被検物質を用いることにより、上皮間葉転換を誘導する物質をスクリーニングすることが出来る。
 本発明の方法6における、用語の定義や、試験条件(好適な条件を含む)は、特に断りのない限り、本発明の方法4及び5と同一である。
 本発明の方法6においては、まず、上皮系様形質を有する癌腫細胞が提供される。上皮系様形質を有する癌腫細胞は、例えば、上記本発明の方法4により調製することが出来る。従って、本発明の方法6を実施するに先立ち、本発明の方法4を実施し、上皮系様形質を有する癌腫細胞を調製してもよい。
 工程(1)においては、被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上記培地組成物I中で、浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)する。
 本発明の方法6に供される被検物質は、いかなる公知化合物及び新規化合物であってもよく、例えば、核酸、糖質、脂質、蛋白質、ペプチド、有機低分子化合物、コンビナトリアルケミストリー技術を用いて作製された化合物ライブラリー、ランダムペプチドライブラリー、あるいは微生物、動植物、海洋生物等由来の天然成分等が挙げられる。
 好ましい態様において、工程(1)においては、添加した被検物質の効果を明確化するため、培地組成物Iは、上皮間葉転換誘導濃度の上皮間葉転換誘導因子を含まない。上皮間葉転換誘導因子としては、TGF-β、FGF(FGF1~FGF23、好ましくはFGF2)、EGF受容体アゴニスト(EGF、HB-EGF、TGF-α、β-cellulin、amphiregulin、epiregulin等)、HGF、Wnt/β-カテニン、Notch、I型コラーゲン等が挙げられる。
 培養期間は、添加した被検物質の上皮間葉転換誘導効果を評価し得る限り特に限定されないが、上皮間葉転換が十分に進行するよう、例えば6日以上、好ましくは、11日以上、培地組成物I中で浮遊培養を継続することが好ましい。
 培養した癌腫細胞の上皮間葉転換の評価は、自体公知の方法により実施することが出来る。例えば、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を調べることにより当該評価を実施することが出来る。上皮系様形質が優勢な状態では、E-カドヘリン発現が相対的に高く、N-カドヘリン発現が相対的に低いが、間葉系様形質が優勢な状態では、これが逆転し、E-カドヘリン発現が相対的に低く、N-カドヘリン発現が相対的に高い。従って、E-カドヘリン発現が相対的に低く、N-カドヘリン発現が相対的に高ければ、培養後の癌腫細胞が、間葉系様形質を有する(間葉系様形質が優勢な)状態にあると判断することが出来る。また、培養後の癌腫細胞における、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を、培養開始時の癌腫細胞と比較し、E-カドヘリン発現の低下及びN-カドヘリン発現の上昇を確認することにより、上皮間葉転換が誘導されたと判断することが出来る。E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現は、mRNA又はタンパク質の発現を評価することにより行うことが出来る。mRNA発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的プライマーやプローブを用いたRT-PCR、ノーザンブロッティング、核酸アレイ等により評価することが出来る。タンパク質の発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的抗体を用いた免疫組織学的解析(免疫組織染色、フローサイトメトリー等)により評価することが出来る。
 そして、当該被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、当該被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較する。上皮間葉転換の比較は、好ましくは、統計学的有意差の有無に基づいて行なわれ得る。なお、被検物質を添加しない対照癌腫細胞の上皮間葉転換の程度は、被検物質を接触させた癌腫細胞の上皮間葉転換の測定に対し、事前に測定したものであっても、同時に測定したものであってもよいが、実験の精度、再現性の観点から同時に測定されたものであることが好ましい。
 比較の結果、当該被検物質の添加により、上皮間葉転換が誘導された場合、当該物質を、癌腫の上皮間葉転換を誘導する候補物質として選択することが出来る。
(3-4)上皮間葉転換を阻害する物質のスクリーニング方法
 本発明は、癌腫細胞の上皮間葉転換を阻害する物質のスクリーニング方法であって、
(1)被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養すること、
(2)培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を評価すること、及び
(3)被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較すること
を含む、方法(本発明の方法7)を提供する。
 上述の様に、本発明の方法5を用いると、インビトロにおいて、上皮間葉転換誘導因子の刺激により、癌腫細胞の上皮間葉転換を誘導することが可能なので、当該培養系に被検物質を更に添加することにより、上皮間葉転換を阻害する物質をスクリーニングすることが出来る。
 本発明の方法7における、用語の定義や、試験条件(好適な条件を含む)は、特に断りのない限り、本発明の方法4及び5と同一である。
 本発明の方法7においては、まず、上皮系様形質を有する癌腫細胞が提供される。上皮系様形質を有する癌腫細胞は、例えば、上記本発明の方法4により調製することが出来る。従って、本発明の方法7を実施するに先立ち、本発明の方法4を実施し、上皮系様形質を有する癌腫細胞を調製してもよい。
