JP7464956B2 - Mesenchymal stem cells, immune disease treatments and anti-inflammatory agents - Google Patents
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Description
本発明は、間葉系幹細胞、免疫疾患治療剤及び抗炎症剤に関する。 The present invention relates to mesenchymal stem cells, therapeutic agents for immune diseases, and anti-inflammatory agents.
免疫不全疾患では、免疫システムが正常に働かないことにより、感染症が起こったり、何度も再発したり、症状が重くなったり、長引いたりする。免疫不全疾患にかかると、細菌、ウィルス、真菌などの外敵による侵襲や癌細胞のような異常細胞の攻撃から体を守る免疫システムの能力が損なわれる。その結果、免疫機能が正常であればかからないような細菌、ウィルス、真菌による感染症や癌に罹患する。Immunodeficiency disorders cause infections, frequent recurrences, and severe or prolonged symptoms due to the immune system not functioning normally. Immunodeficiency disorders impair the immune system's ability to defend the body against foreign invaders such as bacteria, viruses, and fungi, as well as attacks from abnormal cells such as cancer cells. As a result, people with normal immune function become susceptible to bacterial, viral, and fungal infections and cancers that would not occur if the immune system was functioning normally.
免疫不全疾患には、出生時に既に羅患している先天性(1次性)の免疫不全疾患と、後年何らかの病気の結果などによって発症する後天性(2次性)の免疫不全疾患がある。後天性免疫不全疾患は、長期間の重症疾患の結果発症することが多く、このような重症疾患としては、癌、再生不良貧血、白血病、骨髄線維症、腎不全、糖尿病、肝疾患、脾疾患などが例示される。There are two types of immunodeficiency diseases: congenital (primary) immunodeficiency diseases that are present at birth, and acquired (secondary) immunodeficiency diseases that develop later in life as a result of some kind of illness. Acquired immunodeficiency diseases often develop as a result of a long-term serious illness, such as cancer, aplastic anemia, leukemia, myelofibrosis, renal failure, diabetes, liver disease, and splenic disease.
また、年をとると共に免疫システムも衰弱し、徐々に、自己と異物を区別できなくなり、その結果、自己免疫疾患が起こりやすくなる。自己免疫疾患は種々あり、様々な細胞や組織が攻撃の対象となる。このような自己免疫疾患の治療としては、免疫システムを抑制して自己免疫反応を制御すること等が行われている。しかし、自己免疫反応の制御に使われる薬物の多くは、体が感染症などと戦う能力も妨げてしまうため自己免疫反応の制御作用のみを有する新規治療薬の開発が望まれている。Furthermore, as we age, our immune system weakens and we gradually lose the ability to distinguish between self and foreign substances, making us more susceptible to autoimmune diseases. There are a variety of autoimmune diseases, in which various cells and tissues are targeted for attack. Treatment for these autoimmune diseases involves suppressing the immune system to control the autoimmune response. However, many of the drugs used to control the autoimmune response also interfere with the body's ability to fight infections, and so there is a need for the development of new therapeutic agents that only have the effect of controlling the autoimmune response.
間葉系幹細胞は、1982年にFriedensteinによって初めて骨髄から単離された多分化能を有する前駆細胞である(非特許文献1参照)。間葉系幹細胞は、骨髄、臍帯、脂肪等の様々な組織に存在することが明らかにされており、間葉系幹細胞移植は、様々な難治性疾患に対する新しい治療方法として、期待されている(特許文献1~2参照)。最近では、脂肪組織、胎盤、臍帯、卵膜等の間質細胞に同等の機能を有する細胞が存在することが知られている。そのため、間葉系幹細胞を間質細胞(Mesenchymal Stromal Cell)と称することもある。Mesenchymal stem cells are precursor cells with multipotency that were first isolated from bone marrow by Friedenstein in 1982 (see Non-Patent Document 1). It has been revealed that mesenchymal stem cells exist in various tissues such as bone marrow, umbilical cord, and fat, and mesenchymal stem cell transplantation is expected to be a new treatment method for various intractable diseases (see
本発明は、上述のような状況の中、新規の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤の新規治療剤を提供することを目的とする。In the circumstances described above, the present invention aims to provide a novel therapeutic agent for immune diseases and a novel anti-inflammatory agent.
上記課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明者らは、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高いことを特徴とする、間葉系幹細胞(mesenchymal stem(stromal) cell; MSC)が、免疫疾患及び炎症性疾患の治療に有効であることを見出し、本発明を完成させた。本発明によれば、免疫疾患及び炎症性疾患の治療のために有効な治療剤を提供できる。すなわち本発明の要旨は、以下の通りである。As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors discovered that mesenchymal stem (stromal) cells (MSCs), which are characterized by high kynurenine production or secretion rates, are effective in treating immune diseases and inflammatory diseases, and completed the present invention. According to the present invention, it is possible to provide a therapeutic agent that is effective in treating immune diseases and inflammatory diseases. In other words, the gist of the present invention is as follows.
[1]キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高いことを特徴とする、間葉系幹細胞。
[2]IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOにより、トリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高いことを特徴とする、間葉系幹細胞。
[3]JAK/STAT経路が、定常状態で活性化していることを特徴とする、間葉系幹細胞。
[4]臍帯組織由来である、[1]から[3]のいずれかに記載の間葉系幹細胞。
[5][1]から[4]のいずれかに記載の間葉系幹細胞を含有する免疫疾患治療剤。
[6][1]から[4]のいずれかに記載の間葉系幹細胞を含有する抗炎症剤。
[7][1]から[4]のいずれかに記載の間葉系幹細胞を含有するGVHD治療剤。
[8]キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、免疫疾患の治療方法。
[9]IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOにより、トリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、免疫疾患の治療方法。
[10]JAK/STAT経路が、定常状態で活性化している間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、免疫疾患の治療方法。
[11]上記間葉系幹細胞が、臍帯組織由来である、[8]から[10]のいずれかに記載の、免疫疾患の治療方法。
[12]キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、炎症性疾患の治療方法。
[13]IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOにより、トリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、炎症性疾患の治療方法。
[14]JAK/STAT経路が、定常状態で活性化している間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、炎症性疾患の治療方法。
[15]上記間葉系幹細胞が、臍帯組織由来である、[12]から[14]のいずれかに記載の、炎症性疾患の治療方法。
[16]キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、GVHDの治療方法。
[17]IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOにより、トリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、GVHDの治療方法。
[18]JAK/STAT経路が、定常状態で活性化している間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、GVHDの治療方法。
[19]上記間葉系幹細胞が、臍帯組織由来である、[16]から[18]のいずれかに記載の、GVHDの治療方法。
[1] A mesenchymal stem cell characterized by a high amount of kynurenine production or secretion.
[2] A mesenchymal stem cell characterized by a high production amount of kynurenine synthesized from tryptophan or a high secretion amount of kynurenine due to IDO induced in the cells by IFNγ treatment.
[3] A mesenchymal stem cell characterized in that the JAK/STAT pathway is activated at a steady state.
[4] A mesenchymal stem cell according to any one of [1] to [3], which is derived from umbilical cord tissue.
[5] A therapeutic agent for immune diseases, comprising the mesenchymal stem cells according to any one of [1] to [4].
[6] An anti-inflammatory agent comprising the mesenchymal stem cells according to any one of [1] to [4].
[7] A therapeutic agent for GVHD, comprising the mesenchymal stem cells according to any one of [1] to [4].
[8] A method for treating an immune disease, characterized by using mesenchymal stem cells having a high amount of kynurenine production or secretion.
[9] A method for treating an immune disease, comprising using mesenchymal stem cells that produce a high amount of kynurenine synthesized from tryptophan by IDO induced in the cells by IFNγ treatment, or that secrete a high amount of kynurenine.
[10] A method for treating an immune disease, characterized by using mesenchymal stem cells in which the JAK/STAT pathway is activated at a steady state.
[11] The method for treating an immune disease described in any one of [8] to [10], wherein the mesenchymal stem cells are derived from umbilical cord tissue.
[12] A method for treating an inflammatory disease, characterized by using mesenchymal stem cells having a high amount of kynurenine production or secretion.
[13] A method for treating an inflammatory disease, comprising using mesenchymal stem cells that produce a high amount of kynurenine synthesized from tryptophan by IDO induced in the cells by IFNγ treatment, or that secrete a high amount of kynurenine.
[14] A method for treating an inflammatory disease, characterized by using mesenchymal stem cells in which the JAK/STAT pathway is activated at a steady state.
[15] The method for treating an inflammatory disease described in any one of [12] to [14], wherein the mesenchymal stem cells are derived from umbilical cord tissue.
[16] A method for treating GVHD, comprising using mesenchymal stem cells having a high level of kynurenine production or secretion.
[17] A method for treating GVHD, comprising using mesenchymal stem cells that produce a high amount of kynurenine synthesized from tryptophan by IDO induced in the cells by IFNγ treatment, or that secrete a high amount of kynurenine.
[18] A method for treating GVHD, characterized by using mesenchymal stem cells in which the JAK/STAT pathway is activated at a steady state.
[19] The method for treating GVHD described in any one of [16] to [18], wherein the mesenchymal stem cells are derived from umbilical cord tissue.
本発明によると、新規な免疫疾患治療剤及び抗炎症剤、並びに新規な免疫疾患の治療方法及び炎症性疾患の治療方法を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide novel therapeutic agents for immune diseases and anti-inflammatory agents, as well as novel methods for treating immune diseases and methods for treating inflammatory diseases.
以下、本発明の間葉系幹細胞、免疫疾患治療剤及び抗炎症剤について詳細に説明する。 The mesenchymal stem cells, immune disease therapeutic agent, and anti-inflammatory agent of the present invention are described in detail below.
[間葉系幹細胞]
本発明の間葉系幹細胞は、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高いことを特徴とする。
[Mesenchymal stem cells]
The mesenchymal stem cells of the present invention are characterized by a high amount of kynurenine production or secretion.
キヌレニン(Kynurenine)は、細胞内でトリプトファンよりナイアシンが合成される際に、酵素indoleamine 2,3-dioxygenase(IDO)により産生される代謝物である。T細胞の増殖にはトリプトファンが重要であり、IDO活性によりトリプトファンがキヌレニンに変換され、枯渇することでT細胞の増殖が抑制され、免疫寛容が引き起こされることが知られている。Kynurenine is a metabolite produced by the
キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量とは、炎症状態下においてTNFαやIFNγ処理により誘導されるindoleamine 2,3-dioxygenase(IDO)によりトリプトファンから細胞内にて合成された後に細胞外に放出されるキヌレニン量を意味する。Kynurenine production amount, or kynurenine secretion amount, refers to the amount of kynurenine that is synthesized intracellularly from tryptophan by
本発明の間葉系幹細胞は、他の細胞に比べ、キヌレニンを高発現していればよいが、具体的には、本発明の間葉系幹細胞は、IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOによりトリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高ければよい。The mesenchymal stem cells of the present invention may have a higher expression of kynurenine than other cells, and more specifically, the mesenchymal stem cells of the present invention may have a higher production amount of kynurenine synthesized from tryptophan by IDO induced in the cells by IFNγ treatment, or a higher amount of kynurenine secretion.
本発明の間葉系幹細胞は、従来の培地(例えば、10%血清含有MEMα培地)を用いた培養で得られる間葉系幹細胞に比べて、キヌレニンを高発現していればよく、好ましくは10%血清含有MEMα培地を用いた培養条件下で得られる間葉系幹細胞に比べ1.1倍以上、より好ましくは1.2倍以上、さらに好ましくは1.5倍以上キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高ければよい。The mesenchymal stem cells of the present invention need only express kynurenine at a higher level than mesenchymal stem cells obtained by culture using a conventional medium (e.g., 10% serum-containing MEMα medium), and preferably have a kynurenine production or secretion level that is at least 1.1 times, more preferably at least 1.2 times, and even more preferably at least 1.5 times higher than mesenchymal stem cells obtained under culture conditions using 10% serum-containing MEMα medium.
また、本発明の間葉系幹細胞は、他の細胞に比べて、キヌレニンを高発現していればよく、例えば、MRC―5細胞、ヒト新生児由来皮膚線維芽細胞(HDF)、もしくはヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に比べ、キヌレニンを高発現していればよく、好ましくはMRC―5細胞、HDFもしくはHUVECに比べ5倍以上、より好ましくは10倍以上キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高ければよい。Furthermore, the mesenchymal stem cells of the present invention may express kynurenine at a higher level than other cells, for example, at a higher level than MRC-5 cells, human neonatal dermal fibroblasts (HDF), or human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), and preferably have a kynurenine production or secretion level that is at least 5 times, and more preferably at least 10 times, higher than MRC-5 cells, HDF, or HUVEC.
例えば、従来の培養方法(例えば、平面培養法による培養)で得られる間葉系幹細胞に比べて、キヌレニンを高発現していればよく、好ましくは従来の培養条件下で得られる間葉系幹細胞に比べ2倍以上、より好ましくは5倍以上、さらに好ましくは10倍以上、特に好ましくは100倍以上キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高ければよい。なお、平面培養法とは、フラスコやシャーレといった平面に細胞を接着させて行う静置培養により培養が行われておればよく、特に容器、培地等を特定するものではない。For example, it is sufficient that kynurenine is highly expressed compared to mesenchymal stem cells obtained by conventional culture methods (e.g., culture by plate culture method), and the kynurenine production or secretion amount is preferably at least 2 times, more preferably at least 5 times, even more preferably at least 10 times, and particularly preferably at least 100 times higher than mesenchymal stem cells obtained under conventional culture conditions. Note that the plate culture method is a static culture in which cells are attached to a flat surface such as a flask or a petri dish, and there is no particular restriction on the container, medium, etc.
なお、上記キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高いこととは、キヌレニン合成に関与するIDOが高発現もしくは活性が高いことを含む。IDOが高発現もしくは活性が高いことについても、上記と同様に規定され、本発明の間葉系幹細胞は、従来の培地(例えば、10%FBS含有MEM-α培地)による培養で得られる間葉系幹細胞に比べて、IDOを高発現している及び/又はIDOが高活性であればよい。好ましくは従来の培養条件下で得られる間葉系幹細胞に比べ1.1倍以上、より好ましくは1.2倍以上、さらに好ましくは1.5倍以上IDOが高発現及び/又は活性が亢進している。 Note that the above-mentioned high kynurenine production amount or high kynurenine secretion amount includes high expression or high activity of IDO, which is involved in kynurenine synthesis. High expression or high activity of IDO is defined in the same manner as above, and the mesenchymal stem cells of the present invention may express IDO at a high level and/or have a high activity of IDO compared to mesenchymal stem cells obtained by culture in a conventional medium (e.g., MEM-α medium containing 10% FBS). The expression and/or activity of IDO is preferably enhanced by 1.1 times or more, more preferably 1.2 times or more, and even more preferably 1.5 times or more, compared to mesenchymal stem cells obtained under conventional culture conditions.
本発明の間葉系幹細胞は、他の細胞、例えば、MRC―5細胞、ヒト新生児由来皮膚線維芽細胞(HDF)、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に比べ、IDOが高発現及び/又は活性が亢進している。MRC―5細胞、HDFもしくはHUVECに比べて、IDOが高発現もしくは活性が高く、好ましくはMRC―5細胞、HDFもしくはHUVECに比べ5倍以上、より好ましくは10倍以上IDOが高発現及び/又は活性が亢進している。The mesenchymal stem cells of the present invention have high IDO expression and/or enhanced activity compared to other cells, such as MRC-5 cells, human neonatal dermal fibroblasts (HDF), and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). Compared to MRC-5 cells, HDF, or HUVEC, IDO is highly expressed or highly active, preferably 5-fold or more, and more preferably 10-fold or more, higher in IDO expression and/or activity compared to MRC-5 cells, HDF, or HUVEC.
本発明の間葉系幹細胞は、従来の培養方法(例えば、平面培養法による培養)で得られる間葉系幹細胞に比べて、IDOが高発現及び/又は活性が亢進している。好ましくは従来の培養条件下で得られる間葉系幹細胞に比べ2倍以上、より好ましくは5倍以上、さらに好ましくは10倍以上、特に好ましくは100倍以上IDOが高発現及び/又は活性が亢進している。The mesenchymal stem cells of the present invention have high IDO expression and/or activity enhanced compared to mesenchymal stem cells obtained by conventional culture methods (e.g., culture by plate culture method). The IDO expression and/or activity is preferably at least 2-fold higher, more preferably at least 5-fold higher, even more preferably at least 10-fold higher, and particularly preferably at least 100-fold higher, compared to mesenchymal stem cells obtained under conventional culture conditions.
IDOは、The Janus kinase/signal transducers and activators of transcription(JAK/STAT)シグナル経路により誘導されることが既知である。このJAK/STATシグナル経路は、種々のサイトカインや成長因子により惹起され、細胞の増殖、分化、遊走、アポトーシス、細胞の生存等様々な作用に関与することが知られている。IDO is known to be induced by the Janus kinase/signal transducers and activators of transcription (JAK/STAT) signaling pathway. This JAK/STAT signaling pathway is induced by various cytokines and growth factors, and is known to be involved in various functions such as cell proliferation, differentiation, migration, apoptosis, and cell survival.
