JP6692028B2 - Stem cell quality control method - Google Patents
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Description
本発明は、メチル化DNAの検出を利用した幹細胞の品質管理方法に関する。より具体的には、分化した細胞に初期化処理を施したのち、初期化処理を施した細胞に由来する細胞から抽出されたDNAのメチル化状態を解析し、遺伝子レベルで前記細胞の初期化の成否を判定する方法に関する。 The present invention relates to a stem cell quality control method using detection of methylated DNA. More specifically, after the differentiated cells are subjected to the reprogramming treatment, the methylation state of DNA extracted from the cells derived from the reprogrammed cells is analyzed, and the reprogramming of the cells at the gene level is performed. Relates to a method of determining the success or failure of.
多能性幹細胞は、生体の様々な組織に分化可能な能力(分化万能性)を有することから、創薬スクリーニング、疾患メカニズム研究、および再生医療材料への応用が研究されている。特に、細胞から誘導される人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell;以下、iPS細胞ともいう)は、倫理上の問題がないため、再生医療材料として有望である。 Since pluripotent stem cells have the ability to be differentiated into various tissues of the living body (pluripotency), their application to drug discovery screening, disease mechanism research, and regenerative medicine materials has been studied. In particular, induced pluripotent stem cells (hereinafter, also referred to as iPS cells) derived from cells are promising as regenerative medical materials because they have no ethical problems.
幹細胞を識別する方法としては、顕微鏡観察による形態学的識別方法、細胞表面マーカーを抗体により染色する方法、アルカリホスファターゼ活性等の酵素活性を利用して細胞を色素染色する方法、等が知られている。特許文献1には、培養された細胞の平坦度を顕微鏡により解析することにより、多能性幹細胞の分化の度合いを判別する方法が開示されている。 As a method for identifying stem cells, a morphological identification method by microscopic observation, a method of staining a cell surface marker with an antibody, a method of dyeing cells using an enzymatic activity such as alkaline phosphatase activity, and the like are known. There is. Patent Document 1 discloses a method of determining the degree of differentiation of pluripotent stem cells by analyzing the flatness of cultured cells with a microscope.
多能性幹細胞を継代培養すると、細胞の性質は徐々に変化するとされている。細胞の性質変化としては、例えば、分化誘導操作に対する分化傾向の変化、細胞増殖速度の変化、癌化に対する耐性の変化等が例示できる。これらの継代培養に伴う細胞の性質変化は、細胞の形態学的な変化が認められないまま生じる場合があることが知られている。したがって、従来の幹細胞識別方法では、細胞の性質変化を検出できないことがある。 When pluripotent stem cells are subcultured, the properties of the cells are gradually changed. Examples of changes in the properties of cells include changes in differentiation tendency with respect to differentiation-inducing operations, changes in cell growth rate, changes in resistance to canceration, and the like. It is known that changes in cell properties associated with these subcultures may occur while morphological changes in cells are not observed. Therefore, conventional stem cell identification methods may not be able to detect changes in cell properties.
上記の継代培養に伴う細胞の性質変化は、遺伝子のエピジェネティックな変化、特にDNAのメチル化修飾状態の変化に起因するとされている。DNAのメチル化修飾状態、またはその発現プロファイルを指標に幹細胞を評価する方法が提案されている。例えば、特許文献2には、各細胞に特徴的な非コードRNAプロファイルを参照プロファイルと比較解析することにより、細胞の多能性などの特性を評価する方法が開示されている。特許文献3には、未分化細胞に特異的な糖鎖に結合するプローブを用いることにより、未分化状態の幹細胞のみを選択的に染色し、幹細胞の分化状態を評価する方法が開示されている。特許文献4には、被験幹細胞から抽出された染色体DNAについて、メチル化シトシンとヒドロキシメチル化シトシンを検出して基準幹細胞と比較することにより、そのメチル化および脱メチル化パターンを解析し、該パターンを幹細胞の継代または分化のステージと関連付ける、幹細胞の識別方法が開示されている。 It is said that the above-mentioned changes in cell properties associated with subculture are due to epigenetic changes in genes, particularly changes in the methylation modification state of DNA. A method for evaluating stem cells using the methylation modification state of DNA or its expression profile as an index has been proposed. For example, Patent Document 2 discloses a method for evaluating characteristics such as pluripotency of cells by comparing and analyzing a non-coding RNA profile characteristic of each cell with a reference profile. Patent Document 3 discloses a method of selectively staining only undifferentiated stem cells and evaluating the differentiated state of the stem cells by using a probe that binds to a sugar chain specific to the undifferentiated cells. .. Patent Document 4 discloses that chromosomal DNA extracted from a test stem cell is analyzed for methylation and demethylation patterns by detecting methylated cytosine and hydroxymethylated cytosine and comparing them with a reference stem cell. Disclosed is a method of identifying stem cells, which associates with the stage of stem cell passage or differentiation.
一方、既に確立されたDNAのメチル化状態の解析方法として、亜硫酸水素塩(重亜硫酸塩、バイサルファイト、bisulfite)反応を利用した方法がある。この方法は、メチル化DNAの解析に最も汎用されている方法である。一本鎖DNAを亜硫酸水素塩で処理すると、シトシンはスルホン化、加水脱アミノ化、脱スルホン化を経て、ウラシルに変換される。一方、メチル化されたシトシンは、最初に起こるスルホン化の反応速度が極めて遅いため、実際に行われる亜硫酸水素塩処理の反応時間の中ではメチル化シトシンのままである。従って、亜硫酸水素塩処理をしたDNAを用いてPCR(Polymerase Chain Reaction)を行うと、メチル化シトシンはシトシンのままであるが、非メチル化シトシンは、ウラシルからチミンに置き換わって増幅される。このPCR増幅産物の配列中に生じるシトシンとチミンという塩基の違いを利用してメチル化状態を解析する。これを基本原理として汎用されている方法が、特許文献5、非特許文献1に記載のMethylation−Specific PCR法(メチル化特異的PCR解析法)、および非特許文献2、3に記載のバイサルファイトシークエンス法である。 On the other hand, as an already established method for analyzing the methylation state of DNA, there is a method using a bisulfite (bisulfite, bisulfite, bisulfite) reaction. This method is the most widely used method for the analysis of methylated DNA. When single-stranded DNA is treated with bisulfite, cytosine is converted to uracil through sulfonation, hydrodeamination, and desulfonation. On the other hand, methylated cytosine has a very slow reaction rate of sulfonation that occurs first, and therefore remains methylated cytosine during the reaction time of the actual bisulfite treatment. Therefore, when PCR (Polymerase Chain Reaction) is carried out using DNA treated with bisulfite, methylated cytosine remains as cytosine, but unmethylated cytosine is amplified by replacing uracil with thymine. The methylation state is analyzed by utilizing the difference in the bases of cytosine and thymine generated in the sequence of this PCR amplification product. The method widely used based on this is the method described in Patent Document 5 and Non-Patent Document 1, the methylation-specific PCR method (methylation-specific PCR analysis method), and the bisulfite described in Non-Patent Documents 2 and 3. It is a sequence method.
メチル化特異的PCR解析法は、DNAの亜硫酸水素塩処理後にメチル化配列特異的プライマーと非メチル化配列特異的プライマーを用いたPCR増幅、アガロースゲル電気泳動を順に行い、両プライマーによる増幅産物の有無により対象領域のDNAメチル化状態を判定する方法である。特別な装置なしにメチル化DNAの定量的な解析ができるという点で、現在でも広く使用されるメチル化DNA解析方法であるが、解析に電気泳動法を利用する点で手間と時間がかかるという課題があった。 The methylation-specific PCR analysis method is carried out by sequentially performing PCR amplification using a methylated sequence-specific primer and a non-methylated sequence-specific primer after a bisulfite treatment of DNA, and agarose gel electrophoresis. This is a method of determining the DNA methylation state of the target region based on the presence or absence. Although it is a methylated DNA analysis method that is still widely used in the point that quantitative analysis of methylated DNA can be performed without a special device, it takes time and effort to use the electrophoresis method for the analysis. There were challenges.
バイサルファイトシークエンス法は、DNAの亜硫酸水素塩処理後にメチル化DNAと非メチル化DNAに共通のプライマーを用いたPCR増幅し、得られたPCR産物をTOPO−cloning vector(Invitorogen)などにクローニングした後、シークエンシングによりメチル化の有無を検出するものである。増幅した領域内の全てのCpG配列のメチル化の状態が分かるという利点があるが、解析に労力を要するので、多数の検体の解析には向いていない場合もある。また、例えばヘミメチル化DNAや対立遺伝子でDNAメチル状態が異なる遺伝子等のDNAメチル化率をバイサルファイトシークエンス法を用いて解析する場合において、DNAメチル化率を精度良く算出するためには、多数のクローンをシークエンスする必要がある。すなわち、バイサルファイトシークエンス法を用いてDNAのメチル化状態の変化を解析する場合には、多数の検体を解析しなければならず、非常に多くの時間と労力を必要とするという課題があった。 In the bisulfite sequencing method, after bisulfite treatment of DNA, PCR amplification using a primer common to methylated DNA and unmethylated DNA is performed, and the obtained PCR product is cloned into TOPO-cloning vector (Invitrogen) or the like. The presence or absence of methylation is detected by sequencing. Although it has an advantage that the methylation state of all CpG sequences in the amplified region can be known, it may not be suitable for analysis of a large number of samples because labor is required for analysis. Further, for example, in the case of analyzing the DNA methylation rate of a hemimethylated DNA or a gene having a different DNA methylation state by allele using the bisulfite sequence method, in order to accurately calculate the DNA methylation rate, a large number of The clone needs to be sequenced. That is, when analyzing changes in the methylation state of DNA by using the bisulfite sequence method, a large number of samples must be analyzed, and there was a problem that a very large amount of time and labor were required. ..
イオン交換クロマトグラフィーは、核酸、タンパク質、多糖類といった生体高分子を簡便かつ短時間に精度良く分離分析できる方法として、生化学や医学等の分野において汎用されている。例えば、核酸のPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーを用いて分離する場合、一般的には核酸分子中に含まれるリン酸のマイナス電荷を利用して分離するアニオン交換クロマトグラフィーが用いられる。カチオン性の官能基をイオン交換基として有するカラム充填剤が充填されたアニオン交換クロマトグラフィー用カラムは既に市販され、各種研究分野で使用されている。 Ion exchange chromatography is widely used in fields such as biochemistry and medicine as a method for easily and accurately separating and analyzing biopolymers such as nucleic acids, proteins, and polysaccharides in a short time. For example, when a PCR amplification product of a nucleic acid is separated using ion exchange chromatography, anion exchange chromatography is generally used that separates by utilizing the negative charge of phosphate contained in a nucleic acid molecule. An anion exchange chromatography column packed with a column packing having a cationic functional group as an ion exchange group has already been marketed and used in various research fields.
さらに、カチオン性の官能基として強カチオン性基および弱カチオン性基の両方を有するカラム充填剤を充填したカラムを用いたイオン交換クロマトグラフィーにより、20merの非メチル化合成オリゴヌクレオチド間における一塩基の相違を分離分析できること、及びDNAのメチル化率の違いにより亜硫酸水素塩処理後のPCR増幅産物を分離分析できることが報告されている(特許文献6及び7)。 Furthermore, by ion-exchange chromatography using a column packed with a column packing material having both a strong cationic group and a weak cationic group as a cationic functional group, a single base between 20 mer non-methylated synthetic oligonucleotides was detected. It has been reported that the difference can be separated and analyzed, and that the PCR amplification product after bisulfite treatment can be separated and analyzed due to the difference in DNA methylation rate (Patent Documents 6 and 7).
iPS細胞の品質を評価する方法は、前述の通り、miRNA解析、細胞表面マーカーの検出、細胞形態の画像解析、エピゲノム解析等が知られている。しかしながら、iPS細胞のエピジェネティックな変化、特にDNAのメチル化状態の変化を、迅速、簡便、かつハイスループットに評価する方法は実現されていない。 As described above, as methods for evaluating the quality of iPS cells, miRNA analysis, detection of cell surface markers, image analysis of cell morphology, epigenome analysis and the like are known. However, a method for evaluating epigenetic changes in iPS cells, particularly changes in the methylation state of DNA, rapidly, simply, and with high throughput has not been realized.
本発明は、iPS細胞の品質を、遺伝子レベルで迅速、簡便、かつハイスループットに解析する方法の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for analyzing the quality of iPS cells at a gene level quickly, simply and with high throughput.
本発明者らは、初期化処理した細胞からのDNAを亜硫酸水素塩で処理した後、PCRで増幅して得たPCR増幅産物を、イオン交換クロマトグラフィーによって分離した結果、該イオン交換クロマトグラフィーで得られるシグナルのピークの保持時間が、初期化されたiPS細胞と非初期化体細胞との間で異なることを見出した。上記PCR増幅とイオン交換クロマトグラフィーを用いた方法により、細胞の初期化に伴うDNAメチル化の変化を検出することができる。 The present inventors separated the PCR-amplified product obtained by treating the DNA from the reprogrammed cells with bisulfite and then amplifying by PCR by ion exchange chromatography. It was found that the retention times of the resulting signal peaks differ between reprogrammed iPS cells and non-reprogrammed somatic cells. By the method using the above PCR amplification and ion exchange chromatography, it is possible to detect a change in DNA methylation associated with cell reprogramming.
さらに、上記PCR増幅とイオン交換クロマトグラフィーを用いた方法は、細胞の初期化の成否;多能性幹細胞(iPS細胞、胚性幹細胞など)の未分化状態が維持されているか否か;および、多能性幹細胞から分化させた体細胞の培養物に未分化の細胞が混入しているか否か、などの判定を可能にする。 Furthermore, the method using the above PCR amplification and ion exchange chromatography determines whether or not cell reprogramming is successful; whether or not the undifferentiated state of pluripotent stem cells (iPS cells, embryonic stem cells, etc.) is maintained; and It is possible to determine whether or not undifferentiated cells are mixed in a somatic cell culture differentiated from pluripotent stem cells.
したがって、本発明は以下を提供する。
〔1〕人工多能性幹細胞の品質管理方法であって:
初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
該亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;および、
該初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、対照の検出シグナルのピークの保持時間よりも延長している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
ここで、該対照の検出シグナルは、初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理した後、該プライマーセットを用いてPCR増幅し、得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけて得られた検出シグナルである、
を含む、方法。
〔2〕人工多能性幹細胞の品質管理方法であって:
初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
該亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;および、
該初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、対照の検出シグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
ここで、該対照の検出シグナルは、初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理した後、該プライマーセットを用いてPCR増幅し、得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけて得られた検出シグナルである、
を含む、方法。
〔3〕人工多能性幹細胞の品質管理方法であって:
(1−1)初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(1−2)初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2−1)工程(1−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−2)工程(1−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−3)工程(1−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−4)工程(1−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(3−1)工程(2−1)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−2)工程(2−2)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−3)工程(2−3)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−4)工程(2−4)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4)工程(3−1)で得られた検出シグナルのピークの保持時間が、工程(3−3)で得られた検出シグナルのピークの保持時間よりも延長しており、かつ工程(3−2)で得られた検出シグナルのピークの保持時間が、工程(3−4)で得られた検出シグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
を含む、方法。
〔4〕人工多能性幹細胞の品質管理方法であって:
(1−1)初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(1−2)人工多能性幹細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2−1)工程(1−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセット、および/またはメチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−2)工程(1−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセット、および/またはメチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(3−1)工程(2−1)得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−2)工程(2−2)得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4)工程(3−1)で得られた検出シグナルと工程(3−2)で得られた検出シグナルとの間でピークの保持時間に差異がない場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
を含む、方法。
〔5〕上記脱メチル化遺伝子が、NANOG、Oct3/4、RAB25、SALL4、およびSLC22A3からなる群より選ばれる少なくとも1つである、〔1〕、〔3〕又は〔4〕記載の方法。
〔6〕上記メチル化遺伝子が、SP100およびUBE1Lからなる群より選ばれる少なくとも1つである、〔2〕、〔3〕又は〔4〕記載の方法。
〔7〕上記脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットが、配列番号1と2からなるプライマー、配列番号3と4からなるプライマー、配列番号5と6からなるプライマー、配列番号7と8からなるプライマー、配列番号13と14からなるプライマー、または配列番号15と16からなるプライマーのセットである、〔1〕、〔3〕又は〔4〕記載の方法。
〔8〕上記メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットが、配列番号9と10からなるプライマー、配列番号17と10からなるプライマー、配列番号11と12からなるプライマー、または配列番号18と19からなるプライマーのセットである、〔2〕、〔3〕又は〔4〕記載の方法。
〔9〕上記初期化処理された細胞が、初期化処理された皮膚線維芽細胞である、〔1〕〜〔8〕のいずれか1項記載の方法。Therefore, the present invention provides the following:
[1] A quality control method for induced pluripotent stem cells, which comprises:
Treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
PCR amplifying the bisulfite treated DNA with a primer set that amplifies the DNA of the CpG region of the demethylated gene;
Subjecting the resulting PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal; and
When the retention time of the peak of the detection signal obtained from the reprogrammed cells or its culture is longer than the retention time of the peak of the control detection signal, the reprogrammed cells are artificially engineered. Determining that the cells are pluripotent stem cells,
Here, the detection signal of the control was obtained by treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or cultures thereof with bisulfite, and then PCR-amplifying using the primer set. Is a detection signal obtained by subjecting the PCR amplification product to ion exchange chromatography,
Including the method.
[2] A quality control method for induced pluripotent stem cells, which comprises:
Treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA with a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene;
Subjecting the resulting PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal; and
When the retention time of the peak of the detection signal obtained from the reprogrammed cells or the culture thereof is shorter than the retention time of the peak of the control detection signal, the reprogrammed cells are artificially engineered. Determining that the cells are pluripotent stem cells,
Here, the detection signal of the control was obtained by treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or cultures thereof with bisulfite, and then PCR-amplifying using the primer set. Is a detection signal obtained by subjecting the PCR amplification product to ion exchange chromatography,
Including the method.
[3] A quality control method for induced pluripotent stem cells, which comprises:
(1-1) treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or a culture thereof with bisulfite;
(1-2) treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or a culture thereof with bisulfite;
(2-1) PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-1) by using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the demethylation gene;
(2-2) PCR amplification of the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-1) by using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylation gene;
(2-3) PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-2) using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the demethylated gene;
(2-4) PCR amplification of the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-2) using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene;
(3-1) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-1) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-2) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-2) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-3) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-3) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-4) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-4) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4) The retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-1) is longer than the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-3), and -2) when the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-4) is shorter than the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-4), Determining that the cells are induced pluripotent stem cells,
Including the method.
[4] A method for controlling the quality of induced pluripotent stem cells, which comprises:
(1-1) treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or a culture thereof with bisulfite;
(1-2) treating genomic DNA prepared from induced pluripotent stem cells or a culture thereof with bisulfite;
(2-1) A primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene, and / or the DNA of the CpG region of the methylation gene, which is treated with the bisulfite salt obtained in the step (1-1), PCR amplification using a primer set that amplifies DNA;
(2-2) A primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene, and / or the DNA treated with the bisulfite salt obtained in the step (1-2) of the CpG region of the methylation gene PCR amplification using a primer set that amplifies DNA;
(3-1) Step (2-1) subjecting the obtained PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-2) Step (2-2) subjecting the obtained PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4) The reprogrammed cells when there is no difference in peak retention time between the detection signal obtained in step (3-1) and the detection signal obtained in step (3-2) Is determined to be induced pluripotent stem cells,
Including the method.
[5] The method according to [1], [3] or [4], wherein the demethylated gene is at least one selected from the group consisting of NANOG, Oct3 / 4, RAB25, SALL4 and SLC22A3.
