JP2017201979A - Method for producing hair follicle tissue in vitro - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インビトロにおいて、毛包組織又はその周辺組織(以下、「毛包組織等」ということがある)を作製する方法、又はかかる方法に用いるキットや、毛包組織等の形成を評価する方法、又はかかる方法に用いるキットに関する。 The present invention evaluates the formation of a hair follicle tissue or a surrounding tissue (hereinafter sometimes referred to as “hair follicle tissue or the like”), a kit used for such a method, or a hair follicle tissue or the like in vitro. The present invention relates to a method or a kit used in such a method.
毛包組織は、毛を産生する哺乳類の皮膚付属器官であり、成熟した生体において、自己再生をほぼ一生涯通じて繰り返す。毛包組織それ自体は、生命活動の維持に直接必要ではないものの、薄毛や脱毛、或いはムダ毛に悩みを抱える人は少なくなく、QOL(Quality Of Life)の観点から、これら毛包組織に関する疾患(脱毛症や多毛症等)の予防や治療は必要とされている。 Hair follicle tissue is a mammalian skin appendage that produces hair and repeats self-renewal for almost a lifetime in a mature organism. Although the hair follicle tissue itself is not directly necessary for maintaining life activity, there are not a few people who suffer from thinning hair, hair loss, or unwanted hair. From the viewpoint of QOL (Quality Of Life), these hair follicle tissue-related diseases Prevention and treatment of alopecia and hirsutism are needed.
育毛剤又は抑毛剤の開発には、育毛又は抑毛効果を正確に評価できるアッセイ系が必要となる。例えば、ヒト毛包上皮系培養細胞の増殖活性を有する対象物質を、さらにヒト頭髪毛包の器官培養法により育毛効果を評価するスクリーニング方法が知られている(特許文献1)。しかし、ヒトの毛包組織自体の入手が困難であるため、簡便性の面で問題があり、また網羅的なスクリーニングには適さない。また、ヒトに代えてマウスやブタ由来の毛包を器官培養するスクリーニング方法も知られている(特許文献2、3)。しかし、ヒト以外のモデル動物を用いている点でスクリーニング結果の信頼性が高いとはいえない。 The development of a hair restorer or a hair suppressant requires an assay system that can accurately evaluate the hair restorer or the effect of hair growth. For example, a screening method is known in which a target substance having the proliferation activity of human hair follicle epithelial cultured cells is further evaluated for hair-growth effect by human head hair follicle organ culture method (Patent Document 1). However, since it is difficult to obtain human hair follicle tissue itself, there is a problem in terms of convenience, and it is not suitable for comprehensive screening. In addition, screening methods for organ-culturing hair follicles derived from mice or pigs instead of humans are also known (Patent Documents 2 and 3). However, it cannot be said that the reliability of screening results is high in that model animals other than humans are used.
一方、近年の細胞工学や幹細胞に関連する研究の進展により、細胞移植による生体内での毛髪再生が盛んに進められている。例えば、生体外(インビトロ)で歯髄由来の間葉系幹細胞(非特許文献1)や、誘導多能性幹細胞(iPS細胞)(非特許文献2)から細胞集塊を調製し、移植すると、生体内(インビボ)において毛髪が再生することが報告されている。また、毛乳頭細胞をインビトロで培養し、移植すると、インビボにおいて毛包組織が再生することが報告されている(特許文献4)。しかしながら、これら方法は、いずれも生体内において毛包組織を再生するものであり、生体外において、毛包組織を作製する方法はこれまで報告されていなかった。 On the other hand, with recent advances in research related to cell engineering and stem cells, hair regeneration in vivo by cell transplantation has been actively promoted. For example, when a cell cluster is prepared and transplanted from a dental pulp-derived mesenchymal stem cell (Non-patent Document 1) or an induced pluripotent stem cell (iPS cell) (Non-patent Document 2) in vitro (in vitro), It has been reported that hair regenerates in the body (in vivo). In addition, it has been reported that hair follicle tissue is regenerated in vivo when dermal papilla cells are cultured and transplanted in vitro (Patent Document 4). However, all of these methods regenerate hair follicle tissue in vivo, and no method for producing hair follicle tissue in vitro has been reported so far.
本発明の課題は、インビトロ(生体外)において、毛包組織等を簡便に作製する方法、又はかかる方法に用いるためのキットや、毛包組織等の形成が促進されるか、或いは抑制されるかを簡便に評価する方法、又はかかる方法に用いるキットを提供することにある。 The object of the present invention is to facilitate or suppress the formation of hair follicle tissues or the like, a kit for use in such a method, or the formation of hair follicle tissues in vitro (in vitro). An object of the present invention is to provide a method for simply evaluating the above or a kit used for such a method.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を続けている。その過程において、インビボでの毛包組織等の形態を、インビトロにおいて模擬できれば、毛包組織等を作製できると考えた。そこで、多能性幹細胞を包埋する略球状のゲル(多能性幹細胞ゲル)が、細胞増殖因子を含有する略球状のゲル(細胞増殖因子ゲル)を被覆し、表皮細胞を包埋する略球状のゲル(表皮細胞ゲル)が、さらに前記多能性幹細胞ゲルを被覆することにより形成される3層ゲルを調製し、毛乳頭細胞増殖因子を含む細胞増殖培養液中で培養し、その後通常の細胞増殖培養液に代えて培養を行うと、毛包組織等が形成されることを見いだし、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have been intensively researched to solve the above problems. In the process, it was considered that hair follicle tissue and the like could be produced if the in vivo form of hair follicle tissue and the like could be simulated in vitro. Therefore, an approximately spherical gel (pluripotent stem cell gel) that embeds pluripotent stem cells covers an approximately spherical gel (cell growth factor gel) that contains cell growth factor and embeds epidermal cells. A three-layer gel formed by coating a spherical gel (epidermal cell gel) with the pluripotent stem cell gel is further prepared and cultured in a cell growth medium containing hair papilla cell growth factor. When culturing was carried out instead of the cell growth culture solution, hair follicle tissue and the like were found, and the present invention was completed.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕以下の(p)〜(s)を備えることを特徴とする毛包組織又はその周辺組織形成の評価用キット。
(p)哺乳動物表皮細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(q)哺乳動物多能性幹細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(r)細胞増殖因子を、略球状のゲルに含有するためのゲル材料;
(s)哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルを、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルに被覆し、哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルを、前記哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆することについて記載された添付文書;
〔2〕(p)哺乳動物表皮細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料、及び(q)哺乳動物多能性幹細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料が、コラーゲンであり、(r)細胞増殖因子を、略球状のゲルに含有するためのゲル材料が、アルギン酸又はその塩であることを特徴とする上記〔1〕に記載の評価用キット。
〔3〕細胞増殖因子が、線維芽細胞増殖因子(FGF)−2であることを特徴とする上記〔1〕又は〔2〕に記載の評価用キット。
〔4〕以下の工程(A)〜(C)を備えたことを特徴とする毛包組織又はその周辺組織形成の評価方法であって、工程(A)における哺乳動物細胞培養用基礎培養液、及び工程(B)における哺乳動物細胞培養用基礎培養液のいずれか一方又は両方に被検薬剤又は被検物質が含まれる、前記評価方法。
(A)哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルと
を含む3層のゲルを、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子と、血清又は血清代替物とを含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程;
(B)工程(A)の培養後、前記3層のゲルを、血清又は血清代替物を含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程;
(C)工程(B)の培養後、前記3層のゲルにおける毛包組織又はその周辺組織の形成効率の上昇又は低下を検出する工程;
〔5〕工程(A)の培養を、4〜13日間行うことを特徴とする上記〔4〕に記載の評価方法。
〔6〕哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲル、及び哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルが、コラーゲンゲルであり、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルが、2価以上のカチオンとのアルギン酸塩ゲルであることを特徴とする上記〔4〕又は〔5〕に記載の評価方法。
〔7〕2種以上の毛乳頭細胞増殖因子が、少なくともウシ下垂体抽出液(BPE)及びサイプロテロンアセテート(Cyp)を含むことを特徴とする上記〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載の評価方法。
〔8〕細胞増殖因子が、線維芽細胞増殖因子(FGF)−2であることを特徴とする上記〔4〕〜〔7〕のいずれかに記載の評価方法。
〔9〕以下の(p)〜(s)を備えることを特徴とする毛包組織又はその周辺組織の作製用キット。
(p)哺乳動物表皮細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(q)哺乳動物多能性幹細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(r)細胞増殖因子を、略球状のゲルに含有するためのゲル材料;
(s)哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルを、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルに被覆し、哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルを、前記哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆することについて記載された添付文書;
〔10〕(p)哺乳動物表皮細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料、及び(q)哺乳動物多能性幹細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料が、コラーゲンであり、(r)細胞増殖因子を、略球状のゲルに含有するためのゲル材料が、アルギン酸又はその塩であることを特徴とする上記〔9〕に記載の作製用キット。
〔11〕細胞増殖因子が、線維芽細胞増殖因子(FGF)−2であることを特徴とする上記〔9〕又は〔10〕に記載の作製用キット。
〔12〕以下の工程(a)及び(b)を備えたことを特徴とするインビトロでの毛包組織又はその周辺組織の作製方法。
(a)哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルと
を含む3層のゲルを、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子と、血清又は血清代替物とを含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程;
(b)工程(a)の培養後、前記3層のゲルを、血清又は血清代替物を含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程;
〔13〕工程(a)の培養を、4〜13日間行うことを特徴とする上記〔12〕に記載の作製方法。
〔14〕哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲル、及び哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルが、コラーゲンゲルであり、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルが、2価以上のカチオンとのアルギン酸塩ゲルであることを特徴とする上記〔12〕又は〔13〕に記載の作製方法。
〔15〕2種以上の毛乳頭細胞増殖因子が、少なくともウシ下垂体抽出液(BPE)及びサイプロテロンアセテート(Cyp)を含むことを特徴とする上記〔12〕〜〔14〕のいずれかに記載の作製方法。
〔16〕細胞増殖因子が、線維芽細胞増殖因子(FGF)−2であることを特徴とする上記〔12〕〜〔15〕のいずれかに記載の作製方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A kit for evaluating hair follicle tissue or surrounding tissue formation, comprising the following (p) to (s):
(P) a gel material for embedding mammalian epidermal cells in a substantially spherical gel;
(Q) a gel material for embedding mammalian pluripotent stem cells in a substantially spherical gel;
(R) a gel material for containing a cell growth factor in a substantially spherical gel;
(S) A substantially spherical gel that embeds mammalian pluripotent stem cells is coated on a substantially spherical gel containing a cell growth factor, and the substantially spherical gel that embeds mammalian epidermis cells Package insert describing coating of a substantially spherical gel embedding pluripotent stem cells;
[2] (p) a gel material for embedding mammalian epidermal cells in a substantially spherical gel, and (q) a gel material for embedding mammalian pluripotent stem cells in a substantially spherical gel. The evaluation kit according to [1] above, wherein the gel material for containing the collagen (r) cell growth factor in a substantially spherical gel is alginic acid or a salt thereof.
[3] The evaluation kit according to [1] or [2] above, wherein the cell growth factor is fibroblast growth factor (FGF) -2.
[4] A method for evaluating formation of a hair follicle tissue or its surrounding tissue, comprising the following steps (A) to (C), wherein the basic culture solution for mammalian cell culture in step (A): And the said evaluation method by which a test chemical | medical agent or a test substance is contained in any one or both of the basic culture solutions for mammalian cell cultures in a process (B).
(A) a substantially spherical gel that embeds mammalian epidermal cells;
A substantially spherical gel for embedding mammalian pluripotent stem cells, coated with a substantially spherical gel for embedding the mammalian epidermal cells;
A three-layered gel comprising a substantially spherical gel containing a cell growth factor coated with a substantially spherical gel embedding the pluripotent stem cells, and one or more hair papilla cell growth factors Culturing in a basal culture medium for mammalian cell culture, containing serum or serum replacement;
(B) After culturing in step (A), culturing the three-layer gel in a basal culture medium for mammalian cell culture containing serum or a serum substitute;
(C) After the culture in step (B), a step of detecting an increase or decrease in the formation efficiency of the hair follicle tissue or the surrounding tissue in the three-layer gel;
[5] The evaluation method according to [4], wherein the culture in the step (A) is performed for 4 to 13 days.
[6] A substantially spherical gel that embeds mammalian epidermal cells, and a substantially spherical gel that embeds mammalian pluripotent stem cells are collagen gels, and a substantially spherical gel containing a cell growth factor is The evaluation method according to [4] or [5] above, which is an alginate gel with a divalent or higher cation.
[7] The above-mentioned [4] to [6], wherein the two or more dermal papilla cell growth factors include at least bovine pituitary extract (BPE) and cyproterone acetate (Cyp). The evaluation method described.
[8] The evaluation method according to any one of [4] to [7], wherein the cell growth factor is fibroblast growth factor (FGF) -2.
[9] A kit for preparing a hair follicle tissue or its surrounding tissue, comprising the following (p) to (s).
(P) a gel material for embedding mammalian epidermal cells in a substantially spherical gel;
(Q) a gel material for embedding mammalian pluripotent stem cells in a substantially spherical gel;
(R) a gel material for containing a cell growth factor in a substantially spherical gel;
(S) A substantially spherical gel that embeds mammalian pluripotent stem cells is coated on a substantially spherical gel containing a cell growth factor, and the substantially spherical gel that embeds mammalian epidermis cells Package insert describing coating of a substantially spherical gel embedding pluripotent stem cells;
[10] (p) a gel material for embedding mammalian epidermal cells in a substantially spherical gel, and (q) a gel material for embedding mammalian pluripotent stem cells in a substantially spherical gel. The preparation kit according to [9] above, wherein the gel material for containing (r) the cell growth factor in a substantially spherical gel is alginic acid or a salt thereof.
[11] The preparation kit according to [9] or [10] above, wherein the cell growth factor is fibroblast growth factor (FGF) -2.