本発明の間葉系幹細胞は、キヌレニン以外にも、以下に挙げる因子が高発現であることを特徴とする。The mesenchymal stem cells of the present invention are characterized by high expression of the following factors in addition to kynurenine.
本発明の間葉系幹細胞は、CSF3、CSF2、LIF、IL6、IL6RもしくはSTAT4が高発現である。colony stimulating factor 3(CSF3)は、顆粒球の産生や分化に関与するサイトカインである。colony stimulating factor 2(CSF2)は、顆粒球やマクロファージの産生や分化に関与するサイトカインである。leukemia inhibitory factor(LIF)は、造血系、神経系の細胞分化誘導や、腎臓の発生においてはmesenchymal to epithelial conversionの制御、母体-胎児間の免疫寛容に重要な役割を果たすサイトカインである。interleukin 6(IL6)は、種々の炎症条件下やB細胞の成熟において様々な機能を有するサイトカインである。interleukin 6 receptor(IL6R)は、IL6の受容体である。signal transducer and activator of transcription 4(STAT4)は、サイトカインや成長因子に応答して転写因子として機能する。リンパ球におけるIL12への応答やヘルパーT細胞の分化において重要な役割を担うことが知られている。The mesenchymal stem cells of the present invention highly express CSF3, CSF2, LIF, IL6, IL6R, or STAT4. Colony stimulating factor 3 (CSF3) is a cytokine involved in the production and differentiation of granulocytes. Colony stimulating factor 2 (CSF2) is a cytokine involved in the production and differentiation of granulocytes and macrophages. Leukemia inhibitory factor (LIF) is a cytokine that plays an important role in inducing cell differentiation in the hematopoietic system and nervous system, controlling mesenchymal to epithelial conversion in renal development, and maternal-fetal immune tolerance. Interleukin 6 (IL6) is a cytokine that has various functions under various inflammatory conditions and in the maturation of B cells.
さらに、本発明の間葉系幹細胞は、以下の因子が高発現である。
ciliary neurotrophic factor receptor、growth hormone receptor、Cbl proto-oncogene B, E3 ubiquitin protein ligase、interleukin 15、interleukin 6 signal transducer、interleukin 10、cardiotrophin-like cytokine factor 1、cyclin D2、interleukin 11 receptor, alpha、interleukin 15 receptor, alpha、Pim-1 proto-oncogene, serine/threonine kinase、suppressor of cytokine signaling 1、signal transducer and activator of transcription 2, 113kDa、interleukin 19、interleukin 7、interleukin 24、interleukin 22 receptor, alpha 1、suppressor of cytokine signaling 3、Janus kinase 2、interferon (alpha, beta and omega) receptor 1、interferon (alpha, beta and omega) receptor 2、interferon gamma receptor 2 (interferon gamma transducer 1)、prolactin、leukemia inhibitory factor receptor alpha、sprouty homolog 2 (Drosophila)、v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 3、interleukin 4 receptor、interleukin 2 receptor, alpha、son of sevenless homolog 1 (Drosophila)、leptin receptor、v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 3、interleukin 24、growth hormone 1、interleukin 7 receptor、phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase, catalytic subunit delta、interleukin 21およびprotein inhibitor of activated STAT 4;これらの因子は、JAK/STAT経路の構成や誘導に重要であることが知られている。本発明の間葉系幹細胞においては、JAK/STAT経路が、定常状態で活性化し、これらの因子が高発現となる。これらの因子は一般的にJAK/STAT経路において図13に示す位置関係を取る。
Furthermore, the mesenchymal stem cells of the present invention highly express the following factors:
ciliary neurotrophic factor receptor, growth hormone receptor, Cbl proto-oncogene B, E3 ubiquitin protein ligase, interleukin 15, interleukin 6 signal transducer, interleukin 10, cardiotrophin-like cytokine factor 1, cyclin D2, interleukin 11 receptor, alpha, interleukin 15 receptor, alpha, Pim-1 proto-oncogene, serine/threonine kinase, suppressor of cytokine signaling 1, signal transducer and activator of transcription 2, 113 kDa, interleukin 19, interleukin 7, interleukin 24, interleukin 22 receptor, alpha 1, suppressor of cytokine signaling 3, Janus kinase 2, interferon (alpha, beta and omega) receptor 1, interferon (alpha, beta and omega) receptor 2, interferon gamma receptor 2 (interferon gamma transducer 1), prolactin, leukemia inhibitory factor receptor alpha, sprouty homolog 2 (Drosophila), v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 3, interleukin 4 receptor, interleukin 2 receptor, alpha, son of sevenless homolog 1 (Drosophila), leptin receptor, v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 3, interleukin 24, growth hormone 1, interleukin 7 receptor, phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase, catalytic subunit delta, interleukin 21, and protein inhibitor of activated STAT 4; these factors are known to be important in the formation and induction of the JAK/STAT pathway. In the mesenchymal stem cells of the present invention, the JAK/STAT pathway is activated in a steady state, resulting in high expression of these factors. These factors generally take the positional relationship shown in FIG. 13 in the JAK/STAT pathway.
本発明において間葉系幹細胞とは、間葉系に属する一種以上の細胞(骨細胞、心筋細胞、軟骨細胞、腱細胞、脂肪細胞など)への分化能を有し、当該能力を維持したまま増殖できる細胞を意味する。本発明において用いる間葉系幹細胞なる用語は、間質細胞と同じ細胞を意味し、両者を特に区別するものではない。また、単に間葉系細胞と表記される場合もある。間葉系幹細胞を含む組織としては、例えば、脂肪組織、臍帯、骨髄、臍帯血、子宮内膜、胎盤、羊膜、絨毛膜、脱落膜、真皮、骨格筋、骨膜、歯小嚢、歯根膜、歯髄、歯胚等が挙げられる。例えば脂肪組織由来間葉系幹細胞とは、脂肪組織に含有される間葉系幹細胞を意味し、脂肪組織由来間質細胞と称してもよい。これらのうち、神経障害疾患の治療に対する有効性の観点、入手容易性の観点等から、脂肪組織由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、胎盤由来間葉系幹細胞、歯髄由来間葉系幹細胞が好ましく、脂肪組織由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞がより好ましく、臍帯由来間葉系幹細胞が最も好ましい。In the present invention, mesenchymal stem cells refer to cells that have the ability to differentiate into one or more types of cells belonging to the mesenchymal system (such as bone cells, cardiac muscle cells, chondrocytes, tendon cells, and adipocytes) and can proliferate while maintaining this ability. The term mesenchymal stem cells used in the present invention refers to the same cells as interstitial cells and does not particularly distinguish between the two. They may also be simply referred to as mesenchymal cells. Examples of tissues that contain mesenchymal stem cells include adipose tissue, umbilical cord, bone marrow, umbilical cord blood, endometrium, placenta, amniotic membrane, chorion, decidua, dermis, skeletal muscle, periosteum, dental follicle, periodontal ligament, dental pulp, and tooth germ. For example, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells refer to mesenchymal stem cells contained in adipose tissue, and may also be referred to as adipose tissue-derived stromal cells. Among these, from the standpoint of effectiveness in treating neurological disorders and ease of availability, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, umbilical cord-derived mesenchymal stem cells, bone marrow-derived mesenchymal stem cells, placenta-derived mesenchymal stem cells, and dental pulp-derived mesenchymal stem cells are preferred, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells and umbilical cord-derived mesenchymal stem cells are more preferred, and umbilical cord-derived mesenchymal stem cells are most preferred.
本発明における間葉系幹細胞は、処置される対象(被検体)と同種由来であってもよいし、異種由来であってもよい。本発明における間葉系幹細胞の種として、ヒト、ウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、イヌ、ネコ、ラビット、マウス、ラットが挙げられ、好ましくは処置される対象(被検体)と同種由来細胞である。本発明における間葉系幹細胞は、処置される対象(被検体)に由来、すなわち自家細胞であってもよいし、同種の別の対象に由来、すなわち他家細胞であってもよい。好ましくは他家細胞である。The mesenchymal stem cells in the present invention may be derived from the same species as the subject (specimen) to be treated, or may be derived from a different species. Examples of species of mesenchymal stem cells in the present invention include humans, horses, cows, sheep, pigs, dogs, cats, rabbits, mice, and rats, and are preferably derived from the same species as the subject (specimen) to be treated. The mesenchymal stem cells in the present invention may be derived from the subject (specimen) to be treated, i.e., autologous cells, or may be derived from another subject of the same species, i.e., allogeneic cells. Allogeneic cells are preferred.
間葉系幹細胞は同種異系の被験体に対しても拒絶反応を起こしにくいため、あらかじめ調製されたドナーの細胞を拡大培養して凍結保存したものを、本発明の疾患治療剤における間葉系幹細胞として使用することができる。そのため、自己の間葉系幹細胞を調製して用いる場合と比較して、商品化も容易であり、かつ安定して一定の効果を得られ易いという観点から、本発明における間葉系幹細胞は、同種異系であることがより好ましい。 Because mesenchymal stem cells are unlikely to cause rejection even in allogeneic subjects, donor cells prepared in advance, expanded and frozen, can be used as the mesenchymal stem cells in the disease treatment agent of the present invention. Therefore, compared to preparing and using autologous mesenchymal stem cells, from the viewpoints of ease of commercialization and ease of obtaining a stable and consistent effect, it is more preferable that the mesenchymal stem cells in the present invention are allogeneic.
本発明において間葉系幹細胞とは、間葉系幹細胞を含む任意の細胞集団を意味する。当該細胞集団は、少なくとも20%以上、好ましくは、30%、40%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、93%、96%、97%、98%又は99%が間葉系幹細胞である。In the present invention, mesenchymal stem cells refer to any cell population that contains mesenchymal stem cells. The cell population is at least 20%, preferably 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 93%, 96%, 97%, 98% or 99% mesenchymal stem cells.
本発明において臍帯とは、胎児と胎盤を結ぶ白い管状の組織であり、臍帯静脈、臍帯動脈、膠様組織(ウォートンジェリー;Wharton’s Jelly)、臍帯基質自体等から構成され、間葉系幹細胞を多く含む。臍帯は、本発明の疾患治療剤を使用する被験体(投与対象)と同種動物から入手されることが好ましく、本発明の疾患治療剤をヒトへ投与することを考慮すると、より好ましくは、ヒトの臍帯である。In the present invention, the umbilical cord is a white tubular tissue that connects the fetus and the placenta, and is composed of the umbilical vein, umbilical artery, gelatinous tissue (Wharton's jelly), umbilical cord matrix itself, etc., and contains a large amount of mesenchymal stem cells. The umbilical cord is preferably obtained from an animal of the same species as the subject (administration subject) who will use the disease treatment agent of the present invention, and when considering administration of the disease treatment agent of the present invention to humans, a human umbilical cord is more preferable.
本発明において脂肪組織とは、脂肪細胞、及び微小血管細胞等を含む間質細胞を含有する組織を意味し、例えば、哺乳動物の皮下脂肪を外科的切除又は吸引して得られる組織である。脂肪組織は、皮下脂肪より入手され得る。後述する脂肪組織由来間葉系幹細胞の投与対象と同種動物から入手されることが好ましく、ヒトへ投与することを考慮すると、より好ましくは、ヒトの皮下脂肪である。皮下脂肪の供給個体は、生存していても死亡していてもよいが、本発明において用いる脂肪組織は、好ましくは、生存個体から採取された組織である。個体から採取する場合、脂肪吸引は、例えば、PAL(パワーアシスト)脂肪吸引、エルコーニアレーザー脂肪吸引、又は、ボディジェット脂肪吸引などが例示され、細胞の状態を維持するという観点から、超音波を用いないことが好ましい。In the present invention, adipose tissue means tissue containing adipocytes and stromal cells including microvascular cells, and is, for example, tissue obtained by surgically removing or aspirating subcutaneous fat of a mammal. Adipose tissue can be obtained from subcutaneous fat. It is preferable to obtain it from the same animal species as the subject of administration of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells described later, and considering administration to humans, it is more preferable to obtain it from human subcutaneous fat. The individual that supplies the subcutaneous fat may be alive or dead, but the adipose tissue used in the present invention is preferably tissue collected from a living individual. When collecting from an individual, liposuction can be, for example, PAL (power-assisted) liposuction, Erchoria laser liposuction, or body jet liposuction, and it is preferable not to use ultrasound from the viewpoint of maintaining the state of the cells.
本発明において骨髄とは、骨の内腔を満たしている柔組織のことをいい、造血器官である。骨髄中には骨髄液が存在し、その中に存在する細胞を骨髄細胞と呼ぶ。骨髄細胞には、赤血球、顆粒球、巨核球、リンパ球、脂肪細胞等の他、間葉系幹細胞、造血幹細胞、血管内皮前駆細胞等が含まれている。骨髄細胞は、例えば、ヒト腸骨、長管骨、又はその他の骨から採取することができる。In the present invention, bone marrow refers to the soft tissue that fills the cavity of bones and is a hematopoietic organ. Bone marrow contains bone marrow fluid, and the cells present therein are called bone marrow cells. Bone marrow cells include red blood cells, granulocytes, megakaryocytes, lymphocytes, adipocytes, and the like, as well as mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, and vascular endothelial precursor cells. Bone marrow cells can be collected, for example, from human ilium, long bones, or other bones.
本発明において、脂肪組織由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞といった各組織由来間葉系幹細胞とは、それぞれ脂肪組織由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞といった各組織由来間葉系幹細胞を含む任意の細胞集団を意味する。当該細胞集団は、少なくとも20%以上、好ましくは、30%、40%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、93%、96%、97%、98%又は99%が、脂肪組織由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞といった各組織由来間葉系幹細胞である。In the present invention, mesenchymal stem cells derived from various tissues, such as adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, umbilical cord-derived mesenchymal stem cells, and bone marrow-derived mesenchymal stem cells, refer to any cell population containing mesenchymal stem cells derived from various tissues, such as adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, umbilical cord-derived mesenchymal stem cells, and bone marrow-derived mesenchymal stem cells. At least 20%, preferably 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 93%, 96%, 97%, 98% or 99% of the cell population are mesenchymal stem cells derived from various tissues, such as adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, umbilical cord-derived mesenchymal stem cells, and bone marrow-derived mesenchymal stem cells.
本発明における間葉系幹細胞は、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高いことに加えて、例えば、成長特徴(例えば、継代から老化までの集団倍加能力、倍加時間)、核型分析(例えば、正常な核型、母体系統又は新生児系統)、フローサイトメトリー(例えば、FACS分析)による表面マーカー発現、免疫組織化学及び/又は免疫細胞化学(例えば、エピトープ検出)、遺伝子発現プロファイリング(例えば、遺伝子チップアレイ;逆転写PCR、リアルタイムPCR、従来型PCR等のポリメラーゼ連鎖反応)、miRNA発現プロファイリング、タンパク質アレイ、サイトカイン等のタンパク質分泌(例えば、血漿凝固解析、ELISA、サイトカインアレイ)、代謝産物(メタボローム解析)、本分野で知られている他の方法等によって、特徴付けられてもよい。In addition to high kynurenine production or secretion, the mesenchymal stem cells of the present invention may be characterized by, for example, growth characteristics (e.g., population doubling ability from passage to senescence, doubling time), karyotype analysis (e.g., normal karyotype, maternal lineage or neonatal lineage), surface marker expression by flow cytometry (e.g., FACS analysis), immunohistochemistry and/or immunocytochemistry (e.g., epitope detection), gene expression profiling (e.g., gene chip arrays; polymerase chain reaction such as reverse transcription PCR, real-time PCR, conventional PCR), miRNA expression profiling, protein arrays, protein secretion such as cytokines (e.g., plasma coagulation analysis, ELISA, cytokine arrays), metabolites (metabolomic analysis), and other methods known in the art.
(間葉系幹細胞の調製方法)
キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞の調製方法は特に限定されないが、例えば以下のようにして調製することができる。すなわち、脂肪、臍帯、骨髄等の組織から、当業者に公知の方法に従って、間葉系幹細胞を分離、培養し、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞を、IDO発現を指標にセルソーター、磁気ビーズ等で分離することにより取得することができる。また、特定の培地を用いた培養により、間葉系幹細胞におけるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を取得することもできる。この誘導によって得られる細胞集団において、細胞集団の50%以上がキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞であることが好ましく、70%以上がキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞であることがより好ましく、80%以上がキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞であることがさらに好ましく、90%以上がキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞であることが特に好ましく、実質的にキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞の均一な細胞集団であることが最も好ましい。以下に、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞の調製方法を具体的に説明する。
(Method of preparing mesenchymal stem cells)
The method for preparing mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion is not particularly limited, but for example, they can be prepared as follows. That is, mesenchymal stem cells are isolated and cultured from tissues such as fat, umbilical cord, bone marrow, etc. according to a method known to those skilled in the art, and cells with high kynurenine production or secretion can be obtained by separating them using a cell sorter, magnetic beads, etc., using IDO expression as an indicator. In addition, mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion can also be obtained by culturing them using a specific medium. In the cell population obtained by this induction, it is preferable that 50% or more of the cell population are cells with high kynurenine production or secretion amount, more preferably 70% or more are cells with high kynurenine production or secretion amount, even more preferably 80% or more are cells with high kynurenine production or secretion amount, particularly preferably 90% or more are cells with high kynurenine production or secretion amount, and it is most preferable that the cell population is a homogeneous cell population of cells with substantially high kynurenine production or secretion amount. Below, a method for preparing mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion amount will be specifically described.
