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JP6935101B2 - How to reestablish stem cells - Google Patents
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Description

本発明は、幹細胞を多段階工程により再樹立する方法に関する。 The present invention relates to a method for reestablishing stem cells in a multi-step process.

iPS細胞(人工多能性幹細胞)/ES細胞(胚性幹細胞)から臓器原基または臓器幹細胞を作製・供給することが、iPS細胞などを用いた再生医療の発展に必要である。たとえば、ヒトにiPS細胞/ES細胞より再生したヒト臓器/臓器原基を移植するためには、その細胞をブタやヒツジ等の異種の環境で目的臓器形成に誘導するステップが有効と考えられる。しかしながら、臓器原基/臓器幹細胞をインビトロで作製することは困難であるので、特に異種間のキメラ胚を作製し、キメラ胚より臓器原基または臓器幹細胞を採取する必要がある。そのためには異種間にわたって生着性があり、かつキメラ形成能を維持した高品質の幹細胞を臓器形成の出発細胞とする必要がある。 Producing and supplying organ primordia or organ stem cells from iPS cells (induced pluripotent stem cells) / ES cells (embryonic stem cells) is necessary for the development of regenerative medicine using iPS cells and the like. For example, in order to transplant a human organ / organ primordium regenerated from iPS cells / ES cells into a human, it is considered effective to induce the cells to form a target organ in a heterogeneous environment such as a pig or a sheep. However, since it is difficult to prepare an organ primordium / organ stem cell in vitro, it is particularly necessary to prepare a heterologous chimeric embryo and collect the organ primordium or the organ stem cell from the chimeric embryo. For that purpose, it is necessary to use high-quality stem cells that are engraftable across different species and maintain the ability to form chimeras as starting cells for organ formation.

また、iPS細胞/ES細胞からクローン動物またはキメラ動物を作製することは、絶滅危惧種などの希少動物、ペットなどの愛玩哺乳動物、有用な商業動物の保存・再生・維持という観点から有用であると考えられる。この場合は、特に異種間で生着性があり、かつキメラ形成能を維持した高品質の幹細胞を出発細胞とする必要がある。 In addition, producing cloned animals or chimeric animals from iPS cells / ES cells is useful from the viewpoint of preserving, regenerating, and maintaining rare animals such as endangered species, pet mammals such as pets, and useful commercial animals. it is conceivable that. In this case, it is necessary to use high-quality stem cells that are engraftable among different species and maintain the ability to form chimeras as starting cells.

マウスやラットのES細胞は、一般にナイーブ型の多能性幹細胞として樹立されており、胚盤胞補完法によるキメラ動物の作製について複数の報告例がある。一方、サル、ヒトなどの動物のiPS/ES細胞はコロニーが扁平であるプライム型の特徴を有しており、これを異種の胚盤胞に移植してもキメラを形成することができないか、形成できたとしてもごくわずかな寄与率である。 Mouse and rat ES cells are generally established as naive pluripotent stem cells, and there are several reports on the production of chimeric animals by the blastocyst complementation method. On the other hand, iPS / ES cells of animals such as monkeys and humans have a prime-type characteristic in which colonies are flat, and even if they are transplanted into heterologous blastocysts, chimeras cannot be formed. Even if it can be formed, it is a very small contribution rate.

このように、キメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する方法の重要性は、キメラ胚・キメラ動物の作製の成功率を高めるという観点から、よりいっそう増している。 As described above, the importance of the method for reestablishing stem cells capable of forming chimeras is further increasing from the viewpoint of increasing the success rate of producing chimeric embryos and chimeric animals.

キメラ形成可能なiPS細胞/ES細胞を得ることを目的としたこれまでの報告例の多くは、遺伝子導入等の手段でiPS細胞/ES細胞を確立するものであった(非特許文献1)。また、環境因子の添加など培地の改良により、質の高いiPS細胞/ES細胞を確立する例も報告されている(非特許文献2)。これらの報告例は、キメラ形成可能なiPS細胞/ES細胞を作製する技術ではあるが、作製されたiPS細胞/ES細胞がヘテロな細胞集団であり、キメラ形成能を持たない細胞が混在している可能性を十分否定できるだけの評価がなされていない。これらの技術は、iPS細胞/ES細胞のうちの「キメラ形成可能」な細胞の割合を高める技術であるといえる。 Most of the reported examples so far for the purpose of obtaining iPS cells / ES cells capable of forming chimeras have been to establish iPS cells / ES cells by means such as gene transfer (Non-Patent Document 1). In addition, an example of establishing high-quality iPS cells / ES cells by improving the medium such as addition of environmental factors has been reported (Non-Patent Document 2). These reported examples are techniques for producing iPS cells / ES cells capable of forming chimeras, but the produced iPS cells / ES cells are a heterogeneous cell population, and cells having no chimera-forming ability are mixed. It has not been evaluated enough to deny the possibility of being present. It can be said that these techniques increase the proportion of "chimera-forming" cells among iPS cells / ES cells.

iPS細胞やES細胞等の幹細胞は、一般には一定のばらついた分化度の性状を持つ細胞集団から形成されている。例えばES細胞全体で極めて少ない分画に全能性を持つ細胞が含まれていることが報告されている(非特許文献13)。 Stem cells such as iPS cells and ES cells are generally formed from a cell population having a certain degree of differentiation. For example, it has been reported that totipotent cells are contained in an extremely small fraction of all ES cells (Non-Patent Document 13).

現状では、「キメラ形成可能」という特性を維持した細胞はiPS細胞/ES細胞樹立時に取得した全細胞のうちの一部に過ぎない。臓器形成等の出発細胞を得るためには、キメラ形成能の獲得性維持の観点から、樹立したiPS細胞/ES細胞をさらに選択して再樹立を行い高品質化する必要がある。 At present, the cells that maintain the property of "chimera-forming" are only a part of all the cells acquired at the time of establishment of iPS cells / ES cells. In order to obtain starting cells for organ formation and the like, it is necessary to further select established iPS cells / ES cells and re-establish them to improve the quality from the viewpoint of maintaining the acquisition of chimera-forming ability.

長尾ら(特許文献1)は、特定の遺伝子が変異または欠損し、該遺伝子が関与する機能を喪失した多能性細胞、および該多能性細胞以外の他の多能性細胞を含む2種類以上の細胞を動物の宿主胚に注入することを含む、キメラ動物の作製方法を開示している。特許文献1は、当該生殖細胞を形成できないマウス胚から樹立したES細胞を他のマウスES細胞、例えば遺伝子を改変したES細胞と共培養することにより、他のマウスES細胞の増殖能が改善することができることを見いだしたことを記載している。 Nagao et al. (Patent Document 1) are two types including pluripotent cells in which a specific gene is mutated or deleted and the function in which the gene is involved is lost, and pluripotent cells other than the pluripotent cells. A method for producing a chimeric animal, which comprises injecting the above cells into an animal host embryo, is disclosed. Patent Document 1 improves the proliferative ability of other mouse ES cells by co-culturing ES cells established from mouse embryos that cannot form the germ cells with other mouse ES cells, for example, genetically modified ES cells. It states that it has found that it can be done.

しかしながら、キメラ形成可能な高品質なiPS/ES細胞の再樹立を可能にする方法については、現時点で報告例がない。 However, there is no report at this time on a method that enables the re-establishment of high-quality iPS / ES cells capable of forming chimeras.

国際公開WO2006/009272号パンフレットInternational Publication WO2006 / 009272 Pamphlet PCT/JP2015/078699PCT / JP2015 / 078699

Hanna,J.,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,107:9222−9227(2010)Hanna, J.M. , Et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107: 9222-9227 (2010) Gafni,O.,et al.Nature,504(7479):282−286(2013)Gaffni, O.D. , Et al. Nature, 504 (7479): 282-286 (2013) Boroviak,T.,et al.,Nature Cell Biology,16:513(2014)Boroviak, T. et al. , Et al. , Nature Cell Biology, 16: 513 (2014) Dan,J.,et al.,Scientific Rep.3:3492(2013)Dan, J. et al. , Et al. , Scientific Rep. 3: 3492 (2013) Suemori H.,et al.,Dev Dyn.,222(2):273−9(2001)Suemori H. , Et al. , Dev Dyn. , 222 (2): 273-9 (2001) Takada T.,et al.,Cell Transplant.,11(7):631−5(2002)Takada T.M. , Et al. , Cell Transplant. , 11 (7): 631-5 (2002) Ban H.,et al.,Proc Natl Acad Sci U S,108(34):14234−14239(2011)Ban H. , Et al. , Proc Natl Acad Sci US, 108 (34): 14234-14239 (2011) Chan Y.,et al.,Cell Stem Cell,13:663−675(2013)Chan Y. , Et al. , Cell Stem Cell, 13: 663-675 (2013) Valamehr B.,et al.,Stem Cell Reports,2:366−381(2014)Valamehr B. , Et al. , Stem Cell Reports, 2: 366-381 (2014) Ware C.,et al.,Proc Natl Acad Sci U S,111(12):4484−4489(2014)Walle C. , Et al. , Proc Natl Acad Sci US, 111 (12): 4484-4489 (2014) Theunissen T.,et al.,Cell Stem Cell,15:1−17(2014)Theunissen T.I. , Et al. , Cell Stem Cell, 15: 1-17 (2014) Takashima Y.,et al.,Cell 158:1254−1269(2014)Takashima Y. , Et al. , Cell 158: 1254-1269 (2014) Macfarlan,T.S.,et al.,Nature,487(7405):57−63(2012)Macfarlan, T. et al. S. , Et al. , Nature, 487 (7405): 57-63 (2012)

ヒト等の霊長類にiPS細胞/ES細胞より産生したヒト臓器/臓器原器を移植するためには、その霊長類の細胞をブタ、ヒツジ等の異種の環境で目的臓器形成に誘導するステップが有効である。そのためには、異種間で生着性があり、かつキメラ形成能を維持した高品質の幹細胞を臓器形成の出発材料とする必要がある。 In order to transplant human organs / organ prototypes produced from iPS cells / ES cells into primates such as humans, the step of inducing the cells of the primates to form the target organ in a heterogeneous environment such as pigs and sheep is required. It is valid. For that purpose, it is necessary to use high-quality stem cells that are engraftable between different species and maintain the ability to form chimeras as a starting material for organ formation.

本発明は、幹細胞を再樹立する方法、再樹立された幹細胞、再樹立された幹細胞の利用に関する。 The present invention relates to a method for reestablishing stem cells, reestablished stem cells, and utilization of reestablished stem cells.

限定されるわけではないが、本発明は以下の態様を含む。 The present invention includes, but is not limited to, the following aspects.

[態様1]
キメラ形成能を有する幹細胞を多段階工程により再樹立する方法であって、
第一種の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第一の幹細胞とは培養条件の異なる第二種の細胞の宿主胚と共培養する工程を含む再樹立工程を少なくとも2回行い、ここにおいて、第一種の幹細胞を第二種の細胞の宿主胚と共培養する工程において、培養培地は第一種の幹細胞に適した培養培地と第二種の細胞に適した培養培地の混合培地を用いることを含み、そして、
キメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する、ここにおいて、再樹立されたキメラ形成能を有する幹細胞は、第二種の細胞に適した培養培地、第一種の幹細胞に適した培養培地、あるいは、第一種の幹細胞に適した培養培地と第二種の細胞に適した培養培地の混合培地、のいずれの培養培地でも培養可能である、
ことを含む、前記方法。
[Aspect 1]
A method for reestablishing stem cells capable of forming chimeras by a multi-step process.
A re-establishment step including a step of co-culturing a first-class pluripotent stem cell or a multipotent stem cell with a host embryo of a second-class cell having different culture conditions from the first stem cell. At least twice, in the step of co-culturing the first-class stem cells with the host embryo of the second-class cells, the culture medium is suitable for the first-class stem cells and the second-class cells. Includes the use of a mixed medium of culture medium, and
Reestablishing a stem cell having a chimera forming ability, where the reestablished stem cell having a chimera forming ability is a culture medium suitable for a second type cell, a culture medium suitable for a first type stem cell, or a culture medium suitable for the first type stem cell. It is possible to culture in either a culture medium suitable for a type 1 stem cell and a mixed medium of a culture medium suitable for a type 2 cell.
The method described above.

[態様2]
異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を、多段階工程により再樹立する方法であって、
第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程を含む再樹立工程を少なくとも2回行い、ここにおいて、第一の哺乳類の種由来の幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程において、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含み、そして、
異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する、ここにおいて、再樹立された異種間でキメラ形成能を有する幹細胞は、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地、のいずれの培養培地でも培養可能である、
ことを含む、前記方法。
[Aspect 2]
A method for reestablishing stem cells capable of forming chimeras between different species by a multi-step process.
At least two re-establishment steps, including the step of co-culturing pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species with host embryos from the second mammalian species, have been performed. Here, in the step of co-culturing stem cells derived from the first mammalian species with a host embryo derived from the second mammalian species, the culture medium is a culture medium suitable for the first mammalian species and a second mammalian species. Includes the use of a mixed medium of culture medium suitable for the species, and
Reestablishing stem cells capable of forming chimera between different species, where the stem cells capable of forming chimera between different species are culture media suitable for the second mammalian species, the first mammalian species. The culture medium suitable for the above, or the culture medium is a mixed medium of the culture medium suitable for the first mammalian species and the culture medium suitable for the second mammalian species.
The method described above.

[態様3]
以下の工程:
(i−a)第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と共培養して細胞群を得る、ここにおいて、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地である;若しくは
(i−b)第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と合わせて細胞群を得る;
(ii)工程(i)で得られた細胞群を、第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する、ここにおいて、培養培地として第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含む;
(iii)工程(ii)で共培養した宿主胚から内部細胞塊を分離する;
(iv)工程(iii)得られた内部細胞塊を培養する、ここにおいて、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地である;
(v)工程(iv)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する、ここにおいて、培養培地として第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含む;
(vi)工程(v)で共培養した宿主胚から内部細胞塊を分離する;
(vii)工程(vii)で得られた内部細胞塊を培養し、異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する、ここにおいて、培養培地は、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地のいずれであってもよい;
を含み、ここで当該第一の哺乳類の種と当該第二の哺乳類の種は異なる種である、
態様2に記載の方法。
[Aspect 3]
The following steps:
(Ia) Pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species are co-cultured with high quality pluripotent stem cells from the second mammalian species. To obtain a cell population, where the culture medium is a culture medium suitable for the first mammalian species; or (ib) pluripotent stem cells or multipotency derived from the first mammalian species. Combine stem cells with high-quality pluripotent stem cells from a second mammalian species to obtain a cell population;
(Ii) The cell group obtained in step (i) is co-cultured with a host embryo derived from a second mammalian species, wherein a culture medium suitable for the first mammalian species and a second culture medium are used as the culture medium. Includes the use of a mixed medium of culture medium suitable for the mammalian species of
(Iii) Separation of the inner cell mass from the co-cultured host embryo in step (ii);
(Iv) Step (iii) The obtained inner cell mass is cultured, wherein the culture medium is a mixed medium of a culture medium suitable for the first mammalian species and a culture medium suitable for the second mammalian species. be;
(V) The cell population of step (iv) is co-cultured with a host embryo derived from a second mammalian species, wherein a culture medium suitable for the first mammalian species and a second mammalian species as the culture medium. Including using a mixed medium of culture medium suitable for
(Vi) Separate the inner cell mass from the co-cultured host embryo in step (v);
(Vii) The internal cell mass obtained in step (vii) is cultured to reestablish stem cells capable of forming chimera between different species, wherein the culture medium is a culture medium suitable for a second mammalian species. , A culture medium suitable for the first mammalian species, or a mixed medium of the culture medium suitable for the first mammalian species and the culture medium suitable for the second mammalian species. good;
Here, the species of the first mammal and the species of the second mammal are different species.
The method according to aspect 2.

[態様4]
工程(ii)及び/又は工程(v)の第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養工程において、混合培地中での共培養後、培地を第一の哺乳類の種に適した培養培地に変更してさらに共培養を行う、ことを含む、態様3に記載の方法。
[Aspect 4]
In the co-culture step with the host embryo derived from the second mammalian species in step (ii) and / or step (v), after co-culturing in the mixed medium, the medium is a culture medium suitable for the first mammalian species. The method according to the third aspect, which comprises changing to and further co-culturing.

[態様5]
さらに、工程(vii)で再樹立した幹細胞について、工程(v)〜(vii)を繰り返すことを含む、態様3又は4に記載の方法。
[Aspect 5]
The method according to aspect 3 or 4, further comprising repeating steps (v)-(vii) for stem cells reestablished in step (vii).

[態様6]
第一の哺乳類の種が、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、サル及びヒトからなる群より選択される、態様2−5のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 6]
The method according to any one of aspects 2-5, wherein the first mammalian species is selected from the group consisting of dogs, cats, horses, cows, goats, sheep, monkeys and humans.

[態様7]
第一の哺乳類の種が、霊長目に属する種である、態様2−5のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 7]
The method according to any one of aspects 2-5, wherein the first mammalian species is a species belonging to the primate order.

