WO2022239868A1 - 網膜組織の製造方法 - Google Patents

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WO2022239868A1
WO2022239868A1 PCT/JP2022/020264 JP2022020264W WO2022239868A1 WO 2022239868 A1 WO2022239868 A1 WO 2022239868A1 JP 2022020264 W JP2022020264 W JP 2022020264W WO 2022239868 A1 WO2022239868 A1 WO 2022239868A1
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retinal
cell
medium
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道子 万代
優 山▲崎▼
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国立研究開発法人理化学研究所
住友ファーマ株式会社
住友化学株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P27/00Drugs for disorders of the senses
    • A61P27/02Ophthalmic agents
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing retinal cells or retinal tissue.
  • the present invention also relates to a sphere-like cell aggregate comprising a multi-layer structure of an outer structure containing retinal pigment epithelial cells and an inner structure containing neural retina produced by the production method.
  • Patent Document 1 a method for producing multilayered retinal tissue from pluripotent stem cells has been reported (Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
  • uniform pluripotent stem cell aggregates are formed in a serum-free medium containing a Wnt signaling pathway inhibitor, suspended in the presence of a basement membrane preparation, and then placed in a serum medium.
  • a method of obtaining multilayered retinal tissue by suspension culture (Patent Document 2 and Non-Patent Document 2), forming uniform pluripotent stem cell aggregates in a medium containing a BMP4 signaling pathway activator,
  • a method for obtaining a multilayered retinal tissue (Patent Document 3 and Non-Patent Document 3), a method for obtaining a multilayered retinal tissue by naturally differentiating adhered pluripotent stem cells and separating the retinal tissue contained in a part thereof. (Non-Patent Document 4) is known.
  • the quality of retinal tissue has a certain amount of variation, and a certain percentage of non-target cells may be induced. Strict quality control is particularly required when these are used as tissues for transplantation.
  • PD407824 (CHK1: Checkpoint kinase 1 inhibitor) is known as a BMP sensitizer.
  • CHK1 Checkpoint kinase 1 inhibitor
  • BMP BMP sensitizer
  • the present inventors found that the amount of BMP to be added can be reduced to about 1/10 of the normal concentration by using a CHK1 signaling pathway inhibitor in combination with a method for producing retinal tissue using BMP. . Furthermore, by combining BMP and a CHK1 signal transduction pathway inhibitor, compared with the case of using BMP alone, it was found that the ratio of non-target cells can be reduced and retinal tissue with a certain shape can be produced. Furthermore, the present inventors have found that, by using a normal concentration of BMP and a CHK1 signaling pathway inhibitor in combination, the retinal pigment epithelium (RPE) is localized on the outside and the retinal tissue (neural retinal tissue) is localized on the inside. We have found that it is possible to selectively produce spherical cell aggregates having a layered structure.
  • RPE retinal pigment epithelium
  • the present invention relates to each of the following inventions.
  • A suspension culture of pluripotent stem cells to form cell aggregates of pluripotent stem cells;
  • B the cell aggregate obtained in step (A) is subjected to suspension culture in the presence of a BMP signaling pathway agonist and a CHK1 signaling pathway inhibitor to obtain a cell aggregate containing retinal cells;
  • a method for producing retinal cells or retinal tissue comprising: [2] In step (B), the BMP signaling pathway agent is present at a concentration such that cell aggregates close to true spheres are formed and induction of differentiation into retinal pigment epithelial cells is suppressed [1] Method of manufacture as described.
  • the cell aggregate obtained in step (B) is a spherical cell aggregate having a multi-layer structure of an outer structure containing retinal pigment epithelial cells and an inner structure containing neural retina, and in step (B), The production method according to [1], wherein the BMP signaling pathway active substance is present at a concentration such that the sphere-like cell aggregate with the multi-layered structure is formed.
  • the BMP signaling pathway agent is one or more proteins selected from the group consisting of BMP2, BMP4, BMP7 and GDF7.
  • step (B) Any of [1] to [5], wherein in step (B), the BMP signaling pathway agent is added to the medium between days 2 and 9 after the start of suspension culture in step (A). Method of manufacture as described.
  • step (B) The production method according to any one of [1] to [6], wherein in step (B), the CHK1 signaling pathway inhibitor is added to the medium at the same time as the BMP signaling pathway active substance.
  • step (B) the concentration of the CHK1 signaling pathway inhibitor is a concentration at which 0.1 ⁇ M to 10 ⁇ M of PD407824 exerts a CHK1 signaling pathway inhibitory effect equivalent to that of PD407824.
  • the neural retina comprising one or more cells that (2) in the inner structure, the neural retina is folded and present; (3) the retinal pigment epithelial cells in the outer structure are RPE65-positive cells, MITF-positive cells, or RPE65-positive and MITF-positive cells, and (4) the cell aggregates are lens, vitreous, cornea and blood vessels Spherical cell aggregates, characterized in that they do not contain [11]
  • the retinal pigment epithelial cells and the neural retina are connected as an epithelial structure, and the spherical cell aggregate further forms a ciliary body rim-like structure between the retinal pigment epithelial cells and the neural retina.
  • a pharmaceutical composition comprising the spherical cell aggregate or a part thereof according to any one of [10] to [15].
  • disorders of retinal cells or retinal tissue or damage to retinal tissue including transplanting the spherical cell aggregates or a portion thereof according to any one of [10] to [15] to a subject in need of transplantation Methods of treatment of diseases based on [19]
  • the present invention by combining BMP and PD407824, it is possible to provide a method for producing retinal cells or retinal tissue in which the ratio of non-target cells is reduced compared to the case of using BMP alone. Also, it becomes possible to manufacture a retinal tissue with a good shape.
  • FIG. 1 is a fluorescence microscope photograph showing the state of aggregates 17 days after the start of suspension culture by adding 1 ⁇ M of PD407824 (“PD” in the figure) together with BMP4 (0.15 nM or 1.5 nM) in Example 1.
  • FIG. 1 is a fluorescence microscope photograph showing the state of aggregates 15 days after the start of suspension culture with the addition of 1.5 nM BMP4 alone or 0.15 nM BMP4 and 1 ⁇ M PD407824 (“PD” in the figure) in Example 2. .
  • Example 1 is a fluorescence microscope photograph showing the state of aggregates 15 days after the start of suspension culture with the addition of 1.5 nM BMP4 alone or 0.15 nM BMP4 and 1 ⁇ M PD407824 (“PD” in the figure) in Example 2.
  • 1.5 nM BMP4 alone, or 0.15 nM BMP4 and 1 ⁇ M PD407824 ("PD" in the figure) were added, and the state of aggregates was observed 36 days after the start of suspension culture.
  • It is a photomicrograph. 1 is bright-field microscope and fluorescence microscope photographs of the state of aggregates 21 days after the start of suspension culture with the addition of 1 ⁇ M PD407824 (“PD” in the figure) together with 1.5 nM BMP4 in Example 3.
  • Example 3 1 ⁇ M PD407824 (“PD” in the figure) was added together with 1.5 nM BMP4, and sections of aggregates were immunostained 25 days after the start of suspension culture, and observed with a confocal fluorescence microscope.
  • 1 is a photograph of a section of aggregates immunostained 25 days after the start of suspension culture by adding 1 ⁇ M PD407824 together with 1.5 nM BMP4 in Example 3, and observed with a confocal fluorescence microscope.
  • FIG. 10 is a fluorescence microscope photograph showing the state of aggregates on the 9th day after the start of suspension culture by adding various concentrations of PD407824 together with various concentrations of BMP4 in Example 4.
  • FIG. 1 is a photograph of immunostaining sections of aggregates 60 days after the start of suspension culture with the addition of 1 ⁇ M PD407824 together with 1.5 nM BMP4 in Example 5, and observed with a confocal fluorescence microscope.
  • a “stem cell” means an undifferentiated cell having differentiation potential and proliferation potential (especially self-renewal potential).
  • Stem cells include subpopulations such as pluripotent stem cells, multipotent stem cells, and unipotent stem cells, depending on their differentiation potential.
  • Pluripotent stem cells are capable of being cultured in vitro and capable of differentiating into all cell lineages belonging to the three germ layers (ectoderm, mesoderm, endoderm) and/or extra-embryonic tissues (pluripotent stem cells). It refers to stem cells that have pluripotency.
  • Multipotent stem cells refer to stem cells that have the ability to differentiate into multiple, but not all, types of tissues and cells.
  • a unipotent stem cell means a stem cell that has the ability to differentiate into a specific tissue or cell.
  • pluripotent stem cells can be derived from fertilized eggs, cloned embryos, germ stem cells, tissue stem cells, somatic cells, etc.
  • pluripotent stem cells include embryonic stem cells (ES cells), embryonic germ cells (EG cells), induced pluripotent stem cells (iPS cells), and the like. can be done.
  • Pluripotent stem cells also include Muse cells (multi-lineage differentiating stress-ending cells) obtained from mesenchymal stem cells (MSCs) and GS cells produced from germ cells (eg, testis).
  • MSCs mesenchymal stem cells
  • GS cells produced from germ cells (eg, testis).
  • Human embryonic stem cells are those established from human embryos within 14 days of fertilization.
  • Embryonic stem cells Human embryonic stem cells were established in 1998 and are being used in regenerative medicine. Embryonic stem cells can be produced by culturing inner cell aggregates on feeder cells or in a medium containing bFGF. Methods for producing embryonic stem cells are described, for example, in WO96/22362, WO02/101057, US5,843,780, US6,200,806, US6,280,718 and the like. Embryonic stem cells can be obtained from designated institutions or can be purchased commercially. For example, human embryonic stem cells KhES-1, KhES-2 and KhES-3 are available from Institute for Frontier Medical Sciences, Kyoto University.
  • “Induced pluripotent stem cells” are cells in which pluripotency is induced by reprogramming somatic cells by known methods.
  • Induced pluripotent stem cells were established in mouse cells by Yamanaka et al. in 2006 (Cell, 2006, 126 (4), pp. 663-676). Induced pluripotent stem cells were also established in human fibroblasts in 2007, and have pluripotency and self-renewal ability like embryonic stem cells (Cell, 2007, 131(5), pp.861-872; Science , 2007, 318(5858), pp. 1917-1920; Nat.Biotechnol., 2008, 26(1), pp. 101-106).
  • induced pluripotent stem cells are fibroblasts, peripheral blood mononuclear cells and other differentiated somatic cells such as Oct3/4, Sox2, Klf4, Myc (c-Myc, N-Myc, L-Myc), Examples include cells that have been reprogrammed to induce pluripotency by expressing any combination of a plurality of genes selected from the reprogramming gene group including Glis1, Nanog, Sall4, lin28, Esrrb, and the like.
  • Preferred combinations of reprogramming factors include (1) Oct3/4, Sox2, Klf4 and Myc (c-Myc or L-Myc), (2) Oct3/4, Sox2, Klf4, Lin28 and L-Myc (Stem Cells, 2013;31:458-466).
  • induced pluripotent stem cells can be induced from somatic cells by addition of compounds, etc., in addition to the method of producing by direct reprogramming by gene expression (Science, 2013, 341, pp. 651- 654).
  • induced pluripotent stem cell lines for example, 201B7 cells, 201B7-Ff cells, 253G1 cells, 253G4 cells, 1201C1 cells, 1205D1 cells, and 1210B2 cells established at Kyoto University.
  • 1231A3 cells are available from Kyoto University and iPS Academia Japan.
  • established induced pluripotent stem cell lines for example, Ff-I01 cells, Ff-I14 cells and QHJI01s04 cells established at Kyoto University are available from Kyoto University.
  • pluripotent stem cells are preferably embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells, more preferably induced pluripotent stem cells.
  • pluripotent stem cells are human pluripotent stem cells, preferably human induced pluripotent stem cells (iPS cells) or human embryonic stem cells (ES cells).
  • iPS cells human induced pluripotent stem cells
  • ES cells human embryonic stem cells
  • Pluripotent stem cells such as human iPS cells can be subjected to maintenance culture and expansion culture by methods well known to those skilled in the art.
  • Retinal tissue means a tissue in which one or more types of retinal cells that make up each retinal layer in the living retina exist according to a certain order
  • Neurona (NR) ) means a retinal tissue that includes the inner neural retinal layer, which does not include the retinal pigment epithelial layer, among the retinal layers described below.
  • Retinal cells means cells that constitute each retinal layer in the living retina or their progenitor cells.
  • Retinal cells include photoreceptors (rod photoreceptors, cone photoreceptors), horizontal cells, amacrine cells, interneurons, retinal ganglion cells (ganglion cells), bipolar cells (rod bipolar cells, cone photoreceptors) Bipolar cells), Muller glial cells, retinal pigment epithelial (RPE) cells, ciliary bodies, their progenitor cells (e.g., photoreceptor progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, etc.), retinal progenitor cells, etc.
  • neural retinal cells cells constituting the neural retinal layer (also referred to as neural retinal cells or neural-related cells), specifically, photoreceptor cells (rod photoreceptors, cone vision cells) cells), horizontal cells, amacrine cells, interneurons, retinal ganglion cells (ganglion cells), bipolar cells (rod bipolar cells, cone bipolar cells), Müller glial cells, and their progenitor cells (e.g., optic cell progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, etc.). That is, neuroretinal cells do not include retinal pigment epithelial cells and ciliary body cells.
  • mature retinal lineage cells refers to cells that can be contained in the retinal tissue of an adult human, and specifically includes photoreceptors (rod photoreceptors, cone photoreceptors), horizontal cells, amacrine cells, interneurons Differentiated cells such as nerve cells, retinal ganglion cells (ganglion cells), bipolar cells (rod bipolar cells, cone bipolar cells), Müller glial cells, retinal pigment epithelial (RPE) cells, ciliary cells, etc. do.
  • Immature retinal cells means progenitor cells committed to differentiate into mature retinal cells (eg, photoreceptor progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, retinal progenitor cells, etc.).
  • Photoreceptor progenitor cells, horizontal cell progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, amacrine cell progenitor cells, retinal ganglion cell progenitor cells, Müller glial progenitor cells, and retinal pigment epithelial progenitor cells are, respectively, photoreceptor cells, horizontal cells, and bipolar cells. , amacrine cells, retinal ganglion cells, Müller glial cells, and retinal pigment epithelial cell-committed progenitor cells.
  • Retinal progenitor cell means any immature photoreceptor cell, horizontal cell progenitor, bipolar cell progenitor, amacrine cell progenitor, retinal ganglion cell progenitor, Müller glial cell, retinal pigment epithelial progenitor, etc.
  • Progenitor cells capable of differentiating into various retinal lineage cells, and finally, photoreceptors, rod photoreceptors, cone photoreceptors, horizontal cells, bipolar cells, amacrine cells, retinal ganglion cells, retinal pigment epithelial cells It refers to progenitor cells that can differentiate into any mature retinal lineage cell such as.
  • Photoreceptor cells exist in the photoreceptor layer of the retina in vivo and have the role of absorbing light stimuli and converting them into electrical signals.
  • cone photoreceptors cone photoreceptors that function in bright light and rods that function in darkness
  • rod photoreceptors respectively.
  • S cone photoreceptors that express S-opsin and receive blue light
  • L cone photoreceptors that express L-opsin and receive red light
  • M-opsin are expressed. Mention may be made of M cone photoreceptors that receive green light. Photoreceptors differentiate from photoreceptor precursor cells and mature.
  • a person skilled in the art can determine whether a cell is a photoreceptor cell or a photoreceptor progenitor cell, for example, using the cell markers described later (Crx and Blimp1 expressed in photoreceptor progenitor cells, Recoverin expressed in photoreceptor cells, mature It can be easily confirmed by the expression of rhodopsin, S-Opsin, M/L-Opsin, etc. expressed in photoreceptor cells, the formation of an outer segment structure, and the like.
  • the photoreceptor precursor cells are Crx-positive cells and the photoreceptor cells are rhodopsin, S-Opsin and M/L-Opsin positive cells.
  • the rod photoreceptors are NRL and Rhodopsin positive cells.
  • S cone photoreceptors are S-opsin positive cells
  • L cone photoreceptors are L-opsin positive cells
  • M cone photoreceptors are M-opsin positive cells.
  • neuroretinal cells can be confirmed by the presence or absence of expression of neuroretinal cell-related genes (hereinafter sometimes referred to as “neuroretinal cell markers” or “neuroretinal markers”).
  • neuroretinal cell markers or “neuroretinal markers”
  • a person skilled in the art can easily confirm the presence or absence of expression of a neuroretinal cell marker or the ratio of neuroretinal cell marker-positive cells in a cell population or tissue. Examples thereof include a technique using an antibody, a technique using a nucleic acid primer, and a technique using a sequence reaction.
  • the expression of a neuroretinal cell marker protein can be measured by, for example, flow cytometry using a commercially available antibody, immunostaining, etc., to determine the number of specific neuroretinal cell marker-positive cells. This can be confirmed by dividing by the total number of cells.
  • the expression of RNA of neuroretinal cell markers can be confirmed by, for example, PCR, semi-quantitative PCR, or quantitative PCR (eg, real-time PCR).
  • a technique using a sequence reaction the expression of RNA of a neuroretinal cell marker can be confirmed using, for example, a nucleic acid sequencer (eg, next-generation sequencer).
  • Neuroretinal cell markers include Rx (also referred to as Rax) and PAX6 expressed in retinal progenitor cells, Rx, PAX6 and Chx10 (also referred to as Vsx2) expressed in neural retinal progenitor cells, Crx expressed in photoreceptor progenitor cells and Blimp 1 and the like.
  • Chx10 strongly expressed in bipolar cells, PKC ⁇ , Go ⁇ , VSX1 and L7 expressed in bipolar cells, TuJ1 and Brn3 expressed in retinal ganglion cells, Calretinin and HPC-1 expressed in amacrine cells, and horizontal cells expressed Calbindin, Recoverin expressed in photoreceptors and photoreceptor precursor cells, Rhodopsin expressed in rod cells, Nrl expressed in rod photoreceptors and rod photoreceptor precursor cells, S-opsin and LM expressed in cone photoreceptors -opsin, RXR- ⁇ expressed in pyramidal cells, pyramidal photoreceptor progenitor cells and ganglion cells, among cone photoreceptors, TR ⁇ 2 and OTX2 expressed in pyramidal photoreceptors that appear at the early stage of differentiation or their progenitor cells and Pax6, which are commonly expressed in OC2, horizontal cells, amacrine cells and ganglion cells.
  • “Positive cells” means cells that express a specific marker on the cell surface or inside the cell.
  • a “Chx10-positive cell” means a cell expressing Chx10 protein.
  • Retinal pigment epithelial cells means epithelial cells that exist outside the neural retina in the living retina.
  • a person skilled in the art can determine whether a cell is a retinal pigment epithelial cell by, for example, expression of a cell marker (MITF, Pax6, PMEL17, TYRP1, TRPM1, ALDH1A3, GPNMB, RPE65, CRALBP, MERTK, BEST1, TTR, etc.). Also, it can be easily confirmed by the presence of melanin granules (dark brown), tight junctions between cells, polygonal/cobblestone-like characteristic cell morphology, and the like.
  • the retinal pigment epithelial cells are RPE65-positive cells, MITF-positive cells, or RPE65-positive and MITF-positive cells.
  • Retinal layer means each layer that constitutes the retina, specifically, the retinal pigment epithelium layer, the photoreceptor layer, the outer limiting membrane, the outer nuclear layer, the outer reticular layer, the inner nuclear layer, the inner reticular layer, Mention may be made of the ganglion cell layer, the nerve fiber layer and the inner limiting membrane.
  • neural retinal layer means each layer that constitutes the neural retina, and specifically includes photoreceptor layer, outer limiting membrane, outer nuclear layer, outer reticular layer, inner nuclear layer, inner plexiform layer, ganglion cell. Layers, nerve fiber layers and inner limiting membranes may be mentioned.
  • photoreceptor layer means a retinal layer formed on the outermost side of the neural retina and containing many photoreceptors (rod photoreceptors, cone photoreceptors), photoreceptor progenitor cells and retinal progenitor cells. Each layer other than the photoreceptor layer is called the inner layer. Whether each cell constitutes one of the retinal layers can be confirmed by a known method, for example, the presence or absence or degree of expression of cell markers.
  • the layer containing proliferating neuroretinal progenitor cells is called the "neuroblastic layer", and the inner neuroblastic layer and the outer neuroblastic layer are called.
  • the neutral layer the layer containing proliferating neuroretinal progenitor cells
  • the inner neuroblastic layer and the outer neuroblastic layer are called.
  • It can be determined by a method well known to those skilled in the art, for example, by color gradation (the outer neuroblastic layer is light and the inner neuroblastic layer is dark) under a bright-field microscope.
  • Ciliary body includes developmental processes and adult “ciliary body”, “ciliary body margin”, and “Ciliary body”. Markers of the "ciliary body” include Zic1, MAL, HNF1beta, FoxQ1, CLDN2, CLDN1, GPR177, AQP1 and AQP4.
  • the "ciliary marginal zone (CMZ)" is, for example, a tissue present in the boundary region between the neural retina and the retinal pigment epithelium in the living retina, and retinal tissue stem cells (retinal stem cells). Areas containing The ciliary margin is also called the ciliary margin or the retinal margin and the ciliary margin, ciliary margin and retinal margin are equivalent tissues.
  • ciliary body periphery plays an important role in supplying retinal progenitor cells and differentiated cells to retinal tissue, maintaining retinal tissue structure, and the like.
  • Marker genes for the ciliary body periphery include, for example, Rdh10 gene (positive), Otx1 gene (positive) and Zic1 (positive).
  • a "ciliary rim-like structure" is a structure similar to the ciliary rim.
  • Cell Aggregate is not particularly limited as long as a plurality of cells adhere to each other to form a three-dimensional structure, for example, cells dispersed in a medium such as a medium It refers to a cluster formed by aggregation, a cluster of cells formed through cell division, or the like. Cell aggregates also include those forming a specific tissue.
  • a "sphere-like cell aggregate” means a cell aggregate having a three-dimensional shape close to a sphere.
  • a three-dimensional shape close to a sphere is a shape that has a three-dimensional structure, for example, a spherical shape that exhibits a circular or elliptical shape when projected onto a two-dimensional surface, and a plurality of spherical shapes that are overlapped.
  • a shape (for example, a shape formed by overlapping two to four circles or ellipses when projected two-dimensionally, also referred to as a “clover shape”) can be mentioned.
  • the core portion of the aggregate has a vesicular layered structure, and is characterized in that the central portion is dark and the outer edge portion is bright under a bright field microscope.
  • Epithelial tissue is a tissue formed by cells that cover the surface of the body surface, lumen (such as the digestive tract), and body cavity (such as the pericardial cavity) without gaps. Cells forming epithelial tissue are called epithelial cells. Epithelial cells have an apical-basal cell polarity. Epithelial cells can form a layer of cells by forming strong connections between epithelial cells through adherence junctions and/or tight junctions. Epithelial tissue is a tissue made up of one to ten and several layers of these cell layers. Tissues that can form epithelial tissue also include fetal and/or adult retinal tissue, cerebrospinal tissue, ocular tissue, nerve tissue, and the like. The neural retina as used herein is also an epithelial tissue. By “epithelial structure” is meant a structure characteristic of epithelial tissue, such as the apical surface or basement membrane.
  • a “continuous epithelial tissue” is a tissue having a continuous epithelial structure.
