JP7626993B2 - Method for culturing cell populations containing Tie2-positive stem/progenitor cells using culture substrate and use thereof - Google Patents
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Description
本発明は、細胞表面マーカーTie2(tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2)の発現が陽性である幹細胞および/または前駆細胞(本明細書において「Tie2陽性幹/前駆細胞」と呼ぶ。)を含む細胞集団の培養方法に関する。より詳しくは、本発明は、特定の培養基材を用いて行われ、Tie2陽性幹/前駆細胞から所定の形質を有する細胞(例えばII型コラーゲン発現髄核細胞)へと分化誘導する工程において利用することのできる、Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団の培養方法に関する。The present invention relates to a method for culturing a cell population containing stem cells and/or progenitor cells (referred to as "Tie2-positive stem/progenitor cells" in this specification) that are positive for the expression of the cell surface marker Tie2 (tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2). More specifically, the present invention relates to a method for culturing a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells, which is carried out using a specific culture substrate and can be utilized in a process of inducing differentiation of Tie2-positive stem/progenitor cells into cells having a predetermined trait (e.g., type II collagen-expressing nucleus pulposus cells).
腰痛は有訴者率で2位に入り、成人人口の2/3が一度は経験するありふれた疾患であり、労働障害や医療経済における社会問題の一因となっている。腰痛の原因の20%とも言われる椎間板障害は、椎間板ヘルニア、変形性脊椎症、脊柱管狭窄症、すべり症などを誘引しうる重大な問題であるが、椎間板組織の不可逆的変化であり、病理学的には椎間板変性と呼ばれる病態である。椎間板はドーナツ型をした軟骨性の臓器であり、中心部の髄核(Nucleus Pulposus; NP)と周りを何周にも取り巻く線維性軟骨である線維輪(Annulus Fibrosus; AF)、そして隣接椎骨とを上下で連結する終板軟骨(Cartilaginous Endplate; EP)とで形成されている。ゼラチン状のNPは無血管臓器であり、NPに含まれている脊索由来の髄核細胞から分泌される、大型のプロテオグリカンとコラーゲンで構成される細胞外基質(Extracellular Matrix; ECM)を多く含有する。ヒトを含む脊椎動物の一部において、脊索由来髄核細胞が一生の早い時期に消失することが報告されており、その消失の後、起源は未だ確定していないが形態学的には軟骨細胞に類似した軟骨様細胞が髄核を形成する。このような細胞形質の転換はECM組成に影響を与え、含水量の低下、線維化といった椎間板の加齢や変性を招き、最終的に腰痛や腰椎変性疾患に大きく関わると考えられている。なお、マウス、ラット、ウサギ、ブタなどの多くの動物種は脊索由来髄核細胞を終生保持し、椎間板変性は殆ど認められないことから、脊索由来髄核細胞および他の髄核細胞の制御機構がヒトとは異なっているものと考えられる。Low back pain is the second most common cause of complaints, with two-thirds of the adult population experiencing it at least once, and is one of the causes of work-related disorders and social problems in the medical economy. Disc disorders, which are said to account for 20% of low back pain, are a serious problem that can lead to herniated discs, degenerative spondylosis, spinal canal stenosis, and spondylolisthesis. They are irreversible changes in the intervertebral disc tissue, and pathologically, are a condition called disc degeneration. The intervertebral disc is a donut-shaped cartilaginous organ, composed of the nucleus pulposus (NP) in the center, the annulus fibrosus (AF) which is a fibrous cartilage that surrounds it several times, and the cartilage endplates (EP) which connect the adjacent vertebrae above and below. Gelatinous NPs are avascular organs and contain a large amount of extracellular matrix (ECM) composed of large proteoglycans and collagen secreted by notochord-derived nucleus pulposus cells contained in NPs. It has been reported that notochord-derived nucleus pulposus cells disappear early in life in some vertebrates, including humans, and after their disappearance, chondrocytes morphologically similar to chondrocytes form the nucleus pulposus, although their origin has not yet been determined. Such cell transformation affects the ECM composition, leading to aging and degeneration of the intervertebral disc, such as reduced water content and fibrosis, and is ultimately thought to be closely related to lower back pain and lumbar degenerative diseases. In addition, many animal species, such as mice, rats, rabbits, and pigs, retain notochord-derived nucleus pulposus cells throughout their lives and rarely show intervertebral disc degeneration, suggesting that the control mechanisms of notochord-derived nucleus pulposus cells and other nucleus pulposus cells are different from those in humans.
椎間板変性の予防方法または治療方法の一例として、同種椎間板細胞製剤、すなわち椎間板組織に投与するための同種髄核細胞、ECM等を含有する細胞製剤の研究開発が進められている。そのような細胞製剤の製造のためには、ある程度まとまった量の同種髄核細胞が必要となる。例えば、椎間板ヘルニアの患者の手術により切除される椎間板髄核組織を髄核細胞の供給源として利用することができるが、そのようにして採取できる髄核組織量、すなわちそこに含まれる髄核細胞数は少ない。かといって、髄核細胞数を確保するために複数の椎間板ヘルニア患者(ドナー)に由来する髄核細胞を混合して用いることは、ウイルス感染症のリスクを完全に否定することはできないため避けることが望ましい。それゆえ、単一のドナー由来の少量の椎間板組織(髄核、線維輪等)に含まれている、成熟した髄核細胞への分化誘導が可能な稀少な幹細胞または前駆細胞を培養し、治療のために十分な数の髄核細胞を含む細胞集団を調製することが重要となる。As an example of a method for preventing or treating intervertebral disc degeneration, research and development is being conducted on allogeneic intervertebral disc cell preparations, i.e., cell preparations containing allogeneic nucleus pulposus cells, ECM, etc., to be administered to intervertebral disc tissue. To produce such cell preparations, a certain amount of allogeneic nucleus pulposus cells is required. For example, intervertebral disc nucleus pulposus tissue excised by surgery from a patient with herniated disc can be used as a source of nucleus pulposus cells, but the amount of nucleus pulposus tissue that can be collected in this way, i.e., the number of nucleus pulposus cells contained therein, is small. However, it is desirable to avoid mixing nucleus pulposus cells derived from multiple herniated disc patients (donors) in order to ensure the number of nucleus pulposus cells, since the risk of viral infection cannot be completely denied. Therefore, it is important to culture rare stem cells or progenitor cells that can be induced to differentiate into mature nucleus pulposus cells and are contained in a small amount of intervertebral disc tissue (nucleus pulposus, annulus fibrosus, etc.) derived from a single donor, and prepare a cell population containing a sufficient number of nucleus pulposus cells for treatment.
特許文献1には、髄核細胞(椎間板髄核に由来する細胞集団)を「細胞付着に干渉する条件下」で培養する(好ましくは無血清培地中で培養する)ことにより、その細胞集団に含まれている幹細胞および前駆細胞によって構成される「円板球」(discosphere)を作製することが開示されている。すなわち特許文献1には、(a)髄核細胞を「細胞付着に干渉する条件下」で培地中で成長させるステップと、(b)円板幹細胞(disc stem cell)、円板前駆細胞(disc progenitor cell)またはそれらの組み合わせについて濃縮するステップと、(c)髄核細胞を含む円板球を産出し、それにより円板幹細胞集団を産出するステップとを含む「円板幹細胞集団を産出する方法」が記載されている(請求項3等)。なお、前記「円板球」については、円板幹細胞、円板前駆細胞またはそれらの組み合わせを含むインビトロの浮遊性球構造体(free floating circular-spherical structure)である、単一の円板幹細胞がそれ自身のクローン及び前駆細胞を生じさせる細胞の球である、円-球(circular-spherical)構造で配置された浮遊性の髄核幹細胞および髄核前駆細胞を含む、円板球を含む髄核細胞は互いに付着している、などと説明されている(段落0024、0039)。特許文献1にはさらに、「細胞付着に干渉する条件下」で培養された、円板幹細胞、円板前駆細胞またはそれらの組み合わせについて濃縮された「単離された円板幹細胞集団」(請求項1等);髄核細胞から濃縮された円板幹細胞、円板前駆細胞、またはその混合物を含み、インビトロの浮遊性球構造体である「単離された円板球」(請求項10等);円板スキャフォールドと、円板幹細胞、円板前駆細胞またはそれらの組み合わせについて濃縮された髄核細胞を含む円板球とを含む「人工円板代替装置」(請求項11等);髄核細胞から濃縮された円板幹細胞、円板前駆細胞またはそれらの混合物を含む円板球を円板スキャフォールド内で成長させることを含む、円板人工代替装置を作製する方法(請求項12等);所定の低密度でプレーティングされた髄核細胞を「細胞付着に干渉する条件下」で培養するステップと、円板幹細胞、円板前駆細胞またはその混合物を含むインビトロの浮遊性球構造体を選択し、それにより濃縮された細胞集団を産出するステップを含む「濃縮された細胞集団を産出する方法」(請求項17等);円板幹細胞、円板前駆細胞またはそれらの組み合わせを含む円板球を1つもしくは複数の解離された円板球細胞へと解離するステップと、前記1つもしくは複数の解離された円板球細胞を、細胞付着に干渉し、所定の添加物(例えばFGF2、EGF)を含む培地中で培養するステップとを含む「濃縮された円板幹細胞、円板前駆細胞またはその組み合わせの集団を拡大させる方法」(請求項18等)なども記載されている。なお、特許文献1における「円板」は、原語「disc」の直訳であるが、「椎間板」の意味であると考えられる。Patent Document 1 discloses that nucleus pulposus cells (a cell population derived from the intervertebral disc nucleus pulposus) are cultured (preferably in a serum-free medium) under "conditions that interfere with cell attachment" to produce "discospheres" composed of stem cells and progenitor cells contained in the cell population. That is, Patent Document 1 describes a "method of producing a disc stem cell population" that includes the steps of (a) growing nucleus pulposus cells in a medium under "conditions that interfere with cell attachment", (b) enriching for disc stem cells, disc progenitor cells, or a combination thereof, and (c) producing disc spheres containing nucleus pulposus cells, thereby producing a disc stem cell population (see claim 3, etc.). In addition, the "discosphere" is described as being a free floating circular-spherical structure in vitro comprising disc stem cells, disc progenitor cells or a combination thereof; being a sphere of cells in which a single disc stem cell gives rise to its own clones and progenitor cells; comprising free floating nucleus pulposus stem cells and nucleus pulposus progenitor cells arranged in a circular-spherical structure; and the nucleus pulposus cells comprising the discosphere are attached to each other (paragraphs 0024 and 0039). Patent Document 1 further describes an "isolated disc stem cell population" (claim 1, etc.) enriched for disc stem cells, disc progenitor cells, or a combination thereof, cultured "under conditions that interfere with cell attachment"; an "isolated discosphere" (claim 10, etc.) which is an in vitro floating spherical structure comprising disc stem cells, disc progenitor cells, or a mixture thereof enriched from nucleus pulposus cells; an "artificial disc replacement device" (claim 11, etc.) comprising a disc scaffold and a discosphere comprising nucleus pulposus cells enriched for disc stem cells, disc progenitor cells, or a combination thereof; a method of making an artificial disc replacement device comprising growing a discosphere comprising disc stem cells, disc progenitor cells, or a mixture thereof enriched from nucleus pulposus cells, in a disc scaffold (claim 12, etc.); Also described are "methods for producing enriched cell populations" (claim 17, etc.) including the steps of culturing densely plated nucleus pulposus cells "under conditions that interfere with cell attachment" and selecting in vitro floating sphere structures containing disc stem cells, disc progenitor cells, or a mixture thereof, thereby producing an enriched cell population; and "methods for expanding enriched populations of disc stem cells, disc progenitor cells, or a combination thereof" (claim 18, etc.) including the steps of dissociating disc spheres containing disc stem cells, disc progenitor cells, or a combination thereof into one or more dissociated disc sphere cells, and culturing the one or more dissociated disc sphere cells in a medium that interferes with cell attachment and contains a predetermined additive (e.g., FGF2, EGF). Note that "disc" in Patent Document 1 is a direct translation of the original word "disc," but is thought to mean "intervertebral disc."
特許文献1では、椎間板髄核組織に由来する、円板幹細胞、円板前駆細胞、円板細胞等を含む不均質な細胞集団(髄核由来細胞集団)を培養するための培養容器または培地に関する事項について、次のように記載されている。Patent Document 1 describes the following regarding culture vessels or culture media for culturing a heterogeneous cell population (nucleus pulposus-derived cell population) derived from intervertebral disc nucleus pulposus tissue and including disc stem cells, disc progenitor cells, disc cells, etc.
