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JP6145324B2 - Cell culture substrate that promotes differentiation into nerve cells - Google Patents
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Description

本発明は神経幹細胞からの神経細胞への分化誘導を促進させる細胞培養基材、および該細胞培養基材を用いた分化誘導方法に関する。   The present invention relates to a cell culture substrate that promotes differentiation induction from neural stem cells into nerve cells, and a differentiation induction method using the cell culture substrate.

細胞を用いた再生医療技術の発展に伴い、目的の細胞に分化誘導させる技術開発が盛んに行われている。中でも幹細胞から短期間で目的細胞に分化誘導させる技術の確立は必須となっている。様々な細胞種の中でも神経細胞は、成体になると、一部の部位を除いて自発的にはほとんど再生されないことが知られているため、その分化誘導の研究が進められている。   With the development of regenerative medicine technology using cells, the development of technology for inducing differentiation into the target cells has been actively conducted. In particular, it is essential to establish a technique for inducing differentiation from a stem cell to a target cell in a short period of time. Among various cell types, nerve cells are known to hardly regenerate spontaneously except for some parts when they become adults, and therefore, studies on differentiation induction thereof are underway.

培養系での神経細胞の分化誘導は、様々な液性因子を培地中に添加することで行われており、液性因子の種類は多岐に渡っている。例えば、ソニックヘッジホッグ(Shh)は、発生初期の段階で発現しており体内で濃度勾配を形成することにより神経系特異的に分化誘導を行うことが知られている(非特許文献1)。Shhは、培地に添加することで、培養神経幹細胞から神経細胞への分化を促進させる効果を有することも知られている(非特許文献2)。さらにShh添加によって培養時に軸索伸長が見られることも報告されている(非特許文献3および4)。   Induction of differentiation of nerve cells in a culture system is performed by adding various humoral factors to the medium, and there are various types of humoral factors. For example, Sonic hedgehog (Shh) is expressed at an early stage of development and is known to induce differentiation specifically in the nervous system by forming a concentration gradient in the body (Non-patent Document 1). It is also known that Shh has an effect of promoting differentiation from cultured neural stem cells to neural cells when added to a medium (Non-patent Document 2). Furthermore, it has also been reported that axonal elongation is observed during culture by adding Shh (Non-patent Documents 3 and 4).

このように分化誘導の促進には液性因子を添加する方法が一般的である。これら液性因子は高価であるが、培養中、継続的に分化誘導シグナルを細胞に送る為には、培地交換のたびに投与する必要があり、液性因子を培地中に添加する従来の方法はコスト面で不利である。   Thus, a method of adding a humoral factor is generally used for promoting differentiation induction. Although these humoral factors are expensive, in order to continuously send a differentiation-inducing signal to the cells during culture, it is necessary to administer each time the medium is changed. Conventional methods of adding humoral factors to the medium Is disadvantageous in terms of cost.

そのため、非特許文献5では、Shhを産生する遺伝子組み換え細胞と共培養してShhを常に供給することで、マウスES細胞から運動ニューロンへの分化誘導を促進している。しかし、上記方法では遺伝子組み換え細胞を作製する手間がかかる。また液性因子を液中に浮遊させるだけでは液性因子が培養細胞と接触する確率が低いため分化誘導効率が悪いという問題があった。   Therefore, in Non-patent Document 5, differentiation induction from mouse ES cells to motor neurons is promoted by coculturing with genetically modified cells that produce Shh and always supplying Shh. However, the above method takes time and effort to prepare genetically modified cells. Moreover, there is a problem that differentiation induction efficiency is poor because the probability that the humoral factor comes into contact with the cultured cells is low only by suspending the humoral factor in the liquid.

The EMBO Journal(28)457−465(2009)The EMBO Journal (28) 457-465 (2009) The Journal of Neuroscience(23)9862−9872(2003)The Journal of Neuroscience (23) 9862-9872 (2003) Development(128)3927−3936(2001)Development (128) 3927-3936 (2001) Cell(113)11−23(2003)Cell (113) 11-23 (2003) Stem Cells(25)1697−1706(2007)Stem Cells (25) 1697-1706 (2007)

本発明は、神経幹細胞から、効率良くかつ低コストで、神経細胞を分化誘導するための手段を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide means for inducing differentiation of neural cells from neural stem cells efficiently and at low cost.

本発明者らは、神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する活性を有するタンパク質を共有結合で支持体に固定化してなる細胞培養基材を用いて神経幹細胞を培養することにより、効率良くかつ低コストで、神経細胞を分化誘導できることを見出した。   By culturing neural stem cells using a cell culture substrate obtained by covalently immobilizing a protein having an activity of inducing differentiation of neural stem cells into neural cells on a support, an efficient and low cost method is provided. It was found that neuronal cells can be induced to differentiate.

すなわち、本発明は以下を包含する。
(1)神経幹細胞を神経細胞に分化誘導するための細胞培養基材であって、
表面に活性基を有する支持体、および
支持体表面の活性基との反応により共有結合で支持体に固定化されている、神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する活性を有するタンパク質、
を含む、前記細胞培養基材。
(2)神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する活性を有するタンパク質が、細胞に取り込まれずに分化誘導する機能を有する、(1)記載の細胞培養基材。
(3)神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する活性を有するタンパク質がShhである、(2)記載の細胞培養基材。
(4)活性基がカルボキシル基または活性エステル基であり、支持体表面に結合した親水性ポリマー上に存在する、(1)〜(3)のいずれかに記載の細胞培養基材。
(5)神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する方法であって、(1)〜(4)のいずれかに記載の細胞培養基材上で神経幹細胞を培養する工程を含む前記方法。
That is, the present invention includes the following.
(1) A cell culture substrate for inducing differentiation of neural stem cells into neural cells,
A support having an active group on the surface, and a protein having an activity of inducing differentiation of neural stem cells into nerve cells, which is immobilized on the support through a covalent bond by reaction with an active group on the surface of the support,
The cell culture substrate comprising:
(2) The cell culture substrate according to (1), wherein a protein having an activity of inducing differentiation of neural stem cells into neural cells has a function of inducing differentiation without being incorporated into the cells.
(3) The cell culture substrate according to (2), wherein the protein having an activity of inducing differentiation of neural stem cells into neural cells is Shh.
(4) The cell culture substrate according to any one of (1) to (3), wherein the active group is a carboxyl group or an active ester group and is present on a hydrophilic polymer bonded to the support surface.
(5) A method for inducing differentiation of neural stem cells into neural cells, comprising the step of culturing neural stem cells on the cell culture substrate according to any one of (1) to (4).

本発明により、神経幹細胞からの神経細胞への分化誘導および軸索伸長を、効率良くかつ低コストで促進できる。   According to the present invention, differentiation induction from a neural stem cell to a neural cell and axonal elongation can be promoted efficiently and at low cost.

本発明の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of this invention. Shhが固定化された細胞培養基材の抗原抗体反応によるシグナルを、CCDイメージャーにより撮像した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having imaged the signal by the antigen antibody reaction of the cell culture substrate by which Shh was fix | immobilized with the CCD imager. 各種濃度の水溶液でShhを固定化した細胞培養基材の抗原抗体反応によるシグナル強度の平均値を示すグラフである。It is a graph which shows the average value of the signal strength by the antigen antibody reaction of the cell culture substrate which fix | immobilized Shh with the aqueous solution of various density | concentrations. 細胞培養基材上で神経幹細胞を培養し、得られた細胞を免疫染色したものを共焦点顕微鏡で撮像した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having imaged the thing which culture | cultivated the neural stem cell on the cell culture base material, and immunostained the obtained cell with a confocal microscope. 細胞培養基材上で神経幹細胞を培養して得られた細胞を免疫染色し、DAPI陽性な細胞数に対するTuj−1陽性な神経細胞の割合を算出した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having immunostained the cell obtained by culture | cultivating a neural stem cell on a cell culture base material, and having calculated the ratio of the Tuj-1 positive nerve cell with respect to the number of DAPI positive cells. 神経細胞の概略図である。It is the schematic of a nerve cell. 細胞培養基材上で神経幹細胞を培養して得られた細胞のうち、Tuj−1陽性細胞について軸索長を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the axon length about Tuj-1 positive cell among the cells obtained by culturing a neural stem cell on a cell culture substrate.

本発明の細胞培養基材に用いる支持体は、水に対して安定な表面を提供できるものあれば特に限定されない。支持体を構成する具体的な材料としては、金属、金属酸化物、ガラス、石英、シリコン、セラミックなどの無機材料、エラストマー、プラスチック、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ABS樹脂、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂などの合成高分子、キチン、キトサン、セルロースなどの天然高分子を挙げることができる。支持体の形状は限定されず、例えば、平板、平膜、フィルム、多孔質膜などの平坦な形状や、シリンダ、スタンプ、マルチウェルプレート、マイクロ流路、微粒子などの立体的な形状が挙げられる。特に、ガラス、石英またはシリコンからなる支持体が望ましい。   The support used for the cell culture substrate of the present invention is not particularly limited as long as it can provide a stable surface against water. Specific materials constituting the support include inorganic materials such as metal, metal oxide, glass, quartz, silicon, and ceramic, elastomer, plastic, polyester resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polypropylene resin, ABS resin, nylon And synthetic polymers such as acrylic resin, fluororesin, polycarbonate resin, polyurethane resin, methylpentene resin, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, and natural polymers such as chitin, chitosan, and cellulose. . The shape of the support is not limited, and examples thereof include flat shapes such as flat plates, flat membranes, films, and porous membranes, and three-dimensional shapes such as cylinders, stamps, multiwell plates, microchannels, and fine particles. . In particular, a support made of glass, quartz or silicon is desirable.