[態様8]
第二の哺乳類の種が、マウス、ラット、ウサギ及びブタからなる群より選択される、態様2−7のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 8]
The method according to any one of aspects 2-7, wherein the second mammalian species is selected from the group consisting of mice, rats, rabbits and pigs.

[態様9]
第一の哺乳類の種がサルであり、第二の哺乳類の種がマウスである、態様2−8のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 9]
The method according to any one of aspects 2-8, wherein the first mammalian species is a monkey and the second mammalian species is a mouse.

[態様10]
多能性幹細胞が、以下:ES細胞、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、クローン胚由来ES細胞(ntES細胞)、及び生殖細胞(EG細胞)からなる群より選択され、そして、複能性幹細胞が以下:栄養芽幹細胞(TS細胞)、エピブラスト幹細胞(EpiS細胞)、多能性生殖細胞(mGS細胞)、造血幹細胞、神経幹細胞および間葉系幹細胞、からなる群より選択される、態様2−9のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 10]
Pluripotent stem cells are selected from the group consisting of ES cells, induced pluripotent stem cells (iPS cells), cloned embryo-derived ES cells (ntES cells), and germ cells (EG cells), and are pluripotent. Aspects in which stem cells are selected from the group consisting of vegetative embryonic stem cells (TS cells), epiblast stem cells (EpiS cells), pluripotent germ cells (mGS cells), hematopoietic stem cells, neural stem cells and mesenchymal stem cells. The method according to any one of 2-9.

[態様11]
第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞が、ES細胞またはiPS細胞である、態様2−10のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 11]
The method according to any one of aspects 2-10, wherein the pluripotent or multipotent stem cell from the first mammalian species is an ES cell or an iPS cell.

[態様12]
高品質な多能性幹細胞が、ナイーブ型の多能性幹細胞である、態様3−11のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 12]
The method according to any one of aspects 3-11, wherein the high quality pluripotent stem cell is a naive type pluripotent stem cell.

[態様13]
宿主胚が、受精卵由来胚又は人工操作胚からなる群より選択される、態様1−12のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 13]
The method according to any one of aspects 1-12, wherein the host embryo is selected from the group consisting of fertilized egg-derived embryos or artificially manipulated embryos.

[態様14]
工程(ii)、工程(v)が、各々工程(i)、工程(iv)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の受精卵由来胚または4倍体胚にマイクロインジェクションまたはアグリゲーションして共培養することにより行う、態様2−13のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 14]
Step (ii) and step (v) microinject or aggregate the cell populations of step (i) and step (iv) into fertilized egg-derived embryos or tetraploid embryos derived from the second mammalian species, respectively. The method according to any one of aspects 2-13, which is carried out by culturing.

[態様15]
第一の哺乳類の種に適した培養培地が、グリコーゲン合成酵素キナーゼ3阻害剤、プロテインキナーゼC阻害剤、MEK阻害剤及びサイクリン依存性キナーゼ阻害剤からなる群から選択される、阻害剤を含むことを特徴とする、態様2−14のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 15]
A culture medium suitable for the first mammalian species comprises an inhibitor selected from the group consisting of glycogen synthase kinase kinase 3 inhibitors, protein kinase C inhibitors, MEK inhibitors and cyclin-dependent kinase inhibitors. 2. The method according to any one of aspects 2-14.

[態様16]
第二の哺乳類の種に適した培養培地が、グリコーゲン合成酵素キナーゼ3阻害剤、プロテインキナーゼC阻害剤、MEK阻害剤及びサイクリン依存性キナーゼ阻害剤からなる群から選択される、阻害剤を含まないことを特徴とする、態様2−15のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 16]
A culture medium suitable for the second mammalian species is selected from the group consisting of glycogen synthase kinase kinase 3 inhibitors, protein kinase C inhibitors, MEK inhibitors and cyclin-dependent kinase inhibitors, without inhibitors. The method according to any one of aspects 2-15, characterized in that.

[態様17]
第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞はヒトES細胞ではなく、そして第二の哺乳類の種はヒトではない、態様2ないし16のいずれか1項に記載の方法。
[Aspect 17]
The method according to any one of aspects 2 to 16, wherein the pluripotent stem cells from the first mammalian species are not human ES cells, and the second mammalian species is not human.

[態様18]
多能性幹細胞もしくは複能性幹細胞から再樹立した、霊長目の動物の幹細胞であって、以下:
・均一化されている;
・キメラ形成可能である;
・細胞集合体を形成可能である;および
・内部細胞塊のニッチ環境に親和性が高い;
からなる群より選択される特徴の1以上を有する、前記細胞。
[Aspect 18]
Primate animal stem cells reestablished from pluripotent or multipotent stem cells, including:
・ Uniformized;
・ Chimera can be formed;
-Able to form cell aggregates; and-High affinity for the niche environment of the inner cell mass;
The cell having one or more of the features selected from the group consisting of.

[態様19]
態様1ないし17に記載の方法により再樹立した、態様18に記載の細胞。
[Aspect 19]
The cell according to aspect 18, which was reestablished by the method according to aspects 1 to 17.

[態様20]
以下:
・第二種の哺乳類の種に適した培地で培養可能である;および
・第二の哺乳類の種由来の宿主胚に同調しやすい
からなる群より選択される特徴の1以上を有する、態様19に記載の細胞。
[Aspect 20]
Less than:
Aspect 19 having one or more of the characteristics selected from the group consisting of being able to cultivate in a medium suitable for a second mammalian species; and being more likely to synchronize with a host embryo from a second mammalian species. The cells described in.

[態様21]
細胞を用いた薬効評価または病態解析を行う方法であって、以下:
(i)細胞を得る工程:ここで当該細胞は、(A)態様1ないし17のいずれか1項に記載の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞であるか、(B)態様1ないし17のいずれか1項に記載の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞を分化させることにより得た体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞であり、ここで当該体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞は、以下の(a)〜(c)のいずれかの方法により得られるものである:
(a)態様1ないし17のいずれか1項に記載の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞からキメラ胚またはキメラ胎児/胎仔を作製し、そして当該キメラ胚またはキメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得る;
(b)(a)で得られたキメラ胚またはキメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞をインビトロで分化させて臓器前駆細胞または体性細胞を得る;
(c)態様1ないし17のいずれか1項に記載の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞をインビトロで分化させることにより、体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得る;
(ii)工程(i)で得た細胞を用いて薬効評価または病態解析を行う工程;
を含む、前記方法。
[Aspect 21]
This is a method for evaluating drug efficacy or analyzing pathological conditions using cells.
(I) Step of obtaining cells: Here, the cells are stem cells having a chimera-forming ability reestablished by the method according to any one of (A) Aspects 1 to 17, or (B) Aspects 1 to 1. It is a somatic stem cell, an organ precursor cell, or a somatic cell obtained by differentiating a stem cell having a chimera-forming ability reestablished by the method according to any one of 17. The progenitor cells or somatic cells are obtained by any of the following methods (a) to (c):
(A) A chimeric embryo or a chimeric fetal / fetal body is prepared from a stem cell having a chimeric-forming ability reestablished by the method according to any one of aspects 1 to 17, and the chimeric embryo or the chimeric fetal / fetal-derived body. Obtain sex stem cells, organ precursor cells, or somatic cells;
(B) The chimeric embryo or chimeric embryo / fetal-derived somatic stem cell obtained in (a) is differentiated in vitro to obtain an organ progenitor cell or somatic cell;
(C) Somatic stem cells, organ progenitor cells, or somatic cells are obtained by in vitro differentiation of stem cells having the ability to form chimeras reestablished by the method according to any one of aspects 1 to 17;
(Ii) A step of evaluating drug efficacy or analyzing pathological conditions using the cells obtained in step (i);
The method described above.

本発明の多段階再樹立法により、キメラ形成能を有する高品質な幹細胞を効率良く取得することが可能になった。本発明は特に、異種間でキメラ形成可能な高品質な幹細胞を効率良く取得することを可能にするものである。本発明の方法は、培養条件が異なる同種間の異なる幹細胞においても、広く適用可能である。 The multi-step re-establishment method of the present invention has made it possible to efficiently obtain high-quality stem cells having a chimera-forming ability. In particular, the present invention makes it possible to efficiently obtain high-quality stem cells capable of forming chimeras between different species. The method of the present invention is also widely applicable to different stem cells of the same species with different culture conditions.

[図1]図1は、本発明の多段階再樹立法の一態様の模式図を示す。サルES細胞の再樹立の過程で、段階的に適宜培地を変更する。特に宿主胚における胚培養液を至適化する。
[図2]図2は、多段階再樹立の前後のサルES細胞の顕微鏡写真図である。サル用ES培地で継代培養したサルES細胞を、X10倍またはX20倍の対物レンズを用いて蛍光顕微鏡(Axio Observer D1 system, Carl Zeiss)で観察した。二段階再樹立後のES細胞は、緑色蛍光を示し、良好な形状と大きさのコロニーを形成した。
上段:透過像
中段:GFP蛍光像
下段:重ね合わせ像
[図3]図3は、多段階再樹立されたサルES細胞をさらにマウス用培地で継代培養し、マウス用培地への適応を調べた結果である。サル用ES培地を用いて培養した二段階再樹立後のサルES細胞を、マウス用ES培地にて5代継代培養した。得られた細胞を蛍光顕微鏡にて観察したところ、良好な形状と大きさのコロニーの形態を維持していた。
上段:透過像
中段:GFP蛍光像
下段:重ね合わせ像
[図4]図4は、サルES細胞の細胞移植により形成されたテラトーマのHE染色組織像を調べた結果である。多段階再樹立後のサルES細胞を、NOD−Scidマウスの睾丸に移植したところ、テラトーマが形成された。これを固定後HE染色したのち顕微鏡にて観察した像を示す。
A.偽重層円柱上皮または単層円柱上皮で内張された管腔構造からなる上皮組織(内胚葉)(矢頭)がみられ、その周囲にはコラーゲンを産生する繊維性結合組織(中胚葉)(*)が存在する。
B.ロゼット構造を呈する神経上皮組織(外胚葉)(矢印)と神経膠細胞(外胚葉)(*)が見られる。
C.主に単層円柱上皮で内張された管腔構造からなる上皮組織(内胚葉)(矢頭)がみられ、その周囲には筋組織(中胚葉)(*)が存在する。
D.ロゼット構造を呈する神経上皮組織(外胚葉)(矢印)が存在している。黒褐色のメラニン色素を有する神経上皮組織(外胚葉)(二重矢印)が認められる。
[図5]図5は、テラトーマの由来が多段階再樹立されたサルES細胞であることを確認するために、テラトーマ組織からDNAを抽出し、サルES細胞由来であるneo耐性遺伝子およびサル由来遺伝子であるβ2 マイクログロブリン(β2MG)の存在をPCRにて検出した結果である。PCR産物をアガロースゲル電気泳動した結果、テラトーマ由来DNAに、340bp長のneo耐性遺伝子のPCR産物(左図)、および133bp長のサルβ2MG遺伝子のPCR産物(右図)を検出した。
[図6]図6は、サルES細胞の再樹立前および再樹立後の各細胞における遺伝子発現プロファイルの階層的クラスタリングの結果を示した図である。
[図7A]図7Aは、再樹立前後における山中4因子の内因性遺伝子及びNANOGの遺伝子発現レベルを示した図である。図7Aは各遺伝子のFPKM値を示したものである。
[図7B]図7Bは、再樹立前後における山中4因子の内因性遺伝子及びNANOGの遺伝子発現レベルを示した図である。図7Bは、再樹立前後の遺伝子発現量の変化をlog値で示したものである。
[図7C]図7Cは、再樹立前後における山中4因子の内因性遺伝子及びNANOGの遺伝子発現レベルを示した図である。図7Cは、それぞれのFPKM値、log値および有意の有無をまとめたものである。
[図8]図8は、ナイーブ型多能性(naive pluripotency)、コア型多能性(core pluripotency)、プライム型多能性(primed pluripotency)、中胚葉/原始線条(Mesoderm/primitive steak)の各特性に関する遺伝子の発現についてサルES細胞の再樹立の前後で比較した図である。上段:各遺伝子のFPKM値;下段:再樹立前後の遺伝子発現量の変化のlog値。
FIG. 1 shows a schematic diagram of one aspect of the multi-step re-establishment method of the present invention. In the process of re-establishment of monkey ES cells, the medium is changed stepwise as appropriate. In particular, the embryo culture medium in the host embryo is optimized.
FIG. 2 is a photomicrograph of monkey ES cells before and after multistage re-establishment. Monkey ES cells subcultured in monkey ES medium were observed with a fluorescence microscope (Axio Obsaver D1 system, Carl Zeiss) using an X10 or X20 times objective lens. After the two-step re-establishment, the ES cells showed green fluorescence and formed colonies of good shape and size.
Upper: Permeation image Middle: GFP fluorescence image Lower: Superposition image [Fig. 3] Fig. 3 shows the multi-stage re-established monkey ES cells further subcultured in mouse medium and examined for adaptation to mouse medium. This is the result. The monkey ES cells after the two-stage re-establishment cultured using the monkey ES medium were subcultured for 5 generations in the mouse ES medium. When the obtained cells were observed with a fluorescence microscope, the morphology of colonies having a good shape and size was maintained.
Upper row: transmission image Middle row: GFP fluorescence image Lower row: superposition image [Fig. 4] Fig. 4 is the result of examining the HE-stained histological image of teratoma formed by cell transplantation of monkey ES cells. When monkey ES cells after multistage re-establishment were transplanted into the testis of NOD-Scid mice, teratomas were formed. An image of this fixed, HE-stained, and then observed with a microscope is shown.
A. Epithelial tissue (endoderm) (arrowhead) consisting of a lumen structure lined with pseudo-layered columnar epithelium or simple columnar epithelium is seen, and collagen-producing fibrous connective tissue (middle germ layer) (*) is observed around it. ) Exists.
B. Neuroepithelial tissue (ectoderm) (arrow) and glial cells (ectoderm) (*) exhibiting a rosette structure can be seen.
C. Epithelial tissue (endoderm) (arrowhead) consisting mainly of a luminal structure lined with simple columnar epithelium is seen, and muscle tissue (mesoderm) (*) is present around it.
D. There is a neuroepithelial tissue (ectoderm) (arrow) that exhibits a rosette structure. Neuroepithelial tissue (ectoderm) (double arrow) with dark brown melanin pigment is observed.
[Fig. 5] Fig. 5 shows a neo resistance gene derived from monkey ES cells and a monkey derived from teratoma tissue by extracting DNA from the teratoma tissue in order to confirm that the origin of teratoma is a multi-stage re-established monkey ES cell. This is the result of detecting the presence of the gene β2 microglobulin (β2MG) by PCR. As a result of agarose gel electrophoresis of the PCR product, a PCR product of a 340 bp length neo resistance gene (left figure) and a PCR product of a 133 bp length monkey β2MG gene (right figure) were detected in the teratama-derived DNA.
FIG. 6 is a diagram showing the results of hierarchical clustering of gene expression profiles in each cell before and after re-establishment of monkey ES cells.
[Fig. 7A] Fig. 7A is a diagram showing the gene expression levels of the endogenous genes of the four Yamanaka factors and NANOG before and after the re-establishment. FIG. 7A shows the FPKM value of each gene.
[Fig. 7B] Fig. 7B is a diagram showing the gene expression levels of the endogenous genes of the four Yamanaka factors and NANOG before and after the re-establishment. FIG. 7B shows the change in gene expression level before and after re-establishment as a log 2 value.
[Fig. 7C] Fig. 7C is a diagram showing the gene expression levels of the endogenous genes of the four Yamanaka factors and NANOG before and after the re-establishment. FIG. 7C summarizes each FPKM value, log 2 value, and the presence / absence of significance.
FIG. 8 shows naive pluripotency, core pluripotency, primed pluripotency, mesoderm / primitive stripes. It is a figure which compared the expression of the gene about each characteristic of the above, before and after the re-establishment of a monkey ES cell. Upper row: FPKM value of each gene; Lower row: log 2 value of change in gene expression level before and after re-establishment.

以下に本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited thereto.

なお、本出願人、本発明者の先願であるPCT/JP2015/078699(2015年10月2日出願)に記載の内容は、適宜本明細書に援用される。 The contents described in PCT / JP2015 / 078699 (filed on October 2, 2015), which is the prior application of the applicant and the present inventor, are appropriately incorporated in the present specification.

<定義>
本明細書で特段に定義されない限り、本発明に関連して用いられる科学用語および技術用語は、当業者によって一般に理解される意味を有するものとする。
<Definition>
Unless otherwise defined herein, scientific and technical terms used in the context of the present invention shall have meanings commonly understood by those skilled in the art.

本明細書において、「幹細胞」とは、自己複製能と分化能を有する細胞である。ここで、自己複製能とは自分と同じ能力を持った細胞を複製する能力をいい、分化能とは異なる機能を持つ複数の細胞に分化する能力をいう。 As used herein, a "stem cell" is a cell having self-renewal ability and differentiation ability. Here, the self-renewal ability means the ability to replicate cells having the same ability as oneself, and means the ability to differentiate into a plurality of cells having a function different from the differentiation ability.