[12] A method for producing an in vitro hair follicle tissue or its surrounding tissue comprising the following steps (a) and (b):
(A) a substantially spherical gel that embeds mammalian epidermal cells;
A substantially spherical gel for embedding mammalian pluripotent stem cells, coated with a substantially spherical gel for embedding the mammalian epidermal cells;
A three-layered gel comprising a substantially spherical gel containing a cell growth factor coated with a substantially spherical gel embedding the pluripotent stem cells, and one or more hair papilla cell growth factors Culturing in a basal culture medium for mammalian cell culture, containing serum or serum replacement;
(B) a step of culturing the three-layer gel after culturing in the step (a) in a basic culture solution for mammalian cell culture containing serum or a serum substitute;
[13] The production method according to [12] above, wherein the culture in the step (a) is performed for 4 to 13 days.
[14] A substantially spherical gel that embeds mammalian epidermal cells and a substantially spherical gel that embeds mammalian pluripotent stem cells are collagen gels, and a substantially spherical gel containing a cell growth factor is The method according to [12] or [13] above, which is an alginate gel with a divalent or higher cation.
[15] The above [12] to [14], wherein the two or more dermal papilla cell growth factors include at least bovine pituitary extract (BPE) and cyproterone acetate (Cyp). The manufacturing method as described.
[16] The production method according to any one of [12] to [15] above, wherein the cell growth factor is fibroblast growth factor (FGF) -2.
また、本発明の実施の他の形態として、上記工程(A)〜(C)を備えたことを特徴とする、脱毛症若しくは無毛症、又は多毛症の予防剤又は治療剤のスクリーニング方法や、毛髪の増減に影響のある皮膚刺激性物質のスクリーニング方法であって、工程(A)における哺乳動物細胞培養用基礎培養液、及び工程(B)における哺乳動物細胞培養用基礎培養液のいずれか一方又は両方に被検薬剤又は被検物質が含まれる、前記スクリーニング方法(以下、これらを総称して「本件スクリーニング方法」ということがある)を挙げることができる。 Further, as another embodiment of the present invention, a screening method for a prophylactic or therapeutic agent for alopecia or alopecia or hirsutism characterized by comprising the above steps (A) to (C), A screening method for a skin irritant substance that affects the increase or decrease of hair, any one of a basic culture solution for mammalian cell culture in step (A) and a basic culture solution for mammalian cell culture in step (B) Examples of the screening method include one or both of a test drug or a test substance (hereinafter, these may be collectively referred to as “the present screening method”).
また、本発明の実施の他の形態として、上記(p)〜(s)を備えることを特徴とする、脱毛症若しくは無毛症、又は多毛症の予防剤又は治療剤のスクリーニング用キットや、毛髪の増減に影響のある皮膚刺激性物質のスクリーニング用キット(以下、これらを総称して「本件スクリーニング用キット」ということがある)を挙げることができる。本件スクリーニング用キットは、脱毛症若しくは無毛症、又は多毛症の予防又は治療剤をスクリーニングするためのキットに関する用途発明や、毛髪の増減に影響のある皮膚刺激性物質をスクリーニングするためのキットに関する用途発明であり、かかるキットとしては、一般にこの種のキットに用いられる成分、例えば担体、pH緩衝剤、安定剤、上記ゲル材料をゲル化するための架橋剤、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子、血清、血清代替物、哺乳動物細胞培養用基礎培養液、取扱説明書を含んだものであってもよい。 Further, as another embodiment of the present invention, a screening kit for a prophylactic or therapeutic agent for alopecia or alopecia or hirsutism characterized by comprising the above (p) to (s), A screening kit for skin irritants that affects the increase or decrease in hair (hereinafter, these may be collectively referred to as “the screening kit”). This screening kit relates to a use invention relating to a kit for screening a preventive or therapeutic agent for alopecia or alopecia, or hirsutism, and a kit for screening a skin irritant substance that affects the increase or decrease of hair. It is a use invention, and as such a kit, there are generally used components of this type of kit, such as a carrier, a pH buffer, a stabilizer, a cross-linking agent for gelling the gel material, one type or two or more types of hair. It may contain papillary cell growth factor, serum, serum replacement, basic culture medium for mammalian cell culture, and instruction manual.
本発明の作製方法や作製用キットを用いると、インビトロにおいて、比較的簡便に、毛包組織等を作製することができる。作製された毛包組織等は、脱毛症(円形脱毛症、男性型脱毛症等)又は無毛症(先天性無毛症、後天性無毛症等)患者の治療に有用である。また、本発明の評価方法や評価用キットを用いると、被検薬剤又は被検物質が、毛包組織等の形成促進作用を有しているか、或いは、毛包組織等の形成抑制(阻害)作用を有しているかを評価することができ、脱毛症;無毛症;多毛症;栄養不足、頭皮や髪へのダメージ、血流不足、女性ホルモンの減少、ストレスなどの原因によって生じるヘアサイクル異常(細く短い状態で髪の毛が抜ける状態)等の毛包組織等に関する疾患の予防剤又は治療剤の候補薬剤又は候補物質のスクリーニングや、毛髪の増減に影響のある皮膚刺激性物質のスクリーニングに有用である。 When the production method or production kit of the present invention is used, hair follicle tissue and the like can be produced relatively easily in vitro. The produced hair follicle tissue or the like is useful for treatment of patients with alopecia (alopecia areata, male pattern alopecia, etc.) or alopecia (congenital alopecia, acquired alopecia, etc.). In addition, when the evaluation method or the evaluation kit of the present invention is used, the test drug or the test substance has an action of promoting the formation of hair follicle tissue or the like, or the formation suppression (inhibition) of hair follicle tissue or the like. Hair cycle caused by causes such as alopecia; alopecia; hirsutism; nutritional deficiencies, damage to the scalp and hair, lack of blood flow, decreased female hormones, stress, etc. Useful for screening for prophylactic or therapeutic agents for diseases related to hair follicle tissues such as abnormalities (states in which hair is removed in a thin and short state), or screening for skin irritants that affect the increase or decrease in hair It is.
本発明の作製方法としては、哺乳動物由来の表皮細胞を包埋する略球状のゲル(以下、「表皮細胞ゲル」ということがある)と、かかる表皮細胞ゲルに被覆された、哺乳動物由来の多能性幹細胞を包埋する略球状のゲル(以下、「多能性幹細胞ゲル」ということがある)と、かかる多能性幹細胞ゲルに被覆された、細胞増殖因子を含有する略球状のゲル(以下、「細胞増殖因子ゲル」)とを含む3層のゲル(以下、「本件3層ゲル」ということがある)を、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子と、血清又は血清代替物とを含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液(以下、「本件分化誘導用培養液」ということがある)中で培養する工程(a)と、工程(a)の培養後、本件3層ゲルを、血清又は血清代替物を含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液(以下、「本件基礎培養液」ということがある)中で培養する工程(b)とを備える、インビトロ(生体外)において毛包組織又はその周辺組織を作製する方法(以下、「本件作製方法」ということがある)であれば特に制限されない。 The production method of the present invention includes a substantially spherical gel (hereinafter sometimes referred to as “epidermal cell gel”) embedding mammalian-derived epidermal cells, and a mammalian-derived coating coated on the epidermal cell gel. A substantially spherical gel that embeds pluripotent stem cells (hereinafter sometimes referred to as “pluripotent stem cell gel”), and a substantially spherical gel containing a cell growth factor coated on the pluripotent stem cell gel. (Hereinafter referred to as “cell growth factor gel”) is a three-layer gel (hereinafter sometimes referred to as “the present three-layer gel”), one or more dermal papilla cell growth factor, and serum or serum. A step (a) of culturing in a basic culture solution for mammalian cell culture (hereinafter sometimes referred to as “the culture medium for differentiation induction”) containing the alternative, and the three layers after the culture in step (a) Basic culture for mammalian cell culture containing gel, serum or serum replacement (Hereinafter referred to as “the present basic culture solution”) and the step (b) of culturing in vitro (in vitro) a method for producing a hair follicle tissue or its surrounding tissue (hereinafter referred to as “the present production method”) Is not particularly limited.
また、本発明の作製用キットとしては、哺乳動物由来の表皮細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料(p)と、哺乳動物由来の多能性幹細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料(q)と、細胞増殖因子を、略球状のゲルに含有するためのゲル材料(r)と、多能性幹細胞ゲルを細胞増殖因子ゲルに被覆し、表皮細胞ゲルを、前記多能性幹細胞ゲルに被覆することについて記載された添付文書(s)とを備える、毛包組織又はその周辺組織の作製に用いるためのキット(以下、「本件作製用キット」ということがある)であれば特に制限されず、本件作製用キットは、毛包組織又はその周辺組織を作製するためのキットに関する用途発明であり、かかるキットとしては、一般にこの種のキットに用いられる成分、例えば担体、pH緩衝剤、安定剤、上記ゲル材料をゲル化するための架橋剤、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子、血清、血清代替物、哺乳動物細胞培養用基礎培養液、取扱説明書を含んだものであってもよい。 In addition, the preparation kit of the present invention includes a gel material (p) for embedding mammalian-derived epidermal cells in a substantially spherical gel, and a pluripotent stem cell derived from a mammal. A gel material (q) for embedding in a cell, a gel material (r) for containing a cell growth factor in a substantially spherical gel, and a pluripotent stem cell gel coated on the cell growth factor gel, A kit for preparing a hair follicle tissue or a surrounding tissue thereof (hereinafter referred to as “the present preparation kit”), comprising a package insert (s) described to coat the gel with the pluripotent stem cell gel. The kit for producing the present invention is a use invention relating to a kit for producing a hair follicle tissue or its surrounding tissue, and such a kit is generally used for this kind of kit. Ingredients such as carriers, H buffer, stabilizer, cross-linking agent for gelling the gel material, one or more dermal papilla cell growth factor, serum, serum substitute, basic culture solution for mammalian cell culture, instruction manual May be included.
本発明の評価方法としては、本件3層ゲルを、本件分化誘導用培養液中で培養する工程(A)と、工程(A)の培養後、本件3層ゲルを、本件基礎培養液中で培養する工程(B)と、工程(B)の培養後、前記3層のゲルにおける毛包組織又はその周辺組織の形成効率の上昇又は低下を検出する工程(C)とを備える、毛包組織形成、或いは毛包組織の周辺組織形成を評価する方法であって、工程(A)における本件分化誘導用培養液、及び工程(B)における本件基礎培養液のいずれか一方又は両方に被検薬剤又は被検物質が含まれる、前記評価方法(以下、「本件評価方法」ということがある)であれば特に制限されない。 As the evaluation method of the present invention, the step (A) of culturing the three-layer gel in the differentiation-inducing culture medium, and the culture in the step (A), the three-layer gel in the basic culture solution A follicular tissue comprising: a step (B) for culturing; and a step (C) for detecting an increase or decrease in the formation efficiency of the hair follicle tissue or the surrounding tissue in the three-layer gel after the culture in the step (B). A method for evaluating formation or peripheral tissue formation of hair follicle tissue, wherein the test drug is used in one or both of the differentiation-inducing culture medium in step (A) and the basic culture medium in step (B). Or if it is the said evaluation method (henceforth "this evaluation method") containing a test substance, it will not restrict | limit in particular.
また、本発明の評価用キットとしては、上記ゲル材料(p)〜(r)と、上記添付文書(s)とを備える、毛包組織形成の評価、或いは毛包組織の周辺組織形成の評価に用いるためのキット(以下、「本件評価用キット」ということがある)であれば特に制限されず、本件評価用キットは、毛包組織形成、或いは毛包組織の周辺組織形成を評価するためのキットに関する用途発明であり、かかるキットとしては、一般にこの種のキットに用いられる成分、例えば担体、pH緩衝剤、安定剤、上記ゲル材料をゲル化するための架橋剤、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子、血清、血清代替物、哺乳動物細胞培養用基礎培養液、取扱説明書を含んだものであってもよい。 Moreover, as an evaluation kit of this invention, evaluation of hair follicle tissue formation provided with the said gel material (p)-(r) and the said package insert (s), or evaluation of surrounding tissue formation of a hair follicle tissue. The kit is not particularly limited as long as it is a kit for use in the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present evaluation kit”), and the present evaluation kit is used to evaluate the formation of hair follicle tissue or the surrounding tissue of the hair follicle tissue. The kit is a use invention relating to the kit, and as such a kit, components such as a carrier, a pH buffer, a stabilizer, a cross-linking agent for gelling the gel material, one type or two types are generally used. It may contain the above-described dermal papilla cell growth factor, serum, serum substitute, basic culture solution for mammalian cell culture, and instruction manual.
本発明において、「毛包組織」とは、内側は上皮性成分である毛根鞘(内毛根鞘及び外毛根鞘)で構成され、外側は結合組織成分である結合組織性毛包で構成されている二重構造からなる組織を意味する。また、本発明において、「毛包組織の周辺組織」とは、毛包組織に付属してその周辺部に存在する組織(例えば、立毛筋、毛隆起、毛脂腺等)を意味する。 In the present invention, the “hair follicle tissue” is composed of a root sheath (inner root sheath and outer root sheath) that is an epithelial component on the inside, and a connective tissue hair follicle that is a connective tissue component on the outside. Means a double-layered structure. In the present invention, the “peripheral tissue of the hair follicle tissue” means a tissue attached to the hair follicle tissue and present in the periphery thereof (for example, napped muscles, hair bulges, sebaceous glands, etc.).
