JP7748799B2 - Method for evaluating the effect of promoting melanosome degradation - Google Patents
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Description
本発明は、メラノソームの分解促進作用の評価方法、メラノソームの分解促進物質のスクリーニング方法、及びメラノソームの分解促進作用の評価モデルに関する。 The present invention relates to a method for evaluating the effect of promoting melanosome degradation, a method for screening substances that promote melanosome degradation, and a model for evaluating the effect of promoting melanosome degradation.
メラノサイト内で産生されたメラニンを含むメラノソームは、ケラチノサイトに貪食され、ケラチノサイト内の核周囲に集積することで紫外線による損傷から核を保護している。このケラチノサイトに貪食されたメラノソームは永続的に存在するわけではなく、ケラチノサイト内で分解され、最終的にはターンオーバーによって皮膚から排出されている。一方、皮膚のシミ部位では、メラノソームの産生が高まると共に、メラノソームが分解されずケラチノサイト内に蓄積されている。そのため、シミの改善には、ケラチノサイト内に蓄積したメラノソームの分解を促進することが有効であると考えられている。 Melanosomes containing melanin produced within melanocytes are phagocytosed by keratinocytes and accumulate around the nucleus within the keratinocytes, protecting the nucleus from damage caused by ultraviolet rays. These melanosomes phagocytosed by keratinocytes do not persist permanently; they are broken down within the keratinocytes and eventually expelled from the skin through skin turnover. On the other hand, in areas with skin blemishes, melanosome production increases, but the melanosomes are not broken down and instead accumulate within keratinocytes. Therefore, promoting the breakdown of melanosomes accumulated within keratinocytes is thought to be effective in improving blemishes.
従来、メラノソームの分解促進作用の評価方法として、メラノサイトから抽出したメラノソームをケラチノサイトに貪食させ後、被験物質で一定時間処理してメラニン量又はメラノソーム量を測定する方法が一般的である(例えば、特許文献1~4参照)。しかしながら、従来の評価方法では、抽出したメラノサイトを使用することが必要であるため、作業時間や工程が増えるという欠点がある。また、従来の評価方法では、メラノソームをケラチノサイトに添加して人為的に貪食させており、メラノサイトからケラチノサイトへのメラノソームの受け渡しが行われていないため、実際の細胞間におけるメラノソーム取り込み量を反映できておらず、表皮に存在するメラノソーム貪食ケラチノサイトの細胞モデルを正しく再現できていないおそれがある。 Conventionally, a common method for evaluating the effect of promoting melanosome degradation involves phagocytosing melanosomes extracted from melanocytes with keratinocytes, treating them with a test substance for a certain period of time, and measuring the amount of melanin or melanosomes (see, for example, Patent Documents 1 to 4). However, because conventional evaluation methods require the use of extracted melanocytes, they have the disadvantage of increasing work time and steps. Furthermore, conventional evaluation methods involve adding melanosomes to keratinocytes to artificially phagocytize them, and because melanosomes are not transferred from melanocyte to keratinocyte, they do not reflect the actual amount of melanosome uptake between cells, and there is a risk that they do not accurately reproduce the cell model of melanosome-phagocytosing keratinocytes present in the epidermis.
また、従来、メラノソームの分解促進作用の評価方法として、メラノサイトとケラチノサイトを混合培養した後に、被験物質を添加してメラノソームの分解促進作用を評価する方法も提案されている。しかしながら、このような混合培養法を使用した評価系では、メラノソーム貪食ケラチノサイトとメラノサイトが混在して存在するため、メラノサイトへの影響を除外して、被験物質のメラノソームの分解促進作用を評価することができないという欠点がある。 In addition, a method proposed for evaluating the melanosome degradation-promoting effect has been to culture melanocytes and keratinocytes together, then add a test substance to evaluate the melanosome degradation-promoting effect. However, this type of evaluation system using a mixed culture method has the disadvantage that melanosome-phagocytosing keratinocytes and melanocytes are present together, making it impossible to evaluate the melanosome degradation-promoting effect of the test substance without excluding its effect on melanocytes.
本発明の目的の一つは、表皮に実際に存在するメラノソーム貪食ケラチノサイトに近い評価モデルを構築することである。また、本発明の他の目的は、当該評価モデルを使用して、メラノソームの分解促進作用の評価方法、及びメラノソームの分解促進物質のスクリーニング方法を提供することである。 One object of the present invention is to construct an evaluation model that closely resembles melanosome-engulfing keratinocytes that actually exist in the epidermis. Another object of the present invention is to use this evaluation model to provide a method for evaluating the effect of promoting melanosome degradation and a method for screening for substances that promote melanosome degradation.
本発明者等は、前記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養することにより、メラノサイトで産生されたメラノソームをケラチノサイトに貪食させた後に、当該液透過性膜からメラノサイトを除去することにより得られた評価モデルは、実際の表皮でのメラノソーム貪食ケラチノサイトの形成機構に近い手法で作成されており、当該評価モデルを使用することにより、高い精度で、メラノソームの分解促進作用の評価やメラノソームの分解促進物質のスクリーニングが行い得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。 The inventors conducted extensive research to solve the above-mentioned problems and found that an evaluation model was created by attaching keratinocytes to one side of a liquid-permeable membrane and melanocytes to the other side, culturing the membrane in this state, allowing the keratinocytes to phagocytose the melanosomes produced by the melanocytes, and then removing the melanocytes from the liquid-permeable membrane. This evaluation model was created using a method similar to the actual mechanism of formation of melanosome-engulfing keratinocytes in the epidermis, and found that the use of this evaluation model makes it possible to evaluate the effect of promoting melanosome degradation and screen for substances that promote melanosome degradation with high accuracy. The present invention was completed through further research based on these findings.
即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 被験物質のメラノソームの分解促進作用を評価する方法であって、
液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養し、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる第1工程、
前記第1工程後に、液透過性膜からメラノサイトを除去することにより、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着している評価モデルを作製する第2工程、
前記第2工程で得られた評価モデルを被験物質の存在下でインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する第3工程、及び
前記第3工程おいて測定されたメラニン量又はメラノソーム量に基づいて、被験物質のメラノソームの分解促進作用を判定する第4工程
を含む、評価方法。
項2. 前記第1工程において、液透過性膜を底部に有するカルチャーインサートを用いて培養容器を区切ってケラチノサイトとメラノサイトを隔てて共培養することにより、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる、項1に記載の評価方法。
項3. 候補物質の中からメラノソームの分解促進作用を有する物質をスクリーニングする方法であって、
液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養し、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる第I工程、
前記第I工程後に、液透過性膜からメラノサイトを除去することにより、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着している評価モデルを作製する第II工程、
前記第II工程で得られた評価モデルを候補物質の存在下でインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する第III工程、及び
前記第III工程おいてメラニン量又はメラノソーム量を低下させた候補物質を、メラノソームの分解促進作用を有するものとして選定する第IV工程
を含むスクリーニング方法。
項4. 前記第I工程において、液透過性膜を底部に有するカルチャーインサートを用いて培養容器を区切ってケラチノサイトとメラノサイトを隔てて共培養することにより、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる、項3に記載のスクリーニング方法。
項5. メラノソームの分解促進作用の評価モデルであって、
液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着しており、
液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養することによりケラチノサイトにメラノソームを貪食させた後に、当該液透過性膜からメラノサイトを除去することにより得られる、評価モデル。
That is, the present invention provides the following aspects.
