JP7501875B2 - 血液凝固および/または補体異常疾患の治療用組成物 - Google Patents
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Description
血友病は、特定の血液凝固因子、すなわち第VIII因子(血友病A)または第IX因子(血友病B)の欠乏に起因する、血液凝固系に関する疾患(血液凝固障害)の代表的なものである。また、上記以外の血液凝固因子(例、第II因子、第V因子、第VII因子、第X因子および第XI因子)の欠乏および異常による先天性凝固因子欠乏症も、それぞれ血友病類縁疾患として分類されている。さらに、アンチトロンビンの欠乏は、血栓症の原因となる。他方で、補体成分/因子(補体第3成分、補体第5成分、B因子(FB)、H因子(FH)など)の欠乏や異常も、様々な補体系に関する疾患の原因となる。
[1]
以下の工程を含む、血液凝固および/または補体異常疾患の治療用組成物の製造方法:
(1)血管内皮細胞、または
血管内皮細胞および肝臓細胞、
から作製されたオルガノイド、
を細胞外マトリックスに包埋する工程;
(2)前記細胞外マトリックスを培養する工程;および
(3)前記工程(2)で培養した培養物から培養上清を回収する工程。
[2]
項1記載の方法により得られた培養上清。
[3]
項2記載の培養上清を含む、血液凝固および/または補体異常疾患の治療用組成物。
[4]
以下から選択される2以上の成分を含む、血液凝固疾患および/または補体異常疾患の治療用組成物:
10×10-6重量%~1000×10-6重量%の第II因子、
0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第V因子、
0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第VII因子、
1×10-6重量%~100×10-6重量%の第VIII因子、
0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第IX因子、
0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第X因子、
0.01×10-6重量%~1×10-6重量%の第XI因子、
1×10-6重量%~100×10-6重量%のアンチトロンビン、
10×10-6重量%~1000×10-6重量%の補体第3成分(C3)、
10×10-6重量%~100×10-6重量%の補体第5成分(C5)、
10×10-6重量%~100×10-6重量%のB因子(FB)、および
100×10-6重量%~1000×10-6重量%のH因子(FH)。
本明細書において、「マーカー」とは、「マーカータンパク質」、「マーカー遺伝子」など、所定の細胞型により特異的に発現される細胞抗原又はその遺伝子を意味する。好ましくは、マーカーは細胞表面マーカーであり、その場合、生存細胞の濃縮、単離、及び/又は検出が実施可能となる。マーカーは、陽性選択マーカー或いは陰性選択マーカーでありうる。
本発明の血液凝固疾患および/または補体異常疾患の治療用組成物の製造方法は、下記(1)~(3)の工程を含む:
(1)血管内皮細胞、または
血管内皮細胞および肝臓細胞、
から作製されたオルガノイド、
を細胞外マトリックスに包埋する工程;
(2)前記細胞外マトリックスを培養する工程;および
(3)前記工程(2)で培養した培養物から培養上清を回収する工程。
本発明の一実施形態において、工程(1)は、血管内皮細胞から作製されたオルガノイドを細胞外マトリックスに包埋する工程(1A)である。本発明の一実施形態において、工程(1)は、血管内皮細胞および肝臓細胞から作製されたオルガノイドを細胞外マトリックスに包埋する工程(1B)である。
本発明における血管内皮細胞は、造血性血管内皮細胞(hemogenic endothelial cell;HEC)および非造血性血管内皮細胞(non-hemogenic endothelial cell;non-HEC)の両方の概念を包含する用語である。HECは、造血幹細胞を産生することのできる(造血能を有する)血管内皮細胞であり、血球産生型血管内皮細胞とも呼ばれる。本発明では血管内皮細胞として、HECまたはnon-HECのいずれか一方のみを用いてもよいし、HECおよびnon-HECの両方を用いてもよいし、それらの前駆細胞(後述)を用いてもよいし、あるいはHEC、non-HEC、およびそれらの前駆細胞の任意の組み合わせを用いてもよい。