本発明において、「脱毛症又は無毛症」とは、遺伝的(先天的)要因や、加齢、ストレス、抗癌剤等の薬剤投与などの後天的要因により、毛が少なくなった状態、又は毛が全く生えなくなった状態を意味し、脱毛症には、円形脱毛症、男性型脱毛症、びまん性脱毛症、抗癌剤等の薬剤投与による脱毛症が含まれる。また、本発明において、「多毛症」とは、皮膚筋炎、全身性疾患(進行したHIV感染症等)、甲状腺機能低下症等の内分泌性疾患、低栄養、副腎皮質ステロイド薬、免疫抑制薬等の薬剤投与などが要因となり、男性ホルモンが過剰産生したり、男性ホルモンに対する反応性が向上することにより、軟毛が硬毛に変化した状態を意味する。 In the present invention, “alopecia or alopecia” means a state in which hair is reduced due to genetic (congenital) factors or acquired factors such as aging, stress, administration of drugs such as anticancer agents, or hair The alopecia includes alopecia areata, androgenetic alopecia, diffuse alopecia, and alopecia due to administration of drugs such as anticancer agents. In the present invention, “hyperhirsia” means dermatomyositis, systemic diseases (such as advanced HIV infection), endocrine diseases such as hypothyroidism, malnutrition, corticosteroids, immunosuppressants, etc. This means that male hair is overproduced or the reactivity to male hormone is improved, resulting in a state where soft hair has changed to hard hair.
本件作製方法、本件評価方法、又は本件スクリーニング方法において、毛包組織等が形成されたことは、ヘマトキシリン・エオジン(Hematoxylin Eosin:HE)染色法や、毛包組織のマーカー(サイトケラチン、Versican[Vcan]、ALP[Alkaline phosphatase]、CD200、CD34等)に対する抗体、又は毛包周辺組織のマーカー(平滑筋アクチン[αSMA]、カルポニン、K15、CD200等)に対する抗体を用いた免疫組織化学染色法を行い、位相差顕微鏡により確認することができる。 In this preparation method, this evaluation method, or this screening method, the formation of hair follicle tissue or the like is caused by the hematoxylin Eosin (HE) staining method or the hair follicle tissue marker (cytokeratin, Versican [Vcan ], An immunohistochemical staining method using an antibody against ALP [Alkaline phosphatase], CD200, CD34, etc.) or an antibody against a marker around the hair follicle (smooth muscle actin [αSMA], calponin, K15, CD200, etc.) It can be confirmed by a phase contrast microscope.
上記哺乳動物としては、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等のげっ歯類、ウサギ等のウサギ目、ブタ、ウシ、ヤギ、ウマ、ヒツジ等の有蹄目、イヌ、ネコ等のネコ目、ヒト、サル、アカゲザル、カニクイザル、マーモセット、オランウータン、チンパンジー等の霊長類などを例示することができ、作製した毛包組織等を、それら疾患に対する治療薬のスクリーニングに用いる場合、マウス又はヒトが好ましく、作製した毛包組織等を再生医療に用いる場合、ヒトが好ましい。 Examples of mammals include rodents such as mice, rats, hamsters, and guinea pigs, rabbits such as rabbits, ungulates such as pigs, cows, goats, horses, and sheep, cats such as dogs and cats, humans, Primates such as monkeys, rhesus monkeys, cynomolgus monkeys, marmosets, orangutans, chimpanzees, etc. can be exemplified, and when the prepared hair follicle tissue etc. are used for screening therapeutics for these diseases, mice or humans are preferred When using a hair follicle tissue or the like for regenerative medicine, a human is preferable.
本発明において、「略球状」とは、全体として真球、楕円体などの団子状(団子のように丸く固まった形)の他、表面に細かな凹凸(しわ、突起、陥没等)を有する略球状を意味する。なお、「略球状」には、便宜上、略多面体状(略4面体、略5面体、略6面体等)や、略筒状も含まれる。前述の「略多面体状」における「多面体」としては、「凸多面体」が好ましく挙げられる。 In the present invention, “substantially spherical” as a whole has a shape of a ball such as a true sphere or an ellipsoid (a shape solidified like a ball), and has fine irregularities (wrinkles, protrusions, depressions, etc.) on the surface. It means an almost spherical shape. The “substantially spherical” includes a substantially polyhedral shape (substantially tetrahedron, substantially pentahedron, substantially hexahedron, etc.) and a substantially cylindrical shape for convenience. As the “polyhedron” in the “substantially polyhedral shape” described above, “convex polyhedron” is preferably mentioned.
本発明において、「XがYに被覆された」としては、本発明の効果が得られる限り、Xの少なくとも一部がYに覆われていればよいが、好適な態様として、Xの全表面積のうち、Yによって覆われている割合としては、通常40〜100%の範囲内であり、好ましくは45〜100%、より好ましくは50〜100%、さらに好ましくは55〜100%、さらにより好ましくは60%〜100%、特に好ましくは65〜100%、また特に好ましくは70〜100%、特により好ましくは75〜100%、特にさらに好ましくは80〜100%、特にさらにより好ましくは85〜100%、最も好ましくは90%〜100%である。なお、かかる割合は、各層毎に同じであってもよいし、異なっていてもよい。 In the present invention, “X is coated with Y” means that at least a part of X may be covered with Y as long as the effects of the present invention can be obtained. Of these, the proportion covered with Y is usually within the range of 40 to 100%, preferably 45 to 100%, more preferably 50 to 100%, still more preferably 55 to 100%, and even more preferably. Is 60% to 100%, particularly preferably 65 to 100%, particularly preferably 70 to 100%, particularly preferably 75 to 100%, particularly more preferably 80 to 100%, and even more preferably 85 to 100%. %, Most preferably 90% to 100%. In addition, this ratio may be the same for each layer, or may be different.
上記表皮細胞ゲルや多能性幹細胞ゲルにおけるゲルとしては、表皮細胞や多能性幹細胞を含有するゲル材料(溶液)をゲル化したときに、これら細胞をゲル内に包埋することができ、これら細胞の培養に悪影響がなく、かつ、本件3層ゲルの培養温度(通常30〜40℃)でゲル状態が維持されるものであればよく、また、上記表皮細胞ゲルにおけるゲルとしては、細胞増殖因子を含有するゲル材料(溶液)をゲル化したときに、ゲル中に含まれる細胞増殖因子が徐々に放出(徐放)することができ、かつ、本件3層ゲルの培養温度でゲル状態が維持されるものであればよく、具体的には、2価以上のカチオン(例えば、カルシウムイオン、2価又は3価の鉄イオン、アルミニウムイオン等)とのアルギン酸塩ゲル;ゼラチンゲル;コラーゲンゲル;寒天ゲル;寒天精製物(アガロース)ゲル;カラギーナンゲル;セルロースゲル等を挙げることができ、表皮細胞ゲルや多能性幹細胞ゲルの場合、コラーゲンゲルが好ましく、細胞増殖因子ゲルの場合、2価以上のカチオンとのアルギン酸塩ゲルが好ましい。 As the gel in the above epidermal cell gel or pluripotent stem cell gel, when gel material (solution) containing epidermal cells or pluripotent stem cells is gelled, these cells can be embedded in the gel, There is no adverse effect on the culture of these cells, and the gel state may be maintained at the culture temperature (usually 30 to 40 ° C.) of the present three-layer gel. When a gel material (solution) containing a growth factor is gelled, the cell growth factor contained in the gel can be gradually released (sustained release), and the gel state is maintained at the culture temperature of the present three-layer gel. Specifically, alginate gel with divalent or higher cation (for example, calcium ion, divalent or trivalent iron ion, aluminum ion, etc.); gelatin gel; collagen Agarose gel; carrageenan gel; cellulose gel and the like. In the case of epidermal cell gel and pluripotent stem cell gel, collagen gel is preferable, and in the case of cell growth factor gel, 2 Alginate gels with higher valence cations are preferred.
上記コラーゲンゲルとしては、線維形成が可能な線維性コラーゲンゲルであればよく、具体的には、I型、II型、III型、V型、XI型コラーゲンゲルや、I型、II型、III型、V型、及びXI型コラーゲンから選択される2種以上の組合せを材料とするゲルを挙げることができ、I型コラーゲンゲルを好適に例示することができる。 The collagen gel may be a fibrillar collagen gel capable of forming fibrils. Specifically, type I, type II, type III, type V, type XI collagen gels, type I, type II, III Examples thereof include a gel made of a combination of two or more selected from type, type V, and type XI collagen, and a type I collagen gel can be suitably exemplified.
また、上記ゲル材料(p)やゲル材料(q)としては、表皮細胞や多能性幹細胞を含有するゲル材料(溶液)をゲル化したときに、これら細胞をゲル内に包埋することができ、これら細胞の培養に悪影響がなく、かつ、本件3層ゲルの培養温度でゲル状態が維持されるものであればよく、また、上記ゲル材料(r)としては、細胞増殖因子を含有するゲル材料(溶液)をゲル化したときに、ゲル中に含まれる細胞増殖因子が徐々に放出(徐放)することができ、かつ、本件3層ゲルの培養温度でゲル状態が維持されるものであればよく、具体的には、アルギン酸又はその塩、ゼラチン、コラーゲン、寒天又はその精製物(アガロース)、カラギーナン、セルロース等を挙げることができ、ゲル材料(p)やゲル材料(q)の場合、コラーゲンゲルが好ましく、ゲル材料(r)の場合、アルギン酸又はその塩が好ましい。 Moreover, as said gel material (p) and gel material (q), when gel material (solution) containing an epidermal cell or a pluripotent stem cell is gelatinized, these cells may be embedded in a gel. It is sufficient that the culture of these cells is not adversely affected and the gel state is maintained at the culture temperature of the present three-layer gel, and the gel material (r) contains a cell growth factor. When the gel material (solution) is gelled, the cell growth factor contained in the gel can be gradually released (sustained release), and the gel state is maintained at the culture temperature of the three-layer gel. Specific examples thereof include alginic acid or a salt thereof, gelatin, collagen, agar or a purified product thereof (agarose), carrageenan, cellulose and the like. Examples of gel material (p) and gel material (q) If collagen Le is preferred if the gel material (r), alginic acid or a salt thereof.
上記アルギン酸の塩としては、2価以上のカチオン(例えば、カルシウムイオン、2価又は3価の鉄イオン、アルミニウムイオン等)とのアルギン酸塩や、1価のカチオン(ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン等)とのアルギン酸塩を挙げることができる。 Examples of the salt of alginic acid include alginates with divalent or higher cations (for example, calcium ions, divalent or trivalent iron ions, aluminum ions, etc.) and monovalent cations (sodium ions, potassium ions, ammonium ions). Etc.) and alginates.
上記コラーゲンとしては、線維形成が可能な線維性コラーゲンであればよく、具体的には、I型、II型、III型、V型、XI型コラーゲン、及びこれらから選択される2種以上の組合せを材料とするものを挙げることができ、I型コラーゲンを好適に例示することができる。 The collagen may be any fibrous collagen capable of forming fibrosis, specifically, type I, type II, type III, type V, type XI collagen, and combinations of two or more selected from these. Can be mentioned, and type I collagen can be preferably exemplified.
上記表皮細胞としては、表皮組織由来の細胞であれば、哺乳動物からその都度調製(用時調製)したものであっても、インビトロでの培養により株化されたものであってもよい。かかる株化された表皮細胞としては、成人ヒト由来の表皮細胞(HaCaT細胞)、マウス新生仔由来の表皮細胞(Balb/MK細胞)、ラット胎仔由来の表皮細胞(FRSK細胞)等を挙げることができる。 The epidermal cells may be those prepared from mammals each time (prepared at the time of use) as long as they are cells derived from epidermal tissues, or those established by in vitro culture. Examples of such established epidermal cells include epidermal cells derived from adult humans (HaCaT cells), epidermal cells derived from newborn mice (Balb / MK cells), epidermal cells derived from rat fetuses (FRSK cells), and the like. it can.
上記多能性幹細胞(pluripotent stem ce11)としては、毛包組織等に分化誘導可能な細胞であれば特に制限されず、初期胚より単離される胚性幹細胞(embryonic stem cells:ES細胞)や、胎児期の始原生殖細胞から単離される胚性生殖細胞(embryonic germ cells:EG細胞)(例えばProc Natl Acad Sci U S A. 1998, 95:13726-31参照)や、出生直後の精巣から単離される生殖細胞系列幹細胞(germline stem cells:GS細胞)(例えば、Nature. 2008, 456:344-9参照)や、皮膚、骨髄等の間葉系組織から選択して得られた多能性を有する細胞(Muse細胞[Multi-lineage differentiating Stress Enduring cell])や、皮膚細胞等の体細胞に複数の遺伝子を導入することで、被検体自身の体細胞の脱分化を誘導し、ES細胞同様の多能性を有する体細胞由来の誘導多能性幹細胞(iPS;induced pluripotent stemcell)や、ネスチン発現細胞を分離することにより得られた毛包幹細胞(特表2005−502377号公報)を挙げることができ、これらの中でもES細胞やiPS細胞が好ましい。 The pluripotent stem cell (pluripotent stem ce11) is not particularly limited as long as it can be induced to differentiate into hair follicle tissue and the like, embryonic stem cells (embryonic stem cells: ES cells) isolated from early embryos, Isolated from embryonic germ cells (EG cells) isolated from fetal primordial germ cells (see, for example, Proc Natl Acad Sci US A. 1998, 95: 13726-31) and testis immediately after birth Germline stem cells (GS cells) (for example, see Nature. 2008, 456: 344-9) and cells with pluripotency obtained by selecting from mesenchymal tissues such as skin and bone marrow (Muse cells [Multi-lineage differentiating Stress Enduring cells]) and by introducing multiple genes into somatic cells such as skin cells, it induces dedifferentiation of the subject's own somatic cells and is as multipotent as ES cells Induced pluripotent stem cells (iPS; induced plur) ipotent stemcell) and hair follicle stem cells obtained by isolating nestin-expressing cells (Japanese Patent Publication No. 2005-502377), among which ES cells and iPS cells are preferable.