Item 1. A method for evaluating the melanosome degradation promoting effect of a test substance, comprising:
a first step of attaching keratinocytes to one surface of a liquid-permeable membrane and melanocytes to the other surface of the membrane, culturing the membrane in this state, and allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes;
a second step of removing melanocytes from the liquid-permeable membrane after the first step to prepare an evaluation model in which melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one surface of the liquid-permeable membrane;
The evaluation method includes a third step of incubating the evaluation model obtained in the second step in the presence of a test substance, and then measuring the amount of melanin or melanosomes in the keratinocytes of the evaluation model; and a fourth step of determining the effect of the test substance on promoting the degradation of melanosomes based on the amount of melanin or melanosomes measured in the third step.
Item 2. The evaluation method according to Item 1, wherein in the first step, the culture vessel is partitioned using a culture insert having a liquid-permeable membrane at the bottom to separate the keratinocytes and melanocytes and co-culture them, thereby allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes.
Item 3. A method for screening candidate substances for a substance that has an effect of promoting melanosome degradation, comprising:
Step I: keratinocytes are attached to one surface of a liquid-permeable membrane, and melanocytes are attached to the other surface of the membrane, followed by culturing the membrane in this state, and allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes;
Step II, after Step I, of removing melanocytes from the liquid-permeable membrane to prepare an evaluation model in which melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one surface of the liquid-permeable membrane;
A screening method comprising: step III of incubating the evaluation model obtained in step II in the presence of a candidate substance, and then measuring the amount of melanin or melanosomes in the keratinocytes of the evaluation model; and step IV of selecting a candidate substance that reduces the amount of melanin or melanosomes in step III as one that has the effect of promoting melanosome degradation.
Item 4. The screening method according to Item 3, wherein in step I, the keratinocytes and melanocytes are co-cultured at a distance by dividing the culture vessel using a culture insert having a liquid-permeable membrane at the bottom, thereby allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes.
Item 5. A model for evaluating the effect of promoting melanosome degradation, comprising:
Melanosome-engulfing keratinocytes are attached to one side of the liquid-permeable membrane,
This evaluation model is obtained by attaching keratinocytes to one side of a liquid-permeable membrane and melanocytes to the other side, culturing the membrane in this state, allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes, and then removing the melanocytes from the liquid-permeable membrane.
本発明では、メラノサイトから産生されたメラノソームが液透過性膜を介してケラチノサイトに受け渡されることにより、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させているので、表皮に実際に存在するメラノソーム貪食ケラチノサイトに近い評価モデルを作製できており、高い精度で、メラノソームの分解促進作用の評価やメラノソームの分解促進物質のスクリーニングを行うことが可能になっている。 In the present invention, melanosomes produced by melanocytes are transferred to keratinocytes via a liquid-permeable membrane, causing the keratinocytes to phagocytose the melanosomes. This allows the creation of an evaluation model that closely resembles the melanosome-phagocytosing keratinocytes that actually exist in the epidermis, making it possible to evaluate the effect of promoting melanosome degradation and screen for substances that promote melanosome degradation with high accuracy.
1.メラノソームの分解促進作用の評価方法
本発明の評価方法は、被験物質のメラノソームの分解促進作用を評価する方法である。具体的には、本発明の評価方法は、以下の第1工程~第4工程を含むことを特徴とする。
第1工程:液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養し、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる工程。
第2工程:前記第1工程後に、液透過性膜からメラノサイトを除去することにより、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着している評価モデルを作製する工程。
第3工程:前記第2工程で得られた評価モデルを被験物質の存在下でインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する工程。
第4工程:前記第3工程おいて測定されたメラニン量又はメラノソーム量に基づいて、被験物質のメラノソームの分解促進作用を判定する工程。
1. Method for evaluating the effect of promoting melanosome degradation The evaluation method of the present invention is a method for evaluating the effect of a test substance of promoting melanosome degradation. Specifically, the evaluation method of the present invention is characterized by comprising the following steps 1 to 4:
First step: A step of attaching keratinocytes to one side of a liquid-permeable membrane and culturing melanocytes attached to the other side, and allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes.
Second step: After the first step, the melanocytes are removed from the liquid-permeable membrane to prepare an evaluation model in which melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one side of the liquid-permeable membrane.
Step 3: A step of incubating the evaluation model obtained in step 2 in the presence of a test substance, and then measuring the amount of melanin or melanosomes in the keratinocytes of the evaluation model.
Step 4: A step of determining the melanosome degradation promoting effect of the test substance based on the amount of melanin or melanosome measured in step 3.
以下、本発明の評価方法について、工程毎に説明する。 The evaluation method of the present invention will be explained step by step below.
[第1工程]
第1工程では、第1工程:液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養し、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる。第1工程では、メラノサイトから産生されたメラノソームが、液透過性膜を介してケラチノサイトに受け渡され、メラノソーム貪食ケラチノサイトが生成する。
[First step]
In the first step, keratinocytes are attached to one side of a liquid-permeable membrane, and melanocytes are attached to the other side. These are then cultured, and melanosomes are phagocytosed by the keratinocytes. In the first step, melanosomes produced by the melanocytes are transferred to the keratinocytes via the liquid-permeable membrane, generating melanosome-phagocytosing keratinocytes.
液透過性膜とは、培地を透過可能であり、且つケラチノサイト及びメラノサイトの支持体となり得る膜である。液透過膜の種類については、特に制限されないが、好ましくは多孔質膜が挙げられる。多孔質膜の素材としては、例えば、コラーゲン、ポリカーボネート、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはコラーゲンが挙げられる。また、多孔質膜の孔径については、細胞を透過せず、且つ培地を透過可能であることを限度として、特に制限されないが、例えば、10~2000nm、好ましくは30~1500nm、より好ましくは50~1000nmが挙げられる。 A liquid-permeable membrane is a membrane that is permeable to the culture medium and can serve as a support for keratinocytes and melanocytes. There are no particular limitations on the type of liquid-permeable membrane, but a porous membrane is preferred. Examples of materials for porous membranes include collagen, polycarbonate, polyester (polyethylene terephthalate, etc.), polystyrene, and polytetrafluoroethylene. Of these, collagen is preferred. There are also no particular limitations on the pore size of the porous membrane, as long as it is impermeable to cells and permeable to the culture medium. Examples of the pore size include 10 to 2000 nm, preferably 30 to 1500 nm, and more preferably 50 to 1000 nm.
また、第1工程で使用するケラチノサイト及びメラノサイトの由来については、特に制限されないが、ヒトにおけるメラノソームの分解促進作用の評価、ヒトに適用されるメラノソームの分解促進物質をスクリーニングに適した評価モデルを得るという観点から、ヒト由来であることが好ましい。 The origin of the keratinocytes and melanocytes used in the first step is not particularly limited, but from the perspective of obtaining an evaluation model suitable for evaluating the melanosome degradation-promoting effect in humans and screening melanosome degradation-promoting substances applicable to humans, it is preferable that they be of human origin.
第1工程において、液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養するには、例えば、以下の第1-1工程及び第1-2工程により行うことができる。 In the first step, keratinocytes are attached to one side of the liquid-permeable membrane, and melanocytes are attached to the other side, and the cells are cultured in this state. This can be done, for example, by the following steps 1-1 and 1-2.
第1-1工程:液透過性膜をセットした培養容器にケラチノサイト又はメラノサイトの一方を播種して一次培養を行うことにより、液透過性膜の一方の面にケラチノサイト又はメラノサイトを付着させる。
第1-2工程:第1-1工程後の液透過性膜を、ケラチノサイト又はメラノサイトが付着していない面が上側になるように培養容器にセットし、他方の細胞(ケラチノサイト又はメラノサイト)を播種して共培養を行うことにより、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる。
Step 1-1 : Either keratinocytes or melanocytes are seeded into a culture vessel in which a liquid-permeable membrane has been set and primary culture is carried out, thereby attaching the keratinocytes or melanocytes to one side of the liquid-permeable membrane.