支持体表面の活性基は、タンパク質上の官能基と共有結合を形成できるものであれば特に制限されないが、好ましくはカルボキシル基および活性エステル基である。支持体表面には、活性基として、カルボキシル基および活性エステル基の双方が存在していてもよいし、片方のみ存在していてもよい。活性基は、好ましくは支持体表面に結合した親水性ポリマー上に存在する。換言すれば、親水性ポリマー鎖を介して支持体表面に結合されている。   The active group on the surface of the support is not particularly limited as long as it can form a covalent bond with a functional group on the protein, but is preferably a carboxyl group and an active ester group. On the surface of the support, both carboxyl groups and active ester groups may be present as active groups, or only one of them may be present. The active group is preferably present on a hydrophilic polymer bound to the support surface. In other words, it is bonded to the support surface via a hydrophilic polymer chain.

活性基を、支持体表面に導入する方法は特に制限されず、例えば、特開2009−156864号公報や特開2013−11480号公報に記載の方法によって実施できる。具体的には、支持体の表面に官能基を導入する工程、官能基に結合可能な結合性基とヒドロキシル基とを有する親水性ポリマーを官能基に結合させる工程、結合された親水性ポリマー上のヒドロキシル基に環状酸無水物を開環ハーフエステル化反応させることによりカルボキシル基を形成する工程により、カルボキシル基を親水性ポリマーを介して支持体表面に結合させることができる。さらに、形成されたカルボキシル基を活性エステルに変換することにより、活性エステル基を親水性ポリマーを介して支持体表面に結合させることができる。   The method for introducing the active group onto the surface of the support is not particularly limited, and can be carried out, for example, by the methods described in JP2009-156864A and JP2013-11480A. Specifically, a step of introducing a functional group onto the surface of the support, a step of bonding a hydrophilic polymer having a binding group capable of binding to the functional group and a hydroxyl group to the functional group, and a step on the bonded hydrophilic polymer. In the step of forming a carboxyl group by subjecting the hydroxyl group to a ring-opening half esterification reaction with a cyclic acid anhydride, the carboxyl group can be bonded to the support surface via a hydrophilic polymer. Furthermore, by converting the formed carboxyl group into an active ester, the active ester group can be bound to the support surface via a hydrophilic polymer.

支持体の表面に導入される官能基は、親水性ポリマー上の結合性基と共有結合することができるものであれば特に限定されない。ただし、支持体がガラス、石英またはシリコンの場合は、汎用シランカップリング剤で容易に導入することのできるエポキシ基、アルデヒド基またはアミノ基であることが望ましい。その他にも、N−ヒドロキシスクシンイミド基、ヒドロキシル基、イソシアネート基、マレイミド基、チオール基、カルボキシル基、カルボジイミド基などが考えられるが、これらに限定されない。本発明に使用することができる汎用シランカップリング剤としては、エポキシ基、アルデヒド基またはアミノ基を有するシランカップリング剤が挙げられる。具体的には3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシランおよび3−アミノプロピルジメチルエトキシシランが挙げられる。   The functional group introduced to the surface of the support is not particularly limited as long as it can be covalently bonded to the binding group on the hydrophilic polymer. However, when the support is glass, quartz or silicon, it is desirable that the support is an epoxy group, an aldehyde group or an amino group which can be easily introduced with a general-purpose silane coupling agent. In addition, an N-hydroxysuccinimide group, a hydroxyl group, an isocyanate group, a maleimide group, a thiol group, a carboxyl group, a carbodiimide group, and the like are conceivable, but not limited thereto. General-purpose silane coupling agents that can be used in the present invention include silane coupling agents having an epoxy group, an aldehyde group, or an amino group. Specifically, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxy Propyldimethylethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxy Silane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxy Silane, 3-aminopropylmethyl Silane, 3-aminopropyl methyl diethoxy silane and 3-aminopropyl dimethyl ethoxy silane.

支持体表面にエポキシ基を導入した後、加水分解を行ってジオールとし、次いで酸化開裂によりアルデヒド基に変換することができる。また、導入されたアミノ基に2つのアルデヒド基を有する化合物(例えばグルタルアルデヒド)を反応させることによってもアルデヒド基を導入することができる。   After introducing an epoxy group to the support surface, it can be hydrolyzed to a diol and then converted to an aldehyde group by oxidative cleavage. An aldehyde group can also be introduced by reacting a compound having two aldehyde groups with the introduced amino group (for example, glutaraldehyde).

支持体表面への汎用シランカップリング剤の適用法としては、浸漬法、ゾル−ゲル法、気相堆積法、スプレー法、インテグラルブレンド法などが挙げられるがこれらに限定されない。望ましい方法はゾル−ゲル法である。   Examples of the application method of the general-purpose silane coupling agent to the support surface include, but are not limited to, an immersion method, a sol-gel method, a vapor deposition method, a spray method, and an integral blend method. A desirable method is the sol-gel method.

結合性基とヒドロキシル基とを有する親水性ポリマーは、支持体とタンパク質との間に介在する親水性スペーサーとして機能する。親水性ポリマーは、一端に結合性基を有し、他端にヒドロキシル基を有するものであることが特に好ましい。結合性基は、ヒドロキシル基であってもよいし、ヒドロキシル基とは異なる種類の官能基(例えば、アミノ基、エポキシ基、アルデヒド基、カルボキシル基、N−ヒドロキシスクシンイミド基、イソシアネート基、マレイミド基、チオール基、カルボジイミド基など)であってもよいが、ヒドロキシル基であることが好ましい。   The hydrophilic polymer having a binding group and a hydroxyl group functions as a hydrophilic spacer interposed between the support and the protein. It is particularly preferable that the hydrophilic polymer has a binding group at one end and a hydroxyl group at the other end. The binding group may be a hydroxyl group or a functional group different from the hydroxyl group (for example, amino group, epoxy group, aldehyde group, carboxyl group, N-hydroxysuccinimide group, isocyanate group, maleimide group, A thiol group, a carbodiimide group, etc.), but a hydroxyl group is preferred.

親水性ポリマーとしては、エチレングリコール、エチレングリコールの重合体、ならびに、エチレングリコールおよびプロピレングリコールの共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。エチレングリコールの重合体はエチレングリコールが2分子以上重合したもの、例えば数平均分子量が176以上のものであれば特に限定されないが、数平均分子量が1000以上のものが好ましく、また10000以下のものが好ましく、4000以下のものがより好ましい。エチレングリコールおよびプロピレングリコールの共重合体は、ブロック共重合体であることが好ましく、なかでも、1単位以上のプロピレングリコール単位からなる(ポリ)プロピレングリコールブロックの両端にそれぞれ1単位以上のエチレングリコール単位からなる(ポリ)エチレングリコールブロックが共重合してなるブロック共重合体が好ましい。エチレングリコールおよびプロピレングリコールの共重合体の数平均分子量は1000以上であれば特に限定されないが、数平均分子量が12000以下のものが好ましく、4000以下のものが特に好ましい。なお本発明においてプロピレングリコールとは1,2−プロパンジオールを指す。親水性ポリマーとして、特開2002−356519号公報に記載されるようなホスホコリン様ポリマー(MPCポリマー)を支持体表面に結合させてもよい。   The hydrophilic polymer is preferably at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, a polymer of ethylene glycol, and a copolymer of ethylene glycol and propylene glycol. The polymer of ethylene glycol is not particularly limited as long as it is a polymer in which two or more molecules of ethylene glycol are polymerized, for example, a number average molecular weight of 176 or more, but a number average molecular weight of 1,000 or more is preferable, and a number average molecular weight of 10,000 or less. Preferred is 4000 or less. The copolymer of ethylene glycol and propylene glycol is preferably a block copolymer, and in particular, at least one unit of ethylene glycol unit at each end of a (poly) propylene glycol block composed of one or more units of propylene glycol unit. A block copolymer obtained by copolymerization of a (poly) ethylene glycol block consisting of is preferable. The number average molecular weight of the copolymer of ethylene glycol and propylene glycol is not particularly limited as long as it is 1000 or more, but the number average molecular weight is preferably 12,000 or less, and more preferably 4000 or less. In the present invention, propylene glycol refers to 1,2-propanediol. As the hydrophilic polymer, a phosphocholine-like polymer (MPC polymer) as described in JP-A-2002-356519 may be bound to the support surface.

支持体表面に導入されたエポキシ基に、2個のヒドロキシル基を有する親水性ポリマーを結合させる場合には、1つのエポキシ基に対し1つの親水性化合物が結合し、支持体表面に導入されたアルデヒド基に、2個のヒドロキシル基を有する親水性ポリマーを結合させる場合には、1つのアルデヒド基に対し2つの親水性ポリマーが結合する。   When a hydrophilic polymer having two hydroxyl groups is bonded to the epoxy group introduced on the support surface, one hydrophilic compound is bonded to one epoxy group and introduced on the support surface. When a hydrophilic polymer having two hydroxyl groups is bonded to an aldehyde group, two hydrophilic polymers are bonded to one aldehyde group.

