JP7830838B2 - A method for separating cells with different degrees of undifferentiation using layered adsorbents. - Google Patents
A method for separating cells with different degrees of undifferentiation using layered adsorbents.Info
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Description
本発明はフコース結合性タンパク質を水に不溶性の担体に固定化した吸着剤を用いた細胞分離方法であり、担体へのフコース結合性タンパク質の固定化量が異なる複数の吸着剤を積層したカラムに段階的に細胞集団を接触させ、カラムより流出した細胞の分画を回収することで、未分化度の異なる細胞集団を分離する方法に関する。 This invention relates to a cell separation method using an adsorbent in which a fucose-binding protein is immobilized on a water-insoluble carrier. The method involves sequentially contacting a cell population with a column containing multiple adsorbents with varying amounts of fucose-binding protein immobilized on the carrier, and then recovering the fraction of cells that leach out of the column, thereby separating cell populations with different degrees of undifferentiation.
グラム陰性細菌(Burkholderia cenocepacia)が産生するBC2L-CレクチンのN末端ドメインに由来するBC2LCNは、フコース残基を含む糖鎖への結合親和性を有するタンパク質であり、例えば、非特許文献1、特許文献1および特許文献2に記載の未分化糖鎖マーカーとして知られているHタイプ1型糖鎖(Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc)およびHタイプ3型糖鎖(Fucα1-2Galβ1-3GalNAc)以外に、ルイスY型糖鎖(Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc)やルイスX型糖鎖(Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc)等のフコース残基を含む複数種の糖鎖に高い結合親和性を有することが知られている(非特許文献2)。 BC2LCN, derived from the N-terminal domain of BC2L-C lectin produced by the Gram-negative bacterium *Burkholderia cenocepacia*, is a protein that has binding affinity to glycans containing fucose residues. For example, in addition to the H-type 1 glycans (Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc) and H-type 3 glycans (Fucα1-2Galβ1-3GalNAc) known as undifferentiated glycan markers described in Non-Patent Document 1, Patent Document 1, and Patent Document 2, it is known to have high binding affinity to multiple types of glycans containing fucose residues, such as Lewis Y-type glycans (Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc) and Lewis X-type glycans (Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc) (Non-Patent Document 2).
また、BC2LCNは、Hタイプ1型糖鎖およびHタイプ3型糖鎖が高発現している未分化状態のヒトiPS細胞やヒトES細胞には結合するが、ヒト体細胞には結合しないことが知られている(非特許文献3)。 Furthermore, it is known that BC2LCN binds to undifferentiated human iPS cells and human ES cells that highly express H-type 1 and H-type 3 glycans, but does not bind to human somatic cells (Non-Patent Literature 3).
さらに、BC2LCNは前記未分化糖鎖マーカーに結合性を有することから、例えば、未分化糖鎖マーカーを含む複合糖質の検出や、ヒトiPS細胞やヒトES細胞等の未分化細胞の検出に使用されている(特許文献1および特許文献2)。また、Hタイプ1型糖鎖はSSEA-5として特定のがん細胞に高発現していることが知られている(非特許文献4)。 Furthermore, because BC2LCN has binding affinity to the aforementioned undifferentiated glycan marker, it is used, for example, in the detection of complex carbohydrates containing the undifferentiated glycan marker, and in the detection of undifferentiated cells such as human iPS cells and human ES cells (Patent Documents 1 and 2). Also, H-type 1 glycans are known to be highly expressed as SSEA-5 in certain cancer cells (Non-Patent Document 4).
BC2LCNは既知の未分化細胞検出用抗体である抗Nanog抗体等と同等の未分化幹細胞検出能をもっているものの(特許文献2)、BC2LCNと未分化細胞の糖鎖の結合は静電相互作用によるものであり、結合の強さは溶媒や塩濃度等の外環境の影響を受ける。このため、実験条件によっては前記未分化細胞および/または前記未分化糖鎖マーカーを含む複合糖質の検出において、当該糖鎖とBC2LCNの結合親和性が低くなる可能性が考えられることから、前記未分化糖鎖マーカーへの結合親和性が向上したBC2LCNが求められている。 Although BC2LCN possesses the same ability to detect undifferentiated stem cells as known antibodies for detecting undifferentiated cells, such as anti-Nanog antibodies (Patent Document 2), the binding of BC2LCN to the glycans of undifferentiated cells is due to electrostatic interactions, and the strength of the binding is affected by external environmental factors such as solvent and salt concentration. Therefore, depending on the experimental conditions, the binding affinity between the glycans and BC2LCN may be low when detecting the undifferentiated cells and/or complex carbohydrates containing the undifferentiated glycan marker. Thus, there is a need for BC2LCN with improved binding affinity to the undifferentiated glycan marker.
BC2LCNを水不溶性担体に固定化した吸着剤を利用した細胞分離方法としては、ヒトiPS細胞などの未分化細胞を除去する細胞分離方法が知られているほか(特許文献3)、さらに吸着剤に結合した未分化細胞を剥離回収する方法が知られている(特許文献4)。しかしながら、これらの特許文献に開示されている方法では、Hタイプ1型糖鎖およびHタイプ3型糖鎖を発現している細胞と、発現していない細胞を分離することはできたが、Hタイプ1型糖鎖およびHタイプ3型糖鎖の発現量の異なる異種細胞集団、または同一種細胞集団からHタイプ1型糖鎖およびHタイプ3型糖鎖の発現量の異なる細胞を個別に分離することはできなかった。 As a cell separation method using an adsorbent in which BC2LCN is immobilized on a water-insoluble carrier, a method for removing undifferentiated cells such as human iPS cells is known (Patent Document 3), and a method for detaching and recovering undifferentiated cells bound to the adsorbent is also known (Patent Document 4). However, while the methods disclosed in these patent documents could separate cells expressing H-type 1 and H-type 3 glycans from cells that did not express them, they could not individually separate heterogeneous cell populations with different levels of H-type 1 and H-type 3 glycan expression, or cells with different levels of H-type 1 and H-type 3 glycan expression from the same cell species population.
一般的に、細胞表面の未分化マーカーの発現量や、それぞれの細胞種を特徴づけるCD(cluster of differentiation)分類による細胞表面抗原などのマーカー発現量の違いを利用して細胞を分離する方法として、磁気ビーズによる細胞分離方法(非特許文献5)や、セルソーターによる細胞のソーティング(非特許文献5)、細胞ローリングカラムによる細胞分離方法(非特許文献6)が知られている。しかし、磁気ビーズによる細胞分離方法では、大量細胞の処理には適しているものの、未分化マーカー発現量やCD抗原発現量の差異が小さい細胞同士は分離できず、また、磁気ビーズが細胞へ接着することによる細胞ダメージや、異物混入といった品質管理上の問題があり、更には回収した細胞の増殖性・分化指向性への影響が懸念されていた。また、セルソーターによる細胞のソーティング、細胞ローリングカラムによる細胞分離方法では、高価な装置を必要とし、大量の細胞を処理するには多大な時間を要するなど、細胞分離効率の点で大きな問題点があった。 Generally, methods for separating cells by utilizing differences in the expression levels of undifferentiated markers on the cell surface and cell surface antigens characterized by the CD (Cluster of Difference) classification are known, including cell separation using magnetic beads (Non-Patent Literature 5), cell sorting using cell sorters (Non-Patent Literature 5), and cell separation using cell rolling columns (Non-Patent Literature 6). However, while cell separation using magnetic beads is suitable for processing large quantities of cells, it cannot separate cells with small differences in undifferentiated marker expression levels or CD antigen expression levels. Furthermore, there are quality control issues such as cell damage due to magnetic beads adhering to cells and contamination by foreign matter, and concerns have been raised about the impact on the proliferative and differentiation-oriented properties of the recovered cells. Cell sorting using cell sorters and cell separation using cell rolling columns require expensive equipment and take a considerable amount of time to process large quantities of cells, resulting in significant problems in terms of cell separation efficiency.
しかるに現状では、再生医療用途に向け、細胞表面の未分化マーカー発現量やCD抗原発現量などの違いをもとに、大量の細胞を短時間で、精度良く分離精製する技術の開発が強く求められていた。 However, currently, there is a strong need to develop technologies for accurately separating and purifying large quantities of cells in a short time, based on differences in cell surface undifferentiated marker expression levels and CD antigen expression levels, for use in regenerative medicine.
本発明の課題は、再生医療用途の細胞の調製において、大量の細胞から短時間で、未分化度の異なる細胞集団を分離精製可能な技術、具体的には、細胞表面に存在する未分化マーカーの発現量の異なる細胞集団を分離する技術を提供することである。
より具体的には、担体へのフコース結合性タンパク質の固定化量が異なる複数の吸着剤を積層したカラムに、細胞集団を段階的に接触させたのち、吸着剤に結合しなかった細胞の分画を回収することにより、未分化度の異なる細胞集団を個別に、簡便かつ効率良く分離する技術を提供することである。
The object of the present invention is to provide a technology that enables the separation and purification of cell populations with different degrees of undifferentiation from a large number of cells in a short time when preparing cells for regenerative medicine applications, specifically a technology for separating cell populations with different levels of expression of undifferentiation markers present on the cell surface.
More specifically, the aim is to provide a technique for easily and efficiently separating cell populations with different degrees of undifferentiation by sequentially contacting a cell population with a column containing multiple adsorbents with varying amounts of fucose-binding protein immobilized on a carrier, and then collecting the fraction of cells that did not bind to the adsorbent.
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、細胞表面に存在する未分化マーカーであるFucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖の発現量の異なる細胞集団を、まずフコース結合性タンパク質の固定化量が低い吸着剤に接触させ、しかる後に、段階的にフコース結合性タンパク質の固定化量がより高い吸着剤に接触させていき、吸着剤に吸着しなかった細胞の分画を回収することにより、細胞表面に存在する未分化マーカーの発現量の異なる細胞集団を元の細胞集団から分離回収可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of this invention, after diligent research to solve the aforementioned problems, discovered that it is possible to separate and recover cell populations with different levels of expression of undifferentiated markers present on the cell surface from the original cell population by first contacting cell populations with a low amount of fucose-binding protein immobilization with an adsorbent, and then progressively contacting them with adsorbents with a higher amount of fucose-binding protein immobilization, and then recovering the fraction of cells that did not adsorb with the adsorbent. This led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は、以下の[1]から[8]に記載した発明を包含するものである。
[1]
フコース結合性タンパク質が水に不溶性の担体に固定化されてなる吸着剤を用いる細胞の分離方法であって、未分化度の異なる細胞集団を、フコース結合性タンパク質の固定化量が異なる複数の吸着剤に結合させる工程と、吸着剤に結合しなかった細胞を取得する工程とを含む、未分化度の異なる細胞の分離方法。
[2]
未分化度の異なる細胞集団を、フコース結合性タンパク質の固定化量が異なる複数の吸着剤に対し、フコース結合性タンパク質の固定化量が低い吸着剤からフコース結合性タンパク質の固定化量が高い吸着剤へと段階的に結合させる工程と、吸着剤に結合しなかった細胞を取得する工程とを含む、前記[1]に記載の未分化度の異なる細胞の分離方法。
[3]
フコース結合性タンパク質の固定化量が50mg/L-吸着剤から1000mg/L-吸着剤であって、フコース結合性タンパク質の固定化量が100mg/L-吸着剤以上異なる複数の吸着剤を用いることを特徴とする、前記[1]または[2]に記載の未分化度の異なる細胞の分離方法。
In other words, the present invention encompasses the inventions described in [1] to [8] below.
[1]
A method for separating cells using an adsorbent comprising a fucose-binding protein immobilized on a water-insoluble carrier, comprising the steps of: binding cell populations with different degrees of undifferentiation to multiple adsorbents with different amounts of immobilized fucose-binding protein; and obtaining cells that did not bind to the adsorbents.
[2]
A method for separating cells of different degrees of undifferentiation according to [1], comprising the steps of: binding cell populations of different degrees of undifferentiation to multiple adsorbents with different amounts of immobilized fucose-binding proteins, in a stepwise manner from an adsorbent with a low amount of immobilized fucose-binding proteins to an adsorbent with a high amount of immobilized fucose-binding proteins; and obtaining cells that did not bind to the adsorbents.
[3]
A method for separating cells of different degrees of undifferentiation according to [1] or [2], characterized in that the amount of fucose-binding protein immobilized ranges from 50 mg/L-adsorbent to 1000 mg/L-adsorbent, and multiple adsorbents with fucose-binding protein immobilization amounts differing by 100 mg/L-adsorbent or more.
[4]
未分化度の異なる細胞集団が、細胞の表面に、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖が発現していることを特徴とする、前記[1]から[3]のいずれかに記載の未分化度の異なる細胞の分離方法。
[5]
前記[1]から[4]のいずれかに記載の方法を用いて、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖の発現量が異なる細胞を分離する方法。
[6]
フコース結合性タンパク質が以下の(a)から(d)のいずれかである、前記[1]から[5]のいずれかに記載の方法。
(a)配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリン残基からX番目のアミノ酸残基までのアミノ酸配列を含むフコース結合性タンパク質であって、Xが120以上の整数である、フコース結合性タンパク質。
(b)配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリン残基からX番目のアミノ酸残基までのアミノ酸配列において、1個または複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を含むフコース結合性タンパク質であって、かつ、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合親和性を有し、Xが120以上の整数である、フコース結合性タンパク質。
(c)配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリン残基からX番目のアミノ酸残基までのアミノ酸配列において、以下の(1)から(3)に記載のアミノ酸置換のいずれか1つ以上を含むアミノ酸配列を含み、Xが120以上の整数である、フコース結合性タンパク質
(1)配列番号1で示されるアミノ酸配列の39番目のグルタミン残基の、ロイシン残基への置換
(2)配列番号1で示されるアミノ酸配列の72番目のシステイン残基の、グリシン残基およびアラニン残基から選ばれる1種類のアミノ酸残基への置換
(3)配列番号1で示されるアミノ酸配列の65番目のグルタミン残基の、ロイシン残基への置換
(d)前記(c)のフコース結合性タンパク質のアミノ酸配列において、配列番号1の39番目、65番目および72番目以外の領域に1個若しくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、かつ、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合親和性を有する、フコース結合性タンパク質。
[4]
A method for separating cells of different degrees of undifferentiation according to any one of [1] to [3], characterized in that the cell populations of different degrees of undifferentiation express a sugar chain containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc on the surface of the cells.
[5]
A method for separating cells with different expression levels of glycans containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc, using the method described in any of [1] to [4] above.
[6]
The method according to any one of the above [1] to [5], wherein the fucose-binding protein is any one of the following (a) to (d).
(a) A fucose-binding protein comprising the amino acid sequence from the first proline residue to the Xth amino acid residue of the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 1, wherein X is an integer of 120 or more.
(b) A fucose-binding protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence from the first proline residue to the Xth amino acid residue of the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 1, and having a binding affinity to a sugar chain comprising a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc, wherein X is an integer of 120 or more.