Step 1-2 : After step 1-1, the liquid-permeable membrane is placed in a culture vessel with the side to which the keratinocytes or melanocytes are not attached facing up, and the other cell type (keratinocytes or melanocytes) is seeded and co-cultured to allow the keratinocytes to phagocytose the melanosomes.
第1-1工程で使用する培養容器は、液透過性膜上で細胞培養が可能であるものであればよく、例えば、培養プレート、培養ディッシュ等が挙げられる。第1-1工程で使用する培養容器として、好ましくは培養プレートが挙げられる。 The culture vessel used in step 1-1 may be any vessel that allows cell culture on a liquid-permeable membrane, such as a culture plate or culture dish. A preferred culture vessel used in step 1-1 is a culture plate.
第1-1工程及び第1-2工程で播種する細胞は、一方がケラチノサイトで他方がメラノサイトであればよい。例えば、前記第1-1工程でメラノサイトを播種し、前記第1-2工程でケラチノサイトを播種してもよく、また、前記第1-1工程でケラチノサイトを播種し、前記第1-2工程でメラノサイトを播種してもよいが、記第1-1工程でメラノサイトを播種し、前記第1-2工程でケラチノサイトを播種することが好ましい。 The cells seeded in steps 1-1 and 1-2 may be keratinocytes on one hand and melanocytes on the other hand. For example, melanocytes may be seeded in step 1-1 and keratinocytes may be seeded in step 1-2, or keratinocytes may be seeded in step 1-1 and melanocytes in step 1-2, but it is preferable to seed melanocytes in step 1-1 and keratinocytes in step 1-2.
第1-1工程において、液透過性膜上に播種する細胞数については、特に制限されないが、例えば、1×102~1×105細胞/cm2程度、好ましくは5×102~8×104細胞/cm2程度、より好ましくは1×103~4×104細胞/cm2程度が挙げられる。 In step 1-1, the number of cells to be seeded on the liquid-permeable membrane is not particularly limited, but may be, for example, about 1 x 10 to 1 x 10 cells/cm, preferably about 5 x 10 to 8 x 10 cells/cm, and more preferably about 1 x 10 to 4 x 10 cells/cm .
第1-1工程における一次培養で使用される培地については、播種する細胞の種類に応じて適宜設定すればよいが、例えば、イーグル最小必須培地(EMEM)、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、RPMI1640培地、199培地等が挙げられる。一次培養に使用される培地には、必要に応じて、牛血清アルブミン(BSA)、ウシ胎児血清(FCS)等が含まれていてもよい。また、メラノサイト培養用に最適化された培地(例えば「DermaLife M Comp kit」、Life Cell technology)やケラチノサイト培養用に最適化された培地(例えば、「HUMEDIA-KG2」、クラボウ株式会社)は市販されており、市販の専用培地を使用することもできる。 The medium used for the primary culture in step 1-1 may be selected appropriately depending on the type of cells to be seeded, and examples include Eagle's minimum essential medium (EMEM), Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), RPMI 1640 medium, and 199 medium. The medium used for the primary culture may contain bovine serum albumin (BSA), fetal calf serum (FCS), etc., as needed. Furthermore, media optimized for melanocyte culture (e.g., "DermaLife M Comp kit," Life Cell Technology) and media optimized for keratinocyte culture (e.g., "HUMEDIA-KG2," Kurabo Industries, Ltd.) are commercially available, and commercially available dedicated media can also be used.
第1-1工程における一次培養の培養時間については、播種する細胞の種類、播種する細胞数等に応じて、細胞が液透過性膜に付着できる範囲で適宜設定すればよいが、例えば12~96時間、好ましくは18~82時間、より好ましくは24~48時間が挙げられる。なお、培養期間中は、必要に応じて、新鮮な培地に培地交換を行ってもよい。 The culture time for the primary culture in step 1-1 may be set appropriately depending on the type of cells to be seeded, the number of cells to be seeded, etc., as long as the cells can adhere to the liquid-permeable membrane. Examples of the culture time include 12 to 96 hours, preferably 18 to 82 hours, and more preferably 24 to 48 hours. During the culture period, the medium may be replaced with fresh medium as needed.
また、第1-1工程における一次培養の培養条件については、播種する細胞が生育可能な条件に設定すればよいが、例えば、約5%のCO2環境下で、36~38℃、好ましくは37℃が挙げられる。 The culture conditions for the primary culture in step 1-1 may be set so that the cells to be seeded can grow, for example, at 36 to 38°C, preferably 37°C, in an environment of about 5% CO2 .
第1-2工程で使用する培養容器は、液透過性膜上で細胞培養が可能であるものであればよく、第1-1工程で使用した培養容器を引き続き使用することができる。 The culture vessel used in step 1-2 can be any vessel that allows cell culture on a liquid-permeable membrane, and the culture vessel used in step 1-1 can continue to be used.
第1-2工程では、第1-1工程後の液透過性膜を培養容器内で、細胞が付着している面を下側、細胞が付着していない面を上側になるようにセットする。この状態で、ケラチノサイト及びメラノサイトの内、第1-1工程で播種していない方の細胞を、液透過性膜の細胞が付着していない面(培養容器内の液透過性膜の上側の面)に播種して、ケラチノサイトとケラチノサイトを液透過性膜を介して分離した状態で共培養を行う。 In step 1-2, the liquid-permeable membrane from step 1-1 is placed in a culture vessel with the side with cells attached facing downwards and the side without cells facing upwards. In this state, the keratinocytes or melanocytes that were not seeded in step 1-1 are seeded on the side of the liquid-permeable membrane to which cells are not attached (the upper side of the liquid-permeable membrane in the culture vessel), and the keratinocytes are co-cultured while separated by the liquid-permeable membrane.
第1-2工程において、液透過性膜上に播種する細胞数については、特に制限されないが、例えば、1×102~1×105細胞/cm2程度、好ましくは5×102~8×104細胞/cm2程度、より好ましくは1×103~4×104細胞/cm2程度が挙げられる。 In step 1-2, the number of cells to be seeded on the liquid-permeable membrane is not particularly limited, but may be, for example, about 1 x 10 to 1 x 10 cells/cm, preferably about 5 x 10 to 8 x 10 cells/cm, and more preferably about 1 x 10 to 4 x 10 cells/cm .
また、第1-2工程における共培養で使用される培地については、ケラチノサイトとメラノサイトの双方が生育可能なものであればよく、例えば、イーグル最小必須培地(EMEM)、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、RPMI1640培地、199培地等が挙げられる。また、共培養に使用される培地には、必要に応じて、牛血清アルブミン(BSA)、ウシ胎児血清(FCS)等が含まれていてもよい。また、ケラチノサイトとメラノサイトの双方が生育可能であれば、ケラチノサイト培養用に最適化された培地(例えば、「HUMEDIA-KG2」、クラボウ株式会社)を使用することもできる。 The medium used for co-culture in step 1-2 may be any medium capable of supporting the growth of both keratinocytes and melanocytes, such as Eagle's minimum essential medium (EMEM), Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), RPMI 1640 medium, and 199 medium. The medium used for co-culture may also contain bovine serum albumin (BSA), fetal calf serum (FCS), etc., as needed. Furthermore, as long as both keratinocytes and melanocytes can grow in it, a medium optimized for keratinocyte culture (e.g., "HUMEDIA-KG2," Kurabo Industries, Ltd.) can also be used.
