JP7702137B2 - Hierarchical spheroid blood-brain barrier model using immortalized human cells and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ヒト不死化細胞を用いた階層型スフェロイド血液脳関門モデルおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a hierarchical spheroid blood-brain barrier model using human immortalized cells and a method for producing the same.
中枢神経系(Central Nervous System;CNS)は、血液脳関門(Blood Brain Barrier;BBB)によって末梢から生理学的に隔離されている。BBBは、細胞間密着結合(密着結合および接着結合)、ならびに、薬物を含む内因性および外因性化合物の血液から脳への移動を制限している排出トランスポーター(P糖タンパク質(P-gp)および乳癌耐性タンパク質(BCRP))を特徴とする脳血管のユニークな機能である(非特許文献1)。したがって、BBBは本来、CNS疾患に関与する可能性のある血液由来物質に対する保護障壁として機能しているが(非特許文献1)、同時に、CNS疾患に有効な薬剤を開発する際の障害ともなっている(非特許文献1)。The central nervous system (CNS) is physiologically isolated from the periphery by the blood-brain barrier (BBB). The BBB is a unique feature of the cerebrovascular system characterized by intercellular tight junctions (tight junctions and adherens junctions) and efflux transporters (P-glycoprotein (P-gp) and breast cancer resistance protein (BCRP)) that limit the movement of endogenous and exogenous compounds, including drugs, from the blood to the brain (Non-Patent Document 1). Thus, the BBB essentially functions as a protective barrier against blood-borne substances that may be involved in CNS diseases (Non-Patent Document 1), but at the same time, it also represents an obstacle to the development of effective drugs for CNS diseases (Non-Patent Document 1).
しかしながら一方では、BBBはグルコース輸送体1(GLUT1)や受容体媒介トランスサイトーシス(RMT)などの特定の物質流入輸送システムを有する。RMTに関与する受容体の代表例としては、トランスフェリン受容体(TfR)が挙げられ、これはトランスフェリンの脳への輸送に必要とされる一方で、抗トランスフェリン抗体など受容体に結合する高分子も輸送する。このようにRMTは治療用高分子の有望なCNS送達経路と見なされている(非特許文献2)。However, on the other hand, the BBB has certain substance influx transport systems, such as glucose transporter 1 (GLUT1) and receptor-mediated transcytosis (RMT). A representative example of a receptor involved in RMT is the transferrin receptor (TfR), which is required for the transport of transferrin to the brain, but also transports macromolecules that bind to the receptor, such as anti-transferrin antibodies. Thus, RMT is considered a promising CNS delivery route for therapeutic macromolecules (Non-Patent Document 2).
BBBはまた、免疫細胞のCNSへの移動も制限するため、脳における低レベルの免疫監視機構(immune surveillance)の維持にも必須の役割を担っている(非特許文献3)。ただし、CNSへの免疫細胞の侵入は、BBBが破綻する多発性硬化症や脳卒中などの様々な疾患で観察されており、このイベントは疾患の進行に重要な役割を果たす(非特許文献4)。The BBB also restricts the movement of immune cells into the CNS, and therefore plays an essential role in maintaining low-level immune surveillance in the brain (Non-Patent Document 3). However, the entry of immune cells into the CNS has been observed in various diseases in which the BBB is disrupted, such as multiple sclerosis and stroke, and this event plays an important role in the progression of the disease (Non-Patent Document 4).
以上の理由から、BBBは、CNS疾患の理解、治療アプローチの特定、および、CNS疾患に対する薬剤の開発という点で、研究の重要なターゲットである。For these reasons, the BBB is an important research target for understanding CNS diseases, identifying therapeutic approaches, and developing drugs for CNS diseases.
このような研究の促進には、BBBの開発およびメンテナンスの背後に存在する分子メカニズムを探求し、CNS疾患の治療を進めるための様々な薬剤候補や知見を試験するための広範な研究が必要となる。 Facilitating such research will require extensive studies to explore the molecular mechanisms behind the development and maintenance of the BBB and to test various drug candidates and findings to advance the treatment of CNS disorders.
In vivoのBBBは、ペリサイトとアストロサイトとに覆われた脳微小血管内皮細胞(BMEC)によって形成されるため(非特許文献1)、in vitroのBBBモデル(非特許文献5)は、BMECまたはこれら3つの細胞種を組み合わせて構築される。従来のin vitroのBBBモデルは、トランスウェル培養システムが使用されていた。このシステムは、調製が簡単であることに加えて、BBBの細胞間結合や薬物透過性を簡単に解析できる等の多くの実験的利点を有する。 Because the in vivo BBB is formed by brain microvascular endothelial cells (BMEC) covered by pericytes and astrocytes (Non-Patent Document 1), in vitro BBB models (Non-Patent Document 5) are constructed using BMEC or a combination of these three cell types. Conventional in vitro BBB models have used a transwell culture system. In addition to being easy to prepare, this system has many experimental advantages, such as the ability to easily analyze intercellular junctions and drug permeability of the BBB.
しかしながら、トランスウェル培養システムは、生体内微小環境を欠如するため(すなわち、細胞は2次元的に生存し、3つの細胞種それぞれの間での直接的なコミュニケーションが存在しないため)、その機能は十分に成熟せず、結果としてBBB機能レベルが低く、特定の実験における偽陰性/偽陽性結果のリスクの可能性を残すものである。However, because the transwell culture system lacks an in vivo microenvironment (i.e., cells live in a two-dimensional environment and there is no direct communication between each of the three cell types), its functions are not fully mature, resulting in a low level of BBB function and the risk of false negative/positive results in certain experiments.
これに対し、チップ上のBBB、オルガノイドおよびスフェロイドなど3次元の培養法は(非特許文献5)、より優れた機能を備えたBBBモデルを開発するための有望なアプローチとして大きな注目を集めている。これらの新しい系は、in vivo BBBをより忠実に模倣することを目的としているため、これまで以上に高いBBB機能レベルを達成することが期待されている。ただし、このようなモデルがBBB研究および創薬の現場に実装され、その推進に貢献するためには、様々な実験に対する適合性と利便性が必要である。In contrast, three-dimensional culture methods such as BBB on a chip, organoids and spheroids (Non-Patent Document 5) have attracted much attention as promising approaches to develop BBB models with better functions. These new systems aim to more faithfully mimic the in vivo BBB and are therefore expected to achieve higher levels of BBB function than ever before. However, in order for such models to be implemented in the field of BBB research and drug discovery and contribute to its promotion, they must be adaptable and convenient for various experiments.
本発明は、ヒト不死化細胞を用いた階層型スフェロイド血液脳関門モデルおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a hierarchical spheroid blood-brain barrier model using human immortalized cells and a method for producing the same.
上記のような三次元(3D)BBBモデルに対する関心の高まりの下、本発明者らは、ヒト条件的不死化細胞を使用した階層型スフェロイド血液脳関門モデルの樹立に成功した。本発明者らがこれまでに報告したように(参考文献1~4)、使用した不死化細胞は、高い増殖能力と凍結保存性を備えており、高いBBB透過性薬剤および低いBBB透過性薬剤を識別できるトランスウェル型BBBモデルにも使用することができる。本明細書で提示する当該モデルの製造方法によれば、BBBの特性をさらに高めた、様々なBBB研究に役立つ研究ツールとなる三次元BBBモデルを構築することができる。 In light of the growing interest in three-dimensional (3D) BBB models, the present inventors have succeeded in establishing a hierarchical spheroid blood-brain barrier model using human conditionally immortalized cells. As previously reported by the present inventors (References 1-4), the immortalized cells used have high proliferation capacity and cryopreservability, and can be used in a transwell-type BBB model that can distinguish between high and low BBB-permeable drugs. The method for producing the model presented in this specification allows the construction of a three-dimensional BBB model with further improved BBB characteristics, which can serve as a useful research tool for various BBB studies.
すなわち、本発明は:
[1](i)ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを培地に播種する第一の播種工程と、
(ii)播種した前記ヒト条件的不死化アストロサイトと前記ヒト条件的不死化ペリサイトとを共培養して、二種の細胞を含む共培養物を得る第一の共培養工程と、
(iii)前記二種の細胞を含む共培養物を含んだ培地に、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞を播種する第二の播種工程と、
(iv)前記二種の細胞を含む共培養物と前記ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞とを共培養して多細胞三次元血液脳関門モデルを得る第二の共培養工程と
を含む、多細胞三次元血液脳関門モデルの製造方法;
[2]前記第一の播種工程(i)の培地が、増粘剤を含む、[1]に記載の製造方法;
[3]前記第一の共培養工程(ii)および第二の共培養工程(iv)が、35~39℃の範囲内で行われる、[1]または[2]に記載の製造方法;
[4]前記第一の共培養工程(ii)において、前記二種の細胞を含む共培養物が、楕円体状、回転楕円体状または球体状の細胞塊を形成する、[1]~[3]のいずれか1項に記載の製造方法;
[5]前記楕円体、回転楕円体または球体の3径のうちの最も長い径が、180~350μmの範囲内である、[4]に記載の製造方法;
[6]前記第二の共培養工程(iv)において、前記ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞が、前記第一の共培養工程(ii)において形成された前記細胞塊の周囲を被覆して多細胞三次元血液脳関門モデルを形成する、[4]または[5]に記載の製造方法;
[7]前記多細胞三次元血液脳関門モデルが、楕円体、回転楕円体または球体の形状を有し、
前記多細胞三次元血液脳関門モデルの楕円体、回転楕円体または球体の3径のうちの最も長い径が、180~350μmの範囲内である、[1]~[6]のいずれか1項に記載の製造方法;
[8]前記第一の播種工程(i)の培地における増粘剤の濃度が、0.1~20mg/mLである、[2]~[7]のいずれか1項に記載の製造方法;
[9]前記第一の播種工程(i)の12~72時間後に、前記第二の播種工程(iii)の播種を行う、[1]~[8]のいずれか1項に記載の製造方法;
[10]前記第二の共培養工程(iv)において、共培養を12~72時間行う、[1]~[9]のいずれか1項に記載の製造方法;
[11]前記工程(i)~(iv)の少なくとも1つが、略V字またはV字形状の底部を有する容器内で行われる、[1]~[10]に記載の製造方法;
[12][1]~[11]のいずれか1項に記載の製造方法によって製造される、多細胞三次元血液脳関門モデル;
[13](A)ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを含む細胞塊と、
(B)前記細胞塊の周囲を被覆するヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞の層と
を含む、多細胞三次元血液脳関門モデル;
[14]前記細胞塊(A)において、内側にヒト条件的不死化アストロサイト、外側にヒト条件的不死化ペリサイトが位置する、[13]に記載の多細胞三次元血液脳関門モデル;
[15]前記多細胞三次元血液脳関門モデルが、楕円体状、回転楕円体状または球体状である、[13]または[14]に記載の多細胞三次元血液脳関門モデル;
[16]前記多細胞三次元血液脳関門モデルの楕円体、回転楕円体または球体の3径のうちの最も長い径が、180~350μmの範囲内である、[15]に記載の多細胞三次元血液脳関門モデル
に関する。
That is, the present invention relates to:
[1] (i) a first seeding step of seeding human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes in a medium;
(ii) a first co-culture step of co-culturing the seeded human conditionally-immortalized astrocytes and the human conditionally-immortalized pericytes to obtain a co-culture containing the two types of cells;
(iii) a second seeding step of seeding human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells into a medium containing a co-culture containing the two types of cells;
(iv) a second co-culture step of co-culturing the co-culture containing the two types of cells with the human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells to obtain a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model;
[2] The method according to [1], wherein the medium of the first seeding step (i) contains a thickening agent;
[3] The method according to [1] or [2], wherein the first co-culture step (ii) and the second co-culture step (iv) are carried out at a temperature within a range of 35 to 39°C;
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein in the first co-culture step (ii), a co-culture containing the two types of cells forms ellipsoidal, spheroidal, or spherical cell masses;
[5] The manufacturing method according to [4], wherein the longest diameter among three diameters of the ellipsoid, spheroid, or sphere is within a range of 180 to 350 μm;
[6] The method according to [4] or [5], wherein in the second co-culture step (iv), the human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells surround the cell mass formed in the first co-culture step (ii) to form a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model;
[7] The multicellular three-dimensional blood-brain barrier model has an ellipsoid, spheroid, or spherical shape,
The method according to any one of [1] to [6], wherein the longest diameter of the three diameters of the ellipsoid, spheroid, or sphere of the multicellular three-dimensional blood-brain barrier model is within the range of 180 to 350 μm;
[8] The method according to any one of [2] to [7], wherein the concentration of the thickener in the medium in the first seeding step (i) is 0.1 to 20 mg/mL;
[9] The method according to any one of [1] to [8], wherein the second seeding step (iii) is carried out 12 to 72 hours after the first seeding step (i);
[10] The method according to any one of [1] to [9], wherein in the second co-culture step (iv), the co-culture is carried out for 12 to 72 hours;
[11] The method according to any one of [1] to [10], wherein at least one of the steps (i) to (iv) is carried out in a vessel having a substantially V-shaped or V-shaped bottom;
[12] A multicellular three-dimensional blood-brain barrier model produced by the production method according to any one of [1] to [11];
[13] (A) a cell mass containing human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes;
(B) a layer of human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells surrounding the cell mass;
[14] The multicellular three-dimensional blood-brain barrier model according to [13], wherein the cell mass (A) has human conditionally immortalized astrocytes positioned on the inside and human conditionally immortalized pericytes positioned on the outside;
[15] The multicellular three-dimensional blood-brain barrier model according to [13] or [14], wherein the multicellular three-dimensional blood-brain barrier model is ellipsoidal, spheroidal, or spherical;
[16] The multicellular three-dimensional blood-brain barrier model according to [15], wherein the longest diameter among the three diameters of the ellipsoid, spheroid, or sphere of the multicellular three-dimensional blood-brain barrier model is within the range of 180 to 350 μm.