(c) A fucose-binding protein comprising an amino acid sequence in which the amino acid sequence from the first proline residue to the Xth amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 contains one or more of the amino acid substitutions described in (1) to (3) below, and X is an integer of 120 or more: (1) Substitution of the 39th glutamine residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with a leucine residue (2) Substitution of the 72nd cysteine residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with one amino acid residue selected from a glycine residue and an alanine residue Substitution (3) Substitution of the 65th glutamine residue in the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 1 with a leucine residue (d) An amino acid sequence in which, in the amino acid sequence of the fucose-binding protein of (c) above, one or more amino acid residues are deleted, substituted, inserted or added in regions other than the 39th, 65th and 72nd positions of Sequence ID No. 1, and a fucose-binding protein having a binding affinity to a sugar chain containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc.
[7]
フコース結合性タンパク質が、以下の(e)から(h)のいずれかである、前記[1]から前記[5]のいずれかに記載の方法。
(e)配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリン残基からX番目のアミノ酸残基までのアミノ酸配列に対し、さらにN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドが付加され、かつC末端にシステインを含むオリゴペプチドが付加されたアミノ酸配列からなり、Xが120以上の整数である、フコース結合性タンパク質。
(f)配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリン残基からX番目のアミノ酸残基までのアミノ酸配列において、1個または複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列に対し、さらにN末端にポリヒスチジン配列が付加され、かつC末端にシステインを含むオリゴペプチドが付加されたアミノ酸配列からなり、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合親和性を有し、Xが120以上の整数である、フコース結合性タンパク質。
(g)配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリン残基からX番目のアミノ酸残基までのアミノ酸配列に対し、さらにN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドが付加され、かつC末端にシステインを含むオリゴペプチドが付加されたアミノ酸配列において、以下の(4)から(6)に記載のアミノ酸置換のいずれか1つ以上を含むアミノ酸配列を含み、Xが120以上の整数である、フコース結合性タンパク質
(4)配列番号1で示されるアミノ酸配列の39番目のグルタミン残基の、ロイシン残基への置換
(5)配列番号1で示されるアミノ酸配列の72番目のシステイン残基の、グリシン残基およびアラニン残基から選ばれる1種類のアミノ酸残基への置換
(6)配列番号1で示されるアミノ酸配列の65番目のグルタミン残基の、ロイシン残基への置換
(h)前記(g)のフコース結合性タンパク質のアミノ酸配列において、配列番号1の39番目、65番目および72番目以外の領域に1個若しくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列に対し、さらにN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドが付加され、かつC末端にシステインを含むオリゴペプチドが付加されたアミノ酸配列からなり、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合親和性を有する、フコース結合性タンパク質。
[7]
The method according to any one of the above [1] to [5], wherein the fucose-binding protein is any of the following (e) to (h).
(e) A fucose-binding protein having an amino acid sequence in which the amino acid sequence from the first proline residue to the Xth amino acid residue of the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 1 is further modified by adding an oligopeptide containing a polyhistidine sequence to the N-terminus and an oligopeptide containing cysteine to the C-terminus, and where X is an integer of 120 or more.
(f) A fucose-binding protein having an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence from the first proline residue to the Xth amino acid residue of the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 1, and further having a polyhistidine sequence added to the N-terminus and a cysteine-containing oligopeptide added to the C-terminus, and having a binding affinity to a sugar chain containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc, wherein X is an integer of 120 or more.
(g) An amino acid sequence in which an oligopeptide containing a polyhistidine sequence is added to the N-terminus and an oligopeptide containing cysteine is added to the amino acid sequence from the first proline residue to the Xth amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence includes one or more of the amino acid substitutions described in (4) to (6) below, and X is an integer of 120 or more, and is a fucose-binding protein (4) Substitution of the 39th glutamine residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 to a leucine residue (5) Substitution of the 72nd cysteine residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 to one amino acid residue selected from a glycine residue and an alanine residue (6) Substitution of the 65th glutamine residue in the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 1 with a leucine residue (h) In the amino acid sequence of the fucose-binding protein of (g) above, one or more amino acid residues are deleted, substituted, inserted or added in regions other than the 39th, 65th and 72nd positions of Sequence ID No. 1, and an oligopeptide containing a polyhistidine sequence is further added to the N-terminus and an oligopeptide containing cysteine is further added to the C-terminus, and the fucose-binding protein has a binding affinity to a sugar chain containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc.
[8]
フコース結合性タンパク質の固定化量が異なる複数の吸着剤を充填してなるカラムを用いることを特徴とする、前記[1]から[7]のいずれかに記載の方法。
[8]
The method according to any one of [1] to [7], characterized by using a column packed with multiple adsorbents having different amounts of fucose-binding protein immobilized on it.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
本発明の積層した吸着剤を用いた未分化度の異なる細胞を分離する方法(以降、本発明の細胞分離方法と略する場合もある)は、フコース結合性タンパク質が水に不溶性の担体に固定化されてなる吸着剤を用いた細胞の分離方法であって、担体へのフコース結合性タンパク質の固定化量が異なる複数の吸着剤を積層したカラムに対し、段階的に細胞集団を接触させたのち、吸着剤に結合しなかった細胞を分画として取得する工程を含むことを特徴とする、未分化度の異なる細胞の分離方法である。 The present invention provides a method for separating cells with different degrees of undifferentiation using stacked adsorbents (hereinafter sometimes referred to as the cell separation method of the present invention). This method utilizes an adsorbent in which a fucose-binding protein is immobilized on a water-insoluble carrier. The method is characterized by including a step of sequentially contacting a cell population with a column containing multiple adsorbents stacked with different amounts of fucose-binding protein immobilized on the carrier, and then obtaining cells that did not bind to the adsorbent as a fraction.
本発明の細胞分離方法において、未分化マーカーとは、細胞表面に存在する未分化度の指標となる分子のことであり、具体的には上記のフコース結合性タンパク質が結合し得る、フコース含有糖鎖として知られているHタイプ1型糖鎖構造、Hタイプ3型糖鎖構造、ルイスY型糖鎖構造、および/またはルイスb型糖鎖構造を含む糖鎖を有するFucα1-2Galβ1-3GlcNAcからなる構造を含む糖鎖および/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖を例示することができる。また、本発明における未分化マーカーは、上記糖鎖構造のみに限定されず、一般的に細胞表面の未分化マーカーとして知られているTRA-1-60、TRA-1-81やSSEA-3、SSEA-4、SSEA-5などであっても良い。 In the cell separation method of the present invention, the undifferentiated marker is a molecule present on the cell surface that serves as an indicator of the degree of undifferentiation. Specifically, examples include a glycan containing a structure made of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc, and/or a glycan containing a structure made of Fucα1-2Galβ1-3GalNAc, which has a glycan structure including H-type 1 glycan structure, H-type 3 glycan structure, Lewis Y-type glycan structure, and/or Lewis b-type glycan structure, all of which are known as fucose-containing glycans to which the above-mentioned fucose-binding protein can bind. Furthermore, the undifferentiated marker in the present invention is not limited to the above-mentioned glycan structures, but may also be TRA-1-60, TRA-1-81, SSEA-3, SSEA-4, SSEA-5, and other glycans that are generally known as undifferentiated markers on the cell surface.
本発明の細胞分離方法において、未分化度の異なる細胞とは、前記未分化マーカーの細胞表面における発現性が異なるものを言う。未分化度の異なる細胞とは、まず第一に、上記未分化マーカーの発現量が明らかに異なる細胞を示唆している。この場合、未分化マーカーの発現量とは、細胞集団のうち未分化マーカー分子を細胞表面に発現している細胞の割合、または、ひとつの細胞あたりの表面に存在する未分化マーカー分子の個数や密度の強弱により決定される。未分化マーカーとして前記フコース結合性タンパク質が結合し得る糖鎖を例とした場合、未分化マーカー分子を有する細胞の割合については、例えばK562細胞(ヒト慢性骨髄性白血病)やNHDF細胞(ヒト皮膚線維芽細胞)には前記フコース結合性タンパク質と結合する糖鎖を有する細胞が細胞集団に存在しないことが知られている。また2102Ep細胞(ヒト胚性腫瘍細胞)などは、細胞集団のうち5割から8割程度が前記フコース結合性タンパク質と結合する糖鎖を発現しており、またヒト多能性幹細胞であるヒトES細胞およびヒトiPS細胞では、ほぼ100%に近い細胞が前記フコース結合性タンパク質と結合する糖鎖を発現していることが知られている。 In the cell isolation method of the present invention, cells with different degrees of undifferentiation refer to cells with different levels of expression of the undifferentiation marker on their cell surface. Cells with different degrees of undifferentiation primarily refer to cells with clearly different levels of expression of the undifferentiation marker. In this case, the level of expression of the undifferentiation marker is determined by the proportion of cells in the cell population that express the undifferentiation marker molecule on their cell surface, or by the number and density of undifferentiation marker molecules present on the surface of a single cell. Taking a sugar chain to which the fucose-binding protein can bind as an example of an undifferentiation marker, it is known that, for example, K562 cells (human chronic myeloid leukemia) and NHDF cells (human dermal fibroblasts) do not contain cells in the cell population that have a sugar chain that binds to the fucose-binding protein. Furthermore, it is known that in 2102Ep cells (human embryonic tumor cells), approximately 50% to 80% of the cell population expresses glycans that bind to the aforementioned fucose-binding protein, and in human pluripotent stem cells, such as human ES cells and human iPS cells, nearly 100% of the cells express glycans that bind to the aforementioned fucose-binding protein.
このように種類の異なる細胞種(以下、異種細胞と略す)では未分化マーカー分子を有する細胞の割合は異なると考えられる。また、異種細胞の未分化度の比較において、仮にそれぞれの細胞種が、前記フコース結合性タンパクと結合する糖鎖を同じ割合の細胞数で発現しているとしても、異種細胞であれば細胞表面に存在する未分化マーカー分子の個数や密度は異なると考えられる。 Thus, it is thought that the proportion of cells possessing undifferentiated marker molecules differs among different cell types (hereinafter referred to as heterogeneous cells). Furthermore, when comparing the degree of undifferentiation of heterogeneous cells, even if each cell type expresses the same proportion of glycans that bind to the fucose-binding protein, the number and density of undifferentiated marker molecules present on the cell surface are likely to differ among heterogeneous cells.
また第二に、単一の細胞種であっても未分化度の異なる細胞集団とは、個々の細胞ごとに細胞表面に存在する未分化マーカー分子の個数や密度が異なるものが混在する場合を指す。例えば未分化マーカーが前記フコース結合性タンパク質と結合し得る糖鎖である場合、2102Ep細胞ではこの糖鎖の発現量が少ない細胞から多い細胞まで多岐に存在することから、単一細胞種であっても未分化マーカー発現量の異なる細胞集団の混合体と考えられ、この場合も本発明における未分化度の異なる細胞に含まれる。 Secondly, a cell population with different degrees of undifferentiation, even within a single cell type, refers to a case where the number and density of undifferentiation marker molecules present on the cell surface differ from cell to cell. For example, if the undifferentiation marker is a glycan capable of binding to the fucose-binding protein, then in 2102Ep cells, the expression level of this glycan varies widely, from low to high. Therefore, even within a single cell type, it can be considered a mixture of cell populations with different levels of undifferentiation marker expression, and this case is also included in the definition of cells with different degrees of undifferentiation in this invention.
また、ヒトiPS細胞の場合、前述のようにほぼ100%に近い細胞が前記フコース結合性タンパクと結合する糖鎖を発現していることが知られているものの、培養状態の如何によっては未分化度の低い未分化逸脱細胞が1%未満程度存在することが知られており、この場合も本発明においては、ヒトiPS細胞と未分化逸脱ヒトiPS細胞は単一の細胞種であっても未分化度の異なる細胞と考えることができる。さらに第三の形態として、前述の第一に示した未分化マーカーの発現量が異なる異種細胞の混合物であり、かつそこに含まれる一種類以上の前記フコース結合性タンパク質と結合する糖鎖を有する細胞が、第二に示した個々の細胞ごとに細胞表面に存在する未分化マーカー分子の個数や密度が異なる状態で混在した、全ての細胞集団のことを指す。 Furthermore, in the case of human iPS cells, as mentioned above, it is known that nearly 100% of the cells express glycans that bind to the fucose-binding protein. However, depending on the culture conditions, it is known that less than 1% of the cells may be undifferentiated offshoots with a low degree of undifferentiation. In this case as well, in the present invention, human iPS cells and undifferentiated offshoot human iPS cells can be considered as cells with different degrees of undifferentiation, even though they are the same cell type. A third form refers to a mixture of heterogeneous cells with different levels of expression of the undifferentiation markers described in the first form above, and all cell populations containing one or more glycans that bind to the fucose-binding protein, where the number and density of undifferentiation marker molecules on the cell surface differ for each individual cell, as described in the second form.
本発明では、これら第一から第三までの全ての形態の細胞混合物を、分離対象とすることが可能である。 In this invention, all of these first to third forms of cell mixtures can be used as the target for separation.
本発明の細胞分離方法において分離対象となる細胞混合物は、このように未分化マーカー発現量の異なる異種細胞の混合物でも良く、また未分化マーカー発現量の異なる細胞集団の集合体である単一細胞種でも良く、またその両者が混在する細胞混合物であっても良い。本発明では、未分化マーカー発現量の異なる異種細胞、および単一細胞種のうちでも未分化マーカー発現量の異なる細胞集団であれば、それぞれ細胞種の違い、未分化マーカー発現量の違いによって、未分化度の異なる細胞の分離を行うことが可能である。また、この場合、未分化マーカー発現量の異なる異種細胞の種類の数、および単一細胞種のうちの未分化マーカー発現量の異なる細胞集団の種類の数は、2種類またはそれ以上であってもよい。 In the cell separation method of the present invention, the cell mixture to be separated may be a mixture of heterogeneous cells with different levels of undifferentiated marker expression, a single cell type which is an aggregate of cell populations with different levels of undifferentiated marker expression, or a cell mixture containing both. In the present invention, if heterogeneous cells with different levels of undifferentiated marker expression, or cell populations within a single cell type with different levels of undifferentiated marker expression, are used, it is possible to separate cells with different degrees of undifferentiation based on the differences in cell type and undifferentiated marker expression levels, respectively. Furthermore, in this case, the number of heterogeneous cell types with different levels of undifferentiated marker expression, and the number of cell populations within a single cell type with different levels of undifferentiated marker expression, may be two or more.
なお、未分化マーカー発現量の違いの指標は、例えば具体的には、一定数・同量の細胞懸濁液を同濃度・同量の蛍光抗体液などで処理した場合の、セルソーターBD FACSAria(ベクトン・ディッキンソン製)などで検出可能な細胞集団の蛍光強度のシフトの度合いと考えて差し支えない。 Furthermore, the indicator of differences in undifferentiated marker expression levels can be considered, for example, as the degree of shift in the fluorescence intensity of cell populations detectable by a cell sorter such as the BD FACSAria (manufactured by Becton Dickinson) when a certain number and volume of cell suspensions are treated with the same concentration and volume of fluorescent antibody solution.