第1-2工程における共培養の培養時間については、メラノサイト内のメラノソームがケラチノサイトに受け渡され、メラノソーム貪食ケラチノサイトが生じる範囲に設定すればよく、例えば2~10日間、好ましくは3~9日間、より好ましくは3~8日間が挙げられる。なお、培養期間中、必要に応じて、新鮮な培地に培地交換を行ってもよい。 The culture time for the co-culture in step 1-2 may be set within a range in which melanosomes in the melanocytes are transferred to keratinocytes and melanosome-engulfing keratinocytes are produced, for example, 2 to 10 days, preferably 3 to 9 days, and more preferably 3 to 8 days. During the culture period, the medium may be replaced with fresh medium as needed.
また、第1-2工程における共培養の培養雰囲気については、ケラチノサイトとメラノサイト内が生育可能な条件に設定すればよいが、例えば、約5%のCO2雰囲気下で、36~38℃、好ましくは37℃が挙げられる。 The culture atmosphere for the co-culture in step 1-2 may be set to conditions that allow the growth of keratinocytes and melanocytes, for example, at 36 to 38°C, preferably 37°C, in an atmosphere of approximately 5% CO2 .
斯くして第1-2工程を行うことにより、一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着し、他方の面にメラノサイトが付着した液透過性膜が得られる。 Thus, by carrying out steps 1-2, a liquid-permeable membrane is obtained with melanosome-phagocytosed keratinocytes attached to one side and melanocytes attached to the other side.
第1-1工程及び第1-2工程は、液透過性膜を底部に有するカルチャーインサートを用いて培養容器を区切ってケラチノサイトとメラノサイトを隔てて共培養することにより実施できる。当該培養容器を使用して第1-1工程及び第1-2工程を行う手順を以下の(1)及び(2)に示し、その模式図を図1に示す。なお、図1では、便宜上、カルチャーインサートの内側表面の液透過性膜にケラチノサイトを付着させ、当該カルチャーインサートの外側表面の液透過性膜にメラノサイトを付着させているが、配置されるケラチノサイトとメラノサイトは、その逆であってもよい。
(1)先ず、カルチャーインサートの外側表面の多孔質膜を上面にして、当該多孔質膜の外側表面の外周から上に延びるリング状ホルダーを装着して容器を形成し、一方の細胞の懸濁液を入れて培養することにより、当該細胞をカルチャーインサートの外側表面の多孔質膜に付着させる(第1-1工程)。
(2)次いで、培養液を除去して、前記リング状ホルダーを外し、カルチャーインサートをカルチャーインサートの受け皿となるプレート(コンパニオンプレート)に装着し、カルチャーインサート内に他方の細胞の懸濁液を入れて培養する(第1-2工程)。
Steps 1-1 and 1-2 can be performed by using a culture insert with a liquid-permeable membrane at the bottom to separate the culture vessel and co-culture the keratinocytes and melanocytes. The procedure for performing steps 1-1 and 1-2 using this culture vessel is shown in (1) and (2) below, and a schematic diagram is shown in Figure 1. Note that, for convenience, Figure 1 shows keratinocytes attached to the liquid-permeable membrane on the inner surface of the culture insert and melanocytes attached to the liquid-permeable membrane on the outer surface of the culture insert, but the arrangement of keratinocytes and melanocytes may be reversed.
(1) First, the porous membrane on the outer surface of the culture insert is placed on top, and a ring-shaped holder is attached that extends upward from the outer periphery of the outer surface of the porous membrane to form a container, and a suspension of one type of cell is placed in the container and cultured, thereby causing the cell to adhere to the porous membrane on the outer surface of the culture insert (step 1-1).
(2) Next, the culture medium is removed, the ring-shaped holder is removed, the culture insert is attached to a plate (companion plate) that serves as a receptacle for the culture insert, and a suspension of the other cell is placed in the culture insert and cultured (step 1-2).
[第2工程]
第2工程では、第1工程後の液透過性膜から付着しているメラノサイトを除去することにより、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着している評価モデルを作製する。第2工程において液透過性膜の一方の面に付着しているメラノサイトを除去することにより、メラノサイトによる影響を排除してメラノソーム分解促進作用を評価することが可能になる。
[Second step]
In the second step, the melanocytes attached to the liquid-permeable membrane after the first step are removed to prepare an evaluation model in which melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one side of the liquid-permeable membrane. By removing the melanocytes attached to one side of the liquid-permeable membrane in the second step, it becomes possible to evaluate the melanosome degradation-promoting effect without the influence of melanocytes.
第2工程では、第1工程後の液透過性膜の一方の面に存在するメラノサイトのみを除去し、他方の面に存在するメラノソーム貪食ケラチノサイトは液透過性膜に付着した状態を維持しておく必要がある。そのため、メラノサイトの除去は、トリプシン等の薬剤処理を使用しない方がよく、例えば、綿棒、スパチュラ等を使用して物理的に行うことが好ましい。 In the second step, only the melanocytes present on one side of the liquid-permeable membrane after the first step must be removed, while the melanosome-engulfing keratinocytes present on the other side must remain attached to the liquid-permeable membrane. Therefore, it is best not to use chemical treatment such as trypsin to remove the melanocytes; it is preferable to remove them physically, using, for example, a cotton swab or spatula.
[第3工程]
第3工程では、被験物質の存在下で前記評価モデルをインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量を測定する。
[Third step]
In the third step, the evaluation model is incubated in the presence of a test substance, and then the amount of melanin in the keratinocytes of the evaluation model is measured.
被験物質とは、メラノソームの分解促進作用の評価対象となる物質である。被験物質は、メラノソームの分解促進作用が知られている物質であってもよく、また、当該作用が知られていない物質であってもよい。また、被験物質の種類については、特に制限されず、天然物、合成物、半合成物が挙げられる。被験物質として、具体的には、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、植物エキス、動物エキス、糖類(多糖、オリゴ糖、単糖等を含む)、脂質(リン脂質、糖脂質等を含む)、界面活性剤、その他の高分子有機化合物、その他の低分子有機化合物、無機化合物、その他の生体由来化合物、それらの修飾物、それらの誘導体等が挙げられる。被験物質は、1種の化合物のみからなるものであってもよく、また2種以上の化合物が含まれるものであってもよい。 A test substance is a substance to be evaluated for its ability to promote melanosome degradation. The test substance may be a substance known to promote melanosome degradation, or it may be a substance for which this effect is unknown. The type of test substance is not particularly limited, and examples include natural products, synthetic substances, and semi-synthetic substances. Specific examples of test substances include proteins, peptides, amino acids, plant extracts, animal extracts, sugars (including polysaccharides, oligosaccharides, monosaccharides, etc.), lipids (including phospholipids, glycolipids, etc.), surfactants, other high-molecular-weight organic compounds, other low-molecular-weight organic compounds, inorganic compounds, other biological compounds, modified products thereof, and derivatives thereof. The test substance may consist of only one type of compound, or it may contain two or more types of compounds.
第3工程において、インキュベートする際の被験物質の濃度については、特に制限されないが、例えば、0.01~2.0重量%程度に設定すればよい。また、被験物質の濃度は、低濃度から高濃度に段階的に設定してもよい。 In the third step, the concentration of the test substance during incubation is not particularly limited, but may be set to, for example, approximately 0.01 to 2.0% by weight. The test substance concentration may also be set in stages, from low to high.