本発明によれば、ヒト不死化細胞を用いた階層型スフェロイド血液脳関門モデルを提供することができる。 According to the present invention, a hierarchical spheroid blood-brain barrier model can be provided using human immortalized cells.
以下、本発明についてより詳細に説明する。 The present invention is described in more detail below.
本発明の第1の側面は、ヒト条件的不死化細胞を用いた多細胞三次元血液脳関門モデルの製造方法を提供する。具体的には、本製造方法によって提供される多細胞三次元血液脳関門モデルは、ヒトのインビトロの血液脳関門モデルである。本製造方法は、以下に説明する工程を含むものである。A first aspect of the present invention provides a method for producing a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model using human conditionally immortalized cells. Specifically, the multicellular three-dimensional blood-brain barrier model provided by this production method is a human in vitro blood-brain barrier model. This production method includes the steps described below.
すなわち、本発明にかかる多細胞三次元血液脳関門モデルの製造方法は、下記:
(i)ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを培地に播種する第一の播種工程と、
(ii)播種した前記ヒト条件的不死化アストロサイトと前記ヒト条件的不死化ペリサイトとを共培養して、二種の細胞を含む共培養物を得る第一の共培養工程と、
(iii)前記二種の細胞を含む共培養物を含んだ培地に、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞を播種する第二の播種工程と、
(iv)前記二種の細胞を含む共培養物と前記ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞とを共培養して多細胞三次元血液脳関門モデルを得る第二の共培養工程と
を含む。以下、各工程について詳述する。
That is, the method for producing a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model according to the present invention comprises the steps of:
(i) a first seeding step of seeding human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes in a culture medium;
(ii) a first co-culture step of co-culturing the seeded human conditionally-immortalized astrocytes and the human conditionally-immortalized pericytes to obtain a co-culture containing the two types of cells;
(iii) a second seeding step of seeding human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells into a medium containing a co-culture containing the two types of cells;
(iv) a second co-culture step of co-culturing the co-culture containing the two types of cells with the human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells to obtain a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model. Each step is described in detail below.
<第一の播種工程>
本工程では、ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを培地に播種する。ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを一緒に培地に播種し、後続の工程において、これらを共培養する。
<First seeding step>
In this step, human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes are seeded in a medium. Human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes are seeded together in a medium, and in a subsequent step, they are co-cultured.
本工程において播種されるヒト条件的不死化アストロサイトの数とヒト条件的不死化ペリサイトの数との比は、後続の共培養工程で、ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとが、自己集合によって細胞塊を形成することができる範囲で、適宜調整されてよい。The ratio of the number of human conditionally-immortalized astrocytes to the number of human conditionally-immortalized pericytes seeded in this process may be appropriately adjusted within a range that allows the human conditionally-immortalized astrocytes and the human conditionally-immortalized pericytes to form cell masses by self-aggregation in the subsequent co-culture process.
好ましい一態様において培地は、増粘剤を含む。増粘剤を培地に含ませることにより、後の共培養において、細胞の凝集体の形成を促進する。In a preferred embodiment, the medium contains a thickening agent. By including a thickening agent in the medium, the formation of cell aggregates is promoted in the subsequent co-culture.
増粘剤は、培地に適度な粘度を付与し、かつ、培養される細胞の機能を損なわないものが使用される。増粘剤としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アガロース、カルボキシメチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、キサンタンガム、カラギーナン、グアーガム、タマリンドシードガム、ローカストビーンガム、ジェランガム、アラビアガム、クインスシードガム、ガラクタン、ペクチン、マンナン、デンプン、カードラン、グリコーゲン、ヒドロキシエチルグアガム、カルボキシメチルグアガム、ケラト硫酸、サクシノグルカン、カロニン酸、キチン、キトサン、カルボキシメチルキチン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、アルキル変性カルボキシビニルポリマー、ベントナイトが挙げられるが、これらに限定されない。増粘剤は、これらのうちの複数を組み合わせて使用してもよい。一態様において、増粘剤は、メチルセルロースである。The thickener used is one that imparts an appropriate viscosity to the medium and does not impair the function of the cells being cultured. Examples of thickeners include, but are not limited to, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, agarose, carboxymethylcellulose, methylhydroxypropylcellulose, dextran, polyethylene glycol, xanthan gum, carrageenan, guar gum, tamarind seed gum, locust bean gum, gellan gum, gum arabic, quince seed gum, galactan, pectin, mannan, starch, curdlan, glycogen, hydroxyethyl guar gum, carboxymethyl guar gum, keratosulfuric acid, succinoglucan, caronic acid, chitin, chitosan, carboxymethyl chitin, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, carboxyvinyl polymer, alkyl-modified carboxyvinyl polymer, and bentonite. The thickener may be a combination of two or more of these. In one embodiment, the thickener is methylcellulose.
メチルセルロースは例えば、以下から選択される1つ以上の性質を有する:平均重合度300~500、平均分子量60,000~100,000、メトキシ基含有量20~40%。好ましいメチルセルロースは、以下から選択される1つ以上の性質を有する:平均重合度400~500、平均分子量70,000~90,000、メトキシ基含有量25~35%。最も好ましいメチルセルロースは、以下から選択される1つ以上の性質を有する:平均重合度440、平均分子量84,000、メトキシ基含有量26~33%。Methylcellulose has, for example, one or more properties selected from the following: average degree of polymerization 300-500, average molecular weight 60,000-100,000, methoxy group content 20-40%. Preferred methylcellulose has one or more properties selected from the following: average degree of polymerization 400-500, average molecular weight 70,000-90,000, methoxy group content 25-35%. Most preferred methylcellulose has one or more properties selected from the following: average degree of polymerization 440, average molecular weight 84,000, methoxy group content 26-33%.
前記工程(i)の培地における増粘剤の濃度は、例えば0.1~20mg/mLである。増粘剤がメチルセルロースである場合、メチルセルロースの濃度は例えば、0.1~10mg/mL、好ましくは0.2~5.0mg/mL、より好ましくは0.3~3.0mg/mL、さらにより好ましくは0.4~2.0mg/mL、最も好ましくは0.4~1.0mg/mLである。一態様において、前記工程(i)の培地におけるメチルセルロースの濃度は、0.48mg/mLである。The concentration of the thickening agent in the medium in step (i) is, for example, 0.1 to 20 mg/mL. When the thickening agent is methylcellulose, the concentration of methylcellulose is, for example, 0.1 to 10 mg/mL, preferably 0.2 to 5.0 mg/mL, more preferably 0.3 to 3.0 mg/mL, even more preferably 0.4 to 2.0 mg/mL, and most preferably 0.4 to 1.0 mg/mL. In one embodiment, the concentration of methylcellulose in the medium in step (i) is 0.48 mg/mL.
本工程で使用する培地は、室温での粘度が、例えば6.3mPa・s以上、好ましくは6.4mPa・s以上、より好ましくは6.5mPa・s以上、さらにより好ましくは6.7mPa・s以上、さらに特に好ましくは6.8mPa・s以上、最も好ましくは7.0mPa・s以上の粘度を有する。培地の粘度が低すぎると、細胞の凝集体の形成が促進されない場合がある。攪拌子としてM2ローター(東機産業株式会社製)を備えるB型粘度計(東機産業株式会社製「TVB10」型粘度計)を用いて、回転数60rpmで、攪拌開始から1分後に測定した値を培地の粘度とする。具体的には、攪拌開始1分後から、1~2秒ごとに測定値を10回計測し、計測した値の平均を粘度とした。The medium used in this step has a viscosity at room temperature of, for example, 6.3 mPa·s or more, preferably 6.4 mPa·s or more, more preferably 6.5 mPa·s or more, even more preferably 6.7 mPa·s or more, even more preferably 6.8 mPa·s or more, and most preferably 7.0 mPa·s or more. If the viscosity of the medium is too low, the formation of cell aggregates may not be promoted. The viscosity of the medium is determined by measuring the value 1 minute after the start of stirring at a rotation speed of 60 rpm using a B-type viscometer (Toki Sangyo Co., Ltd. "TVB10" viscometer) equipped with an M2 rotor (Toki Sangyo Co., Ltd.) as the stirring bar. Specifically, the measured value is measured 10 times every 1 to 2 seconds from 1 minute after the start of stirring, and the average of the measured values is determined as the viscosity.
<第一の共培養工程>
本工程では、第一の播種工程で播種したヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを共培養して、二種の細胞を含む共培養物を得る。
<First co-culture step>
In this step, the human conditionally-immortalized astrocytes and human conditionally-immortalized pericytes seeded in the first seeding step are co-cultured to obtain a co-culture containing the two types of cells.
本工程で得られる二種の細胞を含む共培養物は、細胞塊を形成する。具体的には、ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとが、自己集合によって細胞塊を形成する。当該細胞塊は、例えば楕円体状、好ましくは回転楕円体状または球体状の形状を有する。The co-culture containing the two types of cells obtained in this process forms a cell mass. Specifically, human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes form a cell mass by self-assembly. The cell mass has, for example, an ellipsoidal shape, preferably a spheroidal or spherical shape.
本明細書において、「楕円体」とは、楕円を三次元へ拡張した立体形状であり、その表面は二次曲面である。楕円体のx軸、y軸、z軸方向の径の半分の長さをそれぞれ、a、bおよびcとした場合、a、bおよびcのうちいずれか2つが等しい楕円体は楕円の軸を中心に楕円を回転して得られる回転体であり、長軸を回転軸にしたもの(長球)と短軸を回転軸にしたもの(扁球)とを併せて「回転楕円体」と称する。a、bおよびcのすべてが等しい楕円体は「球体」である。本明細書において、「楕円体」の語には、「回転楕円体」と「球体」とを包含するものとする。In this specification, an "ellipsoid" is a three-dimensional shape obtained by expanding an ellipse into three dimensions, and its surface is a quadratic curved surface. If the half lengths of the diameters of an ellipsoid in the x-axis, y-axis, and z-axis directions are a, b, and c, respectively, an ellipsoid in which any two of a, b, and c are equal is a body of revolution obtained by rotating an ellipse around its axis, and both an ellipsoid whose major axis is the axis of revolution (a prolate spheroid) and an ellipsoid whose minor axis is the axis of revolution (an oblate spheroid) are referred to as "ellipsoids of revolution". An ellipsoid in which a, b, and c are all equal is a "sphere". In this specification, the term "ellipsoid" includes both "ellipsoid of revolution" and "sphere".