[6] The method according to [2], [3] or [4], wherein the methylated gene is at least one selected from the group consisting of SP100 and UBE1L.
[7] The primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the demethylation gene comprises a primer consisting of SEQ ID NOs: 1 and 2, a primer consisting of SEQ ID NOs: 3 and 4, a primer consisting of SEQ ID NOs: 5 and 6, SEQ ID NO: 7 The method according to [1], [3] or [4], which is a set of the primer consisting of SEQ.
[8] A primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the methylated gene comprises a primer consisting of SEQ ID NOs: 9 and 10, a primer consisting of SEQ ID NOs: 17 and 10, a primer consisting of SEQ ID NOs: 11 and 12, or SEQ ID NO: 18 The method according to [2], [3] or [4], which is a set of primers consisting of
[9] The method according to any one of [1] to [8], wherein the initialized cells are initialized skin fibroblasts.
本発明は、細胞から抽出されたDNAのメチル化状態を測定することにより、迅速、簡便、かつハイスループットでの多能性幹細胞の品質評価を可能にする。本発明によれば、皮膚線維芽細胞等の分化した体細胞からiPS細胞への初期化誘導によりiPS細胞が樹立されたか否か、樹立した幹細胞の多能性、または分化誘導した細胞の分化状態などを、遺伝子レベルで判定することができる。本発明は、染色体DNAのメチル化状態の差異を検出することにより、従来の形態観察や未分化マーカーの発現解析だけでは評価することができない、細胞のエピジェネティックな状態を解析するものである。 The present invention enables rapid, simple, and high-throughput quality evaluation of pluripotent stem cells by measuring the methylation state of DNA extracted from cells. According to the present invention, whether iPS cells have been established by inducing reprogramming of differentiated somatic cells such as skin fibroblasts to iPS cells, pluripotency of established stem cells, or differentiation state of differentiated cells. Etc. can be determined at the gene level. The present invention analyzes the epigenetic state of cells, which cannot be evaluated only by conventional morphological observation and expression analysis of undifferentiated markers by detecting the difference in methylation state of chromosomal DNA.
本明細書において、「幹細胞」とは、自己以外の特殊化(「成熟」と言い換えてもよい)した細胞に分化し得る能力(分化能)と、細胞分裂を経ても自己と同じ性質を持つ細胞を生み出す能力(自己複製能)とを併せ持つ細胞を意味する。幹細胞には、胚性幹細胞(embryonic stem cells;ES細胞)のような多能性の高い幹細胞、成体幹細胞のようなより多能性の低い幹細胞などが含まれる。幹細胞の培養方法としては、培養容器内での接着細胞培養法が一般的に用いられるが、これに限定されない。 In the present specification, the “stem cell” has the ability to differentiate into a specialized cell other than self (may be referred to as “maturation”) (differentiation capacity) and the same property as self even after cell division. A cell that has the ability to generate cells (self-renewal ability). Stem cells include highly pluripotent stem cells such as embryonic stem cells (ES cells) and less pluripotent stem cells such as adult stem cells. As a method of culturing stem cells, a method of culturing adherent cells in a culture container is generally used, but is not limited to this.
本明細書において、「多能性」とは、三胚葉:内胚葉、中胚葉、または外胚葉のいずれかに分化する能力を意味する。本明細書において、「多能性細胞」は、三胚葉のいずれかに属する細胞に分化することが可能な細胞を意味し、全能性細胞の直接の子孫、胚性幹細胞、成体幹細胞、および人工多能性幹細胞が例示される。 As used herein, "pluripotent" means the ability to differentiate into any of the three germ layers: endoderm, mesoderm, or ectoderm. As used herein, “pluripotent cell” refers to a cell that is capable of differentiating into cells belonging to any of the three germ layers, including direct progeny of totipotent cells, embryonic stem cells, adult stem cells, and artificial stem cells. An example is pluripotent stem cells.
本明細書において、「未分化状態」とは、幹細胞の特徴である分化能と自己複製能を併せ持つ状態を意味する。ただし、親細胞と娘細胞とで分化能に変化が生じるなど、細胞の性質が変わる場合は、娘細胞は分化したものとする。「未分化状態を維持するための処理」とは、分化能と自己複製能を喪失しないように維持するための処理であって、特に限定されないが、例えば幹細胞培養培地中へのbFGF(basic Fibroblast Growth Factor)やLIF(Leukemia Inhibitory Factor)の添加などの処理が含まれる。 In the present specification, the “undifferentiated state” means a state having both the differentiation ability and the self-renewal ability which are characteristics of stem cells. However, the daughter cells are considered to be differentiated when the characteristics of the cells change, such as the difference in the differentiation ability between the parent cells and the daughter cells. The "treatment for maintaining an undifferentiated state" is a treatment for maintaining the differentiation ability and the self-renewal ability without loss, and is not particularly limited, and for example, bFGF (basic Fibroblast) in a stem cell culture medium is used. Processing such as addition of Growth Factor) or LIF (Leukemia Inhibitory Factor).
本明細書において、「人工多能性幹細胞」とは、元来体細胞であって、多能性誘導処理によって三胚葉からなるあらゆる性質をもった細胞に分化し得る能力(多能性)と、自己複製能とを併せ持つに至った細胞を意味する。人工多能性幹細胞は、一般にiPS細胞と称される。また「初期化処理」(「多能性誘導処理」についても同義)は多能性と自己複製能を付与するための処理であって、例えばSox2、Oct3/4、Klf4、Mycの4遺伝子を導入する等の処理が例示できるが、これらに限定されない。 In the present specification, the term “induced pluripotent stem cell” is a somatic cell originally, and is capable of differentiating into a cell having all the properties of three germ layers by pluripotency induction treatment (pluripotency). , Means a cell that has also become capable of self-renewal. Induced pluripotent stem cells are generally called iPS cells. Further, “reprogramming treatment” (also synonymous with “pluripotency inducing treatment”) is a treatment for imparting pluripotency and self-renewal ability. For example, four genes of Sox2, Oct3 / 4, Klf4, and Myc The processing such as introduction can be exemplified, but the processing is not limited thereto.
本明細書において、「分化」とは、幹細胞のような比較的未分化な細胞が変化し、特殊化することをいい、「分化細胞」とは当該特殊化した細胞を意味する。「分化」は、全能性細胞からより多能性の低い幹細胞への分化から、最終分化細胞への分化まで、様々な段階を含む。「分化細胞」としては、生体の体細胞、幹細胞を分化誘導して組織特異的に分化させた細胞などが挙げられる。「分化誘導」とは、幹細胞のような比較的未分化な細胞を特殊化させることをいう。分化誘導のための方法としては、BMP(Bone Morphogenic Protein)およびWnt等の成長因子の細胞培地中への添加、レチノイン酸等の分化誘導因子の細胞培地中への添加、またはMyoD等の遺伝子導入等が例示できるが、これらに限定されない。 In the present specification, “differentiation” means that a relatively undifferentiated cell such as a stem cell is changed and specialized, and the “differentiated cell” means the specialized cell. "Differentiation" includes various stages, from totipotent cells to less pluripotent stem cells to terminally differentiated cells. Examples of the "differentiated cell" include somatic cells of a living body, cells obtained by inducing differentiation of stem cells to differentiate in a tissue-specific manner, and the like. “Differentiation induction” refers to specialization of relatively undifferentiated cells such as stem cells. Examples of the method for inducing differentiation include adding growth factors such as BMP (Bone Morphogenic Protein) and Wnt to the cell culture medium, adding differentiation inducing factors such as retinoic acid to the cell culture medium, or introducing a gene such as MyoD. However, the present invention is not limited to these.
本明細書において「初期化」(リプログラミング;reprogramming)とは、多能性誘導と同義に使用され、DNAメチル化などのエピジェネティックな標識を消去および再構成し、ある細胞の分化状態を未分化な状態にすることを意味する。例えば、細胞の初期化の例としては、分化多能性を持たない細胞から多能性幹細胞を誘導することが挙げられる。また本明細書において「脱分化」とは、ある細胞をより未熟な状態にすることを意味する。脱分化とは、ある細胞が分化して来た最初または途上の状態に戻すことであってもよく、自身が属する胚葉型以外の細胞を生成できない細胞から、他の胚葉の細胞にも分化できる状態になることであってもよい。脱分化には、例えば三胚葉分化能を持たない細胞が、三胚葉分化能を獲得することが含まれる。また脱分化には、多能性幹細胞の生成が含まれる。初期化、または脱分化する方法(初期化処理または脱分化処理)としては、どのような方法であってもよく、例えば国際公開公報第2011/016588号に記載の方法等、公知の方法が適用できる。 In the present specification, "reprogramming" is used synonymously with induction of pluripotency, and eliminates and reconstitutes epigenetic markers such as DNA methylation so that the differentiation state of a cell is unresolved. It means to be in a differentiated state. For example, an example of cell reprogramming is the induction of pluripotent stem cells from cells that do not have pluripotency. The term “dedifferentiation” used herein means to bring a certain cell into a more immature state. Dedifferentiation may be the return of a cell to the initial or developing state in which it has differentiated, and it can differentiate into cells of other germ layers from cells that cannot generate cells other than the germ layer type to which they belong. It may be a state. The dedifferentiation includes, for example, acquisition of a cell having an ability of differentiating from three germ layers to obtain the ability of differentiating from a germ layer. Dedifferentiation also includes the generation of pluripotent stem cells. Any method may be used as the method for initializing or dedifferentiating (initializing treatment or dedifferentiating treatment), and known methods such as the method described in WO 2011/016588 may be applied. it can.
本明細書において、「体細胞」とは、生殖細胞、例えば、卵子、精子など、そのDNAを次世代に直接伝達する細胞以外の細胞を意味する。体細胞には、例えば、成体幹細胞等の多能性を残した細胞、および皮膚線維芽細胞等の最終分化した細胞が含まれる。通常、体細胞の多能性は限定されているか、または体細胞は全く多能性を有しない。本明細書で使用される体細胞は、天然に存在するもの、遺伝的に変更されたもの、またはそれらの培養物であってもよい。 As used herein, the term "somatic cell" refers to a cell other than a germ cell, such as an egg or sperm, which directly transfers its DNA to the next generation. Somatic cells include, for example, cells that remain pluripotent such as adult stem cells, and terminally differentiated cells such as skin fibroblasts. Usually, somatic cells have limited pluripotency, or somatic cells have no pluripotency. Somatic cells as used herein may be naturally occurring, genetically modified, or cultures thereof.
本明細書において、「脱メチル化遺伝子」とは、そのCpGサイトのDNAが、初期化処理を施す前の体細胞においてはメチル化されているのに対し、初期化処理を施して作製したiPS細胞においてはメチル化されていない遺伝子を意味する。一方、本明細書において、「メチル化遺伝子」とは、そのCpGサイトのDNAが、初期化処理を施す前の体細胞においてはメチル化されていないのに対し、初期化処理を施して作製したiPS細胞においてはメチル化されている遺伝子を意味する。例えば、脱メチル化遺伝子としては、NANOG、Oct3/4、RAB25、SALL4、およびSLC22A3が例示でき、メチル化遺伝子としては、GBP3、SP100、LYST、UBE1Lが例示できる。 In the present specification, the term “demethylation gene” means that the DNA of the CpG site is methylated in somatic cells before the initialization treatment, whereas the iPS produced by the initialization treatment is prepared. In cells, it means a gene that is not methylated. On the other hand, in the present specification, the term “methylation gene” means that the DNA of the CpG site is not methylated in somatic cells before the initialization treatment, but is prepared by the initialization treatment. It means a gene that is methylated in iPS cells. For example, examples of demethylation genes include NANOG, Oct3 / 4, RAB25, SALL4, and SLC22A3, and examples of methylation genes include GBP3, SP100, LYST, and UBE1L.
NANOG遺伝子はRefSeq ID:NP_079141で特定されるタンパク質(homeobox protein NANOG isoform 1)をコードする遺伝子である。Oct3/4遺伝子はRefSeq ID:NP_002692で特定されるタンパク質(Octamer−binding transcription factor 3;Octamer−binding transcription factor 4;POU domain、class 5、transcription factor 1)をコードする遺伝子である。RAB25遺伝子はRefSeq ID:NP_065120で特定されるタンパク質(ras−related protein Rab−25)をコードする遺伝子である。SALL4遺伝子はRefSeq ID:NP_065169で特定されるタンパク質(sal−like protein 4)をコードする遺伝子である。GBP3遺伝子はRefSeq ID:NP_060754で特定されるタンパク質(guanylate−binding protein 3)をコードする遺伝子である。SP100遺伝子はRefSeq ID:NP_001073860またはNP_003104で特定されるタンパク質(nuclear autoantigen Sp−100)をコードする遺伝子である。LYST遺伝子はRefSeq ID:AAI44703で特定されるタンパク質(lysosomal trafficking regulator、CHS1)をコードする遺伝子である。UBE1L遺伝子はRefSeq ID:AAG49557で特定されるタンパク質(ubiquitin−activating enzyme E1−like)をコードする遺伝子である。SLC22A3遺伝子はRefSeq ID:NP_068812で特定されるタンパク質(Solute carrier family 22 member 3)をコードする遺伝子である。 The NANOG gene is a gene encoding a protein (homebox protein NANOG isoform 1) specified by RefSeq ID: NP — 079141. The Oct3 / 4 gene is a protein identified by RefSeq ID: NP_002692 (Octamer-binding transcribing factor 3; Octamer-binding transcription factor 4; POU dominion transcription 1, clath). The RAB25 gene is a gene encoding a protein (ras-related protein Rab-25) specified by RefSeq ID: NP — 065120. The SALL4 gene is a gene encoding a protein (sal-like protein 4) specified by RefSeq ID: NP — 065169. The GBP3 gene is a gene encoding a protein (guanylate-binding protein 3) specified by RefSeq ID: NP — 060754. The SP100 gene is a gene encoding a protein (nuclear autoantigen Sp-100) specified by RefSeq ID: NP_001073860 or NP_003104. The LYST gene is a gene encoding a protein (lysosomal trafficking regulator, CHS1) specified by RefSeq ID: AAI44703. The UBE1L gene is a gene encoding a protein (ubiquitin-activating enzyme E1-like) specified by RefSeq ID: AAG49557. The SLC22A3 gene is a gene encoding a protein (Solute carrier family 22 member 3) specified by RefSeq ID: NP — 068812.
本明細書において、「DNAメチル化」とは、DNAにおいて、シトシンの5位の炭素がメチル化されることを意味する。また本明細書において、DNAの「メチル化を検出する」とは、検出の対象とするDNAにおけるメチル化DNAの存在の有無もしくは存在量、存在量の比、または当該DNAのメチル化率を測定することを意味する。本明細書において、「DNAメチル化率」とは、検出の対象とするDNAにおいてCpGサイトのシトシンがメチル化されている割合を意味し、例えば、検出の対象とする特定のDNAのCpGアイランドにおける、全シトシン数(メチル化シトシンおよび非メチル化シトシン)に対するメチル化シトシン数の比率にて表すことができる。 In the present specification, “DNA methylation” means that in carbon, the carbon at the 5-position of cytosine is methylated. In the present specification, "detecting methylation" of DNA means the presence or absence or the amount of methylated DNA in the DNA to be detected, the ratio of the amount, or the methylation rate of the DNA. Means to do. In the present specification, the "DNA methylation rate" means the proportion of cytosine at the CpG site that is methylated in the DNA to be detected. For example, in the CpG island of the specific DNA to be detected. , The total number of cytosines (methylated cytosine and non-methylated cytosine) to the ratio of the number of methylated cytosine.
本明細書において、「CpGサイト」とは、DNA中でシトシン(C)とグアニン(G)との間がホスホジエステル結合(p)している部位のことを意味する。また本明細書において、「CpG領域(またはCpGアイランド)」とは、ホスホジエステル結合(p)を介したシトシン(C)−グアニン(G)の2塩基配列(すなわちCpGサイト)が高頻度で出現する領域をいう。CpGアイランドは、遺伝子上流のプロモーター領域に存在することが多い。本明細書において、「(ある)遺伝子のCpG領域」とは、好ましくは、当該遺伝子のコード領域またはそれに近い領域に存在するCpG領域を意味し、または「(ある)遺伝子のCpGサイト」とは、好ましくは、当該遺伝子のコード領域またはそれに近い領域に存在するCpGサイト、より好ましくは上記CpG領域に含まれるCpGサイトを意味する。また好ましくは、「(ある)遺伝子のCpGサイトまたはCpG領域」とは、当該遺伝子のプロモーターおよびその周辺領域に存在するCpGサイトまたはCpG領域を意味する。本明細書において、「(ある)遺伝子のプロモーターおよびその周辺領域」とは、プロモーター領域とその下流に隣接するexon領域および当該exon領域に隣接するイントロン領域を意味する。特定の遺伝子のCpGサイトまたはCpG領域は、MassARRAY法、パイロシークエンシング等の方法に基づいて同定することができる。 In the present specification, the “CpG site” means a site where a phosphodiester bond (p) is formed between cytosine (C) and guanine (G) in DNA. In the present specification, the term “CpG region (or CpG island)” means that a 2-nucleotide sequence of cytosine (C) -guanine (G) via a phosphodiester bond (p) (ie, CpG site) frequently appears. Area CpG islands often exist in the promoter region upstream of the gene. In the present specification, “the CpG region of a (some) gene” preferably means the CpG region existing in the coding region of the gene or a region close thereto, or the “CpG site of the (some) gene” It preferably means a CpG site existing in the coding region of the gene or a region close thereto, and more preferably a CpG site contained in the CpG region. Further, preferably, the “CpG site or CpG region of (a) gene” means the CpG site or CpG region existing in the promoter of the gene and the peripheral region thereof. As used herein, the term “(a) gene promoter and its peripheral region” refers to a promoter region, an exon region adjacent to the downstream thereof, and an intron region adjacent to the exon region. The CpG site or CpG region of a specific gene can be identified based on the methods such as MassARRAY method and pyrosequencing.
本発明においては、被験細胞の脱メチル化遺伝子またはメチル化遺伝子におけるDNAメチル化を指標に、被験細胞が多能性幹細胞であるか否かを判定する。脱メチル化遺伝子のDNAの脱メチル化およびメチル化遺伝子のDNAのメチル化は、いずれも該被験細胞が初期化されたこと、すなわち該被験細胞が多能性幹細胞であることを意味する。 In the present invention, whether or not the test cell is a pluripotent stem cell is determined using the DNA methylation in the demethylation gene or methylation gene of the test cell as an index. Demethylation of the DNA of the demethylation gene and methylation of the DNA of the methylation gene both mean that the test cell has been reprogrammed, that is, the test cell is a pluripotent stem cell.
本発明において、DNAメチル化の検出は、目的DNAの亜硫酸水素塩処理、PCR増幅、およびイオン交換クロマトグラフィー分析を用いた方法により行われる。当該イオン交換クロマトグラフィーでの検出シグナルのピークの高さや保持時間を指標に、目的DNAがメチル化しているか否かを判定することができる。検出シグナルのピークの保持時間は、DNAメチル化率と関係する;すなわち、保持時間の延長は、DNAメチル化率の低下を表し、反対に保持時間の短縮は、DNAのメチル化率の上昇を表す。一方、検出シグナルにおいてメチル化率の高いDNAに由来するピークが高ければ、メチル化DNAの存在比率が高いことを表す。 In the present invention, detection of DNA methylation is carried out by a method using bisulfite treatment of target DNA, PCR amplification, and ion exchange chromatography analysis. Whether or not the target DNA is methylated can be determined by using the peak height and retention time of the detection signal in the ion exchange chromatography as an index. The retention time of the peak of the detection signal is related to the DNA methylation rate; that is, the extension of the retention time represents the decrease of the DNA methylation rate, and conversely, the reduction of the retention time shows the increase of the DNA methylation rate. Represent On the other hand, a high peak derived from DNA having a high methylation rate in the detection signal indicates that the abundance ratio of methylated DNA is high.