また、第3工程において、被験物質と前記評価モデルを共存させる際の溶媒については、ケラチノサイトが生存状態を維持できるものであればよく、例えば、培地、緩衝液、生理食塩水等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは培地が挙げられる。溶媒として培地を使用する場合、培地の種類については、特に制限されないが、例えば、イーグル最小必須培地(EMEM)、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、RPMI1640培地、199培地等が挙げられる。また、培地には、必要に応じて、牛血清アルブミン(BSA)、ウシ胎児血清(FCS)等が含まれていてもよい。また、ケラチノサイト培養用に最適化された培地(例えば、「HUMEDIA-KG2」、クラボウ株式会社)を使用することもできる。 In addition, in the third step, the solvent used to coexist the test substance and the evaluation model may be any solvent that can maintain the viability of keratinocytes, such as culture medium, buffer solution, or physiological saline. Among these, culture medium is preferred. When using culture medium as the solvent, the type of medium is not particularly limited, and examples include Eagle's minimum essential medium (EMEM), Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), RPMI 1640 medium, and 199 medium. Furthermore, the medium may contain bovine serum albumin (BSA), fetal calf serum (FCS), etc., as needed. Alternatively, a medium optimized for keratinocyte culture (e.g., "HUMEDIA-KG2," Kurabo Industries, Ltd.) can also be used.
第3工程におけるインキュベート時間については、候補物質の種類等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、1~5日間、好ましくは2~5日間、より好ましくは2~3日間が挙げられる。なお、インキュベート期間中、候補物質が含まれる新鮮な溶媒で、必要に応じて溶媒交換を行ってもよい。 The incubation time in step 3 may be set appropriately depending on the type of candidate substance, etc., but may be, for example, 1 to 5 days, preferably 2 to 5 days, and more preferably 2 to 3 days. During the incubation period, the solvent may be exchanged with fresh solvent containing the candidate substance, if necessary.
第3工程におけるインキュベート時の雰囲気については、ケラチノサイトとメラノサイトが生存状態を維持できる条件に設定すればよいが、例えば、約5%のCO2雰囲気下で、36~38℃、好ましくは37℃が挙げられる。 The incubation atmosphere in the third step may be set to conditions that allow the keratinocytes and melanocytes to remain viable, for example, at 36 to 38°C, preferably 37°C, in an atmosphere of approximately 5% CO2 .
第3工程では、被験物質の存在下でインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する。 In the third step, after incubation in the presence of the test substance, the amount of melanin or melanosomes in the keratinocytes of the evaluation model is measured.
ケラチノサイト内のメラニン量は、例えば、フォンタナ・マッソン染色法によって定性的に測定できる。また、ケラチノサイト内のメラニン量は、例えば、1N水酸化ナトリウム水溶液でケラチノサイトからメラニンを抽出して、得られた抽出液の450nmの吸光度を測定することにより定量することもできる。 The amount of melanin in keratinocytes can be qualitatively measured, for example, by the Fontana-Masson staining method. Alternatively, the amount of melanin in keratinocytes can be quantified by extracting melanin from keratinocytes with, for example, a 1N aqueous solution of sodium hydroxide and measuring the absorbance of the resulting extract at 450 nm.
また、ケラチノサイト内のメラノソーム量は、例えば、Pmel17、gp87等のメラノソームの膜タンパク質量を測定する方法によって定量的又は定性的に測定できる。メラノソームの膜タンパク質量の測定は、具体的には、免疫染色、ウエスタンブロッティング等により行うことができる。 In addition, the amount of melanosomes in keratinocytes can be measured quantitatively or qualitatively by measuring the amount of melanosome membrane proteins such as Pmel17 and gp87. Specifically, the amount of melanosome membrane proteins can be measured by immunostaining, Western blotting, etc.
[第4工程]
第4工程では、前記第3工程おいて測定されたメラニン量又はメラノソーム量に基づいて、被験物質のメラノソームの分解促進作用を判定する。具体的には、前記第3工程においてメラニン量又はメラノソーム量を低下させた被験物質は、メラノソームの分解促進作用があると判定される。一方、前記第3工程においてメラニン量又はメラノソーム量を低下させなかった被験物質は、メラノソームの分解促進作用がないと判定される。
[Fourth step]
In step 4, the melanosome degradation-promoting effect of the test substance is determined based on the amount of melanin or melanosome measured in step 3. Specifically, a test substance that reduces the amount of melanin or melanosome in step 3 is determined to have the effect of promoting melanosome degradation. On the other hand, a test substance that does not reduce the amount of melanin or melanosome in step 3 is determined to have no effect of promoting melanosome degradation.
第4工程において、被験物質が、メラニン量又はメラノソーム量を低下させているか否かについては、被験物質を添加することなく第3工程を実施したコントロールとの比較に基づいて判定できる。具体的には、前記コントロールに比べてメラニン量又はメラノソーム量が低い程、被験物質はメラノソームの分解促進作用が高いと判定できる。また、前記コントロールに比べてメラニン量又はメラノソーム量が同等である被験物質は、メラノソームの分解促進作用がないと判定できる。 In step 4, whether the test substance reduces the amount of melanin or melanosomes can be determined by comparing it with a control to which step 3 was performed without adding the test substance. Specifically, the lower the amount of melanin or melanosomes compared to the control, the greater the effect of the test substance in promoting melanosome degradation. Furthermore, a test substance that has the same amount of melanin or melanosomes as the control can be determined to have no effect in promoting melanosome degradation.
2.メラノソームの分解促進物質のスクリーニング方法
本発明のスクリーニング方法は、候補物質の中から、メラノソームの分解促進作用を有する物質を選定する方法である。具体的には、本発明のスクリーニング方法は、以下の第I工程~第IV工程を含むことを特徴とする。
第I工程:液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養し、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる工程。
第II工程:前記第I工程後に、液透過性膜からメラノサイトを除去することにより、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着している評価モデルを作製する工程。
第III工程:前記第II工程で得られた評価モデルを候補物質の存在下でインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する工程。
第IV工程:前記第III工程おいてメラニン量又はメラノソーム量を低下させた候補物質を、メラノソームの分解促進作用を有するものとして選定する工程。
2. Screening Method for Substances Promoting Melanosome Degradation The screening method of the present invention is a method for selecting a substance that has the effect of promoting melanosome degradation from among candidate substances. Specifically, the screening method of the present invention is characterized by comprising the following steps I to IV.
Step I: A step of attaching keratinocytes to one surface of a liquid-permeable membrane and culturing melanocytes attached to the other surface, thereby allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes.
Step II: After step I, the melanocytes are removed from the liquid-permeable membrane to prepare an evaluation model in which melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one side of the liquid-permeable membrane.
Step III: A step of incubating the evaluation model obtained in Step II in the presence of a candidate substance, and then measuring the amount of melanin or melanosome in the keratinocytes of the evaluation model.
Step IV: A step of selecting a candidate substance that reduced the amount of melanin or melanosome in step III as one that has the effect of promoting melanosome degradation.
以下、本発明のスクリーニング方法について、工程毎に説明する。 The screening method of the present invention will be explained step by step below.
[第I工程及び第II工程]
第I工程及び第II工程は、それぞれ前記評価方法における第1工程及び第2工程と同様である。
[Step I and Step II]
Steps I and II are the same as steps 1 and 2, respectively, in the evaluation method.
[第III工程]
第III工程では、候補物質の存在下で前記評価モデルをインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する。
[Step III]
In step III, the evaluation model is incubated in the presence of a candidate substance, and then the amount of melanin or melanosome in the keratinocytes of the evaluation model is measured.
