Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7661133B2 - Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7661133B2 - Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com - Google Patents

Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com Download PDF

Info

Publication number
JP7661133B2
JP7661133B2 JP2021091621A JP2021091621A JP7661133B2 JP 7661133 B2 JP7661133 B2 JP 7661133B2 JP 2021091621 A JP2021091621 A JP 2021091621A JP 2021091621 A JP2021091621 A JP 2021091621A JP 7661133 B2 JP7661133 B2 JP 7661133B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell group
light irradiation
fibroblasts
skin model
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021091621A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022184021A (en
Inventor
咲綾 小池
治郎 岸本
陽介 中沢
敬 佐藤
雅哉 ▲高▼木
章子 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shiseido Co Ltd
Original Assignee
Shiseido Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shiseido Co Ltd filed Critical Shiseido Co Ltd
Priority to JP2021091621A priority Critical patent/JP7661133B2/en
Publication of JP2022184021A publication Critical patent/JP2022184021A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7661133B2 publication Critical patent/JP7661133B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

本発明は、皮膚モデルおよびそれを製造する方法に関する。また、本発明は、皮膚モデルを用いた皮膚の色素沈着を治療または予防するための因子の評価方法に関する。 The present invention relates to a skin model and a method for producing the same. The present invention also relates to a method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation using the skin model.

皮膚は生体内と生体外の環境を分ける体表を覆う器官である。皮膚は、物理的なバリアとして働き、乾燥や有害物質が生体内へ侵入することから守り、生命の維持に不可欠な役割を果たしている。 The skin is an organ that covers the surface of the body and separates the internal and external environments. It acts as a physical barrier, protecting the body from dryness and the intrusion of harmful substances, and plays an essential role in maintaining life.

高等脊椎動物の皮膚は、最外層から大別すると表皮、真皮、皮下組織の層から形成されている。表皮は、主にケラチノサイト(角化細胞)と呼ばれる細胞から構成されており、表皮の最深部(基底層)でケラチノサイトが分裂しながら、上層に向かって有棘層、顆粒層、そして角層へと分化しながら表面へと移動し、やがて垢となって脱落する。 The skin of higher vertebrates is roughly divided into the epidermis, dermis, and subcutaneous tissue layers, starting from the outermost layer. The epidermis is mainly composed of cells called keratinocytes, which divide in the deepest part of the epidermis (the basal layer) and differentiate into the spinous layer, granular layer, and stratum corneum as they move upwards toward the surface, eventually becoming dandruff and falling off.

表皮の基底層にはメラノサイト(色素細胞)が存在し、メラノサイト内のメラノソームにおいてメラニンが生成される。生成されたメラニンは、周囲のケラチノサイトに取り込まれる。取り込まれたメラニンはケラチノサイトのターンオーバーとともに角層まで移行し約40日かけて生体外へと排出される。 Melanocytes (pigment cells) exist in the basal layer of the epidermis, and melanin is produced in the melanosomes within the melanocytes. The produced melanin is taken up by the surrounding keratinocytes. The taken-up melanin migrates to the stratum corneum as the keratinocytes turnover, and is excreted from the body over a period of about 40 days.

皮膚のしみ・そばかすなどの色素沈着は、ホルモンの異常や紫外線曝露、局所の炎症等により、メラノサイトでメラニンが過剰に形成されることや、メラニン顆粒が表皮基底層のケラチノサイト内に沈着することなどが原因であると考えられている。色素沈着、例えば、加齢による老人性色素斑などを治療または予防する方法や、治療剤(美白剤)が開発されているが、期待された効果が得られなかったり、一時的な効果が得られるが、効果が持続せず再発するなどの課題があり、新たな治療法または予防法や、治療剤を開発するニーズが存在し続けている。 Pigmentation such as skin spots and freckles is thought to be caused by excessive melanin formation in melanocytes due to hormonal abnormalities, exposure to ultraviolet light, local inflammation, etc., or by the deposition of melanin granules in keratinocytes in the basal layer of the epidermis. Methods and treatments (skin whitening agents) for treating or preventing pigmentation, such as age-related senile lentigo, have been developed, but there are issues such as not achieving the expected effect, or only a temporary effect being achieved, which is not sustained and leads to recurrence, and there is an ongoing need to develop new treatments or prevention methods and treatments.

そのような状況の下、新たな治療法を開発するために、従来の動物モデルに代わって、近年では皮膚の構造およびその機能を模倣した皮膚モデルが開発されており、利用されている(例えば、特許文献1及び2)。 Under these circumstances, in order to develop new treatments, skin models that mimic the structure and functions of the skin have been developed and used in recent years instead of conventional animal models (e.g., Patent Documents 1 and 2).

特許第6113393号公報Patent No. 6113393 国際公開第2020/111265号International Publication No. 2020/111265

本発明の目的は、安定的かつ品質にばらつきが少なく、短期~中長期(例えば、3日~21日程度)の実験系においても評価可能な新たな皮膚モデルおよびそれを製造する方法を提供することである。また、本発明の目的は、新たな皮膚モデルを用いた皮膚の色素沈着を治療または予防するための候補因子を評価する方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a new skin model that is stable and has little variation in quality, and that can be evaluated in short- to medium- to long-term experimental systems (e.g., about 3 to 21 days), and a method for producing the same. In addition, the object of the present invention is to provide a method for evaluating candidate factors for treating or preventing skin pigmentation using the new skin model.

本発明者らが鋭意検討を行った結果、第1細胞培養基材の上に播種されたケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群と;
前記第1細胞群の上方に配置され、多孔膜を有する第2細胞培養基材に播種された線維芽細胞を含む第2細胞群と;を含む、皮膚モデルが、安定的かつ品質にばらつきが少なく、短期~中長期(例えば、3日~21日程度)の実験系においても評価可能な皮膚モデルとなり得ることを見出した。すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
As a result of intensive research by the present inventors, it has been found that a first cell group including keratinocytes and/or melanocytes seeded on a first cell culture substrate;
and a second cell group disposed above the first cell group and including fibroblasts seeded on a second cell culture substrate having a porous membrane; and the skin model was found to be stable and has little variation in quality, and can be used as a skin model that can be evaluated in short- to medium- to long-term experimental systems (e.g., about 3 to 21 days).

[1] 第1細胞培養基材の上に播種されたケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群と;
前記第1細胞群の上方に配置され、多孔膜を有する第2細胞培養基材に播種された線維芽細胞を含む第2細胞群と;
を含む、皮膚モデルであって、
前記線維芽細胞は、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞であり、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、
皮膚モデル。
[2] 前記光照射により損傷が与えられた線維芽細胞が、光増感剤の存在下で、紫外光の照射により損傷が与えられた線維芽細胞である、項目1に記載の皮膚モデル。
[3] 前記光増感剤が、ソラレン、NAD、リボフラビン、トリプトファン、葉酸、ポルフィリン、メチレンブルー、チオール基で保護された金ナノクラスター(AUxSRy)からなる群から選択される、項目2に記載の皮膚モデル。
[4] 前記光照射が、UVAの光照射である、項目1~3のいずれか1項に記載の皮膚モデル。
[5] 前記第2細胞群は、さらに、評価対象の線維芽細胞を含む、項目1~4のいずれか1項に記載の皮膚モデル。
[6] 前記第1細胞群は、色素取込評価物質が添加されたものである、項目1~5のいずれか1項に記載の皮膚モデル。
[1] A first cell group including keratinocytes and/or melanocytes seeded on a first cell culture substrate;
a second cell group, the second cell group including fibroblasts seeded on a second cell culture substrate having a porous membrane, the second cell group being disposed above the first cell group;
A skin model comprising:
The fibroblasts are fibroblasts damaged by light irradiation,
Soluble components are exchanged between a first culture medium for culturing the first cell group and a second culture medium for culturing the second cell group via the porous membrane.
Skin model.
[2] The skin model according to item 1, wherein the fibroblasts damaged by photoirradiation are fibroblasts damaged by ultraviolet light irradiation in the presence of a photosensitizer.
[3] The skin model according to item 2, wherein the photosensitizer is selected from the group consisting of psoralen, NAD, riboflavin, tryptophan, folic acid, porphyrin, methylene blue, and thiol-protected gold nanoclusters (AUxSRy).
[4] The skin model according to any one of items 1 to 3, wherein the light irradiation is UVA light irradiation.
[5] The skin model according to any one of items 1 to 4, wherein the second cell group further includes fibroblasts to be evaluated.
[6] The skin model according to any one of items 1 to 5, wherein a substance for evaluating pigment uptake is added to the first cell group.

[7] 皮膚モデルの製造方法であって、
ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群が播種された第1細胞培養基材の上方に、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞を含む第2細胞群が播種された多孔膜を有する第2細胞培養基材を配置して、前記第1細胞群と前記第2細胞群とを共培養する工程であって、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、工程
を含む、方法。
[8] 前記光照射により損傷が与えられた線維芽細胞が、光増感剤の存在下で、紫外光の照射により損傷が与えられた線維芽細胞である、項目7に記載の方法。
[9] 前記光増感剤が、ソラレン、NAD、リボフラビン、トリプトファン、葉酸、ポルフィリン、メチレンブルー、チオール基で保護された金ナノクラスター(AUxSRy)からなる群から選択される、項目8に記載の方法。
[10] 前記光照射が、UVAの光照射である、項目7~9のいずれか1項に記載の方法。
[11] 前記第2細胞群は、さらに、評価対象の線維芽細胞を含む、項目7~10のいずれか1項に記載の方法。
[12] 前記第1細胞群は、色素取込評価物質が添加されたものである、項目7~11のいずれか1項に記載の方法。
[7] A method for producing a skin model, comprising:
A step of disposing a second cell culture substrate having a porous membrane on which a second cell group including fibroblasts damaged by light irradiation is seeded above a first cell culture substrate on which a first cell group including keratinocytes and/or melanocytes is seeded, and co-culturing the first cell group and the second cell group,
A method comprising a step of exchanging soluble components between a first culture medium for culturing the first cell group and a second culture medium for culturing the second cell group via the porous membrane.
[8] The method according to item 7, wherein the fibroblasts damaged by light irradiation are fibroblasts damaged by ultraviolet light irradiation in the presence of a photosensitizer.
[9] The method according to item 8, wherein the photosensitizer is selected from the group consisting of psoralen, NAD, riboflavin, tryptophan, folic acid, porphyrin, methylene blue, and thiol-protected gold nanoclusters (AUxSRy).
[10] The method according to any one of items 7 to 9, wherein the light irradiation is UVA light irradiation.
[11] The method according to any one of items 7 to 10, wherein the second cell group further comprises a fibroblast to be evaluated.
[12] The method according to any one of items 7 to 11, wherein a substance for evaluating dye uptake has been added to the first cell group.