本明細書において、「多能性(pluripotent)幹細胞」とは、幹細胞であって、個体を形成するすべての細胞種へ分化可能な能力を有する細胞である。多能性幹細胞には、胚性幹細胞(ES細胞)および人工多能性幹細胞(iPS細胞)、クローン胚由来ES細胞(ntES細胞)、胚性生殖細胞(EG細胞)等が含まれる。 As used herein, a "pluripotent stem cell" is a stem cell that has the ability to differentiate into all cell types that form an individual. Pluripotent stem cells include embryonic stem cells (ES cells), induced pluripotent stem cells (iPS cells), cloned embryo-derived ES cells (ntES cells), embryonic germ cells (EG cells), and the like.

本明細書において「複能性(multipotent)幹細胞」とは、幹細胞であって、複数の細胞種へ分化し得る能力を有する細胞である。複能性幹細胞には、栄養芽幹細胞(TS細胞)、エピブラスト幹細胞(EpiS細胞)、多能性生殖細胞(mGS細胞)、造血幹細胞、神経幹細胞、および、間葉系幹細胞、などが含まれる。 As used herein, a "multipotent stem cell" is a stem cell that has the ability to differentiate into a plurality of cell types. Pluripotent stem cells include vegetative blast stem cells (TS cells), epiblast stem cells (EpiS cells), pluripotent germ cells (mGS cells), hematopoietic stem cells, neural stem cells, mesenchymal stem cells, and the like. ..

本明細書において「多能性幹細胞等」と記載する場合、当該表現は多能性幹細胞および複能性幹細胞を含むものと理解される。 When referred to as "pluripotent stem cells, etc." in the present specification, the expression is understood to include pluripotent stem cells and pluripotent stem cells.

キメラ胚/キメラ動物の作製は、多能性幹細胞等をホスト(別の個体)の受精卵由来胚又は発生工学的に作製した人工操作胚(4倍体胚など)等に移植し、発生させることにより行われる。キメラ胚は、移植された多能性幹細胞等が、生じるホストの胚体の全部または一部より作製される。キメラ動物は、移植された多能性幹細胞等が、生まれてくる個体の一部となることにより作製される。 Chimeric embryos / chimeric animals are produced by transplanting pluripotent stem cells or the like into a host (another individual) fertilized egg-derived embryo or a developmentally engineered artificially manipulated embryo (such as a tetraploid embryo). It is done by. Chimeric embryos are prepared from all or part of the host embryo body in which transplanted pluripotent stem cells or the like are produced. Chimeric animals are produced by transplanted pluripotent stem cells and the like becoming a part of the individual to be born.

本明細書において、幹細胞が「キメラ形成能を有する」または「キメラ形成可能である」とは、幹細胞がホストの受精卵由来胚および発生工学的に作製した人工操作胚等に移植された場合に、生じるホストの胚体の全部もしくは一部、または生まれてくる個体中の様々な臓器の一部となる能力を、当該幹細胞が有することを意味する。あるいは、本明細書において幹細胞が「キメラ形成能を有する」または「キメラ形成可能である」という用語は、幹細胞がホストの受精卵由来胚又は人工操作胚等に移植された場合に、移植された多能性幹細胞等が内部細胞塊(ICM)の一部を構成する能力、すなわちICMに寄与する能力を、当該幹細胞が有することを意味する用語としても用いられる。しかし幹細胞、胚の発生時期、移植場所および寄与する場所を限定するものではない。また、上記説明からも理解される通り、「キメラ形成能」とは、キメラの「個体」を形成する能力のみを限定的に意味するものではない。
ここで、当該移植される幹細胞が由来する種とホストの種が異種である場合、特に「異種間でキメラ形成可能である」という。
In the present specification, "chimera-forming ability" or "chimera-forming ability" means that a stem cell is transplanted into a host fertilized egg-derived embryo, a developmentally engineered artificially manipulated embryo, or the like. , Means that the stem cell has the ability to be part of all or part of the resulting host embryo, or part of various organs in the born individual. Alternatively, in the present specification, the terms "chimera-forming ability" or "chimera-forming ability" are used when a stem cell is transplanted into a host fertilized egg-derived embryo, an artificially manipulated embryo, or the like. It is also used as a term meaning that a pluripotent stem cell or the like has the ability to form a part of an inner cell mass (ICM), that is, the ability to contribute to the ICM. However, it does not limit stem cells, embryonic development time, transplantation site and contribution site. Further, as understood from the above explanation, the "chimera forming ability" does not limitly mean only the ability to form a "individual" of a chimera.
Here, when the species from which the transplanted stem cell is derived and the species of the host are heterologous, it is particularly said that "chimera formation is possible between the heterogeneous species".

本明細書において「異種」または「異なる種である」とは、動物種が異なることをいう。特に言及しなければ、「異種」または「異なる種である」とは、属レベル以上で動物種が異なることをいう。 As used herein, the term "heterogeneous" or "different species" means that the animal species are different. Unless otherwise stated, "heterogeneous" or "different species" means that the animal species are different at the genus level and above.

本明細書において「同種」とは、同じ動物種に属することを意味する。特に言及しなければ、「同種」の範囲には、種のレベルで同じ動物種に属するもののみならず、属のレベルで同じ動物種に属する「同属異種」も含まれる。 As used herein, the term "same species" means belonging to the same animal species. Unless otherwise stated, the scope of "same species" includes not only those belonging to the same animal species at the species level, but also "same genus heterogeneous" belonging to the same animal species at the genus level.

本明細書において、多能性幹細胞等が「高品質」であるとは、当該多能性幹細胞等が「ナイーブ型」であることを意味する。多能性幹細胞等が「ナイーブ型」であるとは、多能性幹細胞等が、ドーム型のコロニーを形成する、キメラ形成能を有する、および、精子・卵子などの生殖細胞系列に分化可能である、からなる群より選択される1以上、好ましくは2以上、さらに好ましくは3つすべての性質を有することを意味する。 In the present specification, "high quality" of pluripotent stem cells or the like means that the pluripotent stem cells or the like are "naive type". Pluripotent stem cells and the like are "naive type" when pluripotent stem cells and the like form dome-shaped colonies, have chimera-forming ability, and can differentiate into germline such as sperm and egg. It means that it has one or more, preferably two or more, and more preferably all three properties selected from the group consisting of.

本明細書において「宿主胚」とは、キメラ胚/キメラ動物を作製する際に、多能性幹細胞を移植する、ホストとなる動物の胚を意味する。 As used herein, the term "host embryo" means an embryo of a host animal to which pluripotent stem cells are transplanted when producing a chimeric embryo / chimeric animal.

<幹細胞を多段階工程により再樹立する方法>
本発明は、キメラ形成能を有する幹細胞を多段階工程により再樹立する方法を提供する。
<Method of reestablishing stem cells by a multi-step process>
The present invention provides a method for reestablishing stem cells capable of forming chimeras by a multi-step process.

第一種の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第一の幹細胞とは培養条件の異なる第二種の細胞の宿主胚と共培養する工程を含む再樹立工程を少なくとも2回行い、ここにおいて、第一種の幹細胞を第二種の細胞の宿主胚と共培養する工程において、培養培地は第一種の幹細胞に適した培養培地と第二種の細胞に適した培養培地の混合培地を用いることを含み、そして、
キメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する、ここにおいて、再樹立されたキメラ形成能を有する幹細胞は、第二種の細胞に適した培養培地、第一種の幹細胞に適した培養培地、あるいは、第一種の幹細胞に適した培養培地と第二種の細胞に適した培養培地の混合培地、のいずれの培養培地でも培養可能である、
ことを含む。
A re-establishment step including a step of co-culturing a first-class pluripotent stem cell or a multipotent stem cell with a host embryo of a second-class cell having different culture conditions from the first stem cell. At least twice, in the step of co-culturing the first-class stem cells with the host embryo of the second-class cells, the culture medium is suitable for the first-class stem cells and the second-class cells. Includes the use of a mixed medium of culture medium, and
Reestablishing a stem cell having a chimera forming ability, where the reestablished stem cell having a chimera forming ability is a culture medium suitable for a second type cell, a culture medium suitable for a first type stem cell, or a culture medium suitable for the first type stem cell. It is possible to culture in either a culture medium suitable for a type 1 stem cell and a mixed medium of a culture medium suitable for a type 2 cell.
Including that.

本発明の方法では、第二種の宿主胚との共培養を含む再樹立工程を少なくとも2回行うが、再樹立工程に用いる培地を、第一種の幹細胞に適した培養培地から第二の細胞に適した培養培地へと多段階的に培地組成を変更していくことを特徴とする。第一種の幹細胞を第二種の細胞の宿主胚と共培養する工程の少なくとも一時期において、培養培地は、第一種の幹細胞に適した培養培地と第二種の細胞に適した培養培地の混合培地を用いる。用いる混合培地は、再樹立の段階に応じて適宜至適化される。得られた再樹立細胞は、キメラ形成能を有し、そして、第二種の細胞に適した培養培地、第一種の幹細胞に適した培養培地、あるいは、第一種の幹細胞に適した培養培地と第二種の細胞に適した培養培地の混合培地、のいずれの培養培地でも培養可能である、という特徴を有する。好ましくは、第二種の細胞に適した培養培地が用いられる。 In the method of the present invention, the re-establishment step including co-culture with the second-class host embryo is performed at least twice, and the medium used for the re-establishment step is a second culture medium suitable for the first-class stem cells. It is characterized in that the medium composition is changed in multiple steps to a culture medium suitable for cells. At least for a period of time in the step of co-culturing the first-class stem cells with the host embryo of the second-class cells, the culture medium is a culture medium suitable for the first-class stem cells and a culture medium suitable for the second-class cells. Use a mixed medium. The mixed medium used is appropriately optimized according to the stage of re-establishment. The obtained reestablished cells have a chimera-forming ability and are suitable for a culture medium suitable for a second type cell, a culture medium suitable for a first type stem cell, or a culture suitable for a first type stem cell. It is characterized in that it can be cultured in either a culture medium or a mixed medium of a culture medium suitable for a second type of cell. Preferably, a culture medium suitable for the second type of cells is used.

本発明において、第一種の細胞と第二種の細胞とは、細胞の培養条件が実質的に相違する。例えば、第一種の細胞と第二種の細胞の由来する種が異なる「異種」である場合が含まれる。 In the present invention, the cell culture conditions of the first-class cells and the second-class cells are substantially different. For example, the case where the species from which the first-class cells and the second-class cells are derived are different "heterogeneous" is included.

同種であっても、例えば、「多能性(pluripotent)幹細胞」の胚性幹細胞(ES細胞)および人工多能性幹細胞(iPS細胞)、クローン胚由来ES細胞(ntES細胞)、胚性生殖細胞(EG細胞)等、「複能性(multipotent)幹細胞」の栄養芽幹細胞(TS細胞)、エピブラスト幹細胞(EpiS細胞)、多能性生殖細胞(mGS細胞)、造血幹細胞、神経幹細胞、および、間葉系幹細胞等は、各細胞の種類に応じて培養条件が異なる。例えば、特に、ES細胞とiPS細胞、EG細胞、TS細胞、EpiS細胞、mGS細胞は、培養条件が異なる。このような場合も本発明を提供可能である。 Even if they are of the same species, for example, "pluripotent stem cells" embryonic stem cells (ES cells) and artificial pluripotent stem cells (iPS cells), cloned embryo-derived ES cells (ntES cells), embryonic germ cells (EG cells), etc., "multipotent stem cells" vegetative embryonic stem cells (TS cells), epiblast stem cells (EpiS cells), pluripotent germ cells (mGS cells), hematopoietic stem cells, nerve stem cells, and The culture conditions of mesenchymal stem cells and the like differ depending on the type of each cell. For example, in particular, ES cells, iPS cells, EG cells, TS cells, EpiS cells, and mGS cells have different culture conditions. The present invention can also be provided in such a case.

以下、本明細書において、第一種の細胞と第二種の細胞の由来する動物の種が異なる「異種」である場合を、第一種の細胞と第二種の細胞の例として説明する。 Hereinafter, in the present specification, the case where the species of the animal from which the first-class cell and the second-class cell are derived are different "heterogeneous" will be described as an example of the first-class cell and the second-class cell. ..

本発明は、異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を多段階工程により再樹立する方法を提供する。 The present invention provides a method for reestablishing stem cells capable of forming chimeras between different species by a multi-step process.

本発明の方法は、
第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程を含む再樹立工程を少なくとも2回行い、ここにおいて、第一の哺乳類の種由来の幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程において、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含み、そして、 異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する、ここにおいて、再樹立された異種間でキメラ形成能を有する幹細胞は、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地、のいずれの培養培地でも培養可能である、
ことを含む。
The method of the present invention
A re-establishment step is performed at least twice, including the step of co-culturing the pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species with the host embryos from the second mammalian species. Here, in the step of co-culturing stem cells derived from the first mammalian species with a host embryo derived from the second mammalian species, the culture medium is a culture medium suitable for the first mammalian species and a second mammalian species. Includes the use of a mixed medium of culture medium suitable for the species and reestablishes stem cells capable of forming chimera between different species, wherein the stem cells capable of forming chimera between different species are the first. A culture medium suitable for the second mammalian species, a culture medium suitable for the first mammalian species, or a culture medium suitable for the first mammalian species and a culture medium suitable for the second mammalian species. It can be cultivated in any culture medium, which is a mixed medium of the medium.
Including that.

本発明の方法では、第二種の宿主胚との共培養を含む再樹立工程を少なくとも2回行うが、再樹立工程に用いる培地を、第一の哺乳類の種に適した培養培地から第二の哺乳類の種に適した培養培地へと多段階的に培地組成を変更していくことを特徴とする。第一の哺乳類の種由来の幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程の少なくとも一時期において、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いる。用いる混合培地は、再樹立の段階に応じて適宜至適化される。得られた再樹立細胞は、異種間でキメラ形成能を有し、そして、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地のいずれの培養培地でも培養可能である、という特徴を有する。好ましくは、第二の哺乳類の種に適した培養培地が用いられる。 In the method of the present invention, the re-establishment step including co-culture with the host embryo of the second kind is performed at least twice, and the medium used for the re-establishment step is selected from the culture medium suitable for the first mammalian species. It is characterized in that the medium composition is changed in multiple steps to a culture medium suitable for the species of mammals. During at least one period of the step of co-culturing stem cells from the first mammalian species with host embryos from the second mammalian species, the culture medium was suitable for the first mammalian species and the second mammalian species. Use a mixed medium of culture medium suitable for the seed. The mixed medium used is appropriately optimized according to the stage of re-establishment. The obtained re-established cells have the ability to form chimera between different species, and the culture medium suitable for the second mammalian species, the culture medium suitable for the first mammalian species, or the culture medium is the first. It is characterized in that it can be cultured in either a culture medium suitable for one mammalian species and a mixed medium of a culture medium suitable for a second mammalian species. Preferably, a culture medium suitable for the second mammalian species is used.

本発明の方法の工程
非限定的に、本発明の方法は、一態様において以下の工程を含む。
(i−a)第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と共培養して細胞群を得る、ここにおいて、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地である;若しくは
(i−b)第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と合わせて細胞群を得る;
(ii)工程(i)で得られた細胞群を、第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する、ここにおいて、培養培地として第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含む;
(iii)工程(ii)で共培養した宿主胚から内部細胞塊を分離する;
(iv)工程(iii)得られた内部細胞塊を培養する、ここにおいて、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地である;
(v)工程(iv)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する、ここにおいて、培養培地として第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含む;
(vi)工程(v)で共培養した宿主胚から内部細胞塊を分離する;
(vii)工程(vii)で得られた内部細胞塊を培養し、異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する、ここにおいて、培養培地は、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地のいずれであってもよい;
を含み、ここで当該第一の哺乳類の種と当該第二の哺乳類の種は異なる種である。
Steps of the Method of the Invention Non-limitingly, the method of the invention comprises the following steps in one aspect.
(Ia) Pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species are co-cultured with high quality pluripotent stem cells from the second mammalian species. To obtain a cell population, where the culture medium is a culture medium suitable for the first mammalian species; or (ib) pluripotent stem cells or multipotency derived from the first mammalian species. Combine stem cells with high-quality pluripotent stem cells from a second mammalian species to obtain a cell population;
(Ii) The cell group obtained in step (i) is co-cultured with a host embryo derived from a second mammalian species, wherein a culture medium suitable for the first mammalian species and a second culture medium are used as the culture medium. Includes the use of a mixed medium of culture medium suitable for the mammalian species of
(Iii) Separation of the inner cell mass from the co-cultured host embryo in step (ii);
(Iv) Step (iii) The obtained inner cell mass is cultured, wherein the culture medium is a mixed medium of a culture medium suitable for the first mammalian species and a culture medium suitable for the second mammalian species. be;
(V) The cell population of step (iv) is co-cultured with a host embryo derived from a second mammalian species, wherein a culture medium suitable for the first mammalian species and a second mammalian species as the culture medium. Including using a mixed medium of culture medium suitable for
(Vi) Separate the inner cell mass from the co-cultured host embryo in step (v);
(Vii) The internal cell mass obtained in step (vii) is cultured to reestablish stem cells capable of forming chimera between different species, wherein the culture medium is a culture medium suitable for a second mammalian species. , A culture medium suitable for the first mammalian species, or a mixed medium of the culture medium suitable for the first mammalian species and the culture medium suitable for the second mammalian species. good;
Here, the species of the first mammal and the species of the second mammal are different species.