 工程(1)においては、被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子を含有する上記培地組成物I中で、浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)する。
 本発明の方法7に供される被検物質は、いかなる公知化合物及び新規化合物であってもよく、例えば、核酸、糖質、脂質、蛋白質、ペプチド、有機低分子化合物、コンビナトリアルケミストリー技術を用いて作製された化合物ライブラリー、ランダムペプチドライブラリー、あるいは微生物、動植物、海洋生物等由来の天然成分等が挙げられる。
 上皮間葉転換誘導因子としては、TGF-β、FGF(FGF1~FGF23、好ましくはFGF2)、EGF受容体アゴニスト(EGF、HB-EGF、TGF-α、β-cellulin、amphiregulin、epiregulin等)、HGF、Wnt/β-カテニン、Notch、I型コラーゲン等が挙げられる。当該上皮間葉転換誘導因子は、好ましくは単離されている。浮遊培養に用いられる培地に含まれる単離された上皮間葉転換誘導因子は、培地組成物I中へ外因的に添加されたものである。従って、一態様において、本発明は、単離された、上皮間葉転換誘導因子を提供する工程を含む。また、一態様において、培地組成物I中へ、単離された上皮間葉転換誘導因子を外因的に添加する工程を含む。上記培地組成物Iには、上皮間葉転換誘導濃度の上皮間葉転換誘導因子が含まれる。各因子の上皮間葉転換誘導濃度は、当業者であれば容易に設定することが可能であるが、例えば、TGF-β濃度は0.1ng/ml以上、HB-EGF濃度は30ng/ml以上である。
 本発明の方法7において、培養する癌腫細胞の形態や状態は、特に制限されるものではないが、好ましくは、癌腫細胞は、単一細胞の状態で培地組成物I中に分散した状態、又は複数個の癌腫細胞が集合し細胞塊(スフェア)を形成した状態で、培地組成物I中で浮遊培養(好ましくは、浮遊静置培養)される。好ましくは、癌腫細胞を接着又は包埋するための担体を用いずに、浮遊培養を行う。
 癌腫細胞を培養する際の温度は、通常25乃至39℃、好ましくは37℃である。CO濃度は、通常、培養の雰囲気中、4乃至10体積%であり、好ましくは5体積%である。
 低酸素環境は、上皮間葉転換を誘導するので、本発明の方法7において、低酸素(2~10%、好ましくは3%)環境下で、癌腫細胞を浮遊培養してもよい。一方、低酸素環境による影響を排除し、添加した上皮間葉転換誘導因子のみに対する被検物質の効果を評価する観点から、本発明の方法7における培養時の酸素濃度を空気中の酸素分圧(20%)以上とすることも、また好ましい。
 培養期間は、上皮間葉転換誘導因子による癌腫細胞の上皮間葉転換が評価可能な限り特に限定されないが、上皮間葉転換が十分に進行するよう、例えば6日以上、好ましくは、11日以上、浮遊培養を継続することが好ましい。
 培養した癌腫細胞の上皮間葉転換の評価は、自体公知の方法により実施することが出来る。例えば、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を調べることにより当該評価を実施することが出来る。上皮系様形質が優勢な状態では、E-カドヘリン発現が相対的に高く、N-カドヘリン発現が相対的に低いが、間葉系様形質が優勢な状態では、これが逆転し、E-カドヘリン発現が相対的に低く、N-カドヘリン発現が相対的に高い。従って、E-カドヘリン発現が相対的に低く、N-カドヘリン発現が相対的に高ければ、培養後の癌腫細胞が、間葉系様形質を有する(間葉系様形質が優勢な)状態にあると判断することが出来る。また、培養後の癌腫細胞における、E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現を、培養開始時の癌腫細胞と比較し、E-カドヘリン発現の低下及びN-カドヘリン発現の上昇を確認することにより、上皮間葉転換が誘導されたと判断することが出来る。E-カドヘリン及びN-カドヘリンの発現は、mRNA又はタンパク質の発現を評価することにより行うことが出来る。mRNA発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的プライマーやプローブを用いたRT-PCR、ノーザンブロッティング、核酸アレイ等により評価することが出来る。タンパク質の発現は、E-カドヘリン及びN-カドヘリンに対する特異的抗体を用いた免疫組織学的解析(免疫組織染色、フローサイトメトリー等)により評価することが出来る。
 そして、当該被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、当該被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較する。上皮間葉転換の比較は、好ましくは、統計学的有意差の有無に基づいて行なわれ得る。なお、被検物質を添加しない対照癌腫細胞の上皮間葉転換の程度は、被検物質を接触させた癌腫細胞の上皮間葉転換の測定に対し、事前に測定したものであっても、同時に測定したものであってもよいが、実験の精度、再現性の観点から同時に測定されたものであることが好ましい。
 比較の結果、当該被検物質の添加により、上皮間葉転換誘導因子による癌腫細胞の上皮間葉転換が阻害された場合、当該物質を、癌腫細胞の上皮間葉転換(好ましくは、上皮間葉転換誘導因子による癌腫細胞の上皮間葉転換)を阻害する候補物質として選択することが出来る。上皮間葉転換は、癌腫の浸潤や転移に寄与するので、当該物質は、癌腫の浸潤や転移を阻害するための医薬の候補物質として有用である。
 ここで述べられた特許および特許出願明細書を含む全ての刊行物に記載された内容は、ここに引用されたことによって、その全てが明示されたと同程度に本明細書に組み込まれるものである。
 以下に本発明に用いる培地組成物の分析例、試験例を実施例として具体的に述べることで、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