[13] 皮膚の色素沈着を治療または予防するための因子の評価方法であって、
(1)ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群が播種された第1細胞培養基材の上方に、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞を含む第2細胞群が播種された多孔膜を有する第2細胞培養基材を配置して、前記第1細胞群と前記第2細胞群とを共培養し、皮膚モデルを作製する工程であって、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、工程;
(2)前記皮膚モデルに、候補因子を適用して培養する工程;
(3)前記工程(2)で得られる第1細胞群の色素沈着の指標を解析し、前記候補因子の治療または予防効果を評価する工程、
を含む、方法。
[14] 前記工程(1)の前に、色素取込評価物質を前記第1細胞群に添加する工程をさらに含み、前記工程(3)において、前記色素取込評価物質を前記第1細胞群へ取り込む度合いを前記色素沈着の指標とする、項目13に記載の方法。
[15] 前記工程(2)の後に、色素取込評価物質を前記第1細胞群に添加する工程をさらに含み、前記工程(3)において、前記色素取込評価物質を前記第1細胞群へ取り込む度合いを前記色素沈着の指標とする、項目13に記載の方法。
[16] 前記候補因子が、線維芽細胞であり、前記第2細胞群に適用される、項目13~15のいずれか一項に記載の方法。
[17] 前記光照射により損傷が与えられた線維芽細胞が、光増感剤の存在下で、紫外光の照射により損傷が与えられた線維芽細胞である、項目13~16のいずれか一項に記載の方法。
[18] 前記光増感剤が、ソラレン、NAD、リボフラビン、トリプトファン、葉酸、ポルフィリン、メチレンブルー、チオール基で保護された金ナノクラスター(AUxSRy)からなる群から選択される、項目17に記載の方法。
[19] 前記光照射が、UVAの光照射である、項目13~18のいずれか一項に記載の方法。
[13] A method for evaluating a factor for treating or preventing skin pigmentation, comprising:
(1) A step of preparing a skin model by disposing a second cell culture substrate having a porous membrane on which a second cell group including fibroblasts damaged by light irradiation is seeded above a first cell culture substrate on which a first cell group including keratinocytes and/or melanocytes is seeded, and co-culturing the first cell group and the second cell group,
a step of exchanging soluble components between a first medium for culturing the first cell group and a second medium for culturing the second cell group via the porous membrane;
(2) applying a candidate factor to the skin model and culturing it;
(3) analyzing an index of pigmentation of the first cell group obtained in the step (2) and evaluating the therapeutic or preventive effect of the candidate factor;
A method comprising:
[14] The method according to Item 13, further comprising a step of adding a dye uptake evaluation substance to the first cell group before the step (1), and in the step (3), a degree of uptake of the dye uptake evaluation substance into the first cell group is used as an index of the pigmentation.
[15] The method according to Item 13, further comprising the step of adding a dye uptake evaluation substance to the first cell group after the step (2), and in the step (3), a degree of uptake of the dye uptake evaluation substance into the first cell group is used as an index of the pigmentation.
[16] The method according to any one of items 13 to 15, wherein the candidate factor is a fibroblast and is applied to the second cell group.
[17] The method according to any one of items 13 to 16, wherein the fibroblasts damaged by light irradiation are fibroblasts damaged by ultraviolet light irradiation in the presence of a photosensitizer.
[18] The method according to item 17, wherein the photosensitizer is selected from the group consisting of psoralen, NAD, riboflavin, tryptophan, folic acid, porphyrin, methylene blue, and thiol-protected gold nanoclusters (AUxSRy).
[19] The method according to any one of items 13 to 18, wherein the light irradiation is UVA light irradiation.

本発明によって、安定的かつ品質にばらつきが少なく、短期~中長期(例えば、3日~21日程度)の実験系においても、疑似シミ部位の形成を確認することが可能な皮膚モデルが提供される。また本発明により提供される皮膚モデルを用いることによって、皮膚の色素沈着を治療または予防するための候補因子の探索や、評価が可能となる。 The present invention provides a skin model that is stable and has little variation in quality, and that allows confirmation of the formation of pseudo-blemish areas even in short- to medium- to long-term experimental systems (e.g., about 3 to 21 days). In addition, by using the skin model provided by the present invention, it becomes possible to search for and evaluate candidate factors for treating or preventing skin pigmentation.

図1は、一実施態様の皮膚モデルの製造方法を示す概略図である。各構成要素は、主に断面を表している。1 is a schematic diagram showing a method for producing a skin model according to one embodiment, with each component mainly shown in cross section. 図2は、一実施態様の皮膚モデルの製造方法を示す概略図である。各構成要素は、主に断面を表している。2 is a schematic diagram showing a method for producing a skin model according to one embodiment, with each component mainly shown in cross section. 図4は、一実施態様の皮膚モデルの製造方法を示す概略図である。各構成要素は、主に断面を表している。4 is a schematic diagram showing a method for producing a skin model according to one embodiment, with each component mainly shown in cross section. 図4は、図1の皮膚モデルを用いて、PVUA未処理の線維芽細胞を添加した場合の、ケラチノサイトの増殖・分化抑制効果を調べた結果を示す。(A)増殖マーカーであるKi67(緑)および核(青)を蛍光染色したケラチノサイトの蛍光顕微鏡像。(B)分化マーカーであるp63(緑)および核(青)を蛍光染色したケラチノサイトの蛍光顕微鏡像。各画像の右下の数値は、各マーカーの陽性細胞の割合を示す。Figure 4 shows the results of investigating the inhibitory effect on keratinocyte proliferation and differentiation when PVUA-untreated fibroblasts were added using the skin model of Figure 1. (A) Fluorescence microscopy image of keratinocytes fluorescently stained for the proliferation marker Ki67 (green) and nuclei (blue). (B) Fluorescence microscopy image of keratinocytes fluorescently stained for the differentiation marker p63 (green) and nuclei (blue). The numbers in the lower right of each image indicate the percentage of positive cells for each marker. 図5は、図1の皮膚モデルを用いて、PVUA未処理の線維芽細胞を添加した場合のケラチノサイトの増殖・分化抑制効果を調べた結果を示す。PVUA未処理の線維芽細胞を添加後のケラチノサイトにおけるKi67(A)又はP63(B)の遺伝子発現をRT-PCRアッセイにより解析した。内部標準としてGAPDHの遺伝子発現を測定し、標準化した。各グラフはPVUA未処理の線維芽細胞と共培養していないケラチノサイト(「PVUA」に相当)における各遺伝子発現量を1とした場合の相対値として表している。*:p<0.05、**:p<0.01。Figure 5 shows the results of investigating the inhibitory effect on keratinocyte proliferation and differentiation when PVUA-untreated fibroblasts were added, using the skin model of Figure 1. Gene expression of Ki67 (A) or P63 (B) in keratinocytes after addition of PVUA-untreated fibroblasts was analyzed by RT-PCR assay. Gene expression of GAPDH was measured as an internal standard and normalized. Each graph shows the relative value when the expression level of each gene in keratinocytes not co-cultured with PVUA-untreated fibroblasts (corresponding to "PVUA") was set to 1. *: p<0.05, **: p<0.01. 図6は、図2の皮膚モデルを用いて評価対象の線維芽細胞(non-PUVA-Fb)を添加した場合の、ケラチノサイトによる0.5μmビーズ又はメラノソームの取り込み効果を調べた結果を示す。(A)ケラチノサイトにおける0.5μmビーズ(赤)及び核(青)の位置を示す蛍光顕微鏡像を示す。(B)ケラチノサイトにおけるメラノソームの取り込み状態を示すフォンタナマッソン染色を示す。Figure 6 shows the results of investigating the uptake effect of 0.5 μm beads or melanosomes by keratinocytes when the fibroblasts to be evaluated (non-PUVA-Fb) were added using the skin model of Figure 2. (A) Fluorescence microscopy images showing the positions of 0.5 μm beads (red) and nuclei (blue) in keratinocytes. (B) Fontana-Masson staining showing the state of melanosome uptake in keratinocytes. 図7は、図3の皮膚モデルを用いて評価対象の線維芽細胞(non-PUVA-Fb)を添加した場合の、ケラチノサイトによる色素顆粒(メラノソーム)の分布差検討を行った結果を示す。ケラチノサイトにおけるメラノソームの取り込み状態をフォンタナマッソン染色を行い、観察した。Fig. 7 shows the results of examining the difference in distribution of pigment granules (melanosomes) by keratinocytes when the fibroblasts to be evaluated (non-PUVA-Fb) were added using the skin model of Fig. 3. The state of melanosome uptake in keratinocytes was observed by Fontana-Masson staining. 図8は、図3の皮膚モデルを用いて評価対象の線維芽細胞(non-PUVA-Fb)を添加した場合の、ケラチノサイトの老化マーカーを調べた結果を示す。β-gal(緑)および核(青)を蛍光染色したケラチノサイトを蛍光顕微鏡で観察した。Fig. 8 shows the results of examining keratinocyte aging markers when the fibroblasts to be evaluated (non-PUVA-Fb) were added using the skin model of Fig. 3. Keratinocytes fluorescently stained for β-gal (green) and nuclei (blue) were observed under a fluorescent microscope. 図9は、図3の皮膚モデルを用いて評価対象の線維芽細胞(non-PUVA-Fb)を添加した場合の、ケラチノサイトの老化マーカーを調べた結果を示す。PVUA未処理の線維芽細胞を添加後のケラチノサイトにおけるp16(A)又はp21(B)の遺伝子発現をRT-PCRアッセイにより解析した。内部標準としてGAPDHの遺伝子発現を測定し、標準化した。各グラフはPVUA未処理の線維芽細胞と共培養していないケラチノサイト(「PVUA」に相当)における各遺伝子発現量を1とした場合の相対値として表している。*:p<0.05、**:p<0.01。Figure 9 shows the results of examining keratinocyte aging markers when the fibroblasts to be evaluated (non-PUVA-Fb) were added using the skin model of Figure 3. Gene expression of p16 (A) or p21 (B) in keratinocytes after addition of PVUA-untreated fibroblasts was analyzed by RT-PCR assay. Gene expression of GAPDH was measured as an internal standard and normalized. Each graph shows the relative value when the expression level of each gene in keratinocytes not co-cultured with PVUA-untreated fibroblasts (corresponding to "PVUA") was set to 1. *: p<0.05, **: p<0.01.

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照しつつ詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の形態のみに限定されない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings, but the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

本明細書において、「第1」「第2」等の用語は、1つの要素をもう1つの要素と区別するために用いており、例えば、第1の要素を第2の要素と表現し、同様に第2の要素を第1の要素と表現してもよく、これによって本発明の範囲を逸脱するものではない。 In this specification, the terms "first", "second", etc. are used to distinguish one element from another. For example, a first element may be expressed as a second element, and a second element may be expressed as a first element, without departing from the scope of the present invention.

特段の定義がない限り、本明細書で使用する用語(技術的用語および科学的用語)は、当業者が一般に理解している用語と同一の意味を有する。 Unless otherwise defined, the terms (technical and scientific) used herein have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art.