本発明の細胞分離方法は、前述した未分化度の異なる細胞集団を、まずフコース結合性タンパク質の固定化量が低い吸着剤に接触させたのち、よりフコース結合性タンパク質の固定化量が高い吸着剤へと段階的に接触させていき、吸着剤に結合しなかった細胞の分画を回収する工程を含む細胞分離方法である。 The present invention provides a cell separation method that involves first contacting cell populations with different degrees of undifferentiation with an adsorbent that has a low amount of fucose-binding protein immobilized, and then progressively contacting them with adsorbents that have a higher amount of fucose-binding protein immobilized, thereby collecting the fraction of cells that did not bind to the adsorbent.
この場合、異なるフコース結合性タンパク質固定化量で調製された吸着剤は、少なくとも2種以上を用いれば良く、細胞集団を吸着剤に接触させる順番が、フコース結合性タンパク質の固定化量が低い吸着剤から高い吸着剤へと移行する形態であれば、用いる吸着剤の種類数は限定されない。またこの場合、吸着剤に固定化するフコースタンパク質は、同一種のアミノ酸配列のもの、または、後述するようなアミノ酸置換を行って機能を向上させたものの、どちらを用いることも可能であり、さらに、アミノ酸配列の異なるフコース結合性タンパク質それぞれを、異なる固定化量で固定化した吸着剤を複数種調製し、その中より任意に2つ以上の吸着剤を選択して、組合わせて用いることも可能である。 In this case, at least two or more adsorbents prepared with different amounts of fucose-binding protein immobilized are sufficient. The number of adsorbent types used is not limited, as long as the order in which the cell population is brought into contact with the adsorbents progresses from those with a low amount of fucose-binding protein immobilized to those with a high amount. Furthermore, the fucose protein immobilized on the adsorbent can be either one with the same amino acid sequence or one whose function has been improved through amino acid substitutions as described later. It is also possible to prepare multiple adsorbents with different amounts of fucose-binding protein immobilized with different amino acid sequences, and then arbitrarily select and combine two or more of these adsorbents.
本発明の細胞分離方法では、まず未分化度の異なる細胞集団を、フコース結合性タンパク質の固定化量が低い吸着剤に接触させることで、細胞集団に含まれる未分化度の高い細胞集団を選択的に吸着剤に捕捉することができる。 In the cell separation method of the present invention, by first contacting cell populations with different degrees of undifferentiation with an adsorbent that has a low amount of fucose-binding protein immobilization, the cell population with a high degree of undifferentiation within the cell population can be selectively captured by the adsorbent.
次に、残りの細胞集団を段階的にフコース結合性タンパク質の固定化量がより高い吸着剤へ接触させていくことで、細胞集団に含まれる、より未分化度の低い細胞集団を吸着剤に捕捉することができる。従って、例えば本発明の細胞分離方法を吸着剤に充填してなるカラムを用いて実施する場合、カラム内の上部にフコース結合性タンパク質の固定化量の低い吸着剤、カラム内の下部にフコース結合性タンパク質の固定化量の高い吸着剤を積層することで、未分化度の異なる細胞集団を接触させた場合に、カラム内の上部に充填されたフコース結合性タンパク質の固定化量の低い吸着剤には未分化度の高い細胞集団が、カラム内の下部に充填されたフコース結合性タンパク質の固定化量の高い吸着剤には未分化度の低い細胞集団が選択に吸着されることになる。 Next, by gradually bringing the remaining cell population into contact with adsorbents containing higher amounts of fucose-binding protein, the less differentiated cell populations within the cell population can be captured by the adsorbent. Therefore, for example, when the cell separation method of the present invention is carried out using a column packed with adsorbent, by layering an adsorbent with a low amount of fucose-binding protein at the top of the column and an adsorbent with a high amount of fucose-binding protein at the bottom of the column, when cell populations with different degrees of undifferentiation are brought into contact, the more differentiated cell populations will be selectively adsorbed to the adsorbent with the low amount of fucose-binding protein at the top of the column, and the less differentiated cell populations will be selectively adsorbed to the adsorbent with the high amount of fucose-binding protein at the bottom of the column.
この場合、個々の細胞表面の未分化糖鎖マーカーの発現量の違いをもとに、カラム内の上部からカラム下部への方向へ、未分化マーカー糖鎖発現量の高い細胞すなわち未分化度の高い細胞から、未分化糖鎖マーカー発現量の低い細胞すなわち未分化度の低い細胞というような、未分化糖鎖マーカー発現量の違いによる細胞分布が形成されていると考えられる。然るにカラム下端部よりまず流出する細胞は未分化度の低い細胞集団であり、また、後になり流出してくる細胞ほど未分化度が高い細胞集団と考えられることから、カラム下端部より流出する未分化度が異なる各細胞集団の分画を細かに回収することで、未分化度の異なる細胞集団をそれぞれ分離することが可能である。 In this case, based on the differences in the expression levels of undifferentiated glycan markers on the surface of individual cells, it is thought that a cell distribution is formed in the column from the top to the bottom, with cells expressing high levels of undifferentiated glycan markers (i.e., cells with a high degree of undifferentiation) and cells expressing low levels of undifferentiated glycan markers (i.e., cells with a low degree of undifferentiation). Therefore, the cells that first flow out from the bottom of the column are thought to be a population of cells with a low degree of undifferentiation, and the cells that flow out later are thought to be a population of cells with a high degree of undifferentiation. By carefully collecting fractions of each cell population with a different degree of undifferentiation that flow out from the bottom of the column, it is possible to separate cell populations with different degrees of undifferentiation.
また、この場合、細胞表面の未分化糖鎖マーカーと吸着剤のフコース結合性タンパク質の結合は可逆的であり、なおかつ細胞自身の重力やカラム上端部から導入する溶液流の剪断力による影響を受けることから、細胞は吸着剤との結合と脱着を繰り返していると考えられ、本発明の細胞分離方法で用いるような、カラムに充填した形状の複数の吸着剤のうち、任意の単一のフコース結合性タンパク質固定化量の吸着剤には、カラム上端部に近いほど未分化度の高い細胞集団、上端部から遠いほど未分化度の低い細胞集団、といった細胞分布が形成されていると考えられる。 Furthermore, in this case, the binding of undifferentiated glycan markers on the cell surface to the fucose-binding protein of the adsorbent is reversible, and since it is affected by the gravity of the cells themselves and the shear force of the solution flow introduced from the top of the column, it is thought that the cells repeatedly bind to and detach from the adsorbent. Therefore, in the cell separation method of the present invention, among the multiple adsorbents packed into the column, it is thought that a cell distribution is formed such that the cell population closer to the top of the column is more undifferentiated, and the cell population further from the top is less undifferentiated.
この現象は、例えば抗CD34抗体固定化細胞ローリングカラムにおいて証明されているような、CD34抗原発現量の低い細胞ほど移動速度が速く流出が早い一方、CD34抗原発現量の高い細胞ほど移動速度が遅く流出が遅い、といった現象と同じ原理であると考えられる。 This phenomenon is thought to be based on the same principle as, for example, the phenomenon demonstrated in rolling columns of anti-CD34 antibody-immobilized cells, where cells with lower CD34 antigen expression levels migrate and leach faster, while cells with higher CD34 antigen expression levels migrate and leach slower.
本発明の細胞分離方法では、フコース結合性タンパク質の固定化量が50mg/L-吸着剤から1000mg/L-吸着剤を用いることが可能であり、互いの吸着剤のフコース結合性タンパク質固定化量が100mg/L-吸着剤以上異なるような複数の吸着剤を用いることが好適である。本発明の細胞分離方法の形態としては例えば、まずフコース結合性タンパク質の固定化量が100mg/L-吸着剤である吸着剤に細胞集団を接触させ、接触後の細胞集団を次いでフコース結合性タンパク質の固定化量が200mg/L-吸着剤である吸着剤に接触させ、さらにフコース結合性タンパク質の固定化量が300mg/L-吸着剤である吸着剤に接触させる、といった手順を例示することができる。使用する複数の吸着剤におけるフコース結合性タンパク質の種類、フコース結合性タンパク質の固定化量、吸着剤の組合せ、それぞれの吸着剤の使用量(吸着剤の比率)は、目的とする分離対象の未分化細胞の未分化度の高低、範囲(ばらつき)などに応じて適宜調整すれば良い。 In the cell separation method of the present invention, it is possible to use adsorbents with fucose-binding protein immobilization amounts ranging from 50 mg/L to 1000 mg/L, and it is preferable to use multiple adsorbents such that the fucose-binding protein immobilization amounts of each adsorbent differ by 100 mg/L or more. An example of the cell separation method of the present invention is a procedure in which a cell population is first brought into contact with an adsorbent with a fucose-binding protein immobilization amount of 100 mg/L, then the cell population is brought into contact with an adsorbent with a fucose-binding protein immobilization amount of 200 mg/L, and then with an adsorbent with a fucose-binding protein immobilization amount of 300 mg/L. The type of fucose-binding protein used in the multiple adsorbents, the amount of fucose-binding protein immobilization, the combination of adsorbents, and the amount of each adsorbent used (adsorbent ratio) can be appropriately adjusted according to the degree of undifferentiation and range (variability) of the undifferentiated cells to be separated.
本発明の細胞分離方法の最良の実施形態としては、垂直に立てたカラムに、フコース結合性タンパク質の固定化量が低い吸着剤をカラム内の上部に、フコース結合性タンパク質の固定化量が高い吸着剤をカラム内の下部になるよう、複数の吸着剤を積層して充填したものが挙げられる。この場合、吸着剤の充填方法は特に限定されず、充填された吸着剤表面上へのフコース結合性タンパク質固定化量に濃度勾配が出来ていればよく、フコース結合性タンパク質固定化量の異なる吸着剤を複数積層して充填して用いる、または、吸着剤上へ固定化したフコース結合性タンパク質の濃度勾配が直線的になるように吸着剤を充填して用いてもよい。 The best embodiment of the cell separation method of the present invention involves stacking and packing multiple adsorbents in a vertically positioned column, with adsorbents having a low fucose-binding protein immobilization rate at the top of the column and adsorbents having a high fucose-binding protein immobilization rate at the bottom. In this case, the method of packing the adsorbents is not particularly limited; it is sufficient that a concentration gradient is created in the amount of fucose-binding protein immobilized on the surface of the packed adsorbents. Multiple adsorbents with different fucose-binding protein immobilization rates may be stacked and packed, or the adsorbents may be packed so that the concentration gradient of fucose-binding protein immobilized on the adsorbents is linear.
次に、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質について説明する。本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質とは、Hタイプ1型糖鎖(Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc)、Hタイプ3型糖鎖(Fucα1-2Galβ1-3GalNAc)、ルイスY型糖鎖(Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc)、ルイスb型糖鎖(Fucα1-2Galβ1-3(Fucα1-4)GlcNAc)等のフコース含有糖鎖への結合性を有するタンパク質であり、前述した組換えBC2LCNレクチンも本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質に含まれる。本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質は、具体的には、(a):配列番号1で示される組換えBC2LCNレクチンのアミノ酸配列(GenPeptに登録番号WP_006490828として登録されているアミノ酸配列の2番目から156番目までのアミノ酸配列と一致する。)のうち1番目のプロリンからX番目のアミノ酸までのアミノ酸配列を含むタンパク質であって、Xが120以上の整数であるタンパク質、または(b):配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリンからX番目のアミノ酸までのアミノ酸配列において、1個若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、Hタイプ1型糖鎖および/またはHタイプ3型糖鎖への結合性を有し、Xが120以上の整数であるタンパク質を、大腸菌の形質転換体で組換えタンパク質として発現させたものである。 Next, the fucose-binding proteins in the cell separation method of the present invention will be described. The fucose-binding proteins in the cell separation method of the present invention are proteins that have the ability to bind to fucose-containing glycans such as H-type I glycans (Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc), H-type III glycans (Fucα1-2Galβ1-3GalNAc), Lewis Y-type glycans (Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc), and Lewis b-type glycans (Fucα1-2Galβ1-3(Fucα1-4)GlcNAc). The recombinant BC2LCN lectin mentioned above is also included in the fucose-binding proteins in the cell separation method of the present invention. The fucose-binding protein in the cell isolation method of the present invention is specifically (a) a protein containing the amino acid sequence from the 1st proline to the Xth amino acid of the recombinant BC2LCN lectin shown in SEQ ID NO: 1 (which matches the amino acid sequence from the 2nd to the 156th amino acid of the amino acid sequence registered in GenPept under registration number WP_006490828), where X is an integer of 120 or more, or (b) a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence from the 1st proline to the Xth amino acid of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and which has binding ability to H-type 1 glycans and/or H-type 3 glycans, and where X is an integer of 120 or more, expressed as a recombinant protein in a transformed E. coli.
本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質は、前記フコース含有糖鎖、特にFucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合性を有している限り、配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリンからX番目のアミノ酸までのアミノ酸配列において、1個若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加してもよく、例えば15個以下、好ましくは10個以下のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加してもよい。また、Xは120以上155以下であってよく、125以上155以下であってよい。 In the cell separation method of the present invention, the fucose-binding protein has binding ability to the fucose-containing glycans, particularly glycans containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc. In this case, one or more amino acids may be deleted, substituted, or added in the amino acid sequence from the first proline to the Xth amino acid of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. For example, 15 or fewer amino acids, preferably 10 or fewer, may be deleted, substituted, or added. Furthermore, X may be between 120 and 155, or between 125 and 155.
特開2020-25535に開示されているように、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質は、配列番号1で示されるアミノ酸配列のC末端側の複数個のアミノ酸残基を欠失させることにより、当該アミノ酸残基を欠失させない場合に比べて大腸菌の形質転換体で製造した場合の生産性(発現量)を向上させることができる。 As disclosed in Japanese Patent Publication No. 2020-25535, the fucose-binding protein in the cell isolation method of the present invention can have its productivity (expression level) improved when produced in E. coli transformants compared to when the amino acid residues shown in SEQ ID NO: 1 are not deleted, by deleting multiple amino acid residues at the C-terminal end of the amino acid sequence.
また、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質は、熱に対する安定性を向上させる点で、(i)配列番号1で示されるアミノ酸配列の39番目のグルタミン残基のロイシン残基への置換、(ii)配列番号1で示されるアミノ酸配列の72番目のシステイン残基のグリシン残基および/またはアラニン残基から選ばれる1種類のアミノ酸残基への置換、(iii)配列番号1で示されるアミノ酸配列の65番目のグルタミン残基の、ロイシン残基への置換、のいずれか1つ以上を含んでいてもよい。 Furthermore, the fucose-binding protein in the cell separation method of the present invention may include one or more of the following to improve thermal stability: (i) substitution of the 39th glutamine residue in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with a leucine residue; (ii) substitution of the 72nd cysteine residue in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with one amino acid residue selected from a glycine residue and/or an alanine residue; and (iii) substitution of the 65th glutamine residue in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with a leucine residue.
特開2020-25535に開示されているように、前記(i)から(iii)に記載のアミノ酸置換を行うことにより、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質の熱に対する安定性を向上させることができる。前記(i)から(iii)に記載のアミノ酸置換は、単独であっても複数を組み合わせても熱に対する安定性の向上に効果があるが、熱に対する安定性をさらに向上させることができる点で、前記(i)から(iii)に記載のアミノ酸置換を複数組合せることがより好ましい。 As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2020-25535, the thermal stability of the fucose-binding protein in the cell separation method of the present invention can be improved by performing the amino acid substitutions described in (i) to (iii) above. While the amino acid substitutions described in (i) to (iii) above are effective in improving thermal stability whether performed individually or in combination, it is more preferable to combine multiple amino acid substitutions described in (i) to (iii) above in order to further improve thermal stability.