特許文献1には、「細胞付着に干渉する条件下」での培養として、細胞付着に干渉する物質(メチルセルロース)を含む無血清培地中に低細胞密度でプレーティングして培養する、または超低付着プレートにおいて培養することにより、髄核由来細胞集団(そこに含まれている幹細胞等)から浮遊性球構造体である円板球を形成させる実施形態が開示されている(段落0156、実施例1:段落0170~0181参照、請求項3、17等の発明に対応)。より具体的には、特許文献1の実施例には、メチルセルロースが配合された細胞/培地懸濁液と、超低付着プレートとして接着防止物質(ポリ2-ヒドロキシエチルメタクリレート)でプレコーティングされた6ウエルプレートを併用したことが記載されている(段落0179)。また、特許文献1の実施例では、35mm直径の培養皿を用いたことが記載されている(段落0050)。しかしながら特許文献1には、超低付着プレートとして基材表面(ウエル底面)に形状的な特長を有するものを用いることや、その際にメチルセルロースが添加されていない培地を用いること、あるいは基材表面(ウエル底面)に形状的な特長を有するものを用いることについては、記載も示唆もされていない。 Patent document 1 discloses an embodiment in which, as a culture under "conditions that interfere with cell attachment," a discosphere, which is a floating spherical structure, is formed from a nucleus pulposus-derived cell population (such as stem cells contained therein) by plating and culturing at a low cell density in a serum-free medium containing a substance that interferes with cell attachment (methylcellulose) or by culturing on an ultra-low attachment plate (paragraph 0156, Example 1: see paragraphs 0170-0181, corresponding to the inventions of claims 3, 17, etc.). More specifically, an example of Patent document 1 describes the combined use of a cell/medium suspension containing methylcellulose and a 6-well plate precoated with an anti-adhesion substance (poly 2-hydroxyethyl methacrylate) as an ultra-low attachment plate (paragraph 0179). Also, an example of Patent document 1 describes the use of a 35 mm diameter culture dish (paragraph 0050). However, Patent Document 1 does not mention or suggest the use of an ultra-low attachment plate having a substrate surface (well bottom) with a distinctive geometric feature, the use of a medium without added methylcellulose, or the use of a substrate surface (well bottom) with a distinctive geometric feature.
また、特許文献2および非特許文献1には、椎間板組織(髄核)に含まれている細胞のうち、細胞表面マーカーとしてTie2および/またはGD2が陽性である細胞が、髄核細胞の幹細胞または前駆細胞というべき細胞であること、特にTie2およびGD2の両方が陽性である細胞(活性状態にある髄核幹細胞)が、球状コロニーを形成し、一連の分化カスケードを経て最終的に成熟した髄核細胞への分化能を有する(他にも脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞および神経細胞への分化能も有する)こと、さらに髄核幹/前駆細胞を椎間板(髄核)に移植することによって、組織中でII型コラーゲン等の細胞外マトリックスを産生させることができ、椎間板組織を維持または再構築し、椎間板変性症の予防または治療ができる可能性があることなどが記載されている。Furthermore,
より具体的な実施形態として、特許文献2および非特許文献1には、椎間板組織(髄核)に含まれた細胞集団をメチルセルロース培地にて浮遊培養することにより(付着型コロニーと共に)球状コロニーが形成されたこと、そのような球状コロニーは上述したTie2陽性(かつGD2陽性)細胞から導出されること、球状コロニー(その一部の細胞)ではII型コラーゲンおよびプロテオグリカンが発現していることなどが記載されている(例えば、特許文献2の実施例、段落0067、0070等参照)。しかしながら、特許文献2および非特許文献1にも、基材表面(ウエル底面)に形状的な特長を有するものを用いることについては、記載も示唆もされていない。As a more specific embodiment,
一方、特許文献3には、細胞や組織片などの非培養物から三次元的に均一に凝集されたスフェロイドが形成される確率が高く、スフェロイド培養を効率良く行うことができる培養基材として、被培養物が培養される隔室を形成する複数の窪み部と、隣り合った窪み部の間に介在する土手部が板状の培養基材の上面にあり、隣り合う前記土手部と窪み部とが連続的な曲面であるものが提案されている。また、特許文献3には、当該窪み部が培養基材の上面に複数形成され、稠密に配置されていてもよいこと、少なくとも当該窪み部の内面は細胞接着抑制剤により被覆されていてもよいことなども記載されている。On the other hand, Patent Document 3 proposes a culture substrate that has a high probability of forming three-dimensionally uniformly aggregated spheroids from non-cultured materials such as cells and tissue fragments, and that can efficiently culture spheroids, and that has a plurality of depressions forming compartments in which the cultured materials are cultured, and banks interposed between adjacent depressions on the upper surface of the plate-shaped culture substrate, and the adjacent banks and depressions are continuous curved surfaces. Patent Document 3 also describes that a plurality of such depressions may be formed on the upper surface of the culture substrate and may be densely arranged, and that at least the inner surface of the depressions may be coated with a cell adhesion inhibitor.
しかしながら、特許文献3には、当該培養基材にてTie2陽性髄核細胞(椎間板髄核幹/前駆細胞)を培養することは記載されておらず、その際にメチルセルロースが添加されていない培地を用いることができることも記載されていない。However, Patent Document 3 does not describe culturing Tie2-positive nucleus pulposus cells (intervertebral disc nucleus pulposus stem/progenitor cells) on the culture substrate, nor does it describe the possibility of using a culture medium without added methylcellulose for this purpose.
前述したように、椎間板変性症等の予防または治療用の同種椎間板細胞製剤を製造するためには、II型コラーゲン、プロテオグリカン等の細胞外マトリックスを産生する機能的な髄核細胞が、ある程度まとまった量で必要となる。そのためには、例えば椎間板ヘルニア患者の患部から切除された椎間板組織(髄核等)に含まれている、髄核細胞の幹細胞および/または前駆細胞であると考えられているTie2陽性細胞を効率的に増殖および分化させて、機能的な髄核細胞を多量に産生する必要がある。特に、椎間板変性症等の患者に細胞製剤を投与したときの治療効果を高めるためには、椎間板に含まれるTie2陽性細胞(髄核幹/前駆細胞)を培養して分化誘導する際に、単に髄核細胞に分化させるのではなく、II型コラーゲン等の細胞外マトリックスの産生量の多い機能的な髄核細胞に、なるべく効率的に分化させることが重要である。つまり、一定数のTie2陽性細胞(髄核幹/前駆細胞)を含む細胞集団からの効率的な増幅および分化誘導によって、最終的に調製され投与される細胞集団中の機能的な髄核細胞をより豊富なものとするための、実用的な手段が求められている。As described above, in order to produce an allogeneic intervertebral disc cell preparation for preventing or treating intervertebral disc degeneration, etc., a certain amount of functional nucleus pulposus cells that produce extracellular matrices such as type II collagen and proteoglycan are required. For this purpose, it is necessary to efficiently proliferate and differentiate Tie2-positive cells, which are considered to be stem cells and/or precursor cells of nucleus pulposus cells and are contained in intervertebral disc tissue (nucleus pulposus, etc.) excised from the affected area of a patient with herniated disc, to produce a large amount of functional nucleus pulposus cells. In particular, in order to improve the therapeutic effect when a cell preparation is administered to a patient with intervertebral disc degeneration, etc., when culturing and inducing differentiation of Tie2-positive cells (nucleus pulposus stem/progenitor cells) contained in the intervertebral disc, it is important to differentiate as efficiently as possible into functional nucleus pulposus cells that produce a large amount of extracellular matrices such as type II collagen, rather than simply differentiating them into nucleus pulposus cells. In other words, there is a need for a practical means for efficiently expanding and inducing differentiation from a cell population containing a certain number of Tie2-positive cells (nucleus pulposus stem/progenitor cells) to enrich functional nucleus pulposus cells in the cell population that is ultimately prepared and administered.
また、前掲特許文献1および2に記載されているような従来技術の典型的な実施形態においては、椎間板組織に含まれている髄核幹/前駆細胞を含む細胞集団を、メチルセルロースが添加された培地中で培養することによって、球状コロニー(円板球、スフェロイド)を形成させた後、髄核細胞に分化させていた。しかしながら、メチルセルロースは粘稠性が高い物質であるため、それが添加されている培地から生成した細胞集団(そこに含まれる有用な機能性髄核細胞)を無駄なく回収することには困難または多大な労力を伴い、また市販されているメチルセルロース製品は高価であるため、細胞製剤の効率的な生産の足かせとなっていた。In addition, in typical embodiments of the prior art described in
本発明は、Tie2の発現が陽性である幹細胞および/または前駆細胞を含む細胞集団(例えば椎間板由来の髄核幹/前駆細胞を含む細胞集団)から、用途に応じた所定の形質を有する細胞(例えばII型コラーゲン等の細胞外マトリックスを産生する機能的な髄核細胞)を豊富に含む細胞集団を、効率的に調製するための手段を提供することを課題とする。The objective of the present invention is to provide a means for efficiently preparing a cell population that is rich in cells having a specific trait according to the application (e.g., functional nucleus pulposus cells that produce extracellular matrix such as type II collagen) from a cell population containing stem cells and/or progenitor cells that are positive for Tie2 expression (e.g., a cell population containing nucleus pulposus stem/progenitor cells derived from an intervertebral disc).
本発明者らは、椎間板髄核組織に含まれているTie2陽性細胞(髄核幹/前駆細胞)を含む細胞集団を培養する際に、特許文献3に記載されているような窪み部および土手部を有する培養基材のうち、窪み部の開口および深さが特定の範囲にあるものを用いることにより、培地中にメチルセルロースを配合しなくても、髄核幹/前駆細胞を効率的に増幅することができ、その増幅後の細胞からの分化誘導により多量の機能的な髄核細胞を得ることができることを見出した。The inventors have discovered that when culturing a cell population containing Tie2-positive cells (nucleus pulposus stem/progenitor cells) contained in intervertebral disc nucleus pulposus tissue, by using a culture substrate having depressions and banks as described in Patent Document 3, in which the opening and depth of the depressions are within a specific range, it is possible to efficiently amplify nucleus pulposus stem/progenitor cells without incorporating methylcellulose into the culture medium, and to obtain a large amount of functional nucleus pulposus cells by inducing differentiation of the expanded cells.
すなわち、本発明は例えば、少なくとも下記の事項を包含する発明として表現することができる。 In other words, the present invention can be expressed as an invention that includes at least the following items, for example.
[項1]
被培養物が培養される隔室を形成する複数の窪み部と、隣り合った窪み部の間に介在する土手部が板状の培養基材の上面にあり、隣り合う前記土手部と窪み部とが連続的な曲面であり、前記窪み部は前記培養基材の上面に複数形成され、稠密に配置されており、少なくとも前記窪み部の内面は細胞接着抑制剤により被覆されている培養基材における、
Tie2(tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2)の発現が陽性である幹細胞および/または前駆細胞(以下「Tie2陽性幹/前駆細胞」と呼ぶ。)を含む細胞集団の培養方法であって、
前記窪み部の開口の直径が400~1000μmであり、かつ前記窪み部の深さが50~500μmである、培養方法。
[項2]
前記窪み部の開口の直径が600~1000μmであり、かつ前記窪み部の深さが350~450μmである、項1に記載の培養方法。
[項3]
前記窪み部の開口の直径が400~600μmであり、かつ前記窪み部の深さが150~250μmである、項1に記載の培養方法。
[項4]
前記細胞集団の培地が、細胞付着に干渉する物質を含まない、項1~3のいずれか一項に記載の培養方法。
[項5]
前記細胞付着に干渉する物質がメチルセルロースである、項4に記載の培養方法。
[項6]
前記Tie2陽性幹/前駆細胞が、椎間板の髄核組織に由来するTie2陽性幹/前駆細胞である、項1~5のいずれか一項に記載の培養方法。
[項7]
Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団からの、当該Tie2陽性幹/前駆細胞から分化した目的細胞を含む細胞集団の調製方法であって、
項1~6のいずれか一項に記載の培養方法を実施する工程を含む、Tie2陽性幹/前駆細胞を目的細胞へと分化誘導するための培養段階(以下「分化培養段階」と呼ぶ。)
を含む、調製方法。
[項8]
前記目的細胞が、少なくともII型コラーゲンを発現する細胞である、項7に記載の調製方法。
[項9]
前記少なくともII型コラーゲンを発現する細胞が髄核細胞である、項8に記載の調製方法。
[項10]
前記分化培養段階の前に、細胞集団中のTie2陽性幹/前駆細胞を増幅するための培養段階(以下「増幅培養段階」と呼ぶ。)をさらに含む、項7~9のいずれか一項に記載の調製方法。
[項11]
前記分化培養段階によって、Tie2陽性幹/前駆細胞も残存している細胞集団を得る、項7~10のいずれか一項に記載の調製方法。
[項12]
項1~6のいずれか一項に記載の培養方法または項7~11のいずれか一項に記載の調製方法によって得られた細胞集団。
[項13]
項1~6のいずれか一項に記載の培養方法において規定されている培養基材と、該培養基材の窪み部に収容されている細胞集団とを含む、培養システム。
[項14]
項13に記載の細胞集団を含有する、細胞治療用組成物。
[項15]
椎間板の障害、変性またはヘルニアが症状として表れる疾患に対する治療または予防用である、項14に記載の細胞治療用組成物。
[Item 1]
A culture substrate having a plate-shaped upper surface on which a plurality of depressions forming compartments in which a cultured substance is cultured and banks interposed between adjacent depressions, the adjacent banks and depressions having continuous curved surfaces, a plurality of depressions formed on the upper surface of the culture substrate and densely arranged, and at least the inner surface of the depressions being coated with a cell adhesion inhibitor,
A method for culturing a cell population containing stem cells and/or progenitor cells positive for Tie2 (tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2) expression (hereinafter referred to as "Tie2-positive stem/progenitor cells"), comprising:
A culture method, wherein the opening of the well has a diameter of 400 to 1000 μm and the depth of the well is 50 to 500 μm.