ES細胞は、内部細胞塊を、マイトマイシンC処理済のマウス胎仔由来の初代線維芽細胞[MEF]、STO細胞、SNL細胞等のフィーダー細胞上で上記血清含有又は無血清培養液中に培養することにより製造することができる。ES細胞の製造方法は、例えば、WO96/22362、WO02/101057、US5,843,780、US6,200,806、US6,280,718等に記載されている。EG細胞は、始原生殖細胞をmSCF、LIF及びFGF−2を含む上記血清含有又は無血清培養液中で培養することにより製造することができる(例えば、Ce11. 1992, 70:841-847参照)。Muse細胞は、皮膚、骨髄等の間葉系組織を、トリプシンや低酸素処理などのストレスを与えることによりストレス耐性の細胞を選択したり、あるいは多能性幹細胞の表面抗原であるSSEA−3の発現を指標として細胞を選択し、さらに単一細胞の状態で浮遊培養を重ねることにより、細胞を単離することにより製造することができる(特許第5185443号公報、Proc Natl Acad Sci U S A. 2010, 107: 8639-8643)。iPS細胞は、体細胞(例えば線維芽細胞、皮膚細胞等)にOct3/4、Sox2及びKlf4(必要に応じて更にc−Myc又はn−Myc)等のリプログラミング因子を導入することにより製造することができる(例えば、Ce11. 2006, 126:663-676、Nature. 2007, 448:313-317、Nat Biotechno1. 2008, 26;101-106、Cel1. 2007, 131:861‐872、Science. 2007, 318:1917-1920、Ce11 Stem Cells. 2007, 1:55-70、Nat Biotechnol. 2007, 25:1177-1181、Nature. 2007, 448:318-324、Cell Stem Cells. 2008, 2:10-12、Nature. 2008, 451:141-146、Science. 2007, 318:1917-1920参照)。体細胞の核を核移植することによって作製された初期胚を培養することによって樹立した幹細胞も、多能性幹細胞としてまた好ましい(例えば、Nature. 1997, 385:810-813、Science. 1998, 280:1256-1258、Nature Biotechnology. 1999, 17:456-461、Nature. 1998, 394:369-374、Nature Genetics. 1999, 22:127-128、Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999, 96:14984-14989、Nature Genetics. 2000, 24:109-110)。多能性幹細胞としては、具体的に、ヒトES細胞H9株(WA09)、ヒトES細胞H1(WA01)株(National Stem Cell bank、WISC Bank)や、KhES−1、KhES−2及びKhES−3(いずれも京大再生研付属幹細胞医学研究センター)や、マウスES細胞(EB3、EB5等)(理研セルバンク)や、HES3、HES4、及びHES6(National Stem Cell bank、モナッシュ大学)等のヒトES細胞や、Oct3/4遺伝子、Klf4遺伝子、C−Myc遺伝子及びSox2遺伝子を導入することによって得られるiPS細胞(理研バイオリソースセンター、京都大学)や、Tic(JCRB1331株)、Dotcom(JCRB1327株)、Squeaky(JCRB1329株)、及びToe(JCRB1338株)、 Lollipop(JCRB1336株)(以上成育医療センター、医薬基盤研究所難病・疾患資源研究部・JCRB細胞バンク)や、UTA−1株及びUTA−1−SF−2−2株(いずれも東京大学)や、Oct3/4遺伝子、Klf4遺伝子及びSox2遺伝子を導入することによって得られるiPS細胞(Nat Biotechnol. 2008, 26: 101-106)等のiPS細胞を例示することができる。 ES cells are cultured in the above serum-containing or serum-free medium on feeder cells such as primary fibroblasts [MEF], STO cells, SNL cells derived from mouse embryos treated with mitomycin C. Can be manufactured. Methods for producing ES cells are described in, for example, WO96 / 22362, WO02 / 101057, US5,843,780, US6,200,806, US6,280,718 and the like. EG cells can be produced by culturing primordial germ cells in the above serum-containing or serum-free medium containing mSCF, LIF and FGF-2 (see, for example, Ce11. 1992, 70: 841-847). . Muse cells select stress-resistant cells by applying stress such as trypsin or hypoxia treatment to mesenchymal tissues such as skin and bone marrow, or SSEA-3, which is a surface antigen of pluripotent stem cells. It can be produced by selecting cells using expression as an indicator, and further isolating the cells by overlapping suspension culture in a single cell state (Japanese Patent No. 5185443, Proc Natl Acad Sci US A. 2010). , 107: 8639-8643). iPS cells are produced by introducing reprogramming factors such as Oct3 / 4, Sox2 and Klf4 (c-Myc or n-Myc as necessary) into somatic cells (eg, fibroblasts, skin cells, etc.). (Eg, Ce11. 2006, 126: 663-676, Nature. 2007, 448: 313-317, Nat Biotechno 1. 2008, 26; 101-106, Cel1. 2007, 131: 861-872, Science. 2007 , 318: 1917-1920, Ce11 Stem Cells. 2007, 1: 55-70, Nat Biotechnol. 2007, 25: 1177-1181, Nature. 2007, 448: 318-324, Cell Stem Cells. 2008, 2: 10- 12, Nature. 2008, 451: 141-146, Science. 2007, 318: 1917-1920). Stem cells established by culturing early embryos produced by nuclear transfer of somatic cell nuclei are also preferred as pluripotent stem cells (eg, Nature. 1997, 385: 810-813, Science. 1998, 280 : 1256-1258, Nature Biotechnology. 1999, 17: 456-461, Nature. 1998, 394: 369-374, Nature Genetics. 1999, 22: 127-128, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999, 96 : 14984-14989, Nature Genetics. 2000, 24: 109-110). Specific examples of pluripotent stem cells include human ES cell H9 strain (WA09), human ES cell H1 (WA01) strain (National Stem Cell bank, WISC Bank), KhES-1, KhES-2 and KhES-3. (Estimated stem cell medicine research center attached to Kyoto University Research Institute for Regeneration) Human ES cells such as mouse ES cells (EB3, EB5, etc.) (RIKEN Cell Bank), HES3, HES4, and HES6 (National Stem Cell bank, Monash University) Or iPS cells (RIKEN BioResource Center, Kyoto University) obtained by introducing Oct3 / 4 gene, Klf4 gene, C-Myc gene and Sox2 gene, Tic (JCRB1331 strain), Dotcom (JCRB1327 strain), Squeaky ( JCRB1329 strain), Toe (JCRB1338 strain), Lollipop ( CRB1336 strain) (National Center for Child Health and Development, Research Institute for Intractable Diseases and Diseases, JCRB Cell Bank), UTA-1 strain and UTA-1-SF-2-2 strain (both from the University of Tokyo), Oct3 Examples include iPS cells such as iPS cells (Nat Biotechnol. 2008, 26: 101-106) obtained by introducing / 4 gene, Klf4 gene and Sox2 gene.
上記細胞増殖因子としては、哺乳動物細胞の細胞増殖を促進できるもの(化合物、サイトカイン、抽出液等)であればよく、具体的には、ウシ下垂体抽出液(Bovine PituitaryExtract:BPE)、サイプロテロンアセテート(Cyproterone acetate:Cyp)、特開2006−45098号公報に記載の成長阻害ペプチド(Growth Blocking Peptide)、ミノキシジル、ポリアミン(オリザポリアミン[ORYZA POLYAMINE]、プトレシン、スペルミジン、スペルミン等)、インスリン、トランスフェリン、トリヨードサイロニン(Triiodothyronine:TIT)、血管内皮細胞増殖因子(Vesicular endothelial growthfactor:VEGF)、肝細胞増殖因子(Hepatocyte growth factor:HGF)、インスリン様成長因子1(Insulin-like Growth Factor-1:IGF−1)、Wnt10、ソニック・ヘッジホッグ (Sonic hedgehog:SHH)、上皮成長因子(Epidermal Growth Factor:EGF)、血小板由来成長因子(Platelet-Derived Growth Factor:PDGF)、FGF−2、FGF−7、FGF−9、骨形成タンパク質4[Bone Morphogenetic Protein 4:BMP4]、BMP5、アクチビンA、幹細胞因子(Stem Cell Factor:SCF)、Dkk1(Dickkopf-1)、Wnt阻害剤(XAV、IWP4等)、Wnt活性化剤(CHIR、Kenpaullone等)、白血病抑制因子(Leukemia Inhibitory Factor:LIF)、Wnt、TGF−β、及びこれらの組合せを挙げることができ、これらの中でもFGF−2が好ましい。 The cell growth factor may be any substance (compound, cytokine, extract, etc.) that can promote cell growth of mammalian cells. Specifically, bovine pituitary extract (BPE), Cypro Cyproterone acetate (Cyp), Growth Blocking Peptide, Minoxidil, Polyamine (ORYZA POLYAMINE, Putrescine, Spermidine, Spermine, etc.), Insulin, Transferrin , Triiodothyronine (TIT), vascular endothelial growth factor (VEGF), hepatocyte growth factor (HGF), insulin-like growth factor-1 (Insulin-like Growth Factor-1) IGF-1), Wnt10, Sonic Hedgehog ( Sonic hedgehog (SHH), epidermal growth factor (EGF), platelet-derived growth factor (PDGF), FGF-2, FGF-7, FGF-9, bone morphogenetic protein 4 [Bone Morphogenetic Protein 4: BMP4], BMP5, Activin A, Stem Cell Factor (SCF), Dkk1 (Dickkopf-1), Wnt inhibitors (XAV, IWP4, etc.), Wnt activators (CHIR, Kenpaullone, etc.), leukemia Inhibitory factors (Leukemia Inhibitory Factor: LIF), Wnt, TGF-β, and combinations thereof can be mentioned, and among these, FGF-2 is preferred.
上記血清としては、具体的には、ウシ胎児血清(Fetal bovine serum;FBS)、子牛血清(Calf bovine serum;CS)を挙げることができる。また、上記血清代替物としては、血清の代わりに細胞を培養・増殖させるために用いるもの(成分)であり、血清と同様の効果を有するものであればよく、具体的には、市販のB27サプリメント(−インスリン)(Life Technologies社製)、N2サプリメント(Life Technologies社製)、B27サプリメント(Life Technologies社製)、Knockout Serum Replacement(Invitrogen社製)等を挙げることができる。 Specific examples of the serum include fetal bovine serum (FBS) and calf bovine serum (CS). The serum substitute is a component (component) used for culturing and proliferating cells instead of serum, and may have any effect similar to that of serum. Specifically, commercially available B27 A supplement (-insulin) (made by Life Technologies), N2 supplement (made by Life Technologies), B27 supplement (made by Life Technologies), Knockout Serum Replacement (made by Invitrogen) etc. can be mentioned.
上記哺乳動物細胞培養用基礎培養液としては、哺乳動物細胞の増殖に必要な栄養源、例えば、アミノ酸(グルタミン、アラニン、アスパラギン、セリン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グリシン、プロリン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、リジン、オルニチン、フェニルアラニン、タウリン、トレオニン、トリプトファン、バリン等)、ビタミン類(塩化コリン、パントテン酸塩、葉酸、ニコチンアミド、塩酸ピリドキサル、リボフラビン、塩酸チアミン、アスコルビン酸、ビオチン、イノシトール等)、糖類(グルコース、グルコサミン等)を含むものであればよく、具体的には、GMEM(Glasgow's Minimal Essential Medium)、IMDM(Iscove's Modified Dulbecco's Medium)、M−199(Medium 199)、EMEM(Eagle's Minimum Essential Medium)、αMEM、DMEM(Dulbecco's modified Eagle's Medium)、Ham's F12、RPMI 1640、Fischer's、AIM−V、PCGM(TMTPGM-250、東洋紡社製)等の培養液を挙げることができる。また、上記哺乳動物細胞培養用基礎培養液には、必要に応じて、鉄源(トランスフェリン、ラクトフェリン等)、ミネラル(亜セレン酸ナトリウム、炭酸コバルト、ヨウ素酸カルシウム等)、ステロイド(プロゲステロン、β-エストラジオール等)、抗生物質(例えば、ペニシリン、ストレプトマイシン等)、緩衝剤(TRIS[Tris(hydroxymethyl)aminomethane]、HEPES[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid]、PIPES[Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic acid]、MOPS[3-Morpholinopropanesulfonic acid]等)などの添加物を適宜補充してもよい。 Examples of the basic culture solution for mammalian cell culture include nutrient sources necessary for the growth of mammalian cells, such as amino acids (glutamine, alanine, asparagine, serine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, glycine, proline, tyrosine, arginine, Histidine, leucine, isoleucine, methionine, lysine, ornithine, phenylalanine, taurine, threonine, tryptophan, valine, etc.), vitamins (choline chloride, pantothenate, folic acid, nicotinamide, pyridoxal hydrochloride, riboflavin, thiamine hydrochloride, ascorbic acid, Biotin, inositol, etc.) and sugars (glucose, glucosamine, etc.) may be used. Specifically, GMEM (Glasgow's Minimal Essential Medium), IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Medium), M-199 (M edium 199), EMEM (Eagle's Minimum Essential Medium), αMEM, DMEM (Dulbecco's modified Eagle's Medium), Ham's F12, RPMI 1640, Fischer's, AIM-V, PCGM (TMTPGM-250, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) be able to. The basic culture solution for mammalian cell culture includes an iron source (transferrin, lactoferrin, etc.), minerals (sodium selenite, cobalt carbonate, calcium iodate, etc.), steroids (progesterone, β- Estradiol, etc.), antibiotics (eg, penicillin, streptomycin, etc.), buffers (TRIS [Tris (hydroxymethyl) aminomethane], HEPES [4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic acid], PIPES [Piperazine-1,4 Additives such as -bis (2-ethanesulfonic acid], MOPS [3-Morpholinopropanesulfonic acid], etc.) may be appropriately supplemented.
