JPWO2017209290A1 - Production and use of pluripotent stem cell-derived motor neurons - Google Patents
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Abstract
本発明は、以下の工程を含む、多能性幹細胞から運動ニューロンを製造する方法を提供する:
(1) Lhx3をコードする核酸、Ngn2をコードする核酸及びIsl1をコードする核酸を含む、単一のセンダイウイルスベクターを多能性幹細胞に導入する工程、及び
(2) 該多能性幹細胞を2日間以上培養する工程。The present invention provides a method for producing motor neurons from pluripotent stem cells comprising the following steps:
(1) introducing a single Sendai virus vector into a pluripotent stem cell comprising a nucleic acid encoding Lhx3, a nucleic acid encoding Ngn2 and a nucleic acid encoding Isl1, and
(2) A step of culturing the pluripotent stem cells for 2 days or more.
Description
本発明は、多能性幹細胞からの運動ニューロンの製造方法、運動ニューロンの誘導剤、当該方法及び当該誘導剤の使用により得られる運動ニューロンを用いた薬剤スクリーニング法等に関する。 The present invention relates to a method for producing motoneurons from pluripotent stem cells, a motoneuron inducer, the method, a drug screening method using motoneurons obtained by using the inducer, and the like.
筋萎縮性側索硬化症(以下、「ALS」ともいう。)は、運動ニューロン病(以下、「MND」ともいう。)の最も一般的かつ重篤な形態であり、進行性の筋力低下を引き起こし数年以内に死に至る。これまでにALSに関する膨大な量の知見が報告されてきたが、この疾患の鍵となるメカニズムは依然として十分には理解されていない。 Amyotrophic lateral sclerosis (hereinafter also referred to as “ALS”) is the most common and severe form of motor neuron disease (hereinafter also referred to as “MND”) and causes progressive muscle weakness. Causes death within a few years. To date, a vast amount of knowledge about ALS has been reported, but the key mechanisms of this disease are still not fully understood.
近年、人工多能性幹細胞(以下、「iPS細胞」ともいう。)の樹立により、MNDの研究に対して新しいアプローチが提供され、新規薬剤の発見がもたらされた。2008年に、ALS患者のiPS細胞由来の運動ニューロン(MN)が初めて作製されて以来、多数のALS iPS細胞由来の運動ニューロンの樹立が報告されている(例えば、非特許文献1を参照)。これらの方法の多くは、発生の原理に依拠したものであり、レチノイン酸(RA)やソニックヘッジホッグ(Shh)などの種々のシグナル伝達分子の培地への添加に基づいているが、各工程においてシグナル伝達分子の組合せの変更を必要とし、中には機能的な運動ニューロンへの分化までに4週間以上もの長期間を要する場合もある。 In recent years, the establishment of induced pluripotent stem cells (hereinafter also referred to as “iPS cells”) has provided a new approach to MND research and has led to the discovery of new drugs. Since the first generation of motor neurons (MN) derived from iPS cells of ALS patients in 2008, the establishment of a large number of motor neurons derived from ALS iPS cells has been reported (for example, see Non-Patent Document 1). Many of these methods rely on the principles of development and are based on the addition of various signaling molecules, such as retinoic acid (RA) and sonic hedgehog (Shh), to the medium. Changes in the combination of signaling molecules are required, and in some cases it can take as long as 4 weeks or more to differentiate into functional motor neurons.
一方、運動ニューロンの分化に関与する転写因子を外因的に導入することにより、迅速かつ効率よく多能性幹細胞(PSC)から運動ニューロンに分化させる試みがなされている。例えば、Hesterらは、転写因子ニューロゲニン2 (Ngn2)、islet-1 (Isl-1)、及びLIM/ホメオボックスタンパク質3 (Lhx3)をコードする核酸を、ヒト胚性幹細胞(ES細胞)もしくはiPS細胞由来の神経前駆細胞に導入することにより、迅速に運動ニューロンに分化誘導させたことを報告している(非特許文献2)。Sonらは、上記3つの転写因子を含む7種及び8種の転写因子をそれぞれ用いて、マウス及びヒト線維芽細胞を、直接、運動ニューロンへ転換させたことを報告している(非特許文献3)。さらに、2013年には、Mazzoniらが、Dox誘導性にNgn2、Isl-1及びLhx3を発現するマウスES細胞を用いて、迅速かつ効率よく運動ニューロンを得たことを報告している(非特許文献4)。 On the other hand, an attempt has been made to rapidly and efficiently differentiate pluripotent stem cells (PSCs) into motor neurons by exogenously introducing transcription factors involved in motor neuron differentiation. For example, Hester et al. Used nucleic acids encoding the transcription factors neurogenin 2 (Ngn2), islet-1 (Isl-1), and LIM / homeobox protein 3 (Lhx3) as human embryonic stem cells (ES cells) or iPS. It has been reported that differentiation into motor neurons was rapidly induced by introduction into cell-derived neural progenitor cells (Non-patent Document 2). Son et al. Reported that mouse and human fibroblasts were directly converted into motor neurons using 7 and 8 transcription factors including the above 3 transcription factors, respectively (Non-patent Document). 3). Furthermore, in 2013, Mazzoni et al. Reported that motoneurons were rapidly and efficiently obtained using mouse ES cells expressing Ngn2, Isl-1, and Lhx3 in a Dox-inducible manner (non-patented). Reference 4).
しかしながら、これらの方法では、導入遺伝子は宿主ゲノムに組み込まれている。宿主ゲノムへのベクター遺伝子の組込みは、宿主細胞の挙動に影響する危険性を孕んでいる。Hesterらは、ヒトES細胞への遺伝子導入には、染色体への組込みが稀なアデノウイルスベクターを用いているが、目的細胞への分化/脱分化といった厳しい選択圧のかかる条件下では、本来は非常に稀なはずの組込み事象が顕在化する場合もある。また、導入遺伝子の持続的発現を得るために複数回の導入操作を必要とする(非特許文献2)。
さらに、ヒト細胞において機能的な運動ニューロンを誘導するには、これらの方法によっても依然として3〜4週間を要しており(非特許文献2、3)、また、シグナル伝達因子の組み合わせの異なる2〜3種の組成の培地を使用する必要がある(非特許文献2〜4)。However, in these methods, the transgene is integrated into the host genome. Integration of vector genes into the host genome entails a risk of affecting host cell behavior. Hester et al. Use adenoviral vectors that rarely integrate into chromosomes for gene transfer into human ES cells, but under conditions that require severe selective pressure such as differentiation / dedifferentiation into target cells, In some cases, built-in events that should be very rare may become apparent. Moreover, in order to obtain the continuous expression of the transgene, a plurality of introduction operations are required (Non-patent Document 2).
Furthermore, in order to induce functional motoneurons in human cells, these methods still require 3 to 4 weeks (Non-Patent Documents 2 and 3), and different combinations of signaling factors 2 It is necessary to use media having three types of composition (Non-patent Documents 2 to 4).
従って、本発明の課題は、外因性核酸の宿主ゲノムへの組込みのリスクがなく、ヒト細胞においても、簡便かつ迅速に多能性幹細胞から運動ニューロンへと分化させ得る新規な分化誘導法及び分化誘導剤を提供することであり、当該方法及び薬剤を用いて、MNDの表現型を再現する均質な多能性幹細胞由来運動ニューロン(MND PSC-MN)を樹立し、当該細胞におけるMND表現型の変化を指標とする、MND治療薬候補物質のより信頼性の高いスクリーニング手段を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel differentiation induction method and differentiation that can be differentiated from a pluripotent stem cell to a motor neuron in human cells without any risk of integration of an exogenous nucleic acid into the host genome. An inducing agent is provided, and using the method and agent, a homogeneous pluripotent stem cell-derived motor neuron (MND PSC-MN) that reproduces the MND phenotype is established, and the MND phenotype in the cell is established. It is to provide a more reliable screening method for MND therapeutic drug candidates using change as an index.
本発明者らは、上記課題を達成するために、原理的に宿主細胞ゲノムに組み込まれることのないセンダイウイルス(SeV)ベクターに着目し、まず既報にて共通して使用された3転写因子(Lhx3、Ngn2、及びIsl-1)をコードする核酸をそれぞれ別個に搭載した3種のSeVベクターを構築し、それらの1種以上をヒトiPS細胞に導入した。その結果、少なくともLhx3及びNgn2の2因子導入により、iPS細胞から運動ニューロンを誘導し得ることが明らかとなった。このことは、3因子をそれぞれ別個のベクターで導入した場合、得られる運動ニューロン集団の中には、Lhx3及びNgn2の2因子のみによって誘導された運動ニューロンが混在する可能性を示唆する。本発明者らは、かかる不均一性がMND PSC-MNの表現型にばらつきを生じる等の、インビトロMNDモデルとしての性能に影響を及ぼす懸念があると考えた。 In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors focused on Sendai virus (SeV) vectors that are not incorporated into the host cell genome in principle. First, the three transcription factors commonly used in the previous report ( Three types of SeV vectors each independently carrying a nucleic acid encoding Lhx3, Ngn2, and Isl-1) were constructed, and one or more of them were introduced into human iPS cells. As a result, it was revealed that motor neurons can be induced from iPS cells by introducing at least two factors, Lhx3 and Ngn2. This suggests that when the three factors are introduced with separate vectors, the resulting motor neuron population may contain motor neurons induced only by the two factors Lhx3 and Ngn2. The present inventors considered that there is a concern that the inhomogeneity may affect the performance as an in vitro MND model, for example, the phenotype of MND PSC-MN varies.
そこで、本発明者らは、より均質な多能性幹細胞由来運動ニューロンを得るために、Lhx3、Ngn2、及びIsl-1をコードする単一のSeVベクター(SeV-L-N-I)を設計し、ヒトiPS細胞及びヒトES細胞に導入したところ、該3因子をそれぞれ別個のベクターで導入した場合に比べて、ニューロンへの分化効率は低下したものの、ニューロン全体に占める運動ニューロンの割合は飛躍的に増大した。即ち、多能性幹細胞への3因子の導入を担保することにより、より均一に運動ニューロンへの分化挙動を示すことが明らかとなった。しかも、遺伝子導入時から実質的に単一の培地組成で培養することにより、導入後2日以内という極めて短期間のうちにHB9陽性の運動ニューロンに分化させることができた。さらに、SOD1又はTDP-43遺伝子に変異を有する家族性ALS患者及びマウスモデル由来のiPS細胞から、SeV-L-N-Iを用いて誘導された運動ニューロンは、いずれも元のALS表現型を示したことから、本法により得られるMND PSC-MNは、MNDのインビトロモデルとして有用であることが実証された。
本発明者らは、これらの知見に基づいてさらに研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。Therefore, the present inventors designed a single SeV vector (SeV-LNI) encoding Lhx3, Ngn2, and Isl-1 in order to obtain a more homogeneous pluripotent stem cell-derived motor neuron. When introduced into cells and human ES cells, the efficiency of motoneurons in the entire neuron increased dramatically, although the differentiation efficiency into neurons decreased compared to when the three factors were introduced with separate vectors. . That is, it was revealed that the differentiation behavior into motor neurons was more uniformly shown by ensuring the introduction of the three factors into pluripotent stem cells. Moreover, by culturing in a substantially single medium composition from the time of gene introduction, it was possible to differentiate into HB9-positive motor neurons within a very short period of time within 2 days after introduction. In addition, motor neurons derived from SePS-LNI from familial ALS patients and mouse models with mutations in the SOD1 or TDP-43 gene all showed the original ALS phenotype. The MND PSC-MN obtained by this method was proved to be useful as an in vitro model of MND.
As a result of further studies based on these findings, the present inventors have completed the present invention.
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]以下の工程を含む、多能性幹細胞から運動ニューロンを製造する方法:
(1) Lhx3をコードする核酸、Ngn2をコードする核酸及びIsl1をコードする核酸を含む、単一のセンダイウイルスベクターを多能性幹細胞に導入する工程、及び
(2) 該多能性幹細胞を2日間以上培養する工程。
[2]前記センダイウイルスベクターが、Lhx3をコードする核酸、Ngn2をコードする核酸及びIsl1をコードする核酸を、この順序で3’側から5’側に連続して含む、[1]記載の方法。
[3]前記培養工程が、全期間を通じて単一組成の運動ニューロン分化シグナル因子を含む培地中で行われる、[1]又は[2]記載の方法。
[4]前記運動ニューロン分化シグナル因子が、レチノイン酸、ソニックヘッジホッグ(SHH)シグナル刺激剤及び神経栄養因子を含む、[3]記載の方法。
[5]得られるニューロン全体に占める運動ニューロンの割合が60%以上である、[1]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[6]前記多能性幹細胞が運動ニューロン病の表現型を示す動物由来である、[1]〜[5]のいずれかに記載の方法。
[7]前記運動ニューロン病が筋萎縮性側索硬化症(ALS)である、[6]記載の方法。
[8]前記多能性幹細胞がES細胞又はiPS細胞である、[1]〜[7]のいずれかに記載の方法。
[9]前記多能性幹細胞がヒト又はマウス由来である、[1]〜[8]のいずれかに記載の方法。
[10]前記多能性幹細胞がALS患者由来のiPS細胞である、[9]記載の方法。
[11][1]〜[10]のいずれかに記載の方法により得られる運動ニューロン集団。
[12][6]〜[10]のいずれかに記載の方法により得られる、運動ニューロン病の表現型を再現する運動ニューロン集団。
[13]Lhx3をコードする核酸、Ngn2をコードする核酸及びIsl1をコードする核酸を含む、センダイウイルスベクター。
[14]Lhx3をコードする核酸、Ngn2をコードする核酸及びIsl1をコードする核酸を、この順序で3’側から5’側に連続して含む、[13]記載のベクター。
[15][13]又は[14]記載のベクターを含む、多能性幹細胞からの運動ニューロン分化誘導剤。
[16]以下の工程を含む、運動ニューロン病の治療薬候補物質のスクリーニング方法:
(1) [12]記載の運動ニューロン集団に被検物質を接触させる工程、
(2) 前記細胞集団における運動ニューロン病の表現型の程度を測定する工程、及び
(3) 被検物質を接触させなかった場合と比較して、該表現型の程度を改善した被検物質を運動ニューロン病の治療薬候補物質として選択する工程。
[17]前記運動ニューロン病がALSである、[16]記載の方法。That is, the present invention is as follows.
[1] A method for producing motor neurons from pluripotent stem cells, comprising the following steps:
(1) introducing a single Sendai virus vector into a pluripotent stem cell comprising a nucleic acid encoding Lhx3, a nucleic acid encoding Ngn2 and a nucleic acid encoding Isl1, and
(2) A step of culturing the pluripotent stem cells for 2 days or more.
[2] The method according to [1], wherein the Sendai virus vector comprises a nucleic acid encoding Lhx3, a nucleic acid encoding Ngn2, and a nucleic acid encoding Isl1 in this order from 3 ′ side to 5 ′ side successively. .
[3] The method according to [1] or [2], wherein the culturing step is performed in a medium containing a single component motor neuron differentiation signal factor throughout the entire period.
[4] The method according to [3], wherein the motor neuron differentiation signal factor comprises retinoic acid, a sonic hedgehog (SHH) signal stimulator, and a neurotrophic factor.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the proportion of motor neurons in the total obtained neurons is 60% or more.
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the pluripotent stem cells are derived from an animal exhibiting a motor neuron disease phenotype.
[7] The method according to [6], wherein the motor neuron disease is amyotrophic lateral sclerosis (ALS).
[8] The method according to any one of [1] to [7], wherein the pluripotent stem cells are ES cells or iPS cells.
[9] The method according to any one of [1] to [8], wherein the pluripotent stem cell is derived from a human or a mouse.
[10] The method according to [9], wherein the pluripotent stem cell is an iPS cell derived from an ALS patient.
[11] A motor neuron population obtained by the method according to any one of [1] to [10].
[12] A motor neuron population that reproduces the phenotype of motor neuron disease obtained by the method according to any one of [6] to [10].
[13] A Sendai virus vector comprising a nucleic acid encoding Lhx3, a nucleic acid encoding Ngn2, and a nucleic acid encoding Isl1.
[14] The vector according to [13], comprising a nucleic acid encoding Lhx3, a nucleic acid encoding Ngn2, and a nucleic acid encoding Isl1 in this order from 3 ′ side to 5 ′ side.
[15] A motor neuron differentiation inducer from pluripotent stem cells, comprising the vector according to [13] or [14].
[16] A screening method for a therapeutic drug candidate substance for motor neuron disease, comprising the following steps:
(1) contacting the test substance with the motor neuron population according to [12],
(2) measuring the degree of motor neuron disease phenotype in the cell population; and
(3) A step of selecting a test substance having an improved degree of the phenotype as a therapeutic drug candidate substance for motor neuron disease as compared with a case where the test substance is not contacted.
[17] The method according to [16], wherein the motor neuron disease is ALS.
本発明によれば、導入遺伝子やベクター由来の核酸が宿主細胞ゲノムへ組み込まれないので、ゲノムの擾乱により宿主細胞の挙動に影響を与えるおそれがない。さらに、本発明によれば、Lhx3、Ngn2及びIsl1の3因子が一括して導入されるので、各因子の導入率に細胞間でばらつきが生じないため、該3因子の発現により分化誘導された均質な運動ニューロン集団を得ることができる。従って、本発明の方法により誘導されるMND PSC-MNは、遺伝子導入の影響や細胞の不均一性といった問題が排除された、従来法により提供されるものに比べてより信頼性の高いMNDのインビトロモデルであり得る。
加えて、本発明によれば、培養途中で実質的に培地組成を変更することなく、極めて短期間にヒト多能性幹細胞から運動ニューロンへと分化させることができ、従来法よりも簡便性及び迅速性に優れている。According to the present invention, since a transgene or a vector-derived nucleic acid is not integrated into the host cell genome, there is no possibility that the behavior of the host cell will be affected by genomic disturbance. Furthermore, according to the present invention, since the three factors Lhx3, Ngn2 and Isl1 are introduced at a time, the introduction rate of each factor does not vary among cells, and differentiation was induced by the expression of the three factors. A homogeneous motor neuron population can be obtained. Therefore, the MND PSC-MN induced by the method of the present invention has a more reliable MND than that provided by the conventional method, which eliminates the problems of gene transfer and cell heterogeneity. It can be an in vitro model.
In addition, according to the present invention, human pluripotent stem cells can be differentiated from motor neurons in a very short period of time without substantially changing the medium composition during the culture. Excellent speediness.
<運動ニューロンまたは神経細胞の製造方法>
本発明は、多能性幹細胞から運動ニューロンを製造する方法(以下、「本発明の製造方法」ともいう。)を提供する。当該方法は、以下の工程:
(1) Lhx3をコードする核酸、Ngn2をコードする核酸及びIsl1をコードする核酸を含む、単一のセンダイウイルスベクターを多能性幹細胞に導入する工程、及び
(2) 該多能性幹細胞を2日間以上培養する工程
を含む。<Method for producing motor neuron or nerve cell>
The present invention provides a method for producing motor neurons from pluripotent stem cells (hereinafter also referred to as “the production method of the present invention”). The method comprises the following steps:
(1) introducing a single Sendai virus vector into a pluripotent stem cell comprising a nucleic acid encoding Lhx3, a nucleic acid encoding Ngn2 and a nucleic acid encoding Isl1, and
(2) including a step of culturing the pluripotent stem cells for 2 days or more.
1.多能性幹細胞
本発明において、多能性幹細胞とは、生体に存在するすべての細胞に分化可能である多能性を有し、かつ、増殖能をも併せもつ幹細胞であり、特に限定されないが、例えば、胚性幹細胞(ES細胞)、核移植により得られるクローン胚由来の胚性幹細胞(ntES細胞)、精子幹細胞(GS細胞)、胚性生殖細胞(EG細胞)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、培養線維芽細胞や骨髄幹細胞由来の多能性細胞(Muse細胞)などが含まれる。好ましい多能性幹細胞は、ES細胞及びiPS細胞である。多能性幹細胞の由来は特に制限されず、例えば、下記のいずれかの多能性幹細胞の樹立が報告されている任意の動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはヒト及びマウス等があげられる。 1. Pluripotent stem cell In the present invention, a pluripotent stem cell is a stem cell that has pluripotency that can be differentiated into all cells present in a living body and also has proliferative ability, and is not particularly limited. For example, embryonic stem cells (ES cells), embryonic stem cells derived from cloned embryos obtained by nuclear transfer (ntES cells), sperm stem cells (GS cells), embryonic germ cells (EG cells), induced pluripotent stem cells ( iPS cells), cultured fibroblasts, pluripotent cells derived from bone marrow stem cells (Muse cells), and the like. Preferred pluripotent stem cells are ES cells and iPS cells. The origin of the pluripotent stem cell is not particularly limited, and examples thereof include any animal that has been reported to establish any of the following pluripotent stem cells, preferably mammals, more preferably humans and mice.
(A) 胚性幹細胞(ES細胞)
ES細胞は、受精卵の8細胞期、桑実胚後の胚である胚盤胞の内部細胞塊に由来する胚由来の幹細胞であり、成体を構成するあらゆる細胞に分化する能力、いわゆる分化多能性と、自己複製による増殖能とを有している。ES細胞は、マウスで1981年に発見され(M.J. Evans and M.H. Kaufman (1981), Nature 292:154-156)、その後、ヒト、サルなどの霊長類でもES細胞株が樹立されている(J.A. Thomson et al. (1998), Science 282:1145-1147; J.A. Thomson et al. (1995), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92:7844-7848;J.A. Thomson et al. (1996), Biol. Reprod., 55:254-259; J.A. Thomson and V.S. Marshall (1998), Curr. Top. Dev. Biol., 38:133-165)。(A) Embryonic stem cells (ES cells)
ES cells are embryonic stem cells derived from the inner cell mass of the blastocyst, the embryo after the morula, in the 8-cell stage of a fertilized egg, and have the ability to differentiate into any cell that constitutes an adult, so-called differentiation. And ability to proliferate by self-replication. ES cells were discovered in mice in 1981 (MJ Evans and MH Kaufman (1981), Nature 292: 154-156), and then ES cell lines have also been established in primates such as humans and monkeys (JA Thomson). et al. (1998), Science 282: 1145-1147; JA Thomson et al. (1995), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92: 7844-7848; JA Thomson et al. (1996), Biol. Reprod., 55: 254-259; JA Thomson and VS Marshall (1998), Curr. Top. Dev. Biol., 38: 133-165).
ES細胞は、対象動物の受精卵の胚盤胞から内部細胞塊を取出し、内部細胞塊を線維芽細胞のフィーダー上で培養することによって樹立することができる。また、継代培養による細胞の維持は、白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor (LIF))、塩基性線維芽細胞成長因子(basic fibroblast growth factor (bFGF))などの物質を添加した培養液を用いて行うことができる。ヒトおよびサルのES細胞の樹立と維持の方法については、例えばUSP5,843,780; Thomson JA, et al. (1995), Proc Natl. Acad. Sci. U S A. 92:7844-7848; Thomson JA, et al. (1998), Science. 282:1145-1147; H. Suemori et al. (2006),Biochem. Biophys. Res. Commun., 345:926-932; M. Ueno et al. (2006), Proc. Natl.Acad. Sci. USA, 103:9554-9559; H. Suemori et al. (2001), Dev. Dyn., 222:273-279;H. Kawasaki et al. (2002), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99:1580-1585;Klimanskaya I, et al. (2006), Nature. 444:481-485などに記載されている。 ES cells can be established by removing an inner cell mass from a blastocyst of a fertilized egg of a subject animal and culturing the inner cell mass on a fibroblast feeder. In addition, maintenance of cells by subculture is performed using a culture solution supplemented with substances such as leukemia inhibitory factor (LIF) and basic fibroblast growth factor (bFGF). It can be carried out. For methods of establishing and maintaining human and monkey ES cells, see, for example, USP 5,843,780; Thomson JA, et al. (1995), Proc Natl. Acad. Sci. US A. 92: 7844-7848; Thomson JA, et al. (1998), Science. 282: 1145-1147; H. Suemori et al. (2006), Biochem. Biophys. Res. Commun., 345: 926-932; M. Ueno et al. (2006), Proc Natl. Acad. Sci. USA, 103: 9554-9559; H. Suemori et al. (2001), Dev. Dyn., 222: 273-279; H. Kawasaki et al. (2002), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99: 1580-1585; Klimanskaya I, et al. (2006), Nature. 444: 481-485.