  • a continuous epithelial structure is a state in which the epithelial tissue is continuous.
  • a continuous epithelial tissue means, for example, 10 to 10 7 cells tangentially to the epithelial tissue, preferably 30 to 10 7 cells tangentially, more preferably 10 2 to 10 7 cells side by side. It is the state of being.
  • the continuous epithelial structure formed in the retinal tissue has an apical surface peculiar to the epithelial tissue, and the apical surface forms the neural retinal layer. They are formed generally parallel and continuously on the surface of the retinal tissue.
  • an apical surface is formed on the surface of the aggregate, and 10 cells or more, preferably 30 cells or more, more preferably tangential to the surface. 100 cells or more, more preferably 400 cells or more of photoreceptor cells or photoreceptor precursor cells are arranged regularly and continuously.
  • the epithelial tissue is polarized into an "apical surface” and a “basement membrane.”
  • Basement membrane refers to the basal layer produced by epithelial cells, which is rich in laminin and type IV collagen and has a thickness of 50-100 nm.
  • the “apical surface” refers to the surface (superficial surface) formed on the side opposite to the “basement membrane”.
  • the “apical surface” is a photoreceptor in which an outer limiting membrane is formed and photoreceptors and photoreceptor precursor cells are present in retinal tissue in which the developmental stage has progressed to the extent that photoreceptors or photoreceptor precursor cells are observed.
  • apical surface refers to the surface in contact with the layer (outer nuclear layer).
  • apical surface markers e.g., atypical-PKC (hereinafter abbreviated as "aPKC"), E-cadherin, N-cadherin, which is well known to those skilled in the art. can be identified by the law, etc.
  • One aspect of the present invention provides a method for producing retinal lineage cells or retinal tissue.
  • the manufacturing method includes the following steps: (A) suspension culture of pluripotent stem cells to form cell aggregates of pluripotent stem cells; (B) A step of culturing the cell aggregates obtained in step (A) in suspension in the presence of a BMP signaling pathway agonist and a CHK1 signaling pathway inhibitor to obtain cell aggregates containing retinal cells.
  • the production method of the present invention is a method for producing retinal cells or retinal tissue by inducing differentiation of pluripotent stem cells using a combination of a BMP signaling pathway agent and a CHK1 signaling pathway inhibitor.
  • Methods for inducing differentiation from pluripotent stem cells to retinal cells or retinal tissues are described in WO2011/055855, WO2013/077425, WO2015/025967, WO2016/063985, WO2016/063986, WO2017/183732, PLoS One. 2010 Jan 20;5(1):e8763. , Stem Cells. 2011 Aug;29(8):1206-18. , Proc Natl Acad Sci USA. 2014 Jun 10;111(23):8518-23, or Nat Commun. 2014 Jun 10;5:4047, but there was no method for producing retinal lineage cells or retinal tissue using a CHK1 signaling pathway inhibitor.
  • Pluripotent stem cells are as described above, and preferred pluripotent stem cells include induced pluripotent stem cells or ES cells, more preferably human induced pluripotent stem cells or human ES cells.
  • the method for producing induced pluripotent stem cells is not particularly limited, and they can be produced by a method well known to those skilled in the art. establishment step) is also desirably performed under feeder-free conditions.
  • Step (A) is a step of culturing pluripotent stem cells in suspension to form cell aggregates of pluripotent stem cells.
  • Pluripotent stem cells used in step (A) can be obtained by maintenance/expansion culture. That is, the step (A) consists of (A-1) a step of maintaining and expanding the culture of the pluripotent stem cells, and (A-2) a suspension culture of the pluripotent stem cells obtained in the step (A-1). and forming cell aggregates of pluripotent stem cells.
  • Maintenance culture/expansion culture for obtaining pluripotent stem cells can be performed by methods well known to those skilled in the art.
  • the maintenance culture/expansion culture of pluripotent stem cells can be carried out by either adherent culture or suspension culture, but is preferably carried out by adherent culture.
  • the maintenance/expansion culture of pluripotent stem cells may be carried out in the presence of feeders or under feeder-free conditions, preferably under feeder-free conditions. Under feeder-free conditions, a medium containing an undifferentiated maintenance factor, which will be described later, can be used.
  • the medium in step (A-1) may further contain a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or Sonic hedgehog signaling pathway active substance.
  • the medium in step (A-2) may contain a Sonic hedgehog signaling pathway active substance and/or a Wnt signaling pathway inhibitor, as described later.
  • This method is also disclosed, for example, in WO2015/025967, WO2016/063985, and WO2017/183732, and for more details, it is possible to refer to WO2015/025967, WO2016/063985, and WO2017/183732.
  • a basal medium for cell growth (also called a basal medium) can be used as the medium used to prepare cell aggregates.
  • the basal medium for cell growth is not particularly limited as long as the cells can be cultured, and a basal medium commercially available as a medium for cell growth can be used as appropriate.
  • a culture medium can be mentioned.
  • a medium supplemented with N2 medium which is a supplementary medium, may be used.
  • the TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor refers to a substance that inhibits the TGF ⁇ family signaling pathway, that is, a substance that inhibits the signaling pathway transmitted by the Smad family. -364947, SB505124, A-83-01 etc.), Nodal/Activin signaling pathway inhibitors (e.g. SB431542, A-83-01 etc.) and BMP signaling pathway inhibitors (e.g. LDN193189, Dorsomorphin etc.) be able to. These substances are commercially available.
  • a sonic hedgehog (hereinafter sometimes referred to as "Shh") signal transduction pathway agonist is a substance capable of enhancing signal transduction mediated by Shh.
  • Shh signaling pathway active substances include, for example, SHH, partial peptides of SHH, PMA (Purmorphamine), SAG (Smoothened Agonist) and the like.
  • the concentration of the TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and Sonic hedgehog signaling pathway active substance may be any concentration that can induce differentiation into retinal cells.
  • SB431542 is usually used at a concentration of 0.1-200 ⁇ M, preferably 2-50 ⁇ M.
  • A-83-01 is usually used at a concentration of 0.05-50 ⁇ M, preferably 0.5-5 ⁇ M.
  • LDN193189 is usually used at a concentration of 1-2000 nM, preferably 10-300 nM.
  • SAG is usually used at a concentration of 1-2000 nM, preferably 10-700 nM.
  • PMA is usually used at a concentration of 0.002-20 ⁇ M, preferably 0.02-2 ⁇ M.
  • the undifferentiated maintenance factor is not particularly limited as long as it is a substance that suppresses the differentiation of pluripotent stem cells.
  • Undifferentiation maintenance factors commonly used by those skilled in the art include FGF signal transduction pathway agents, TGF ⁇ family signal transduction pathway agents, insulin and the like.
  • FGF signaling pathway agents include fibroblast growth factors (eg, bFGF, FGF4 and FGF8, more preferably bFGF).
  • TGF ⁇ family signaling pathway agonists include TGF ⁇ signaling pathway agonists and Nodal/Activin signaling pathway agonists.
  • TGF ⁇ signaling pathway agonists include, for example, TGF ⁇ 1 and TGF ⁇ 2.
  • Nodal/Activin signaling pathway agonists include, for example, Nodal, ActivinA, and ActivinB.
  • the medium in step (A-1) preferably contains bFGF as an undifferentiated maintenance factor.
  • the concentration of the undifferentiated maintenance factor in the medium used in step (A-1) is a concentration that can maintain the undifferentiated state of the cultured pluripotent stem cells, and can be appropriately set by a person skilled in the art.
  • concentration is usually about 4 ng to 500 ng/mL, preferably about 10 ng to 200 ng/mL, more preferably 30 ng to 150 ng. /mL.
  • Essential 8 medium is DMEM/F12 medium with L-ascorbic acid-2-phosphate magnesium (64 mg/L), sodium selenium (14 ⁇ g/L), insulin (19.4 mg/L), NaHCO3 (543 mg/L) as additives. /L), transferrin (10.7 mg/L), bFGF (100 ng/mL), and TGF ⁇ family signaling pathway agonists (TGF ⁇ 1 (2 ng/mL) or Nodal (100 ng/mL)) (Nature Methods, 8, 424-429 (2011)).
  • feeder-free media include S-medium (manufactured by DS Pharma Biomedical), StemPro (manufactured by Life Technologies), hESF9 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008 Sep 9; 105(36): 13409-14), mTeSR1 (manufactured by STEMCELL Technologies), mTeSR2 (manufactured by STEMCELL Technologies), TeSR-E8 (manufactured by STEMCELL Technologies), or StemFit (manufactured by Ajinomoto).
  • S-medium manufactured by DS Pharma Biomedical
  • StemPro manufactured by Life Technologies
  • hESF9 Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008 Sep 9; 105(36): 13409-14
  • mTeSR1 manufactured by STEMCELL Technologies
  • mTeSR2 manufactured by STEMCELL Technologies
  • TeSR-E8 manufactured by STEMCELL Technologies
  • StemFit manufactured by Ajinomoto
  • an appropriate matrix may be used as a scaffold to provide pluripotent stem cells with a scaffold that replaces feeder cells.
  • Matrices that can be used as scaffolds include laminin (Nat Biotechnol 28, 611-615, (2010)), laminin fragments (Nat Commun 3, 1236, (2012)), basement membrane preparations (Nat Biotechnol 19, 971- 974, (2001)), gelatin, collagen, heparan sulfate proteoglycan, entactin, vitronectin, and the like.
  • the culture time of pluripotent stem cells in step (A-1) is, when cultured in the presence of a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or Sonic hedgehog signaling pathway agonist (e.g., 100 nM to 700 nM), although there is no particular limitation as long as the effect of improving the quality of the cell aggregates formed in step (A-2) can be achieved, it is usually 0.5 to 144 hours. In one aspect, preferably 2-96 hours, more preferably 6-48 hours, even more preferably 12-48 hours, even more preferably 18-28 hours (eg, 24 hours).
  • the cells obtained in step (A-1) have pluripotency-like properties (pluripotent-like state) is maintained, and pluripotent-like properties are maintained through step (A-1).
  • a pluripotent-like property means a state of maintaining at least part of the traits unique to pluripotent stem cells that are common to pluripotent stem cells, including pluripotency. Strict pluripotency is not required for pluripotency-like properties.
  • the "pluripotent state” includes a state in which all or part of a marker indicative of a pluripotent state is expressed.
  • Markers of pluripotency-like properties include Oct3/4 positivity, alkaline phosphatase positivity, and the like.
  • the cells with maintained pluripotency-like properties are Oct3/4 positive. Even if the expression level of Nanog is lower than that of ES cells or iPS cells, they fall under "cells exhibiting pluripotency-like properties".
  • the cells obtained in step (A-1) contain Oct3/4-positive stem cells at 60% or more, for example 90% or more.
  • step (A-2) the pluripotent stem cells obtained in step (A-1) are cultured in suspension to form cell aggregates of pluripotent stem cells.
  • the term "cell aggregate of pluripotent stem cells” as used herein does not necessarily mean that all cells are pluripotent stem cells, , 80% or more, 90% or more) includes pluripotent stem cells.
  • step (A-1) when step (A-1) is cultured in the presence of a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or Sonic hedgehog signaling pathway agonist (e.g., 100 nM to 700 nM), step (A-2) In the above-described "cells exhibiting pluripotency-like properties" (e.g., containing 60% or more, for example, 90% or more Oct3/4-positive stem cells) cell aggregates are formed, which is also "pluripotent stem cell aggregates”.
  • a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or Sonic hedgehog signaling pathway agonist e.g., 100 nM to 700 nM
  • step (A-2) In the above-described "cells exhibiting pluripotency-like properties” (e.g., containing 60% or more, for example, 90% or more Oct3/4-positive stem cells) cell aggregates are formed, which is also "pluripotent stem cell aggregates”.
  • Suspension culture is to culture cells in a non-adherent state to a culture vessel, and is not particularly limited, but is artificially treated for the purpose of improving adhesion to cells (for example, coating with extracellular matrix etc. treatment) untreated culture vessel, or treatment to artificially suppress adhesion (e.g., polyhydroxyethyl methacrylate (poly-HEMA), nonionic surfactant polyol (Pluronic F-127, etc.), or phospholipid-like It can be carried out using a culture vessel coated with a structure (for example, a water-soluble polymer (Lipidure) having 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine as a structural unit).
  • a structure for example, a water-soluble polymer (Lipidure) having 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine as a structural unit.
  • Floating culture can be performed, for example, by using the SFEB (Serum-free Floating culture of Embryoid Bodies-like aggregates) method (WO2005/12390) or the SFEBq method (WO2009/148170).
  • SFEB Silicon-free Floating culture of Embryoid Bodies-like aggregates
  • the medium used in step (A-2) can be serum-containing medium or serum-free medium.
  • a serum-free medium is preferably used.
  • a serum-free medium supplemented with an appropriate amount of serum substitute such as commercially available KSR can be used.
  • the amount of KSR added to the serum-free medium is usually about 1% to about 30%, preferably about 2% to about 20%.
  • dispersed cells are prepared by dispersing the cells obtained in step (A-1).
  • the "dispersed cells” obtained by the dispersing operation are, for example, 70% (preferably 80% or more) single cells and 2-50 cell clusters of 30% or less (preferably 20% or less). state to do.
  • Dispersed cells include a state in which cell-to-cell adhesion (for example, surface adhesion) is almost lost.
  • a suspension of dispersed cells is sown in a culture vessel, and the dispersed cells are cultured under non-adhesive conditions to the culture vessel, whereby a plurality of cells aggregate to form aggregates. do.
  • a certain number of dispersed stem cells are placed in each well of a multi-well plate (U bottom, V bottom) such as a 96-well plate, and the stem cells are statically cultured, the cells rapidly aggregate. , one aggregate is formed in each well (SFEBq method).
  • step (A) contains a Sonic hedgehog signaling pathway agonist. That is, as a specific aspect, step (A) includes the following steps (A1) and (A2): (A1) Pluripotent stem cells in the absence of feeder cells, and optionally a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or a medium containing an undifferentiated maintenance factor, which may contain an active substance of the Sonic hedgehog signaling pathway culturing in (A2) A step of floating-cultivating the cells obtained in step (A1) in a medium containing an active substance of the Sonic hedgehog signaling pathway to form cell aggregates.
  • the active substance of the Sonic hedgehog signaling pathway in step (A-2) can be used at the concentrations described above (eg, 10 nM to 300 nM).
  • the Sonic hedgehog signaling pathway agent is preferably contained in the medium from the start of suspension culture.
  • the medium may be supplemented with a ROCK inhibitor (eg Y-27632).
  • the culture time is, for example, 12 hours to 6 days.
  • the medium used in step (A-2) is selected from the group consisting of BMP signaling pathway agonists, Wnt signaling pathway agonists, TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors, and TGF ⁇ family signaling pathway agonists. It is a medium to which one or more (preferably all) are not added.
  • step (B) the cell aggregate obtained in step (A) is subjected to suspension culture in the presence of a BMP signaling pathway agonist and a CHK1 signaling pathway inhibitor to obtain a cell aggregate containing retinal cells. It is a process.
  • the medium used in step (B) includes, for example, a serum-free medium or a serum medium (preferably serum-free medium) supplemented with a BMP signaling pathway active substance and a CHK1 signaling pathway inhibitor. Serum-free medium and serum medium can be prepared as described above.
  • the medium used in step (B) contains one or more (preferably all) selected from the group consisting of Wnt signaling pathway agents, TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors, and TGF ⁇ family signaling pathway agents. Medium without additions.
  • the medium used in step (B) is a medium to which no active substance of the Sonic hedgehog signaling pathway is added.
  • the medium used in step (B) is a medium to which a Wnt signaling pathway active substance may be added.
  • a BMP signaling pathway agonist is a substance that can enhance the signaling pathway mediated by BMP.
  • BMP signal transduction pathway agents include BMP proteins such as BMP2, BMP4 or BMP7, GDF proteins such as GDF7, anti-BMP receptor antibodies, and BMP partial peptides.
  • BMP2 protein, BMP4 protein and BMP7 protein are available from, for example, R&D Systems, and GDF7 protein is available from, for example, Wako Pure Chemical Industries.
  • a BMP signaling pathway agonist is preferably one or more proteins selected from the group consisting of BMP2, BMP4, BMP7 and GDF7.
  • the normal concentration of the BMP signaling pathway agent in the medium should be a concentration that can induce differentiation into retinal cells.
  • the normal concentration capable of inducing differentiation into retinal cells is about 0.1 nM or more (more than 0.15 nM), preferably about 0 .5 nM or more, more preferably about 1 nM or more, more preferably about 1.5 nM (55 ng/mL), or about 1 ⁇ M or less, preferably about 100 nM or less, more preferably about 10 nM or less, more preferably about 5 nM or less. concentration.
  • a normal concentration of other BMP signaling pathway active substance may be a concentration that has the same BMP signaling pathway activation effect as human BMP4 protein at the above concentration.
  • the concentration can be easily set by those skilled in the art.
  • BMP activity can be measured by measuring the ability to induce alkaline phosphatase production in ATDC-5 cells, which are mouse cartilage progenitor cells.
  • the concentration of human BMP4 protein when used in combination with a CHK1 signaling pathway inhibitor forms cell aggregates close to true spheres, and inhibits induction of differentiation into retinal pigment epithelial cells.
  • concentration Specifically, the concentration of human BMP4 protein in the medium may be as low as about 1/10 of the normal concentration described above, i.e.
  • the concentration of human BMP4 when used in combination with a CHK1 signaling pathway inhibitor is a sphere-like cell having a multi-layered structure of an outer structure containing retinal pigment epithelial cells and an inner structure containing the neural retina.
  • the concentrations are such that aggregates are formed.
  • the concentration of human BMP4 protein in the medium is, for example, about 0.01 nM or higher, preferably about 0.1 nM or higher, more preferably about 0.5 nM or higher, even more preferably about 1 nM or higher, most preferably about It may be 1.5 nM (55 ng/mL), or about 1 ⁇ M or less, preferably about 100 nM or less, more preferably about 10 nM or less, even more preferably about 5 nM or less.
  • the concentrations may be sufficient as long as they have the same level of BMP signal transduction pathway activating action as the human BMP4 protein at the concentrations described above.
  • a CHK1 signaling pathway inhibitor is a substance that inhibits the signaling pathway mediated by CHK1 (checkpoint kinase 1).
  • the signaling pathway mediated by CHK1 is a signaling pathway mediated by CHK1-p21-CDK9 (Cyclin-dependent kinase 9).
  • CHK1 activates p21
  • the activated p21 inhibits CDK9, inhibiting phosphorylation of SMAD2/3 and suppressing degradation of SMAD2/3. is the route.
  • CHK1 signaling pathway inhibitors include CHK1 inhibitors, p21 inhibitors or CDK9 activators.
  • CHK1 signaling pathway inhibitor is a CHK1 inhibitor that binds to CHK1 and inhibits the activity of CHK1.
  • Specific CHK1 inhibitors include PD407824 (CAS622864-54-4), CHIR-124 (CAS405168-58-3), Debromohymenialdisine (CAS75593-17-8), SB 218078 (CAS135897-06-2), Chk2 inhibitor (CAS724708-21-8) LY2603618 (CAS911222-45-2), SCH 900776 (CAS891494-63-6), TCS 2312 (CAS838823-32-8), PF 477736 (CAS952021-60-2), UCN-01 ( CAS112953-11-4), AZD7762 (CAS860352-01-8), XL844 (CAS: NONE), CBP501 (CAS565434-85-7), anti-CHK1 antibody and the like, but are not limited thereto.
  • CHK1 inhibitors also include siRNA against CHK1 that degrades CHK1 mRNA.
  • CHK1 signaling pathway inhibitor is a p21 inhibitor that binds to p21 and inhibits p21 activity.
  • Specific p21 inhibitors include anti-p21 antibodies and siRNA against p21.
  • One aspect of the CHK1 signaling pathway inhibitor is a CDK9 activator that binds to CDK9 and enhances the activity of CDK9.
  • the concentration of the CHK1 signaling pathway inhibitor may be a concentration that can enhance the differentiation-inducing action of the BMP signaling pathway active substance. , about 0.5 ⁇ M to about 10 ⁇ M, about 0.5 ⁇ M to about 5 ⁇ M, or about 1 ⁇ M to about 5 ⁇ M.
  • Concentrations of other CHK1 signaling pathway inhibitors include about 0.1 ⁇ M to about 10 ⁇ M, about 0.3 ⁇ M to about 10 ⁇ M, about 0.5 ⁇ M to about 10 ⁇ M, about 0.5 ⁇ M to about 5 ⁇ M, or about 1 ⁇ M to about
  • the concentration may be a concentration that exhibits a CHK1 signaling pathway inhibitory effect (eg, CHK1 inhibitory effect) comparable to that of 5 ⁇ M PD407824.
  • the CHK1 inhibitory action can be examined by a person skilled in the art using a known technique or a commercially available reagent or kit (eg, Promega Co., Ltd., catalog number: V1941) or the like.
  • a human CDC25C-derived peptide (KKKVSRSGLYRSPSMPENLNRPR (SEQ ID NO: 1)
  • CHK1 a human CDC25C-derived peptide
  • an evaluation target substance a reaction vessel containing ATP
  • the degree of phosphorylation of the peptide is detected.
  • the degree of phosphorylation of SMAD2/3 existing downstream of the pathway may be detected using a commercially available anti-phosphorylated SMAD2/3 antibody or the like.
  • the BMP signaling pathway agent may be added after about 24 hours from the start of suspension culture in step (A), and within several days (for example, within 15 days) after the start of suspension culture. good too.
  • the BMP signal transduction pathway agent is added between days 1 to 15 after the start of the suspension culture in step (A), more preferably between days 1 to 9 or days 2 to 9. Add to medium during day 3, most preferably day 3.
  • the BMP signaling pathway agonist is added to the medium and the differentiation of the aggregate-forming cells into retinal cells is initiated, there is no need to add the BMP signaling pathway agonist to the medium, and the BMP signaling is initiated.
  • Media exchanges may be performed with serum-free or serum media without pathway agonists.
  • the concentration of the BMP signaling pathway agonist in the medium is reduced to 2 to Gradual or stepwise reduction at a rate of 40-60% reduction every 4 days.
  • Cells that have initiated differentiation induction into retinal cells can be confirmed, for example, by detecting the expression of retinal progenitor cell marker genes (e.g., Rx gene (also known as Rax), Pax6 gene, Chx10 gene) in the cells. can. Aggregates formed in step (2) using pluripotent stem cells in which a fluorescent reporter protein gene such as GFP has been knocked into the Rx locus are subjected to the action of the BMP signaling pathway at a concentration necessary for inducing differentiation into retinal cells. By carrying out suspension culture in the presence of a substance and detecting the fluorescence emitted from the expressed fluorescent reporter protein, it is also possible to confirm the time at which the induction of differentiation into retinal cells was initiated.
  • retinal progenitor cell marker genes e.g., Rx gene (also known as Rax), Pax6 gene, Chx10 gene
  • step (3) aggregates formed in step (2) are treated until cells expressing retinal progenitor cell marker genes (e.g., Rx gene, Pax6 gene, Chx10 gene) begin to appear.
  • retinal progenitor cell marker genes e.g., Rx gene, Pax6 gene, Chx10 gene.