間葉系幹細胞は、当業者に周知の方法により調製することができる。以下に、一つの例として、臍帯組織由来間葉系幹細胞及び脂肪組織由来間葉系幹細胞の調製方法を説明する。Mesenchymal stem cells can be prepared by methods well known to those skilled in the art. As an example, a method for preparing umbilical cord tissue-derived mesenchymal stem cells and adipose tissue-derived mesenchymal stem cells is described below.
臍帯は、経膣分娩および帝王切開にて娩出された胎盤および臍帯を含む産褥組織から適宜胎盤を取り除き回収することができる。回収した臍帯から臍帯血を除去した後、無菌または制菌処理を行っても良い。臍帯血の除去は、ヘパリン含有溶液などの抗凝固溶液ですすぐことによって行われる。無菌または制菌処理は、特に限定されるものではないが、ポピドンヨードの塗布、またはペニシリン、ストレプトマイシン、アムホテリシンB、ゲンタマイシン、およびナイスタチンなどの1種類以上の抗生剤および/または抗真菌剤を添加した培地またはバッファー中に浸漬してもよい。また、必要に応じて、赤血球を選択的に溶解する工程を含んでも良い。赤血球を選択的に溶解する方法として、例えば、塩化アンモニウムによる溶解による高張培地または低張培地中でのインキュベーションなど、当技術分野で周知の方法を使用することができる。The umbilical cord can be collected by removing the placenta from the postpartum tissues including the placenta and umbilical cord delivered by vaginal delivery and cesarean section. After removing the umbilical cord blood from the collected umbilical cord, it may be subjected to a sterilization or bacteriostatic treatment. The umbilical cord blood is removed by rinsing with an anticoagulant solution such as a heparin-containing solution. The sterilization or bacteriostatic treatment may be, but is not limited to, application of povidone-iodine or immersion in a medium or buffer containing one or more antibiotics and/or antifungals such as penicillin, streptomycin, amphotericin B, gentamicin, and nystatin. If necessary, the process may include a step of selectively lysing red blood cells. Methods for selectively lysing red blood cells may be methods well known in the art, such as incubation in a hypertonic or hypotonic medium by lysis with ammonium chloride.
本発明の臍帯由来細胞とは、臍帯を原材料として、調製された細胞集団を意味し、公知の製造方法によって得られれば良く、例えば、以下の工程(i)~(iii)を含む方法で製造することができる:
(i)臍帯を切断する工程;
(ii)(i)の工程で得られた臍帯を培養する工程;ならびに
(iii)継代する工程。
The umbilical cord-derived cells of the present invention refer to a cell population prepared using umbilical cord as a raw material, and may be obtained by a known production method, for example, by a method including the following steps (i) to (iii):
(i) cutting the umbilical cord;
(ii) culturing the umbilical cord obtained in step (i); and (iii) passaging.
また、他の当該細胞の調製方法として、(i)臍帯を切断する工程の代わりに、(i')臍帯を酵素処理より組織を解離させる工程を含んでもよい。さらに、(i)臍帯を切断する工程に加えて、(i')臍帯を酵素処理より組織を解離させる工程を含んでもよい。In addition, another method for preparing the cells may include, instead of the step (i) of cutting the umbilical cord, a step (i') of dissociating the tissue by enzymatic treatment of the umbilical cord. Furthermore, in addition to the step (i) of cutting the umbilical cord, a step (i') of dissociating the tissue by enzymatic treatment of the umbilical cord may be included.
本発明の(i)臍帯を切断する工程では、上述の方法で入手した臍帯を、羊膜、血管、血管周囲組織およびワルトンジェリーを含む状態にて機械力(細断力または剪断力)によって切断することによって行い得る。特に限定されないが、切断により得られた臍帯切片は、1から10mm3、1から5mm3、1から4mm3、1から3mm3または1から2mm3の大きさが例示される。本発明の(i')臍帯を酵素処理より組織を解離させる工程では、上述の方法で入手した臍帯を、羊膜、血管、血管周囲組織およびワルトンジェリーを含む状態にて酵素処理にて、組織を解離させる工程にて行い得る。特に限定されないが、酵素処理には、コラゲナーゼ、ディスパーゼ及びヒアルロニダーゼなどの1種又は2種以上の酵素を用いた酵素処理が例示される。 In the (i) step of cutting the umbilical cord of the present invention, the umbilical cord obtained by the above-mentioned method may be cut by mechanical force (chopping force or shear force) in a state in which the umbilical cord contains the amniotic membrane, blood vessels, perivascular tissues, and Wharton's jelly. Although not particularly limited, the umbilical cord section obtained by cutting may have a size of 1 to 10 mm 3 , 1 to 5 mm 3 , 1 to 4 mm 3 , 1 to 3 mm 3 , or 1 to 2 mm 3 . In the (i') step of dissociating the tissue from the umbilical cord by enzyme treatment of the present invention, the umbilical cord obtained by the above-mentioned method may be dissociated by enzyme treatment in a state in which the umbilical cord contains the amniotic membrane, blood vessels, perivascular tissues, and Wharton's jelly. Although not particularly limited, examples of the enzyme treatment include enzyme treatment using one or more enzymes such as collagenase, dispase, and hyaluronidase.
本発明の(ii)(i)の工程で得られた臍帯を培養する工程は、適切な細胞培地を使用して、(i)の工程で得られた臍帯を適切な細胞密度及び培養条件で培養する。In the present invention, the process of culturing the umbilical cord obtained in step (ii)(i) involves culturing the umbilical cord obtained in step (i) at appropriate cell density and culture conditions using an appropriate cell culture medium.
本発明の臍帯組織由来間葉系幹細胞は、浮遊培養製造法を用いて、製造することができる。浮遊培養製造法として、任意の方法にて形成したスフェア状の細胞塊を培養容器内で撹拌培養する方法、マイクロキャリア上に細胞を接着させてマイクロキャリアを撹拌することにより培養槽内で撹拌培養する方法などがある。なお、撹拌は容器内の撹拌翼をスターラーで回転させる方法、培養液と細胞の入ったバッグを振盪機に乗せてバッグごと揺らすことで培養液を懸濁する方法などがある。また、浮遊培養製造法で用いる培地は、間葉系幹細胞を培養できる培地であれば、特に限定されず、上記のような培地が例示される。マイクロキャリアとしては、浮遊培養で用いることができるものであれば、特に限定されないが、ポリエステル、ポリスチレン、ガラス、デキストラン、ゼラチン、コラーゲン等が例示される。入手可能なマイクロキャリアの具体例としては、GEヘルスケア社のCytodex1、Cytodex3、cytopore1、Cytopore2、Cultisphere、Cytoline 1、Cytoline 2や、Corning社のCellBIND、低濃度Synthemax II、高濃度Synthemax II、ポジティブチャージマイクロキャリア、コラーゲンコートマイクロキャリア、可溶性マイクロキャリア、Pall社のSoloHillマイクロキャリア等が挙げられる。マイクロキャリアの材質については好ましくは可溶性、生分解性といった性質を持ち合わせており、より好ましくはこれらに加えてゼノフリー、アニマルフリーであることが望ましい。The umbilical cord tissue-derived mesenchymal stem cells of the present invention can be produced using a suspension culture production method. Examples of suspension culture production methods include a method of agitating and culturing a spherical cell mass formed by any method in a culture vessel, and a method of adhering cells to a microcarrier and agitating the microcarrier in a culture tank. The agitation can be performed by rotating the agitating blades in the vessel with a stirrer, or by placing a bag containing the culture solution and cells on a shaker and shaking the bag to suspend the culture solution. The medium used in the suspension culture production method is not particularly limited as long as it is a medium capable of culturing mesenchymal stem cells, and examples thereof include the above-mentioned medium. The microcarrier is not particularly limited as long as it can be used in suspension culture, and examples thereof include polyester, polystyrene, glass, dextran, gelatin, collagen, etc. Specific examples of available microcarriers include
脂肪組織由来間葉系幹細胞は、例えば米国特許第6,777,231号に記載の製造方法によって得られれば良く、例えば、以下の工程(i)~(iii)を含む方法で製造することができる:
(i) 脂肪組織を酵素による消化により細胞懸濁物を得る工程;
(ii) 細胞を沈降させ、細胞を適切な培地に再懸濁する工程;ならびに
(iii) 細胞を固体表面で培養し、固体表面への結合を示さない細胞を除去する工程。
The adipose tissue-derived mesenchymal stem cells may be obtained by, for example, the production method described in U.S. Pat. No. 6,777,231, and can be produced, for example, by a method including the following steps (i) to (iii):
(i) obtaining a cell suspension by enzymatic digestion of adipose tissue;
(ii) sedimenting the cells and resuspending the cells in an appropriate medium; and (iii) culturing the cells on a solid surface and removing cells that do not exhibit binding to the solid surface.
工程(i)において用いる脂肪組織は、洗浄されたものを用いることが好ましい。洗浄は、生理学的に適合する生理食塩水溶液(例えばリン酸緩衝食塩水(PBS))を用いて、激しく攪拌して沈降させることによって行い得る。これは、脂肪組織に含まれる夾雑物(デブリとも言い、例えば損傷組織、血液、赤血球など)を組織から除去するためである。したがって、洗浄及び沈降は一般に、上清からデブリが総体的に除去されるまで繰り返される。残存する細胞は、さまざまなサイズの塊として存在するので、細胞そのものの損傷を最小限に抑えながら解離させるため、洗浄後の細胞塊を、細胞間結合を弱めるか、又は破壊する酵素(例えば、コラゲナーゼ、ディスパーゼ又はトリプシンなど)で処理することが好ましい。このような酵素の量及び処理期間は、使用される条件に依存して変わるが、当技術分野で既知である。このような酵素処理に代えて、又は併用して、細胞塊から自然に滲出してくる細胞を用いる方法も好ましい(改良エクスプラント法等)。また、細胞塊を、機械的な攪拌、超音波エネルギー、熱エネルギーなどの他の処理法で分解することができるが、細胞の損傷を最小限に抑えるため、酵素処理のみで行うことが好ましい。酵素を用いた場合、細胞に対する有害な作用を最小限に抑えるために、適切な期間をおいた後に培地等を用いて酵素を失活させることが望ましい。The adipose tissue used in step (i) is preferably washed. Washing can be performed by vigorous agitation and sedimentation using a physiologically compatible saline solution (e.g., phosphate-buffered saline (PBS)). This is to remove contaminants (also called debris, e.g., damaged tissue, blood, red blood cells, etc.) contained in the adipose tissue from the tissue. Therefore, washing and sedimentation are generally repeated until the debris is totally removed from the supernatant. Since the remaining cells exist as clumps of various sizes, it is preferable to treat the washed cell clumps with an enzyme (e.g., collagenase, dispase, trypsin, etc.) that weakens or destroys intercellular bonds in order to dissociate the cells while minimizing damage to the cells themselves. The amount and duration of such enzymes vary depending on the conditions used, but are known in the art. Alternatively or in combination with such enzyme treatment, a method using cells that naturally ooze out from the cell clumps is also preferred (e.g., improved explant method). Although the cell mass can be decomposed by other treatment methods such as mechanical agitation, ultrasonic energy, and thermal energy, it is preferable to use only enzyme treatment in order to minimize damage to the cells. When using an enzyme, it is desirable to inactivate the enzyme using a medium or the like after an appropriate period of time in order to minimize harmful effects on the cells.
工程(i)により得られる細胞懸濁物は、凝集状の細胞のスラリー又は懸濁物、ならびに各種夾雑細胞、例えば赤血球、平滑筋細胞、内皮細胞、及び線維芽細胞を含む。従って、続いて凝集状態の細胞とこれらの夾雑細胞を分離、除去してもよいが、後述する工程(iii)での接着及び洗浄により、除去可能であることから、当該分離、除去は割愛してもよい。夾雑細胞を分離、除去する場合、細胞を上清と沈殿に強制的に分ける遠心分離によって達成しえる。得られた夾雑細胞を含む沈殿は、生理学的に適合する溶媒に懸濁させる。懸濁状の細胞には、赤血球を含む恐れがあるが、後述する個体表面への接着による選択により、赤血球は除外されるため、溶解する工程は必ずしも必要ではない。赤血球を選択的に溶解する方法として、例えば、塩化アンモニウムによる溶解による高張培地又は低張培地中でのインキュベーションなど、当技術分野で周知の方法を使用することができる。溶解後、例えば濾過、遠心沈降、又は密度分画によって溶解物を所望の細胞から分離してもよい。The cell suspension obtained by step (i) contains a slurry or suspension of aggregated cells as well as various contaminating cells, such as red blood cells, smooth muscle cells, endothelial cells, and fibroblasts. The aggregated cells may then be separated and removed from the contaminating cells, but this step may be omitted since they can be removed by adhesion and washing in step (iii) described below. The separation and removal of the contaminating cells may be achieved by centrifugation, which forcibly separates the cells into a supernatant and a precipitate. The resulting precipitate containing the contaminating cells is suspended in a physiologically compatible solvent. The suspended cells may contain red blood cells, but the lysis step is not necessarily required since the red blood cells are excluded by selection by adhesion to solid surfaces, as described below. Methods known in the art can be used to selectively lyse red blood cells, such as lysis with ammonium chloride followed by incubation in a hypertonic or hypotonic medium. After lysis, the lysate may be separated from the desired cells, for example by filtration, centrifugation, or density fractionation.
工程(ii)において、懸濁状の細胞において、間葉系幹細胞の純度を高めるために、1回もしくは連続して複数回洗浄し、遠心分離し、培地に再懸濁してもよい。この他にも、細胞を、細胞表面マーカープロファイルを基に、又は細胞のサイズ及び顆粒性を基に分離してもよい。In step (ii), the cells in suspension may be washed once or multiple times, centrifuged, and resuspended in culture medium to increase the purity of the mesenchymal stem cells. Alternatively, the cells may be separated based on cell surface marker profiles or based on cell size and granularity.
再懸濁において用いる培地は、間葉系幹細胞を培養できる培地であれば、特に限定されないが、このような培地は、基礎培地に、血清を添加する、及び/又は、アルブミン、トランスフェリン、脂肪酸、インスリン、亜セレン酸ナトリウム、コレステロール、コラーゲン前駆体、微量元素、2-メルカプトエタノール、3’-チオールグリセロール等の1つ以上の血清代替物を添加して作製してもよい。これらの培地には、必要に応じて、さらに脂質、アミノ酸、タンパク質、多糖、ビタミン、増殖因子、低分子化合物、抗生物質、抗酸化剤、ピルビン酸、緩衝剤、無機塩類等の物質を添加してもよい。The medium used for resuspension is not particularly limited as long as it is a medium capable of culturing mesenchymal stem cells, but such a medium may be prepared by adding serum to a basal medium and/or adding one or more serum substitutes such as albumin, transferrin, fatty acids, insulin, sodium selenite, cholesterol, collagen precursors, trace elements, 2-mercaptoethanol, 3'-thiolglycerol, etc. These media may further contain substances such as lipids, amino acids, proteins, polysaccharides, vitamins, growth factors, low molecular weight compounds, antibiotics, antioxidants, pyruvic acid, buffers, inorganic salts, etc., as necessary.
続いて、工程(iii)では、工程(ii)で得られた細胞懸濁液中の細胞を分化させずに固体表面上で、上述の適切な細胞培地を使用して、適切な細胞密度及び培養条件で培養する。本発明において、「固体表面」とは、本発明における脂肪組織由来間葉系幹細胞の結合・接着を可能とする任意の材料を意味する。特定の態様では、このような材料は、その表面への哺乳類細胞の結合・接着を促すように処理されたプラスチック材料である。固体表面を有する培養容器の形状は特に限定されないが、シャーレやフラスコなどが好適に用いられる。非結合状態の細胞及び細胞の破片を除去するために、インキュベーション後に細胞を洗浄する。Next, in step (iii), the cells in the cell suspension obtained in step (ii) are cultured on a solid surface without differentiation, using the appropriate cell culture medium described above, at an appropriate cell density and culture conditions. In the present invention, the term "solid surface" refers to any material that allows the adipose tissue-derived mesenchymal stem cells of the present invention to bind and adhere. In a specific embodiment, such a material is a plastic material that has been treated to promote the binding and adhesion of mammalian cells to its surface. The shape of the culture vessel having a solid surface is not particularly limited, but a petri dish, a flask, or the like is preferably used. To remove unbound cells and cell debris, the cells are washed after incubation.