親水性ポリマー上のヒドロキシル基(結合性基がヒドロキシル基である場合には、上記反応に供されない方のヒドロキシル基を指す)に環状酸無水物を開環ハーフエステル化反応させることにより、環状酸無水物に由来するカルボキシル基を形成することができる。製造コストの点で、環状酸無水物は無水コハク酸または無水グルタル酸であることが望ましいが、これらに限定されない。開環ハーフエステル化反応は、触媒を添加したトルエン等の不活性有機溶媒中で行われることが好ましい。開環ハーフエステル化反応に用いられる触媒としては、トリエチルアミン、イソブチルエチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジンなどが挙げられる。   A cyclic acid anhydride is subjected to a ring-opening half-esterification reaction with a hydroxyl group on the hydrophilic polymer (in the case where the binding group is a hydroxyl group, the hydroxyl group not subjected to the above reaction). A carboxyl group derived from an anhydride can be formed. In terms of production cost, the cyclic acid anhydride is preferably succinic anhydride or glutaric anhydride, but is not limited thereto. The ring-opening half esterification reaction is preferably performed in an inert organic solvent such as toluene to which a catalyst is added. Examples of the catalyst used in the ring-opening half esterification reaction include triethylamine, isobutylethylamine, pyridine, 4-dimethylaminopyridine and the like.

カルボキシル基の活性エステル化は必須ではない。ただし、カルボキシル基と比較して活性エステルは反応性が高いことから、タンパク質を迅速に固定化することが望まれる場合には活性エステル化を行うことが好ましい。   Active esterification of the carboxyl group is not essential. However, since the active ester is more reactive than the carboxyl group, the active esterification is preferably performed when it is desired to quickly immobilize the protein.

活性エステルは、親水性ポリマーとタンパク質とを共有結合によって結びつける役目を果たす。ここで、活性エステルとはR−C(=O)−Xという化学構造を意味する。Xには、ハロゲンやN−ヒドロキシスクシンイミド基またはその誘導体、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール基またはその誘導体、ペンタフルオロフェニル基、パラニトロフェニル基などの脱離性基が該当するが、これらに限定されない。活性エステルとしては、反応性、安全性および製造コストの点で、N−ヒドロキシスクシンイミドエステルが望ましい。カルボキシル基のN−ヒドロキシスクシンイミドエステルへの変換は、カルボキシル基にN−ヒドロキシスクシンイミドとカルボジイミドを同時に反応させることによって達成される。ここで、カルボジイミドとは−N=C=N−の化学構造を有する有機化合物を意味し、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩などが考えられるが、これらに限定されない。N−ヒドロキシスクシンイミドおよびカルボジイミドの濃度は1〜100mM、反応温度は4〜100℃、反応時間は2分〜16時間の範囲で設定されるのが望ましい。反応溶媒としてはN,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)やトルエンなどを使用することができる。   The active ester serves to bind the hydrophilic polymer and protein covalently. Here, the active ester means a chemical structure of R—C (═O) —X. X represents a leaving group such as halogen, N-hydroxysuccinimide group or derivatives thereof, 1-hydroxybenzotriazole group or derivatives thereof, pentafluorophenyl group, paranitrophenyl group, but is not limited thereto. As the active ester, N-hydroxysuccinimide ester is desirable in terms of reactivity, safety and production cost. Conversion of the carboxyl group to N-hydroxysuccinimide ester is achieved by reacting the carboxyl group with N-hydroxysuccinimide and carbodiimide simultaneously. Here, carbodiimide means an organic compound having a chemical structure of -N = C = N-, for example, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, etc. Although considered, it is not limited to these. The concentration of N-hydroxysuccinimide and carbodiimide is preferably set in the range of 1 to 100 mM, the reaction temperature is 4 to 100 ° C., and the reaction time is in the range of 2 minutes to 16 hours. As the reaction solvent, N, N'-dimethylformamide (DMF), toluene or the like can be used.

タンパク質は、好ましくはそのアミノ基と、支持体表面の活性基、好ましくはカルボキシル基または活性エステルとが反応して共有結合を形成することにより、支持体に固定化される。支持体上の活性エステルとタンパク質との反応は例えば以下のように行われる。まず、クエン酸緩衝液(pH3.0〜6.2)、酢酸緩衝液(pH3.6〜5.6)、リン酸緩衝生理食塩水(PBS、pH5.8〜8.0)、炭酸−重炭酸緩衝液(pH9.2〜10.6)などのアミノ基成分を含まない緩衝液を用いて、0.1μg/ml〜1mg/mlのタンパク質の水溶液を準備する。タンパク質の固定化量が最大となるように緩衝液またはpHを最適化することが望ましい。緩衝液にはグリセロールやポリエチレングリコールなどの安定化剤、塩(NaCl)、界面活性剤などが含まれていてもよく、これらは活性エステルとタンパク質との反応を阻害しない。この水溶液を活性エステル表面と接触させると、タンパク質のアミノ基等の官能基が活性エステルと反応し、アミド結合が形成される。その結果、タンパク質は共有結合によって支持体表面に固定化される。ここで、反応温度は4〜37℃、接触時間は2分〜16時間の範囲で設定するとよい。タンパク質を固定化した後は、適当な洗浄液で担体を洗浄することが望ましい。このとき、洗浄液は0.5M程度の塩(NaCl)および0.1%程度の非イオン性界面活性剤を含む緩衝液であることが望ましい。これによって、共有結合せずに物理吸着しているだけのタンパク質を取り除くことができる。   The protein is preferably immobilized on the support by reacting its amino group with an active group on the support surface, preferably a carboxyl group or an active ester to form a covalent bond. The reaction between the active ester on the support and the protein is performed, for example, as follows. First, citrate buffer (pH 3.0 to 6.2), acetate buffer (pH 3.6 to 5.6), phosphate buffered saline (PBS, pH 5.8 to 8.0), carbonate-heavy An aqueous protein solution of 0.1 μg / ml to 1 mg / ml is prepared using a buffer solution that does not contain an amino group component, such as carbonate buffer (pH 9.2 to 10.6). It is desirable to optimize the buffer or pH so as to maximize the amount of protein immobilized. The buffer may contain stabilizers such as glycerol and polyethylene glycol, salts (NaCl), surfactants and the like, and these do not inhibit the reaction between the active ester and the protein. When this aqueous solution is brought into contact with the active ester surface, a functional group such as an amino group of the protein reacts with the active ester to form an amide bond. As a result, the protein is immobilized on the support surface by a covalent bond. Here, the reaction temperature may be set in the range of 4 to 37 ° C., and the contact time in the range of 2 minutes to 16 hours. After immobilizing the protein, it is desirable to wash the carrier with an appropriate washing solution. At this time, the washing solution is preferably a buffer solution containing about 0.5M salt (NaCl) and about 0.1% nonionic surfactant. As a result, it is possible to remove proteins that are only physically adsorbed without being covalently bonded.

このようにして得られる細胞培養基材は、一実施形態において、
表面に官能基を有する支持体と、
前記官能基に結合可能な結合性基とヒドロキシル基とを有する親水性ポリマーと、2つのカルボキシル基を有するカルボン酸化合物とを含み、
前記支持体上の官能基と前記親水性ポリマーの結合性基との間に結合が形成されており、
前記カルボン酸化合物の一方のカルボン酸基と前記親水性ポリマーのヒドロキシル基との間でエステル結合が形成されており、他方のカルボキシル基は遊離であるかまたは活性エステル化されており、
神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する活性を有するタンパク質が、カルボキシル基または活性エステル基との反応により共有結合で支持体に固定化されている。
In one embodiment, the cell culture substrate obtained in this way is,
A support having a functional group on the surface;
A hydrophilic polymer having a binding group capable of binding to the functional group and a hydroxyl group, and a carboxylic acid compound having two carboxyl groups,
A bond is formed between the functional group on the support and the binding group of the hydrophilic polymer;
An ester bond is formed between one carboxylic acid group of the carboxylic acid compound and a hydroxyl group of the hydrophilic polymer, and the other carboxyl group is free or active esterified;
A protein having an activity of inducing differentiation of neural stem cells into nerve cells is immobilized on a support through a covalent bond by reaction with a carboxyl group or an active ester group.