<皮膚モデルおよびその製造方法>
図1は、一実施形態における、皮膚モデル1およびそれを製造する方法を説明する概略図である。一実施態様において、皮膚モデル1は、
第1細胞培養基材の上に播種されたケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群と;
前記第1細胞群の上方に配置され、多孔膜を有する第2細胞培養基材に播種された線維芽細胞を含む第2細胞群と;
皮膚モデルであって、
前記線維芽細胞は、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞であり、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、皮膚モデルである(例えば、図1(C)参照)。
<Skin model and its manufacturing method>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a skin model 1 and a method for producing the same in one embodiment. In one embodiment, the skin model 1 is
a first cell population comprising keratinocytes and/or melanocytes seeded onto a first cell culture substrate;
a second cell group, the second cell group including fibroblasts seeded on a second cell culture substrate having a porous membrane, the second cell group being disposed above the first cell group;
A skin model comprising:
The fibroblasts are fibroblasts damaged by light irradiation,
This is a skin model in which soluble components are exchanged between a first culture medium for culturing the first cell group and a second culture medium for culturing the second cell group via the porous membrane (see, for example, FIG. 1(C)).

また、一実施態様における皮膚モデル1は、
ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群が播種された第1細胞培養基材の上方に、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞を含む第2細胞群が播種された多孔膜を有する第2細胞培養基材を配置して、前記第1細胞群と前記第2細胞群とを共培養する工程であって、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、工程を含む方法によって提供することができる。
In addition, the skin model 1 in one embodiment is
A step of disposing a second cell culture substrate having a porous membrane on which a second cell group including fibroblasts damaged by light irradiation is seeded above a first cell culture substrate on which a first cell group including keratinocytes and/or melanocytes is seeded, and co-culturing the first cell group and the second cell group,
The present invention can be provided by a method including a step of exchanging soluble components between a first culture medium for culturing the first cell group and a second culture medium for culturing the second cell group via the porous membrane.

ケラチノサイト(角化細胞)とは、表皮を構成する細胞の一つであり、生体の表皮組織においては、最深部(基底層)で分裂しながら上層に向かって有棘層、顆粒層、そして角層へと分化しながら表面へ移動し、やがて垢となって脱落する細胞である。 Keratinocytes are one of the cells that make up the epidermis. In the epidermal tissue of living organisms, they divide in the deepest part (the basal layer) and differentiate into the spinous layer, granular layer, and stratum corneum as they move upwards, eventually becoming stratum corneum and falling off.

メラノサイト(色素細胞)とは、表皮組織を構成する細胞の一つであり、生体においては表皮の基底層に存在し、メラニンを形成する細胞である。 Melanocytes (pigment cells) are one of the cells that make up epidermal tissue. In the body, they exist in the basal layer of the epidermis and produce melanin.

本発明に用いられる線維芽細胞、ケラチノサイトおよびメラノサイトは、それぞれ、生体組織から採取された初代培養細胞であってもよく、予め単離および/または増殖され市販または頒布されている細胞であってもよく、株化された細胞であってもよく、ES細胞、iPS細胞、又はMuse細胞等の多能性幹細胞から分化誘導された細胞であってもよい。 The fibroblasts, keratinocytes, and melanocytes used in the present invention may each be primary cultured cells collected from biological tissue, or may be cells that have been isolated and/or grown in advance and are commercially available or distributed, or may be established cell lines, or may be cells induced to differentiate from pluripotent stem cells such as ES cells, iPS cells, or Muse cells.

皮膚モデル1は、ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群10が第1細胞培養基材11に播種される。第1細胞培養基材11は、公知の培養基材であればよく、特に限定されない。 In the skin model 1, a first cell group 10 including keratinocytes and/or melanocytes is seeded on a first cell culture substrate 11. The first cell culture substrate 11 may be any known culture substrate and is not particularly limited.

一実施態様において、本発明の皮膚モデル1に用いられる、ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群10は、ケラチノサイトおよびメラノサイト以外の細胞が含まれていてもよく、例えば表皮組成に含まれるランゲルハンス細胞や、メルケル細胞が含まれていてもよい。第1細胞群10は、例えば、ケラチノサイトのみが含まれてもよく、メラノサイトのみが含まれてもよく、ケラチノサイトとメラノサイトとが含まれてもよい。両者が含まれる場合、例えば、ケラチノサイト:メラノサイトが、1:1~1000:1、好ましくは3:1~30:1の比の細胞が含まれてもよい。第1細胞群10の播種細胞数は特に限定されないが、例えば、1×10~10個/cm、好ましくは1.0~10×10個/cm、より好ましくは約4~8×10個/cmを含むものであってもよい。 In one embodiment, the first cell group 10 containing keratinocytes and/or melanocytes used in the skin model 1 of the present invention may contain cells other than keratinocytes and melanocytes, for example, Langerhans cells and Merkel cells contained in the epidermis composition. The first cell group 10 may contain, for example, only keratinocytes, only melanocytes, or keratinocytes and melanocytes. When both are contained, for example, the ratio of keratinocytes:melanocytes may be 1:1 to 1000:1, preferably 3:1 to 30:1. The number of cells seeded in the first cell group 10 is not particularly limited, but may be, for example, 1×10 2 to 10 6 cells/cm 2 , preferably 1.0 to 10×10 4 cells/cm 2 , more preferably about 4 to 8×10 4 cells/cm 2 .

本発明の皮膚モデル1は、多孔膜22を有する第2細胞培養基材21に播種された線維芽細胞を含む第2細胞群20が、第1細胞群10の上方に配置されている。第2細胞群20と第1細胞群10との間に培地が存在する空間が設けられている。従って、前記多孔膜22を介して、前記第1細胞群10を培養する第1培地12と、前記第2細胞群20を培養する第2培地23との間で可溶性成分が交換される。 In the skin model 1 of the present invention, a second cell group 20 including fibroblasts seeded on a second cell culture substrate 21 having a porous membrane 22 is placed above a first cell group 10. A space in which a culture medium exists is provided between the second cell group 20 and the first cell group 10. Therefore, soluble components are exchanged between a first culture medium 12 for culturing the first cell group 10 and a second culture medium 23 for culturing the second cell group 20 via the porous membrane 22.

皮膚モデル1において、第2細胞群20が播種される、多孔膜22を有する第2細胞培養基材21は、線維芽細胞を培養可能である公知の培養基材を用いることができるが、例えば、セルカルチャーインサートであることが好ましい。 In the skin model 1, the second cell culture substrate 21 having a porous membrane 22 on which the second cell group 20 is seeded can be any known culture substrate capable of culturing fibroblasts, but is preferably, for example, a cell culture insert.

多孔膜22の平均孔径は、適宜選択することができ、例えば、約0.01μm~約100μmの平均孔径(例えば、0.01μm~100μm、0.01μm~50μm、0.01μm~10μm、0.1μm~50μm、または0.1μm~10μm)であってもよい。また、多孔膜22の細孔の密度も適宜選択することができるが、例えば、1×10/cm以上、1×10/cm以上、5×10/cm以上、10×10/cm以上、50×10/cm以上、または100×10/cm以上の細孔の密度であってもよく、1×10/cm~100×10/cm、1×10/cm~100×10/cmであってもよい。 The average pore size of the porous membrane 22 can be appropriately selected, and may be, for example, an average pore size of about 0.01 μm to about 100 μm (e.g., 0.01 μm to 100 μm, 0.01 μm to 50 μm, 0.01 μm to 10 μm, 0.1 μm to 50 μm, or 0.1 μm to 10 μm). The pore density of the porous membrane 22 can also be appropriately selected, and may be, for example, 1×10 4 /cm 2 or more, 1×10 5 /cm 2 or more, 5× 10 5 / cm 2 or more , 10×10 5 /cm 2 or more, 50×10 5 /cm 2 or more, or 100×10 5 /cm 2 or more, or 1×10 4 /cm 2 to 100×10 8 /cm 2 , or 1×10 5 /cm 2 to 100×10 8 /cm 2 .

本発明において用いられる細胞は、いずれの動物由来であってもよいが、脊椎動物由来が好ましく、哺乳動物由来がより好ましく、ヒト由来であることが最も好ましい。 The cells used in the present invention may be derived from any animal, but are preferably derived from vertebrates, more preferably from mammals, and most preferably from humans.

線維芽細胞とは、結合組織を構成する細胞の一つであり、多くの臓器および組織に存在している細胞である。線維芽細胞は、皮膚においては、主に真皮組織に含まれている。本発明の皮膚モデル1に用いられる線維芽細胞は、好ましくは真皮由来の線維芽細胞である。 Fibroblasts are one of the cells that make up connective tissue and are present in many organs and tissues. In the skin, fibroblasts are mainly contained in the dermis tissue. The fibroblasts used in the skin model 1 of the present invention are preferably dermis-derived fibroblasts.

第2細胞群20に含まれる線維芽細胞は、光照射によって損傷が与えられた線維芽細胞が用いられる。光照射によって損傷が与えられた線維芽細胞は、好ましくは光増感剤の存在下で光照射され、損傷が与えられたものである。用いられる光増感剤としては、例えば、ソラレン、NAD、リボフラビン、トリプトファン、葉酸、ポルフィリン、メチレンブルー、チオール基で保護された金ナノクラスター(AUxSRyなどが挙げられる。光増感剤を用いることにより、照射された光が増感され、効率よく線維芽細胞に損傷を与えることができる。 Fibroblasts that are damaged by light irradiation are used as the fibroblasts contained in the second cell group 20. The fibroblasts that are damaged by light irradiation are preferably damaged by light irradiation in the presence of a photosensitizer. Examples of photosensitizers that can be used include psoralen, NAD, riboflavin, tryptophan, folic acid, porphyrin, methylene blue, and gold nanoclusters protected with thiol groups (AUxSRy, etc.). By using a photosensitizer, the irradiated light is sensitized, and it is possible to efficiently damage the fibroblasts.

線維芽細胞に損傷を与える時に用いられる光は、細胞内の核酸、例えばDNAやRNAに損傷を与えるが、全ての細胞が死滅しない程度の波長であればよく、紫外光(約200nm~約400nm)であることが好ましく、より好ましくはUVA(約320nm~約400nm)である。照射する光の強さは、細胞内の核酸、例えばDNAやRNAに損傷を与えるが、アポトーシス等が誘導されて全ての細胞が死滅しない程度であればよく、波長や照射する時間、細胞密度などによって適宜調整すればよい。例えば、UVAを照射する場合、0.01J/cm~100J/cm、好ましくは0.1J/cm~20J/cm、より好ましくは0.5J/cm~10J/cmを照射すればよい。 The light used to damage fibroblasts may have a wavelength that damages intracellular nucleic acids, such as DNA and RNA, but does not kill all cells, and is preferably ultraviolet light (about 200 nm to about 400 nm), and more preferably UVA (about 320 nm to about 400 nm). The intensity of the irradiated light may be such that it damages intracellular nucleic acids, such as DNA and RNA, but does not induce apoptosis or the like and kill all cells, and may be appropriately adjusted depending on the wavelength, irradiation time, cell density, etc. For example, when irradiating UVA, it may be irradiated at 0.01 J/cm 2 to 100 J/cm 2 , preferably 0.1 J/cm 2 to 20 J/cm 2 , and more preferably 0.5 J/cm 2 to 10 J/cm 2 .