楕円体、回転楕円体または球体の3径のうちの最も長い径は、例えば180~350μm、好ましくは200~320μm、より好ましくは220~300μm、最も好ましくは240~280μmの範囲内である。最も長い径がこの範囲内にある場合、上記細胞塊に低酸素領域が生じることを防ぐことができる。The longest diameter of the three diameters of the ellipsoid, spheroid, or sphere is, for example, within the range of 180 to 350 μm, preferably 200 to 320 μm, more preferably 220 to 300 μm, and most preferably 240 to 280 μm. When the longest diameter is within this range, it is possible to prevent the occurrence of hypoxic regions in the cell mass.
本工程で形成される細胞塊において、内側にヒト条件的不死化アストロサイト、外側にヒト条件的不死化ペリサイトが位置する。具体的には、当該細胞塊は、内側にヒト条件的不死化アストロサイトがコアとなる塊を形成し、その外側にヒト条件的不死化ペリサイトが位置する構造を有する(図1A参照)。In the cell mass formed in this process, human conditionally immortalized astrocytes are located on the inside and human conditionally immortalized pericytes are located on the outside. Specifically, the cell mass has a structure in which human conditionally immortalized astrocytes form a core mass on the inside and human conditionally immortalized pericytes are located on the outside (see Figure 1A).
本工程において、共培養は、例えば34~40℃、好ましくは35~39℃で行われる。例えば、これらの細胞を、温度条件33℃で共培養すると、細胞塊のサイズが大きくなることにより、細胞塊の形成するコア領域が低酸素状態となる。一方、上記のような温度範囲で共培養を行うことにより、不死化シグナルの働きを弱めて細胞の増殖を抑えつつ、分化を促進し、好適なサイズの細胞塊を得ることができ、また、良好な球形度の細胞塊を得ることができる。さらに、細胞は上記のような温度範囲であれば、温度耐性を有する。一態様において、共培養は36~38℃で行われる。また別の態様において、共培養は36.5~37.5℃で行われる。In this step, the co-culture is carried out at, for example, 34 to 40°C, preferably 35 to 39°C. For example, when these cells are co-cultured at a temperature condition of 33°C, the size of the cell aggregates increases, and the core region where the cell aggregates form becomes hypoxic. On the other hand, by carrying out the co-culture in the above-mentioned temperature range, the action of the immortalization signal is weakened, cell proliferation is suppressed, differentiation is promoted, and cell aggregates of suitable size can be obtained, and cell aggregates with good sphericity can be obtained. Furthermore, the cells have temperature resistance within the above-mentioned temperature range. In one embodiment, the co-culture is carried out at 36 to 38°C. In another embodiment, the co-culture is carried out at 36.5 to 37.5°C.
実施例で後述するように、本発明者らは、具体的な実験においては、37℃という、増殖は抑えつつも分化を促進する温度条件で共培養を行うことにより、好適なサイズの細胞塊を得ることに成功した。これまでは、39℃において細胞の不死化シグナルが完全に解除されることが報告されていたが、37℃でも不死化シグナルの働きを弱めて分化を促進できることを示した。この点において、本発明にかかる製造方法は、より低い温度で分化を促進できるという点で汎用性がより高まった方法と言える。また、37℃で共培養を行うことで、球形度が向上することを見出した。本工程の共培養条件の一例は、37℃、5% CO2/95% airである。 As described later in the Examples, in a specific experiment, the present inventors succeeded in obtaining cell aggregates of suitable size by performing co-culture at 37°C, a temperature condition that suppresses proliferation while promoting differentiation. Until now, it has been reported that the immortalization signal of cells is completely released at 39°C, but it has been shown that differentiation can be promoted by weakening the action of the immortalization signal even at 37°C. In this respect, the production method of the present invention can be said to be a method with higher versatility in that differentiation can be promoted at a lower temperature. In addition, it was found that the sphericity was improved by performing co-culture at 37°C. An example of the co-culture condition in this step is 37°C, 5% CO2 /95% air.
本工程において、共培養は例えば、12~72時間、好ましくは24~60時間、さらに好ましくは30~60時間、特に好ましくは36~54、最も好ましくは40~50時間行われる。具体的な一態様において、共培養は48時間行われる。In this step, the co-culture is carried out for, for example, 12 to 72 hours, preferably 24 to 60 hours, more preferably 30 to 60 hours, particularly preferably 36 to 54 hours, and most preferably 40 to 50 hours. In a specific embodiment, the co-culture is carried out for 48 hours.
<第二の播種工程>
本工程では、先の工程で得られた二種の細胞を含む共培養物を含んだ培地に、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞を播種する。ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞の播種は、第1の播種工程でヒト条件的不死化アストロサイトおよびヒト条件的不死化ペリサイトを播種してから、例えば12~72時間後、好ましくは24~60時間後、さらに好ましくは30~60時間後、特に好ましくは36~54時間後、最も好ましくは40~50時間後に行う。具体的な一態様において、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞の播種は、ヒト条件的不死化アストロサイトおよびヒト条件的不死化ペリサイトを播種してから、48時間後に行われる。
<Second seeding step>
In this step, human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells are seeded in a medium containing a co-culture containing the two types of cells obtained in the previous step. The seeding of human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells is performed, for example, 12 to 72 hours, preferably 24 to 60 hours, more preferably 30 to 60 hours, particularly preferably 36 to 54 hours, and most preferably 40 to 50 hours after seeding human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes in the first seeding step. In a specific embodiment, the seeding of human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells is performed 48 hours after seeding human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes.
<第二の共培養工程>
本工程では、第一の共培養工程で得られた二種の細胞を含む共培養物と、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞とを共培養して多細胞三次元血液脳関門モデルを得る。
<Second co-culture step>
In this step, the co-culture containing the two types of cells obtained in the first co-culture step is co-cultured with human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells to obtain a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model.
本工程では、上記細胞の共培養は、例えば34~40℃、好ましくは35~39℃で行われる。上記のような温度範囲で共培養することにより、不死化シグナルの作用を弱めて細胞の増殖を抑えつつ、分化を促進し、好適なサイズの細胞塊を得ることができると共に、良好な球形度の細胞塊を得ることができる。さらに、上記のような温度範囲であれば、細胞は温度耐性を有する。一態様において、本工程の共培養は36~38℃で行われる。また別の態様において、共培養は36.5~37.5℃で行われる。In this step, the co-culture of the cells is carried out at, for example, 34 to 40°C, preferably 35 to 39°C. By carrying out the co-culture in the above-mentioned temperature range, it is possible to weaken the action of the immortalization signal and suppress cell proliferation while promoting differentiation, thereby obtaining cell aggregates of suitable size and cell aggregates with good sphericity. Furthermore, the cells have temperature resistance within the above-mentioned temperature range. In one embodiment, the co-culture in this step is carried out at 36 to 38°C. In another embodiment, the co-culture is carried out at 36.5 to 37.5°C.
実施例において後述するように、本発明者らは、具体的な実験においては、37℃という、増殖は抑えつつも分化を促進する温度条件で共培養を行うことにより、好適なサイズの細胞塊を得ることができ、球形度が向上するとともに、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞が二種の細胞を含む共培養物の周囲を均一に被覆することができることを見出した。As described later in the Examples, in specific experiments, the inventors found that by performing co-culture at 37°C, a temperature condition that suppresses proliferation while promoting differentiation, cell aggregates of an appropriate size can be obtained, the sphericity is improved, and the human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells can uniformly cover the periphery of the co-culture containing the two types of cells.
本工程では、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞が、第一の共培養工程で形成された二種の細胞を含む共培養物の細胞塊の周囲を被覆して多細胞三次元血液脳関門モデルを形成する。好ましくは、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞は、第一の共培養工程で形成された二種の細胞を含む共培養物の細胞塊の周囲を単層で被覆して当該モデルを形成する(図1A)。In this step, the human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells coat the periphery of the cell clusters of the co-culture containing the two types of cells formed in the first co-culture step to form a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model. Preferably, the human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells coat the periphery of the cell clusters of the co-culture containing the two types of cells formed in the first co-culture step in a monolayer to form the model (FIG. 1A).
上記のとおり、本発明にかかる多細胞三次元血液脳関門モデルの製造方法では、まず、ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを培地に播種し、その後、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞を播種することで、ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトから形成される細胞塊の周囲をヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞が被覆した、階層型スフェロイド血液脳関門モデルを得ることができる。As described above, in the method for producing a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model according to the present invention, first, human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes are seeded in a culture medium, and then human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells are seeded, thereby obtaining a hierarchical spheroid blood-brain barrier model in which the cell mass formed from human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes is surrounded by human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells.
形成された多細胞三次元血液脳関門モデルは、例えば楕円体、好ましくは回転楕円体または球体の形状を有する。多細胞三次元血液脳関門モデルの楕円体、回転楕円体または球体の3径のうちの最も長い径は、例えば180~350μm、好ましくは200~320μm、より好ましくは220~300μm、最も好ましくは240~280μmの範囲内である。The multicellular three-dimensional blood-brain barrier model thus formed has, for example, an ellipsoidal shape, preferably a spheroid or a sphere. The longest diameter of the three diameters of the ellipsoid, spheroid or sphere of the multicellular three-dimensional blood-brain barrier model is, for example, within the range of 180 to 350 μm, preferably 200 to 320 μm, more preferably 220 to 300 μm, and most preferably 240 to 280 μm.
第1の播種工程で播種されるヒト条件的不死化アストロサイトの数と、第1の播種工程で播種されるヒト条件的不死化ペリサイトの数と、第2の播種工程で播種されるヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞の数との比は、共培養工程で、ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとが、自己集合によって細胞塊を形成することができ、かつ、ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを含む細胞塊の周囲をヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞が十分に覆うことができる範囲で、適宜調整されてよい。The ratio of the number of human conditionally-immortalized astrocytes seeded in the first seeding step, the number of human conditionally-immortalized pericytes seeded in the first seeding step, and the number of human conditionally-immortalized brain microvascular endothelial cells seeded in the second seeding step may be appropriately adjusted within a range in which the human conditionally-immortalized astrocytes and the human conditionally-immortalized pericytes can form cell clusters by self-assembly in the co-culture step, and the cell clusters containing the human conditionally-immortalized astrocytes and the human conditionally-immortalized pericytes can be sufficiently surrounded by the human conditionally-immortalized brain microvascular endothelial cells.
一態様において、前記工程の少なくとも1つは、略V字またはV字形状の底部を有する容器内で行われる(図1A参照)。ここで、底部の形状は、その容器の深さ方向に沿って形成される面で切断した場合の断面図を基に規定される形状を指すものとする。略V字またはV字形状以外の形状の底部を有する容器、例えば、U字形状の底部を有する容器内で行われると、細胞を中心に集める作用が弱く、スフェロイド表面に内皮細胞が均一に接着しない。前記工程の少なくとも1つは、例えば、略V字またはV字形状の底部を有するプレート内で行われる。当該プレートは所望の数のウェルを有している。好ましい一態様において、前記工程のすべてが、略V字またはV字形状の底部を有する容器内で行われる(図1A参照)。In one embodiment, at least one of the steps is performed in a vessel having a substantially V-shaped or V-shaped bottom (see FIG. 1A). Here, the shape of the bottom refers to a shape defined based on a cross-sectional view when the vessel is cut along a plane formed along the depth direction. If the steps are performed in a vessel having a bottom other than a substantially V-shaped or V-shaped shape, for example, a vessel having a U-shaped bottom, the effect of concentrating the cells to the center is weak, and the endothelial cells do not adhere uniformly to the spheroid surface. At least one of the steps is performed, for example, in a plate having a substantially V-shaped or V-shaped bottom. The plate has a desired number of wells. In a preferred embodiment, all of the steps are performed in a vessel having a substantially V-shaped or V-shaped bottom (see FIG. 1A).