工程(i)において、第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞と第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞とを含む、細胞群を得る。
(i−a)第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と共培養して細胞群を得る、ここにおいて、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地である;若しくは
(i−b)第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と合わせて細胞群を得る。
In step (i), cells comprising pluripotent or multipotent stem cells from a first mammalian species and high quality pluripotent stem cells from a second mammalian species. Get a swarm.
(Ia) Pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species are co-cultured with high quality pluripotent stem cells from the second mammalian species. To obtain a cell population, where the culture medium is a culture medium suitable for the first mammalian species; or (ib) pluripotent stem cells or multipotency derived from the first mammalian species. (Multipotent) stem cells are combined with high-quality pluripotent stem cells from a second mammalian species to obtain a cell population.

好ましくは、第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と共培養する(工程(i−a))。工程(i−b)は、第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞を、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞と合わせて、特に共培養をすることなく、そのまま工程(ii)の宿主胚との共培養に供する態様である。 Preferably, pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species are co-cultured with high quality pluripotent stem cells from the second mammalian species (step (ia)). Step (i-b) combines pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species with high quality pluripotent stem cells from the second mammalian species, especially co-cultured. This is an embodiment in which the cells are directly subjected to co-cultivation with the host embryo of the step (ii) without being carried out.

本発明の方法において、哺乳動物の種類は特に限定されない。好ましくは、第一の哺乳類の種は、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、サル及びヒトからなる群より選択される。好ましくは、サル又はヒトである。あるいは、好ましくは、第一の哺乳類の種は、霊長目に属する種である。 In the method of the present invention, the type of mammal is not particularly limited. Preferably, the first mammalian species is selected from the group consisting of dogs, cats, horses, cows, goats, sheep, monkeys and humans. Preferably, it is a monkey or a human. Alternatively, preferably, the first mammalian species is a species belonging to the primate order.

「霊長目」は、哺乳綱に含まれる目でサル目とも呼ばれ、キツネザル下目、ロリス下目を含む曲鼻猿亜目(原猿類)と、それ以外の直鼻猿亜目(真猿類)に分かれる。直鼻猿亜目(真猿類)は、ヒト科、オラウータン科、テナガザル科、オナガザル科、マーモセット科、オマキザル科、メガネザル科等を含む、霊長目(サル目)には、約220種が含まれる。生物学的にはヒトは霊長目(サル目)の1種であるが、一般的にサル目からヒトを除いた総称を「サル」と呼称する。本明細書においても同様である。 "Primates" are the eyes included in the mammals and are also called monkeys. Strepsirrhini (primates) including Lemuriformes and Lorisoidea, and other straight-nosed monkeys (Simians). ). Simians (simians) include hominids, orautans, gibbons, old world monkeys, callitrichidae, cebidae, spectacle monkeys, etc., and primates (monkeys) include about 220 species. .. Biologically, humans are one of the primates (monkeys), but the general term for monkeys excluding humans is called "monkey". The same applies to the present specification.

本発明においては、再樹立工程に用いる培地を、第一の哺乳類の種に適した培養培地から第二の哺乳類の種に適した培養培地へと多段階的に培地組成を変更していくことを特徴とする。よって、第二の哺乳類の種は、その培養培地が第一の哺乳類の種に適した培養培地とは実質的に異なるものであることが望ましい。非限定的には、第二の哺乳類の種は、好ましくは、マウス、ラット、ウサギ及びブタからなる群より選択される。 In the present invention, the medium used in the re-establishment step is changed in a multi-step manner from a culture medium suitable for the first mammalian species to a culture medium suitable for the second mammalian species. It is characterized by. Therefore, it is desirable that the culture medium of the second mammalian species is substantially different from the culture medium suitable for the first mammalian species. Non-limitingly, the second mammalian species is preferably selected from the group consisting of mice, rats, rabbits and pigs.

より好ましくは、第一の哺乳類の種がサルであり、第二の哺乳類の種がマウスである。 More preferably, the first mammalian species is the monkey and the second mammalian species is the mouse.

好ましくは、第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞はヒトES細胞ではなく、そして第二の哺乳類の種はヒトではない。 Preferably, the pluripotent stem cells from the first mammalian species are not human ES cells, and the second mammalian species is not human.

「多能性幹細胞」は、ES細胞および人工多能性幹細胞(iPS細胞)、クローン胚由来ES細胞(ntES細胞)、及び生殖細胞(EG細胞)からなる群より選択される。そして「複能性幹細胞」は、栄養芽幹細胞(TS細胞)、エピブラスト幹細胞(EpiS細胞)、多能性生殖細胞(mGS細胞)、および、造血幹細胞、神経幹細胞、および、間葉系幹細胞、からなる群より選択される。好ましい態様において、第一の哺乳類の種由来の「多能性幹細胞または複能性幹細胞」は、ES細胞またはiPS細胞である。 The "pluripotent stem cell" is selected from the group consisting of ES cells and induced pluripotent stem cells (iPS cells), cloned embryo-derived ES cells (ntES cells), and germ cells (EG cells). And "pluripotent stem cells" include vegetative blast stem cells (TS cells), epiblast stem cells (EpiS cells), pluripotent germ cells (mGS cells), and hematopoietic stem cells, neural stem cells, and mesenchymal stem cells. Selected from the group consisting of. In a preferred embodiment, the "pluripotent or multipotent stem cell" from the first mammalian species is an ES cell or iPS cell.

第二の哺乳類の種由来の「高品質な多能性幹細胞」は、ES細胞、iPS細胞、あるいはこれらの細胞の内部細胞塊を含む。「高品質な多能性幹細胞」は、好ましくはES細胞である。高品質な多能性幹細胞は、好ましくは、ナイーブ型の多能性幹細胞である。 "High quality pluripotent stem cells" from the second mammalian species include ES cells, iPS cells, or the inner cell mass of these cells. "High quality pluripotent stem cells" are preferably ES cells. High-quality pluripotent stem cells are preferably naive-type pluripotent stem cells.

工程(i)において、細胞群を得た後に、工程(ii)の宿主胚との共培養の前に、得られた細胞群から、細胞集合体を形成し、かつ、第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞に由来する幹細胞を含む細胞群を選別する、ことを行っても良い。この工程はすなわち、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞とともにコロニー形成(特にナイーブコロニー形成)する第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞に由来する幹細胞を含む細胞群を選別する工程である。このように、幹細胞が、ES細胞とともにコロニー形成する場合、当該幹細胞について「コロニー形成に寄与する幹細胞」と表現することがある。第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞とともにコロニー形成(特にナイーブコロニー形成)する第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞等に由来する幹細胞を含む細胞群の選別は、第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞等を選別前に適切な選抜マーカーで標識しておき、当該選抜マーカーを含むコロニーを選別することにより行うことができる。あるいは、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞を適切な選抜マーカーで標識しておき、当該選抜マーカーを含まないコロニーを第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞等を含む細胞群として識別することもできる。適切な選抜マーカーの例として、クサビラオレンジ(huKO)、緑色蛍光タンパク質(GFP)、Clover、DsRed、mCherry、ルシフェラーゼ、LacZ、ネオマイシン耐性遺伝子、ピューロマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシンB耐性遺伝子、ブラストサイジン耐性遺伝子、ゼオシン耐性遺伝子、DT−A遺伝子、HSV−TK遺伝子、等が挙げられる。識別は、蛍光、発光、染色等による識別、または、薬剤耐性遺伝子等による薬剤選択により行うことができる。 In step (i), after obtaining the cell group and before co-culturing with the host embryo in step (ii), a cell aggregate is formed from the obtained cell group and the first mammalian species. A cell group containing stem cells derived from pluripotent stem cells or pluripotent stem cells may be selected. This step is derived from pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species that colonize (especially naive colony) with high quality pluripotent stem cells from the second mammalian species. This is a step of selecting a group of cells including stem cells. In this way, when stem cells colonize together with ES cells, the stem cells may be referred to as "stem cells that contribute to colonization". Selection of cell groups including stem cells derived from pluripotent stem cells derived from the first mammalian species that colonize (particularly naive colony formation) together with high-quality pluripotent stem cells derived from the second mammalian species This can be done by labeling pluripotent stem cells and the like derived from the first mammalian species with an appropriate selection marker before selection, and selecting colonies containing the selection marker. Alternatively, high-quality pluripotent stem cells derived from the second mammalian species may be labeled with an appropriate selection marker, and colonies not containing the selection marker may be labeled with pluripotent stem cells derived from the first mammalian species. It can also be identified as a group of cells containing. Examples of suitable selection markers are Kusabira Orange (huKO), Green Fluorescent Protein (GFP), Clover, DsRed, mCherry, Luciferase, LacZ, Neomycin Resistance Gene, Puromycin Resistance Gene, Hygromycin B Resistance Gene, Blastsaidin. Examples thereof include a resistance gene, a zeosin resistance gene, a DT-A gene, an HSV-TK gene, and the like. The identification can be performed by identification by fluorescence, luminescence, staining or the like, or by drug selection by a drug resistance gene or the like.

次いで、上記の方法の工程(ii)では、工程(i)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する。工程(ii)の細胞群と第二の哺乳類の種由来の宿主胚との共培養により、キメラ胚が作製される。そして、工程(ii)の共培養では、内部細胞塊(ICM)が得られる初期胚盤胞の段階までキメラ胚を培養する。本発明において、第一の哺乳類の種由来の幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程の全部又は一部において、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含む。 Then, in step (ii) of the above method, the cell group of step (i) is co-cultured with a host embryo derived from a second mammalian species. Chimeric embryos are produced by co-culturing the cell population of step (ii) with a host embryo derived from a second mammalian species. Then, in the co-culture of step (ii), the chimeric embryo is cultured until the stage of the early blastocyst where the inner cell mass (ICM) is obtained. In the present invention, in all or part of the step of co-culturing stem cells derived from a first mammalian species with a host embryo derived from a second mammalian species, the culture medium is a culture medium suitable for the first mammalian species. Includes the use of a mixed medium of culture medium suitable for the species of the second mammal.

好ましい態様において、当該工程の共培養は、工程(i)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の宿主胚にマイクロインジェクションまたはアグリゲーションして共培養することにより行う。マイクロインジェクションは、宿主胚に細胞(幹細胞など)を移植することによりキメラ胚を作製する方法である。アグリゲーションは、宿主胚として桑実胚期までの初期胚を用い、これに幹細胞等を接触・集合させてキメラ胚を作製する方法である。より好ましくは、工程(ii)の共培養は、工程(ii)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の宿主胚にマイクロインジェクションして共培養することにより行う。 In a preferred embodiment, the co-culture of the step is carried out by micro-injecting or aggregating the cell group of the step (i) into a host embryo derived from a second mammalian species. Microinjection is a method for producing a chimeric embryo by transplanting cells (stem cells or the like) into a host embryo. Aggregation is a method of producing a chimeric embryo by using an early embryo up to the morula stage as a host embryo and contacting and assembling stem cells or the like with the early embryo. More preferably, co-culture of step (ii) is carried out by micro-injecting the cell group of step (ii) into a host embryo derived from a second mammalian species and co-culturing.

宿主胚は、特に限定されるものではない。受精卵由来胚、4倍体胚(テトラプロイド胚)などの人工操作胚等が含まれる。好ましい態様において、宿主胚は、受精卵由来胚または4倍体胚の初期胚である。 The host embryo is not particularly limited. Includes artificially manipulated embryos such as fertilized egg-derived embryos and tetraploid embryos (tetraploid embryos). In a preferred embodiment, the host embryo is an early embryo of a fertilized egg-derived embryo or a tetraploid embryo.

初期胚は、2細胞期胚から胚盤胞期胚までの胚を意味する。 Early embryo means an embryo from the 2-cell stage embryo to the blastocyst stage embryo.

4倍体胚は、野生型の2細胞期の割球を電気的に融合させて作製した胚である。4倍体胚を用いて多能性幹細胞と共培養することによりキメラ胚を作製すると、4倍体細胞は胚体自体には寄与できないが、胎盤などの胚体外組織には寄与できるという性質があるため、得られる胚体または個体は前記の多能性幹細胞にほぼ100%由来するものとなる。 A tetraploid embryo is an embryo produced by electrically fusing wild-type two-cell stage blastomeres. When a chimeric embryo is prepared by co-culturing with a pluripotent stem cell using a tetraploid embryo, the tetraploid cell cannot contribute to the embryo body itself, but can contribute to extraembryonic tissues such as the placenta. Therefore, the resulting embryo or individual is derived almost 100% from the pluripotent stem cells described above.

好ましくは、上記の方法の工程(ii)は、工程(i)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の受精卵由来胚または4倍体胚にマイクロインジェクションまたはアグリゲーションして共培養することにより行われる。さらに好ましくは、上記の方法の工程(ii)は、工程(i)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の受精卵由来胚または4倍体胚にマイクロインジェクションして共培養することにより行われる。 Preferably, step (ii) of the method described above is co-cultured by microinjecting or aggregating the cell population of step (i) into a fertilized egg-derived embryo or tetraploid embryo derived from a second mammalian species. Will be done. More preferably, step (ii) of the above method is carried out by microinjecting the cell group of step (i) into a fertilized egg-derived embryo or tetraploid embryo derived from a second mammalian species and co-culturing. Will be.

次いで、工程(iii)では、工程(ii)で共培養した宿主胚から内部細胞塊を分離する。内部細胞塊の分離は、当業者に公知の手法を用いて行うことができる。好ましくは、内部細胞塊の分離は、顕微鏡手術法または免疫手術法にて行う。胚の状態を観察しながら内部細胞塊を取り出すには顕微鏡手術法が優れている。一方、免疫手術(Solter,D.and Knowless,B.B.,Proc.Nat.Acad.Sci.USA,72(12):5099−5102(1975))は、顕微鏡手術法よりも機械的損傷が少なく、胚盤胞の内部細胞塊を単離するのに優れている。どちらを用いてもよい。 Then, in step (iii), the inner cell mass is separated from the host embryo co-cultured in step (iii). Separation of the inner cell mass can be performed using a method known to those skilled in the art. Preferably, the separation of the inner cell mass is performed by microsurgery or immunosurgery. Microscopic surgery is excellent for removing the inner cell mass while observing the state of the embryo. On the other hand, immunosurgery (Solter, D. and Knowless, BB, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 72 (12): 5099-5102 (1975)) causes more mechanical damage than microsurgery. It is less and excellent in isolating the inner cell mass of blastocysts. Either may be used.

工程(iv)−(vi)において、工程(i)(具体的には工程(i−a))−工程(iii)の再樹立工程を繰り返し、2回目の再樹立工程を行う。 In the step (iv)-(vi), the re-establishment step of the step (i) (specifically, the step (ia))-step (iii) is repeated, and the second re-establishment step is performed.

本発明の方法では、第二種の宿主胚との共培養を含む再樹立工程を少なくとも2回行うが、再樹立工程に用いる培地を、第一の哺乳類の種に適した培養培地から第二の哺乳類の種に適した培養培地へと多段階的に培地組成を変更していくことを特徴とする。用いる混合培地は、再樹立の段階に応じて適宜至適化される。 In the method of the present invention, the re-establishment step including co-culture with the host embryo of the second kind is performed at least twice, and the medium used for the re-establishment step is selected from the culture medium suitable for the first mammalian species. It is characterized in that the medium composition is changed in multiple steps to a culture medium suitable for the species of mammals. The mixed medium used is appropriately optimized according to the stage of re-establishment.

最終的に、工程(vii)において、工程(vii)で得られた内部細胞塊を培養し、異種間でキメラ形成能を有する幹細胞が再樹立される。ここにおいて、培養培地は、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地のいずれであってもよい。好ましくは、第二の哺乳類の種に適した培養培地である。 Finally, in the step (vii), the inner cell mass obtained in the step (vii) is cultured, and stem cells having a chimera-forming ability between different species are re-established. Here, the culture medium is a culture medium suitable for a second mammalian species, a culture medium suitable for a first mammalian species, or a culture medium is a culture medium suitable for a first mammalian species and a second culture medium. It may be any of the mixed media of the culture medium suitable for the species of the mammal. Preferably, it is a culture medium suitable for the second mammalian species.

さらに、工程(vii)で再樹立した幹細胞について、工程(v)〜(vii)を繰り返してもよい。 Further, the steps (v) to (vii) may be repeated for the stem cells reestablished in the step (vii).

工程(iii)、工程(vi)で宿主胚から分離された内部細胞塊について、工程(iv)、工程(vii)の培養を行うに際し、工程(vi)で得た内部細胞塊から第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞に由来する幹細胞をクローニングすることを行っても良い。 When the inner cell mass separated from the host embryo in the step (iii) and the step (vi) is cultured in the step (iv) and the step (vii), the first from the inner cell mass obtained in the step (vi) is used. Cloning of pluripotent stem cells or stem cells derived from multipotent stem cells from a mammalian species may be performed.