好ましくは、当該被験細胞群からの検出シグナルは、対照細胞群からの検出シグナルと比較される。対照細胞群としては、陰性対照としては、最終分化した成体組織細胞、初期化処理されていない体細胞などが挙げられ、陽性対照としては、多能性の幹細胞、樹立された人工多能性幹細胞などが挙げられる。被験細胞群からの検出シグナルが対照細胞群からの検出シグナルと異なるパターンを有していれば、被験細胞群の目的DNAは、対照細胞群と比べて脱メチル化またはメチル化したと判定される。一方で、被験細胞群からの検出シグナルが対照細胞群からの検出シグナルと同等のパターンを有していれば、被験細胞群と対照細胞群のDNAメチル化状態は同等であると判定される。 Preferably, the detection signal from the test cell population is compared to the detection signal from the control cell population. As a control cell group, a negative control includes adult tissue cells that have undergone terminal differentiation, somatic cells that have not been subjected to reprogramming, and a positive control includes pluripotent stem cells and established induced pluripotent stem cells. And so on. If the detection signal from the test cell group has a different pattern from the detection signal from the control cell group, it is determined that the target DNA of the test cell group is demethylated or methylated as compared with the control cell group. .. On the other hand, if the detection signal from the test cell group has the same pattern as the detection signal from the control cell group, the DNA methylation states of the test cell group and the control cell group are determined to be equivalent.
したがって一実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
該亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;および、
該初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、対照の検出シグナルのピークの保持時間よりも延長している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
ここで、該対照の検出シグナルは、初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理した後、該プライマーセットを用いてPCR増幅し、得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけて得られた検出シグナルである。Therefore, in one embodiment, the present invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, which comprises:
Treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
PCR amplifying the bisulfite treated DNA with a primer set that amplifies the DNA of the CpG region of the demethylated gene;
Subjecting the resulting PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal; and
When the retention time of the peak of the detection signal obtained from the reprogrammed cells or its culture is longer than the retention time of the peak of the control detection signal, the reprogrammed cells are artificially engineered. Determining that the cells are pluripotent stem cells,
Here, the detection signal of the control was obtained by treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or cultures thereof with bisulfite, and then PCR-amplifying using the primer set. It is a detection signal obtained by subjecting the PCR amplification product to ion exchange chromatography.
別の一実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
該亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;および、
該初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、対照の検出シグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
ここで、該対照の検出シグナルは、初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理した後、該プライマーセットを用いてPCR増幅し、得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけて得られた検出シグナルである。In another embodiment, the present invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, which comprises:
Treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA with a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene;
Subjecting the resulting PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal; and
When the retention time of the peak of the detection signal obtained from the reprogrammed cells or the culture thereof is shorter than the retention time of the peak of the control detection signal, the reprogrammed cells are artificially engineered. Determining that the cells are pluripotent stem cells,
Here, the detection signal of the control was obtained by treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or cultures thereof with bisulfite, and then PCR-amplifying using the primer set. It is a detection signal obtained by subjecting the PCR amplification product to ion exchange chromatography.
さらなる実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
(1)初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNA、ならびに初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2)工程(1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理された各DNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてそれぞれPCR増幅すること;
(3)工程(2)で得られた各PCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4)工程(3)で得られた初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、初期化処理されていない細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間よりも延長している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること。In a further embodiment, the present invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, which comprises:
(1) treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof, and genomic DNA prepared from non-reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
(2) PCR amplification of each of the bisulfite-treated DNAs obtained in step (1) with a primer set that amplifies the DNA of the CpG region of the demethylated gene;
(3) subjecting each PCR amplification product obtained in step (2) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4) The retention time of the peak of the detection signal obtained from the reprogrammed cells or the culture thereof obtained in step (3) depends on the detection signal obtained from the non-reprogrammed cells or the culture thereof. To judge that the reprogrammed cells are induced pluripotent stem cells when the retention time of the peak is extended.
さらなる実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
(1')初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNA、ならびに初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2')工程(1')で得られた亜硫酸水素塩によって処理された各DNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてそれぞれPCR増幅すること;
(3')工程(2')で得られた各PCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4')工程(3')で得られた初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、初期化処理されていない細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること。In a further embodiment, the present invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, which comprises:
(1 ′) treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof and genomic DNA prepared from non-reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
(2 ′) PCR amplification of each of the bisulfite-treated DNAs obtained in step (1 ′) with a primer set that amplifies the DNA of the CpG region of the methylated gene;
(3 ') subjecting each PCR amplification product obtained in step (2') to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4 ′) Detection obtained from the uninitialized cells or culture thereof in which the peak retention time of the detection signal obtained from the initialized cells or culture thereof obtained in step (3 ′) is To judge that the reprogrammed cells are induced pluripotent stem cells when the retention time of the signal peak is shorter than the retention time.
さらに別の一実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
(1''−1)初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(1''−2)初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2''−1)工程(1''−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2''−2)工程(1''−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2''−3)工程(1''−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2''−4)工程(1''−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(3''−1)工程(2''−1)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3''−2)工程(2''−2)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3''−3)工程(2''−3)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3''−4)工程(2''−4)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4'')工程(3''−1)で得られた検出シグナルのピークの保持時間が、工程(3''−3)で得られた検出シグナルのピークの保持時間よりも延長しており、かつ工程(3''−2)で得られた検出シグナルのピークの保持時間が、工程(3''−4)で得られた検出シグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること。In yet another embodiment, the present invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, which comprises:
Treating the genomic DNA prepared from (1 ''-1) reprogrammed cells or a culture thereof with bisulfite;
(1 ''-2) treatment of genomic DNA prepared from uninitialized cells or cultures thereof with bisulfite;
(2 ″ -1) PCR amplification of the bisulfite-treated DNA obtained in step (1 ″ -1) using a primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the demethylation gene ;
(2 ″ -2) PCR amplification of the bisulfite-treated DNA obtained in step (1 ″ -1) using a primer set that amplifies the DNA of the CpG region of the methylation gene;
(2 ″ -3) PCR amplification of the bisulfite-treated DNA obtained in step (1 ″ -2) using a primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the demethylation gene ;
(2 ″ -4) PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA obtained in step (1 ″ -2) using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene;
(3 ″ -1) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2 ″ -1) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3 ″ -2) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2 ″ -2) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3 ″ -3) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2 ″ -3) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3 ″ -4) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2 ″ -4) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4 '') The retention time of the peak of the detection signal obtained in the step (3 ''-1) is longer than the retention time of the peak of the detection signal obtained in the step (3 ''-3). And the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3 ″ -2) is shorter than the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3 ″ -4) First, determining that the reprogrammed cells are induced pluripotent stem cells.
さらなる実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
(1''')初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNA、ならびに初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2'''−1)工程(1''')で得られた亜硫酸水素塩によって処理された各DNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いて、それぞれPCR増幅すること;
(2'''−2)工程(1''')で得られた亜硫酸水素塩によって処理された各DNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてそれぞれPCR増幅すること;
(3'''−1)工程(2'''−1)で得られた各PCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3'''−2)工程(2'''−2)で得られた各PCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4''')工程(3'''−1)で得られた検出シグナルにおいて、初期化処理された細胞またはその培養物から得たシグナルのピークの保持時間が、初期化処理されていない細胞またはその培養物から得たシグナルのピークの保持時間よりも延長しており、かつ
工程(3'''−2)で得られた検出シグナルにおいて、初期化処理された細胞から得たシグナルのピークの保持時間が、初期化処理されていない細胞から得たシグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、
該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること。In a further embodiment, the present invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, which comprises:
(1 ′ ″) Treatment of genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof, and genomic DNA prepared from non-reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite ;
(2 ′ ″-1) Each of the DNAs treated with the bisulfite obtained in the step (1 ′ ″) was subjected to PCR using a primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene. Amplifying;
(2 ′ ″-2) Each of the bisulfite-treated DNAs obtained in step (1 ′ ″) is PCR-amplified using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene. thing;
(3 ′ ″-1) subjecting each PCR amplification product obtained in step (2 ′ ″-1) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3 ′ ″-2) subjecting each PCR amplification product obtained in step (2 ′ ″-2) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4 ″ ′) In the detection signal obtained in the step (3 ′ ″-1), the retention time of the peak of the signal obtained from the initialized cells or the culture thereof is not initialized. The retention time of the peak of the signal obtained from the cell or its culture was extended, and in the detection signal obtained in the step (3 ′ ″-2), the signal obtained from the reprogrammed cells was If the retention time of the peak is shorter than the retention time of the peak of the signal obtained from the uninitialized cells,
To determine that the reprogrammed cells are induced pluripotent stem cells.
なお別の一実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
(1''''−1)初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(1''''−2)人工多能性幹細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2''''−1)工程(1''''−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセット、および/またはメチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2''''−2)工程(1''''−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセット、および/またはメチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(3''''−1)工程(2''''−1)得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3''''−2)工程(2''''−2)得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4'''')工程(3''''−1)で得られた検出シグナルと工程(3''''−2)で得られた検出シグナルとの間でピークの保持時間に差異がない場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること。In yet another embodiment, the invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, including:
Treating the genomic DNA prepared from (1 ''''-1) reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
(1 ''''-2) treatment of genomic DNA prepared from induced pluripotent stem cells or cultures thereof with bisulfite;
(2 ''''-1) A primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the demethylation gene, which is obtained by treating the DNA treated with bisulfite obtained in the step (1 ''''-1), and / Or PCR amplification using a primer set that amplifies DNA in the CpG region of the methylated gene;
(2 ''''-2) A primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene, which is obtained by treating the DNA obtained by the step (1 ''''-2) with bisulfite, and / Or PCR amplification using a primer set that amplifies DNA in the CpG region of the methylated gene;
(3 ″ ″-1) Step (2 ″ ″-1) subjecting the PCR amplification product obtained to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3 ″ ″-2) Step (2 ″ ″-2) subjecting the PCR amplification product obtained to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4 '''') Difference in peak retention time between the detection signal obtained in step (3 ''''-1) and the detection signal obtained in step (3 ''''-2) When there is no such thing, it is determined that the reprogrammed cells are induced pluripotent stem cells.
さらなる実施形態において、本発明は、以下を含む人工多能性幹細胞の品質管理方法を提供する:
(1''''')初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNA、ならびに人工多能性幹細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2''''')工程(1''''')で得られた亜硫酸水素塩によって処理された各DNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセット、および/またはメチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いて、それぞれPCR増幅すること;
(3''''')工程(2''''')で得られた各PCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4''''')工程(3''''')で得られた初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルと人工多能性幹細胞またはその培養物から得た検出シグナルとの間でピークの保持時間に差異がない場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること。In a further embodiment, the present invention provides a method for quality control of induced pluripotent stem cells, which comprises:
(1 ′ ″ ″) Treatment of genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof, as well as genomic DNA prepared from induced pluripotent stem cells or cultures thereof with bisulfite ;
(2 ′ ″ ″) A primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylated gene, and / or each DNA treated with bisulfite obtained in the step (1 ′ ″ ″) PCR amplification using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene;
(3 ′ ″ ″) subjecting each PCR amplification product obtained in step (2 ′ ″ ″) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4 ″ ″ ″) Detection signal obtained from the reprogrammed cells or culture thereof obtained in step (3 ′ ″ ″) and detection obtained from induced pluripotent stem cells or culture thereof To judge that the reprogrammed cells are induced pluripotent stem cells when there is no difference in the retention time of the peak from the signal.
なお別の実施形態においては、上記初期化処理されていない細胞を対照として用いる方法と、上記人工多能性幹細胞を対照として用いる方法とを組み合わせて、上記初期化処理された細胞が人工多能性幹細胞であるか否かを判定してもよい。 In yet another embodiment, a method of using the uninitialized cells as a control and a method of using the induced pluripotent stem cells as a control, the initialized cells are induced pluripotent You may determine whether it is a sex stem cell.
本発明の方法において被験対象となる「初期化処理された細胞」としては、初期化処理を施された有核の細胞が好ましく、より好ましくは、初期化処理を施された組織細胞、例えば初期化処理を施された皮膚線維芽細胞、初期化処理を施された末梢血細胞などが挙げられる。初期化処理としては、細胞の初期化を誘導することができる処理であれば特に限定されないが、例えば、iPS細胞の作製手順(例えば、特許第5467223号公報を参照することができるが、これに限定されない)に従って遺伝子導入することが挙げられる。 The "initialized cells" to be tested in the method of the present invention are preferably initialized nucleated cells, and more preferably initialized tissue cells such as initial cells. Examples include dermal fibroblasts that have been subjected to chemical treatment, peripheral blood cells that have undergone initialization treatment, and the like. The initialization treatment is not particularly limited as long as it is a treatment capable of inducing cell initialization. For example, a procedure for producing iPS cells (see, for example, Japanese Patent No. 5467223 can be referred to. (Not limited).
本発明の方法において対照となる、「初期化処理されていない細胞」としては、上記初期化処理された細胞と同じ種類の細胞であって、初期化処理が施されていないものが使用され得る。また、本発明の方法において対照となる、「人工多能性幹細胞」としては、樹立された人工多能性幹細胞株由来の細胞、初期化が確認された人工多能性幹細胞などが使用され得る。 As a "non-initialized cell", which is a control in the method of the present invention, a cell of the same type as the above-mentioned initialized cell, which is not subjected to the initialization treatment, can be used. .. Further, as a control in the method of the present invention, as the "induced pluripotent stem cells", cells derived from the established induced pluripotent stem cell line, induced induced pluripotent stem cells, etc. may be used. ..
本発明に用いられる幹細胞、分化細胞などの「細胞」のソースとなる生物としては、ヒトに限定されず、ヒト以外の哺乳動物、例えば、サル、類人猿、イヌ、マウス、ラット、ブタ、ヤギ、モルモット、さらには鳥類、魚類等が挙げられる。 The organism used as a source of "cells" such as stem cells and differentiated cells used in the present invention is not limited to humans, mammals other than humans, for example, monkeys, apes, dogs, mice, rats, pigs, goats, Guinea pigs, as well as birds, fishes and the like can be mentioned.
上記「細胞」および「細胞の培養物」からゲノムDNAを調製する方法としては、特に制限はなく、公知の手法を適宜選択して用いることができる。DNAを調製する公知の方法としては、フェノールクロロホルム法、または市販のDNA抽出キット、例えば後述するDNeasy Blood & Tissue Kit(Qiagen社製)や、QIAamp DNA Mini kit(Qiagen社製)、Clean Columns(NexTec社製)、AquaPure(Bio−Rad社製)、ZR Plant/Seed DNA Kit(Zymo Research社製)、prepGEM(ZyGEM社製)、BuccalQuick(TrimGen社製)などを用いるDNA抽出方法等が挙げられる。 The method for preparing genomic DNA from the “cell” and “cell culture” is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. As a known method for preparing DNA, a phenol chloroform method, or a commercially available DNA extraction kit, for example, DNeasy Blood & Tissue Kit (manufactured by Qiagen), QIAamp DNA Mini kit (manufactured by Qiagen), or Clean Columns (NexTec) described below is used. (Manufactured by the same company), AquaPure (manufactured by Bio-Rad), ZR Plant / Seed DNA Kit (manufactured by Zymo Research), prepGEM (manufactured by ZyGEM), BuccalQuick (manufactured by TrimGen), and the like.
本発明の方法においては、抽出したゲノムDNAを亜硫酸水素塩で処理する。DNAの亜硫酸水素塩処理の方法としては、特に制限はなく、公知の手法を適宜選択して用いることができる。亜硫酸水素塩処理のための公知の方法としては、例えば、後述するEZ DNA Methylation−Lightning Kit(ZYMO Research社製)や、EpiTect Bisulfite Kit(48)(Qiagen社製)、MethylEasy(Human Genetic Signatures Pty社製)、Cells−to−CpG Bisulfite Conversion Kit(Applied Biosystems社製)、CpGenome Turbo Bisulfite Modification Kit(MERCK MILLIPORE社製)などの市販のキットを用いる方法が挙げられる。 In the method of the present invention, the extracted genomic DNA is treated with bisulfite. The method for treating the bisulfite salt of DNA is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. Known methods for the treatment with bisulfite include, for example, EZ DNA Methylation-Lighting Kit (manufactured by ZYMO Research Co., Ltd.), EpiTect Bisulfite Kit (48) (manufactured by Qiagen Co., Ltd.), and MethylEasygen (Human Siengen). Commercially available kits such as Cells-to-CpG Bisulfite Conversion Kit (manufactured by Applied Biosystems), CpGenome Turbo Bisulfite Modification Kit (manufactured by MERCK MILIPORE), and the like.
次いで、亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、PCRによって増幅する。PCR増幅の方法としては特に制限はなく、増幅対象のDNAの配列、長さ、量などに応じて、公知の手法を適宜選択して用いることができる。 The bisulfite treated DNA is then amplified by PCR. The PCR amplification method is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used according to the sequence, length, amount, etc. of the DNA to be amplified.
上記PCRでは、脱メチル化遺伝子およびメチル化遺伝子のいずれか一方または両方の遺伝子のCpG領域のDNAを増幅する。好ましくは、脱メチル化遺伝子としては、NANOG、Oct3/4、RAB25、SALL4、およびSLC22A3からなる群より選択される1つ以上の遺伝子が挙げられ、メチル化遺伝子としては、SP100、およびUBE1Lからなる群より選択される1つ以上の遺伝子が挙げられる。より好ましくは、クロマトグラフィーによる検出シグナルの保持時間差が大きく、ピーク形状が良好であるRAB25遺伝子、SALL4遺伝子、およびSLC22A3遺伝子からなる群より選択される1つ以上が選択される。なお、「ピーク形状が良好である」とは、一般的に、ピークがおおよそ対称であり、ピークのリーディングおよびテーリングが認められず、ピークにショルダーがなく、ピークが鋭いこと等を示す。 In the PCR, the DNA of the CpG region of one or both of the demethylated gene and the methylated gene is amplified. Preferably, the demethylated gene includes one or more genes selected from the group consisting of NANOG, Oct3 / 4, RAB25, SALL4, and SLC22A3, and the methylated gene consists of SP100 and UBE1L. One or more genes selected from the group are included. More preferably, at least one selected from the group consisting of RAB25 gene, SALL4 gene, and SLC22A3 gene, which have a large difference in retention time of detection signals by chromatography and have a good peak shape, is selected. In addition, "the peak has a good shape" generally means that the peak is approximately symmetrical, no reading or tailing of the peak is observed, the peak has no shoulder, and the peak is sharp.