さらに、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質は、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合性を有している限り、配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリンからX番目のアミノ酸までのアミノ酸配列において、前記(i)から(iii)の置換により置換された位置以外の領域に1個若しくは複数個のアミノ酸残基を欠失、置換若しくは挿入してもよく、例えば15個以下、好ましくは10個以下のアミノ酸残基を欠失、置換若しくは挿入してもよい。 Furthermore, as long as the fucose-binding protein in the cell separation method of the present invention has the ability to bind to a sugar chain containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc, one or more amino acid residues may be deleted, substituted, or inserted in the amino acid sequence from the first proline to the Xth amino acid of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in addition to the positions substituted by the substitutions in (i) to (iii). For example, 15 or fewer, preferably 10 or fewer, amino acid residues may be deleted, substituted, or inserted.
本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質の具体例としては、配列番号1、配列番号2(配列番号1で示されるアミノ酸配列のうち1番目から127番目までのアミノ酸配列)、配列番号3(配列番号2の72番目のシステイン残基をグリシン残基に置換したアミノ酸配列)、配列番号4(配列番号2の39番目のグルタミン残基をロイシン残基に、72番目のシステイン残基をグリシン残基に置換したアミノ酸配列)、配列番号5(配列番号2の39番目のグルタミン残基をロイシン残基に、65番目のグルタミン残基をロイシン残基に、72番目のシステイン残基をグリシン残基に置換したアミノ酸配列)、配列番号6(配列番号1で示されるアミノ酸配列のN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドを、C末端にシステイン残基を含むオリゴペプチドを付加したアミノ酸配)、配列番号7(配列番号2で示されるアミノ酸配列のN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドを、C末端にシステイン残基を含むオリゴペプチドを付加したアミノ酸配)、配列番号8(配列番号3で示されるアミノ酸配列のN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドを、C末端にシステイン残基を含むオリゴペプチドを付加したアミノ酸配)、配列番号9(配列番号4で示されるアミノ酸配列のN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドを、C末端にシステイン残基を含むオリゴペプチドを付加したアミノ酸配)および配列番号10(配列番号5で示されるアミノ酸配列のN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドを、C末端にシステイン残基を含むオリゴペプチドを付加したアミノ酸配)のいずれかで示されるフコース結合性タンパク質を挙げることができる。 Specific examples of fucose-binding proteins in the cell separation method of the present invention include: SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2 (amino acid sequence from the 1st to the 127th amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1), SEQ ID NO: 3 (amino acid sequence in which the 72nd cysteine residue of SEQ ID NO: 2 is replaced with a glycine residue), SEQ ID NO: 4 (amino acid sequence in which the 39th glutamine residue of SEQ ID NO: 2 is replaced with a leucine residue, and the 72nd cysteine residue of SEQ ID NO: 2 is replaced with a leucine residue, the 65th glutamine residue of SEQ ID NO: 2 is replaced with a leucine residue, and the 72nd cysteine residue of SEQ ID NO: 2 is replaced with a glycine residue), and SEQ ID NO: 6 (amino acid sequence in which an oligopeptide containing a polyhistidine sequence is added to the N-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and an oligopeptide containing a cysteine residue is added to the C-terminus). Examples of fucose-binding proteins include those represented by SEQ ID NO: 1, 7 (an amino acid sequence in which a polyhistidine sequence oligopeptide is added to the N-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and a cysteine residue oligopeptide is added to the C-terminus), 8 (an amino acid sequence in which a polyhistidine sequence oligopeptide is added to the N-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, and a cysteine residue oligopeptide is added to the C-terminus), 9 (an amino acid sequence in which a polyhistidine sequence oligopeptide is added to the N-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and a cysteine residue oligopeptide is added to the C-terminus), and 10 (an amino acid sequence in which a polyhistidine sequence oligopeptide is added to the N-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, and a cysteine residue oligopeptide is added to the C-terminus).
本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質は、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合性を有している限り、そのN末端側および/またはC末端側に、フコース結合性タンパク質を検出する際に有用な付加的なアミノ酸配列を有していてもよい。前記付加的なアミノ酸配列としては、ポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチド、グルタチオンS-トランスフェラーゼ(以下、GSTとする。)、マルトース結合タンパク質、セルロース結合性ドメイン、mycタグ、FLAGタグ等が挙げられる。 In the cell separation method of the present invention, the fucose-binding protein may have additional amino acid sequences useful for detecting the fucose-binding protein at its N-terminus and/or C-terminus, as long as it has the ability to bind to a sugar chain containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc. Examples of such additional amino acid sequences include oligopeptides containing polyhistidine sequences, glutathione S-transferase (hereinafter referred to as GST), maltose-binding proteins, cellulose-binding domains, myc tags, FLAG tags, and the like.
これらの付加的なアミノ酸配列の中では、大腸菌を用いて製造した場合の生産性が高く、蛍光標識した抗ポリヒスチジン抗体あるいは抗GST抗体を用いることでフコース結合性タンパク質の検出が容易に行える点で、ポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドあるいはGSTであることが好ましく、ポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドであることがより好ましい。 Among these additional amino acid sequences, oligopeptides containing polyhistidine sequences or GST are preferred, and more preferably, oligopeptides containing polyhistidine sequences, because they offer high productivity when manufactured using E. coli and allow for easy detection of fucose-binding proteins using fluorescently labeled anti-polyhistidine antibodies or anti-GST antibodies.
ポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドにおけるヒスチジンの繰返し配列数特に制限はないが、ヒスチジンの繰返し配列が短い場合は抗ポリヒスチジン抗体による検出が困難となり、長い場合は、フコース結合性タンパク質の前記糖鎖への結合性が損なわれる可能性がある。従って、ポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドにおけるヒスチジンの繰返し配列数の長さはヒスチジンが5個から15個からなる繰返し配列であることが好ましく、5個から10個からなる繰返し配列であることがより好ましい。 There are no particular restrictions on the number of histidine repeats in the oligopeptide containing the polyhistidine sequence. However, if the histidine repeats are short, detection by anti-polyhistidine antibodies becomes difficult, and if they are long, the binding ability of the fucose-binding protein to the aforementioned sugar chain may be impaired. Therefore, the length of the histidine repeats in the oligopeptide containing the polyhistidine sequence is preferably such that the repeat consists of 5 to 15 histidine molecules, and more preferably such that it consists of 5 to 10 molecules.
前記ポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドがフコース結合性タンパク質に付加する位置に特に制限はなく、N末端側とC末端側の双方、または、N末端側或いはC末端側のいずれかであってもよいが、抗ポリヒスチジン抗体による検出が効率的に行える点で、前記ポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドはフコース結合性タンパク質のN末端側に付加されていることが好ましい。 There are no particular restrictions on the position where the oligopeptide containing the polyhistidine sequence is attached to the fucose-binding protein; it may be attached to both the N-terminus and the C-terminus, or to either the N-terminus or the C-terminus. However, for efficient detection using an anti-polyhistidine antibody, it is preferable that the oligopeptide containing the polyhistidine sequence is attached to the N-terminus of the fucose-binding protein.
さらに、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質は、そのN末端側および/またはC末端側に、フコース結合性タンパク質を水不溶性の担体に固定化する際に有用な、システイン残基またはリジン残基を含むオリゴペプチドからなる付加的なアミノ酸配列(以下、担体固定化用タグと呼ぶ。)を有していても良い。フコース結合性タンパク質を担体に固定化することで、例えば、特許文献3に記載されているヒトiPS細胞等の未分化細胞を除去するための未分化細胞吸着剤を作製することができる。前記担体固定化用タグの長さは、フコース結合性タンパク質がFucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖への結合性を有している限り、特に制限はない。担体固定化用タグとしては、水不溶性担体への固定化が高選択的かつ高効率に行える点で、システイン残基を1つ以上含む2から10アミノ酸残基からなるオリゴペプチドが好ましく、具体的には、「Gly-Gly-Cys」の3アミノ酸残基からなるオリゴペプチド、「Ala-Ser-Gly-Gly-Cys」の5アミノ酸残基からなるオリゴペプチドおよび「Gly-Gly-Gly-Ser-Gly-Gly-Cys」の7アミノ酸残基からなるオリゴペプチドを例示することができる。前記システインを1つ以上含むオリゴペプチドがフコース結合性タンパク質に付加する位置に特に制限はなく、N末端側とC末端側の双方、N末端側或いはC末端側のいずれかであってもよいが、フコース結合性タンパク質の担体への固定化が効率的に行える点、さらにはフコース結合性タンパク質の活性中心から離れるため結合活性を阻害しにくいという点において、前記システイン残基を1つ以上含むオリゴペプチドはフコース結合性タンパク質のC末端側に付加されていることが好ましい。 Furthermore, the fucose-binding protein in the cell separation method of the present invention may have an additional amino acid sequence (hereinafter referred to as a carrier immobilization tag) consisting of an oligopeptide containing a cysteine residue or a lysine residue at its N-terminal and/or C-terminal end, which is useful for immobilizing the fucose-binding protein on a water-insoluble carrier. By immobilizing the fucose-binding protein on a carrier, for example, an undifferentiated cell adsorbent for removing undifferentiated cells such as human iPS cells described in Patent Document 3 can be produced. The length of the carrier immobilization tag is not particularly limited, as long as the fucose-binding protein has the ability to bind to a glycan containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc. As a tag for carrier immobilization, an oligopeptide consisting of 2 to 10 amino acid residues containing one or more cysteine residues is preferred because it can be immobilized on a water-insoluble carrier with high selectivity and efficiency. Specifically, examples include an oligopeptide consisting of 3 amino acid residues of "Gly-Gly-Cys", an oligopeptide consisting of 5 amino acid residues of "Ala-Ser-Gly-Gly-Cys", and an oligopeptide consisting of 7 amino acid residues of "Gly-Gly-Gly-Ser-Gly-Gly-Cys". There are no particular restrictions on the position where the oligopeptide containing one or more cysteine residues is attached to the fucose-binding protein. It may be attached to both the N-terminus and the C-terminus, or to either the N-terminus or the C-terminus. However, it is preferable that the oligopeptide containing one or more cysteine residues is attached to the C-terminus of the fucose-binding protein, as this allows for efficient immobilization of the fucose-binding protein to the carrier and, because it is far from the active site of the fucose-binding protein, is less likely to inhibit its binding activity.
本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質のN末端側には、宿主での効率的な発現を促すためのシグナルペプチドを付加してもよい。宿主が大腸菌の場合における前記シグナルペプチドとしては、PelB、DsbA、MalE、TorT等といったペリプラズムにタンパク質を分泌させるシグナルペプチドを例示することができる。本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質をコードするDNAは、公知の方法により調製することができる。前記DNAの調製法として、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質のアミノ酸配列から塩基配列に変換し、当該塩基配列を含むDNAを人工的に合成する方法や、本発明の細胞分離方法におけるフコース結合性タンパク質をコードするDNAを直接人工的に調製する方法、またはBurkholderia cenocepaciaのゲノムDNA等からPCR法などのDNA増幅法を用いて調製する方法を例示することができる。 In the cell isolation method of the present invention, a signal peptide may be added to the N-terminus of the fucose-binding protein to promote efficient expression in the host. Examples of such signal peptides when the host is E. coli include those that induce protein secretion into the periplasm, such as Pelb, DsbA, MalE, and TorT. The DNA encoding the fucose-binding protein in the cell isolation method of the present invention can be prepared by known methods. Examples of DNA preparation methods include converting the amino acid sequence of the fucose-binding protein in the cell isolation method of the present invention into a base sequence and artificially synthesizing DNA containing that base sequence; directly and artificially preparing the DNA encoding the fucose-binding protein in the cell isolation method of the present invention; or preparing it from genomic DNA of Burkholderia cenocepacia using DNA amplification methods such as PCR.
なお、当該調製法において、前記塩基配列を設計する際は、形質転換する大腸菌におけるコドンの使用頻度を考慮することが好ましく、例えば、アルギニン(Arg)ではAGA、AGG、CGGまたはCGAが、イソロイシン(Ile)ではATAが、ロイシン(Leu)ではCTAが、グリシン(Gly)ではGGAが、プロリン(Pro)ではCCCが、それぞれ使用頻度が少ないコドン(レアコドン)であるため、これらのコドン以外のコドンを選択して変換することが好ましい。コドンの使用頻度の解析は公的データベース(例えば、かずさDNA研究所のホームページにあるCodon Usage Database、http://www.kazusa.or.jp/codon/、アクセス日:2020年5月7日)を利用することによっても可能である。 Furthermore, in the preparation method described above, when designing the base sequence, it is preferable to consider the frequency of codon use in the E. coli to be transformed. For example, in arginine (Arg), AGA, AGG, CGG, or CGA are less frequently used codons (rare codons); in isoleucine (Ile), ATA is less frequently used; in leucine (Leu), CTA is less frequently used; in glycine (Gly), GGA is less frequently used; and in proline (Pro), CCC is less frequently used. Therefore, it is preferable to select and convert codons other than these. Analysis of codon usage frequency can also be performed using public databases (for example, the Codon Usage Database on the Kazusa DNA Research Institute website, http://www.kazusa.or.jp/codon/, accessed May 7, 2020).
前記方法により調製したフコース結合性タンパク質をコードするDNAを用いて大腸菌を形質転換するには、当該DNAそのものを用いて形質転換してもよいが、例えば、原核細胞や真核細胞の形質転換に通常用いるバクテリオファージ、コスミドまたはプラスミド等を基にしたベクター中の適切な位置に当該DNAを挿入して発現ベクターとし、それを用いて形質転換することが、安定した形質転換が実施できる点で好ましい。ここで、適切な位置とは、発現ベクターの複製機能、所望の抗生物質マーカー、および伝達性に関わる領域を破壊しない位置を意味する。またベクターに当該DNAを挿入する際は、発現に必要なプロモータといった機能性DNAに連結される状態でベクターに挿入することが好ましい。前記発現ベクターとして使用するベクターは、宿主内で安定に存在し複製できるものであれば特に制限はなく、pETベクター、pUCベクター、pTrcベクター、pCDFベクター、pBBRベクター等が例示できる。また、前記プロモータとしては、trpプロモータ、tacプロモータ、trcプロモータ、lacプロモータ、T7プロモータ、recAプロモータ、lppプロモータ、さらにはλファージのλPLプロモータ、λPRプロモータ等を挙げることができる。前記発現ベクターを用いて宿主である大腸菌を形質転換するには、当業者が通常用いる方法で行えばよく、例えば、宿主として大腸菌JM109株、大腸菌BL21(DE3)株、大腸菌NiCo21(DE3)株、大腸菌W3110株などを選択する場合には、公知の文献(例えば、Molecular Cloning,Cold Spring Harbor Laboratory,256,1992)に記載の方法等を使用することができる。 To transform Escherichia coli using the DNA encoding the fucose-binding protein prepared by the above method, transformation may be performed using the DNA itself. However, it is preferable to insert the DNA into an appropriate position in a vector based on a bacteriophage, cosmid, or plasmid, which is commonly used for the transformation of prokaryotic or eukaryotic cells, to create an expression vector, and then use that to perform transformation. This is preferable because it allows for stable transformation. Here, an appropriate position means a position that does not disrupt the replication function of the expression vector, the desired antibiotic marker, and the regions involved in transduction. When inserting the DNA into the vector, it is preferable to insert it into the vector in a state where it is linked to functional DNA such as a promoter necessary for expression. The vector used as the expression vector is not particularly limited as long as it can exist stably and replicate in the host, and examples include pET vectors, pUC vectors, pTrc vectors, pCDF vectors, pBBR vectors, etc. Furthermore, examples of the promoters include the trp promoter, tac promoter, trc promoter, lac promoter, T7 promoter, recA promoter, lpp promoter, and even the λPL promoter and λPR promoter of λ phage. Transformation of the host E. coli using the expression vector can be carried out using methods commonly used by those skilled in the art. For example, when selecting E. coli strain JM109, E. coli strain BL21 (DE3), E. coli NiCo21 (DE3), or E. coli strain W3110 as the host, methods described in known literature (e.g., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, 256, 1992) can be used.