<その他の工程>
本発明の前記製造方法は、さらに、作製された多細胞三次元血液脳関門モデルを凍結する凍結工程、作製された当該モデルの形状、性能等を維持する工程、当該モデルを必要とされる場所に輸送する工程を含んでもよい。
<Other processes>
The production method of the present invention may further include a freezing step of freezing the prepared multicellular three-dimensional blood-brain barrier model, a step of maintaining the shape, performance, etc. of the prepared model, and a step of transporting the model to a location where it is needed.
本発明の第2の側面は、先述の製造方法によって製造される、多細胞三次元血液脳関門モデルに関する。A second aspect of the present invention relates to a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model produced by the aforementioned manufacturing method.
本発明の第3の側面は、下記:
(A)ヒト条件的不死化アストロサイトとヒト条件的不死化ペリサイトとを含む、細胞塊と、
(B)前記細胞塊の周囲を被覆するヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞の層と
を含む、多細胞三次元血液脳関門モデルに関する。
A third aspect of the present invention is a method for producing a composition comprising the steps of:
(A) A cell mass comprising human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes;
(B) A layer of human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells surrounding the cell mass.
細胞塊(A)において、内側にヒト条件的不死化アストロサイト、外側にヒト条件的不死化ペリサイトが位置する。具体的には、当該細胞塊は、内側にヒト条件的不死化アストロサイトがコアとなる塊を形成し、その外側にヒト条件的不死化ペリサイトが位置する構造を有する(図1A参照)。当該多細胞三次元血液脳関門モデルは、先述の形状およびサイズを有する。In the cell mass (A), human conditionally immortalized astrocytes are located on the inside and human conditionally immortalized pericytes are located on the outside. Specifically, the cell mass has a structure in which human conditionally immortalized astrocytes form a core mass on the inside and human conditionally immortalized pericytes are located on the outside (see Figure 1A). The multicellular three-dimensional blood-brain barrier model has the shape and size described above.
先に述べたとおり、in vitro血液脳関門(BBB)モデルは、脳標的薬の開発とBBBの生理学的および病態生理学的機能の理解のための重要な研究ツールである。本発明によれば、ヒト条件的不死化細胞を用いた多細胞三次元血液脳関門モデルを提供することができる。当該モデルは、基本的なヒトのBBB特性を保持すると共に、不死化細胞の無限の増殖能力に基づき、様々なBBB研究を加速するための有用で適用性の高い実験プラットフォームを提供することが期待される。As mentioned above, in vitro blood-brain barrier (BBB) models are important research tools for developing brain-targeting drugs and understanding the physiological and pathophysiological functions of the BBB. According to the present invention, a multicellular three-dimensional blood-brain barrier model using human conditionally immortalized cells can be provided. This model retains basic human BBB characteristics and is expected to provide a useful and highly applicable experimental platform for accelerating various BBB research based on the unlimited proliferation capacity of immortalized cells.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
<1>試料および試験方法<1> Samples and test methods
[不死化細胞の作製]
ヒトBMEC/条件的不死化クローン18(HBMEC/ci18)、ヒトアストロサイト/条件的不死化クローン35(HASTR/ci35)およびヒト脳ペリサイト/条件的不死化37(HBPC/ci37)を、参考文献1~4に記載の方法に従って作製した。これらは、温度感受性(temperature-sensitive)simian virus 40 large T抗原(tsSV40T)およびヒトテロメラーゼ触媒サブユニット(hTERT)を不死化遺伝子として有する。tsSV40Tは、培養温度33℃で細胞サイクルを促進するが、非許容温度(37~39℃)では不安定なため消失するという、条件的(可逆性)不死化特性を細胞に付与する。よって、不死化細胞は、成長させるために33℃で、分化させるために37℃で培養した。具体的には、培養は、参考文献2~4に記載される方法および図1に示す方法に従って行った。用いた培地組成を下記表1に示す。
[Preparation of immortalized cells]
Human BMEC/conditionally immortalized clone 18 (HBMEC/ci18), human astrocyte/conditionally immortalized clone 35 (HASTR/ci35), and human brain pericyte/conditionally immortalized clone 37 (HBPC/ci37) were generated according to the methods described in references 1 to 4. They have the temperature-sensitive simian virus 40 large T antigen (tsSV40T) and human telomerase catalytic subunit (hTERT) as immortalization genes. tsSV40T confers a conditional (reversible) immortalization property to cells that promotes cell cycle at a culture temperature of 33°C but is unstable at non-permissive temperatures (37-39°C) and thus is lost. Thus, the immortalized cells were cultured at 33°C for growth and at 37°C for differentiation. Specifically, the culture was carried out according to the methods described in References 2 to 4 and shown in Figure 1. The medium composition used is shown in Table 1 below.
ヒト単球性白血病細胞株(THP-1)は、JCRB細胞バンク(Japanese Collection of Research Bioresources (Osaka, Japan))から入手し、10% fetal bovine serum (FBS)およびpenicillin-streptomycinを含有するRPMI-1640 (Wako, Osaka, Japan)中、37℃、 5% CO2/95% airで培養した。 Human monocytic leukemia cell line (THP-1) was obtained from the JCRB Cell Bank (Japanese Collection of Research Bioresources, Osaka, Japan) and cultured in RPMI-1640 (Wako, Osaka, Japan) containing 10% fetal bovine serum (FBS) and penicillin-streptomycin at 37°C in 5% CO2 /95% air.
[BBBモデルの作製]
hiMCS-BBBモデルは、3つのヒト不死化BBB細胞株を、Primesurface96Vプレート(Sumitomo Bakelite, Tokyo, Japan)(図1A参照)中で順番に組み合わせることによって作製したが、公知のBBBスフェロイドの作製手順(例えば、参考文献5および6参照)とは異なる手順で作製した。
[Preparation of BBB model]
The hiMCS-BBB model was generated by sequentially combining three human immortalized BBB cell lines in a Primesurface 96V plate (Sumitomo Bakelite, Tokyo, Japan) (see FIG. 1A), but was generated using a procedure different from that used to generate known BBB spheroids (e.g., see references 5 and 6).
具体的には、図1Aに示すように、Day1で、内皮細胞基本培地-2(Lonza, Basel, Switzerland)の入った前記プレートの各ウェルに、HASTR/ci35細胞(1.0 × 103)とHBPC/ci37細胞(1.0 × 103)とを一緒に播種した。当該培地には、内皮細胞増殖培地-2 Single Quots(Lonza)、ペニシリン-ストレプトマイシン、および、0.48mg/mL メチルセルロース-400(Wako)が含まれる。ここで用いた培地を以下、「スフェロイド培地」と称する。 Specifically, as shown in FIG. 1A, on Day 1, HASTR/ci35 cells (1.0×10 3 ) and HBPC/ci37 cells (1.0×10 3 ) were seeded together into each well of the plate containing endothelial cell basal medium-2 (Lonza, Basel, Switzerland). The medium contained endothelial cell growth medium-2 Single Quots (Lonza), penicillin-streptomycin, and 0.48 mg/mL methylcellulose-400 (Wako). The medium used here is hereinafter referred to as "spheroid medium."
次いで、Day3で、スフェロイド培地100μLを含んだHASTR/ci35/HBPC/ci37スフェロイドコアに、HBMEC/ci18細胞(1.0 × 103)を播種し、さらに細胞を48時間培養した。この間、細胞は37℃、5% CO2/95% airで静置した。hiMCS-BBBスフェロイドは基本的に37℃で構築するが、以降の検討では比較のため一部33℃でモデルを構築した。 Next, on Day 3, HBMEC/ci18 cells (1.0 x 10 3 ) were seeded into the HASTR/ci35/HBPC/ci37 spheroid cores containing 100 μL of spheroid medium, and the cells were further cultured for 48 hours. During this time, the cells were left to stand at 37°C in 5% CO 2 /95% air. Although hiMCS-BBB spheroids were basically constructed at 37°C, some models were constructed at 33°C for comparison in the following studies.
その後、BZ-X710蛍光顕微鏡 (Keyence, Osaka, Japan)を用いてBBBスフェロイドの位相差画像を撮影し、BZ-H3M 解析アプリケーション計測モジュールソフトウェア(Keyence)を用いてBBBスフェロイドの径を測定した。BBBスフェロイドの径の各々はいずれも200~280μmの間であった。比較のため、transwell型のBBBモデル(12ウェル)も作製した。Transwell型のモデルは、参考文献4に記載の方法に従って作製した。 Phase-contrast images of the BBB spheroids were then taken using a BZ-X710 fluorescence microscope (Keyence, Osaka, Japan), and the diameters of the BBB spheroids were measured using a BZ-H3M analysis application measurement module software (Keyence). The diameters of the BBB spheroids were all between 200 and 280 μm. For comparison, a transwell-type BBB model (12 wells) was also prepared. The transwell-type model was prepared according to the method described in reference 4.
[hiMCS-BBBモデルにおける低酸素領域の検出]
Hypoxyprobe-1 kit(Hypoxyprobe, Burlington, MA)を用いて、hiMCS-BBBスフェロイドにおける低酸素領域を調べた。ピモニダゾール(200μM)を含むスフェロイド培地で、37℃で3時間、hiMCS-BBBスフェロイドをインキュベートした。その後、O.C.T.化合物(Sakura Finetek, Tokyo, Japan)に埋め込み、凍結し、14μmの切片にスライスした。切片を、抗ピモニダゾールモノクローナル抗体(1:50希釈)、ウシ血清アルブミン(BSA)(Sigma, St. Louis, MO)および0.1% tween-20を含有するリン酸緩衝食塩水(PBS)(-)で、4℃で一晩静置した。次いで、切片をAlexa555標識抗マウスIgG抗体(表2参照)と、室温(RT)で2時間反応させ、共焦点顕微鏡で観察した。Zeiss LSM780共焦点顕微鏡(Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)を用いて蛍光を検出し、蛍光画像は、BBBスフェロイド中、30~50μmの深度で撮影した。
[Detection of hypoxic regions in the hiMCS-BBB model]
Hypoxic regions in hiMCS-BBB spheroids were examined using the Hypoxyprobe-1 kit (Hypoxyprobe, Burlington, MA). hiMCS-BBB spheroids were incubated in spheroid medium containing pimonidazole (200 μM) at 37°C for 3 hours. They were then embedded in O.C.T. compound (Sakura Finetek, Tokyo, Japan), frozen, and sliced into 14 μm sections. The sections were incubated overnight at 4°C in phosphate-buffered saline (PBS) (−) containing anti-pimonidazole monoclonal antibody (1:50 dilution), bovine serum albumin (BSA) (Sigma, St. Louis, MO), and 0.1% tween-20. The sections were then reacted with Alexa555-labeled anti-mouse IgG antibody (see Table 2) for 2 hours at room temperature (RT) and observed under a confocal microscope. Fluorescence was detected using a Zeiss LSM780 confocal microscope (Carl Zeiss, Oberkochen, Germany), and fluorescent images were taken at a depth of 30-50 μm in the BBB spheroids.
[hiMCS-BBBモデルの3Dイメージング]
hiMCS-BBBのラベルフリー3D画像を、Cell3 iMager Estier (SCREEN, Kyoto, Japan)を用いて、光干渉断層撮影(OCT)によって撮影した。培地由来のノイズを消去するために、Cell Visualizer software(SCREEN)を用いて元のOCT画像を処理した。
[3D imaging of the hiMCS-BBB model]
Label-free 3D images of hiMCS-BBB were captured by optical coherence tomography (OCT) using a Cell 3 iMager Etier (SCREEN, Kyoto, Japan). To eliminate noise from the culture medium, the original OCT images were processed using Cell Visualizer software (SCREEN).