 (試験例1:各増殖因子で刺激したSKOV3細胞の増殖作用における単層培養法との比較)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて15%(v/v)胎児ウシ血清を含むMaCoy’s5a培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。引き続き、「脱アシル化ジェランガム・低接着培養法」は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。「低接着培養法」は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを含まない培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。「単層培養法」は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3を、2200細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを含まない培地組成物に播種した後、96ウェル平底マイクロプレート(コーニング社製、#3585)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。各プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度30、100ng/mlになるように10倍濃度のヒトHB-EGF(PEPROTECH社製)、3、10ng/mlになるように10倍濃度のヒトTGF-β1(PEPROTECH社製)、3、10ng/mlになるように10倍濃度のヒトPDGF-BB(PEPROTECH社製)および10、100ng/mlになるように10倍濃度のヒトIGF-1(PEPROTECH社製)と終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)をそれぞれ15μLずつ添加した。単層培養群では、10倍濃度の各増殖因子のみの培地組成物をそれぞれ15μLずつ添加した。培養は7日間継続した。8日目の培養液に対してATP試薬150μL(CellTiter-GloTM Luminescent Cell Viability Assay, Promega社製)を添加し懸濁させ、約10分間室温で静置した後、FlexStation3(Molecular Devices社製)にて発光強度(RLU値)を測定し、培地のみの発光値を差し引くことで生細胞の数を測定した。
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いたSKOV3細胞増殖試験法により、単層培養法に比べてヒトHB-EGFとヒトTGF-β1の薬効が強く示されることが分かった。また、培養8日目のRLU値(ATP測定、発光強度)%のControl値を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 (試験例2:TGF-βで刺激したSKOV3細胞の増殖作用におけるTGF-β阻害剤の効果)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて15%(v/v)胎児ウシ血清を含むMaCoy’s5a培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。引き続き、「脱アシル化ジェランガム・低接着培養法」は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。「単層培養法」は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3を、2200細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを含まない培地組成物に播種した後、96ウェル平底マイクロプレート(コーニング社製、#3585)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。各プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度30ng/mlになるように10倍濃度のヒトTGF-β1(PEPROTECH社製)とTGF-β受容体阻害剤であるLY364947(Santa Cruz Biotechnology社製)および終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)をそれぞれ15μLずつ添加した。単層培養群では、10倍濃度のヒトTGF-β1とLY364947のみの培地組成物をそれぞれ15μLずつ添加した。培養は4日間継続した。5日目の培養液に対してATP試薬150μL(CellTiter-GloTM Luminescent Cell Viability Assay, Promega社製)を添加し懸濁させ、約10分間室温で静置した後、FlexStation3(Molecular Devices社製)にて発光強度(RLU値)を測定し、培地のみの発光値を差し引くことで生細胞の数を測定した。
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いたSKOV3細胞増殖試験法により、ヒトTGF-β1刺激による細胞増殖に対する阻害剤の効果が明確に判断できることが分かった。一方、単層培養では阻害剤の効果を判断できなかった。単層培養4日目のRLU値(ATP測定、発光強度)を表2に示し、本発明培地組成物を用いた培養4日目のRLU値(ATP測定、発光強度)を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 (試験例3:各増殖因子で刺激したA431細胞の増殖作用についての単層培養法との比較)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて10%(v/v)胎児ウシ血清を含むEMEM培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。