次に、本発明におけるフコース結合性タンパク質の製造方法について説明する。本発明におけるフコース結合性タンパク質は、前記形質転換体を培養することでフコース結合性タンパク質を生産する工程(以下、第1工程という。)と、得られた培養物からフコース結合性タンパク質を回収する工程(以下、第2工程という。)の2つの工程を含む工程により製造することができる。なお本明細書において、培養物とは、培養された形質転換体の細胞自体や細胞分泌物のほか、培養に用いた培地等も含まれる。前記第1工程では、形質転換体をその培養に適した培地で培養すればよい。例えば、宿主として大腸菌を用いた場合、必要な栄養源を補ったTerrific Broth(TB)培地、Luria-Bertani(LB)培地等を使用することが好ましい。発現ベクターが薬剤耐性遺伝子を含む場合、その遺伝子に対応した薬剤を培地に添加して第1工程を実施すれば、形質転換体の選択的増殖が可能となり、例えば、当該発現ベクターがカナマイシン耐性遺伝子を含んでいる場合は、培地にカナマイシンを添加することが好ましい。培養温度は利用する宿主に関して一般的に知られた温度であればよく、例えば宿主が大腸菌である場合、10℃から40℃、好ましくは20℃から37℃であり、フコース結合性タンパク質の製造量等を勘案しつつ、適宜決定すればよい。 Next, the method for producing the fucose-binding protein in the present invention will be described. The fucose-binding protein in the present invention can be produced by a process comprising two steps: a step of producing the fucose-binding protein by culturing the transformant (hereinafter referred to as the first step), and a step of recovering the fucose-binding protein from the obtained culture (hereinafter referred to as the second step). In this specification, the culture includes not only the cells of the cultured transformant itself and cell secretions, but also the culture medium used for cultivation. In the first step, the transformant should be cultured in a medium suitable for its cultivation. For example, when Escherichia coli is used as the host, it is preferable to use Terrifi Blossom (TB) medium, Luria-Bertani (LB) medium, etc., supplemented with the necessary nutrients. If the expression vector contains a drug resistance gene, selective proliferation of the transformant can be achieved by adding a drug corresponding to that gene to the culture medium and carrying out the first step. For example, if the expression vector contains a kanamycin resistance gene, it is preferable to add kanamycin to the culture medium. The culture temperature can be any temperature generally known for the host organism being used. For example, if the host is E. coli, the temperature should be between 10°C and 40°C, preferably between 20°C and 37°C, and should be determined appropriately while considering factors such as the amount of fucose-binding protein to be produced.
また、培地のpHは、利用する宿主に関して一般的に知られたpH範囲とすればよく、例えば宿主が大腸菌である場合、pH6.8からpH7.4の範囲、好ましくはpH7.0前後であり、フコース結合性タンパク質の製造量等を勘案しつつ、適宜決定すればよい。発現ベクターに誘導性のプロモータを導入した場合は、フコース結合性タンパク質が良好に製造可能な条件下で培地に誘導剤を添加してその発現を誘導すればよい。好ましい誘導剤としては、例えば、tacプロモータやlacプロモータを使用する場合はisopropyl-β-D-thiogalactopyranoside(IPTG)を挙げることができ、その添加濃度は0.005mMから1.0mMの範囲、好ましくは0.01mMから0.5mMの範囲である。IPTG添加による発現誘導は、利用する宿主に関して一般的に知られた条件で行なえばよい。 Furthermore, the pH of the culture medium should be within the generally known pH range for the host organism being used. For example, if the host is E. coli, the pH should be in the range of 6.8 to 7.4, preferably around 7.0, and should be determined appropriately while considering the amount of fucose-binding protein to be produced. If an inducible promoter is introduced into the expression vector, the expression should be induced by adding an inducer to the culture medium under conditions that allow for good production of the fucose-binding protein. A preferred inducer is isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) when using the tac promoter or lac promoter, with an addition concentration in the range of 0.005 mM to 1.0 mM, preferably 0.01 mM to 0.5 mM. Expression induction by adding IPTG should be carried out under conditions generally known for the host organism being used.
前記第2工程では、第1工程で得られた培養物から一般的に知られた回収方法によってフコース結合性タンパク質を回収する。例えば、フコース結合性タンパク質が培養液中に分泌生産される場合は細胞を遠心分離操作によって分離し、得られる培養上清からフコース結合性タンパク質を回収すればよく、細胞内(原核生物においてはペリプラズムも含む)に発現する場合は、遠心分離操作により細胞を集めた後、酵素処理剤や界面活性剤等を添加する等により細胞を破砕し、細胞破砕液からフコース結合性タンパク質を回収すればよい。また、フコース結合性タンパク質の純度を向上させたい場合には、当該技術分野において公知の方法を用いればよく、一例として、液体クロマトグラフィーを用いた分離精製法を挙げることができる。 In the second step, the fucose-binding protein is recovered from the culture obtained in the first step using a generally known recovery method. For example, if the fucose-binding protein is secreted into the culture medium, the cells can be separated by centrifugation, and the fucose-binding protein can be recovered from the resulting culture supernatant. If it is expressed intracellularly (including the periplasm in prokaryotes), the cells can be collected by centrifugation, then lysed by adding an enzyme treatment agent or surfactant, and the fucose-binding protein can be recovered from the cell lysate. Furthermore, if it is desired to improve the purity of the fucose-binding protein, methods known in the relevant art can be used; one example is separation and purification using liquid chromatography.
液体クロマトグラフィーとしては、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等を使用することが好ましく、これらのクロマトグラフィーを組み合わせて行なうことがより好ましい。また、前記クロマトグラフィーにより精製したフコース結合性タンパク質の純度および分子量は当該技術分野において公知の方法を用いて調べればよく、一例として、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)法やゲルろ過クロマトグラフィー法を挙げることができる。 For liquid chromatography, ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, gel filtration chromatography, affinity chromatography, etc., are preferred, and a combination of these chromatography methods is even more preferable. Furthermore, the purity and molecular weight of the fucose-binding protein purified by the above chromatography methods can be determined using methods known in the art. Examples include SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and gel filtration chromatography.
本発明におけるフコース結合性タンパク質の糖鎖への結合親和性は、Enzyme-linked immunosorbent assay法や表面プラズモン共鳴法等により評価することができる。一例として、表面プラズモン共鳴法について説明する。 The binding affinity of the fucose-binding protein to the glycan in this invention can be evaluated by methods such as the Enzyme-linked immunosorbent assembly method or surface plasmon resonance (SPL) spectroscopy. As an example, SPL will be described.
表面プラズモン共鳴法による結合親和性評価は、例えば、Biacore T200機器(GEヘルスケア製)を用い、アナライトをフコース結合性タンパク質、固相を糖鎖(Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖)として測定することができる。糖鎖を固定したセンサーチップの作製は、ビオチン標識糖鎖を利用して、ストレプトアビジンをコートしたセンサーチップ(Sensor Chip SA、GEヘルスケア製)や、デキストランがコートされたセンサーチップ(Sensor Chip CM5、GEヘルスケア製)にあらかじめストレプトアビジンを固定したものを利用して行うことができる。また、結合性親和評価は当該機器に付属のカイネティクス解析プログラムを利用して行うことができる。 Surface plasmon resonance (SPL) spectroscopy can be used to evaluate binding affinity, for example, with the Biacore T200 instrument (GE Healthcare), where the analyte is a fucose-binding protein and the solid phase is a glycan (a glycan containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc). Sensor chips with immobilized glycans can be prepared using biotin-labeled glycans, either by using a streptavidin-coated sensor chip (Sensor Chip SA, GE Healthcare) or a dextran-coated sensor chip (Sensor Chip CM5, GE Healthcare) with streptavidin pre-immobilized. Furthermore, binding affinity evaluation can be performed using the kinetics analysis program included with the instrument.
次に、本発明の細胞分離方法における吸着剤について説明する。本発明の細胞分離方法における吸着剤に使用する水不溶性担体の原料に特に制限はなく、シリカゲルや金薄膜を蒸着させたガラスなどの無機系担体、アガロース、セルロース、キチン、キトサン等の多糖類を原料とした水に不溶性の多糖系担体およびそれらを架橋剤で架橋した架橋多糖系担体、デキストラン、プルラン、デンプン、アルギン酸塩、カラギーナン等の水溶性多糖類を架橋剤で架橋した架橋多糖系担体、ポリ(メタ)アクリレート、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリスチレン等の合成高分子系担体およびそれらを架橋剤で架橋した架橋合成高分子系担体を例示することができる。これらの担体の中では、水酸基を有し、後述する親水性高分子による修飾が容易に行える点で、アガロース、セルロース、デキストラン、プルラン等の電荷をもたない多糖系担体およびそれらを架橋剤で架橋した架橋多糖系担体や、ポリ(メタ)アクリレートやポリウレタン等の親水性合成高分子系担体およびそれらを架橋剤で架橋した架橋親水性合成高分子系担体が好ましい。また、吸着剤に使用する水不溶性担体は、細胞の非特異吸着を抑制する点で、前記の水不溶性担体表面が親水性高分子で修飾されていることが好ましく、親水性高分子が水不溶性担体に共有結合で固定されていることがより好ましい。 Next, the adsorbent in the cell separation method of the present invention will be described. There are no particular restrictions on the raw materials of the water-insoluble carrier used as the adsorbent in the cell separation method of the present invention. Examples include inorganic carriers such as silica gel and glass coated with a gold thin film, water-insoluble polysaccharide carriers made from polysaccharides such as agarose, cellulose, chitin, and chitosan, and crosslinked polysaccharide carriers obtained by crosslinking them with a crosslinking agent, crosslinked polysaccharide carriers obtained by crosslinking water-soluble polysaccharides such as dextran, pullulan, starch, alginate, and carrageenan with a crosslinking agent, synthetic polymer carriers such as poly(meth)acrylate, polyvinyl alcohol, polyurethane, and polystyrene, and crosslinked synthetic polymer carriers obtained by crosslinking them with a crosslinking agent. Among these carriers, uncharged polysaccharide carriers such as agarose, cellulose, dextran, and pullulan, and cross-linked polysaccharide carriers obtained by cross-linking them with a cross-linking agent, are preferred because they have hydroxyl groups and can be easily modified with hydrophilic polymers as described later. Hydrophilic synthetic polymer carriers such as poly(meth)acrylate and polyurethane, and cross-linked hydrophilic synthetic polymer carriers obtained by cross-linking them with a cross-linking agent are also preferred. Furthermore, for water-insoluble carriers used as adsorbents, it is preferable that the surface of the water-insoluble carrier is modified with a hydrophilic polymer, and more preferably that the hydrophilic polymer is covalently fixed to the water-insoluble carrier, in order to suppress non-specific adsorption of cells.
水不溶性担体の表面を修飾する親水性高分子としては、アガロース、セルロース、デキストラン、プルラン、デンプン等の中性多糖類や、ポリ(2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)やポリビニルアルコール等の水酸基を有する合成高分子を例示することができる。これら親水性高分子の中では、親水性が高く、不溶性担体表面への共有結合による固定が容易に行える点で、デキストラン、プルランおよびデンプンなどの中性多糖類が好ましく、デキストランおよびプルランがより好ましい。 Examples of hydrophilic polymers used to modify the surface of water-insoluble carriers include neutral polysaccharides such as agarose, cellulose, dextran, pullulan, and starch, as well as synthetic polymers having hydroxyl groups such as poly(2-hydroxyethyl (meth)acrylate) and polyvinyl alcohol. Among these hydrophilic polymers, neutral polysaccharides such as dextran, pullulan, and starch are preferred due to their high hydrophilicity and ease of covalent fixation to the surface of the insoluble carrier, with dextran and pullulan being more preferred.
デキストランおよびプルランの分子量に特に制限はないが、不溶性担体表面の親水性修飾が十分に行える点で、数平均分子量が10,000から1,000,000のものが好ましい。吸着剤に使用する水不溶性担体の形状に特に制限はなく、粒子状、スポンジ状、平膜状、平板状、中空状、繊維状のいずれであってもよいが、吸着剤への細胞吸着を効率的に行える点で粒子状の担体であることが好ましく、真球状の粒子状担体であることがより好ましい。 There are no particular restrictions on the molecular weight of dextran and pullulan, but those with a number-average molecular weight of 10,000 to 1,000,000 are preferred in that they allow for sufficient hydrophilic modification of the insoluble carrier surface. There are no particular restrictions on the shape of the water-insoluble carrier used as the adsorbent; it may be particulate, spongy, flat film-like, plate-like, hollow, or fibrous. However, a particulate carrier is preferred in that it allows for efficient cell adsorption to the adsorbent, and a perfectly spherical particulate carrier is more preferred.
本発明の細胞分離方法における吸着剤に使用する水不溶性担体の、水に膨潤させた状態での平均粒径(メジアン径)は、担体から製造される吸着剤をカラムに充填した場合に分離対象の細胞が吸着剤表面と十分接触し、かつ吸着剤に結合しない細胞が吸着剤間の隙間を淀みなく通過できる点で、好ましくは100μm以上1000μm以下であり、より好ましくは100μm以上500μm以下であり、さらに好ましくは150μm以上300μm以下である。粒径が100μm未満の場合には、吸着剤に結合しない細胞が吸着剤間の隙間を通過しづらくなり、細胞の回収率が低下する。また、粒径が1000μm超の場合には、吸着剤に結合する細胞と吸着剤表面の接触が不十分となり、吸着剤に結合する細胞と結合しない細胞の分離効率が低下する。不溶性担体の粒径は、例えば、ベックマンコールター(株)製の精密粒度分布測定装置(製品名「Multisizer 3」)などを用いて測定することができる。 The average particle size (median diameter) of the water-insoluble carrier used as an adsorbent in the cell separation method of the present invention, when swollen in water, is preferably 100 μm to 1000 μm, more preferably 100 μm to 500 μm, and even more preferably 150 μm to 300 μm, such that when the adsorbent produced from the carrier is packed into a column, the cells to be separated make sufficient contact with the adsorbent surface, and cells that do not bind to the adsorbent can pass smoothly through the gaps between the adsorbents. If the particle size is less than 100 μm, cells that do not bind to the adsorbent have difficulty passing through the gaps between the adsorbents, reducing the cell recovery rate. If the particle size is greater than 1000 μm, contact between cells that bind to the adsorbent and the adsorbent surface becomes insufficient, reducing the separation efficiency between cells that bind to the adsorbent and those that do not. The particle size of the insoluble carrier can be measured using, for example, a precision particle size distribution analyzer (product name "Multisizer 3") manufactured by Beckman Coulter, Inc.