1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子としては、毛乳頭細胞の細胞増殖を促進できるもの(化合物、サイトカイン、抽出液等)であればよく、具体的には、BPE、Cyp、特開2006−45098号公報に記載の成長阻害ペプチド、ミノキシジル、ポリアミン(オリザポリアミン[ORYZA POLYAMINE]、プトレシン、スペルミジン、スペルミン等)、FGF−2、FGF−7、インスリン、トランスフェリン、TIT、VEGF、HGF、IGF−1、Wnt10、SHH、及びこれらの組合せを挙げることができ、少なくともBPE及びCypを含むものが好ましい。 One or more types of dermal papilla cell growth factor may be any one that can promote cell proliferation of dermal papilla cells (compound, cytokine, extract, etc.), and specifically, BPE, Cyp, JP, Growth inhibitory peptide, minoxidil, polyamine (ORYZA POLYAMINE, putrescine, spermidine, spermine, etc.), FGF-2, FGF-7, insulin, transferrin, TIT, VEGF, HGF, IGF described in JP-A-2006-45098 -1, Wnt10, SHH, and combinations thereof, and those containing at least BPE and Cyp are preferred.
本件3層ゲルは、例えば以下の手順にしたがって調製することができる。まず、細胞増殖因子を、溶液の状態の上記ゲル材料(r)に混合して細胞増殖因子含有溶液を調製し、微小量滴下(排出)手段(マイクロディスペンサー、マイクロディスペンサー等)を用いて培養器(ガラス製又はプラスチック製のマルチウエルプレート、培養皿[シャーレ、ディッシュ]等)上に滴下した後、ゲル化処理を行い、細胞増殖因子ゲルを調製する。ゲル溶液中の細胞増殖因子の濃度は、ゲルの体積及び/又は表面積や、使用する細胞増殖因子の種類等に応じて適宜決定されるが、通常0.1ng/mL〜100μg/mLの範囲内であり、好ましくは1ng/mL〜10μg/mLであり、より好ましくは1ng/mL〜3μg/mLであり、さらに好ましくは1〜1000ng/mLであり、最も好ましくは5〜500ng/mLである。また、滴下する細胞増殖因子含有ゲル溶液の体積としては、培養器上に滴下したゲル溶液が略球状となればよく、通常0.1μL〜10mLの範囲内であり、好ましくは0.1〜1000μLであり、より好ましくは0.3〜300μLであり、さらに好ましくは0.3〜100μLであり、さらにより好ましくは0.3〜30μLであり、最も好ましくは0.5〜5μLである。 The present three-layer gel can be prepared, for example, according to the following procedure. First, a cell growth factor is mixed with the gel material (r) in the form of a solution to prepare a cell growth factor-containing solution, and an incubator using a minute amount dropping (discharge) means (microdispenser, microdispenser, etc.) After dropping on a glass or plastic multi-well plate, culture dish [petri dish, dish], etc., gelation treatment is performed to prepare a cell growth factor gel. The concentration of the cell growth factor in the gel solution is appropriately determined according to the volume and / or surface area of the gel, the type of cell growth factor to be used, etc., but is usually in the range of 0.1 ng / mL to 100 μg / mL. It is preferably 1 ng / mL to 10 μg / mL, more preferably 1 ng / mL to 3 μg / mL, still more preferably 1 to 1000 ng / mL, and most preferably 5 to 500 ng / mL. Moreover, as the volume of the cell growth factor-containing gel solution to be dropped, the gel solution dropped on the incubator may be substantially spherical, and is usually within a range of 0.1 μL to 10 mL, preferably 0.1 to 1000 μL. More preferably, it is 0.3-300 microliters, More preferably, it is 0.3-100 microliters, Still more preferably, it is 0.3-30 microliters, Most preferably, it is 0.5-5 microliters.
続いて、哺乳動物多能性幹細胞を、溶液の状態の上記ゲル材料(q)中に懸濁して哺乳動物多能性幹細胞懸濁液を調製し、上記微小量滴下手段を用いて細胞増殖因子ゲル上に滴下した後、ゲル化処理を行い、多能性幹細胞ゲルに被覆された細胞増殖因子ゲル(略球状の2層ゲル)を調製する。懸濁液中の哺乳動物多能性幹細胞の濃度は、ゲルの体積及び/又は表面積や、使用する哺乳動物多能性幹細胞の種類等に応じて適宜決定されるが、通常1×10〜1×107細胞/μLの範囲内であり、好ましくは1×102〜1×106細胞/μLであり、より好ましくは、1×102〜1×105細胞/μLであり、さらに好ましくは1×103〜1×104細胞/μLである。また、滴下する哺乳動物多能性幹細胞懸濁液の体積としては、培養器上に滴下した細胞懸濁液が略球状となればよく、通常0.1μL〜10mLの範囲内であり、好ましくは0.1〜1000μLであり、より好ましくは0.5〜300μLであり、さらに好ましくは1〜100μLであり、さらにより好ましくは1〜30μLであり、最も好ましくは1〜10μLである。 Subsequently, a mammalian pluripotent stem cell is suspended in the gel material (q) in a solution to prepare a mammalian pluripotent stem cell suspension, and a cell growth factor is prepared using the minute amount dropping means. After dropping on the gel, gelation treatment is performed to prepare a cell growth factor gel (substantially spherical two-layer gel) coated with a pluripotent stem cell gel. The concentration of mammalian pluripotent stem cells in the suspension is appropriately determined according to the volume and / or surface area of the gel, the type of mammalian pluripotent stem cells to be used, etc., but usually 1 × 10 to 1 × 10 7 cells / μL, preferably 1 × 10 2 to 1 × 10 6 cells / μL, more preferably 1 × 10 2 to 1 × 10 5 cells / μL, even more preferable. Is 1 × 10 3 to 1 × 10 4 cells / μL. In addition, the volume of the mammalian pluripotent stem cell suspension to be dropped may be approximately spherical when the cell suspension dropped on the incubator is usually in a range of 0.1 μL to 10 mL, preferably It is 0.1-1000 microliters, More preferably, it is 0.5-300 microliters, More preferably, it is 1-100 microliters, Still more preferably, it is 1-30 microliters, Most preferably, it is 1-10 microliters.
次いで、哺乳動物表皮細胞を、溶液の状態の上記ゲル材料(p)中に懸濁して哺乳動物表皮細胞懸濁液を調製し、上記微小量滴下手段を用いて多能性幹細胞ゲル上に滴下した後、ゲル化処理を行い、表皮細胞ゲルと、多能性幹細胞ゲルとに順次被覆された細胞増殖因子ゲル(本件3層ゲル)を調製する。懸濁液中の哺乳動物表皮細胞の濃度は、ゲルの体積及び/又は表面積や、使用する哺乳動物表皮細胞の種類等に応じて適宜決定されるが、通常1×10〜1×107細胞/μLの範囲内であり、好ましくは1×102〜1×106細胞/μLであり、より好ましくは、1×102〜1×105細胞/μLであり、さらに好ましくは1×103〜1×104細胞/μLである。また、滴下する哺乳動物表皮細胞懸濁液の体積としては、培養器上に滴下した細胞懸濁液が略球状となればよく、通常0.1μL〜10mLの範囲内であり、好ましくは0.1〜1000μLであり、より好ましくは0.5〜500μLであり、さらに好ましくは1〜200μLであり、さらにより好ましくは1〜50μLであり、最も好ましくは1〜20μLである。 Next, mammalian epidermis cells are suspended in the gel material (p) in a solution state to prepare a mammalian epidermis cell suspension, which is dropped onto the pluripotent stem cell gel using the minute amount dropping means. Then, a gelation treatment is performed to prepare a cell growth factor gel (this three-layer gel) sequentially coated with an epidermal cell gel and a pluripotent stem cell gel. The concentration of mammalian epidermal cells in the suspension is appropriately determined according to the volume and / or surface area of the gel, the type of mammalian epidermal cells used, etc., but is usually 1 × 10 to 1 × 10 7 cells. / ΜL, preferably 1 × 10 2 to 1 × 10 6 cells / μL, more preferably 1 × 10 2 to 1 × 10 5 cells / μL, and even more preferably 1 × 10 6 3 to 1 × 10 4 cells / μL. Moreover, the volume of the mammalian epidermal cell suspension to be dripped is not particularly limited as long as the cell suspension dripped onto the incubator is substantially spherical, and is usually in the range of 0.1 μL to 10 mL, preferably 0.8. It is 1-1000 microliters, More preferably, it is 0.5-500 microliters, More preferably, it is 1-200 microliters, More preferably, it is 1-50 microliters, Most preferably, it is 1-20 microliters.
本件3層ゲルは、多能性幹細胞ゲルが細胞増殖因子ゲルを被覆し、表皮細胞ゲルがさらに前記多能性幹細胞ゲルを被覆することにより形成される。このため、各ゲルの体積は、通常、細胞増殖因子ゲル、多能性幹細胞ゲル、及び表皮細胞ゲルの順で大きくなるように適宜(1:2:3、1:2:4、1:3:5、1:3:4、1:3:6等)決定される。 The present three-layer gel is formed by covering a cell growth factor gel with a pluripotent stem cell gel and further covering the pluripotent stem cell gel with an epidermal cell gel. For this reason, the volume of each gel is usually appropriately increased in the order of cell growth factor gel, pluripotent stem cell gel, and epidermal cell gel (1: 2: 3, 1: 2: 4, 1: 3). : 5, 1: 3: 4, 1: 3: 6, etc.).
ゲル材料としてアルギン酸を用いる場合、その特性(水に不溶性)を考慮すると、1価のカチオン(ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン等)を添加した、1価のカチオンとのアルギン酸塩溶液中に、細胞増殖因子を混合したり、哺乳動物多能性幹細胞又は表皮細胞を懸濁する。また、ゲル材料として2価以上のカチオンとのアルギン酸塩を用いる場合、その特性(2価以上のカチオンによるイオン架橋[ゲル化]が生じる)を考慮すると、キレート剤(EDTA[Ethylene Diamine Tetraacetic Acid]、EGTA[Ethylene Glycol Tetraacetic Acid])により調製した、2価以上のカチオンとのアルギン酸塩溶液中に、細胞増殖因子を混合したり、哺乳動物多能性幹細胞又は表皮細胞を懸濁する。また、ゲル材料としてコラーゲンを用いる場合、その特性(酸性であり、凝固温度が15℃前後)を考慮すると、通常、アルカリ剤(水酸化カリウム又はナトリウム、炭酸カリウム又はナトリウム等)により中性に調整した低温(通常0〜20℃)のコラーゲン溶液中に、細胞増殖因子を混合したり、哺乳動物多能性幹細胞又は表皮細胞を懸濁する。また、ゲル材料として寒天、アガロース、又はカラギーナンを用いる場合、それらの特性(凝固温度が35℃前後)を考慮すると、30〜40℃の寒天、アガロース、又はカラギーナン溶液中に、細胞増殖因子を混合したり、哺乳動物多能性幹細胞又は表皮細胞を懸濁する。 When using alginic acid as the gel material, considering its characteristics (insoluble in water), in the alginate solution with monovalent cations to which monovalent cations (sodium ion, potassium ion, ammonium ion, etc.) are added, Cell growth factors are mixed, or mammalian pluripotent stem cells or epidermal cells are suspended. In addition, when an alginate with a divalent or higher cation is used as the gel material, in consideration of its characteristics (ion crosslinking [gelation occurs by a divalent or higher cation]), a chelating agent (EDTA [Ethylene Diamine Tetraacetic Acid] EGTA [Ethylene Glycol Tetraacetic Acid]), a cell growth factor is mixed in a solution of alginate with a divalent or higher cation, and mammalian pluripotent stem cells or epidermal cells are suspended. In addition, when collagen is used as the gel material, it is usually adjusted to neutrality with an alkali agent (potassium hydroxide or sodium, potassium carbonate or sodium, etc.) in consideration of its characteristics (acidity and coagulation temperature around 15 ° C.). A cell growth factor is mixed in a collagen solution at a low temperature (usually 0 to 20 ° C.) or mammalian pluripotent stem cells or epidermal cells are suspended. In addition, when agar, agarose, or carrageenan is used as the gel material, cell growth factors are mixed in 30-40 ° C agar, agarose, or carrageenan solution, considering their characteristics (coagulation temperature around 35 ° C). Or suspending mammalian pluripotent stem cells or epidermal cells.
上記ゲル化処理は、ゲル材料の種類に応じて、架橋剤や温度条件等は適宜選択することができる。例えば、ゲル材料がアルギン酸又はその塩である場合、上記2価以上のカチオンを架橋剤として添加し、2価以上のカチオンによるイオン架橋を生じさせることによりゲル化させる。また、ゲル材料がコラーゲンである場合、低温(通常0〜20℃)の細胞増殖因子含有溶液や、多能性幹細胞又は表皮細胞懸濁液を、25〜40℃の範囲内まで加温することによりゲル化させる。また、ゲル材料が寒天、アガロース、又はカラギーナンである場合、30〜40℃の細胞増殖因子含有溶液や、多能性幹細胞又は表皮細胞懸濁液を、0〜28℃の範囲内まで冷却することによりゲル化させる。 In the gelation treatment, a crosslinking agent, temperature conditions, and the like can be appropriately selected depending on the type of gel material. For example, when the gel material is alginic acid or a salt thereof, the above-mentioned divalent or higher cation is added as a cross-linking agent to cause gelation by causing ionic cross-linking with the divalent or higher cation. When the gel material is collagen, warm a low-temperature (usually 0 to 20 ° C.) cell growth factor-containing solution, pluripotent stem cell or epidermal cell suspension to a range of 25 to 40 ° C. To gel. When the gel material is agar, agarose, or carrageenan, the cell growth factor-containing solution at 30 to 40 ° C. or the pluripotent stem cell or epidermal cell suspension is cooled to a range of 0 to 28 ° C. To gel.