ES細胞作製のための培養液として、例えば0.1mM 2-メルカプトエタノール、0.1mM 非必須アミノ酸、2mM L-グルタミン酸、20% KSRおよび4ng/ml bFGFを補充したDMEM/F-12培養液を使用し、37℃、2% CO2/98% 空気の湿潤雰囲気下でヒトES細胞を維持することができる(O. Fumitaka et al. (2008), Nat. Biotechnol., 26:215-224)。また、ES細胞は、3〜4日おきに継代する必要があり、このとき、継代は、例えば1mM CaCl2および20% KSRを含有するPBS中の0.25% トリプシンおよび0.1mg/mlコラゲナーゼIVを用いて行うことができる。For example, DMEM / F-12 culture medium supplemented with 0.1 mM 2-mercaptoethanol, 0.1 mM non-essential amino acid, 2 mM L-glutamic acid, 20% KSR and 4 ng / ml bFGF is used as the culture medium for ES cell production. Human ES cells can be maintained in a humid atmosphere of 37 ° C., 2% CO 2 /98% air (O. Fumitaka et al. (2008), Nat. Biotechnol., 26: 215-224). ES cells also need to be passaged every 3-4 days, where passage is eg 0.25% trypsin and 0.1 mg / ml collagenase IV in PBS containing 1 mM CaCl 2 and 20% KSR. Can be used.
ES細胞の選択は、一般に、アルカリホスファターゼ、Oct-3/4、Nanogなどの遺伝子マーカーの発現を指標にしてReal-Time PCR法で行うことができる。特に、ヒトES細胞の選択では、OCT-3/4、NANOG、ECADなどの遺伝子マーカーの発現を指標とすることができる(E. Kroon et al. (2008), Nat. Biotechnol., 26:443-452)。 In general, ES cells can be selected by Real-Time PCR using the expression of gene markers such as alkaline phosphatase, Oct-3 / 4, Nanog as an index. In particular, in the selection of human ES cells, expression of gene markers such as OCT-3 / 4, NANOG, ECAD and the like can be used as an index (E. Kroon et al. (2008), Nat. Biotechnol., 26: 443 -452).
ヒトES細胞株は、例えば、WA01(H1)及びWA09(H9)であれば、WiCell Reserch Instituteから、KhES-1、KhES-2及びKhES-3は、京都大学再生医科学研究所(京都、日本)から入手可能である。 Human ES cell lines are, for example, WA01 (H1) and WA09 (H9) from WiCell Research Institute, KhES-1, KhES-2 and KhES-3 are from Kyoto University Research Institute for Regenerative Medicine (Kyoto, Japan). ).
(B) 精子幹細胞
精子幹細胞は、精巣由来の多能性幹細胞であり、精子形成のための起源となる細胞である。この細胞は、ES細胞と同様に、種々の系列の細胞に分化誘導可能であり、例えばマウス胚盤胞に移植するとキメラマウスを作出できるなどの性質をもつ(M. Kanatsu-Shinohara et al. (2003) Biol. Reprod., 69:612-616; K. Shinohara et al. (2004), Cell, 119:1001-1012)。神経膠細胞系由来神経栄養因子(glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF))を含む培養液で自己複製可能であるし、またES細胞と同様の培養条件下で継代を繰り返すことによって、精子幹細胞を得ることができる(竹林正則ら(2008),実験医学,26巻,5号(増刊),41〜46頁,羊土社(東京、日本))。(B) Sperm stem cells Sperm stem cells are testis-derived pluripotent stem cells that are the origin of spermatogenesis. Like ES cells, these cells can be induced to differentiate into various types of cells, and have characteristics such as the ability to create chimeric mice when transplanted into mouse blastocysts (M. Kanatsu-Shinohara et al. ( 2003) Biol. Reprod., 69: 612-616; K. Shinohara et al. (2004), Cell, 119: 1001-1012). It is capable of self-replication in a culture medium containing glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), and by repeating subculture under the same culture conditions as ES cells, Stem cells can be obtained (Masatake Takebayashi et al. (2008), Experimental Medicine, Vol. 26, No. 5 (extra number), 41-46, Yodosha (Tokyo, Japan)).
(C) 胚性生殖細胞
胚性生殖細胞は、胎生期の始原生殖細胞から樹立される、ES細胞と同様な多能性をもつ細胞であり、LIF、bFGF、幹細胞因子(stem cell factor)などの物質の存在下で始原生殖細胞を培養することによって樹立しうる(Y. Matsui et al. (1992), Cell, 70:841-847; J.L. Resnick et al. (1992), Nature, 359:550-551)。(C) Embryonic germ cells Embryonic germ cells are cells that are established from embryonic primordial germ cells and have the same pluripotency as ES cells, such as LIF, bFGF, stem cell factor, etc. It can be established by culturing primordial germ cells in the presence of these substances (Y. Matsui et al. (1992), Cell, 70: 841-847; JL Resnick et al. (1992), Nature, 359: 550 -551).
(D) 人工多能性幹細胞(iPS細胞)
iPS細胞は、特定の初期化因子を、DNA又はタンパク質の形態で体細胞に導入することによって作製することができる、ES細胞とほぼ同等の特性、例えば分化多能性と自己複製による増殖能、を有する体細胞由来の人工の幹細胞である(K. Takahashi and S. Yamanaka(2006) Cell, 126:663-676; K. Takahashi et al. (2007), Cell, 131:861-872; J. Yu et al. (2007), Science, 318:1917-1920; Nakagawa, M.ら,Nat. Biotechnol. 26:101-106 (2008);国際公開WO 2007/069666)。(D) Artificial pluripotent stem cells (iPS cells)
iPS cells can be produced by introducing a specific reprogramming factor into somatic cells in the form of DNA or protein, and have almost the same properties as ES cells, such as pluripotency and proliferation ability by self-replication, (K. Takahashi and S. Yamanaka (2006) Cell, 126: 663-676; K. Takahashi et al. (2007), Cell, 131: 861-872; J. Yu et al. (2007), Science, 318: 1917-1920; Nakagawa, M. et al., Nat. Biotechnol. 26: 101-106 (2008); International Publication WO 2007/069666).
本明細書中で使用する「体細胞」なる用語は、卵子、卵母細胞、ES細胞などの生殖系列細胞または分化全能性細胞を除くあらゆる動物細胞(好ましくは、ヒトを含む哺乳動物細胞)をいう。体細胞には、非限定的に、胎児(仔)の体細胞、新生児(仔)の体細胞、および成熟した健全なもしくは疾患性の体細胞のいずれも包含されるし、また、初代培養細胞、継代細胞、および株化細胞のいずれも包含される。具体的には、体細胞は、例えば(1)神経幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞、歯髄幹細胞等の組織幹細胞(体性幹細胞)、(2)組織前駆細胞、(3)リンパ球、上皮細胞、内皮細胞、筋肉細胞、線維芽細胞(皮膚細胞等)、毛細胞、肝細胞、胃粘膜細胞、腸細胞、脾細胞、膵細胞(膵外分泌細胞等)、脳細胞、肺細胞、腎細胞および脂肪細胞等の分化した細胞などが例示される。 As used herein, the term “somatic cell” refers to any animal cell (preferably, a mammalian cell including a human) except a germ line cell such as an egg, oocyte, ES cell, or totipotent cell. Say. Somatic cells include, but are not limited to, fetal (pup) somatic cells, neonatal (pup) somatic cells, and mature healthy or diseased somatic cells. , Passage cells, and established cell lines. Specifically, somatic cells include, for example, (1) neural stem cells, hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells, tissue stem cells such as dental pulp stem cells (somatic stem cells), (2) tissue progenitor cells, (3) lymphocytes, epithelium Cells, endothelial cells, muscle cells, fibroblasts (skin cells, etc.), hair cells, hepatocytes, gastric mucosal cells, enterocytes, spleen cells, pancreatic cells (exocrine pancreas cells, etc.), brain cells, lung cells, kidney cells Examples thereof include differentiated cells such as fat cells.
また、運動ニューロン病(MND)のモデル細胞を作製するという観点から、MND患者由来の体細胞を用いてiPS細胞を製造してもよい。ここで、「運動ニューロン病(MND)」とは、運動ニューロンの変性を起こす病気のことであり、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、脊髄性筋萎縮症(SMA)、および球脊髄性筋萎縮症(SBMA)などが例示される。例えば、ALS患者の体細胞とは、SOD1遺伝子やTDP-43遺伝子に変異がある体細胞が例示され、より詳細には、G93A、G93S、H46R及びL144FVXなどのSOD1遺伝子の変異や、M337V、Q343R及びA315TなどのTDP-43遺伝子の変異が挙げられるが、特にこれらに限定されない。 Further, from the viewpoint of preparing a model cell for motor neuron disease (MND), iPS cells may be produced using somatic cells derived from an MND patient. Here, “motor neuron disease (MND)” is a disease that causes degeneration of motor neurons, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), spinal muscular atrophy (SMA), and bulbar spinal cord. Examples include muscular atrophy (SBMA). For example, ALS patient somatic cells include somatic cells with mutations in the SOD1 gene and TDP-43 gene, and more specifically, mutations in SOD1 genes such as G93A, G93S, H46R and L144FVX, and M337V, Q343R And mutations of TDP-43 gene such as A315T, but are not particularly limited thereto.
初期化因子は、ES細胞に特異的に発現している遺伝子、その遺伝子産物もしくはnon-cording RNAまたはES細胞の未分化維持に重要な役割を果たす遺伝子、その遺伝子産物もしくはnon-cording RNA、あるいは低分子化合物によって構成されてもよい。初期化因子に含まれる遺伝子として、例えば、Oct3/4、Sox2、Sox1、Sox3、Sox15、Sox17、Klf4、Klf2、c-Myc、N-Myc、L-Myc、Nanog、Lin28、Fbx15、ERas、ECAT15-2、Tcl1、beta-catenin、Lin28b、Sall1、Sall4、Esrrb、Nr5a2、Tbx3またはGlis1等が例示され、これらの初期化因子は、単独で用いても良く、組み合わせて用いても良い。初期化因子の組み合わせとしては、WO2007/069666、WO2008/118820、WO2009/007852、WO2009/032194、WO2009/058413、WO2009/057831、WO2009/075119、WO2009/079007、WO2009/091659、WO2009/101084、WO2009/101407、WO2009/102983、WO2009/114949、WO2009/117439、WO2009/126250、WO2009/126251、WO2009/126655、WO2009/157593、WO2010/009015、WO2010/033906、WO2010/033920、WO2010/042800、WO2010/050626、WO 2010/056831、WO2010/068955、WO2010/098419、WO2010/102267、WO 2010/111409、WO 2010/111422、WO2010/115050、WO2010/124290、WO2010/147395、WO2010/147612、Huangfu D, et al. (2008), Nat. Biotechnol., 26: 795-797、Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 2: 525-528、Eminli S, et al. (2008), Stem Cells. 26:2467-2474、Huangfu D,et al. (2008), Nat Biotechnol. 26:1269-1275、Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 3, 568-574、Zhao Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 3:475-479、Marson A, (2008), Cell Stem Cell, 3, 132-135、Feng B, et al. (2009), Nat Cell Biol. 11:197-203、R.L. Judson et al., (2009), Nat. Biotech., 27:459-461、Lyssiotis CA, et al. (2009), Proc Natl Acad Sci U S A. 106:8912-8917、Kim JB, et al. (2009), Nature. 461:649-643、Ichida JK, et al. (2009), Cell Stem Cell. 5:491-503、Heng JC, et al. (2010), Cell Stem Cell. 6:167-74、Han J, et al. (2010), Nature. 463:1096-100、Mali P, et al. (2010), Stem Cells. 28:713-720、Maekawa M, et al. (2011), Nature. 474:225-9.に記載の組み合わせが例示される。 The reprogramming factor is a gene specifically expressed in ES cells, its gene product or non-cording RNA, a gene that plays an important role in maintaining undifferentiation of ES cells, its gene product or non-cording RNA, or It may be constituted by a low molecular compound. Examples of genes included in the reprogramming factor include Oct3 / 4, Sox2, Sox1, Sox3, Sox15, Sox17, Klf4, Klf2, c-Myc, N-Myc, L-Myc, Nanog, Lin28, Fbx15, ERas, ECAT15 -2, Tcl1, beta-catenin, Lin28b, Sall1, Sall4, Esrrb, Nr5a2, Tbx3 or Glis1 etc. are exemplified, and these reprogramming factors may be used alone or in combination. As combinations of reprogramming factors, WO2007 / 069666, WO2008 / 118820, WO2009 / 007852, WO2009 / 032194, WO2009 / 058413, WO2009 / 057831, WO2009 / 075119, WO2009 / 079007, WO2009 / 091659, WO2009 / 101084, WO2009 / 101407, WO2009 / 102983, WO2009 / 114949, WO2009 / 117439, WO2009 / 126250, WO2009 / 126251, WO2009 / 126655, WO2009 / 157593, WO2010 / 009015, WO2010 / 033906, WO2010 / 033920, WO2010 / 042800, WO2010 / 050626, WO 2010/056831, WO2010 / 068955, WO2010 / 098419, WO2010 / 102267, WO 2010/111409, WO 2010/111422, WO2010 / 115050, WO2010 / 124290, WO2010 / 147395, WO2010 / 147612, Huangfu D, et al. 2008), Nat. Biotechnol., 26: 795-797, Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 2: 525-528, Eminli S, et al. (2008), Stem Cells. 26: 2467 -2474, Huangfu D, et al. (2008), Nat Biotechnol. 26: 1269-1275, Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 3, 568-574, Zhao Y, et al. (2008) ), Cell Stem Cell, 3: 475-479, Marson A, (2008), Cell Stem Cell, 3, 132-135, Feng B, et al. (2009), Nat Cell Biol. 11: 197-203, RL Judson et al., (2009), Nat. Biotech., 27: 459-461, Lyssiotis CA, et al. (2009), Proc Natl Acad Sci US A. 106: 8912-8917, Kim JB, et al. 2009), Nature. 461: 649-643, Ichida JK, et al. (2009), Cell Stem Cell. 5: 491-503, Heng JC, et al. (2010), Cell Stem Cell. 6: 167-74 , Han J, et al. (2010), Nature. 463: 1096-100, Mali P, et al. (2010), Stem Cells. 28: 713-720, Maekawa M, et al. (2011), Nature. 474: 225-9. Is exemplified.
上記初期化因子には、ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤[例えば、バルプロ酸 (VPA)、トリコスタチンA、酪酸ナトリウム、MC 1293、M344等の低分子阻害剤、HDACに対するsiRNAおよびshRNA(例、HDAC1 siRNA Smartpool (登録商標)(Millipore)、HuSH 29mer shRNA Constructs against HDAC1 (OriGene)等)等の核酸性発現阻害剤など]、MEK阻害剤(例えば、PD184352、PD98059、U0126、SL327およびPD0325901)、Glycogen synthase kinase-3阻害剤(例えば、BioおよびCHIR99021)、DNAメチルトランスフェラーゼ阻害剤(例えば、5-azacytidine)、ヒストンメチルトランスフェラーゼ阻害剤(例えば、BIX-01294 等の低分子阻害剤、Suv39hl、Suv39h2、SetDBlおよびG9aに対するsiRNAおよびshRNA等の核酸性発現阻害剤など)、L-channel calcium agonist (例えばBayk8644)、酪酸、TGFβ阻害剤またはALK5阻害剤(例えば、LY364947、SB431542、616453およびA-83-01)、p53阻害剤(例えばp53に対するsiRNAおよびshRNA)、ARID3A阻害剤(例えば、ARID3Aに対するsiRNAおよびshRNA)、miR-291-3p、miR-294、miR-295およびmir-302などのmiRNA、Wnt Signaling activator(例えばsoluble Wnt3a)、神経ペプチドY、プロスタグランジン類(例えば、プロスタグランジンE2およびプロスタグランジンJ2)、hTERT、SV40LT、UTF1、IRX6、GLISl、PITX2、DMRTBl等の樹立効率を高めることを目的として用いられる因子も含まれており、本明細書においては、これらの樹立効率の改善目的にて用いられた因子についても初期化因子と別段の区別をしないものとする。The reprogramming factors include histone deacetylase (HDAC) inhibitors [eg small molecule inhibitors such as valproic acid (VPA), trichostatin A, sodium butyrate, MC 1293, M344, siRNA and shRNA against HDAC (eg , HDAC1 siRNA Smartpool (Registered trademark) (Millipore), nucleic acid expression inhibitors such as HuSH 29mer shRNA Constructs against HDAC1 (OriGene), etc.], MEK inhibitors (eg, PD184352, PD98059, U0126, SL327 and PD0325901), Glycogen synthase kinase- 3 inhibitors (eg, Bio and CHIR99021), DNA methyltransferase inhibitors (eg, 5-azacytidine), histone methyltransferase inhibitors (eg, small molecule inhibitors such as BIX-01294, Suv39hl, Suv39h2, SetDBl and G9a nucleic acid expression inhibitors such as siRNA and shRNA), L-channel calcium agonist (eg Bayk8644), butyric acid, TGFβ inhibitor or ALK5 inhibitor (eg LY364947, SB431542, 616453 and A-83-01), p53 inhibition Agents (eg siRNA and shRNA against p53), ARID3A inhibitors (eg siRNA and shRNA against ARID3A), miRNAs such as miR-291-3p, miR-294, miR-295 and mir-302, Wnt Signaling activator (eg soluble Wnt3a) , Neuropeptide Y, prostaglandins (eg, prostaglandin E2 and prostaglandin J2), hTERT, SV40LT, UTF1, IRX6, GLISL, PITX2, DMRTBl, etc. In the present specification, the factors used for the purpose of improving the establishment efficiency are not distinguished from the initialization factor.
初期化因子は、タンパク質の形態の場合、例えばリポフェクション、細胞膜透過性ペプチド(例えば、HIV由来のTATおよびポリアルギニン)との融合、マイクロインジェクションなどの手法によって体細胞内に導入してもよい。 In the form of a protein, the reprogramming factor may be introduced into a somatic cell by a technique such as lipofection, fusion with a cell membrane-permeable peptide (for example, TAT and polyarginine derived from HIV), or microinjection.
一方、DNAの形態の場合、例えば、ウイルス、プラスミド、人工染色体などのベクター、リポフェクション、リポソーム、マイクロインジェクションなどの手法によって体細胞内に導入することができる。ウイルスベクターとしては、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター(以上、Cell, 126, pp.663-676, 2006; Cell, 131, pp.861-872, 2007; Science, 318, pp.1917-1920, 2007)、アデノウイルスベクター(Science, 322, 945-949, 2008)、アデノ随伴ウイルスベクター、センダイウイルスベクター(WO 2010/008054)などが例示される。導入遺伝子の宿主染色体への組込みのないiPS細胞由来運動ニューロンを提供するという本発明の目的に照らせば、該iPS細胞もまた、初期化遺伝子の染色体への組込みなしに樹立されることが望ましい。かかる目的のためには、原理的に染色体への組込みがないRNA細胞質型ベクターであるセンダイウイルスベクターや、組込みが稀であるか比較的低頻度なアデノウイルスベクターもしくはアデノ随伴ウイルスベクターの使用が適しているが、これらに限定されるものではない。また、人工染色体ベクターとしては、例えばヒト人工染色体(HAC)、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC、PAC)などが含まれる。プラスミドとしては、哺乳動物細胞用プラスミドを使用しうる(Science, 322:949-953, 2008)。ベクターには、核初期化物質が発現可能なように、プロモーター、エンハンサー、リボゾーム結合配列、ターミネーター、ポリアデニル化サイトなどの制御配列を含むことができるし、さらに、必要に応じて、薬剤耐性遺伝子(例えばカナマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ピューロマイシン耐性遺伝子など)、チミジンキナーゼ遺伝子、ジフテリアトキシン遺伝子などの選択マーカー配列、緑色蛍光タンパク質(GFP)、βグルクロニダーゼ(GUS)、FLAGなどのレポーター遺伝子配列などを含むことができる。また、上記ベクターには、体細胞への導入後、初期化因子をコードする遺伝子もしくはプロモーターとそれに結合する初期化因子をコードする遺伝子を共に切除するために、それらの前後にLoxP配列を有してもよい。 On the other hand, in the case of DNA, it can be introduced into somatic cells by techniques such as vectors such as viruses, plasmids, artificial chromosomes, lipofection, liposomes, and microinjection. Examples of viral vectors include retroviral vectors and lentiviral vectors (above, Cell, 126, pp.663-676, 2006; Cell, 131, pp.861-872, 2007; Science, 318, pp.1917-1920, 2007 ), Adenovirus vectors (Science, 322, 945-949, 2008), adeno-associated virus vectors, Sendai virus vectors (WO 2010/008054) and the like. In light of the object of the present invention to provide iPS cell-derived motoneurons without integration of the transgene into the host chromosome, the iPS cells should also be established without integration of the reprogramming gene into the chromosome. For this purpose, the use of Sendai virus vectors, which are RNA cytoplasmic vectors that have no chromosomal integration in principle, or rare or relatively low-frequency adenovirus vectors or adeno-associated virus vectors, is suitable. However, it is not limited to these. Examples of artificial chromosome vectors include human artificial chromosomes (HAC), yeast artificial chromosomes (YAC), and bacterial artificial chromosomes (BAC, PAC). As a plasmid, a plasmid for mammalian cells can be used (Science, 322: 949-953, 2008). The vector can contain regulatory sequences such as a promoter, enhancer, ribosome binding sequence, terminator, polyadenylation site, etc. so that a nuclear reprogramming substance can be expressed. Selective marker sequences such as kanamycin resistance gene, ampicillin resistance gene, puromycin resistance gene, thymidine kinase gene, diphtheria toxin gene, reporter gene sequences such as green fluorescent protein (GFP), β-glucuronidase (GUS), FLAG, etc. Can be included. In addition, the above vector has a LoxP sequence before and after the introduction of the gene into a somatic cell in order to excise the gene or promoter encoding the reprogramming factor and the gene encoding the reprogramming factor that binds to it. May be.
別の好ましい一実施態様においては、トランスポゾンを用いて染色体に導入遺伝子を組み込んだ後に、プラスミドベクターもしくはアデノウイルスベクターを用いて細胞に転移酵素を作用させ、導入遺伝子を完全に染色体から除去する方法が用いられ得る。好ましいトランスポゾンとしては、例えば、鱗翅目昆虫由来のトランスポゾンであるpiggyBac等が挙げられる(Kaji, K. et al., (2009), Nature, 458: 771-775、Woltjen et al., (2009), Nature, 458: 766-770、WO 2010/012077)。さらに、ベクターには、染色体への組み込みがなくとも複製されて、エピソーマルに存在するように、リンパ指向性ヘルペスウイルス(lymphotrophic herpes virus)、BKウイルスおよび牛乳頭腫(Bovine papillomavirus)の起点とその複製に係る配列を含んでいてもよい。例えば、EBNA-1およびoriPもしくはLarge TおよびSV40 ori配列を含むことが挙げられる(WO 2009/115295、WO 2009/157201、WO 2009/149233、WO 2011/016588)。初期化効率をさらに高めるために、初期化遺伝子を搭載したエピソーマルベクターとは別に、EBNA-1をトランスに供給する別のプラスミドを共導入してもよい(WO 2013/176233)。また、複数の核初期化物質を同時に導入するために、ポリシストロニックに発現させる発現ベクターを用いてもよい。ポリシストロニックに発現させるためには、遺伝子をコードする配列の間は、IRESまたは口蹄疫ウイルス(FMDV)2Aコード領域により結合されていてもよい(Science, 322:949-953, 2008およびWO 2009/092042、WO 2009/152529)。 In another preferred embodiment, there is a method for completely removing a transgene from a chromosome by incorporating a transgene into a chromosome using a transposon and then allowing a transferase to act on the cell using a plasmid vector or an adenovirus vector. Can be used. Preferred transposons include, for example, piggyBac, a transposon derived from lepidopterous insects (Kaji, K. et al., (2009), Nature, 458: 771-775, Woltjen et al., (2009), Nature, 458: 766-770, WO 2010/012077). In addition, the vector replicates without chromosomal integration and is present episomally, so that the origin and replication of lymphotrophic herpes virus, BK virus, and bovine papillomavirus The arrangement | sequence which concerns on may be included. Examples include EBNA-1 and oriP or Large T and SV40 ori sequences (WO 2009/115295, WO 2009/157201, WO 2009/149233, WO 2011/016588). In order to further increase the reprogramming efficiency, a separate plasmid that supplies EBNA-1 to the trans may be co-introduced separately from the episomal vector carrying the reprogramming gene (WO 2013/176233). Moreover, in order to simultaneously introduce a plurality of nuclear reprogramming substances, an expression vector for polycistronic expression may be used. For polycistronic expression, the gene coding sequence may be linked by an IRES or foot-and-mouth disease virus (FMDV) 2A coding region (Science, 322: 949-953, 2008 and WO 2009 / 092042, WO 2009/152529).