[細胞局在化分析]
CellTracker Green CMFDA Dye(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA)、ならびに、赤色および青色の蛍光細胞質膜染色キット(Promocell, Heidelberg, Germany)によって細胞を前標識した。前標識した細胞を有するhiMCS-BBBモデルを、4%パラホルムアルデヒド(PFA)によって室温で15分間固定した後、Fluoro-KEEPER Antifade Reagent(Nacalai tesque, Kyoto, Japan)と共に、スライドガラス上に載せた。Zeiss LSM780 confocal microscopeを用いて蛍光を検出し、共焦点z-stack画像を、最高50μmの深度まで2.0μm間隔で撮影した。
[Cell localization analysis]
Cells were pre-labeled with CellTracker Green CMFDA Dye (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA) and red and blue fluorescent cytoplasmic membrane staining kits (Promocell, Heidelberg, Germany). The hiMCS-BBB model with pre-labeled cells was fixed with 4% paraformaldehyde (PFA) for 15 min at room temperature and then mounted on a glass slide with Fluoro-KEEPER Antifade Reagent (Nacalai tesque, Kyoto, Japan). Fluorescence was detected using a Zeiss LSM780 confocal microscope, and confocal z-stack images were taken at 2.0 μm intervals to a depth of up to 50 μm.
[BBBスフェロイドからのHBMEC/ci18細胞の単離]
作製したhiMCS-BBBモデル(約500個のスフェロイド)をPBS(-)で洗浄した後、37℃で20分間、振とうしながらAccumax (Nacalai tesque)でHBMEC/ci18細胞を剥離した。40μmのセルストレーナー(BD falcon)によって未消化の細胞塊を除去した後、0.5% BSAおよび2mMエチレンジアミン四酢酸(isolation buffer)を含有するPBS(-)で細胞を再懸濁した。
[Isolation of HBMEC/ci18 cells from BBB spheroids]
The prepared hiMCS-BBB model (approximately 500 spheroids) was washed with PBS(-), and then HBMEC/ci18 cells were detached with Accumax (Nacalai tesque) while shaking at 37°C for 20 minutes. Undigested cell aggregates were removed with a 40 μm cell strainer (BD falcon), and the cells were resuspended in PBS(-) containing 0.5% BSA and 2 mM ethylenediaminetetraacetic acid (isolation buffer).
ヒトCD31MicroBead Kit(Miltenyi Biotec, North Rhine-Westphalia, Germany)で前標識し、Midi magnetic-activated cell sorting(MACS)separator (Miltenyi Biotec)およびLSカラムセットを用いてHBMEC/ci18細胞を選別分取した。フローサイトメトリー分析によって、90%超のHBMEC/ci18細胞が、単離細胞中に濃縮されていることを確認した。HBMEC/ci18 cells were prelabeled with human CD31 MicroBead Kit (Miltenyi Biotec, North Rhine-Westphalia, Germany) and sorted using a Midi magnetic-activated cell sorting (MACS) separator (Miltenyi Biotec) and an LS column set. Flow cytometry analysis confirmed that more than 90% of HBMEC/ci18 cells were enriched in the isolated cells.
[Total RNA抽出、cDNA合成およびqPCR]
Total RNA抽出およびcDNA合成は、参考文献2~4に記載の方法に従って行った。qPCRは、表3に示すプライマーを使用し、cDNAを用いて行った。各qPCRの増幅効率は1に近いことを確認した。標的のmRNAは、下記の結果に示す。取得したデータは、delta-delta-CT methodを用いて取得した。この方法では、グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)のmRNAレベルを標準化コントロールとして使用した。
[Total RNA extraction, cDNA synthesis and qPCR]
Total RNA extraction and cDNA synthesis were performed according to the methods described in References 2 to 4. qPCR was performed using the cDNA and the primers shown in Table 3. It was confirmed that the amplification efficiency of each qPCR was close to 1. The target mRNA is shown in the results below. The data was obtained using the delta-delta-CT method. In this method, the mRNA level of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) was used as a normalization control.
[免疫細胞染色(ICC)]
ICCは、プールしたhiMCS-BBBモデル(約30個のスフェロイド)を用いて、参考文献2~4に記載の方法に従って行った。用いた一次抗体および二次抗体を、表2に示した。全ての抗体を、CanGetSignal immunostain solution A(TOYOBO, Osaka, Japan)によって、規定の濃度まで希釈した。核対比染色には、4’,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)を用いた。
[Immune cell staining (ICC)]
ICC was performed using pooled hiMCS-BBB models (approximately 30 spheroids) according to the methods described in references 2-4. The primary and secondary antibodies used are shown in Table 2. All antibodies were diluted to the specified concentrations with CanGetSignal immunostain solution A (TOYOBO, Osaka, Japan). 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) was used for nuclear counterstaining.
[デキストラン透過性アッセイ]
BBBスフェロイドに加えて、HBMEC/ci18細胞を持たないスフェロイド(すなわちHASTR/ci35およびHBPC/ci37のみを含むスフェロイド、以降、「ΔBMEC-hiMCS」と称する)を比較のために作製した。フルオロセインイソチオシアネート(FITC)標識化デキストラン(5kDaまたは70kDa、それぞれ75μg/mL)(Sigma)を含有するスフェロイド培地で、スフェロイドを12時間静置した。PBS(-)で3回洗浄した後、スフェロイドを4%PFAで固定し、顕微鏡観察用に封入した。Zeiss LSM780共焦点顕微鏡を用いて細胞内に浸透したFITCデキストランの蛍光を検出した。蛍光強度は、ZEISS Efficient Navigation software(Carl Zeiss)を用いて定量化した。
[Dextran Permeability Assay]
In addition to the BBB spheroids, spheroids without HBMEC/ci18 cells (i.e., spheroids containing only HASTR/ci35 and HBPC/ci37, hereafter referred to as "ΔBMEC-hiMCS") were generated for comparison. The spheroids were left in spheroid medium containing fluorescein isothiocyanate (FITC)-labeled dextran (5 kDa or 70 kDa, 75 μg/mL each) (Sigma) for 12 hours. After washing three times with PBS(-), the spheroids were fixed with 4% PFA and mounted for microscopic observation. The fluorescence of FITC-dextran that had penetrated into the cells was detected using a Zeiss LSM780 confocal microscope. Fluorescence intensity was quantified using ZEISS Efficient Navigation software (Carl Zeiss).
[トランスポーターの機能アッセイ]
BBBスフェロイドにおけるGLUT1およびP-gpの機能を、それぞれ、2-(N-[7-Nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl]amino)-2-deoxyglucose (2-NBDG;GLUT1基質)および rhodamine123 (R123;P-gpの基質)を用いた透過性アッセイによって検証した。hiMCS-BBBモデルおよびΔBMEC-hiMCSを、2-NBDG(100μM, Wako)またはR123(1.0μM,Wako)を含有するスフェロイド培地で90分間、インキュベーションした。さらに、R123の透過性アッセイは、elacridar(10 nM,P-gp阻害剤)(Wako)の存在下でも行った。コントロールには、最終濃度0.1%のジメチルスルホキシド(DMSO)を用いた。スフェロイド内の蛍光強度は、先述の方法に従って、定量化した。
[Transporter functional assay]
The functions of GLUT1 and P-gp in BBB spheroids were verified by permeability assays using 2-(N-[7-Nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl]amino)-2-deoxyglucose (2-NBDG; a GLUT1 substrate) and rhodamine123 (R123; a P-gp substrate), respectively. The hiMCS-BBB model and ΔBMEC-hiMCS were incubated in spheroid medium containing 2-NBDG (100 μM, Wako) or R123 (1.0 μM, Wako) for 90 min. In addition, the permeability assay of R123 was also performed in the presence of elacridar (10 nM, P-gp inhibitor) (Wako). As a control, dimethyl sulfoxide (DMSO) was used at a final concentration of 0.1%. The fluorescence intensity in the spheroids was quantified according to the method described above.
[受容体媒介トランスサイトーシス(RMT)の機能アッセイ]
低密度リポタンパク質受容体関連たんぱく質1(LRP1)媒介性トランスサイトーシスを、当該タンパク質のリガンド(Angiopep-2(アミノ酸配列:TFFYG GSRGK RNNFK TEEY)とスクランブルペプチド(アミノ酸配列:GNYTS RFERE YGKFN KFGT)を用いて検証した。これらペプチドは、Scrum(Tokyo, Japan)によって合成され、5/6-カルボキシフルオロセインで標識された。Angiopep-2(5.0 μM)またはスクランブルペプチド(5.0 μM)のいずれかをBBBスフェロイドの培地に添加し、37℃で2時間静置した。
Functional Assay of Receptor-Mediated Transcytosis (RMT)
Low density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP1)-mediated transcytosis was examined using the ligand of the protein, Angiopep-2 (amino acid sequence: TFFYG GSRGK RNNFK TEEY) and a scrambled peptide (amino acid sequence: GNYTS RFERE YGKFN KFGT). These peptides were synthesized by Scrum (Tokyo, Japan) and labeled with 5/6-carboxyfluorescein. Either Angiopep-2 (5.0 μM) or scrambled peptide (5.0 μM) was added to the medium of BBB spheroids and incubated at 37°C for 2 hours.
トランスフェリン受容体(TfR)媒介性トランスサイトーシスを、抗TfR抗体(MEM-75およびMEM-189)ならびにそのアイソタイプ・コントロールIgG(IgG1)を用いて検証した。これらは、Thermo Fisher Scientificから購入し、Alexa Fluoro-488 Monoclonal Antibody Labeling Kit(Thermo Fisher Scientific)で標識し、分光光度計で標識効率を調べた。コントロールIgG、MEM-75抗体またはMEM-189のいずれかを10μg/mLでBBBスフェロイドの培地に添加し、37℃で3時間静置した。これらのアッセイは、4℃(RMTにとって抑圧的な条件)でも行われた。スフェロイド内の蛍光強度は、先述の方法に従って、定量化した。Transferrin receptor (TfR)-mediated transcytosis was examined using anti-TfR antibodies (MEM-75 and MEM-189) and their isotype control IgG (IgG1), which were purchased from Thermo Fisher Scientific and labeled with Alexa Fluoro-488 Monoclonal Antibody Labeling Kit (Thermo Fisher Scientific), and the labeling efficiency was examined by spectrophotometry. Either control IgG, MEM-75 antibody, or MEM-189 was added to the medium of BBB spheroids at 10 μg/mL and incubated at 37°C for 3 hours. These assays were also performed at 4°C (a suppressive condition for RMT). Fluorescence intensity within the spheroids was quantified according to the method previously described.
[腫瘍壊死因子α(TNF-α)処理アッセイ]
BBBスフェロイド形成のタイミングで(HBMEC/ci18細胞の播種から2日後)、培地を、TNF-α(20ng/mL, Peprotech, Rocky hills, NJ)を含有する無血清スフェロイド培地に変更した。PBS(-)で3回洗浄した後、TNF-αでスフェロイドを24間処理した。次いで、HBMEC/ci18細胞をBBBスフェロイドから先述のMACSによって単離した後、そこからRNAを抽出した。
Tumor necrosis factor alpha (TNF-α) treatment assay
At the time of BBB spheroid formation (2 days after seeding of HBMEC/ci18 cells), the medium was changed to serum-free spheroid medium containing TNF-α (20 ng/mL, Peprotech, Rocky Hills, NJ). After washing three times with PBS(-), the spheroids were treated with TNF-α for 24 hours. HBMEC/ci18 cells were then isolated from the BBB spheroids by MACS as described above, and RNA was extracted therefrom.
TNF-α処理アッセイは、THP-1細胞の存在下および非存在下でも行った。具体的には、THP-1細胞(1.0 × 103)を赤色蛍光細胞膜染色キットで標識し、HBMEC/ci18細胞の播種から1日後にBBBスフェロイドに添加した。これらを、TNF-α(20ng/mL)を含むかまたは含まない無血清スフェロイド培地中で48時間共培養した。次いで、Zeiss LSM780共焦点顕微鏡を用いて蛍光を検出し、共焦点z-stack画像を、2.0μm間隔で50μmの深度まで撮影した。 TNF-α treatment assays were also performed in the presence and absence of THP-1 cells. Specifically, THP-1 cells (1.0 × 10 3 ) were labeled with a red fluorescent cell membrane staining kit and added to BBB spheroids 1 day after seeding of HBMEC/ci18 cells. They were co-cultured in serum-free spheroid medium with or without TNF-α (20 ng/mL) for 48 h. Fluorescence was then detected using a Zeiss LSM780 confocal microscope, and confocal z-stack images were taken at 2.0 μm intervals to a depth of 50 μm.