本発明では、最終的に固体表面に結合・接着した状態で留まる細胞を、脂肪組織由来間葉系幹細胞の細胞集団として選択することができる。In the present invention, cells that ultimately remain bound and adhered to the solid surface can be selected as a cell population of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells.
選択された細胞について、本発明における間葉系幹細胞であることを確認するために、表面抗原についてフローサイトメトリー等を用いて従来の方法で解析してもよい。さらに、各細胞系列に分化する能力について検査してもよく、このような分化は、従来の方法で行うことができる。The selected cells may be analyzed for surface antigens by conventional methods such as flow cytometry to confirm that they are mesenchymal stem cells according to the present invention. Furthermore, the cells may be examined for their ability to differentiate into each cell lineage, and such differentiation may be performed by conventional methods.
本発明の細胞の培養で用いる培地は、間葉系幹細胞を培養できる培地であれば、特に限定されないが、このような培地は、基礎培地に、血清を添加する、及び/又は、アルブミン、トランスフェリン、脂肪酸、インスリン、亜セレン酸ナトリウム、コレステロール、コラーゲン前駆体、微量元素、2-メルカプトエタノール、3’-チオールグリセロール等の1つ以上の血清代替物を添加して作製してもよい。これらの培地には、必要に応じて、さらに脂質、アミノ酸、タンパク質、多糖、ビタミン、増殖因子、低分子化合物、抗生物質、抗酸化剤、ピルビン酸、緩衝剤、無機塩類等の物質を添加してもよい。The medium used in culturing the cells of the present invention is not particularly limited as long as it is a medium capable of culturing mesenchymal stem cells, but such a medium may be prepared by adding serum to a basal medium and/or adding one or more serum substitutes such as albumin, transferrin, fatty acids, insulin, sodium selenite, cholesterol, collagen precursors, trace elements, 2-mercaptoethanol, and 3'-thiolglycerol. These media may further contain substances such as lipids, amino acids, proteins, polysaccharides, vitamins, growth factors, low molecular weight compounds, antibiotics, antioxidants, pyruvic acid, buffers, and inorganic salts, as necessary.
上記基礎培地としては、例えば、IMDM培地、Medium 199培地、Eagle’s Minimum Essential Medium(EMEM)培地、MEM-α培地、Dulbecco’s modified Eagle’s Medium(DMEM)培地、Ham’s F12培地、RPMI 1640培地、Fischer’s培地、MCDB201培地及びこれらの混合培地等が挙げられる。Examples of the basal medium include IMDM medium, Medium 199 medium, Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) medium, MEM-α medium, Dulbecco's modified Eagle's Medium (DMEM) medium, Ham's F12 medium, RPMI 1640 medium, Fischer's medium, MCDB201 medium, and mixed media thereof.
上記血清としては、例えば、ヒト血清、ウシ胎児血清(FBS)、ウシ血清、仔ウシ血清、ヤギ血清、ウマ血清、ブタ血清、ヒツジ血清、ウサギ血清、ラット血清等が挙げられるがこれらに限定されない。血清を用いる場合、基礎培地に対して、5v/v%から15v/v%、好ましくは、10v/v%を添加してもよい。Examples of the above serum include, but are not limited to, human serum, fetal bovine serum (FBS), bovine serum, calf serum, goat serum, horse serum, porcine serum, sheep serum, rabbit serum, rat serum, etc. When serum is used, it may be added to the basal medium at 5 v/v% to 15 v/v%, preferably 10 v/v%.
上記脂肪酸としては、リノール酸、オレイン酸、リノレイン酸、アラキドン酸、ミリスチン酸、パルミトイル酸、パルミチン酸、及びステアリン酸等が例示されるが、これらに限定されない。脂質は、フォスファチジルセリン、フォスファチジルエタノールアミン、フォスファチジルコリン等が例示されるが、これらに限定されない。アミノ酸は、例えば、L-アラニン、L-アルギニン、L-アスパラギン酸、L-アスパラギン、L-システイン、L-シスチン、L-グルタミン酸、L-グルタミン、L-グリシンなどを含むがこれらに限定されない。タンパク質は、例えば、エコチン、還元型グルタチオン、フィブロネクチン及びβ2-ミクログロブリン等が例示されるが、これらに限定されない。多糖は、グリコサミノグリカンが例示され、グリコサミノグリカンのうち特に、ヒアルロン酸、ヘパラン硫酸等が例示されるが、これらに限定されない。増殖因子は、例えば、血小板由来増殖因子(PDGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、トランスフォーミング増殖因子ベータ(TGF-β)、肝細胞増殖因子(HGF)、上皮成長因子(EGF)、結合組織増殖因子(CTGF)、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)等が例示されるが、これらに限定されない。本発明において得られる臍帯由来間葉系幹細胞を細胞移植に用いるという観点から、血清等の異種由来成分を含まない(ゼノフリー)培地を用いることが好ましい。このような培地は、例えば、PromoCell社、Lonza社、Biological Industries社、Veritas社、R&D Systems社、Corning社及びRohto社などから間葉系幹細胞(間質細胞)用として予め調製された培地として提供されている。Examples of the fatty acids include, but are not limited to, linoleic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, myristic acid, palmitoyl acid, palmitic acid, and stearic acid. Examples of lipids include, but are not limited to, phosphatidylserine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylcholine. Examples of amino acids include, but are not limited to, L-alanine, L-arginine, L-aspartic acid, L-asparagine, L-cysteine, L-cystine, L-glutamic acid, L-glutamine, and L-glycine. Examples of proteins include, but are not limited to, ecotin, reduced glutathione, fibronectin, and β2-microglobulin. Examples of polysaccharides include glycosaminoglycans, and among glycosaminoglycans, in particular, hyaluronic acid, heparan sulfate, and the like, but are not limited to these. Examples of growth factors include, but are not limited to, platelet-derived growth factor (PDGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), transforming growth factor beta (TGF-β), hepatocyte growth factor (HGF), epidermal growth factor (EGF), connective tissue growth factor (CTGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), etc. From the viewpoint of using the umbilical cord-derived mesenchymal stem cells obtained in the present invention for cell transplantation, it is preferable to use a xeno-free medium that does not contain xenogeneic components such as serum. Such a medium is provided as a medium prepared in advance for mesenchymal stem cells (stromal cells) by, for example, PromoCell, Lonza, Biological Industries, Veritas, R&D Systems, Corning, and Rohto.
本発明における間葉系幹細胞は、上述の通り調製することができるが、次の特性を持つ細胞として定義してもよい;
(1)標準培地での培養条件で、プラスチックに接着性を示す、
(2)表面抗原CD44、CD73、CD90が陽性であり、CD31、CD45が陰性であり、及び
(3)培養条件にて骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞に分化可能。
The mesenchymal stem cells of the present invention can be prepared as described above, but may also be defined as cells having the following characteristics:
(1) Under standard culture conditions, it exhibits adhesion to plastic.
(2) They are positive for the surface antigens CD44, CD73, and CD90, and negative for CD31 and CD45, and (3) can differentiate into osteocytes, adipocytes, and chondrocytes under the appropriate culture conditions.
上記工程によって得られた間葉系幹細胞から、IDO発現量、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞を、セルソーター、磁気ビーズ等を用いた免疫学的手法により選択的に分離することで、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を取得することができる。またキヌレニン産生、もしくはキヌレニン分泌を誘導できる特定の培養方法、或いは特定の培地等による培養を行うことにより、間葉系幹細胞におけるキヌレニン産生、もしくはキヌレニン分泌を誘導し、効率的にキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を取得することもできる。一例として、セルソーターを用いた免疫学的手法による選択的分離の具体的方法、マイクロキャリア上に細胞を接着させてマイクロキャリアを撹拌することにより培養槽内で撹拌培養する方法を以下に説明する。From the mesenchymal stem cells obtained by the above process, cells with high IDO expression levels, kynurenine production levels, or kynurenine secretion levels can be selectively separated by immunological techniques using a cell sorter, magnetic beads, etc., to obtain mesenchymal stem cells with high kynurenine production levels or kynurenine secretion levels. In addition, by performing a specific culture method that can induce kynurenine production or kynurenine secretion, or culturing in a specific medium, etc., it is possible to efficiently obtain mesenchymal stem cells with high kynurenine production levels or kynurenine secretion levels. As an example, a specific method of selective separation by immunological techniques using a cell sorter and a method of adhering cells to a microcarrier and agitating the microcarrier to perform agitation culture in a culture tank are described below.
上記調製した間葉系幹細胞をトリプシン・EDTA溶液等により処理して得られた細胞懸濁液を遠心(室温、400G、5分)して上清を除去する。細胞にStaining Buffer(1%BSA-PBS)を加え、1×106cells/500μLとなるように調製し、ピペッティングにより細胞懸濁液濃度を均一にした後、新しい1.5mLマイクロチューブに50μLずつ分注する。分注した細胞懸濁液に1次抗体(抗IDO抗体、抗キヌレニン抗体等)を5~20μg/mLの濃度で添加し懸濁した後に、遮光・冷蔵下で30分間~1時間反応させる。Staining Buffer 1mLで3回洗浄を行った後に、Staining Bufferを加え50μLとし、2次抗体を1~10μg/mLの濃度で添加し懸濁した後に、遮光・冷蔵下で30分間~1時間反応させる。Staining Buffer 1mLで3回洗浄を行った後に、PI Buffer(Staining buffer 14.4mLにPropidium iodide solution(SIGMA社製、P4864)28.8μLを添加して調製)300μLを加えてよく懸濁し、セルストレーナ付チューブに通し、fluorescence activated cell sorting(FACS)で分離を行うことができる。 The above-prepared mesenchymal stem cells are treated with trypsin-EDTA solution or the like to obtain a cell suspension, which is then centrifuged (room temperature, 400G, 5 minutes) to remove the supernatant. Staining buffer (1% BSA-PBS) is added to the cells to prepare a cell suspension concentration of 1 x 10 6 cells/500 μL, and the cell suspension concentration is uniformized by pipetting, and then 50 μL is dispensed into new 1.5 mL microtubes. A primary antibody (anti-IDO antibody, anti-kynurenine antibody, etc.) is added to the dispensed cell suspension at a concentration of 5 to 20 μg/mL, suspended, and then reacted in a dark place and refrigerated for 30 minutes to 1 hour. After washing three times with 1 mL of staining buffer, staining buffer is added to make 50 μL, secondary antibody is added at a concentration of 1 to 10 μg/mL, and then the mixture is reacted for 30 minutes to 1 hour under light-shielded refrigeration. After washing three times with 1 mL of staining buffer, 300 μL of PI buffer (prepared by adding 28.8 μL of propidium iodide solution (SIGMA, P4864) to 14.4 mL of staining buffer) is added and thoroughly suspended, passed through a tube with a cell strainer, and separated by fluorescence activated cell sorting (FACS).
上記調製した間葉系幹細胞を含んだ細胞懸濁液とマイクロキャリアを混合し、培養槽に添加して、間葉系幹細胞用無血清培地等を用いて攪拌培養を行い、一定期間浮遊培養を行うことで、従来のフラスコ等での平面培養と比較して、IDO発現量、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い細胞を得ることができる。The cell suspension containing mesenchymal stem cells prepared as above is mixed with microcarriers, added to a culture tank, and stirred culture is performed using serum-free medium for mesenchymal stem cells, etc., and suspension culture is performed for a certain period of time, whereby cells with higher IDO expression levels, kynurenine production levels, or kynurenine secretion levels can be obtained compared to conventional plate culture in flasks, etc.
(間葉系幹細胞の凍結保存)
本発明における間葉系幹細胞は、免疫疾患治療効果、炎症性疾患治療効果を備えていれば、適宜、凍結保存及び融解を繰り返した細胞であってもよい。本発明において、凍結保存は、当業者に周知の凍結保存液へ間葉系幹細胞を懸濁し、冷却することによって行い得る。懸濁は、必要に応じて細胞をトリプシンなどの剥離剤によって剥離し、凍結保存容器に移し、適宜、処理した後、凍結保存液を加えることによって行い得る。
(Cryopreservation of mesenchymal stem cells)
The mesenchymal stem cells in the present invention may be cells that have been repeatedly frozen and thawed as appropriate, so long as they have an immune disease therapeutic effect and an inflammatory disease therapeutic effect. In the present invention, cryopreservation can be performed by suspending the mesenchymal stem cells in a cryopreservation solution known to those skilled in the art and cooling them. Suspension can be performed by detaching the cells with a detaching agent such as trypsin as necessary, transferring them to a cryopreservation container, treating them appropriately, and then adding a cryopreservation solution.
凍結保存液は、凍害防御剤として、DMSO(Dimethyl sulfoxide)を含有していてもよいが、DMSOは、細胞毒性に加えて、間葉系幹細胞を分化誘導する特性を有することから、DMSO含有量を減らすことが好ましい。DMSOの代替物として、グリセロール、プロピレングリコール又は多糖類が例示される。DMSOを用いる場合、5%~20%の濃度、好ましくは5%~10%の濃度、より好ましくは10%の濃度を含有する。この他にも、WO2007/058308に記載の添加剤を含んでもよい。このような凍結保存液として、例えば、バイオベルデ社、日本ジェネティクス株式会社、リプロセル社、ゼノアック社、コスモ・バイオ社、コージンバイオ株式会社、サーモフィッシャーサイエンティフィック社などから提供されている凍結保存液を用いてもよい。The cryopreservation solution may contain DMSO (dimethyl sulfoxide) as a cryoprotectant, but since DMSO has the property of inducing differentiation of mesenchymal stem cells in addition to cytotoxicity, it is preferable to reduce the DMSO content. Examples of substitutes for DMSO include glycerol, propylene glycol, and polysaccharides. When DMSO is used, it contains 5% to 20%, preferably 5% to 10%, and more preferably 10%. In addition, it may contain additives described in WO2007/058308. As such a cryopreservation solution, for example, cryopreservation solutions provided by Bio Verde, Nippon Genetics, ReproCell, Zenoac, Cosmo Bio, Kohjin Bio, Thermo Fisher Scientific, etc. may be used.
上述の懸濁した細胞を凍結保存する場合、-80℃~-100℃の間の温度(例えば、-80℃)で凍結することで良く、当該温度に達成しえる任意のフリーザーを用いて行い得る。特に限定されないが、急激な温度変化を回避するため、プログラムフリーザーを用いて、冷却速度を適宜制御してもよい。冷却速度は、凍結保存液の成分によって適宜選択しても良く、凍結保存液の製造者指示に従って行われ得る。When the above-mentioned suspended cells are cryopreserved, they may be frozen at a temperature between -80°C and -100°C (e.g., -80°C) using any freezer that can achieve that temperature. Although not particularly limited, in order to avoid sudden temperature changes, the cooling rate may be appropriately controlled using a programmable freezer. The cooling rate may be appropriately selected depending on the components of the cryopreservation solution, and may be performed according to the manufacturer's instructions for the cryopreservation solution.
保存期間は、上記条件で凍結保存した細胞が融解した後、凍結前と同等の性質を保持している限り、特に上限は限定されないが、例えば、1週間以上、2週間以上、3週間以上、4週間以上、2か月以上、3か月以上、4か月以上、5か月以上、6か月以上、1年以上、又はそれ以上が挙げられる。より低い温度で保存することで細胞障害を抑制することができるため、液体窒素上の気相(約-150℃以下から-180℃以上)へ移して保存してもよい。液体窒素上の気相で保存する場合、当業者に周知の保存容器を用いて行うことができる。特に限定されないが、例えば、2週間以上保存する場合、液体窒素上の気相で保存することが好ましい。The storage period is not particularly limited as long as the cells cryopreserved under the above conditions retain the same properties as before freezing after thawing, but may be, for example, 1 week or more, 2 weeks or more, 3 weeks or more, 4 weeks or more, 2 months or more, 3 months or more, 4 months or more, 5 months or more, 6 months or more, 1 year or more, or more. Since cell damage can be suppressed by storing at a lower temperature, the cells may be transferred to the gas phase above liquid nitrogen (approximately -150°C or less to -180°C or more) for storage. When storing in the gas phase above liquid nitrogen, storage containers well known to those skilled in the art can be used. Although not particularly limited, for example, when storing for 2 weeks or more, it is preferable to store in the gas phase above liquid nitrogen.