また、RNAの形態の場合、例えばリポフェクション、マイクロインジェクションなどの手法によって体細胞内に導入しても良く、分解を抑制するため、5-メチルシチジンおよびpseudouridine (TriLink Biotechnologies)を取り込ませたRNAを用いても良い(Warren L, (2010) Cell Stem Cell. 7:618-630)。 In the case of RNA form, it may be introduced into somatic cells by techniques such as lipofection and microinjection, and RNA containing 5-methylcytidine and pseudoridine (TriLink Biotechnologies) is used to suppress degradation. (Warren L, (2010) Cell Stem Cell. 7: 618-630).
iPS細胞誘導のための培養液としては、例えば、10〜15%FBSを含有するDMEM、DMEM/F12又はDME培養液(これらの培養液にはさらに、LIF、penicillin/streptomycin、puromycin、L-グルタミン、非必須アミノ酸類、β-メルカプトエタノールなどを適宜含むことができる。)または市販の培養液[例えば、マウスES細胞培養用培養液(TX-WES培養液、THROMBO X)、霊長類ES細胞培養用培養液(霊長類ES/iPS細胞用培養液、ReproCELL)、無血清培地(mTeSR、Stemcell Technology)]などが含まれる。 As a culture solution for iPS cell induction, for example, DMEM, DMEM / F12 or DME culture solution containing 10-15% FBS (these culture solutions include LIF, penicillin / streptomycin, puromycin, L-glutamine). , Non-essential amino acids, β-mercaptoethanol, etc.) or a commercially available culture medium [eg, culture medium for mouse ES cell culture (TX-WES culture medium, THROMBO X), primate ES cell culture Medium (primate ES / iPS cell culture medium, ReproCELL), serum-free medium (mTeSR, Stemcell Technology)] and the like.
培養法の例としては、たとえば、37℃、5%CO2存在下にて、10%FBS含有DMEM又はDMEM/F12培養液上で体細胞と初期化因子とを接触させ約4〜7日間培養し、その後、細胞をフィーダー細胞(たとえば、マイトマイシンC処理STO細胞、SNL細胞等)上にまきなおし、体細胞と初期化因子の接触から約10日後からbFGF含有霊長類ES細胞培養用培養液で培養し、該接触から約30〜約45日又はそれ以上ののちにiPS様コロニーを生じさせることができる。As an example of the culture method, for example, in the presence of 5% CO 2 at 37 ° C., the somatic cell and the reprogramming factor are brought into contact with DMEM or DMEM / F12 containing 10% FBS for about 4 to 7 days. Then, re-spread the cells on feeder cells (for example, mitomycin C-treated STO cells, SNL cells, etc.), and use bFGF-containing primate ES cell culture medium about 10 days after contact between the somatic cells and the reprogramming factor. Culturing and generating iPS-like colonies about 30 to about 45 days or more after the contact.
あるいは、37℃、5% CO2存在下にて、フィーダー細胞(たとえば、マイトマイシンC処理STO細胞、SNL細胞等)上で10%FBS含有DMEM培養液(これにはさらに、LIF、ペニシリン/ストレプトマイシン、ピューロマイシン、L-グルタミン、非必須アミノ酸類、β-メルカプトエタノールなどを適宜含むことができる。)で培養し、約25〜約30日又はそれ以上ののちにES様コロニーを生じさせることができる。望ましくは、フィーダー細胞の代わりに、初期化される体細胞そのものを用いる(Takahashi K, et al. (2009), PLoS One. 4:e8067またはWO2010/137746)、もしくは細胞外基質(例えば、Laminin-5(WO2009/123349)およびマトリゲル(BD社))を用いる方法が例示される。Alternatively, 10% FBS-containing DMEM medium (including LIF, penicillin / streptomycin, etc.) on feeder cells (eg, mitomycin C-treated STO cells, SNL cells, etc.) in the presence of 5% CO 2 at 37 ° C. Can be suitably included with puromycin, L-glutamine, non-essential amino acids, β-mercaptoethanol, etc.) and can generate ES-like colonies after about 25 to about 30 days or more . Desirably, instead of feeder cells, somatic cells to be reprogrammed themselves are used (Takahashi K, et al. (2009), PLoS One. 4: e8067 or WO2010 / 137746), or extracellular matrix (eg, Laminin- 5 (WO2009 / 123349) and Matrigel (BD)) are exemplified.
この他にも、血清を含有しない培地を用いて培養する方法も例示される(Sun N, et al. (2009), Proc Natl Acad Sci U S A. 106:15720-15725)。さらに、樹立効率を上げるため、低酸素条件(0.1%以上、15%以下の酸素濃度)によりiPS細胞を樹立しても良い(Yoshida Y, et al. (2009), Cell Stem Cell. 5:237-241またはWO2010/013845)。 In addition, a method of culturing using a medium not containing serum is also exemplified (Sun N, et al. (2009), Proc Natl Acad Sci USA 106.15720-15725). Furthermore, in order to increase establishment efficiency, iPS cells may be established under hypoxic conditions (oxygen concentration of 0.1% or more and 15% or less) (Yoshida Y, et al. (2009), Cell Stem Cell. 5: 237 -241 or WO2010 / 013845).
上記培養の間には、培養開始2日目以降から毎日1回新鮮な培養液と培養液交換を行う。また、核初期化に使用する体細胞の細胞数は、限定されないが、培養ディッシュ100cm2あたり約5×103〜約5×106細胞の範囲である。During the culture, the culture medium is exchanged with a fresh culture medium once a day from the second day onward. The number of somatic cells used for nuclear reprogramming is not limited, but ranges from about 5 × 10 3 to about 5 × 10 6 cells per 100 cm 2 of culture dish.
iPS細胞は、形成したコロニーの形状により選択することが可能である。一方、体細胞が初期化された場合に発現する遺伝子(例えば、Oct3/4、Nanog)と連動して発現する薬剤耐性遺伝子をマーカー遺伝子として導入した場合は、対応する薬剤を含む培養液(選択培養液)で培養を行うことにより樹立したiPS細胞を選択することができる。また、マーカー遺伝子が蛍光タンパク質遺伝子の場合は蛍光顕微鏡で観察することによって、発光酵素遺伝子の場合は発光基質を加えることによって、また発色酵素遺伝子の場合は発色基質を加えることによって、iPS細胞を選択することができる。 iPS cells can be selected according to the shape of the formed colonies. On the other hand, when a drug resistance gene that is expressed in conjunction with a gene that is expressed when somatic cells are initialized (for example, Oct3 / 4, Nanog) is introduced as a marker gene, a culture solution containing the corresponding drug (selection The established iPS cells can be selected by culturing with the culture medium. In addition, if the marker gene is a fluorescent protein gene, iPS cells are selected by observing with a fluorescence microscope, in the case of a luminescent enzyme gene, by adding a luminescent substrate, and in the case of a chromogenic enzyme gene, by adding a chromogenic substrate can do.
(E) 核移植により得られたクローン胚由来のES細胞(ntES細胞)
ntES細胞は、核移植技術によって作製されたクローン胚由来のES細胞であり、受精卵由来のES細胞とほぼ同じ特性を有している(T. Wakayama et al. (2001), Science, 292:740-743; S. Wakayama et al. (2005), Biol. Reprod., 72:932-936; J. Byrne et al. (2007), Nature, 450:497-502)。すなわち、未受精卵の核を体細胞の核と置換することによって得られたクローン胚由来の胚盤胞の内部細胞塊から樹立されたES細胞がntES(nuclear transfer ES)細胞である。ntES細胞の作製のためには、核移植技術(J.B. Cibelli et al. (1998), Nature Biotechnol., 16:642-646)とES細胞作製技術(上記)との組み合わせが利用される(若山清香ら(2008),実験医学,26巻,5号(増刊), 47〜52頁)。核移植においては、哺乳動物の除核した未受精卵に、体細胞の核を注入し、数時間培養することで初期化することができる。(E) ES cells derived from cloned embryos obtained by nuclear transfer (ntES cells)
An ntES cell is an ES cell derived from a cloned embryo produced by a nuclear transfer technique and has almost the same characteristics as an ES cell derived from a fertilized egg (T. Wakayama et al. (2001), Science, 292: 740-743; S. Wakayama et al. (2005), Biol. Reprod., 72: 932-936; J. Byrne et al. (2007), Nature, 450: 497-502). That is, an ES cell established from an inner cell mass of a blastocyst derived from a cloned embryo obtained by replacing the nucleus of an unfertilized egg with a somatic cell nucleus is an ntES (nuclear transfer ES) cell. For the production of ntES cells, a combination of nuclear transfer technology (JB Cibelli et al. (1998), Nature Biotechnol., 16: 642-646) and ES cell production technology (above) is used (Kiyaka Wakayama). (2008), Experimental Medicine, 26, 5 (extra number), 47-52). Nuclear transfer can be initialized by injecting a somatic cell nucleus into a mammal's enucleated unfertilized egg and culturing for several hours.
(F) Multilineage-differentiating Stress Enduring cells(Muse細胞)
Muse細胞は、WO2011/007900に記載された方法にて製造された多能性幹細胞であり、詳細には、線維芽細胞または骨髄間質細胞を長時間トリプシン処理、好ましくは8時間または16時間トリプシン処理した後、浮遊培養することで得られる多能性を有した細胞であり、SSEA-3およびCD105が陽性である。(F) Multilineage-differentiating Stress Enduring cells (Muse cells)
Muse cells are pluripotent stem cells produced by the method described in WO2011 / 007900. Specifically, fibroblasts or bone marrow stromal cells are treated with trypsin for a long time, preferably 8 or 16 hours. It is a pluripotent cell obtained by suspension culture after treatment, and is positive for SSEA-3 and CD105.
本発明において、MNDの病態モデル細胞を作製するという観点から、MND患者の体細胞から誘導したiPS細胞に加えて、MNDの原因となる遺伝子を導入した多能性幹細胞を用いることもできる。原因となる遺伝子としては、ALSの場合、SOD1、C9ORF72、TDP-43、FUS、PRN1、EPH4N、ANG、UBQLNおよびHNPNPAが例示され、これらの変異遺伝子を多能性幹細胞へ導入することができる。例えば、変異型SOD1(A4V、G37R、G41D、H46R、G85R、D90A、G93A、G93S、I112T、I113T、L114FまたはS134N変異が例示される)、変異型TDP-43(M337V、Q343R、A315T変異が例示される)を導入して得られた多能性幹細胞が挙げられる。また、SBMAの場合、CAGリピートが異常延長した変異アンドロゲン受容体(AR)遺伝子、SMAの場合、第7及び第8エクソン領域の欠失したSMN1遺伝子を導入して得られた多能性幹細胞が挙げられる。 In the present invention, pluripotent stem cells into which a gene causing MND is introduced can be used in addition to iPS cells derived from somatic cells of MND patients from the viewpoint of producing MND pathological model cells. In the case of ALS, examples of causative genes include SOD1, C9ORF72, TDP-43, FUS, PRN1, EPH4N, ANG, UBQLN, and HNPNPA, and these mutant genes can be introduced into pluripotent stem cells. For example, mutant SOD1 (A4V, G37R, G41D, H46R, G85R, D90A, G93A, G93S, I112T, I113T, L114F or S134N mutations are exemplified), mutant TDP-43 (M337V, Q343R, A315T mutations are exemplified) And pluripotent stem cells obtained by introducing). In the case of SBMA, a pluripotent stem cell obtained by introducing a mutant androgen receptor (AR) gene with an abnormally prolonged CAG repeat, and in the case of SMA, an SMN1 gene in which the seventh and eighth exon regions are deleted. Can be mentioned.
2.運動ニューロン分化因子(Lhx3、Ngn2及びIsl1)をコードする核酸
本発明の製造方法の工程(1)において、Lhx3、Ngn2及びIsl1(以下、「本発明の運動ニューロン分化因子(MN化因子)」と総称することもある。)をコードする核酸が上記の多能性幹細胞に導入される。
本発明において、Lhx3をコードする核酸とは、LIM homeobox 3として知られるタンパク質をコードする核酸であれば特に制限はなく、例えばNCBIデータベースにアクッセッション番号:NM_001039653(マウス)又はNM_014564若しくはNM_178138(ヒト)として登録されているポリヌクレオチド、その転写変異体、スプライシング変異体及びそれらのオルソログ、並びにこれらの核酸の相補鎖配列にストリンジェントな条件でハイブリダイズすることができる程度の相補関係を有するものであってよい。 2. Nucleic acid encoding motor neuron differentiation factor (Lhx3, Ngn2 and Isl1) In step (1) of the production method of the present invention, Lhx3, Ngn2 and Isl1 (hereinafter referred to as “motor neuron differentiation factor (MNation factor) of the present invention”) The nucleic acid encoding (sometimes collectively) is introduced into the pluripotent stem cells.
In the present invention, the nucleic acid encoding Lhx3 is not particularly limited as long as it is a nucleic acid encoding a protein known as LIM homeobox 3. For example, the accession number: NM_001039653 (mouse) or NM_014564 or NM_178138 (human) in the NCBI database ) Registered polynucleotides, transcriptional variants, splicing variants and orthologs thereof, and those complementary to the complementary strand sequences of these nucleic acids under a stringent condition. It may be.
本発明において、Ngn2をコードする核酸とは、Neurogenin 2として知られるタンパク質をコードする核酸であれば特に制限はなく、例えば、NCBIデータベースにアクッセッション番号:NM_009718(マウス)、若しくはNM_024019(ヒト)として登録されているポリヌクレオチド、その転写変異体、スプライシング変異体及びそれらのオルソログ、並びにこれらの核酸の相補鎖配列にストリンジェントな条件でハイブリダイズすることができる程度の相補関係を有するものであってよい。 In the present invention, the nucleic acid encoding Ngn2 is not particularly limited as long as it is a nucleic acid encoding a protein known as Neurogenin 2. For example, the accession number: NM_009718 (mouse) or NM_024019 (human) in the NCBI database The polynucleotide has a complementary relationship to the extent that it can hybridize under stringent conditions to the polynucleotide, its transcriptional variant, splicing variant and their orthologs, and the complementary strand sequences of these nucleic acids. It's okay.
本発明において、Isl1をコードする核酸とは、Islet 1として知られるタンパク質をコードする核酸であれば特に制限はなく、例えば、NCBIタンパク質をコードする核酸であれば特に制限はなく、例えばアクッセッション番号:NM_021459(マウス)、若しくはNM_002202(ヒト)として登録されているポリヌクレオチド、その転写変異体、スプライシング変異体及びそれらのオルソログ、並びにこれらの核酸の相補鎖配列にストリンジェントな条件でハイブリダイズすることができる程度の相補関係を有するものであってよい。 In the present invention, the nucleic acid encoding Isl1 is not particularly limited as long as it is a nucleic acid encoding a protein known as Islet 1, and is not particularly limited as long as it is a nucleic acid encoding NCBI protein. No: NM_021459 (mouse), or polynucleotides registered as NM_002202 (human), its transcriptional variants, splicing variants and their orthologs, and hybridizes to the complementary strand sequences of these nucleic acids under stringent conditions It is possible to have a complementary relationship to the extent that it is possible.
なお、ここで「ストリンジェントな条件」とは、Berger and Kimmel(1987, Guide to Molecular Cloning Techniques Methods in Enzymology, Vol.152, Academic Press, San Diego CA)に教示されるように、複合体或いはプローブを結合する核酸の融解温度(Tm)に基づいて決定することができる。例えばハイブリダイズ後の洗浄条件として、通常「1×SSC、0.1%SDS、37℃」程度の条件を挙げることができる。相補鎖はかかる条件で洗浄しても対象とする正鎖とハイブリダイズ状態を維持するものであることが好ましい。特に制限されないが、より厳しいハイブリダイズ条件として「0.5×SSC、0.1%SDS、42℃」程度の洗浄条件、さらに厳しくは「0.1×SSC、0.1%SDS、65℃」程度の洗浄条件で洗浄しても正鎖と相補鎖とがハイブリダイズ状態を維持する条件を挙げることができる。具体的には、このような相補鎖として、対象の正鎖の塩基配列と完全に相補的な関係にある塩基配列からなる鎖、並びに該鎖と少なくとも90%、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、いっそう好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列からなる鎖を例示することができる。 As used herein, “stringent conditions” refers to complexes or probes as taught by Berger and Kimmel (1987, Guide to Molecular Cloning Techniques Methods in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, San Diego CA). Can be determined based on the melting temperature (Tm) of the nucleic acid binding. For example, as washing conditions after hybridization, the conditions of about “1 × SSC, 0.1% SDS, 37 ° C.” can be mentioned. The complementary strand is preferably one that maintains a hybridized state with the target positive strand even when washed under such conditions. Although not particularly limited, washing is performed under more severe hybridization conditions such as “0.5 × SSC, 0.1% SDS, 42 ° C.”, more strictly “0.1 × SSC, 0.1% SDS, 65 ° C.” However, the conditions for maintaining the hybridized state between the positive strand and the complementary strand can be mentioned. Specifically, as such a complementary strand, a strand comprising a base sequence that is completely complementary to the target positive strand base sequence, and at least 90%, preferably 95% or more, more preferably, the strand. Can be exemplified by a chain composed of a base sequence having 97% or more, more preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more.
MN化因子(Lhx3、Ngn2、Isl1)をコードする核酸は、DNAであっても、RNAであってもよい。好ましくは、二本鎖DNAまたは一本鎖RNAである。例えば、センダイウイルスベクターの再構成のための鋳型となるcDNAの場合、Lhx3、Ngn2、又はIsl1をコードする核酸は二本鎖DNAの形態であり、実際に多能性幹細胞に導入されるセンダイウイルスベクター(エンベロープタンパク質を含むウイルス粒子の形態の他、ゲノムRNAとNP、P及びLタンパク質からなるRNP複合体をも包含する。)上においては、これらMN化因子をコードする核酸は
マイナス鎖RNAの形態であり、導入された細胞内で該ベクターから個々に転写されるLhx3、Ngn2、又はIsl1をコードする核酸は、プラス鎖RNAの形態である。The nucleic acid encoding the MNation factor (Lhx3, Ngn2, Isl1) may be DNA or RNA. Preferred is double-stranded DNA or single-stranded RNA. For example, in the case of cDNA serving as a template for reconstitution of Sendai virus vector, the nucleic acid encoding Lhx3, Ngn2, or Isl1 is in the form of double-stranded DNA and is actually introduced into pluripotent stem cells On vectors (including the form of viral particles containing envelope proteins as well as the RNP complex consisting of genomic RNA and NP, P, and L proteins), the nucleic acid encoding these Mn factors is a minus-strand RNA. A nucleic acid encoding Lhx3, Ngn2, or Isl1 that is in the form and individually transcribed from the vector in the introduced cell is in the form of a plus-strand RNA.
より具体的には、本発明のMN化因子をコードする核酸は、後述の実施例に記載されるpAd/PL-DESTベクター中に挿入されたマウス由来のLhx3 cDNA(配列番号1)、Ngn2 cDNA(配列番号3)、Isl1 cDNA(配列番号5)が挙げられる。尚、本発明においてはMN化因子の導入にセンダイウイルスベクターを使用するので、MN化因子をコードする核酸は、マイナス鎖RNAに転写された場合に、転写終結シグナル(E)配列が該核酸配列の内部に生じないように、かつMN化因子の機能が損なわれないように、該核酸配列中のヌクレオチドの一部に変異を導入する必要がある場合がある。また、プラス鎖配列中に6個以上Aが連続した領域があると、SeVベクター上の該当部位に変異が生じ易いため、当該領域内にサイレント変異を導入してAの連続が5個以下となるように改変することが望ましい。例えば、配列番号5で表されるIsl1 cDNAの30番目のAをGに置換することなどが挙げられる。 More specifically, the nucleic acid encoding the MNation factor of the present invention includes mouse-derived Lhx3 cDNA (SEQ ID NO: 1) and Ngn2 cDNA inserted into the pAd / PL-DEST vector described in the Examples below. (SEQ ID NO: 3) and Isl1 cDNA (SEQ ID NO: 5). In the present invention, since a Sendai virus vector is used for introduction of the MNation factor, when the nucleic acid encoding the MNation factor is transcribed into minus-strand RNA, the transcription termination signal (E) sequence is the nucleic acid sequence. In some cases, it is necessary to introduce a mutation into a part of the nucleotides in the nucleic acid sequence so that the function of the MNation factor is not impaired. In addition, if there are 6 or more continuous A regions in the plus strand sequence, mutations are likely to occur at the corresponding sites on the SeV vector, so silent mutations are introduced into the regions and the continuous A is 5 or less. It is desirable to modify so that For example, the 30th A of the Isl1 cDNA represented by SEQ ID NO: 5 is substituted with G.
一実施態様において、Lhx3、Ngn2及びIsl1をコードする核酸に加えて、該3因子による運動ニューロン誘導を阻害しない限り(好ましくは、該3因子による運動ニューロン誘導効率を改善する)、任意の他のタンパク性因子をコードする核酸を多能性幹細胞に導入してもよい。このような追加のMN化因子としては、例えば、Ascl1、Brn2、Myt1l及びHB9をコードする核酸などが挙げられる。 In one embodiment, in addition to nucleic acids encoding Lhx3, Ngn2 and Isl1, any other, as long as it does not inhibit motor neuron induction by the three factors (preferably improves motor neuron induction efficiency by the three factors) Nucleic acids encoding proteinaceous factors may be introduced into pluripotent stem cells. Examples of such additional MNation factor include nucleic acids encoding Ascl1, Brn2, Myt11 and HB9.
3.センダイウイルスベクター
本発明のMN化因子(Lhx3、Ngn2及びIsl1)をコードする核酸は、一緒に単一のセンダイウイルスベクター中に挿入される。
本明細書において、ウイルスベクターとは、当該ウイルスに由来するゲノム核酸を有し、該核酸に導入遺伝子を組み込むことにより、該遺伝子を発現させることができるベクターを意味する。
センダイウイルスは、モノネガウイルス目(Mononegavirales)ウイルスの1つでパラミクソウイルス科(Paramyxoviridae; Paramyxovirus, Morbillivirus, Rubulavirus, およびPnemovirus属等を含む)に属し、一本のマイナス鎖(ウイルス蛋白質をコードするセンス鎖に対するアンチセンス鎖)のRNAをゲノムとして含んでいる。マイナス鎖RNAはネガティブ鎖RNAとも呼ばれる。センダイウイルスベクターは、染色体非組み込み型ウイルスベクターであって、ベクターは細胞質中で発現されるので、導入遺伝子が宿主の染色体に組み込まれる危険性がない。従って安全性が高く、また目的達成後に導入細胞からベクターを除去することが可能である。 3. Sendai virus vector Nucleic acids encoding the MNation factor (Lhx3, Ngn2 and Isl1) of the present invention are inserted together into a single Sendai virus vector.
In this specification, a viral vector means a vector that has a genomic nucleic acid derived from the virus and can express the gene by incorporating a transgene into the nucleic acid.
Sendai virus is one of the Mononegavirales viruses and belongs to the Paramyxoviridae family (including Paramyxovirus, Morbillivirus, Rubulavirus, and Pnemovirus genera) and encodes a single negative chain (virus protein). RNA of the sense strand (antisense strand) is included as a genome. Negative strand RNA is also called negative strand RNA. The Sendai virus vector is a non-chromosomal viral vector, and since the vector is expressed in the cytoplasm, there is no risk of the transgene being integrated into the host chromosome. Therefore, the safety is high, and the vector can be removed from the introduced cell after the purpose is achieved.
