JP7664656B2 - Method for producing pluripotent stem cells - Google Patents

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Description

本発明は、多能性幹細胞の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing pluripotent stem cells.

ヒト多能性幹細胞は、その再生医療への応用が世界的に注目されている。現在、臨床応用に使われている人工多能性幹細胞(以下「iPS細胞」と記す)は血液中の細胞にプラスミドベクターで初期化因子を導入することで作られている。この方法の問題点はプラスミドベクターがiPS細胞のゲノムDNAに挿入されてしまうことである。そのため、出荷前にプラスミドベクターの挿入がないことを確認する試験が必要となる。センダイウイルスにより初期化因子を導入することも可能であるが、プラスミドベクターと同様にウイルスの残存を出荷前に確認する必要がある。また、センダイウイルスはバイオセイフティーレベル2での取り扱いが必要であり、製造現場での制約が出てしまう。Human pluripotent stem cells have attracted worldwide attention for their application in regenerative medicine. Currently, induced pluripotent stem cells (hereinafter referred to as "iPS cells") used in clinical applications are created by introducing reprogramming factors into cells in the blood using a plasmid vector. The problem with this method is that the plasmid vector is inserted into the genomic DNA of the iPS cells. Therefore, a test is required before shipping to confirm that the plasmid vector has not been inserted. It is also possible to introduce reprogramming factors using the Sendai virus, but as with plasmid vectors, it is necessary to check for residual virus before shipping. In addition, the Sendai virus must be handled at biosafety level 2, which imposes restrictions on manufacturing sites.

初期化因子遺伝子のmRNAを体細胞に導入して初期化因子を発現させてリプログラミングすることによりiPS細胞を作る方法は、初期化因子残存の心配がないという大きなメリットがあるうえに、一般に初期化効率も高い(非特許文献1)。しかしながら、血液細胞では、初期化因子遺伝子のmRNAの導入によるiPS細胞の作製は未だ達成されていない。従来、主に皮膚より採取した線維芽細胞がiPS細胞の作製に用いられているが、より侵襲性の低い血液細胞は、iPS細胞作製の有用な体細胞ソースの1つであることから、体細胞の種類にかかわりなく、mRNA導入法を用いて効率よくiPS細胞を作製する方法の確立が求められている。The method of producing iPS cells by introducing mRNA of a reprogramming factor gene into somatic cells and expressing the reprogramming factor for reprogramming has the great advantage of being free of concerns about residual reprogramming factors, and generally has high reprogramming efficiency (Non-Patent Document 1). However, production of iPS cells by introducing mRNA of a reprogramming factor gene into blood cells has not yet been achieved. Traditionally, fibroblasts collected from the skin have been mainly used to produce iPS cells, but blood cells, which are less invasive, are one of the useful somatic cell sources for producing iPS cells, so there is a demand for the establishment of a method of efficiently producing iPS cells using the mRNA introduction method, regardless of the type of somatic cell.

特許文献1には、改変ラミニンの存在下で、核初期化物質を体細胞に接触させる工程を含むiPS細胞の樹立方法が開示されている。この方法で用いられる改変ラミニンは、ラミニンまたはヘテロ3量体を形成しているラミニンフラグメントに細胞増殖制御分子が結合した構造を有する複合分子である。具体的には、改変ラミニンの存在下で成人皮膚由来線維芽細胞にエピソーマルプラスミドベクターを用いて初期化遺伝子を導入し、ヒトiPS細胞を樹立したことが開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for establishing iPS cells, which includes a step of contacting a nuclear reprogramming substance with somatic cells in the presence of modified laminin. The modified laminin used in this method is a composite molecule having a structure in which a cell proliferation control molecule is bound to laminin or a laminin fragment forming a heterotrimer. Specifically, it discloses that a reprogramming gene was introduced into adult skin-derived fibroblasts using an episomal plasmid vector in the presence of modified laminin, and human iPS cells were established.

WO2012/137970WO2012/137970

Kogut et al., Nature Communications, 2018 Feb 21;9(1):745.Kogut et al., Nature Communications, 2018 Feb 21;9(1):745.

本発明は、初期化因子遺伝子のmRNAを血液細胞に導入して多能性幹細胞を製造する方法を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a method for producing pluripotent stem cells by introducing mRNA of a reprogramming factor gene into blood cells.