融解した間葉系幹細胞は、次の凍結保存までに適宜、培養してもよい。間葉系幹細胞の培養は、上述した間葉系幹細胞を培養できる培地を用いて行われ、特に限定されないが、約30~40℃、好ましくは約37℃の培養温度で、CO2含有空気の雰囲気下で行われてもよい。CO2濃度は、約2~10%、好ましくは約5~10%である。培養において、培養容器に対して適切なコンフルエンシー(例えば、培養容器に対して、50%から80%を細胞が占有することが挙げられる)に達した後に、細胞をトリプシンなどの剥離剤によって剥離し、別途用意した培養容器に適切な細胞密度で播種して培養を継続してもよい。細胞を播種する際において、典型的な細胞密度として、100細胞/cm2~100,000細胞/cm2、500細胞/cm2~50,000細胞/cm2、1,000~10,000細胞/cm2、2,000~10,000細胞/cm2などが例示される。特定の態様では、細胞密度は2,000~10,000細胞/cm2である。適切なコンフルエンシーに達するまでの期間が、3日間から7日間となるように調整することが好ましい。培養中、必要に応じて、適宜、培地を交換してもよい。 The thawed mesenchymal stem cells may be appropriately cultured before the next cryopreservation. The mesenchymal stem cells are cultured using a medium capable of culturing the above-mentioned mesenchymal stem cells, and may be cultured at a culture temperature of about 30 to 40°C, preferably about 37°C, under an atmosphere of CO2 -containing air, although this is not particularly limited. The CO2 concentration is about 2 to 10%, preferably about 5 to 10%. In the culture, after the cells reach an appropriate confluency for the culture vessel (for example, 50% to 80% of the culture vessel is occupied by the cells), the cells may be detached with a detaching agent such as trypsin, and the culture may be continued by seeding them at an appropriate cell density in a separately prepared culture vessel. When the cells are seeded, typical cell densities include 100 cells/cm 2 to 100,000 cells/cm 2 , 500 cells/cm 2 to 50,000 cells/cm 2 , 1,000 to 10,000 cells/cm 2 , and 2,000 to 10,000 cells/cm 2 . In a specific embodiment, the cell density is 2,000 to 10,000 cells/cm 2 . It is preferable to adjust the period until the cells reach an appropriate confluency to 3 to 7 days. During the culture, the medium may be appropriately replaced as necessary.
凍結保存した細胞の融解は、当業者に周知の方法によって行い得る。例えば、37℃の恒温槽内又は湯浴中にて静置又は振とうすることによって行う方法が例示される。Cryopreserved cells can be thawed by methods well known to those skilled in the art, such as by leaving the cells in a 37°C incubator or in a water bath and shaking them.
本発明の間葉系幹細胞は、いずれの状態の細胞であってもよいが、例えば培養中の細胞を剥離して回収された細胞でもよいし、凍結保存液中に凍結された状態の細胞でもよい。拡大培養して得られる同ロットの細胞を小分けして凍結保存したものを使用すると、安定して同様の作用効果が得られる点、取扱い性に優れる点等において好ましい。凍結保存状態の間葉系幹細胞は、使用直前に融解し、凍結保存液に懸濁したまま輸液もしくは培地等の溶液に直接混合してもよい。また、遠心分離等の方法により凍結保存液を除去してから輸液もしくは培地等の溶液に懸濁してもよい。ここで、本発明における「輸液」とは、ヒトの治療の際に用いられる溶液のことをいい、特に限定されないが、例えば、生理食塩水、日局生理食塩液、5%ブドウ糖液、日局ブドウ糖注射液、リンゲル液、日局リンゲル液、乳酸リンゲル液、酢酸リンゲル液、1号液(開始液)、2号液(脱水補給液)、3号液(維持液)、4号液(術後回復液)等が挙げられる。The mesenchymal stem cells of the present invention may be in any state, for example, cells recovered by detaching cells during culture, or cells frozen in a cryopreservation solution. The use of cells obtained by the same lot obtained by expansion culture and divided into small portions and frozen is preferable in terms of the same stable action and effect and excellent ease of handling. The mesenchymal stem cells in a cryopreserved state may be thawed immediately before use and directly mixed with a solution such as an infusion or culture medium while still suspended in the cryopreservation solution. Alternatively, the cryopreservation solution may be removed by a method such as centrifugation and then suspended in a solution such as an infusion or culture medium. Here, the "infusion" in the present invention refers to a solution used in human treatment, and includes, but is not limited to, physiological saline, Japanese Pharmacopoeia physiological saline solution, 5% glucose solution, Japanese Pharmacopoeia glucose injection solution, Ringer's solution, Japanese Pharmacopoeia Ringer's solution, lactate Ringer's solution, acetate Ringer's solution, solution No. 1 (initiation solution), solution No. 2 (dehydration supply solution), solution No. 3 (maintenance solution), solution No. 4 (postoperative recovery solution), etc.
[免疫疾患治療剤及び抗炎症剤]
本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤は、上述した本発明の、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を含有する。本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤によると、免疫疾患治療剤及び抗炎症剤を予防、抑制もしくは治療に利用することができる。本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤を含む間葉系幹細胞については、上記間葉系幹細胞の項の説明を適用できる。
[Therapeutic agents for immune diseases and anti-inflammatory agents]
The immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention contains the above-mentioned mesenchymal stem cells of the present invention having a high kynurenine production or secretion amount. The immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention can be used for prevention, suppression or treatment of immune disease therapeutic agents and anti-inflammatory agents. The explanation in the above mesenchymal stem cell section can be applied to the mesenchymal stem cells containing the immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention.
本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、上記間葉系幹細胞以外に、その用途や形態に応じて、常法に従い、薬学的に許容される担体や添加物を含有させてもよい。このような担体や添加物としては、例えば、等張化剤、増粘剤、糖類、糖アルコール類、防腐剤(保存剤)、殺菌剤又は抗菌剤、pH調節剤、安定化剤、キレート剤、油性基剤、ゲル基剤、界面活性剤、懸濁化剤、結合剤、賦形剤、滑沢剤、崩壊剤、発泡剤、流動化剤、分散剤、乳化剤、緩衝剤、溶解補助剤、抗酸化剤、甘味剤、酸味剤、着色剤、呈味剤、香料又は清涼化剤等が挙げられるが、これらに限定されない。代表的な成分として例えば次の担体、添加物等が挙げられる。The immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention may contain, in addition to the above-mentioned mesenchymal stem cells, pharma- ceutically acceptable carriers and additives according to the usual method depending on the application and form, so long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such carriers and additives include, but are not limited to, isotonicity agents, thickeners, sugars, sugar alcohols, preservatives (preservatives), bactericides or antibacterial agents, pH regulators, stabilizers, chelating agents, oily bases, gel bases, surfactants, suspending agents, binders, excipients, lubricants, disintegrants, foaming agents, fluidizing agents, dispersants, emulsifiers, buffers, solubilizers, antioxidants, sweeteners, sour agents, colorants, flavoring agents, fragrances, or refreshing agents. Representative components include, for example, the following carriers and additives.
担体としては、例えば、水、含水エタノール等の水性担体が;等張化剤(無機塩)としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等が;多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等が;増粘剤としては、例えば、カルボキシビニルポリマー、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、アルギン酸、ポリビニルアルコール(完全、又は部分ケン化物)、ポリビニルピロリドン、マクロゴール等が;糖類としては、例えば、シクロデキストリン、ブドウ糖等が;糖アルコール類としては、例えば、キシリトール、ソルビトール、マンニトール等(これらはd体、l体又はdl体のいずれでもよい)が;防腐剤、殺菌剤又は抗菌剤としては、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、塩酸アルキルジアミノエチルグリシン、安息香酸ナトリウム、エタノール、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、グルコン酸クロルヘキシジン、クロロブタノール、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、トロメタモール、デヒドロ酢酸ナトリウム、パラオキシ安息香酸メチル、パラオキシ安息香酸エチル、パラオキシ安息香酸プロピル、パラオキシ安息香酸ブチル、硫酸オキシキノリン、フェネチルアルコール、ベンジルアルコール、ビグアニド化合物(具体的には、塩酸ポリヘキサニド(ポリヘキサメチレンビグアニド)等)、グローキル(ローディア社製商品名)等が;pH調節剤としては、例えば、塩酸、ホウ酸、アミノエチルスルホン酸、イプシロン-アミノカプロン酸、クエン酸、酢酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、ホウ砂、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、硫酸、硫酸マグネシウム、リン酸、ポリリン酸、プロピオン酸、シュウ酸、グルコン酸、フマル酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、グルコノラクトン、酢酸アンモニウム等が;安定化剤としては、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン、トロメタモール、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(ロンガリット)、トコフェロール、ピロ亜硫酸ナトリウム、モノエタノールアミン、モノステアリン酸アルミニウム、モノステアリン酸グリセリン、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム等が;油性基剤としては、例えば、オリーブ油、トウモロコシ油、大豆油、ゴマ油、綿実油等の植物油、中鎖脂肪酸トリグリセリド等が;水性基剤としては、例えば、マクロゴール400等が;ゲル基剤としては、例えば、カルボキシビニルポリマー、ガム質等が;界面活性剤としては、例えば、ポリソルベート80、硬化ヒマシ油、グリセリン脂肪酸エステル、セスキオレイン酸ソルビタン等が;懸濁化剤としては、例えば、サラシミツロウや各種界面活性剤、アラビアゴム、アラビアゴム末、キサンタンガム、大豆レシチン等が;結合剤としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等が;賦形剤としては、例えば、ショ糖、乳糖、デンプン、コーンスターチ、結晶セルロース、軽質無水ケイ酸等が;滑沢剤としては、例えば、ショ糖脂肪酸エステル、ステアリン酸マグネシウム、タルク等が;崩壊剤としては、例えば、低置換度ヒドロキシプロピルセルロース、クロスポビドン、クロスカルメロースナトリウム等が;発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム等が;流動化剤としては、例えば、メタケイ酸アルミン酸ナトリウム、軽質無水ケイ酸等が、それぞれ挙げられる。Examples of carriers include aqueous carriers such as water and aqueous ethanol; examples of isotonicity agents (inorganic salts) include sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, etc.; examples of polyhydric alcohols include glycerin, propylene glycol, polyethylene glycol, etc.; examples of thickeners include carboxyvinyl polymers, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, alginic acid, polyvinyl alcohol (completely or partially saponified), polyvinylpyrrolidone, macrogol, etc.; examples of sugars include cyclodextrin, glucose, etc.; examples of sugar alcohols include xylitol, sorbitol, mannitol, etc. (these may be in the d-, l- or dl-form); examples of preservatives, disinfectants or antibacterial agents include dibutylhydroxytoluene, butylhydroxyanisole, alkyldiaminoethyl hydrochloride, etc. Examples of suitable pH adjusters include hydrochloric acid, boric acid, aminoethylsulfonic acid, epsilon-aminocaproic acid, citric acid, acetic acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate, borax, triethanolamine, monoethanolamine, diisopropanol, isopropyl alcohol ... Examples of the stabilizer include dibutylhydroxytoluene, trometamol, sodium formaldehyde sulfoxylate (Rongalite), tocopherol, sodium pyrosulfite, monoethanolamine, aluminum monostearate, glycerin monostearate, sodium hydrogensulfite, sodium sulfite, etc.; examples of the oily base include vegetable oils such as olive oil, corn oil, soybean oil, sesame oil, cottonseed oil, etc., medium-chain fatty acid triglycerides, etc.; examples of the aqueous base include macrogol 400, etc.; examples of the gel base include carboxyvinyl polymer, gum, etc.; examples of the surfactant include
本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤は、目的に応じて種々の形態、例えば、固形剤、半固形剤、液剤等の様々な剤形で提供することができる。例えば、固形剤(錠剤、粉末、散剤、顆粒剤、カプセル剤等)、半固形剤[軟膏剤(硬軟膏剤、軟軟膏剤等)、クリーム剤等]、液剤[ローション剤、エキス剤、懸濁剤、乳剤、シロップ剤、注射剤(輸液剤、埋め込み注射剤、持続性注射、用時調製型の注射剤を含む)、透析用剤、エアゾール剤、軟カプセル剤、ドリンク剤等]、貼付剤、パップ剤等の形態で利用できる。また、本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤は、油性又は水性のビヒクル中の溶液又は乳液等の形態でも利用できる。さらに、本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤は噴霧により、患部に適用することもでき、本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤は噴霧した後に患部でゲル化もしくはシート化される形態でも利用できる。本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤は上記間葉系幹細胞をシート状または立体構造体とした後に、患部に適用することもできる。The immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention can be provided in various forms, such as solid agents, semi-solid agents, and liquid agents, depending on the purpose. For example, it can be used in the form of a solid agent (tablet, powder, powder, granule, capsule, etc.), a semi-solid agent [ointment (hard ointment, soft ointment, etc.), cream, etc.], a liquid agent [lotion, extract, suspension, emulsion, syrup, injection (including infusion, embedded injection, sustained injection, injection prepared at the time of use), dialysis agent, aerosol, soft capsule, drink, etc.], a patch, a cataplasm, etc. The immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention can also be used in the form of a solution or emulsion in an oily or aqueous vehicle. Furthermore, the immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention can be applied to the affected area by spraying, and the immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention can also be used in the form of a gel or sheet at the affected area after spraying. The therapeutic agent for immune diseases or anti-inflammatory agent of the present invention can also be applied to the affected area after forming the above-mentioned mesenchymal stem cells into a sheet-like or three-dimensional structure.
本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤は、生理食塩水、日局生理食塩液、5%ブドウ糖液、日局ブドウ糖注射液、リンゲル液、日局リンゲル液、乳酸リンゲル液、酢酸リンゲル液、重炭酸リンゲル液、1号液(開始液)、2号液(脱水補給液)、3号液(維持液)、4号液(術後回復液)等の輸液、又は、DMEM等の細胞培養培地を用いて、懸濁もしくは希釈して用いることができ、好ましくは生理食塩液、5%ブドウ糖液、1号液(開始液)で、より好ましくは5%ブドウ糖液、1号液(開始液)で懸濁もしくは希釈して用いることができる。The immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention can be used by suspending or diluting it in an infusion solution such as physiological saline, Japanese Pharmacopoeia physiological saline solution, 5% glucose solution, Japanese Pharmacopoeia glucose injection solution, Ringer's solution, Japanese Pharmacopoeia Ringer's solution, lactate Ringer's solution, acetate Ringer's solution, bicarbonate Ringer's solution, Solution No. 1 (starting solution), Solution No. 2 (dehydration replenishment solution), Solution No. 3 (maintenance solution), Solution No. 4 (postoperative recovery solution), or a cell culture medium such as DMEM, and can be used by suspending or diluting it in preferably physiological saline solution, 5% glucose solution, Solution No. 1 (starting solution), more preferably 5% glucose solution, Solution No. 1 (starting solution).
本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤が液剤である場合、免疫疾患治療剤及び抗炎症剤のpHは、医薬上、薬理学的に(製薬上)又は生理学的に許容される範囲内であれば特に限定されるものではないが、一例として、2.5~9.0、好ましくは3.0~8.5、より好ましくは3.5~8.0となる範囲が挙げられる。When the immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention are liquid preparations, the pH of the immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent is not particularly limited as long as it is within a medicamentously, pharmacologically (pharmaceutical) or physiologically acceptable range, but an example is a range of 2.5 to 9.0, preferably 3.0 to 8.5, and more preferably 3.5 to 8.0.
本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤が液剤である場合、免疫疾患治療剤及び抗炎症剤の浸透圧については、生体に許容される範囲内であれば、特に制限されない。本発明の組成物の浸透圧比の一例として、好ましくは0.7~5.0、より好ましくは0.8~3.0、さらに好ましくは0.9~1.4となる範囲が挙げられる。浸透圧の調整は無機塩、多価アルコール、糖アルコール、糖類等を用いて、当該技術分野で既知の方法で行うことができる。浸透圧比は、第十五改正日本薬局方に基づき286mOsm(0.9w/v%塩化ナトリウム水溶液)の浸透圧に対する試料の浸透圧の比とし、浸透圧は日本薬局方記載の浸透圧測定法(氷点降下法)を参考にして測定する。なお、浸透圧比測定用標準液(0.9w/v%塩化ナトリウム水溶液)は、塩化ナトリウム(日本薬局方標準試薬)を500~650℃で40~50分間乾燥した後、デシケーター(シリカゲル)中で放冷し、その0.900gを正確に量り、精製水に溶かし正確に100mLとして調製するか、市販の浸透圧比測定用標準液(0.9w/v%塩化ナトリウム水溶液)を用いる。When the immune disease therapeutic agent and the anti-inflammatory agent of the present invention are liquid preparations, the osmotic pressure of the immune disease therapeutic agent and the anti-inflammatory agent is not particularly limited as long as it is within a range that is acceptable to the living body. An example of the osmotic pressure ratio of the composition of the present invention is preferably 0.7 to 5.0, more preferably 0.8 to 3.0, and even more preferably 0.9 to 1.4. The osmotic pressure can be adjusted by a method known in the art using inorganic salts, polyhydric alcohols, sugar alcohols, sugars, etc. The osmotic pressure ratio is the ratio of the osmotic pressure of the sample to the osmotic pressure of 286 mOsm (0.9 w/v% sodium chloride aqueous solution) based on the 15th revised Japanese Pharmacopoeia, and the osmotic pressure is measured with reference to the osmotic pressure measurement method (freezing point depression method) described in the Japanese Pharmacopoeia. The standard solution for measuring osmolarity ratios (0.9 w/v % aqueous sodium chloride solution) is prepared by drying sodium chloride (Japanese Pharmacopoeia standard reagent) at 500 to 650°C for 40 to 50 minutes, allowing it to cool in a desiccator (silica gel), and then accurately weighing out 0.900 g of the dried solution and dissolving it in purified water to make exactly 100 mL; alternatively, a commercially available standard solution for measuring osmolarity ratios (0.9 w/v % aqueous sodium chloride solution) is used.