本発明において、細胞培養基材に固定化されているタンパク質は、神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する活性を有するタンパク質である。細胞に取り込まれずに神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する機能を有するタンパク質が好ましい。換言すれば、細胞内に取り込まれることなく、レセプターを介したシグナル伝達により分化誘導する機能を有するタンパク質が好ましい。細胞に取り込まれずに神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する機能を有するタンパク質を固定化すれば、分化誘導においてタンパク質は消費されずに細胞培養基材上に残るため繰り返し機能させることができ、培地交換のたびに添加する必要がない。したがって、コストおよび操作性の観点から有利である。また、培養する細胞は、タンパク質が固定化された細胞培養基材に接着していることから、細胞とタンパク質が接触しやすくなり、神経細胞の分化誘導や軸索伸長がより促進されると考えられる。これに対してタンパク質を培地中に添加した場合は、培地中を浮遊しているため、細胞と接触する確率が低く、分化速度が遅くなると考えられる(図1)。また、例えば図2に示すように、基板とタンパク質が共有結合により固定化されているため、物理吸着の場合と比較してタンパク質が表面から剥がれる可能性が少ない。そのため培養期間にわたってタンパク質固定化量を一定に維持できる。したがって、安定して分化誘導を促進させることができる。   In the present invention, the protein immobilized on the cell culture substrate is a protein having an activity of inducing differentiation of neural stem cells into neural cells. A protein having a function of inducing differentiation of neural stem cells into neurons without being taken up by cells is preferred. In other words, a protein having a function of inducing differentiation by signal transduction through a receptor without being taken up into cells is preferable. By immobilizing a protein that has the function of inducing differentiation of neural stem cells into neurons without being taken up by the cells, the protein is not consumed in differentiation induction but remains on the cell culture substrate, allowing it to function repeatedly. It is not necessary to add every time. Therefore, it is advantageous from the viewpoint of cost and operability. In addition, since the cells to be cultured are adhered to the cell culture substrate on which the protein is immobilized, the cells are more likely to come into contact with the protein, and it is thought that the differentiation induction of nerve cells and the axon elongation are further promoted. It is done. On the other hand, when protein is added to the medium, it is considered that the probability of contact with cells is low and the differentiation rate is slow because it is floating in the medium (FIG. 1). For example, as shown in FIG. 2, since the substrate and the protein are immobilized by a covalent bond, the possibility that the protein is peeled off from the surface is smaller than in the case of physical adsorption. Therefore, the protein immobilization amount can be kept constant over the culture period. Therefore, differentiation induction can be promoted stably.

細胞内に取り込まれることなく、レセプターを介したシグナル伝達により分化誘導する機能を有するタンパク質として、Shh、FGF、BMP、Wnt、Notch、EGF、アクチビンなどの発生時に発現するモルフォゲンに含まれるタンパク質、ならびに、NGF、BDNF、NT−3、NT−4,NT−5、PDGF、GDNF、CNTF、LIF、TGF、アルテミン、ニュルツリン、パーセフィンが挙げられ、好ましくはShhを固定化する。Shhは発生において最も重要なモルフォゲンとして、四肢や、脳脊髄正中線構造などの、多くの器官系のデザインを形成する役割がある。Shhが、レセプターを介したシグナル伝達により分化誘導する機能を有することは、例えば、Nature Reviews Neuroscience(3)24−33(2003)で報告されている。   Proteins included in morphogens expressed during development such as Shh, FGF, BMP, Wnt, Notch, EGF, activin, etc., as proteins having the function of inducing differentiation by signal transduction through receptors without being taken up into cells, and , NGF, BDNF, NT-3, NT-4, NT-5, PDGF, GDNF, CNTF, LIF, TGF, artemin, nurturin, and parsephin, preferably Shh is immobilized. Shh is the most important morphogen in development and plays a role in designing many organ systems such as the extremities and the cerebrospinal midline structure. It has been reported in, for example, Nature Reviews Neuroscience (3) 24-33 (2003) that Shh has a function of inducing differentiation through signal transduction through a receptor.

タンパク質の由来は、哺乳動物、鳥類、魚類、爬虫類、両生類の何れでもよく特に限定されないが、好ましくは哺乳動物(例えば、マウスなどのげっ歯類、またはヒトなどの霊長類)であり、特に好ましくはマウスまたはヒトである。好ましくは分化誘導する神経細胞と同じ動物に由来するものを用いることが好ましい。目的のタンパク質が表面に固定化されているかどうかの評価には、目的のタンパク質に対する抗体を用いた免疫染色を利用できる。   The origin of the protein may be any of mammals, birds, fishes, reptiles, and amphibians, and is not particularly limited, but is preferably a mammal (for example, a rodent such as a mouse or a primate such as a human), particularly preferably. Is mouse or human. It is preferable to use those derived from the same animal as the nerve cells that induce differentiation. In order to evaluate whether the target protein is immobilized on the surface, immunostaining using an antibody against the target protein can be used.

固定化するタンパク質の量は、タンパク質の種類により適宜決定されるが、Shhを固定化する場合は、好ましくは0.5〜4.9μg/mlの濃度のShh水溶液に、表面に活性基を有する支持体を浸漬することにより、Shhを共有結合で支持体に固定化する。上記濃度範囲のShh水溶液を用いることにより、神経細胞を効果的に分化誘導することができる。   The amount of protein to be immobilized is appropriately determined depending on the type of protein, but when immobilizing Shh, it preferably has an active group on its surface in a Shh aqueous solution having a concentration of 0.5 to 4.9 μg / ml. By immersing the support, Shh is immobilized to the support through a covalent bond. By using the Shh aqueous solution in the above concentration range, it is possible to induce differentiation of nerve cells effectively.

タンパク質を固定化した後(好ましくは更に洗浄した後)は、未反応の活性基、好ましくはカルボキシル基または活性エステル基を、アミノ基を有する低分子化合物と結合させることにより、反応性のより低い官能基に変換させて、不活性化することが好ましい(ブロッキングとも称する)。これによって、対象外分子が不本意に固定化されるのを防ぐことができる。この操作は、活性基が活性エステルである場合に特に必要性が高い。   After the protein is immobilized (preferably after further washing), it is less reactive by binding an unreacted active group, preferably a carboxyl group or an active ester group, to a low molecular weight compound having an amino group. It is preferably converted into a functional group and inactivated (also called blocking). This can prevent unintended molecules from being improperly immobilized. This operation is particularly necessary when the active group is an active ester.

低分子化合物と反応させた後の細胞培養基材表面は、親水性であることが望ましい。なぜなら、親水性の表面は一般にタンパク質等の生体関連物質の非特異的吸着を抑制する効果をもつからである。このためにはアミノ基を含有する低分子化合物として、アミノ基以外に親水性基を更に有する低分子化合物を使用することが好ましい。このような低分子化合物の非限定的な例としては、エタノールアミン、トリスヒドロキシメチルアミノメタン、ジグリコールアミン(IUPAC名:2−(2−アミノエトキシ)エタノール)が挙げられる。なかでも特にジグリコールアミンが生体関連物質の非特異的吸着を抑制する効果に優れている。これらの低分子化合物はPBSなどの緩衝液に10〜50mMとなるように溶解し、これを所望の物質を固定化した担体と接触させる。反応温度は4〜37℃、反応時間は2分〜16時間の範囲で設定するとよい。   It is desirable that the surface of the cell culture substrate after reacting with the low molecular weight compound is hydrophilic. This is because a hydrophilic surface generally has an effect of suppressing nonspecific adsorption of biological substances such as proteins. For this purpose, it is preferable to use a low molecular compound having an amino group and further having a hydrophilic group in addition to the amino group. Non-limiting examples of such low molecular weight compounds include ethanolamine, trishydroxymethylaminomethane, diglycolamine (IUPAC name: 2- (2-aminoethoxy) ethanol). Especially, diglycolamine is excellent in the effect which suppresses nonspecific adsorption | suction of a biological substance. These low molecular weight compounds are dissolved in a buffer solution such as PBS so as to be 10 to 50 mM, and this is brought into contact with a carrier on which a desired substance is immobilized. The reaction temperature may be set in the range of 4 to 37 ° C. and the reaction time in the range of 2 minutes to 16 hours.

本発明で用いる細胞培養基材は、細胞の接着を促進する目的で、上記不活性化(ブロッキング)の前に、プレコート処理されていることが好ましい。プレコート処理は、細胞外マトリックス(コラーゲン、フィブロネクチン、プロテオグリカン、ラミニン、ビトロネクチン)、ゼラチン、ポリ−L−オルニチン、ポリーL−リシン、アドへサミン、CellStartTMなどの市販の製品や動物血清などの生体由来材料等で細胞培養基材をコーティングすることにより実施できる。プレコート処理を実施することにより、接着性の低い幹細胞の接着を促進でき、細胞の接着培養および分化誘導を効果的に実施できる。コーティング方法に制限は無いが浸漬によるコーティングが一般的である。幹細胞を細胞培養基材表面に接着させて培養することにより、基材表面のタンパク質と接触させることができ、効率的に分化誘導を実施できる。 The cell culture substrate used in the present invention is preferably precoated before the inactivation (blocking) for the purpose of promoting cell adhesion. The precoat treatment is derived from a living product such as an extracellular matrix (collagen, fibronectin, proteoglycan, laminin, vitronectin), gelatin, poly-L-ornithine, poly-L-lysine, adhesamine, CellStart ™, or animal serum. It can be carried out by coating the cell culture substrate with a material or the like. By performing the precoat treatment, adhesion of stem cells with low adhesion can be promoted, and cell adhesion culture and differentiation induction can be effectively performed. Although there is no restriction | limiting in the coating method, the coating by immersion is common. By culturing stem cells by adhering them to the cell culture substrate surface, the stem cells can be brought into contact with the protein on the substrate surface and differentiation can be efficiently induced.