内部細胞塊からの多能性幹細胞等のクローニングは当業者に公知の手法を用いて行うことができる。クローニングした細胞が、第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞に由来する幹細胞であることは、例えば、工程(ii)の前に適切な選抜マーカーで標識しておくことで識別可能である。あるいは、工程(ii)を行う前に宿主胚を適切な選抜マーカーで標識しておき、当該選抜マーカーを含まない細胞を第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞として識別し、クローニングすることもできる。適切な選抜マーカーの例として、クサビラオレンジ(huKO)、緑色蛍光タンパク質(GFP)、Clover、DsRed、mCherry、ルシフェラーゼ、LacZ、ネオマイシン耐性遺伝子、ピューロマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシンB耐性遺伝子、ブラストサイジン耐性遺伝子、ゼオシン耐性遺伝子、DT−A遺伝子、HSV−TK遺伝子、等が挙げられる。識別は、蛍光、発光、染色等による識別、または、薬剤耐性遺伝子等による薬剤選択により行うことができる。 Cloning of pluripotent stem cells and the like from the inner cell mass can be performed using a method known to those skilled in the art. The fact that the cloned cells are pluripotent stem cells derived from the first mammalian species or stem cells derived from multipotent stem cells should be labeled with an appropriate selection marker, for example, before step (ii). Can be identified by. Alternatively, the host embryo is labeled with an appropriate selection marker prior to step (ii) to identify cells that do not contain the selection marker as pluripotent or multipotent stem cells derived from the first mammalian species. It can also be cloned. Examples of suitable selection markers are Kusabira Orange (huKO), Green Fluorescent Protein (GFP), Clover, DsRed, mCherry, Luciferase, LacZ, Neomycin Resistance Gene, Puromycin Resistance Gene, Hygromycin B Resistance Gene, Blastsaidin. Examples thereof include a resistance gene, a zeosin resistance gene, a DT-A gene, an HSV-TK gene, and the like. The identification can be performed by identification by fluorescence, luminescence, staining or the like, or by drug selection by a drug resistance gene or the like.

例えば、クサビラオレンジ(huKO)で標識された多能性幹細胞等をクローニングする場合は、以下のようにして行うことができる。胚盤胞を顕微鏡下で胚盤胞ごと除去するか、顕微鏡手術でその部分を取り除く。あるいは顕微鏡手術または免疫手術で内部細胞塊だけを取り出し、4穴プレートのフィーダー細胞上にそれぞれ別々に移して培養する。播種後増殖してきた内部細胞塊から良好な形態をし、蛍光顕微鏡にて赤色蛍光を有することを確認したモザイク状態のものだけを、増殖能と形態を指標に目視で選別しピックアップする。また、栄養膜様細胞、上皮様細胞、内胚葉様細胞等の形態を示すコロニーおよび細胞は取り除く。トリプシン処理して細胞塊を分散し、いくつかの新たな細胞塊に分解後、新しく準備したフィーダー細胞上にそれぞれ別々に移して培養する。播種後、さらに新しく形成されたコロニーから、蛍光顕微鏡にて赤色蛍光を有することを確認して状態の良いコロニー選抜をする。次に分散させるときはさらに少数の細胞数の細胞塊にまで分散させ、何度か工程を繰り返し多能性細胞だけのコロニーとする。 For example, when cloning pluripotent stem cells labeled with wedge orange (huKO) or the like, it can be carried out as follows. The blastocyst is removed under a microscope along with the blastocyst, or the area is removed by microsurgery. Alternatively, only the inner cell mass is removed by microsurgery or immunosurgery, and the cells are separately transferred onto the feeder cells of a 4-well plate for culturing. Only those in a mosaic state, which have a good morphology from the inner cell mass that has proliferated after seeding and have been confirmed to have red fluorescence by a fluorescence microscope, are visually selected and picked up using the proliferative ability and morphology as indicators. In addition, colonies and cells showing morphology such as trophoblast-like cells, epithelial-like cells, and endoderm-like cells are removed. The cell mass is treated with trypsin to disperse the cell mass, decomposed into several new cell masses, and then transferred separately to each newly prepared feeder cell for culturing. After sowing, colonies in good condition are selected from the newly formed colonies by confirming that they have red fluorescence with a fluorescence microscope. Next, when dispersing, the cells are dispersed to a cell mass having a smaller number of cells, and the process is repeated several times to form a colony of pluripotent cells only.

工程(iv)の2段階目の再樹立を行う際は、工程(i)と同様に、第二の哺乳類の種由来の高品質な多能性幹細胞を加えても良いが、加えなくても良い。工程(i)−(iii)の1段階目の再樹立を経て、マウスICMから一緒にマウスES細胞が樹立され、既に共培養の状態になっているからである。 When performing the second step of re-establishment of the step (iv), as in the step (i), high-quality pluripotent stem cells derived from the second mammalian species may or may not be added. good. This is because mouse ES cells have been established together with the mouse ICM through the first-step re-establishment of steps (i)-(iii) and are already in the state of co-culture.

培養培地
本発明の方法では、第二種の宿主胚との共培養を含む再樹立工程を少なくとも2回行うが、再樹立工程に用いる培地を、第一の哺乳類の種に適した培養培地から第二の哺乳類の種に適した培養培地へと多段階的に培地組成を変更していくことを特徴とする。第一の哺乳類の種由来の幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程の少なくとも一時期において、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いる。用いる混合培地は、再樹立の段階に応じて適宜至適化される。
Culture medium In the method of the present invention, the re-establishment step including co-culture with the second type host embryo is performed at least twice, and the medium used for the re-establishment step is selected from a culture medium suitable for the first mammalian species. It is characterized by changing the medium composition in multiple steps to a culture medium suitable for the second mammalian species. During at least one period of the step of co-culturing stem cells from the first mammalian species with host embryos from the second mammalian species, the culture medium was suitable for the first mammalian species and the second mammalian species. Use a mixed medium of culture medium suitable for the seed. The mixed medium used is appropriately optimized according to the stage of re-establishment.

再樹立の開始段階、即ち工程(i)の段階ではドナー種である第一の哺乳類の種由来のナイーブ型の多能性幹細胞または複能性幹細胞の培養に適した条件、特に、第一の哺乳類の種に適した培養培地を用いる。 Conditions suitable for culturing naive pluripotent or multipotent stem cells derived from the donor species, the first mammalian species, in the initiation stage of re-establishment, i.e., step (i), particularly the first. Use a culture medium suitable for the species of mammals.

当業者は、ドナー種である第一の哺乳類の種に応じて適宜適した培地を適用可能である。例えば、第一の哺乳類の種がヒトの場合、非限定的にリプロセル社(REPROCELL社)よる販売されている霊長類ES/iPS細胞用培地、RCHEMD001、RCHEMD001A、RCHEMD001B等を使用することが可能である(https://www.reprocell.com/products/research/hes−ipsc/medium)。ヒト用培養培地は例えば、bFGFを含む。 One of ordinary skill in the art can apply a medium appropriately suitable for the species of the first mammal as the donor species. For example, when the first mammalian species is human, it is possible to use non-limitingly limited media for primate ES / iPS cells sold by REPROCELL, RCHEMD001, RCHEMD001A, RCHEMD001B and the like. There is (https://www.reprocell.com/products/research/hes-ipsc/medium). The human culture medium contains, for example, bFGF.

例えば、第一の哺乳類の種がサルの場合、非限定的に、例えば、前記リプロセル社(REPROCELL社)よる販売されている霊長類ES/iPS細胞用培地に、STEMCELL Technologies社のTeSR2(ST−05860,ST−05880)(http://www.veritastk.co.jp/news.php?id=446)を加えたものを用いることができる。TeSR2(ST−05860,ST−05880)は、フィーダー細胞フリー、非ヒト由来成分フリー、毒劇物フリーという特徴を有する、ヒトを含む霊長類用のES/iPS細胞用培地である。 For example, when the first mammalian species is a monkey, for example, in a medium for primate ES / iPS cells sold by REPROCELL, TeSR2 (ST-) of STEMCELL Technologies. 05860, ST-05880) (http://www.vertastk.co.jp/news.php?id=446) can be added. TeSR2 (ST-05860, ST-05880) is a medium for ES / iPS cells for primates including humans, which is characterized by being feeder cell-free, non-human-derived component-free, and poisonous and deleterious substance-free.

サル用培地とヒト用培地は特に区別されず、いずれかに使用可能な培地は他方にも使用可能である。サル用培地とヒト用培地は、bFGFやTGFβを添加する場合、またBMPi,ROCKi,BRAFi,SRCi,アクチビン等を適宜添加する場合がある。例えば、以下の組成の培地を第一の哺乳類の種がサル又はヒトの場合に使用可能である。
DMEM/F12 (Invitrogen社)
Neurobasal (Invitrogen社)
N2 supplement (Invitrogen社)
B27 supplement (Invitrogen社)
GlutaMAX (Invitrogen社)
非必須アミノ酸(NEAA)溶液 (Invitrogen社)
2−メルカプトエタノール(2−ME) (Invitrogen社)
ペニシリン/ストレプトマイシン (Invitrogen社)
ウシ血清アルブミン(BSA) (Sigma社)
PD0325901 (Stemgent社) MEK1/2阻害剤
CHIR99021 (Stemgent社) GSK3阻害剤
フォルスコリン (Sigma社) AC(アデニル酸シクラーゼ)活性化剤
ヒトLIF(hLIF) (Millipore社)
ケンパウロン(Kenpaullone) (Sigma社)
サイクリン依存性キナーゼ(CDK)阻害剤
Go6983 (Sigma社) PKC阻害剤
There is no particular distinction between monkey medium and human medium, and a medium that can be used for either can be used for the other. As the monkey medium and the human medium, bFGF or TGFβ may be added, or BMPi, ROCKi, BRAFi, SRCi, activin or the like may be added as appropriate. For example, a medium having the following composition can be used when the first mammalian species is monkey or human.
DMEM / F12 (Invitrogen)
Neurobasal (Invitrogen)
N2 supplement (Invitrogen)
B27 supplement (Invitrogen)
GlutaMAX (Invitrogen)
Non-essential amino acid (NEAA) solution (Invitrogen)
2-Mercaptoethanol (2-ME) (Invitrogen)
Penicillin / Streptomycin (Invitrogen)
Bovine serum albumin (BSA) (Sigma)
PD0325901 (Stemgent) MEK1 / 2 inhibitor CHIR99021 (Stemgent) GSK3 inhibitor Forskolin (Sigma) AC (adenylate cyclase) activator Human LIF (hLIF) (Millipore)
Ken Paulone (Sigma)
Cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitor Go6983 (Sigma) PKC inhibitor

その他、例えばヒト又はサルのiPS細胞の培養培地としては、例えば以下の表1のものを用いることが可能である。 In addition, for example, as a culture medium for human or monkey iPS cells, for example, those in Table 1 below can be used.

Figure 0006935101
Figure 0006935101

当業者は、ドナー種である第二の哺乳類の種に応じて適宜適した培地を適用可能である。例えば、第二種の哺乳類がマウスES細胞、ナイーブ型ブタiPS細胞の場合、以下の組成の培養液を用いることができる。 One of ordinary skill in the art can apply a medium appropriately suitable for the species of the second mammal that is the donor species. For example, when the second type mammal is mouse ES cells or naive porcine iPS cells, a culture medium having the following composition can be used.

マウスES細胞の培養組成の例:
80%(v/v) D−MEM、20%(v/v) FCS、1 mMピルビン酸溶液、0.1mM 2−メルカプトエタノール、1xMEM非必須アミノ酸溶液、10U/mL mLIF(Wako)または1xrhLIF(Wako)を含む培養液
ナイーブ型ブタiPS細胞の培地組成の例:
82%(v/v) D−MEM、15%(v/v) FCS、0.1mM 2−メルカプトエタノール、1xMEM非必須アミノ酸溶液、1x GlutaMAXTM−I(GIBCO)、1xrhLIF(Wako)、10μM Forskolinを含む培養液
Example of culture composition of mouse ES cells:
80% (v / v) D-MEM, 20% (v / v) FCS, 1 mM pyruvate solution, 0.1 mM 2-mercaptoethanol, 1xMEM non-essential amino acid solution, 10 3 U / mL mLIF (Wako) or Culture medium containing 1xrhLIF (Wako) Example of medium composition of naive porcine iPS cells:
82% (v / v) D-MEM, 15% (v / v) FCS, 0.1 mM 2-mercaptoethanol, 1xMEM non-essential amino acid solution, 1xGlutaMAX TM- I (GIBCO), 1xrhLIF (Wako), 10 μM Forskolin Culture solution containing

最終的に臓器/臓器原器形成を目的とするドナー種である第一の哺乳類の種(例えば、ヒト、サル等の霊長目)に適した培養培地は、宿主胚を提供する第二の哺乳類の種(ブタ、マウス等)に適した培養培地と比較して、成分が多く組成が複雑である。第一の哺乳類の種に適した培養培地の組成の例と第二の哺乳類の種に適した培養培地の例の組成の例を比較した。 A culture medium suitable for the first mammalian species (eg, primates such as humans, monkeys, etc.), which is the donor species that is ultimately aimed at organ / organ prototype formation, is the second mammal that provides the host embryo. Compared to the culture medium suitable for the species (porcine, mammal, etc.), the composition is complicated with many components. An example of the composition of the culture medium suitable for the first mammalian species and the example of the composition of the example of the culture medium suitable for the second mammalian species were compared.

Figure 0006935101
Figure 0006935101

表1、表2に示された通り、一態様において、第一の哺乳類の種に適した培養培地は、好ましくは、グリコーゲン合成酵素キナーゼ3阻害剤、プロテインキナーゼC阻害剤、MEK阻害剤及びサイクリン依存性ナーゼ阻害剤からなる群から選択される、阻害剤を含む。一方、一態様において、第二の哺乳類の種に適した培養培地は、グリコーゲン合成酵素キナーゼ3阻害剤、プロテインキナーゼC阻害剤、MEK阻害剤及びサイクリン依存性キナーゼ阻害剤からなる群から選択される、阻害剤を含まない。 As shown in Tables 1 and 2, in one embodiment, the culture medium suitable for the first mammalian species is preferably a glycogen synthase kinase 3 inhibitor, a protein kinase C inhibitor, a MEK inhibitor and a cyclin. Includes inhibitors selected from the group consisting of dependent kinase inhibitors. On the other hand, in one embodiment, the culture medium suitable for the second mammalian species is selected from the group consisting of glycogen synthase kinase 3 inhibitors, protein kinase C inhibitors, MEK inhibitors and cyclin-dependent kinase inhibitors. , Does not contain inhibitors.

再樹立工程に用いる培地を、第一の哺乳類の種に適した培養培地から第二の哺乳類の種に適した培養培地へと多段階的に培地組成を変更していく。第一の哺乳類の種由来の幹細胞を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する工程の少なくとも一時期において、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いる。宿主胚と共培養には、一義的には、宿主胚が由来する第二の哺乳類の種の培養に適した培養培地を用いた培養が必要と考えられる。しかしながら、第二の哺乳類の種の培養に適した培養培地のみでは、第一の哺乳類の種由来の幹細胞が効率良く共培養されにくい。そこで、本発明においては、第二の哺乳類の種に適した培養培地に第一の哺乳類の種に適した培養培地を適宜加えた混合培地を使用(胚培養液の至適化)することを特徴とする。混合培地の使用により、第二の哺乳類の種由来の宿主胚における共培養において、第一の哺乳類由来の幹細胞を含む細胞塊が効率良く形成され、異種間でキメラ形成能を有する幹細胞の再樹立が可能となる。 The medium used in the re-establishment step is changed in a multi-step manner from a culture medium suitable for the first mammalian species to a culture medium suitable for the second mammalian species. During at least one period of the step of co-culturing stem cells from the first mammalian species with host embryos from the second mammalian species, the culture medium was suitable for the first mammalian species and the second mammalian species. Use a mixed medium of culture medium suitable for the seed. For co-culture with the host embryo, it is considered that the culture using a culture medium suitable for culturing the second mammalian species from which the host embryo is derived is primarily required. However, it is difficult to efficiently co-culture stem cells derived from the first mammalian species only with a culture medium suitable for culturing the second mammalian species. Therefore, in the present invention, it is necessary to use a mixed medium (optimization of embryo culture medium) in which a culture medium suitable for the first mammalian species is appropriately added to a culture medium suitable for the second mammalian species. It is a feature. By using a mixed medium, cell clusters containing stem cells derived from the first mammal are efficiently formed in co-culture in host embryos derived from the species of the second mammal, and re-establishment of stem cells capable of forming chimeras between different species. Is possible.

1回目の再樹立において初めて第二の哺乳類の種由来の宿主胚における共培養を行う工程(工程(ii))において、第一の哺乳類の種に適した培養培地を第二の哺乳類の種に適した培養培地に対し、非限定的に、好ましくは約10/1−1/10の範囲で、より好ましくは約2/1−1/2の範囲で加える。 In the step of co-culturing in the host embryo derived from the second mammalian species for the first time in the first re-establishment (step (ii)), the culture medium suitable for the first mammalian species is used as the second mammalian species. It is added to a suitable culture medium in a non-limiting range, preferably in the range of about 10 / 1-1 / 10, more preferably in the range of about 2 / 1-1 / 2.