本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤の対象への投与経路は、経口投与、皮下投与、筋肉内投与、静脈内投与、動脈内投与、臍帯静脈内投与、脳室内投与、髄腔内投与、腹腔内投与、舌下投与、経直腸投与、経腟投与、眼内投与、経鼻投与、吸入、経皮投与、インプラント、臓器表面への噴霧及びシート等の貼付による直接投与等が挙げられるが、本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤の有効性の観点から、好ましくは動脈内投与、静脈内投与及び脳室内投与であり、対象者の負担の軽減の観点から、より好ましくは静脈内投与、筋肉内投与、鼻腔内投与が好ましい。The immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention can be administered to a subject by oral administration, subcutaneous administration, intramuscular administration, intravenous administration, intra-arterial administration, intraumbilical vein administration, intraventricular administration, intrathecal administration, intraperitoneal administration, sublingual administration, rectal administration, vaginal administration, intraocular administration, nasal administration, inhalation, transdermal administration, implantation, spraying onto the surface of an organ, and direct administration by application of a sheet or the like. From the viewpoint of the effectiveness of the immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention, intra-arterial administration, intravenous administration, and intraventricular administration are preferred, and from the viewpoint of reducing the burden on the subject, intravenous administration, intramuscular administration, and intranasal administration are more preferred.
本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤において、その用量(投与量)は、患者の状態(体重、年齢、症状、体調等)、及び本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤の剤形等によって異なりうるが、十分な免疫疾患治療剤及び抗炎症剤の治療効果を奏する観点からは、その量は多い方が好ましい傾向にあり、一方、副作用の発現を抑制する観点からはその量は少ない方が好ましい傾向にある。通常、成人に投与する場合には、細胞数として、1×103~1×1012個/回、好ましくは1×104~1×1011個/回、より好ましくは1×105~1×1010個/回、さらに好ましくは5×106~1×109個/回である。また、患者の体重あたりの投与量としては、1×10~5×1010個/kg、好ましくは1×102~5×109個/kg、より好ましくは1×103~5×108個/kg、さらに好ましくは1×104~5×107個/kgである。新生児に投与する場合には、細胞数として、1×103~1×1011個/回、好ましくは1×104~1×1010個/回、より好ましくは1×105~1×109個/回、さらに好ましくは5×105~5×108個/回である。また、患者の体重あたりの投与量としては、1×10~5×1010個/kg、好ましくは1×102~5×109個/kg、より好ましくは1×103~5×108個/kg、さらに好ましくは1×104~5×107個/kgである。なお、本用量を1回量として、複数回投与してもよく、本用量を複数回に分けて投与してもよい。 The dose (administration amount) of the immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention may vary depending on the patient's condition (body weight, age, symptoms, physical condition, etc.) and the dosage form of the immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention, but from the viewpoint of exerting a sufficient therapeutic effect of the immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent, a larger amount tends to be preferable, while from the viewpoint of suppressing the occurrence of side effects, a smaller amount tends to be preferable. Usually, when administered to an adult, the number of cells is 1 x 103 to 1 x 1012 cells/time, preferably 1 x 104 to 1 x 1011 cells/time, more preferably 1 x 105 to 1 x 1010 cells/time, and even more preferably 5 x 106 to 1 x 109 cells/time. The dosage per patient body weight is 1×10 to 5× 10 cells/kg, preferably 1× 10 to 5×10 cells/kg, more preferably 1× 10 to 5×10 cells /kg, and even more preferably 1× 10 to 5× 10 cells/kg. When administered to a newborn, the number of cells is 1× 10 to 1× 10 cells/time, preferably 1× 10 to 1× 10 cells/time, more preferably 1× 10 to 1×10 cells/time, and even more preferably 5 × 10 to 5× 10 cells/time. The dosage per patient body weight is 1×10 to 5× 10 cells/kg, preferably 1× 10 to 5×10 cells/kg, more preferably 1× 10 to 5 × 10 cells/kg, and even more preferably 1× 10 to 5× 10 cells/kg. This dose may be administered multiple times as a single dose, or this dose may be administered in multiple divided doses.
本発明の免疫疾患治療剤及び抗炎症剤は、一又は二以上の他の薬剤と共に投与してもよい。他の薬剤としては、免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤として用いることができる任意の薬剤が挙げられ、たとえば、アブシキシマブ、アダリムマブ、アレムツズマブ、バシリキシマブ、ババシズマブ、セツキシマブ、ダクリズマブ、エファリズマブ、ゲムツズマブ、イブリツモマブ、インフリキシマブ、メポリズマブ、OKT3、オマルズマブ、パリビズマブ、ペキセリズマブ、リツキシマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ等のモノクローナル抗体、アレファセプト、デニロイキンジフチトクス、エタネルセプト等の融合蛋白、アナキンラ等の可溶性サイトカインレセプター、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IL-2、IL-11、G-CSF、GM-CSF等のサイトカイン、マレイン酸アザタジン、マレイン酸ブロムフェニラミン、マレイン酸クロルフェニラミン、フマル酸クレマスチン、塩酸シプロヘプタジン、マレイン酸dクロルフェニラミン、塩酸ジフェンヒドラミン、塩酸ジフェニルピラリン、塩酸ヒドロキシジン、塩酸メトジラジン、塩酸プロメタジン、酒石酸トリメプラジン、クエン酸ロエイペレンアミン、塩酸トリペレンアミン、塩酸トリプロリジン、アクリバスチン、セチリジン、デスロラタジン、エバスチン、フェキソフェナジン、レボセチリジン、ロラタジン、ミゾラスチン等のH1ブロッカー、シメチジン等のH2ブロッカー、ジプロピオン酸ベクロメタゾン、ブデソニド、フルニソリド、フルチカゾン、トリアムシノロンアセトニド、デキサメタゾン、メチルプレドニゾロン等のコルチコステロイド、クロモリン、ネドクロミル等の肥満細胞安定薬、アルブテロール等のβ作動薬、ダウノマイシン、エトポシド、6-メルカプトプリン等の細胞毒性薬、抗ヒスタミン薬、NSAID、エピネフリン、グルカゴン、アスピリンが挙げられる。また、本発明の免疫疾患治療剤もしくは抗炎症剤の投与とともに、低温療法を合わせて行う事もできる。The immune disease therapeutic agent and anti-inflammatory agent of the present invention may be administered together with one or more other drugs. Examples of other drugs include any drug that can be used as an immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent, such as abciximab, adalimumab, alemtuzumab, basiliximab, bevacizumab, cetuximab, daclizumab, efalizumab, gemtuzumab, ibritumomab, infliximab, mepolizumab, OKT3, omaluzumab, palivizumab, pexelizumab, rituximab, tositumomab, trastuzumab, and the like. Monoclonal antibodies such as mab, fusion proteins such as alefacept, denileukin diftitox, etanercept, soluble cytokine receptors such as anakinra, cytokines such as IFN-α, IFN-β, IFN-γ, IL-2, IL-11, G-CSF, GM-CSF, azatadine maleate, brompheniramine maleate, chlorpheniramine maleate, clemastine fumarate, cyproheptadine hydrochloride, H1 blockers such as d-chlorpheniramine, diphenhydramine hydrochloride, diphenylpyraline hydrochloride, hydroxyzine hydrochloride, methdilazine hydrochloride, promethazine hydrochloride, trimeprazine tartrate, loepelenamine citrate, tripelenamine hydrochloride, triprolidine hydrochloride, acrivastine, cetirizine, desloratadine, ebastine, fexofenadine, levocetirizine, loratadine, and mizolastine; H2 blockers such as cimetidine. Examples of the anti-inflammatory agent include corticosteroids such as car, beclomethasone dipropionate, budesonide, flunisolide, fluticasone, triamcinolone acetonide, dexamethasone, and methylprednisolone, mast cell stabilizers such as cromolyn and nedocromil, β-agonists such as albuterol, cytotoxic agents such as daunomycin, etoposide, and 6-mercaptopurine, antihistamines, NSAIDs, epinephrine, glucagon, and aspirin. Hypothermia can also be performed in conjunction with the administration of the immune disease therapeutic agent or anti-inflammatory agent of the present invention.
本発明の間葉系幹細胞は様々な自己免疫疾患及び炎症性疾患に用いることができるが、具体的疾患としては、GVHD、軟骨分解、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、乾癬性関節炎、脊椎関節炎、変形性関節症、痛風、乾癬、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、アルツハイマー病、パーキンソン病、うっ血性心不全、脳卒中、大動脈弁狭窄症、腎不全、ネフローゼ症候群、尿毒症、狼瘡、膵炎、アレルギー、線維症、貧血、アテローム性動脈硬化症、再狭窄、化学療法/放射線関連合併症、I型糖尿病、II型糖尿病、肝不全、自己免疫性肝炎、C型肝炎、原発性胆汁性肝硬変、原発性硬化性胆管炎、劇症肝炎、セリアック病、非特異性大腸炎、腸リンパ管拡張症、蛋白喪失性腸症、クローン病、アレルギー性結膜炎、糖尿病性網膜症、シェーグレン症候群、アトピー性疾患、ブドウ膜炎、アレルギー性鼻炎食物性アレルギー、アナフィラキシー、自己免疫疾患、薬物過敏症、肥満細胞症、喘息、石綿症、珪肺、慢性閉塞性肺疾患、慢性肉芽腫性炎症、嚢胞性線維症、組織球症、サルコイドーシス、糸球体腎炎、脈管炎、皮膚炎、HIV関連悪液質、大脳マラリア、強直性脊椎炎、らい病、COPD、肺線維症、線維筋痛、食道癌等の癌、胃食道逆流症、バレット食道、再生不良性貧血、移植片対宿主病、鎌状赤血球症、CVID、高IgM症候群、IgA欠損症、一過性低ガンマグロブリン血症、X連鎖無ガンマグロブリン血症、慢性皮膚粘膜カンジダ症、ディ・ジョージ症候群、X連鎖リンパ球増殖性症候群、毛細血管拡張性運動失調症、軟骨毛髪形成不全症、複合免疫不全、高IgE症候群、MHC欠損症、重症複合免疫不全症、ヴィスコットーオールドリッチ症候群、チェディアックー東症候群、慢性肉芽腫性疾患、白血球接着欠乏症、IFN-γレセプター欠損症、インターロイキン(IL)-12欠損症、IL-12レセプターβ1欠損症、ZAP―70欠損症、血管性浮腫等が挙げられる。The mesenchymal stem cells of the present invention can be used for various autoimmune diseases and inflammatory diseases, including, for example, GVHD, cartilage degradation, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, psoriatic arthritis, spondyloarthritis, osteoarthritis, gout, psoriasis, multiple sclerosis, amyotrophic lateral sclerosis, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, congestive heart failure, stroke, aortic stenosis, renal failure, nephrotic syndrome, uremia, lupus, pancreatitis, allergies, fibrosis, anemia, and atherosclerosis. , restenosis, chemotherapy/radiation-related complications, diabetes mellitus type I, diabetes mellitus type II, liver failure, autoimmune hepatitis, hepatitis C, primary biliary cirrhosis, primary sclerosing cholangitis, fulminant hepatitis, celiac disease, nonspecific colitis, intestinal lymphangiectasia, protein-losing enteropathy, Crohn's disease, allergic conjunctivitis, diabetic retinopathy, Sjogren's syndrome, atopic diseases, uveitis, allergic rhinitis, food allergies, anaphylaxis, autoimmune diseases, drug hypersensitivity, mastocytosis, asthma, stones Cottonsis, silicosis, chronic obstructive pulmonary disease, chronic granulomatous inflammation, cystic fibrosis, histiocytosis, sarcoidosis, glomerulonephritis, vasculitis, dermatitis, HIV-associated cachexia, cerebral malaria, ankylosing spondylitis, leprosy, COPD, pulmonary fibrosis, fibromyalgia, esophageal cancer and other cancers, gastroesophageal reflux disease, Barrett's esophagus, aplastic anemia, graft-versus-host disease, sickle cell disease, CVID, hyper-IgM syndrome, IgA deficiency, transient hypogammaglobulinemia, X-linked agammaglobulinemia, chronic mucocutaneous candidiasis, Examples of such conditions include myelopathy, DiGeorge syndrome, X-linked lymphoproliferative syndrome, ataxia telangiectasia, cartilage-hair hypoplasia, combined immunodeficiency, hyper-IgE syndrome, MHC deficiency, severe combined immunodeficiency, Wiskott-Aldrich syndrome, Chediak-Higashi syndrome, chronic granulomatous disease, leukocyte adhesion deficiency, IFN-γ receptor deficiency, interleukin (IL)-12 deficiency, IL-12 receptor β1 deficiency, ZAP-70 deficiency, and angioedema.
本発明は、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、免疫疾患の治療方法、IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOにより、トリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、免疫疾患の治療方法、JAK/STAT経路が、定常状態で活性化している間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、免疫疾患の治療方法も含む。また、本発明は、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、炎症性疾患の治療方法、IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOにより、トリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、炎症性疾患の治療方法、JAK/STAT経路が、定常状態で活性化している間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、炎症性疾患の治療方法も含む。さらに、本発明は、キヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、GVHDの治療方法、IFNγ処理により細胞内で誘導されるIDOにより、トリプトファンから合成されるキヌレニン産生量、もしくはキヌレニン分泌量が高い間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、GVHDの治療方法、JAK/STAT経路が、定常状態で活性化している間葉系幹細胞を用いることを特徴とする、GVHDの治療方法も含む。なお、各文言の説明については、上述の間葉系幹細胞、免疫疾患治療剤、抗炎症剤、GVHD治療剤における説明を適用できる。The present invention also includes a method for treating immune diseases, characterized by using mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion, a method for treating immune diseases, characterized by using mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion synthesized from tryptophan by IDO induced in cells by IFNγ treatment, and a method for treating immune diseases, characterized by using mesenchymal stem cells in which the JAK/STAT pathway is activated in a steady state. The present invention also includes a method for treating inflammatory diseases, characterized by using mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion, a method for treating inflammatory diseases, characterized by using mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion synthesized from tryptophan by IDO induced in cells by IFNγ treatment, and a method for treating inflammatory diseases, characterized by using mesenchymal stem cells in which the JAK/STAT pathway is activated in a steady state. Furthermore, the present invention also includes a method for treating GVHD, characterized by using mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion, a method for treating GVHD, characterized by using mesenchymal stem cells with high kynurenine production or secretion synthesized from tryptophan by IDO induced in cells by IFNγ treatment, and a method for treating GVHD, characterized by using mesenchymal stem cells in which the JAK/STAT pathway is activated in a steady state. Note that the explanations for each term can be applied to the above-mentioned mesenchymal stem cells, immune disease therapeutic agent, anti-inflammatory agent, and GVHD therapeutic agent.
以下に、実施例及び試験例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例等によって限定されるものではない。The present invention will be described in detail below with reference to examples and test examples, but the present invention is not limited to these examples.
[臍帯由来間葉系幹細胞(UCMSC-EXP、UCMSC-CP)の調製及び培養]
臍帯由来細胞は、Cytotherapy, 18, 229-241, 2016に記載の方法で採取した。簡潔には、東京大学医科学研究所の倫理委員会の承認を得た上で、提供者の同意を得て採取された臍帯を1から2mm3の断片に細断し、培養皿上へ播種し、セルアミーゴ(株式会社 椿本チエイン)を被せ、10% fetal bovine serum(FBS)と抗生物質を添加したα-minimal essential medium(MEM-α)中で培養する、「改良エクスプラント法」により、臍帯由来間葉系幹細胞(以下「UCMSC-EXP」という)を得た。
[Preparation and culture of umbilical cord-derived mesenchymal stem cells (UCMSC-EXP, UCMSC-CP)]
Umbilical cord-derived cells were collected by the method described in Cytotherapy, 18, 229-241, 2016. Briefly, after obtaining approval from the ethics committee of the Institute of Medical Science, University of Tokyo, and obtaining the consent of the donor, the umbilical cord was chopped into 1 to 2 mm3 fragments, seeded on a culture dish, covered with Cell Amigo (Tsubakimoto Chain Co., Ltd.), and cultured in α-minimal essential medium (MEM-α) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and antibiotics, to obtain umbilical cord-derived mesenchymal stem cells (hereinafter referred to as "UCMSC-EXP") by the "improved explant method."