PCR増幅産物の鎖長は、PCRの増幅時間の短縮、ならびにイオン交換クロマトグラフィーでの分析時間の短縮や分離性能の維持等の要素を勘案して適宜選択することができる。例えば、CpGサイトが多いDNAの亜硫酸水素塩物を鋳型に用いる場合のPCR増幅産物の鎖長は、1000bp以下が好ましく、700bp以下がより好ましく、500bp以下がさらに好ましい。一方、CpGサイトが少ないDNAの亜硫酸水素塩物を鋳型に用いる場合のPCR増幅産物の鎖長は、好ましくは1000bp、より好ましくは700bp、さらに好ましくは500bpを上限とし、PCRにおける非特異的ハイブリダイズを避けられる15mer付近のプライマーを使用する場合のPCR増幅産物の鎖長である30〜40bpが下限となる。本発明で使用される脱メチル化遺伝子またはメチル化遺伝子領域においては、PCR増幅産物の鎖長は、例えば100〜500bpが好ましく、250〜450bpがより好ましい。一方で、PCR増幅産物中におけるCpGサイトに相当する領域の含有率がリッチになるようにプライマーを設計するのが好ましい。例えば、CpGサイトのシトシンに由来する塩基の数が、PCR増幅産物の塩基数(鎖長)に対して2%以上含まれるのが好ましく、5%以上含まれるのがより好ましい。一方で、本発明の方法においては、PCR増幅産物に初期化処理の前後でメチル化状態が変化するCpGサイトのシトシンに由来する塩基が最低3個、好ましくは3〜15個含まれていれば、後述するイオン交換クロマトグラフィー分析によりDNAメチル化率の変化を検出することができる。 The chain length of the PCR amplification product can be appropriately selected in consideration of factors such as shortening of PCR amplification time, shortening of analysis time in ion exchange chromatography, and maintenance of separation performance. For example, when a bisulfite salt of DNA having many CpG sites is used as a template, the chain length of the PCR amplification product is preferably 1000 bp or less, more preferably 700 bp or less, and further preferably 500 bp or less. On the other hand, when the bisulfite salt of DNA having a small number of CpG sites is used as a template, the chain length of the PCR amplification product is preferably 1000 bp, more preferably 700 bp, further preferably 500 bp as the upper limit, and nonspecific hybridization in PCR is performed. The lower limit is 30 to 40 bp, which is the chain length of the PCR amplification product when using a primer around 15 mer that can avoid In the demethylated gene or methylated gene region used in the present invention, the chain length of the PCR amplification product is, for example, preferably 100 to 500 bp, more preferably 250 to 450 bp. On the other hand, it is preferable to design the primer so that the content of the region corresponding to the CpG site in the PCR amplification product becomes rich. For example, the number of bases derived from cytosine at the CpG site is preferably 2% or more, and more preferably 5% or more, with respect to the number of bases (chain length) of the PCR amplification product. On the other hand, in the method of the present invention, if the PCR amplification product contains at least 3 bases derived from cytosine at the CpG site whose methylation state changes before and after the initialization treatment, preferably 3 to 15 bases. The change in the DNA methylation rate can be detected by the ion exchange chromatography analysis described later.
本発明の方法で使用される、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットの好ましい例としては、表1に記載のプライマーセットが挙げられる。また本発明の方法で使用される、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットの好ましい例としては、表2に記載のプライマーセットが挙げられる。 Preferred examples of the primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylated gene used in the method of the present invention include the primer set shown in Table 1. Further, as a preferred example of the primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the methylated gene used in the method of the present invention, the primer set shown in Table 2 can be mentioned.
続いて、得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかける。本発明で行われるイオン交換クロマトグラフィーは、アニオン交換クロマトグラフィーが好適である。本発明で行われるイオン交換クロマトグラフィーに用いるカラムの充填剤としては、表面に強カチオン性基を有する基材粒子であれば特に限定されないが、特許文献6に示される充填剤表面に強カチオン性基と弱カチオン性基の両方を有する基材粒子が好ましい。 Subsequently, the resulting PCR amplification product is subjected to ion exchange chromatography. The ion exchange chromatography performed in the present invention is preferably anion exchange chromatography. The packing material of the column used in the ion exchange chromatography performed in the present invention is not particularly limited as long as it is a base particle having a strong cationic group on the surface, but the packing material shown in Patent Document 6 has a strong cationic property. Substrate particles having both groups and weakly cationic groups are preferred.
本明細書において、上記強カチオン性基とは、pHが1から14の広い範囲で解離するカチオン性基を意味する。すなわち、上記強カチオン性基は、水溶液のpHに影響を受けず解離した(カチオン化した)状態を保つことが可能である。 In the present specification, the strong cationic group means a cationic group that dissociates in a wide pH range of 1 to 14. That is, the strong cationic group can maintain a dissociated (cationized) state without being affected by the pH of the aqueous solution.
上記強カチオン性基としては、4級アンモニウム基が挙げられる。具体的には例えば、トリメチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基、ジメチルエチルアンモニウム基等のトリアルキルアンモニウム基等が挙げられる。また、上記強カチオン性基のカウンターイオンとしては、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等のハロゲン化物イオンが挙げられる。 Examples of the strong cationic group include a quaternary ammonium group. Specific examples include a trialkylammonium group such as a trimethylammonium group, a triethylammonium group, and a dimethylethylammonium group. Further, examples of the counter ion of the strong cationic group include halide ions such as chloride ion, bromide ion, and iodide ion.
上記基材粒子の表面に導入される上記強カチオン性基量は、特に限定されないが、充填剤の乾燥重量あたりの好ましい下限は1μeq/g、好ましい上限は500μeq/gである。上記強カチオン性基量が1μeq/g未満であると、保持力が弱く分離性能が悪くなることがある。上記強カチオン性基量が500μeq/gを超えると、保持力が強くなり過ぎてPCR増幅産物を容易に溶出させることができず、分析時間が長くなりすぎる等の問題が生じることがある。 The amount of the strong cationic group introduced onto the surface of the base particles is not particularly limited, but the preferable lower limit per dry weight of the filler is 1 μeq / g, and the preferable upper limit is 500 μeq / g. When the amount of the strong cationic group is less than 1 μeq / g, the holding power may be weak and the separation performance may be deteriorated. When the amount of the strong cationic group exceeds 500 μeq / g, the retentivity becomes too strong to allow the PCR amplification product to be easily eluted and the analysis time may become too long.
本明細書において、上記弱カチオン性基とは、pKaが8以上のカチオン性基を意味する。すなわち、上記弱カチオン性基は、水溶液のpHによる影響を受け、解離状態が変化する。すなわち、pHが8より高くなると、上記弱カチオン性基のプロトンは解離し、プラスの電荷を持たない割合が増える。逆にpHが8より低くなると、上記弱カチオン性基はプロトン化し、プラスの電荷を持つ割合が増える。 In the present specification, the weak cationic group means a cationic group having a pKa of 8 or more. That is, the weak cationic group is affected by the pH of the aqueous solution, and the dissociated state changes. That is, when the pH is higher than 8, the protons of the weak cationic group are dissociated, and the proportion of those having no positive charge increases. On the contrary, when the pH is lower than 8, the weak cationic group is protonated and the proportion of positive charges is increased.
上記弱カチオン性基としては、例えば、3級アミノ基、2級アミノ基、1級アミノ基等が挙げられる。なかでも、3級アミノ基であることが望ましい。 Examples of the weak cationic group include a tertiary amino group, a secondary amino group and a primary amino group. Of these, a tertiary amino group is preferable.
上記基材粒子の表面に導入される上記弱カチオン性基量は、特に限定されないが、充填剤の乾燥重量あたりの好ましい下限は0.5μeq/g、好ましい上限は500μeq/gである。上記弱カチオン性基量が0.5μeq/g未満であると、少なすぎて分離性能が向上しないことがある。上記弱カチオン性基量が500μeq/gを超えると、強カチオン性基と同様保持力が強くなり過ぎてPCR増幅産物を容易に溶出させることができず、分析時間が長くなりすぎる等の問題が生じることがある。 The amount of the weak cationic groups introduced onto the surface of the base particles is not particularly limited, but the preferable lower limit per dry weight of the filler is 0.5 μeq / g, and the preferable upper limit is 500 μeq / g. If the amount of the weak cationic group is less than 0.5 μeq / g, the amount may be too small to improve the separation performance. When the amount of the weak cationic group exceeds 500 μeq / g, the retention strength becomes too strong like the strong cationic group, the PCR amplification product cannot be easily eluted, and the analysis time becomes too long. May occur.
上記基材粒子表面の強カチオン性基または弱カチオン性基量は、アミノ基に含まれる窒素原子を定量することにより測定することができる。窒素を定量する方法として例えばケルダール法が挙げられる。後述の実施例に記載の充填剤の場合には、まず、重合後に強カチオン性基に含まれる窒素を定量し、次いで、弱カチオン性基を導入した後の強カチオン性基と弱カチオン性基に含まれる窒素を定量することにより、後から導入した弱カチオン性基量を算出することができる。このように定量することにより、充填剤を調製する際に、強カチオン性基量および弱カチオン性基量を上記範囲内に調整することができる。 The amount of the strong cationic group or the weak cationic group on the surface of the base particle can be measured by quantifying the nitrogen atom contained in the amino group. The method of quantifying nitrogen includes, for example, the Kjeldahl method. In the case of the fillers described in the examples below, first, the nitrogen contained in the strong cationic group after polymerization is quantified, and then the strong cationic group and the weak cationic group after introducing the weak cationic group. By quantifying the nitrogen contained in, it is possible to calculate the amount of weakly cationic groups introduced later. By quantifying as described above, the amount of the strong cationic group and the amount of the weak cationic group can be adjusted within the above range when the filler is prepared.
上記基材粒子としては、例えば、重合性単量体等を用いて得られる合成高分子微粒子、シリカ系等の無機微粒子等を用いることができるが、合成有機高分子からなる疎水性架橋重合体粒子であることが望ましい。 As the base particles, for example, synthetic polymer fine particles obtained by using a polymerizable monomer or the like, silica-based inorganic fine particles, or the like can be used, and a hydrophobic cross-linked polymer made of a synthetic organic polymer. It is preferably a particle.
上記疎水性架橋重合体は、少なくとも1種の疎水性架橋性単量体と少なくとも1種の反応性官能基を有する単量体を共重合して得られる疎水性架橋重合体、少なくとも1種の疎水性架橋性単量体と少なくとも1種の反応性官能基を有する単量体と少なくとも1種の疎水性非架橋性単量体とを共重合して得られる疎水性架橋重合体のいずれであってもよい。 The hydrophobic crosslinked polymer is a hydrophobic crosslinked polymer obtained by copolymerizing at least one kind of hydrophobic crosslinkable monomer and at least one kind of monomer having a reactive functional group, and at least one kind of hydrophobic crosslinked polymer. Any of a hydrophobic cross-linked polymer obtained by copolymerizing a hydrophobic cross-linkable monomer, a monomer having at least one reactive functional group and at least one hydrophobic non-crosslinkable monomer It may be.
上記疎水性架橋性単量体としては、単量体1分子中にビニル基を2個以上有するものであれば特に限定されず、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリル酸エステル、トリメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリル酸エステル若しくはテトラ(メタ)アクリル酸エステル、またはジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルナフタレン等の芳香族系化合物が挙げられる。なお、本明細書において上記(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートを意味し、(メタ)アクリルとは、アクリルまたはメタクリルを意味する。 The hydrophobic crosslinkable monomer is not particularly limited as long as it has two or more vinyl groups in one molecule of the monomer, and examples thereof include ethylene glycol di (meth) acrylate and polyethylene glycol di (meth). Di (meth) acrylic acid ester such as acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, tri (meth) acrylate such as trimethylolmethane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethane tri (meth) acrylate Examples thereof include acrylic acid ester or tetra (meth) acrylic acid ester, and aromatic compounds such as divinylbenzene, divinyltoluene, divinylxylene and divinylnaphthalene. In this specification, the (meth) acrylate means acrylate or methacrylate, and the (meth) acrylic means acrylic or methacrylic.
上記反応性官能基を有する単量体としては、グリシジル(メタ)アクリレート、イソシアネートエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the monomer having a reactive functional group include glycidyl (meth) acrylate and isocyanate ethyl (meth) acrylate.
上記疎水性非架橋性単量体としては、疎水性の性質を有する非架橋性の重合性有機単量体であれば特に限定されず、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルや、スチレン、メチルスチレン等のスチレン系単量体が挙げられる。 The hydrophobic non-crosslinkable monomer is not particularly limited as long as it is a non-crosslinkable polymerizable organic monomer having a hydrophobic property, and examples thereof include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, Examples thereof include (meth) acrylic acid esters such as butyl (meth) acrylate and t-butyl (meth) acrylate, and styrene-based monomers such as styrene and methylstyrene.
上記疎水性架橋重合体が、上記疎水性架橋性単量体と上記反応性官能基を有する単量体とを共重合して得られるものである場合、上記疎水性架橋重合体における上記疎水性架橋性単量体に由来するセグメントの含有割合の好ましい下限は10重量%、より好ましい下限は20重量%である。 When the hydrophobic cross-linked polymer is obtained by copolymerizing the hydrophobic cross-linkable monomer and the monomer having the reactive functional group, the hydrophobic cross-linked polymer in the hydrophobic cross-linked polymer The preferable lower limit of the content ratio of the segment derived from the crosslinkable monomer is 10% by weight, and the more preferable lower limit is 20% by weight.
本発明で用いるイオン交換クロマトグラフィー用充填剤は、上記基材粒子の表面に、上記強カチオン性基と上記弱カチオン性基とを有する重合体層を有するものであることが好ましい。また、上記強カチオン性基と上記弱カチオン性基とを有する重合体において、上記強カチオン性基と上記弱カチオン性基とはそれぞれ独立した単量体に由来するものであることが好ましい。具体的には、本発明で用いるイオン交換クロマトグラフィー用充填剤は、上記疎水性架橋重合体粒子と、上記疎水性架橋重合体粒子の表面に共重合された強カチオン性基を有する親水性重合体の層とからなる被覆重合体粒子の表面に、弱カチオン性基が導入されたものであることが好適である。 The filler for ion exchange chromatography used in the present invention preferably has a polymer layer having the strong cationic group and the weak cationic group on the surface of the base particle. In the polymer having the strong cationic group and the weak cationic group, the strong cationic group and the weak cationic group are preferably derived from independent monomers. Specifically, the packing material for ion exchange chromatography used in the present invention comprises the above hydrophobic crosslinked polymer particles and a hydrophilic polymer having a strong cationic group copolymerized on the surface of the above hydrophobic crosslinked polymer particles. It is preferable that the weakly cationic group is introduced on the surface of the coated polymer particle composed of a coalesced layer.
上記強カチオン性基を有する親水性重合体は、強カチオン性基を有する親水性単量体から構成されるものであり、1種以上の強カチオン性基を有する親水性単量体に由来するセグメントを含有すればよい。すなわち、上記強カチオン性基を有する親水性重合体を製造する方法としては、強カチオン性基を有する親水性単量体を単独で重合させる方法、2種以上の強カチオン性基を有する親水性単量体を共重合させる方法、強カチオン性基を有する親水性単量体と強カチオン性基を有しない親水性単量体を共重合させる方法等が挙げられる。 The hydrophilic polymer having a strong cationic group is composed of a hydrophilic monomer having a strong cationic group, and is derived from one or more hydrophilic monomers having a strong cationic group. It may contain a segment. That is, as a method for producing the hydrophilic polymer having a strong cationic group, a method in which a hydrophilic monomer having a strong cationic group is polymerized alone, a hydrophilic polymer having two or more strong cationic groups is used. Examples thereof include a method of copolymerizing monomers, a method of copolymerizing a hydrophilic monomer having a strong cationic group and a hydrophilic monomer having no strong cationic group, and the like.
上記強カチオン性基を有する親水性単量体としては、4級アンモニウム基を有するものであることが好ましい。具体的には例えば、メタクリル酸エチルトリエチルアンモニウムクロリド、メタクリル酸エチルジメチルエチルアンモニウムクロリド、メタクリル酸エチルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、アクリル酸エチルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、アクリル酸エチルトリエチルアンモニウムクロリド、アクリル酸エチルジメチルエチルアンモニウムクロリド、アクリルアミドエチルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリルアミドエチルトリエチルアンモニウムクロリド、アクリルアミドエチルジメチルエチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。 The hydrophilic monomer having a strong cationic group preferably has a quaternary ammonium group. Specifically, for example, ethyltriethylammonium methacrylate, ethyldimethyldimethylammonium chloride, ethyldimethyldimethylbenzylammonium chloride, ethyldimethylbenzylammonium acrylate, ethyltriethylammonium acrylate, ethyldimethylethylammonium acrylate. Examples thereof include chloride, acrylamidoethyltrimethylammonium chloride, acrylamidoethyltriethylammonium chloride, acrylamidoethyldimethylethylammonium chloride and the like.
上記被覆重合体粒子の表面に上記弱カチオン性基を導入する方法としては、公知の方法を用いることができる。具体的には例えば、上記弱カチオン性基として3級アミノ基を導入する方法としては、グリシジル基を有する単量体に由来するセグメントを有する疎水性架橋重合体からなる疎水性架橋重合体粒子の表面において上記強カチオン性基を有する親水性単量体を共重合し、次いでグリシジル基に3級アミノ基を有する試薬を反応させる方法;イソシアネート基を有する単量体に由来するセグメントを有する疎水性架橋重合体からなる疎水性架橋重合体粒子の表面において上記強カチオン性基を有する親水性単量体を共重合し、次いで、イソシアネート基に3級アミノ基を有する試薬を反応させる方法;上記疎水性架橋重合体粒子の表面において上記強カチオン性基を有する親水性単量体と3級アミノ基を有する単量体とを共重合する方法;3級アミノ基を有するシランカップリング剤を用いて上記強カチオン性基を有する親水性重合体の層を有する被覆重合体粒子の表面に3級アミノ基を導入する方法;カルボキシ基を有する単量体に由来するセグメントを有する疎水性架橋重合体からなる疎水性架橋重合体粒子の表面において上記強カチオン性基を有する親水性単量体を共重合し、次いで、カルボキシ基と3級アミノ基を有する試薬とを、カルボジイミドを用いて縮合させる方法;エステル結合を有する単量体に由来するセグメントを有する疎水性架橋重合体からなる疎水性架橋重合体粒子の表面において上記強カチオン性基を有する親水性単量体を共重合し、エステル結合部を加水分解した後、次いで、加水分解によって生成したカルボキシ基と3級アミノ基を有する試薬とを、カルボジイミドを用いて縮合させる方法等が挙げられる。なかでも、グリシジル基を有する単量体に由来するセグメントを有する疎水性架橋重合体からなる疎水性架橋重合体粒子の表面において上記強カチオン性基を有する親水性単量体を共重合し、次いで、グリシジル基に3級アミノ基を有する試薬を反応させる方法や、イソシアネート基を有する単量体に由来するセグメントを有する疎水性架橋重合体からなる疎水性架橋重合体粒子の表面において上記強カチオン性基を有する親水性単量体を共重合し、次いで、イソシアネート基に3級アミノ基を有する試薬を反応させる方法が好ましい。 As a method for introducing the weak cationic group to the surface of the coated polymer particles, a known method can be used. Specifically, for example, as a method of introducing a tertiary amino group as the weak cationic group, a hydrophobic crosslinked polymer particle composed of a hydrophobic crosslinked polymer having a segment derived from a monomer having a glycidyl group is used. A method of copolymerizing the hydrophilic monomer having a strong cationic group on the surface and then reacting a reagent having a tertiary amino group with a glycidyl group; hydrophobic having a segment derived from a monomer having an isocyanate group A method of copolymerizing the hydrophilic monomer having a strong cationic group on the surface of a hydrophobic crosslinked polymer particle composed of a crosslinked polymer, and then reacting a reagent having a tertiary amino group with an isocyanate group; Of copolymerizing the above-mentioned hydrophilic monomer having a strong cationic group and a monomer having a tertiary amino group on the surface of the crosslinkable polymer particles; Method of introducing a tertiary amino group onto the surface of a coated polymer particle having a layer of the hydrophilic polymer having a strong cationic group using a silane coupling agent having a cation group; On the surface of the hydrophobic cross-linked polymer particles composed of the hydrophobic cross-linked polymer having a segment derived from, the hydrophilic monomer having the strong cationic group is copolymerized, and then a reagent having a carboxy group and a tertiary amino group. Are condensed with carbodiimide; a hydrophilic monomer having a strong cationic group on the surface of a hydrophobic crosslinked polymer particle comprising a hydrophobic crosslinked polymer having a segment derived from a monomer having an ester bond. After copolymerizing the monomer and hydrolyzing the ester bond part, the carboxy group generated by hydrolysis and a reagent having a tertiary amino group are then capsulated. And a method such as condensation with Bojiimido. Among them, a hydrophilic monomer having a strong cationic group is copolymerized on the surface of a hydrophobic crosslinked polymer particle composed of a hydrophobic crosslinked polymer having a segment derived from a monomer having a glycidyl group, and then , A method of reacting a reagent having a tertiary amino group with a glycidyl group, or the above strong cationic property on the surface of a hydrophobic crosslinked polymer particle composed of a hydrophobic crosslinked polymer having a segment derived from a monomer having an isocyanate group. A method in which a hydrophilic monomer having a group is copolymerized and then a reagent having a tertiary amino group is reacted with an isocyanate group is preferable.