  • suspension culture in a serum-free medium or serum medium containing a BMP signaling pathway agent at a concentration required to induce differentiation into retinal cells to obtain aggregates containing retinal progenitor cells.
  • the BMP signaling pathway active substance is added to the medium, for example, between days 1 and 9, preferably between days 2 and 9, after the start of suspension culture in step (B).
  • the BMP signaling pathway active substance is BMP4
  • part or all of the medium is replaced with a medium containing BMP4 during 2 to 9 days after the start of suspension culture in step (B)
  • the final concentration of BMP4 is It can be adjusted to about 1 to 10 nM and cultured in the presence of BMP4 for, for example, 1 to 12 days, preferably 2 to 9 days, more preferably 2 to 5 days.
  • part or all of the medium can be replaced with a medium containing BMP4 about once or twice to maintain the same concentration of BMP4.
  • the concentration of BMP4 can be reduced stepwise. For example, after maintaining the concentration of the BMP signaling pathway agent (BMP4) until 2 to 10 days after the start of suspension culture in step (B), stepwise until 6 to 20 days after the start of suspension culture in step (B) Alternatively, the concentration of BMP signaling pathway agonist (BMP4) may be reduced.
  • the CHK1 signaling pathway inhibitor may coexist with the BMP signaling pathway agonist in the medium for a certain period of time in the step (B), and is preferably added to the medium at the same time as the BMP signaling pathway agonist, preferably It coexists with the BMP signaling pathway agonist for the same period as the addition period of the BMP signaling pathway agonist.
  • Culture conditions such as culture temperature and CO 2 concentration in the above steps (A) and (B) can be appropriately set.
  • the culture temperature is, for example, about 30°C to about 40°C, preferably about 37°C.
  • the CO 2 concentration is, for example, about 1% to about 10%, preferably about 5%.
  • retinal cells at various stages of differentiation can be produced as retinal cells contained in the cell aggregates. That is, manufacturing retinal cells in cell aggregates containing immature retinal cells (e.g., retinal progenitor cells, photoreceptor progenitor cells) and mature retinal cells (e.g., photoreceptors) in various proportions can do.
  • immature retinal cells e.g., retinal progenitor cells, photoreceptor progenitor cells
  • mature retinal cells e.g., photoreceptors
  • the percentage of mature retinal cells can be increased.
  • a Wnt signaling pathway inhibitor may be further added to the medium.
  • the Wnt signaling pathway inhibitor used in step (A) and/or step (B) is not particularly limited as long as it can suppress signal transduction mediated by Wnt, and includes proteins, nucleic acids, and low-molecular-weight compounds. and so on. Wnt-mediated signals are transmitted through Wnt receptors that exist as heterodimers of Frizzled (Fz) and LRP5/6 (low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6).
  • Wnt signaling pathway inhibitors include, for example, substances that directly act on Wnt or Wnt receptors (anti-Wnt neutralizing antibodies, anti-Wnt receptor neutralizing antibodies, etc.), and expression of genes encoding Wnt or Wnt receptors.
  • inhibitory substances e.g., antisense oligonucleotides, siRNA, etc.
  • substances that inhibit the binding of Wnt receptors and Wnt soluble Wnt receptors, dominant-negative Wnt receptors, etc., Wnt antagonists, Dkk1, Cerberus protein, etc.
  • Wnt receptors soluble Wnt receptors, dominant-negative Wnt receptors, etc., Wnt antagonists, Dkk1, Cerberus protein, etc.
  • Substances that inhibit physiological activity resulting from signal transduction by Wnt receptors [CKI-7 (N-(2-aminoethyl)-5-chloroisoquinoline-8-sulfonamide), D4476 (4-[4-(2, 3-dihydro-1,4-benzodioxin-6-yl)-5-(2-pyridinyl)-1H-imidazol-2-yl]benzamide), IWR-1-endo (IWR1e) (4-[(3aR, 4S
  • Wnt signaling pathway inhibitors CKI-7, D4476, IWR-1-endo (IWR1e), IWP-2 and the like are known Wnt signaling pathway inhibitors, and commercially available products and the like are available as appropriate.
  • IWR1e is preferably used as the Wnt signaling pathway inhibitor.
  • the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in step (A) may be any concentration that can induce good formation of cell aggregates.
  • the concentration is about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 0.3 ⁇ M to about 30 ⁇ M, more preferably about 1 ⁇ M to about 10 ⁇ M, still more preferably about 3 ⁇ M.
  • a Wnt signaling pathway inhibitor other than IWR-1-endo it is preferably used at a concentration exhibiting Wnt signaling pathway inhibitory activity equivalent to that of IWR-1-endo.
  • step (A) the earlier the timing of adding the Wnt signaling pathway inhibitor to the medium, the better.
  • the Wnt signaling pathway inhibitor is usually added within 6 days, preferably within 3 days, more preferably within 1 day, more preferably within 12 hours, and more preferably within 12 hours from the start of the suspension culture in step (A).
  • the period during which the cells obtained by maintenance culture/expansion culture are allowed to act on the Wnt signaling pathway inhibitor is not particularly limited, but preferably added to the medium at the start of suspension culture in step (A).
  • step (A) After that, it is allowed to act until the end of step (A) (immediately before addition of the BMP signal transduction pathway active substance). More preferably, exposure to the Wnt signaling pathway inhibitor is continued even after completion of step (A) (that is, during step (B)), as described later. In one aspect, as described later, even after the step (A) is completed (that is, during the step (B)), the Wnt signaling pathway inhibitor is continuously acted until retinal tissue is formed. good too.
  • step (B) any of the Wnt signaling pathway inhibitors described above can be used as the Wnt signaling pathway inhibitor.
  • the Wnt signaling pathway inhibitor used in step (A) and The same type is used in step (B).
  • the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in step (B) may be any concentration that can induce retinal progenitor cells and retinal tissue.
  • the concentration is about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 0.3 ⁇ M to about 30 ⁇ M, more preferably about 1 ⁇ M to about 10 ⁇ M, still more preferably about 3 ⁇ M.
  • a Wnt signaling pathway inhibitor other than IWR-1-endo it is preferably used at a concentration exhibiting Wnt signaling pathway inhibitory activity equivalent to that of IWR-1-endo.
  • the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in the medium of step (B) is preferably 50 to 150, more preferably 80, when the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in the medium of step (A) is 100. ⁇ 120, more preferably 90-110, more preferably equivalent to the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in the medium in step (B).
  • a Wnt signaling pathway inhibitor is added to the medium at the start of step (B). More preferably, after the Wnt signaling pathway inhibitor is added in step (A), it is continuously contained in the medium in step (B) (that is, from the start of step (A)). More preferably, after the Wnt signaling pathway inhibitor is added at the start of suspension culture in step (A), it is continuously contained in the medium in step (B).
  • a BMP signaling pathway agonist eg, BMP4 may be added to the culture obtained in step (A) (aggregate suspension in medium containing Wnt signaling pathway inhibitor).
  • the period for which the Wnt signaling pathway inhibitor is allowed to act is not particularly limited. It is 2 to 30 days, more preferably 6 to 20 days, 8 to 18 days, 10 to 18 days, or 10 to 17 days (for example, 10 days) from time.
  • the period for which the Wnt signaling pathway inhibitor is allowed to act is calculated from the start of the suspension culture in the step (A) when the Wnt signaling pathway inhibitor is added at the start of the suspension culture in the step (A). As a point, it is preferably 3 days to 15 days (eg, 5 days, 6 days, 7 days), more preferably 6 days to 10 days (eg, 6 days).
  • Cell aggregates obtained by the above-described method are cultured in a serum-free medium or serum medium containing a Wnt signaling pathway agonist and/or an FGF signaling pathway inhibitor for a period of about 2 to 4 days (Step (C )), then in a serum-free medium or serum medium containing no Wnt signaling pathway agonists and FGF signaling pathway inhibitors for about 30 to 200 days (30 to 150 days, 50 to 120 days, 60 days to By culturing (step (D)) for 90 days, a neural retina containing ciliary rim-like structures can be produced.
  • the Wnt signaling pathway agonist is not particularly limited as long as it can enhance signal transduction mediated by Wnt.
  • Specific Wnt signaling pathway agonists include, for example, GSK3 ⁇ inhibitors (eg, 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO), CHIR99021, Kenpaullone).
  • GSK3 ⁇ inhibitors eg, 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO)
  • CHIR99021 e.g, 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO)
  • BIO 6-bromoindirubin-3'-oxime
  • CHIR99021 Kenpaullone
  • the range is about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 1 ⁇ M to about 30 ⁇ M.
  • the FGF signaling pathway inhibitor is not particularly limited as long as it can inhibit signal transduction mediated by FGF.
  • FGF signaling pathway inhibitors include, for example, SU-5402, AZD4547, BGJ398 and the like.
  • SU-5402 is added at a concentration of about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 1 ⁇ M to about 30 ⁇ M, more preferably about 5 ⁇ M.
  • the medium used in step (C) is selected from BMP signaling pathway agonists, Wnt signaling pathway inhibitors, SHH signaling pathway agonists, TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors, and TGF ⁇ family signaling pathway agonists. It is a medium to which one or more (preferably all) selected from the group consisting of has not been added.
  • a part or all of the above step (D) can be cultured using the continuous epithelial tissue maintenance medium disclosed in WO2019/017492. That is, the continuous epithelial structure of the neural retina can be maintained by culturing using the medium for maintaining continuous epithelial tissue.
  • a neurobasal medium eg, Thermo Fisher Scientific, 21103049
  • a B27 supplement eg, Thermo Fisher Scientific, 12587010
  • the culture in the step (D) should be replaced step by step with a continuous epithelial tissue maintenance medium in order to achieve both differentiation and/or maturation of retinal cells (especially photoreceptors) and maintenance of a continuous epithelial structure. is preferred.
  • the basal medium for cell growth e.g., DMEM/F12 medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 1% N2 supplement, and 100 ⁇ M taurine
  • the next 10 to 40 days for the first 10 to 30 days.
  • the basal medium for cell growth e.g., DMEM/F12 medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 1% N2 supplement, and 100 ⁇ M taurine
  • a medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 2% B27 supplement, 2 mM glutamine, and 100 ⁇ M taurine can be used for culture.
  • Thyroid hormone signaling transduction even when using any of a cell growth basal medium, a continuous epithelial tissue maintenance medium, or a mixed medium thereof in part or all of the above step (D)
  • a pathway agent may further be included.
  • thyroid hormone signaling pathway agonists include, for example, triiodothyronine (hereinafter sometimes abbreviated as T3), thyroxine (hereinafter sometimes abbreviated as T4), thyroid hormone receptor (preferably TR ⁇ receptor). Agonist etc. are mentioned.
  • T3 When used as an active substance of the thyroid hormone signaling pathway, it can be added to the medium in a range of, for example, 0.1 to 1000 nM. More preferably 1 to 500 nM; more preferably 10 to 100 nM; still more preferably 30 to 90 nM; still more preferably concentrations around 60 nM that have thyroid hormone signaling enhancing activity equivalent to T3.
  • T4 When used as the thyroid hormone signaling pathway agonist, it can be added to the medium in a range of, for example, 1 nM to 500 ⁇ M. Preferably it ranges from 50 nM to 50 ⁇ M; more preferably from 500 nM to 5 ⁇ M.
  • any concentration may be used as long as the agonist activity is comparable to that of T3 or T4 at the concentrations described above.
  • the medium used in step (D) may contain L-glutamine, taurine, serum, etc. as appropriate.
  • the medium used in step (D) is a BMP signaling pathway agonist, FGF signaling pathway inhibitor, Wnt signaling pathway agonist, Wnt signaling pathway inhibitor, SHH signaling pathway agonist, TGF ⁇ family A medium to which one or more (preferably all) selected from the group consisting of signal transduction pathway inhibitors and TGF ⁇ family signal transduction pathway active substances are not added.
  • a cell aggregate containing retinal cells or retinal tissue can be prepared by a method comprising the following steps (A) to (E): (A) A culture medium containing a factor for maintaining undifferentiated pluripotent stem cells in the absence of feeder cells and optionally containing a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or a sonic hedgehog signaling pathway agonist culturing in (B) The cells obtained in step (A) are subjected to suspension culture in a medium that may contain a Wnt signaling pathway inhibitor and/or Sonic hedgehog signaling pathway active substance to form cell aggregates.
  • step (C) The cell aggregate obtained in step (B) is further suspended in a medium containing a BMP signaling pathway agent and a CHK1 signaling pathway inhibitor (e.g., CHK1 inhibitor), and retinal cells or obtaining a cell aggregate containing retinal tissue;
  • step (D) The cell aggregates obtained in step (C) are treated in a serum-free or serum medium containing Wnt signaling pathway agonists and/or FGF signaling pathway inhibitors for about 2 to 4 days. culturing for a period of time, and (E) applying the cell aggregates obtained in step (D) to a serum-free medium or A step of culturing in a serum medium for about 30 to 200 days.
  • a cell aggregate containing retinal cells or retinal tissue can be prepared by a method comprising the following steps (A) to (E): (A) In the absence of feeder cells, pluripotent stem cells are treated in a medium containing undifferentiated maintenance factors and containing TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors and/or Sonic hedgehog signaling pathway agonists for 12 hours or more.
  • step (B) the cells obtained in step (A) in a medium containing Wnt signaling pathway inhibitors and/or Sonic hedgehog signaling pathway agonists for 12 hours to 72 days (24 hours to 48 hours); forming cell aggregates by suspension culture;
  • step (C) the cell aggregates obtained in step (B) in a medium containing a BMP signaling pathway agonist and a CHK1 signaling pathway inhibitor (e.g., CHK1 inhibitor) for 8 to 15 days (10 days ⁇ 13 days) suspension culture to obtain cell aggregates containing retinal cells or retinal tissue
  • step (D) The cell aggregate obtained in step (C) is cultured for 2 to 4 days in a serum-free or serum medium containing a Wnt signaling pathway agonist and/or an FGF signaling pathway inhibitor.
  • step (E) applying the cell aggregates obtained in step (D) to a serum-free medium or A step of culturing in a serum medium for about 10 to 200 days.
  • the step (D) is culturing in a cell growth basal medium for 10 to 30 days, and then a mixed medium of a cell growth basal medium and a continuous epithelial tissue maintenance medium containing a thyroid hormone signaling agent for 10 to 40 days. and culturing in continuous epithelial tissue maintenance medium containing a thyroid hormone signaling agent for an additional 20 to 140 days.
  • step (D) comprises culturing for 20 to 60 days (30 to 50 days) in the presence of a thyroid hormone signaling pathway agonist.
  • the culture period from step (A) to step (D) is 70 to 100 days (80 to 90 days).
  • a good retinal tissue can be produced by using the signal transduction agent explicitly described in each step. is possible. In conditions that interfere with the purpose of each step (eg, when tissue other than retinal tissue is induced), it is better not to include other signaling agents.
  • the culture medium in each step includes Sonic hedgehog signaling pathway activator/inhibitor, TGF ⁇ family signaling pathway activator/ inhibitor, BMP signaling pathway activator/inhibitor, CHK1 signaling pathway inhibitor, Wnt signaling pathway activator/inhibitor, FGF signaling pathway activator/inhibitor, Nodal signaling pathway activator/ inhibitors, MEK (ERK) activators/inhibitors, PI3k/Akt signaling pathway activators/inhibitors, platelet-derived growth factor (PDGF) signaling pathway activators/inhibitors, vascular endothelial growth factor (VEGF ) signaling pathway activator/inhibitor, epidermal growth factor (EGF) signaling pathway activator/inhibitor, Notch signaling pathway activator/inhibitor, integrin signaling pathway activator/inhibitor, retinoin It can be acid free. Naturally, other signaling agents may be included as long as they do not interfere with the purpose of each step (eg, when
  • the cell aggregate obtained by the production method of the present invention is preferably a spherical cell aggregate, more preferably a cell aggregate having a shape close to a true sphere.
  • the cell aggregates contain retinal cells, and in one embodiment, the cell aggregates are spherical cell aggregates comprising a multi-layer structure of an outer structure containing retinal pigment epithelial cells and an inner structure containing neural retina.
  • a sphere-like cell aggregate means a cell aggregate having a three-dimensional shape close to a sphere.
  • a three-dimensional shape close to a sphere is a shape that has a three-dimensional structure, for example, a spherical shape that exhibits a circular or elliptical shape when projected onto a two-dimensional surface, and a plurality of spherical shapes that are overlapped. Shapes (for example, representing a shape formed by two to four overlapping circles or ellipses when projected into two dimensions).
  • a sphere-like cell aggregate may have a shape close to a true sphere.
  • true sphere refers to a perfect sphere with a constant distance from the center to the outer circumference.
  • a “nearly spherical shape” means a sphere that is nearly perfectly spherical.
  • the difference between the longest distance and the shortest distance from the center to the outer circumference may be within 10%, 5%, or 3% of the longest distance.
  • determination may be made based on a circle projected onto a two-dimensional surface by observation with a microscope or the like. For example, cases in which the difference between the longest distance and the shortest distance from the center to the outer circumference of a circle projected onto a two-dimensional surface is within 10%, 5%, or 3% of the longest distance are included.
  • cell aggregates are “true spheres” or “close to true spheres”.
  • cell aggregates that are “true spheres” or “shapes close to true spheres” in which multiple shapes do not overlap can be obtained at a high rate.
  • a cell aggregate having a nearly spherical shape that contains retinal tissue and does not contain non-target cells (eg, RPE cells).
  • non-target cells eg, RPE cells
  • One aspect of the invention also provides a culture of cell aggregates comprising retinal tissue.
  • a culture of cell aggregates containing retinal tissue (1) a cell aggregate having a nearly spherical shape that contains retinal tissue and does not contain non-target cells (e.g., RPE cells); (2) a medium necessary to maintain the viability of the cell aggregates;
  • a culture comprising:
  • culture is usually performed using a multi-well plate (U-bottom, V-bottom) such as a 96-well plate. Include one cell aggregate per well of the plate. There may be wells that do not contain cell aggregates. For example, the outermost wells of the plate may contain only medium and no cell aggregates in order to prevent the effects of medium evaporation.
  • a culture of cell aggregates containing retinal tissue (1) multiwell plates (e.g. 192 wells, 96 wells, 48 wells, 24 wells, 12 wells); (2) Each well of the plate (at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% or more of all wells) contains (A) retinal tissue and cells outside the purpose (e.g. : RPE cells) and a cell aggregate having a shape close to a true sphere, (B) a medium necessary to maintain the viability of the cell population for transplantation;
  • a culture comprising:
  • the ratio of the number of wells containing cell aggregates having a shape close to true spheres containing retinal tissue to the number of wells containing cell aggregates is, for example, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, It may be 90% or more, 95% or more, 97% or more, or 98% or more.
  • non-target cells e.g RPE cells
  • the ratio of non-target cells (e.g., RPE cells) to the total number of cell aggregates is about 5% or less, about 4% or less, about 3% or less, about 2% or less, about 1% or less, About 0.5% or less, about 0.1% or less.
  • non-target cells means cells other than cells contained in the neural retina.
  • non-target cells examples include cerebrospinal tissues and eyeball-related tissues
  • cerebrospinal tissues include telencephalon (cerebrum), diencephalon (including hypothalamus), midbrain, and spinal cord cells
  • eyeball-related Tissues include the retinal pigment epithelium (RPE), ciliary body, lens and optic stalk (eye stalk and optic nerve tissue).
  • RPE retinal pigment epithelium
  • “Culture” in the present invention includes a medium and cell aggregates necessary to maintain viability, and may further contain biological substances added or produced from cell aggregates.
  • biological substances include, but are not limited to, cytokines, chemokines, and the like.
  • the "medium necessary to maintain viability" in the present invention includes medium, physiological buffer solution, etc., but is not particularly limited as long as the cell aggregate containing retinal tissue survives. If any, it can be selected as appropriate.
  • One example is a medium prepared using a medium commonly used for culturing animal cells as a basal medium.
  • basal media examples include BME medium, BGJb medium, CMRL 1066 medium, Glasgow MEM (GMEM) medium, Improved MEM Zinc Option medium, IMDM medium, Medium 199 medium, Eagle MEM medium, ⁇ MEM medium, DMEM medium, F-12 Medium, DMEM/F12 medium, IMDM/F12 medium, Ham's medium, RPMI 1640 medium, Fischer's medium, mixed medium of these mediums, and the like, which can be used for culturing animal cells.
  • GMEM Glasgow MEM
  • IMDM Zinc Option medium IMDM medium
  • Medium 199 medium Eagle MEM medium
  • ⁇ MEM medium DMEM medium
  • F-12 Medium DMEM/F12 medium
  • IMDM/F12 medium Ham's medium
  • RPMI 1640 medium Fischer's medium, mixed medium of these mediums, and the like, which can be used for culturing animal cells.
  • the production method may further include a step of cutting out a retinal tissue having a size necessary for transplantation from the obtained cell aggregate. For example, it can be cut out using tweezers, a knife, scissors, or the like.
  • a spherical cell aggregate as one aspect of the present invention comprises a multi-layer structure of an outer structure containing retinal pigment epithelial cells and an inner structure containing neural retina.
  • the spherical cell aggregate is (1)
  • a neural retinal layer containing at least a photoreceptor layer is formed, and the photoreceptor layer is at least selected from the group consisting of photoreceptors, photoreceptor precursor cells, and retinal precursor cells.
  • the neural retina comprising one or more cells that (2) in the inner structure, the neural retina is folded and present; (3) the retinal pigment epithelial cells in the outer structure are RPE65-positive cells, MITF-positive cells, or RPE65-positive and MITF-positive cells, and (4) the cell aggregates are lens, vitreous, cornea and blood vessels characterized by not containing
  • the outer structure containing retinal pigment epithelial cells in the spherical cell aggregate is the outermost layer structure of the spherical cell aggregate, and at least part of the surface of the inner structure containing the neural retina is continuous. or intermittently.
  • the outer structure preferably covers 30% or more, more preferably 50% or more of the surface area of the inner structure.
  • Continuously covering the surface of the internal structure means that the external structure exists as a continuous mass on the surface of the internal structure, and intermittently covering the surface of the internal structure , the external structure exists as two or more continuous masses or layers on the surface of the internal structure, and the continuous masses are not connected to each other.
  • each continuous mass preferably continuously covers 10% or more, or 20% or more of the surface area of the core.
  • a neural retinal layer including at least a photoreceptor layer is formed, and the photoreceptor layer is selected from the group consisting of at least photoreceptors, photoreceptor progenitor cells and retinal progenitor cells. It includes one or more cells (hereinafter sometimes referred to as “photoreceptors, etc.”).
  • Photoreceptor cells include rod photoreceptor cells and cone photoreceptor cells, and photoreceptor cells account for 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 80% or more of all cells present in the photoreceptor layer based on the number of nuclei. accounts for more than 90%.
  • the inner structure is the neural retina.
  • the neural retina is folded.
  • the location and number of times the neural retina is folded is not particularly limited, and it may be folded only in a part of the inner structure.
  • Some of the inner structures may include retinal pigment epithelial cells, structures for the ciliary rim and voids.
  • the neural retina may form one continuous epithelial structure or may form multiple epithelial structures.
  • the photoreceptor layer in the neural retina of the inner structure is formed on the outermost side (the surface, the surface in contact with the outer structure) in at least part of the inner structure of the cell aggregate.
  • a photoreceptor layer may also be formed on the inner side.