本発明により分化誘導される神経細胞としては、例えば、神経細胞、神経管の細胞、神経堤の細胞などが挙げられる。神経細胞とは、他の神経細胞あるいは刺激受容細胞からの刺激を受け別の神経細胞、筋あるいは腺細胞に刺激を伝える機能を有する細胞をいう。神経細胞は、神経細胞が産生する神経伝達物質の違いにより分類でき、例えば、分泌する神経伝達物質などの違いで分類されている。これらの神経伝達物質で分類される神経細胞としては、例えば、ドーパミン分泌神経細胞、アセチルコリン分泌神経細胞、セロトニン分泌神経細胞、ノルアドレナリン分泌神経細胞、アドレナリン分泌神経細胞、グルタミン酸分泌神経細胞などがあげられる。   Examples of the neural cell induced to differentiate according to the present invention include a neural cell, a neural tube cell, a neural crest cell, and the like. A nerve cell refers to a cell having a function of transmitting a stimulus to another nerve cell, a muscle, or a gland cell upon receiving a stimulus from another nerve cell or a stimulus receptor cell. Nerve cells can be classified according to differences in neurotransmitters produced by the neurons, for example, according to differences in secreted neurotransmitters. Examples of nerve cells classified by these neurotransmitters include dopamine secreting neurons, acetylcholine secreting neurons, serotonin secreting neurons, noradrenaline secreting neurons, adrenergic secreting neurons, glutamate secreting neurons, and the like.

別の観点では、神経細胞は、神経細胞が存在する部位の違いにより分類できる。これらの存在部位で分類される神経細胞としては、例えば、前脳神経細胞、中脳神経細胞、小脳神経細胞、後脳神経細胞、脊髄神経細胞などが挙げられる。   In another aspect, nerve cells can be classified according to the difference in site where the nerve cells are present. Examples of the nerve cells classified at these sites include forebrain neurons, midbrain neurons, cerebellar neurons, hindbrain neurons, spinal cord neurons, and the like.

神経細胞の由来は、哺乳動物、鳥類、魚類、爬虫類、両生類の何れでもよく特に限定されないが、好ましくは哺乳動物(例えば、マウスなどのげっ歯類、またはヒトなどの霊長類)であり、特に好ましくはマウスまたはヒトである。   The origin of the nerve cell may be any of mammals, birds, fishes, reptiles and amphibians, and is not particularly limited, but is preferably a mammal (for example, a rodent such as a mouse or a primate such as a human), Preferred is mouse or human.

分化誘導に用いられる神経幹細胞は、神経細胞、アストロサイトおよびオリゴデンドロサイトに分化しうる能力を有し、かつ自己複製能力を有する細胞をいい、脳内において神経細胞、アストロサイト、オリゴデンドロサイトを供給する機能を有している。神経幹細胞であることを確認する方法としては、実際に脳に移植してその分化能を確認する方法、インビトロで神経幹細胞を神経細胞、アストロサイト、オリゴデンドロサイトに分化誘導させて確認する方法などが挙げられる(Mol.Cell.Neuroscience,8,389(1997);Science,283,534(1999))。また、このような機能を有する神経幹細胞は、神経前駆細胞での発現が確認されているマーカーである細胞骨格蛋白質ネスチンを認識する抗ネスチン抗体で染色可能である(Science,276,66(1997))。従って抗ネスチン抗体で染色することにより神経幹細胞を確認することもできる。   Neural stem cells used for differentiation induction are cells that have the ability to differentiate into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes, and have the ability to self-replicate. It has a function to supply. As a method for confirming that it is a neural stem cell, a method for actually transplanting it to the brain and confirming its differentiation ability, a method for confirming differentiation of neural stem cells into neural cells, astrocytes and oligodendrocytes in vitro, etc. (Mol. Cell. Neuroscience, 8, 389 (1997); Science, 283, 534 (1999)). In addition, neural stem cells having such functions can be stained with an anti-nestin antibody that recognizes the cytoskeletal protein nestin, a marker that has been confirmed to be expressed in neural progenitor cells (Science, 276, 66 (1997). ). Therefore, neural stem cells can be confirmed by staining with an anti-nestin antibody.

細胞培養基材上で神経幹細胞を培養することには、神経幹細胞を本発明の基材表面に播種して培養を開始することのみならず、胚性幹細胞、人工多能性幹細胞、間葉系幹細胞などの、神経幹細胞よりも多能性を有する幹細胞を本発明の細胞培養基材上で培養し、神経幹細胞に分化させ、これら細胞の培養を続けることも包含するが、神経幹細胞を基材表面に播種して培養を開始することが望ましい。   In order to culture neural stem cells on a cell culture substrate, not only seeding the neural stem cells on the substrate surface of the present invention and starting the culture, but also embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells, mesenchymal systems This includes culturing stem cells, such as stem cells, that are more pluripotent than neural stem cells on the cell culture substrate of the present invention, differentiation into neural stem cells, and continuing to culture these cells. It is desirable to start culturing by seeding on the surface.

各種の幹細胞が公知であり、その調製方法も公知である。また、各種動物の幹細胞株が樹立されている。当業者であれば適宜各種の幹細胞を入手可能である。例えば、脳、脊髄の組織に神経幹細胞が存在することが知られており、これらの組織から神経幹細胞を回収して得ることができる。また、胚性幹細胞、間葉系幹細胞、人工多能性幹細胞から神経幹細胞を得ることもできる(Mol Cell Neurosci.22(4)501−515(2003);Stem Cell Rev and Rep,6,270−281(2010);PNAS,108(19)7838−7843(2011))。遺伝子導入等によるリプログラミングによって作製された神経幹細胞、樹立された株化神経幹細胞あるいは動物より取得された神経幹細胞も使用できる(Cell Stem Cells,(11)100−109(2012))。   Various stem cells are known and their preparation methods are also known. In addition, stem cell lines of various animals have been established. A person skilled in the art can appropriately obtain various stem cells. For example, it is known that neural stem cells exist in brain and spinal cord tissues, and neural stem cells can be collected from these tissues. In addition, neural stem cells can be obtained from embryonic stem cells, mesenchymal stem cells, and induced pluripotent stem cells (Mol Cell Neurosci. 22 (4) 501-515 (2003); Stem Cell Rev and Rep, 6, 270- 281 (2010); PNAS, 108 (19) 7838-7843 (2011)). Neural stem cells prepared by reprogramming such as gene transfer, established neural stem cells, or neural stem cells obtained from animals can also be used (Cell Stem Cells, (11) 100-109 (2012)).

細胞培養基材に播種する前の神経幹細胞は、非分化誘導化培地を用いて未分化性を維持したものとする。細胞培養基材表面へ播種する前後において分化誘導化培地に切り換え、基材表面へ播種し、そのまま細胞をコンフルエントになるまで増殖させる。   Neural stem cells before seeding on a cell culture substrate are maintained undifferentiated using a non-differentiation-inducing medium. Before and after seeding on the cell culture substrate surface, the medium is switched to the differentiation-inducing medium, seeded on the substrate surface, and the cells are allowed to grow until they become confluent.

本発明の細胞培養基材上で神経細胞を分化誘導する際に用いる培地は、従来用いられる公知の培地と同様でよい。神経細胞の分化誘導培養のための培地は各種のものが公知であり、例えば、[3μM Glutamax,5μg/ml ヘパリンおよび100unit/mL ペニシリン,100μg/mL ストレプトマイシン含有DMEM/F12(1:1),添加因子:2%B27,1%N]の組成が基本組成として広く用いられている。B27およびN2は神経細胞培養用の培地添加物であり、神経細胞の培養時に血清の代わりに使用される。これ以外の基本組成も各種知られている。そのような基本組成の培地に、神経細胞の分化誘導に有用な物質(細胞培養基材に固定化されたタンパク質以外の物質)を適宜添加して用いてもよい。例えば、神経細胞への分化誘導においてはレチノイン酸がしばしば用いられており、通常1μM程度の濃度で培地に添加して使用される。 The medium used for inducing differentiation of nerve cells on the cell culture substrate of the present invention may be the same as a conventionally known medium. Various media for differentiation induction culture of nerve cells are known. For example, [3 μM Glutamax, 5 μg / ml heparin and 100 unit / mL penicillin, 100 μg / mL streptomycin-containing DMEM / F12 (1: 1), added Factor: 2% B27, 1% N 2 ] is widely used as the basic composition. B27 and N2 are medium additives for culturing nerve cells, and are used in place of serum when culturing nerve cells. Various other basic compositions are also known. A substance useful for inducing differentiation of a nerve cell (a substance other than a protein immobilized on a cell culture substrate) may be appropriately added to a medium having such a basic composition. For example, retinoic acid is often used in inducing differentiation into nerve cells, and is usually added to the medium at a concentration of about 1 μM.

細胞培養基材への神経幹細胞の播種密度は常法に従えばよく特に限定されるものではない。細胞培養基材に対し1.5×10cells/cm未満の密度、好ましくは1.0×10cells/cm以下の密度で、好ましくは3×10cells/cm以上の密度で播種する。これにより細胞間同士のパラクライン効果による分化促進効果が見込まれ、かつ細胞が密集しすぎることによる細胞接着や分化誘導への阻害を抑制することができる。 The seeding density of the neural stem cells on the cell culture substrate is not particularly limited as long as it follows a conventional method. A density of less than 1.5 × 10 5 cells / cm 2 with respect to the cell culture substrate, preferably a density of 1.0 × 10 5 cells / cm 2 or less, preferably a density of 3 × 10 4 cells / cm 2 or more. Sow. Thereby, the differentiation promoting effect by the paracrine effect between cells is anticipated, and inhibition of cell adhesion and differentiation induction due to excessive cell concentration can be suppressed.