あるいは、光学顕微鏡を用いて目盛り付きスライドグラスの画像を撮影したのち、同じ倍率で測定対象の複数個の粒子の画像を撮影し、物差しを用いて撮影した複数個の担体の粒径を測定し、その平均値を算出することで求めることができる。吸着剤に使用する水不溶性担体の細孔の有無に特に制限はなく、多孔性または無孔性のいずれであってもよい。 また、本発明の吸着剤に使用する水不溶性担体は、本発明の吸着剤に使用するフコース結合性タンパク質を担体に固定化するための活性官能基導入が容易に行える点で、水酸基を有する粒子状担体であることが好ましい。さらに、本発明の吸着剤に使用する水不溶性担体は市販品を使用してもよく、例えば、ポリ(メタ)アクリレートを原料としたトヨパール(東ソー製)、アガロースを原料としたSepharose(GEヘルスケア製)、セルロースを原料としたセルフィア(旭化成製)等を使用することができる。 Alternatively, the particle size can be determined by taking an image of a graduated slide glass using an optical microscope, then taking images of multiple particles of the target at the same magnification, measuring the particle size of the multiple carriers photographed using a ruler, and calculating the average value. There are no particular restrictions on the presence or absence of pores in the water-insoluble carrier used as the adsorbent; it may be either porous or non-porous. Furthermore, the water-insoluble carrier used in the adsorbent of the present invention is preferably a particulate carrier having hydroxyl groups, as this facilitates the introduction of active functional groups for immobilizing the fucose-binding protein used in the adsorbent of the present invention onto the carrier. In addition, commercially available water-insoluble carriers may be used in the adsorbent of the present invention; for example, Toyopearl (manufactured by Tosoh), made from poly(meth)acrylate, Sepharose (manufactured by GE Healthcare), made from agarose, or Cellfia (manufactured by Asahi Kasei), made from cellulose, can be used.
本発明の細胞分離方法における吸着剤は、水不溶性担体から反応性水不溶性担体を製造する工程(以下、工程Xとする。)と、該反応性水不溶性担体にフコース結合性タンパク質を作用させて固定化する工程(以下、工程Yとする。)の2つの工程を含む工程により製造することができる。以下に工程Xと工程Yの詳細を説明する。 The adsorbent in the cell separation method of the present invention can be manufactured by a process comprising two steps: a step of producing a reactive water-insoluble carrier from a water-insoluble carrier (hereinafter referred to as step X), and a step of immobilizing the reactive water-insoluble carrier by reacting it with a fucose-binding protein (hereinafter referred to as step Y). The details of steps X and Y are described below.
工程Xは、水不溶性担体にフコース結合性タンパク質を固定化するための反応性官能基を導入して反応性水不溶性担体を製造する工程である。水不溶性担体に本発明のフコース結合性タンパク質を固定化するため反応性官能基は、一般的なタンパク質固定化用の官能基であれば特に制限されず、エポキシ基、ホルミル基、カルボキシル基、活性エステル基、アミノ基、マレイミド基、ハロアセチル基等を例示することができる。水不溶性担体に前記官能基を導入する方法は、一般的な官能基導入方法であれば特に制限はされず、例えば、特許文献3に記載されている方法に従って行えばよい。 Step X is a step in producing a reactive water-insoluble carrier by introducing a reactive functional group for immobilizing a fucose-binding protein onto a water-insoluble carrier. The reactive functional group used to immobilize the fucose-binding protein of the present invention onto the water-insoluble carrier is not particularly limited as long as it is a general functional group for protein immobilization, and examples include epoxy groups, formyl groups, carboxyl groups, active ester groups, amino groups, maleimide groups, haloacetyl groups, etc. The method for introducing the functional group into the water-insoluble carrier is not particularly limited as long as it is a general method for introducing functional groups, and can be carried out, for example, according to the method described in Patent Document 3.
工程Yは、工程Xで製造した反応性水不溶性担体に、本発明におけるフコース結合性タンパク質を固定化する工程である。工程Xで得られた反応性水不溶性担体にフコース結合性タンパク質を固定化する方法は、一般的なタンパク質の固定化方法であれば特に制限はされず、例えば、特許文献3に記載されている方法に従って行えばよい。 Step Y is a step in which the fucose-binding protein of the present invention is immobilized on the reactive water-insoluble carrier produced in Step X. The method for immobilizing the fucose-binding protein on the reactive water-insoluble carrier obtained in Step X is not particularly limited as long as it is a general method for immobilizing proteins; for example, it may be carried out according to the method described in Patent Document 3.
水不溶性担体へのフコース結合性タンパク質の固定化量は、本発明の細胞分離方法において分離対象となる細胞とフコース結合性タンパク質との結合性を考慮したうえで適宜設定すればよく、1mLの水不溶性担体あたり0.01mg以上50mg以下が好ましく、0.05mg以上30mg以下がより好ましい。 The amount of fucose-binding protein immobilized on the water-insoluble carrier can be appropriately determined considering the binding affinity between the cells to be separated and the fucose-binding protein in the cell separation method of the present invention. Preferably, the amount is 0.01 mg to 50 mg per 1 mL of water-insoluble carrier, and more preferably 0.05 mg to 30 mg.
また、水不溶性担体へのフコース結合性タンパク質の固定化量は、固定化反応時の前記タンパク質の使用量や水不溶性担体への活性官能基導入量を調節することにより調整することができる。フコース結合性タンパク質の水不溶性担体への固定化量は、固定化反応液および反応後の洗浄液を回収して未反応のフコース結合性タンパク質量を求めたのち、固定化反応に使用したフコース結合性タンパク質量から未反応の本発明のフコース結合性タンパク質量を差し引くことで算出することができる。 Furthermore, the amount of fucose-binding protein immobilized on the water-insoluble carrier can be adjusted by controlling the amount of protein used during the immobilization reaction and the amount of active functional groups introduced into the water-insoluble carrier. The amount of fucose-binding protein immobilized on the water-insoluble carrier can be calculated by recovering the immobilization reaction solution and the subsequent washing solution to determine the amount of unreacted fucose-binding protein, and then subtracting the amount of unreacted fucose-binding protein of the present invention from the amount of fucose-binding protein used in the immobilization reaction.
また、前述したように、本発明における吸着剤に使用する水不溶性担体は、細胞の非特異吸着を抑制する点で、親水性高分子が共有結合で固定されていることが好ましいことから、吸着剤を製造する場合には、前記工程Xで本発明のフコース結合性タンパク質を固定化するための官能基を導入する前に、水不溶性担体に親水性高分子を共有結合で固定することもできる。水不溶性担体に親水性高分子を共有結合で固定する方法は、一般的な共有結合形成反応であれば特に制限はなく、例えば、水不溶性担体表面の水酸基とエピクロロヒドリン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル等のエポキシ基含有化合物を塩基性条件下で反応させることで水不溶性担体にエポキシ基を導入したのち、エポキシ基と親水性高分子の水酸基を塩基性条件下で反応させる方法を挙げることができる。 Furthermore, as mentioned above, since the water-insoluble carrier used in the adsorbent of the present invention preferably has a hydrophilic polymer covalently immobilized on it in order to suppress non-specific adsorption of cells, when manufacturing the adsorbent, the hydrophilic polymer can be covalently immobilized on the water-insoluble carrier before introducing the functional groups for immobilizing the fucose-binding protein of the present invention in step X. The method for covalently immobilizing the hydrophilic polymer on the water-insoluble carrier is not particularly limited as long as it is a general covalent bond formation reaction. For example, one method involves introducing epoxy groups to the water-insoluble carrier by reacting the hydroxyl groups on the surface of the water-insoluble carrier with an epoxy group-containing compound such as epichlorohydrin, ethylene glycol diglycidyl ether, or 1,4-butanediol diglycidyl ether under basic conditions, and then reacting the epoxy groups with the hydroxyl groups of the hydrophilic polymer under basic conditions.
本発明の細胞分離方法は、フコース結合性タンパク質の固定化量が異なる複数の吸着剤を用い、未分化度の異なる細胞集団を段階的に接触させていくことで、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAcからなる構造を含む糖鎖を有する細胞を、糖鎖の発現量の違いにより分離および精製するために有効な細胞分離方法である。本発明の細胞分離方法は、前記未分化マーカー糖鎖の発現量の違いにより細胞を分離回収することが可能であることから、従来の方法では困難であった、特に未分化度が低い細胞の未分化マーカー発現量に応じた分離に有用であるため、ヒトiPS細胞などの未分化細胞から、とりわけ未分化度の低い細胞、すなわち未分化逸脱細胞を効率良く除去・分取することができ、高品質な未分化度の高い再生医療用細胞の調製や未分化逸脱細胞の機能解析などに極めて有効な手段である。 The present invention provides an effective cell separation method for separating and purifying cells containing glycans comprising the structure Fucα1-2Galβ1-3GlcNA and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc, based on differences in glycan expression levels. This is achieved by using multiple adsorbents with different amounts of fucose-binding protein immobilized and sequentially contacting cell populations with varying degrees of undifferentiation. Because this method allows for the separation and recovery of cells based on differences in the expression levels of the undifferentiation marker glycan, it is particularly useful for separating cells with low degrees of undifferentiation according to their marker expression levels, which was difficult with conventional methods. Therefore, it can efficiently remove and separate cells with particularly low degrees of undifferentiation, i.e., undifferentiated cells, from undifferentiated cells such as human iPS cells. This method is extremely effective for preparing high-quality, highly undifferentiated cells for regenerative medicine and for functional analysis of undifferentiated cells.
また、本発明の細胞分離方法は、従来の磁気ビーズによる細胞分離方法、セルソーターによる細胞のソーティング、細胞ローリングカラムによる細胞分離方法と比べ、大量の細胞を簡便に処理することができ、未分化度の異なる細胞集団の大量精製においても極めて有効な手段である。 Furthermore, compared to conventional cell separation methods using magnetic beads, cell sorting using cell sorters, and cell separation methods using cell rolling columns, the cell separation method of the present invention can process large quantities of cells easily and is an extremely effective means for the large-scale purification of cell populations with varying degrees of undifferentiation.
以下、作製例、実施例、比較例、参考例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in further detail below with reference to examples of preparation, embodiments, comparative examples, and reference examples, but the present invention is not limited to these.
作製例1 吸着剤156GGC-A、B、C、Dの作製
特開2019-000063の実施例1から3に記載の方法に従い、吸着剤調製時の固定化BC2LCN反応量を変えることで、フコース結合性タンパク質156GGC(以下、BC2LCNと記す。)の固定化量が異なる4種類の吸着剤(吸着剤156GGC-A、B、C、D)を作製した。各吸着剤のBC2LCN固定化量は、吸着剤156GGC-Aは146mg/L-吸着剤、吸着剤156GGC-Bは307mg/L-吸着剤、吸着剤156GGC-Cは412mg/L-吸着剤、吸着剤156GGC-Dは682mg/L-吸着剤であった(表1)。
Preparation Example 1 Preparation of Adsorbents 156GGC-A, B, C, and D Following the methods described in Examples 1 to 3 of Japanese Patent Application Publication No. 2019-000063, four types of adsorbents (adsorbents 156GGC-A, B, C, and D) with different amounts of immobilized fucose-binding protein 156GGC (hereinafter referred to as BC2LCN) were prepared by changing the reaction amount of immobilized BC2LCN during adsorbent preparation. The immobilized amounts of BC2LCN for each adsorbent were 146 mg/L for adsorbent 156GGC-A, 307 mg/L for adsorbent 156GGC-B, 412 mg/L for adsorbent 156GGC-C, and 682 mg/L for adsorbent 156GGC-D (Table 1).
実施例1 吸着剤156GGC-A、B、C、Dを積層したカラムを用いた2012Ep細胞からの未分化度の異なる細胞集団の分離
実施例1は、フコース結合性タンパク質の固定化量が異なる吸着剤を積層したカラムを用いた「Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcおよび/またはFucα1-2Galβ1-3GalNAc」からなる構造を含む糖鎖を有するヒト胎児性がん細胞である2102Ep細胞(Embryonal Carcinoma Cells Cl.4/D3細胞(コスモバイオより入手)からの未分化度の異なる細胞集団の分離方法に関するものである。
(1)吸着剤を充填したカラムの作製
2.5mL容シリンジ(テルモ製)と注射針(テルモ製、22G)の間に目開き40μMの親水性ナイロンメッシュフィルター(コーニング製)を装着したカラムを1本作製した。次に、作製例1で作製した吸着剤156GGC-DをMACS緩衝液(ミルテニーバイオテク製)で置換したのち、12時間以上放置後の吸着剤の沈降体積が50%となるように調整した吸着剤の50%懸濁液を調製し、作製したカラムに1.0mL添加して、吸着剤156GGC-Dをカラムに充填した(吸着剤容量は0.5mL)。次に同様の手順にて、作製例1で作製した吸着剤156GGC-Cを吸着剤156GGC-Dの上部に吸着剤容量0.5mLで充填した。次に同様の手順にて、作製例1で作製した吸着剤156GGC-Bを吸着剤156GGC-Cの上部に吸着剤容量0.5mLで充填した。次に同様の手順にて、作製例1で作製した吸着剤156GGC-Aを吸着剤156GGC-Bの上部に吸着剤容量0.5mLで充填した。このようにして、カラムの上部から、吸着剤156GGC-A、吸着剤156GGC-B、吸着剤156GGC-C、吸着剤156GGC-Dがそれぞれ0.5mLの充填容量となるように、この順番で積層充填されたカラムを作製した。以下作製したこのカラムを、カラムXと記す。
(2)2102Ep細胞の培養と細胞懸濁液の調製
2102Ep細胞は、10%FBS(Biological Industries製)と抗生物質溶液(ペニシリン-ストレプトマイシン溶液、富士フイルム和光純薬製)を添加したD-MEM培地(High Glucose、富士フイルム和光純薬製)を用い、直径6cmの接着培養用シャーレ(コーニング製)または直径10cmの接着培養用シャーレ(コーニング製)に細胞を播種し、5%CO2雰囲気下、37℃で培養した。次に、Cell Tracker Orange(サーモフィッシャーサイエンティフィック製)を用いた2102Ep細胞の蛍光染色は以下の方法で行った。2102Ep細胞を培養中のシャーレ内の培地を廃棄後、無血清のRPMI 1640培地(富士フイルム和光純薬製)を添加して細胞を洗浄したのち、この培地を廃棄した。次に、Cell Tracker Orangeを最終濃度が10μMとなるように無血清のRPMI 1640培地に溶解した液を添加し、5%CO2雰囲気下、37℃で1時間培養した。前記蛍光試薬液を廃棄後、前記10%FBSと抗生物質溶液を添加したD-MEM培地を添加し、5%CO2雰囲気下、37℃で1時間培養した。次に、10%FBSと抗生物質溶液を添加したD-MEM培地を廃棄したのち、再び新しい10%FBSと抗生物質溶液を添加したD-MEM培地を添加し、5%CO2雰囲気下、37℃で一晩培養した。
Example 1: Separation of cell populations with different degrees of undifferentiation from 2012Ep cells using a column stacked with adsorbents 156GGC-A, B, C, and D. Example 1 describes a method for separating cell populations with different degrees of undifferentiation from 2102Ep cells (Embryonal Carcinoma Cells Cl. 4/D3 cells (obtained from CosmoBio)), which are human embryonic cancer cells having a sugar chain containing a structure consisting of "Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc," using a column stacked with adsorbents with different amounts of immobilized fucose-binding protein.