  • the photoreceptors and the like are continuous in the tangential direction of the surface of the epithelial structure with a continuous inner structure, that is, they are present while adhering to each other.
  • a photoreceptor layer containing photoreceptors and the like is formed.
  • the tangential direction refers to the tangential direction to the surface of each epithelial tissue present in the inner structure of the spherical cell aggregate, that is, the direction in which the photoreceptor cells, etc. are arranged in the photoreceptor layer. parallel or transverse direction.
  • the outer structure comprises retinal pigment epithelial (RPE) cells in contact with each other, where RPE cells also comprise retinal pigment epithelial progenitor cells, RPE65-positive cells, MITF-positive cells, or RPE65-positive and MITF-positive cells; is preferably RPE cells "in contact with each other" means that one RPE cell is in contact with another RPE cell in the external structure, and an independent single RPE cell that does not contact other RPE cells is in the external structure. do not configure
  • the basal surface of the retinal pigment epithelial cells may face the inner structure, and the basal surface of the neural retina may face the outer structure. That is, the basal surface of the retinal pigment epithelial cells faces the basal surface of the neural retina.
  • This structure is also a different feature from the living retina, since in the living retina the basal plane of the layer of retinal pigment epithelial cells faces the apical plane of the neural retina.
  • Living retinas including fetal retinas, contain lens, vitreous, cornea, and blood vessels, whereas cell aggregates of the present invention do not contain lens, vitreous, cornea, and blood vessels.
  • the "lens” is a tissue that plays the role of a lens that refracts light entering the eyeball from the outside and focuses it on the retina. Partial structures of the lens include the lens epithelium, lens nucleus, lens capsule, and the like. Precursor tissues of the lens include lens placode, lens vesicle, and the like.
  • the lens placode is a lens precursor tissue consisting of a thickened epidermal ectodermal cell layer. During embryogenesis, contact of the optic vesicle with the epidermal ectoderm forms the contact area by thickening.
  • a lens vesicle is a vesicle formed by invagination of the lens placode.
  • Markers of the lens, its substructures, or its precursor tissues include, but are not limited to, L-Maf (lens precursor tissue), ⁇ , ⁇ , and ⁇ crystallins (lens), and the like.
  • the "vitreous body” is a transparent jelly-like tissue that is located behind the lens and fills the lumen. It maintains the shape of the eyeball and at the same time has the effect of dispersing external force.
  • the vitreous is made up of water and protein (collagen). The presence of vitreous can be confirmed by its jelly-like shape.
  • the "cornea” is a transparent watch-glass-shaped tissue that occupies about the front 1/6 of the outer layer of the eyeball wall.
  • the partial structure of the cornea includes corneal epithelium, Bowman's membrane, corneal stroma, Descemet's membrane, corneal endothelium, and the like.
  • the cornea is normally composed of five layers, which are the corneal epithelium, Bowman's membrane, corneal stroma, Descemet's membrane, and corneal endothelium, in this order from the body surface side. The presence of the cornea, its partial structure, or its progenitor tissue can be confirmed by the expression of the marker.
  • Markers of the cornea, its partial structure, or its precursor tissue include pan-cytokeratin (corneal epithelial precursor tissue), E-cadherin (corneal epithelial precursor tissue), cytokeratin 3 (corneal epithelium), cytokeratin 12 (corneal epithelium).
  • cytokeratin 14 (corneal epithelium), p63 (corneal epithelium), ZO-1 (corneal epithelium), PDGFR- ⁇ (corneal stroma, corneal endothelium, or its precursor tissue), Pitx2 (corneal stroma and corneal endothelium precursor tissue ), ABCG2 (precursor tissue of corneal stroma and corneal endothelium), and the like.
  • the lens, etc. When the lens, etc. is removed from the fetal retina, a hole is created in that part, and the tissue is divided by the void.
  • cells present in the inner layer (the part excluding the outermost photoreceptor layer) that constitutes the neural retinal layer in the core of the spherical cell aggregates e.g., horizontal cells, amacrine cells, bipolar cells) cells
  • a low number of ganglion cells Specifically, it is 80% or less, 70% or less, 60% or less, or 50% or less of the number of cells present in the inner layer of the human fetal retina, for example.
  • a part of the fetal retina is cut and cultured, it becomes a sheet structure with a two-dimensional thickness, but it cannot become a three-dimensional spherical cell aggregate.
  • the spherical cell aggregate may contain a ciliary margin-like structure.
  • a ciliary rim-like structure may be included in the outer structure and/or the inner structure.
  • the retinal pigment epithelial cells and the neural retina may be connected as an epithelial structure, and may be contained in a ciliary body rim-like structure between the retinal pigment epithelial cells and the neural retina. “Connected as an epithelial structure” means, for example, a state in which the Apical-Basal polarities are continuously connected.
  • the spherical cell aggregate may contain, for example, 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more ciliary margin-like structures.
  • a ciliary rim-like structure is a structure similar to the ciliary rim.
  • the "ciliary marginal zone (CMZ)" is, for example, a tissue present in the boundary region between the neural retina and the retinal pigment epithelium in the living retina, and retinal tissue stem cells (retinal stem cells). Areas containing The ciliary margin, also called the ciliary margin or the retinal margin, is the equivalent tissue. It is known that the ciliary body periphery plays an important role in supplying retinal progenitor cells and differentiated cells to retinal tissue, maintaining retinal tissue structure, and the like. Marker genes for the ciliary body periphery include, for example, Rdh10 gene (positive), Otx1 gene (positive) and Zic1 (positive). That is, the ciliary margin-like structure may contain Rdh10-positive cells, Otx1-positive cells, and/or Zic1-positive cells.
  • the diameter (maximum diameter) of the spherical cell aggregates may be, for example, 0.1 mm or more, 0.2 mm or more, 0.5 mm or more, 1 mm or more, or 2 mm or more. .5 mm to 2 mm, or 0.5 to 1 mm.
  • the diameter of the spherical cell aggregate is measured as the longest distance from the center of the cell aggregate to the surface.
  • the spherical cell aggregate of the present invention can also be transplanted after being cut into an appropriate size using tweezers, a knife, scissors, or the like.
  • sheet preparations containing neural retina and retinal pigment epithelial cells also referred to as cell sheets or NR-RPE cell sheets
  • one cell sheet e.g., 300 ⁇ m in diameter and 50 ⁇ m in height
  • one cell sheet is transplanted in one or more sheets depending on the area of the region where photoreceptor cells and retinal pigment epithelial cells are degenerated. Things are mentioned.
  • a person skilled in the art can select the number of cell sheets according to the degenerated and dead region.
  • One aspect of the present invention also provides a method for producing spherical cell aggregates, comprising the following steps.
  • (B) The cell aggregate obtained in step (A) is subjected to suspension culture in the presence of a BMP signaling pathway agonist and a CHK1 signaling pathway inhibitor, and an outer structure containing retinal pigment epithelial cells and a neural retina are formed.
  • obtaining a spherical cell aggregate comprising a multi-layered structure with an inner structure comprising;
  • steps (A) and (B), etc. are as described in the method for producing retinal cells or retinal tissue described above.
  • a pharmaceutical composition (a composition for transplantation, a tissue for transplantation or a Transplant) comprising the cell aggregate of the present invention (paragraphs [0108], [0111] or [0120], etc.) or a portion thereof mentioned.
  • a pharmaceutical composition preferably contains a pharmaceutically acceptable carrier in addition to the cell aggregate of the present invention or a portion thereof.
  • a part of the cell aggregate is a part of the cell aggregate that can be used for the pharmaceutical composition, and can be obtained by excising a retinal tissue having a size necessary for transplantation from the cell aggregate.
  • the pharmaceutical composition can be used to treat neural retinal cell or neural retinal disorders or diseases based on neural retinal damage.
  • Diseases based on disorders of neural retinal cells or neural retina include, for example, retinal degenerative diseases, macular degeneration, age-related macular degeneration, retinitis pigmentosa, glaucoma, corneal diseases, retinal detachment, central serous chorioretinopathy, Ophthalmic diseases such as cone dystrophy and cone-rod dystrophy can be mentioned.
  • Damaged states of the neural retina include, for example, a state in which photoreceptor cells are degenerated and dead.
  • a physiological aqueous solvent can be used as a pharmaceutically acceptable carrier.
  • the pharmaceutical composition may contain preservatives, stabilizers, reducing agents, tonicity agents, etc., which are commonly used in medicines containing tissues or cells to be transplanted in transplantation medicine.
  • a therapeutic agent for diseases based on neural retinal disorders containing the cell aggregate of the present invention or a portion thereof.
  • the cell aggregate of the present invention or a portion thereof is transplanted to a subject in need of transplantation (e.g., subretinal in an eye suffering from an ophthalmic disease). Included are methods of treating lineage or neural retinal disorders or diseases based on neural retinal damage.
  • the cell aggregates of the present invention, or portions thereof can be used as therapeutic agents for diseases based on neuroretinal damage, or for replenishment of relevant damaged sites in conditions of neuroretinal damage.
  • the cell aggregate of the present invention or a portion thereof is transplanted into a patient having a disease based on neuroretinal cells or neural retinal damage, or a patient with neural retinal damage, in need of transplantation, and the neuroretinal system Diseases based on neuroretinal cell or neural retinal damage or neural retinal damage conditions can be treated by replenishing the cells or the damaged neural retina.
  • the transplantation method includes, for example, a method of transplanting a sheet-like retinal tissue under the retina of the injured site by incision of the eyeball or the like. Examples of the method of transplantation include a method of injecting using a thin tube and a method of transplanting by clamping with tweezers, and examples of the thin tube include injection needles and the like.
  • a specific maintenance culture operation of human ES cells was performed as follows. First, human ES cells that have become subconfluent (about 60% of the culture area is covered with cells) are washed with PBS, and then converted into single cells using TrypLE Select (trade name, manufactured by Life Technologies). Dispersed. Thereafter, the human ES cells dispersed into single cells were seeded on a plastic culture dish coated with Laminin511-E8, and in the presence of Y-27632 (ROCK inhibitor, 10 ⁇ M) in StemFit medium under feeder-free conditions. cultured.
  • Y-27632 Y-27632
  • the number of seeded human ES cells dispersed in the single cells was 0.00 per well. 4-1.2 ⁇ 10 4 cells.
  • the medium was changed to StemFit medium without Y-27632. Thereafter, the medium was replaced with StemFit medium containing no Y-27632 once every 1 to 2 days. Thereafter, the cells were cultured under feeder-free conditions until one day before subconfluency.
  • the human ES cells one day before the subconfluency were treated with SB431542 (TGF ⁇ signaling pathway inhibitor, 5 ⁇ M) and SAG (Shh signaling pathway agonist, 300 nM) in the presence (preconditioning treatment) under feeder-free conditions for 1 day. cultured in
  • the human ES cells were washed with PBS, treated with a cell dispersion using TrypLE Select, and further dispersed into single cells by pipetting. Thereafter, the human ES cells dispersed into single cells were added to 1.2 ⁇ 10 4 cells per well of a non-cell-adhesive 96-well culture plate (trade name: PrimeSurface 96-well V-bottom plate, manufactured by Sumitomo Bakelite). The cells were suspended in 100 ⁇ L of serum-free medium and cultured in suspension under conditions of 37° C. and 5% CO 2 .
  • the serum-free medium (gfCDM + KSR) at that time is a 1:1 mixture of F-12 medium and IMDM medium, 10% KSR, 450 ⁇ M 1-monothioglycerol, 1 ⁇
  • a serum-free medium supplemented with a chemically defined lipid concentrate was used.
  • Y-27632 (ROCK inhibitor, final concentration 10 ⁇ M) was added to the serum-free medium.
  • exogenous human recombinant BMP4 (trade name: Recombinant Human BMP-4, 50 ⁇ L of medium containing R&D) was added.
  • PD407824 (TOCRIS) was added at the same time as BMP4 to a final concentration of 1 ⁇ M. After 6 days from the start of suspension culture, half of the medium was exchanged with medium containing none of Y-27632, human recombinant BMP4 and PD407824 once every 3 days.
  • the aggregates (cell aggregates) 14 days after the start of the suspension culture were transferred to a 90 mm low-adhesion culture dish (manufactured by Sumitomo Bakelite), and the Wnt signaling pathway agonist (CHIR99021, 3 ⁇ M) and FGF signaling pathway inhibition
  • the cells were cultured in a serum-free medium (DMEM/F12 medium supplemented with 1% N2 supplement) containing the substance (SU5402, 5 ⁇ M) under conditions of 37° C. and 5% CO 2 for 3 days.