グリシジル基やイソシアネート基等の反応性官能基に反応させる上記3級アミノ基を有する試薬としては、3級アミノ基と、反応性官能基に反応可能な官能基を有する試薬であれば、特に限定されない。上記反応性官能基に反応可能な官能基としては、例えば、1級アミノ基、水酸基等が挙げられる。なかでも、末端に1級アミノ基を有している基が好ましい。当該官能基を有する具体的な試薬としては、N,N−ジメチルアミノメチルアミン、N,N−ジメチルアミノエチルアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、N,N−ジメチルアミノブチルアミン、N,N−ジエチルアミノエチルアミン、N,N−ジエチルアミノプロピルエチルアミン、N,N−ジエチルアミノブチルアミン、N,N−ジエチルアミノペンチルアミン、N,N−ジエチルアミノヘキシルアミン、N,N−ジプロピルアミノブチルアミン、N,N−ジブチルアミノプロピルアミン等が挙げられる。 The reagent having a tertiary amino group that reacts with a reactive functional group such as a glycidyl group or an isocyanate group is not particularly limited as long as it has a tertiary amino group and a functional group capable of reacting with a reactive functional group. Not done. Examples of the functional group capable of reacting with the reactive functional group include a primary amino group and a hydroxyl group. Of these, a group having a primary amino group at the terminal is preferable. Specific reagents having the functional group include N, N-dimethylaminomethylamine, N, N-dimethylaminoethylamine, N, N-dimethylaminopropylamine, N, N-dimethylaminobutylamine, N, N- Diethylaminoethylamine, N, N-diethylaminopropylethylamine, N, N-diethylaminobutylamine, N, N-diethylaminopentylamine, N, N-diethylaminohexylamine, N, N-dipropylaminobutylamine, N, N-dibutylaminopropyl Examples include amines.
上記強カチオン性基、好ましくは4級アンモニウム塩と、上記弱カチオン性基、好ましくは3級アミノ基との相対的な位置関係は、上記強カチオン性基が上記弱カチオン性基よりも基材粒子の表面から遠い位置、即ち外側にあることが好ましい。例えば、上記弱カチオン性基は基材粒子表面から30Å以内にあり、上記強カチオン性基は基材粒子表面から300Å以内で、かつ、弱カチオン性基よりも外側にあることが好ましい。 The relative positional relationship between the strong cationic group, preferably a quaternary ammonium salt, and the weak cationic group, preferably a tertiary amino group is such that the strong cationic group is a base material rather than the weak cationic group. It is preferable that the particle is located far from the surface of the particle, that is, outside. For example, it is preferable that the weakly cationic group is within 30Å from the surface of the base material particle, and the strong cationic group is within 300Å from the surface of the base material particle and is outside the weakly cationic group.
本発明で用いるイオン交換クロマトグラフィー用充填剤に使用される上記基材粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、好ましい下限は0.1μm、好ましい上限は20μmである。上記平均粒子径が0.1μm未満であると、カラム内が高圧になりすぎて分離不良を起こすことがある。上記平均粒子径が20μmを超えると、カラム内のデッドボリュームが大きくなりすぎて分離不良を起こすことがある。なお、本明細書において上記平均粒子径は体積平均粒子径を示し、粒度分布測定装置(AccuSizer780/Particle Sizing Systems社製など)を用いて測定することができる。 The average particle size of the base particles used in the packing material for ion exchange chromatography used in the present invention is not particularly limited, but a preferred lower limit is 0.1 μm, and a preferred upper limit is 20 μm. If the average particle size is less than 0.1 μm, the pressure inside the column may become too high, resulting in poor separation. If the average particle diameter exceeds 20 μm, the dead volume in the column becomes too large, and separation failure may occur. In addition, in this specification, the said average particle diameter shows a volume average particle diameter, and it can measure it using a particle size distribution measuring device (AccuSizer780 / Particle Sizing Systems company make etc.).
本発明で行われるイオン交換クロマトグラフィーに用いる溶離液の組成としては、公知の条件を用いることができる。 As the composition of the eluent used in the ion exchange chromatography performed in the present invention, known conditions can be used.
上記溶離液に用いる緩衝液としては、公知の塩化合物を含む緩衝液類や有機溶媒類を用いることが好ましく、具体的には例えば、トリス塩酸緩衝液、トリスとEDTAからなるTE緩衝液、トリスとホウ酸とEDTAからなるTBA緩衝液等が挙げられる。 As the buffer solution used in the above-mentioned eluent, it is preferable to use a buffer solution containing a known salt compound or an organic solvent. Specifically, for example, Tris-hydrochloric acid buffer solution, TE buffer solution containing Tris and EDTA, Tris And a TBA buffer solution composed of boric acid and EDTA.
上記溶離液のpHは特に限定されないが、好ましい下限は5、好ましい上限は10である。この範囲に設定することで、上記弱カチオン性基も効果的にイオン交換基(アニオン交換基)として働くと考えられる。上記溶離液のpHのより好ましい下限は6、より好ましい上限は9である。 The pH of the eluent is not particularly limited, but the preferred lower limit is 5 and the preferred upper limit is 10. It is considered that by setting this range, the weak cationic group also effectively acts as an ion exchange group (anion exchange group). The more preferable lower limit of the pH of the eluent is 6, and the more preferable upper limit thereof is 9.
上記溶離液に含まれる塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム等のハロゲン化物とアルカリ金属とからなる塩;塩化カルシウム、臭化カルシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム等のハロゲン化物とアルカリ土類金属とからなる塩;過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の無機酸塩、等を用いることができる。また、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、コハク酸ナトリウム、コハク酸カリウム等の有機酸塩を用いることもできる。上記塩は、いずれか単独または組み合わせて使用され得る。 Examples of the salt contained in the eluent include salts of halides such as sodium chloride, potassium chloride, sodium bromide, potassium bromide and the like and alkali metals; calcium chloride, calcium bromide, magnesium chloride, magnesium bromide. And the like, and salts of a halide with an alkaline earth metal; inorganic acid salts such as sodium perchlorate, potassium perchlorate, sodium sulfate, potassium sulfate, ammonium sulfate, sodium nitrate and potassium nitrate. Further, organic acid salts such as sodium acetate, potassium acetate, sodium succinate, potassium succinate can also be used. Any of the above salts may be used alone or in combination.
上記溶離液の塩濃度としては、分析条件に合わせ適宜調整すればよいが、好ましい下限は10mmol/L、好ましい上限は2000mmol/Lであり、より好ましい下限は100mmol/L、より好ましい上限は1500mmol/Lである。 The salt concentration of the eluent may be appropriately adjusted according to the analysis conditions, but a preferred lower limit is 10 mmol / L, a preferred upper limit is 2000 mmol / L, a more preferred lower limit is 100 mmol / L, and a more preferred upper limit is 1500 mmol / L. It is L.
さらに、本発明で用いるイオン交換クロマトグラフィーに使用される溶離液には、分離性能をさらに高めるためにアンチカオトロピックイオンが含まれている。アンチカオトロピックイオンは、カオロトピックイオンとは逆の性質を有し、水和構造を安定化させる働きがある。そのため、充填剤と核酸分子との間の疎水性相互作用を強める効果がある。本発明で用いるイオン交換クロマトグラフィーの主たる相互作用は静電的相互作用であるが、加えて、疎水性相互作用の働きも利用することにより分離性能が高まる。 Further, the eluent used in the ion exchange chromatography used in the present invention contains antichaotropic ions in order to further enhance the separation performance. The anti-chaotropic ion has a property opposite to that of the karotopic ion and has a function of stabilizing the hydrated structure. Therefore, it has the effect of enhancing the hydrophobic interaction between the packing material and the nucleic acid molecule. The main interaction of the ion exchange chromatography used in the present invention is electrostatic interaction, but in addition to that, the action of hydrophobic interaction is also utilized to enhance the separation performance.
上記溶離液に含まれるアンチカオトロピックイオンとしては、リン酸イオン(PO4 3-)、硫酸イオン(SO4 2-)、アンモニウムイオン(NH4 +)、カリウムイオン(K+)、ナトリウムイオン(Na+)などが挙げられる。これらのイオンの組合せの中でも、硫酸イオンおよびアンモニウムイオンが好適に用いられる。上記アンチカオトロピックイオンは、いずれか単独または組み合わせて使用され得る。なお、上述のアンチカオトロピックイオンの一部には、上記溶離液に含まれる塩や緩衝液の成分が含まれる。このような成分を使用する場合、溶離液に含まれる塩としての性質または緩衝能と、アンチカオトロピックイオンとしての性質の両方を具備するので、本発明には好適である。The antichaotropic ions contained in the eluent include phosphate ions (PO 4 3− ), sulfate ions (SO 4 2− ), ammonium ions (NH 4 + ), potassium ions (K + ), sodium ions (Na + ) And the like. Among these combinations of ions, sulfate ion and ammonium ion are preferably used. Any of the above antichaotropic ions may be used alone or in combination. It should be noted that a part of the above-mentioned antichaotropic ion contains a salt or a buffer component contained in the eluent. When such a component is used, it has both the property as a salt or a buffering property contained in the eluent and the property as an antichaotropic ion, and is therefore suitable for the present invention.
本発明で用いるイオン交換クロマトグラフィー用溶離液におけるアンチカオトロピックイオンの分析時の濃度は、分析対象物に合わせて適宜調整すればよいが、アンチカオトロピック塩として2000mmol/L以下であることが望ましい。具体的には、アンチカオトロピック塩の濃度を0〜2000mmol/Lの範囲でグラジエント溶出させる方法を挙げることができる。従って、分析開始時のアンチカオトロピック塩の濃度は0mmol/Lである必要はなく、また、分析終了時のアンチカオトロピック塩の濃度も2000mmol/Lである必要はない。上記グラジエント溶出の方法は、低圧グラジエント法であっても高圧グラジエント法であってもよいが、高圧グラジエント法による精密な濃度調整を行いながら溶出させる方法が好ましい。 The concentration at the time of analysis of the antichaotropic ion in the eluent for ion exchange chromatography used in the present invention may be appropriately adjusted according to the analyte, but it is preferably 2000 mmol / L or less as an antichaotropic salt. Specifically, a method in which the concentration of the antichaotropic salt is gradient eluted in the range of 0 to 2000 mmol / L can be mentioned. Therefore, the concentration of the antichaotropic salt at the start of the analysis need not be 0 mmol / L, and the concentration of the antichaotropic salt at the end of the analysis need not be 2000 mmol / L. The gradient elution method may be a low-pressure gradient method or a high-pressure gradient method, but a method of eluting while precisely adjusting the concentration by the high-pressure gradient method is preferable.
上記アンチカオトロピックイオンは、溶出に用いる溶離液のうちの1種のみに添加してもよいが、複数種の溶離液に添加してもよい。また上記アンチカオトロピックイオンは、充填剤とPCR増幅産物との間の疎水性相互作用を強める効果または緩衝能と、PCR増幅産物をカラムから溶出させる効果の両方の役割を備えていても良い。 The antichaotropic ion may be added to only one kind of eluent used for elution, or may be added to plural kinds of eluents. Further, the antichaotropic ion may have both the role of enhancing the hydrophobic interaction between the packing material and the PCR amplification product or the buffering ability, and the role of eluting the PCR amplification product from the column.
本発明で行われるイオン交換クロマトグラフィーでPCR増幅産物を分析する際のカラム温度は、好ましくは30℃以上であり、より好ましくは40℃以上であり、さらに好ましくは45℃以上である。イオン交換クロマトグラフィーのカラム温度が30℃未満であると充填剤とPCR増幅産物との間の疎水性相互作用が弱くなり、所望の分離効果を得ることが難しくなる。イオン交換クロマトグラフィーのカラム温度が45℃未満である場合、メチル化DNAの亜硫酸水素塩処理物のPCR増幅産物(メチル化DNAサンプル)と非メチル化DNAの亜硫酸水素塩処理物のPCR増幅産物(非メチル化DNAサンプル)との保持時間の差が小さい。さらに、カラム温度が55℃以上、好ましくは60℃以上では、メチル化DNAサンプルと非メチル化DNAサンプルの間の保持時間の差がさらに広がり、かつそれぞれのピークもより明瞭になるので、より精度のよいDNAのメチル化の検出が可能になる。 The column temperature when the PCR amplification product is analyzed by the ion exchange chromatography performed in the present invention is preferably 30 ° C or higher, more preferably 40 ° C or higher, and further preferably 45 ° C or higher. When the column temperature of ion exchange chromatography is lower than 30 ° C, the hydrophobic interaction between the packing material and the PCR amplification product is weakened, and it becomes difficult to obtain a desired separation effect. When the column temperature of ion exchange chromatography is lower than 45 ° C., a PCR amplification product of a bisulfite-treated methylated DNA (methylated DNA sample) and a PCR amplification product of a bisulfite-treated unmethylated DNA ( The difference in retention time with the non-methylated DNA sample) is small. Furthermore, when the column temperature is 55 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, the difference in retention time between the methylated DNA sample and the non-methylated DNA sample further widens, and the respective peaks become clearer, resulting in higher accuracy. It is possible to detect DNA methylation with good quality.
さらに、イオン交換クロマトグラフィーのカラム温度が高くなると、メチル化DNAサンプルと非メチル化DNAサンプルとが明瞭に分離されるので、サンプルDNA中のメチル化DNAと非メチル化DNAの存在比率に従って両者の保持時間のピーク面積またはピーク高さに差異が生じやすくなる。したがって、カラム温度を高くすれば、メチル化DNAサンプルと非メチル化DNAサンプルの間の保持時間のピークの面積または高さに基づいて、サンプルDNA中のメチル化DNAおよび非メチル化DNAそれぞれの存在量や存在比率を測定することがより容易になる。 Furthermore, when the column temperature of the ion exchange chromatography is increased, the methylated DNA sample and the unmethylated DNA sample are clearly separated, so that both of the methylated DNA and the unmethylated DNA in the sample DNA are present according to the ratio of the two. A difference easily occurs in the peak area or peak height of the retention time. Therefore, if the column temperature is increased, the presence of methylated DNA and unmethylated DNA in the sample DNA is determined based on the area or height of the peak of the retention time between the methylated DNA sample and the unmethylated DNA sample. It becomes easier to measure the amount and the abundance ratio.
一方、イオン交換クロマトグラフィーのカラム温度が90℃以上になると、PCR増幅産物中の核酸分子の二本鎖が乖離するため分析上好ましくない。さらに、カラム温度が100℃以上になると、溶離液の沸騰が生じる恐れがあるため分析上好ましくない。したがって、本発明で行われるイオン交換クロマトグラフィーでPCR増幅産物を分析する際のカラム温度は、30℃以上90℃未満であればよく、好ましくは40℃以上90℃未満であり、より好ましくは45℃以上90℃未満であり、さらに好ましくは55℃以上90℃未満であり、さらにより好ましくは55℃以上85℃以下であり、なお好ましくは60℃以上85℃以下である。 On the other hand, when the column temperature of ion exchange chromatography is 90 ° C. or higher, the double strands of the nucleic acid molecule in the PCR amplification product are dissociated, which is not preferable for analysis. Further, if the column temperature is 100 ° C. or higher, boiling of the eluent may occur, which is not preferable for analysis. Therefore, the column temperature at the time of analyzing the PCR amplification product by the ion exchange chromatography performed in the present invention may be 30 ° C or higher and lower than 90 ° C, preferably 40 ° C or higher and lower than 90 ° C, and more preferably 45. ℃ or more and less than 90 ℃, more preferably 55 ℃ or more and less than 90 ℃, even more preferably 55 ℃ or more and 85 ℃ or less, still more preferably 60 ℃ or more and 85 ℃ or less.
上記イオン交換クロマトグラフィーカラムへの試料注入量は、特に限定されずカラムのイオン交換容量および試料濃度に応じて適宜調整すればよい。流速は0.1mL/minから3.0mL/minが好ましく、0.5mL/minから1.5mL/minがより好ましい。流速が遅くなると分離の向上が期待できるが、遅くなりすぎると分析に長時間を要したり、ピークのブロード化による分離性能の低下を招く恐れがある。逆に流速が早くなると分析時間の短縮という面においてはメリットがあるが、ピークが圧縮されるため分離性能の低下を招く。よって、カラムの性能によって適宜調整されるパラメータではあるが、上記流速の範囲に設定することが望ましい。各サンプルの保持時間は、各サンプルについて予備実験を行うことによって予め決定することができる。送液方法はリニアグラジエント溶出法やステップワイズ溶出法など公知の送液方法を用いることができるが、本発明における送液方法としてはリニアグラジエント溶出法が好ましい。グラジエント(勾配)の大きさは溶出に用いる溶離液を0%から100%の範囲で、カラムの分離性能および分析対象物(ここではPCR増幅産物)の特性に合わせ適宜調整すればよい。 The sample injection amount into the ion exchange chromatography column is not particularly limited and may be appropriately adjusted according to the ion exchange capacity of the column and the sample concentration. The flow rate is preferably 0.1 mL / min to 3.0 mL / min, more preferably 0.5 mL / min to 1.5 mL / min. If the flow rate is slow, improvement in separation can be expected, but if it is too slow, analysis may take a long time, and the separation performance may be deteriorated due to broadening of peaks. On the contrary, when the flow velocity is high, there is an advantage in that the analysis time is shortened, but the peak is compressed, which causes the deterioration of the separation performance. Therefore, although it is a parameter that is appropriately adjusted depending on the performance of the column, it is desirable to set it within the range of the flow velocity. The retention time of each sample can be pre-determined by performing preliminary experiments on each sample. As the liquid feeding method, a known liquid feeding method such as a linear gradient elution method or a stepwise elution method can be used, but the linear gradient elution method is preferable as the liquid feeding method in the present invention. The size of the gradient (gradient) may be appropriately adjusted depending on the separation performance of the column and the characteristics of the analyte (here, PCR amplification product) in the range of 0% to 100% for the eluent used for elution.
本発明においては、上述した手順で亜硫酸水素塩処理したDNAのPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけることによって、細胞から調製したゲノムDNAにおけるDNAメチル化を検出する。 In the present invention, the DNA methylation in the genomic DNA prepared from cells is detected by subjecting the PCR-amplified product of the bisulfite-treated DNA to the ion exchange chromatography in the procedure described above.