本発明におけるセンダイウイルスベクターには、感染性ウイルス粒子の他、ウイルスコア、ウイルスゲノムとウイルス蛋白質との複合体、または非感染性ウイルス粒子などからなる複合体であって、細胞に導入することにより搭載する遺伝子を発現する能力を持つ複合体が含まれる。例えば、センダイウイルスゲノムとそれに結合するセンダイウイルス蛋白質(NP、P、およびL蛋白質)からなるリボヌクレオ蛋白質(ウイルスのコア部分)は、細胞に導入することにより該細胞内で導入遺伝子を発現することができる(WO 00/70055に開示)。細胞への導入は、適宜トランスフェクション試薬等を用いて行えばよい。従って、このようなリボヌクレオ蛋白質(RNP)も本発明におけるセンダイウイルスベクターに含まれる。 The Sendai virus vector in the present invention is a complex composed of a virus core, a complex of a virus genome and a virus protein, or a non-infectious virus particle in addition to an infectious virus particle. Complexes with the ability to express the onboard gene are included. For example, a ribonucleoprotein (virus core) consisting of a Sendai virus genome and a Sendai virus protein (NP, P, and L protein) that binds to the genome can express the transgene in the cell when introduced into the cell. Yes (disclosed in WO 00/70055). The introduction into the cells may be appropriately performed using a transfection reagent or the like. Therefore, such ribonucleoprotein (RNP) is also included in the Sendai virus vector in the present invention.
センダイウイルスのゲノムは、3’端から5’端に向けて順に、NP(ヌクレオキャプシド)遺伝子、P(ホスホ)遺伝子、M(マトリックス)遺伝子、F(フュージョン)遺伝子、HN(赤血球凝集素/ノイラミニダーゼ)遺伝子、及びL(ラージ)遺伝子が含まれている。このうち、センダイウイルスは、NP遺伝子、P遺伝子、およびL遺伝子があればベクターとして十分機能でき、細胞中でゲノムを複製し、搭載されている遺伝子(本発明においては、Lhx3、Ngn2、及びIsl-1)を発現させることができる。なお、センダイウイルスは、マイナス鎖RNAをゲノムに持つことから、通常とは逆で、ゲノムの3’側が上流にあたり、5’側が下流にあたる。 Sendai virus genome is NP (nucleocapsid) gene, P (phospho) gene, M (matrix) gene, F (fusion) gene, HN (hemagglutinin / neuraminidase) in order from 3 'end to 5' end ) Gene and L (large) gene. Among these, Sendai virus can sufficiently function as a vector if it has the NP gene, P gene, and L gene, and it replicates the genome in the cell, and in the present invention (in the present invention, Lhx3, Ngn2, and Isl -1) can be expressed. Since Sendai virus has minus-strand RNA in the genome, the 3 'side of the genome is upstream and the 5' side is downstream.
センダイウイルスの上記各遺伝子の塩基配列のデータベースのアクセッション番号は、例えばNP遺伝子については、M29343,M30202,M30203,M30204,M51331,M55565,M69046,X17218、P遺伝子については、M30202,M30203,M30204,M55565,M69046,X00583,X17007,X17008、M遺伝子については、D11446,K02742,M30202,M30203,M30204,M69046,U31956,X00584,X53056、F遺伝子については、D00152,D11446,D17334,D17335,M30202,M30203,M30204,M69046,X00152,X02131、HN遺伝子については、D26475,M12397,M30202,M30203,M30204,M69046,X00586,X02808,X56131、L遺伝子については、D00053,M30202,M30203,M30204,M69040,X00587,X58886を参照することにより特定することができる。
但し、センダイウイルスには複数の株が知られており、株の違いにより上記に例示した以外の配列からなる遺伝子も存在する。これらのいずれかの遺伝子に由来するウイルス遺伝子を持つセンダイウイルスベクターもまた、本発明におけるセンダイウイルスベクターとして有用である。例えば、本発明におけるセンダイウイルスベクターは、上記のいずれかのウイルス遺伝子のコード配列と、90%以上、好ましくは95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、または99%以上の同一性を持つ塩基配列を含む。また、本発明におけるセンダイウイルスベクターは、例えば、上記のいずれかのウイルス遺伝子のコード配列がコードするアミノ酸配列と、90%以上、好ましくは95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、または99%以上の同一性を持つアミノ酸配列をコードする塩基配列を含む。また、本発明におけるセンダイウイルスベクターは、例えば、上記のいずれかのウイルス遺伝子のコード配列がコードするアミノ酸配列において、10個以内、好ましくは9個以内、8個以内、7個以内、6個以内、5個以内、4個以内、3個以内、2個以内、または1個のアミノ酸が置換、挿入、欠失、および/または付加されたアミノ酸配列であって、各遺伝子産物の機能を保持するポリペプチドをコードする塩基配列を含む。The accession number of the base sequence database of each of the above genes of Sendai virus is, for example, M29343, M30202, M30203, M30204, M51331, M55565, M69046, X17218 for the NP gene, and M30202, M30203, M30204, for the P gene. For M55565, M69046, X00583, X17007, X17008, M gene, D11446, K02742, M30202, M30203, M30204, M69046, U31956, X00584, X53056, and F gene, D00152, D11446, D17334, D17335, M30202, M30203, For M30204, M69046, X00152, X02131, HN genes, D26475, M12397, M30202, M30203, M30204, M69046, X00586, X02808, X56131, and L genes, D00053, M30202, M30203, M30204, M69040, X00587, X58886 It can be specified by referring.
However, a plurality of strains are known for Sendai virus, and there are also genes having sequences other than those exemplified above due to differences in strains. Sendai virus vectors having viral genes derived from any of these genes are also useful as Sendai virus vectors in the present invention. For example, the Sendai virus vector in the present invention is 90% or more, preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more identical to the coding sequence of any of the above viral genes. Includes a nucleotide sequence that has sex. The Sendai virus vector in the present invention is, for example, 90% or more, preferably 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more with the amino acid sequence encoded by the coding sequence of any of the above viral genes. Or a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence having 99% or more identity. The Sendai virus vector in the present invention is, for example, within 10 amino acids, preferably within 9, within 8, within 7, within 6 within the amino acid sequence encoded by any of the above viral gene coding sequences. An amino acid sequence in which no more than 5, no more than 4, no more than 3, no more than 2, or 1 amino acid is substituted, inserted, deleted, and / or added, and retains the function of each gene product It includes a base sequence encoding a polypeptide.
なお、本明細書に記載した塩基配列およびアミノ酸配列などのデータベースアクセッション番号が参照された配列は、本願出願日における配列を参照するものであって、本願出願日時点における配列として特定される。各時点での配列はデータベースのリビジョンヒストリーを参照することにより特定することができる。 The sequence referred to by the database accession number such as the base sequence and amino acid sequence described in this specification refers to the sequence as of the filing date of the present application, and is specified as the sequence as of the filing date of the present application. The sequence at each time point can be specified by referring to the revision history of the database.
なお、本実施形態において用いられるセンダイウイルスベクターは誘導体であってもよく、誘導体には、ウイルスによる遺伝子導入能を損なわないように、ウイルス遺伝子が改変されたウイルス、および化学修飾されたウイルス等が含まれる。 The Sendai virus vector used in the present embodiment may be a derivative, and examples of the derivative include a virus whose virus gene has been modified, a virus that has been chemically modified, and the like so as not to impair the gene transfer ability by the virus. included.
また、センダイウイルスは、天然株、野生株、変異株、ラボ継代株、および人為的に構築された株などに由来してもよい。例えばZ株が挙げられる(Medical Journal of Osaka University Vol.6, No.1, March 1955 p1-15に開示)。つまり、当該ウイルスは、目的とする機能を達成できる限り、天然から単離されたウイルスと同様の構造を持つウイルスベクターであっても、遺伝子組み換えにより人為的に改変したウイルスであってもよい。例えば、野生型ウイルスが持ついずれかの遺伝子に変異や欠損があるものであってよい。また、DI粒子(J.Virol.68:8413-8417,1994に開示)などの不完全ウイルスを用いることも可能である。例えば、ウイルスのエンベロープ蛋白質または外殻蛋白質をコードする少なくとも1つの遺伝子に変異または欠損を有するウイルスを好適に用いることができる。このようなウイルスベクターは、例えば感染細胞においてはゲノムを複製することはできるが、感染性ウイルス粒子を形成できないウイルスベクターである。このような伝搬能欠損型のウイルスベクターは、周囲に感染を拡大する懸念がないので安全性が高い。例えば、Fおよび/またはHNなどのエンベロープ蛋白質またはスパイク蛋白質をコードする少なくとも1つの遺伝子、あるいはそれらの組み合わせが含まれていないウイルスベクターを用いることができる(WO 00/70055、WO 00/70070、Li,H.-O.et al., J. Virol. 74(14) 6564-6569 (2000)に開示)。ゲノム複製に必要な蛋白質(例えばNP、P、およびL蛋白質)をゲノムRNAにコードしていれば、感染細胞においてゲノムを増幅することができる。欠損型ウイルスを製造するには、例えば、欠損している遺伝子産物またはそれを相補できる蛋白質をウイルス産生細胞において外来的に供給する(WO 00/70055、WO 00/70070、Li, H.-O.et al., J. Virol. 74(14) 6564-6569 (2000)に開示)。また、ウイルスベクターをRNP(例えばN、L、P蛋白質、およびゲノムRNAからなるRNP)として回収する場合は、エンベロープ蛋白質を相補することなくベクターを製造することができる。 Sendai virus may also be derived from natural strains, wild strains, mutant strains, laboratory passage strains, artificially constructed strains, and the like. An example is Z strain (disclosed in Medical Journal of Osaka University Vol.6, No.1, March 1955 p1-15). That is, as long as the target function can be achieved, the virus may be a virus vector having the same structure as a virus isolated from nature, or a virus artificially modified by genetic recombination. For example, any gene possessed by the wild-type virus may be mutated or defective. It is also possible to use incomplete viruses such as DI particles (disclosed in J. Virol. 68: 8413-8417, 1994). For example, a virus having a mutation or deletion in at least one gene encoding a viral envelope protein or outer shell protein can be preferably used. Such a viral vector is, for example, a viral vector that can replicate the genome in infected cells but cannot form infectious viral particles. Such a transmission ability-deficient virus vector is highly safe because there is no concern of spreading infection around it. For example, viral vectors that do not contain at least one gene encoding an envelope protein or spike protein such as F and / or HN, or a combination thereof can be used (WO 00/70055, WO 00/70070, Li , H.-O. et al., J. Virol. 74 (14) 6564-6569 (2000)). If proteins necessary for genome replication (for example, NP, P, and L proteins) are encoded in genomic RNA, the genome can be amplified in infected cells. In order to produce a defective virus, for example, a defective gene product or a protein capable of complementing it is supplied exogenously in virus-producing cells (WO 00/70055, WO 00/70070, Li, H.-O et al., J. Virol. 74 (14) 6564-6569 (2000)). Further, when a viral vector is recovered as an RNP (for example, an RNP composed of N, L, P protein, and genomic RNA), the vector can be produced without complementing the envelope protein.
本発明において好適なセンダイウイルスベクターとしては、例えば、M蛋白質にG69E,T116A及びA183Sの変異を、HN蛋白質にA262T,G264及びK461Gの変異を、P蛋白質にL511F変異を、そしてL蛋白質にN1197S及びK1795E変異を持つF遺伝子欠失型センダイウイルスベクター(例えばZ strain)であってよく、このベクターにさらにTS 7、TS 12、TS 13、TS 14、またはTS 15の変異を導入したベクターはより好ましい。具体的には、SeV18+/TSΔF(WO 2010/008054、WO 2003/025570)やSeV(PM)/TSΔF、および、これらにさらにTS 7、TS 12、TS 13、TS 14、またはTS 15の変異を導入したベクターなどが挙げられるが、これらに限定されない。
なお「TSΔF」は、M蛋白質にG69E,T116A及びA183Sの変異を、HN蛋白質にA262T,G264及びK461Gの変異を、P蛋白質にL511F変異を、そしてL蛋白質にN1197S及びK1795E変異を持ち、F遺伝子を欠失することを言う。Suitable Sendai virus vectors in the present invention include, for example, mutations of G69E, T116A, and A183S in the M protein, mutations of A262T, G264, and K461G in the HN protein, L511F mutation in the P protein, and N1197S in the L protein. An F gene deletion-type Sendai virus vector (for example, Z strain) having a K1795E mutation may be used, and a vector in which a mutation of TS 7, TS 12, TS 13, TS 14, or TS 15 is further introduced into this vector is more preferable. . Specifically, SeV18 + / TSΔF (WO 2010/008054, WO 2003/025570), SeV (PM) / TSΔF, and further, mutations in TS 7, TS 12, TS 13, TS 14, or TS 15 Examples thereof include, but are not limited to, introduced vectors.
“TSΔF” has mutations of G69E, T116A, and A183S in the M protein, mutations of A262T, G264, and K461G in the HN protein, L511F mutation in the P protein, and N1197S and K1795E mutations in the L protein. To be deleted.
Lhx3をコードする核酸(L)、Ngn2をコードする核酸(N)及びIsl-1(I)をコードする核酸が組み込まれる位置は特に制限されないが、3’側から5’側にかけてL、N及びIの順序で配置されることが好ましい。これらの核酸は互いに隣接していてもよいし(L-N-I)、センダイウイルスのゲノム遺伝子のいずれかが間に介在していてもよい。即ち、L、N及びIのうちのいずれか1つのみがNP遺伝子の上流、NP遺伝子とP遺伝子の間、P遺伝子とM遺伝子の間、M遺伝子とHN遺伝子の間、あるいはHN遺伝子とL遺伝子の間に挿入されていてもよいし、2つ以上(L-N、N-I又はL-N-I)が上記いずれかの位置に挿入されていてもよい。好ましくは、L、N及びIが、この順番でP遺伝子の直後、すなわちP遺伝子のすぐ下流(マイナス鎖RNAゲノムのすぐ5’側)に隣接して組み込まれる。この場合、P遺伝子とLとの間には、他の転写単位(例えば蛋白質をコードする遺伝子をコードする転写単位)は含まれない。センダイウイルスのゲノム上でL、N及びIがこの順番で並ぶとき、Lが3つの核酸の中では最も3’側に配置され、Iが最も5’側に配置される。
上記のように、好ましい実施形態において、L、N及びIは、P遺伝子とM遺伝子の間に挿入することができるが、他の場所に挿入した場合であっても、全体の発現量が変化するのみで、運動ニューロンの誘導効率に差が生じる可能性はあるものの、目的である運動ニューロンへの分化誘導そのものは同様に可能である。The position at which the nucleic acid encoding Lhx3 (L), the nucleic acid encoding Ngn2 (N) and the nucleic acid encoding Isl-1 (I) is not particularly limited, but L, N and 3 ′ to 5 ′ It is preferable to arrange in the order of I. These nucleic acids may be adjacent to each other (LNI), or any of the Sendai virus genomic genes may be interposed between them. That is, only one of L, N and I is upstream of the NP gene, between the NP gene and the P gene, between the P gene and the M gene, between the M gene and the HN gene, or between the HN gene and the L gene. It may be inserted between genes, or two or more (LN, NI, or LNI) may be inserted at any of the above positions. Preferably, L, N and I are integrated in this order immediately after the P gene, ie immediately downstream of the P gene (immediately 5 'to the minus-strand RNA genome). In this case, another transcription unit (for example, a transcription unit encoding a gene encoding a protein) is not included between the P gene and L. When L, N, and I are arranged in this order on the Sendai virus genome, L is arranged on the 3 ′ most side among the three nucleic acids, and I is arranged on the 5 ′ side most.
As described above, in a preferred embodiment, L, N, and I can be inserted between the P gene and the M gene, but even when inserted at other locations, the overall expression level changes. However, although there is a possibility that the induction efficiency of the motor neuron is different, the differentiation induction itself to the target motor neuron is possible in the same way.
各MN化因子は、転写開始(S)配列と転写終結(E)配列とに挟まれていることが好ましい。S配列とE配列とで挟まれた領域は1つの転写単位となる。ある遺伝子のE配列と次の遺伝子のS配列との間には、適宜スペーサーとなる介在(I)配列を挿入することができる。例えば、L、N及びIがこの順序で互いに隣接している場合、S-[L]−E-I-S-[N]-E-I-S-[I]-Eの構成の核酸をセンダイウイルスゲノム中に挿入する。 Each MNation factor is preferably sandwiched between a transcription initiation (S) sequence and a transcription termination (E) sequence. A region sandwiched between the S sequence and the E sequence becomes one transcription unit. An intervening (I) sequence serving as a spacer can be appropriately inserted between the E sequence of one gene and the S sequence of the next gene. For example, when L, N, and I are adjacent to each other in this order, a nucleic acid having the structure S- [L] -E-I-S- [N] -E-I-S- [I] -E is inserted into the Sendai virus genome.
本実施形態において、MN化因子を持つ組換えセンダイウイルスベクターの再構成は公知の方法を利用して行うことができる。
具体的には、(a)センダイウイルスゲノムRNA(マイナス鎖)またはその相補鎖(プラス鎖)をコードするcDNAを、ウイルス粒子形成に必要なウイルス蛋白質(N、P、およびL)を発現する細胞で転写させる工程、(b)生成したウイルスを含む培養上清を回収する工程、により製造することができる。粒子形成に必要なウイルス蛋白質は、転写させたウイルスゲノムRNAから発現されてもよいし、ゲノムRNA以外からトランスに供給されてもよい。例えば、N、P、およびL蛋白質をコードする発現プラスミドを細胞に導入して供給することができる。ゲノムRNAにおいて粒子形成に必要なウイルス遺伝子が欠損している場合は、そのウイルス遺伝子をウイルス産生細胞で別途発現させ、粒子形成を相補することもできる。ウイルス蛋白質やRNAゲノムを細胞内で発現させるためには、該蛋白質やゲノムRNAをコードするDNAを宿主細胞で機能する適当なプロモーターの下流に連結したベクターを宿主細胞に導入する。転写されたゲノムRNAは、ウイルス蛋白質の存在下で複製され、感染性ウイルス粒子が形成される。エンベロープ蛋白質などの遺伝子を欠損する欠損型ウイルスを製造する場合は、欠損する蛋白質またはその機能を相補できる他のウイルス蛋白質などをウイルス産生細胞において発現させることもできる。In this embodiment, reconstitution of a recombinant Sendai virus vector having a MNation factor can be performed using a known method.
Specifically, (a) a cell that expresses a Sendai virus genomic RNA (minus strand) or its complementary strand (plus strand) and a viral protein (N, P, and L) necessary for virus particle formation. And (b) a step of recovering the culture supernatant containing the produced virus. Viral proteins necessary for particle formation may be expressed from transcribed viral genomic RNA, or may be supplied to trans from other than genomic RNA. For example, expression plasmids encoding N, P, and L proteins can be introduced into cells and supplied. If the genomic RNA lacks a viral gene necessary for particle formation, the virus gene can be separately expressed in virus-producing cells to complement particle formation. In order to express a viral protein or RNA genome in a cell, a vector in which DNA encoding the protein or genomic RNA is linked downstream of an appropriate promoter that functions in the host cell is introduced into the host cell. The transcribed genomic RNA is replicated in the presence of viral proteins to form infectious viral particles. When a defective virus lacking a gene such as an envelope protein is produced, the defective protein or another viral protein capable of complementing its function can be expressed in the virus-producing cell.
また、センダイウイルスの製造は、以下の公知の方法を利用して実施することができる(WO 97/16539;WO 97/16538;WO 00/70055;WO 00/70070;WO 01/18223;WO 03/025570;WO 2005/071092;WO 2006/137517;WO 2007/083644;WO 2008/007581;Hasan, M.K. et al., J. Gen. Virol. 78: 2813-2820, 1997、Kato, A. et al., 1997, EMBO J. 16: 578-587及びYu, D. et al., 1997, Genes Cells 2: 457-466;Durbin, A.P. et al., 1997, Virology 235: 323-332;Whelan, S. P. et al., 1995, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 8388-8392;Schnell. M.J. et al., 1994, EMBO J. 13: 4195-4203;Radecke, F. et al., 1995, EMBO J. 14: 5773-5784;Lawson, N.D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 4477-4481;Garcin, D. et al., 1995, EMBO J. 14: 6087-6094;Kato, A. et al.,1996, Genes Cells 1: 569-579;Baron, M.D. and Barrett, T., 1997, J. Virol. 71: 1265-1271;Bridgen, A. and Elliott, R.M., 1996, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 15400-15404;Tokusumi, T. et al. Virus Res. 2002: 86; 33-38、Li,H.-O.et al., J. Virol. 2000: 74; 6564-6569)。 In addition, Sendai virus can be produced using the following known methods (WO 97/16539; WO 97/16538; WO 00/70055; WO 00/70070; WO 01/18223; WO 03). WO 2005/071092; WO 2006/137517; WO 2007/083644; WO 2008/007581; Hasan, MK et al., J. Gen. Virol. 78: 2813-2820, 1997, Kato, A. et al ., 1997, EMBO J. 16: 578-587 and Yu, D. et al., 1997, Genes Cells 2: 457-466; Durbin, AP et al., 1997, Virology 235: 323-332; Whelan, SP et al., 1995, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 8388-8392; Schnell. MJ et al., 1994, EMBO J. 13: 4195-4203; Radecke, F. et al., 1995, EMBO J. 14: 5773-5784; Lawson, ND et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 4477-4481; Garcin, D. et al., 1995, EMBO J. 14: 6087-6094; , A. et al., 1996, Genes Cells 1: 569-579; Baron, MD and Barrett, T., 1997, J. Virol. 71: 1265-1271; Bridgen, A. and Elliott, RM, 1996, Proc Natl. Acad. Sci. USA 93: 15400-15404; Tokusumi, T. et al. Virus Res. 2002: 86; 33-38, Li, H.-O. et al., J. Virol. 2000: 74; 6564-6569).
4.核酸の導入方法
このようにして得られるMN化因子をコードする核酸を搭載したセンダイウイルスベクターは、該ベクター(センダイウイルス粒子)を多能性幹細胞の培地に添加して該細胞に感染させることにより、該細胞内に導入される。ベクターの用量は適宜調節することができるが、例えば、感染多重度(MOI)0.1以上、好ましくは0.3以上、0.5以上、1以上、2以上又は3以上であり、かつ100以下、好ましくは90以下、80以下、70以下、60以下、50以下、40以下、30以下、20以下、10以下又は5以下で感染させることができる。好ましくは、MOI0.3〜100、より好ましくはMOI 0.5〜50、MOI 1〜40、MOI 1〜30、MOI 2〜30又はMOI 3〜30で感染させる。
あるいは、センダイウイルスベクターがRNPの形態である場合には、例えばエレクトロポレーション、リポフェクション、マイクロインジェクションなどの手法によって多能性幹細胞内に導入することができる。 4). Method for Introducing Nucleic Acid A Sendai virus vector carrying a nucleic acid encoding a MNation factor thus obtained is added to the medium of a pluripotent stem cell by adding the vector (Sendai virus particle) to infect the cell. Are introduced into the cells. The dose of the vector can be appropriately adjusted. For example, the multiplicity of infection (MOI) is 0.1 or more, preferably 0.3 or more, 0.5 or more, 1 or more, 2 or more, or 3 or more, and 100 or less, preferably 90 or less. 80 or less, 70 or less, 60 or less, 50 or less, 40 or less, 30 or less, 20 or less, 10 or less, or 5 or less. Preferably, the infection is at a MOI of 0.3-100, more preferably a MOI of 0.5-50, a MOI of 1-40, a MOI of 1-30, a MOI of 2-30, or a MOI of 3-30.
Alternatively, when the Sendai virus vector is in the form of RNP, it can be introduced into pluripotent stem cells by techniques such as electroporation, lipofection, and microinjection.