同様に、臍帯由来細胞は、Cytotherapy, 18, 229-241, 2016に記載の方法で採取して、東京大学医科学研究所の倫理委員会の承認を得た上で、提供者の同意を得て採取された臍帯を1から2mm3の大きさに切断し、コラゲナーゼで処理した後に、遠心分離(400×gで5分間)して得られた細胞を間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社製)で、培養フラスコ中、付着培養する、「コラゲナーゼ法」により、臍帯由来間葉系幹細胞(以下「UCMSC-CP」という)を得た。 Similarly, umbilical cord-derived cells were collected by the method described in Cytotherapy, 18, 229-241, 2016. After obtaining approval from the ethical committee of the Institute of Medical Science, The University of Tokyo, and obtaining the consent of the donor, the umbilical cord was cut into pieces of 1 to 2 mm3, treated with collagenase, and centrifuged (400×g for 5 minutes). The obtained cells were cultured in a serum-free medium for mesenchymal stem cells (manufactured by Rohto) in a culture flask as adherent culture, to obtain umbilical cord-derived mesenchymal stem cells (hereinafter referred to as "UCMSC-CP") by the "collagenase method."
なお、継代数については、臍帯組織から前述の改良エクスプラント法もしくはコラゲナーゼ法により得られた細胞を第一継代細胞(P1)とし、継代を行う事により継代数が進み、第二継代細胞(P2)、第三継代細胞(P3)のように記載する。Regarding the number of passages, cells obtained from umbilical cord tissue by the above-mentioned improved explant method or collagenase method are designated as first passage cells (P1), and as the number of passages increases with each passage, they are designated as second passage cells (P2), third passage cells (P3), and so on.
得られたUCMSC-EXP及びUCMSC-CPを、細胞剥離液(TrypLE Select (1X))を用いて剥離し、遠沈管に移し、400×gで5分間、遠心分離して細胞の沈殿を得た。上清を除去した後、細胞凍結保存液(STEM-CELLBANKER(ゼノアック社))を適量加え懸濁した。当該細胞懸濁溶液を、クライオチューブに分注し、フリーザー内で-80℃にて保存した。その後、液体窒素上の気相に移し、保存を継続した。The obtained UCMSC-EXP and UCMSC-CP were detached using a cell detachment solution (TrypLE Select (1X)), transferred to a centrifuge tube, and centrifuged at 400 x g for 5 minutes to obtain a cell pellet. After removing the supernatant, an appropriate amount of cell freezing storage solution (STEM-CELLBANKER (Zenoac)) was added and suspended. The cell suspension was dispensed into cryotubes and stored at -80°C in a freezer. It was then transferred to the gas phase above liquid nitrogen and continued to be stored.
[平面培養細胞(ADH)と浮遊培養細胞(SUS)の細胞内キヌレニン量の測定]
前述の、改良エクスプラント法により得られた臍帯組織由来凍結細胞であるUCMSC-EXPを起眠し、細胞を含んだ細胞懸濁液とマイクロキャリアを混合し、培養槽に添加して、間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて攪拌培養を行い、8日間浮遊培養細胞(以下、「EXP-SUS」と言う)を得た。同様に、前述のUCMSC-EXPを起眠し、細胞を細胞培養フラスコに播種して間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて平面培養行い、8日間培養し、平面培養細胞(以下、「EXP-ADH」と言う)を得た。上記方法により8日間の培養期間により得られた平面培養細胞(EXP-ADH)、または浮遊培養細胞(EXP-SUS)の細胞内容物を抽出し、キャピラリー電気泳動法及びLC-MSにより細胞内に蓄積した代謝物の網羅的解析(メタボローム解析)を行った。その結果、EXP-ADHよりもEXP-SUSにおいて、細胞内キヌレニン蓄積量が高くなっていることがわかった(図1)。また、培養上清中のキヌレニン量をELISA法(Immundiagnostik GmbH、品番K7728)により定量した。こちらの定量法でも、EXP-ADHよりもEXP-SUSにおいて、8日間培養後の細胞内キヌレニン蓄積量が高いという結果が得られた(図2)。これにより、定常状態において浮遊培養により細胞内キヌレニン産生が亢進していることが明らかになった。
[Measurement of intracellular kynurenine levels in plate-cultured cells (ADH) and suspension-cultured cells (SUS)]
The UCMSC-EXP, which is a frozen cell derived from umbilical cord tissue obtained by the improved explant method, was put to sleep, and a cell suspension containing the cells was mixed with a microcarrier, added to a culture vessel, and stirred cultured using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto Co., Ltd.) to obtain suspension cultured cells for 8 days (hereinafter referred to as "EXP-SUS"). Similarly, the UCMSC-EXP was put to sleep, and the cells were seeded in a cell culture flask and plate cultured using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto Co., Ltd.), and cultured for 8 days to obtain plate cultured cells (hereinafter referred to as "EXP-ADH"). The cellular contents of the plate cultured cells (EXP-ADH) or suspension cultured cells (EXP-SUS) obtained by the above method over a culture period of 8 days were extracted, and a comprehensive analysis (metabolome analysis) of metabolites accumulated in the cells was performed by capillary electrophoresis and LC-MS. As a result, it was found that the amount of intracellular kynurenine accumulated was higher in EXP-SUS than in EXP-ADH (Figure 1). Furthermore, the amount of kynurenine in the culture supernatant was quantified by ELISA (Immundiagnostik GmbH, product number K7728). This quantification method also showed that the amount of intracellular kynurenine accumulated after 8 days of culture was higher in EXP-SUS than in EXP-ADH (Figure 2). This demonstrated that intracellular kynurenine production was enhanced by suspension culture in the steady state.
[浮遊培養細胞(SUS)と平面培養細胞(ADH)のキヌレニン産生及びIDO活性の測定1]
前述の、コラゲナーゼ法により得られた臍帯組織由来凍結細胞であるUCMSC-CPを起眠し、細胞を含んだ細胞懸濁液とマイクロキャリアを混合し、培養槽に添加して、間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて攪拌培養を行い、4日間浮遊培養細胞(以下、「CP-SUS」と言う)を得た。同様に、前述のUCMSC-CPを起眠し、細胞を細胞培養フラスコに播種して間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて平面培養行い、4日間培養し、平面培養細胞(以下、「CP-ADH」と言う)を得た。最終濃度が100ng/mL及び200ng/mLとなる量のIFNγ(品番:AF-300-02、PeproTeck, Inc.社製)を添加し、48時間後の細胞上清中のキヌレニン量を、Ehrlich試薬を使用した比色法により測定した(IFNγの濃度100ng/mL群及び200ng/mL群)。また、この反応がIDOを介したものである事を確認する目的で、IFNγ(100ng/mL)を添加し、同時にIDO阻害剤(30nM、Epacadostat、CAS No:1204669-58-8)を添加した群(阻害剤群)も設定した。なお、比較対象としてIFNγを添加しないコントロール群についても培養上清中のキヌレニンの定量を行った。また、各間葉系幹細胞の細胞活性をWST-8(Cell Counting Kit-8、同仁化学研究所)にて測定し、キヌレニンの測定値を補正した。結果を図3に示す。IDO阻害剤によりキヌレニン産生が抑えられたことから、各試料のキヌレニン産生能を指標としてIDO活性を評価することができる。
[Measurement of kynurenine production and IDO activity in suspension cultured cells (SUS) and plate cultured cells (ADH) 1]
The UCMSC-CP, which is the umbilical cord tissue-derived frozen cells obtained by the collagenase method described above, was put to sleep, and the cell suspension containing the cells was mixed with a microcarrier, added to a culture tank, and stirred cultured using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) for 4 days to obtain suspension cultured cells (hereinafter referred to as "CP-SUS"). Similarly, the UCMSC-CP described above was put to sleep, and the cells were seeded in a cell culture flask and plate cultured using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) for 4 days to obtain plate cultured cells (hereinafter referred to as "CP-ADH"). IFNγ (product number: AF-300-02, manufactured by PeproTeck, Inc.) was added in an amount to give a final concentration of 100 ng/mL and 200 ng/mL, and the amount of kynurenine in the cell supernatant after 48 hours was measured by a colorimetric method using Ehrlich reagent (
CP-SUSでは、CP-ADHに比べ、いずれの条件でもIFNγ刺激に応答したキヌレニンの培養上清中への放出量が多いことが明らかとなった。これにより、CP-SUSの方がCP-ADHよりもIFNγ刺激によるIDOの誘導及び活性化、それに伴うキヌレニンの細胞内での産生及び培養上清中への分泌能が高いことが分かった(図3)。It was found that CP-SUS released more kynurenine into the culture supernatant in response to IFNγ stimulation under all conditions than CP-ADH. This indicates that CP-SUS is more capable of inducing and activating IDO through IFNγ stimulation, and of producing kynurenine intracellularly and secreting it into the culture supernatant than CP-ADH (Figure 3).
[浮遊培養細胞(SUS)と平面培養細胞(ADH)のキヌレニン産生及びIDO活性の測定2]
前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-EXP)を起眠し、細胞を含んだ細胞懸濁液とマイクロキャリアを混合し、培養槽に添加して、間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて攪拌培養を行い、8日間浮遊培養細胞(以下、「EXP-SUS」と言う)を得た。同様に、前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-EXP)を起眠し、細胞を細胞培養フラスコにて播種して間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて平面培養行い、4日間培養後継代を行いさらに4日間培養し、平面培養細胞(以下、「EXP-ADH」と言う)を得た。最終濃度が50ng/mL及び100ng/mLとなる量のIFNγ(品番:AF-300-02、PeproTeck, Inc.社製)を添加し、64時間後の細胞上清中のキヌレニン量を、Ehrlich試薬を使用した比色法により測定した(IFNγの濃度50ng/mL群及び100ng/mL群)。なお、比較対象としてIFNγを添加しないコントロール群についても培養上清中のキヌレニンの定量を行った。また、各間葉系幹細胞の細胞活性をWST-8(Cell Counting Kit-8、同仁化学研究所)にて測定し、キヌレニンの測定値を補正し、各試料のキヌレニン産生能を指標としてIDO活性を評価した。EXP-ADHのコントロール群のIDO/WST8値を1として、IDO活性比率を算出した(図4)。
[Measurement of kynurenine production and IDO activity in suspension cultured cells (SUS) and plate cultured cells (ADH) 2]
The above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-EXP) were put to sleep, a cell suspension containing the cells was mixed with a microcarrier, and the mixture was added to a culture vessel, and agitation culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) to obtain suspension cultured cells for 8 days (hereinafter referred to as "EXP-SUS"). Similarly, the above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-EXP) were put to sleep, the cells were seeded in a cell culture flask, and plate culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto), and the cells were subcultured after 4 days of culture and further cultured for 4 days to obtain plate cultured cells (hereinafter referred to as "EXP-ADH"). IFNγ (product number: AF-300-02, manufactured by PeproTeck, Inc.) was added in an amount to give a final concentration of 50 ng/mL and 100 ng/mL, and the amount of kynurenine in the cell supernatant after 64 hours was measured by a colorimetric method using Ehrlich reagent (
EXP-SUSでは、EXP-ADHに比べいずれの条件でもIDO活性が高いことが明らかとなった。これにより、EXP-SUSの方がEXP-ADHよりもIFNγ刺激によるIDOの誘導及び活性化、それに伴うキヌレニンの細胞内での産生及び培養上清中への分泌能が高いことが分かった。It was found that EXP-SUS had higher IDO activity than EXP-ADH under all conditions. This indicates that EXP-SUS is more capable of inducing and activating IDO through IFNγ stimulation, and of producing kynurenine intracellularly and secreting it into the culture supernatant than EXP-ADH.
[浮遊培養細胞(SUS)と平面培養細胞(ADH)のキヌレニン産生及びIDO活性の測定3]
前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-CP)を起眠し、細胞を含んだ細胞懸濁液とマイクロキャリアを混合し、培養槽に添加して、間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて攪拌培養を行い、8日間浮遊培養細胞(以下、「CP-SUS」と言う)を得た。同様に、UCMSC-CPを起眠し、細胞を細胞培養フラスコにて播種して間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて平面培養行い、8日間培養し、平面培養細胞(以下、「CP-ADH」と言う)を得た。最終濃度が50ng/mL及び100ng/mLとなる量のIFNγ(品番:AF-300-02、PeproTeck, Inc.社製)を添加し、64時間後の細胞上清中のキヌレニン量を、Ehrlich試薬を使用した比色法により測定した(IFNγの濃度50ng/mL群及び100ng/mL群)。なお、比較対象としてIFNγを添加しないコントロール群についてもIDO活性の測定を行った。また、各間葉系幹細胞の細胞活性をWST-8(Cell Counting Kit-8、同仁化学研究所)にて測定し、キヌレニンの測定値を補正し、各試料のキヌレニン産生能を指標としてIDO活性を評価した。CP-ADHのコントロール群のIDO/WST8値を1として、IDO活性比率を算出した(図5)。
[Measurement of kynurenine production and IDO activity in suspension cultured cells (SUS) and plate cultured cells (ADH) 3]
The above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-CP) were put to sleep, the cell suspension containing the cells was mixed with a microcarrier, and added to a culture vessel, and agitation culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto Co., Ltd.) to obtain suspension cultured cells (hereinafter referred to as "CP-SUS"). Similarly, UCMSC-CP was put to sleep, the cells were seeded in a cell culture flask, and plate culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto Co., Ltd.), and cultured for 8 days to obtain plate cultured cells (hereinafter referred to as "CP-ADH"). IFNγ (product number: AF-300-02, manufactured by PeproTeck, Inc.) was added in an amount to give final concentrations of 50 ng/mL and 100 ng/mL, and the amount of kynurenine in the cell supernatant after 64 hours was measured by a colorimetric method using Ehrlich's reagent (
CP-SUSでは、CP-ADHに比べいずれの条件でもIDO活性が高いことが明らかとなった。これにより、CP-SUSの方がCP-ADHよりもIFNγ刺激によるIDOの誘導及び活性化、それに伴うキヌレニンの細胞内での産生及び培養上清中への分泌能が高いことが分かった。It was found that CP-SUS had higher IDO activity than CP-ADH under all conditions. This demonstrated that CP-SUS was more capable of inducing and activating IDO through IFNγ stimulation, and thus producing kynurenine intracellularly and secreting it into the culture supernatant, than CP-ADH.
[浮遊培養細胞(SUS)と平面培養細胞(ADH)のキヌレニン産生及びIDO活性の測定4]
前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-CP)を起眠し、細胞を含んだ細胞懸濁液とマイクロキャリアを混合し、培養槽に添加して、間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて攪拌培養を行い、8日間浮遊培養細胞(以下、「CP-SUS」と言う)を得た。同様に、前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-CP)を起眠し、細胞を細胞培養フラスコにて播種して間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて平面培養行い、8日間培養し、平面培養細胞(以下、「CP-ADH」と言う)を得た。最終濃度が50ng/mL及び100ng/mLとなる量のIFNγ(品番:AF-300-02、PeproTeck, Inc.社製)を添加し、90時間後の細胞上清中のキヌレニン量を、Ehrlich試薬を使用した比色法により測定した(IFNγの濃度50ng/mL群及び100ng/mL群)。なお、比較対象としてIFNγを添加しないコントロール群についてもIDO活性の測定を行った。また、各間葉系幹細胞の細胞活性をWST-8(Cell Counting Kit-8、同仁化学研究所)にて測定し、キヌレニンの測定値を補正し、各試料のキヌレニン産生能を指標としてIDO活性を評価した。CP-ADHのコントロール群のIDO/WST8値を1として、IDO活性比率を算出した(図6)。
[Measurement of kynurenine production and IDO activity in suspension cultured cells (SUS) and plate cultured cells (ADH) 4]
The above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-CP) were put to sleep, a cell suspension containing the cells was mixed with a microcarrier, and the mixture was added to a culture vessel, and agitation culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) to obtain suspension cultured cells for 8 days (hereinafter referred to as "CP-SUS"). Similarly, the above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-CP) were put to sleep, the cells were seeded in a cell culture flask, and plate culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) to obtain plate cultured cells (hereinafter referred to as "CP-ADH"). IFNγ (product number: AF-300-02, manufactured by PeproTeck, Inc.) was added in an amount to give a final concentration of 50 ng/mL and 100 ng/mL, and the amount of kynurenine in the cell supernatant after 90 hours was measured by a colorimetric method using Ehrlich reagent (
CP-SUSでは、CP-ADHに比べいずれの条件でもIDO活性が高いことが明らかとなった。これにより、CP-SUSの方がCP-ADHよりもIFNγ刺激によるIDOの誘導及び活性化、それに伴うキヌレニンの細胞内での産生及び培養上清中への分泌能が高いことが分かった。It was found that CP-SUS had higher IDO activity than CP-ADH under all conditions. This demonstrated that CP-SUS was more capable of inducing and activating IDO through IFNγ stimulation, and thus producing kynurenine intracellularly and secreting it into the culture supernatant, than CP-ADH.