[Item 2]
[Item 3]
[Item 4]
[Item 5]
Item 5. The culture method according to
[Item 6]
[Item 7]
A method for preparing a cell population containing target cells differentiated from Tie2-positive stem/progenitor cells from a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells, comprising:
A culture step for inducing differentiation of Tie2-positive stem/progenitor cells into target cells, comprising a step of carrying out the culture method according to any one of items 1 to 6 (hereinafter referred to as the "differentiation culture step").
A preparation method comprising:
[Item 8]
Item 8. The method according to Item 7, wherein the target cells are cells that express at least type II collagen.
[Item 9]
Item 9. The method according to Item 8, wherein the cells expressing at least type II collagen are nucleus pulposus cells.
[Item 10]
The preparation method according to any one of Items 7 to 9, further comprising a culture step for amplifying Tie2-positive stem/progenitor cells in the cell population (hereinafter referred to as an "amplification culture step") prior to the differentiation culture step.
[Item 11]
Item 11. The preparation method according to any one of Items 7 to 10, wherein a cell population in which Tie2-positive stem/progenitor cells also remain is obtained by the differentiation culture step.
[Item 12]
A cell population obtained by the culture method according to any one of Items 1 to 6 or the preparation method according to any one of Items 7 to 11.
[Item 13]
A culture system comprising a culture substrate defined in the culture method according to any one of items 1 to 6, and a cell population accommodated in a well of the culture substrate.
[Item 14]
A composition for cell therapy comprising the cell population according to item 13.
[Item 15]
Item 15. The cell therapy composition according to Item 14, which is for treating or preventing a disease whose symptoms include damage, degeneration or herniation of the intervertebral disc.
本発明のTie2陽性幹/前駆細胞の培養方法は、好ましくは当該培養方法を実施するTie2陽性幹/前駆細胞から所定の形質を有する成熟細胞へと分化誘導することを主目的とする分化培養工程と、その前に行われるTie2陽性幹/前駆細胞を増幅することを主目的とする増幅培養工程との組み合わせを含む調製方法とすることにより、目的細胞を豊富に含む細胞集団を調製することができる。そのような本発明の培養方法および調製方法に基づいて得られた細胞集団を利用することにより、所定の疾患の治療または予防のために効果的な細胞製剤を効率的に製造することが可能となる。The Tie2-positive stem/progenitor cell culture method of the present invention is preferably a preparation method that includes a combination of a differentiation culture step, the main purpose of which is to induce differentiation of the Tie2-positive stem/progenitor cells subjected to the culture method into mature cells having a predetermined trait, and an amplification culture step performed prior to the differentiation process, the main purpose of which is to amplify the Tie2-positive stem/progenitor cells, thereby making it possible to prepare a cell population rich in the target cells. By utilizing the cell population obtained based on such a culture method and preparation method of the present invention, it becomes possible to efficiently produce a cell preparation effective for the treatment or prevention of a predetermined disease.
また、本発明では、前掲特許文献1および2などに記載されている従来技術で用いられている、メチルセルロースのように粘稠性の高い成分を培地に添加する必要がないので、Tie2陽性幹/前駆細胞またはそれから分化誘導された目的細胞を含む細胞集団を、培地から無駄なく回収することが可能となる。
Furthermore, in the present invention, there is no need to add highly viscous components such as methylcellulose to the culture medium, which are used in the prior art described in the above-mentioned
本発明の代表的な実施形態によれば、椎間板ヘルニア患者の手術により少量しか採取することのできない椎間板(髄核)を用いて、そこに含まれているTie2陽性幹/前駆細胞(髄核幹細胞等)を効率的に増殖および分化させることにより、移植したときに高い治療効果が期待できる、II型コラーゲン等の細胞外マトリックスの産生能の高い機能的な髄核細胞を豊富に含む(また多少のTie2陽性幹/前駆細胞も残存している)細胞集団を、簡単かつ安価に、効率と再現性よく、大量に得ることが可能となる。従来は、生きたヒト由来の椎間板(髄核)からそのような好適な細胞集団の作製は不可能であったが、本発明により可能となるため、細胞集団(を含有する細胞製剤)の投与による椎間板の再生療法が飛躍的に行いやすくなり、産業化が現実的なものとなる。According to a representative embodiment of the present invention, by using an intervertebral disc (nucleus pulposus) that can only be harvested in small amounts by surgery from a patient with herniated disc, it is possible to efficiently proliferate and differentiate the Tie2-positive stem/progenitor cells (nucleus pulposus stem cells, etc.) contained therein, and to obtain a large amount of a cell population that is rich in functional nucleus pulposus cells with high production capacity of extracellular matrix such as type II collagen (and also has some Tie2-positive stem/progenitor cells remaining), which is expected to have a high therapeutic effect when transplanted, simply, inexpensively, efficiently, and reproducibly. Conventionally, it was impossible to produce such a suitable cell population from an intervertebral disc (nucleus pulposus) derived from a living human, but the present invention makes this possible, making it dramatically easier to perform regenerative therapy for intervertebral discs by administering a cell population (a cell preparation containing the cell population), making industrialization a realistic possibility.
-用語-
「幹細胞」は、自己複製能および分化能(全能性(totipotent)、多能性(pluripotent)、複能性(multipotent)または単能性(unipotent))を有する細胞を指す用語である。「前駆細胞」は、最終的にはすべて終末分化した細胞になるため厳密な意味での自己複製能を有さないが、比較的活発に増殖しながら所定の細胞へと分化してゆく分化能を有する細胞を指す用語である。当業者によって一般的に「幹細胞」または「前駆細胞」を含む名称で理解されている(特定されている)細胞は、本明細書における「幹細胞」または「前駆細胞」に該当する。
-term-
"Stem cell" is a term referring to a cell that has the ability to self-renew and the ability to differentiate (totipotent, pluripotent, multipotent, or unipotent). "Progenitor cell" is a term referring to a cell that does not have the ability to self-renew in the strict sense because it will eventually become a terminally differentiated cell, but has the ability to differentiate into a specified cell while proliferating relatively actively. Cells that are generally understood (specified) by those skilled in the art as names including "stem cell" or "progenitor cell" correspond to "stem cell" or "progenitor cell" in this specification.
本明細書において、「幹細胞および/または前駆細胞」は、幹細胞、前駆細胞またはその両方を包含する表記であり、「幹/前駆細胞」と表記することもある。また、本明細書において、幹細胞および/または前駆細胞を含む細胞集団を「幹/前駆細胞集団」と表記し、幹細胞および/または前駆細胞から分化し成熟した細胞(終末分化細胞)を含む細胞集団を「成熟細胞集団」と表記することがある。As used herein, "stem cells and/or progenitor cells" refers to stem cells, progenitor cells, or both, and may also be referred to as "stem/progenitor cells." Furthermore, as used herein, a cell population containing stem cells and/or progenitor cells may also be referred to as a "stem/progenitor cell population," and a cell population containing cells that have differentiated and matured from stem cells and/or progenitor cells (terminally differentiated cells) may also be referred to as a "mature cell population."
「幹細胞」および「前駆細胞」は、一般的には、1種または2種以上の特定の遺伝子(マーカー遺伝子、細胞マーカー)の発現が陽性または陰性であることをもって、他の細胞と区別することができる。すなわち、前述したような自己複製能および/または分化能を有する「幹細胞」および「前駆細胞」は、それぞれ特定のマーカー遺伝子の発現が陽性または陰性である細胞を指す用語として定義することもできる。 "Stem cells" and "progenitor cells" can generally be distinguished from other cells by the positive or negative expression of one or more specific genes (marker genes, cell markers). In other words, "stem cells" and "progenitor cells" that have the self-renewal and/or differentiation capabilities described above can also be defined as terms that refer to cells that have positive or negative expression of specific marker genes, respectively.
マーカー遺伝子(細胞マーカー)の発現が「陽性」であるか「陰性」であるかは、一般的な手法にしたがって、その遺伝子(ゲノム)から転写されるmRNAまたはそのmRNAから翻訳されるタンパク質の発現量を定量的または定性的に測定し、その発現量が一定水準以上である(または一定水準を超える)場合に陽性、一定水準以下である(または一定水準に満たない)場合に陰性、と判定することができる。タンパク質の発現量は、例えば、フローサイトメトリー、免疫染色、ELISAといった、当該タンパク質に特異的な抗体および標識剤などを用いた免疫学的アッセイにより、定量的または定性的に測定することができる。なお、Tie2タンパク質は細胞表面に発現するタンパク質のであり、Col2は細胞内部に発現するタンパク質であり、それぞれ細胞表面および細胞内部に存在するタンパク質を検出する手法(免疫蛍光染色法等)として適切なものを用いればよい。mRNAの発現量は、例えばRT-PCR、マイクロアレイ、バイオチップといった、当該mRNAに特異的な(相補的な)核酸および標識剤や核酸増幅方法(手段)などを用いたアッセイにより、定量的または定性的に測定することができる。細胞集団中の、所定のマーカー遺伝子(細胞マーカー)の発現が陽性または陰性である細胞の比率(陽性率または陰性率)は、細胞集団中の全細胞の数と、上記のような方法により陽性または陰性であると判定された細胞の数をそれぞれ、上記のような各種の方法により、例えばフローサイトメトリーにおける計測により、算出することができる。Whether the expression of a marker gene (cell marker) is "positive" or "negative" can be determined by quantitatively or qualitatively measuring the expression amount of the mRNA transcribed from the gene (genome) or the protein translated from the mRNA according to a general method, and determining that the expression amount is positive when it is equal to or higher than a certain level (or exceeds a certain level), and negative when it is equal to or lower than a certain level (or does not meet a certain level). The expression amount of a protein can be quantitatively or qualitatively measured by immunological assays using antibodies and labeling agents specific to the protein, such as flow cytometry, immunostaining, and ELISA. Note that Tie2 protein is a protein expressed on the cell surface, and Col2 is a protein expressed inside the cell, and an appropriate method (such as immunofluorescence staining) for detecting proteins present on the cell surface and inside the cell may be used. The expression amount of mRNA can be quantitatively or qualitatively measured by assays using nucleic acids (complementary) specific to the mRNA, labeling agents, nucleic acid amplification methods (means), and the like, such as RT-PCR, microarrays, and biochips. The ratio of cells in a cell population that are positive or negative for the expression of a specific marker gene (cell marker) (positive rate or negative rate) can be calculated by calculating the total number of cells in the cell population and the number of cells determined to be positive or negative by the methods described above, using various methods such as those described above, for example, by measurement in flow cytometry.
本明細書において、「Tie2の発現が陽性である幹細胞および/または前駆細胞」すなわち「Tie2陽性幹/前駆細胞」は、細胞マーカーの一つとして知られているTie2(tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2)の発現が、例えばフローサイトメトリーによりタンパク質としての発現が、陽性であると判定される、幹細胞および/または前駆細胞としての形質を備える細胞を指す。本発明における代表的なTie2陽性幹/前駆細胞は、「椎間板の髄核組織に由来する」Tie2陽性幹/前駆細胞、すなわち椎間板の髄核中に存在する(髄核から採取可能な)Tie2陽性幹/前駆細胞またはそのTie2陽性幹/前駆細胞を継代して得られるTie2陽性幹/前駆細胞であり、以下に述べる「髄核幹/前駆細胞」に相当する細胞である。In the present specification, "stem cells and/or progenitor cells positive for Tie2 expression", i.e., "Tie2-positive stem/progenitor cells", refer to cells that have the characteristics of stem cells and/or progenitor cells and that are determined to be positive for the expression of Tie2 (tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2), a known cell marker, for example, as a protein by flow cytometry. Representative Tie2-positive stem/progenitor cells in the present invention are Tie2-positive stem/progenitor cells "derived from nucleus pulposus tissue of an intervertebral disc", i.e., Tie2-positive stem/progenitor cells present in the nucleus pulposus of an intervertebral disc (which can be harvested from the nucleus pulposus) or Tie2-positive stem/progenitor cells obtained by subculturing these Tie2-positive stem/progenitor cells, which correspond to the "nucleus pulposus stem/progenitor cells" described below.