光照射した線維芽細胞を一定期間培養することによって、アポトーシス等が誘導されず、生存した線維芽細胞のみを増殖させることができる(図1の(B)に相当)。光照射によって損傷を受けた線維芽細胞は、例えば、細胞の形態が伸長し、増殖能力が低下し、メラニン生成因子(例えば幹細胞増殖因子(SCF))の産生量が増加するなど、細胞の老化レベルが増加した特徴を示す。細胞の老化レベルは、一般に知られる細胞老化マーカー、例えば、老化関連酸性β-ガラクトシダーゼ(SA-βgal)の発現量、p21/p53経路やp16経路など細胞周期チェック機構の恒常的な活性化、IL-6などの細胞老化関連分泌現象(Senescence-associated secretory phenotype(SASP))因子の発現量などを測定することによって調べることができる。光照射量を調節することよって、所望の老化レベルの線維芽細胞を得ることができる。 By culturing light-irradiated fibroblasts for a certain period of time, apoptosis and the like are not induced, and only surviving fibroblasts can be proliferated (corresponding to (B) in Figure 1). Fibroblasts damaged by light irradiation exhibit characteristics of an increased level of cellular senescence, such as elongated cell morphology, decreased proliferation ability, and increased production of melanin-producing factors (e.g., stem cell factor (SCF)). The level of cellular senescence can be examined by measuring commonly known cellular senescence markers, such as the expression level of senescence-associated acid β-galactosidase (SA-βgal), the constant activation of cell cycle check mechanisms such as the p21/p53 pathway and the p16 pathway, and the expression level of senescence-associated secretory phenotype (SASP) factors such as IL-6. Fibroblasts with a desired level of senescence can be obtained by adjusting the amount of light irradiation.

皮膚モデル1を構成する第2細胞群20に含まれる線維芽細胞は、光照射によって損傷を有するが、死滅することなく生存した線維芽細胞である。そのため、本発明の皮膚モデル1には、概ね均質な線維芽細胞が含まれることとなり、活性のばらつきが少ない安定した系を提供することができる。 The fibroblasts contained in the second cell group 20 constituting the skin model 1 are fibroblasts that are damaged by light irradiation but survive without dying. Therefore, the skin model 1 of the present invention contains roughly homogeneous fibroblasts, and a stable system with little variation in activity can be provided.

一実施態様において、第1細胞群10に含まれる細胞としては、例えば、市販もされている、TESTSKIN(商標)LSE-melano(TOYOBO)、MelanoDerm(商標)(MatTek)などに含まれる細胞、例えばケラチノサイトを用いても良い。 In one embodiment, the cells contained in the first cell group 10 may be, for example, cells contained in commercially available products such as TESTSKIN (trademark) LSE-melano (TOYOBO) and MelanoDerm (trademark) (MatTek), such as keratinocytes.

皮膚モデル1は、例えば培養液として通常のケラチノサイト培養に用いられる培養液、例えばKG培地、EpilifeKG2(クラボウ)、Humedia-KG2(クラボウ)、アッセイ培地(TOYOBO)などを用い、約37℃で0~14日間かけて行うことができる。培地としては、その他にDMEM培地(GIBCO)又はアスコルビン酸含有KGMとDMEMを1:1混合した培地などが使用できる。 The skin model 1 can be cultured for 0 to 14 days at approximately 37°C using a culture medium such as KG medium, EpilifeKG2 (Kurabo Industries), Humedia-KG2 (Kurabo Industries), or assay medium (TOYOBO) as the culture medium. Other culture media that can be used include DMEM medium (GIBCO) or a 1:1 mixture of ascorbic acid-containing KGM and DMEM.

一実施態様において、皮膚モデル1の培地には、アスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体またはその塩の存在下が含まれてもよい。アスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体またはその塩が存在すると、線維芽細胞の増殖やコラーゲン産生が促進されることにより真皮の構造のように重層化が促進される。本明細書において、「アスコルビン酸誘導体」とは、例えば、アスコルビン酸2リン酸、アスコルビン酸1リン酸、L-アスコルビン酸ナトリウム、L-アスコルビン酸2-グルコシド等をいい、さらに、その塩(ナトリウム塩、マグネシウム塩等)も含まれる。 In one embodiment, the medium for the skin model 1 may contain ascorbic acid, an ascorbic acid derivative, or a salt thereof. The presence of ascorbic acid, an ascorbic acid derivative, or a salt thereof promotes fibroblast proliferation and collagen production, thereby promoting stratification like the structure of the dermis. In this specification, "ascorbic acid derivative" refers to, for example, ascorbic acid diphosphate, ascorbic acid monophosphate, sodium L-ascorbate, L-ascorbic acid 2-glucoside, etc., and further includes salts thereof (sodium salt, magnesium salt, etc.).

他の実施態様において、本発明の皮膚モデル1は、第1細胞群10には、さらに色素取込評価物質が添加されたものであってもよい(例えば、図2(F)の30a、又は図3(A)の30b)。色素取込評価物質は、ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群10を第1細胞培養基材11に播種した後に、添加するものであってもよく(例えば、図3(A))、皮膚モデル1を作製後に、第1細胞群10が播種された第1細胞培養基材11に後から添加するものであってもよい(例えば、図2(F))。 In another embodiment, the skin model 1 of the present invention may further include a pigment uptake evaluation substance added to the first cell group 10 (e.g., 30a in FIG. 2(F) or 30b in FIG. 3(A)). The pigment uptake evaluation substance may be added after the first cell group 10 including keratinocytes and/or melanocytes is seeded on the first cell culture substrate 11 (e.g., FIG. 3(A)), or may be added later to the first cell culture substrate 11 on which the first cell group 10 has been seeded after the skin model 1 is produced (e.g., FIG. 2(F)).

本発明において適用し得る色素取込評価物質は、例えばビーズや、メラノソームなどの色素顆粒を用いることができる。ビーズの素材は、色素顆粒の取り込み評価に用いられるものであれば特に限定されず、例えばポリスチレンまたはラテックス製の市販の蛍光ビーズを用いることができる。また、ビーズのサイズは、色素顆粒、例えばメラノソームを模倣するサイズであればよく、例えば0.01μm~10μm、好ましくは0.1μm~5μm、より好ましくは0.5μm~2μm(例えば、約1μm)のものを用いることができる。これにより、第1細胞群による、ビーズの取り込み作用(食作用)を評価することが可能となる。 The dye uptake evaluation substance applicable to the present invention may be, for example, beads or pigment granules such as melanosomes. The material of the beads is not particularly limited as long as it is used to evaluate the uptake of pigment granules, and for example, commercially available fluorescent beads made of polystyrene or latex may be used. The size of the beads may be any size that mimics pigment granules, such as melanosomes, and may be, for example, 0.01 μm to 10 μm, preferably 0.1 μm to 5 μm, and more preferably 0.5 μm to 2 μm (for example, about 1 μm). This makes it possible to evaluate the uptake action (phagocytosis) of the beads by the first cell group.

本発明において適用し得る色素取込評価物質、例えばメラノソームは、メラノサイトから調製することができる。例えば、メラノサイトの培養上清に分泌されるものであってもよく、メラノサイトをホモジナイズし、メラノソームに富む画分を回収することによって調製し得る。これらの方法によって回収したメラノソームを第1細胞群に適用し、メラノソームの取り込み作用(食作用)を評価することができる。 A pigment uptake evaluation substance that can be used in the present invention, such as melanosomes, can be prepared from melanocytes. For example, it may be secreted into the culture supernatant of melanocytes, and can be prepared by homogenizing melanocytes and recovering a melanosome-rich fraction. The melanosomes recovered by these methods can be applied to the first cell group to evaluate the uptake action (phagocytosis) of melanosomes.

本発明によって提供される皮膚モデル1は、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞が直接または間接的に作用し、皮膚の色素沈着を形成する要因、例えば、ケラチノサイトの過増殖、過剰分化、又は色素取込評価物質の取り込みや、メラノサイトによるメラニンの産生など、様々な要因を評価することができる。また、皮膚モデル1において、「色素沈着の指標」を測定し、解析することによって、色素沈着に影響を及ぼす因子についても評価することができる。 The skin model 1 provided by the present invention can evaluate various factors that directly or indirectly act on fibroblasts damaged by light irradiation to form skin pigmentation, such as keratinocyte hyperproliferation, hyperdifferentiation, or uptake of pigment uptake evaluation substances, and melanin production by melanocytes. In addition, by measuring and analyzing "pigmentation indicators" in the skin model 1, factors that affect pigmentation can also be evaluated.

本発明の皮膚モデル1を用いることによって、例えば、皮膚の色素沈着を治療または予防するための評価対象としての候補因子を評価することが可能となる。 By using the skin model 1 of the present invention, it is possible to evaluate, for example, candidate factors as evaluation targets for treating or preventing skin pigmentation.

<皮膚の色素沈着を治療または予防するための因子の評価方法>
本発明は、皮膚モデルを用いた、皮膚の色素沈着を治療または予防するための因子の評価方法を提供することができる。一実施態様において、本発明の方法は、
(1)ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群が播種された第1細胞培養基材の上方に、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞を含む第2細胞群が播種された多孔膜を有する第2細胞培養基材を配置して、前記第1細胞群と前記第2細胞群とを共培養し、皮膚モデルを作製する工程であって、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、工程;
(2)前記皮膚モデルに、候補因子を適用して培養する工程;
(3)前記工程(2)で得られる第1細胞群の色素沈着の指標を解析し、前記候補因子の治療または予防効果を評価する工程、
を含んでいる。
Methods for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation
The present invention can provide a method for evaluating a factor for treating or preventing skin pigmentation using a skin model. In one embodiment, the method of the present invention comprises:
(1) A step of preparing a skin model by disposing a second cell culture substrate having a porous membrane on which a second cell group including fibroblasts damaged by light irradiation is seeded above a first cell culture substrate on which a first cell group including keratinocytes and/or melanocytes is seeded, and co-culturing the first cell group and the second cell group,
a step of exchanging soluble components between a first medium for culturing the first cell group and a second medium for culturing the second cell group via the porous membrane;
(2) applying a candidate factor to the skin model and culturing it;
(3) analyzing an index of pigmentation of the first cell group obtained in the step (2) and evaluating the therapeutic or preventive effect of the candidate factor;
Contains:

一実施態様において、候補因子は、例えば、低分子化合物、ペプチド、核酸、タンパク質、哺乳動物(例えば、マウス、ラット、ブタ、ウシ、ヒツジ、サル、ヒトなど)の細胞、組織抽出物又は細胞培養上清、植物由来の化合物又は抽出物(例えば、生薬エキス、生薬由来の化合物)、及び微生物由来の化合物若しくは抽出物又は培養産物などであってもよい。 In one embodiment, the candidate factor may be, for example, a low molecular weight compound, a peptide, a nucleic acid, a protein, a mammalian cell (e.g., mouse, rat, pig, cow, sheep, monkey, human, etc.), a tissue extract or cell culture supernatant, a compound or extract derived from a plant (e.g., a herbal extract, a compound derived from a herbal drug), and a compound or extract derived from a microorganism, or a culture product.