[浮遊培養細胞(SUS)と平面培養細胞(ADH)のキヌレニン産生及びIDO活性の測定5]
前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-EXP)を起眠し、細胞を含んだ細胞懸濁液とマイクロキャリアを混合し、培養槽に添加して、間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて攪拌培養を行い、8日間浮遊培養細胞(以下、「EXP-SUS」と言う)を得た。同様に、前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-EXP)を起眠し、細胞を細胞培養フラスコに播種して間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)を用いて平面培養行い、8日間培養し、平面培養細胞(以下、「EXP-ADH」と言う)を得た。最終濃度が50ng/mL及び100ng/mLとなる量のIFNγ(品番:AF-300-02、PeproTeck, Inc.社製)を添加し、90時間後の細胞上清中のキヌレニン量を、Ehrlich試薬を使用した比色法により測定した(50ng/mL群及び100ng/mL群)。なお、比較対象としてIFNγを添加しないコントロール群についてもIDO活性の測定を行った。また、各間葉系幹細胞の細胞活性をWST-8(Cell Counting Kit-8、同仁化学研究所)にて測定し、キヌレニンの測定値を補正し、各試料のキヌレニン産生能を指標としてIDO活性を評価した。EXP-ADHのコントロール群のIDO/WST8値を1として、IDO活性比率を算出した(図7)。
[Measurement of kynurenine production and IDO activity in suspension cultured cells (SUS) and plate cultured cells (ADH) 5]
The above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-EXP) were put to sleep, a cell suspension containing the cells was mixed with a microcarrier, and the mixture was added to a culture tank, and agitation culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) to obtain suspension cultured cells for 8 days (hereinafter referred to as "EXP-SUS"). Similarly, the above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-EXP) were put to sleep, the cells were seeded in a cell culture flask, and plate culture was performed using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) and cultured for 8 days to obtain plate cultured cells (hereinafter referred to as "EXP-ADH"). IFNγ (product number: AF-300-02, manufactured by PeproTeck, Inc.) was added in an amount to give a final concentration of 50 ng/mL and 100 ng/mL, and the amount of kynurenine in the cell supernatant after 90 hours was measured by a colorimetric method using Ehrlich reagent (50 ng/mL group and 100 ng/mL group). In addition, IDO activity was also measured for a control group to which IFNγ was not added as a comparison subject. In addition, the cell activity of each mesenchymal stem cell was measured using WST-8 (Cell Counting Kit-8, Dojindo Laboratories), the measured value of kynurenine was corrected, and the IDO activity was evaluated using the kynurenine production ability of each sample as an index. The IDO activity ratio was calculated by setting the IDO/WST8 value of the EXP-ADH control group to 1 (FIG. 7).
EXP-SUSでは、EXP-ADHに比べいずれの条件でもIDO活性が高いことが明らかとなった。これにより、EXP-SUSの方がEXP-ADHよりもIFNγ刺激によるIDOの誘導及び活性化、それに伴うキヌレニンの細胞内での産生及び培養上清中への分泌能が高いことが分かった。It was found that EXP-SUS had higher IDO activity than EXP-ADH under all conditions. This indicates that EXP-SUS is more capable of inducing and activating IDO through IFNγ stimulation, and of producing kynurenine intracellularly and secreting it into the culture supernatant than EXP-ADH.
[臍帯組織由来間葉系幹細胞及びその他の細胞のキヌレニン産生及びIDO活性の測定]
前述の臍帯組織由来凍結細胞(UCMSC-CP)を起眠し、細胞を細胞培養フラスコに播種して間葉系幹細胞用無血清培地(Rohto社)もしくは、10%血清含有MEMα培地を用いて平面培養を行い、8日間培養し、それぞれ平面培養細胞(以下、それぞれ「UCMSC-SF」、「UCMSC-MEM」と言う)を得た。また、MRC―5細胞(ATCC)、ヒト新生児由来皮膚線維芽細胞(HDF、ScienCell Research Laboratories社)を解凍し、10%血清含有MEMα培地を用いて3日間平面培養を行い、それぞれ平面培養細胞を得た。さらに、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC、PromoCell社)を解凍し、Endotherlial cell growth medium(PromoCell社製、品番C-22210)を用いて3日間平面培養を行い、平面培養細胞を得た。UCMSC-SF、UCMSC-MEM、MRC―5、HDF及びHUVECをそれぞれ、30,000cells/cm2で4日間培養して、培養上清を回収した。培養上清中のキヌレニン量を、Ehrlich試薬を使用した比色法により測定した。また、各間葉系幹細胞の細胞活性をWST-8(Cell Counting Kit-8、同仁化学研究所)にて測定し、キヌレニンの測定値を補正し、各試料のキヌレニン産生能を指標としてIDO活性を評価した(図8)。
[Measurement of kynurenine production and IDO activity in umbilical cord tissue-derived mesenchymal stem cells and other cells]
The above-mentioned umbilical cord tissue-derived frozen cells (UCMSC-CP) were put to sleep, seeded in a cell culture flask, and plate cultured using a serum-free medium for mesenchymal stem cells (Rohto) or 10% serum-containing MEMα medium for 8 days to obtain plate cultured cells (hereinafter referred to as "UCMSC-SF" and "UCMSC-MEM", respectively). In addition, MRC-5 cells (ATCC) and human neonatal dermal fibroblasts (HDF, ScienCell Research Laboratories) were thawed and plate cultured using 10% serum-containing MEMα medium for 3 days to obtain plate cultured cells. Furthermore, human umbilical vein endothelial cells (HUVEC, PromoCell) were thawed and plate culture was performed for 3 days using endothelial cell growth medium (PromoCell, product number C-22210) to obtain plate culture cells. UCMSC-SF, UCMSC-MEM, MRC-5, HDF and HUVEC were each cultured at 30,000 cells/ cm2 for 4 days, and the culture supernatant was collected. The amount of kynurenine in the culture supernatant was measured by a colorimetric method using Ehrlich's reagent. In addition, the cell activity of each mesenchymal stem cell was measured using WST-8 (Cell Counting Kit-8, Dojindo Laboratories), the measured value of kynurenine was corrected, and the IDO activity was evaluated using the kynurenine production ability of each sample as an index (Figure 8).
UCMSC-SFでは、UCMSC-MEMに比べIDO活性が高いことが明らかとなった。また、UCMSC-SF及びUCMSC-MEMでは、MRC―5、HDF及びHUVECに比べIDO活性が高いことが明らかとなった。これにより、10%血清含有MEMαで培養した臍帯組織由来間葉系幹細胞に比べて、間葉系幹細胞用無血清培地で培養した臍帯組織由来間葉系幹細胞は、細胞内でのキヌレニン産生及び培養上清中への分泌能が高いことが分かった。また、臍帯組織由来間葉系幹細胞は、MRC―5、HDF及びHUVECに比べて、細胞内でのキヌレニン産生及び培養上清中への分泌能が高いことが分かった。It was found that UCMSC-SF had higher IDO activity than UCMSC-MEM. It was also found that UCMSC-SF and UCMSC-MEM had higher IDO activity than MRC-5, HDF and HUVEC. This demonstrated that umbilical cord tissue-derived mesenchymal stem cells cultured in serum-free medium for mesenchymal stem cells have a higher ability to produce kynurenine intracellularly and secrete it into the culture supernatant than umbilical cord tissue-derived mesenchymal stem cells cultured in 10% serum-containing MEMα. It was also found that umbilical cord tissue-derived mesenchymal stem cells have a higher ability to produce kynurenine intracellularly and secrete it into the culture supernatant than MRC-5, HDF and HUVEC.
[平面培養細胞(ADH)と浮遊培養細胞(SUS)のマイクロアレイ解析による比較]
上記方法により8日間の培養期間により得られた平面培養細胞(EXP-ADH)、または浮遊培養細胞(EXP-SUS)より、常法にしたがいtotal RNAを抽出し、cDNAを合成した。アジレント社のSurePrint G3 Human GE マイクロアレイ 8x60K Ver. 3.0により発現遺伝子を網羅的に解析した。その結果、Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)に登録されているJAK―STATシグナル経路に関連する遺伝子155個の内、33個が定常状態においてEXP-ADHと比較しEXP-SUSにおいて、1.5倍以上発現が高くなっていた。EXP-ADHにおける発現量対するEXP-SUSにおける発現量の比(発現量比)が大きい順に並べると、CSF3、CSF2、LIF、IL6、IL6R、STAT4、CNTFR、GHR、CBLB、IL15、IL6ST、IL10、CLCF1、CCND2、IL11RA、IL15RA、PIM1、SOCS1、STAT2、IL19、IL7、IL24、IL22RA1、SOCS3、JAK2、IFNAR1、IFNAR2、IFNGR2、PRL、LIFR、SPRY2、AKT3、IL4Rの順となっていた。図9に上位9個の遺伝子の発現量比を示した。
[Comparison of plate-cultured cells (ADH) and suspension-cultured cells (SUS) by microarray analysis]
Total RNA was extracted from the flat-plate cultured cells (EXP-ADH) or suspension cultured cells (EXP-SUS) obtained by the above method after 8 days of culture, and cDNA was synthesized according to the usual method. The expressed genes were comprehensively analyzed using Agilent's SurePrint G3 Human GE Microarray 8x60K Ver. 3.0. As a result, of the 155 genes related to the JAK-STAT signal pathway registered in Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG), 33 were 1.5 times more expressed in EXP-SUS than in EXP-ADH at steady state. The ratio of the expression level in EXP-SUS to that in EXP-ADH (expression level ratio) was ranked in descending order as follows: CSF3, CSF2, LIF, IL6, IL6R, STAT4, CNTFR, GHR, CBLB, IL15, IL6ST, IL10, CLCF1, CCND2, IL11RA, IL15RA, PIM1, SOCS1, STAT2, IL19, IL7, IL24, IL22RA1, SOCS3, JAK2, IFNAR1, IFNAR2, IFNGR2, PRL, LIFR, SPRY2, AKT3, IL4R. The expression level ratios of the top nine genes are shown in FIG. 9.
[IFNγ刺激UC-MSCにおけるIDO発現の定量解析]
上記方法により、7,14もしくは21日間培養して得られた平面培養細胞(EXP-ADH)、または浮遊培養細胞(EXP-SUS)の凍結ストックを解凍し、細胞培養プレートに播種してIFNγ(品番300-02、メーカーPEPROTECH)を添加し、2日間培養した。その後NucleoSpin RNA(品番740955.50、メーカーMACHERY-NAGEL)を使用してtotal RNAを抽出し、PrimeScript(登録商標)RT reagent Kit(PrimeScript(登録商標)RT reagent Kit 品番RR037B、メーカーTakara)によりcDNAを合成し、SYBR(登録商標)Premix Ex Taq(商標)II(品番RR081A、メーカーTakara)を使用しPikoReal96(メーカーThermo)でリアルタイムPCRを行い、PikoReal Software2.0(メーカーThermo)で解析した。各培養日数におけるADHのIDO発現量を1とした場合の、SUSのIDO発現量を求めた(表1)。使用したプライマー配列は以下のとおりである。
[Quantitative analysis of IDO expression in IFNγ-stimulated UC-MSCs]
Frozen stocks of plate-cultured cells (EXP-ADH) or suspension-cultured cells (EXP-SUS) obtained by culturing for 7, 14, or 21 days using the above method were thawed and seeded on cell culture plates, to which IFNγ (product number 300-02, manufacturer PEPROTECH) was added, followed by culturing for 2 days. Then, total RNA was extracted using NucleoSpin RNA (product number 740955.50, manufacturer MACHERY-NAGEL), cDNA was synthesized using PrimeScript (registered trademark) RT reagent Kit (PrimeScript (registered trademark) RT reagent Kit product number RR037B, manufacturer Takara), real-time PCR was performed using SYBR (registered trademark) Premix Ex Taq (trademark) II (product number RR081A, manufacturer Takara) with PikoReal96 (manufacturer Thermo), and analyzed with PikoReal Software2.0 (manufacturer Thermo). The IDO expression level of SUS was calculated when the IDO expression level of ADH at each culture day was set to 1 (Table 1). The primer sequences used are as follows:
IDO:GGG ACA CTT TGC TAA AGG CG(F;配列番号1)及びGTC TGA TAG CTG GGG GTT GC(R;配列番号2)
GAPDH:AGC CTC AAG ATC ATC AGC AAT G(F;配列番号3)及びATG GAC TGT GGT CAT GAG TCC TT(R;配列番号4)
IDO: GGG ACA CTT TGC TAA AGG CG (F; SEQ ID NO: 1) and GTC TGA TAG CTG GGG GTT GC (R; SEQ ID NO: 2)
GAPDH: AGC CTC AAG ATC ATC AGC AAT G (F; SEQ ID NO: 3) and ATG GAC TGT GGT CAT GAG TCC TT (R; SEQ ID NO: 4)
いずれの培養日数の細胞においても、IFNγ刺激によるIDO発現はEXP-SUSがEXP-ADHを上回った。 In cells cultured for any number of days, IDO expression upon IFNγ stimulation was greater in EXP-SUS than in EXP-ADH.
[GVHDモデルマウスにおけるUC-MSC投与効果の評価]
NOGマウスにヒトPBMCを移植し(5×106cells/body)、1週間後から週に1回、合計4回浮遊培養細胞(EXP-SUS)を尾静脈より投与した。なお、高用量群(EXP-SUS high)及び低用量群(EXP-SUS low)は、一回の投与でそれぞれ1×107cells/kg、2×106cells/kgの細胞を投与した。合計6週間の経過観察の結果、EXP-SUS投与群においてコントロール群と比較し、GVHDによる体重減少の抑制(図10)及びGVHDによる生存率の低下の抑制が見られた(図11)。このことから、EXP-SUSは、GVHDに対して有効であることがわかった。
[Evaluation of the effect of UC-MSC administration in GVHD model mice]
Human PBMCs were transplanted into NOG mice (5×10 6 cells/body), and suspension cultured cells (EXP-SUS) were administered via the tail vein once a week from one week for a total of four times. The high dose group (EXP-SUS high) and the low dose group (EXP-SUS low) received 1×10 7 cells/kg and 2×10 6 cells/kg of cells per administration, respectively. As a result of a total of six weeks of follow-up observation, the EXP-SUS administration group showed suppression of weight loss due to GVHD (FIG. 10) and suppression of the decrease in survival rate due to GVHD (FIG. 11) compared to the control group. This demonstrated that EXP-SUS is effective against GVHD.
[UC-MSCにおける抗炎症効果の検討]
ヒト由来単球細胞であるTHP1細胞を3×104 cells/wellで12ウェルプレートに播種し、Phorborl 12-Myristate 13-Acetate(PMA、品番162-23591、富士フイルム和光純薬株式会社)を100nM添加して3日間培養した。上記の方法により、8日間培養して得られた平面培養細胞(EXP-ADH)、または浮遊培養細胞(EXP-SUS)の凍結ストックを解凍し、セルカルチャーインサートに40,000cells/wellで播種し、PMA刺激THP1細胞を播種したウェルに設置し、Lipopolysaccharide(LPS、品番14874-24、InvivoGen)を1μg/mL添加した。2日後にTHP1細胞からtotal RNAを抽出し、リアルタイムPCR法によりCCL2遺伝子発現量を解析した(図12)。使用したプライマー配列は以下のとおりである。
[Study of anti-inflammatory effect in UC-MSC]
Human-derived monocytic THP1 cells were seeded in a 12-well plate at 3 x 10 4 cells/well, and 100 nM of Phorborl 12-Myristate 13-Acetate (PMA, product number 162-23591, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and cultured for 3 days. Frozen stocks of flat-cultured cells (EXP-ADH) or suspension-cultured cells (EXP-SUS) obtained by culturing for 8 days using the above method were thawed and seeded at 40,000 cells/well on cell culture inserts, and placed in the wells seeded with PMA-stimulated THP1 cells, and 1 μg/mL of Lipopolysaccharide (LPS, product number 14874-24, InvivoGen) was added. After 2 days, total RNA was extracted from the THP1 cells, and the expression level of the CCL2 gene was analyzed by real-time PCR ( FIG. 12 ). The primer sequences used are as follows:
CCL2:AAGAAGCTGTGATCTTCAAGAC(F;配列番号5)及びCCATGGAATCCTGAACCCA(R;配列番号6)CCL2: AAGAAGCTGTGATCTTCAAGAC (F; SEQ ID NO: 5) and CCATGGAATCCTGAACCCA (R; SEQ ID NO: 6)
LPS刺激無し(未処理群)と比較し、LPS刺激によりCCL2mRNA発現が上昇する(LPS群)が、EXP-SUSおよびEXP-ADHとの共培養によりその発現は抑制された。更に、EXP-SUSでより抑制能が大きいという結果が得られた(図12)。このことから、EXP-SUSおよびEXP-ADHは炎症に対して有効であり、特にEXP-SUSは優れた抗炎症効果を有することがわかった。 Compared to no LPS stimulation (untreated group), LPS stimulation increased CCL2 mRNA expression (LPS group), but the expression was suppressed by co-culture with EXP-SUS and EXP-ADH. Furthermore, the results showed that EXP-SUS had a greater inhibitory effect (Figure 12). From this, it was found that EXP-SUS and EXP-ADH are effective against inflammation, and EXP-SUS in particular has an excellent anti-inflammatory effect.
本発明によると、免疫疾患治療剤及び抗炎症剤を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a therapeutic agent for immune diseases and an anti-inflammatory agent.
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