DNAを亜硫酸水素塩処理した場合、当該DNA中の非メチル化シトシンはウラシルに変換されるが、メチル化シトシンはシトシンのままである。亜硫酸水素塩処理したDNAをPCR増幅すると、非メチル化シトシン由来のウラシルは、さらにチミンに置き換わるため、メチル化DNAと非メチル化DNAとの間で、シトシンとチミンの存在比率に差が生じる。したがって、PCR増幅産物中のDNAは、もとになるDNAのメチル化率に応じた異なる配列を有する。上記PCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけると、当該増幅産物中に含まれるDNAの塩基配列に応じて、異なるシグナルを示すクロマトグラムが得られる。したがって、サンプルDNAのイオン交換クロマトグラフィーで得られた検出シグナルに基づいて、DNAのメチル化を検出することができる。 When the DNA is treated with bisulfite, unmethylated cytosine in the DNA is converted to uracil, but methylated cytosine remains cytosine. When PCR amplification of bisulfite-treated DNA is performed, uracil derived from unmethylated cytosine is further replaced with thymine, so that there is a difference in the abundance ratio of cytosine and thymine between methylated DNA and unmethylated DNA. Therefore, the DNA in the PCR amplification product has a different sequence depending on the methylation rate of the original DNA. When the PCR amplification product is subjected to ion exchange chromatography, a chromatogram showing different signals depending on the base sequence of the DNA contained in the amplification product is obtained. Therefore, methylation of DNA can be detected based on the detection signal obtained by ion exchange chromatography of sample DNA.
すなわち、細胞から抽出したDNAがメチル化しているほど、上記PCR増幅産物から得られた検出シグナルのピークの保持時間は短くなり、逆にメチル化の程度が低ければ、検出シグナルのピークの保持時間は長くなる。また、各検出シグナルのピークの高さは、該ピークに相当するメチル化率を有するDNAの存在比率が高いことを表す。 That is, the more methylated the DNA extracted from cells, the shorter the retention time of the peak of the detection signal obtained from the PCR amplification product, and conversely, if the degree of methylation is low, the retention time of the peak of the detection signal. Becomes longer. In addition, the height of the peak of each detection signal indicates that the abundance ratio of DNA having a methylation rate corresponding to the peak is high.
例えば、皮膚線維芽細胞等の分化細胞に初期化処理を施しiPS細胞を作製する場合において、初期化が正常に行われると、脱メチル化遺伝子領域のCpG領域のメチル化シトシンが脱メチル化される。すなわち、脱メチル化遺伝子領域のメチル化率は、初期化処理を施していない該分化細胞よりiPS細胞のほうが低値となる。そのため、脱メチル化遺伝子についてのクロマトグラフィー分析においては、該分化細胞由来の検出シグナルのピークがiPS細胞由来の検出シグナルのピークよりも早い保持時間に検出される。 For example, in the case of producing iPS cells by subjecting differentiated cells such as skin fibroblasts to reprogramming, when reprogramming is performed normally, methylated cytosine in the CpG region of the demethylated gene region is demethylated. It That is, the methylation rate of the demethylated gene region is lower in iPS cells than in the differentiated cells that have not been subjected to the reprogramming treatment. Therefore, in the chromatographic analysis of the demethylated gene, the peak of the detection signal derived from the differentiated cell is detected at a retention time earlier than the peak of the detection signal derived from the iPS cell.
一方、該分化細胞の初期化が正常に行われると、メチル化遺伝子領域のCpG領域の非メチル化シトシンはメチル化される。すなわち、メチル化遺伝子領域のメチル化率は、初期化処理を施していない該分化細胞よりiPS細胞のほうが高値となる。そのため、メチル化遺伝子についてのクロマトグラフィー分析においては、iPS細胞由来の検出シグナルのピークが該分化細胞由来の検出シグナルのピークよりも早い保持時間に検出される。 On the other hand, when the reprogramming of the differentiated cells is normally performed, unmethylated cytosine in the CpG region of the methylated gene region is methylated. That is, the methylation rate of the methylated gene region is higher in iPS cells than in the differentiated cells that have not been subjected to the reprogramming treatment. Therefore, in the chromatographic analysis of the methylated gene, the peak of the detection signal derived from iPS cells is detected at a retention time earlier than the peak of the detection signal derived from the differentiated cells.
本発明の方法において、クロマトグラフィーによる検出シグナルのピークの有無を判定する方法としては、既存のデータ処理ソフトウェア、例えばLCsolution(島津製作所)、GRAMS/AI(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)、IgorPro(WaveMetrics社)などを用いたピーク検出が挙げられる。LCsolutionを用いたピークの有無の判定方法を例示すると、具体的には、まずピークを検出させたい保持時間の区間を指定する。次に、ノイズなど不要なピークを除去するために、各種パラメータを設定する。例えば、パラメータ「WIDTH」を不要なピークの半値幅よりも大きくする、パラメータ「SLOPE」を不要なピークの立ち上り傾斜より大きくする、パラメータ「DRIFT」の設定を変えることにより分離度の低いピークを垂直分割するかベースライン分割するか選択する、などが挙げられる。パラメータの値は、分析条件、選択した遺伝子マーカーの種類、検体の量などにより、異なるクロマトグラムが得られるため、クロマトグラムに応じて適切な値を設定すればよい。 In the method of the present invention, as a method for determining the presence or absence of a peak of a detection signal by chromatography, existing data processing software, for example, LCsolution (Shimadzu Corporation), GRAMS / AI (Thermo Fisher Scientific), IgorPro (WaveMetrics). The peak detection using a company etc. is mentioned. To exemplify a method for determining the presence or absence of a peak using LCsolution, specifically, first, a section of a retention time at which a peak is desired to be detected is designated. Next, various parameters are set in order to remove unnecessary peaks such as noise. For example, the parameter “WIDTH” is made larger than the half-value width of the unnecessary peak, the parameter “SLOPE” is made larger than the rising slope of the unnecessary peak, and the peak with low resolution is changed vertically by changing the setting of the parameter “DRIFT”. It is possible to select whether to perform division or baseline division. Since different chromatograms can be obtained depending on the analysis conditions, the type of selected genetic marker, the amount of the sample, etc., the parameter values may be set to appropriate values according to the chromatogram.
クロマトグラフィーにより得られた検出シグナルのピークの保持時間の差異の有無は、前記データ処理ソフトウェアにより得られたそれぞれの検出シグナルのピークトップの保持時間を比較することによって判定する。2つの検出シグナルの間での保持時間の差が、好ましくは2秒以上ある場合、より好ましくは5秒以上ある場合、該2つのシグナルの保持時間には差異があると判断される。一方、2つの検出シグナルの間での保持時間の差が、好ましくは2秒未満、より好ましくは1秒未満である場合、該2つのシグナルの保持時間には差異がないと判断される。 Whether or not there is a difference in the retention time of the peaks of the detection signals obtained by chromatography is determined by comparing the retention times of the peak tops of the respective detection signals obtained by the data processing software. When the retention time difference between the two detection signals is preferably 2 seconds or more, more preferably 5 seconds or more, it is judged that the two signals have different retention times. On the other hand, if the difference in retention time between the two detection signals is preferably less than 2 seconds, more preferably less than 1 second, it is judged that there is no difference in the retention time of the two signals.
クロマトグラフィーにより得られた検出シグナルのピークの保持時間は、PCR増幅産物、クロマトグラフィーの条件などに依存して変動し得る。したがって、対照細胞からのクロマトグラフィーによる検出シグナルは、被験細胞から検出シグナルを取得する毎に新たに取得することが好ましいが、別途所定の条件下で取得して、これを対照データとして保存しておき、必要に応じて参照してもよい。 The retention time of the peak of the detection signal obtained by chromatography may vary depending on the PCR amplification product, the conditions of chromatography and the like. Therefore, the detection signal by chromatography from the control cells is preferably newly obtained each time the detection signal is obtained from the test cells, but separately obtained under predetermined conditions and stored as control data. You may refer to it as needed.
本発明の方法においては、各遺伝子領域ごとに、初期化処理を施した被験細胞に由来する細胞の検出シグナルのピークの保持時間を、iPS細胞(陽性対照)、ヒト皮膚線維芽細胞等の分化細胞(陰性対照)、あるいはその両方の検出シグナルのピークの保持時間と比較する。保持時間が被験細胞と陰性対照との間で異なれば、被験細胞は、分化細胞よりも脱メチル化遺伝子領域のDNAが脱メチル化されている、またはメチル化遺伝子領域のDNAがメチル化されている、つまり、被験細胞は初期化されたiPS細胞である。あるいは、保持時間が被験細胞と陽性対照との間で差異がなければ、被験細胞は、iPS細胞と同様に、脱メチル化遺伝子領域のDNAが脱メチル化されている、またはメチル化遺伝子領域のDNAがメチル化されている、つまり、被験細胞は初期化されたiPS細胞である。したがって、本発明の方法により細胞の初期化(iPS細胞作製)の成否を判定することができる。 In the method of the present invention, for each gene region, the retention time of the peak of the detection signal of cells derived from the test cells that have been subjected to the reprogramming treatment is set to the differentiation time of iPS cells (positive control), human skin fibroblasts, etc. The retention time of the peak of the detection signal of cells (negative control) or both is compared. If the retention time differs between the test cell and the negative control, the test cell has a demethylated DNA in the demethylated gene region or is methylated in the methylated gene region than the differentiated cell. That is, the test cell is a reprogrammed iPS cell. Alternatively, if the retention time is not different between the test cell and the positive control, the test cell is similar to iPS cells in that the DNA of the demethylation gene region is demethylated, or the methylation gene region is demethylated. The DNA is methylated, that is, the test cell is a reprogrammed iPS cell. Therefore, the success or failure of cell reprogramming (iPS cell production) can be determined by the method of the present invention.
さらに、上記本発明の方法は、細胞の初期化の成否だけでなく、樹立されたiPS細胞がその多能性を維持しているか否かの判定にも適用することができる。例えば、樹立されたiPS細胞株の継代培養物の細胞を被験対象として、上記と同様の手順でイオン交換クロマトグラフィーによる検出シグナルを取得し、該検出シグナルのピークの保持時間を対照と比較する。対照との保持時間の差異の有無に基づいて、被験対象細胞における脱メチル化遺伝子領域のDNAの脱メチル化またはメチル化遺伝子領域のDNAのメチル化が維持されているか否か、すなわち被験対象細胞が分化することなく多能性を維持しているか否か、を判定することができる。 Furthermore, the method of the present invention can be applied not only to the success or failure of cell reprogramming but also to the judgment of whether or not the established iPS cells maintain their pluripotency. For example, using a cell of a subculture of the established iPS cell line as a test subject, a detection signal by ion exchange chromatography is obtained by the same procedure as above, and the retention time of the peak of the detection signal is compared with a control. .. Whether or not the demethylation of the demethylation gene region DNA or the methylation of the methylation gene region DNA is maintained in the test target cell based on the presence or absence of the difference in retention time from the control, that is, the test target cell It is possible to determine whether or not the plant retains pluripotency without differentiation.
したがって、上記本発明の方法により、iPS細胞の品質管理が可能になる。 Therefore, the above-mentioned method of the present invention enables quality control of iPS cells.
さらに、本発明のiPS細胞の品質管理方法は、従来のiPS細胞の識別法と組み合わせて実施することができる。従来のiPS細胞の識別法としては、NANOG、Oct3/4等に結合したレポーターの活性(ピューロマイシン耐性、GFP陽性など)による確認、目視によるES細胞様コロニーの形成の確認などが挙げられ、より正確な方法としては、アルカリホスファターゼ染色、各種ES細胞特異的遺伝子の発現解析、および細胞をマウスに移植してのテラトーマ形成の確認試験が挙げられる。好ましくは、これらの従来の方法は、本発明の方法の後に、二次評価のために行われる。 Furthermore, the iPS cell quality control method of the present invention can be carried out in combination with a conventional iPS cell identification method. Conventional methods for identifying iPS cells include confirmation by the activity of reporters bound to NANOG, Oct3 / 4, etc. (puromycin resistance, GFP positive, etc.), visual confirmation of formation of ES cell-like colonies, and the like. Accurate methods include alkaline phosphatase staining, expression analysis of various ES cell-specific genes, and confirmation test of teratoma formation by transplanting cells into mice. Preferably, these conventional methods are performed for secondary evaluation after the method of the invention.
さらなる実施形態において、本発明の方法は、以下に応用できる:
iPS細胞以外の幹細胞(例えば、ES細胞、成体幹細胞など)の継代培養物において、細胞の多能性が維持されているか否かの判定;
幹細胞の継代培養物への分化細胞の混入の検出;
分化細胞培養物への未分化細胞の混入(例えば、多能性幹細胞から分化誘導した体細胞の培養物への未分化細胞の混入)の検出。In a further embodiment, the method of the present invention has the following applications:
Determining whether or not cell pluripotency is maintained in a subculture of stem cells other than iPS cells (eg ES cells, adult stem cells, etc.);
Detecting contamination of differentiated cells into stem cell subcultures;
Detection of undifferentiated cell contamination in differentiated cell cultures (eg, undifferentiated cell contamination in somatic cell cultures differentiated from pluripotent stem cells).
iPS細胞以外の幹細胞について多能性を判定する場合は、上記本発明の方法において、被験対象である初期化処理された細胞の培養物を、ES細胞、成体幹細胞(神経幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞等)などの幹細胞の継代培養物に置き換え、かつ、対照を分化細胞(陰性対照)、同じ種類の幹細胞で多能性が確認されているもの(陽性対照)などに置き換えて、上記と同様の工程を行い、被験対象細胞が幹細胞であるか否かを判定する。あるいは、対照とする細胞は、継代をしていない初代培養細胞または継代の回数が少なく、初代培養細胞の性質が引き継がれている継代培養物の細胞であってもよい。 In the case of determining pluripotency with respect to stem cells other than iPS cells, in the method of the present invention, a culture of reprogrammed cells to be tested is used as ES cells, adult stem cells (neural stem cells, hematopoietic stem cells, Substitute cultures of stem cells such as leaf-like stem cells), and replace the control with differentiated cells (negative control) or the same type of stem cells that have been confirmed to be pluripotent (positive control), The same steps as described above are performed to determine whether the test subject cells are stem cells. Alternatively, the control cell may be a primary cell that has not been passaged, or a cell of a subculture in which the number of passages is small and the properties of the primary cell have been inherited.
幹細胞の継代培養物への分化細胞の混入を検出する場合は、上記本発明の方法において、被験対象である初期化処理された細胞の培養物を、iPS細胞、ES細胞、成体幹細胞などの幹細胞の継代培養物に置き換え、かつ、対照を分化細胞(陰性対照)、同じ種類の幹細胞で多能性が確認されているもの(陽性対照)などに置き換えて、上記と同様の工程を行い、被験対象細胞に分化した細胞が混入していないか否かを判定する。 When detecting the contamination of differentiated cells into a subculture of stem cells, in the above-mentioned method of the present invention, a culture of reprogrammed cells to be tested is used as iPS cells, ES cells, adult stem cells, etc. Perform the same steps as above, substituting a subculture of stem cells, and replacing the control with a differentiated cell (negative control), or a stem cell of the same type with confirmed pluripotency (positive control), etc. , It is determined whether or not the differentiated cells are mixed in the test target cells.
分化細胞培養物への未分化細胞の混入を検出する場合は、上記本発明の方法において、被験対象である初期化処理された細胞の培養物を、分化細胞培養物に置き換え、かつ対照を幹細胞(陰性対照)、分化細胞(陽性対照)などに置き換えて、上記と同様の工程を行い、被験対象細胞が分化細胞であるか否かを判定する。 When detecting undifferentiated cell contamination in a differentiated cell culture, in the method of the present invention, the culture of the reprogrammed cells to be tested is replaced with a differentiated cell culture, and the control is a stem cell. (Negative control), differentiated cells (positive control), etc. are replaced, and the same steps as above are performed to determine whether the test target cells are differentiated cells.
従来、形態観察によりiPS細胞を識別する場合、後述するiPS細胞の調製において、培養21日目〜30日目にコロニーが目視できるまで識別に時間を要していた。一方、本発明によれば、フィーダー細胞上へ初期化処理を施した細胞を播種する培養7日目以降であれば、コロニーの形成を待たず、上記と同様の工程を行い、被験対象細胞が幹細胞であるか否かを判定することができる。 Conventionally, when identifying iPS cells by morphological observation, in the preparation of iPS cells to be described later, it took time to identify the colonies on the 21st to 30th days of culture. On the other hand, according to the present invention, after the 7th day of culture in which the cells subjected to the initialization treatment are seeded on the feeder cells, the steps similar to the above are performed without waiting for the formation of colonies, and the test target cells are Whether or not it is a stem cell can be determined.
また、バイサルファイトシークエンス法によりiPS細胞のDNAメチル化状態を解析する場合、バイサルファイト変換後の対象の遺伝子領域をPCR増幅し、さらにクローニングし、その後シークエンシングするという多くの工程が必要とされる。さらに、クローニングの前に、目的のPCR増幅産物が得られたか否かを電気泳動により確認することが望ましい。一方、本発明によれば、PCR増幅産物を直接クロマトグラフィー分析に供するためクローニングの工程が不要であり、さらにPCR増幅の成否もクロマトグラフィーの検出シグナルのピーク強度によって確認できる。そのため、本発明によれば、バイサルファイトシークエンス法よりも少ない工程でDNAメチル化状態を解析することができる。 Further, when the DNA methylation state of iPS cells is analyzed by the bisulfite sequencing method, many steps of PCR-amplifying the target gene region after bisulfite conversion, further cloning, and then sequencing are required. . Furthermore, it is desirable to confirm by electrophoresis whether or not the desired PCR amplification product was obtained before cloning. On the other hand, according to the present invention, since the PCR amplification product is directly subjected to the chromatographic analysis, the step of cloning is unnecessary, and the success or failure of PCR amplification can be confirmed by the peak intensity of the detection signal of chromatography. Therefore, according to the present invention, the DNA methylation state can be analyzed in fewer steps than in the bisulfite sequencing method.
さらに、ヘミメチル化DNAや対立遺伝子でDNAメチル状態が異なる遺伝子のDNAメチル化状態を精度良く解析する場合、バイサルファイトシークエンス法では多くのクローンを解析する必要がある。一方で、本発明によるクロマトグラフィー分析では、DNAのヘミメチル化や対立遺伝子間でのDNAメチル状態の違いは、検出シグナルのピークの二峰化として検出されることから、検体数が少ない場合でも精度良くDNAメチル化状態を解析することができる。 Further, in the case of accurately analyzing the DNA methylation state of a hemimethylated DNA or a gene having a different DNA methylation state among alleles, it is necessary to analyze many clones by the bisulfite sequencing method. On the other hand, in the chromatographic analysis according to the present invention, since hemimethylation of DNA and the difference in DNA methylation state between alleles are detected as the bimodal peak of the detection signal, the accuracy is improved even when the number of samples is small. The DNA methylation status can be analyzed well.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
参考例1 細胞の調製
〔ヒトiPS細胞の調製〕
ヒトiPS細胞は、京都大学iPS細胞研究所が公開しているプロトコール「エピソーマルベクターを用いたヒトiPS細胞樹立方法」を元に作成した。
初期化に用いるプラスミドとして、pCXLE−hOct4−shp53、pCXLE−hSK、pCXLE−hULの3種類のプラスミドを用いた。
実験には34歳日本人女性の皮膚より樹立したヒト皮膚線維芽細胞(細胞番号:JCRB0541,細胞名:TIG−111)を用いた。前記線維芽細胞の培養液は、DMEM(Sigma−Aldrich)にFetal bovine serum(Sigma−Aldrich)を10%加えたもの(10%FBS培地)を使用した。前記線維芽細胞は、100mm培養ディッシュで37℃、5%CO2の条件で培養し、維持した。プラスミドの導入は以下の手順で実施した。まず100mm培養ディッシュにコンフルエントになった線維芽細胞の培地上清を吸引除去し、PBS10mLを加えて細胞を洗浄した。PBSを吸引除去し、0.25% Trypsin/1mM EDTA solution(Invitrogen)をディッシュあたり1mL加え、ディッシュを37℃で3分間インキュベートした。細胞が浮き上がったら10%FBS培地4mLを加えて懸濁し、細胞6×105を15mL遠心チューブに回収した。PBSを加えて総量を10mLにした後、200×gで5分間遠心し、上清を除去した。プラスミド溶液は、pCXLE−hOct4−shp53、pCXLE−hSK、pCXLE−hUL各1μg(トータル3μg)を、Neon Transfection kit(Invitrogen)を用いて調製した。前記プラスミド溶液に細胞を懸濁し、前記細胞懸濁液をNeon100μLチップで吸い上げ、遺伝子導入装置Neon Transfection System(Invitrogen)にセットした。ElectroportionはVoltage:1650V、Width:10ms、Pulse Number:3の条件で行い、細胞へプラスミドを導入した。
導入後の細胞は、予め10%FBS培地3mLを分注し37℃、5%CO2の条件でインキュベートしておいた6well培養プレート(Falcon)へすばやく播種した。翌日(培養2日目)に培地上清を吸引除去し、10%FBS培地2mLを添加し、培地を交換した。以降、2日間に1回の頻度で、培地を交換した。
培養7日目にフィーダー細胞上へ継代した。培地を吸引除去し、PBS2mLを加えて細胞を洗浄した。PBSを吸引除去し、0.25% Trypsin/1mM EDTA solution(Invitrogen)を1wellあたり0.3mL加え、37℃で3分間インキュベートした。細胞が浮き上がったら10%FBS培地2mLを加えてピペッティングにより懸濁した。1×104/mLとなるよう10%FBS培地を添加して調整し、細胞懸濁液10mLを予めフィーダー細胞を播種しておいた100mmディッシュに播種した。フィーダー細胞としては、マイトマイシンC処理をしたSNL76/7を使用した。
培養8日目に、培地をヒトiPS細胞用培地に交換した。ヒトiPS細胞用培地は、1μg/μL bFGF溶液2.5μL(Reprocell)をPrimate ES培地(Reprocell)500mLに添加して調製した。以降、2日間に1回の頻度で培地を交換した。Reference Example 1 Preparation of cells [Preparation of human iPS cells]
The human iPS cells were prepared based on the protocol “Human iPS cell establishment method using episomal vector” published by the Institute for iPS Cell Research, Kyoto University.