本発明の製造方法においては、多能性幹細胞へのMN化因子をコードする核酸を含むセンダイウイルスベクターへの導入は、多能性幹細胞を分化誘導条件に変更したと同時に行われることが好ましい。また、導入したMN化因子の発現期間は、長期間になることで運動ニューロンの製造において不利益を被ることはないので、特に上限は定められないが、少なくとも2日間、好ましくは3日間以上、4日間以上、5日間以上、6日間以上、7日間以上は維持されていることが好ましい。より好ましくは、2日以上14日以下である。本発明においては、持続発現型センダイウイルスベクターを用いることにより、上記の期間MN化因子を持続発現させることができる。所望の期間経過後は、例えば、センダイウイルスゲノムの任意の遺伝子配列、例えばL遺伝子内の配列に特異的なsiRNAを導入することにより、該ウイルスベクターを消失させることができる。 In the production method of the present invention, introduction into a Sendai virus vector containing a nucleic acid encoding a MNation factor into a pluripotent stem cell is preferably performed simultaneously with changing the pluripotent stem cell to differentiation-inducing conditions. In addition, since the expression period of the introduced MNation factor does not suffer from disadvantages in the production of motoneurons because it becomes long, no particular upper limit is set, but at least 2 days, preferably 3 days or more, It is preferably maintained for 4 days or more, 5 days or more, 6 days or more, or 7 days or more. More preferably, it is 2 days or more and 14 days or less. In the present invention, by using a sustained-expression type Sendai virus vector, the above-mentioned MNation factor can be expressed continuously. After a desired period of time, for example, by introducing an siRNA specific to an arbitrary gene sequence of the Sendai virus genome, for example, a sequence in the L gene, the virus vector can be eliminated.
5.遺伝子導入された多能性幹細胞の培養工程
本発明において、運動ニューロンの分化誘導条件とは、運動ニューロンへの分化シグナル因子を添加した基本培地中で培養することである。ここで運動ニューロン分化シグナル因子としては、前記工程で導入されたMN化因子による運動ニューロンへの分化誘導を促進し得る1以上のシグナル伝達因子であれば特に制限はないが、例えば、レチノイン酸、SHHシグナル刺激剤および神経栄養因子が挙げられる。
基本培地としては、例えば、Glasgow's Minimal Essential Medium(GMEM)培地、IMDM培地、Medium 199培地、Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM)培地、αMEM培地、Dulbecco's modified Eagle's Medium (DMEM)培地、Ham's F12培地、RPMI 1640培地、Fischer's培地、Neurobasal Medium(ライフテクノロジーズ)およびこれらの混合培地などが挙げられる。基本培地には、血清が含有されていてもよいし、あるいは無血清でもよい。必要に応じて、培地は、例えば、Knockout Serum Replacement(KSR)(ES細胞培養時のFBSの血清代替物)、N2サプリメント(Invitrogen)、B27サプリメント(Invitrogen)、アルブミン、トランスフェリン、アポトランスフェリン、脂肪酸、インスリン、コラーゲン前駆体、微量元素、2-メルカプトエタノール、3'-チオールグリセロールなどの1つ以上の血清代替物を含んでもよいし、脂質、アミノ酸、L-グルタミン、Glutamax(Invitrogen)、非必須アミノ酸、ビタミン、増殖因子、低分子化合物、抗生物質、抗酸化剤、ピルビン酸、緩衝剤、無機塩類、セレン酸、プロゲステロンおよびプトレシンなどの1つ以上の物質も含有し得る。好ましい基本培地は、インスリン、アポトランスフェリン、セレン酸、プロゲステロンおよびプトレシンを含有するDMEMおよびF12の混合培地である。本発明では、この基本培地へ適宜、レチノイン酸、SHHシグナル刺激剤および神経栄養因子を加えた培地中で培養することが好ましい。 5. Step of culturing gene-introduced pluripotent stem cell In the present invention, the condition for inducing differentiation of a motor neuron is culturing in a basic medium to which a differentiation signal factor for the motor neuron is added. Here, the motoneuron differentiation signal factor is not particularly limited as long as it is one or more signal transduction factors that can promote differentiation induction into motoneurons by the MNation factor introduced in the above step, for example, retinoic acid, SHH signal stimulants and neurotrophic factors.
As the basic medium, for example, Glasgow's Minimal Essential Medium (GMEM) medium, IMDM medium, Medium 199 medium, Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) medium, αMEM medium, Dulbecco's modified Eagle's Medium (DMEM) medium, Ham's F12 medium, RPMI 1640 Examples include a medium, Fischer's medium, Neurobasal Medium (Life Technologies), and a mixed medium thereof. The basic medium may contain serum or may be serum-free. If necessary, the medium may be, for example, Knockout Serum Replacement (KSR) (serum substitute for FBS during ES cell culture), N2 supplement (Invitrogen), B27 supplement (Invitrogen), albumin, transferrin, apotransferrin, fatty acid, May contain one or more serum substitutes such as insulin, collagen precursors, trace elements, 2-mercaptoethanol, 3'-thiolglycerol, lipids, amino acids, L-glutamine, Glutamax (Invitrogen), non-essential amino acids It may also contain one or more substances such as vitamins, growth factors, small molecules, antibiotics, antioxidants, pyruvate, buffers, inorganic salts, selenate, progesterone and putrescine. A preferred basal medium is a mixed medium of DMEM and F12 containing insulin, apotransferrin, selenate, progesterone and putrescine. In the present invention, the culture is preferably performed in a medium in which retinoic acid, an SHH signal stimulator, and a neurotrophic factor are appropriately added to this basic medium.
本発明において、SHH(Sonic hedgehog)シグナル刺激剤とは、SHHが受容体であるPatched (Ptch1)に結合して引き起こされるSmoothened (Smo)の脱抑制およびさらに続くGli2の活性化を引き起こす物質として定義され、例えば、SHH、Hh-Ag1.5 (Li, X., e t al., Nature Biotechnology, 23, 215-221 (2005))、Smoothened Agonist、SAG (N-Methyl-N’-(3-pyridinylbenzyl)-N’-(3-chlorobenzo[b]thiophene-2-carbonyl)-1,4-diaminocyclohexane)、20a-hydroxycholesterol、Purmorphamineおよびこれらの誘導体などが例示される(Stanton BZ, Peng LF, Mol Biosyst. 6:44-54, 2010)。好ましくは、SAGであり得る。 In the present invention, a SHH (Sonic hedgehog) signal stimulator is defined as a substance that causes the inhibition of Smoothened (Smo) caused by SHH binding to the receptor Patched (Ptch1) and the subsequent activation of Gli2. For example, SHH, Hh-Ag1.5 (Li, X., et al., Nature Biotechnology, 23, 215-221 (2005)), Smoothened Agonist, SAG (N-Methyl-N '-(3-pyridinylbenzyl ) -N '-(3-chlorobenzo [b] thiophene-2-carbonyl) -1,4-diaminocyclohexane), 20a-hydroxycholesterol, Purmorphamine and derivatives thereof (Stanton BZ, Peng LF, Mol Biosyst. 6: 44-54, 2010). Preferably, it may be SAG.
本発明において、神経栄養因子とは、運動ニューロンの生存と機能維持に重要な役割を果たしている膜受容体へのリガンドであり、例えば、神経増殖因子(NGF)、脳由来神経栄養因子 (BDNF)、ニューロトロフィン3 (NT-3)、ニューロトロフィン4/5 (NT-4/5)、ニューロトロフィン6 (NT-6)、塩基性FGF、酸性FGF、FGF-5、上皮成長因子(EGF)、肝細胞増殖因子 (HGF)、インスリン、インスリン様増殖因子1(IGF 1)、インスリン様増殖因子2 (IGF2)、グリア細胞由来神経栄養因子 (GDNF)、TGF-b2、TGF-b3、インターロイキン6 (IL-6)、毛様体神経栄養因子(CNTF)およびLIFなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において好ましい神経栄養因子は、GDNF、BDNF及びNT-3から選択される1以上の因子である。In the present invention, a neurotrophic factor is a ligand to a membrane receptor that plays an important role in the survival and function maintenance of motor neurons, such as nerve growth factor (NGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF) , Neurotrophin 3 (NT-3), neurotrophin 4/5 (NT-4 / 5), neurotrophin 6 (NT-6), basic FGF, acidic FGF, FGF-5, epidermal growth factor ( EGF), hepatocyte growth factor (HGF), insulin, insulin-like growth factor 1 (IGF 1), insulin-like growth factor 2 (IGF2), glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), TGF-b2, TGF-b3, Examples include, but are not limited to, interleukin 6 (IL-6), ciliary neurotrophic factor (CNTF), and LIF.
A preferred neurotrophic factor in the present invention is one or more factors selected from GDNF, BDNF and NT-3.
本発明の製造方法は、当該分化誘導条件下での培養工程を、分化シグナル因子の組成を変更することなく、実質的に単一組成の培地を用いて実施し得ることを特徴の1つとする。ここで「実質的に単一組成」であるとは、運動ニューロンへの分化シグナル因子の組み合わせ及び/又は濃度が変更されない限り、他の培地組成に変更があることを許容することを意味し、例えば、核酸導入の当日の培地にROCK阻害剤(例えば、Y-27632など)を添加し、翌日以降ROCK阻害剤を含まない培地に変更すること以外に培地組成を変更しない場合は、実質的に単一組成であるといえる。 One feature of the production method of the present invention is that the culture step under the differentiation-inducing conditions can be carried out using a medium having a single composition without changing the composition of the differentiation signal factor. . As used herein, “substantially a single composition” means that other medium composition changes can be allowed unless the combination and / or concentration of differentiation signal factors to motor neurons is changed, For example, if a ROCK inhibitor (for example, Y-27632) is added to the medium on the day of nucleic acid introduction and the medium composition is not changed except for changing to a medium not containing the ROCK inhibitor after the next day, It can be said that it is a single composition.
本発明の運動ニューロンの分化誘導工程における培養温度は、特に限定されないが、約30〜40℃、好ましくは約37℃であり、CO2含有空気の雰囲気下で培養が行われ、CO2濃度は、好ましくは約2〜5%である。The culture temperature in the differentiation induction step of the motor neuron of the present invention is not particularly limited, but is about 30 to 40 ° C., preferably about 37 ° C. The culture is performed in an atmosphere of CO 2 -containing air, and the CO 2 concentration is , Preferably about 2-5%.
MN化因子をコードする核酸導入後の分化誘導工程において細胞を培養する期間は、運動ニューロンの製造が確認されれば特に限定されないが、例えば、2日間以上、好ましくは3、4、5、6、7、10もしくは14日間、あるいはそれ以上である。 The period of culturing the cells in the differentiation induction step after introduction of the nucleic acid encoding the MNation factor is not particularly limited as long as the production of motor neurons is confirmed, but for example, 2 days or more, preferably 3, 4, 5, 6 , 7, 10 or 14 days or longer.
本明細書において、「運動ニューロンを誘導する」又は「運動ニューロンを製造する」との語は互換的に用いられ、運動ニューロンを含有する細胞集団を得ることを意味する。また、本発明において「運動ニューロン」とは、HB9及び/又はChATなどの運動ニューロン特異的なマーカー遺伝子を発現している細胞と定義される。また、本発明の製造方法により得られる運動ニューロンを含有する細胞集団には、運動ニューロンに特異的なマーカーを発現していないが、ニューロンに特異的なマーカーを発現する運動ニューロン以外のニューロンも含まれ得る。本発明において「ニューロン」とは、Tuj1及び/又はMAP2などのニューロンマーカーを発現している細胞と定義される。 As used herein, the terms “inducing motor neurons” or “producing motor neurons” are used interchangeably to mean obtaining a population of cells containing motor neurons. In the present invention, “motor neuron” is defined as a cell expressing a motor neuron-specific marker gene such as HB9 and / or ChAT. Further, the cell population containing motor neurons obtained by the production method of the present invention does not express markers specific to motor neurons, but also includes neurons other than motor neurons that express neurons specific markers. Can be. In the present invention, “neuron” is defined as a cell expressing a neuron marker such as Tuj1 and / or MAP2.
本発明の製造方法により運動ニューロン及び/又はニューロンが誘導されたかどうかの確認は、例えば、前記分化誘導工程を経て得られた細胞集団に関し、先述の発現マーカーに基づいた免疫細胞化学や定量的PCR(qPCR)といった当業者に公知の手法により、そのタンパク質発現及び/又はmRNA発現を観察することにより行うことができる。 Whether or not motoneurons and / or neurons are induced by the production method of the present invention is, for example, related to the cell population obtained through the differentiation induction step, immunocytochemistry or quantitative PCR based on the aforementioned expression markers (qPCR) can be performed by observing the protein expression and / or mRNA expression by a technique known to those skilled in the art.
本発明の製造方法によれば、単一のセンダイウイルスベクターにすべてのMN化因子をコードする核酸を搭載して導入するので、少なくとも多能性幹細胞に導入されるMN化因子の種類における細胞間でのばらつきはない。従って、本発明の製造方法は、より均質な運動ニューロン集団を提供することができる。これは運動ニューロンの中での均一性に関することであるが、導入されるMN化因子の種類に細胞間でばらつきがあると、ニューロンには分化誘導されるものの運動ニューロンに特異的に分化できない蓋然性も高まると考えられる。実際にLhx3、Ngn2(及びIsl1)をコードする核酸を、それぞれ別個のセンダイウイルスベクターに搭載して導入した場合には、得られる細胞集団におけるニューロン全体に占める運動ニューロンの割合が低い。これに対し、単一のベクターに全MN化因子を搭載した本発明の製造方法によれば、ニューロン全体に占める運動ニューロンの割合は、例えば60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上と顕著に高い。このことは、運動ニューロンの中でも細胞間のばらつきが少なく、より均質な運動ニューロンが得られていることを強く示唆するものである。 According to the production method of the present invention, since nucleic acids encoding all MNation factors are introduced into a single Sendai virus vector and introduced, at least between the types of MNation factors introduced into pluripotent stem cells. There is no variation. Therefore, the production method of the present invention can provide a more homogeneous motor neuron population. This is related to homogeneity among motor neurons, but if the type of Mn factor to be introduced varies among cells, the probability that neurons can be differentiated but cannot be differentiated specifically into motor neurons. Is also expected to increase. When nucleic acids that actually encode Lhx3 and Ngn2 (and Isl1) are introduced on different Sendai virus vectors, the proportion of motor neurons in the total neurons in the resulting cell population is low. In contrast, according to the production method of the present invention in which all MNation factors are mounted on a single vector, the ratio of motor neurons in the whole neurons is, for example, 60% or more, preferably 70% or more, and more preferably 80%. Remarkably high at more than%. This strongly suggests that there is little variation among cells among motor neurons, and that more uniform motor neurons are obtained.
本発明の製造方法により、運動ニューロン病(MND)患者由来のiPS細胞や、MNDの原因となる変異遺伝子を導入したモデル動物(マウス等)由来の多能性幹細胞(PSC)から誘導された運動ニューロンは、由来となった患者やモデル動物における疾患の表現型をよく再現することができる。例えば、ALSの原因となる変異遺伝子を有する多能性幹細胞由来運動ニューロン(ALS PSC-MN)の場合、細胞の生存率低下や神経突起の伸長抑制などの表現型を示す。また、SOD1の変異を有するALS PSC-MNの場合、運動ニューロンにおけるSOD1タンパク質のミスフォールディング及びミスフォールドタンパク質の凝集がALSの表現型として挙げられる。あるいは、TDP-43の変異を有するALS PSC-MNの場合、運動ニューロンにおけるTDP-43タンパク質量の増加及び不溶性TDP-43の細胞質での凝集が、ALSの表現型として挙げられる。SBMAの原因となる変異アンドロゲン受容体(AR)遺伝子を有するSBMA PSC-MNの場合、テストステロン誘導性のARの凝集がSBMAの表現型として挙げられる。SMAの原因となるSMN1の変異を有するSMA PSC-MNの場合、脊髄運動ニューロン数の減少や神経突起の伸長抑制、カスパーゼ-3、-8活性化を伴うアポトーシスなどがSMAの表現型として挙げられる。 Exercise induced from iPS cells derived from motor neuron disease (MND) patients and pluripotent stem cells (PSC) derived from model animals (such as mice) into which a mutant gene causing MND has been introduced by the production method of the present invention Neurons can well reproduce the disease phenotype in the patient or model animal from which they originated. For example, in the case of a pluripotent stem cell-derived motor neuron (ALS PSC-MN) having a mutated gene causing ALS, it exhibits a phenotype such as a decrease in cell survival rate or suppression of neurite outgrowth. Further, in the case of ALS PSC-MN having a mutation of SOD1, misfolding of SOD1 protein and aggregation of misfolded protein in motor neurons can be mentioned as ALS phenotypes. Alternatively, in the case of ALS PSC-MN having a mutation of TDP-43, an increase in the amount of TDP-43 protein in motor neurons and aggregation of insoluble TDP-43 in the cytoplasm can be mentioned as the ALS phenotype. In the case of SBMA PSC-MN having a mutated androgen receptor (AR) gene that causes SBMA, testosterone-induced AR aggregation can be cited as an SBMA phenotype. In the case of SMA PSC-MN with SMN1 mutations that cause SMA, SMA phenotypes include a decrease in the number of spinal motor neurons, suppression of neurite outgrowth, and apoptosis with caspase-3 and -8 activation. .
本発明において、多能性幹細胞から運動ニューロンを製造する工程において、筋管細胞を混在させることで、筋管細胞と運動ニューロンとが接着した神経筋接合部を有する細胞培養物を得ることができる。神経筋接合部とは、神経細胞の突起末端よりアセチルコリンが放出され、筋管細胞に存在する受容体が受け取ることができる構造を意味する。神経筋接合部は、例えば、運動ニューロンにおけるSV2および筋管細胞におけるアセチルコリン受容体が共局在することにより確認することができる。神経筋接合部の形成不全によって引き起こされる病態(例えば、重症筋無力症およびLambert-Eaton筋無力症)の病態を再現するにあたって、神経筋接合部を含有する細胞培養物は有用である。 In the present invention, a cell culture having a neuromuscular junction where myotube cells and motor neurons are adhered can be obtained by mixing myotube cells in the step of producing motor neurons from pluripotent stem cells. . The neuromuscular junction means a structure in which acetylcholine is released from the projection end of a nerve cell and can be received by a receptor present in a myotube cell. The neuromuscular junction can be confirmed, for example, by colocalization of SV2 in motor neurons and acetylcholine receptors in myotubes. Cell cultures containing neuromuscular junctions are useful in reproducing the pathologies caused by neuromuscular junction malformations (eg, myasthenia gravis and Lambert-Eaton myasthenia).
<運動ニューロン病の治療薬のスクリーニング方法>
本発明はまた、上記本発明の製造方法により得られた、運動ニューロン病(MND)患者由来のiPS細胞から誘導された運動ニューロン集団や、MND原因遺伝子を導入した多能性幹細胞から誘導された運動ニューロン集団を用いて、MNDの治療薬候補物質をスクリーニングする方法を提供する。当該方法は、
(1) 該運動ニューロン集団に被検物質を接触させる工程、
(2) 前記細胞集団における運動ニューロン病の表現型の程度を測定する工程、及び
(3) 被検物質を接触させなかった場合と比較して、該表現型の程度を改善した被検物質を運動ニューロン病の治療薬候補物質として選択する工程
を含む。<Screening method of therapeutic agent for motor neuron disease>
The present invention is also derived from a motor neuron population derived from a motor neuron disease (MND) patient-derived iPS cell obtained by the production method of the present invention, or a pluripotent stem cell into which an MND causative gene has been introduced. Provided is a method for screening a candidate drug for MND using a population of motor neurons. The method is
(1) contacting the test substance with the motor neuron population;
(2) measuring the degree of motor neuron disease phenotype in the cell population; and
(3) including a step of selecting a test substance having an improved degree of the phenotype as a therapeutic drug candidate substance for motor neuron disease as compared with a case where the test substance is not contacted.
工程(2)において測定される表現型としては、上記した各種MNDに特異的な表現型の1つ以上を適宜選択することができる。例えば、ALS PSC-MNの場合、運動ニューロンの細胞数、神経突起の長さ、SOD1タンパク質のミスフォールディング、不溶性TDP-43タンパク質の細胞質凝集などを指標とすることができる。 As the phenotype measured in step (2), one or more phenotypes specific to the various MNDs described above can be appropriately selected. For example, in the case of ALS PSC-MN, the number of motor neurons, neurite length, SOD1 protein misfolding, cytosolic aggregation of insoluble TDP-43 protein, and the like can be used as indices.
細胞数を測定する方法は特に限定されないが、生細胞数を計測することによって行ってもよく、死細胞の数の逆数によって算出してもよい。死細胞の数の測定は、MTT 法、WST-1法、WST-8法を用いて吸光度を測定する方法、または、TO(thiazole orange) 、PI( propidium iodide)、7AAD、カルセインAM、またはエチジウムホモダイマー1(EthD-1)を用いて染色し、フローサイトメーターを用いて計数する方法、もしくはLDHの活性を測定する方法が例示される。 The method for measuring the number of cells is not particularly limited, but may be performed by measuring the number of living cells, or may be calculated by the reciprocal of the number of dead cells. The number of dead cells can be measured by measuring the absorbance using the MTT method, WST-1 method, WST-8 method, or TO (thiazole orange), PI (propidium iodide), 7AAD, calcein AM, or ethidium. Examples thereof include a method of staining with homodimer 1 (EthD-1) and counting using a flow cytometer, or a method of measuring LDH activity.
神経突起長の測定は目視によって行うこともでき、例えば、細胞画像解析装置(インセルアナライザー)を用いて測定してもよい。細胞画像解析装置を用いるに当たっては、運動ニューロンを特異的に認識できるように、HB9のプロモーターの下流に蛍光物質(例えば、GFPなど)を発現させるベクターを細胞に組み込んで行うことができる。 The neurite length can be measured by visual observation, and for example, it may be measured using a cell image analyzer (in-cell analyzer). When using a cell image analyzer, a vector that expresses a fluorescent substance (for example, GFP) downstream of the promoter of HB9 can be incorporated into cells so that motor neurons can be specifically recognized.
ミスフォールドSOD1タンパク質や不溶性TDP-43の検出は、それぞれ後述の実施例に記載される方法により行うことができる。 Detection of misfolded SOD1 protein and insoluble TDP-43 can be carried out by the methods described in Examples described later, respectively.
被検物質としては、例えば、細胞抽出物、細胞培養上清、微生物発酵産物、海洋生物由来の抽出物、植物抽出物、精製タンパク質又は粗タンパク質、ペプチド、非ペプチド化合物、合成低分子化合物、及び天然化合物が挙げられる。 Examples of test substances include cell extracts, cell culture supernatants, microbial fermentation products, marine organism extracts, plant extracts, purified proteins or crude proteins, peptides, non-peptide compounds, synthetic low molecular compounds, and Natural compounds are mentioned.
被検物質はまた、(1)生物学的ライブラリー、(2)デコンヴォルーションを用いる合成ライブラリー法、(3)「1ビーズ1化合物(one-bead one-compound)」ライブラリー法、及び(4)アフィニティクロマトグラフィ選別を使用する合成ライブラリー法を含む当技術分野で公知のコンビナトリアルライブラリー法における多くのアプローチのいずれかを使用して得ることができる。アフィニティクロマトグラフィ選別を使用する生物学的ライブラリー法はペプチドライブラリーに限定されるが、その他のアプローチはペプチド、非ペプチドオリゴマー、又は化合物の低分子化合物ライブラリーに適用できる(Lam (1997) Anticancer Drug Des. 12: 145-67)。分子ライブラリーの合成方法の例は、当技術分野において見出され得る(DeWitt et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 6909-13; Erb et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 11422-6; Zuckermann et al. (1994) J. Med. Chem. 37: 2678-85; Cho et al. (1993) Science 261: 1303-5; Carell et al. (1994) Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2059; Carell et al. (1994) Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2061; Gallop et al. (1994) J. Med. Chem. 37: 1233-51)。化合物ライブラリーは、溶液(Houghten (1992) Bio/Techniques 13: 412-21を参照のこと)又はビーズ(Lam (1991) Nature 354: 82-4)、チップ(Fodor (1993) Nature 364: 555-6)、細菌(米国特許第5,223,409号)、胞子(米国特許第5,571,698号、同第5,403,484号、及び同第5,223,409号)、プラスミド(Cull et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 1865-9)若しくはファージ(Scott and Smith (1990) Science 249: 386-90; Devlin (1990) Science 249: 404-6; Cwirla et al. (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6378-82; Felici (1991) J. Mol. Biol. 222: 301-10; 米国特許出願公開第2002/0103360号)として作製され得る。 The test substances are also (1) biological library, (2) synthetic library method using deconvolution, (3) “one-bead one-compound” library method, and (4) can be obtained using any of a number of approaches in combinatorial library methods known in the art, including synthetic library methods using affinity chromatography sorting. Biological library methods using affinity chromatography sorting are limited to peptide libraries, but other approaches can be applied to small molecule compound libraries of peptides, non-peptide oligomers, or compounds (Lam (1997) Anticancer Drug Des. 12: 145-67). Examples of methods for the synthesis of molecular libraries can be found in the art (DeWitt et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 6909-13; Erb et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 11422-6; Zuckermann et al. (1994) J. Med. Chem. 37: 2678-85; Cho et al. (1993) Science 261: 1303-5; Carell et al. (1994) Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2059; Carell et al. (1994) Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2061; Gallop et al. (1994) J. Med. Chem 37: 1233-51). Compound libraries can be found in solutions (see Houghten (1992) Bio / Techniques 13: 412-21) or beads (Lam (1991) Nature 354: 82-4), chips (Fodor (1993) Nature 364: 555- 6) Bacteria (US Pat. No. 5,223,409), Spores (US Pat. Nos. 5,571,698, 5,403,484, and 5,223,409), plasmids (Cull et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 1865-9) or phage (Scott and Smith (1990) Science 249: 386-90; Devlin (1990) Science 249: 404-6; Cwirla et al. (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 : 6378-82; Felici (1991) J. Mol. Biol. 222: 301-10; US Patent Application Publication No. 2002/0103360).