2回目の再樹立において第二の哺乳類の種由来の宿主胚における共培養を行う工程(工程(v))において、第一の哺乳類の種に適した培養培地を加える割合をさらに増加させることが可能であり、第一の哺乳類の種に適した培養培地を第二の哺乳類の種に適した培養培地に対し、非限定的に、好ましくは約100:1−1:100の範囲で、より好ましくは約10:1−1:10の範囲で加えたものを使用可能である。 In the step of co-culturing in a host embryo derived from a second mammalian species in the second re-establishment (step (v)), the proportion of culture medium suitable for the first mammalian species can be further increased. A culture medium suitable for the first mammalian species, which is possible, is more non-limitingly, preferably in the range of about 100: 1-1: 100, relative to the culture medium suitable for the second mammalian species. Preferably, the medium added in the range of about 10: 1-1: 10 can be used.

培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地は、血清または代用血清の有無、各種阻害剤の有無、各種増殖因子の有無、その他の微量成分の有無等により適宜調製されうる。 The culture medium is a mixture of a culture medium suitable for the first mammalian species and a culture medium suitable for the second mammalian species. It can be appropriately prepared depending on the presence or absence of other trace components.

工程(ii)及び/又は工程(v)の第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養工程において、混合培地中での共培養後、培地を第一の哺乳類の種に適した培養培地に変更してさらに共培養を行ってもよい。 In the co-culture step with the host embryo derived from the second mammalian species in step (ii) and / or step (v), after co-culturing in the mixed medium, the medium is a culture medium suitable for the first mammalian species. It may be changed to and further co-cultured.

工程(iii)において、宿主胚から分離された内部細胞塊を培養する(工程(iv))。工程(iv)における培養培地は、工程(i)と異なり、第一の哺乳類の種に適した培養培地ではなく、第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を使用可能となる。この場合、第一の哺乳類の種に適した培養培地を第二の哺乳類の種に適した培養培地に対し、非限定的に、好ましくは約1:3−3:1の範囲で、より好ましくは約1:2−2:1の範囲で加えたものを使用可能である。 In step (iii), the inner cell mass isolated from the host embryo is cultured (step (iv)). Unlike step (i), the culture medium in step (iv) is not suitable for the first mammalian species, but for the culture medium suitable for the first mammalian species and the second mammalian species. A mixed medium of the culture medium can be used. In this case, the culture medium suitable for the first mammalian species is more preferably non-limitingly in the range of about 1: 3-3: 1 with respect to the culture medium suitable for the second mammalian species. Can be added in the range of about 1: 2-2: 1.

2回目の再樹立時、再樹立後(工程(vii))における培養培地は、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地のいずれであってもよい。好ましくは、第二の哺乳類の種に適した培養培地である。即ち、本発明の方法により再樹立された幹細胞は、レシピエントの培養条件に馴化可能である。混合培地における第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の比率も適宜選択可能である。 The culture medium at the time of the second re-establishment and after the re-establishment (step (vii)) is a culture medium suitable for the second mammalian species, a culture medium suitable for the first mammalian species, or a culture medium. It may be either a mixed medium of a culture medium suitable for the first mammalian species and a culture medium suitable for the second mammalian species. Preferably, it is a culture medium suitable for the second mammalian species. That is, the stem cells reestablished by the method of the present invention can be adapted to the culture conditions of the recipient. The ratio of the culture medium suitable for the first mammalian species and the culture medium suitable for the second mammalian species in the mixed medium can also be appropriately selected.

<多能性幹細胞もしくは複能性幹細胞から再樹立した幹細胞>
本発明は、多能性幹細胞もしくは複能性幹細胞から再樹立した、霊長目の動物の幹細胞も提供する。本発明の幹細胞は、以下:
・均一化されている;
・キメラ形成可能、特に異種間でキメラ形成可能である;
・細胞集合体を形成可能である;および
・内部細胞塊のニッチ環境に親和性が高い;
からなる群より選択される特徴の1以上を有する。好ましくは、上記性質の2以上、3以上、全部を有する。
<Stem cells reestablished from pluripotent stem cells or multipotent stem cells>
The present invention also provides primate animal stem cells reestablished from pluripotent or multipotent stem cells. The stem cells of the present invention are as follows:
・ Uniformized;
・ Chimera formation is possible, especially between different species;
-Able to form cell aggregates; and-High affinity for the niche environment of the inner cell mass;
It has one or more of the features selected from the group consisting of. Preferably, it has 2 or more, 3 or more, all of the above properties.

「均一化されている」とは、元々の細胞群が、より未分化な状態から比較的分化が進行した状態までの複数の性質を有する細胞が混在していた細胞群から、再樹立などにより、より性質の近似な細胞からなる細胞群へ変更された、ということを意味する。 "Uniformized" means that the original cell group was re-established from a cell group in which cells having multiple properties from a more undifferentiated state to a relatively advanced state were mixed. , Means that it has been changed to a cell group consisting of cells with more similar properties.

「キメラ形成可能」、「異種間でキメラ形成可能」とは、<定義>の項目において記載した通りである。 “Chimera can be formed” and “chimera can be formed between different species” are as described in the item of <Definition>.

「細胞集合体を形成可能である」とは、異なる細胞群の共培養という条件下で培養した場合に、細胞集合体を形成出来る能力を有する、または細胞同士が接着する、または細胞同士が同所に存在することが可能である、ということを意味する。 "Able to form cell aggregates" means that when cultured under the condition of co-culture of different cell groups, they have the ability to form cell aggregates, or cells adhere to each other, or cells are the same. It means that it is possible to be in place.

「内部細胞塊のニッチ環境に親和性が高い」とは、内部細胞塊のニッチな環境、即ち、周辺近辺の状況に幹細胞が合わせて生存する能力が高いことを意味する。 "High affinity for the niche environment of the inner cell mass" means that the stem cells have a high ability to survive in the niche environment of the inner cell mass, that is, the situation in the vicinity of the periphery.

本発明の実施例において、再樹立された幹細胞のコロニー形状はきれいでかつ大きなドーム状を示し、テラトーマ形成実験にて三葉分化を示す多様性が確認された。さらに、テラトーマの由来をPCRで確認したところ、サルES細胞(第一の哺乳類ES細胞)に導入されたマーカー遺伝子の存在が確認された。 In the examples of the present invention, the colony shape of the reestablished stem cells showed a beautiful and large dome shape, and the teratoma formation experiment confirmed the diversity showing trilobal differentiation. Furthermore, when the origin of teratoma was confirmed by PCR, the presence of a marker gene introduced into monkey ES cells (first mammalian ES cells) was confirmed.

本発明の幹細胞は、さらに、以下:
・第二種の哺乳類の種に適した培地で培養可能である;および
・第二の哺乳類の種由来の宿主胚に同調しやすい
からなる群より選択される特徴の1以上を有する。好ましくは、上記2つの条件の双方を意味する。
The stem cells of the present invention further include:
It can be cultivated in a medium suitable for the second mammalian species; and has one or more of the characteristics selected from the group consisting of easy synchronization with host embryos derived from the second mammalian species. Preferably, it means both of the above two conditions.

「第二種の哺乳類の種に適した培地で培養可能である」とは、非限定的に、例えば、第二種の哺乳類の種に適した培地で培養した場合に、5回の継代以上生存可能である、例えばテラトーマ実験により確認されるように多能性を維持している、ドーム状のコロニーの形態を維持することが可能であるなどの要件のいずれかを具備することを意味する。 "Can be cultivated in a medium suitable for a second species of mammal" is not limited to, for example, five passages when cultivated in a medium suitable for a second species of mammal. It means that it meets any of the requirements of being viable, for example, maintaining pluripotency as confirmed by teratoma experiments, and being able to maintain the morphology of dome-shaped colonies. do.

「第二の哺乳類の種由来の宿主胚に同調しやすい」とは、本発明の再樹立された幹細胞を、ドナー種(第一の哺乳類の種)とは異種のレシピエント種(第二の哺乳類の種)由来の宿主胚において共培養した場合に、本発明の幹細胞の細胞周期が宿主胚の細胞の細胞周期に揃いやすい、ことを意味する。 "Easy to synchronize with a host embryo derived from a second mammalian species" means that the reestablished stem cells of the present invention are a recipient species (second) different from the donor species (first mammalian species). This means that the cell cycle of the stem cells of the present invention tends to be aligned with the cell cycle of the cells of the host embryo when co-cultured in a host embryo derived from (mammalian species).

本発明の方法により再樹立された異種間でキメラ形成能を有する幹細胞は、特に限定されないが、以下の用途に利用され得る。 Stem cells having the ability to form chimeras between different species reestablished by the method of the present invention are not particularly limited, but can be used for the following purposes.

本発明のキメラ形成能を有する幹細胞を利用して、胚盤胞補完法によりキメラ動物を作製することで、当該幹細胞に由来する臓器/臓器原基を形成することができる。このような臓器/臓器原基は再生医療において有用である。 By producing a chimeric animal by the blastocyst complementation method using the stem cell having the chimera-forming ability of the present invention, an organ / organ primordium derived from the stem cell can be formed. Such organs / organ primordia are useful in regenerative medicine.

また、本発明のキメラ形成能を有する幹細胞を用いて胚盤胞補完法によりキメラ胚またはキメラ胎児/胎仔を作製し、当該キメラ胚またはキメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞、臓器前駆細胞および体性細胞を得ることができる。また、当該キメラ胚またはキメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞をインビトロで分化させて臓器前駆細胞および体性細胞を得ることもできる。あるいは、本発明のキメラ形成能を有する幹細胞をインビトロで分化させることにより、体性幹細胞、臓器前駆細胞および体性細胞を得ることもできる。これらの体性幹細胞、臓器前駆細胞および体性細胞は、薬効評価や病態解析に用いるために有用である。本発明のキメラ形成能を有する幹細胞は、キメラ形成能を維持した高品質な幹細胞であるので、当該細胞を出発細胞として効率よくキメラ胚/キメラ動物の作製を行ったり分化させたりすることができる。 In addition, chimeric embryos or chimeric fetuses / fetuses are prepared by the blastocyst complementation method using the stem cells capable of forming chimeras of the present invention, and somatic stem cells, organ precursor cells and bodies derived from the chimeric embryos or chimeric fetuses / fetuses. Sex cells can be obtained. In addition, somatic stem cells derived from the chimeric embryo or chimeric fetal / fetal can be differentiated in vitro to obtain organ progenitor cells and somatic cells. Alternatively, somatic stem cells, organ progenitor cells and somatic cells can be obtained by differentiating the stem cells having the chimera-forming ability of the present invention in vitro. These somatic stem cells, organ progenitor cells and somatic cells are useful for drug efficacy evaluation and pathological analysis. Since the stem cell having the chimera-forming ability of the present invention is a high-quality stem cell that maintains the chimera-forming ability, it is possible to efficiently produce or differentiate a chimeric embryo / chimera animal using the cell as a starting cell. ..

あるいは、本発明のキメラ形成能を有する幹細胞を利用して、テトラプロイドレスキュー法により、当該幹細胞が伝播された動物を作製することもできる。テトラプロイドレスキュー法は、4倍体胚にiPS/ES細胞等を注入することにより、4倍体細胞は胎盤へと発生し、iPS/ES細胞等のみが個体へと発生することを利用した方法である(Nagy,A.,et al.,Development,110,815−821(1990))。このような動物の作製法は、絶滅危惧種などの希少動物、ペットなどの愛玩哺乳動物、有用な商業動物の保存、再生、および/または維持に有効である。 Alternatively, using the stem cells capable of forming a chimera of the present invention, an animal to which the stem cells have been transmitted can be produced by the tetraploid rescue method. The tetraploid rescue method utilizes the fact that by injecting iPS / ES cells or the like into a tetraploid embryo, tetraploid cells develop into the placenta and only iPS / ES cells or the like develop into an individual. The method (Nagy, A., et al., Development, 110, 815-821 (1990)). Such animal production methods are effective in preserving, regenerating, and / or maintaining rare animals such as endangered species, pet mammals such as pets, and useful commercial animals.

<細胞を用いた薬効評価または病態解析を行う方法>
本出願は、さらに、記の再樹立方法によって得られるキメラ形成可能な幹細胞、または当該キメラ形成可能な幹細胞を分化させて得た体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞、を用いて薬効評価または病態解析を行う方法を提供する。
<Method of evaluating drug efficacy or analyzing pathological conditions using cells>
The present application further has a medicinal effect using chimeric-forming stem cells obtained by the above-mentioned re-establishment method, or somatic stem cells, organ progenitor cells, or somatic cells obtained by differentiating the chimeric-forming stem cells. Provide a method for evaluation or pathological analysis.

本発明の方法は、以下:
(i)細胞を得る工程:ここで当該細胞は、(A)本発明の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞であるか、(B)態様1ないし17のいずれか1つに記載の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞を分化させることにより得た体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞であり、ここで当該体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞は、以下の(a)〜(c)のいずれかの方法により得られるものである:
(a)態様1ないし17のいずれか1つに記載の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞からキメラ胚またはキメラ胎児/胎仔を作製し、そして当該キメラ胚またはキメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得る;
(b)(a)で得られたキメラ胚またはキメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞をインビトロで分化させて臓器前駆細胞または体性細胞を得る;
(c)態様1ないし17のいずれか1つに記載の方法により再樹立したキメラ形成能を有する幹細胞をインビトロで分化させることにより、体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得る;
(ii)工程(i)で得た細胞を用いて薬効評価または病態解析を行う工程;
を含む、前記方法。
The method of the present invention is as follows:
(I) Step of obtaining a cell: Here, the cell is either (A) a stem cell having a chimera-forming ability reestablished by the method of the present invention, or (B) according to any one of aspects 1 to 17. A somatic stem cell, an organ precursor cell, or a somatic cell obtained by differentiating a stem cell having a chimera-forming ability reestablished by a method, wherein the somatic stem cell, the organ precursor cell, or the somatic cell is a somatic stem cell, an organ precursor cell, or a somatic cell. It is obtained by any of the following methods (a) to (c):
(A) A chimeric embryo or a chimeric fetal / fetal body is prepared from a stem cell having a chimeric-forming ability reestablished by the method according to any one of aspects 1 to 17, and the chimeric embryo or the chimeric fetal / fetal-derived body. Obtain sex stem cells, organ precursor cells, or somatic cells;
(B) The chimeric embryo or chimeric embryo / fetal-derived somatic stem cell obtained in (a) is differentiated in vitro to obtain an organ progenitor cell or somatic cell;
(C) Somatic stem cells, organ progenitor cells, or somatic cells are obtained by in vitro differentiation of stem cells having the ability to form chimeras reestablished by the method according to any one of aspects 1 to 17;
(Ii) A step of evaluating drug efficacy or analyzing pathological conditions using the cells obtained in step (i);
The method described above.

上記の方法の工程(i)において、(A)の「キメラ形成能を有する幹細胞」は、上記「幹細胞を多段階工程により再樹立する方法」によって、多能性幹細胞または複能性幹細胞から再樹立して得ることができる。 In step (i) of the above method, the "stem cell having chimera-forming ability" of (A) is re-established from pluripotent stem cell or multipotent stem cell by the above-mentioned "method of reestablishing stem cell by multi-step step". It can be established and obtained.

上記の方法の工程(i)において、(B)の「キメラ形成能を有する幹細胞を分化させることにより得た体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞」は、まず、「キメラ形成能を有する幹細胞」を(A)と同様にして得た後、以下の(a)〜(c)のいずれかの方法を行うことにより得ることができる。
(a)の方法は、キメラ形成能を有する幹細胞からキメラ胚またはキメラ胎児/胎仔を作製し、そして当該キメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得る、というものである。キメラ胚またはキメラ胎児/胎仔の作製方法は、上記「定義」の項目においてキメラ胚/キメラ動物の作製について記載した方法により行うことができる。キメラ胚またはキメラ胎児/胎仔から体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得るためには当該細胞を分取・樹立することにより行う。キメラ胚またはキメラ胎児/胎仔からの体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞の分取・樹立は、当業者が通常用いる方法により適宜行うことができる。
(b)の方法は、(a)で得られたキメラ胚またはキメラ胎児/胎仔由来の体性幹細胞をインビトロで分化させて臓器前駆細胞または体性細胞を得る、というものである。体性幹細胞をインビトロで分化させて臓器前駆細胞または体性幹細胞を得る方法は、当業者が通常用いる方法により適宜行うことができる。
(c)の方法は、キメラ形成能を有する幹細胞をインビトロで分化させることにより、体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得る、というものである。キメラ形成能を有する幹細胞をインビトロで分化させて、体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞を得る方法は、当業者が多能性幹細胞をインビトロで分化させるために通常用いる方法により適宜行うことができる。
In step (i) of the above method, the "somatic stem cell, organ progenitor cell, or somatic cell obtained by differentiating the stem cell having chimera-forming ability" of (B) first obtains "chimera-forming ability". After obtaining "stem cells having" in the same manner as in (A), it can be obtained by performing any of the following methods (a) to (c).
The method (a) is to prepare a chimeric embryo or a chimeric fetal / fetal from a stem cell capable of forming a chimera, and obtain a somatic stem cell, an organ progenitor cell, or a somatic cell derived from the chimeric fetal / fetal. Is. The method for producing a chimeric embryo or a chimeric fetal / fetal can be carried out by the method described for producing a chimeric embryo / chimeric animal in the above-mentioned "Definition" item. In order to obtain somatic stem cells, organ progenitor cells, or somatic cells from a chimeric embryo or a chimeric fetal / fetal, the cells are separated and established. Sorting and establishment of somatic stem cells, organ progenitor cells, or somatic cells from chimeric embryos or chimeric embryos / fetuses can be appropriately performed by a method usually used by those skilled in the art.
The method (b) is to differentiate the chimeric embryo or the somatic stem cell derived from the chimeric embryo / fetus obtained in (a) in vitro to obtain an organ progenitor cell or a somatic cell. The method of differentiating somatic stem cells in vitro to obtain organ progenitor cells or somatic stem cells can be appropriately carried out by a method usually used by those skilled in the art.
The method (c) is to obtain somatic stem cells, organ progenitor cells, or somatic cells by differentiating stem cells capable of forming chimeras in vitro. The method for differentiating a stem cell capable of forming a chimera in vitro to obtain a somatic stem cell, an organ progenitor cell, or a somatic cell is appropriately performed by a method usually used by those skilled in the art for differentiating pluripotent stem cells in vitro. be able to.