[RNAシークエンシングおよびデータ解析]
TotalRNAを、RNeasy Plus Micro Kit (Qiagen, Hilden, Germany)を用いて、BBBスフェロイドから単離したHBMEC/ci18細胞から抽出し、NEBNext Ultra RNA Library Prep Kit (New England BioLabs, Beverly, MA)を用いてcDNAライブラリーを作製した。RNAシークエンシングは、HiSeq1500 (Illumina, San Diego, CA)を用いて単一読み取り長60bpで行った。得られたデータのヒトゲノム(UCSC/mm10またはUCSC/hg19)マッピングと既知遺伝子情報との照合は、TopHat (version 2.0.13 with default parameters)を用いて行った。次いで、Cuffdiff (Cufflinks version 2.2.1、デフォルトパラメータ)を用いて、遺伝子発現レベルを数値化した。mRNA発現データ全てを対象に、Subio platform64 software(version 1.22, Subio, Kagoshima, Japan)を用いて、遺伝子クラスタリング、ヒートマップ作成および生物学的機能予測を行った。
RNA Sequencing and Data Analysis
Total RNA was extracted from HBMEC/ci18 cells isolated from BBB spheroids using RNeasy Plus Micro Kit (Qiagen, Hilden, Germany), and cDNA libraries were generated using NEBNext Ultra RNA Library Prep Kit (New England BioLabs, Beverly, MA). RNA sequencing was performed with a single read length of 60 bp using HiSeq1500 (Illumina, San Diego, CA). The human genome (UCSC/mm10 or UCSC/hg19) mapping of the obtained data and matching with known gene information were performed using TopHat (version 2.0.13 with default parameters). Gene expression levels were then quantified using Cuffdiff (Cufflinks version 2.2.1, default parameters). Gene clustering, heat map creation, and biological function prediction were performed on all mRNA expression data using Subio platform64 software (version 1.22, Subio, Kagoshima, Japan).
[統計的分析]
統計的分析は、統計ソフトウェアパッケージ(Statcel, OMS, Saitama, Japan)を用いて行った。スフェロイドの体積、qPCR、透過性分析およびトランスサイトーシスアッセイから得られた値を、1元配置分散分析(ANOVA)でまず解析した後、スチューデントのt検定により、2つの値間の差における統計的有意性を検証した。
[Statistical analysis]
Statistical analysis was performed using a statistical software package (Statcel, OMS, Saitama, Japan). Values obtained from spheroid volume, qPCR, permeability analysis, and transcytosis assays were first analyzed by one-way analysis of variance (ANOVA), and then the statistical significance of differences between two values was verified by Student's t-test.
[培地の粘度測定]
攪拌子M2(東機産業株式会社製)および測定試料30mLを遠沈管に入れ、攪拌子M2を回転速度60rpmで回転させ、回転開始1分後から1~2秒ごとに10回、室温で、培地の粘度を測定した。粘度測定にはB型粘度計(東機産業株式会社製「TVB10」型粘度計)を用い、測定に供した試料は、メチルセルロース濃度0.48mg/mL(0.048%(w/v))のEBM-2 comp、メチルセルロース不含のEBM-2 compおよび水道水であった。
[Measurement of viscosity of culture medium]
A stirrer M2 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) and 30 mL of the measurement sample were placed in a centrifuge tube, the stirrer M2 was rotated at a rotation speed of 60 rpm, and the viscosity of the medium was measured at room temperature 10 times every 1 to 2 seconds from 1 minute after the start of rotation. A B-type viscometer (Toki Sangyo Co., Ltd. "TVB10" type viscometer) was used for the viscosity measurement, and the samples used for the measurement were EBM-2 comp with a methylcellulose concentration of 0.48 mg/mL (0.048% (w/v)), EBM-2 comp without methylcellulose, and tap water.
<2>結果
[3種類の不死化BBB細胞を用いた多細胞スフェロイドの作製]
まず、図1Aに示すとおり、33℃の条件で、hiMCS-BBBモデルを、96ウェルのV字底プレート内で作成した。播種の際、HBPC/ci37細胞とHASTR/ci35細胞は、24時間以内に、自己集合によりスフェロイドのコアを形成した。次いで、HBMEC/ci18細胞を前記コアに添加し、多細胞スフェロイド(図1A)を作成した。しかしながら、33℃の条件では、サイズが大きく、コア領域では低酸素状態が認められた(図1Bおよび1C)。さらに、本温度条件下のスフェロイドは球形度が低く、HBMEC/ci18細胞によるスフェロイドの被覆も、均一でなかった(図1Cおよび1E)。これらの結果から、スフェロイド形成を改善するため、作成方法ないし条件を変更する必要があると判断した。 <2> Results [Creation of multicellular spheroids using three types of immortalized BBB cells]
First, as shown in FIG. 1A, the hiMCS-BBB model was created in a 96-well V-bottom plate at 33° C. When seeded, HBPC/ci37 and HASTR/ci35 cells self-assembled to form a spheroid core within 24 hours. HBMEC/ci18 cells were then added to the core to create multicellular spheroids (FIG. 1A). However, at 33° C., the spheroids were large in size and hypoxic conditions were observed in the core region (FIGS. 1B and 1C). Furthermore, the spheroids at this temperature had low sphericity and were not uniformly covered by HBMEC/ci18 cells (FIGS. 1C and 1E). Based on these results, it was determined that the creation method or conditions needed to be changed to improve spheroid formation.
[hiMCS-BBBモデルの作成に際しての不死化シグナル除去の影響]
上記に対して、BBB細胞の条件不死化特性を利用して以下のように変更を行った。条件不死化BBB細胞は、培養温度を33℃から37℃に変更することで不死化シグナルを除去することができ、不死化シグナル除去によって、増殖が停止すると同時に分化する(参考文献1~3)。したがって、スフェロイド構築には37℃で培養を試みた。その結果、37℃の培養温度は、スフェロイド成長を明らかに抑制し(図1B)、低酸素領域は検出されなくなった(図1C)。さらに、3Dイメージング解析の結果から、スフェロイドの球形度は、33℃に比べて37℃でより高かったことが示された(図1D)。本条件で
作成したスフェロイドの球形構造は最低でも3日間保たれた。
[Effect of removal of immortalization signal in the creation of hiMCS-BBB model]
In response to the above, the following modifications were made by utilizing the conditionally immortalized properties of BBB cells. Conditionally immortalized BBB cells can have their immortalization signal removed by changing the culture temperature from 33°C to 37°C, which causes proliferation to cease and differentiation at the same time (References 1-3). Therefore, we attempted to culture spheroids at 37°C. As a result, a culture temperature of 37°C clearly inhibited spheroid growth (Figure 1B), and hypoxic regions were no longer detectable (Figure 1C). Furthermore, 3D imaging analysis showed that the sphericity of spheroids was higher at 37°C than at 33°C (Figure 1D). The spherical structure of spheroids created under these conditions was maintained for at least 3 days.
37℃でスフェロイドのより良好な形態が形成されたことから、次いで、各細胞を蛍光色素で標識し、それらの球状内の局在について試験した。結果は、スフェロイドの中心部にはHASTR/ci35細胞(赤色)が、コアの外側にはHBPC/ci37細胞(青色)の大部分が位置し、これに沿いながらHBMEC/ci18細胞(緑色)が表面に形成されることが示された(図1Eおよび1F)。Since spheroids formed better at 37°C, we then labeled each cell with a fluorescent dye and examined their localization within the sphere. The results showed that HASTR/ci35 cells (red) were located in the center of the spheroids, while the majority of HBPC/ci37 cells (blue) were located outside the core, with HBMEC/ci18 cells (green) forming on the surface along the center (Figures 1E and 1F).
以上の結果を総合すると、37℃の培養条件が完全な多細胞スフェロイドを形成する重要なファクターであると考えられる。この完全な多細胞スフェロイドを、以下「hiMCS-BBB90モデル」と称する。ここで、「90」とは、細胞のクローン数の合計(18+35+37)を意味する。hiMCS-BBB90モデル作成法の安定性を確認するため、5つの別々のプレートでスフェロイドモデル(計480個)を作成して形態学的に観察したところ、90%超以上で問題なく形成されたと判断された(図7Aおよび図7B)。したがって、hiMCS-BBB90モデル作成法は安定性があることが示された。以降、このモデルのBBB特性を解析した。 Taking these results together, it is believed that the 37°C culture condition is an important factor in forming complete multicellular spheroids. This complete multicellular spheroid is hereinafter referred to as the "hiMCS-BBB90 model." Here, "90" means the total number of cell clones (18 + 35 + 37). In order to confirm the stability of the hiMCS-BBB90 model creation method, spheroid models (480 in total) were created on five separate plates and observed morphologically. It was determined that more than 90% of the spheroids were formed without any problems (Figures 7A and 7B). Therefore, it was demonstrated that the hiMCS-BBB90 model creation method is stable. The BBB characteristics of this model were analyzed below.
[hiMCS-BBB90モデルの遺伝子発現プロファイル]
抗CD31抗体(内皮細胞マーカー)を用いたMACSによって、hiMCS-BBB90モデルからHBMEC/ci18細胞を単離し(図2A)、その遺伝子発現プロファイルをqPCRによって試験した。比較としてトランスウェルモデルを用いた。その結果から、細胞間遺伝子mRNAおよび薬物排出/取り込みトランスポーターmRNAを含む、種々のBBBに関連するmRNAがhiMCS-BBB90モデルのHBMEC/ci18細胞に発現しており、それら発現量はトランスウェルBBBモデル中のものよりも有意に高いことが明らかとなった(図2Bおよび2C)。
[Gene expression profile of hiMCS-BBB90 model]
HBMEC/ci18 cells were isolated from the hiMCS-BBB90 model by MACS using anti-CD31 antibody (endothelial cell marker) (Figure 2A), and their gene expression profile was examined by qPCR. The transwell model was used as a comparison. The results revealed that various BBB-related mRNAs, including intercellular gene mRNAs and drug efflux/uptake transporter mRNAs, were expressed in HBMEC/ci18 cells in the hiMCS-BBB90 model, and their expression levels were significantly higher than those in the transwell BBB model (Figures 2B and 2C).
これらのBBB関連遺伝子のタンパク発現を確認するため、ICCを行った。hiMCS-BBB90モデルにおけるHBMEC/ci18細胞は、タイトジャンクションタンパク質(CLDN-5および zonula occludens 1 [ZO-1])、接着ジャンクションタンパク質(血管内皮(VE)カドヘリンおよびβ-カテニン)(図2D)、トランスポータータンパク質(P-gp、BCRPおよびGLUT1)(図2E)を、トランスウェルモデルのものよりも顕著に高いレベルで発現していた。さらに、ジャンクションタンパク質は、細胞と細胞の境界に存在し、またP-gpおよびBCRPは頂端膜側(培地側)に限局して存在していた。To confirm the protein expression of these BBB-related genes, ICC was performed. HBMEC/ci18 cells in the hiMCS-BBB90 model expressed significantly higher levels of tight junction proteins (CLDN-5 and zonula occludens 1 [ZO-1]), adherens junction proteins (vascular endothelial (VE)-cadherin and β-catenin) (Fig. 2D), and transporter proteins (P-gp, BCRP, and GLUT1) (Fig. 2E) than those in the transwell model. Furthermore, junction proteins were present at the cell-cell interface, and P-gp and BCRP were localized to the apical membrane (medium side).