本発明は上記の課題を解決するために、以下の各発明を包含する。
[1]体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する工程1と、該mRNAが導入された体細胞を培養する工程2を含む多能性幹細胞の製造方法であって、前記工程1において、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントの存在下で体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入することを特徴とする製造方法。
[2]前記初期化因子遺伝子がMDM4遺伝子を含む、前記[1]に記載の製造方法。
[3]前記体細胞が浮遊性細胞である、前記[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]前記浮遊性細胞が末梢血単核球である、前記[3]に記載の製造方法。
[5]前記工程1が、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメント、トランスフェクション試薬、および初期化因子遺伝子のmRNAを含む培地中で前記体細胞を培養することにより行われる、前記[1]~[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]α5鎖を有するラミニンがラミニンα5β1γ1またはラミニンα5β2γ1である前記[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]インテグリン結合活性を有するフラグメントがラミニンE8フラグメントである前記[1]~[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]前記工程1が、体細胞への初期化因子遺伝子のmRNAの導入を2回以上繰り返す、前記[1]~[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9]2回目以降のmRNAの導入がα5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントの非存在下で行われる、前記[8]に記載の製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention includes the following inventions.
[1] A method for producing pluripotent stem cells, comprising step 1 of introducing mRNA of a reprogramming factor gene into somatic cells, and step 2 of culturing the somatic cells into which the mRNA has been introduced, wherein in step 1, the mRNA of the reprogramming factor gene is introduced into somatic cells in the presence of laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity.
[2] The method of production described in [1] above, wherein the reprogramming factor gene includes the MDM4 gene.
[3] The method of production described in [1] or [2] above, wherein the somatic cells are floating cells.
[4] The method for producing the present invention described in [3], wherein the non-adherent cells are peripheral blood mononuclear cells.
[5] The method for production according to any one of [1] to [4] above, wherein step 1 is carried out by culturing the somatic cell in a medium containing laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity, a transfection reagent, and mRNA of a reprogramming factor gene.
[6] The method according to any one of [1] to [5] above, wherein the laminin having an α5 chain is laminin α5β1γ1 or laminin α5β2γ1.
[7] The method for producing according to any one of [1] to [6] above, wherein the fragment having integrin-binding activity is a laminin E8 fragment.
[8] The method according to any one of [1] to [7] above, wherein step 1 involves repeating the introduction of mRNA of the reprogramming factor gene into somatic cells two or more times.
[9] The method for producing the present invention described in [8] above, wherein the second or subsequent mRNA introduction is carried out in the absence of laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity.

本発明により、初期化因子遺伝子のmRNAを血液細胞に導入して多能性幹細胞を製造する方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing pluripotent stem cells by introducing mRNA of a reprogramming factor gene into blood cells.

本発明の製造方法の実施例1において、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)に初期化因子遺伝子のmRNA(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、E3, K3 and B18R(EKB))を4回導入し、1回目の導入から9日後の細胞の位相差顕微鏡画像を示す図である。FIG. 1 shows phase-contrast microscopy images of human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) 9 days after the first transfection of mRNAs of reprogramming factor genes (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, E3, K3 and B18R (EKB)) introduced four times in Example 1 of the production method of the present invention. 本発明の製造方法の実施例1において、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)に初期化因子遺伝子のmRNA(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)を4回導入し、1回目の導入から9日後の各群の細胞に生じたiPS細胞様コロニー数を比較した結果を示す図である。FIG. 1 shows results of Example 1 of the production method of the present invention, in which mRNAs of reprogramming factor genes (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB) were introduced into human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) four times, and the number of iPS cell-like colonies formed in cells of each group 9 days after the first introduction was compared. ヒト末梢血単核細胞(PBMC)をラミニン511E8フラグメントと一緒に播種し、翌日プレートに付着している生細胞数を測定した結果を示す図である。FIG. 1 shows the results of seeding human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) together with laminin 511E8 fragments and measuring the number of viable cells attached to the plate the following day. 本発明の製造方法において、細胞外マトリックスとして、iMatrix-511(商品名)、iMatrix-221(商品名)、iMatrix-411(商品名)、Geltrex(商品名)、ビトロネクチン、I型コラーゲン、フィブロネクチン、マウスEHS肉腫由来ラミニン溶液を用いて実施例1と同様の実験を行い、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)から生じたiPS細胞様コロニー数を比較した結果を示す図である。FIG. 1 shows the results of comparing the numbers of iPS cell-like colonies generated from human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in an experiment similar to that in Example 1, using iMatrix-511 (trade name), iMatrix-221 (trade name), iMatrix-411 (trade name), Geltrex (trade name), vitronectin, type I collagen, fibronectin, and mouse EHS sarcoma-derived laminin solution as extracellular matrices in the production method of the present invention. 本発明の製造方法において、実施例1で使用した初期化因子のmRNA(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)に、p53阻害物質であるMDM4(mouse double minute 4)のmRNAを加えて実施例1と同様の実験を行い、1回目のmRNA導入から14日後に取得した、細胞(コロニー)の位相差顕微鏡画像および抗TRA-1-60抗体による免疫染色画像を示す図である。FIG. 1 shows phase contrast microscopy images and immunostained images with anti-TRA-1-60 antibody of cells (colonies) taken 14 days after the first mRNA introduction, in a production method of the present invention, in which an experiment similar to that of Example 1 was performed by adding mRNA of MDM4 (mouse double minute 4), a p53 inhibitor, to the mRNA of the reprogramming factors (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB) used in Example 1. 本発明の製造方法において、実施例1で使用した初期化因子のmRNA(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)に、p53阻害物質としてp53のドミナントネガティブ変異体(p53DN)、MDM2(mouse double minute 2)およびMDM4の各mRNAをそれぞれ加えて実施例1と同様の実験を行い、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)から生じたiPS細胞様コロニー数を比較した結果を示す図である。FIG. 1 shows the results of comparing the numbers of iPS cell-like colonies generated from human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in an experiment similar to that of Example 1, in which the mRNAs of the reprogramming factors (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB) used in Example 1 were added as p53 inhibitors, respectively, to the mRNAs of the reprogramming factors used in Example 1. 図6の実験と同じ実験を、ヒト皮膚線維芽細胞(HDF)を用いて行い、生じたiPS細胞様コロニー数を比較した結果を示す図である。FIG. 7 shows the results of a comparison of the numbers of iPS cell-like colonies formed when the same experiment as in FIG. 6 was performed using human dermal fibroblasts (HDF). 本発明の製造方法において、実施例1で使用した初期化因子のmRNA(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)のうち、NANOGおよび/またはLIN28を使用しない場合について、ヒト皮膚線維芽細胞(HDF)を用いて実施例1と同様の実験を行い、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)から生じたiPS細胞様コロニー数を比較した結果を示す図である。FIG. 1 shows the results of a comparison of the numbers of iPS cell-like colonies generated from human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in an experiment similar to that of Example 1 conducted in the production method of the present invention using human dermal fibroblasts (HDFs) in a case in which NANOG and/or LIN28 was not used among the mRNAs of the reprogramming factors used in Example 1 (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB).