本発明、特に工程(1B)における「肝臓細胞」は、分化した肝臓細胞(分化肝臓細胞)と、肝臓細胞への分化運命が決定しているがまだ肝臓細胞へ分化していない細胞(未分化肝臓細胞)、いわゆる肝前駆細胞(例、肝臓内胚葉細胞)の両方の概念を包含する用語である。分化肝臓細胞は、生体から採取された(生体内の肝臓から単離された)細胞であってもよいし、ES細胞やiPS細胞等の多能性幹細胞、肝前駆細胞、その他の肝臓細胞へ分化する能力を有する細胞を分化させて得られた細胞であってもよい。未分化肝臓細胞は、生体から採取されたものであってもよいし、ES細胞やiPS細胞等の多能性幹細胞、その他の幹細胞または前駆細胞を分化させて得られたものであってもよい。肝臓細胞に分化可能な細胞は、例えば、K.Si-Taiyeb, et al. Hepatology, 51 (1): 297- 305(2010)、T. Touboul, et al. Hepatology. 51(5):1754-65.(2010)に従って作製することができる。生体から採取した細胞集団、ES細胞やiPS細胞等の分化誘導により作製した細胞集団、いずれについても(特に後者については)、分化肝臓細胞の純度の高い細胞集団または未分化肝臓細胞の純度の高い細胞集団を用いてもよいし、分化肝臓細胞および未分化肝臓細胞を任意の割合で含む細胞混合物を用いてもよい。
上記工程(1A)で使用されるオルガノイドは、血管内皮細胞のみから作製された三次元構造体である。上記工程(1B)で使用されるオルガノイドは、血管内皮細胞および肝臓細胞から作製された三次元構造体であり、肝臓細胞間に血管内皮細胞からなる脈管のネットワークを有することを特徴とする。これらのオルガノイドは、一般的には、自体公知の三次元培養法(例えば、Nature Cell Biology 18, 246-254 (2016))により作製される。あるいは、後述するようにあらかじめ細胞外マトリックスに単体の細胞を包埋させた状態で培養することにより三次元構造を形成させて、オルガノイドを作製するような三次元培養も可能である。
(i)形状(例、三次元構造の存在);
(ii)培養上清中のアルブミンの存在;
(iii)肝細胞マーカー(例、AFP、ALB、HNF4α)陽性。
本発明における細胞外マトリックスとしては、室温以上で固体であり、細胞培養、特に三次元細胞培養に用いられている一般的なものを用いることができる。細胞外マトリックスは、繊維状タンパク質とプロテオグリカンを主成分としており、そのような成分としては例えば、エラスチン、エンタクチン、オステオネクチン、コラーゲン、テネイシン、トロンボスポンジン、パールカン、ビトロネクチン、フィブリリン、フィブロネクチン、ヘパリン(硫酸塩)、ラミニンなどが挙げられる。商品名「マトリゲル」(Corning)として知られている、ラミニン、コラーゲンIVおよびエンタクチンを含有し、EGF、IGF-1、PDGF、TGF-βなどの増殖因子も併せて含有している基底膜マトリックスは、本発明における好ましい細胞外マトリックスの一例である。また、ハイドロゲルとして知られている自己組織化ペプチド、例えばアルギニン、グリシンおよびアスパラギンを含むハイドロゲルなども、本発明における細胞外マトリックスとして用いることができる。細胞外マトリックスの組成や濃度(原液か、希釈物か)は、当業者であれば、得られるオルガノイドが包埋された細胞外マトリックス(「オルガノイド包埋マトリックス」と略記する場合がある)が適度な硬さを有するものとなるよう、適宜調整することができる。
(i)血管内皮細胞のみ、または血管内皮細胞および肝臓細胞から、オルガノイドを作製した後、そのオルガノイドを単離して細胞外マトリックスと混合して得られた包埋物、
(ii)三次元培養により血管内皮細胞のみから、または血管内皮細胞および肝臓細胞から、オルガノイドを作製した後、そのオルガノイドをマトリックスと混合して得られた包埋物、および
(iii)あらかじめ、三次元細胞培養法に準じて、血管内皮細胞のみ、または血管内皮細胞および肝臓細胞の細胞混合物に、細胞外マトリックスを添加することにより包埋物を作製した後、包埋された状態の細胞混合物を培養することによってオルガノイド(三次元構造)を形成することにより得られた包埋物(そのまま引き続き工程(2)としての培養を連続的に行うことが可能なもの)、