一実施態様において、候補因子CAは、図1(D)、図2(D)および図3(D)で示されるように、任意の細胞、例えば、間葉系幹細胞を含む線維芽細胞の前駆細胞、線維芽細胞(例えば、光照射による損傷を受けていない線維芽細胞、または光照射による損傷が低い線維芽細胞)等であってもよい。本明細書において、「光照射による損傷を受けていない線維芽細胞」または「光照射による損傷が低い線維芽細胞」とは、上記の光照射工程が実施されていない線維芽細胞であり、上記の「光照射による損傷が与えられた線維芽細胞」よりも、老化レベルが低い線維芽細胞をいう。 In one embodiment, the candidate factor CA may be any cell, such as a fibroblast precursor cell including a mesenchymal stem cell, a fibroblast (e.g., a fibroblast not damaged by light irradiation, or a fibroblast with low damage by light irradiation), as shown in Figures 1(D), 2(D), and 3(D). In this specification, "fibroblasts not damaged by light irradiation" or "fibroblasts with low damage by light irradiation" refers to fibroblasts that have not been subjected to the above-mentioned light irradiation step and have a lower level of senescence than the above-mentioned "fibroblasts damaged by light irradiation."

候補物質を皮膚モデル1に添加し、所望の期間培養後、皮膚モデル1における色素沈着の指標を解析することによって、候補物質による色素沈着の治療または予防効果を評価することができる。例えば、候補物質を非添加、または色素沈着の治療または予防効果を有しない任意の物質を添加した皮膚モデル1の色素産生および/または色素沈着の度合いと比較し、候補物質を添加した皮膚モデル1における色素沈着の指標が改善した場合、その候補物質は、色素沈着の治療または予防効果を有するものと評価することができる。 The candidate substance is added to the skin model 1, and after culturing for a desired period of time, the pigmentation index in the skin model 1 is analyzed, thereby enabling the evaluation of the pigmentation treatment or prevention effect of the candidate substance. For example, when the pigmentation index in the skin model 1 to which the candidate substance is added is improved by comparing it with the pigment production and/or pigmentation level in the skin model 1 to which the candidate substance is not added or to which any substance that does not have a pigmentation treatment or prevention effect is added, the candidate substance can be evaluated as having a pigmentation treatment or prevention effect.

「色素沈着の指標」としては、例えば、含有色素量の違い、ターンオーバーレベル(例えば、分化マーカーの発現の変化)、色素取込評価物質の凝集若しくは拡散、細胞形質の不均一性、メラニン合成因子(例えば、メラノサイトにおけるチロシナーゼ(TYR);チロシナーゼ関連タンパク質1(TYRP1);ドーパクロムトートメラーゼ(DCT);又は小眼球症関連転写因子(MITF))、あるいはケラチノサイトにおけるエンドセリン1(ET1);又は幹細胞因子(SCF1))の発現、分化又は増殖能の増進(例えば、Ki67など)、色素顆粒の分布差発現、あるいはケラチノサイトの食作用増進などを指標とすることができるが、これに限定されない。 Examples of "pigmentation indicators" include, but are not limited to, differences in the amount of pigment contained, turnover levels (e.g., changes in the expression of differentiation markers), aggregation or diffusion of pigment uptake evaluation substances, heterogeneity of cellular traits, expression of melanin synthesis factors (e.g., tyrosinase (TYR); tyrosinase-related protein 1 (TYRP1); dopachrome tautomerase (DCT); or microphthalmia-associated transcription factor (MITF) in melanocytes), or endothelin 1 (ET1); or stem cell factor (SCF1) in keratinocytes), enhancement of differentiation or proliferation ability (e.g., Ki67, etc.), differential expression of pigment granule distribution, or enhancement of keratinocyte phagocytosis.

本明細書において「色素産生」とは、皮膚モデル1がメラノサイトを含む場合、メラノサイトが産生する色素、例えば、メラニン色素の産生をいう。色素産生量は、例えば皮膚モデル、特に第1細胞群(ケラチノサイトおよびメラノサイト)からメラニン色素を抽出して、405nmの吸光度を測定することによってメラニン量を求めることができる。また、色素産生量は、例えば皮膚モデル、特に第1細胞群(ケラチノサイトおよびメラノサイト)に含まれるメラニンまたはそれをコードする核酸量(例えばmRNA量)を、ELISA法、フローサイトメーター法、ウエスタンブロット法、免疫組織化学法、qPCR法等の方法を用いることによって測定することができるが、これに限定されない。 In this specification, "pigment production" refers to the production of a pigment, such as melanin, produced by melanocytes when the skin model 1 contains melanocytes. The amount of pigment production can be determined, for example, by extracting melanin from the skin model, particularly the first cell group (keratinocytes and melanocytes), and measuring the absorbance at 405 nm. The amount of pigment production can also be determined, for example, by measuring the amount of melanin or the amount of nucleic acid (e.g., mRNA amount) encoding melanin contained in the skin model, particularly the first cell group (keratinocytes and melanocytes), using a method such as, but not limited to, ELISA, flow cytometer, Western blot, immunohistochemistry, or qPCR.

本明細書において、「色素沈着の度合い」とは、可視光下における皮膚モデル、特に第1細胞群の色の明度をいう。本発明の皮膚モデル1がメラノサイトを含む場合、メラノサイトが産生するメラニン量に依存して明度が変化する。そのため、メラニン量が多くなると明度が低下し、皮膚モデル1の第1細胞群10は濃い色を呈する。逆にメラニン量が低下すると明度が上昇し、皮膚モデル1の第1細胞群10は淡い色を呈する。すなわち、皮膚モデル1の色の明度を比較することによって、添加される候補物質による色素沈着の治療または予防効果を評価することができる。明度は、皮膚モデル1の第1細胞群10を画像として記録し、公知の画像測定手段を用いることによって定量することができる。 In this specification, the "degree of pigmentation" refers to the brightness of the color of the skin model, particularly the first cell group, under visible light. When the skin model 1 of the present invention contains melanocytes, the brightness changes depending on the amount of melanin produced by the melanocytes. Therefore, as the amount of melanin increases, the brightness decreases, and the first cell group 10 of the skin model 1 exhibits a dark color. Conversely, as the amount of melanin decreases, the brightness increases, and the first cell group 10 of the skin model 1 exhibits a light color. In other words, by comparing the brightness of the color of the skin model 1, the therapeutic or preventive effect of the added candidate substance on pigmentation can be evaluated. The brightness can be quantified by recording the first cell group 10 of the skin model 1 as an image and using a known image measurement means.

一実施態様において、本発明の方法は、前記工程(1)の前に、色素取込評価物質を前記第1細胞群に添加する工程をさらに含み、前記工程(3)において、前記色素取込評価物質を前記第1細胞群へ取り込む度合いを前記色素沈着の指標とすることにより、皮膚の色素沈着を治療または予防するための因子を評価するものであってもよい(例えば、図3(A))。 In one embodiment, the method of the present invention may further include a step of adding a pigment uptake evaluation substance to the first cell group prior to step (1), and in step (3), the degree of uptake of the pigment uptake evaluation substance into the first cell group may be used as an index of pigmentation, thereby evaluating a factor for treating or preventing skin pigmentation (e.g., FIG. 3(A)).

また、一実施態様において、本発明の方法は、前記工程(2)の後に、色素取込評価物質を前記第1細胞群に添加する工程をさらに含み、前記工程(3)において、前記色素取込評価物質を前記第1細胞群へ取り込む度合いを前記色素沈着の指標とすることにより、皮膚の色素沈着を治療または予防するための因子を評価するものであってもよい(例えば、図2(F))。 In one embodiment, the method of the present invention may further include a step of adding a pigment uptake evaluation substance to the first cell group after step (2), and in step (3), the degree of uptake of the pigment uptake evaluation substance into the first cell group may be used as an index of pigmentation, thereby evaluating a factor for treating or preventing skin pigmentation (e.g., FIG. 2(F)).

以下に、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but these are not intended to limit the present invention in any way.

1.使用した材料及び実験方法
1-1.表皮細胞の培養
1. Materials and experimental methods used 1-1. Cultivation of epidermal cells

正常ヒト表皮メラノサイト(Kurabo)は、ヒトメラノサイト増殖サプリメント(HMGS-2)を添加した培地Medium254(Thermo Fisher Scientific)で培養した。正常ヒト表皮ケラチノサイト(Kurabo)は、ケラチノサイト成長サプリメント(EDGS)を添加した60μMカルシウムを含むEpilife(登録商標)培地(Thermo Fisher Scientific)で培養した。 Normal human epidermal melanocytes (Kurabo) were cultured in Medium 254 (Thermo Fisher Scientific) supplemented with human melanocyte growth supplement (HMGS-2). Normal human epidermal keratinocytes (Kurabo) were cultured in Epilife® medium (Thermo Fisher Scientific) containing 60 μM calcium and supplemented with keratinocyte growth supplement (EDGS).

1-2.線維芽細胞の培養およびPUVA 処理 1-2. Fibroblast cell culture and PUVA treatment

正常ヒト線維芽細胞(Cell Research Corp)を10%牛胎児血清含有Dulbecco’s Modified Eagle Medium(以下、10%DMEM))で培養し、T25フラスコにそれぞれ3×10 cells播種した。細胞密度が100%コンフルエントになる前に光増感剤・ソラレン(終濃度25ng/mL)を加えた10%DMEMに置換し、培養した。24時間後に4mLのPBSで膨潤させた後、PBSを取り除き、ソラレン(終濃度25ng/mL)を加えた1mL PBSに置換した状態で6J/cm UVA照射を行った(以下、「PUVA処理」)。その後、4mLのPBSで膨潤させた後、PBSを取り除き、10%DMEMに置換した後、3日間培養し、培養上清と細胞をそれぞれ回収した。PUVA未処理の同一ドナー由来線維芽細胞を上記PUVA処理線維芽細胞に対するコントロールとして用いた。 Normal human fibroblasts (Cell Research Corp) were cultured in 10% fetal bovine serum-containing Dulbecco's Modified Eagle Medium (hereinafter, 10% DMEM) and 3 x 10 5 cells were seeded in a T25 flask. Before the cell density reached 100% confluence, the medium was replaced with 10% DMEM containing the photosensitizer psoralen (final concentration 25 ng/mL) and cultured. After 24 hours, the cells were swollen with 4 mL of PBS, and the PBS was removed and replaced with 1 mL of PBS containing psoralen (final concentration 25 ng/mL), and 6 J/cm 2 UVA irradiation was performed (hereinafter, "PUVA treatment"). After that, the cells were swollen with 4 mL of PBS, the PBS was removed and replaced with 10% DMEM, and the cells were cultured for 3 days, and the culture supernatant and cells were collected. Fibroblasts derived from the same donor but not treated with PUVA were used as a control for the PUVA-treated fibroblasts.