  • DMEM/F12 medium supplemented with 1% N2 supplement containing the substance (SU5402, 5 ⁇ M) under conditions of 37° C. and 5% CO 2 for 3 days.
  • the above method was also carried out in the following examples, unless otherwise specified.
  • PD407824 when PD407824 was added to 1.5 nM BMP4, sphere-like cell aggregates with a multi-layered structure in which the layer of retinal pigment epithelium (RPE) cells on the outside and the layer of neuroretinal tissue (NR) on the inside were localized. was observed to be produced (Fig. 1).
  • RPE retinal pigment epithelium
  • NR neuroretinal tissue
  • Example 2 Confirmation of promotion of Rx::Venus-positive retinal differentiation induction>
  • 3 days after the start of suspension culture (1) 1.5 nM BMP4 alone, or (2) 1 ⁇ M PD407824 in addition to 0.15 nM BMP4 was added to prepare aggregates. After culturing for 15 days (Day 15) or 36 days (Day 36), aggregates were observed.
  • Example 3 Method for inducing differentiation of neural retinal tissue into spherical cell aggregates of retinal pigment epithelial cells>
  • aggregates prepared by adding 1 ⁇ M PD407824 in addition to 1.5 nM BMP4 three days after the start of suspension culture were cultured for 21 days (Day 21) after the start of suspension culture and observed.
  • RPE retinal pigment epithelium
  • NR neural retinal tissue
  • Ciliary Marginal Zone Ciliary Marginal Zone (CMZ) structures characteristic of the boundary between the MITF-positive RPE layer and the Chx10-positive neural retina layer (indicated by "[" in FIG. 7) Approximately 3 to 10 per site and one aggregate) were observed (Fig. 7).
  • Example 4 Study of concentration of BMP4 and PD>
  • 0.15 nM, 0.5 nM or 1.5 nM plus 1 ⁇ M or 3 ⁇ M PD407824 was added and cultured for 9 days after the start of suspension culture (Day 9) to form aggregates.
  • 1 ⁇ M PD in addition to 0.15 nM BMP4 differentiated the Rx::Venus-positive neural retina in the entire area of the aggregates.
  • BMP4 at 0.5 nM or 1.5 nM plus PD407824 at 1 ⁇ M or 3 ⁇ M resulted in multiple layers of outer RPE cells and inner layers of CMZ-rich, polarized neuroretinal tissue. It was observed that spheroidal cell aggregates with structure were produced (Fig. 8).
  • Example 5 Confirmation of photoreceptor differentiation by long-term culture> Aggregates prepared by culturing for 60 days after the start of suspension culture under the conditions of adding 1 ⁇ M PD407824 in addition to 1.5 nM BMP4 as in Example 1 were fixed with 4% PFA and replaced with 20% sucrose. , cryosections were made. These frozen sections were subjected to antigen retrieval treatment using microwaves, and then treated with DAPI, anti-CHX10 antibody (trade name: Anti CHX10 Antibody, manufactured by EX Alpha) and anti-CRX antibody (manufactured by TaKaRa). Immunostaining was performed.

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Abstract

本発明は、多能性幹細胞を分化誘導する際に、目的外細胞の割合が低減された網膜系細胞又は網膜組織の製造方法を提供することを目的とする。本発明の網膜系細胞又は網膜組織の製造方法は、(A)多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程と、(B)工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜系細胞を含む細胞凝集体を得る工程とを含む。

Description

網膜組織の製造方法
 本発明は、網膜系細胞又は網膜組織を製造方法に関する。本発明はまた、該製造方法によって製造される網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体に関する。
 近年、網膜組織を、多能性幹細胞から分化誘導させて製造することが可能となった。例えば、多能性幹細胞から多層の網膜組織を製造する方法(特許文献1及び非特許文献1)が報告された。その他にも、均一な多能性幹細胞の凝集体を、Wntシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地中で形成させ、これを基底膜標品の存在下において浮遊培養した後、血清培地中で浮遊培養することにより、多層の網膜組織を得る方法(特許文献2及び非特許文献2)、均一な多能性幹細胞の凝集体を、BMP4シグナル伝達経路活性化物質を含む培地中で形成させ、多層の網膜組織を得る方法(特許文献3及び非特許文献3)、接着させた多能性幹細胞を自然に分化させ、その一部に含まれる網膜組織を分離して多層の網膜組織を得る方法(非特許文献4)が知られている。
 しかし、これらの製造方法においては、網膜組織の品質に一定のばらつきがあり、一定の割合で目的外細胞が誘導されることもある。これらを移植用組織に利用する場合、特にその品質を厳密に管理することが求められる。
 一方、BMPの増感剤(sensitizer)としてPD407824(CHK1:Checkpoint kinase 1阻害剤)が知られている。また、PD407824とBMPの併用により、ES細胞の中胚葉系の細胞への分化誘導を亢進させることが報告されている(非特許文献5)。しかしながら、PD407824の網膜組織を含む神経系への効果は知られていない。
国際公開第2011/055855号 国際公開第2013/077425号 国際公開第2015/025967号
Eiraku M. et al., "Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture", Nature, 472, 51-56, (2011) Nakano T. et al., "Self-formation of Optic Cups and Storable Stratified Neural Retina From Human ESCs" Cell Stem Cell, 10(6), 771-785, (2012) Kuwahara A. et al., "Generation of a ciliary margin-like stem cell niche from self-organizing human retinal tissue" Nature Communications, 6, Article number:6286, (2015) Xiufeng Zhong et al., "Generation of three-dimensional retinal tissue with functional photoreceptors from human iPSCs", Nature Communications volume 5, Article number: 4047 (2014) Lingling Feng et al., "Discovery of a Small-Molecule BMP Sensitizer for Human Embryonic Stem Cell Differentiation", Cell Reports, Volume 15, Issue 9, 31 May 2016, Pages 2063-2075
 そこで、本発明は上記事情に鑑みて、多能性幹細胞を分化誘導する際に、目的外細胞の割合が低減され、品質が向上した網膜系細胞又は網膜組織の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、BMPを用いた網膜組織の製造方法に、CHK1シグナル伝達経路阻害物質を併用することにより、添加するBMP量を通常濃度の1/10程度までに減らすことができることを見出した。さらに、BMPとCHK1シグナル伝達経路阻害物質を組み合わせることにより、BMPを単独で用いる場合に比べて、目的外細胞の割合を減少させ、一定の形状の網膜組織を製造可能であることを見出した。さらに、本発明者らは、通常濃度のBMPと、CHK1シグナル伝達経路阻害物質を併用することにより、外側に網膜色素上皮(RPE)、内側に網膜組織(神経網膜組織)が局在する、複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体を選択的に製造できることを見出した。
 すなわち、本発明は以下の各発明に関する。
[1]
 (A)多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程と、
 (B)工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜系細胞を含む細胞凝集体を得る工程と
を含む、網膜系細胞又は網膜組織の製造方法。
[2]
 工程(B)において、BMPシグナル伝達経路作用物質が、真球に近い細胞凝集体が形成され、かつ、網膜色素上皮細胞への分化誘導が抑制されるような濃度で存在する、[1]に記載の製造方法。
[3]
 工程(B)で得られた細胞凝集体が、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体であり、工程(B)において、BMPシグナル伝達経路作用物質が、上記複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体が形成されるような濃度で存在している、[1]に記載の製造方法。
[4]
 上記CHK1シグナル伝達経路阻害物質がPD407824である、[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]
 上記BMPシグナル伝達経路作用物質が、BMP2、BMP4、BMP7及びGDF7からなる群から選択される1以上のタンパク質である、[1]~[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]
 工程(B)において、工程(A)の浮遊培養開始後2日目から9日目の間に上記BMPシグナル伝達経路作用物質が培地に添加される、[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]
 工程(B)において、上記CHK1シグナル伝達経路阻害物質が、上記BMPシグナル伝達経路作用物質と同時に培地に添加される、[1]~[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]
 上記CHK1シグナル伝達経路阻害物質の濃度が、0.1μMから10μMのPD407824と同程度のCHK1シグナル伝達経路阻害作用を奏する濃度である、[1]~[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9]
 工程(B)で得られた細胞凝集体から、移植に必要な大きさの網膜組織を切り出す工程をさらに含む、[1]~[8]のいずれかに記載の製造方法。
[10]
 網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体であって、
 (1)上記内側構造における上記神経網膜において、少なくとも視細胞層を含む神経網膜層が形成されており、上記視細胞層は少なくとも視細胞、視細胞前駆細胞及び網膜前駆細胞からなる群から選択される1以上の細胞を含み、
 (2)上記内側構造において、上記神経網膜が折り重なって存在しており、
 (3)上記外側構造における上記網膜色素上皮細胞がRPE65陽性細胞、MITF陽性細胞、又は、RPE65陽性かつMITF陽性細胞であり、かつ
 (4)上記細胞凝集体は、水晶体、硝子体、角膜及び血管を含まない
ことを特徴とするスフェア状細胞凝集体。
[11]
 上記スフェア状細胞凝集体の少なくとも一部において、上記網膜色素上皮細胞の基底面が上記内側構造に向き、上記神経網膜の基底面が上記外側構造に向いている、[10]に記載のスフェア状細胞凝集体。
[12]
 さらに、上記網膜色素上皮細胞と上記神経網膜が上皮構造としてつながっており、上記スフェア状細胞凝集体が、上記網膜色素上皮細胞と上記神経網膜との間に毛様体周縁部様構造体をさらに含む、[10]又は[11]に記載のスフェア状細胞凝集体。
[13]
 上記毛様体周縁部様構造体が、Rdh10陽性細胞、Otx1陽性細胞、及び/又はZic1陽性細胞を含む、[12]に記載のスフェア状細胞凝集体。
[14]
 上記内側構造の30%以上が神経網膜である、[10]~[13]のいずれかに記載のスフェア状細胞凝集体。
[15]
 直径が0.2mm~2mmである、[10]~[14]のいずれかに記載のスフェア状細胞凝集体。
[16]
 (A)多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程と、
 (B)工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体を得る工程と
を含む、[10]~[15]のいずれかに記載のスフェア状細胞凝集体の製造方法。
[17]
 [10]~[15]のいずれかに記載のスフェア状細胞凝集体又はその一部を含む、医薬組成物(移植用組成物、移植用組織又はTransplant)。
[18]
 [10]~[15]のいずれかに記載のスフェア状細胞凝集体又はその一部を、移植を必要とする対象に移植することを含む、網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の、治療方法。
[19]
 網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患を治療する医薬組成物の製造における、[10]~[15]のいずれかに記載のスフェア状細胞凝集体又はその一部の使用。
[20]
 網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の治療における、[10]~[15]のいずれかに記載のスフェア状細胞凝集体又はその一部の使用。
 本発明によれば、BMPとPD407824とを組み合わせることにより、BMPのみを用いた場合に比べて、目的外細胞の割合が低減された網膜系細胞又は網膜組織の製造方法を提供することが可能となり、また、良好な形状の網膜組織を製造することが可能となる。
実施例1において、BMP4(0.15nM又は1.5nM)とともにPD407824(図中「PD」)1μMを添加して浮遊培養開始後17日目の凝集塊の状態を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例2において、1.5nM BMP4のみ、又は、0.15nM BMP4及び1μM PD407824(図中「PD」)を添加し浮遊培養開始後15日目の凝集塊の状態を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例2において、1.5nM BMP4のみ、又は、0.15nM BMP4及び1μM PD407824(図中「PD」)を添加し浮遊培養開始後15日目の凝集塊の状態を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例2において、1.5nM BMP4のみ、又は、0.15nM BMP4及び1μM PD407824(図中「PD」)を添加し浮遊培養開始後36日目の凝集塊の状態を観察した明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例3において、1.5nM BMP4とともに1μM PD407824(図中「PD」)を添加して浮遊培養開始後21日目の凝集塊の状態を観察した明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例3において、1.5nM BMP4とともに1μM PD407824(図中「PD」)を添加して浮遊培養開始後25日目の凝集塊の切片を免疫染色し、共焦点蛍光顕微鏡にて観察した写真である。 実施例3において、1.5nM BMP4とともに1μM PD407824を添加して浮遊培養開始後25日目の凝集体の切片を免疫染色し、共焦点蛍光顕微鏡にて観察した写真である。 実施例4において、各種濃度のBMP4とともに各種濃度のPD407824を添加して浮遊培養開始後9日目の凝集体の状態を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例5において、1.5nM BMP4とともに1μM PD407824を添加して浮遊培養開始後60日目の凝集体の切片を免疫染色し、共焦点蛍光顕微鏡にて観察した写真である。
〔定義〕
 「幹細胞」とは、分化能及び増殖能(特に自己複製能)を有する未分化な細胞を意味する。幹細胞には、分化能力に応じて、多能性幹細胞(pluripotent stem cell)、複能性幹細胞(multipotent stem cell)、単能性幹細胞(unipotent stem cell)等の亜集団が含まれる。多能性幹細胞とは、インビトロにおいて培養することが可能で、かつ、三胚葉(外胚葉、中胚葉、内胚葉)及び/又は胚体外組織に属する細胞系譜すべてに分化しうる能力(分化多能性(pluripotency))を有する幹細胞をいう。複能性幹細胞とは、全ての種類ではないが、複数種の組織や細胞へ分化し得る能力を有する幹細胞を意味する。単能性幹細胞とは、特定の組織や細胞へ分化し得る能力を有する幹細胞を意味する。
 「多能性幹細胞」は、受精卵、クローン胚、生殖幹細胞、組織内幹細胞、体細胞等から誘導することができる。多能性幹細胞としては、胚性幹細胞(ES細胞:Embryonic stem cell)、胚性生殖幹細胞(EG細胞:Embryonic germ cell)、人工多能性幹細胞(iPS細胞:induced pluripotent stem cell)等を挙げることが出来る。間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell;MSC)から得られるMuse細胞(Multi-lineage differentiating stress enduring cell)や、生殖細胞(例えば精巣)から作製されたGS細胞も多能性幹細胞に包含される。なお、ヒト胚性幹細胞は、受精14日以内のヒト胚から樹立されたものである。
 1998年にヒト胚性幹細胞が樹立されており、再生医学にも利用されつつある。胚性幹細胞は、内部細胞凝集体をフィーダー細胞上又はbFGFを含む培地中で培養することにより製造することが出来る。胚性幹細胞の製造方法は、例えば、WO96/22362、WO02/101057、US5,843,780、US6,200,806、US6,280,718等に記載されている。胚性幹細胞は、所定の機関より入手でき、また、市販品を購入することもできる。例えば、ヒト胚性幹細胞であるKhES-1、KhES-2及びKhES-3は、京都大学再生医科学研究所より入手可能である。ヒト胚性幹細胞である、Rx::Venus、Rx::AcGFP及びCrx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株(非特許文献3))は国立研究開発法人理化学研究所より入手可能である。
 「人工多能性幹細胞」とは、体細胞を、公知の方法等により初期化(reprogramming)することにより、多能性を誘導した細胞である。
 人工多能性幹細胞は、2006年、山中らによりマウス細胞で樹立された(Cell,2006,126(4),pp.663-676)。人工多能性幹細胞は、2007年にヒト線維芽細胞でも樹立され、胚性幹細胞と同様に多能性と自己複製能を有する(Cell,2007,131(5),pp.861-872;Science,2007,318(5858),pp.1917-1920;Nat.Biotechnol.,2008,26(1),pp.101-106)。
 人工多能性幹細胞は、具体的には、線維芽細胞や末梢血単核球等分化した体細胞をOct3/4、Sox2、Klf4、Myc(c-Myc、N-Myc、L-Myc)、Glis1、Nanog、Sall4、lin28、Esrrb等を含む初期化遺伝子群から選ばれる複数の遺伝子の組合せのいずれかの発現により初期化して多分化能を誘導した細胞が挙げられる。好ましい初期化因子の組み合わせとしては、(1)Oct3/4、Sox2、Klf4、及びMyc(c-Myc又はL-Myc)、(2)Oct3/4、Sox2、Klf4、Lin28及びL-Myc(Stem Cells、2013;31:458-466)を挙げることが出来る。
 人工多能性幹細胞として、遺伝子発現による直接初期化で製造する方法以外に、化合物の添加等により体細胞より人工多能性幹細胞を誘導することもできる(Science,2013,341,pp.651-654)。
 また、株化された人工多能性幹細胞を入手することも可能であり、例えば、京都大学で樹立された201B7細胞、201B7-Ff細胞、253G1細胞、253G4細胞、1201C1細胞、1205D1細胞、1210B2細胞、1231A3細胞等のヒト人工多能性幹細胞株が、京都大学及びiPSアカデミアジャパン株式会社より入手可能である。株化された人工多能性幹細胞として、例えば、京都大学で樹立されたFf-I01細胞、Ff-I14細胞及びQHJI01s04細胞が、京都大学より入手可能である。
 本明細書において、多能性幹細胞は、好ましくは胚性幹細胞又は人工多能性幹細胞であり、より好ましくは人工多能性幹細胞である。
 本明細書において、多能性幹細胞は、ヒトの多能性幹細胞であり、好ましくはヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)又はヒト胚性幹細胞(ES細胞)である。
 ヒトiPS細胞等の多能性幹細胞は、当業者に周知の方法で維持培養及び拡大培養に付すことができる。
 「網膜組織(Retinal tissue)」とは、生体網膜において各網膜層を構成する網膜系細胞が、一種類又は複数種類、一定の秩序に従い存在する組織を意味し、「神経網膜(Neural Retina;NR)」は、網膜組織であって、後述する網膜層のうち網膜色素上皮層を含まない内側の神経網膜層を含む組織を意味する。
 「網膜系細胞(Retinal cell)」とは、生体網膜において各網膜層を構成する細胞又はその前駆細胞を意味する。網膜系細胞には、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、水平細胞、アマクリン細胞、介在神経細胞、網膜神経節細胞(神経節細胞)、双極細胞(桿体双極細胞、錐体双極細胞)、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮(RPE)細胞、毛様体、これらの前駆細胞(例:視細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞等)、網膜前駆細胞等の細胞が含まれるがこれらに限定されない。網膜系細胞のうち、神経網膜層を構成する細胞(神経網膜細胞又は神経網膜系細胞(Neural retina-related cell)ともいう)として、具体的には、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、水平細胞、アマクリン細胞、介在神経細胞、網膜神経節細胞(神経節細胞)、双極細胞(桿体双極細胞、錐体双極細胞)、ミュラーグリア細胞、及びこれらの前駆細胞(例:視細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞等)等の細胞が挙げられる。すなわち、神経網膜系細胞には網膜色素上皮細胞及び毛様体細胞が含まれない。
 「成熟した網膜系細胞」とは、ヒト成人の網膜組織に含まれ得る細胞を意味し、具体的には、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、水平細胞、アマクリン細胞、介在神経細胞、網膜神経節細胞(神経節細胞)、双極細胞(桿体双極細胞、錐体双極細胞)、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮(RPE)細胞、毛様体細胞等の分化した細胞を意味する。「未成熟な網膜系細胞」とは、成熟した網膜系細胞への分化が決定づけられている前駆細胞(例:視細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、網膜前駆細胞等)を意味する。
 視細胞前駆細胞、水平細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、アマクリン細胞前駆細胞、網膜神経節細胞前駆細胞、ミュラーグリア前駆細胞、網膜色素上皮前駆細胞とは、それぞれ、視細胞、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、網膜神経節細胞、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮細胞への分化が決定付けられている前駆細胞をいう。
 「網膜前駆細胞」とは、視細胞前駆細胞、水平細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、アマクリン細胞前駆細胞、網膜神経節細胞前駆細胞、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮前駆細胞等のいずれの未成熟な網膜系細胞にも分化しうる前駆細胞であって、最終的に、視細胞、桿体視細胞、錐体視細胞、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、網膜神経節細胞、網膜色素上皮細胞等のいずれの成熟した網膜系細胞にも分化しうる前駆細胞をいう。
 「視細胞(photoreceptor cell)」とは、生体においては網膜の視細胞層に存在し、光刺激を吸収し電気信号へと変換する役割を持つ。視細胞には、明所で機能する錐体(cone)と暗所で機能する杆体(又は桿体、rod)の2種類がある(それぞれ、錐体視細胞、杆体視細胞という)。また、錐体視細胞としては、S-opsinを発現し青色光を受容するS錐体視細胞、L-opsinを発現し赤色光を受容するL錐体視細胞、及びM-opsinを発現し緑色光を受容するM錐体視細胞を挙げることができる。視細胞は視細胞前駆細胞から分化し、成熟する。細胞が視細胞若しくは視細胞前駆細胞であるか否かは、当業者であれば、例えば後述する細胞マーカー(視細胞前駆細胞で発現するCrx及びBlimp1、視細胞で発現するリカバリン(Recoverin)、成熟視細胞で発現するロドプシン、S-Opsin及びM/L-Opsin等)の発現、外節構造の形成等により容易に確認できる。一態様において、視細胞前駆細胞はCrx陽性細胞であり、視細胞はロドプシン、S-Opsin及びM/L-Opsin陽性細胞である。一態様において、桿体視細胞はNRL及びRhodopsin陽性細胞である。一態様において、S錐体視細胞はS-opsin陽性細胞、L錐体視細胞はL-opsin陽性細胞、及びM錐体視細胞はM-opsin陽性細胞である。
 神経網膜系細胞の存在は、神経網膜系細胞関連遺伝子(以下、「神経網膜系細胞マーカー」、又は「神経網膜マーカー」という場合がある。)の発現の有無によって確認することができる。神経網膜系細胞マーカーの発現の有無、又は細胞集団若しくは組織における神経網膜系細胞マーカー陽性細胞の割合は、当業者であれば容易に確認することができる。例えば、抗体を用いた手法、核酸プライマーを用いた手法、シーケンス反応を用いた手法が挙げられる。抗体を用いた手法としては、神経網膜系細胞マーカーのタンパク質の発現を、例えば、市販の抗体を用いたフローサイトメトリー、免疫染色等の手法によって、特定の神経網膜系細胞マーカー陽性細胞の数を全細胞数で除することにより確認することができる。核酸プライマーを用いた手法としては、神経網膜系細胞マーカーのRNAの発現を、例えば、PCR法、半定量PCR法、定量PCR法(例:リアルタイムPCR法)で確認することができる。シーケンス反応を用いた手法としては、神経網膜系細胞マーカーのRNAの発現を、例えば、核酸シーケンサ(例:次世代シーケンサ)を用いて確認することができる。