培養温度は、通常37℃である。CO細胞培養装置などを利用して、5%程度のCO濃度雰囲気下で培養するのが好ましい。 The culture temperature is usually 37 ° C. It is preferable to culture in a CO 2 concentration atmosphere of about 5% using a CO 2 cell culture device or the like.

神経幹細胞を細胞培養基材へ播種した後の培養期間は、好ましくは4日以上、より好ましくは7日以上である。この期間をおくことにより神経細胞の分化誘導を十分に行うことができる。   The culture period after seeding the neural stem cells on the cell culture substrate is preferably 4 days or more, more preferably 7 days or more. By allowing this period, neuronal differentiation can be sufficiently induced.

本発明の細胞培養基材上で分化誘導した神経細胞は、ピペッティング、セルスクレーパーによる物理的な剥離により、または酵素処理(トリプシン、ディスパーゼ等)により回収して所望の用途に使用することができる。   Neuronal cells that have been induced to differentiate on the cell culture substrate of the present invention can be recovered by pipetting, physical detachment with a cell scraper, or by enzymatic treatment (trypsin, dispase, etc.) and used for a desired application. .

本発明により、神経細胞としてドーパミン産生細胞を得た場合には、これをカテーテルなどで移植することによりパーキンソン病治療へ利用できる。また、例えばオリゴデンドロサイト前駆細胞を得た場合には、これを患部へ直接注入あるいはカテーテルなどを用いて移植することにより脊髄損傷治療などへ利用できる。また、例えばニューロン前駆細胞やアストロサイト前駆細胞を得た場合には、これを患部へ直接注入あるいはカテーテルなどを用いて移植することにより運動神経障害の治療などへ利用できる。本発明により得られた神経細胞は、被検物質の薬効/毒性評価や作用メカニズムの解明、あるいは生物現象メカニズムの解析に用いることで、創薬研究ツールとしても利用可能である。   When dopaminergic cells are obtained as nerve cells according to the present invention, they can be used for treatment of Parkinson's disease by transplanting them with a catheter or the like. For example, when oligodendrocyte progenitor cells are obtained, they can be used for treatment of spinal cord injury by direct injection into the affected area or transplantation using a catheter or the like. Further, for example, when neuron precursor cells or astrocyte precursor cells are obtained, they can be used for the treatment of motor neuropathy by directly injecting them into the affected area or transplanting them using a catheter or the like. The nerve cells obtained by the present invention can be used as a drug discovery research tool by being used for evaluating the efficacy / toxicity of a test substance, elucidating an action mechanism, or analyzing a biological phenomenon mechanism.

以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は実施例の範囲に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to the scope of the examples.

<実施例1>
39gのトルエン(純正化学)と450μlの3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(TSL8350、GE東芝シリコーン)と900μlのトリエチルアミン(和光純薬)を混合し、ここにUV洗浄済みの10cm角のガラス基板(支持体に相当)を浸漬し、室温で20時間緩やかに振盪した。その後、基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。この操作によってガラス表面にエポキシ基が導入された。次に、触媒量の濃硫酸を含んだテトラエチレングリコール(TEG、関東化学)に上記基板を浸漬し、80℃で1時間加熱した。反応後、基板をよく水洗し、窒素ブローで乾燥させた。この操作によって前記エポキシ基にTEGが反応し、共有結合が形成された。次に、100mgの無水コハク酸(SuA、関東化学)と120mgの4−ジメチルアミノピリジン(DMAP、和光純薬)を43gのトルエンに溶解し、ここに前記基板を浸漬し、80℃で1時間加熱した。その後、基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。この操作によって開環ハーフエステル化反応が進行してTEGの自由末端にカルボキシル基が導入された。次に、290mgのN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS、和光純薬)と390μlのN,N’−ジイソプロピルカルボジイミド(DIC、和光純薬)を47gのN,N’−ジメチルホルムアミド(DMF、関東化学)に溶解し、ここに前記基板を浸漬し、80℃で1時間加熱した。その後、基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。この操作によってTEGの自由末端にN−ヒドロキシスクシンイミド基(NHS基)が導入された。最後に、基板を25mm×10mmの大きさに切断し、70%エタノールによって滅菌し、PBSで洗浄し、ディッシュ底面に配置した。
<Example 1>
39 g of toluene (Pure Chemical), 450 μl of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (TSL8350, GE Toshiba Silicone) and 900 μl of triethylamine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed, and this is a UV cleaned 10 cm square glass substrate. (Corresponding to the support) was immersed and gently shaken at room temperature for 20 hours. Thereafter, the substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. This operation introduced epoxy groups on the glass surface. Next, the substrate was immersed in tetraethylene glycol (TEG, Kanto Chemical) containing a catalytic amount of concentrated sulfuric acid and heated at 80 ° C. for 1 hour. After the reaction, the substrate was thoroughly washed with water and dried by nitrogen blowing. By this operation, TEG reacted with the epoxy group to form a covalent bond. Next, 100 mg of succinic anhydride (SuA, Kanto Chemical) and 120 mg of 4-dimethylaminopyridine (DMAP, Wako Pure Chemical Industries) were dissolved in 43 g of toluene, and the substrate was immersed therein at 80 ° C. for 1 hour. Heated. Thereafter, the substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. By this operation, the ring-opening half esterification reaction proceeded, and a carboxyl group was introduced at the free end of the TEG. Next, 290 mg of N-hydroxysuccinimide (NHS, Wako Pure Chemical Industries) and 390 μl of N, N′-diisopropylcarbodiimide (DIC, Wako Pure Chemical Industries) were added to 47 g of N, N′-dimethylformamide (DMF, Kanto Chemical). It melt | dissolved, the said board | substrate was immersed here, and it heated at 80 degreeC for 1 hour. Thereafter, the substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. By this operation, an N-hydroxysuccinimide group (NHS group) was introduced at the free end of the TEG. Finally, the substrate was cut into a size of 25 mm × 10 mm, sterilized with 70% ethanol, washed with PBS, and placed on the bottom of the dish.

0.05Mの炭酸バッファー(pH9.6)に0.6Mの塩化ナトリウム(和光純薬工業社)および体積比で5%のグリセリン(和光純薬工業社)を加えて固相化バッファーとした。これにShh(R&D Systems社)を濃度10μg/mlに希釈した。これを1mlずつ、上記ディッシュに入れ揺することで拡げて5分間クリーンベンチ内で放置した。その後、溶液をピペットで回収した上で30分間乾燥させることで基板表面にShhを固定化した。ジグリコールアミンを含むPBSでブロッキング操作を1分間行った。PBSで洗浄後、PBSで希釈したウサギIgG標識抗Shh抗体(Millipore社 希釈率1/2000)を入れ室温で1時間反応させた。PBSで3回洗浄した後に、HRP標識抗ウサギIgG抗体(希釈率1/2000)を用いて室温で30分間反応させた。   A solid phase buffer was prepared by adding 0.6 M sodium chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 5% glycerin (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) by volume to 0.05 M carbonate buffer (pH 9.6). To this, Shh (R & D Systems) was diluted to a concentration of 10 μg / ml. Each 1 ml of this was placed in the dish and shaken to spread and left in a clean bench for 5 minutes. Thereafter, the solution was collected with a pipette and dried for 30 minutes to immobilize Shh on the substrate surface. Blocking operation was performed for 1 minute with PBS containing diglycolamine. After washing with PBS, a rabbit IgG-labeled anti-Shh antibody diluted with PBS (Millipore dilution ratio 1/2000) was added and allowed to react at room temperature for 1 hour. After washing 3 times with PBS, the reaction was carried out for 30 minutes at room temperature using an HRP-labeled anti-rabbit IgG antibody (dilution rate 1/2000).

ディッシュから基板を取り出し、Immunostar LD(和光純薬工業社)により発光させた上でCCDイメージャーのLAS4000(GE Healthcare社)により画像を取得した。また発光強度の強さを基板面内の領域を指定することで測定した。結果は図3に示すとおりであり、Shhの抗原抗体反応によるシグナルが観察され、かつ基板全面にShhが固定化されていることが分かった。   The substrate was taken out from the dish, and light was emitted by Immunostar LD (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then an image was obtained with a CCD imager LAS4000 (GE Healthcare). The intensity of the emission intensity was measured by designating a region in the substrate surface. The results are as shown in FIG. 3. A signal due to the antigen-antibody reaction of Shh was observed, and it was found that Shh was immobilized on the entire surface of the substrate.

<実施例2>
Shhの表面固定化量とシグナル強度の相関を検討するために以下の解析を行った。
実施例1に記載の固相化バッファーで、Shhを0、0.1、0.25、0.5、1、2.5、5、10、25、50μg/mlの濃度に希釈し、P20ピペット(ギルソン社)を用いて実施例1で作製した活性エステル基が導入された基板上に縦に2列ずつスポッティングを行った。
<Example 2>
In order to examine the correlation between the amount of Shh immobilized on the surface and the signal intensity, the following analysis was performed.
Dilute Shh to a concentration of 0, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25, 50 μg / ml with the immobilization buffer described in Example 1. Using a pipette (Gilson), spotting was performed in two rows vertically on the substrate into which the active ester group prepared in Example 1 was introduced.