[hiMCS-BBB90モデルの細胞間隙透過バリア能およびトランスポーター機能]
上記の遺伝子発現解析の結果に基づき、次に、細胞間隙透過バリア能およびトランスポーター機能を試験した。まず、透過性アッセイを70kDaおよび5kDaのFITC-デキストランを用いて行った。比較には、HBMEC/ci18細胞を持たないhiMCS-BBB90モデル(ΔBMEC-hiMCSモデル)を用いた(図3A)。その結果、hiMCS-BBB90モデルの透過性は、ΔBMEC-hiMCSモデルと比較して有意に低いことが示された(70kDaのFITC-デキストランについては、0.34±0.04倍、P<0.01、5kDaのFITC-デキストランについては、0.31±0.07倍、P<0.01)(図3Bおよび3C)。本結果より、hiMCS-BBB90モデルが、細胞間隙透過バリア能を有することが示唆される。
[Intercellular barrier function and transporter function of hiMCS-BBB90 model]
Based on the results of the gene expression analysis, the intercellular permeability barrier function and transporter function were then tested. First, a permeability assay was performed using 70 kDa and 5 kDa FITC-dextran. For comparison, the hiMCS-BBB90 model without HBMEC/ci18 cells (ΔBMEC-hiMCS model) was used (FIG. 3A). As a result, the permeability of the hiMCS-BBB90 model was shown to be significantly lower than that of the ΔBMEC-hiMCS model (0.34±0.04-fold for 70 kDa FITC-dextran, P<0.01; 0.31±0.07-fold for 5 kDa FITC-dextran, P<0.01) (FIGS. 3B and 3C). This result suggests that the hiMCS-BBB90 model has intercellular permeability barrier function.
次いで、hiMCS-BBB90モデルのトランスポーター機能を調べるため、2-NBDG (GLUT1の基質)およびR123(P-gpの基質)の透過性アッセイを行った。その結果、hiMCS-BBB90モデルは、ΔBMEC-hiMCSモデルと比較して高い2-NBDG透過性(2.00±0.40、P<0.01)を示し(図3D)、このことは、hiMCS-BBB90モデルでGLUT1が機能していることを意味する。一方、hiMCS-BBB90モデルは、ΔBMEC-hiMCSモデルと比較して有意に低いR123透過性(0.53±0.11、P<0.01)を有していた(図3E)。さらに、エラクリダール(P-gp阻害剤)の処理により、hiMCS-BBB90モデルへのR123の流入が増加した(1.48±0.31、P<0.05)(図3E)。本結果より、hiMCS-BBB90モデルが、P-gp機能を有することが示唆される。Next, to examine the transporter function of the hiMCS-BBB90 model, we performed permeability assays for 2-NBDG (a substrate for GLUT1) and R123 (a substrate for P-gp). The results showed that the hiMCS-BBB90 model exhibited higher 2-NBDG permeability (2.00 ± 0.40, P < 0.01) than the ΔBMEC-hiMCS model (Fig. 3D), indicating that GLUT1 was functional in the hiMCS-BBB90 model. On the other hand, the hiMCS-BBB90 model had significantly lower R123 permeability (0.53 ± 0.11, P < 0.01) than the ΔBMEC-hiMCS model (Fig. 3E). Furthermore, treatment with elacridar (a P-gp inhibitor) increased R123 influx into the hiMCS-BBB90 model (1.48 ± 0.31, P < 0.05) (Figure 3E), suggesting that the hiMCS-BBB90 model has P-gp function.
[hiMCS-BBB90モデルのRMT活性]
RMTは、近年注目されているBBB機能であり、これに関わる代表的な受容体にTfRおよびLRP-1がある(参考文献7)。hiMCS-BBBモデルにおけるこれら受容体のRMT活性を解析するため、免疫細胞染色によってそのタンパク質発現をまず調べた。その結果、hiMCS-BBB90モデルは、トランスウェルモデルに比べて、TfRおよびLRP-1タンパク質を高いレベルで発現していた(図4A)。
[RMT activity of the hiMCS-BBB90 model]
RMT is a BBB function that has been attracting attention in recent years, and representative receptors involved in this include TfR and LRP-1 (Reference 7). To analyze the RMT activity of these receptors in the hiMCS-BBB model, we first examined their protein expression by immunocytochemical staining. As a result, the hiMCS-BBB90 model expressed higher levels of TfR and LRP-1 proteins than the transwell model (Figure 4A).
次いで、高分子の透過性アッセイを行った。図4Bおよび4Cに示すように、37℃の条件下、angiopep-2(LRP-1結合ペプチド)は、スクランブルペプチドよりも高くhiMCS-BBB90モデルを透過した(4.54±1.43倍、P<0.01)。しかしながら、RMT機能が大きく抑制される4℃の条件では、angiopep-2の透過性は、スクランブルペプチドと同等のレベルまで低下した。同様に、MEM-75およびMEM-189(抗TfR抗体)のhiMCS-BBB90モデルにおける透過率は、37℃で、コントロールのIgGと比較して高かった(それぞれ、1.66±0.24倍、P<0.05および3.46±0.48倍、P<0.01)。なお、これまでに報告されているとおり(参考文献8)、MEM-189の透過率は、MEM-75よりも高かった。また、これらの透過率は4℃では、コントロールIgGと同等のレベルまで低下した(図4Dおよび4E)。したがって、これらの結果は、hiMCS-BBB90モデルが、LRP-1およびTfR媒介性のトランスサイトーシスの機能を有することを示す。Next, a macromolecular permeability assay was performed. As shown in Figures 4B and 4C, at 37°C, angiopep-2 (LRP-1 binding peptide) permeated the hiMCS-BBB90 model more than the scrambled peptide (4.54 ± 1.43 times, P < 0.01). However, at 4°C, where RMT function is significantly suppressed, the permeability of angiopep-2 decreased to a level equivalent to that of the scrambled peptide. Similarly, the permeability of MEM-75 and MEM-189 (anti-TfR antibodies) in the hiMCS-BBB90 model was higher than that of the control IgG at 37°C (1.66 ± 0.24 times, P < 0.05 and 3.46 ± 0.48 times, P < 0.01, respectively). As previously reported (Reference 8), the permeability of MEM-189 was higher than that of MEM-75. Moreover, these permeabilities decreased to levels comparable to those of control IgG at 4° C. (FIGS. 4D and 4E), indicating that the hiMCS-BBB90 model is functional for LRP-1- and TfR-mediated transcytosis.
[hiMCS-BBB90モデルにおけるTNF-α処理に対する応答]
BBBは、脳の炎症の形成(例えば、炎症性サイトカイン分泌やリンパ球動員)に関与しているため、hiMCS-BBB90モデルがどのように炎症性刺激に応答するかについて試験を行った。
Response to TNF-α treatment in the hiMCS-BBB90 model
Because the BBB is involved in the formation of brain inflammation (eg, inflammatory cytokine secretion and lymphocyte recruitment), we examined how the hiMCS-BBB90 model responds to inflammatory stimuli.
炎症誘発性サイトカインTNF-αによる処理あり、または、処理なしのhiMCS-BBB90モデルからHBMEC/ci18細胞を単離し、炎症性メディエータ(C-X-Cモチーフリガンド8[CXCL8]、インターロイキン-6[IL-6]、CXCL10およびCCケモカインリガンド2)ならびに内皮接着分子(E-セレクチン、ICAM-1およびVCAM-1)のmRNA発現プロファイルを比較した。qPCRの結果から、これら解析した全ての遺伝子について、そのmRNAレベルは、TNF-α処理HBMEC/ci18細胞で非処理細胞よりも有意に高かった(図5Aおよび5B)。さらに、TNF-α誘発ICAM-1およびE-セレクチンタンパク質発現を、免疫細胞染色で確認した(図5C)。HBMEC/ci18 cells were isolated from the hiMCS-BBB90 model with or without treatment with the proinflammatory cytokine TNF-α, and the mRNA expression profiles of inflammatory mediators (C-X-C motif ligand 8 [CXCL8], interleukin-6 [IL-6], CXCL10, and CC chemokine ligand 2) and endothelial adhesion molecules (E-selectin, ICAM-1, and VCAM-1) were compared. qPCR results showed that the mRNA levels of all analyzed genes were significantly higher in TNF-α-treated HBMEC/ci18 cells than in untreated cells (Figures 5A and 5B). Furthermore, TNF-α-induced ICAM-1 and E-selectin protein expression was confirmed by immunocytochemical staining (Figure 5C).
次いで、hiMCS-BBB90モデルにおいて、TNF-α刺激によりリンパ球が活性化HBMEC/ci18細胞に接着するか否かを調べるために、THP-1細胞(単球モデル細胞)の存在下または非存在下でTNF-α処理アッセイを行った。その結果、TNF-α刺激によって、THP-1細胞の、hiMCS-BBB90モデル表面への接着が促進されることが示された(図5D)。したがって、これらの結果から、hiMCS-BBB90モデルがTNF-αに応答することが示され、これはhiMCS-BBB90モデルがBBB炎症を再現するモデルと成り得ることを示唆するものである。Next, to examine whether TNF-α stimulation induces lymphocyte adhesion to activated HBMEC/ci18 cells in the hiMCS-BBB90 model, a TNF-α treatment assay was performed in the presence or absence of THP-1 cells (monocyte model cells). The results showed that TNF-α stimulation promoted adhesion of THP-1 cells to the surface of the hiMCS-BBB90 model (Figure 5D). Thus, these results indicate that the hiMCS-BBB90 model responds to TNF-α, suggesting that the hiMCS-BBB90 model can serve as a model that reproduces BBB inflammation.
[hiMCS-BBB90モデルの形成におけるHBPC/ci37細胞およびHASTR/ci35細胞の特殊な役割]
脳ペリサイトおよびアストロサイトがhiMCS-BBB90モデルの形成にどのように影響するかについて新たな知見を得るべく、下記3つのタイプのhiMCS-BBB90モデル、すなわち、
・EPA:三種培養モデル(hiMCS-BBB90モデル)、
・EP0:HASTR/ci35細胞なしの共培養モデル、
・E0A:HBPC/ci37細胞なしの共培養モデル
を作成した(図6A)。
[Special role of HBPC/ci37 and HASTR/ci35 cells in the formation of the hiMCS-BBB90 model]
To gain new insight into how cerebral pericytes and astrocytes affect the formation of the hiMCS-BBB90 model, three types of hiMCS-BBB90 models were established:
EPA: Three-kind culture model (hiMCS-BBB90 model),
EP0: co-culture model without HASTR/ci35 cells;
E0A: A co-culture model without HBPC/ci37 cells was created ( FIG. 6A ).
まず、HBPC/ci37細胞およびHASTR/ci35細胞が、hiMCS-BBBモデルのBBB機能発現に寄与するかを確かめるため、70kDaのFITC-デキストラン透過性アッセイを行った。その結果、EP0およびEA0モデルにおける透過性は、EPAモデルにおける透過性と比較して高く(それぞれ、1.35±0.22倍、P<0.05および1.88±0.21倍、P<0.01)、このことは、HBPC/ci37細胞およびHASTR/ci35細胞いずれもhiMCS-BBB90モデルのBBB機能発現に必要であることを示す(図6Bおよび6C参照)。First, to confirm whether HBPC/ci37 cells and HASTR/ci35 cells contribute to the expression of BBB function in the hiMCS-BBB model, a 70 kDa FITC-dextran permeability assay was performed. The results showed that the permeability in the EP0 and EA0 models was higher than that in the EPA model (1.35 ± 0.22-fold, P < 0.05 and 1.88 ± 0.21-fold, P < 0.01, respectively), indicating that both HBPC/ci37 cells and HASTR/ci35 cells are necessary for the expression of BBB function in the hiMCS-BBB90 model (see Figures 6B and 6C).
次に、HBMEC/ci18細胞を各モデルから単離し、遺伝子発現プロファイルをRNAシークエンシングによって解析した。その結果、EPAモデルと比較して、EP0で182種の遺伝子またはE0Aで104種の遺伝子の発現が変動していることが明らかとなり、このことはつまりそれぞれの群に属する遺伝子はHASTR/ci35細胞またはHBPC/ci37細胞により発現が制御されていることを意味する(図6D)。Next, HBMEC/ci18 cells were isolated from each model and gene expression profiles were analyzed by RNA sequencing. The results showed that the expression of 182 genes in EP0 and 104 genes in E0A were altered compared to the EPA model, indicating that the expression of genes in each group was regulated by HASTR/ci35 or HBPC/ci37 cells (Figure 6D).