被検物質を接触させなかった場合と比較して、運動ニューロン細胞数を増加させたり、神経突起を伸長させたり、ミスフォールドSOD1量や不溶性TDP-43量を減少させたりした被検物質を、ALS治療薬の候補物質として選択することができる。 Compared to the case where the test substance was not contacted, the test substance that increased the number of motor neuron cells, extended the neurite, decreased the amount of misfolded SOD1 and insoluble TDP-43, Can be selected as a candidate substance for ALS treatment.
ALS以外のMND PSC−MNの場合も、同様に、各疾患特異的な表現型を自体公知の方法により検出し、その程度を、被検物質を接触させた場合とさせなかった場合とで比較することにより、該MNDの治療薬候補物質を選択することができる。 Similarly, in the case of MND PSC-MN other than ALS, each disease-specific phenotype is detected by a method known per se, and the degree is compared between when the test substance is contacted and when it is not contacted. This makes it possible to select a therapeutic drug candidate substance for the MND.
医薬候補化合物の探索系(薬効スクリーニング系)としての用途を強調して記載したが、本発明のMND PSC-MNは、当該疾患に対する既存の医薬化合物の、個々の患者(あるいは同じ原因遺伝子変異を有する患者群)における感受性の評価(患者群の分類(例、レスポンダーと非レスポンダー))にも使用可能である。さらに、分類された患者群間における網羅的遺伝子発現解析結果を比較することにより、薬剤感受性マーカー遺伝子を同定するのにも応用可能である。 Although described with emphasis on its use as a drug candidate compound search system (medicine efficacy screening system), the MND PSC-MN of the present invention can be used for individual patients (or the same causative gene mutation) of an existing drug compound for the disease. It can also be used for sensitivity assessment (classification of patient groups (eg, responders and non-responders)). Furthermore, the present invention can be applied to identify drug sensitivity marker genes by comparing the results of comprehensive gene expression analysis among classified patient groups.
<多能性幹細胞から誘導された運動ニューロンを用いた移植治療>
一方、健常人由来の多能性幹細胞から誘導された運動ニューロンは、MND(例えば、ALS、SBMA、SMAなど)をはじめとする神経変性疾患及び神経損傷の移植療法剤として利用することができる。本発明の製造方法により得られるPSC-MNは、MN化因子やベクター要素の染色体への組み込みがないので、腫瘍化リスクが低く安全に使用することができる。運動ニューロンは、常套手段にしたがって医薬上許容される担体と混合するなどして、注射剤、懸濁剤、点滴剤等の非経口製剤として製造される。当該非経口製剤に含まれ得る医薬上許容される担体としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液(例えば、D-ソルビトール、D-マンニトール、塩化ナトリウムなど)などの注射用の水性液を挙げることができる。当該製剤は、例えば、緩衝剤(例えば、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液)、無痛化剤(例えば、塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカインなど)、安定剤(例えば、ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコールなど)、保存剤、酸化防止剤などと配合してもよい。運動ニューロンを水性懸濁液剤として製剤化する場合、上記水性液に約1×105〜1×108細胞/mLとなるように、運動ニューロンを懸濁させればよい。運動ニューロンの移植は、上記懸濁液を神経変性または神経損傷の病変部に注入することにより行うことができる。投与される細胞数は病変の程度等により適宜変更され得るが、例えば、ヒトALS患者の場合、約1×105〜1×108細胞を投与することができる。<Transplantation therapy using motoneurons derived from pluripotent stem cells>
On the other hand, motor neurons derived from pluripotent stem cells derived from healthy individuals can be used as transplantation therapeutic agents for neurodegenerative diseases and nerve damage including MND (for example, ALS, SBMA, SMA, etc.). Since PSC-MN obtained by the production method of the present invention does not incorporate MNation factors or vector elements into the chromosome, it can be used safely with low risk of tumorigenesis. Motor neurons are produced as parenteral preparations such as injections, suspensions, drops, etc. by mixing with pharmaceutically acceptable carriers according to conventional means. Examples of pharmaceutically acceptable carriers that can be included in the parenteral preparation include isotonic solutions (eg, D-sorbitol, D-mannitol, sodium chloride, etc.) containing physiological saline, glucose and other adjuvants. An aqueous liquid for injection can be mentioned. The preparation includes, for example, a buffer (eg, phosphate buffer, sodium acetate buffer), a soothing agent (eg, benzalkonium chloride, procaine hydrochloride, etc.), a stabilizer (eg, human serum albumin, polyethylene glycol). Etc.), preservatives, antioxidants and the like. When a motor neuron is formulated as an aqueous suspension, the motor neuron may be suspended in the aqueous solution so as to be about 1 × 10 5 to 1 × 10 8 cells / mL. Motor neuron transplantation can be performed by injecting the suspension into a lesion of neurodegeneration or nerve injury. The number of cells to be administered can be appropriately changed depending on the degree of lesion, etc. For example, in the case of a human ALS patient, about 1 × 10 5 to 1 × 10 8 cells can be administered.
上記移植治療と薬物療法とを併用することができる。併用薬としては、例えば対象疾患がALSの場合には、既存のALS治療薬であるリルゾール(商品名: リルテック(登録商標)(サノフィ社))や、WO2012/029994に記載の1,3-ジフェニル尿素誘導体またはマルチキナーゼ阻害剤、WO2011/074690に記載のHMG-CoA還元酵素阻害剤、あるいは、アナカジン酸(Egawa, N et al, Sci Transl Med. 4(145):145ra104. doi: 10.1126)等を挙げることができる。対象疾患がSBMAの場合には、酢酸リュープロレリンなどの黄体形成ホルモンアナログが挙げられる。これらの薬剤は、例えば、ALS、SBMAの治療(治験)に通常使用される投与量・投与経路で使用することができる。 The transplantation and drug therapy can be used in combination. As a concomitant drug, for example, when the target disease is ALS, riluzole (trade name: Riltech (registered trademark) (Sanofi)), which is an existing ALS treatment drug, or 1,3-diphenyl described in WO2012 / 029994 Urea derivatives or multikinase inhibitors, HMG-CoA reductase inhibitors described in WO2011 / 074690, or anacadic acid (Egawa, N et al, Sci Transl Med. 4 (145): 145ra104. Doi: 10.1126) Can be mentioned. When the target disease is SBMA, luteinizing hormone analogs such as leuprorelin acetate can be mentioned. These agents can be used, for example, in dosages / administration routes usually used for treatment (clinical trial) of ALS and SBMA.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されないことは言うまでもない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto.
<材料及び方法>
1. ヒト線維芽細胞の誘導及びiPS細胞の作製
ヒト線維芽細胞は、書面による同意を得たうえで入手した。iPS細胞は、Egawa N. et al., Sci Transl Med. 2012 Aug 1;4 (145):145ra104.に記載された方法により作製した。iPS細胞コロニーを選抜後、iPS細胞を培養し、SNLフィーダー層上で継代した。培地は、塩基性の線維芽細胞増殖因子(4 ng/ml;和光純薬工業)並びに50 mg/mlペニシリン及びストレプトマイシンを含む霊長類胚性幹細胞培地(ReproCELL)を用いた。培地は毎日交換し、iPS細胞は約1週間に1回継代した。<Materials and methods>
1. Induction of human fibroblasts and preparation of iPS cells Human fibroblasts were obtained with written consent. iPS cells were prepared by the method described in Egawa N. et al., Sci Transl Med. 2012 Aug 1; 4 (145): 145ra104. After selecting iPS cell colonies, iPS cells were cultured and subcultured on the SNL feeder layer. As the medium, primate embryonic stem cell medium (ReproCELL) containing basic fibroblast growth factor (4 ng / ml; Wako Pure Chemical Industries) and 50 mg / ml penicillin and streptomycin was used. The medium was changed daily and iPS cells were passaged about once a week.
2. マウス胎児線維芽細胞の誘導及びiPS細胞の作製
マウス胎児線維芽細胞(MEF)は、Gurney ME. et al., Science. 1994 Jun 17;264(5166):1772-5に記載された方法を用いて、SOD1(G93A)変異を有するALSモデルマウス及びその同腹仔の対照マウスから得た。4つの初期化因子(Oct3/4、Sox2、Klf4及びc-Myc)は、Okita K. et al., Nature. 2007 Jul 19;448(7151):313-7及びTakahashi K. et al., Nat Protoc. 2007;2(12):3081-9に記載される方法により、レトロウイルスベクターを用いてMEFへ導入した。マウスiPS細胞はSNLフィーダー細胞上で培養した。 2. Induction of mouse embryonic fibroblasts and preparation of iPS cells Mouse embryonic fibroblasts (MEF) were prepared by the method described in Gurney ME. Et al., Science. 1994 Jun 17; 264 (5166): 1772-5. Were obtained from ALS model mice having SOD1 (G93A) mutation and their littermate control mice. The four reprogramming factors (Oct3 / 4, Sox2, Klf4 and c-Myc) are Okita K. et al., Nature. 2007 Jul 19; 448 (7151): 313-7 and Takahashi K. et al., Nat. Protoc. 2007; 2 (12): 3081-9 was introduced into MEF using a retroviral vector. Mouse iPS cells were cultured on SNL feeder cells.
3. 遺伝子型解析
ヒトSOD1遺伝子はゲノムDNAからPCRによって増幅し、3100 Genetic Analyzer(Applied Biosystems, Life Technologies, Carlsbad, CA)を用いて直接配列決定を行った。 3. Genotyping The human SOD1 gene was amplified from genomic DNA by PCR and directly sequenced using a 3100 Genetic Analyzer (Applied Biosystems, Life Technologies, Carlsbad, CA).
4. センダイウイルスベクターの構築
(SeV18+Lhx3/TS7ΔFの作製)
1)Lhx3遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+Lhx3/TS7ΔF)の構築
plasmid DNA(pAd/PL-DEST-mLhx3)に搭載されたLhx3遺伝子(配列番号1)を鋳型にして、Lhx3遺伝子のうち、PCRを用いたMutagenesis法により492番目のグアニン(G)をアデニン(A)に変換し、NotI認識部位を消失させた。492番目の変異導入のプライマーとしてmLhx3_G492A_F(5’- CAGCCAAGCGaCCGCGCACCACC-3’(配列番号:7))及びmLhx3_G492A_R(5’- GGTGGTGCGCGGtCGCTTGGCTG -3’(配列番号:8))を用いた。この変異を導入したLhx3遺伝子を鋳型にして、Not1_mLhx3_EIS_N(5'- taagcggccgccaaggttcaATGGAAGCTCGCGGGG -3'(配列番号:9))及びmLhx3_EIS_Not1_C(5'-ttagcggccgcgatgaactttcaccctaagtttttcttactacggTCAGAACTGAGCATGGTCTAC-3'(配列番号:10))のプライマーを用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃ 2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅されたフラグメントをQIAquick PCR purification kitにて精製した。精製したフラグメントをNot Iで消化後にアガロースゲル電気泳動にて分離後、約1.3kbpのバンドを切り出し、QIAquick Gel Extraction kitにて精製した。一方、NP遺伝子の上流に導入遺伝子挿入部位(NotI部位)を有するpSeV18+/TS7ΔFプラスミドをNotIで消化してQIAquick PCR purification kitにて精製した後、アルカリフォスファターゼ処理し、再度、QIAquick PCR purification kitにて精製した。次に、精製したLhx3フラグメントをpSeV18+/TS7ΔFプラスミドのNotIサイトにライゲーションし、大腸菌にトランスフォーメーション後にクローニングを行い、シークエンスにより塩基配列の正しいクローンを選択して、pSeV18+Lhx3/TS7ΔFプラスミドを得た。 4. Construction of Sendai virus vector (production of SeV18 + Lhx3 / TS7ΔF)
1) Construction of a plasmid (pSeV18 + Lhx3 / TS7ΔF) for producing a SeV vector carrying the Lhx3 gene
Using the Lhx3 gene (SEQ ID NO: 1) mounted on plasmid DNA (pAd / PL-DEST-mLhx3) as a template, the 492th guanine (G) of the Lhx3 gene is adenine (A) by the Mutagenesis method using PCR. ) To eliminate the NotI recognition site. MLhx3_G492A_F (5′-CAGCCAAGCGaCCGCGCACCACC-3 ′ (SEQ ID NO: 7)) and mLhx3_G492A_R (5′-GGTGGTGCGCGGtCGCTTGGCTG-3 ′ (SEQ ID NO: 8)) were used as primers for introducing the 492nd mutation. Using the Lhx3 gene into which this mutation was introduced as a template, using Not1_mLhx3_EIS_N (5'-taagcggccgccaaggttcaATGGAAGCTCGCGGGG-3 '(SEQ ID NO: 9)) and mLhx3_EIS_Not1_C (5'-ttagcggccgcgatgaactttGTCTCACTacacGG Using KOD-Plus-Ver.2, 94 ° C for 2 minutes, (98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 68 ° C for 1.5 minutes) for 30 cycles, 68 ° C for 5 minutes, 4 ° C for ∞ PCR was performed, and the amplified fragment was purified with a QIAquick PCR purification kit. The purified fragment was digested with Not I and separated by agarose gel electrophoresis, and then a band of about 1.3 kbp was excised and purified with QIAquick Gel Extraction kit. On the other hand, the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid having a transgene insertion site (NotI site) upstream of the NP gene was digested with NotI and purified with the QIAquick PCR purification kit, then treated with alkaline phosphatase, and again with the QIAquick PCR purification kit. Purified. Next, the purified Lhx3 fragment was ligated to the NotI site of the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid, cloned into Escherichia coli, cloned, and a clone with the correct base sequence was selected by sequencing to obtain the pSeV18 + Lhx3 / TS7ΔF plasmid.
2)Ngn2遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+Ngn2/TS7ΔF)の構築
plasmid DNA(pAd/PL-DEST-mNgn2)に搭載されたNgn2遺伝子(配列番号3)を鋳型にして、Not1_mNeurog2_EIS_N(5'-taagcggccgccaaggttcaCTTATGTTCGTCAAATCTG-3'(配列番号:11))及びmNeurog2_EIS_Not1_C(5'-ttagcggccgcgatgaactttcaccctaagtttttcttactacggCTAGATACAGTCCCTGGCG-3'(配列番号:12))のプライマーを用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃ 2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅されたフラグメントをQIAquick PCR purification kitにて精製した。精製したフラグメントをNot Iで消化後にアガロースゲル電気泳動にて分離後、約0.9kbpのバンドを切り出し、QIAquick Gel Extraction kitにて精製した。一方、NP遺伝子の上流に導入遺伝子挿入部位(NotI部位)を有するpSeV18+/TS7ΔFプラスミドをNotIで消化してQIAquick PCR purification kitにて精製した後、アルカリフォスファターゼ処理し、再度、QIAquick PCR purification kitにて精製した。次に、精製したNgn2フラグメントをpSeV18+/TS7ΔFプラスミドのNotIサイトにライゲーションし、大腸菌にトランスフォーメーション後にクローニングを行い、シークエンスにより塩基配列の正しいクローンを選択して、pSeV18+ Ngn2/TS7ΔFプラスミドを得た。2) Construction of plasmid (pSeV18 + Ngn2 / TS7ΔF) for preparation of SeV vector carrying Ngn2 gene
Using the Ngn2 gene (SEQ ID NO: 3) mounted on plasmid DNA (pAd / PL-DEST-mNgn2) as a template, Not1_mNeurog2_EIS_N (5'-taagcggccgccaaggttcaCTTATGTTCGTCAAATCTG-3 '(SEQ ID NO: 11)) and mNeurog2_EIS_notc_ttcct (ctcctgctctctctctctctctctctctct -3 '(SEQ ID NO: 12)) using KOD-Plus-Ver.2 and a cycle of 94 ° C for 2 minutes (98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 68 ° C for 1.5 minutes) PCR was performed under the conditions of 30 cycles, 68 ° C. for 5 minutes, 4 ° C. ∞, and the amplified fragment was purified with the QIAquick PCR purification kit. The purified fragment was digested with Not I and separated by agarose gel electrophoresis, and then a band of about 0.9 kbp was cut out and purified with a QIAquick Gel Extraction kit. On the other hand, the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid having a transgene insertion site (NotI site) upstream of the NP gene was digested with NotI and purified with the QIAquick PCR purification kit, then treated with alkaline phosphatase, and again with the QIAquick PCR purification kit. Purified. Next, the purified Ngn2 fragment was ligated to the NotI site of the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid, cloned into Escherichia coli, cloned, and a clone with the correct base sequence was selected by sequencing to obtain the pSeV18 + Ngn2 / TS7ΔF plasmid.
3)Isl1遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+Isl1/TS7ΔF)の構築
plasmid DNA(pAd/PL-DEST-mIsl1)に搭載されたIsl1遺伝子(配列番号5)を鋳型にして、Isl1遺伝子の連続するアデニン(A)のうち、PCRを用いたMutagenesis法により30番目のアデニン(A)をグアニン(G)に変換し、アデニン(A)の連続を減らした。また、513番目のグアニン(G)をアデニン(A)に変換し、NotI認識部位を消失させた。30番目の変異導入のプライマーとしてISL1_A30G_F(5’-GATCCACCAAAAAAgAAACGTCTGATTTCC-3’(配列番号:13))及びISL1_A30G_R(5’-GGAAATCAGACGTTTcTTTTTTGGTGGATC-3’(配列番号:14))を用い、513番目の変異導入のプライマーとしてmIsl1_G513G_F(5’-GCCAGCTCTGCGaCCGCACGTCCAC-3’(配列番号:15))及びmIsl1_G513G_R(5’-GTGGACGTGCGGtCGCAGAGCTGGC-3’(配列番号:16))を用いた。この2カ所に変異を導入したIsl1遺伝子を鋳型にして、Not1_mIsl1_EIS_N(5'-taagcggccgccaaggttcaCTTATGGGAGACATGGGC-3'(配列番号:17))及びISL1_EIS_Not1_C(5'-aatgcggccgcgatgaactttcaccctaagtttttcttactacggTCATGCCTCAATAGGAC-3'(配列番号:18))のプライマーを用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃ 2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅されたフラグメントをQIAquick PCR purification kitにて精製した。精製したフラグメントをNot Iで消化後にアガロースゲル電気泳動にて分離後、約1.1kbpのバンドを切り出し、QIAquick Gel Extraction kitにて精製した。一方、NP遺伝子の上流に導入遺伝子挿入部位(NotI部位)を有するpSeV18+/TS7ΔFプラスミドをNotIで消化してQIAquick PCR purification kitにて精製した後、アルカリフォスファターゼ処理し、再度、QIAquick PCR purification kitにて精製した。次に、精製したIsl1フラグメントをpSeV18+/TS7ΔFプラスミドのNotIサイトにライゲーションし、大腸菌にトランスフォーメーション後にクローニングを行い、シークエンスにより塩基配列の正しいクローンを選択して、pSeV18+Isl1/TS7ΔFプラスミドを得た。3) Construction of plasmid (pSeV18 + Isl1 / TS7ΔF) for preparing SeV vector carrying Isl1 gene
Using the Isl1 gene (SEQ ID NO: 5) mounted on plasmid DNA (pAd / PL-DEST-mIsl1) as a template, among the adenine (A) in which the Isl1 gene continues, the 30th adenine is obtained by the Mutagenesis method using PCR. (A) was converted to guanine (G), reducing the adenine (A) sequence. In addition, the 513th guanine (G) was converted to adenine (A) to eliminate the NotI recognition site. Using the ISL1_A30G_F (5'-GATCCACCAAAAAAgAAACGTCTGATTTCC-3 '(SEQ ID NO: 13)) and ISL1_A30G_R (5'-GGAAATCAGACGTTTcTTTTTTGGTGGATC-3' (SEQ ID NO: 14)) as primers for the 30th mutagenesis, the 513 th mutagenesis MIsl1_G513G_F (5′-GCCAGCTCTGCGaCCGCACGTCCAC-3 ′ (SEQ ID NO: 15)) and mIsl1_G513G_R (5′-GTGGACGTGCGGtCGCAGAGCTGGC-3 ′ (SEQ ID NO: 16)) were used as primers. Notl_mIsl1_EIS_N (5'-taagcggccgccaaggttcaCTTATGGGAGACATGGGC-3 '(SEQ ID NO: 17)) and ISL1_EIS_Not1_C (5'-aatgcggccgcgctactctcctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctactctcctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctctgctgctgctgcgctgctgcgcgcgctgcgctgcgcgctgcgcgcgcgcgggggggggggggggg3gg) , Using KOD-Plus-Ver.2, 30 cycles of 94 ℃ 2 minutes, (98 ℃ 10 seconds, 55 ℃ 30 seconds, 68 ℃ 1.5 minutes), 68 ℃ 5 minutes, 4 ℃ ∞ PCR was performed under the conditions described above, and the amplified fragment was purified with a QIAquick PCR purification kit. The purified fragment was digested with Not I and separated by agarose gel electrophoresis, and then a band of about 1.1 kbp was excised and purified with a QIAquick Gel Extraction kit. On the other hand, the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid having a transgene insertion site (NotI site) upstream of the NP gene was digested with NotI and purified with the QIAquick PCR purification kit, then treated with alkaline phosphatase, and again with the QIAquick PCR purification kit. Purified. Next, the purified Isl1 fragment was ligated to the NotI site of the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid, cloned into Escherichia coli, cloned, and a clone with the correct base sequence was selected by sequencing to obtain the pSeV18 + Isl1 / TS7ΔF plasmid.
4)Lhx3-Ngn2-Isl1の3遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV(PM)Lhx3-Ngn2-Isl1/TSΔF)の構築
Lhx3遺伝子フラグメントの構築は、SeV18+Lhx3/TS7ΔF のcDNAに搭載されたLhx3遺伝子を鋳型にしたPCRによって行った。Not1_mLhx3_EIS_N(5’-taagcggccgccaaggttcaATGGAAGCTCGCGGGG-3'(配列番号:9))及びmLhx3-mNgn2_C(5’-ctaagtttttcttactacggTCAGAACTGAGCATGGTC-3’(配列番号:19))をプライマーとして用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅したLhx3遺伝子フラグメント(約1.3kbp)をQIAquick PCR purification kitにて精製した。
Ngn2遺伝子フラグメントの構築は、SeV18+Ngn2/TS7ΔF のcDNAに搭載されたNgn2遺伝子を鋳型にしたPCRによって行った。mLhx3-mNgn2_N(5’-gtaagaaaaacttagggtgaaagttcatccacctaacagccgccATGTTCGTCAAATCTG-3'(配列番号:20))及びmNgn2-mIsl1_C(5’-ggtgaaatctttcaccctaagtttttcttattctacggCTAGATACAGTCCCTGGC-3’(配列番号:21))をプライマーとして用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅したLhx3遺伝子フラグメント(約0.9kbp)をQIAquick PCR purification kitにて精製した。
Isl1遺伝子フラグメントの構築は、SeV18+Isl1/TS7ΔF のcDNAに搭載されたIsl1遺伝子を鋳型にしたPCRによって行った。mNgn2-mIsl1_N(5’-gaaagatttcacctaacacgccgccATGGGAGACATGGGCG-3'(配列番号:22))及びEIS-NotI-R(5’- acctgcggccgcgaactttcaccctaagtttttc-3’(配列番号:23))をプライマーとして用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅したIsl1遺伝子フラグメント(約1.1kbp)をQIAquick PCR purification kitにて精製した。
次にLhx3-Ngn2-Isl1遺伝子フラグメントの構築は、前述のPCRによって作製したLhx3遺伝子フラグメント、Ngn2遺伝子フラグメント及びIsl1遺伝子フラグメントを混合して鋳型にしたPCRによって行った。Not1_mLhx3_EIS_N及びEIS-NotI-Rをプライマーとして用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃ 2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅したLhx3-Ngn2-Isl1遺伝子フラグメント(約3.2kbp)をQIAquick PCR purification kitにて精製した。次に、精製したLhx3-Ngn2-Isl1フラグメントをpSeV(PM)/TSΔFプラスミドのNotIサイトにライゲーションし、大腸菌にトランスフォーメーション後にクローニングを行い、シークエンスにより塩基配列の正しいクローンを選択して、pSeV(PM)Lhx3-Ngn2-Isl1/TSΔFプラスミドを得た。4) Construction of a plasmid (pSeV (PM) Lhx3-Ngn2-Isl1 / TSΔF) for the construction of a SeV vector carrying 3 genes of Lhx3-Ngn2-Isl1
The Lhx3 gene fragment was constructed by PCR using the Lhx3 gene loaded on the SeV18 + Lhx3 / TS7ΔF cDNA as a template. Using Not. Then, PCR was performed at 94 ° C for 2 minutes (98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 68 ° C for 1.5 minutes) for 30 cycles, 68 ° C for 5 minutes, 4 ° C ∞, and the amplified Lhx3 gene fragment ( About 1.3 kbp) was purified with a QIAquick PCR purification kit.