上記の方法の工程(i)において得られる「体性幹細胞、臓器前駆細胞、または体性細胞」は、例えば、心臓、神経、腎臓、肝臓、膵臓、骨格筋、血球系細胞、等に関連する細胞であるが、特に限定されない。 The "somatic stem cell, organ progenitor cell, or somatic cell" obtained in step (i) of the above method is related to, for example, heart, nerve, kidney, liver, pancreas, skeletal muscle, blood cell lineage cell, and the like. It is a cell, but is not particularly limited.

上記の方法の工程(ii)において、工程(i)で得た細胞を用いて薬効評価または病態解析を行う。薬効評価または病態解析は、細胞を用いた検査方法であれば特に限定されない。当業者が通常用いる方法により、適宜行うことができる。 In step (ii) of the above method, drug efficacy evaluation or pathological analysis is performed using the cells obtained in step (i). The drug efficacy evaluation or pathological analysis is not particularly limited as long as it is a test method using cells. It can be appropriately carried out by a method usually used by those skilled in the art.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。当業者は本明細書の記載に基づいて容易に本発明に修飾・変更を加えることができ、それらは本発明の技術的範囲に含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Those skilled in the art can easily modify or modify the present invention based on the description of the present specification, and these are included in the technical scope of the present invention.

実施例1 ES細胞を用いた多段階再樹立法
本実施例は、ES細胞を用いた多段階再樹立法を記載する。サルES細胞(sESCs)は、カニクイザル(Macaca fascicularis)由来で、マーカー遺伝子として緑色蛍光タンパク質(GFP)とネオマイシン耐性遺伝子(neo)を導入した細胞株(CMK6G)(非特許文献5,6)で、さらに、ヒトnanogを発現する温度感受性センダイウイルス(SeV18+hNANOG/TS7dF)(非特許文献7)を導入したものを用いて、多段階の再樹立法を実施した。
Example 1 Multi-stage re-establishment method using ES cells This example describes a multi-stage re-establishment method using ES cells. Monkey ES cells (sESCs) are cell lines (CMK6G) (Non-Patent Documents 5 and 6) derived from cynomolgus monkeys (Macaca fascicalis) and introduced with green fluorescent protein (GFP) and neomycin resistance gene (neo) as marker genes. Furthermore, a multi-step re-establishment method was carried out using a substance introduced with a temperature-sensitive Sendai virus (SeV18 + hNANOG / TS7dF) (Non-Patent Document 7) expressing human nanog.

具体的には先ず、このES細胞を、サルES用培地[35.9%(v/v)DMEM/F12、48%(v/v) Neurobasal、1%(v/v) N2 supplement、2%(v/v) B27 supplement、1mM GlutaMAX、1%(v/v)非必須アミノ酸(NEAA)、0.1mM 2−メルカプトエタノール(2−ME)、1Xペニシリン/ストレプトマイシン、5mg/mLウシ血清アルブミン(BSA)、1μM PD0325901、1μM CHIR99021、10μM フォルスコリン、20ng/mL ヒトLIF、5μM ケンパウロン(Kenpaullone)、5μM Go6983]を用いて、マウスES細胞とともに共培養を行った。マウスES細胞の細胞塊とともに凝集してきたサルES細胞を選別した(工程(i))。 Specifically, first, the ES cells were subjected to a medium for monkey ES [35.9% (v / v) DMEM / F12, 48% (v / v) Neurobasal, 1% (v / v) N2 supplement, 2%. (V / v) B27 supplement, 1 mM GlutaMAX, 1% (v / v) non-essential amino acid (NEAA), 0.1 mM 2-mercaptoethanol (2-ME), 1X penicillin / streptomycin, 5 mg / mL bovine serum albumin (v / v) BSA), 1 μM PD0325901, 1 μM CHIR99021, 10 μM forskolin, 20 ng / mL human LIF, 5 μM Kenpaullone, 5 μM Go6983] were co-cultured with mouse ES cells. Monkey ES cells that had aggregated together with the cell mass of mouse ES cells were selected (step (i)).

得られたサルES細胞をマウス4倍体胚盤胞(MCH)40個にマイクロインジェクションした後、マウス用培地[80%(v/v) D−MEM、20%(v/v) FCS、1mM ピルビン酸溶液、0.1mM 2−ME、1xNEAA、10U/mL mLIF]に上記サル用ES培養液を1:1の割合で加えたマウス初期胚培養条件(mwm培養液、5%CO、37℃)で1日共培養した(工程(ii))。The obtained monkey ES cells were microinjected into 40 mouse tetraploid blastocysts (MCH), and then the medium for mice [80% (v / v) D-MEM, 20% (v / v) FCS, 1 mM. Pyruvate solution, 0.1 mM 2-ME, 1xNEAA, 10 3 U / mL mLIF] was added with the above ES culture medium for monkeys at a ratio of 1: 1 (mwm culture medium, 5% CO 2). , 37 ° C.) for 1 day (step (ii)).

異常形状をしているもの、ICM以外にサルES胞がある胚盤胞を顕微鏡下で除去し、良好な胚だけを4穴プレートのフィーダー細胞上にそれぞれ別々に移して培養した。培養液は、サル用ES培養液を用いた。 Blastocysts having an abnormal shape and monkey ES vesicles other than ICM were removed under a microscope, and only good embryos were separately transferred onto feeder cells on a 4-well plate and cultured. As the culture solution, an ES culture solution for monkeys was used.

播種後増殖してきたICMから良好な形熊をし、蛍光顕微鏡(Axio Observer D1 system, Carl Zeiss)にて緑色蛍光を有することを確認したモザイク状態のものだけを、増殖能や良好なコロニーの形態を指標に目視で選別しピックアップした。0.025%トリプシン/0.1mM EDTA処理し、細胞塊を分散した(工程(iii))。その後、新しく準備した4穴プレートのフィーダー細胞上にそれぞれ別々に移して培養した。培養液は、サル用培地をマウス用培地に2:1の割合で加えたものを用いた。 Only those in a mosaic state, which have a good shape bear from the ICM that has grown after sowing and have been confirmed to have green fluorescence by a fluorescence microscope (Axio Observer D1 system, Carl Zeiss), have good growth ability and good colony morphology. Was visually selected and picked up using the above as an index. The cells were treated with 0.025% trypsin / 0.1 mM EDTA to disperse the cell mass (step (iii)). Then, they were separately transferred and cultured on the feeder cells of the newly prepared 4-well plate. The culture medium used was a mixture of monkey medium and mouse medium at a ratio of 2: 1.

播種後、さらに新しく形成されたコロニーから、蛍光顕微鏡にて緑色蛍光を有することを確認し、状態の良いコロニーを選抜し培養した。これを第一段階の再樹立後のサルES細胞とした。当該の第一段階再樹立サルES細胞は、培養する際、サル用培地をマウス用培地と例えば1:1で混合した混合培養液にて培養することが可能となり、良好な増殖性とコロニーの形状を維持した(工程(iv))。 After sowing, it was confirmed by a fluorescence microscope that the newly formed colonies had green fluorescence, and colonies in good condition were selected and cultured. These were used as monkey ES cells after the first stage of re-establishment. When culturing, the first-stage re-established monkey ES cells can be cultured in a mixed culture medium in which the monkey medium is mixed with the mouse medium, for example, 1: 1 and has good proliferative properties and colonies. The shape was maintained (step (iv)).

当該の第一段階再樹立サルES細胞を、僅かなマウスICM由来のマウス4NES細胞とマウスICM寄与したマウスES細胞とともに、サル用培地をマウス用培地に2:1の割合で加えた混合培養液を用いて共培養を行い、増殖能や形態の良いコロニーを選別した。 A mixed culture medium obtained by adding the monkey medium to the mouse medium at a ratio of 2: 1 together with the mouse 4NES cells derived from a small amount of mouse ICM and the mouse ES cells contributing to the mouse ICM. The colonies with good proliferative ability and morphology were selected by co-culturing using.

このサルES細胞をマウス4倍体胚盤胞(MCH)30個にマイクロインジェクションした後、サル用培地をマウス初期胚培養用培地に1:10の割合で加えたマウス初期胚培養条件(mwm培養液、5%CO、37℃)で1日共培養した(工程(v))。異常形状をしているもの、ICM以外にサルES細胞がある胚盤胞を顕微鏡下で除去し、良好な胚だけを4穴プレートのフィーダー細胞上にそれぞれ別々に移し、サル用培地をマウス用培地に2:1の割合で加えた混合培養液を用いて培養した。播種後増殖してきたICMから良好な形態をし、蛍光顕微鏡(Axio Observer D1 system, Carl Zeiss)にて緑色蛍光を有することを確認したモザイク状態のものだけを、増殖能や形態を指標に目視で選別しピックアップした。After microinjecting these monkey ES cells into 30 mouse tetraploid blastocysts (MCH), the monkey medium was added to the mouse early embryo culture medium at a ratio of 1:10 to the mouse early embryo culture conditions (mwm culture). Liquid, 5% CO 2 , 37 ° C.) for 1 day co-culture (step (v)). Blastocysts with abnormal shapes and monkey ES cells other than ICM are removed under a microscope, only good embryos are transferred separately onto feeder cells on a 4-well plate, and monkey medium is used for mice. The cells were cultured using a mixed culture medium added at a ratio of 2: 1 to the medium. Only those in a mosaic state, which had a good morphology from the ICM that had grown after sowing and were confirmed to have green fluorescence by a fluorescence microscope (Axio Observer D1 system, Carl Zeiss), were visually observed using the growth ability and morphology as indicators. Selected and picked up.

第二段階再樹立後のサルES細胞は、再樹立前に比べICMへの寄与率が格段に増加した。0.025%トリプシン/0.1mM EDTA処理し、細胞塊を分散した(工程(vi))。その後、新しく準備した4穴プレートのフィーダー細胞上にそれぞれ別々に移して培養した。培養液はサル用培地を用いた。 The contribution rate of monkey ES cells after the second stage re-establishment to ICM was significantly increased as compared with that before the re-establishment. The cells were treated with 0.025% trypsin / 0.1 mM EDTA to disperse the cell mass (step (vi)). Then, they were separately transferred and cultured on the feeder cells of the newly prepared 4-well plate. A monkey medium was used as the culture medium.

播種後、さらに新しく形成されたコロニーから、蛍光顕微鏡にて緑色蛍光を有することを確認して状態の良いコロニーを選抜しネオマイシン添加(500μg/ml)培地で培養した。これを第二段階再樹立後のサルES細胞とした(工程(vii))(図2)。 After sowing, colonies in good condition were selected from the newly formed colonies by confirming that they had green fluorescence with a fluorescence microscope, and cultured in a neomycin-added (500 μg / ml) medium. These were used as monkey ES cells after the second stage re-establishment (step (vii)) (Fig. 2).

二段階再樹立後のサルES細胞は、混合培養液にて再樹立を実施したが、2阻害薬を添加した改変マウス用培養液[80%(v/v) D−MEM、20%(v/v) FCS、1mMピルビン酸溶液、0.1mM 2−ME、1xNEAA、10U/mL hLIF、1μM PD0325901、1μMCHIR99021]においても良好な増殖能を保持し、形状と大きさの良好なコロニーの形成が可能であった(図3上段)。The monkey ES cells after the two-step re-establishment were re-established in the mixed culture solution, but the culture solution for modified mice to which the two inhibitors were added [80% (v / v) D-MEM, 20% (v). / V) FCS, 1 mM pyruvic acid solution, 0.1 mM 2-ME, 1xNEAA, 10 3 U / mL hLIF, 1 μM PD0325901, 1 μM CHIR99021] It was possible to form (upper part of Fig. 3).

実施例2 二段階再樹立後のES細胞の多能性の検討
本実施例において、二段階再樹立後のサルES細胞の多能性を、テラトーマ形成実験にて検討した。
Example 2 Examination of pluripotency of ES cells after two-stage re-establishment In this example, the pluripotency of monkey ES cells after two-stage re-establishment was examined by a teratoma formation experiment.

二段階再樹立後のサルES細胞をNOD−Scidマウスの睾丸に移植したところ、約3ヶ月後に睾丸部に大きな腫瘤が形成された。解剖後、腫瘍部分を4%パラホルムアルデヒド固定液にて固定後、HE(ヘマトキシリン・エオシン)染色標本を作製した。組織学的検討の結果、外胚葉としてロゼッタ構造を呈する神経上皮組織や神経膠組織、メラニン色素を含有する神経上皮組織、内胚葉として偽重層円柱上皮または単層円柱上皮で内張された管腔構造からなる上皮組織、中胚葉としてコラーゲンを産生する繊維性結合組織や筋組織が認められる(図3中段、下段)。以上、二段階再樹立後のサルES細胞から、外胚葉、中胚葉、内胚葉由来の組織が形成されたことが確認された。 When monkey ES cells after two-stage re-establishment were transplanted into the testis of NOD-Scid mice, a large tumor was formed in the testis after about 3 months. After dissection, the tumor portion was fixed with 4% paraformaldehyde fixative, and then HE (hematoxylin / eosin) stained specimen was prepared. As a result of histological examination, neuroepithelial tissue and glial tissue exhibiting Rosetta structure as ectodermal tissue, neuroepithelial tissue containing melanin pigment, and lumen lined with pseudomultilayer columnar epithelium or monolayer columnar epithelium as endoplasmic lobe Epithelial tissue consisting of structure, fibrous connective tissue and muscle tissue that produce collagen as mesophyll are observed (Fig. 3, middle and lower rows). As described above, it was confirmed that tissues derived from ectoderm, mesoderm, and endoderm were formed from monkey ES cells after two-stage re-establishment.

実施例3 テラトーマのサルES細胞由来の確認
本実施例では、実施例2で形成されたテラトーマの由来が確かにサルES細胞であることを確認した。具体的には、テラトーマ組織からDNAを抽出し、PCRにてサルES細胞由来であるneo遺伝子およびサル由来遺伝子であるβ2 マイクログロブリン(β2MG)の検出を試みた。
Example 3 Confirmation of teratoma derived from monkey ES cells In this example, it was confirmed that the origin of the teratoma formed in Example 2 was certainly monkey ES cells. Specifically, DNA was extracted from teratoma tissue, and PCR was attempted to detect the neo gene derived from monkey ES cells and β2 microglobulin (β2MG), which is a monkey-derived gene.