本明細書において、「目的細胞」は、Tie2陽性幹/前駆細胞から所定の分化誘導によって得られる、用途に応じた機能性を有する細胞、より具体的には、所定の遺伝子(細胞マーカー)の発現が、例えばフローサイトメトリーによりタンパク質としての発現が、陽性または陰性であると判定される細胞を指す。本発明における代表的な目的細胞は、以下に述べる「髄核細胞」のうち、II型コラーゲン(Col2)、アグレカン等の細胞外マトリックス(ECM)の遺伝子の発現が陽性であるものである。In this specification, the term "target cells" refers to cells having functionality according to the intended use, obtained by a specific differentiation induction from Tie2-positive stem/progenitor cells, more specifically, cells in which the expression of a specific gene (cell marker), for example, the expression of a protein by flow cytometry, is determined to be positive or negative. Representative target cells in the present invention are "nucleus pulposus cells" described below, which are positive for the expression of extracellular matrix (ECM) genes such as type II collagen (Col2) and aggrecan.
本発明において「髄核細胞」は、椎間板(髄核)中の細胞集団の多数を占める、成熟して終末分化に達した細胞、またはそれと同等の形質を有する培養細胞を指す。髄核細胞は、具体的には、マーカー遺伝子として、Tie2およびGD2が陰性である(さらに通常はCD24が陽性である)、また細胞外マトリックスのうち少なくともII型コラーゲンが陽性である(さらに通常はプロテオグリカン(アグレカン)も陽性である)細胞として定義することができる。例えば、フローサイトメトリーにより、タンパク質(細胞マーカー)として、Tie2およびGD2が陰性(かつCD24が陽性)であり、II型コラーゲンが陽性(かつアグレカンも陽性)であると判定される細胞は、本発明における髄核細胞に該当する。なお、II型コラーゲン、アグレカン等の細胞外マトリックスについては、それらのタンパク質の産生量をフローサイトメトリーにより測定すると共に、それらのmRNAの発現量をリアルタイムPCR等により測定してもよい。In the present invention, "nucleus pulposus cells" refers to mature cells that have reached terminal differentiation and occupy the majority of the cell population in the intervertebral disc (nucleus pulposus), or cultured cells with equivalent characteristics. Specifically, nucleus pulposus cells can be defined as cells that are negative for the marker genes Tie2 and GD2 (and usually positive for CD24) and positive for at least type II collagen (and usually positive for proteoglycan (aggrecan)) in the extracellular matrix. For example, cells that are determined by flow cytometry to be negative for Tie2 and GD2 (and positive for CD24) and positive for type II collagen (and positive for aggrecan) as proteins (cell markers) correspond to nucleus pulposus cells in the present invention. For extracellular matrices such as type II collagen and aggrecan, the production amounts of these proteins may be measured by flow cytometry, and the expression amounts of their mRNA may be measured by real-time PCR or the like.
本発明において「髄核幹/前駆細胞」は、椎間板の髄核組織中の細胞集団の一部を占める、少なくとも髄核細胞への分化能を有する前駆細胞(髄核前駆細胞)および当該前駆細胞への分化能と自己複製能とを有する幹細胞(髄核幹細胞)、またはそれと同等の形質を有する培養細胞をまとめて指す。髄核幹/前駆細胞は、具体的には、マーカー遺伝子として、Tie2および/またはGD2が陽性である細胞として定義することができる。例えば、フローサイトメトリーにより、タンパク質(細胞マーカー)として、Tie2が陽性かつGD2が陰性、Tie2が陽性かつGD2が陽性、またはTie2が陰性かつGD2が陽性、のいずれかであると判定される細胞は、本発明における髄核幹/前駆細胞に該当する。In the present invention, "nucleus pulposus stem/progenitor cells" refers collectively to precursor cells (nucleus pulposus precursor cells) that have the ability to differentiate into at least nucleus pulposus cells and stem cells (nucleus pulposus stem cells) that have the ability to differentiate into the precursor cells and the ability to self-replicate, which occupy a portion of the cell population in the nucleus pulposus tissue of the intervertebral disc, or cultured cells that have equivalent characteristics. Specifically, nucleus pulposus stem/progenitor cells can be defined as cells that are positive for Tie2 and/or GD2 as marker genes. For example, cells that are determined by flow cytometry to be either Tie2 positive and GD2 negative, Tie2 positive and GD2 positive, or Tie2 negative and GD2 positive as proteins (cell markers) correspond to nucleus pulposus stem/progenitor cells in the present invention.
なお、前掲特許文献2では、髄核由来細胞の細胞マーカーとしてTie2およびGD2の発現状態に基づき、Tie2が陽性である細胞を「椎間板髄核幹細胞」(このうち、GD2が陰性である細胞は休眠状態にあるもの、GD2が陽性である細胞は活性状態であるもの)、Tie2が陰性かつGD2が陽性である細胞を「椎間板前駆細胞」、Tie2が陰性かつGD2が陰性である細胞を「分化を終えた、成熟した椎間板髄核細胞」に分類している(段落0024、0025、0032)。また、特許文献2では、髄核細胞の分化ヒエラルキーにおいて現れる細胞について、(i)Tie2陽性かつGD2陰性(さらにCD24陰性、CD44陽性/陰性、CD271陽性、Flt1陽性)である細胞、(ii)Tie2陽性かつGD2陽性(さらにCD24陰性、CD44陽性、CD271陽性、Flt1陽性)である細胞、(iii)Tie2陰性かつGD2陽性(さらにCD24陰性、CD44陽性、CD271陽性/陰性、Flt1陽性/陰性)である細胞、(iv)Tie2陰性かつGD2陽性(さらにCD24陽性、CD44陽性、CD271陰性、Flt1陰性)である細胞、(v)Tie2陰性かつGD2陰性(さらにCD24陽性、CD44陽性、CD271陰性、Flt1陰性)である細胞、に分類しており、上記(i)~(iii)に対して「椎間板髄核幹/前駆細胞」(NP stem/progenitor cells)、上記(iii)~(v)に対して「髄核コミット細胞」(NP committed cells)という表記を用いている(図7-2参照)。表記の仕方は相違しているが、特許文献2の「椎間板髄核幹細胞」および「椎間板髄核前駆細胞」、すなわち上記(i)~(iv)の細胞が本発明における「髄核幹/前駆細胞」に相当し、特許文献2の「分化を終えた、成熟した椎間板髄核細胞」、すなわち上記(v)の細胞が本発明における「髄核成熟細胞」に相当する。必要に応じて、本発明における細胞を、特許文献2に記載された定義(特に、CD24など、Tie2およびGD2以外の1種または2種以上の細胞マーカーについての陽性か陰性かの定義)に従う細胞に置き換えることが可能である。In addition, in the
本発明において「球状コロニー」は、幹細胞および/または前駆細胞を含み、さらにそれらから分化した細胞を含んでいてもよい、球状の細胞集合体である。「球状コロニー」は、当業者から一般的に「スフェアー」、「スフェロイド」などと呼ばれることもあり、前掲特許文献2における「円板球」(discosphere)または「浮遊性球構造体」(free floating circular-spherical structure)も「球状コロニー」に相当する。In the present invention, a "spherical colony" is a spherical cell aggregate that contains stem cells and/or progenitor cells and may further contain cells differentiated therefrom. A "spherical colony" is also generally called a "sphere" or "spheroid" by those skilled in the art, and the "discosphere" or "free floating circular-spherical structure" in the
-培養方法-
本発明による、Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団の培養方法は、「被培養物が培養される隔室を形成する複数の窪み部と、隣り合った窪み部の間に介在する土手部が板状の培養基材の上面にあり、隣り合う前記土手部と窪み部とが連続的な曲面であり、前記窪み部は前記培養基材の上面に複数形成され、稠密に配置されており、少なくとも前記窪み部の内面は細胞接着抑制剤により被覆されている培養基材」(それを備えた培養容器)における培養方法であって、前記窪み部の開口の直径および深さが所定の範囲にあるものである。
-Culture method-
The method of the present invention for culturing a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells is a culture method in "a culture substrate having on the upper surface of a plate-shaped culture substrate a plurality of depressions forming compartments in which the cultured material is cultured and banks interposed between adjacent depressions, the adjacent banks and depressions having continuous curved surfaces, the depressions being formed in plurality on the upper surface of the culture substrate and densely packed, and at least the inner surfaces of the depressions being coated with a cell adhesion inhibitor" (a culture vessel provided therewith), in which the diameter and depth of the openings of the depressions are within predetermined ranges.
本発明の代表的な実施形態において、Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団は、椎間板髄核組織に由来する細胞集団である。本発明の代表的な実施形態において、Tie2陽性幹/前駆細胞から分化した細胞は、一般的な細胞よりも多くの細胞外マトリックスを産生し分泌する細胞、例えば椎間板髄核組織において細胞外マトリックスを産生し分泌する役目を担っている、髄核細胞である。成熟した髄核細胞は、細胞外マトリックスとして、少なくともII型コラーゲンを発現し、その他にもプロテオグリカン(アグレカン)などの細胞外マトリックスを発現する。本発明の好ましい実施形態では、Tie2陽性幹/前駆細胞から、II型コラーゲン、プロテオグリカン(アグレカン)等の細胞外マトリックスを発現する細胞、特にII型コラーゲンの、mRNAとしてだけではなく、タンパク質としての発現量(産生量)に優れた、機能的な髄核細胞を分化させるようにする。In a representative embodiment of the present invention, the cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells is a cell population derived from intervertebral disc nucleus pulposus tissue. In a representative embodiment of the present invention, the cells differentiated from the Tie2-positive stem/progenitor cells are cells that produce and secrete more extracellular matrix than general cells, for example, nucleus pulposus cells that play a role in producing and secreting extracellular matrix in intervertebral disc nucleus pulposus tissue. Mature nucleus pulposus cells express at least type II collagen as an extracellular matrix, and also express extracellular matrices such as proteoglycan (aggrecan). In a preferred embodiment of the present invention, the Tie2-positive stem/progenitor cells are differentiated into functional nucleus pulposus cells that express extracellular matrices such as type II collagen and proteoglycan (aggrecan), particularly type II collagen, and have excellent expression (production) levels not only as mRNA but also as protein.
<培養基材>
本発明の培養方法、または当該方法を実施する増幅培養段階の工程では、上記のような所定の窪み部および土手部を有する培養基材上で、または当該培養基材を備えた培養容器の表面において、所定の細胞集団を培養する。このような培養基材およびそれを備えた培養容器は公知であり、その詳細については基本的に前掲特許文献3を参照することができ、また「EZSPHERE(登録商標)」(AGCテクノグラス株式会社)として購入することが可能である。
<Culture substrate>
In the culture method of the present invention or in the amplification culture step of carrying out the method, a predetermined cell population is cultured on a culture substrate having the above-mentioned predetermined depressions and banks, or on the surface of a culture vessel equipped with the culture substrate. Such culture substrates and culture vessels equipped with the same are known, and their details can basically be found in the above-mentioned Patent Document 3, and they can also be purchased as "EZSPHERE (registered trademark)" (AGC Technoglass Co., Ltd.).
本発明において、窪み部の開口の直径(X)は400~1000μmであり、かつ窪み部の深さ(Y)は50~500μmである。例えば、X/Yの組み合わせは、約500μm/約100μm、約500μm/約200μm、約800μm/約400μm、約800μm/約300μmなどとすることができる。なお、「約」は、「EZSPHERE(登録商標)」(AGCテクノグラス株式会社)についてのカタログ値(規格値)と、実際の製品における値との差(バラツキ)を収めることができる範囲であり、例えば±50μm、±25μm、±20μm、±10μm、±5μmである。また、窪み部が略楕円形であるときは、その「長径」が上記「直径」に相当するものとみなす。In the present invention, the diameter (X) of the opening of the recess is 400 to 1000 μm, and the depth (Y) of the recess is 50 to 500 μm. For example, the combination of X/Y can be about 500 μm/about 100 μm, about 500 μm/about 200 μm, about 800 μm/about 400 μm, about 800 μm/about 300 μm, etc. Note that "about" refers to a range that can accommodate the difference (variation) between the catalog value (standard value) for "EZSPHERE (registered trademark)" (AGC Technoglass Co., Ltd.) and the value in the actual product, for example, ±50 μm, ±25 μm, ±20 μm, ±10 μm, ±5 μm. In addition, when the recess is approximately elliptical, its "major axis" is considered to correspond to the above-mentioned "diameter".
本発明の好ましい一実施形態において、窪み部の開口の直径(X)は400~600μmであり、かつ窪み部の深さ(Y)は150~250μmである、例えば、X/Yの組み合わせは約500μm/約200μmである。In a preferred embodiment of the present invention, the diameter (X) of the opening of the recess is 400-600 μm and the depth (Y) of the recess is 150-250 μm, for example, the combination of X/Y is about 500 μm/about 200 μm.