The Ngn2 gene fragment was constructed by PCR using the Ngn2 gene loaded on the SeV18 + Ngn2 / TS7ΔF cDNA as a template. mLhx3-mNgn2_N (5'-gtaagaaaaacttagggtgaaagttcatccacctaacagccgccATGTTCGTCAAATCTG-3 '(SEQ ID NO: 20)) and mNgn2-mIsl1_C (5'-ggtgaaatctttcaccctaagtttttcttattctacggC21 Primer-Ver. Lhx3 gene amplified by PCR under the conditions of 94 ° C for 2 minutes, 30 cycles of 98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 68 ° C for 1.5 minutes, 68 ° C for 5 minutes, 4 ° C ∞ The fragment (about 0.9 kbp) was purified with QIAquick PCR purification kit.
The construction of the Isl1 gene fragment was performed by PCR using the Isl1 gene mounted on the SeV18 + Isl1 / TS7ΔF cDNA as a template. Using mNgn2-mIsl1_N (5′-gaaagatttcacctaacacgccgccATGGGAGACATGGGCG-3 ′ (SEQ ID NO: 22)) and EIS-NotI-R (5′-acctgcggccgcgaactttcaccctaagtttttc-3 ′ (SEQ ID NO: 23)) as primers, KOD-Plus-Ver .2 was used to amplify by performing PCR at 94 ° C for 2 minutes (98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 68 ° C for 1.5 minutes) under 30 cycles, 68 ° C for 5 minutes, and 4 ° C ∞. The Isl1 gene fragment (about 1.1 kbp) was purified with the QIAquick PCR purification kit.
Next, the Lhx3-Ngn2-Isl1 gene fragment was constructed by PCR using a mixture of the Lhx3 gene fragment, Ngn2 gene fragment and Isl1 gene fragment prepared by the aforementioned PCR as a template. Using Not1_mLhx3_EIS_N and EIS-NotI-R as primers, using KOD-Plus-Ver.2, 30 cycles of 94 ° C for 2 minutes (98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 68 ° C for 1.5 minutes) PCR was performed under the conditions of 68 ° C. for 5 minutes and 4 ° C. ∞, and the amplified Lhx3-Ngn2-Isl1 gene fragment (about 3.2 kbp) was purified with the QIAquick PCR purification kit. Next, the purified Lhx3-Ngn2-Isl1 fragment was ligated to the NotI site of the pSeV (PM) / TSΔF plasmid, cloned into E. coli and cloned, and a clone with the correct base sequence was selected by sequencing, and pSeV (PM ) The Lhx3-Ngn2-Isl1 / TSΔF plasmid was obtained.
5)EGFP遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+EGFP/TS7ΔF)の構築
plasmid DNA(pCXLE-EGFP; addgeneより入手可能)に搭載されたEGFP遺伝子を鋳型にして、Not1_EGFP_EIS_N2.seq(5'-attgcggccgccaaggttcacttATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGCTGTTCACCG-3'(配列番号:24))及びEGFP_EIS_Not1_C2.seq(5'-aatgcggccgcgatgaactttcaccctaagtttttcttactacggTTACTTGTACAGCTCGTCCATGCCG-3'(配列番号:25))のプライマーを用いて、KOD-Plus-Ver.2を使用し、94℃ 2分、(98℃ 10秒、55℃ 30秒、68℃ 1.5分)のサイクルを30サイクル、68℃ 5分、4℃ ∞の条件でPCRを行い、増幅されたフラグメントをQIAquick PCR purification kitにて精製した。精製したフラグメントをNot Iで消化後にアガロースゲル電気泳動にて分離後、約0.8kbpのバンドを切り出し、QIAquick Gel Extraction kitにて精製した。一方、NP遺伝子の上流に導入遺伝子挿入部位(NotI部位)を有するpSeV18+/TS7ΔFプラスミドをNotIで消化してQIAquick PCR purification kitにて精製した後、アルカリフォスファターゼ処理し、再度、QIAquick PCR purification kitにて精製した。次に、精製したEGFPフラグメントをpSeV18+/TS7ΔFプラスミドのNotIサイトにライゲーションし、大腸菌にトランスフォーメーション後にクローニングを行い、シークエンスにより塩基配列の正しいクローンを選択して、pSeV18+EGFP/TS7ΔFプラスミドを得た。5) Construction of a plasmid (pSeV18 + EGFP / TS7ΔF) for preparing an EGFP gene-loaded SeV vector
Using the EGFP gene mounted on plasmid DNA (available from pCXLE-EGFP; addgene) as a template, Not1_EGFP_EIS_N2.seq (5'-attgcggccgccaaggttcacttATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGCTGTTCACCGCTCTCGTCctcctctcctcctctcctctcctctcctctcctcctctcct -3 '(SEQ ID NO: 25)) using KOD-Plus-Ver.2 and a cycle of 94 ° C for 2 minutes (98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 68 ° C for 1.5 minutes) PCR was performed under the conditions of 30 cycles, 68 ° C. for 5 minutes, 4 ° C. ∞, and the amplified fragment was purified with the QIAquick PCR purification kit. The purified fragment was digested with Not I and separated by agarose gel electrophoresis, and then a band of about 0.8 kbp was cut out and purified with a QIAquick Gel Extraction kit. On the other hand, the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid having a transgene insertion site (NotI site) upstream of the NP gene was digested with NotI and purified with the QIAquick PCR purification kit, then treated with alkaline phosphatase, and again with the QIAquick PCR purification kit. Purified. Next, the purified EGFP fragment was ligated to the NotI site of the pSeV18 + / TS7ΔF plasmid, cloned into E. coli after cloning, and a clone with the correct base sequence was selected by sequencing to obtain the pSeV18 + EGFP / TS7ΔF plasmid.
6)Lhx3遺伝子搭載SeVベクター(SeV18+Lhx3/TS7ΔF)、Ngn2遺伝子搭載SeVベクター(SeV18+Ngn2/TS7ΔF)、Isl1遺伝子搭載SeVベクター(SeV18+Isl1/TS7ΔF)、Lhx3-Ngn2-Isl1の3遺伝子搭載SeVベクター(SeV(PM)Lhx3-Ngn2-Isl1/TSΔF)及びEGFP遺伝子搭載SeVベクター(SeV18+EGFP/TS7ΔF)の作製(再構成)
トランスフェクションの前日に6ウェルプレートに1ウェル当たり106細胞の293T/17細胞を播種し、37℃のCO2インキュベーター(5%CO2条件下)で培養した。その293T/17細胞にpCAGGS-NP(0.5μg), pCAGGS-P4C(-)(0.5μg), pCAGGS-L(TDK)(2μg), pCAGGS-T7(0.5μg), pCAGGS-F5R(0.5μg) (WO2005/071085参照)、並びに上記で示したLhx3遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+Lhx3/TS7ΔF)、Ngn2遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+Ngn2/TS7ΔF)、Isl1遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+Isl1/TS7ΔF)、Lhx3-Ngn2-Isl1の3遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV(PM)Lhx3-Ngn2-Isl1/TSΔF)又はEGFP遺伝子搭載SeVベクター作製用のプラスミド(pSeV18+EGFP/TS7ΔF)(5.0μg)を混合し、TransIT-LT1 (Mirus)を15μl使用してトランスフェクションを行った。37℃のCO2インキュベーターで2日間培養した。その後、センダイウイルスの融合タンパク質(Fタンパク質)を発現する細胞LLC-MK2/F/A (Li, H.-O. et al., J. Virology 74. 6564-6569 (2000), WO00/70070) を1ウェル当たり106細胞の割合でトランスフェクションを行った293T/17細胞に重層し、32℃のCO2インキュベーターで1日間培養した。翌日、細胞の培養液を除き、ペニシリンストレプトマイシンを添加したMEM培地(以下PS/MEM)1mlで細胞を1度洗浄し、2.5 μg/mlのトリプシンを含むPS/MEM培地(以下Try/PS/MEMとする)を1ウェル当たり1ml添加し、32℃のCO2インキュベーターで2日間培養した。3〜4日毎に培地交換を行いながら、場合によっては、LLC-MK2/F/A細胞で継代を行いながら培養を継続した。培養上清の一部を赤血球凝集分析によりベクター回収の有無を確認し、十分な赤血球凝集反応が得られた後に培養上清を回収した。回収した培養上清よりQIAamp Viral RNA Mini Kitを用いてRNAを回収し、搭載した転写因子の領域を標的にRT-PCRを行った。得られたRT-PCR産物はシークエンスにより正しい塩基配列であることを確認し、SeV18+Lhx3/TS7ΔFベクター(以下、SeV-Lとも称す)、SeV18+Ngn2/TS7ΔFベクター(以下、SeV-Nとも称す)、SeV18+Isl1/TS7ΔFベクター(以下、SeV-Iとも称す)、eV(PM)Lhx3-Ngn2-Isl1/TSΔFベクター(以下、SeV-L-N-Iとも称す)及びSeV18+EGFP/TS7ΔFベクター(以下、SeV-EGFPとも称す)を得た。得られた各センダイウイルス液は液体窒素にて急速凍結後、-80℃にて保存した。6) Lhx3 gene loaded SeV vector (SeV18 + Lhx3 / TS7ΔF), Ngn2 gene loaded SeV vector (SeV18 + Ngn2 / TS7ΔF), Isl1 gene loaded SeV vector (SeV18 + Isl1 / TS7ΔF), Lhx3-Ngn2-Isl1 loaded 3 genes Construction (reconstruction) of SeV vector (SeV (PM) Lhx3-Ngn2-Isl1 / TSΔF) and EGFP gene-loaded SeV vector (SeV18 + EGFP / TS7ΔF)
The day before transfection, 6 6-well plates were seeded with 10 6 cells of 293T / 17 cells per well and cultured in a 37 ° C. CO 2 incubator (under 5% CO 2 condition). PCAGGS-NP (0.5μg), pCAGGS-P4C (-) (0.5μg), pCAGGS-L (TDK) (2μg), pCAGGS-T7 (0.5μg), pCAGGS-F5R (0.5μg) (See WO2005 / 071085), as well as the above-mentioned plasmid for preparing the SeV vector loaded with Lhx3 gene (pSeV18 + Lhx3 / TS7ΔF), the plasmid for creating the SeV vector loaded with Ngn2 gene (pSeV18 + Ngn2 / TS7ΔF), and the SeV loaded with Isl1 gene Plasmid for vector construction (pSeV18 + Isl1 / TS7ΔF), plasmid for SeV vector construction (pSeV (PM) Lhx3-Ngn2-Isl1 / TSΔF) for Lhx3-Ngn2-Isl1 or SeV vector for EGFP gene Plasmid (pSeV18 + EGFP / TS7ΔF) (5.0 μg) was mixed, and transfection was performed using 15 μl of TransIT-LT1 (Mirus). The cells were cultured for 2 days in a 37 ° C. CO 2 incubator. Subsequently, cells expressing Sendai virus fusion protein (F protein) LLC-MK2 / F / A (Li, H.-O. et al., J. Virology 74. 6564-6569 (2000), WO00 / 70070) 293T / 17 cells transfected at a rate of 10 6 cells per well and cultured in a CO 2 incubator at 32 ° C. for 1 day. The next day, the cell culture medium is removed, the cells are washed once with 1 ml of MEM medium (hereinafter PS / MEM) supplemented with penicillin streptomycin, and PS / MEM medium containing 2.5 μg / ml trypsin (hereinafter Try / PS / MEM). 1 ml / well was added and cultured in a CO 2 incubator at 32 ° C. for 2 days. Cultivation was continued while subcultured with LLC-MK2 / F / A cells in some cases while changing the medium every 3-4 days. A portion of the culture supernatant was checked for the presence or absence of vector recovery by hemagglutination analysis, and after a sufficient hemagglutination reaction was obtained, the culture supernatant was collected. RNA was collected from the collected culture supernatant using the QIAamp Viral RNA Mini Kit, and RT-PCR was performed targeting the loaded transcription factor region. The obtained RT-PCR product was confirmed to have the correct nucleotide sequence by sequencing, and the SeV18 + Lhx3 / TS7ΔF vector (hereinafter also referred to as SeV-L) and SeV18 + Ngn2 / TS7ΔF vector (hereinafter also referred to as SeV-N). ), SeV18 + Isl1 / TS7ΔF vector (hereinafter also referred to as SeV-I), eV (PM) Lhx3-Ngn2-Isl1 / TSΔF vector (hereinafter also referred to as SeV-LNI) and SeV18 + EGFP / TS7ΔF vector (hereinafter referred to as SeV) -Also called EGFP). Each Sendai virus solution obtained was rapidly frozen in liquid nitrogen and then stored at -80 ° C.
5. ES/iPS細胞への形質導入に関するSeVのMOI
SeVベクターのMOIを決定するために、SeV-EGFPを対照iPS細胞へ形質導入した。iPS細胞は、コラゲナーゼタイプIV、トリプシン、及びKSR(CTK)分離液(ReproCELL)で1分間処理し、Accumax(Innovative Cell Technologies)で単一細胞へ分離させ、マトリゲル(Becton Dickinson)でコートされた96ウェルプレートへ移した。細胞を2日目及び4日目で固定した。イメージはIn Cell Analyzer 6000 (GE Healthcare)によって撮影した。 5. SeV MOI for transduction of ES / iPS cells
To determine the MOI of the SeV vector, SeV-EGFP was transduced into control iPS cells. iPS cells were treated with collagenase type IV, trypsin, and KSR (CTK) separation (ReproCELL) for 1 minute, separated into single cells with Accumax (Innovative Cell Technologies), and coated with Matrigel (Becton Dickinson) 96 Transfer to well plate. Cells were fixed on day 2 and day 4. Images were taken with In Cell Analyzer 6000 (GE Healthcare).
6. SeVベクターを用いたマウスiPS細胞から運動ニューロンへの分化
iPS細胞をトリプシン処理することにより単一の細胞とし、0.5 % N2 (Life Technologies)、1 % B27 (Life Technologies)、1 μM レチノイン酸(SIGMA)、 1 μM スムーズンドアゴニスト (Enzo Life Sciences)、10 ng/ml 脳由来神経栄養因子 (BDNF; R&D Systems)、10 ng/ml グリア細胞由来神経栄養因子 (GDNF; R&D Systems)、10 ng/ml ニューロトロフィン3 (NT-3; R&D Systems)及び10 μM Y-27632 (Nacalai tesque)を添加したNeurobasal 培地 (Life Technologies)及びDMEM/F12 (1:1; 1×; Life Technologies)の1:1混合物を含有するMN培地を含んだマトリゲルでコートされたプレート上へ蒔いた。同時に、iPS細胞は0日目にSeV-L-N-Iに感染させた。MOIは5であった。培地は1日目及び4日目にY-27632を含まないMN培地へ交換した。6日目に免疫細胞化学により細胞を評価した。 6. Differentiation of mouse iPS cells into motor neurons using SeV vectors
iPS cells are treated as a single cell by trypsinization, 0.5% N2 (Life Technologies), 1% B27 (Life Technologies), 1 μM retinoic acid (SIGMA), 1 μM smoothened agonist (Enzo Life Sciences), 10% ng / ml brain-derived neurotrophic factor (BDNF; R & D Systems), 10 ng / ml glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF; R & D Systems), 10 ng / ml neurotrophin 3 (NT-3; R & D Systems) and 10 Coated with Matrigel containing MN medium containing 1: 1 mixture of Neurobasal medium (Life Technologies) supplemented with μM Y-27632 (Nacalai tesque) and DMEM / F12 (1: 1; 1 ×; Life Technologies) I sprinkled on the plate. At the same time, iPS cells were infected with SeV-LNI on day 0. The MOI was 5. The medium was changed to MN medium not containing Y-27632 on the 1st and 4th days. Cells were evaluated by immunocytochemistry on day 6.
7. SeVベクターを用いたヒトiPS細胞からMNへの誘導
iPS細胞をCTK分離液で2分間処理し、フィーダー細胞を、PBSを用いて取り除いた。その後、iPS細胞をAccumaxを用いて単一の細胞へと分離し、MN培地を含んだマトリゲルでコートされたプレート上へ移した。同時に、iPS細胞は0日目にSeV-L-N-I又はSeV-L、SeV-N、及びSeV-Iの組合せに感染させた。MOIは、図1〜3においては10であったが、MOIが10の場合SOD1-ALS iPS細胞が死んでしまったため、図4及び5においては、MOIは5とした。培地は1日目にY-27632を含まないMN培地へ交換し、その後3日毎に交換した。図4及び図5においては、細胞をAccumaxプラス10 μM Y-27632で処理し、7日目にポリ-L-リジン及びマトリゲルでコートしたガラスディッシュ上へ移した。免疫細胞化学及びqPCR解析より、細胞を14日目に評価した。 7. Induction from human iPS cells to MN using SeV vector
iPS cells were treated with CTK separation solution for 2 minutes, and feeder cells were removed using PBS. Thereafter, iPS cells were separated into single cells using Accumax, and transferred onto a plate coated with Matrigel containing MN medium. At the same time, iPS cells were infected on day 0 with SeV-LNI or a combination of SeV-L, SeV-N, and SeV-I. The MOI was 10 in FIGS. 1 to 3, but when the MOI was 10, the SOD1-ALS iPS cell was dead, so the MOI was 5 in FIGS. The medium was changed to MN medium not containing Y-27632 on the first day, and thereafter changed every three days. In FIGS. 4 and 5, cells were treated with Accumax plus 10 μM Y-27632 and transferred on day 7 onto glass dishes coated with poly-L-lysine and Matrigel. Cells were evaluated on day 14 by immunocytochemistry and qPCR analysis.
8. RNA抽出、cDNA合成、及び定量的PCR(qPCR)
RNAは、RNeasy Mini Kit (QIAGEN)を用い、製造者の取扱説明書に従って単離した。cDNAはReverTra Ace-αキット (東洋紡)を用いて合成した。qPCRはSYBR Premix Ex Taq II(タカラ)を用いて、StepOne Plus instrument (Applied Biosystems)により実施した。プライマー配列は、以下に示す(表1)。 8. RNA extraction, cDNA synthesis, and quantitative PCR (qPCR)
RNA was isolated using RNeasy Mini Kit (QIAGEN) according to the manufacturer's instructions. cDNA was synthesized using the ReverTra Ace-α kit (Toyobo). qPCR was performed with StepOne Plus instrument (Applied Biosystems) using SYBR Premix Ex Taq II (Takara). Primer sequences are shown below (Table 1).
表中、各プライマーの配列表中の配列番号は上から順に配列番号26〜33である。 In the table, SEQ ID NOs in the sequence listing of each primer are SEQ ID NOS: 26 to 33 in order from the top.
9. ヒト運動ニューロンとヒト筋芽細胞との共培養
Hu/E18細胞株は理化学研究所バイオリソースセンターより購入した。Hu5/E18細胞は、Hashimoto N. et al., Biochem Biophys Res Commun. 2006 Oct 6;348(4):1383-8により報告された方法により、維持及び分化させた。細胞は、20%ウシ胎仔血清(Gibco)を含む高グルコース含有ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)(ナカライテスク)で維持した。細胞は、iPS細胞へのSeV-L-N-I感染の7日前に、5 μg/ml ホロトランスフェリン ウシ (SIGMA)、10 μg/ml インスリン (ウシ、SIGMA)、10 nM 亜セレン酸ナトリウム (SIGMA)及び 2% ウマ血清(Gibco)を含有するDMEMにおいてヒト筋細胞へ分化させた。iPS細胞は0日目にSeV-L-N-Iに感染させ、Accumaxプラス10 μM Y-27632で分離し、その後7日目にHu5/E18培養プレート上へ移した。培地はMN培地へ交換した。14日目に、4%パラホルムアルデヒド(pH7.4)、30分間で細胞を固定し、免疫細胞化学によって評価した。 9. Co-culture of human motor neurons and human myoblasts
The Hu / E18 cell line was purchased from RIKEN BioResource Center. Hu5 / E18 cells were maintained and differentiated by the method reported by Hashimoto N. et al., Biochem Biophys Res Commun. 2006 Oct 6; 348 (4): 1383-8. Cells were maintained in Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) (Nacalai Tesque) with high glucose containing 20% fetal calf serum (Gibco). Cells were treated with 5 μg / ml holotransferrin bovine (SIGMA), 10 μg / ml insulin (bovine, SIGMA), 10 nM sodium selenite (SIGMA) and 2% 7 days prior to SeV-LNI infection of iPS cells. Differentiated into human myocytes in DMEM containing horse serum (Gibco). iPS cells were infected with SeV-LNI on day 0, separated with Accumax plus 10 μM Y-27632, and then transferred onto Hu5 / E18 culture plates on day 7. The medium was changed to MN medium. On day 14, cells were fixed in 4% paraformaldehyde (pH 7.4) for 30 minutes and evaluated by immunocytochemistry.
10. 電気生理学的記録
電気生理学的記録及び解析は、Egawa N. et al., Sci Transl Med. 2012(前述)に記載された方法により、21日目に光学顕微鏡及び微分干渉(DIC)イメージングの組合せの下で実施した。電気生理学的記録の間、細胞は30℃で維持され、125 mM NaCl、2.5 mM KCl、2 mM CaCl2、1 mM MgCl2、26 mM NaHCO3、1.25 mM NaH2PO4、及び20 mM グルコースからなる酸素添加したKrebs-Ringer溶液で連続的に灌流した。iPS細胞由来の運動ニューロンが機能的に活性を有するかを調べるため、NaOHを用いてpH 7.4へと調整した、140 mM KCl, 2 mM MgCl2, 10 mM HEPES及び1 mM EGTAから構成される塩化カリウムベースの電極溶液を用いてカレントクランプモードにおいて活動電位を測定した。記録には、EPC 9増幅器(HEKA)が用いられ、データはPatchmasterソフトウェア(HEKA)により解析した。初代星状細胞はP1マウスから得て、10 % FBS含有DMEMにおいて培養した。 10. Electrophysiological recording Electrophysiological recording and analysis was performed on the 21st day with optical microscopy and differential interference (DIC) imaging using the method described in Egawa N. et al., Sci Transl Med. 2012 (supra). Conducted under combination. During electrophysiological recording, the cells are maintained at 30 ° C and from 125 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 2 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 , 26 mM NaHCO 3 , 1.25 mM NaH 2 PO 4 , and 20 mM glucose Perfused continuously with an oxygenated Krebs-Ringer solution. Chloride composed of 140 mM KCl, 2 mM MgCl 2 , 10 mM HEPES and 1 mM EGTA, adjusted to pH 7.4 using NaOH to examine whether iPS cell-derived motor neurons are functionally active The action potential was measured in current clamp mode using a potassium-based electrode solution. For recording, an EPC 9 amplifier (HEKA) was used, and the data was analyzed by Patchmaster software (HEKA). Primary astrocytes were obtained from P1 mice and cultured in DMEM containing 10% FBS.