候補物質とは、スクリーニングに供され、メラノソームの分解促進作用を有しているか否かの判定に供される物質である。候補物質の種類については、特に制限されず、天然物、合成物、半合成物が挙げられる。候補物質として、具体的には、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、植物エキス、動物エキス、糖類(多糖、オリゴ糖、単糖等を含む)、脂質(リン脂質、糖脂質等を含む)、界面活性剤、その他の高分子有機化合物、その他の低分子有機化合物、無機化合物、その他の生体由来化合物、それらの修飾物、それらの誘導体等が挙げられる。候補物質は、1種の化合物のみからなるものであってもよく、また2種以上の化合物が含まれるものであってもよい。 A candidate substance is a substance that is subjected to screening to determine whether or not it has the effect of promoting melanosome degradation. There are no particular limitations on the type of candidate substance, and examples include natural products, synthetic substances, and semi-synthetic substances. Specific examples of candidate substances include proteins, peptides, amino acids, plant extracts, animal extracts, sugars (including polysaccharides, oligosaccharides, monosaccharides, etc.), lipids (including phospholipids, glycolipids, etc.), surfactants, other high molecular weight organic compounds, other low molecular weight organic compounds, inorganic compounds, other biological compounds, modified products thereof, and derivatives thereof. A candidate substance may consist of only one type of compound, or may contain two or more types of compounds.
第III工程において、インキュベートする際の候補物質の濃度については、前記スクリーニング方法における第3工程の被験物質の濃度と同様である。また、第III工程において、使用する溶媒、インキュベート時間、インキュベート時の雰囲気、インキュベートした後のメラニン量又はメラノソーム量の測定方法等については、前記スクリーニング方法における第3工程の場合と同様である。 In step III, the concentration of the candidate substance during incubation is the same as the concentration of the test substance in step 3 of the screening method. Furthermore, in step III, the solvent used, incubation time, incubation atmosphere, and method for measuring the amount of melanin or melanosomes after incubation are the same as those in step 3 of the screening method.
[第IV工程]
第IV工程では、前記第III工程おいてメラニン量又はメラノソーム量を低下させた候補物質を、メラノソームの分解促進作用を有するものとして選定する。
[Step IV]
In step IV, candidate substances that have reduced the amount of melanin or melanosomes in step III are selected as those that have the effect of promoting the degradation of melanosomes.
第III工程において、メラニン量又はメラノソーム量を低下させているか否かについては、被験物質を添加することなく第III工程を実施したコントロールとの比較に基づいて判定できる。具体的には、前記コントロールに比べてメラニン量又はメラノソーム量が低い場合には、候補物質はメラノソームの分解促進作用を有していると判定され、前記コントロールに比べてメラニン量又はメラノソーム量が低い程、候補物質はメラノソームの分解促進作用が高いと判定できる。 Whether or not the amount of melanin or melanosomes has been reduced in Step III can be determined by comparing with a control in which Step III was carried out without adding the test substance. Specifically, if the amount of melanin or melanosomes is lower than that of the control, the candidate substance is determined to have the effect of promoting melanosome degradation, and the lower the amount of melanin or melanosomes is compared to the control, the stronger the effect of the candidate substance in promoting melanosome degradation.
メラノソームの分解促進作用を有するものとして選定された候補物質は、美白効果等が期待される成分として、化粧料等の外用製剤の分野での使用が期待される。また、メラノソームの分解促進作用を有するものとして選定された候補物質は、メラノソームの分解機序の解明等における実験ツールとして使用することもできる。 Candidate substances selected as those with the ability to promote melanosome degradation are expected to be used in external preparations such as cosmetics as ingredients with potential for skin-whitening effects. Candidate substances selected as those with the ability to promote melanosome degradation can also be used as experimental tools to elucidate the mechanisms of melanosome degradation.
3.メラノソームの分解促進作用の評価モデル
本発明の評価モデルは、メラノソームの分解促進作用の評価のために使用される評価モデルであって、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着しており、液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養することによりケラチノサイトにメラノソームを貪食させた後に、当該液透過性膜からメラノサイトを除去することにより得られるものであることを特徴とする。以下、本発明の評価モデルについて詳述する。
3. Evaluation Model for the Effect of Promoting Melanosome Degradation The evaluation model of the present invention is an evaluation model used for evaluating the effect of promoting melanosome degradation, and is characterized in that melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one surface of a liquid-permeable membrane, and the model is obtained by culturing the liquid-permeable membrane with keratinocytes attached to one surface and melanocytes attached to the other surface, thereby allowing the keratinocytes to phagocytose the melanosomes, and then removing the melanocytes from the liquid-permeable membrane. The evaluation model of the present invention is described in detail below.
本発明の評価モデルは、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着しており、当該液透過性膜の他方の面には細胞が付着していない状態の細胞付着膜である。具体的には、本発明の評価モデルは、前記評価方法における第1工程及び第2工程を経て得られるものである。 The evaluation model of the present invention is a cell-attached membrane in which melanosome-phagocytic keratinocytes are attached to one side of the liquid-permeable membrane, and no cells are attached to the other side of the liquid-permeable membrane. Specifically, the evaluation model of the present invention is obtained through steps 1 and 2 of the evaluation method described above.
本発明の評価モデルでは、液透過性膜に付着しているメラノソーム貪食ケラチノサイトは、実際の表皮でのメラノソーム貪食ケラチノサイトの形成機構に近い手法で作製されているため、メラノソームの分解促進作用の評価やメラノソームの分解促進物質のスクリーニング等を行う際のモデル細胞として使用できる。 In the evaluation model of the present invention, the melanosome-phagocytic keratinocytes attached to the liquid-permeable membrane are produced using a method similar to the mechanism by which melanosome-phagocytic keratinocytes are formed in the actual epidermis. Therefore, they can be used as model cells for evaluating the effect of promoting melanosome degradation and screening for substances that promote melanosome degradation.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
試験例1
1.ケラチノサイトが付着している液透過性膜の作製
[実施例1]
Ad-MEDビドリゲル2(12ウェルタイプ、関東化学株式会社製)を用いて、メラノソーム貪食ケラチノサイトを付着させた液透過性膜を作製した。当該ad-MEDビドリゲル2には、ビドリゲル膜(コラーゲン線維が高密度に折り重なった多孔質膜、膜面積1cm2、孔径67nm)を底部に有するカルチャーインサート、及び当該カルチャーインサートの受け皿となる12ウェルプレートが備わっている。また、当該ad-MEDビドリゲル2の付属品として購入したオプションリング(リング状ホルダー)も使用した。当該オプションリングは、カルチャーインサートの外側表面のビドリゲル膜を上にした状態で、ビドリゲル膜の外側表面の外周から上に延びるように装着して、一時的にウェルを形成できるように構成されている。
Test Example 1
1. Preparation of a liquid-permeable membrane with keratinocytes attached [Example 1]
A liquid-permeable membrane with melanosome-engulfing keratinocytes attached was prepared using Ad-MED Vidrigel 2 (12-well type, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). The ad-MED Vidrigel 2 was equipped with a culture insert with a vidrigel membrane (a porous membrane composed of densely folded collagen fibers, with a membrane area of 1 cm2 and a pore diameter of 67 nm) at the bottom and a 12-well plate that served as a receptacle for the culture insert. An optional ring (ring-shaped holder) purchased as an accessory for the ad-MED Vidrigel 2 was also used. The optional ring was attached to the culture insert with the vidrigel membrane facing upward, extending upward from the periphery of the outer surface of the vidrigel membrane, thereby temporarily forming wells.