本発明の特に好ましい一実施形態において、窪み部の開口の直径(X)は600~1000μmであり、かつ窪み部の深さ(Y)は350~450μmである、例えば、X/Yの組み合わせは約800μm/約400μmである。In a particularly preferred embodiment of the present invention, the diameter (X) of the opening of the recess is 600 to 1000 μm and the depth (Y) of the recess is 350 to 450 μm, for example, the combination X/Y is about 800 μm/about 400 μm.
なお、本発明における窪み部の「開口の直径」および「深さ」は、前掲特許文献3におけるそれらと同義であり、EZSPHERE(登録商標)(AGCテクノグラス株式会社)のカタログ等に表示されている「ウエル」の「口径」および「深さ」はそれらに対応しているとみなすことができる。In addition, the "opening diameter" and "depth" of the recess in the present invention are synonymous with those in the above-mentioned Patent Document 3, and the "diameter" and "depth" of the "well" shown in the catalogue of EZSPHERE (registered trademark) (AGC Technoglass Co., Ltd.) can be regarded as corresponding thereto.
所定の窪み部および土手部を有する培養基材を備えた培養容器は、ディッシュ、マイクロプレートなどの形態をとることができる。ディッシュは、例えば、直径35mm、100mm等のものである。本発明の一側面において、ディッシュの直径は、20~50mm、例えば35mmが好ましい。マイクロプレートは、例えば、6ウエル、24ウエル、96ウエル等を有し、各ウエルの底面が所定の窪み部および土手部を有する培養基材となっている(稠密に配置された複数の窪み部が形成されている)ものである。A culture vessel equipped with a culture substrate having a predetermined depression and bank portion can take the form of a dish, a microplate, etc. A dish has, for example, a diameter of 35 mm, 100 mm, etc. In one aspect of the present invention, the diameter of the dish is preferably 20 to 50 mm, for example 35 mm. A microplate has, for example, 6 wells, 24 wells, 96 wells, etc., and the bottom surface of each well is a culture substrate having a predetermined depression and bank portion (a plurality of depressions arranged densely are formed).
培養基材を備えた培養容器に加える細胞懸濁液は、培養基材上の窪み部の数や窪み部が形成されている領域の面積(それらから算出される窪み部の密度)などを考慮しながら、適当な密度で細胞を含有する懸濁液とし調製することができる。細胞懸濁液中の細胞密度は、通常、1×103~1×105個/mlの範囲で調節することができる。例えば、前記所定の開口の直径および深さを有する窪み部が形成された培養基材を備えた、35mmディッシュに細胞懸濁液を加える場合、約1万個/mlの細胞を含む細胞懸濁液を用いることができる。 The cell suspension to be added to the culture vessel equipped with the culture substrate can be prepared as a suspension containing cells at an appropriate density, taking into consideration the number of depressions on the culture substrate and the area of the region in which the depressions are formed (the density of the depressions calculated from these), etc. The cell density in the cell suspension can usually be adjusted in the range of 1 x 103 to 1 x 105 cells/ml. For example, when the cell suspension is added to a 35 mm dish equipped with a culture substrate in which depressions having the above-mentioned specified opening diameter and depth are formed, a cell suspension containing about 10,000 cells/ml can be used.
少なくとも窪み部の内面を被覆している細胞接着抑制剤としては、例えば、リン酸脂質ポリマー、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコール等が挙げられる。培養基材の材料としては、例えばポリスチレンなどの透明な合成樹脂が挙げられる。Examples of the cell adhesion inhibitor that coats at least the inner surface of the recess include phospholipid polymer, polyhydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol, etc. Examples of the material for the culture substrate include transparent synthetic resins such as polystyrene.
一方、後述するような調製方法において必要に応じて行われる増幅培養段階の工程は、その実施形態に応じて、一般的なまたは公知の培養容器(基材)、培養装置等を用いて行うことができる。培養容器は、フラスコ、ディッシュ、プレート、バッグなど、一般的な形状を有するものを用いることができ、細胞を収容できるウエルが形成されているものであってもよい。培養容器は、ガラス、プラスチック、樹脂など、一般的な材質で作製されているものを用いることができる。培養容器(基材)の表面は、無処理であってもよいし、細胞の付着性に関係する処理またはその他の処理がなされていてもよい。培養容器のサイズ(面積、容積)、また培養容器がウエルを備えているものであればそのウエルのサイズ(口径、深さ)および数なども、適宜選択することができる。必要に応じて、培養容器を振盪または回転させ、培地を撹拌しながら細胞集団を培養してもよい。On the other hand, the process of the amplification culture stage, which is performed as necessary in the preparation method described below, can be performed using a general or known culture vessel (substrate), culture device, etc., depending on the embodiment. The culture vessel can be a flask, dish, plate, bag, etc., having a general shape, and may be formed with a well capable of accommodating cells. The culture vessel can be made of a general material, such as glass, plastic, or resin. The surface of the culture vessel (substrate) may be untreated, or may be treated with a treatment related to the adhesion of cells or other treatments. The size (area, volume) of the culture vessel, and if the culture vessel has wells, the size (diameter, depth) and number of the wells, etc., can be appropriately selected. If necessary, the culture vessel may be shaken or rotated to culture the cell population while stirring the medium.
-調製方法(培養段階)-
本発明による、Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団からの、Tie2陽性幹/前駆細胞から分化した目的細胞を含む細胞集団の調製方法は、少なくとも次のような分化培養段階を含み、好ましくは増幅培養段階および分化培養段階の両方を(増幅培養段階が先、分化培養段階が後の順番で)含む:
増幅培養段階:Tie2陽性幹/前駆細胞のTie2の発現を増強するとともに、細胞集団中のTie2陽性幹/前駆細胞を増幅するための培養段階;
分化培養段階:Tie2陽性幹/前駆細胞を目的細胞へと分化誘導するための培養段階。
- Preparation method (culture stage) -
The method for preparing a cell population containing target cells differentiated from Tie2-positive stem/progenitor cells from a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells according to the present invention includes at least the following differentiation culture step, and preferably includes both an expansion culture step and a differentiation culture step (in the order of the expansion culture step first and the differentiation culture step later):
Expansion culture step: a culture step for enhancing the expression of Tie2 in Tie2-positive stem/progenitor cells and expanding the Tie2-positive stem/progenitor cells in the cell population;
Differentiation culture step: a culture step for inducing differentiation of Tie2-positive stem/progenitor cells into target cells.
・分化培養段階に関する工程
本発明の調製方法において、本発明の培養方法は、分化培養段階の工程において実施される。「分化培養段階の工程」は、所定の条件に従った培養により、Tie2陽性幹/前駆細胞を所定の細胞に分化させることを主な目的とし、そのための作用効果が(他の作用効果よりも相対的に強く)奏される工程を意味する。つまり、目的細胞の細胞数および/または比率が、培養前細胞集団よりも培養後細胞集団の方が高くなっていれば、その培養工程は「分化培養段階の工程」ということができる。
- Steps related to the differentiation culture stage In the preparation method of the present invention, the culture method of the present invention is carried out in the step of the differentiation culture stage. The "step of the differentiation culture stage" means a step in which the main purpose is to differentiate Tie2-positive stem/progenitor cells into predetermined cells by culturing according to predetermined conditions, and an action effect therefor is exerted (relatively stronger than other action effects). In other words, if the number and/or ratio of the target cells is higher in the cell population after culture than in the cell population before culture, the culture step can be called a "step of the differentiation culture stage."
・増幅培養段階に関する工程
本発明の好ましい実施形態において、分化培養段階の工程の前に、増幅培養段階の工程が実施される。「増幅培養段階の工程」は、所定の条件に従った培養により、Tie2陽性幹/前駆細胞を増幅することを主な目的とし、そのための作用効果が(他の作用効果よりも相対的に強く)奏される工程を意味する。つまり、Tie2陽性幹/前駆細胞の細胞数および/または比率が、培養前細胞集団よりも培養後細胞集団の方が高くなっていれば、その培養工程は「増幅培養段階の工程」ということができ、その限度内でTie2陽性幹/前駆細胞から他の細胞(目的細胞)への分化が起きることは許容される。
Steps related to the amplification culture stage In a preferred embodiment of the present invention, the amplification culture stage is carried out before the differentiation culture stage. The "amplification culture stage" refers to a stage in which the main purpose is to amplify Tie2-positive stem/progenitor cells by culturing under predetermined conditions, and the effect thereof is exerted (relatively stronger than other effects). In other words, if the number and/or ratio of Tie2-positive stem/progenitor cells is higher in the cultured cell population than in the pre-culture cell population, the culture stage can be called the "amplification culture stage", and differentiation of Tie2-positive stem/progenitor cells into other cells (target cells) is permitted within that limit.
増幅培養段階の工程としては、例えば、Tie2発現増強作用を有する増殖因子が添加された培地中でTie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団を培養する工程が挙げられる。Tie2発現増強作用を有する増殖因子としては、例えば、FGFおよび/またはEGFが挙げられる。An example of the step of the expansion culture stage is a step of culturing a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells in a medium to which a growth factor having an effect of enhancing Tie2 expression has been added. Examples of the growth factor having an effect of enhancing Tie2 expression include FGF and/or EGF.
<細胞集団>
本発明の培養方法または培養方法(そこに含まれる各段階の工程)に供されるTie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団(本明細書において「培養前細胞集団」と総称する。)において、Tie2陽性幹/前駆細胞と、それ以外の細胞(Tie2陽性幹/前駆細胞から分化した細胞等)それぞれの比率および/または数は基本的に任意であり、またTie2陽性幹細胞と、Tie2陽性前駆細胞の比率も基本的に任意である。培養前細胞集団の組成は、発明の実施形態に応じて、本発明の培養方法または各培養工程における作用効果などを考慮しながら、適宜調節することができる。
<Cell population>
In a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells (collectively referred to herein as a "pre-culture cell population") subjected to the culture method of the present invention or the culture method (each step included therein), the ratio and/or number of Tie2-positive stem/progenitor cells and other cells (such as cells differentiated from Tie2-positive stem/progenitor cells) are basically arbitrary, and the ratio of Tie2-positive stem cells to Tie2-positive progenitor cells is also basically arbitrary. The composition of the pre-culture cell population can be appropriately adjusted depending on the embodiment of the invention, taking into consideration the action and effect of the culture method of the present invention or each culture step.
培養前細胞集団は、常法に従って調製または準備することができる。例えば、体内から採取された椎間板髄核組織に含まれている細胞集団を培養前細胞集団として用いる場合は、まずはさみ等の器具を使って髄核組織を適切なサイズに細切し(例:数ミリメートル角程度のミンチにした後)、続いてコラゲナーゼ等のタンパク質分解酵素で処理して細胞を分散させ、必要に応じて濾過、遠心分離、洗浄等の処理を行うことで、髄核組織に含まれていた細胞集団を単離し回収することができる。The pre-culture cell population can be prepared or prepared according to a conventional method. For example, when using a cell population contained in intervertebral disc nucleus pulposus tissue collected from the body as the pre-culture cell population, the nucleus pulposus tissue is first cut into pieces of an appropriate size using an instrument such as scissors (e.g., after mincing into pieces of about a few millimeters square), then treated with a proteolytic enzyme such as collagenase to disperse the cells, and if necessary, filtered, centrifuged, washed, or other processes can be performed to isolate and recover the cell population contained in the nucleus pulposus tissue.
上記のように調製された、組織から分離された細胞集団は、次の培養方法または培養工程に供されるまで、常法に従って凍結保存することができる。凍結保存された細胞集団は、次の培養方法または培養工程を始める際に、常法に従って解凍をすることができる。凍結保存および解凍の際には、細胞集団または組織にとって好ましい処理を組み合わせてもよい。例えば、凍結保存の際に凍結保護剤(DMSO等)を添加してもよく、その場合は解凍の際に適切な条件で凍結保護剤を除去すればよい。The cell population prepared as described above and separated from the tissue can be cryopreserved in a conventional manner until it is used in the next culture method or culture step. The cryopreserved cell population can be thawed in a conventional manner when the next culture method or culture step is started. When cryopreserving and thawing, a treatment that is preferable for the cell population or tissue may be combined. For example, a cryoprotectant (DMSO, etc.) may be added during cryopreservation, in which case the cryoprotectant may be removed under appropriate conditions during thawing.