(1) Preparation of a column packed with adsorbent One column was prepared by attaching a 40 μM hydrophilic nylon mesh filter (Corning) between a 2.5 mL syringe (Terumo) and an injection needle (Terumo, 22 G). Next, the adsorbent 156GGC-D prepared in Preparation Example 1 was replaced with MACS buffer (Milteny Biotech), and a 50% suspension of the adsorbent was prepared by adjusting the amount of adsorbent sedimentation after standing for 12 hours or more so that the sedimentation volume of the adsorbent was 50%. 1.0 mL of this suspension was added to the prepared column, and the adsorbent 156GGC-D was packed into the column (adsorbent volume: 0.5 mL). Next, using the same procedure, the adsorbent 156GGC-C prepared in Preparation Example 1 was packed on top of the adsorbent 156GGC-D with an adsorbent volume of 0.5 mL. Next, following the same procedure, adsorbent 156GGC-B, prepared in Example 1, was packed on top of adsorbent 156GGC-C with an adsorbent volume of 0.5 mL. Then, following the same procedure, adsorbent 156GGC-A, prepared in Example 1, was packed on top of adsorbent 156GGC-B with an adsorbent volume of 0.5 mL. In this way, a column was prepared in which adsorbents 156GGC-A, 156GGC-B, 156GGC-C, and 156GGC-D were stacked in this order from the top of the column, each with a packing volume of 0.5 mL. Hereafter, this prepared column will be referred to as column X.
(2) Culture of 2102Ep cells and preparation of cell suspension 2102Ep cells were cultured in D-MEM medium (High Glucose, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries) supplemented with 10% FBS (Biological Industries) and an antibiotic solution (penicillin-streptomycin solution, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries), seeded in 6 cm diameter adhesive culture dishes (Corning) or 10 cm diameter adhesive culture dishes (Corning), and cultured at 37°C under a 5% CO2 atmosphere. Next, the 2102Ep cells were fluorescently stained using Cell Tracker Orange (Thermo Fisher Scientific) in the following manner. After discarding the culture medium in the petri dish containing the 2102Ep cells, the cells were washed with serum-free RPMI 1640 medium (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and this medium was then discarded. Next, a solution of Cell Tracker Orange dissolved in serum-free RPMI 1640 medium to a final concentration of 10 μM was added, and the cells were cultured at 37°C for 1 hour under a 5% CO2 atmosphere. After discarding the fluorescent reagent solution, the D-MEM medium containing 10% FBS and antibiotic solution was added, and the cells were cultured at 37°C for 1 hour under a 5% CO2 atmosphere. Next, the D-MEM medium containing 10% FBS and antibiotic solution was discarded, and a fresh D-MEM medium containing 10% FBS and antibiotic solution was added again, and the cells were cultured overnight at 37°C under a 5% CO2 atmosphere.
次に、細胞の回収と細胞懸濁液の調製を以下の方法で行った。細胞培養中のシャーレ内の10%FBSと抗生物質溶液を添加したD-MEM培地を廃棄してD-PBS(-)(細胞科学研究所製)を添加したのち、細胞を洗浄してD-PBS(-)を廃棄した。次に、Accutase(イノベーティブセルテクノロジー製)を添加し、数分間放置することで2102Ep細胞を剥離させ、50mLチューブへ回収した。細胞を遠心分離して沈降させたのち、細胞を前述のMACS緩衝液にて懸濁し、再度遠心分離して上清を廃棄することで細胞を洗浄した。細胞洗浄操作を2回繰り返したのち、MACS緩衝液で懸濁し、セルストレーナー(コーニング製、目開き40μm)を用いてろ過することにより、Cell Tracker Orangeで染色した2102Ep細胞の細胞懸濁液を調製した。得られた2102Ep細胞液の一部を分取し、10倍希釈して血球計算盤にて細胞密度の算出を行った。以下、この細胞密度を元にして、カラムへのアプライ細胞液量x細胞密度の値から、カラムへの添加細胞数を算出した。
(3)吸着剤を積層充填したカラムを用いた2012Ep細胞からのBC2LCN陽性率の異なる集団の分離
前記(1)で作製したカラムXを垂直に立てた状態で、前記(2)で調製した2012Ep細胞懸濁液を、添加細胞数がカラム当たり7.8×106個となるよう、混合細胞液量0.1mLでカラム上部に添加した。次に、カラム上部より1.0mLのMACS緩衝液を静かに添加し、針部からの流出液計1.1mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.1と記載する。)。次に、カラム上部より1.0mLのMACS緩衝液を静かに添加し、針部からの流出液計1.0mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.2と記載する。)。次に、カラム上部より1.0mLのMACS緩衝液を静かに添加し、針部からの流出液計1.0mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.3と記載する。)。次に、カラム上部より1.0mLのMACS緩衝液を静かに添加し、針部からの流出液計1.0mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.4と記載する。)。次に、カラム上部より1.0mLの、0.2Mフコースと10mM EDTAを含むMACS緩衝液(以下、細胞剥離溶液と記載する。)を静かに添加し、針部からの流出液計1.0mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.5と記載する。)。次に、カラム上部より1.0mLの細胞剥離溶液を静かに添加し、針部からの流出液計1.0mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.6と記載する。)。次に、カラム上部より1.0mLの細胞剥離溶液を静かに添加し、針部からの流出液計1.0mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.7と記載する。)。次に、カラム上部より1.0mLの細胞剥離溶液を静かに添加し、針部からの流出液計1.0mLを別容器に回収した(以下これを、細胞液Fr.8と記載する。)。
(4)各細胞液Fr.における2012Ep細胞の細胞回収率とBC2LCN陽性率の測定
上記操作により得られた細胞液Fr.1~8について、細胞液のうち0.5mLをMACS緩衝液2mLで希釈した後、セルストレーナー・キャップ付き5mLポリスチレンラウンドチューブ(コーニング製)に分取し、細胞数計測用内部標準ビーズとしてCountBright Absolute Counting Beads(インビトロゲン製)を50μL、および細胞生死判定試薬として7-AADを50μL添加した後、セルソーターBD FACSAria(ベクトン・ディッキンソン製)にて細胞数の測定を行った。各細胞Fr.に含まれる細胞数はドットプロットで得られた内部標準ビーズの粒子数を元に、比例計算により算出した。各細胞Fr.の細胞回収率は各細胞Fr.に含まれる細胞数をそれぞれ前記(3)に記載の添加細胞数(7.8×106個)で除することにより算出した。
Next, cell collection and cell suspension preparation were carried out using the following method. The D-MEM medium containing 10% FBS and antibiotic solution in the petri dish during cell culture was discarded, and D-PBS(-) (manufactured by Cell Science Institute) was added. After washing the cells, the D-PBS(-) was discarded. Next, Accutase (manufactured by Innovative Cell Technologies) was added and left for several minutes to detach the 2102Ep cells, which were then collected in a 50 mL tube. After centrifuging the cells to settle them, the cells were suspended in the aforementioned MACS buffer, and the cells were washed by centrifugation again and discarding the supernatant. After repeating the cell washing procedure twice, the cells were suspended in MACS buffer and filtered using a cell strainer (Corning, 40 μm mesh) to prepare a cell suspension of 2102Ep cells stained with Cell Tracker Orange. A portion of the obtained 2102Ep cell saturation was taken, diluted 10-fold, and the cell density was calculated using a hemocytometer. Based on this cell density, the number of cells added to the column was calculated from the value of the volume of cell saturation applied to the column multiplied by the cell density.
(3) Separation of populations with different BC2LCN positivity rates from 2012Ep cells using a column packed with adsorbent With the column X prepared in (1) above in an upright position, the 2012Ep cell suspension prepared in (2) above was added to the top of the column in a mixed cell volume of 0.1 mL so that the number of cells added per column was 7.8 × 10⁶ . Next, 1.0 mL of MACS buffer was gently added from the top of the column, and a total of 1.1 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 1). Next, 1.0 mL of MACS buffer was gently added from the top of the column, and a total of 1.0 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 2). Next, 1.0 mL of MACS buffer was gently added from the top of the column, and a total of 1.0 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 3). Next, 1.0 mL of MACS buffer was gently added from the top of the column, and a total of 1.0 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 4). Next, 1.0 mL of MACS buffer containing 0.2 M fucose and 10 mM EDTA (hereinafter referred to as cell detachment solution) was gently added from the top of the column, and a total of 1.0 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 5). Next, 1.0 mL of cell detachment solution was gently added from the top of the column, and a total of 1.0 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 6). Next, 1.0 mL of cell detachment solution was gently added from the top of the column, and a total of 1.0 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 7). Next, 1.0 mL of cell detachment solution was gently added from the top of the column, and a total of 1.0 mL of effluent from the needle was collected in a separate container (hereinafter referred to as cell solution Fr. 8).
(4) Measurement of cell recovery rate and BC2LCN positivity rate of 2012Ep cells in each cell saturation Fr. For cell saturations Fr. 1 to 8 obtained by the above procedure, 0.5 mL of the cell saturation was diluted with 2 mL of MACS buffer, and then dispensed into 5 mL polystyrene round tubes (Corning) with cell strainer caps. 50 μL of CountBright Absolute Counting Beads (Invitrogen) were added as internal standard beads for cell counting, and 50 μL of 7-AAD was added as a cell viability determination reagent. Then, the cell count was measured using a cell sorter BD FACSAria (Becton Dickinson). The number of cells contained in each cell saturation was calculated by proportional calculation based on the number of internal standard beads obtained from the dot plot. The cell recovery rate for each cell saturation was calculated for each cell saturation. The number of cells contained in each was calculated by dividing each by the number of added cells (7.8 × 10⁶ cells) described in (3) above.
また、細胞液Fr.1~8について、各細胞液Fr.に含まれる細胞のBC2LCN陽性率の測定を以下のようにして行った。それぞれのFr.の細胞液を1.5mLのエッペンドルフチューブに0.5mLずつ分取し、遠心して上清を廃棄後、MACS緩衝液1.0mLに懸濁することで細胞を洗浄した。遠心後、上清を廃棄して得られた細胞ペレットを0.5%(vol./vol.)のBC2LCN-FITC(富士フィルム和光純薬製)を含むMACS緩衝液1mLに懸濁し、暗所にて室温で30分間静置した。30分の反応後、エッペンドルフチューブ内にて上記のMACS緩衝液による細胞洗浄操作を行い、得られた細胞ペレットを2mLのMACS緩衝液に懸濁した。5mLポリスチレンラウンドチューブ(コーニング製)に細胞懸濁液を移した後、細胞数計測用内部標準ビーズとしてCountBright Absolute Counting Beads(インビトロゲン製)を50μL、および細胞生死判定試薬として7-AADを50μL添加し、セルソーターBD FACSAria(ベクトン・ディッキンソン製)にて細胞集団の蛍光強度の解析を行った。細胞のBC2LCN陽性率はBC2LCN-FITCで非染色の2102Ep細胞を陰性細胞集団とし、蛍光試薬との反応によりFITCの蛍光強度が増大した細胞集団を陽性細胞集団とすることで、BC2LCN陽性率=(それぞれの細胞液Fr.に含まれる陽性生細胞の数)÷(それぞれの細胞Fr.に含まれる総生細胞数)として算出した。すなわち、BC2LCN陽性率とは、未分化マーカーのひとつであるBC2LCN反応性を有する糖鎖構造を持つ細胞集団の割合を示すものである。 Furthermore, for cell saturation Fr. 1 to 8, the BC2LCN positivity rate of cells contained in each cell saturation Fr. was measured as follows: 0.5 mL of the cell saturation from each Fr. was transferred to a 1.5 mL Eppendorf tube, centrifuged, and the supernatant was discarded. The cells were then washed by resuspending them in 1.0 mL of MACS buffer. After centrifugation, the supernatant was discarded, and the resulting cell pellet was suspended in 1 mL of MACS buffer containing 0.5% (vol./vol.) BC2LCN-FITC (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and allowed to stand in the dark at room temperature for 30 minutes. After 30 minutes, the cell washing procedure with MACS buffer described above was performed in the Eppendorf tube, and the resulting cell pellet was suspended in 2 mL of MACS buffer. After transferring the cell suspension to a 5 mL polystyrene round tube (Corning), 50 μL of CountBright Absolute Counting Beads (Invitrogen) were added as internal standard beads for cell counting, and 50 μL of 7-AAD was added as a cell viability test reagent. The fluorescence intensity of the cell population was then analyzed using a cell sorter BD FACSAria (Becton Dickinson). The BC2LCN positivity rate of the cells was calculated as follows: BC2LCN positivity rate = (number of positive viable cells in each cell saturation frame) ÷ (total number of viable cells in each cell saturation frame). 2102Ep cells that were not stained with BC2LCN-FITC were considered the negative cell population, and cell populations whose FITC fluorescence intensity increased upon reaction with the fluorescent reagent were considered the positive cell population. In other words, the BC2LCN positivity rate indicates the proportion of cells possessing a glycan structure that exhibits BC2LCN reactivity, which is one of the undifferentiated cell markers.
FACS解析の結果、各細胞液Fr.における2102p細胞の回収率は、Fr.1=1.2%、Fr.2=2.4%、Fr.3=4.3%、Fr.4=5.8%、Fr.5=33.3%、Fr.6=20.5%、Fr.7=5.6%、Fr.8=7.1%であった。また、それぞれの細胞Fr.における2102Ep細胞のBC2LCN陽性率は、Fr.1=31.9%、Fr.2=38.9%、Fr.3=58.6%、Fr.4=60.0%、Fr.5=82.3%、Fr.6=81.0%、Fr.7=80.1%、Fr.8=76.7%であった。表2と図1に、実施例1の各細胞液Fr.における2102p細胞の回収率を、表3と図2に各細胞液Fr.に含まれる細胞のBC2LCN陽性率を示す。 FACS analysis revealed that the recovery rates of 2102p cells in each cell saturation Fr. were as follows: Fr. 1 = 1.2%, Fr. 2 = 2.4%, Fr. 3 = 4.3%, Fr. 4 = 5.8%, Fr. 5 = 33.3%, Fr. 6 = 20.5%, Fr. 7 = 5.6%, and Fr. 8 = 7.1%. Furthermore, the BC2LCN positivity rates of 2102Ep cells in each cell saturation Fr. were as follows: Fr. 1 = 31.9%, Fr. 2 = 38.9%, Fr. 3 = 58.6%, Fr. 4 = 60.0%, Fr. 5 = 82.3%, Fr. 6 = 81.0%, Fr. 7 = 80.1%, and Fr. 8 = 76.7%. Table 2 and Figure 1 show the recovery rates of 2102p cells in each cell saturation Fr. of Example 1, while Table 3 and Figure 2 show the BC2LCN positivity rates of cells contained in each cell saturation Fr.