先ず、テラトーマ組織の一部を採取し、プロテアーゼ処理を実施した後DNAを抽出した。このDNAを用いて、PCR法にて先ずサルES細胞に導入されたマーカー遺伝子であるネオマイシン耐性遺伝子(neo)を検出した。neo遺伝子の検出には、以下の配列番号1及び2のプライマーセット、並びにrTaqを用いて、94℃30秒、55℃30秒、72℃30秒を35サイクル実施した。
プライマーセット
5’−AGC CGG TCT TGT CGA TCA GGA TGA TC−3’(配列番号1)および
5’−CTC GTC AAG AAG GCG ATA GAA GGC−3’(配列番号2)
First, a part of the teratoma tissue was collected, subjected to protease treatment, and then DNA was extracted. Using this DNA, the neomycin resistance gene (neo), which is a marker gene introduced into monkey ES cells, was first detected by the PCR method. For the detection of the neo gene, 35 cycles of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds were carried out using the following primer sets of SEQ ID NOs: 1 and 2 and rTaq.
Primer set 5'-AGC CGG TCT TGT CGA TCA GGA TGA TC-3'(SEQ ID NO: 1) and 5'-CTC GTC AAG AAG GCG ATA GAA GGC-3'(SEQ ID NO: 2)

またサルβ2ミクログロブリン(β2MG)遺伝子の検出には、nestedPCRを用いた。一回目の増幅には、以下の配列番号3及び4のプライマーセット、並びにrTaqを用いて、94℃30秒、55℃30秒、72℃30秒を30サイクル実施した。
5’−CAG GTT TAC TCA CGT CAT CCA G−3’(配列番号3)および
5’−GGT TCA CAC GGC AGG CAT ACT C−3’(配列番号4)
In addition, nested PCR was used to detect the monkey β2 microglobulin (β2MG) gene. For the first amplification, 30 cycles of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds were carried out using the following primer sets of SEQ ID NOs: 3 and 4 and rTaq.
5'-CAG GTT TAC TCA CGT CAT CCA G-3'(SEQ ID NO: 3) and 5'-GGT TCA CAC GGC AGG CAT ACT C-3'(SEQ ID NO: 4)

二回目の増幅には、以下の配列番号5及び6のプライマーセット、並びにrTaqを用いて、94℃30秒、55℃30秒、72℃30秒を25サイクル実施した。
5’−GTC TGG GTT TCA TCC ATC CG−3’(配列番号5)および
5’−GGT GAA TTC AGT GTA GTA CAA G−3’(配列番号6)
For the second amplification, 25 cycles of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds were carried out using the following primer sets of SEQ ID NOs: 5 and 6 and rTaq.
5'-GTC TGG GTT TCA TCC ATC CG-3'(SEQ ID NO: 5) and 5'-GGT GAA TTC AGT GTA GTA CAA G-3'(SEQ ID NO: 6)

PCRの特異性は高く、neo遺伝子およびサルβ2MG遺伝子は、陰性コントロールであるマウス肝臓とB6マウスtailのDNAでは検出せず、テラトーマ組織および再樹立後のサルES細胞でのみ検出された(図5)。以上から、テラトーマはneo遺伝子を保有するサルES細胞由来であることが確認された。即ち、再樹立したサルES細胞は、三葉に分化したテラトーマを形成し多能性を有することを示した。 The PCR specificity was high, and the neo gene and monkey β2MG gene were not detected in the DNA of the negative controls mouse liver and B6 mouse tail, but only in teratoma tissues and re-established monkey ES cells (Fig. 5). ). From the above, it was confirmed that the teratoma is derived from monkey ES cells carrying the neo gene. That is, it was shown that the re-established monkey ES cells formed a teratoma differentiated into three leaves and had pluripotency.

以上、霊長類の多能性幹細胞において、形状のきれいなドーム型のコロニーを形成させ、三葉分化能を有する多能性を維持するのに、多段階再樹立法が有効であることが示された。なお、多段階再樹立後の多能性幹細胞が、マウス用培地にて培養可能な形質を獲得したことは、マウス等の異種間キメラ胚形成において有利であり、また多能性幹細胞の維持・増幅の点において費用や簡便性の観点からも有利である。 As described above, it has been shown that the multi-step re-establishment method is effective for forming a well-shaped dome-shaped colony in primate pluripotent stem cells and maintaining pluripotency with trilobal differentiation potential. rice field. It should be noted that the acquisition of pluripotent stem cells that can be cultured in a mouse medium after multistage re-establishment is advantageous in the formation of heterologous chimeric embryos in mice and the like, and maintenance of pluripotent stem cells. In terms of amplification, it is also advantageous in terms of cost and convenience.

実施例4 再樹立前及び後の細胞における遺伝子発現プロファイルの階層的クラスタリング
再樹立前のサルES細胞(sES cell)の培養用デッシュ3枚、再樹立後のサルES細胞(Re−sES cell)の培養用デッシュ3枚から、各々RNA抽出を行った。
Example 4 Hierarchical clustering of gene expression profiles in cells before and after re-establishment Three dishes for culturing monkey ES cells (sES cell) before re-establishment and monkey ES cells (Re-sES cell) after re-establishment RNA was extracted from each of the three culture dishes.

Figure 0006935101
Figure 0006935101

各細胞より抽出したRNAについて、イルミナ社HiSeq 2000を用いてRNA−Seqを行い、アカゲザルのトランスクリプトームのパイプラインでマッピングした結果、18,339の遺伝子数を同定した。サンプル間比較の組合せで検定された遺伝子の発現量をFPKM(Fragments Per Kilobase of exon per Million mapped fragments)値で示し、群平均法にてクラスタリングを行い、キャンベラ(canberra)アルゴリズムにて距離を測定した。 RNA-Seq was performed on RNA extracted from each cell using Illumina HiSeq 2000, and as a result of mapping in the rhesus monkey transcriptome pipeline, the number of genes of 18,339 was identified. The expression level of the gene tested by the combination of sample-to-sample comparison was indicated by the FPKM (Fragments Per Kilobase of exon per Million mapped fragments) value, clustered by the group averaging method, and the distance was measured by the Canberra algorithm. ..

サルES細胞の再樹立前および再樹立後の各細胞における遺伝子発現プロファイルの階層的クラスタリングの結果を、図6に示す。再樹立前の細胞と再樹立後の細胞で、各々の遺伝子発現プロファイルは大きく2つの群にグループ化された。即ち、再樹立後の細胞の遺伝子発現プロファイルは、再樹立前のものとは異なり、特定の遺伝子発現パターンを示すことが明らかになった。 The results of hierarchical clustering of gene expression profiles in each cell before and after re-establishment of monkey ES cells are shown in FIG. In the cells before re-establishment and the cells after re-establishment, the gene expression profiles of each were broadly grouped into two groups. That is, it was clarified that the gene expression profile of the cells after re-establishment showed a specific gene expression pattern unlike that before re-establishment.

実施例5 再樹立サルES細胞中の山中4因子およびNANOGの発現
実施例4で得られた再樹立前のサルES細胞(sES1、sES2、sES3)、及び、再樹立後のサルES細胞(Re_sES1、Re_sES2、Re_sES3)について、山中4因子に相当するサルの内在性遺伝子(PAU5F1(Oct4)、KLF4、SOX2、MYC)および多能性維持に重要なNANOG遺伝子の、再樹立前後による遺伝子発現量の変化を、FPKM値の変化に基づいて検討した。結果を図7に示す。図7Aは各遺伝子のFPKM値、そして図7Bは、再樹立前後の遺伝子発現量の変化をlog値で示したものである。図7Cは、それぞれのFPKM値、log値および有意の有無をまとめたものである。再樹立後のサルES細胞では、内因性の山中4因子であるPAU5F1(Oct4)、KLF4、SOX2、MYCの遺伝子発現量は有意に増加した。また、多能性維持に必要なNANOGの発現量も有意に増加した。以上から、再樹立後のサルES細胞では、多能性維持に重要な内因性遺伝子の発現上昇が認められた。
Example 5 Expression of Yamanaka 4 Factors and NANOG in Reestablished Monkey ES Cells Pre-establishment monkey ES cells (sES1, sES2, sES3) obtained in Example 4 and re-established monkey ES cells (Re_sES1). , Re_sES2, Re_sES3), the gene expression levels of the monkey endogenous genes (PAU5F1 (Oct4), KLF4, SOX2, MYC) corresponding to Yamanaka 4 factors and the NANOG gene important for maintaining pluripotency before and after re-establishment. Changes were examined based on changes in FPKM values. The results are shown in FIG. FIG. 7A shows the FPKM value of each gene, and FIG. 7B shows the change in gene expression level before and after re-establishment as a log 2 value. FIG. 7C summarizes each FPKM value, log 2 value, and the presence / absence of significance. In monkey ES cells after re-establishment, the gene expression levels of the endogenous Yamanaka 4 factors PAU5F1 (Oct4), KLF4, SOX2, and MYC were significantly increased. In addition, the expression level of NANOG required for maintaining pluripotency was also significantly increased. From the above, increased expression of endogenous genes important for maintaining pluripotency was observed in monkey ES cells after re-establishment.

実施例6 再樹立サルES細胞における遺伝子発現パターン
実施例6で得られたRNA−Seqの結果から、ナイーブ型多能性(naive pluripotency)、コア型多能性(core pluripotency)、プライム型多能性(primed pluripotency)、中胚葉/原始線条(Mesoderm/primitive steak)の各特性に関する遺伝子の発現についてサルES細胞の再樹立の前後で比較した結果を図8に示す。上段は各遺伝子のFPKM値、そして下段は、再樹立前後の遺伝子発現量の変化をlog値で示したものである。再樹立により、KLF4、KLF5、DPPA3、ZFP42、TFCP2L1、PRDM14等のナイーブ型多能性(naive pluripotency)の特性に関する遺伝子、NANOG、SOX2、POU5F1、GDF3、SALL4、UTF1、FGF4等のコア型多能性(core pluripotency)の特性に関する遺伝子の発現量が増加した。一方、プライム型多能性(primed pluripotency)の特性に関するLEF1、CER1の発現量、および中胚葉/原始線条(Mesoderm/primitive steak)の特性に関するEOMES、MSX1の遺伝子発現量は減少した。以上から、再樹立によってサルES細胞が、より高品質な多能性幹細胞の状態になったことが理解される。
DPPA3 = STELLA
ZFP42 = REX1 = ZNF754
PRDM14 = メチルトランスフェラーゼ活性
KLF4 =Krueppel様因子4
[配列表]

Figure 0006935101
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Example 6 Gene expression pattern in reestablished monkey ES cells From the results of RNA-Seq obtained in Example 6, naive pluripotency, core pluripotency, and prime pluripotency The results of comparing the expression of genes related to each characteristic of sex (primed pluripotency) and mesoderm / primitive steak before and after re-establishment of monkey ES cells are shown in FIG. The upper row shows the FPKM value of each gene, and the lower row shows the change in gene expression level before and after re-establishment as a log 2 value. By re-establishment, genes related to the characteristics of naive pluripotency such as KLF4, KLF5, DPPA3, ZFP42, TFCP2L1, PRDM14, NANOG, SOX2, POU5F1, GDF3, SALL4, UTF1, FGF4, etc. The expression level of genes related to the characteristics of sex (core pluripotency) was increased. On the other hand, the expression levels of LEF1 and CER1 regarding the characteristics of primed pluripotency and the gene expression levels of EOMES and MSX1 regarding the characteristics of mesoderm / primitive streak decreased. From the above, it is understood that the re-establishment brought the monkey ES cells into a state of higher quality pluripotent stem cells.
DPPA3 = STELLA
ZFP42 = REX1 = ZNF754
PRDM14 = Methyltransferase activity KLF4 = Krueppel-like factor 4
[Sequence list]
Figure 0006935101
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Claims (12)

異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を、多段階工程により再樹立する方法であって、
以下の工程:
(i−a)第一の哺乳類の種由来の多能性(pluripotent)幹細胞または複能性(multipotent)幹細胞を、第二の哺乳類の種由来のナイーブ型の多能性幹細胞と共培養して細胞群を得る、ここにおいて、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地である
(ii)工程(i−a)で得られた細胞群を、第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する、ここにおいて、培養培地として第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含む;
(iii)工程(ii)で共培養した宿主胚から内部細胞塊を分離する;
(iv)工程(iii)得られた内部細胞塊を培養する、ここにおいて、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地である;
(v)工程(iv)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養する、ここにおいて、培養培地として第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地を用いることを含む;
(vi)工程(v)で共培養した宿主胚から内部細胞塊を分離する;
(vii)工程(vi)で得られた内部細胞塊を培養し、異種間でキメラ形成能を有する幹細胞を再樹立する、ここにおいて、培養培地は、第二の哺乳類の種に適した培養培地、第一の哺乳類の種に適した培養培地、あるいは、培養培地は第一の哺乳類の種に適した培養培地と第二の哺乳類の種に適した培養培地の混合培地のいずれであってもよい;
を含み、
ここで当該第一の哺乳類の種と当該第二の哺乳類の種は異なる種であり
ここで、前記第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞または複能性幹細胞が、ES細胞またはiPS細胞であり、そして、前記第二の哺乳類の種由来のナイーブ型の多能性幹細胞は、ES細胞、iPS細胞、あるいはこれらの細胞の内部細胞塊であり、そして、
ここで、第二の哺乳類の種はヒトではない、
前記方法
A method for reestablishing stem cells capable of forming chimeras between different species by a multi-step process.
The following steps:
(Ia) Pluripotent or multipotent stem cells from the first mammalian species are co-cultured with naive pluripotent stem cells from the second mammalian species. A cell group is obtained, wherein the culture medium is a culture medium suitable for the first mammalian species. (Ii) The cell group obtained in step (ia ) is used as a host derived from the second mammalian species. Co-culturing with embryos, which comprises using a mixed medium of culture medium suitable for the first mammalian species and a culture medium suitable for the second mammalian species as the culture medium;
(Iii) Separation of the inner cell mass from the co-cultured host embryo in step (ii);
(Iv) Step (iii) The obtained inner cell mass is cultured, wherein the culture medium is a mixed medium of a culture medium suitable for the first mammalian species and a culture medium suitable for the second mammalian species. be;
(V) The cell population of step (iv) is co-cultured with a host embryo derived from a second mammalian species, wherein a culture medium suitable for the first mammalian species and a second mammalian species as the culture medium. Including using a mixed medium of culture medium suitable for
(Vi) Separate the inner cell mass from the co-cultured host embryo in step (v);
(Vii) The internal cell mass obtained in step (vi) is cultured to reestablish stem cells capable of forming chimera between different species, wherein the culture medium is a culture medium suitable for a second mammalian species. , A culture medium suitable for the first mammalian species, or a mixed medium of the culture medium suitable for the first mammalian species and the culture medium suitable for the second mammalian species. good;
Including
Wherein said first mammalian species and the second mammalian species is a different species,
Here, the pluripotent stem cell or pluripotent stem cell derived from the first mammalian species is an ES cell or iPS cell, and the naive type pluripotent stem cell derived from the second mammalian species is , ES cells, iPS cells, or the inner cell mass of these cells, and
Here, the second mammalian species is not human,
The method .
工程(ii)及び/又は工程(v)の第二の哺乳類の種由来の宿主胚と共培養工程において、混合培地中での共培養後、培地を第一の哺乳類の種に適した培養培地に変更してさらに共培養を行う、ことを含む、請求項1に記載の方法。 In the co-culture step with the host embryo derived from the second mammalian species in step (ii) and / or step (v), after co-culturing in the mixed medium, the medium is a culture medium suitable for the first mammalian species. The method according to claim 1 , which comprises changing to and further co-culturing. さらに、工程(vii)で再樹立した幹細胞について、工程(v)〜(vii)を繰り返すことを含む、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2 , further comprising repeating steps (v) to (vii) for stem cells reestablished in step (vii). 第一の哺乳類の種が、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、サル及びヒトからなる群より選択される、請求項1−3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1-3 , wherein the first mammalian species is selected from the group consisting of dogs, cats, horses, cows, goats, sheep, monkeys and humans. 第一の哺乳類の種が、霊長目に属する種である、請求項1−4のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1-4 , wherein the first mammalian species is a species belonging to the primate order. 第二の哺乳類の種が、マウス、ラット、ウサギ及びブタからなる群より選択される、請求項1−5のいずれか1項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-5 , wherein the second mammalian species is selected from the group consisting of mice, rats, rabbits and pigs. 第一の哺乳類の種がサルであり、第二の哺乳類の種がマウスである、請求項1−6のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1-6 , wherein the first mammalian species is a monkey and the second mammalian species is a mouse. 宿主胚が、受精卵由来胚又は人工操作胚からなる群より選択される、請求項1−7のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1-7 , wherein the host embryo is selected from the group consisting of fertilized egg-derived embryos or artificially manipulated embryos. 工程(ii)、工程(v)が、各々工程(i−a)、工程(iv)の細胞群を第二の哺乳類の種由来の受精卵由来胚または4倍体胚にマイクロインジェクションまたはアグリゲーションして共培養することにより行う、請求項1−8のいずれか1項に記載の方法。 Step (ii) and step (v) microinject or aggregate the cell populations of step (i-a ) and step (iv) into fertilized egg-derived embryos or tetraploid embryos derived from the second mammalian species, respectively. The method according to any one of claims 1-8 , which is carried out by co-culturing. 第一の哺乳類の種に適した培養培地が、グリコーゲン合成酵素キナーゼ3阻害剤、プロテインキナーゼC阻害剤、MEK阻害剤及びサイクリン依存性キナーゼ阻害剤からなる群から選択される、阻害剤を含むことを特徴とする、請求項1−9のいずれか1項に記載の方法。 A culture medium suitable for the first mammalian species comprises an inhibitor selected from the group consisting of glycogen synthase kinase kinase 3 inhibitors, protein kinase C inhibitors, MEK inhibitors and cyclin-dependent kinase inhibitors. The method according to any one of claims 1-9. 第二の哺乳類の種に適した培養培地が、グリコーゲン合成酵素キナーゼ3阻害剤、プロテインキナーゼC阻害剤、MEK阻害剤及びサイクリン依存性キナーゼ阻害剤からなる群から選択される、阻害剤を含まないことを特徴とする、請求項1−10のいずれか1項に記載の方法。 A culture medium suitable for the second mammalian species is selected from the group consisting of glycogen synthase kinase kinase 3 inhibitors, protein kinase C inhibitors, MEK inhibitors and cyclin-dependent kinase inhibitors, without inhibitors. The method according to any one of claims 1-10, characterized in that. 第一の哺乳類の種由来の多能性幹細胞はヒトES細胞ではない、請求項1−11のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1-11, wherein the pluripotent stem cell derived from the first mammalian species is not a human ES cell.
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