室温で5分間乾燥させることで表面にShhを固定化させた。PBSで洗浄後、実施例1記載の手法と同様に、ブロッキング操作、PBS洗浄、および抗体を用いたShhの検出を行った。なおシグナルスポットの発光強度はLAS4000付属のソフト(ImageQuant LAS4000)を使用して、それぞれのスポットの面内強度を算出することで発光強度の平均値を出した。結果を図4に示す。これより使用するShh溶液の濃度と表面固定化量に相関関係があること示された。   Shh was immobilized on the surface by drying at room temperature for 5 minutes. After washing with PBS, blocking operation, PBS washing, and Shh detection using an antibody were performed in the same manner as in the method described in Example 1. Note that the emission intensity of the signal spot was calculated by calculating the in-plane intensity of each spot using the software (ImageQuant LAS4000) attached to the LAS4000, and the average value of the emission intensity was obtained. The results are shown in FIG. From this, it was shown that there is a correlation between the concentration of the Shh solution used and the amount of surface immobilization.

<試験例1>
Shhが表面に固定化された基板および固定化されていない基板を用いて、神経幹細胞の分化誘導効率を検討した。以下の解析は、ヒトES細胞由来の神経幹細胞(Life Technologies社)を用い、添付マニュアルに従って行った。以下、その詳細を記載する。
<Test Example 1>
The differentiation induction efficiency of neural stem cells was examined using a substrate on which Shh was immobilized on the surface and a substrate on which Shh was not immobilized. The following analysis was performed using neural stem cells derived from human ES cells (Life Technologies) in accordance with the attached manual. Details will be described below.

ポリ−L−オルニチンおよびラミニン(Becton Dickinson社)でコーティングされた6cmポリスチレンディッシュ(旭硝子社)上にヒトES細胞由来の神経幹細胞を播種しbasic FGF、EGFおよびStemPro(登録商標)を含むKnockout DMEM/F−12培地(全てLife Technologies社)中で増殖させた。なお培地交換は2〜3日に1回の頻度で半分量について行った。これら神経幹細胞の未分化性は、免疫染色により、神経幹細胞のマーカーであるウサギIgG標識抗ネスチン抗体(Sigma社 希釈率1/500)、ウサギIgG標識抗SOX2抗体(Millipore社 希釈率1/500)およびニューロンのマーカーであるマウスIgG1標識抗Tuj−1抗体(Promega社 希釈率1/500)をそれぞれ用いて確認した。ネスチンおよびSOX2は陽性で、Tuj−1は陰性であることを確認した。これより用いる細胞が神経幹細胞であることが確認された。   Knockout DMEM / containing a basic FGF, EGF and StemPro (registered trademark) by seeding neural stem cells derived from human ES cells on a 6 cm polystyrene dish (Asahi Glass Co., Ltd.) coated with poly-L-ornithine and laminin (Becton Dickinson). Grow in F-12 medium (all from Life Technologies). In addition, medium exchange was performed about the half quantity by the frequency once every 2-3 days. The undifferentiated nature of these neural stem cells is determined by immunostaining using a rabbit IgG-labeled anti-nestin antibody (Sigma dilution ratio 1/500) and a rabbit IgG-labeled anti-SOX2 antibody (Millipore dilution ratio 1/500). And mouse IgG1-labeled anti-Tuj-1 antibody (Promega dilution ratio 1/500), which is a marker for neurons, was used for confirmation. It was confirmed that nestin and SOX2 were positive and Tuj-1 was negative. From this, it was confirmed that the cells used were neural stem cells.

実施例1と同じ方法で、活性エステル基を導入した基板に濃度0、0.05、0.1、0.5、1μg/mlのShh溶液をスポッティングし、Shh固定化基板を作製した。その後、PBSで希釈したポリ−L−オルニチン(濃度1μg/ml;Sigma社)およびラミニン(濃度50μg/ml;Becton Dickinson社)で基板をコーティングした上で、同様にジグリコールアミン溶液によるブロッキング操作を行った。   In the same manner as in Example 1, a Shh solution having a concentration of 0, 0.05, 0.1, 0.5, 1 μg / ml was spotted on a substrate into which an active ester group had been introduced, thereby preparing a Shh-immobilized substrate. Then, after coating the substrate with poly-L-ornithine (concentration 1 μg / ml; Sigma) and laminin (concentration 50 μg / ml; Becton Dickinson) diluted with PBS, blocking with a diglycolamine solution was similarly performed. went.

比較例1では、通常の3.5cmポリスチレンディッシュ(旭硝子社)を、ポリ−L−オルニチンおよびラミニンで同様に底面コーティングしたものを使用した。比較例2では、濃度1μg/mlのShhを含むPBSを通常の3.5cmポリスチレンディッシュ(旭硝子社)中に浸漬することで底面を30分コーティングした後にPBSで洗浄後、同様にポリ−L−オルニチンおよびラミニンで底面コーティングして使用した。比較例3では、比較例1と同様に底面コーティングを施したポリスチレンディッシュを用いるとともに、培地中にShhを濃度1μg/mlで添加した。比較例3では、培地交換毎に、培地中にShhを濃度1μg/mlで添加した。   In Comparative Example 1, a normal 3.5 cm polystyrene dish (Asahi Glass Co., Ltd.) was used that was similarly coated with poly-L-ornithine and laminin on the bottom surface. In Comparative Example 2, the bottom surface was coated for 30 minutes by immersing PBS containing Shh at a concentration of 1 μg / ml in a normal 3.5 cm polystyrene dish (Asahi Glass Co., Ltd.), washed with PBS, and similarly poly-L- The bottom coating was used with ornithine and laminin. In Comparative Example 3, a polystyrene dish with a bottom coating was used as in Comparative Example 1, and Shh was added to the medium at a concentration of 1 μg / ml. In Comparative Example 3, Shh was added to the medium at a concentration of 1 μg / ml each time the medium was changed.

上記のとおり維持された神経幹細胞に、Accutase(Life Technologies社)を37℃にて7分間反応させることにより細胞を剥がし1000rpmで5分間遠心することで回収した。3.5cmディッシュに入れたShh固定化基板上に5×10個の神経幹細胞を播種し神経細胞へと分化させた。神経細胞への分化はB27栄養因子およびGlutamax−Iを含むKnockout DMEM/F−12培地(全てLife Technologies社)中で1週間培養することで行った。なお培地交換は2〜3日に1回の頻度で半分量について行った。1週間経過した後に下記の方法で免疫染色を行い評価した。 The neural stem cells maintained as described above were allowed to react with Accutase (Life Technologies) at 37 ° C. for 7 minutes, and the cells were detached and collected by centrifugation at 1000 rpm for 5 minutes. 5 × 10 5 neural stem cells were seeded on a Shh-immobilized substrate placed in a 3.5 cm dish and differentiated into neurons. Differentiation into nerve cells was carried out by culturing in Knockout DMEM / F-12 medium (all Life Technologies) containing B27 trophic factor and Glutamax-I for 1 week. In addition, medium exchange was performed about the half quantity by the frequency once every 2-3 days. After 1 week, immunostaining was performed by the following method for evaluation.

PBSで洗浄後、4%パラホルムアルデヒド溶液を入れ、室温で20分間静置することで細胞を固定した。更にPBSで洗浄した後に体積比0.1%のTritonX−100(ナカライテスク社)および体積比3%のNormal Goat Serum(NGS;DAKO社)を含むPBS溶液により室温で30分以上ブロッキング操作を行った。続いて同じブロッキング溶液に希釈した1次抗体液により4℃で1晩インキュベートした。PBSで3回洗浄後、PBSに希釈した2次抗体液により室温で1時間インキュベートすることで染色した。反応後はPBSにより3回洗浄した。   After washing with PBS, a 4% paraformaldehyde solution was added, and the cells were fixed by allowing to stand at room temperature for 20 minutes. Further, after washing with PBS, blocking is performed for 30 minutes or more at room temperature with a PBS solution containing Triton X-100 (Nacalai Tesque) at a volume ratio of 0.1% and Normal Goat Serum (NGS; DAKO) at a volume ratio of 3%. It was. Subsequently, the primary antibody solution diluted in the same blocking solution was incubated overnight at 4 ° C. After washing three times with PBS, staining was performed by incubating with a secondary antibody solution diluted in PBS for 1 hour at room temperature. After the reaction, it was washed 3 times with PBS.

染色には以下の抗体を使用した。1次抗体として神経幹細胞のマーカーであるマウスIgG1標識抗Tuj−1抗体(希釈率1/500)を、2次抗体としてPBSに希釈したAlexa488標識マウスIgG1抗体(Molecular Probes社;希釈率1/1000)を用いた。細胞核は、PBSで1/1000に希釈した4',6−ジアミジノ−2−フェニルインドール(DAPI;Sigma社)を用いて室温で10分間インキュベートすることで染色した。   The following antibodies were used for staining. Mouse IgG1-labeled anti-Tuj-1 antibody (dilution ratio 1/500), which is a marker of neural stem cells, as the primary antibody, Alexa488-labeled mouse IgG1 antibody (Molecular Probes; dilution ratio 1/1000) diluted in PBS as the secondary antibody ) Was used. Cell nuclei were stained by incubating at room temperature for 10 minutes with 4 ′, 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI; Sigma) diluted 1/1000 with PBS.