1-3.表皮細胞及び線維芽細胞二層培養モデルの作製 1-3. Creation of a bilayer culture model of epidermal cells and fibroblasts

ケラチノサイトもしくはメラノサイトを6wellプレートにそれぞれ1x10 cells播種し、24時間ほど培養することで細胞を接着させた(図1(A))。その後、カルチャーインサート上にPUVA処理3日後もしくは未処理の線維芽細胞を1ウェルあたり1×10 cells播種した。表皮細胞にシミ部位様の変化を誘導するため、PUVA処理線維芽細胞と3~5日間共培養した。ケラチノサイトにおける色素顆粒の分布差検討を行う場合は、共培養開始時に蛍光ビーズもしくは色素顆粒を添加した(図3(A))。疑似シミ部位表皮細胞が誘導された後、カルチャーインサート上に、最初に播種したPUVA処理線維芽細胞の数に対し1/10、1/5、1/2、又は等量の治療用線維芽細胞(図1(D)、図2(D)又は図3(D)の「non-PUVA-FB」に相当)を加え、更に3~5日間培養し、疑似シミ部位表皮細胞における線維芽細胞の治療効果の検討を行った。ケラチノサイトにおける食作用検討を行う場合は、治療用線維芽細胞と同時に蛍光ビーズ(Polysciences Inc.、Cat.#19507)もしくは色素顆粒(30a)を添加した(図2(F))。培養には、線維芽細胞培養培地である10%DMEM、メラノサイトの培養培地であるM254、ケラチノサイトの培養培地であるEpiLifeを1:1:1で混合したものを用いた。 Keratinocytes or melanocytes were seeded at 1x105 cells each onto a 6-well plate and cultured for about 24 hours to allow the cells to adhere (Fig. 1(A)). Then, 1x104 cells per well of fibroblasts either 3 days after PUVA treatment or untreated were seeded onto the culture insert. To induce changes in epidermal cells resembling spots, the cells were co-cultured with PUVA-treated fibroblasts for 3-5 days. When examining the difference in the distribution of pigment granules in keratinocytes, fluorescent beads or pigment granules were added at the start of co-culture (Fig. 3(A)). After induction of pseudo-age spot epidermal cells, 1/10, 1/5, 1/2, or an equal amount of therapeutic fibroblasts (corresponding to "non-PUVA-FB" in Figure 1 (D), Figure 2 (D), or Figure 3 (D)) were added to the culture insert in an amount of 1/10, 1/5, 1/2, or the same amount as the number of PUVA-treated fibroblasts initially seeded, and cultured for another 3 to 5 days to examine the therapeutic effect of fibroblasts on pseudo-age spot epidermal cells. When examining phagocytosis in keratinocytes, fluorescent beads (Polysciences Inc., Cat. #19507) or pigment granules (30a) were added simultaneously with the therapeutic fibroblasts (Figure 2 (F)). For the culture, a 1:1:1 mixture of 10% DMEM, a fibroblast culture medium, M254, a melanocyte culture medium, and EpiLife, a keratinocyte culture medium, was used.

1-4.免疫抗体染色 1-4. immunoantibody staining

上記二層培養モデルの6wellプレートから培地を除去し、PBS洗浄した後、4%パラホルムアルデヒド(Wako)を添加し、室温で約1時間静置することで細胞を固定した。その後、PBSで3回洗浄後、免疫実験用ブロッキング剤・イムノブロック(登録商標)(DS ファーマバイオメディカル株式会社)を1ウェルあたり1mL添加し、室温に1時間静置した。その後、PBSで3回洗浄後、1次抗体Ki67(Abcam)またはP63(Abcam)を希釈液(1% BSA-PBS)で1:100で希釈し、固定細胞に添加し、4℃に一晩静置した。PBS洗浄を3回行った後、2次抗体Alexa Fluor(登録商標)488(Abcam)を1:1000の比率で希釈後、固定細胞に添加し、室温にて1時間静置した。再度PBSで3回洗浄した後、0.1% Hoechst(登録商標) 33342(Thermo Fisher ScientificInc.)-PBS溶液を500μl加えて、37℃、5% CO条件下で15分間インキュベートし、細胞核を染色した。その後、PBSで3回洗浄し、顕微鏡による蛍光観察および画像撮影を行った。免疫蛍光染色の結果はLSM700レーザースキャン共焦点顕微鏡で観察し、Zen2011ソフトウェア(Carl Zeiss)で画像を得た。4回の独立した実験を行った後、代表的な写真を結果として示した。 The medium was removed from the 6-well plate of the bilayer culture model, washed with PBS, and then 4% paraformaldehyde (Wako) was added and allowed to stand at room temperature for about 1 hour to fix the cells. After that, after washing three times with PBS, 1 mL of an immune experiment blocking agent, Immunoblock (registered trademark) (DS Pharma Biomedical Co., Ltd.) was added per well and allowed to stand at room temperature for 1 hour. After that, after washing three times with PBS, the primary antibody Ki67 (Abcam) or P63 (Abcam) was diluted 1:100 with diluent (1% BSA-PBS), added to the fixed cells, and allowed to stand overnight at 4°C. After washing three times with PBS, the secondary antibody Alexa Fluor (registered trademark) 488 (Abcam) was diluted at a ratio of 1:1000, added to the fixed cells, and allowed to stand at room temperature for 1 hour. After washing again three times with PBS, 500 μl of 0.1% Hoechst (registered trademark) 33342 (Thermo Fisher Scientific Inc.)-PBS solution was added and incubated for 15 minutes under 37 ° C. and 5% CO 2 conditions to stain the cell nuclei. Then, the cells were washed three times with PBS, and fluorescence observation and image capture were performed under a microscope. The results of immunofluorescence staining were observed with an LSM700 laser scanning confocal microscope, and images were obtained with Zen2011 software (Carl Zeiss). After four independent experiments, representative photos were shown as results.

β-Galによる老化指標の評価にはCellular Senescence Detection Kit - SPiDER-βGal(株式会社同仁化学研究所)を製造者の指示に従い使用した。上記二層培養モデルの6wellプレートから培地を除去し、HBSSで洗浄した後、Bafilomycin A1 working solutionを1ml加え、37℃の5% COインキュベーター内に1時間静置した。続いてSPiDER-βGal working solutionを1ml加え、37℃の5% COインキュベーター内に30分静置した。上清を除去し、HBSSで2回洗浄後、蛍光顕微鏡で観察した。4回の独立した実験を行った後、代表的な写真を結果として示した。 To evaluate the aging index by β-Gal, Cellular Senescence Detection Kit-SPiDER-βGal (Dojindo Laboratories, Inc.) was used according to the manufacturer's instructions. After removing the medium from the 6-well plate of the bilayer culture model and washing with HBSS, 1 ml of Bafilomycin A1 working solution was added and left to stand for 1 hour in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. Then, 1 ml of SPiDER-βGal working solution was added and left to stand for 30 minutes in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. The supernatant was removed, washed twice with HBSS, and observed under a fluorescent microscope. After four independent experiments, representative photographs were shown as results.

1-5.フォンタナマッソン染色(FM染色) 1-5. Fontana Masson staining (FM staining)

メラニン顆粒の検出には、Fontana-Masson Stain Kit (ScyTek)による組織染色を用いた。Fontana-Masson Stain Kit 付属のSilver Solutionを超純水で4倍希釈した溶液に少量の水酸化アンモニウム(Wako)を滴下した後、60℃まで加温して線維芽細胞により刺激を加えたケラチノサイトに添加し、45分間室温に静置した。その後、添加していたSilver Solution を水で洗い流し、よく水分を除いてから、Kit付属のGold Chloride Solution(塩化金溶液)を添加し室温で30秒間反応させた。さらに、Gold Chloride Solutionを水で洗い流した後、Kit付属のSodiumThiosulfate Solution(チオ硫酸ナトリウム)を添加し2分間室温で静置した。最後にThiosulfate Solutionを水で洗い流した後、Kit付属のNuclear Fast Red Solutionを添加し室温で10分間静置することで核染色を行った。染色後のサンプルはMount-Quickで封入し顕微鏡による観察と写真撮影を行った。撮影した写真からメラニン顆粒の面積を定量する際には画像解析ソフトImageJ(NIH)を用いた。 To detect melanin granules, tissue staining was performed using the Fontana-Masson Stain Kit (ScyTek). The Silver Solution included with the Fontana-Masson Stain Kit was diluted 4-fold with ultrapure water, to which a small amount of ammonium hydroxide (Wako) was added, and the solution was then heated to 60°C and added to keratinocytes stimulated with fibroblasts, and allowed to stand at room temperature for 45 minutes. The Silver Solution was then washed away with water, and after thorough removal of moisture, the Gold Chloride Solution included with the Kit was added and allowed to react at room temperature for 30 seconds. Furthermore, after rinsing off the Gold Chloride Solution with water, the Sodium Thiosulfate Solution included in the kit was added and left to stand at room temperature for 2 minutes. Finally, the Thiosulfate Solution was washed off with water, and the Nuclear Fast Red Solution included in the kit was added and left to stand at room temperature for 10 minutes to perform nuclear staining. After staining, the samples were mounted in Mount-Quick and observed and photographed under a microscope. The image analysis software ImageJ (NIH) was used to quantify the area of melanin granules from the photographs.

1-6.RT-PCR 1-6. RT-PCR

全てのRNAをRNeasy Mini Kit(Qiagen)を用いて抽出した。total RNA 200ngを、PrimeScript RT Reagent Kit(Takara)を用いて逆転写した。PCRは、PrimeScript RT-PCR Kit(Takara)を用いて実施した。線維芽細胞処理後のケラチノサイトにおけるKi67、P63、P16、P21及びGAPDHの遺伝子発現を、RT-PCRアッセイにより解析した。PCRの結果は3回の独立した実験により得た。 Total RNA was extracted using RNeasy Mini Kit (Qiagen). 200 ng of total RNA was reverse transcribed using PrimeScript RT Reagent Kit (Takara). PCR was performed using PrimeScript RT-PCR Kit (Takara). Gene expression of Ki67, P63, P16, P21 and GAPDH in keratinocytes after fibroblast treatment was analyzed by RT-PCR assay. PCR results were obtained from three independent experiments.