本発明は、多能性幹細胞の製造方法(以下「本発明の製造方法」と記す)を提供する。本発明の製造方法は、体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する工程1と、該mRNAが導入された体細胞を培養する工程2を含み、工程1において、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントの存在下で体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入するものであればよい。The present invention provides a method for producing pluripotent stem cells (hereinafter referred to as the "production method of the present invention"). The production method of the present invention comprises step 1 of introducing mRNA of a reprogramming factor gene into somatic cells, and step 2 of culturing the somatic cells into which the mRNA has been introduced, and in step 1, it is sufficient that the mRNA of the reprogramming factor gene is introduced into somatic cells in the presence of laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity.

多能性幹細胞は、生体に存在するすべての細胞に分化可能な多能性を有し、かつ、増殖能を併せもつ幹細胞を意味する。多能性幹細胞としては、例えば、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、胚性幹細胞(ES細胞)、核移植により得られるクローン胚由来の胚性幹細胞(ntES細胞)、精子幹細胞(GS細胞)、胚性生殖細胞(EG細胞)、培養線維芽細胞や骨髄幹細胞由来の多能性細胞(Muse細胞)などが挙げられる。本発明の製造方法により製造される多能性幹細胞は、体細胞のリプログラミングにより製造されるiPS細胞である。Pluripotent stem cells refer to stem cells that have the pluripotency to differentiate into all cells present in a living organism and also have the ability to proliferate. Examples of pluripotent stem cells include induced pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic stem cells (ES cells), embryonic stem cells derived from cloned embryos obtained by nuclear transfer (ntES cells), spermatogonial stem cells (GS cells), embryonic germ cells (EG cells), and pluripotent cells (Muse cells) derived from cultured fibroblasts or bone marrow stem cells. The pluripotent stem cells produced by the production method of the present invention are iPS cells produced by reprogramming somatic cells.

ラミニンは基底膜の主要な細胞接着分子であり、α鎖、β鎖およびγ鎖の3本のサブユニット鎖からなるヘテロ三量体で、分子量約80万の巨大な糖タンパク質である。3本のサブユニット鎖はC末端側で会合してコイルドコイル構造を作り、ジスルフィド結合によって安定化したヘテロ三量体分子を形成している。α鎖はα1~α5の5種類、β鎖はβ1~β3の3種類、γ鎖はγ1~γ3の3種類が知られており、それらの組み合わせで少なくとも12種類以上のアイソフォームが存在する(表1参照)。本明細書において、ラミニンのアイソフォームを、例えばラミニン111のように表記する。また、本明細書において単に「ラミニン」と表記した場合は「全長ラミニン」を意味する。本発明の製造方法に用いられるα5鎖を有するラミニンには、ラミニン511およびラミニン521が含まれる。Laminin is the main cell adhesion molecule in the basement membrane. It is a heterotrimer consisting of three subunit chains, α, β, and γ chains, and is a gigantic glycoprotein with a molecular weight of about 800,000. The three subunit chains associate at the C-terminus to form a coiled-coil structure, forming a heterotrimeric molecule stabilized by disulfide bonds. There are five known types of α chains, α1 to α5, three known types of β chains, β1 to β3, and three known types of γ chains, γ1 to γ3, and there are at least 12 or more isoforms that are combinations of these (see Table 1). In this specification, laminin isoforms are expressed as, for example, laminin 111. In addition, when simply expressed as "laminin" in this specification, it means "full-length laminin". The laminins having an α5 chain used in the production method of the present invention include laminin 511 and laminin 521.