染色後、カバーガラスおよびイムノマウント(DAKO社)により封入した上で共焦点顕微鏡(Zeiss社)によりイメージ画像を取得した。DAPI陽性な細胞数に対してTuj−1陽性な神経細胞の割合を計算した。共焦点顕微鏡により得られたイメージ図を図5に示す。また分化の割合をまとめた結果を図6に示す。これより、Shhを基板上に共有結合で固定化することにより、Shhを単に培地に添加した場合(比較例3)やShhを基板上に物理吸着させた場合(比較例2)と比較して、神経分化が促進されることが判明した。すなわち、本発明により神経細胞への分化誘導を効果的に促進できることが示された。   After staining, the image was captured with a confocal microscope (Zeiss) after encapsulating with a cover glass and Immunomount (DAKO). The ratio of Tuj-1 positive neurons to the number of DAPI positive cells was calculated. FIG. 5 shows an image obtained by the confocal microscope. Moreover, the result of having summarized the ratio of differentiation is shown in FIG. From this, Shh is immobilized on the substrate by covalent bond, so that Shh is simply added to the medium (Comparative Example 3) or Shh is physically adsorbed on the substrate (Comparative Example 2). It was found that neural differentiation is promoted. That is, it was shown that the present invention can effectively promote differentiation induction into nerve cells.

<試験例2>
試験例1で得られたイメージ図を用いて軸索の長さを見積もった。以下その詳細を記載する。
Tuj−1陽性細胞について、細胞体からの軸索の長さをImageJ(NIH)によって測定し、それぞれ平均値を出して比較した。なお図7に示すように細胞体から一番長い軸索で測定した長さを便宜上、「軸索長」と定義する。
<Test Example 2>
Using the image diagram obtained in Test Example 1, the length of the axon was estimated. The details are described below.
For Tuj-1 positive cells, the length of the axon from the cell body was measured by ImageJ (NIH), and an average value was obtained and compared. In addition, as shown in FIG. 7, the length measured with the longest axon from the cell body is defined as “axon length” for convenience.

ImageJを用いた測定法は以下の通りである。まず測定用のイメージファイルを開いてからSet Scaleにより実長と画面上のピクセル数を対応させる。次にFreehand Selectionsにより細胞体から軸索を末端までトレースしながらなぞる。この後、Measureにより長さを測定した後にStraight line Selectionにより開始部と末端の直線部を設定し、同様にMeasureにより長さを測定する。前者の長さから後者の長さを引き算すること軸索長が得られる。   The measuring method using ImageJ is as follows. First, an image file for measurement is opened, and the actual length is made to correspond to the number of pixels on the screen by Set Scale. Next, the axon is traced from the cell body to the end by Freehand Selections. Thereafter, after measuring the length by Measurement, the straight line portion at the start and end is set by Straight line Selection, and the length is similarly measured by Measurement. The axon length is obtained by subtracting the latter length from the former length.

結果を図8に示す。この結果から、Shhを共有結合で固定化した基板を用いることにより、比較例1および2の場合よりも軸索伸長が見られ、比較例3のShhを培地中に添加した場合と、ほぼ同等の軸索伸長が見られた。比較例3では、培地交換毎にShhを添加しているのでShhを固定化する場合より多くのShhを使用するが、本発明によりShhの使用量を抑えつつ同等の軸索伸長効果を得られることが示された。   The results are shown in FIG. From this result, by using a substrate on which Shh was immobilized by covalent bond, axonal elongation was observed as compared with Comparative Examples 1 and 2, and almost the same as the case of adding Shh of Comparative Example 3 to the medium. Axon outgrowth was observed. In Comparative Example 3, since Shh is added every time the medium is replaced, more Shh is used than in the case of immobilizing Shh. However, according to the present invention, an equivalent axon extension effect can be obtained while suppressing the amount of Shh used. It was shown that.

神経細胞への分化誘導と軸索伸長に必要なShhの必要量は異なると考えられる。神経細胞の分化誘導に関しては、図6に示されるように、Shhを基板上に固定化する場合、低固定化量ではあまり効果が見られないことから、濃度依存性が高いと考えられる。したがって、培地中にShhを浮遊させる方法では、細胞と接触するShh量が小さくなることにより、分化が進まないと考えられる。そのため本発明のようにShhと細胞が常に接触する態様の方が、Shhを培地に添加する方法と比較して優位になると考えられる。これに対して軸索伸長に関しては、図8に示されるように、Shhを基板上に固定化する場合、低固定化量でも効果が観察され、濃度依存性が低いと考えられる。したがって、浮遊しているShhが分化した神経細胞に偶発的に結合することによる軸索伸長効果が見られると考えられる。   It is considered that the required amount of Shh required for induction of differentiation into nerve cells and axonal elongation is different. Regarding the induction of differentiation of nerve cells, as shown in FIG. 6, when Shh is immobilized on a substrate, it is considered that concentration dependence is high because a small amount of immobilization is not effective. Therefore, in the method in which Shh is suspended in the culture medium, it is considered that differentiation does not proceed due to a decrease in the amount of Shh in contact with cells. Therefore, it is considered that the embodiment in which the Shh and the cell are always in contact as in the present invention is superior to the method of adding Shh to the medium. On the other hand, with respect to axon elongation, as shown in FIG. 8, when Shh is immobilized on a substrate, an effect is observed even with a low amount of immobilization, and it is considered that concentration dependence is low. Therefore, it is considered that the effect of axonal elongation caused by accidental binding of floating Shh to differentiated nerve cells is observed.

Claims (5)

神経幹細胞を神経細胞に分化誘導するための細胞培養基材であって、
表面に活性基を有する支持体、および
0.5〜4.9μg/mlの濃度のShh水溶液中での支持体表面の活性基との反応により共有結合で支持体に固定化されているShh
を含む、前記細胞培養基材。
A cell culture substrate for inducing differentiation of neural stem cells into neural cells,
A support having an active group on its surface; and
0.5~4.9μg / ml concentration of Shh solution is immobilized to the support by a covalent bond by reaction with active groups of the support surface in a Shh,
The cell culture substrate comprising:
活性基がカルボキシル基または活性エステル基であり、支持体表面に結合した親水性ポリマー上に存在する、請求項記載の細胞培養基材。 Active group is a carboxyl group or an active ester group, is present on a hydrophilic polymer bonded to the surface of the support, according to claim 1 cell culture substrate according. 神経幹細胞を神経細胞に分化誘導する方法であって、請求項1又は2記載の細胞培養基材上で神経幹細胞を培養する工程を含む前記方法。 A method for inducing differentiation of neural stem cells into neural cells, comprising the step of culturing neural stem cells on the cell culture substrate according to claim 1 or 2 . 神経幹細胞を神経細胞に分化誘導するための細胞培養基材の製造方法であって、A method for producing a cell culture substrate for inducing differentiation of neural stem cells into neural cells,
0.5〜4.9μg/mlの濃度のShh水溶液に、表面に活性基を有する支持体を浸漬することにより、Shhを共有結合で支持体に固定化することを含む方法。A method comprising immobilizing Shh covalently on a support by immersing the support having an active group on the surface thereof in an aqueous solution of Shh having a concentration of 0.5 to 4.9 μg / ml.
活性基がカルボキシル基または活性エステル基であり、支持体表面に結合した親水性ポリマー上に存在する、請求項4記載の方法。The method according to claim 4, wherein the active group is a carboxyl group or an active ester group and is present on a hydrophilic polymer bound to the support surface.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018000045A (en) * 2016-06-29 2018-01-11 国立大学法人大阪大学 Methods for inducing stem cell differentiation and substrates for differentiation-inducing culture for use in the methods
EP3431582A1 (en) * 2017-07-18 2019-01-23 Koninklijke Philips N.V. Cell culturing materials
US20220177853A1 (en) * 2020-12-08 2022-06-09 Wisconsin Alumni Research Foundation Methods for controlled induction of bioengineered neuroepithelial tissues and 3-d neuroepithelial tubes
CN114107207B (en) * 2021-11-26 2023-07-21 内蒙古大学 Composition, method and use for inducing differentiation of neural stem cells
CN116836927B (en) * 2023-09-04 2023-12-01 山东兴瑞生物科技有限公司 Method for inducing iPSCs into neural stem cells

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005168760A (en) * 2003-12-10 2005-06-30 Gunze Ltd Support for regenerative medicine, support for revascularization, support for nerve regeneration and treatment method
JP5217973B2 (en) * 2007-12-05 2013-06-19 大日本印刷株式会社 Method for producing substance immobilization carrier
JP4930544B2 (en) * 2009-04-24 2012-05-16 大日本印刷株式会社 Method for producing carrier for cell culture
JP5867797B2 (en) * 2011-05-27 2016-02-24 国立大学法人京都大学 Cell culture substrate for inducing differentiation of dopaminergic neurons

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3126792B2 (en) 1992-01-20 2001-01-22 電気化学工業株式会社 Heat radiation insulation spacer for high frequency circuits

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