引き続き、ヒト扁平上皮癌細胞株A431(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注した。単層培養法は、ヒト扁平上皮癌細胞株A431を、2200細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを含まない培地組成物に播種した後、96ウェル平底マイクロプレート(コーニング社製、#3585)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。各プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度100ng/mlになるように10倍濃度のヒトHB-EGF(PEPROTECH社製)、10、30ng/mlになるように10倍濃度のヒトEGF(PEPROTECH社製)、30、100ng/mlになるように10倍濃度のヒトbFGF(PEPROTECH社製)、10、30ng/mlになるように10倍濃度のヒトTGF-β1(PEPROTECH社製)、1、10ng/mlになるように10倍濃度のヒトPDGF-BB(PEPROTECH社製)および10、100ng/mlになるように10倍濃度のヒトIGF-1(PEPROTECH社製)と終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)をそれぞれ15μLずつ添加した。単層培養群では、10倍濃度の各増殖因子のみの培地組成物をそれぞれ15μLずつ添加した。培養は7日間継続した。8日目の培養液に対してATP試薬150μL(CellTiter-GloTM Luminescent Cell Viability Assay, Promega社製)を添加し懸濁させ、約10分間室温で静置した後、FlexStation3(Molecular Devices社製)にて発光強度(RLU値)を測定し、培地のみの発光値を差し引くことで生細胞の数を測定した。
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いたA431細胞増殖試験法により、単層培養法に比べてヒトHB-EGF、ヒトEGF、ヒトbFGF,ヒトTGF-β1、ヒトIGF1の薬効が強く示されることが分かった。また、静置培養8日目のRLU値(ATP測定、発光強度)の%Control値を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 (試験例4:ヒトHB-EGFで刺激したSKOV3細胞のEMTマーカー発現における単層培養法との比較)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて15%(v/v)胎児ウシ血清を含むMaCoy’s5a培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。引き続き、脱アシル化ジェランガム・低接着培養法は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。単層培養法は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3を、7400細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを含まない培地組成物に播種した後、96ウェル平底マイクロプレート(コーニング社製、#3585)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。各プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度30、100ng/mlになるように、10倍濃度のヒトHB-EGF(PEPROTECH社製)と終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)および10倍濃度のヒトHB-EGFのみの培地組成物(単層培養群)をそれぞれ15μLずつ添加し、引き続き培養を11日間継続した。12日目に癌細胞を含む培養液を回収し、遠心分離(400g、3分間)することで細胞を回収した。細胞からRNeasy Mini kit(QIAGEN社製)を用いて総RNAを抽出した。総RNAとPrimeScriptTM RT Master Mix(タカラバイオ社製)を使用し、GeneAmp PCR System 9700(Applied Biosystems社製)を用いて逆転写反応を行い,cDNAを合成した。PCR反応に用いた各cDNAサンプルは、分注し滅菌水で1/10に希釈したものを用いた。また検量線に用いるサンプルは、分注し混合させたcDNAを使用し、3倍公比で1/3から1/243の希釈までの定量範囲で設定した。PCR反応は、各cDNAサンプル、検量サンプル、Premix Ex TaqTM(タカラバイオ社製)と各種Taqmanプローブ(Applied Biosystems社製)を使用し、7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems社製)を用いて実施した。特異性はGAPDH(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)のmRNAを内在性コントロールとし、E-CadherinおよびN-Cadherin mRNAの発現はGAPDHの値で補正した。用いた各プローブ(Applied Biosystems社製)を以下に示す。
 GAPDH:HS99999905
 E-Cadherin:HS01023894
 N-Cadherin:HS00983056