Three types of plasmids, pCXLE-hOct4-shp53, pCXLE-hSK, and pCXLE-hUL, were used as the plasmids used for the initialization.
Human dermal fibroblasts (cell number: JCRB0541, cell name: TIG-111) established from the skin of a 34-year-old Japanese woman were used in the experiment. The culture medium of the fibroblasts used was a DMEM (Sigma-Aldrich) supplemented with 10% Fetal bovine serum (Sigma-Aldrich) (10% FBS medium). The fibroblasts were cultured and maintained in a 100 mm culture dish at 37 ° C. and 5% CO 2 . The plasmid was introduced by the following procedure. First, the medium supernatant of fibroblasts that had become confluent in a 100 mm culture dish was removed by suction, and 10 mL of PBS was added to wash the cells. PBS was removed by suction, 1 mL of 0.25% Trypsin / 1 mM EDTA solution (Invitrogen) was added per dish, and the dish was incubated at 37 ° C. for 3 minutes. When the cells floated, 4 mL of 10% FBS medium was added and suspended, and 6 × 10 5 cells were collected in a 15 mL centrifuge tube. PBS was added to bring the total volume to 10 mL, followed by centrifugation at 200 × g for 5 minutes to remove the supernatant. The plasmid solution was prepared using pCXLE-hOct4-shp53, pCXLE-hSK, and pCXLE-hUL (1 μg each, 3 μg in total) using the Neon Transfection kit (Invitrogen). The cells were suspended in the plasmid solution, and the cell suspension was sucked with a Neon 100 μL chip and set in a gene transfer device Neon Transfection System (Invitrogen). Electroporation was performed under the conditions of Voltage: 1650 V, Width: 10 ms, and Pulse Number: 3 to introduce the plasmid into the cells.
After the introduction, the cells were rapidly seeded on a 6-well culture plate (Falcon) in which 3 mL of 10% FBS medium was previously dispensed and incubated under the conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 . On the next day (the second day of culture), the medium supernatant was removed by suction, 2 mL of 10% FBS medium was added, and the medium was replaced. Thereafter, the medium was exchanged once every two days.
Subcultured on feeder cells on day 7 of culture. The medium was removed by suction, and 2 mL of PBS was added to wash the cells. PBS was removed by suction, 0.3 mL per well of 0.25% Trypsin / 1 mM EDTA solution (Invitrogen) was added, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 3 minutes. When the cells floated up, 2 mL of 10% FBS medium was added and suspended by pipetting. A 10% FBS medium was added to adjust the concentration to 1 × 10 4 / mL, and 10 mL of the cell suspension was seeded on a 100 mm dish on which feeder cells had been seeded. As the feeder cells, SNL76 / 7 treated with mitomycin C was used.
On the 8th day of culture, the medium was replaced with a medium for human iPS cells. A medium for human iPS cells was prepared by adding 2.5 µL of 1 µg / µL bFGF solution (Reprocell) to 500 mL of Primate ES medium (Reprocell). Thereafter, the medium was exchanged once every two days.
iPS細胞コロニーの単離は、培養21日目から30日目の間に行った。コロニーが成長し、目視で確認できるようになった後、分化が始まる前にコロニーを採取した。コロニーの大きさは約2mm以下のものを採取の対象とした。採取したコロニーを移すために、96ウェルプレートに1ウェルあたりヒトiPS細胞用培地200μLを分注した。10μL用ピペット等の小容量のピペットを用い、実体顕微鏡下でコロニーをはがした。採取したコロニーを96ウェルプレートに移し、ピペッティングによってコロニーが小塊(ただし、シングルセルの手前の状態)となるまで崩した。24ウェルプレートにマイトマイシンC処理をしたSNLフィーダー細胞を準備しておき、その上に前記小塊となるまで崩したコロニーを播種した。ヒトiPS細胞用培地300μLを前記24ウェルプレートに添加し、37℃、5%CO2インキュベーターで80%〜90%コンフルエントとなるまで培養した。Isolation of iPS cell colonies was performed between 21st and 30th day of culture. After the colonies grew and became visible, the colonies were picked before differentiation started. A colony having a size of about 2 mm or less was targeted for collection. To transfer the collected colonies, 200 μL of human iPS cell culture medium was dispensed per well into a 96-well plate. Using a small volume pipette such as a pipette for 10 μL, the colonies were removed under a stereoscopic microscope. The collected colonies were transferred to a 96-well plate and disrupted by pipetting until the colonies became small clusters (however, before the single cell). SNL feeder cells treated with mitomycin C were prepared in a 24-well plate, and the collapsed colonies were seeded on the SNL feeder cells. 300 μL of human iPS cell culture medium was added to the 24-well plate and cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator until it became 80% to 90% confluent.
iPS細胞の継代は、末盛らの方法に則って行った(Int.J.Biol.48:1149−1154,2004)。 Passage of iPS cells was performed according to the method of Suemori et al. (Int. J. Biol. 48: 1149-1154, 2004).
〔ヒト皮膚線維芽細胞の調製〕
初期化前の対照細胞として、ヒト皮膚線維芽細胞(細胞番号:JCRB0541,細胞名:TIG−111)を使用した。該ヒト皮膚線維芽細胞は、独立行政法人 医薬基盤研究所 JCRB細胞バンクより購入した。該線維芽細胞の培養液は、10%FBS培地を使用した。該線維芽細胞は、100mm培養ディッシュで37℃、5%CO2の条件で培養し、維持した。[Preparation of human skin fibroblasts]
Human dermal fibroblasts (cell number: JCRB0541, cell name: TIG-111) were used as control cells before initialization. The human skin fibroblasts were purchased from JCRB cell bank, National Institute of Pharmaceutical Sciences. As the culture medium of the fibroblasts, 10% FBS medium was used. The fibroblasts were cultured and maintained in a 100 mm culture dish under the conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 .
参考例2 位相差顕微鏡を用いたiPS細胞の選別
位相差顕微鏡を用いた細胞の形態観察により、iPS細胞の選別を行った。細胞の分化の程度を、以下の3つの段階に分類した。コンパクトな球形で辺縁がクリアである状態のコロニーを最も未分化な段階のコロニー、厚さが減少し球形が少し崩れ始めた段階のコロニーを中程度の分化の段階であるコロニー、まとまりのある形状が崩れ平坦になったコロニーを最も分化したコロニーとした。最も分化したコロニーは、ピペットチップでくりぬき除外した。最も未分化な段階におけるコロニーをiPS細胞として選別し、解析に用いた。これらの細胞の選別は、目視によって行った。Reference Example 2 Selection of iPS cells using phase contrast microscope iPS cells were selected by morphological observation of cells using a phase contrast microscope. The degree of cell differentiation was classified into the following three stages. Colonies with a compact sphere and clear edges are in the most undifferentiated stage, colonies in a stage where the thickness has decreased and the sphere has started to collapse a little are colonies in a moderately differentiated stage, cohesive The colonies whose shape collapsed and became flat were regarded as the most differentiated colonies. The most differentiated colonies were cut out with a pipette tip. The colonies at the most undifferentiated stage were selected as iPS cells and used for analysis. These cells were selected visually.
参考例3 アニオン交換カラムの調製
攪拌機付き反応器中の3重量%ポリビニルアルコール(日本合成化学社製)水溶液2000mLに、テトラエチレングリコールジメタアクリレート(新中村化学工業社製)200g、トリエチレングリコールジメタアクリレート(新中村化学工業社製)100g、グリシジルメタクリレート(和光純薬工業社製)100gおよび過酸化ベンゾイル(キシダ化学社製)1.0gの混合物を添加した。攪拌しながら加熱し、窒素雰囲気下にて80℃で1時間重合した。次に、強カチオン性基を有する親水性単量体として、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド(和光純薬工業社製)100gをイオン交換水に溶解した。これを同じ反応器に添加して、同様にして、攪拌しながら窒素雰囲気下にて80℃で2時間重合した。得られた重合組成物を水およびアセトンで洗浄することにより、4級アンモニウム基を有する親水性重合体の層を表面に有する被覆重合体粒子を得た。得られた被覆重合体粒子について、粒度分布測定装置(AccuSizer780/Particle Sizing Systems社製)を用いて測定したところ、平均粒子径は10μmであった。Reference Example 3 Preparation of anion exchange column In 2000 mL of 3 wt% polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry) aqueous solution in a reactor equipped with a stirrer, 200 g of tetraethylene glycol dimethacrylate (manufactured by Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) and triethylene glycol diethylene A mixture of 100 g of methacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), 100 g of glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.0 g of benzoyl peroxide (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was added. It heated with stirring and superposed | polymerized at 80 degreeC under nitrogen atmosphere for 1 hour. Next, as a hydrophilic monomer having a strong cationic group, 100 g of ethyl trimethyl ammonium ammonium chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in ion-exchanged water. This was added to the same reactor, and similarly, polymerization was carried out at 80 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere while stirring. The resulting polymer composition was washed with water and acetone to obtain coated polymer particles having a hydrophilic polymer layer having a quaternary ammonium group on the surface. The obtained coated polymer particles were measured using a particle size distribution measuring device (manufactured by AccuSizer780 / Particle Sizing Systems), and the average particle size was 10 μm.
得られた被覆重合体粒子10gをイオン交換水100mLに分散させ、反応前スラリーを準備した。次いで、このスラリーを撹拌しながら、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン(和光純薬工業社製)を10mL加え、70℃で4時間反応させた。反応終了後、遠心分離機(日立製作所社製、「Himac CR20G」)を用いて上澄みを除去し、イオン交換水で洗浄した。洗浄後、遠心分離機を用いて上澄みを除去した。このイオン交換水による洗浄を更に4回繰り返し、基材粒子の表面に4級アンモニウム基と3級アミノ基とを有するイオン交換クロマトグラフィー用充填剤を得た。 10 g of the obtained coated polymer particles were dispersed in 100 mL of ion-exchanged water to prepare a pre-reaction slurry. Next, 10 mL of N, N-dimethylaminopropylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while stirring the slurry, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 4 hours. After completion of the reaction, the supernatant was removed using a centrifuge (“Himac CR20G” manufactured by Hitachi Ltd.) and washed with ion-exchanged water. After washing, the supernatant was removed using a centrifuge. This washing with ion-exchanged water was repeated four more times to obtain a packing material for ion-exchange chromatography having a quaternary ammonium group and a tertiary amino group on the surface of the base material particles.
上記イオン交換クロマトグラフィー用充填剤を液体クロマトグラフィーシステムのステンレス製カラム(カラムサイズ:内径4.6mm×長さ20mm)に充填した。 The above-mentioned packing material for ion exchange chromatography was packed in a stainless steel column (column size: inner diameter 4.6 mm × length 20 mm) of a liquid chromatography system.
参考例4 HPLC分析
下記実施例において、PCR増幅産物のイオン交換クロマトグラフィー分析は、参考例3で準備したアニオン交換カラムを用いて、以下の条件で行った。
システム:LC−20Aシリーズ(島津製作所社製)
溶離液:溶離液A 25mmol/Lトリス塩酸緩衝液(pH7.5)
溶離液B 25mmol/Lトリス塩酸緩衝液(pH7.5)
+1mol/L硫酸アンモニウム
分析時間:15分
溶出法:以下のグラジエント条件により溶離液Bの混合比率を直線的に増加させた。
0分(溶離液B40%)→10分(溶離液B100%)
検体:後述する実施例1〜3で得られたPCR増幅産物
流速:1.0mL/min
検出波長:260nm
試料注入量:5μL
カラム温度:70℃Reference Example 4 HPLC Analysis In the following example, the ion exchange chromatography analysis of the PCR amplification product was performed under the following conditions using the anion exchange column prepared in Reference Example 3.
System: LC-20A series (made by Shimadzu Corporation)
Eluent: Eluent A 25 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 7.5)
Eluent B 25 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 7.5)
+1 mol / L ammonium sulfate Analysis time: 15 minutes Elution method: The mixing ratio of the eluent B was linearly increased under the following gradient conditions.
0 minutes (eluent B 40%) → 10 minutes (eluent B 100%)
Sample: PCR amplification product obtained in Examples 1 to 3 described later Flow rate: 1.0 mL / min
Detection wavelength: 260nm
Sample injection volume: 5 μL
Column temperature: 70 ℃
実施例1 HPLCによるNANOG遺伝子領域におけるDNAメチル化状態の判定を用いたヒトiPS細胞とヒト皮膚線維芽細胞の判別
〔ゲノムDNAの抽出および亜硫酸水素塩処理〕
脱メチル化遺伝子の1つであるNANOGのプロモーター領域について、CpGサイトのDNAメチル化を解析するため、測定試料を調製した。
先ず、上述のCpGサイトを含むCpGアイランドに対し、Methyl Primer Express(登録商標)ソフトウェア(Life Technologies社)を用いてプライマーを設計した。Example 1 Discrimination between human iPS cells and human skin fibroblasts using determination of DNA methylation state in NANOG gene region by HPLC [Extraction of genomic DNA and bisulfite treatment]
For the promoter region of NANOG, which is one of the demethylation genes, a measurement sample was prepared in order to analyze the DNA methylation of the CpG site.
First, for the CpG island containing the above-mentioned CpG site, a primer was designed using Methyl Primer Express (registered trademark) software (Life Technologies).
参考例1で調製したiPS細胞(4株)および皮膚線維芽細胞(TIG−111)から、DNeasy Blood & Tissue Kit(Qiagen社製)を用いて、製造者の指示説明書に従ってDNAを抽出した。抽出したDNAを、EZ DNA Methylation−Lightning Kit(ZYMO Research社製)を用いて亜硫酸水素塩処理した。 DNA was extracted from the iPS cells (4 strains) and the skin fibroblasts (TIG-111) prepared in Reference Example 1 using DNeasy Blood & Tissue Kit (manufactured by Qiagen) according to the manufacturer's instructions. The extracted DNA was treated with bisulfite using EZ DNA Methylation-Lighting Kit (ZYMO Research).
〔PCR〕
処理したDNAを鋳型として用いて、NANOG遺伝子のプロモーター領域を含む336bp領域をPCR増幅した。PCRプライマーは、プライマーセット1(配列番号1および2)を用いた。各プライマーの配列を表3に示す。PCRは、鋳型DNA 25ng、1×Ex Taq Buffer(20mM Mg2+plus)(TaKaRa BIO社製)、200μmol/L dNTP、1.25U TaKaRa Ex Taq HS(TaKaRa BIO社製)、ならびに0.2μmol/L forwardおよびreverseプライマー、を含んだ50μLの反応液で行った。ポリメラーゼは95℃で10分間活性化した。DNAは、Applied Biosystems社製Veritiサーマルサイクラーにより、94℃30秒、55℃30秒および72℃30秒の38サイクル、次いで最後に72℃7分間の伸長という条件で増幅した。PCR終了後、予めethidium bromideを添加した2%アガロースゲルに、反応液5μLにloading dye solution 1μLを混ぜた後アプライして電気泳動し、PCR増幅産物を観察して目的のPCR増幅産物が得られたことを確認した。[PCR]
Using the treated DNA as a template, a 336 bp region containing the promoter region of the NANOG gene was PCR amplified. As the PCR primer, primer set 1 (SEQ ID NOS: 1 and 2) was used. The sequences of each primer are shown in Table 3. PCR was carried out using 25 ng of template DNA, 1 × Ex Taq Buffer (20 mM Mg 2 + plus) (TaKaRa BIO), 200 μmol / L dNTP, 1.25 U TaKaRa Ex Taq HS (TaKaRa BIO), and 0.2 μmol / L. The reaction was carried out with 50 μL of the reaction solution containing the forward and reverse primers. The polymerase was activated at 95 ° C for 10 minutes. The DNA was amplified by a Veriti thermal cycler manufactured by Applied Biosystems under the conditions of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 30 seconds for 38 cycles, and finally, extension at 72 ° C. for 7 minutes. After completion of PCR, 5 μL of the reaction solution was mixed with 1 μL of loading dye solution on a 2% agarose gel to which ethidium bromide had been added in advance, and the mixture was applied and electrophoresed to observe the PCR amplification product to obtain the desired PCR amplification product. I confirmed that.
〔HPLC法による多能性幹細胞および皮膚線維芽細胞のDNAメチル化解析〕
上記で調製したiPS細胞およびヒト皮膚線維芽細胞から得たPCR増幅産物を、それぞれ参考例4の手順でHPLC分析にかけた。得られたHPLCクロマトグラムを図1に示す。なお図1のクロマトグラムは、ピーク高さが同じになるように調整されている。図1に示されるように、iPS細胞からの検出シグナルのピークの保持時間の方がヒト皮膚線維芽細胞の検出シグナルのピークの保持時間より遅かった。これは、PCR増幅した遺伝子領域において、ヒト皮膚線維芽細胞においてはメチル化されていたCpGサイトが、iPS細胞においては脱メチル化されたことを示している。この結果は、NANOGが脱メチル化遺伝子であるという知見と一致することから、本発明の方法に従ってクロマトグラムのピークの保持時間を測定することで、iPS細胞を識別可能であることが示された。また、異なるiPS細胞株間においても、実質的に同一の保持時間に検出シグナルが得られており、再現性良くiPS細胞を識別できることが示された。[DNA methylation analysis of pluripotent stem cells and skin fibroblasts by HPLC method]
The PCR amplification products obtained from the iPS cells and human skin fibroblasts prepared above were subjected to HPLC analysis by the procedure of Reference Example 4, respectively. The obtained HPLC chromatogram is shown in FIG. The chromatogram in FIG. 1 is adjusted so that the peak heights are the same. As shown in FIG. 1, the retention time of the peak of the detection signal from iPS cells was later than the retention time of the peak of the detection signal of human dermal fibroblasts. This indicates that in the PCR-amplified gene region, the CpG site that was methylated in human skin fibroblasts was demethylated in iPS cells. Since this result is consistent with the finding that NANOG is a demethylated gene, it was shown that iPS cells can be identified by measuring the retention time of the peak of the chromatogram according to the method of the present invention. .. In addition, detection signals were obtained at substantially the same retention time between different iPS cell lines, indicating that iPS cells can be distinguished with good reproducibility.