本発明の培養方法または調製方法(そこに含まれる各段階の工程)により得られるTie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団(本明細書において「培養後細胞集団」と総称する。)において、Tie2陽性幹/前駆細胞と、それ以外の細胞(Tie2陽性幹/前駆細胞から分化した細胞等)ぞれぞれの比率および/または数は基本的に任意であり、またTie2陽性幹細胞と、Tie2陽性前駆細胞の比率も基本的に任意である。培養後細胞集団の組成は、発明の実施形態に応じて、本発明の培養方法または培養工程によって得られる細胞集団の用途などを考慮しながら、適宜調節することができる。In a cell population (collectively referred to herein as a "post-culture cell population") containing Tie2-positive stem/progenitor cells obtained by the culture method or preparation method of the present invention (each step included therein), the ratio and/or number of Tie2-positive stem/progenitor cells and other cells (such as cells differentiated from Tie2-positive stem/progenitor cells) is basically arbitrary, and the ratio of Tie2-positive stem cells to Tie2-positive progenitor cells is also basically arbitrary. The composition of the post-culture cell population can be appropriately adjusted depending on the embodiment of the invention, taking into consideration the use of the cell population obtained by the culture method or culture step of the present invention.
培養後細胞集団は、常法に従って培地中から回収し、次の培養方法または培養工程に供し、あるいは細胞製剤の調製などその他の方法または工程に供することができる。After culturing, the cell population can be recovered from the medium in a conventional manner and subjected to the next culturing method or process, or to other methods or processes such as the preparation of a cell preparation.
本発明の培養方法または調製方法(そこに含まれる各段階の工程)の途中のTie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団(本明細書において「培養中細胞集団」と総称する。)において、Tie2陽性幹/前駆細胞と、それ以外の細胞(Tie2陽性幹/前駆細胞から分化した細胞等)の割合は基本的に任意であり、またTie2陽性幹細胞と、Tie2陽性前駆細胞の割合も基本的に任意である。培養中細胞集団の組成は、培養前細胞集団から培養後細胞集団へ移行する途中の組成であり、例えば培養中細胞集団のTie2陽性幹/前駆細胞の比率(本明細書において「Tie2陽性幹/前駆細胞率」と称する。)は、通常は、培養前細胞集団のTie2陽性幹/前駆細胞率と培養後細胞集団のTie2陽性幹/前駆細胞率によって挟まれる範囲に含まれる数値であるが、一時的に当該範囲から外れる数値となることも許容される。培養中細胞集団の組成は、発明の実施形態に応じて、また本発明の培養方法または各培養工程における日数や継代の回数などによって変動する。In a cell population (collectively referred to as "cell population in culture" in this specification) containing Tie2-positive stem/progenitor cells during the culture method or preparation method of the present invention (each step included therein), the ratio of Tie2-positive stem/progenitor cells to other cells (such as cells differentiated from Tie2-positive stem/progenitor cells) is basically arbitrary, and the ratio of Tie2-positive stem cells to Tie2-positive progenitor cells is also basically arbitrary. The composition of the cell population in culture is the composition during the transition from the pre-culture cell population to the post-culture cell population, and for example, the ratio of Tie2-positive stem/progenitor cells in the cell population in culture (referred to as "Tie2-positive stem/progenitor cell rate" in this specification) is usually a value included in the range between the Tie2-positive stem/progenitor cell rate of the pre-culture cell population and the Tie2-positive stem/progenitor cell rate of the post-culture cell population, but it is also acceptable for the value to temporarily fall outside that range. The composition of the cultured cell population varies depending on the embodiment of the invention, and also depending on the number of days or number of passages in the culture method of the present invention or each culture step.
上記の各細胞集団が由来する「ヒトまたはその他の動物」(ドナー)は、本発明のTie2陽性幹/前駆細胞の培養方法によって最終的に得られる細胞集団の用途、または当該方法に含まれる各培養方法または各培養工程によって得られる細胞集団の用途などを考慮して選択することができる。本発明の典型的な実施形態において、所定の疾患、症状等の予防用または治療用の細胞製剤を製造するための細胞集団を調製する場合は、「ヒトまたはその他の動物」は、その細胞製剤の投与対象(レシピエント)と同種の生物であり、好ましくはヒトである。The "human or other animal" (donor) from which each of the above cell populations is derived can be selected taking into consideration the use of the cell population finally obtained by the Tie2-positive stem/progenitor cell culture method of the present invention, or the use of the cell population obtained by each culture method or each culture step included in the method. In a typical embodiment of the present invention, when preparing a cell population for producing a cell preparation for the prevention or treatment of a specific disease, symptom, etc., the "human or other animal" is an organism of the same species as the recipient to whom the cell preparation is to be administered, and is preferably a human.
・増幅培養段階に関する細胞集団
本発明において、増幅培養段階における工程に供される細胞集団(本明細書において「増幅培養前細胞集団」と総称する。)は、典型的には、ヒトまたはその他の動物の体内から採取された組織(椎間板)に含まれている細胞集団(初代培養細胞集団)またはその初代培養細胞集団を継代して得られた細胞集団(継代培養細胞集団)である。
Cell populations for the expansion culture step In the present invention, the cell populations subjected to the steps in the expansion culture step (collectively referred to in this specification as "cell populations before expansion culture") are typically cell populations contained in tissue (intervertebral disc) collected from the bodies of humans or other animals (primary cultured cell populations), or cell populations obtained by subculturing the primary cultured cell populations (subcultured cell populations).
増幅培養前細胞集団として、ヒトから採取された椎間板に含まれている細胞集団を用いる場合、一般的にTie2陽性幹/前駆細胞率が高く、ニッチが良好である傾向にある、20歳代までのヒトから採取された椎間板に含まれている細胞集団であることが好ましく、10歳代のヒトからのものがさらに好ましい。また、増幅培養前細胞集団は、Tie2陽性幹/前駆細胞率がなるべく高いこと、例えば、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上である細胞集団であることが好ましい。When a cell population contained in an intervertebral disc harvested from a human is used as the pre-expansion culture cell population, it is preferable that the cell population is a cell population contained in an intervertebral disc harvested from a human up to the age of 20, which generally tends to have a high rate of Tie2-positive stem/progenitor cells and a good niche, and more preferably from a human in his/her teens. Furthermore, it is preferable that the pre-expansion culture cell population is a cell population in which the rate of Tie2-positive stem/progenitor cells is as high as possible, for example, 30% or more, 40% or more, 50% or more, or 60% or more.
なお、増幅培養前細胞集団は、実施形態によっては、ヒトまたはその他の動物の体内から採取された組織中に含まれている細胞集団ではない細胞集団、例えば、ヒトまたはその他の動物の細胞を用いて作製したiPS細胞またはES細胞のような万能性または多能性を有する細胞を分化誘導することによって得られたTie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団であってもよい。In some embodiments, the pre-expansion culture cell population may be a cell population that is not contained in tissue taken from the body of a human or other animal, for example, a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells obtained by inducing differentiation of cells having pluripotency or multipotency, such as iPS cells or ES cells produced using cells from a human or other animal.
本発明において、増幅培養段階における工程によって得られる細胞集団(本明細書において「増幅培養後細胞集団」と総称する。)は、分化培養段階における工程(本発明の培養方法)に供される細胞集団として利用される。このような実施形態(用途)における増幅培養後細胞集団は、Tie2陽性幹/前駆細胞の比率および/または細胞数がなるべく高いことが好ましい。増幅培養後細胞集団におけるTie2陽性幹/前駆細胞率は、増幅培養前細胞集団やそれが由来する髄核組織の個体差などによって変動するため一概に言えるものではないが、例えば5%以上、好ましくは7%以上、9%以上、11%以上、13%以上、15%以上である。増幅培養後細胞集団におけるTie2陽性幹/前駆細胞数は、増幅培養前細胞集団やそれが由来する髄核組織の個体差などによって変動するため一概に言えるものではないが、増幅培養前細胞集団における細胞数と比較して、例えば5倍以上、好ましくは10倍以上、15倍以上、20倍以上、25倍以上、30倍以上である。In the present invention, the cell population obtained by the process in the expansion culture stage (collectively referred to as the "cell population after expansion culture" in this specification) is used as a cell population to be subjected to the process in the differentiation culture stage (the culture method of the present invention). In such an embodiment (use), the cell population after expansion culture preferably has a high ratio and/or cell number of Tie2-positive stem/progenitor cells. The Tie2-positive stem/progenitor cell rate in the cell population after expansion culture varies depending on the individual differences of the cell population before expansion culture and the nucleus pulposus tissue from which it is derived, and cannot be generally stated, but is, for example, 5% or more, preferably 7% or more, 9% or more, 11% or more, 13% or more, or 15% or more. The number of Tie2-positive stem/progenitor cells in the cell population after expansion culture varies depending on the individual differences of the cell population before expansion culture and the nucleus pulposus tissue from which it is derived, and cannot be generally stated, but is, for example, 5 times or more, preferably 10 times or more, 15 times or more, 20 times or more, 25 times or more, or 30 times or more compared to the number of cells in the cell population before expansion culture.
・分化培養段階に関する細胞集団
本発明において、分化培養段階における工程(本発明の培養方法)に供される細胞集団(本明細書において「分化培養前細胞集団」と称する。)は、あらかじめTie2陽性幹/前駆細胞が富化された細胞集団であることが好ましい。分化培養前細胞集団におけるTie2陽性幹/前駆細胞率は、増幅培養前もしくは増幅培養後細胞集団やそれが由来する髄核組織の個体差などによって変動するため一概に言えるものではないが、例えば5%以上、好ましくは7%以上、9%以上、11%以上、13%以上、15%以上である。本発明の一実施形態において、分化培養前細胞集団は、増幅培養段階によって得られた細胞集団(増幅培養後細胞集団)、例えば、増幅されたTie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団を、分化培養段階の実施形態(培養容器の種類やサイズ等)に応じて適当な細胞数となるよう分割した細胞集団である。
- Cell population related to differentiation culture stage In the present invention, the cell population (referred to as "pre-differentiation culture cell population" in this specification) to be subjected to the step in the differentiation culture stage (the culture method of the present invention) is preferably a cell population in which Tie2-positive stem/progenitor cells have been enriched in advance. The Tie2-positive stem/progenitor cell rate in the pre-differentiation culture cell population varies depending on the individual differences of the pre-expansion culture or post-expansion culture cell population and the nucleus pulposus tissue from which it is derived, and cannot be generally stated, but is, for example, 5% or more, preferably 7% or more, 9% or more, 11% or more, 13% or more, or 15% or more. In one embodiment of the present invention, the pre-differentiation culture cell population is a cell population obtained by dividing a cell population (post-expansion culture cell population) obtained by the expansion culture stage, for example, a cell population containing amplified Tie2-positive stem/progenitor cells, so as to obtain an appropriate number of cells according to the embodiment of the differentiation culture stage (such as the type and size of the culture vessel).
なお、分化培養前細胞集団は、実施形態によっては、増幅培養段階によって得られたものではない細胞集団、例えば、ヒトまたはその他の動物の体内から採取された組織(椎間板)中に含まれている細胞集団((初代培養細胞集団)またはその初代培養細胞集団を継代して得られた細胞集団(継代培養細胞集団)や、ヒトまたはその他の動物の細胞を用いて作製したiPS細胞またはES細胞のような万能性または多能性を有する細胞を分化誘導することによって(Tie2陽性幹/前駆細胞を経て)得られたTie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団であってもよい。In some embodiments, the pre-differentiation culture cell population may be a cell population not obtained by the amplification culture step, for example, a cell population contained in tissue (intervertebral disc) taken from the body of a human or other animal (primary culture cell population) or a cell population obtained by subculturing that primary culture cell population (subculture cell population), or a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells obtained by inducing differentiation (via Tie2-positive stem/progenitor cells) of cells having pluripotency or multipotency, such as iPS cells or ES cells produced using cells from a human or other animal.
本発明において、分化培養段階における工程によって得られる細胞集団(本明細書において「分化培養後細胞集団」と総称する。)の用途は特に限定されるものではなく、得られる細胞集団の組成等は用途に応じて適宜調節することができる。例えば、移植用の細胞製剤を製造するために使用される細胞集団については、移植による治療または予防効果を奏する上で有用な機能性を有する目的細胞(例えばIIコラーゲンを産生する髄核細胞:Col2陽性髄核細胞)をなるべく多く含むと同時に、そのような目的細胞の産生能が残されているTie2陽性幹/前駆細胞(例えば髄核幹/前駆細胞)も多少含む細胞集団であることが好ましい。In the present invention, the use of the cell population obtained by the process in the differentiation culture stage (collectively referred to in this specification as the "cell population after differentiation culture") is not particularly limited, and the composition of the obtained cell population can be appropriately adjusted depending on the use. For example, it is preferable that the cell population used to produce a cell preparation for transplantation contains as many target cells (e.g., nucleus pulposus cells that produce II collagen: Col2-positive nucleus pulposus cells) as possible that have useful functionality in achieving therapeutic or preventive effects by transplantation, and also contains some Tie2-positive stem/progenitor cells (e.g., nucleus pulposus stem/progenitor cells) that still have the ability to produce such target cells.