1-7.メラニンリッチ画分の精製 1-7. Purification of melanin-rich fraction

正常ヒトメラノサイトを、10cmディッシュに、2×10 cells/dishの濃度で播種し、24時間培養した後に培地を回収した。回収した培地は遠心分離(室温、2,000×g、10分間)によって浮遊メラノサイトと色素顆粒を沈殿させ、上清を除去した後に1mlの培地で再懸濁した。懸濁液を再び遠心(室温、20,000×g、5分間)、及び上清除去した後、生じたペレットを1mlの培地で懸濁し、6cm ディッシュに取り付けたハンギングセルカルチャーインサート(6-well ミリセル 8mm PET)(Millipore, Billerica, MA)に加え、フィルターを通して残った浮遊細胞を除去した。集めた培地は遠心(室温、20,000×g、5分間)し、単離メラノソームとして用いた。ペレットは少量の培地に懸濁し、TLR刺激を加えたケラチノサイトの培養培地中に添加し24時間培養した後に、免疫蛍光染色でメラノソーム取り込みを確認した。 Normal human melanocytes were seeded in a 10 cm dish at a concentration of 2 x 10 6 cells/dish, and the medium was collected after 24 hours of culture. The collected medium was centrifuged (room temperature, 2,000 x g, 10 minutes) to precipitate floating melanocytes and pigment granules, and the supernatant was removed and then resuspended in 1 ml of medium. The suspension was centrifuged again (room temperature, 20,000 x g, 5 minutes) and the supernatant was removed. The resulting pellet was suspended in 1 ml of medium and added to a hanging cell culture insert (6-well Millicell 8 mm PET) (Millipore, Billerica, MA) attached to a 6 cm dish, and the remaining floating cells were removed through a filter. The collected medium was centrifuged (room temperature, 20,000 x g, 5 minutes) and used as isolated melanosomes. The pellet was suspended in a small amount of medium and added to a culture medium for TLR-stimulated keratinocytes. After culturing for 24 hours, melanosome uptake was confirmed by immunofluorescence staining.

1-8.単離メラノソームの精製 1-8. Purification of isolated melanosomes

コンフルエント状態のメラノサイトを回収し、ホモジナイゼーションバッファー(0.25Mスクロース、10mM HEPES-KOH(pH 7.2)、1mM 2-メルカプトエタノール、1mM EDTA、EDTAフリープロテアーゼインヒビターカクテル)でホモジナイズした。25Gの針を15回通過させ、遠心分離した(4℃、1000×g、10分間)。上清を回収し、再遠心分離(4℃、10,000×g、10分間)した後、沈殿物をホモジナイゼーションバッファーで2回洗浄し、再度遠心分離した(4℃、10,000×g、10分間)。ペレットをホモジナイゼーションバッファーで再懸濁し、メラノソームに富む画分として直ちに使用した。 Confluent melanocytes were harvested and homogenized in homogenization buffer (0.25 M sucrose, 10 mM HEPES-KOH (pH 7.2), 1 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM EDTA, EDTA-free protease inhibitor cocktail). They were passed 15 times through a 25G needle and centrifuged (4°C, 1000 × g, 10 min). The supernatant was collected and recentrifuged (4°C, 10,000 × g, 10 min), after which the precipitate was washed twice with homogenization buffer and centrifuged again (4°C, 10,000 × g, 10 min). The pellet was resuspended in homogenization buffer and used immediately as the melanosome-enriched fraction.

1-9.統計処理 1-9. Statistical processing

統計処理はGraph Pad Prism 5(Graph Pad Software, La Jolla, CA)を用い、一次元配置分散分析によって行った。p<0.05の時に統計学的優位差があると判断し、その程度はそれぞれ以下のアスタリスク表記により示した。(*p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001)すべての実験は3回以上繰り返し、再現性の確認を行った。 Statistical analysis was performed using Graph Pad Prism 5 (Graph Pad Software, La Jolla, CA) with one-way analysis of variance. A statistically significant difference was determined when p<0.05, and the degree of statistical significance is indicated by the following asterisks: (*p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001). All experiments were repeated at least three times to confirm reproducibility.

2.結果 2. Results

2-1.表皮細胞の分化・増殖検討
ケラチノサイトの分化・増殖レベルの変化を確認するため、PUVA FbもしくはPUVA Fbに非照射Fbを加えた細胞群と共培養したケラチノサイトを用い、免疫蛍光染色によって分化マーカーp63と増殖マーカーKi67陽性細胞比率を算出した。その結果、p63及びKi67陽性細胞は治療群で減少を示し(図4)、それぞれの遺伝子発現もPUVA Fbのみ存在下に対し1~2割ほどの発現量に留まった(図5)。以上の結果から、シミ部位でしばしば観察されるケラチノサイトの異常増殖や分化細胞の増加による表皮の肥厚が非照射Fbによって抑制されることが示された。
2-1. Study of differentiation and proliferation of epidermal cells To confirm the change in the differentiation and proliferation level of keratinocytes, keratinocytes co-cultured with cells treated with PUVA Fb or PUVA Fb plus non-irradiated Fb were used, and the ratio of cells positive for differentiation marker p63 and proliferation marker Ki67 was calculated by immunofluorescence staining. As a result, p63 and Ki67 positive cells were decreased in the treatment group (Figure 4), and the expression of each gene was only 10-20% of that in the presence of PUVA Fb alone (Figure 5). These results show that non-irradiated Fb suppresses the abnormal proliferation of keratinocytes and the thickening of the epidermis due to the increase in differentiated cells, which are often observed in spots.

2-2.表皮細胞の貪食能検討
ケラチノサイトの貪食能に対するPUVA処理線維芽細胞(PUVA Fb)及び治療用線維芽細胞(非照射Fb)との共培養の影響を検討するため、蛍光ビーズ及びメラノサイトから単離したメラノソームをケラチノサイトに添加した。蛍光測定及びフォンタナマッソン染色で定量化した結果、蛍光ビーズ、単離メラノソーム両方で、非照射Fb容量依存的にケラチノサイト内への取り込み減少が確認された(図6)。以上の結果により、ケラチノサイトにおいて恒常的に行われている貪食及びメラノソーム特異的な取り込みが非照射Fbによって抑制されることが示された。
2-2. Study of phagocytic activity of epidermal cells To study the effect of co-culture with PUVA-treated fibroblasts (PUVA Fb) and therapeutic fibroblasts (non-irradiated Fb) on the phagocytic activity of keratinocytes, fluorescent beads and melanosomes isolated from melanocytes were added to keratinocytes. Quantification by fluorescence measurement and Fontana-Masson staining confirmed that the uptake of both fluorescent beads and isolated melanosomes into keratinocytes was reduced in a dose-dependent manner by non-irradiated Fb (Figure 6). These results indicate that non-irradiated Fb inhibits phagocytosis and melanosome-specific uptake, which are constantly performed in keratinocytes.

2-3.表皮細胞内のメラノソーム局在変化検討
ケラチノサイト内に存在するメラノソーム局在を確認するため、等量のメラノソームをケラチノサイトに取り込ませた後にPUVA Fb及びPUVA Fbに非照射Fbを添加した細胞群と共培養を行い、局在変化を確認した。その結果、PUVA Fbのみ存在下では過剰なメラノソームが細胞質内全体に拡散しているケラチノサイトが部分的に局在し、色ムラを生じさせていることが判明した(図7)。それに対して非照射Fb添加群では、メラノソームは均一に分布し、ムラの形成が抑制されていた。
2-3. Study of changes in melanosome localization in epidermal cells In order to confirm the localization of melanosomes in keratinocytes, an equal amount of melanosomes was taken up by keratinocytes, and then co-cultured with PUVA Fb and a cell group to which non-irradiated Fb was added to PUVA Fb, and changes in localization were confirmed. As a result, it was found that in the presence of only PUVA Fb, keratinocytes in which excess melanosomes were diffused throughout the cytoplasm were partially localized, causing uneven coloring (Figure 7). In contrast, in the group to which non-irradiated Fb was added, melanosomes were distributed uniformly, and the formation of unevenness was suppressed.

各ケラチノサイトの老化レベルを評価するため、βガラクトシダーゼのタンパク発現や老化マーカーp16、p21の遺伝子発現を測定した結果、非照射Fbの添加がケラチノサイトの老化レベルを低下させることが判明した(図8、図9)。また、βガラクトシダーゼの発現量が多いケラチノサイトにおいて、メラノソーム過剰蓄積が観察された。 To evaluate the aging level of each keratinocyte, the protein expression of β-galactosidase and the gene expression of aging markers p16 and p21 were measured, and it was found that the addition of non-irradiated Fb reduced the aging level of keratinocytes (Figures 8 and 9). In addition, excessive accumulation of melanosomes was observed in keratinocytes with high expression levels of β-galactosidase.

1、1a、1b 皮膚モデル
10 第1細胞群
11 第1細胞培養基材
12 第1培地
20 第2細胞群
21 第2細胞培養基材
22 多孔膜
23 第2培地
30a、30b 色素顆粒
RD 光照射
FB 線維芽細胞
bFB 光照射による損傷を受けた線維芽細胞
KC ケラチノサイト
MC メラノサイト
CA 候補物質
Reference Signs List 1, 1a, 1b Skin model 10 First cell group 11 First cell culture substrate 12 First culture medium 20 Second cell group 21 Second cell culture substrate 22 Porous membrane 23 Second culture medium 30a, 30b Pigment granules RD Light irradiation FB Fibroblasts bFB Fibroblasts damaged by light irradiation KC Keratinocytes MC Melanocytes CA Candidate substance

Claims (19)