本件3層ゲルは、本発明の効果が得られる限り、3層ゲル以外の任意の構成を含んでいてもよく、かかる任意の構成として、3層ゲル以外のゲル層が挙げられる。本件3層ゲルには、かかる3層ゲル以外の1層又は2層以上の任意のゲル層を有するものも含まれ、例えば、本件3層ゲルにおける第1層に該当するゲル層を2層以上有するものや、本件3層ゲルにおける第2層に該当するゲル層を2層以上有するものや、本件3層ゲルにおける第3層に該当するゲル層を2層以上有するものなどが挙げられる。例えば、第1層に該当するゲル層を2層有する場合、それら2層は全く同じ組成であってもよいし、細胞増殖因子の種類が異なっていてもよい。 As long as the effect of this invention is acquired, this 3 layer gel may contain arbitrary structures other than 3 layer gel, and gel layers other than 3 layer gel are mentioned as this arbitrary structure. The present three-layer gel includes one having one or two or more arbitrary gel layers other than the three-layer gel, for example, two or more gel layers corresponding to the first layer in the present three-layer gel. And those having two or more gel layers corresponding to the second layer in the present three-layer gel, those having two or more gel layers corresponding to the third layer in the present three-layer gel, and the like. For example, when two gel layers corresponding to the first layer are provided, the two layers may have the same composition, or the types of cell growth factors may be different.
本件作製方法の工程(a)や、本件評価方法又は本件スクリーニング方法の工程(A)において、本件3層ゲルを、本件分化誘導用培養液、すなわち、毛乳頭細胞増殖因子を含む基礎培養液中で培養すると、本件3層ゲル中の哺乳動物多能性幹細胞が毛包組織等に分化誘導する。一方、かかる培養が過度に及ぶと、毛包組織等以外の組織(神経組織、心筋組織等)に分化誘導する割合が増加するため、工程(a)や工程(A)の後、本件3層ゲルを本件分化誘導用培養液に代えて本件基礎培養液、すなわち、通常、毛乳頭細胞増殖因子をほとんど、或いは全く含まない基礎培養液中で培養する。 In the step (a) of the production method and the step (A) of the evaluation method or the screening method, the three-layer gel is placed in the differentiation-inducing culture medium, that is, in the basic culture liquid containing hair papilla cell growth factor. When cultured in, the mammalian pluripotent stem cells in the present three-layer gel are induced to differentiate into hair follicle tissue or the like. On the other hand, if such culture is excessive, the ratio of inducing differentiation into tissues (nerve tissue, myocardial tissue, etc.) other than the hair follicle tissue increases, so after the step (a) or step (A), the present three layers The gel is cultured in the basic culture medium instead of the differentiation-inducing culture medium, that is, in the basic culture medium containing little or no dermal papilla cell growth factor.
本件作製方法の工程(a)における培養期間や、本件評価方法又は本件スクリーニング方法の工程(A)における培養期間としては、本件3層ゲル中の哺乳動物多能性幹細胞を、毛包組織等に分化誘導させるのに十分な期間であり、かつ、毛包組織等以外の組織に分化誘導しないのに十分な期間であればよく、通常12時間〜20日の範囲内であり、例えば、12時間〜18日、12時間〜16日、12時間〜14日、12時間〜13日、12時間〜12日、12時間〜11日、12時間〜10日、1〜20日、1〜18日、1〜16日、1〜14日、1〜13日、1〜12日、1〜11日、1〜10日、3〜20日、3〜18日、3〜16日、3〜14日、3〜13日、3〜12日、3〜11日、3〜10日、4〜20日、4〜18日、4〜16日、4〜14日、4〜13日、4〜12日、4〜11日、4〜10日、5〜20日、5〜18日、5〜16日、5〜14日、5〜13日、5〜12日、5〜11日、5〜10日、6〜20日、6〜18日、6〜16日、6〜14日、6〜13日、6〜12日、6〜11日、6〜10日、7〜20日、7〜18日、7〜16日、7〜14日、7〜13日、7〜12日、7〜11日、7〜10日であってもよいが、4〜13日が好ましい。 As the culture period in the step (a) of the production method and the culture period in the step (A) of the evaluation method or the screening method, mammalian pluripotent stem cells in the three-layer gel are used as a hair follicle tissue or the like. It is a period sufficient for inducing differentiation and a period sufficient for not inducing differentiation into tissues other than hair follicle tissue or the like, and is usually within a range of 12 hours to 20 days, for example, 12 hours -18 days, 12 hours to 16 days, 12 hours to 14 days, 12 hours to 13 days, 12 hours to 12 days, 12 hours to 11 days, 12 hours to 10 days, 1 to 20 days, 1 to 18 days, 1-16 days, 1-14 days, 1-13 days, 1-12 days, 1-11 days, 1-10 days, 3-20 days, 3-18 days, 3-16 days, 3-14 days, 3-13 days, 3-12 days, 3-11 days, 3-10 days, 4-20 days, 4-18 days, 4 16 days, 4-14 days, 4-13 days, 4-12 days, 4-11 days, 4-10 days, 5-20 days, 5-18 days, 5-16 days, 5-14 days, 5- 13 days, 5-12 days, 5-11 days, 5-10 days, 6-20 days, 6-18 days, 6-16 days, 6-14 days, 6-13 days, 6-12 days, 6- 11 days, 6-10 days, 7-20 days, 7-18 days, 7-16 days, 7-14 days, 7-13 days, 7-12 days, 7-11 days, 7-10 days However, 4 to 13 days is preferable.
本件作製方法の工程(b)や、本件評価方法又は本件スクリーニング方法の工程(B)において、工程(a)や工程(A)の培養後、本件3層ゲルを、血清又は血清代替物を含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する。工程(b)や工程(B)の培養を行うに際しては、工程(a)や工程(A)の培養後、培養液除去手段(アスピレーター、ピペット、ピペットマン等)を用いて本件分化誘導用培養液を除き、新たな本件基礎培養液を加えることが好ましい。本件作製方法の工程(b)や、本件スクリーニング方法の工程(B)における培養期間としては、毛包組織等が形成されるのに十分な期間であればよく、通常5〜60日の範囲内であり、好ましくは10〜56日であり、より好ましくは20〜53日であり、さらに好ましくは30〜50日であり、さらにより好ましくは36〜46日である。 In the step (b) of the present production method and the step (B) of the present evaluation method or the present screening method, after the cultivation of the step (a) or the step (A), the present three-layer gel contains serum or a serum substitute. Culturing in a basic culture for mammalian cell culture. When culturing in the step (b) or the step (B), the culture medium for differentiation induction is performed using a culture solution removing means (aspirator, pipette, pipetman, etc.) after the culture in the step (a) or the step (A). It is preferable to add a new basic culture solution. The culture period in the step (b) of the present preparation method and the step (B) of the present screening method may be a period sufficient for the formation of hair follicle tissue and the like, and is usually within a range of 5 to 60 days. It is preferably 10 to 56 days, more preferably 20 to 53 days, still more preferably 30 to 50 days, and even more preferably 36 to 46 days.
本件作製方法の工程(a)及び(b)や、本件評価方法又は本件スクリーニング方法の工程(A)及び(B)において、本件3層ゲルの培養は、哺乳動物多能性幹細胞や表皮細胞の培養に適した条件で実施することができる。例えば、培養器上に調製した本件3層ゲル全体が液面下となるように、本件分化誘導用培養液や本件基礎培養液を前記培養器へ加え、適切な温度(通常約30〜40℃の範囲であり、好ましくは36〜38℃)、CO2濃度(通常1〜10%の範囲であり、好ましくは4〜6%)、及び湿度(通常70〜100%の範囲であり、好ましくは95〜100%)下で培養する。また、本件分化誘導用培養液や本件基礎培養液は、培養期間中、必要に応じて適宜新しいものに交換してもよい。 In the steps (a) and (b) of the production method and the steps (A) and (B) of the evaluation method or the screening method, the culture of the three-layer gel is performed on mammalian pluripotent stem cells or epidermal cells. It can be carried out under conditions suitable for culture. For example, the differentiation-inducing culture medium or the basic culture medium is added to the incubator so that the entire three-layer gel prepared on the incubator is subsurface, and the appropriate temperature (usually about 30 to 40 ° C.) is added. , Preferably 36-38 ° C., CO 2 concentration (usually in the range of 1-10%, preferably 4-6%), and humidity (usually in the range of 70-100%, preferably 95-100%). In addition, the culture medium for differentiation induction and the basic culture medium for differentiation of the present invention may be appropriately replaced with new ones as needed during the culture period.
本件評価方法又は本件スクリーニング方法の工程(C)において、本件3層ゲルにおける毛包組織等の形成効率(%)は、前述のHE染色法や、毛包組織のマーカーに対する抗体、又は毛包周辺組織のマーカーに対する抗体を用いた免疫組織化学染色法を行い、位相差顕微鏡により毛包組織等が形成された本件3層ゲル数と、解析した本件3層ゲルの合計数とを算出し、式[(毛包組織等が形成された本件3層ゲル数/本件3層ゲルの合計数)×100]に入力することにより算出することができる。 In the step (C) of the present evaluation method or the present screening method, the formation efficiency (%) of the hair follicle tissue or the like in the present three-layer gel is determined by the aforementioned HE staining method, the antibody against the hair follicle tissue marker, or the hair follicle periphery. An immunohistochemical staining method using an antibody against a tissue marker was performed, and the number of the three-layer gels in which the hair follicle tissue was formed by a phase contrast microscope and the total number of the analyzed three-layer gels were calculated. It can be calculated by inputting [(number of the present three-layer gel in which the hair follicle tissue or the like is formed / the total number of the present three-layer gel) × 100].
本件評価方法の工程(C)において、本件3層ゲルにおける毛包組織等の形成効率の上昇が検出された場合、被検薬剤又は被検物質は、毛包組織等の形成促進作用を有していると評価することができる。本件評価方法の工程(C)において、本件3層ゲルにおける毛包組織等の形成効率の低下が検出された場合、被検薬剤又は被検物質は、毛包組織等の形成抑制(阻害)作用を有していると評価することができる。 In the step (C) of the evaluation method, when an increase in the formation efficiency of the hair follicle tissue or the like in the three-layer gel is detected, the test drug or the test substance has an action of promoting the formation of the hair follicle tissue or the like. Can be evaluated. In the step (C) of the present evaluation method, when a decrease in the formation efficiency of the hair follicle tissue or the like in the three-layer gel is detected, the test drug or the test substance acts to inhibit (inhibit) formation of the hair follicle tissue or the like Can be evaluated.
本件スクリーニング方法の工程(C)において、本件3層ゲルにおける毛包組織等の形成効率の上昇が検出された場合、被検薬剤又は被検物質を、脱毛症又は無毛症の予防又は治療剤の候補薬剤又は物質として選択したり、毛髪の増加に影響のある皮膚刺激性物質として選択することができる。本件スクリーニング方法の工程(C)において、本件3層ゲルにおける毛包組織等の形成効率の低下が検出された場合、被検薬剤又は被検物質を、多毛症の予防又は治療剤の候補薬剤又は物質として選択したり、毛髪の減少に影響のある皮膚刺激性物質として選択することができる。 When an increase in the formation efficiency of hair follicle tissue or the like in the present three-layer gel is detected in step (C) of the present screening method, the test drug or test substance is used as a prophylactic or therapeutic agent for alopecia or alopecia Can be selected as a candidate drug or substance, or can be selected as a skin irritating substance that affects the increase in hair. In the step (C) of the present screening method, when a decrease in the formation efficiency of the hair follicle tissue or the like in the present three-layer gel is detected, the test drug or test substance is selected as a candidate drug for the prevention or treatment of hirsutism It can be selected as a substance or a skin irritant substance that affects hair loss.
本件評価方法の工程(C)や本件スクリーニング方法の工程(C)において、毛包組織等の形成効率の上昇又は低下を判断するための比較対象は、通常、被検薬剤又は被検物質非存在下で本件3層ゲルを培養(好ましくは、同一の条件下で培養)した場合の、毛包組織等の形成効率である。かかる比較対象の形成効率は、本件スクリーニング方法を実施する際、その都度算出したものであってもよいし、予め算出したものであってもよい。 In the step (C) of the present evaluation method and the step (C) of the present screening method, the comparison target for determining the increase or decrease in the formation efficiency of hair follicle tissue is usually the absence of the test drug or test substance This is the formation efficiency of hair follicle tissue and the like when the present three-layer gel is cultured (preferably cultured under the same conditions). The formation efficiency of the comparison target may be calculated each time the screening method is performed or may be calculated in advance.
本件作製方法の工程(a)及び(b)における人為的操作は、埃や細菌等の混入(コンタミネーション)を避けるため、クリーンベンチ等を用いて無菌的に行うことが好ましい。 The artificial operation in steps (a) and (b) of the production method is preferably performed aseptically using a clean bench or the like in order to avoid contamination (contamination) of dust, bacteria, and the like.
以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、細胞培養はインキュベーター(37℃、5%CO2)内で行った。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, cell culture was performed in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
1.3層ゲルを用いた毛包組織及びその周辺組織の作製
インビボでの毛包組織の形態を、インビトロにおいて模擬できれば、毛包組織及びその周辺組織を作製できると考えた。そこで、図1に示す3層ゲル(実施例サンプル)を作製し、インビトロで培養することを試みた。
1. Preparation of hair follicle tissue and surrounding tissue using layer gel It was considered that hair follicle tissue and surrounding tissue could be prepared if the in vivo morphology of hair follicle tissue could be simulated in vitro. Therefore, a three-layer gel (example sample) shown in FIG. 1 was prepared and tried to be cultured in vitro.