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いたSKOV3細胞において、単層培養法に比べてE-Cadherinの発現量が高く、N-Cadherinの発現量が低いことが明らかとなり、単層培養に比べて上皮様の形質が高いものと思われた。また単層培養と比べて、ヒトHB-EGFによるE-Cadherin発現低下効果とN-Cadherin発現促進効果が強く示されることが分かった。静置培養12日目のE-Cadherin mRNA発現値を表5に、N-Cadherin mRNA発現値を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 (試験例5:ヒトTGF-β1で刺激したSKOV3細胞のE-Cadherin発現に対するTGF-β受容体阻害剤の効果)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて15%(v/v)胎児ウシ血清を含むMaCoy’s5a培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。脱アシル化ジェランガム・低接着培養法は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度30ng/mlになるように、10倍濃度のヒトTGF-β1(PEPROTECH社製)とTGF-β受容体阻害剤であるLY364947(Santa Cruz Biotechnology社製)と終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)を15μLずつ添加し、引き続き培養を11日間継続した。12日目に癌細胞を含む培養液を回収し、遠心分離(400g、3分間)することで細胞を回収した。細胞からRNeasy Mini kit(QIAGEN社製)を用いて総RNAを抽出した。総RNAとPrimeScriptTM RT Master Mix(タカラバイオ社製)を使用し、GeneAmp PCR System 9700(Applied Biosystems社製)を用いて逆転写反応を行い,cDNAを合成した。PCR反応に用いた各cDNAサンプルは、分注し滅菌水で1/10に希釈したものを用いた。また検量線に用いるサンプルは、分注し混合させたcDNAを使用し、3倍公比で1/3から1/243の希釈までの定量範囲で設定した。PCR反応は、各cDNAサンプル、検量サンプル、Premix Ex TaqTM(タカラバイオ社製)と各種Taqmanプローブ(Applied Biosystems社製)を使用し、7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems社製)を用いて実施した。特異性はGAPDH(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)のmRNAを内在性コントロールとし、E-Cadherin mRNAの発現はGAPDHの値で補正した。用いた各プローブ(Applied Biosystems社製)を以下に示す。
 GAPDH:HS99999905
 E-Cadherin:HS01023894
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いたSKOV3細胞において、ヒトTGF-β1の刺激でE-Cadherinの発現量が低下することが明らかとなった。さらにヒトTGF-β1による発現低下に対し、LY364947は濃度依存的な抑制作用を示した。静置培養12日目のE-Cadherin mRNA発現値を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 (試験例6:ヒトHB-EGFで刺激したPanc02,03細胞増殖に対する選択的阻害剤の効果)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて10%(v/v)胎児ウシ血清を含むDMEM培地(WAKO社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。脱アシル化ジェランガム・低接着培養法は、ヒト膵臓癌細胞株Panc02,03(ATCC社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度100ng/mlになるように、10倍濃度のヒトHB-EGF(PEPROTECH社製)とEGF受容体阻害剤であるGefitinib, TGF-β受容体阻害剤であるLY364947, c-kit/FGF受容体-3阻害剤であるMasitinib(すべてSanta Cruz Biotechnology社製)と終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)を15μLずつ添加し、引き続き培養を10日間継続した。11日目に培養液に対してATP試薬150μL(CellTiter-GloTM Luminescent Cell Viability Assay, Promega社製)を添加し懸濁させ、約10分間室温で静置した後、FlexStation3(Molecular Devices社製)にて発光強度(RLU値)を測定し、培地のみの発光値を差し引くことで生細胞の数を測定した。
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いることで、EGF受容体の生体リガンドであるヒトHB-EGF刺激によりPanc02,03細胞の増殖亢進作用が明確に認められた。またその増殖亢進作用は、EGF受容体阻害剤であるGefitinibで選択的に抑制されることが明らかとなった。静置培養11日目の、HB-EGF添加条件でのRLU値(ATP測定、発光強度)を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 (試験例7:ヒトHB-EGFで刺激したSKOV3細胞増殖とE-Cadherin発現に対するEGF受容体阻害剤の選択性確認試験)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて15%(v/v)胎児ウシ血清を含むMaCoy’s5a培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。