この結果から、フコース結合性タンパク質固定化量の異なる4種の吸着剤をカラム上部から吸着剤156GGC-A(146mg BC2LCN 固定/mL-吸着剤)、吸着剤156GGC-B(307mg BC2LCN 固定/mL-吸着剤)、吸着剤156GGC-C(412mg BC2LCN 固定/mL-吸着剤)、吸着剤156GGC-D(682mg BC2LCN 固定/mL-吸着剤)の順になるように積層充填したカラム(カラムX)では、MACS緩衝液の通液により取得した流出細胞Fr.の未分化度(BC2LCN陽性率)は、Fr.1=31.9%、Fr.2=38.9%、Fr.3=58.6%、Fr.4=60.0%であり、未分化度の異なる2102Ep細胞集団を、未分化度が低い細胞集団から高い細胞集団へとそれぞれ細胞Fr.として分取できることが明らかとなった。 From these results, in a column (Column X) where four types of adsorbents with different amounts of fucose-binding protein immobilized were stacked in the following order from the top of the column: adsorbent 156GGC-A (146 mg BC2LCN immobilized/mL-adsorbent), adsorbent 156GGC-B (307 mg BC2LCN immobilized/mL-adsorbent), adsorbent 156GGC-C (412 mg BC2LCN immobilized/mL-adsorbent), and adsorbent 156GGC-D (682 mg BC2LCN immobilized/mL-adsorbent), the degree of undifferentiation (BC2LCN positivity rate) of efflux cells Fr. obtained by passing MACS buffer through the column was: Fr. 1 = 31.9%, Fr. 2 = 38.9%, Fr. 3 = 58.6%, Fr. The result was 4 = 60.0%, indicating that 2102Ep cell populations with different degrees of undifferentiation can be separated into cell Fr. groups, from the lower-undifferentiated cell population to the higher-undifferentiated cell population.
この結果は、カラム上端部からカラム下端部の方向へ充填されている吸着剤の、フコース結合性タンパク質固定化量が小から大へと濃度勾配を有するために、未分化度が高い細胞集団がカラム上部の充填剤、未分化度が低い細胞集団がカラム下部の充填剤へ選択的に結合することで、未分化度の違いによる細胞の分布が生じ、MACS緩衝液によるカラムからの流出細胞Fr.にはまず未分化度の低い細胞が流出し、細胞Fr.の分取ごとに、次第に未分化度の高い細胞が流出した結果であると解釈できる。従って、フコース結合性タンパク質固定化量の異なる吸着剤をカラムに積層充填し、未分化度の異なる細胞集団を、フコース結合性タンパク質固定化量の低い吸着剤から高い吸着剤へと段階的に接触させていくことで、未分化度の異なる細胞が細胞Fr.として分取可能であることが確認された。 This result can be interpreted as follows: Because the adsorbent packed from the top to the bottom of the column has a concentration gradient from low to high fucose-binding protein immobilization, highly undifferentiated cell populations selectively bind to the packing material at the top of the column, while less undifferentiated cell populations bind to the packing material at the bottom. This results in a distribution of cells based on their degree of undifferentiation. Therefore, when cells are leached out of the column using MACS buffer, less undifferentiated cells are initially leached out, and with each subsequent cell leaching, more undifferentiated cells are gradually leached out. Thus, it was confirmed that by stacking adsorbents with different amounts of fucose-binding protein immobilization on the column and gradually exposing cell populations with different degrees of undifferentiation to adsorbents with higher fucose-binding protein immobilization, cells with different degrees of undifferentiation can be separated as cell leaching.
比較例1 吸着剤156GGC-Bを充填したカラムを用いた2012Ep細胞からの未分化度の異なる細胞集団の分離
吸着剤156GGC-B(307mg/L-吸着剤)をMACS緩衝液(ミルテニーバイオテク製)で置換したのち、12時間以上放置後の吸着剤の沈降体積が50%となるように調整した吸着剤の50%懸濁液を調製し、作製したカラムに4.0mL添加して、吸着剤156GGC-Bをカラムに充填した(吸着剤容量は2.0mL)。以下作製したこのカラムを、カラムYと記す。カラムへの吸着剤充填以外の操作は実施例1と同様の方法で、2102Ep細胞の調製、カラムへの通液、得られた細胞Fr.のFACS解析を行った。
Comparative Example 1: Separation of cell populations with different degrees of undifferentiation from 2012Ep cells using a column packed with adsorbent 156GGC-B. A 50% suspension of adsorbent was prepared by replacing adsorbent 156GGC-B (307 mg/L - adsorbent) with MACS buffer (Milteny Biotech), and then adjusting the suspension so that the sedimentation volume of the adsorbent after standing for 12 hours or more was 50%. 4.0 mL of this suspension was added to the prepared column, and the column was packed with adsorbent 156GGC-B (adsorbent volume: 2.0 mL). This prepared column will be referred to as column Y below. Except for the packing of the column with adsorbent, the preparation of 2102Ep cells, passing the solution through the column, and FACS analysis of the obtained cells Fr. were performed in the same manner as in Example 1.
FACS解析の結果、それぞれの細胞Fr.における2102p細胞の回収率は、Fr.1=13.4%、Fr.2=14.3%、Fr.3=3.2%、Fr.4=3.3%、Fr.5=10.3%、Fr.6=8.1%、Fr.7=2.3%、Fr.8=1.2%であった。また、それぞれの細胞Fr.における2102Ep細胞のBC2LCN陽性率は、Fr.1=71.2%、Fr.2=74.5%、Fr.3=80.8%、Fr.4=85.6%、Fr.5=88.5%、Fr.6=83.5%、Fr.7=80.2%、Fr.8=87.3%であった。表2と図1に、比較例1の各細胞液Fr.における2102p細胞の回収率を、表3と図2に各細胞液Fr.に含まれる細胞のBC2LCN陽性率を示す。 FACS analysis revealed that the recovery rates of 2102p cells in each cell Fr. were as follows: Fr. 1 = 13.4%, Fr. 2 = 14.3%, Fr. 3 = 3.2%, Fr. 4 = 3.3%, Fr. 5 = 10.3%, Fr. 6 = 8.1%, Fr. 7 = 2.3%, and Fr. 8 = 1.2%. Furthermore, the BC2LCN positivity rates of 2102Ep cells in each cell Fr. were as follows: Fr. 1 = 71.2%, Fr. 2 = 74.5%, Fr. 3 = 80.8%, Fr. 4 = 85.6%, Fr. 5 = 88.5%, Fr. 6 = 83.5%, Fr. 7 = 80.2%, and Fr. 8 = 87.3%. Table 2 and Figure 1 show the recovery rates of 2102p cells in each cell saturation Fr. of Comparative Example 1, while Table 3 and Figure 2 show the BC2LCN positivity rates of cells contained in each cell saturation Fr.
この結果から、フコース結合性タンパク質固定化量が単一の吸着剤156GGC-B(307mg/L-吸着剤)のみを充填したカラム(カラムY)では、MACS緩衝液の通液により取得した流出細胞Fr.の未分化度(BC2LCN陽性率)は、Fr.1=71.2%、Fr.2=74.5%、Fr.3=80.8%、Fr.4=85.6%であり、次第に高くなってはいるものの、BC2LCN陽性率のFr.間での差は実施例1と比べて小さく、また実施例1のようにBC2LCN陽性率が30%~60%程度の未分化度が低い細胞集団を個別に分離することはできなかった。従って、フコース結合性タンパク質固定化量が単一の吸着剤をカラムに充填し、未分化度の異なる細胞集団を接触させた場合、未分化度が大きく異なる細胞を細胞Fr.として分取できないことが確認された。 From these results, it was found that in a column (Column Y) packed with only one adsorbent, 156GGC-B (307 mg/L - adsorbent), the degree of undifferentiation (BC2LCN positivity rate) of eluted cells Fr. obtained by passing MACS buffer through the column was Fr. 1 = 71.2%, Fr. 2 = 74.5%, Fr. 3 = 80.8%, and Fr. 4 = 85.6%. Although the rate gradually increased, the difference in BC2LCN positivity rate between Fr. was smaller than in Example 1, and it was not possible to individually separate cell populations with a low degree of undifferentiation, such as those with a BC2LCN positivity rate of approximately 30% to 60%, as in Example 1. Therefore, it was confirmed that when a column is packed with an adsorbent containing only one adsorbent and cell populations with different degrees of undifferentiation are brought into contact, cells with significantly different degrees of undifferentiation cannot be separated as cell Fr.
参考例1 トヨパールHW-40ECを充填したカラムを用いた2012Ep細胞からの未分化度の異なる細胞集団の分離
BC2LCNを固定化していないトヨパールHW-40EC(東ソー製)をMACS緩衝液(ミルテニーバイオテク製)で置換したのち、12時間以上放置後の吸着剤の沈降体積が50%となるように調整した吸着剤の50%懸濁液を調製し、作製したカラムに4.0mL添加して、吸着剤トヨパールHW-40ECをカラムに充填した(吸着剤容量は2.0mL)。以下作製したこのカラムを、カラムZと記す。カラムへの吸着剤充填以外の操作は実施例1と同様の方法で、2102Ep細胞の調製、カラムへの通液、得られた細胞Fr.のFACS解析を行った。
Reference Example 1: Separation of cell populations with different degrees of undifferentiation from 2012Ep cells using a column packed with Toyopal HW-40EC. A 50% suspension of adsorbent was prepared by replacing BC2LCN-unimmobilized Toyopal HW-40EC (manufactured by Tosoh) with MACS buffer (manufactured by Milteny Biotech), and then adjusting the adsorbent's sedimentation volume to 50% after standing for 12 hours or more. 4.0 mL of this suspension was added to the prepared column, and the column was packed with Toyopal HW-40EC adsorbent (adsorbent volume: 2.0 mL). Hereafter, this prepared column will be referred to as column Z. Except for the packing of the column with adsorbent, the preparation of 2102Ep cells, the passage of the column, and FACS analysis of the obtained cells Fr. were performed in the same manner as in Example 1.
FACS解析の結果、それぞれの細胞Fr.における2102p細胞の回収率は、Fr.1=22.5%、Fr.2=33.0%、Fr.3=3.6%、Fr.4=0.8%、Fr.5=1.7%、Fr.6=2.9%、Fr.7=0.9%、Fr.8=1.9%であった。また、それぞれの細胞Fr.における2102Ep細胞のBC2LCN陽性率は、Fr.1=79.5%、Fr.2=74.0%、Fr.3=84.0%、Fr.4=82.7%であった(Fr.5~8は未測定)。表2と図1に、参考例1の各細胞液Fr.における2102p細胞の回収率を、表3と図2に各細胞液Fr.に含まれる細胞のBC2LCN陽性率を示す。 FACS analysis revealed that the recovery rates of 2102p cells in each cell fluid Fr. were as follows: Fr. 1 = 22.5%, Fr. 2 = 33.0%, Fr. 3 = 3.6%, Fr. 4 = 0.8%, Fr. 5 = 1.7%, Fr. 6 = 2.9%, Fr. 7 = 0.9%, and Fr. 8 = 1.9%. Furthermore, the BC2LCN positivity rates of 2102Ep cells in each cell fluid Fr. were as follows: Fr. 1 = 79.5%, Fr. 2 = 74.0%, Fr. 3 = 84.0%, and Fr. 4 = 82.7% (Fr. 5-8 were not measured). Table 2 and Figure 1 show the recovery rates of 2102p cells in each cell fluid Fr. of Reference Example 1, while Table 3 and Figure 2 show the recovery rates for each cell fluid Fr. This shows the BC2LCN positivity rate of cells contained within.
この結果から、フコース結合性タンパク質を固定化していない吸着剤トヨパールHW-40ECを充填したカラム(カラムZ)では、MACS緩衝液の通液により取得した流出細胞Fr.の未分化度(BC2LCN陽性率)は、Fr.1=79.5%、Fr.2=74.0%、Fr.3=84.0%、Fr.4=82.7%であり、2102Ep細胞が吸着剤に吸着せず素通りした結果、未分化度が異なる細胞集団を個別に分離することはできなかった。従って、フコース結合性タンパク質を固定化していない吸着剤をカラムに充填し、未分化度の異なる細胞集団を接触させた場合、未分化度が異なる細胞を細胞Fr.として分取できないことが確認された。 From these results, it was found that in a column (Column Z) packed with the adsorbent Toyopal HW-40EC, which does not have fucose-binding proteins immobilized, the degree of undifferentiation (BC2LCN positivity rate) of eluted cells Fr. obtained by passing MACS buffer through the column was Fr. 1 = 79.5%, Fr. 2 = 74.0%, Fr. 3 = 84.0%, and Fr. 4 = 82.7%. Since 2102Ep cells did not adsorb to the adsorbent and passed through, it was not possible to individually separate cell populations with different degrees of undifferentiation. Therefore, it was confirmed that when an adsorbent without fucose-binding proteins is packed into a column and cell populations with different degrees of undifferentiation are brought into contact, cells with different degrees of undifferentiation cannot be separated as cell Fr.
Claims (4)
前記のフコース結合性タンパク質が以下の(e)である、
未分化度の異なる細胞の分離方法。
(e)配列番号1で示されるアミノ酸配列の1番目のプロリン残基から155番目のアミノ酸残基までのアミノ酸配列に対し、さらにN末端にポリヒスチジン配列を含むオリゴペプチドが付加され、かつC末端にシステインを含むオリゴペプチドが付加された配列番号6に示されるアミノ酸配列からなる、フコース結合性タンパク質。 A method comprising the steps of: binding a population of undifferentiated cells of different degrees, on the surface of the cells, a glycan containing a structure consisting of Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc and/or Fucα1-2Galβ1-3GalNAc, to multiple adsorbents with different amounts of immobilized fucose-binding protein, stepwise from an adsorbent with a low amount of immobilized fucose-binding protein to an adsorbent with a high amount of immobilized fucose-binding protein; and obtaining cells that did not bind to the adsorbent, wherein the fucose-binding protein is (e) below.
A method for separating cells with different degrees of undifferentiation.
(e) A fucose-binding protein comprising the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 6, wherein the amino acid sequence from the first proline residue to the 155th amino acid residue of the amino acid sequence shown in Sequence ID No. 1 is further modified by adding an oligopeptide containing a polyhistidine sequence to the N-terminus and an oligopeptide containing cysteine to the C-terminus.
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