1−1 方法
[ES細胞の調製]
マウス胚性幹細胞(Embryonic Stem Cell:ES細胞、EB3クローン、理研セルバンク)を凍結解凍後、0.1% ゼラチン溶液でゼラチンコートを施した25cm2セルカルチャーフラスコ(BioLite 25cm2Flask, Vented、ThermoScientific)に播種し、10% ウシ胎児血清(Fetal Bovine Serum:FBS)、1% 抗生物質−抗真菌剤(Antimycotic-Antibiotic:Invitrogen)、0.1mM MEM非必須アミノ酸(Non-Essential AminoAcid Solution:NEAA、ナカライテスク)、1mM ピルビン酸ナトリウム(100mmol/L Sodiun Pyruvate Solution[×100]、和光純薬工業)、0.1mM 2−メルカプトエタノール(2-Mercaptoethanol、メルク)、1000units/mL 白血球阻害因子(Leukemia Inhibitory Factor:LIF、和光純薬工業)100μL、及びブラストサイジンS(Blasticidin S Solution)を含むGMEM(Glasgow Modified Minimum Essential Medium、シグマアルドリッチ)中で培養し、実験に必要となる細胞数まで増殖させた。
1-1 Method [ES cell preparation]
Mouse embryonic stem cells (Embryonic Stem Cell: ES cells, EB3 clone, RIKEN Cell Bank) were frozen and thawed, and then a 25 cm 2 cell culture flask (BioLite 25 cm 2 Flask, Vented, ThermoScientific) coated with gelatin with 0.1% gelatin solution 10% Fetal Bovine Serum (FBS), 1% Antibiotic-antifungal (Antimycotic-Antibiotic: Invitrogen), 0.1 mM MEM non-essential amino acid (NEAA, Nacalai) Tesque), 1 mM sodium pyruvate (100 mmol / L Sodiun Pyruvate Solution [× 100], Wako Pure Chemical Industries), 0.1 mM 2-mercaptoethanol (2-Mercaptoethanol, Merck), 1000 units / mL leukemia inhibitory factor (Leukemia Inhibitory Factor) : LIF, Wako Pure Chemical Industries) 100 μL, and Blasticidin S Solutio The cells were cultured in GMEM (Glasgow Modified Minimum Essential Medium, Sigma Aldrich) containing n) and grown to the number of cells required for the experiment.
[表皮細胞の調製]
在胎17日目の妊娠マウスに麻酔を施し、子宮内から胎児マウスを摘出した後、皮膚片を採取し、0.25% トリプシン溶液中に浸漬し、酵素処理を施した。処理後の皮膚片を、10% FBS、100units/mL ペニシリン(明治製菓)、100units/mL カナマイシン(明治製菓)、10ng/mL コレラ毒素(シグマアルドリッチ)、10ng/mL EGF(和光純薬工業)、0.5μg/mLヒドロコルチゾン(ファイザー)、5μg/mL インスリン(日本イーライリリー)、及び2×10−9M トリヨードチロニン(武田薬品工業)を含有するダルベッコ変法イーグル最小必須培養液(Dulbecco's Modified Eagle Medium:DMEM)中に撹拌し、細胞を分散させた後、セルストレイナー(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ)を用いて皮膚残渣を除去した。得られた細胞浮遊液を遠心分離処理し、上清を除き、細胞(表皮細胞)を得た(Iwamoto, S. et al. “Effect of Teprenone on Cultured Normal Human Keratinocytes” Journal of Japan Society of Plastic and Reconstructive Surgery 31:224-230 (2011))。
[Preparation of epidermal cells]
A pregnant mouse on the 17th day of gestation was anesthetized, and the fetal mouse was removed from the uterus, and then a skin piece was collected, immersed in a 0.25% trypsin solution, and subjected to enzyme treatment. 10% FBS, 100 units / mL penicillin (Meiji Seika), 100 units / mL kanamycin (Meiji Seika), 10 ng / mL cholera toxin (Sigma Aldrich), 10 ng / mL EGF (Wako Pure Chemical Industries), Dulbecco's Modified Eagle Minimal Essential Medium (Dulbecco's Modified) containing 0.5 μg / mL hydrocortisone (Pfizer), 5 μg / mL insulin (Japan Eli Lilly), and 2 × 10 −9 M triiodothyronine (Takeda Pharmaceutical) After stirring in Eagle Medium (DMEM) to disperse the cells, the skin residue was removed using a cell strainer (Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ). The obtained cell suspension was centrifuged and the supernatant was removed to obtain cells (epidermal cells) (Iffect of Teprenone on Cultured Normal Human Keratinocytes) Journal of Japan Society of Plastic and Reconstructive Surgery 31: 224-230 (2011)).
[3層ゲルの作製法]
まず、第1層として細胞増殖因子(FGF−2)を含有するアルギン酸カルシウムゲルを作製した。具体的には、FGF−2(BioVision)を、最終濃度が40ng/mLとなるように0.2% アルギン酸ナトリウム溶液に混合し、マイクロディスペンサーで1μLずつ、直径60mmの細胞培養皿の上に滴下した。その後、102mM 塩化カルシウム水溶液を上記培養皿に5mL加えることにより、アルギン酸ナトリウム溶液をゲル化させ、アルギン酸カルシウムゲルを調製した。なお、ゲル化後は、余分な塩化カルシウム水溶液を除去した。
[Method for producing three-layer gel]
First, a calcium alginate gel containing cell growth factor (FGF-2) was prepared as the first layer. Specifically, FGF-2 (BioVision) is mixed in a 0.2% sodium alginate solution so that the final concentration is 40 ng / mL, and 1 μL is dropped on a cell culture dish having a diameter of 60 mm with a microdispenser. did. Then, 5 mL of 102 mM calcium chloride aqueous solution was added to the said culture dish, the sodium alginate solution was gelatinized, and the calcium alginate gel was prepared. In addition, the excess calcium chloride aqueous solution was removed after gelatinization.
続いて、上記[ES細胞の調製]及び[表皮細胞の調製]の項目に記載の方法にしたがって調製したES細胞及び表皮細胞を、それぞれ2.4mg/mL I型コラーゲン中性溶液(I−AC、高研)中に、細胞数が1.4〜1.8×104細胞/3μLビーズ、及び1.4〜1.8×104細胞/5μLビーズとなるように分散させた。調製したES細胞含有コラーゲン溶液、及び表皮細胞含有コラーゲン溶液を、マイクロディスペンサーを用いてそれぞれ3μL(1.4〜1.8×104細胞)、及び5μL(1.4〜1.8×104細胞)ずつアルギン酸ゲルビーズ上に順に滴下した後、インキュベーター(37℃、5%CO2)内でゲル化させ、3層ゲル(図2)を作製した。
なお、かかる3層ゲルにおいて、第1層は、その全表面積のおよそ90〜100%を第2層(ES細胞を包埋するI型コラーゲンゲル層)によって覆われており、第2層は、その全表面積のおよそ90〜100%を第3層(表皮細胞を包埋するI型コラーゲンゲル層)によって覆われていた。
Subsequently, the ES cells and epidermal cells prepared according to the methods described in the above-mentioned [Preparation of ES cells] and [Preparation of epidermis cells] were each 2.4 mg / mL type I collagen neutral solution (I-AC , Koken) was dispersed so that the number of cells was 1.4 to 1.8 × 10 4 cells / 3 μL beads and 1.4 to 1.8 × 10 4 cells / 5 μL beads. The prepared ES cell-containing collagen solution and epidermal cell-containing collagen solution were respectively 3 μL (1.4 to 1.8 × 10 4 cells) and 5 μL (1.4 to 1.8 × 10 4 ) using a microdispenser. was added dropwise in this order on the cell) by alginate gel beads, an incubator (37 ° C., allowed to gel at 5% CO 2) in, to prepare a three-layer gel (Figure 2).
In the three-layer gel, the first layer is covered with about 90 to 100% of the total surface area by the second layer (type I collagen gel layer embedding ES cells), and the second layer is Approximately 90-100% of its total surface area was covered by a third layer (type I collagen gel layer embedding epidermal cells).
[3層ゲルの培養及び免疫組織化学染色]
上記[3層ゲルの作製法]に記載の方法にしたがって作製した3層ゲル(実施例サンプル)を、1% FCS(FBS)、及び毛乳頭細胞増殖因子(0.5% ITT[インスリン・トランスフェリン・トリヨードサイロニン混液]、1% BPE、及び0.5% Cyp)を含むPCGM培養液(TMTPGM-250、東洋紡社製)中で28〜49日間培養するPapilla群、かかるPCGM培養液中で7〜10日間培養した後、10% FBS、1% 抗生物質−抗真菌剤、0.1mM NEAA、及び1mM ピルビン酸ナトリウムを含むGMEM培養液中でさらに21〜39日間培養するCombination群、及びかかるGMEM培養液中で28〜49日間培養するGMEM群の3群に分けて培養した。なお、培養液は2〜3日に一度交換した。
培養後の3層ゲルを10%中性緩衝ホルマリンで固定し、パラフィン包埋を行い、定法にしたがってパラフィン切片を作製し、HE染色法を用いて細胞を染色した。また、毛包組織全体を染色するために抗サイトケラチン抗体(AE1/AE3クローン、DAKO)と、毛包組織の周辺組織(立毛筋)を染色するために抗平滑筋アクチン(αSMA)抗体(DAKO)とを用い、定法にしたがってDAB(3,3'-diaminobenzidine)染色を行った。なお、コントロールとして、マウス胎児の皮膚組織における毛包組織を同様に染色した。
[Trilayer gel culture and immunohistochemical staining]
A three-layer gel (Example sample) prepared according to the method described in [Method for preparing a three-layer gel] above was prepared by using 1% FCS (FBS) and dermal papilla cell growth factor (0.5% ITT [insulin transferrin]. Triiodothyronine mixed solution] Papilla group cultured in PCGM culture solution (TMTPGM-250, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) containing 1% BPE and 0.5% Cyp) for 28 to 49 days, in such PCGM culture solution Combination group cultured for additional 21-39 days in GMEM medium containing 10% FBS, 1% antibiotic-antimycotic, 0.1 mM NEAA, and 1 mM sodium pyruvate after culturing for 7-10 days, and such The culture was divided into 3 groups of GMEM group cultured for 28-49 days in GMEM culture solution. The culture medium was changed once every 2-3 days.
The cultured three-layer gel was fixed with 10% neutral buffered formalin, embedded in paraffin, paraffin sections were prepared according to a conventional method, and cells were stained using the HE staining method. In addition, an anti-cytokeratin antibody (AE1 / AE3 clone, DAKO) is used to stain the entire hair follicle tissue, and an anti-smooth muscle actin (αSMA) antibody (DAKO) is used to stain the surrounding tissue of the hair follicle tissue (napped muscle). ) And DAB (3,3′-diaminobenzidine) staining according to a conventional method. As a control, hair follicle tissue in the mouse fetal skin tissue was similarly stained.
1−2 結果及び考察
Combination群において、20個の3層ゲル(実施例サンプル)をHE染色法により解析したところ、そのうち9個(45%)について、同心円状の毛包様組織(図3b)と、その周辺に平滑筋様組織(図3a)が形成されることが示された。かかる毛包様組織は、マウス胎児の毛包組織(図4a)と同じ構造であること、及びサイトケラチン陽性であることが示された(図5の上段及び中段)。さらに、上記平滑筋様組織は、平滑筋アクチン陽性であることが示された(図5の下段)。これらの結果は、3層ゲルを、基礎培養液中で培養後、毛乳頭細胞増殖因子を含む基礎培養液中で培養すると、毛包組織及びその周辺組織が形成されることを示している。
一方、Papilla群においては、毛包組織及びその周辺組織は3%(1/30個)と低い割合でしか形成されず、また、GMEM群においては、毛包組織及びその周辺組織は全く(0/20個)形成されなかった。この結果から、3層ゲルの基礎培養液中での培養と、その後の毛乳頭細胞増殖因子を含む基礎培養液中での培養が、毛包組織及びその周辺組織形成に必要であることを示している。
なお、上記3群では、培養時間の経過とともに3層ゲルが収縮し、組織再生が認められたが、特にCombination群及びPapilla群では収縮率が大きく、組織再生が顕著であった。
1-2 Results and discussion
In the Combination group, 20 three-layer gels (example samples) were analyzed by the HE staining method, and 9 (45%) of them were smoothed around the concentric hair follicle-like tissue (FIG. 3b) and the surrounding area. It was shown that muscle-like tissue (FIG. 3a) was formed. This hair follicle-like tissue was shown to have the same structure as mouse fetal hair follicle tissue (Fig. 4a) and to be positive for cytokeratin (upper and middle rows in Fig. 5). Furthermore, the smooth muscle-like tissue was shown to be positive for smooth muscle actin (lower part of FIG. 5). These results indicate that when the three-layer gel is cultured in a basic culture solution and then cultured in a basic culture solution containing hair papilla cell growth factor, a hair follicle tissue and its surrounding tissue are formed.
On the other hand, in the Papilla group, the hair follicle tissue and its surrounding tissues are formed only at a low rate of 3% (1/30), and in the GMEM group, the hair follicle tissue and its surrounding tissues are completely (0 / 20) not formed. From this result, it is shown that the culture in the basic culture solution of the three-layer gel and the subsequent culture in the basic culture solution containing the dermal papilla cell growth factor are necessary for the formation of the hair follicle tissue and surrounding tissues. ing.
In the above three groups, the three-layer gel contracted with the passage of culture time, and tissue regeneration was observed. In particular, the combination group and the Papilla group had a large contraction rate and remarkable tissue regeneration.
2.3層ゲルの評価
3層ゲル(実施例サンプル)を培養すると、毛包組織及びその周辺組織が形成されることが示されたので、ゲルを3層ではなく2層にした場合や、略球状ではなくシート状にした場合に、毛包組織及びその周辺組織が形成されるかどうかを解析した。具体的には、アルギン酸カルシウムゲル層(第1層)のない、第2層(ES細胞)及び第3層(表皮細胞)からなる2層ゲル(比較例サンプル1)や、ES細胞と表皮細胞の混合からなる単(1)層ゲル(比較例サンプル2)や、略球状ではなくシート状の3層ゲル(比較例サンプル3)を、以下の「2−1 方法」に記載の方法にしたがって作製し、上記[3層ゲルの培養及び免疫組織化学染色]に記載の方法にしたがって培養し、免疫組織化学染色を行った。
2. Evaluation of the three-layer gel When culturing the three-layer gel (Example sample), it was shown that the hair follicle tissue and the surrounding tissue were formed. It was analyzed whether a follicular tissue and its surrounding tissue were formed when the sheet was formed into a sheet rather than a substantially spherical shape. Specifically, a two-layer gel (comparative sample 1) consisting of a second layer (ES cell) and a third layer (epidermal cell) without a calcium alginate gel layer (first layer), ES cell and epidermal cell A single (1) layer gel (comparative sample 2) consisting of a mixture of the above and a sheet-like three-layer gel (comparative sample 3) instead of a substantially spherical shape, according to the method described in "2-1 Method" below. It was prepared and cultured according to the method described in [Culture of three-layer gel and immunohistochemical staining], and immunohistochemical staining was performed.