実施例2 HPLC法によるDNAメチル化状態の判定を用いたヒトiPS細胞およびヒト皮膚線維芽細胞の判別
参考例1で調製したiPS細胞株およびヒト皮膚線維芽細胞(TIG−111)のそれぞれから、実施例1と同様の手順でゲノムDNAを抽出し、亜硫酸水素塩処理し、PCR、およびHPLCにかけた。PCRでは、Oct3/4、RAB25、SALL4、SP100、およびUBE1Lの各遺伝子のCpG領域を増幅した。PCRプライマーは、プライマーセット2〜6(配列番号3〜12)を用いた。各プライマーの配列およびプロダクトサイズを表4に示す。Example 2 Discrimination of Human iPS Cells and Human Skin Fibroblasts Using Determination of DNA Methylation State by HPLC Method From each of the iPS cell line and human skin fibroblasts (TIG-111) prepared in Reference Example 1, Genomic DNA was extracted by the same procedure as in Example 1, treated with bisulfite, and subjected to PCR and HPLC. In PCR, the CpG region of each gene of Oct3 / 4, RAB25, SALL4, SP100, and UBE1L was amplified. PCR sets used were primer sets 2 to 6 (SEQ ID NOS: 3 to 12). The sequence and product size of each primer are shown in Table 4.
各遺伝子領域(プライマーセット2〜6によるPCR産物)について得られたHPLCクロマトグラムを図2〜6に示す。Oct3/4(プライマーセット2)を図2に、RAB25(プライマーセット3)を図3に、SALL4(プライマーセット4)を図4に、SP100(プライマーセット5)を図5に、UBE1L(プライマーセット6)を図6に示す。なお、各図のクロマトグラムは、ピーク高さが同じになるように調整されている。 The HPLC chromatograms obtained for each gene region (PCR products by primer sets 2 to 6) are shown in FIGS. Oct3 / 4 (primer set 2) in Fig. 2, RAB25 (primer set 3) in Fig. 3, SALL4 (primer set 4) in Fig. 4, SP100 (primer set 5) in Fig. 5, UBE1L (primer set). 6) is shown in FIG. The chromatograms in each figure are adjusted so that the peak heights are the same.
実施例3 HPLC法によるDNAメチル化状態の判定を用いたヒトiPS細胞およびヒト皮膚線維芽細胞の判別
参考例1と同様の手順で調製したiPS細胞株およびヒト皮膚線維芽細胞(TIG−111)のそれぞれから、実施例1と同様の手順でゲノムDNAを抽出し、亜硫酸水素塩処理し、PCR、およびHPLCにかけた。PCR用のプライマーとしては、SLC22A3、Oct3/4、SP100、およびUBE1Lの各遺伝子のCpG領域を増幅するためのプライマーとして、それぞれプライマーセット7〜10(配列番号13〜19)を設計した。PCRでは、ポリメラーゼは95℃で4分間活性化し、DNAは、Applied Biosystems社製Veritiサーマルサイクラーにより、95℃30秒、55℃30秒および72℃60秒の40サイクル、次いで最後に72℃7分間の伸長という条件で増幅した。アニーリング温度は、検討の上増幅効率が高く、かつ非特異な増幅が起こりにくい温度に最適化した。本解析に用いたプライマーの配列およびプロダクトサイズを表4に示す。Example 3 Discrimination between human iPS cells and human skin fibroblasts using determination of DNA methylation state by HPLC method iPS cell line and human skin fibroblasts (TIG-111) prepared by the same procedure as in Reference Example 1 Genomic DNA was extracted from each of these by the same procedure as in Example 1, treated with bisulfite, and subjected to PCR and HPLC. As the primers for PCR, primer sets 7 to 10 (SEQ ID NOS: 13 to 19) were designed as primers for amplifying the CpG region of each gene of SLC22A3, Oct3 / 4, SP100, and UBE1L. In PCR, the polymerase was activated at 95 ° C for 4 minutes, and the DNA was applied to an Applied Biosystems Veriti thermal cycler for 40 cycles of 95 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds and 72 ° C for 60 seconds, and finally 72 ° C for 7 minutes. Was amplified under the condition of elongation. The annealing temperature was optimized to a temperature at which the amplification efficiency was high and non-specific amplification did not easily occur after examination. Table 4 shows the sequences and product sizes of the primers used in this analysis.
SLC22A3およびOct3/4の各遺伝子領域(それぞれプライマーセット7および8によるPCR産物)について得られたHPLCクロマトグラムを図7〜8に示す。なお、各図のクロマトグラムは、ピーク高さが同じになるように調整されている。 The HPLC chromatograms obtained for each gene region of SLC22A3 and Oct3 / 4 (PCR products by primer sets 7 and 8, respectively) are shown in FIGS. The chromatograms in each figure are adjusted so that the peak heights are the same.
脱メチル化遺伝子に分類される遺伝子、すなわちOct3/4、RAB25、SALL4、およびSLC22A3においては、図2〜4、7および8に示されるように、iPS細胞からの検出シグナルのピークの保持時間の方が、ヒト皮膚線維芽細胞の検出シグナルピークの保持時間より遅かった。この結果は、本発明の方法により、iPS細胞における様々な脱メチル化遺伝子領域の脱メチル化を検出できたことを示している。一方、メチル化遺伝子に分類される遺伝子、すなわちSP100およびUBE1Lにおいては、図5および6に示されるように、iPS細胞の検出シグナルのピークの保持時間の方が、ヒト皮膚線維芽細胞の検出シグナルピークの保持時間より早かった。この結果は、本発明の方法により、iPS細胞における様々なメチル化遺伝子領域のメチル化を検出できたことを示している。
これらの結果から、本発明の方法に従って、メチル化遺伝子または脱メチル化遺伝子について、クロマトグラムのピークの保持時間を測定することで、iPS細胞を識別可能であることが示された。For genes classified as demethylated genes, namely Oct3 / 4, RAB25, SALL4, and SLC22A3, as shown in FIGS. 2 to 4, 7 and 8, the retention time of the peak of the detected signal from iPS cells was This was later than the retention time of the detection signal peak of human dermal fibroblasts. This result indicates that demethylation of various demethylated gene regions in iPS cells could be detected by the method of the present invention. On the other hand, in the genes classified as methylated genes, namely SP100 and UBE1L, as shown in FIGS. 5 and 6, the retention time of the peak of the detection signal of iPS cells was shorter than the detection signal of human skin fibroblasts. It was earlier than the peak retention time. This result indicates that the method of the present invention could detect methylation of various methylation gene regions in iPS cells.
From these results, it was shown that the iPS cells can be identified by measuring the retention time of the peak of the chromatogram for the methylated gene or the demethylated gene according to the method of the present invention.
比較例1 バイサルファイトシークエンス法によるヒトiPS細胞およびヒト皮膚線維芽細胞のDNAメチル化解析 Comparative Example 1 DNA methylation analysis of human iPS cells and human dermal fibroblasts by bisulfite sequencing method
実施例1および実施例2で調製した各PCR増幅産物をクローニングし、バイサルファイトシークエンス法を用いて、各遺伝子のプロモーター領域のCpGサイトのメチル化状態を解析した。
PCR増幅産物を、バイオダイナミクス社製TAクローニングキットを使用し、クローニング、形質転換し、20個〜24個のコロニーを回収した。各コロニーからプラスミドを抽出し、M13 reverse primerを用いてシークエンシングし亜硫酸水素塩処理後のDNA配列を決定した。メチル化状態を確認するため、QUMA(http://quma.cdb.riken.jp/)を用いて解析した。Each PCR amplification product prepared in Example 1 and Example 2 was cloned, and the methylation state of the CpG site in the promoter region of each gene was analyzed using the bisulfite sequencing method.
The PCR amplification product was cloned and transformed using TA Cloning Kit manufactured by Biodynamics, and 20 to 24 colonies were collected. A plasmid was extracted from each colony and sequenced using M13 reverse primer to determine the DNA sequence after bisulfite treatment. In order to confirm the methylation state, analysis was performed using QUMA (http://quma.cdb.riken.jp/).
解析結果を図9および10に示す。HPLC法を用いた本発明の方法とバイサルファイトシークエンス法とで、メチル化状態の判定結果は一致した。しかし、バイサルファイトシークエンス法によりDNAのメチル化状態の変化を解析する場合には、PCR増幅の後、増幅産物をクローニングし、さらにクローニングで得られた多数の検体を1つずつシークエンシング等により解析しなければならず、非常に多くの時間と労力を必要とする。一方、本発明の方法によれば、PCR増幅産物を直接HPLC分析に供するので、クローニングの工程が不要であり、測定例数も少なくて済む。実際、バイサルファイトシークエンス法が1遺伝子領域につき解析に数日程度かかるのに対し、本発明の方法は、1遺伝子領域につき約10分で解析結果が得られる。したがって、本発明の方法によれば、迅速かつ容易に、かつハイスループットで、iPS細胞の識別が可能である。 The analysis results are shown in FIGS. 9 and 10. The results of determination of the methylation state agreed between the method of the present invention using the HPLC method and the bisulfite sequencing method. However, when analyzing changes in the methylation state of DNA by the bisulfite sequencing method, after PCR amplification, the amplification product is cloned, and a large number of samples obtained by cloning are analyzed one by one by sequencing or the like. Must be done and requires a great deal of time and effort. On the other hand, according to the method of the present invention, since the PCR amplification product is directly subjected to HPLC analysis, the step of cloning is unnecessary and the number of measurement cases can be small. In fact, the analysis by the bisulfite sequencing method takes about several days per gene region, whereas the method of the present invention can obtain the analysis result in about 10 minutes per gene region. Therefore, according to the method of the present invention, iPS cells can be identified quickly, easily, and with high throughput.
Claims (5)
初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
該亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;および、
該初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、対照の検出シグナルのピークの保持時間よりも延長している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
ここで、該対照の検出シグナルは、初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理した後、該プライマーセットを用いてPCR増幅し、得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけて得られた検出シグナルである、
を含み、
該脱メチル化遺伝子は、SLC22A3およびOct3/4からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、
該脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットは、以下:
該脱メチル化遺伝子がSLC22A3の場合、配列番号13からなるプライマーと配列番号14からなるプライマーとのセット;
該脱メチル化遺伝子がOct3/4の場合、配列番号15からなるプライマーと配列番号16からなるプライマーとのセット、
である、方法。 A method for quality control of induced pluripotent stem cells, the method comprising :
Treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
PCR amplifying the bisulfite treated DNA with a primer set that amplifies the DNA of the CpG region of the demethylated gene;
Subjecting the resulting PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal; and
When the retention time of the peak of the detection signal obtained from the reprogrammed cells or its culture is longer than the retention time of the peak of the control detection signal, the reprogrammed cells are artificially engineered. Determining that the cells are pluripotent stem cells,
Here, the detection signal of the control was obtained by treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or cultures thereof with bisulfite, and then PCR-amplifying using the primer set. Is a detection signal obtained by subjecting the PCR amplification product to ion exchange chromatography,
Only including,
The demethylated gene is at least one selected from the group consisting of SLC22A3 and Oct3 / 4,
The primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene is as follows:
When the demethylated gene is SLC22A3, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 13 and a primer consisting of SEQ ID NO: 14;
When the demethylation gene is Oct3 / 4, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 15 and a primer consisting of SEQ ID NO: 16,
Is the way.
初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
該亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;および、
該初期化処理された細胞またはその培養物から得た検出シグナルのピークの保持時間が、対照の検出シグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
ここで、該対照の検出シグナルは、初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理した後、該プライマーセットを用いてPCR増幅し、得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけて得られた検出シグナルである、
を含み、
該メチル化遺伝子は、SP100およびUBE1Lからなる群より選ばれる少なくとも1つであり、
該メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットは、以下:
該メチル化遺伝子がSP100の場合、配列番号17からなるプライマーと配列番号10からなるプライマーとのセット;
該メチル化遺伝子がUBE1Lの場合、配列番号18からなるプライマーと配列番号19からなるプライマーとのセット、
である、方法。 A method for quality control of induced pluripotent stem cells, the method comprising :
Treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or cultures thereof with bisulfite;
PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA with a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene;
Subjecting the resulting PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal; and
When the retention time of the peak of the detection signal obtained from the reprogrammed cells or the culture thereof is shorter than the retention time of the peak of the control detection signal, the reprogrammed cells are artificially engineered. Determining that the cells are pluripotent stem cells,
Here, the detection signal of the control was obtained by treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or cultures thereof with bisulfite, and then PCR-amplifying using the primer set. Is a detection signal obtained by subjecting the PCR amplification product to ion exchange chromatography,
Only including,
The methylated gene is at least one selected from the group consisting of SP100 and UBE1L,
The primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the methylated gene is as follows:
When the methylated gene is SP100, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 17 and a primer consisting of SEQ ID NO: 10;
When the methylated gene is UBE1L, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 18 and a primer consisting of SEQ ID NO: 19,
Is the way.
(1−1)初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(1−2)初期化処理されていない細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2−1)工程(1−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−2)工程(1−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−3)工程(1−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−4)工程(1−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(3−1)工程(2−1)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−2)工程(2−2)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−3)工程(2−3)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−4)工程(2−4)で得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4)工程(3−1)で得られた検出シグナルのピークの保持時間が、工程(3−3)で得られた検出シグナルのピークの保持時間よりも延長しており、かつ工程(3−2)で得られた検出シグナルのピークの保持時間が、工程(3−4)で得られた検出シグナルのピークの保持時間よりも短縮している場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
を含み、
該脱メチル化遺伝子は、SLC22A3およびOct3/4からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、
該脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットは、以下:
該脱メチル化遺伝子がSLC22A3の場合、配列番号13からなるプライマーと配列番号14からなるプライマーとのセット;
該脱メチル化遺伝子がOct3/4の場合、配列番号15からなるプライマーと配列番号16からなるプライマーとのセット、
であり、
該メチル化遺伝子は、SP100およびUBE1Lからなる群より選ばれる少なくとも1つであり、
該メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットは、以下:
該メチル化遺伝子がSP100の場合、配列番号17からなるプライマーと配列番号10からなるプライマーとのセット;
該メチル化遺伝子がUBE1Lの場合、配列番号18からなるプライマーと配列番号19からなるプライマーとのセット、
である、方法。 A method for quality control of induced pluripotent stem cells, the method comprising :
(1-1) treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or a culture thereof with bisulfite;
(1-2) treating genomic DNA prepared from uninitialized cells or a culture thereof with bisulfite;
(2-1) PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-1) by using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the demethylation gene;
(2-2) PCR amplification of the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-1) by using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylation gene;
(2-3) PCR-amplifying the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-2) using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the demethylated gene;
(2-4) PCR amplification of the bisulfite-treated DNA obtained in step (1-2) using a primer set that amplifies the DNA in the CpG region of the methylated gene;
(3-1) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-1) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-2) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-2) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-3) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-3) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-4) subjecting the PCR amplification product obtained in step (2-4) to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4) The retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-1) is longer than the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-3), and -2) when the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-4) is shorter than the retention time of the peak of the detection signal obtained in step (3-4), Determining that the cells are induced pluripotent stem cells,
Only including,
The demethylated gene is at least one selected from the group consisting of SLC22A3 and Oct3 / 4,
The primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene is as follows:
When the demethylated gene is SLC22A3, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 13 and a primer consisting of SEQ ID NO: 14;
When the demethylation gene is Oct3 / 4, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 15 and a primer consisting of SEQ ID NO: 16,
And
The methylated gene is at least one selected from the group consisting of SP100 and UBE1L,
The primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the methylated gene is as follows:
When the methylated gene is SP100, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 17 and a primer consisting of SEQ ID NO: 10;
When the methylated gene is UBE1L, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 18 and a primer consisting of SEQ ID NO: 19,
Is the way.
(1−1)初期化処理された細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(1−2)人工多能性幹細胞またはその培養物から調製されたゲノムDNAを、亜硫酸水素塩で処理すること;
(2−1)工程(1−1)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセット、および/またはメチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(2−2)工程(1−2)で得られた亜硫酸水素塩によって処理されたDNAを、脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセット、および/またはメチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットを用いてPCR増幅すること;
(3−1)工程(2−1)得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(3−2)工程(2−2)得られたPCR増幅産物をイオン交換クロマトグラフィーにかけ、検出シグナルを得ること;
(4)工程(3−1)で得られた検出シグナルと工程(3−2)で得られた検出シグナルとの間でピークの保持時間に差異がない場合に、該初期化処理された細胞を人工多能性幹細胞であると判定すること、
を含み、
該脱メチル化遺伝子は、SLC22A3およびOct3/4からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、
該脱メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットは、以下:
該脱メチル化遺伝子がSLC22A3の場合、配列番号13からなるプライマーと配列番号14からなるプライマーとのセット;
該脱メチル化遺伝子がOct3/4の場合、配列番号15からなるプライマーと配列番号16からなるプライマーとのセット、
であり、
該メチル化遺伝子は、SP100およびUBE1Lからなる群より選ばれる少なくとも1つであり、
該メチル化遺伝子のCpG領域のDNAを増幅するプライマーセットは、以下:
該メチル化遺伝子がSP100の場合、配列番号17からなるプライマーと配列番号10からなるプライマーとのセット;
該メチル化遺伝子がUBE1Lの場合、配列番号18からなるプライマーと配列番号19からなるプライマーとのセット、
である、方法。 A method for quality control of induced pluripotent stem cells, the method comprising :
(1-1) treating genomic DNA prepared from reprogrammed cells or a culture thereof with bisulfite;
(1-2) treating genomic DNA prepared from induced pluripotent stem cells or a culture thereof with bisulfite;
(2-1) A primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene, and / or the DNA of the CpG region of the methylation gene, which is treated with the bisulfite salt obtained in the step (1-1), PCR amplification using a primer set that amplifies DNA;
(2-2) A primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene, and / or the DNA treated with the bisulfite salt obtained in the step (1-2) of the CpG region of the methylation gene PCR amplification using a primer set that amplifies DNA;
(3-1) Step (2-1) subjecting the obtained PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(3-2) Step (2-2) subjecting the obtained PCR amplification product to ion exchange chromatography to obtain a detection signal;
(4) The reprogrammed cells when there is no difference in peak retention time between the detection signal obtained in step (3-1) and the detection signal obtained in step (3-2) Is determined to be induced pluripotent stem cells,
Only including,
The demethylated gene is at least one selected from the group consisting of SLC22A3 and Oct3 / 4,
The primer set for amplifying the DNA of the CpG region of the demethylation gene is as follows:
When the demethylated gene is SLC22A3, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 13 and a primer consisting of SEQ ID NO: 14;
When the demethylation gene is Oct3 / 4, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 15 and a primer consisting of SEQ ID NO: 16,
And
The methylated gene is at least one selected from the group consisting of SP100 and UBE1L,
The primer set for amplifying the DNA in the CpG region of the methylated gene is as follows:
When the methylated gene is SP100, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 17 and a primer consisting of SEQ ID NO: 10;
When the methylated gene is UBE1L, a set of a primer consisting of SEQ ID NO: 18 and a primer consisting of SEQ ID NO: 19,
Is the way.
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