 神経網膜系細胞マーカーとしては、網膜前駆細胞で発現するRx(Raxとも言う)及びPAX6、神経網膜前駆細胞で発現するRx、PAX6及びChx10(Vsx2とも言う)、視細胞前駆細胞で発現するCrx及びBlimp1等が挙げられる。また、双極細胞で強発現するChx10、双極細胞で発現するPKCα、Goα、VSX1及びL7、網膜神経節細胞で発現するTuJ1及びBrn3、アマクリン細胞で発現するCalretinin及びHPC-1、水平細胞で発現するCalbindin、視細胞及び視細胞前駆細胞で発現するRecoverin、桿体細胞で発現するRhodopsin、桿体視細胞及び桿体視細胞前駆細胞で発現するNrl、錐体視細胞で発現するS-opsin及びLM-opsin、錐体細胞、錐体視細胞前駆細胞及び神経節細胞で発現するRXR-γ、錐体視細胞のうち、分化初期に出現する錐体視細胞又はその前駆細胞で発現するTRβ2、OTX2及びOC2、水平細胞、アマクリン細胞及び神経節細胞で共通して発現するPax6等が挙げられる。
 「陽性細胞」とは、特定のマーカーを細胞表面上又は細胞内に発現している細胞を意味する。例えば、「Chx10陽性細胞」とは、Chx10タンパク質を発現している細胞を意味する。
 「網膜色素上皮細胞」とは、生体網膜において神経網膜の外側に存在する上皮細胞を意味する。細胞が網膜色素上皮細胞であるか否かは、当業者であれば、例えば細胞マーカー(MITF、Pax6、PMEL17、TYRP1、TRPM1、ALDH1A3、GPNMB、RPE65、CRALBP、MERTK、BEST1、TTR等)の発現や、メラニン顆粒の存在(黒褐色)、細胞間のタイトジャンクション、多角形・敷石状の特徴的な細胞形態等により容易に確認できる。細胞が網膜色素上皮細胞の機能を有するか否かは、VEGF及びPEDF等のサイトカインの分泌能や視細胞外節の貪食能等により容易に確認できる。一態様において、網膜色素上皮細胞はRPE65陽性細胞、MITF陽性細胞、又は、RPE65陽性かつMITF陽性細胞である。
 「網膜層」とは、網膜を構成する各層を意味し、具体的には、網膜色素上皮層、視細胞層、外境界膜、外顆粒層、外網状層、内顆粒層、内網状層、神経節細胞層、神経線維層及び内境界膜を挙げることができる。
 「神経網膜層」とは、神経網膜を構成する各層を意味し、具体的には、視細胞層、外境界膜、外顆粒層、外網状層、内顆粒層、内網状層、神経節細胞層、神経線維層及び内境界膜を挙げることができる。「視細胞層」とは、神経網膜の最も外側に形成され、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、視細胞前駆細胞及び網膜前駆細胞を多く含む網膜層を意味する。視細胞層以外の各層を内層という。それぞれの細胞がいずれかの網膜層を構成する細胞であるかは、公知の方法、例えば細胞マーカーの発現の有無又は発現の程度等によって確認できる。
 視細胞又は視細胞前駆細胞の出現割合が少ない段階の網膜組織の場合、増殖する神経網膜前駆細胞を含む層を「ニューロブラスティックレイヤー(neuroblastic layer)」といい、inner neuroblastic layerとouter neuroblastic layerが存在する。当業者であれば周知の方法、例えば明視野顕微鏡の下では、色の濃淡(outer neuroblastic layerが薄く、inner neuroblastic layerが濃い)により判断することができる。
 「毛様体」は、発生過程及び成体の「毛様体」、「毛様体周縁部」、「Ciliary body」を含む。「毛様体」のマーカーとしては、Zic1、MAL、HNF1beta、FoxQ1、CLDN2、CLDN1、GPR177、AQP1及びAQP4があげられる。「毛様体周縁部(ciliary marginal zone;CMZ)」としては、例えば、生体網膜において神経網膜と網膜色素上皮との境界領域に存在する組織であり、且つ、網膜の組織幹細胞(網膜幹細胞)を含む領域を挙げることができる。毛様体周縁部は、毛様体縁(ciliarymargin)又は網膜縁(retinal margin)とも呼ばれ、毛様体周縁部、毛様体縁及び網膜縁は同等の組織である。毛様体周縁部は、網膜組織への網膜前駆細胞、分化細胞の供給、網膜組織構造の維持等に重要な役割を果たしていることが知られている。毛様体周縁部のマーカー遺伝子としては、例えば、Rdh10遺伝子(陽性)、Otx1遺伝子(陽性)及びZic1(陽性)を挙げることができる。「毛様体周縁部様構造体」とは、毛様体周縁部と類似した構造体のことである。
 「細胞凝集体」(Cell Aggregate)とは、複数の細胞同士が接着して立体構造を形成しているものであれば特に限定はなく、例えば、培地等の媒体中に分散していた細胞が集合して形成する塊、又は細胞分裂を経て形成される細胞の塊等をいう。細胞凝集体には、特定の組織を形成している場合も含まれる。
 「スフェア(sphere)状細胞凝集体」は、球状に近い立体的な形を有する細胞凝集体を意味する。球状に近い立体的な形とは、三次元構造を有する形であって、二次元面に投影したときに、例えば、円形又は楕円形を示す球状形、及び球状形が複数重なり合って形成される形状(例えば二次元に投影した場合に2~4個の円形若しくは楕円形が重なりあって形成する形を示し、「クローバー型」ともいう)が挙げられる。一態様において、凝集体のコア部は、小胞性層状構造を有し、明視野顕微鏡の下では、中央部が暗く外縁部分が明るく観察されるという特徴を有する。
 「上皮組織」とは、体表面、管腔(消化管など)、体腔(心膜腔など)などの表面を細胞が隙間なく覆うことで形成される組織である。上皮組織を形成している細胞を上皮細胞という。上皮細胞は、細胞が頂端(apical)-基底(basal)方向の極性を持つ。上皮細胞は、接着結合(adherence junction)及び/又は密着結合(tight junction)により上皮細胞同士で強固な結合をつくり、細胞の層を形成できる。この細胞層が、1ないし十数層重なってできた組織が上皮組織である。上皮組織を形成し得る組織には、胎児期及び/又は成体の網膜組織、脳脊髄組織、眼球組織、神経組織等も含まれる。本明細書における神経網膜も上皮組織である。「上皮構造」とは、頂端面又は基底膜などの、上皮組織が特徴的に有する構造を意味する。
 「連続上皮組織」とは、連続上皮構造を有する組織である。連続上皮構造とは、上皮組織が連続している状態のことである。上皮組織が連続しているとは、例えば、上皮組織に対する接線方向に10細胞~10細胞、好ましくは接線方向に30細胞~10細胞、さらに好ましくは10細胞~10細胞、並んでいる状態のことである。
 例えば、網膜組織において形成される連続上皮構造は、網膜組織が上皮組織に特有の頂端面を持ち、頂端面が神経網膜層を形成する各層のうち、少なくとも視細胞層(外顆粒層)等と概ね平行に、かつ連続的に網膜組織の表面に形成される。例えば、多能性幹細胞より作製した網膜組織を含む細胞凝集体の場合、凝集体の表面に頂端面が形成され、表面に対して接線方向に10細胞以上、好ましくは30細胞以上、より好ましくは100細胞以上、さらに好ましくは400細胞以上の視細胞又は視細胞前駆細胞が規則正しく連続して配列する。
 一態様において、上皮組織は極性化して「頂端面(apical surface)」と「基底膜」ができる。「基底膜」とは、上皮細胞が産生した基底(basal)側の層のことをいい、ラミニン及びIV型コラーゲンを多く含み、50~100nmの厚さを有する。「頂端面」は、「基底膜」と反対側に形成される表面(表層面)のことをいう。一態様において、「頂端面」は視細胞又は視細胞前駆細胞が認められる程度に発生段階が進行した網膜組織においては、外境界膜が形成され、視細胞、視細胞前駆細胞が存在する視細胞層(外顆粒層)に接する面のことをいう。また、このような頂端面は、頂端面のマーカー(例:atypical-PKC(以下、「aPKC」と略す)、E-cadherin、N-cadherin)に対する抗体を用いて、当業者に周知の免疫染色法等で同定することができる。
〔網膜系細胞又は網膜組織の製造方法〕
 本発明の一態様は、網膜系細胞又は網膜組織の製造方法を提供する。該製造方法は、下記工程を含む:
(A)多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程、
(B)工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜系細胞を含む細胞凝集体を得る工程。
 本発明の製造方法は、BMPシグナル伝達経路作用物質とCHK1シグナル伝達経路阻害物質との組み合わせを用いて、多能性幹細胞を分化誘導して、網膜系細胞又は網膜組織を製造する方法である。多能性幹細胞から網膜系細胞又は網膜組織への分化誘導方法として、WO2011/055855、WO2013/077425、WO2015/025967、WO2016/063985、WO2016/063986、WO2017/183732、PLoS One. 2010 Jan 20;5(1):e8763.、Stem Cells. 2011 Aug;29(8):1206-18.、Proc Natl Acad Sci USA. 2014 Jun 10;111(23):8518-23、又はNat Commun. 2014 Jun 10;5:4047に開示されている方法が知られているが、CHK1シグナル伝達経路阻害物質を用いる網膜系細胞又は網膜組織の製造方法はなかった。
 多能性幹細胞は上記に記載のとおりであり、好ましい多能性幹細胞として、人工多能性幹細胞又はES細胞、さらに好ましくはヒト人工多能性幹細胞又はヒトES細胞が挙げられる。人工多能性幹細胞の製造方法には特に限定はなく、当業者に周知の方法で製造することができるが、人工多能性幹細胞の作成工程(すなわち、体細胞を初期化し多能性幹細胞を樹立する工程)もフィーダーフリー条件下で行うことが望ましい。
<工程(A)>
 工程(A)は、多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程である。工程(A)に用いられる多能性幹細胞は、維持培養・拡大培養によって得ることができる。すなわち、工程(A)は、(A-1)多能性幹細胞を維持培養・拡大培養する工程と、(A-2)工程(A-1)で得られた多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程とを含んでもよい。多能性幹細胞を得るための維持培養・拡大培養は、当業者に周知の方法で実施することができる。多能性幹細胞の維持培養・拡大培養は、接着培養でも浮遊培養でも実施することができるが、好ましくは接着培養で実施される。多能性幹細胞の維持培養・拡大培養は、フィーダー存在下で実施してもよいしフィーダーフリー条件下で実施してもよいが、好ましくはフィーダーフリー条件下で実施される。フィーダーフリー条件下では、後述する未分化維持因子を含む培地を用いることができる。
 なお、工程(A-1)における培地は、さらにTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでもよい。また、工程(A-2)における培地は、後述するように、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質、及び/又はWntシグナル伝達経路阻害物質を含んでいてもよい。本方法は、例えばWO2015/025967、WO2016/063985、WO2017/183732にも開示されており、より詳細にはWO2015/025967、WO2016/063985、WO2017/183732を参照することが可能である。
 細胞凝集体の調製に使用する培地は、特段の記載がない限り、細胞増殖用基礎培地(基礎培地とも呼ぶ)を使用することができる。細胞増殖用基礎培地は細胞の培養が可能な限り特に限定はなく、適宜細胞増殖用培地として市販されている基礎培地を用いることができる。具体的には、例えば、BME培地、BGJb培地、CMRL 1066培地、Glasgow MEM(GMEM)培地、Improved MEM Zinc Option培地、IMDM培地、Medium 199培地、MEM培地、Eagle MEM培地、αMEM培地、DMEM培地、F-12培地、DMEM/F12培地、IMDM/F12培地、ハム培地、RPMI 1640培地、Fischer’s培地、Leibovitz’s L-15培地又はこれらの混合培地など、動物細胞の培養に用いることのできる培地を挙げることができる。また、補助培地であるN2培地を添加した培地を用いてもよい。
 TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質とは、TGFβファミリーシグナル伝達経路、すなわちSmadファミリーによって伝達される、シグナル伝達経路を阻害する物質を表し、具体的にはTGFβシグナル伝達経路阻害物質(例:SB431542、LY-364947、SB505124、A-83-01等)、Nodal/Activinシグナル伝達経路阻害物質(例:SB431542、A-83-01等)及びBMPシグナル伝達経路阻害物質(例:LDN193189、Dorsomorphin等)を挙げることができる。これらの物質は市販されており入手可能である。
 ソニック・ヘッジホッグ(以下、「Shh」と記すことがある。)シグナル伝達経路作用物質とは、Shhによって媒介されるシグナル伝達を増強し得る物質である。Shhシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、SHH、SHHの部分ペプチド、PMA(Purmorphamine)、SAG(Smoothened Agonist)等が挙げられる。
 TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質の濃度は、網膜系細胞への分化を誘導可能な濃度であればよい。例えば、SB431542は、通常0.1~200μM、好ましくは2~50μMの濃度で使用される。A-83-01は、通常0.05~50μM、好ましくは0.5~5μMの濃度で使用される。LDN193189は、通常1~2000nM、好ましくは10~300nMの濃度で使用される。SAGは、通常、1~2000nM、好ましくは10~700nMの濃度で使用される。PMAは、通常0.002~20μM、好ましくは0.02~2μMの濃度で使用される。
 未分化維持因子は、多能性幹細胞の分化を抑制する作用を有する物質であれば特に限定はない。当業者に汎用されている未分化維持因子としては、FGFシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質、insulin等を挙げることができる。FGFシグナル伝達経路作用物質として具体的には、線維芽細胞増殖因子(例えば、bFGF、FGF4やFGF8、更に好ましくはbFGF)が挙げられる。また、TGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質としては、TGFβシグナル伝達経路作用物質、Nodal/Activinシグナル伝達経路作用物質が挙げられる。TGFβシグナル伝達経路作用物質としては、例えばTGFβ1、TGFβ2が挙げられる。Nodal/Activinシグナル伝達経路作用物質としては、例えばNodal、ActivinA、ActivinBが挙げられる。ヒト多能性幹細胞(ヒトES細胞、ヒトiPS細胞)を培養する場合、工程(A-1)における培地は、好ましくは未分化維持因子として、bFGFを含む。
 工程(A-1)において用いられる培地中の未分化維持因子濃度は、培養する多能性幹細胞の未分化状態を維持可能な濃度であり、当業者であれば、適宜設定することができる。例えば、具体的には、フィーダー細胞非存在下で未分化維持因子としてbFGFを用いる場合、その濃度は、通常4ng~500ng/mL程度、好ましくは10ng~200ng/mL程度、より好ましくは30ng~150ng/mL程度である。
 未分化維持因子を含み、多能性幹細胞を培養するために使用可能なフィーダーフリー培地として、多くの合成培地が開発・市販されており、例えばEssential 8培地(Life Technologies社製)が挙げられる。Essential 8培地は、DMEM/F12培地に、添加剤として、L-ascorbic acid-2-phosphate magnesium(64mg/L)、sodium selenium(14μg/L)、insulin(19.4mg/L)、NaHCO3(543mg/L)、transferrin(10.7mg/L)、bFGF(100ng/mL)、及び、TGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質(TGFβ1(2ng/mL)又はNodal(100ng/mL))を含む(Nature Methods、8、424-429(2011))。その他市販のフィーダーフリー培地としては、S-medium(DSファーマバイオメディカル社製)、StemPro(Life Technologies社製)、hESF9(Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008 Sep 9;105(36):13409-14)、mTeSR1(STEMCELL Technologies社製)、mTeSR2(STEMCELL Technologies社製)、TeSR-E8(STEMCELL Technologies社製)、又はStemFit(味の素社製)が挙げられる。上記工程(A-1)ではこれらを用いることにより、簡便に本発明を実施することが出来る。これら培地を使用することで、フィーダーフリー条件での多能性幹細胞の培養をおこなうことが可能である。工程(A-1)で使用する培地は、一例として、BMPシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路作用物質及びWntシグナル伝達経路阻害物質のいずれも添加されていない無血清培地である。
 工程(A-1)におけるフィーダーフリー条件での多能性幹細胞の培養においては、フィーダー細胞に代わる足場を多能性幹細胞に提供するため、適切なマトリクスを足場として用いてもよい。足場として用いることのできるマトリクスとしては、ラミニン(Nat Biotechnol 28,611-615,(2010))、ラミニン断片(Nat Commun 3,1236,(2012))、基底膜標品(Nat Biotechnol 19,971-974,(2001))、ゼラチン、コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、エンタクチン、ビトロネクチン(Vitronectin)等が挙げられる。
 工程(A-1)における多能性幹細胞の培養時間は、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質(例:100nM~700nM)の存在下で培養する場合、工程(A-2)において形成される細胞凝集体の質を向上させる効果が達成可能な範囲で特に限定されないが、通常0.5~144時間である。一態様において、好ましくは2~96時間、より好ましくは6~48時間、さらに好ましくは12~48時間、よりさらに好ましくは18~28時間(例、24時間)である。
 TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質(例:100nM~700nM)の存在下で培養する場合、工程(A-1)により得られる細胞は多能性様性質(pluripotent-like state)が維持された細胞であり、工程(A-1)を通じて多能性様性質が維持される。多能性様性質とは、多能性を含む、多能性幹細胞に共通する多能性幹細胞に特有の形質の少なくとも一部を維持している状態を意味する。多能性様性質には厳密な多能性は要求されない。具体的には、多能性性質(pluripotent state)の指標となるマーカーの全て又は一部を発現している状態が、「多能性様性質」に含まれる。多能性様性質のマーカーとしては、Oct3/4陽性、アルカリホスファターゼ陽性などが挙げられる。一態様において、多能性様性質が維持された細胞は、Oct3/4陽性である。Nanogの発現量がES細胞もしくはiPS細胞に比べて低い場合であっても「多能性様性質を示す細胞」に該当する。一態様として、工程(A-1)により得られる細胞は、Oct3/4陽性の幹細胞を60%以上、例えば90%以上含む。
 工程(A-2)において、工程(A-1)で得られた多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる。ここでいう「多能性幹細胞の細胞凝集体」とは、必ずしも全ての細胞が多能性幹細胞であることを要せず、一定の割合(例:50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上)で多能性幹細胞が含まれる場合も含む。一例として、工程(A-1)をTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質(例:100nM~700nM)の存在下で培養する場合、工程(A-2)において、上述した「多能性様性質を示す細胞」(例:Oct3/4陽性の幹細胞を60%以上、例えば90%以上含む)の細胞凝集体が形成されるが、これも「多能性幹細胞の細胞凝集体」に包含される。
 浮遊培養とは、細胞を培養容器へ非接着の状態で培養することであり、特に限定はされないが、細胞との接着性を向上させる目的で人工的に処理(例えば、細胞外マトリックス等によるコーティング処理)されていない培養容器、若しくは、人工的に接着を抑制する処理(例えば、ポリヒドロキシエチルメタクリル酸(poly-HEMA)、非イオン性の界面活性ポリオール(Pluronic F-127等)又はリン脂質類似構造物(例えば、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンを構成単位とする水溶性ポリマー(Lipidure))によるコーティング処理した培養容器を使用して行うことができる。
 浮遊培養は、例えば、SFEB(Serum-free Floating culture of Embryoid Bodies-like aggregates)法(WO2005/12390)やSFEBq法(WO2009/148170)を用いることにより行うことができる。
 工程(A-2)において用いられる培地は血清含有培地又は無血清培地であり得る。化学的に未決定な成分の混入を回避する観点から、無血清培地が好適に用いられる。調製の煩雑さを回避するには、例えば、市販のKSR等の血清代替物を適量添加した無血清培地が挙げられる。無血清培地へのKSRの添加量としては、通常約1%から約30%であり、好ましくは約2%から約20%である。
 凝集体の形成に際しては、まず、工程(A-1)で得られた細胞の分散操作により、分散された細胞を調製する。分散操作により得られた「分散された細胞」とは、例えば7割(好ましくは8割以上)以上が単一細胞であり2~50細胞の塊が3割以下(好ましくは2割以下)存在する状態が挙げられる。分散された細胞とは、細胞同士の接着(例えば面接着)がほとんどなくなった状態が挙げられる。
 分散された細胞の懸濁液を培養器中に播き、分散させた細胞を、培養器に対して、非接着性の条件下で培養することにより、複数の細胞を集合させて凝集体を形成する。一態様として、96ウェルプレートのようなマルチウェルプレート(U底、V底)の各ウェルに一定数の分散された幹細胞を入れて、これを静置培養すると、細胞が迅速に凝集することにより、各ウェルにおいて1個の凝集体が形成される(SFEBq法)。96ウェルプレートを用いて細胞を浮遊培養する場合、1ウェルあたり約1×10から約1×10細胞(好ましくは約3×10から約5×10細胞、約4×10から約2×10細胞)となるように調製した液をウェルに添加し、プレートを静置して凝集体を形成させる。
 一態様において、工程(A-2)において用いられる培地は、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む。すなわち、具体的な一態様として、工程(A)は下記の工程(A1)及び工程(A2)を含む:
(A1)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、かつ任意でTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでもよい、未分化維持因子を含む培地で培養する工程、
(A2)工程(A1)で得られた細胞を、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で浮遊培養し、細胞凝集体を形成させる工程。
 工程(A-2)におけるソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質としては、上述したものを上述の濃度(例:10nM~300nM)で用いることができる。ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質は、好ましくは、浮遊培養開始時から培地に含まれる。培地には、ROCK阻害剤(例、Y-27632)を添加してもよい。培養時間は例えば、12時間~6日間である。工程(A-2)において用いられる培地は、一例において、BMPシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。
<工程(B)>
 工程(B)は、工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜系細胞を含む細胞凝集体を得る工程である。
 工程(B)において用いられる培地は、例えば、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質が添加された無血清培地又は血清培地(好ましくは、無血清培地)が挙げられる。無血清培地、血清培地は上述の通り準備することができる。工程(B)において用いられる培地は、一例において、Wntシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。また、工程(B)において用いられる培地は、一例において、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を添加されていない培地である。また、工程(B)において用いられる培地は、Wntシグナル伝達経路作用物質が添加されていてもよい培地である。
 BMPシグナル伝達経路作用物質とは、BMPによって媒介されるシグナル伝達経路を増強し得る物質である。BMPシグナル伝達経路作用物質としては、例えばBMP2、BMP4若しくはBMP7等のBMPタンパク質、GDF7等のGDFタンパク質、抗BMP受容体抗体、又は、BMP部分ペプチド等が挙げられる。BMP2タンパク質、BMP4タンパク質及びBMP7タンパク質は例えばR&D Systems社から、GDF7タンパク質は例えば和光純薬から入手可能である。BMPシグナル伝達経路作用物質は、好ましくは、BMP2、BMP4、BMP7及びGDF7からなる群から選択される1以上のタンパク質である。
 培地におけるBMPシグナル伝達経路作用物質の通常の濃度は、網膜系細胞への分化を誘導可能な濃度であればよい。例えばヒトBMP4タンパク質の場合、CHK1シグナル伝達経路阻害物質と併用しないときは、網膜系細胞への分化を誘導可能な通常の濃度として、約0.1nM以上(0.15nM超)、好ましくは約0.5nM以上、より好ましくは約1nM以上、さらに好ましくは約1.5nM(55ng/mL)、又は、約1μM以下、好ましくは約100nM以下、より好ましくは約10nM以下、さらに好ましくは約5nM以下の濃度が挙げられる。他のBMPシグナル伝達経路作用物質の通常の濃度は、上記濃度におけるヒトBMP4タンパク質と同程度のBMPシグナル伝達経路の活性化作用を有する濃度であればよい。当該濃度は、当業者であれば容易に設定することができる。具体的には、マウス軟骨前駆細胞であるATDC-5細胞におけるアルカリホスファターゼ産生誘導能を測定することで、BMP活性の測定が可能である。
 本発明の一態様として、CHK1シグナル伝達経路阻害物質と併用する場合におけるヒトBMP4タンパク質の濃度は、真球に近い細胞凝集体が形成され、かつ、網膜色素上皮細胞への分化誘導が抑制されるような濃度である。具体的には、培地におけるヒトBMP4タンパク質の濃度は、上記の通常の濃度の約10分の1程度の低濃度であってもよく、すなわち、約0.001nM、好ましくは約0.01nM、より好ましくは約0.1nM、さらに好ましくは約0.15nM(5.5ng/mL)、又は、約0.1μM以下、好ましくは約10nM以下、より好ましくは約1nM以下(1.5nM未満)、さらに好ましくは約0.5nM以下であってもよい。この場合、より良好な形状を有する(真球に近い)細胞凝集体を得ることができる。また、網膜色素上皮(RPE)細胞等への目的外細胞への分化誘導が抑制され、目的外細胞が少ない細胞凝集体を得ることができるまた、当該細胞凝集体は、毛様体周縁部様構造体を含む神経網膜を製造する(後述する製造方法の工程(C)及び(D)に相当)ための中間体として非常に良好である。
 本発明の一態様として、CHK1シグナル伝達経路阻害物質と併用する場合におけるヒトBMP4の濃度は、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体が形成されるような濃度である。具体的には、培地におけるヒトBMP4タンパク質の濃度は、例えば、約0.01nM以上、好ましくは約0.1nM以上、より好ましくは約0.5nM以上、さらに好ましくは約1nM以上、最も好ましくは約1.5nM(55ng/mL)、又は、約1μM以下、好ましくは約100nM以下、より好ましくは約10nM以下、さらに好ましくは約5nM以下であってもよい。他のBMPシグナル伝達経路作用物質を用いる場合、上述した濃度のヒトBMP4タンパク質と同程度のBMPシグナル伝達経路活性化作用を有する濃度であればよい。
 CHK1シグナル伝達経路阻害物質とは、CHK1(checkpoint kinase 1)によって媒介されるシグナル伝達経路を阻害する物質である。一態様として、CHK1によって媒介されるシグナル伝達経路とは、CHK1-p21-CDK9(Cyclin-dependent kinase 9)を介するシグナル伝達経路である。具体的には、CHK1がp21を活性化させ、活性化したp21によりCDK9を阻害することにより、SMAD2/3のリン酸化が阻害され、SMAD2/3の分解が抑制される、という一連のシグナル伝達経路である。従って、CHK1シグナル伝達経路阻害物質として、CHK1阻害物質、p21阻害物質又はCDK9活性化物質が挙げられる。
 CHK1シグナル伝達経路阻害物質の一態様として、CHK1に結合し、CHK1の活性を阻害するCHK1阻害物質が挙げられる。具体的なCHK1阻害物質として、PD407824(CAS622864-54-4)、CHIR-124(CAS405168-58-3)、Debromohymenialdisine(CAS75593-17-8)、SB 218078(CAS135897-06-2)、Chk2 抑制剤(CAS724708-21-8)LY2603618(CAS911222-45-2)、SCH 900776(CAS891494-63-6)、TCS 2312(CAS838823-32-8)、PF 477736(CAS952021-60-2)、UCN-01(CAS112953-11-4)、AZD7762(CAS860352-01-8)、XL844(CAS:NONE)、CBP501(CAS565434-85-7)、抗CHK1抗体等が挙げられるが、これらに限定されない。CHK1のmRNAを分解するCHK1に対するsiRNAも、CHK1阻害物質に含まれる。好ましくは、下記に示す構造を有するPD407824(CAS622864-54-4)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 CHK1シグナル伝達経路阻害物質の一態様として、p21に結合し、p21の活性を阻害するp21阻害物質が挙げられる。具体的なp21阻害物質として、抗p21抗体、p21に対するsiRNAが挙げられる。CHK1シグナル伝達経路阻害物質の一態様として、CDK9に結合し、CDK9の活性を亢進させるCDK9活性化物質が挙げられる。