引き続き、脱アシル化ジェランガム・低接着培養法は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度100ng/mlになるように、10倍濃度のヒトHB-EGF(PEPROTECH社製)とEGF受容体阻害剤であるGefitinib, TGF-β受容体阻害剤であるLY364947, c-kit/FGF受容体-3阻害剤であるMasitinib(すべてSanta Cruz Biotechnology社製)と終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)を15μLずつ添加し、引き続き培養を11日間継続した。5日目に培養液に対してATP試薬150μL(CellTiter-GloTM Luminescent Cell Viability Assay, Promega社製)を添加し懸濁させ、約10分間室温で静置した後、FlexStation3(Molecular Devices社製)にて発光強度(RLU値)を測定し、培地のみの発光値を差し引くことで生細胞の数を測定した。また12日目に癌細胞を含む培養液を回収し、遠心分離(400g、3分間)することで細胞を回収した。細胞からRNeasy Mini kit(QIAGEN社製)を用いて総RNAを抽出した。総RNAとPrimeScriptTM RT Master Mix(タカラバイオ社製)を使用し、GeneAmp PCR System 9700(Applied Biosystems社製)を用いて逆転写反応を行い,cDNAを合成した。PCR反応に用いた各cDNAサンプルは、分注し滅菌水で1/10に希釈したものを用いた。また検量線に用いるサンプルは、分注し混合させたcDNAを使用し、3倍公比で1/3から1/243の希釈までの定量範囲で設定した。PCR反応は、各cDNAサンプル、検量サンプル、Premix Ex TaqTM(タカラバイオ社製)と各種Taqmanプローブ(Applied Biosystems社製)を使用し、7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems社製)を用いて実施した。特異性はGAPDH(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)のmRNAを内在性コントロールとし、E-Cadherin mRNAの発現はGAPDHの値で補正した。用いた各プローブ(Applied Biosystems社製)を以下に示す。
 GAPDH:HS99999905
 E-Cadherin:HS01023894
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いることで、EGF受容体の生体リガンドであるヒトHB-EGF刺激によりSKOV3細胞の増殖亢進作用が明確に認められた。その増殖亢進作用は、EGF受容体阻害剤であるGefitinibで選択的に抑制された。さらにヒトHB-EGFの刺激でE-Cadherinの発現量が低下した。ヒトHB-EGFによる発現低下に対しても、EGF受容体阻害剤であるGefitinibは抑制効果を示したが、他の受容体に対する阻害剤については抑制効果を認めなかった。静置培養5日目の、HB-EGF添加条件でのRLU値(ATP測定、発光強度)を表9に示す。また、静置培養12日目のE-Cadherin mRNA発現値を表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 (試験例8:ヒトTGF-β1で刺激したSKOV3細胞のE-Cadherin発現に対するTGF-β1受容体阻害剤の選択性確認試験)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて15%(v/v)胎児ウシ血清を含むMaCoy’s5a培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。引き続き、脱アシル化ジェランガム・低接着培養法は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。プレートをCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態でインキュベートした。培養1日目に、終濃度100ng/mlになるように、10倍濃度のヒトTGF-β1(PEPROTECH社製)とEGF受容体阻害剤であるGefitinib, TGF-β受容体阻害剤であるLY364947, c-kit/FGF受容体-3阻害剤であるMasitinib(すべてSanta Cruz Biotechnology社製)と終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)を15μLずつ添加し、引き続き培養を11日間継続した。12日目に癌細胞を含む培養液を回収し、遠心分離(400g、3分間)することで細胞を回収した。細胞からRNeasy Mini kit(QIAGEN社製)を用いて総RNAを抽出した。総RNAとPrimeScriptTM RT Master Mix(タカラバイオ社製)を使用し、GeneAmp PCR System 9700(Applied Biosystems社製)を用いて逆転写反応を行い,cDNAを合成した。PCR反応に用いた各cDNAサンプルは、分注し滅菌水で1/10に希釈したものを用いた。また検量線に用いるサンプルは、分注し混合させたcDNAを使用し、3倍公比で1/3から1/243の希釈までの定量範囲で設定した。PCR反応は、各cDNAサンプル、検量サンプル、Premix Ex TaqTM(タカラバイオ社製)と各種Taqmanプローブ(Applied Biosystems社製)を使用し、7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems社製)を用いて実施した。GAPDH(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)のmRNAを内在性コントロールとし、E-Cadherin mRNAの発現はGAPDHの値で補正した。用いた各プローブ(Applied Biosystems社製)を以下に示す。