さらに、22種のmRNAがEPAモデルにおいてのみ高く発現することが示された(図6Dおよび6E)。つまり、これらはHASTR/ci35細胞またはHBPC/ci37細胞の両方があってはじめて発現誘導される遺伝子であると考えられる。これら22種に含まれるCOL11A1、ZNF287、BEND6、NTM、DCNおよびBEX1 mRNAについてqPCR解析を行ったところ、RNAシークエンシングの結果と同じく、これらの発現レベルはEP0およびE0Aモデルよりも、EPAモデルのHBMEC/ci18細胞において、最も高かった(図6F)。これらの結果は、hiMCS-BBB90モデルにおけるBBB機能発現には、HASTR/ci35細胞およびHBPC/ci37細胞がそれぞれ固有の役割とともに協調的な役割も有することを示している。Furthermore, 22 mRNAs were highly expressed only in the EPA model (Fig. 6D and 6E). In other words, these are considered to be genes whose expression is induced only in the presence of both HASTR/ci35 cells and HBPC/ci37 cells. qPCR analysis of COL11A1, ZNF287, BEND6, NTM, DCN, and BEX1 mRNAs included in these 22 genes revealed that their expression levels were higher in HBMEC/ci18 cells of the EPA model than in the EP0 and E0A models, consistent with the results of RNA sequencing (Fig. 6F). These results indicate that HASTR/ci35 cells and HBPC/ci37 cells each have unique roles as well as cooperative roles in the expression of BBB function in the hiMCS-BBB90 model.
[培地の粘度]
メチルセルロース濃度0.48mg/mLのEBM-2 comp、メチルセルロース不含のEBM-2 compおよび水道水の粘度の測定結果を、図8に示す。
[Viscosity of medium]
The measurement results of the viscosity of EBM-2 comp containing 0.48 mg/mL methylcellulose, EBM-2 comp containing no methylcellulose, and tap water are shown in FIG.
<3>考察
本発明者らは、ヒト条件的不死化細胞を用いたMCS-BBBモデル(すなわち「hiMCS-BBB90モデル」)を新規に樹立した。当該モデルは、3層構造であり、外側から内側へ、BMEC、ペリサイトおよびアストロサイトをこの順で有する。本発明者らは、本実施例を通じ、当該モデルがBBBモデルとしての妥当性を有すること、さらに種々のBBB研究へ適用可能であることを実証した。 <3> Discussion The present inventors have newly established an MCS-BBB model (i.e., "hiMCS-BBB90 model") using human conditionally immortalized cells. The model has a three-layer structure, and from the outside to the inside, it has BMEC, pericytes, and astrocytes, in that order. Through this example, the present inventors have demonstrated that the model is valid as a BBB model and can be applied to various BBB research.
本モデルにおいて細胞透過性マーカーであるデキストランがスフェロイド内部へほとんど入らないことから、HBMEC/ci18細胞は、スフェロイドコアを均一に被覆し、細胞間ジャンクションを形成して間隙のない単層を形成していると考えられる。この層構造は、BBBの機能発現に必要な適切な細胞-細胞間コミュニケーションを可能とするプラットフォームとなると考えられる。このことは本モデルにおけるBBB関連遺伝子のmRNAおよびタンパク質発現レベルが、トランスウェルモデルで見いだされたものよりも著しく高かったことと一致する。したがって、HBMEC/ci18細胞がBBBとしての性能を高く発揮するためには、本発明で示した階層スフェロイドに例示されるような特殊な構造が必要であると考えられる。 In this model, dextran, a cell-permeable marker, barely penetrates into the spheroids, suggesting that HBMEC/ci18 cells uniformly cover the spheroid core and form intercellular junctions to form a gap-free monolayer. This layered structure is believed to provide a platform for appropriate cell-cell communication required for BBB function expression. This is consistent with the fact that the mRNA and protein expression levels of BBB-related genes in this model were significantly higher than those found in the transwell model. Therefore, in order for HBMEC/ci18 cells to exhibit high BBB performance, a special structure such as that exemplified by the hierarchical spheroids shown in this invention is believed to be necessary.
さらに、本実施例ではhiMCS-BBB90モデルがトランスポーター機能を有することを実証した。HBMEC/ci18細胞においてP-gp(およびBCRP)は生体で認められるように頂端膜上に局在しており、これによりその基質(R123)のスフェロイド内移行(つまり脳内移行)が効果的に制限されたと考えられる。一方、生体と同じくこのような局在性はGLUT1では認められず、これによりその基質(2-NBDG)の経細胞輸送が促進されたものと考えられる。よって、hiMCS-BBB90モデルではBBB関連トランスポーターが生体と同じような特性を持って機能的に発現しており、これによって、スフェロイドの内側と外側の間の化合物の輸送が促進されるか、または制限されると考えられる。 Furthermore, this example demonstrated that the hiMCS-BBB90 model has transporter function. In HBMEC/ci18 cells, P-gp (and BCRP) are localized on the apical membrane as in vivo, which is believed to effectively restrict the migration of its substrate (R123) into the spheroid (i.e., into the brain). On the other hand, such localization is not observed for GLUT1, as in vivo, which is believed to promote the transcellular transport of its substrate (2-NBDG). Thus, in the hiMCS-BBB90 model, BBB-related transporters are functionally expressed with properties similar to those in vivo, which is believed to promote or restrict the transport of compounds between the inside and outside of the spheroid.
近年、RMTは、脳の薬物送達の経路として注目されており、Angiopep-2およびTfR受容体結合抗体も、脳への薬物送達の有望な薬剤キャリアである(参考文献7)。hiMCS-BBB90モデルにおいて、これらに関わるRMT活性が認められたことは、本モデルが基本的なBBB機能だけでなく、脳疾患治療薬の開発にも貢献できる可能性を示した点において重要な意義を持つ。In recent years, RMT has been attracting attention as a route for drug delivery to the brain, and Angiopep-2 and TfR receptor-binding antibodies are also promising drug carriers for drug delivery to the brain (Reference 7). The recognition of RMT activity related to these in the hiMCS-BBB90 model is significant in that it indicates the possibility that this model may contribute not only to basic BBB function but also to the development of drugs for treating brain diseases.
本発明者らの作製したBBBモデルは、ヒト条件的不死化細胞として初のスフェロイド型BBBモデルである。不死化したBBB細胞は優れた増殖能力を持つことから、hiMCS-BBB90モデルは際限なく構築することが可能である。さらに、hiMCS-BBB90モデルは、複雑な操作や特定の培養装置を必要とせず、簡便に作製できるため、ユーザーの時間、労力および経済的な観点における負担を軽減することができる。これらの特長によって、本モデルはBBB研究において大規模な実験を行うことが可能である。 The BBB model created by the inventors is the first spheroid-type BBB model using human conditionally immortalized cells. Since immortalized BBB cells have excellent proliferation capabilities, the hiMCS-BBB90 model can be constructed indefinitely. Furthermore, the hiMCS-BBB90 model can be easily constructed without the need for complex operations or specific culture equipment, reducing the burden on users in terms of time, effort, and finances. These features make it possible to conduct large-scale experiments in BBB research with this model.
さらに、hiMCS-BBB90モデルが様々なBBB研究に有用性であることを、炎症モデルの構築、およびBBB生物学の新たな知見を明らかとすることにより実証した。Furthermore, the usefulness of the hiMCS-BBB90 model for various BBB research studies was demonstrated by constructing an inflammation model and revealing new insights into BBB biology.
炎症誘発性サイトカインは、BBBへ免疫細胞を動員するなど様々な作用を通じ、神経炎症の発生と進行に重要な役割を果たすことが知られている。hiMCS-BBB90モデルのHBMEC/ci18細胞はTNF-αに応答し、接着分子とともにサイトカイン/ケモカインの発現レベルを上昇させること、さらにそれを介してTHP-1細胞がそこに動員されることが明らかとなった。したがって、hiMCSC-BBBモデルは、BBBでの炎症応答反応を再現することができると考えられる。このことから、本モデルはBBB炎症の分子メカニズムを理解し、新しい薬のターゲットを探索するための貴重なツールとなるものと考えられる。Proinflammatory cytokines are known to play an important role in the development and progression of neuroinflammation through various actions, including the recruitment of immune cells to the BBB. It was revealed that HBMEC/ci18 cells in the hiMCS-BBB90 model respond to TNF-α by increasing the expression levels of adhesion molecules as well as cytokines/chemokines, which in turn recruit THP-1 cells to the BBB. Therefore, the hiMCSC-BBB model is believed to be able to reproduce the inflammatory response reaction at the BBB. This model is therefore believed to be a valuable tool for understanding the molecular mechanisms of BBB inflammation and for exploring new drug targets.
さらに、hiMCS-BBB90モデルは、BBB形成の分子基盤の解明に役立つモデルになることが期待される。これまでにBBBの形成にはアストロサイトとペリサイトの両方が必要であることが報告されているが、それら役割は十分に解明されていない。本発明者らは、本モデルにおけるBBB機能発現に対し、これらの細胞が固有の役割を持ち、しかも協調的な作用も発揮することを明らかとした。 Furthermore, it is expected that the hiMCS-BBB90 model will be useful in elucidating the molecular basis of BBB formation. It has been reported that both astrocytes and pericytes are necessary for BBB formation, but their roles have not been fully elucidated. The inventors have demonstrated that these cells have unique roles in the expression of BBB function in this model, and also exert cooperative effects.
本発明hiMCS-BBB90モデルは、基本的なBBB特性を保持すると同時に、優れたスケーラビリティと取り扱いの簡便さを備えている。本モデルは、新しいCNS薬のモダリティを評価することや、BBBの形成や破綻メカニズムの解明を目指す研究に有用である。したがって、本発明に従うBBBモデルは、CNS医薬品開発を含む様々なヒトBBB研究を加速するための新たな研究プラットフォームとなることが期待される。The hiMCS-BBB90 model of the present invention retains basic BBB characteristics while offering excellent scalability and ease of handling. This model is useful for evaluating new CNS drug modalities and for research aimed at elucidating the mechanisms of BBB formation and breakdown. Therefore, the BBB model according to the present invention is expected to become a new research platform for accelerating various human BBB research, including CNS drug development.
参考文献
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Claims (15)
(ii)播種した前記ヒト条件的不死化アストロサイトと前記ヒト条件的不死化ペリサイトとを共培養して、二種の細胞を含む共培養物を得る第一の共培養工程と、
(iii)前記二種の細胞を含む共培養物を含んだ培地に、ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞を播種する第二の播種工程と、
(iv)前記二種の細胞を含む共培養物と前記ヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞とを共培養して多細胞三次元血液脳関門モデルを得る第二の共培養工程と
を含む、楕円体、回転楕円体または球体の形状を有する多細胞三次元血液脳関門モデルの製造方法。 (i) a first seeding step of seeding human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes in a culture medium;
(ii) a first co-culture step of co-culturing the seeded human conditionally-immortalized astrocytes and the human conditionally-immortalized pericytes to obtain a co-culture containing the two types of cells;
(iii) a second seeding step of seeding human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells into a medium containing a co-culture containing the two types of cells;
(iv) a second co-culture step of co-culturing a co-culture containing the two types of cells with the human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells to obtain the multicellular three-dimensional blood-brain barrier model having a shape of an ellipsoid, a spheroid or a sphere .
(B)前記細胞塊の周囲を被覆するヒト条件的不死化脳微小血管内皮細胞の層と
を含む、楕円体状、回転楕円体状または球体状である多細胞三次元血液脳関門モデル。 (A) a cell mass containing human conditionally immortalized astrocytes and human conditionally immortalized pericytes;
(B) A multicellular three-dimensional blood-brain barrier model having a spheroidal, spheroidal or spherical shape, comprising a layer of human conditionally immortalized brain microvascular endothelial cells surrounding the cell mass.
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