先ず、カルチャーインサートにオプションリングを装着し、カルチャーインサートの外側表面のビドリゲル膜が底部、オプションリングが壁部を形成したウェル状にした。次いで、DermaLife M Comp kit培地(Life Cell technology)で懸濁したヒト正常メラノサイト(NHEM(NB)、クラボウ株式会社製)を4×104個/ウェルとなるように、オプションリングで壁部を形成したウェル内に播種し、37℃、5%CO2の環境で2日間培養し、カルチャーインサートの外側表面のビドリゲル膜にメラノサイトを付着させた。 First, an option ring was attached to the culture insert, and the vidrigel membrane on the outer surface of the culture insert formed the bottom of a well, with the option ring forming the wall. Next, human normal melanocytes (NHEM(NB), Kurabo Industries, Ltd.) suspended in DermaLife M Comp kit medium (Life Cell Technology) were seeded into the well with the wall formed by the option ring at a density of 4 x 10 cells/well, and cultured at 37°C and 5% CO2 for 2 days to allow the melanocytes to attach to the vidrigel membrane on the outer surface of the culture insert.
次いで、ウェル内から培養液を除去した後にオプションリングを外し、HUMEDIA-KG2培地(クラボウ株式会社)を添加した12ウェルプレートのウェルに、外側表面(下側)のビドリゲル膜にメラノサイトを付着させたカルチャーインサートを挿入して固定した。その後、カルチャーインサート内に、HUMEDIA-KG2培地で懸濁したヒト正常ケラチノサイト(NHEK(NB)、クラボウ株式会社製)を1×104個/ウェルとなるように播種し、37℃、5%CO2の環境で7日間培養した。 Next, the culture medium was removed from the wells, the option ring was removed, and the culture inserts with melanocytes attached to the vidrigel membrane on the outer surface (lower side) were inserted into the wells of a 12-well plate containing HUMEDIA-KG2 medium (Kurabo Industries, Ltd.) and fixed. Human normal keratinocytes (NHEK(NB), Kurabo Industries, Ltd.) suspended in HUMEDIA-KG2 medium were then seeded into the culture inserts at 1 x 10 cells/well and cultured at 37°C in 5% CO2 for 7 days.
次いで、12ウェルプレートのウェルからカルチャーインサート内を取り出し、滅菌した後にPBS(-)に浸した綿棒を用いて、カルチャーインサートの外側表面のビドリゲル膜に付着しているメラノサイトを除去し、ケラチノサイト付着ビドリゲル膜を得た。 Next, the culture inserts were removed from the wells of the 12-well plate, and melanocytes attached to the vidrigel membrane on the outer surface of the culture insert were removed using a sterilized cotton swab soaked in PBS(-), yielding a keratinocyte-attached vidrigel membrane.
[比較例1]
Ad-MEDビドリゲル2(12ウェルタイプ、関東化学株式会社製)を用いて、カルチャーインサート内でケラチノサイトを培養し、ケラチノサイト付着ビドリゲル膜を得た。ケラチノサイトの培養条件は、前記実施例1と同様である
[Comparative Example 1]
Keratinocytes were cultured in a culture insert using Ad-MED Vidrigel 2 (12-well type, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) to obtain a keratinocyte-attached Vidrigel membrane. The keratinocyte culture conditions were the same as those in Example 1.
[比較例2]
10%FBS(ウシ胎児血清)を含有するHAMF12培地を用いて、75cm2フラスコでヒトメラノーマ細胞(HMV-II、RCB368)を37℃、5%CO2の環境でコンフルエントな状態になるまで培養した。培養後、ヒトメラノーマ細胞を回収し、遠心分離した後、上清を捨て細胞ペレットを回収し、-20℃で凍結させた。凍結させた細胞ペレットにlysis buffer(0.1 M Tris-HCl,pH7.5,1% Igepal CA-630, 0.01%SDS)1mlを添加して十分に懸濁した後、4℃で20分間静置した。静置後,細胞溶解液を遠心分離(1,000×g、5分、4℃)し、得られた上清をマイクロチューブに移し、遠心分離を行った(1,000×g、5分、4℃)。上清を新しいマイクロチューブに移して遠心分離を行い(20,000×g、5分、4℃)、上清を除去した。得られたペレットにPBS(-)0.05mLを添加することによりメラノソーム溶液を調製した。
[Comparative Example 2]
Human melanoma cells (HMV-II, RCB368) were cultured in HAMF12 medium containing 10% FBS (fetal bovine serum) in a 75 cm flask at 37°C and 5% CO2 until confluent. After culture, the cells were harvested and centrifuged. The supernatant was discarded, and the cell pellet was frozen at -20°C. The frozen cell pellet was thoroughly suspended in 1 ml of lysis buffer (0.1 M Tris-HCl, pH 7.5, 1% Igepal CA-630, 0.01% SDS) and allowed to stand at 4°C for 20 minutes. After incubation, the cell lysate was centrifuged (1,000 × g, 5 minutes, 4°C). The resulting supernatant was transferred to a microtube and centrifuged (1,000 × g, 5 minutes, 4°C). The supernatant was transferred to a new microtube and centrifuged (20,000 × g, 5 minutes, 4°C). The supernatant was then removed. A melanosome solution was prepared by adding 0.05 mL of PBS(-) to the resulting pellet.
Ad-MEDビドリゲル2(12ウェルタイプ、関東化学株式会社製)の12ウェルプレートのウェルにHUMEDIA-KG2培地(クラボウ株式会社)を添加した後にカルチャーインサートを挿入して固定した。その後、カルチャーインサート内に、HUMEDIA-KG2培地で懸濁したヒト正常ケラチノサイト(NHEK(NB)、クラボウ株式会社製)を1×104個/ウェルとなるように播種し、更に前記で調製したメラノソーム溶液を50μl添加して37℃、5%CO2の環境で7日間培養した。斯くして、メラノソームを取り込ませたケラチノサイト付着ビドリゲル膜を得た。 HUMEDIA-KG2 medium (Kurabo Industries, Ltd.) was added to the wells of a 12-well plate containing Ad-MED Vidrigel 2 (12-well type, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), and a culture insert was then inserted and fixed. Human normal keratinocytes (NHEK(NB), manufactured by Kurabo Industries, Ltd.) suspended in HUMEDIA-KG2 medium were then seeded into the culture insert at 1 x 10 cells/well, and 50 μl of the melanosome solution prepared above was added. The culture insert was then cultured at 37°C and 5% CO for 7 days. Thus, a keratinocyte-attached vidrigel membrane incorporating melanosomes was obtained.
[比較例3]
抽出したメラノソームを添加しなかったこと以外は、前記比較例2と同条件で、ケラチノサイト付着ビドリゲル膜を得た。
[Comparative Example 3]
A keratinocyte-attached vidrigel membrane was obtained under the same conditions as in Comparative Example 2, except that the extracted melanosomes were not added.