のいずれも本発明におけるオルガノイド包埋マトリックスに該当する。
工程(2)は、工程(1)において調製した、血管内皮細胞から作製されたオルガノイドが包埋された細胞外マトリックス、または血管内皮細胞および肝臓細胞から作製されたオルガノイドが包埋された細胞外マトリックス(オルガノイド包埋マトリックス)を培養する工程である。
工程(3)は、工程(2)における培養後の培養物から培養上清を回収する工程である。この工程(3)により、血管内皮細胞および/または肝臓細胞から分泌された血液凝固因子、補体等の成分を、血液凝固疾患および/または補体異常疾患の治療用組成物を製造するために好ましい濃度で含む培養上清を回収することができる。
(a)10×10-6重量%~1000×10-6重量%の第II因子;
(b)0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第V因子;
(c)0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第VII因子;
(d)1×10-6重量%~100×10-6重量%の第VIII因子;
(e)0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第IX因子;
(f)0.1×10-6重量%~10×10-6重量%の第X因子;
(g)0.01×10-6重量%~1×10-6重量%の第XI因子;
(h)1×10-6重量%~100×10-6重量%のアンチトロンビン;
(i)10×10-6重量%~1000×10-6重量%の補体第3成分(C3);
(j)10×10-6重量%~100×10-6重量%の補体第5成分(C5);
(k)10×10-6重量%~100×10-6重量%のB因子(FB);および
(l)100×10-6重量%~1000×10-6重量%のH因子(FH)。
CD31、CD34、CD73およびCD144マーカーの確認は、細胞を、蛍光標識済み抗CD31抗体(FITC Mouse anti-Human CD31、BD Pharmingen)、抗CD34抗体(APC anti-human CD34 Antibody、BioLegend)、抗CD73抗体(CD73-PE,human、Miltenyi BiotecもしくはCD73-APC,human、Miltenyi Biotec)、および抗CD144抗体(PE Mouse anti-Human CD144、BD Pharmingen)と反応させた後、フローサイトメトリー(FACS Fortessa(BD))により行った。マーカー陰性サンプルとしては、未分化ヒトiPS細胞(1383D2;京都大学iPS研究所)を用いた。また、標識抗体と同じアイソタイプで目的マーカーを認識しない抗体を反応させたネガティブコントロールを作製した。
HNF4αマーカーの確認は、免疫染色と定量的PCRにより行った。
細胞を、PBS中4%パラホルムアルデヒド(PFA)で室温にて15分固定し、ロバおよびヤギ血清でブロッキングを行った後、抗HNF4α抗体(santa-cruz)とこの抗体に結合する蛍光標識二次抗体(Novex Donkey anti-Goat IgG (H+L) Secondary Antibody(invitrogen))を用いて免疫染色したのち、蛍光顕微鏡により確認した。
PureLink RNA Mini Kit(invitrogen)を用いて、細胞からRNAを抽出し、High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit(invitrogen)を用いてcDNAを合成した。THUNDERBIRD Probe qPCR Mix (TOYOBO)及びQuantStudio 7Flex リアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems)を用い、定量的PCRを実施した。用いたPCRプライマー(Fw:フォワードプライマー;Rv:リバースプライマー)及びプローブは、以下のとおり:
HNF4α
Fw 5'-TCAGACCCTGAGCCACCT-3'(配列番号:1)
Rv 5'-AGCAACGGACAGATGTGTGA-3'(配列番号:2)