 GAPDH:HS99999905
 E-Cadherin:HS01023894
 その結果、本発明に用いる培地組成物を用いることで、ヒトTGF-β1の刺激でE-Cadherinの発現量が低下することが明らかとなった。さらにヒトTGF-β1による発現低下を、TGF-β1受容体阻害剤であるGefitinibは選択的に抑制したが、他の受容体に対する阻害剤は抑制効果を認めなかった。静置培養12日目のE-Cadherin mRNA発現値を表11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 (試験例9:ヒトHB-EGFで刺激したSKOV3細胞増殖とE-Cadherin発現に対する分子標的薬の効果)
 脱アシル化ジェランガム(KELCOGEL CG-LA、三晶株式会社製)を0.3%(w/v)となるように超純水(Milli-Q水)に懸濁した後、90℃にて加熱しながらの撹拌により溶解し、本水溶液を121℃で20分オートクレーブ滅菌した。本溶液を用いて15%(v/v)胎児ウシ血清を含むMaCoy’s5a培地(DSファーマバイオメディカル社製)に終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガム添加した培地組成物あるいは脱アシル化ジェランガムを含まない未添加培地組成物を調製した。引き続き、脱アシル化ジェランガム・低接着培養法は、ヒト卵巣癌細胞株SKOV3(DSファーマバイオメディカル社製)を、37000細胞/mLとなるように上記の脱アシル化ジェランガムを添加した培地組成物に播種した後、96ウェル平底超低接着表面マイクロプレート(コーニング社製、#3474)のウェルに1ウェル当たり135μLになるように分注することにより実施した。プレートはCOインキュベーター(37℃、5%CO)内にて静置状態で培養した。培養1日目に、終濃度100ng/mlになるように、10倍濃度のヒトHB-EGF(PEPROTECH社製);EGF受容体阻害剤であるGefitinib、MEK阻害剤であるTrametinib、Akt阻害剤であるMK-2206又はJAK阻害剤であるCyt387(すべてSanta Cruz Biotechnology社製);及び終濃度0.015%(w/v)の脱アシル化ジェランガムを含んだ培地組成物(脱アシル化ジェランガム添加群)を15μLずつ添加し、引き続き培養を11日間継続した。7日目の培養液に対してATP試薬150μL(CellTiter-GloTM Luminescent Cell Viability Assay, Promega社製)を添加し懸濁し、約10分間室温で静置した後、FlexStation3(Molecular Devices社製)にて発光強度(RLU値)を測定し、培地のみの発光値を差し引くことで生細胞の数を測定した。また12日目の癌細胞を含む培養液を回収し、遠心分離(400g、3分間)することで細胞を回収した。細胞からRNeasy Mini kit(QIAGEN社製)を用いて総RNAを抽出した。総RNAとPrimeScriptTM RT Master Mix(タカラバイオ社製)を使用し、GeneAmp PCR System 9700(Applied Biosystems社製)を用いて逆転写反応を行い、cDNAを合成した。合成したcDNAを分注し、滅菌水で1/10に希釈し、PCRに用いた。合成したcDNAを分注し、混合し、検量線作成に用いた。3倍公比で1/3から1/243の希釈までの定量範囲で検量線を設定した。各cDNAサンプル、検量サンプル、Premix Ex TaqTM(タカラバイオ社製)及び各種Taqmanプローブ(Applied Biosystems社製)を使用し、7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems社製)を用いてPCRを実施した。特異性のためにGAPDH(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)のmRNAを内在性コントロールとして用い、E-Cadherin mRNAの発現はGAPDHの値で補正した。用いた各プローブ(Applied Biosystems社製)を以下に示す。
 GAPDH:HS99999905
 E―Cadherin:HS01023894
 その結果、本発明の培地組成物を用いることで、EGF受容体の生体リガンドであるヒトHB-EGF刺激によるSKOV3細胞の増殖亢進作用が明確に認められた。またその増殖亢進作用は、Akt阻害剤であるMK-2206で選択的に抑制されることが明らかとなった。一方、Trametinibは弱い抑制作用を示し、Cyt387は抑制効果を認めなかった。さらにヒトHB-EGFの刺激でE-Cadherinの発現量が低下することが明らかとなった。しかしヒトHB-EGFによるE-Cadherinの発現低下に対しては、3つの阻害剤は抑制効果を認めなかった。静置培養7日目の、HB-EGF添加条件でのRLU値(ATP測定、発光強度)を表12に示す。また、静置培養12日目のE-Cadherin mRNA発現値を表13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 本発明により、癌細胞のトランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子への反応性を、高感度で検出することが可能である。従って、本発明の方法は、これらの増殖因子を阻害する抗癌剤のスクリーニングに有用である。
 本発明の方法を用いると、単層培養と比較して、癌腫細胞の、上皮系様形質が良好に維持される。また、本発明の方法を用いると、癌腫細胞の上皮間葉転換をインビトロで良好に再現することが可能なので、上皮間葉転換を阻害する抗癌剤のスクリーニングに有用である。
 ここで述べられた特許、特許出願明細書及び科学文献を含む全ての刊行物に記載された内容は、ここに引用されたことによって、その全てが明示されたと同程度に本明細書に組み込まれるものである。