第1細胞培養基材の上に播種されたケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群と;
前記第1細胞群の上方に配置され、多孔膜を有する第2細胞培養基材に播種された線維芽細胞を含む第2細胞群と;
を含む、皮膚モデルであって、
前記線維芽細胞は、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞であり、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、
皮膚モデル。
a first cell population comprising keratinocytes and/or melanocytes seeded onto a first cell culture substrate;
a second cell group, the second cell group including fibroblasts seeded on a second cell culture substrate having a porous membrane, the second cell group being disposed above the first cell group;
A skin model comprising:
The fibroblasts are fibroblasts damaged by light irradiation,
Soluble components are exchanged between a first culture medium for culturing the first cell group and a second culture medium for culturing the second cell group via the porous membrane.
Skin model.
前記光照射により損傷が与えられた線維芽細胞が、光増感剤の存在下で、紫外光の照射により損傷が与えられた線維芽細胞である、請求項1に記載の皮膚モデル。 The skin model according to claim 1, wherein the fibroblasts damaged by light irradiation are fibroblasts damaged by ultraviolet light irradiation in the presence of a photosensitizer. 前記光増感剤が、ソラレン、NAD、リボフラビン、トリプトファン、葉酸、ポルフィリン、メチレンブルー、チオール基で保護された金ナノクラスター(AUxSRy)からなる群から選択される、請求項2に記載の皮膚モデル。 The skin model of claim 2, wherein the photosensitizer is selected from the group consisting of psoralen, NAD, riboflavin, tryptophan, folic acid, porphyrin, methylene blue, and thiol-protected gold nanoclusters (AUxSRy). 前記光照射が、UVAの光照射である、請求項1~3のいずれか1項に記載の皮膚モデル。 The skin model according to any one of claims 1 to 3, wherein the light irradiation is UVA light irradiation. 前記第2細胞群は、さらに、評価対象の線維芽細胞を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の皮膚モデル。 The skin model according to any one of claims 1 to 4, wherein the second cell group further includes fibroblasts to be evaluated. 前記第1細胞群は、色素取込評価物質が添加されたものである、請求項1~5のいずれか1項に記載の皮膚モデル。 The skin model according to any one of claims 1 to 5, wherein the first cell group is added with a substance for evaluating pigment uptake. 皮膚モデルの製造方法であって、
ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群が播種された第1細胞培養基材の上方に、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞を含む第2細胞群が播種された多孔膜を有する第2細胞培養基材を配置して、前記第1細胞群と前記第2細胞群とを共培養する工程であって、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、工程
を含む、方法。
A method for producing a skin model, comprising:
A step of disposing a second cell culture substrate having a porous membrane on which a second cell group including fibroblasts damaged by light irradiation is seeded above a first cell culture substrate on which a first cell group including keratinocytes and/or melanocytes is seeded, and co-culturing the first cell group and the second cell group,
A method comprising a step of exchanging soluble components between a first culture medium for culturing the first cell group and a second culture medium for culturing the second cell group via the porous membrane.
前記光照射により損傷が与えられた線維芽細胞が、光増感剤の存在下で、紫外光の照射により損傷が与えられた線維芽細胞である、請求項7に記載の方法。 The method according to claim 7, wherein the fibroblasts damaged by light irradiation are fibroblasts damaged by ultraviolet light irradiation in the presence of a photosensitizer. 前記光増感剤が、ソラレン、NAD、リボフラビン、トリプトファン、葉酸、ポルフィリン、メチレンブルー、チオール基で保護された金ナノクラスター(AUxSRy)からなる群から選択される、請求項8に記載の方法。 The method of claim 8, wherein the photosensitizer is selected from the group consisting of psoralen, NAD, riboflavin, tryptophan, folic acid, porphyrin, methylene blue, and thiol-protected gold nanoclusters (AUxSRy). 前記光照射が、UVAの光照射である、請求項7~9のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the light irradiation is UVA light irradiation. 前記第2細胞群は、さらに、評価対象の線維芽細胞を含む、請求項7~10のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 7 to 10, wherein the second cell group further includes fibroblasts to be evaluated. 前記第1細胞群は、色素取込評価物質が添加されたものである、請求項7~11のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 7 to 11, wherein the first cell group is added with a dye uptake evaluation substance. 皮膚の色素沈着を治療または予防するための因子の評価方法であって、
(1)ケラチノサイト及び/又はメラノサイトを含む第1細胞群が播種された第1細胞培養基材の上方に、光照射により損傷が与えられた線維芽細胞を含む第2細胞群が播種された多孔膜を有する第2細胞培養基材を配置して、前記第1細胞群と前記第2細胞群とを共培養し、皮膚モデルを作製する工程であって、
前記多孔膜を介して、前記第1細胞群を培養する第1培地と、前記第2細胞群を培養する第2培地との間で可溶性成分が交換される、工程;
(2)前記皮膚モデルに、候補因子を適用して培養する工程;
(3)前記工程(2)で得られる第1細胞群の色素沈着の指標を解析し、前記候補因子の治療または予防効果を評価する工程、
を含む、方法。
1. A method for evaluating an agent for treating or preventing skin pigmentation, comprising:
(1) A step of preparing a skin model by disposing a second cell culture substrate having a porous membrane on which a second cell group including fibroblasts damaged by light irradiation is seeded above a first cell culture substrate on which a first cell group including keratinocytes and/or melanocytes is seeded, and co-culturing the first cell group and the second cell group,
a step of exchanging soluble components between a first medium for culturing the first cell group and a second medium for culturing the second cell group via the porous membrane;
(2) applying a candidate factor to the skin model and culturing it;
(3) analyzing an index of pigmentation of the first cell group obtained in the step (2) and evaluating the therapeutic or preventive effect of the candidate factor;
A method comprising:
前記工程(1)の前に、色素取込評価物質を前記第1細胞群に添加する工程をさらに含み、前記工程(3)において、前記色素取込評価物質を前記第1細胞群へ取り込む度合いを前記色素沈着の指標とする、請求項13に記載の方法。 The method according to claim 13, further comprising a step of adding a dye uptake evaluation substance to the first cell group before the step (1), and in the step (3), the degree of uptake of the dye uptake evaluation substance into the first cell group is used as an index of the pigmentation. 前記工程(2)の後に、色素取込評価物質を前記第1細胞群に添加する工程をさらに含み、前記工程(3)において、前記色素取込評価物質を前記第1細胞群へ取り込む度合いを前記色素沈着の指標とする、請求項13に記載の方法。 The method according to claim 13, further comprising the step of adding a dye uptake evaluation substance to the first cell group after the step (2), and in the step (3), the degree of uptake of the dye uptake evaluation substance into the first cell group is used as an index of the pigmentation. 前記候補因子が、線維芽細胞であり、前記第2細胞群に適用される、請求項13~15のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 13 to 15, wherein the candidate factor is a fibroblast and is applied to the second cell group. 前記光照射により損傷が与えられた線維芽細胞が、光増感剤の存在下で、紫外光の照射により損傷が与えられた線維芽細胞である、請求項13~16のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 13 to 16, wherein the fibroblasts damaged by light irradiation are fibroblasts damaged by ultraviolet light irradiation in the presence of a photosensitizer. 前記光増感剤が、ソラレン、NAD、リボフラビン、トリプトファン、葉酸、ポルフィリン、メチレンブルー、チオール基で保護された金ナノクラスター(AUxSRy)からなる群から選択される、請求項17に記載の方法。 The method of claim 17, wherein the photosensitizer is selected from the group consisting of psoralen, NAD, riboflavin, tryptophan, folic acid, porphyrin, methylene blue, and thiol-protected gold nanoclusters (AUxSRy). 前記光照射が、UVAの光照射である、請求項13~18のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 13 to 18, wherein the light irradiation is UVA light irradiation.
JP2021091621A 2021-05-31 2021-05-31 Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com Active JP7661133B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021091621A JP7661133B2 (en) 2021-05-31 2021-05-31 Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021091621A JP7661133B2 (en) 2021-05-31 2021-05-31 Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022184021A JP2022184021A (en) 2022-12-13
JP7661133B2 true JP7661133B2 (en) 2025-04-14

Family

ID=84437351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021091621A Active JP7661133B2 (en) 2021-05-31 2021-05-31 Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7661133B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008237045A (en) 2007-03-26 2008-10-09 Shiseido Co Ltd Three-dimensional cultured pigmentation skin model, method for producing the same and method for evaluating localization, excretion, metabolism and degradation of melanin using three-dimenensional cultured pigmentation skin model
JP2013230090A (en) 2012-04-27 2013-11-14 National Institute Of Agrobiological Sciences Method for assessing skin sensitization of chemical substance by using three-dimensional skin model constructed in vitrigel chamber
JP2014132224A (en) 2013-01-04 2014-07-17 Nagase & Co Ltd Method for screening skin pigmentation inhibitor
WO2020111271A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 株式会社 資生堂 Composition for treating or preventing skin pigmentation
WO2020111265A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 株式会社 資生堂 Pigmentation skin model and method for producing same, and method for evaluating factor for treating or preventing pigmentation of skin

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008237045A (en) 2007-03-26 2008-10-09 Shiseido Co Ltd Three-dimensional cultured pigmentation skin model, method for producing the same and method for evaluating localization, excretion, metabolism and degradation of melanin using three-dimenensional cultured pigmentation skin model
JP2013230090A (en) 2012-04-27 2013-11-14 National Institute Of Agrobiological Sciences Method for assessing skin sensitization of chemical substance by using three-dimensional skin model constructed in vitrigel chamber
JP2014132224A (en) 2013-01-04 2014-07-17 Nagase & Co Ltd Method for screening skin pigmentation inhibitor
WO2020111271A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 株式会社 資生堂 Composition for treating or preventing skin pigmentation
WO2020111265A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 株式会社 資生堂 Pigmentation skin model and method for producing same, and method for evaluating factor for treating or preventing pigmentation of skin

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.Photochem.Photobiol.,1992年,Vol.14,p.105-124

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022184021A (en) 2022-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7522042B2 (en) Pigmented skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com
CN101969915B (en) Skin whitening method and screening method for factors for skin wrinkle formation suppression and/or removal
JP6426799B2 (en) Method for producing melanocytes adapted for keratinocytes or precursor cells thereof
JP6817610B2 (en) Three-dimensional cultured epidermis model and its manufacturing method, and how to use the three-dimensional cultured epidermis model
JP6181042B2 (en) Molecular signature of cutaneous pigment spots associated with extracellular matrix
Valluet et al. B-Raf and C-Raf are required for melanocyte stem cell self-maintenance
Michalczyk et al. UVB exposure of a humanized skin model reveals unexpected dynamic of keratinocyte proliferation and Wnt inhibitor balancing
Hachiya et al. An in vivo mouse model of human skin substitute containing spontaneously sorted melanocytes demonstrates physiological changes after UVB irradiation
JP2014513526A (en) Molecular signature of cutaneous pigmentation associated with extracellular matrix organization
Kormos et al. In vitro dedifferentiation of melanocytes from adult epidermis
JP7661133B2 (en) Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com
Qureshi et al. Lithium carbonate teratogenic effects in chick cardiomyocyte micromass system and mouse embryonic stem cell derived cardiomyocyte–possible protective role of myo-inositol
JP2016103997A (en) Method for searching for melanin controlling agent
JP7016533B2 (en) Test method for vitiligo toxicity and melasma toxicity
JP7733479B2 (en) Skin model and method for producing same, and method for evaluating factors for treating or preventing skin pigmentation - Patents.com
JP6042904B2 (en) Novel markers of papillary and reticulated fibroblasts and uses thereof
JP2020092628A (en) Three-dimensional cultured epidermal model and production method thereof
Yamauchi et al. Artificial pigmented human skin created by muse cells
Lo Cicero et al. Pathological modelling of pigmentation disorders associated with Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome (HGPS) revealed an impaired melanogenesis pathway in iPS-derived melanocytes
RU2706071C1 (en) Test system and method for production thereof
JP2021013396A (en) Three-dimensional cultured epidermis model and method for manufacturing the same
Mori et al. Novel phototoxicity assay using human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelial cells
Baldeschi et al. Alessandra Lo Cicero1, Manoubia Saidani1, Jennifer Allouche2, 3, Anne Laure Egesipe1, Lucile Hoch1, Celine Bruge1, Sabine Sigaudy4, 5, Annachiara De Sandre-Giovannoli4, 5, Nicolas Levy4, 5
KR100775333B1 (en) Screening method of melanin synthesis regulator using zebrafish (Zebrafish)
Fan et al. Melanocytes derived from mouse hair follicles: A novel study model to assess pigmentation disorders

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250325

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250326

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250402

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7661133

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150