プローブ; Universal ProbeLibrary Probe 027 (Roche)
AFP
Fw 5'-TCCTTGTAAGTGGCTTCTTGAAC-3'(配列番号:3)
Rv 5'-TGTACTGCAGAGATAAGTTTAGCTGAC-3'(配列番号:4)
プローブ; Universal ProbeLibrary Probe 061 (Roche)
ALB
Fw 5'-CTTCCCTTCATCCCGAAGTT-3'(配列番号:5)
Rv 5'-AATGTTGCCAAGCTGCTGA-3'(配列番号:6)
プローブ; Universal ProbeLibrary Probe 027 (Roche)
18s rRNA (Endogenous Control)
EUK 18s rRNA (20×) (ABI)
(1-1)ヒト非造血性血管内皮細胞(non-HEC)の作製
ヒトiPS細胞(1383D2;京都大学iPS研究所)をDMEM/F-12(Gibco)(10ml)に1% B-27 Supplements(GIBCO)、BMP4(25ng/ml)、CHIR99021(8μM)を添加し、5%CO2、37℃で3日間培養することで中胚葉系細胞を誘導した。さらにStempro-34 SFM(Gibco)(10ml)にVEGF(200ng/ml)、Folskolin(2μM)を添加し、5%CO2、37℃で7日間培養することで、CD31陽性、CD73陽性およびCD144陽性のヒト非造血性血管内皮細胞集団を得た。
ヒトiPS細胞(1383D2;京都大学iPS研究所)をRPMI(富士フィルム)(2ml)にWnt3a (50ng/mL)、アクチビンA(100ng/ml)を添加して5%CO2、37℃で5日間培養することで、内胚葉系細胞を誘導した。得られた内胚葉系細胞を、同培地に、1%B27 Supplements(GIBCO)、FGF2(10ng/ml)を添加して、5%CO2、37℃で、さらに5日間培養することで、AFP、ALBおよびHNF4αが陽性のヒト肝臓内胚葉細胞集団を得た。
作製したヒト肝臓内胚葉細胞(HE)とヒト非造血性内皮細胞(non-HEC)を10:7の割合の細胞数(総数18×105個)で混合し、三次元培養容器Elplasia(クラレ)上で一日間、5%CO2、37℃で共培養することで凝集体を作製した。この共培養において、培養培地は、HCM (Lonza)にFBS(5%)、HGF(10ng/ml)、OSM(20ng/ml)、Dex(100nM)を加えた肝臓細胞用培地(A)と、Stempro-34 SFM (Gibco)にVEGF(50ng/ml)、FGF2(10ng/ml)を加えた血管内皮細胞用培地(A)を、1:1の体積割合で混合したもの(本明細書中「オルガノイド用培地(A)」という)を2ml用いた。
上記(1-3)に従って得た凝集したヒト肝臓内胚葉細胞(HE)およびヒト非造血性血管内皮細胞(non-HEC)のオルガノイド(三次元構造体)をマトリゲル(BD pharmingen)内に4℃にて混合したのち37℃まで温度を上げることにより、オルガノイドをマトリゲル内に均一になるように包埋した。マトリゲルに包埋されたオルガノイドを低吸着培養皿(Corning)上で5%CO2、37℃にて浮遊培養した。培養培地は上記(1-3)で使用したものと同一のオルガノイド用培地(A)を4ml用いた。浮遊培養21日~60日程度までの培養液(培養上清)を経時的に採取し、血液凝固因子(第VIII因子)および補体因子(補体第3成分(C3)、補体第5成分(C5)、H因子(FH)およびB因子(FB))の産生量を測定した。
第VIII因子:Human Coagulation Factor VIII (F8) ELISA Kit(Biomatik);
補体第3成分(C3):Complement C3 Human ELISA kit(Abcam);
補体第5成分(C5):Complement C5 Human ELISA kit(Abcam);
H因子(FH):Human Factor H ELISA Kit(Abcam);
B因子(FB):Human Factor B ELISA Kit(Abcam)。
オルガノイド用培地(A)の代わりに、肝臓細胞用培地(A)のみ、または血管内皮細胞用培地(A)のみを用い、それ以外は上記(1-3)および(1-4)と同様の手順で、血液凝固因子(第VIII因子)および補体因子(補体第3成分(C3)、補体第5成分(C5)、H因子(FH)およびB因子(FB))の産生量を測定した。