 CHK1シグナル伝達経路阻害物質の濃度は、BMPシグナル伝達経路作用物質の分化誘導作用を増強できる濃度であってよく、例えばPD407824の場合は、約0.1μM~約10μM、約0.3μM~約10μM、約0.5μM~約10μM、約0.5μM~約5μM、又は約1μM~約5μMの濃度とすることができる。その他のCHK1シグナル伝達経路阻害物質の濃度としては、約0.1μM~約10μM、約0.3μM~約10μM、約0.5μM~約10μM、約0.5μM~約5μM、又は約1μM~約5μMのPD407824と同程度のCHK1シグナル伝達経路阻害作用(例:CHK1阻害作用)を奏する濃度であってよい。なお、CHK1阻害作用は、当業者が適宜公知手法又は市販の試薬若しくはキット(例:プロメガ株式会社、カタログ番号:V1941)等を用いて検討することができる。具体的には、ヒトCDC25C由来のペプチド(KKKVSRSGLYRSPSMPENLNRPR(配列番号1))、CHK1及び評価対象物質を、ATPを含む反応容器中で混合し、当該ペプチドのリン酸化の程度を検出すればよい。CHK1シグナル伝達経路の阻害作用として、当該経路の下流に存在するSMAD2/3のリン酸化の程度を、市販の抗リン酸化SMAD2/3抗体などを用いて検出してもよい。
 BMPシグナル伝達経路作用物質は、工程(A)の浮遊培養開始から約24時間後以降に添加されていればよく、浮遊培養開始後数日以内(例えば、15日以内)に培地に添加してもよい。好ましくは、BMPシグナル伝達経路作用物質は、工程(A)の浮遊培養開始後1日目~15日目までの間、より好ましくは1日目~9日目までの間又は2日目~9日目の間、最も好ましくは3日目に培地に添加する。
 BMPシグナル伝達経路作用物質が培地に添加され、凝集体を形成する細胞の網膜細胞への分化誘導が開始された後は、BMPシグナル伝達経路作用物質を培地に添加する必要は無く、BMPシグナル伝達経路作用物質を含まない無血清培地又は血清培地を用いて培地交換を行ってよい。一態様において、網膜細胞への分化誘導が開始された後、BMPシグナル伝達経路作用物質を含まない無血清培地又は血清培地による培地交換により、培地中のBMPシグナル伝達経路作用物質濃度を、2~4日につき、40~60%減の割合で、徐々に又は段階的に低下させる。網膜細胞への分化誘導が開始された細胞は、例えば、当該細胞における網膜前駆細胞マーカー遺伝子(例、Rx遺伝子(別名Rax)、Pax6遺伝子、Chx10遺伝子)の発現を検出することにより確認することができる。GFP等の蛍光レポータータンパク質遺伝子がRx遺伝子座へノックインされた多能性幹細胞を用いて工程(2)により形成された凝集体を、網膜細胞への分化誘導に必要な濃度のBMPシグナル伝達経路作用物質の存在下に浮遊培養し、発現した蛍光レポータータンパク質から発せられる蛍光を検出することにより、網膜細胞への分化誘導が開始された時期を確認することもできる。工程(3)の実施態様の一つとして、工程(2)で形成された凝集体を、網膜前駆細胞マーカー遺伝子(例、Rx遺伝子、Pax6遺伝子、Chx10遺伝子)を発現する細胞が出現し始めるまでの間、網膜細胞への分化誘導に必要な濃度のBMPシグナル伝達経路作用物質を含む無血清培地又は血清培地中で浮遊培養し、網膜前駆細胞を含む凝集体を得る工程、を挙げることができる。
 具体的な態様として、BMPシグナル伝達経路作用物質は例えば、工程(B)の浮遊培養開始後1~9日目の間、好ましくは2~9日目の間に培地に添加される。例えばBMPシグナル伝達経路作用物質がBMP4である場合、工程(B)の浮遊培養開始後2~9日目の間、培地の一部又は全部をBMP4を含む培地に交換し、BMP4の終濃度を約1~10nMに調製し、BMP4の存在下で例えば1~12日、好ましくは2~9日、さらに好ましくは2~5日間培養することができる。ここにおいて、BMP4の濃度を、同一濃度を維持すべく、1回若しくは2回程度培地の一部又は全部をBMP4を含む培地に交換することができる。又はBMP4の濃度を段階的に減じることもできる。例えば、工程(B)の浮遊培養開始後2~10日目までBMPシグナル伝達経路作用物質(BMP4)の濃度を維持した後、工程(B)の浮遊培養開始後6~20日目まで段階的にBMPシグナル伝達経路作用物質(BMP4)の濃度を減じてもよい。
 CHK1シグナル伝達経路阻害物質は、工程(B)において、一定期間培地中においてBMPシグナル伝達経路作用物質と共存すればよく、好ましくは、BMPシグナル伝達経路作用物質と同時に培地に添加され、好ましくは、BMPシグナル伝達経路作用物質の添加期間と同じ期間においてBMPシグナル伝達経路作用物質と共存する。
 上記工程(A)~工程(B)における培養温度、CO濃度等の培養条件は適宜設定できる。培養温度は、例えば約30℃~約40℃、好ましくは約37℃である。またCO濃度は、例えば約1%~約10%、好ましくは約5%である。
 上記工程(B)における培養期間を変動させることによって、細胞凝集体に含まれる網膜系細胞として、様々な分化段階の網膜系細胞を製造することができる。すなわち、未成熟な網膜系細胞(例:網膜前駆細胞、視細胞前駆細胞)と成熟した網膜系細胞(例:視細胞)とを様々な割合で含む、細胞凝集体中の網膜系細胞を製造することができる。工程(B)の培養期間を延ばすことによって、成熟した網膜系細胞の割合を増やすことができる。
 工程(A)及び/又は工程(B)において、Wntシグナル伝達経路阻害物質をさらに培地に添加してもよい。
 工程(A)及び/又は工程(B)に用いる、Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、Wntにより媒介されるシグナル伝達を抑制し得るものである限り特に限定されず、タンパク質、核酸、低分子化合物等のいずれであってもよい。Wntにより媒介されるシグナルは、Frizzled(Fz)及びLRP5/6(low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6)のヘテロ二量体として存在するWnt受容体を介して伝達される。Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、例えば、Wnt又はWnt受容体に直接作用する物質(抗Wnt中和抗体、抗Wnt受容体中和抗体等)、Wnt又はWnt受容体をコードする遺伝子の発現を抑制する物質(例えばアンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNA等)、Wnt受容体とWntの結合を阻害する物質(可溶型Wnt受容体、ドミナントネガティブWnt受容体等、Wntアンタゴニスト、Dkk1、Cerberusタンパク質等)、Wnt受容体によるシグナル伝達に起因する生理活性を阻害する物質[CKI-7(N-(2-アミノエチル)-5-クロロイソキノリン-8-スルホンアミド)、D4476(4-[4-(2,3-ジヒドロ-1,4-ベンゾジオキシン-6-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミド)、IWR-1-endo(IWR1e)(4-[(3aR,4S,7R,7aS)-1,3,3a,4,7,7a-ヘキサヒドロ-1,3-ジオキソ-4,7-メタノ-2H-イソインドール-2-イル]-N-8-キノリニル-ベンズアミド)、並びに、IWP-2(N-(6-メチル-2-ベンゾチアゾリル)-2-[(3,4,6,7-テトラヒドロ-4-オキソ-3-フェニルチエノ[3,2-d]ピリミジン-2-イル)チオ]アセタミド)等の低分子化合物等]等が挙げられるが、これらに限定されない。Wntシグナル伝達経路阻害物質として、これらを一種又は二種以上含んでいてもよい。CKI-7、D4476、IWR-1-endo(IWR1e)、IWP-2等は公知のWntシグナル伝達経路阻害物質であり、市販品等を適宜入手可能である。Wntシグナル伝達経路阻害物質として好ましくはIWR1eが用いられる。
 工程(A)におけるWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度は、良好な細胞凝集体の形成を誘導可能な濃度であればよい。例えばIWR-1-endoの場合は、約0.1μMから約100μM、好ましくは約0.3μMから約30μM、より好ましくは約1μMから約10μM、さらに好ましくは約3μMの濃度となるように培地に添加する。IWR-1-endo以外のWntシグナル伝達経路阻害物質を用いる場合には、上記IWR-1-endoの濃度と同等のWntシグナル伝達経路阻害活性を示す濃度で用いられることが望ましい。
 工程(A)において、Wntシグナル伝達経路阻害物質を培地に添加するタイミングは、早い方が好ましい。Wntシグナル伝達経路阻害物質は、工程(A)における浮遊培養開始から、通常6日以内、好ましくは3日以内、より好ましくは1日以内、より好ましくは12時間以内、さらに好ましくは工程(A)における浮遊培養開始時に、培地に添加される。具体的には、例えば、Wntシグナル伝達経路阻害物質を添加した基礎培地の添加や、該基礎培地への一部若しくは全部の培地交換を行うことができる。工程(A)において、維持培養・拡大培養によって得られた細胞を、Wntシグナル伝達経路阻害物質に作用させる期間は特に限定されないが、好ましくは、工程(A)における浮遊培養開始時に培地へ添加した後、工程(A)終了時(BMPシグナル伝達経路作用物質添加直前)まで作用させる。さらに好ましくは、後述する通り、工程(A)終了後(すなわち工程(B)の期間中)も、継続してWntシグナル伝達経路阻害物質に曝露させる。一態様としては、後述する通り、工程(A)終了後(すなわち工程(B)の期間中)も、継続してWntシグナル伝達経路阻害物質に作用させ、網膜組織が形成されるまで作用させてもよい。
 工程(B)において、Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、前述のWntシグナル伝達経路阻害物質のいずれかを用いることができるが、好ましくは、工程(A)で用いたWntシグナル伝達経路阻害物質と同一の種類のものを工程(B)において使用する。
 工程(B)におけるWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度は、網膜前駆細胞及び網膜組織を誘導可能な濃度であればよい。例えばIWR-1-endoの場合は、約0.1μMから約100μM、好ましくは約0.3μMから約30μM、より好ましくは約1μMから約10μM、さらに好ましくは約3μMの濃度となるように培地に添加する。IWR-1-endo以外のWntシグナル伝達経路阻害物質を用いる場合には、上記IWR-1-endoの濃度と同等のWntシグナル伝達経路阻害活性を示す濃度で用いられることが望ましい。工程(B)の培地中のWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度は、工程(A)の培地中のWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度を100としたとき、好ましくは50~150、より好ましくは80~120、さらに好ましくは90~110であり、工程(B)の培地中のWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度と同等であることが、より好ましい。
 Wntシグナル伝達経路阻害物質の培地への添加時期は、網膜系細胞若しくは網膜組織を含む細胞凝集体形成を達成できる範囲で特に限定されないが、早ければ早い方が好ましい。好ましくは、工程(B)開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が培地に添加される。より好ましくは、工程(A)においてWntシグナル伝達経路阻害物質が添加された後、工程(B)においても継続して(即ち、工程(A)の開始時から)培地中に含まれる。さらに好ましくは、工程(A)の浮遊培養開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が添加された後、工程(B)においても継続して培地中に含まれる。例えば、工程(A)で得られた培養物(Wntシグナル伝達経路阻害物質を含む培地中の凝集体の懸濁液)にBMPシグナル伝達経路作用物質(例、BMP4)を添加すればよい。
 Wntシグナル伝達経路阻害物質に作用させる期間は、特に限定されないが、好ましくは、工程(A)における浮遊培養開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が添加される場合において、工程(A)における浮遊培養開始時を起算点として、2日間から30日間、より好ましくは6日間から20日間、8日間から18日間、10日間から18日間、又は10日間から17日間(例えば、10日間)である。別の態様において、Wntシグナル伝達経路阻害物質に作用させる期間は、工程(A)における浮遊培養開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が添加される場合において、工程(A)における浮遊培養開始時を起算点として、好ましくは3日間から15日間(例えば、5日間、6日間、7日間)であり、より好ましくは6日間から10日間(例えば、6日間)である。
 上述した方法で得た細胞凝集体をWntシグナル伝達経路作用物質、及び/又は、FGFシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地又は血清培地中で2日間から4日間程度の期間培養(工程(C))後、Wntシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路阻害物質を含まない無血清培地又は血清培地中で30日間~200日間程度(30日間~150日間、50日間~120日間、60日間~90日間)培養する(工程(D))ことによって、毛様体周縁部様構造体を含む神経網膜を製造することもできる。
 一態様として、工程(A)及び工程(B)で得られた細胞凝集体であって、工程(A)の浮遊培養開始後6~30日目、又は10~20日目(10日目、11日目、12日目、13日目、14日目、15日目、16日目、17日目、18日目、19日目又は20日目)の細胞凝集体から、上記工程(C)及び工程(D)により、毛様体周縁部様構造体を含む神経網膜を製造できる。
 Wntシグナル伝達経路作用物質としては、Wntによって媒介されるシグナル伝達を増強し得るものである限り特に限定されない。具体的なWntシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、GSK3β阻害剤(例えば、6-Bromoindirubin-3’-oxime(BIO)、CHIR99021、Kenpaullone)を挙げることができる。例えばCHIR99021の場合には、約0.1μM~約100μM、好ましくは約1μM~約30μMの範囲を挙げることができる。
 FGFシグナル伝達経路阻害物質としては、FGFによって媒介されるシグナル伝達を阻害できるものである限り特に限定されない。FGFシグナル伝達経路阻害物質としては、例えば、SU-5402、AZD4547、BGJ398等が挙げられる。例えばSU-5402の場合、約0.1μM~約100μM、好ましくは約1μM~約30μM、より好ましくは約5μMの濃度で添加する。
 工程(C)において用いられる培地は、一例において、BMPシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路阻害物質、SHHシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。
 上記工程(D)の一部又は全部の工程は、WO2019/017492に開示された連続上皮組織維持用培地を用いて培養することができる。すなわち、連続上皮組織維持用培地を用いて培養することにより、神経網膜の連続上皮構造を維持することができる。一例として、Neurobasal培地(例:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、21103049)にB27サプリメント(例:サーモフィッシャーサイエンティフィック、12587010)を配合した培地を連続上皮組織維持用培地として挙げることができる。
 上記工程(D)における培養は、網膜系細胞(特に視細胞)の分化及び/又は成熟化と、連続上皮構造の維持を両立させるために、段階的に連続上皮組織維持用培地に交換することが好ましい。例えば、始めの10日間~30日間を細胞増殖用基礎培地(例:DMEM/F12培地に10%牛胎仔血清、1%N2 supplement、及び100μMタウリンが添加された培地)、次の10日間~40日間を細胞増殖用基礎培地と連続上皮組織維持用培地の混合培地(DMEM/F12培地に10%牛胎仔血清、1%N2 supplement、及び100μMタウリンが添加された培地と、Neurobasal培地に、10%牛胎仔血清、2%B27 supplement、2mM glutamine、及び100μMタウリンが添加された培地を1:3の比率で混合した培地)、次の20日間~140日間を連続上皮組織維持用培地(例:Neurobasal培地に、10%牛胎仔血清、2%B27 supplement、2mM glutamine、及び100μMタウリンが添加された培地)、を用いて培養することができる。
 上記工程(D)の一部又は全部の工程において、細胞増殖用基礎培地、連続上皮組織維持用培地又はこれらの混合培地のいずれかの培地を用いている場合であっても、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質をさらに含んでよい。甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養することにより、神経網膜に含まれる双極細胞、アマクリン細胞、神経節細胞又は水平細胞等の割合が低く、かつ視細胞前駆細胞の割合を増大させた網膜系細胞凝集体の製造が可能となる。
 本明細書において、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質とは、甲状腺ホルモンにより媒介されるシグナル伝達を増強し得る物質であり、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路を増強し得るものであれば特に限定はない。甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、トリヨードサイロニン(以下、T3と略すことがある)、サイロキシン(以下、T4と略すことがある)、甲状腺ホルモン受容体(好ましくはTRβ受容体)アゴニスト等が挙げられる。
 また、当業者に周知の甲状腺ホルモン受容体アゴニストとして、国際公開第97/21993号パンフレット、国際公開第2004/066929号パンフレット、国際公開第2004/093799号、国際公開第2000/039077号パンフレット、国際公開第2001/098256号パンフレット、国際公開第2003/018515号パンフレット、国際公開第2003/084915号パンフレット、国際公開第2002/094319号パンフレット、国際公開第2003/064369号パンフレット、特開2002-053564号公報、特開2002-370978号公報、特開2000-256190号公報、国際公開第2007/132475号パンフレット、国際公開第2007/009913号パンフレット、国際公開第2003/094845号パンフレット、国際公開第2002/051805号パンフレット又は国際公開第2010/122980号パンフレットに記載のジフェニルメタン誘導体、ジアリールエーテル誘導体、ピリダジン誘導体、ピリジン誘導体若しくはインドール誘導体等の化合物を挙げることができる。
 甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質としてT3を用いる場合には、例えば、0.1~1000nMの範囲となるように培地に添加することができる。好ましくは、1~500nM;より好ましくは10~100nM;さらに好ましくは30~90nM;さらにより好ましくは60nM前後の濃度のT3に相当する甲状腺ホルモンシグナル伝達亢進活性を有する濃度が挙げられる。甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質としてT4を用いる場合には、例えば、1nM~500μMの範囲となるように培地に添加することができる。好ましくは、50nM~50μM;より好ましくは500nM~5μMの範囲である。その他の甲状腺ホルモン受容体アゴニストを用いる場合、上述の濃度のT3又はT4が示すアゴニスト活性と同程度の活性を示す濃度であればよい。
 工程(D)において用いられる培地は、適宜、L-グルタミン、タウリン、血清などを含んでいてもよい。工程(D)において用いられる培地は、一例において、BMPシグナル伝達経路作用物質、FGFシグナル伝達経路阻害物質、Wntシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路阻害物質、SHHシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。
 本発明の製造方法の具体的な一態様として、下記工程(A)~(E)を含む方法によって網膜系細胞又は網膜組織を含む細胞凝集体を調製することができる:
(A)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、未分化維持因子を含み、かつ任意でTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでもよい培地で培養する工程、
(B)工程(A)で得られた細胞を、Wntシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでいてもよい培地中で浮遊培養することによって細胞凝集体を形成させる工程、
(C)工程(B)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質(例:CHK1阻害物質)を含む培地中でさらに浮遊培養し、網膜系細胞又は網膜組織を含む細胞凝集体を得る工程、
(D)工程(C)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質、及び/又は、FGFシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地又は血清培地中で2日間から4日間程度の期間培養する工程、及び、
(E)工程(D)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路阻害物質を含まず、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質を含んでいてもよい無血清培地又は血清培地中で30日間~200日間程度培養する工程。
 具体的な一態様として、下記工程(A)~(E)を含む方法によって網膜系細胞又は網膜組織を含む細胞凝集体を調製することができる:
(A)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、未分化維持因子を含み、かつTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む培地で12時間~48時間培養する工程、
(B)工程(A)で得られた細胞を、Wntシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で、12時間~72日間(24時間~48時間)浮遊培養することによって細胞凝集体を形成させる工程、
(C)工程(B)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質(例:CHK1阻害物質)を含む培地中でさらに8日間~15日間(10日間~13日間)浮遊培養し、網膜系細胞又は網膜組織を含む細胞凝集体を得る工程、
(D)工程(C)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質、及び/又は、FGFシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地又は血清培地中で2日間から4日間培養する工程、及び、
(E)工程(D)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路阻害物質を含まず、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質を含んでいてもよい無血清培地又は血清培地中で10日間~200日間程度培養する工程。
 ここで工程(D)は10日間~30日間細胞増殖用基礎培地で培養し、次いで10日間~40日間細胞増殖用基礎培地と甲状腺ホルモンシグナル伝達作用物質を含む連続上皮組織維持用培地の混合培地で培養し、さらに20日間~140日間甲状腺ホルモンシグナル伝達作用物質を含む連続上皮組織維持用培地で培養する工程を含んでいてもよい。
 一態様において、工程(D)は、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質の存在下に20日間~60日間(30日間~50日間)培養することを含む。
 一態様において、工程(A)~工程(D)までの培養期間は、70日間~100日間(80日間~90日間)である。
 上述した工程(A)~工程(D)、あるいは当該工程の一部のみにより網膜組織を製造する場合、各工程において明示的に記載したシグナル伝達作用物質を用いれば良好な網膜組織を製造することが可能である。各工程の目的の妨げ(例:網膜組織以外の組織が誘導される場合など)になるような条件では、他のシグナル伝達作用物質を含まない方がよい。一態様において、各工程における培養培地には、各工程において明示的に記載したシグナル伝達作用物質を除き、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、BMPシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、CHK1シグナル伝達経路阻害物質、Wntシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、FGFシグナル伝達経路活性化/阻害物質、Nodalシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、MEK(ERK)活性化物質/阻害物質、PI3k/Aktシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、血小板由来成長因子(PDGF)シグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、血管内皮成長因子(VEGF)シグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、上皮成長因子(EGF)シグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、Notchシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、インテグリンシグナル伝達経路活性化物質/阻害物質、レチノイン酸を含まないことができる。各工程の目的の妨げ(例:網膜組織以外の組織が誘導される場合など)にならない限り、他のシグナル伝達作用物質を含んでもよいことは当然である。
 一態様として、本発明の製造方法によって得られた細胞凝集体は、スフェア状の細胞凝集体であることが好ましく、真球に近い形状を有する細胞凝集体であることがより好ましい。該細胞凝集体は網膜系細胞を含み、一実施形態の細胞凝集体は、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造の複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体である。
 スフェア(sphere)状細胞凝集体とは、球状に近い立体的な形を有する細胞凝集体を意味する。球状に近い立体的な形とは、三次元構造を有する形であって、二次元面に投影したときに、例えば、円形又は楕円形を示す球状形、及び球状形が複数重なり合って形成される形状(例えば二次元に投影した場合に2~4個の円形若しくは楕円形が重なりあって形成する形を示す)が挙げられる。スフェア(sphere)状細胞凝集体は、真球に近い形状であってよい。
 本明細書において、「真球」とは、中心から外周までの距離が一定である完全な球体をいみする。「真球に近い形状」とは、真球に近い球体を意味する。例えば、中心から外周までの最長の距離と最短の距離の差が、最長の距離の10%以内、5%以内、3%以内であってよい。簡便には、顕微鏡等の観察により、2次元面に投影した円に基づき判定してもよい。例えば、2次元面に投影した円の中心から外周までの最長の距離と最短の距離の差が、最長の距離の10%以内、5%以内、3%以内である場合も含まれる。上述の通り、細胞凝集体が「真球」又は「真球に近い形状」であるか否かを判断する。本明細書の製造方法を用いた場合、複数の形状が重なり合わない、「真球」又は「真球に近い形状」である細胞凝集体が高率に得ることができる。
 本発明の一態様として、網膜組織を含み、かつ、目的外細胞(例:RPE細胞)を含まない、真球に近い形状を有する細胞凝集体を提供する。
 本発明の一態様として、網膜組織を含む細胞凝集体の培養物も提供する。具体的には、網膜組織を含む細胞凝集体の培養物であって、
 (1)網膜組織を含み、かつ、目的外細胞(例:RPE細胞)を含まない、真球に近い形状を有する細胞凝集体と、
 (2)上記細胞凝集体の生存能力を維持するために必要な媒体と、
を含む、培養物を提供する。
 また、本願発明の細胞凝集体の形成において、特にSFEBq法(WO2009/148170)を用いる場合、通常、96ウェルプレートのようなマルチウェルプレート(U底、V底)を用いて培養を行い、当該プレートの1ウェルあたり1個の細胞凝集体を含む。細胞凝集体を含まないウェルがあってもよい。例えば、培地の蒸発による影響を防止する目的で、当該プレートの最も外側のウェルには培地のみを含み細胞凝集体を含まない場合がある。
 そこで、本発明の一態様として、網膜組織を含む細胞凝集体の培養物であって、
 (1)マルチウェルプレート(例:192ウェル、96ウェル、48ウェル、24ウェル、12ウェル)と、
 (2)当該プレートの各ウェル(少なくとも、全ウェルの50%、60%、70%、80%、90%若しくは95%以上)中に
 (A)網膜組織を含み、かつ、目的外細胞(例:RPE細胞)を含まない、真球に近い形状を有する細胞凝集体と、
 (B)上記移植用細胞集団の生存能力を維持するために必要な媒体と、
を含む、培養物を提供する。
 細胞凝集体を含むウェル数に対し、網膜組織を含む真球に近い形状を有する細胞凝集体を含むウェル数の割合が、例えば、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、97%以上若しくは98%以上であってもよい。
 ここでいう「目的外細胞(例:RPE細胞)を含まない」とは、実質的に目的外細胞(例:RPE細胞)を含まないことを意味する。具体的には、細胞凝集体全細胞数に対する目的外細胞(例:RPE細胞)の割合が、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、約1%以下、約0.5%以下、約0.1%以下である。また、「目的外細胞」とは、神経網膜に含まれる細胞以外の細胞を意味する。目的外細胞の一例として、脳脊髄組織及び眼球関連組織などが含まれ、脳脊髄組織としては、終脳(大脳)、間脳(視床下部を含む)、中脳、及び脊髄の細胞、眼球関連組織としては、網膜色素上皮(RPE)、毛様体、水晶体及びoptic stalk(眼茎及び視神経組織)が挙げられる。