2−1 方法
[比較例サンプル1の作製法]
上記[ES細胞の調製]及び[表皮細胞の調製]の項目に記載の方法にしたがって調製したES細胞及び表皮細胞を、それぞれ2.4mg/mL I型コラーゲン中性溶液(I−AC、高研)中に、細胞数が1.4〜1.8×104細胞/3μLビーズ、及び1.4〜1.8×104細胞/5μLビーズとなるように分散させた。調製したES細胞含有コラーゲン溶液、及び表皮細胞含有コラーゲン溶液を、マイクロディスペンサーを用いてそれぞれ3μL(1.4〜1.8×104細胞)、及び5μL(1.4〜1.8×104細胞)ずつ直径60mmの細胞培養皿の上に滴下した。その後、インキュベーター(37℃、5%CO2)内でゲル化させ、比較例サンプル1(図6)を作製した。
2-1 Method [Production Method of Comparative Example Sample 1]
The ES cells and epidermal cells prepared according to the methods described in the above [Preparation of ES cells] and [Preparation of epidermis cells] were each 2.4 mg / mL type I collagen neutral solution (I-AC, Koken). ) Was dispersed so that the number of cells became 1.4 to 1.8 × 10 4 cells / 3 μL beads and 1.4 to 1.8 × 10 4 cells / 5 μL beads. The prepared ES cell-containing collagen solution and epidermal cell-containing collagen solution were respectively 3 μL (1.4 to 1.8 × 10 4 cells) and 5 μL (1.4 to 1.8 × 10 4 ) using a microdispenser. The cells were dropped on a cell culture dish having a diameter of 60 mm. Thereafter, an incubator (37 ℃, 5% CO 2 ) is gelled in, to prepare a comparative sample 1 (Fig. 6).
[比較例サンプル2の作製法]
上記[ES細胞の調製]及び[表皮細胞の調製]の項目に記載の方法にしたがって調製したES細胞及び表皮細胞を、2.4mg/mL I型コラーゲン中性溶液(I−AC、高研)中に、それぞれの細胞数が1.4〜1.8×104細胞/8μLビーズとなるように混合・分散させた。調製したES細胞及び表皮細胞含有コラーゲン溶液8μL(ES細胞1.4〜1.8×104細胞、及び表皮細胞1.4〜1.8×104細胞)を、マイクロディスペンサーを用いて細胞増殖因子を含まないアルギン酸ゲルビーズ上に順に滴下した後、インキュベーター(37℃、5%CO2)内でゲル化させ、比較例サンプル2(図7)を作製した。
[Production Method of Comparative Sample 2]
The ES cells and epidermal cells prepared according to the methods described in the above [Preparation of ES cells] and [Preparation of epidermal cells] were mixed with a 2.4 mg / mL type I collagen neutral solution (I-AC, Koken). The cells were mixed and dispersed so that the number of cells became 1.4 to 1.8 × 10 4 cells / 8 μL beads. 8 μL of the prepared ES cells and epidermis cell-containing collagen solution (ES cells 1.4 to 1.8 × 10 4 cells and epidermis cells 1.4 to 1.8 × 10 4 cells) were grown using a microdispenser. After dropping in order on the alginate gel beads not containing the factor, gelation was performed in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) to produce Comparative Example Sample 2 (FIG. 7).
[比較例サンプル3の作製法]
上記[3層ゲルの作製方法]の項目に記載の方法にしたがって、細胞増殖因子(FGF−2)を含有するアルギン酸カルシウムゲル100μLを、直径60mmの細胞培養皿の上に調製することにより、シート状のアルギン酸カルシウムゲルを作製した。続いて、上記[ES細胞の調製]及び[表皮細胞の調製]の項目に記載の方法にしたがって調製したES細胞及び表皮細胞を、それぞれ2.4mg/mL I型コラーゲン中性溶液(I−AC、高研)中に、細胞数が1.4〜1.8×106細胞/300μLゲルシート、及び1.4〜1.8×106細胞/500μLビーズとなるように分散させた。調製したES細胞含有コラーゲン溶液、及び表皮細胞含有コラーゲン溶液を、マイクロディスペンサーを用いてそれぞれ300μL(1.4〜1.8×106細胞)、及び500μL(1.4〜1.8×106細胞)ずつ上記シート状のアルギン酸カルシウムゲル上に滴下した。その後、インキュベーター(37℃、5%CO2)内でゲル化させ、比較例サンプル3(図8)を作製した。
[Production Method of Comparative Sample 3]
According to the method described in the above item [Method for producing a three-layer gel], 100 μL of a calcium alginate gel containing a cell growth factor (FGF-2) is prepared on a cell culture dish having a diameter of 60 mm. A calcium alginate gel was prepared. Subsequently, the ES cells and epidermal cells prepared according to the methods described in the above-mentioned [Preparation of ES cells] and [Preparation of epidermis cells] were each 2.4 mg / mL type I collagen neutral solution (I-AC , Koken) was dispersed so that the number of cells became 1.4-1.8 × 10 6 cells / 300 μL gel sheet and 1.4-1.8 × 10 6 cells / 500 μL beads. Prepared ES cell-containing collagen solution, and the epidermal cells containing collagen solution, respectively 300μL (1.4~1.8 × 10 6 cells) using a micro dispenser, and 500μL (1.4~1.8 × 10 6 Cells) were dropped on the sheet-like calcium alginate gel. Thereafter, an incubator (37 ℃, 5% CO 2 ) is gelled in, to prepare a comparative sample 3 (Fig. 8).
2−2 結果及び考察
比較例サンプル1を用いた場合、Combination群及びPapilla群では、培養時間の経過とともにゲルの収縮率が大きく、組織再生が認められたものの、GMEM群も含めて、毛包組織及びその周辺組織は全く(0/20個)形成されなかった(図9)。また、比較例サンプル2及び3については、3群(Combination群、Papilla群、及びGMEM群)ともに、ゲルの収縮率が小さく、組織再生があまり認められず、また、毛包組織及びその周辺組織も全く(0/15個)形成されなかった(図10)。これらの結果から、多能性幹細胞と、表皮細胞を三次元的な位置関係が制御されるように配置し、かつ、多能性幹細胞を、培養初期の段階から細胞増殖因子が徐放される条件下で培養することが、インビトロでの毛包組織及びその周辺組織の形成に必要であることが示された。さらに、実施例1に結果から、上記培養は、毛乳頭細胞増殖因子を含む細胞増殖培養液中で7〜10日前後行い、その後通常の細胞増殖培養液に代えて培養を行うことが必要であることも示された。
2-2 Results and Discussion When Comparative Sample 1 was used, in the Combination group and Papilla group, the gel contraction rate increased with the lapse of culture time, and tissue regeneration was observed, but the hair follicles also included the GMEM group. Tissue and surrounding tissues (0/20) were not formed at all (FIG. 9). For Comparative Samples 2 and 3, in all three groups (Combination group, Papilla group, and GMEM group), the gel contraction rate is small, and tissue regeneration is not recognized so much. Was not formed at all (0/15) (FIG. 10). From these results, pluripotent stem cells and epidermal cells are arranged so that the three-dimensional positional relationship is controlled, and cell growth factors are gradually released from the early stage of culture in pluripotent stem cells. It has been shown that culturing under conditions is necessary for the formation of hair follicle tissue and surrounding tissue in vitro. Furthermore, based on the results in Example 1, it is necessary to carry out the above culture for about 7 to 10 days in a cell growth medium containing dermal papilla cell growth factor, and then perform the culture instead of the normal cell growth medium. It was also shown that there was.
本発明の作製方法や作製用キットを用いると、インビトロにおいて、比較的簡便に、毛包組織等を作製することができる。このため、本発明は、脱毛症又は無毛症の治療に資するものである。また、本発明の評価方法や評価用キットを用いると、被検薬剤又は被検物質が、毛包組織等の形成促進作用を有しているか、或いは、毛包組織等の形成抑制(阻害)作用を有しているかを評価することができ、脱毛症;無毛症;多毛症;栄養不足、頭皮や髪へのダメージ、血流不足、女性ホルモンの減少、ストレスなどの原因によって生じるヘアサイクル異常(細く短い状態で髪の毛が抜ける状態)等の毛包組織等に関する疾患の予防剤又は治療剤の候補薬剤又は候補物質のスクリーニングや、毛髪の増減に影響のある皮膚刺激性物質のスクリーニングに有用である。このため、本発明は、脱毛症若しくは無毛症、又は多毛症の予防又は治療剤の開発に資するものである。 When the production method or production kit of the present invention is used, hair follicle tissue and the like can be produced relatively easily in vitro. Therefore, the present invention contributes to the treatment of alopecia or alopecia. In addition, when the evaluation method or the evaluation kit of the present invention is used, the test drug or the test substance has an action of promoting the formation of hair follicle tissue or the like, or the formation suppression (inhibition) of hair follicle tissue or the like. Hair cycle caused by causes such as alopecia; alopecia; hirsutism; nutritional deficiencies, damage to the scalp and hair, lack of blood flow, decreased female hormones, stress, etc. Useful for screening for prophylactic or therapeutic agents for diseases related to hair follicle tissues such as abnormalities (states in which hair is removed in a thin and short state), or screening for skin irritants that affect the increase or decrease in hair It is. Therefore, the present invention contributes to the development of a preventive or therapeutic agent for alopecia or alopecia or hirsutism.
Claims (16)
(p)哺乳動物表皮細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(q)哺乳動物多能性幹細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(r)細胞増殖因子を、略球状のゲルに含有するためのゲル材料;
(s)哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルを、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルに被覆し、哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルを、前記哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆することについて記載された添付文書; A kit for evaluating hair follicle tissue or surrounding tissue formation, comprising the following (p) to (s).
(P) a gel material for embedding mammalian epidermal cells in a substantially spherical gel;
(Q) a gel material for embedding mammalian pluripotent stem cells in a substantially spherical gel;
(R) a gel material for containing a cell growth factor in a substantially spherical gel;
(S) A substantially spherical gel that embeds mammalian pluripotent stem cells is coated on a substantially spherical gel containing a cell growth factor, and the substantially spherical gel that embeds mammalian epidermis cells Package insert describing coating of a substantially spherical gel embedding pluripotent stem cells;
(A)哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルと
を含む3層のゲルを、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子と、血清又は血清代替物とを含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程;
(B)工程(A)の培養後、前記3層のゲルを、血清又は血清代替物を含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程;
(C)工程(B)の培養後、前記3層のゲルにおける毛包組織又はその周辺組織の形成効率の上昇又は低下を検出する工程; A method for evaluating the formation of a hair follicle tissue or its surrounding tissue, comprising the following steps (A) to (C), the basic culture solution for mammalian cell culture in step (A), and the step (A): The evaluation method, wherein a test drug or a test substance is contained in one or both of the basic culture solutions for mammalian cell culture in B).
(A) a substantially spherical gel that embeds mammalian epidermal cells;
A substantially spherical gel for embedding mammalian pluripotent stem cells, coated with a substantially spherical gel for embedding the mammalian epidermal cells;
A three-layered gel comprising a substantially spherical gel containing a cell growth factor coated with a substantially spherical gel embedding the pluripotent stem cells, and one or more hair papilla cell growth factors Culturing in a basal culture medium for mammalian cell culture, containing serum or serum replacement;
(B) After culturing in step (A), culturing the three-layer gel in a basal culture medium for mammalian cell culture containing serum or a serum substitute;
(C) After the culture in step (B), a step of detecting an increase or decrease in the formation efficiency of the hair follicle tissue or the surrounding tissue in the three-layer gel;
(p)哺乳動物表皮細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(q)哺乳動物多能性幹細胞を、略球状のゲルに包埋するためのゲル材料;
(r)細胞増殖因子を、略球状のゲルに含有するためのゲル材料;
(s)哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルを、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルに被覆し、哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルを、前記哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆することについて記載された添付文書; A kit for preparing a hair follicle tissue or its surrounding tissue, comprising the following (p) to (s).
(P) a gel material for embedding mammalian epidermal cells in a substantially spherical gel;
(Q) a gel material for embedding mammalian pluripotent stem cells in a substantially spherical gel;
(R) a gel material for containing a cell growth factor in a substantially spherical gel;
(S) A substantially spherical gel that embeds mammalian pluripotent stem cells is coated on a substantially spherical gel containing a cell growth factor, and the substantially spherical gel that embeds mammalian epidermis cells Package insert describing coating of a substantially spherical gel embedding pluripotent stem cells;
(a)哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記哺乳動物表皮細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、哺乳動物多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルと、
前記多能性幹細胞を包埋する略球状のゲルに被覆された、細胞増殖因子を含有する略球状のゲルと
を含む3層のゲルを、1種又は2種以上の毛乳頭細胞増殖因子と、血清又は血清代替物とを含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程;
(b)工程(a)の培養後、前記3層のゲルを、血清又は血清代替物を含む哺乳動物細胞培養用基礎培養液中で培養する工程; A method for producing an in vitro hair follicle tissue or its surrounding tissue comprising the following steps (a) and (b):
(A) a substantially spherical gel that embeds mammalian epidermal cells;
A substantially spherical gel for embedding mammalian pluripotent stem cells, coated with a substantially spherical gel for embedding the mammalian epidermal cells;
A three-layered gel comprising a substantially spherical gel containing a cell growth factor coated with a substantially spherical gel embedding the pluripotent stem cells, and one or more hair papilla cell growth factors Culturing in a basal culture medium for mammalian cell culture, containing serum or serum replacement;
(B) a step of culturing the three-layer gel after culturing in the step (a) in a basic culture solution for mammalian cell culture containing serum or a serum substitute;
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