ヒト肝臓内胚葉細胞(HE)とヒト非造血性血管内皮細胞(non-HEC)を10:7の割合(細胞総数18×105個)で混合した細胞集団から得られたオルガノイドの代わりに、HE:non-HEC=1:1(7:7)、4:7、1:7または0:7の割合(各細胞総数18×105個)で混合した細胞集団から得られたオルガノイドを用い、それ以外は上記(1-3)および(1-4)と同様の手順で、また上記(1-5)に記載したように培養液も変更して、血液凝固因子(第VIII因子)および補体因子(補体第3成分(C3)、補体第5成分(C5)、H因子(FH)およびB因子(FB))の産生量を測定した。
培養60日目の培養液(培養上清)中に含まれる第VIII因子の濃度(pg/million cells)の結果を下記表に示す。本発明に従ってマトリゲルに包埋され培養されたオルガノイドからは第VIII因子が産生されており、特に培地としてオルガノイド用培地(A)を用いた場合には、第VIII因子の産生量は多量であった。
(実験方法)
(2-1)ヒト造血性血管内皮細胞(HEC)の作製
ヒトiPS細胞(1383D2;京都大学iPS研究所)をAK02N(味の素)(8 ml)下、5%CO2、37℃で6-7日間培養することで直径500-700μmのiPS細胞コロニーを形成後、Essential 8培地(Gibco)(8 ml)にBMP4(80 ng/ml)、VEGF(80 ng/ml)、CHIR99021(2μM)を添加し、5%CO2、37℃で2日間培養した。次いで、Essential 6培地(Gibco)(8ml)にVEGF(80ng/ml)、FGF2(25ng/ml)、SCF(50ng/ml)、SB431542(2 μM)を添加した培地に交換し、5%CO2、37℃でさらに2日間培養することで側板中胚葉系細胞を誘導した。その後、Stempro-34 SFM(Gibco)(8ml)にVEGF(80ng/ml)、SCF(50ng/ml)、Flt-3L(50ng/ml)、IL-3(50ng/ml)、IL-6(50ng/ml)、TPO(5ng/ml)を添加した培地に交換し、5%CO2、37℃で2日間培養し、さらに上記組成の培地からVEGFを除いた培地に交換して、5%CO2、37℃で1日間培養することでCD34陽性、CD73陰性の造血性血管内皮細胞を得た。
上記(2-1)で作製したヒト造血性血管内皮細胞(HEC)を、マトリゲル(BD pharmingen)内に4℃にて混合したのち37℃まで温度を上げることにより、細胞をマトリゲル内に均一になるように包埋し、HECの凝集体(オルガノイド)を作製した。次いで、作製したオルガノイド包埋マトリゲルを低吸着培養皿(Corning)上で5%CO2、37℃にて培養した。培養培地は、オルガノイド用培地(A)を用いた。培養21日~42日程度までの培養液を経時的に採取し、上記(1-4)と同様の手順で、凝固因子(第VIII因子)および補体因子(補体第3成分(C3)、補体第5成分(C5)、H因子(FH)およびB因子(FB))の産生量を測定した。
培養21日目の培養液中に含まれる第VIII因子の濃度(pg/million cells)の結果を下記表に示す。本発明に従ってマトリゲルに包埋され培養された、造血性血管内皮細胞(HEC)からは、多量の第VIII因子が産生された。
Claims (3)
- 以下の工程を含む、培養上清の製造方法:
(1)血管内皮細胞から作製されたオルガノイド、または
血管内皮細胞および肝臓細胞から作製されたオルガノイド、
を細胞外マトリックスに包埋する工程であって、
前記オルガノイドと、前記細胞外マトリックスの成分とを混合することを含む工程;
(2)前記細胞外マトリックスを培養する工程;および
(3)前記工程(2)で培養した培養物から、少なくとも第VIII因子を含む培養上清を回収する工程。 - 前記オルガノイドが、造血性血管内皮細胞(HEC)から作製されたものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記オルガノイドが、非造血性血管内皮細胞(non-HEC)および肝臓細胞から作製されたものである、請求項1に記載の製造方法。
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