 本発明における「培養物(culture)」とは、生存能力を維持するために必要な媒体及び細胞凝集体を含み、更に添加した又は細胞凝集体から産生された生物学的物質を含んでもよい液体を意味する。生物学的物質としては、例えばサイトカイン、ケモカイン等が含まれるが、これらに限定されない。
 本発明における「生存能力を維持するために必要な媒体」としては、培地、生理学的緩衝溶液等が挙げられるが、網膜組織を含む細胞凝集体が生存する限りにおいて特に限定されず、当業者であれば適宜選択することができる。一例として、動物細胞の培養に通常用いられる培地を基礎培地として、調製した培地が挙げられる。基礎培地としては、例えば、BME培地、BGJb培地、CMRL 1066培地、Glasgow MEM (GMEM)培地、Improved MEM Zinc Option培地、IMDM培地、Medium 199培地、Eagle MEM培地、αMEM培地、DMEM培地、F-12培地、DMEM/F12培地、IMDM/F12培地、ハム培地、RPMI 1640培地、Fischer’s培地又はこれらの混合培地等、動物細胞の培養に用いることのできる培地を挙げることができる。
 一態様として、製造方法は、得られた細胞凝集体から、移植に必要な大きさの網膜組織を切り出す工程をさらに含んでもよい。例えば、ピンセット、ナイフ、ハサミ等を用いて切り出すことができる。
〔スフェア状細胞凝集体〕
 本発明の一態様としてのスフェア状細胞凝集体は、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備える。該スフェア状細胞凝集体は、
(1)上記内側構造における上記神経網膜において、少なくとも視細胞層を含む神経網膜層が形成されており、上記視細胞層は少なくとも視細胞、視細胞前駆細胞及び網膜前駆細胞からなる群から選択される1以上の細胞を含み、
(2)上記内側構造において、上記神経網膜が折り重なって存在しており、
(3)上記外側構造における上記網膜色素上皮細胞がRPE65陽性細胞、MITF陽性細胞、又は、RPE65陽性かつMITF陽性細胞であり、かつ
(4)上記細胞凝集体は、水晶体、硝子体、角膜及び血管を含まない
ことを特徴とする。
 一態様として、スフェア状細胞凝集体における網膜色素上皮細胞を含む外側構造とは、スフェア状細胞凝集体の最も外側の層構造であり、神経網膜を含む内側構造の表面の少なくとも一部を連続的に又は断続的に覆う。外側構造は、好ましくは内部構造の表面積の30%以上、より好ましくは50%以上を覆っている。内部構造の表面を連続的に覆っていることとは、外部構造は内部構造の表面において連続的な1つの塊として存在していることをいい、内部構造の表面を断続的に覆うこととは、外部構造は内部構造の表面において2以上の連続的な塊又は層として存在し、それぞれの連続的な塊は互いに接続していないことをいう。外部構造は内部構造の表面を断続的に覆っている場合において、それぞれの連続的な塊はコア部の表面積の10%以上、又は20%以上を連続的に覆っていることが好ましい。
 (1)内側構造における上記神経網膜において、少なくとも視細胞層を含む神経網膜層が形成されており、上記視細胞層は少なくとも視細胞、視細胞前駆細胞及び網膜前駆細胞からなる群から選択される1以上の細胞(以下、「視細胞等」という場合がある)を含む。
 視細胞は、桿体視細胞及び錐体視細胞を含み、視細胞層に存在する全細胞に対して、視細胞等は核の数を基準に70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上を占める。
 上記内側構造の30%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは80%以上が神経網膜である。
 (2)上記内側構造において、上記神経網膜が折り重なって存在する。上記神経網膜の折り重なる箇所・回数は特に限定されず、内側構造の一部のみにおいて折り重なっていてもよく、1回のみ折り重なっていても、複数回(2回、3回、4回、5回など)折り重なっていてもよい。内側構造の一部は網膜色素上皮細胞、毛様体周縁部用構造体及び空隙を含んでもよい。内側構造において神経網膜が折り重なる本発明の細胞凝集体の構造は、生体網膜と異なる。神経網膜は1つの連続する上皮構造を形成していてもよく、複数の上皮構造を形成していてもよい。内側構造の神経網膜における視細胞層は、少なくとも細胞凝集体の内側構造の一部においては最も外側(表面、外側構造と接する面)に形成されている。内側構造においては、神経網膜が折り重なって存在するため、内側にも視細胞層が形成されていてもよい。上記視細胞等は内側構造の連続する上皮構造の表面の接線方向に連続して、すなわち互いに接着して存在しており、視細胞等が内側構造の連続する上皮構造の表面の接線方向に連続して存在することで、視細胞等を含む視細胞層を形成している。なお、接線方向とは、スフェア状細胞凝集体の内側構造に存在する各上皮組織の表面に対する接線方向、すなわち視細胞層における視細胞等が並んでいる方向のことをいい、当該神経網膜に対して平行方向又は横方向のことである。
 (3)外側構造は、互いに接触する網膜色素上皮(RPE)細胞を含み、ここでRPE細胞は、網膜色素上皮前駆細胞も含み、RPE65陽性細胞、MITF陽性細胞、又は、RPE65陽性かつMITF陽性細胞であることが好ましい。RPE細胞が「互いに接触する」とは、外部構造において1のRPE細胞が他のRPE細胞と接触している状態を意味し、他のRPE細胞と接触しない独立した単一のRPE細胞は外部構造を構成しない。
 細胞凝集体の少なくとも一部において、上記網膜色素上皮細胞の基底(basal)面が上記内側構造に向き、上記神経網膜の基底面(basal)が上記外側構造に向いていてもよい。すなわち、網膜色素上皮細胞の基底(basal)面と神経網膜の基底面(basal)とが向かい合っている。生体網膜において、網膜色素上皮細胞の層の基底面と、神経網膜の頂端(apical)面とが向き合っているため、当該構造も生体網膜と異なる特徴である。
 (4)胎児網膜を含む生体網膜は、水晶体、硝子体、角膜及び血管を含むのに対して、本発明の細胞凝集体は、水晶体、硝子体、角膜及び血管を含まない。
 「水晶体」とは、外から眼球に入ってきた光を屈折させて、網膜にピントをあわせるレンズの役割を果たす組織である。水晶体の部分構造としては、水晶体上皮、水晶体核、水晶体嚢、等が挙げられる。水晶体の前駆組織としては、水晶体プラコード、水晶体胞等が挙げられる。水晶体プラコードとは、肥厚した表皮外胚葉細胞層からなる水晶体前駆組織である。胚発生においては、眼胞の表皮外胚葉への接触により、当該接触領域が肥厚することにより形成される。水晶体胞とは、水晶体プラコードの陥入により形成される小胞である。水晶体、その部分構造、又はその前駆組織が存在することは、マーカーの発現により確認することができる。水晶体、その部分構造、又はその前駆組織のマーカーとしては、L-Maf(水晶体前駆組織)、α、β及びγクリスタリン(水晶体)等が挙げられるが、これらに限定されない。
 「硝子体」とは、水晶体の後方にあり、内腔を埋める透明なゼリー状の組織であり、眼球の形を保つと同時に、外力を分散させる作用を持つ。硝子体は、水分及びタンパク質(コラーゲン)からできている。硝子体が存在することは、そのゼリー状の形状により確認することができる。
 「角膜」とは、眼球壁の外層の前方約1/6を占める透明な時計皿状の組織である。角膜の部分構造としては、角膜上皮、ボーマン膜、角膜実質、デスメ膜、角膜内皮等が挙げられる。角膜は、通常、体表側から順に、角膜上皮、ボーマン膜、角膜実質、デスメ膜、及び角膜内皮からなる5つの層から構成される。角膜、その部分構造、又はその前駆組織が存在することは、マーカーの発現により確認することができる。角膜、その部分構造、又はその前駆組織のマーカーとしては、パン-サイトケラチン(角膜上皮前駆組織)、E-カドヘリン(角膜上皮前駆組織)、サイトケラチン3(角膜上皮)、サイトケラチン12(角膜上皮)、サイトケラチン14(角膜上皮)、p63(角膜上皮)、ZO-1(角膜上皮)、PDGFR-α(角膜実質、角膜内皮、又はその前駆組織)、Pitx2(角膜実質及び角膜内皮の前駆組織)、ABCG2(角膜実質及び角膜内皮の前駆組織)等が挙げられる。
 胎児網膜から水晶体等を取り除くと、その部分に穴が開いてしまい、組織が空隙によって分断される。また、生体網膜に比べて、スフェア状細胞凝集体のコア部の神経網膜層を構成する内層(最も外側の視細胞層を除いた部分)に存在する細胞(例:水平細胞、アマクリン細胞、双極細胞)、及び神経節細胞の数が少ない。具体的には、例えばヒト胎児網膜の内層に存在する細胞数と比べて80%以下、70%以下、60%以下、50%以下である。また、胎児網膜の一部を切り取り培養した場合は、二次元の厚みを持ったシート構造となるが、立体的なスフェア状細胞凝集体とはなり得ない。
 上記スフェア状細胞凝集体が、毛様体周縁部様構造体を含んでいてもよい。毛様体周縁部様構造体は外側構造及び/又は内側構造に含まれてもよい。上記網膜色素上皮細胞と上記神経網膜が上皮構造としてつながっており、上記網膜色素上皮細胞と上記神経網膜との間に毛様体周縁部様構造体に含まれていてもよい。「上皮構造としてつながっている」とは、例えば、Apical-Basalの極性が連続的に繋がりあった状態を意味する。スフェア状細胞凝集体中には、例えば、毛様体周縁部様構造体は2個以上、3個以上、4個以上、5個以上含まれていてもよい。毛様体周縁部様構造体とは、毛様体周縁部と類似した構造体のことである。「毛様体周縁部(ciliary marginal zone;CMZ)」としては、例えば、生体網膜において神経網膜と網膜色素上皮との境界領域に存在する組織であり、且つ、網膜の組織幹細胞(網膜幹細胞)を含む領域を挙げることができる。毛様体周縁部は、毛様体縁(ciliary margin)又は網膜縁(retinal margin)とも呼ばれ、毛様体周縁部、毛様体縁及び網膜縁は同等の組織である。毛様体周縁部は、網膜組織への網膜前駆細胞、分化細胞の供給、網膜組織構造の維持等に重要な役割を果たしていることが知られている。毛様体周縁部のマーカー遺伝子としては、例えば、Rdh10遺伝子(陽性)、Otx1遺伝子(陽性)及びZic1(陽性)を挙げることができる。すなわち、上記毛様体周縁部様構造体が、Rdh10陽性細胞、Otx1陽性細胞、及び/又はZic1陽性細胞を含んでいてもよい。
 スフェア状細胞凝集体の直径(最大直径)は、例えば、0.1mm以上、0.2mm以上、0.5mm以上、1mm以上、又は2mm以上であってよく、例えば、0.2mm~2mm、0.5mm~2mm、又は0.5~1mmである。ここでスフェア状細胞凝集体の直径は、細胞凝集体の中心から表面までの距離のうち最も長いものとして測定される。
 本発明のスフェア状細胞凝集体を、ピンセット、ナイフ、ハサミ等を用いて適切な大きさに切り出した後に移植することもできる。切り出した後の形状は問わないが、神経網膜及び網膜色素上皮細胞を含むシート剤(細胞シート、NR-RPE細胞シートともいう)が挙げられる。例えば、一つの細胞凝集塊から切り出した細胞シート1枚(例えば直径300μm高さ50μm)を視細胞や網膜色素上皮細胞が変性している領域の面積に応じて、1枚から複数枚で移植することが挙げられる。当業者であれば、その変性死しているに領域に応じて細胞シートの枚数を選択することができる。網膜色素上皮細胞の層の基底面と、神経網膜の頂端(apical)面とが向き合っている領域、毛様体周縁部様構造体を含まない領域、及び/又は神経網膜が折り重なっていない領域を選択的に切り出すことも可能である。
 本発明の一態様は、下記工程を含む、スフェア状細胞凝集体の製造方法も提供する。
 (A)多能性幹細胞を浮遊培養し、細胞凝集体を形成させる工程、
 (B)工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体を得る工程。
ここで、工程(A)及び工程(B)等は、上述の網膜系細胞又は網膜組織の製造方法に記載のとおりである。
〔医薬組成物、治療方法及び治療薬〕
 本発明の一態様として、本発明の細胞凝集体(段落[0108]、[0111]又は[0120]など)又はその一部を含む医薬組成物(移植用組成物、移植用組織またはTransplant)が挙げられる。医薬組成物は好ましくは、本発明の細胞凝集体又はその一部の他に、さらに医薬として許容される担体を含む。細胞凝集体の一部とは、医薬組成物に利用できる細胞凝集体の一部であり、細胞凝集体から、移植に必要な大きさの網膜組織を切り出すことによって得ることができる。
 医薬組成物は、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害又は神経網膜の損傷に基づく疾患の治療に使用し得る。神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害に基づく疾患としては、例えば、網膜変性疾患、黄斑変性症、加齢黄斑変性、網膜色素変性、緑内障、角膜疾患、網膜剥離、中心性漿液性網脈絡膜症、錐体ジストロフィー、錐体桿体ジストロフィー等の眼科疾患が挙げられる。神経網膜の損傷状態としては、例えは、視細胞が変性死している状態等が挙げられる。
 医薬として許容される担体としては、生理的な水性溶媒(生理食塩水、緩衝液、無血清培地等)を用いることができる。必要に応じて、医薬組成物には、移植医療において、移植する組織又は細胞を含む医薬に、通常使用される保存剤、安定剤、還元剤、等張化剤等を配合させてもよい。
 本発明の一態様として、本発明の細胞凝集体又はその一部を含む、神経網膜の障害に基づく疾患の治療薬を提供する。また、本発明の一態様として、本発明の細胞凝集体又はその一部を、移植を必要とする対象(例えば、眼科疾患が起きている眼の網膜下)に移植することを含む、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害又は神経網膜の損傷に基づく疾患を治療する方法が挙げられる。神経網膜の障害に基づく疾患の治療薬として、又は、当該神経網膜の損傷状態において、該当する損傷部位を補充するために、本発明の細胞凝集体又はその一部を用いることができる。移植を必要とする、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害に基づく疾患を有する患者、又は神経網膜の損傷状態の患者に、本発明の細胞凝集体又はその一部を移植し、当該神経網膜系細胞又は、障害を受けた神経網膜を補充することによって、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害に基づく疾患、又は神経網膜の損傷状態を治療することができる。移植方法としては、例えば、眼球の切開などにより損傷部位の網膜下にシート状網膜組織を移植する方法が挙げられる。移植する方法としては、例えば細い管を用いて注入する方法やピンセットで挟んで移植する方法が挙げられ、細い管としては注射針等が挙げられる。
 以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
<実施例1 BMP4の感受性を高めることによる網膜分化誘導の検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株(非特許文献3))を、「Scientific Reports,4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダー細胞非存在下(フィーダーフリー条件下)で培養した。フィーダー細胞非存在下での培養に用いる培地(フィーダーフリー培地)としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 具体的なヒトES細胞の維持培養操作は、以下の様に行った。まず、サブコンフレント(培養面積の6割が細胞に覆われる程度)になったヒトES細胞を、PBSにて洗浄後、TrypLE Select(商品名、Life Technologies社製)を用いて単一細胞へ分散した。その後、単一細胞へ分散されたヒトES細胞を、Laminin511-E8にてコートしたプラスチック培養ディッシュに播種し、Y-27632(ROCK阻害物質、10μM)存在下、StemFit培地にてフィーダーフリー条件下で培養した。上記プラスチック培養ディッシュとして、6ウェルプレート(イワキ社製、細胞培養用、培養面積9.4cm2)を用いた場合、上記単一細胞へ分散されたヒトES細胞の播種細胞数は1ウェルあたり0.4~1.2×10細胞とした。播種した1日後に、Y-27632を含まないStemFit培地に交換した。以降、1~2日に一回Y-27632を含まないStemFit培地にて培地交換した。その後、サブコンフレント1日前になるまでフィーダーフリー条件下で培養した。当該サブコンフレント1日前のヒトES細胞を、SB431542(TGFβシグナル伝達経路阻害物質、5μM)及びSAG(Shhシグナル伝達経路作用物質、300nM)の存在下(Precondition処理)で、1日間フィーダーフリー条件下で培養した。
 ヒトES細胞を、PBSにて洗浄後、TrypLE Selectを用いて細胞分散液処理し、更にピペッティング操作によって単一細胞に分散した。その後、単一細胞に分散されたヒトES細胞を非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート,住友ベークライト社製)の1ウェルあたり1.2×10細胞になるように100μLの無血清培地に懸濁させ、37℃、5%CO条件下で浮遊培養した。その際の無血清培地(gfCDM+KSR)には、F-12培地とIMDM培地との1:1混合液に10% KSR、450μM 1-モノチオグリセロール、1×Chemically defined lipid concentrateを添加した無血清培地を用いた。
 浮遊培養開始時(浮遊培養開始後0日目)に、上記無血清培地にY-27632(ROCK阻害物質、終濃度10μM)を添加した。浮遊培養開始後3日目に、外来性のヒト組み換えBMP4を終濃度0.15nM又は1.5nMになるように、Y-27632を含まず、ヒト組み換えBMP4(商品名:Recombinant Human BMP-4、R&D社製)を含む培地を50μL添加した。また、BMP4と同時にPD407824(TOCRIS社)を終濃度1μMとなるように添加した。浮遊培養開始後6日目以降、3日に一回、Y-27632、ヒト組み換えBMP4及びPD407824のいずれも含まない培地で半量交換した。
 更に当該浮遊培養開始後14日の凝集塊(細胞凝集体)を、90mmの低接着培養皿(住友ベークライト社製)に移し、Wntシグナル伝達経路作用物質(CHIR99021、3μM)及びFGFシグナル伝達経路阻害物質(SU5402、5μM)を含む無血清培地(DMEM/F12培地に1% N2 Supplementが添加された培地)で、37℃、5%COの条件下で、3日間培養した。以上の方法は、以降の実施例においても、特別の記載がない場合には同様に実施した。
 浮遊培養開始後17日間(Day17)培養し、凝集塊を観察した。その結果、PD407824(図中「PD」)を併用することにより、添加するBMP量を通常の1/10程度(0.15nM)に減らしても、網膜組織が製造できることがわかった。また、PD407824を併用することで、1.5nM BMP4に比べて、0.15nM BMP4を添加した場合、よりRx::Venus陽性のNRの作製効率が高いことがわかった。また、1.5nM BMP4にPD407824を添加した場合、外側に網膜色素上皮(RPE)細胞の層と、内側に神経網膜組織(NR)の層が局在する複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体が作製されていることが観察された(図1)。
 よって、BMP4に加えてPD407824を添加することで分化誘導の効果及び効率が向上すること、特に低濃度のBMP4とPD407824の組み合わせにおける分化誘導の効果及び効率が向上することがわかった。また、PD407824と組み合わせた場合には、BMP4の濃度を高くすることにより、RPEとNRを同時に作製することがわかった。
<実施例2 Rx::Venus陽性の網膜分化誘導促進の確認>
 実施例1のように、浮遊培養開始後3日目に(1)1.5nM BMP4のみ、又は(2)0.15nM BMP4に加えて1μM PD407824を添加して作製した凝集塊を浮遊培養開始後15日間(Day15)又は36日間(Day36)培養し、凝集塊を観察した。その結果、1.5nM BMP4を添加した場合、Rx::Venus陽性の凝集塊にRx::Venus陰性の細胞の塊が付着して、目的外細胞が含まれているのに対し、0.15nM BMP4にPD407824を添加した場合、Rx::Venus陰性の塊が大幅に減少し、Rx::Venus陽性のNRの分化誘導効率が高いことがわかった(図2~4)。また、BMPとPD407824を組み合わせることにより、BMPを単独で用いる場合に比べて、良好な形状(真球に近い形状)の凝集塊(網膜組織)を製造可能であることがわかった。具体的には、BMPを単独で用いる場合には、96ウェル中、真球に近い形状を有する細胞凝集体が5ウェル、クローバー型の細胞凝集体が91ウェルで認められたのに対し、PD407824を併用した場合には、96ウェル中、真球に近い形状を有する細胞凝集体が95ウェル、凝集塊形成が不良であった細胞凝集体が1ウェルで認められた。従って、製造した細胞凝集体のほぼ100%(約99%(95/96)、凝集塊形成不良を除けば100%)が真球に近い形状を有する細胞凝集体であった。
<実施例3 網膜色素上皮細胞のスフェア状細胞凝集体の中に神経網膜組織を分化誘導させる方法>
 実施例1のように、浮遊培養開始後3日目に1.5nM BMP4に加えて1μM PD407824を添加して作製した凝集塊を、浮遊培養開始後21日間(Day21)培養し、観察した。その結果、外側に網膜色素上皮(RPE)細胞の層と、内側に神経網膜組織(NR)の層が局在する複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体が作製されていることが観察された。また、良好な形状(複数の真球が重なる形状(例:クローバー))の凝集塊(網膜組織)を製造可能であることがわかった(図5)。
 浮遊培養開始後25日目(Day25)の凝集塊を、4%PFAで固定し、20%のスクロースで置換後、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、DAPI、抗CHX10抗体(商品名:Anti CHX10 Antibody、EX alpha社製)、抗MITF抗体(EX alpha社製)、抗CollagenIV(Abcam社製)及び抗Zo-1抗体(Invitrogen社)を用いて免疫染色を行った。必要に応じて、抗原賦活化処理(Thermo社製)をマイクロウェーブで行った。
 これらの免疫染色された切片を、共焦点蛍光顕微鏡(Leica社製SP-8)を用いて観察した。その結果、凝集塊には複数の層構造が形成され、凝集塊の最も外側の細胞層にMITF陽性のRPE細胞が含まれ、内側の細胞層にChx10陽性の神経網膜前駆細胞が含まれることを確認した。また、外側のRPE細胞の層において、最も外側の表面にZo-1陽性の頂端(Apical)面が形成されており、その内側にはコラーゲン陽性の基底(basal)面が形成されていた。さらに、内側の神経網膜層においても、外側にコラーゲン陽性の基底面が形成され、内側にZo-1陽性のApical面が形成され、ApicalとBasalの極性がある凝集塊が形成されていることも確認した(図6)。さらに、観察したところ、MITF陽性のRPEの層とChx10陽性の神経網膜の層の境界部に特徴的なCiliary Marginal Zone(CMZ)の構造が多数(図7中で“[”で示されている場所、1つの凝集体あたり、3個~10個程度)観察された(図7)。
 よって、BMP4に加えてPD407824を添加することで、スフェア状細胞凝集体において、外側のRPE細胞の層と接する内側の面に、CMZを多数含む極性をもった神経網膜組織を作製することができることがわかった。
<実施例4 BMP4とPDの濃度検討>
 実施例1のように浮遊培養開始後3日目に、0.15nM、0.5nM又は1.5nMに加えて1μM又は3μM PD407824を添加し浮遊培養開始後9日間(Day9)培養し、凝集塊を観察した。その結果、0.15nM BMP4に加えてPDを1μM添加すると、凝集塊の全領域においてRx::Venus陽性の神経網膜が分化されることがわかった。一方で、BMP4を0.5nM又は1.5nMに加えてPD407824を1μM又は3μM添加すると、外側のRPE細胞の層と、CMZを多数含む極性をもった、内側の神経網膜組織の層の複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体が作製されていることが観察された(図8)。
 よって、0.15nMから1.5nMのBMP4に加えて1μMから3μMのPD407824を添加することで、神経網膜組織を作製することができることがわかった。
<実施例5 長期培養による視細胞分化の確認>
 実施例1のように1.5nM BMP4に加えて1μM PD407824を添加する条件で、浮遊培養開始後60日間培養して作製した凝集塊を、4%PFAで固定し、20%のスクロースで置換後、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、マイクロウェーブを用いて抗原賦活化処理を行った後、DAPI、抗CHX10抗体(商品名:Anti CHX10 Antibody、EX alpha社製)及び抗CRX抗体(TaKaRa社製)を用いて免疫染色を行った。
 これらの免疫染色された切片を、共焦点蛍光顕微鏡(ライカ社製SP-8)を用いて観察した。その結果、凝集塊の最も外側の細胞層に黒い色素を持ったRPE細胞が含まれており、内側に層構造が形成されているChx10陽性の網膜前駆細胞が含まれることが確認された。また、内側に層構造において、RPE細胞に近い側にCrx陽性の視細胞が局在していることも確認された(図9)。
 よって、BMP4にPD407824を添加して作成した凝集塊は視細胞に分化することがわかった。

Claims (18)

  1.  (A)多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程と、
     (B)工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜系細胞を含む細胞凝集体を得る工程と
    を含む、網膜系細胞又は網膜組織の製造方法。
  2.  工程(B)において、BMPシグナル伝達経路作用物質が、真球に近い細胞凝集体が形成され、かつ、網膜色素上皮細胞への分化誘導が抑制されるような濃度で存在する、請求項1に記載の製造方法。
  3.  工程(B)で得られた細胞凝集体が、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体であり、工程(B)において、BMPシグナル伝達経路作用物質が、前記複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体が形成されるような濃度で存在している、請求項1に記載の製造方法。
  4.  前記CHK1シグナル伝達経路阻害物質がPD407824である、請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
  5.  前記BMPシグナル伝達経路作用物質が、BMP2、BMP4、BMP7及びGDF7からなる群から選択される1以上のタンパク質である、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
  6.  工程(B)において、工程(A)の浮遊培養開始後2日目から9日目の間に前記BMPシグナル伝達経路作用物質が培地に添加される、請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法。
  7.  工程(B)において、前記CHK1シグナル伝達経路阻害物質が、前記BMPシグナル伝達経路作用物質と同時に培地に添加される、請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法。
  8.  前記CHK1シグナル伝達経路阻害物質の濃度が、0.1μMから10μMのPD407824と同程度のCHK1シグナル伝達経路阻害作用を奏する濃度である、請求項1~7のいずれか一項に記載の製造方法。
  9.  工程(B)で得られた細胞凝集体から、移植に必要な大きさの網膜組織を切り出す工程をさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の製造方法。
  10.  網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体であって、
     (1)前記内側構造における前記神経網膜において、少なくとも視細胞層を含む神経網膜層が形成されており、前記視細胞層は少なくとも視細胞、視細胞前駆細胞及び網膜前駆細胞からなる群から選択される1以上の細胞を含み、
     (2)前記内側構造において、前記神経網膜が折り重なって存在しており、
     (3)前記外側構造における前記網膜色素上皮細胞がRPE65陽性細胞、MITF陽性細胞、又は、RPE65陽性かつMITF陽性細胞であり、かつ
     (4)前記細胞凝集体は、水晶体、硝子体、角膜及び血管を含まない
    ことを特徴とするスフェア状細胞凝集体。
  11.  前記スフェア状細胞凝集体の少なくとも一部において、前記網膜色素上皮細胞の基底面が前記内側構造に向き、前記神経網膜の基底面が前記外側構造に向いている、請求項10に記載のスフェア状細胞凝集体。
  12.  さらに、前記網膜色素上皮細胞と前記神経網膜が上皮構造としてつながっており、前記スフェア状細胞凝集体が、前記網膜色素上皮細胞と前記神経網膜との間に毛様体周縁部様構造体をさらに含む、請求項10又は11に記載のスフェア状細胞凝集体。
  13.  前記毛様体周縁部様構造体が、Rdh10陽性細胞、Otx1陽性細胞、及び/又はZic1陽性細胞を含む、請求項12に記載のスフェア状細胞凝集体。
  14.  前記内側構造の30%以上が神経網膜である、請求項10~13のいずれか一項に記載のスフェア状細胞凝集体。
  15.  直径が0.2mm~2mmである、請求項10~14のいずれか一項に記載のスフェア状細胞凝集体。
  16.  (A)多能性幹細胞を浮遊培養し、多能性幹細胞の細胞凝集体を形成させる工程と、
     (B)工程(A)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質及びCHK1シグナル伝達経路阻害物質の存在下に浮遊培養し、網膜色素上皮細胞を含む外側構造と、神経網膜を含む内側構造との複層構造を備えるスフェア状細胞凝集体を得る工程と
    を含む、請求項10~15のいずれか一項に記載のスフェア状細胞凝集体の製造方法。
  17.  請求項10~15のいずれか一項に記載のスフェア状細胞凝集体又はその一部を含む、医薬組成物。
  18.  請求項10~15のいずれか一項に記載のスフェア状細胞凝集体又はその一部を、移植を必要とする対象に移植することを含む、網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の、治療方法。

     
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