分化培養後細胞集団におけるCol2陽性(髄核)細胞率は、分化培養前細胞集団やそれが由来する髄核組織の個体差などによって変動するため一概に言えるものではないが、例えば5%以上、好ましくは10%以上、15%以上、20%以上、25%以上、30%以上である。The rate of Col2-positive (nucleus pulposus) cells in the cell population after differentiation culture cannot be generalized as it varies depending on individual differences in the cell population before differentiation culture and the nucleus pulposus tissue from which it is derived, but is, for example, 5% or more, preferably 10% or more, 15% or more, 20% or more, 25% or more, or 30% or more.
分化培養後細胞集団におけるTie2陽性(髄核)幹/前駆細胞率は、分化培養前細胞集団やそれが由来する髄核組織の個体差などによって変動するため一概に言えるものではないが、例えば1%以上、好ましくは2%以上、4%以上、6%以上、8%以上、10%以上である。The rate of Tie2-positive (nucleus pulposus) stem/progenitor cells in the cell population after differentiation culture cannot be generalized as it varies depending on individual differences in the cell population before differentiation culture and the nucleus pulposus tissue from which it is derived, but is, for example, 1% or more, preferably 2% or more, 4% or more, 6% or more, 8% or more, or 10% or more.
なお、分化培養工程においても細胞集団に含まれる細胞数は通常増加する。分化培養後細胞集団における細胞数(Col2陽性細胞、Tie2陽性幹/前駆細胞等のそれぞれ)は、分化培養前細胞集団やそれが由来する髄核組織の個体差などによって変動するため一概に言えるものではないが、分化培養前細胞集団における細胞数と比較して、例えば2倍以上、5倍以上、10倍以上、20倍以上、50倍以上、100倍以上である。In addition, the number of cells contained in the cell population usually increases during the differentiation culture process. The number of cells (Col2-positive cells, Tie2-positive stem/progenitor cells, etc.) in the cell population after differentiation culture cannot be generalized because it varies depending on the individual differences of the cell population before differentiation culture and the nucleus pulposus tissue from which it is derived, but it is, for example, 2 times or more, 5 times or more, 10 times or more, 20 times or more, 50 times or more, or 100 times or more compared to the number of cells in the cell population before differentiation culture.
<培地>
本発明の培養方法または調製方法(そこに含まれる各段階の工程)で用いる培地は、Tie2陽性幹/前駆細胞およびそれから分化する細胞の培養に適したものであればよく、培養方法または培養工程の目的なども考慮しながら、適切な基礎培地および添加成分を選択することができる。添加成分は、培養工程が増幅培養段階のものであれば、Tie2陽性幹/前駆細胞の増幅培養に適した添加成分、培養工程が分化培養段階のものであれば、Tie2陽性幹/前駆細胞から目的細胞への分化誘導に適したものが選択される。
<Culture medium>
The medium used in the culture method or preparation method of the present invention (each step included therein) may be any medium suitable for culturing Tie2-positive stem/progenitor cells and cells differentiated therefrom, and appropriate basal medium and additive components can be selected while taking into consideration the purpose of the culture method or culture step, etc. As for the additive components, if the culture step is an expansion culture step, additive components suitable for expansion culture of Tie2-positive stem/progenitor cells are selected, and if the culture step is a differentiation culture step, additive components suitable for differentiation induction from Tie2-positive stem/progenitor cells to target cells are selected.
本発明の代表的な実施形態において、髄核幹/前駆細胞およびそれから分化した髄核細胞を培養する場合、増幅培養段階および分化培養段階の各工程用の培地はそれぞれ、例えば次のような基礎培地、添加成分、増殖因子、その他の成分を、それぞれ適量用いることにより調製することができる。In a representative embodiment of the present invention, when culturing nucleus pulposus stem/progenitor cells and nucleus pulposus cells differentiated therefrom, the culture medium for each step of the expansion culture stage and the differentiation culture stage can be prepared by using appropriate amounts of, for example, the following basal medium, supplementary components, growth factors, and other components.
基礎培地としては、例えば、DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地、グルコース添加なしまたはあり)、αMEM(イーグル最小必須培地α改変型)、Ham’sF-10培地、Ham’sF-12培地、あるいはこれらの混合物が挙げられる。Examples of basal media include DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium, with or without added glucose), αMEM (α-modified Eagle's minimum essential medium), Ham's F-10 medium, Ham's F-12 medium, or mixtures thereof.
増幅培養用または分化培養用の添加成分としては、例えば、FBS(ウシ胎児血清)、BSA(ウシ血清アルブミン)、L-アスコルビン酸(L-アスコルビン酸リン酸マグネシウム塩等として)、亜セレン酸(インスリン-トランスフェリン-亜セレン酸ナトリウム(ITS:Insulin-Transferrin-Selenium)等として)および2-メルカプトエタノールが挙げられる。必要に応じてさらに、ペニシリン、ストレプトマイシン等の抗生物質、その他の成分を培地に添加してもよい。 Additional components for amplification culture or differentiation culture include, for example, FBS (fetal bovine serum), BSA (bovine serum albumin), L-ascorbic acid (as magnesium L-ascorbic acid phosphate, etc.), selenite (as insulin-transferrin-selenium (ITS), etc.), and 2-mercaptoethanol. If necessary, antibiotics such as penicillin and streptomycin, and other components may be added to the medium.
増殖因子としては、例えば、FGF(fibroblast growth factor:線維芽細胞成長因子)、EGF(Epidermal Growth Factor:上皮成長因子)、PDGF(platelet-derived growth factor:血小板由来増殖因子)、Ang-1(アンジオポエチン-1)が挙げられる。本発明の一実施形態において、培地に添加する増殖因子は、少なくともFGFを用いることが好ましく、FGFおよびEGFの両方を用いることがより好ましく、必要に応じてそれらにAng-1を追加して用いることも好ましい。Examples of growth factors include FGF (fibroblast growth factor), EGF (epidermal growth factor), PDGF (platelet-derived growth factor), and Ang-1 (angiopoietin-1). In one embodiment of the present invention, the growth factors added to the culture medium are preferably at least FGF, more preferably both FGF and EGF, and also preferably Ang-1 in addition to these, if necessary.
FGFとしては、例えばbFGF(basic fibroblast growth factor:塩基性線維芽細胞成長因子。FGF-2と呼ばれることもある。)を用いることができる。培地中のFGFの濃度は、通常1~50ng/mLの範囲、好ましくは5~15ng/mLの範囲、例えば約10ng/mLとすることができる。 As an FGF, for example, bFGF (basic fibroblast growth factor, sometimes called FGF-2) can be used. The concentration of FGF in the medium is usually in the range of 1 to 50 ng/mL, preferably in the range of 5 to 15 ng/mL, for example, about 10 ng/mL.
Ang-1は、無血清培地において添加することが好ましい。また、Ang-1としては水に可溶化したもの(ソリュブルAng-1、リコンビナントAng-1)が好ましい。培地中のAng-1(好ましくはソリュブルAng-1)の濃度は、通常100~1000ng/mLの範囲、例えば約500ng/mLとすることができる。Ang-1 is preferably added to a serum-free medium. Ang-1 is preferably solubilized in water (soluble Ang-1, recombinant Ang-1). The concentration of Ang-1 (preferably soluble Ang-1) in the medium is usually in the range of 100 to 1000 ng/mL, for example, about 500 ng/mL.
本発明の一側面において、本発明の培養方法またはそれを実施する分化培養工程に用いる培地は、細胞付着に干渉する物質を含まない。本発明では、所定の窪み部および土手部を有する培養基材(を備えた培養容器)を用いることにより、メチルセルロース等の細胞付着に干渉する物質を培地に配合しなくても、細胞増加率に優れるとともに、II型コラーゲン、アグレカン等の細胞外マトリックスの産生能の高い機能的な髄核細胞を豊富に含む細胞集団を得ることができる。In one aspect of the present invention, the culture medium used in the culture method of the present invention or the differentiation culture step of carrying out the culture method does not contain any substances that interfere with cell adhesion. In the present invention, by using a culture substrate (or a culture vessel having the same) having a predetermined depression and bank, it is possible to obtain a cell population that is rich in functional nucleus pulposus cells that have an excellent cell growth rate and a high production capacity of extracellular matrix such as type II collagen and aggrecan, even without adding substances that interfere with cell adhesion, such as methylcellulose, to the culture medium.
本発明の一側面において、本発明の培養方法またはそれを実施する分化培養工程に用いる培地は、基礎培地としてHam’sF-10培地およびDMEMを(例えば40:60の割合で)含有し、添加成分としてFBS(例えば30%)、BSA(例えば1%)、亜セレン酸(例えば0.01%)、2-メルカプトエタノール(例えば5×10-5M)およびL-アスコルビン酸(例えば0.075mg/ml)を含有し、増殖因子としてbFGF(例えば10ng/ml)およびEGF(例えば100ng/ml)を含有する。このような配合の(メチルセルロース等の細胞付着に干渉する物質を含まない)培地を、所定の窪み部および土手部を有する培養基材(を備えた培養容器)と併用することにより、細胞増加率をより一層向上させることができる。 In one aspect of the present invention, the medium used in the culture method of the present invention or the differentiation culture step of carrying out the method contains Ham's F-10 medium and DMEM (e.g., in a ratio of 40:60) as a basal medium, and contains FBS (e.g., 30%), BSA (e.g., 1%), selenious acid (e.g., 0.01%), 2-mercaptoethanol (e.g., 5×10 −5 M) and L-ascorbic acid (e.g., 0.075 mg/ml) as added components, and contains bFGF (e.g., 10 ng/ml) and EGF (e.g., 100 ng/ml) as growth factors. By using a medium with such a composition (not containing substances that interfere with cell attachment, such as methylcellulose) in combination with a culture substrate (a culture vessel having a culture substrate) having predetermined depressions and banks, the cell proliferation rate can be further improved.
<培養期間、その他の条件>
本発明の培養方法および培養方法(そこに含まれる各段階の工程)の期間およびその他の条件(例えばpH、CO2濃度、O2濃度など)は基本的に、その培養方法および調製方法の目的に応じて、所望の細胞組成(種類および数・比率)を有する細胞集団が得られるよう、適宜調節することができる。pHは、弱アルカリ性(例えば、約7.15)とすることができる。CO2濃度は、例えば約5%とすることができる。O2濃度は、5%以下(例えば約2%)とすることができる。本発明の培養方法および培養工程(各段階)の期間中は必要に応じて適宜、所定の日数毎に培地を新鮮なものに交換したり、所定の日数の経過後に成分を追加するまたは成分の濃度やpHを増加もしくは減少させるなどして培地を変化させたり、雰囲気を変化させたりしてもよい。
<Culture period and other conditions>
The duration and other conditions (e.g., pH, CO2 concentration, O2 concentration, etc.) of the culture method and the culture method (each step included therein) of the present invention can basically be appropriately adjusted so as to obtain a cell population having a desired cell composition (type and number/ratio) according to the purpose of the culture method and preparation method. The pH can be weakly alkaline (e.g., about 7.15). The CO2 concentration can be, for example, about 5%. The O2 concentration can be 5% or less (e.g., about 2%). During the culture method and the culture step (each step) of the present invention, the medium can be replaced with a fresh one every predetermined number of days as necessary, or the medium can be changed by adding a component or increasing or decreasing the concentration or pH of a component after a predetermined number of days, or the atmosphere can be changed.
増幅培養段階の期間は、通常1~3週間程度である。例えば、FGF添加培地を用いる培養工程の期間は約1週間とすることができ、増幅培養段階においてそのような培養工程を複数回、例えば2回繰り返すことができる。所望の増幅培養後細胞集団が得られた時点で、増幅培養段階を終了すればよい。The duration of the expansion culture stage is usually about 1 to 3 weeks. For example, the duration of the culture step using FGF-supplemented medium can be about 1 week, and such a culture step can be repeated multiple times, for example twice, in the expansion culture stage. When the desired post-expansion culture cell population is obtained, the expansion culture stage can be terminated.
分化培養段階(本発明の培養方法)の期間は、通常1~3週間程度、例えば約2週間である。また、本発明の分化培養段階が任意で含むことができるその他の工程の期間も同程度である。所望の分化培養後細胞集団が得られた時点で、分化培養段階を終了すればよい。The duration of the differentiation culture stage (the culture method of the present invention) is usually about 1 to 3 weeks, for example about 2 weeks. The duration of other steps that may be optionally included in the differentiation culture stage of the present invention is also about the same. The differentiation culture stage may be terminated when the desired post-differentiation culture cell population is obtained.
-細胞治療用組成物-
本発明の細胞治療用組成物は、上述したような本発明の培養方法または調製方法によって得られた細胞集団を含有し、必要に応じてその他の製薬学的に許容される成分を含有することができる。
-Cell therapy composition-
The cell therapy composition of the present invention contains a cell population obtained by the culture method or preparation method of the present invention as described above, and may contain other pharma- ceutically acceptable components as necessary.