2.ケラチノサイトが付着している液透過性膜の評価
実施例1及び比較例1~3で得られたケラチノサイト付着ビドリゲル膜に対してフォンタナ・マッソン染色を行ってメラニンを可視化し、ケラチノサイトが付着している側の表面を光学顕微鏡で観察した。得られた結果を図2に示す。この結果、メラノソームを抽出してケラチノサイトに添加した比較例1では、一部のケラチノサイトにおいてのみメラノソームの貪食が確認されたが、ケラチノサイトとメラノサイトをビドリゲル膜を介して分離した状態で共培養した実施例1では、ケラチノサイトの全体に亘って均一にメラノソームを貪食していることが確認された。
2. Evaluation of Liquid-Permeable Membranes with Keratinocytes Attached The keratinocyte-attached vidrigel membranes obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were stained with Fontana-Masson to visualize melanin, and the surface on which the keratinocytes were attached was observed under an optical microscope. The results are shown in Figure 2. As a result, in Comparative Example 1, in which melanosomes were extracted and added to keratinocytes, melanosome phagocytosis was confirmed only in some keratinocytes, whereas in Example 1, in which keratinocytes and melanocytes were co-cultured while separated by a vidrigel membrane, melanosome phagocytosis was confirmed uniformly throughout the keratinocytes.
試験例2
前記実施例1と同条件で、ケラチノサイト付着ビドリゲル膜(メラノサイトは除去済)を有するカルチャーインサートを準備した。
Test Example 2
Under the same conditions as in Example 1, a culture insert having a keratinocyte-attached vidrigel membrane (melanocytes had been removed) was prepared.
HUMEDIA-KG2培地を添加した12ウェルプレートのウェルに、前記カルチャーインサートを挿入して固定した。その後、カルチャーインサート内に、ラパマイシン1μg/mlを含むHUMEDIA-KG2培地0.5mlを添加し、37℃、5%CO2の雰囲気で3日間培養した。また、コントロールとして、ラパマイシン1μg/mlを含むHUMEDIA-KG2培地に代えて、ラパマイシンを含まないHUMEDIA-KG2培地を使用したこと以外は、前記と同条件で培養を行った。なお、ラパマイシンは、メラノソーム分解作用が示唆されている化合物である。 The culture inserts were inserted into wells of a 12-well plate containing HUMEDIA-KG2 medium and fixed. Then, 0.5 ml of HUMEDIA-KG2 medium containing 1 μg/ml rapamycin was added to the culture inserts, and the cells were cultured for 3 days at 37°C in a 5% CO atmosphere. As a control, the cells were cultured under the same conditions as above, except that HUMEDIA-KG2 medium containing no rapamycin was used instead of the HUMEDIA-KG2 medium containing 1 μg/ml rapamycin. Rapamycin is a compound that has been suggested to have melanosome-degrading properties.
培養後の細胞付着膜に対してフォンタナ・マッソン染色を行ってメラニンを可視化し、ケラチノサイトが付着している側の表面を光学顕微鏡で観察した。 After culturing, the cell-attached membrane was stained with Fontana-Masson staining to visualize melanin, and the surface to which keratinocytes had attached was observed under an optical microscope.
更に、培養後の細胞付着膜から細胞を剥離し、1×105 cellsの細胞を1N水酸化ナトリウム水溶液0.1mlに浸漬して細胞を超音波により破砕した後、十分な撹拌を行い、80℃で20分間インキュベートすることによりメラニンを抽出し、450nmの吸光度を測定し、ケラチノサイト内のメラニン量を求めた。 Furthermore, after culturing, the cells were detached from the cell adhesion membrane, and 1 x 105 cells were immersed in 0.1 ml of 1N aqueous sodium hydroxide solution and disrupted by ultrasound. After thorough stirring, the cells were incubated at 80°C for 20 minutes to extract melanin, and the absorbance at 450 nm was measured to determine the amount of melanin in the keratinocytes.
フォンタナ・マッソン染色して光学顕微鏡で観察した結果を図3に示し、ケラチノサイト内のメラニン量を測定した結果を表1に示す。この結果、ラパマイシンを添加して培養した場合には、コントロールに比べてメラニン量の低下が認められ、実施例1で作製したケラチノサイト付着ビドリゲル膜は、メラノソーム分解作用を正しく評価できることが確認された。 Figure 3 shows the results of Fontana-Masson staining and optical microscopic observation, and Table 1 shows the results of measuring the amount of melanin in the keratinocytes. As a result, when cultured with the addition of rapamycin, a decrease in melanin amount was observed compared to the control, confirming that the keratinocyte-attached vidrigel membrane prepared in Example 1 can be used to correctly evaluate melanosome degradation activity.
Claims (5)
液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養し、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる第1工程、
前記第1工程後に、液透過性膜からメラノサイトを除去することにより、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着している評価モデルを作製する第2工程、
前記第2工程で得られた評価モデルを被験物質の存在下でインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する第3工程、及び
前記第3工程おいて測定されたメラニン量又はメラノソーム量に基づいて、被験物質のメラノソームの分解促進作用を判定する第4工程
を含む、評価方法。 A method for evaluating the melanosome degradation promoting effect of a test substance, comprising:
a first step of attaching keratinocytes to one surface of a liquid-permeable membrane and melanocytes to the other surface of the membrane, culturing the membrane in this state, and allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes;
a second step of removing melanocytes from the liquid-permeable membrane after the first step to prepare an evaluation model in which melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one surface of the liquid-permeable membrane;
The evaluation method includes a third step of incubating the evaluation model obtained in the second step in the presence of a test substance, and then measuring the amount of melanin or melanosomes in the keratinocytes of the evaluation model; and a fourth step of determining the effect of the test substance on promoting the degradation of melanosomes based on the amount of melanin or melanosomes measured in the third step.
液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養し、ケラチノサイトにメラノソームを貪食させる第I工程、
前記第I工程後に、液透過性膜からメラノサイトを除去することにより、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着している評価モデルを作製する第II工程、
前記第II工程で得られた評価モデルを候補物質の存在下でインキュベートした後に、評価モデルのケラチノサイト内のメラニン量又はメラノソーム量を測定する第III工程、及び
前記第III工程おいてメラニン量又はメラノソーム量を低下させた候補物質を、メラノソームの分解促進作用を有するものとして選定する第IV工程
を含むスクリーニング方法。 A method for screening candidate substances for a substance that has an effect of promoting melanosome degradation, comprising the steps of:
Step I: keratinocytes are attached to one surface of a liquid-permeable membrane, and melanocytes are attached to the other surface of the membrane, followed by culturing the membrane in this state, and allowing the keratinocytes to phagocytose melanosomes;
Step II, after Step I, of removing melanocytes from the liquid-permeable membrane to prepare an evaluation model in which melanosome-phagocytosing keratinocytes are attached to one surface of the liquid-permeable membrane;
A screening method comprising: step III of incubating the evaluation model obtained in step II in the presence of a candidate substance, and then measuring the amount of melanin or melanosomes in the keratinocytes of the evaluation model; and step IV of selecting a candidate substance that reduces the amount of melanin or melanosomes in step III as one that has the effect of promoting melanosome degradation.
前記評価モデルが、液透過性膜の一方の面にメラノソーム貪食ケラチノサイトが付着しており、液透過性膜の一方の面にケラチノサイトを付着させ、他方の面にメラノサイトを付着させた状態で培養することによりケラチノサイトにメラノソームを貪食させた後に、当該液透過性膜からメラノサイトを除去することにより得られ、
前記評価モデルが、被験物質の存在下でインキュベートされるものである、前記使用。
Use of an evaluation model for evaluating the melanosome degradation promoting effect of a test substance ,
the evaluation model has melanosome-phagocytosing keratinocytes attached to one surface of a liquid-permeable membrane, and is obtained by culturing the liquid-permeable membrane in a state in which the keratinocytes are attached to one surface and the melanocytes are attached to the other surface, thereby causing the keratinocytes to phagocytose the melanosomes, and then removing the melanocytes from the liquid-permeable membrane ;
The above use , wherein the evaluation model is incubated in the presence of a test substance .
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