11. 免疫細胞化学
細胞を4%パラホルムアルデヒド(pH7.4)、30分間で固定した。その後、細胞を0.2 % Triton X-100により透過処理し、非特異的結合部分をBlock Ace(雪印)でブロックした。細胞を一次抗体と共に4℃、オーバーナイトでインキュベートし、二次抗体と共に室温で1時間インキュベートした。蛍光イメージを撮影し、運動ニューロン又はニューロンの割合をIn Cell Analyzer 6000を用いて計算した。図5において、イメージはDelta Vision (GE Healthcare)を用いて取得した。一次抗体は以下を用いた:HB9 (DSHB, 1:200)、Tuj1 (COVANCE, 1:2,000)、Tuj1 (Chemicon, 1:500)、ChAT (Chemicon, 1:100)、ミスフォールドSOD1 (MEDIMABS, B8H10, 1:200), ミスフォールドSOD1 (MEDIMABS, A5C3, 1:200)、TDP-43 (Proteintech, 1:200)、ヒトNanog (ReproCELL, 1:500)、SSEA4 (Millipore, 1:200)、及びSSEA1 (Chemicon,1:1000)。 11. Immunocytochemical cells were fixed with 4% paraformaldehyde (pH 7.4) for 30 minutes. Thereafter, the cells were permeabilized with 0.2% Triton X-100, and non-specific binding portions were blocked with Block Ace (snow mark). Cells were incubated with primary antibody at 4 ° C. overnight and with secondary antibody for 1 hour at room temperature. Fluorescence images were taken and motor neurons or neuronal percentage was calculated using an In Cell Analyzer 6000. In FIG. 5, the images were acquired using Delta Vision (GE Healthcare). The following primary antibodies were used: HB9 (DSHB, 1: 200), Tuj1 (COVANCE, 1: 2,000), Tuj1 (Chemicon, 1: 500), ChAT (Chemicon, 1: 100), misfolded SOD1 (MEDIMABS, B8H10, 1: 200), misfolded SOD1 (MEDIMABS, A5C3, 1: 200), TDP-43 (Proteintech, 1: 200), human Nanog (ReproCELL, 1: 500), SSEA4 (Millipore, 1: 200), And SSEA1 (Chemicon, 1: 1000).
12. 経時的イメージング
経時的イメージングに関しては、35-mm ガラスボトムディッシュ(MatTek)をポリ-L-リジン(SIGMA)及びマトリゲルでコートした。SeV-L-N-Iにより形質導入されたヒトiPS細胞を0日目に前記ディッシュ上に蒔いた。培地は、1日目に、0.5% N2 (Life Technologies)、1% B27 (Life Technologies)、1 μM レチノイン酸(SIGMA)、1 μM スムーズンドアゴニスト (Enzo Life Sciences)、10 ng/ml 脳由来神経栄養因子 (BDNF; R&D Systems)、10 ng/ml グリア細胞由来神経栄養因子 (GDNF; R&D Systems)、及び 10 ng/ml ニューロトロフィン3 (NT-3; R&D Systems)を添加したFluoroBrite DMEMへ交換した。経時的イメージングはプレーティング24時間後に開始し、BioStation IM-Q (Nikon)を用いた。イメージは、30分毎に撮影された。 12. Time-lapse imaging For time-lapse imaging, 35-mm glass bottom dishes (MatTek) were coated with poly-L-lysine (SIGMA) and Matrigel. Human iPS cells transduced with SeV-LNI were seeded on the dish on day 0. Medium was 0.5% N2 (Life Technologies), 1% B27 (Life Technologies), 1 μM retinoic acid (SIGMA), 1 μM smoothed agonist (Enzo Life Sciences), 10 ng / ml Replacement with FluoroBrite DMEM supplemented with trophic factor (BDNF; R & D Systems), 10 ng / ml glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF; R & D Systems), and 10 ng / ml neurotrophin 3 (NT-3; R & D Systems) did. Time-lapse imaging was started 24 hours after plating, and BioStation IM-Q (Nikon) was used. Images were taken every 30 minutes.
13. 統計解析
すべてのデータは平均±SEMとして示す。データはスチューデントt検定又は一元配置分散分析により解析し、その後Dunnetteの事後比較検定により解析した。統計解析は、SPSS version 2.1により実施した。 13. Statistical analysis All data are presented as mean ± SEM. Data were analyzed by Student's t test or one-way analysis of variance, followed by Dunnette's post hoc comparison test. Statistical analysis was performed using SPSS version 2.1.
実施例1 ヒトiPS細胞の作製及び性質決定
まず、本発明者らは、Takahashi K. et al., Cell. 2007(前述)及びEgawa N. et al., Sci Transl Med. 2012(前述)において報告された方法を用いて、4つの転写因子Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc-Mycを形質導入することにより、変異スーパーオキシドジスムターゼ1(SOD1)を有する家族性のALS患者の線維芽細胞からヒトiPS細胞を作製した。なお、今回作製したヒトiPS細胞を含む、複数のヒトiPS細胞株の特性などに関する概要を以下に示す(表2)。 Example 1 Generation and Characterization of Human iPS Cells First, we report in Takahashi K. et al., Cell. 2007 (supra) and Egawa N. et al., Sci Transl Med. 2012 (supra). From the fibroblasts of familial ALS patients with mutant superoxide dismutase 1 (SOD1) by transducing the four transcription factors Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c-Myc using Human iPS cells were prepared. In addition, the outline | summary regarding the characteristic of several human iPS cell strains including the human iPS cell produced this time is shown below (Table 2).
iPS細胞は、ES細胞マーカーであるSSEA4及びNANOGに対して免疫細胞化学により調べられ(図6a)、SOD1遺伝子変異を保持していることが確認された(図6b)。別の家族性ALSであるTAR DNA結合タンパク質43kDa(TDP-43)媒介ALS(ヒトTDP-43 ALS)患者由来のiPS細胞株並びに対照由来のiPS細胞株の作製もEgawa N. et al.,(前述)に記載される方法を用いた。 iPS cells were examined by immunocytochemistry against SSEA4 and NANOG, which are ES cell markers (FIG. 6a), and confirmed to retain the SOD1 gene mutation (FIG. 6b). Another family ALS, TAR DNA binding protein 43kDa (TDP-43) -mediated ALS (human TDP-43 ALS) patient-derived iPS cell line and control-derived iPS cell line were also generated by Egawa N. et al., ( The method described in the above) was used.
実施例2 3つの別々のSeVベクターによるヒトiPS細胞の運動ニューロンへの分化
図1に記述される方法により、ヒトiPS細胞を運動ニューロンへ分化させた。容易に運動ニューロンを検出するために、HB9-EGFP ノックインヒトiPS細胞を使用した。0日目にiPS細胞はマトリゲルコートしたディッシュ上へ播種し、培地をES細胞培地からN2サプリメント及びB27サプリメントを含むNeurobasal培地へ交換した。RA、スムーズンドアゴニスト(SAG)、及び神経栄養因子(NTF)も0日目に追加した。運動ニューロンの誘導のために、3つの別々のベクターであるSeV18+Lhx3/TS7ΔF (SeV-L、配列番号:5)、SeV18+Ngn2/TS7ΔF (SeV-N、配列番号:6)、及びSeV18+Isl-1/TS7ΔF (SeV-I、配列番号:7)を、ヒトiPS細胞へ形質導入した。SeVベクターの形質導入効率を試験するために、SeV18+EGFP/TS7ΔF (SeV-EGFP、配列番号:9)を対照iPS細胞へ、1、3、10、30、及び100の感染多重度(MOI)で形質導入した。MOIが3において50%以上の効率が観察され、MOIが100の場合に最も高い効率が観察された。しかしながら、MOIが高いほどに、細胞死が増加した。従ってMOIは30未満が選択された。14日目に行われた免疫細胞化学的分析及び定量的PCR(qPCR)により、HB9陽性、ChAT陽性、MAP2陽性ニューロンであることが明らかとなった(図1b及び1c)。 Example 2 Differentiation of Human iPS Cells into Motor Neurons by Three Separate SeV Vectors Human iPS cells were differentiated into motor neurons by the method described in FIG. In order to easily detect motor neurons, HB9-EGFP knock-in human iPS cells were used. On day 0, iPS cells were seeded on matrigel-coated dishes, and the medium was changed from ES cell medium to Neurobasal medium containing N2 supplement and B27 supplement. RA, smoothed agonist (SAG), and neurotrophic factor (NTF) were also added on day 0. For the induction of motor neurons, three separate vectors, SeV18 + Lhx3 / TS7ΔF (SeV-L, SEQ ID NO: 5), SeV18 + Ngn2 / TS7ΔF (SeV-N, SEQ ID NO: 6), and SeV18 + Isl-1 / TS7ΔF (SeV-I, SEQ ID NO: 7) was transduced into human iPS cells. To test the transduction efficiency of the SeV vector, SeV18 + EGFP / TS7ΔF (SeV-EGFP, SEQ ID NO: 9) was transferred to control iPS cells at 1, 3, 10, 30, and 100 multiplicity of infection (MOI). Was transduced with. An efficiency of 50% or more was observed when the MOI was 3, and the highest efficiency was observed when the MOI was 100. However, cell death increased with higher MOI. Therefore, an MOI of less than 30 was selected. Immunocytochemical analysis and quantitative PCR (qPCR) performed on day 14 revealed HB9-positive, ChAT-positive, and MAP2-positive neurons (FIGS. 1b and 1c).
実施例3 3つすべての転写因子の形質導入によりヒトES/iPS細胞からHB9及びTuj1陽性細胞を作製するにおいて最高の効率がもたらされる
Lhx3、Ngn2、及びIsl-1のどのような組合せが、最も効率よくiPS細胞から運動ニューロンを生産できるのかを決定するために、SeV-L、SeV-N、及びSeV-Iの3種類のベクターの1〜3種類をヒトiPS細胞へ形質導入し、免疫細胞組織学的手法によりTuj1及びHB9の発現を評価した。3つの転写因子すべての組合せを導入した場合及びSeV-L及びSeV-Nの組合せを導入した場合には、Tuj1及びHB9の両方共が陽性のニューロンが得られた一方で、SeV-Nを導入した場合はTuj1が陽性、HB9陰性のニューロンが得られた(図2a)。培地のみの場合は、ニューロン又は運動ニューロンのいずれも誘導されなかった(0 %)。3つの因子すべてが形質導入に用いられた場合は、20.6 % ± 8.7 %の細胞がニューロンであり、7.9 % ± 1.9 %の細胞が運動ニューロンであった。Lhx3及びNgn2のみを用いた場合は、21.2 % ± 1.6 %の細胞がニューロンであり、3.9 % ± 0.5 %の細胞が運動ニューロンであった(図2b)。3つすべての因子を用いた場合、運動ニューロン/ニューロンの割合は43.9 % ±6.6 %であり、Lhx3及びNgn2を用いた場合は、18.2 % ± 1.1 %であった。3つすべての因子の組合せが最も高い効率で運動ニューロンを生産したが、程度は低いものの、2つの因子(Lhx3及びNgn2)の組合せでも運動ニューロンを生産できた。これは、3つすべての転写因子を同時に形質導入したとき、運動ニューロンのいくらかは、2つの転写因子のみによって作製され得ることを示唆している。また、免疫細胞化学及びqPCR解析を介して、このSeVベクターを用いてヒトES細胞から運動ニューロンの作製が可能であることも確認した(図7)。 Example 3 Transduction of all three transcription factors results in highest efficiency in generating HB9 and Tuj1 positive cells from human ES / iPS cells
Three vectors, SeV-L, SeV-N, and SeV-I, to determine what combination of Lhx3, Ngn2, and Isl-1 can most efficiently produce motor neurons from iPS cells 1-3 were transduced into human iPS cells, and the expression of Tuj1 and HB9 was evaluated by immunocytohistological techniques. When the combination of all three transcription factors was introduced and when the combination of SeV-L and SeV-N was introduced, neurons positive for both Tuj1 and HB9 were obtained, while SeV-N was introduced. In this case, Tuj1 positive and HB9 negative neurons were obtained (FIG. 2a). In the case of medium alone, neither neurons nor motor neurons were induced (0%). When all three factors were used for transduction, 20.6% ± 8.7% cells were neurons and 7.9% ± 1.9% cells were motor neurons. When only Lhx3 and Ngn2 were used, 21.2% ± 1.6% of cells were neurons and 3.9% ± 0.5% of cells were motor neurons (FIG. 2b). When all three factors were used, the motor neuron / neuron ratio was 43.9% ± 6.6%, and with Lhx3 and Ngn2, it was 18.2% ± 1.1%. The combination of all three factors produced motor neurons with the highest efficiency, but to a lesser extent, the combination of the two factors (Lhx3 and Ngn2) could produce motor neurons. This suggests that when all three transcription factors are transduced simultaneously, some of the motoneurons can be made by only two transcription factors. In addition, it was confirmed that motor neurons can be produced from human ES cells using this SeV vector through immunocytochemistry and qPCR analysis (FIG. 7).
実施例4 単一のSeVベクター中のLhx3、Ngn2、及びIsl-1による運動ニューロンの誘導及び経時的イメージング
本発明者らは、Lhx3、Ngn2、及びIsl-1をコードする単一のSeVベクター(SeV-L-N-I)を設計し、運動ニューロンの誘導を調べた(図3a)。14日目に、HB9陽性ニューロン及びChAT陽性ニューロンの両方が観察され、全細胞のうち6.4 % ± 0.8 %がニューロンであり、5.0 % ± 0.9 %が運動ニューロンであった(図3b)。運動ニューロン/ニューロンの割合は78.1 % ±6.7 %であった。qPCR解析により、HB9、ChAT、及びMAP2の発現レベルは増加していることが示された(図3c)。電気生理学的パッチクランプ法によって、初代星状細胞と共培養された際の、作製された運動ニューロンの活動電位を観察した(図3d)。運動ニューロンをヒト筋芽細胞株であるHu5/E18から分化させたヒト筋細胞と共培養した際に、HB9-EGFP陽性の神経突起とα-ブンガロトキシンで染色したアセチルコリン受容体の共局在により、神経筋接合部の形成が確認された(図3e)。 Example 4 Induction and temporal imaging of motoneurons by Lhx3, Ngn2, and Isl-1 in a single SeV vector We have developed a single SeV vector encoding Lhx3, Ngn2, and Isl-1 ( SeV-LNI) was designed and the induction of motor neurons was examined (Fig. 3a). On day 14, both HB9 positive and ChAT positive neurons were observed, of which 6.4% ± 0.8% were neurons and 5.0% ± 0.9% were motor neurons (FIG. 3b). The ratio of motor neurons / neurons was 78.1% ± 6.7%. qPCR analysis showed that the expression levels of HB9, ChAT, and MAP2 were increased (FIG. 3c). The action potential of the generated motor neurons when co-cultured with primary astrocytes was observed by electrophysiological patch clamp method (FIG. 3d). Colocalization of HB9-EGFP positive neurites and acetylcholine receptor stained with α-bungarotoxin when motor neurons are co-cultured with human myocytes differentiated from human myoblast cell line Hu5 / E18 This confirmed the formation of the neuromuscular junction (FIG. 3e).
HB9陽性細胞が発生する時点を捕捉するために、HB9-EGFPノックインiPS細胞を用いた経時的イメージングを実施した。GFPの経時的イメージングは1日目から開始し、2日目にGFP陽性細胞が観察された。GFP陽性細胞の数は徐々に増加したが、そのいくらかは時間経過と共に消失した。3日目には、ニューロン様の形態が観察された(データは開示せず)。 In order to capture the time point when HB9 positive cells were generated, temporal imaging using HB9-EGFP knock-in iPS cells was performed. Temporal imaging of GFP started on day 1 and GFP positive cells were observed on day 2. The number of GFP positive cells gradually increased, but some disappeared over time. On day 3, a neuron-like morphology was observed (data not shown).
実施例5 SeV-L-N-Iにより誘導されたSOD1-ALS 運動ニューロンは疾患特異的表現型を示す
本発明の方法がMNDの研究に適用可能かを確認するために、本発明者らはまず、Takahashi K. et al., Cell. 2007(前述)及びEgawa N. et al., Sci Transl Med. 2012(前述)において報告された方法を用いて、4つの転写因子Oct3/4、Sox2、Klf4、及びc-Mycを形質導入することにより、変異SOD1(Gurney ME. et al., Science. 1994(前述))、変異TDP-43(Wegorzewska I. et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Nov 3;106(44):18809-14.)を有するALSモデルマウス及びそれらと同腹仔の対照マウス胎児線維芽細胞からiPS細胞を作製した(図6c-d)。なお、作製したマウスiPS細胞を含む、複数のマウスiPS細胞株の特性などに関する概要を以下に示す(表3)。 Example 5 SOD1-ALS induced by SeV-LNI Motor neurons show disease-specific phenotypes In order to confirm whether the method of the present invention can be applied to MND studies, we first started Takahashi K Using the methods reported in et al., Cell. 2007 (supra) and Egawa N. et al., Sci Transl Med. 2012 (supra), the four transcription factors Oct3 / 4, Sox2, Klf4, and c By transducing -Myc, mutant SOD1 (Gurney ME. Et al., Science. 1994 (described above)), mutant TDP-43 (Wegorzewska I. et al., Proc Natl Acad Sci US A. 2009 Nov 3; IPS cells were produced from ALS model mice having 106 (44): 18809-14.) And control mouse fetal fibroblasts littered with them (FIG. 6c-d). In addition, the outline | summary regarding the characteristic of several mouse | mouth iPS cell strains including the produced mouse | mouth iPS cell is shown below (Table 3).
次に、本発明者らは、作製したiPS細胞を運動ニューロンへ誘導し、免疫細胞化学を介してその表現型を調べた(図4)。マウスSOD1-ALS iPS細胞由来の運動ニューロンはミスフォールドしたSOD1に対して陽性であったが、一方、マウス対照iPS細胞由来の運動ニューロンは陰性だった(図5a)。マウスTDP-43-ALS iPS細胞由来の運動ニューロンはTDP-43の細胞質基質での凝集を示さなかったが(図5b)、この結果は、TDP-43遺伝子導入マウスの病理組織学的な知見に関する報告(Hatzipetros T. et al., Brain Res. 2014 Oct 10;1584:59-72.)とも一致する。SeV-L-N-Iを用いてヒトALS iPS細胞を運動ニューロンへ分化させた場合、ヒトSOD1-ALS及びヒトTDP-43-ALS 運動ニューロンは、それぞれミスフォールドしたSOD1の凝集(図5c)及びTDP-43の細胞質基質での凝集(図5d)を示した。以上から、本発明の誘導方法により誘導された運動ニューロンは、iPS細胞の由来となった患者又はモデルマウスにおける疾患特異的表現型を示すことが示された。 Next, the present inventors induced the produced iPS cells to motor neurons and examined their phenotype via immunocytochemistry (FIG. 4). Motor neurons from mouse SOD1-ALS iPS cells were positive for misfolded SOD1, whereas motor neurons from mouse control iPS cells were negative (FIG. 5a). Mouse TDP-43-ALS iPS cell-derived motoneurons did not show aggregation of TDP-43 on the cytoplasmic matrix (Fig. 5b), which is related to the histopathological findings of TDP-43 transgenic mice. This is consistent with the report (Hatzipetros T. et al., Brain Res. 2014 Oct 10; 1584: 59-72.). When human ALS iPS cells were differentiated into motoneurons using SeV-LNI, human SOD1-ALS and human TDP-43-ALS motoneurons aggregated misfolded SOD1 (Fig. 5c) and TDP-43, respectively. Aggregation on the cytoplasmic substrate (Figure 5d) was shown. From the above, it was shown that the motoneurons induced by the induction method of the present invention show a disease-specific phenotype in patients or model mice from which iPS cells originate.
実施例6 単一のSeVベクターSeV-L-N-IによるヒトES細胞からの運動ニューロンの誘導
本発明者らは、実施例4と同様にして、Lhx3、Ngn2、及びIsl-1をコードする単一のSeVベクター(SeV-L-N-I)を用いて、ヒトES細胞からの運動ニューロンの誘導を試験した(図6a)。14日目に、HB9陽性ニューロン及びChAT陽性ニューロンの両方が観察された(図6b)。qPCR解析により、HB9、ChAT、及びMAP2の発現レベルは増加していることが示された(図6c)。 Example 6 Induction of motoneurons from human ES cells by a single SeV vector SeV-LNI In the same manner as in Example 4, we performed a single SeV encoding Lhx3, Ngn2, and Isl-1. A vector (SeV-LNI) was used to test the induction of motor neurons from human ES cells (FIG. 6a). On day 14, both HB9 positive neurons and ChAT positive neurons were observed (FIG. 6b). qPCR analysis showed that the expression levels of HB9, ChAT, and MAP2 were increased (FIG. 6c).
本発明を好ましい態様を強調して説明してきたが、好ましい態様が変更され得ることは当業者にとって自明であろう。よって、本発明は、本発明が本明細書に詳細に記載された以外の方法で実施され得ることを意図する。即ち、本発明は添付の「特許請求の範囲」の精神及び範囲に包含されるすべての変更を含むものである。 While the invention has been described with emphasis on preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the preferred embodiments can be modified. Thus, it is intended that the present invention be implemented in ways other than those described in detail herein. That is, the present invention includes all modifications encompassed within the spirit and scope of the appended claims.
ここで述べられた特許及び特許出願明細書を含む全ての刊行物に記載された内容は、ここに引用されたことによって、その全てが明示されたと同程度に本明細書に組み込まれる。 The contents of all publications, including the patents and patent application specifications mentioned herein, are hereby incorporated by reference herein to the same extent as if all were made explicit.
本発明の誘導方法を用いて得られる運動ニューロンは、形質導入した遺伝子が宿主細胞ゲノムへ組込まれる恐れがなく、また、導入される転写因子の発現レベルも比較的均質である。従って、ALSをはじめとする運動ニューロン疾患患者又はそのモデル動物由来の多能性幹細胞から本発明の方法を用いて誘導した運動ニューロンは、当該疾患の病態をより忠実に反映していると考えられる。従って、これらの疾患の治療又は予防のための候補物質をスクリーニングする研究等において、極めて有用であると考えられる。 Motor neurons obtained using the induction method of the present invention have no fear that the transduced gene is integrated into the host cell genome, and the expression level of the introduced transcription factor is relatively uniform. Therefore, it is considered that the motoneurons derived from pluripotent stem cells derived from motor neuron disease patients including ALS or model animals thereof using the method of the present invention more accurately reflect the pathology of the disease. . Therefore, it is considered to be extremely useful in research for screening candidate substances for treatment or prevention of these diseases.
本出願は、日本で出願された特願2016−112289(出願日:2016年6月3日)を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含されるものである。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2016-112289 (application date: June 3, 2016) for which it applied in Japan, The content is altogether included in this specification.
Claims (17)
(1) Lhx3をコードする核酸、Ngn2をコードする核酸及びIsl1をコードする核酸を含む、単一のセンダイウイルスベクターを多能性幹細胞に導入する工程、及び
(2) 該多能性幹細胞を2日間以上培養する工程。A method for producing motor neurons from pluripotent stem cells, comprising the following steps:
(1) introducing a single Sendai virus vector into a pluripotent stem cell comprising a nucleic acid encoding Lhx3, a nucleic acid encoding Ngn2 and a nucleic acid encoding Isl1, and
(2) A step of culturing the pluripotent stem cells for 2 days or more.
(1) 請求項12記載の運動ニューロン集団に被検物質を接触させる工程、
(2) 前記細胞集団における運動ニューロン病の表現型の程度を測定する工程、及び
(3) 被検物質を接触させなかった場合と比較して、該表現型の程度を改善した被検物質を運動ニューロン病の治療薬候補物質として選択する工程。A screening method for a candidate drug for the treatment of motor neuron disease comprising the following steps:
(1) A step of bringing a test substance into contact with the motor neuron population according to claim 12,
(2) measuring the degree of motor neuron disease phenotype in the cell population; and
(3) A step of selecting a test substance having an improved degree of the phenotype as a therapeutic drug candidate substance for motor neuron disease as compared with a case where the test substance is not contacted.
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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Also Published As
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