本発明の代表的な実施形態において、細胞治療用組成物は、髄核幹/前駆細胞から分化したCol2陽性髄核細胞を含む(好ましくはTie2陽性幹/前駆細胞も含む)細胞治療用組成物である。当該実施形態における細胞治療用組成物の適用対象、つまり当該組成物を投与することにより予防または治療することのできる疾患としては、椎間板(髄核)の障害、変性、ヘルニア等が症状として表れる疾患、例えば、腰部または頚椎の椎間板症、椎間板ヘルニア、頚椎症性脊髄症、神経根症、脊椎分離症・すべり症、腰部脊柱管狭窄症、腰椎変性すべり症、腰椎変性側弯症等が挙げられる。In a representative embodiment of the present invention, the cell therapy composition is a cell therapy composition containing Col2-positive nucleus pulposus cells (preferably also containing Tie2-positive stem/progenitor cells) differentiated from nucleus pulposus stem/progenitor cells. Targets for the cell therapy composition in this embodiment, that is, diseases that can be prevented or treated by administering the composition, include diseases whose symptoms include damage, degeneration, herniation, etc. of the intervertebral disc (nucleus pulposus), such as lumbar or cervical disc disease, intervertebral disc herniation, cervical spondylotic myelopathy, radiculopathy, spondylolysis/spondylolisthesis, lumbar spinal canal stenosis, lumbar degenerative spondylolisthesis, and lumbar degenerative scoliosis.
本発明の細胞治療用組成物の剤型は、細胞集団を標的とする部位(例えば椎間板の髄核)に移植または送達できるものであればよいが、例えば注射剤、好ましくは椎間板(髄核)またはその近傍への局所投与用の注射剤、あるいはターゲティングが可能である血管投与用注射剤とすることができる。The dosage form of the cell therapy composition of the present invention may be any dosage form that allows transplantation or delivery of the cell population to the target site (e.g., the nucleus pulposus of an intervertebral disc), and may be, for example, an injectable formulation, preferably an injectable formulation for local administration to the intervertebral disc (nucleus pulposus) or its vicinity, or an injectable formulation for vascular administration that allows targeting.
製薬学的に許容される成分としては、例えば注射剤として調製する場合の注射用水もしくは生理食塩水、細胞集団用の培養液、その他の適切な溶媒・分散媒、その他の添加剤等が挙げられる。Pharmaceutically acceptable components include, for example, water for injection or physiological saline when prepared as an injection, culture medium for cell populations, other suitable solvents/dispersion media, other additives, etc.
本発明の細胞治療用組成物は、所望の治療または予防効果を奏するために有効な量で投与すればよい。そのような有効量は、細胞治療用組成物の成分、剤形や、投与対象、投与経路、その他の実施形態などを勘案しながら、1回あたりの投与量、投与回数および投与間隔(一定期間内の投与回数)などによって適宜調整することができる。本発明の細胞治療用組成物は、ヒトおよびヒト以外の脊椎動物に対して実施することができる。The cell therapy composition of the present invention may be administered in an amount effective to achieve the desired therapeutic or preventive effect. Such an effective amount may be appropriately adjusted by the dosage amount per administration, the number of administrations, and the administration interval (number of administrations within a certain period of time), taking into consideration the components of the cell therapy composition, the dosage form, the recipient, the administration route, and other embodiments. The cell therapy composition of the present invention may be administered to humans and non-human vertebrates.
[実施例1]
椎間板ヘルニア手術時に手術を受ける本人の同意の下、採取、凍結保存された初代ヒト髄核細胞(n=3)を用いた。この髄核細胞を、10%FBS添加αMEM培地(ナカライテスク)に1万個/mlで浮遊させた。この細胞浮遊液2mlを、表1に示す6種類の「EZSPHERE」(登録商標、IWAKI)の各製品に播種した。37℃、5%CO2、5%O2にて14日間培養を行い、球状コロニー形成率(ウエルへの入居率)および細胞増加率を計測した。球状コロニー形成率は、培養基材表面の光学顕微鏡写真を撮影し、視野中に含まれている全ウエル数に対する球状コロニーが形成されているウエル数の比率として算出した。培養容器4を用いた、培養7日目における培養基材表面の光学顕微鏡写真を図1に示す。
[Example 1]
Primary human nucleus pulposus cells (n=3) were used, which were collected and cryopreserved with the consent of the person undergoing surgery for herniated disc. The nucleus pulposus cells were suspended in 10% FBS-supplemented α-MEM medium (Nacalai Tesque) at 10,000 cells/ml. 2 ml of this cell suspension was seeded into each of the six types of "EZSPHERE" (registered trademark, IWAKI) products shown in Table 1. The cells were cultured for 14 days at 37°C, 5% CO 2 , and 5% O 2 , and the spherical colony formation rate (well occupancy rate) and cell increase rate were measured. The spherical colony formation rate was calculated by taking an optical microscope photograph of the surface of the culture substrate and calculating it as the ratio of the number of wells in which spherical colonies were formed to the total number of wells contained in the field of view. An optical microscope photograph of the surface of the culture substrate on the 7th day of culture using the
また、上記培養後の細胞における、細胞外マトリックス等(アグレカン、I型コラーゲン(COL1A2)、II型コラーゲン(COL2A1)およびアンジオポエチン1)のmRNAの発現量を、リアルタイムPCR法により測定した。対照として、上記「10%FBS添加αMEM培地」の代わりにメチルセルロース培地(Stem Technology社製「Methocult」)を用いたこと、および培養容器として「EZSPHERE」の代わりに通常の35mmディッシュ(低接着コーティングなし)を用いたこと以外は同様にして初代ヒト髄核細胞を培養し、発現量を比較した。In addition, the expression levels of mRNA for extracellular matrix proteins (aggrecan, type I collagen (COL1A2), type II collagen (COL2A1), and angiopoietin 1) in the cells after the above culture were measured by real-time PCR. As a control, primary human nucleus pulposus cells were cultured in the same manner, except that methylcellulose medium ("Methocult" manufactured by Stem Technology) was used instead of the above "10% FBS-supplemented α-MEM medium" and a regular 35 mm dish (without low-adhesion coating) was used as the culture vessel instead of "EZSPHERE", and the expression levels were compared.
球状コロニー形成率および細胞増加率についての結果を図2に示す。球状コロニー形成率(A)について、培養容器4(903)の結果が最も優れており(約45%)、他の5種類いずれと比較しても有意に高かった。また培養容器3(902)、培養容器5(904)も比較的高い結果となった。細胞増加率(B)についても、培養容器4(903)は優れており(約7.5倍)、培養容器3(902)、培養容器2(900)、培養容器4(903)もそれに準じた優れた結果となった。The results for the spherical colony formation rate and cell proliferation rate are shown in Figure 2. For the spherical colony formation rate (A), Culture Vessel 4 (903) showed the best results (about 45%), which was significantly higher than the other five types. Culture Vessel 3 (902) and Culture Vessel 5 (904) also showed relatively high results. For the cell proliferation rate (B), Culture Vessel 4 (903) showed excellent results (about 7.5 times), and Culture Vessel 3 (902), Culture Vessel 2 (900), and Culture Vessel 4 (903) also showed similarly excellent results.
なお、細胞増加率については、培養容器4において、前記「10%FBS添加αMEM培地」に代えて、当該培地に100ng/mLのEGFおよび100ng/mLのPDGFを添加した培地を用いて、初代ヒト髄核細胞を培養したところ細胞増加率は62.5倍にまで高まった(図示せず)。Regarding the cell proliferation rate, when primary human nucleus pulposus cells were cultured in
細胞外マトリックス等の発現量についての結果を図3に示す。髄核細胞の細胞外マトリックスとして重要なII型コラーゲン(COL2A1)のmRNAの発現量は、各セットのいずれについても対照(メチルセルロース培地/通常のディッシュ)に比べて極めて高かった(少なくとも数百倍)。The results regarding the expression level of the extracellular matrix, etc., are shown in Figure 3. The expression level of mRNA of type II collagen (COL2A1), which is important as the extracellular matrix of nucleus pulposus cells, was extremely high (at least several hundred times) in each set compared to the control (methylcellulose medium/normal dish).
[実施例2]
移植用の培養ヒト髄核細胞としては、実施例1の培養容器4および「10%FBS添加αMEM培地」を用いた培養方法と同様にして得られた細胞集団を用いた。この培養ヒト髄核細胞1×105個を25μLのヒアルロン酸と混合し(本発明品)、椎間板変性モデルのラットの尾椎椎間板に注射で移植した。また、PBSのみ、ヒト線維芽細胞とヒアルロン酸との混合物、および実施例1の通常の35mmディッシュおよびメチルセルロース培地を用いた培養方法と同様にして得られた細胞集団とヒアルロン酸との混合物(従来品)のそれぞれについても、椎間板変性モデルのラットの尾椎椎間板に注射で移植した。
[Example 2]
As the cultured human nucleus pulposus cells for transplantation, a cell population obtained in the same manner as the culture method using the
移植直後ならびに移植から1ヶ月後、2ヶ月後および3ヶ月後に、上記それぞれが移植された変性モデルおよびなにも移植されていない変性モデルそれぞれについて、X線撮影を行い、移植部位の椎間板高(DHI)を計測した。DHIの計測方法は、Hu et al.(J Orthop Res. 2018 Jan;36(1):202-211. doi: 10.1002/jor.23628. Epub 2017 Jul 9.)の文献に従った。移植直後のDHIと移植から1ヶ月後のDHIの差を「DHI1」、移植直後のDHIと移植から2ヶ月後のDHIの差を「DHI2」、移植直後のDHIと移植から3ヶ月後のDHIの差を「DHI3」とし、DHI3-DHI1の値(ΔDHIと呼ぶ。)を、移植による再生効果を評価するための指標とした。Immediately after transplantation and one, two, and three months after transplantation, X-rays were taken for each of the degenerative models with and without any transplantation, and the intervertebral disc height (DHI) at the transplant site was measured. The method for measuring DHI was as described by Hu et al. (J Orthop Res. 2018 Jan;36(1):202-211. doi: 10.1002/jor.23628. Epub 2017 Jul 9.). The difference between the DHI immediately after transplantation and the DHI one month after transplantation was defined as "DHI1", the difference between the DHI immediately after transplantation and the DHI two months after transplantation was defined as "DHI2", and the difference between the DHI immediately after transplantation and the DHI three months after transplantation was defined as "DHI3". The value of DHI3-DHI1 (called ΔDHI) was used as an index for evaluating the regenerative effect of transplantation.
結果を図4に示す。本発明品のΔDHIは移植手術を受けていない変性モデルのΔDHIに対して有意に高く(P<0.05, Unpaired t-test)、移植による再生効果が認められた。The results are shown in Figure 4. The ΔDHI of the product of the present invention was significantly higher than the ΔDHI of the degenerated model that had not undergone transplantation surgery (P<0.05, Unpaired t-test), demonstrating the regenerative effect of transplantation.
Claims (11)
Tie2(tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2)の発現が陽性である幹細胞および/または前駆細胞(以下「Tie2陽性幹/前駆細胞」と呼ぶ。)を含む細胞集団の培養方法であって、
前記窪み部の開口の直径が400~1000μmであり、かつ前記窪み部の深さが50~500μmであり、前記細胞集団の培地が、細胞付着に干渉する物質を含まない、培養方法。 A culture substrate having a plate-shaped upper surface on which a plurality of depressions forming compartments in which cultured substances are cultured and banks interposed between adjacent depressions, the adjacent banks and depressions having continuous curved surfaces, a plurality of depressions formed on the upper surface of the culture substrate and densely arranged, and at least the inner surface of the depressions being coated with a cell adhesion inhibitor,
A method for culturing a cell population containing stem cells and/or progenitor cells positive for Tie2 (tyrosine kinase with Ig and EGF homology domain-2) expression (hereinafter referred to as "Tie2-positive stem/progenitor cells"), comprising:
A culture method, wherein the opening of the well has a diameter of 400 to 1000 μm and the depth of the well is 50 to 500 μm, and the medium for the cell population does not contain any substance that interferes with cell attachment.
請求項1~5のいずれか一項に記載の培養方法を実施する工程を含む、Tie2陽性幹/前駆細胞を目的細胞へと分化誘導するための培養段階(以下「分化培養段階」と呼ぶ。)
を含む、調製方法。 A method for preparing a cell population containing target cells differentiated from Tie2-positive stem/progenitor cells from a cell population containing Tie2-positive stem/progenitor cells, comprising:
A culture step for inducing differentiation of Tie2-positive stem/progenitor cells into target cells, comprising a step of carrying out the culture method according to any one of claims 1 to 5 (hereinafter referred to as the "differentiation culture step").
A preparation method comprising:
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