 本出願は、日本で出願された特願2014-195814(出願日:2014年9月25日)を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含されるものである。

Claims (23)

  1.  トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有する接着性癌細胞を、当該増殖因子、及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子に反応性を有する接着性癌細胞の培養方法。
  2.  増殖因子がトランスフォーミング増殖因子である、請求項1記載の方法。
  3.  トランスフォーミング増殖因子が、TGF-β1である、請求項2記載の方法。
  4.  前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、請求項1~3のいずれか1項記載の方法。
  5.  培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、請求項1~4のいずれか1項記載の方法。
  6.  接着性癌細胞の、トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子への反応性を試験する方法であって、
    (1)接着性癌細胞を、当該増殖因子の存在下及び非存在下で、細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
    (2)培養した癌細胞の増殖を測定すること、及び
    (3)当該増殖因子の存在下で培養した癌細胞の増殖を、当該増殖因子の非存在下での増殖と比較すること
    を含む、方法。
  7.  前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、請求項6記載の方法。
  8.  培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、請求項6又は7記載の方法。
  9.  トランスフォーミング増殖因子、インスリン様増殖因子及び線維芽細胞増殖因子からなる群から選択されるいずれかの増殖因子への反応性を有する接着性癌細胞に対する抗癌剤のスクリーニング方法であって、
    (1)被検物質の存在下及び非存在下で、当該癌細胞を、当該増殖因子及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
    (2)培養した癌細胞の増殖を測定すること、及び
    (3)被検物質の存在下で培養した癌細胞の増殖を、被検物質の非存在下での増殖と比較すること
    を含む、方法。
  10.  前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、請求項9記載の方法。
  11.  培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、請求項9又は10記載の方法。
  12.  癌腫細胞を、細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮系様形質の維持方法。
  13.  前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、請求項12記載の方法。
  14.  培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、請求項12又は13記載の方法。
  15.  上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子、及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養することを含む、当該癌腫細胞の上皮間葉転換の誘導方法。
  16.  前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、請求項15記載の方法。
  17.  培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、請求項15又は16記載の方法。
  18.  癌腫細胞の上皮間葉転換を誘導する物質のスクリーニング方法であって、
    (1)被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
    (2)培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を評価すること、及び
    (3)被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較すること
    を含む、方法。
  19.  前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、請求項18記載の方法。
  20.  培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、請求項18又は19記載の方法。
  21.  癌腫細胞の上皮間葉転換を阻害する物質のスクリーニング方法であって、
    (1)被検物質の存在下及び非存在下で、上皮系様形質を有する癌腫細胞を、上皮間葉転換誘導因子及び細胞または組織を浮遊させて培養できる構造体を含有する培地組成物中で、浮遊培養すること、
    (2)培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を評価すること、及び
    (3)被検物質の存在下で培養した癌腫細胞の上皮間葉転換を、被検物質の非存在下での上皮間葉転換と比較すること
    を含む、方法。
  22.  前記構造体が脱アシル化ジェランガムを含む、請求項21記載の方法。
  23.  培地組成物の37℃における粘度が、8mPa・s以下である、請求項21又は22記載の方法。
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