Figure 0007664656000001
Figure 0007664656000001

ラミニンのインテグリン結合活性の発現には、少なくともα鎖C末端側の3つの球状ドメイン(LG1-3)とγ鎖C末端領域が関与することが知られている。したがって、インテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントはラミニンのα鎖C末端側のLG1-3とγ鎖C末端領域を含むフラグメントであり、これらがβ鎖のC末端領域とともにヘテロ三量体を形成するラミニンフラグメントであることが好ましい。インテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントとしてラミニンE8フラグメント(以下「ラミニンE8」または「E8」と記す場合がある)を好適に用いることができる。したがって、本発明の製造方法に用いられるラミニンフラグメントは、ラミニン511E8フラグメント(ラミニン511E8)またはラミニン521E8フラグメント(ラミニン521E8)であってもよい。It is known that at least three globular domains (LG1-3) on the C-terminal side of the α chain and the C-terminal region of the γ chain are involved in the expression of integrin-binding activity of laminin. Therefore, it is preferable that the laminin fragment having integrin-binding activity is a fragment including LG1-3 on the C-terminal side of the α chain and the C-terminal region of the γ chain, which form a heterotrimer together with the C-terminal region of the β chain. As a laminin fragment having integrin-binding activity, a laminin E8 fragment (hereinafter sometimes referred to as "laminin E8" or "E8") can be preferably used. Therefore, the laminin fragment used in the production method of the present invention may be a laminin 511E8 fragment (laminin 511E8) or a laminin 521E8 fragment (laminin 521E8).

ラミニンE8は、マウスラミニン111をエラスターゼで消化して得られたヘテロ三量体を形成しているフラグメントであり、強い細胞接着活性をもつフラグメントとして同定されたものである(Edgar D et al., J. Cell Biol., 105:589-598, 1987)。マウスラミニン111以外のラミニンについてもエラスターゼで消化した際にマウスラミニン111E8に相当するフラグメントの存在が推定されるが、マウスラミニン111以外のラミニンをエラスターゼで消化してE8を分離、同定した報告はない。したがって、本発明の製造方法に用いるα5鎖を有するラミニンE8は、α5鎖を有するラミニンのエラスターゼ消化産物であることを要するものではなく、類似の構造を有するα5鎖を有するラミニンのフラグメントであればよい。Laminin E8 is a heterotrimer-forming fragment obtained by digesting mouse laminin 111 with elastase, and has been identified as a fragment with strong cell adhesion activity (Edgar D et al., J. Cell Biol., 105:589-598, 1987). It is presumed that a fragment equivalent to mouse laminin 111E8 exists when laminins other than mouse laminin 111 are digested with elastase, but there have been no reports of isolating and identifying E8 by digesting laminins other than mouse laminin 111 with elastase. Therefore, the laminin E8 having an α5 chain used in the production method of the present invention does not necessarily have to be an elastase digestion product of laminin having an α5 chain, but may be a fragment of laminin having an α5 chain with a similar structure.

α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントはどのような生物のラミニンでもよいが、哺乳動物のラミニンが好ましい。哺乳動物としては、例えば、ヒト、マウス、ラット、ウシ、ブタ等が挙げられるが、限定されない。なかでもヒトが好ましい。The laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity may be laminin from any organism, but is preferably from a mammal. Examples of mammals include, but are not limited to, humans, mice, rats, cows, pigs, etc. Among these, humans are preferred.

ラミニンおよびラミニンフラグメントは公知の遺伝子組換え技術を適宜用いることにより、組み換えタンパク質として製造することができる。主要な哺乳動物のラミニンを構成するα鎖、β鎖、γ鎖をコードする遺伝子の塩基配列情報および各鎖のアミノ酸配列情報は、公知のデータベース(NCBI等)から取得することができる。また、ヒト組み換え全長ラミニン511(BioLamina)、ヒト組み換え全長ラミニン521(BioLamina)、ヒト組み換えラミニン511E8フラグメント(ニッピ、商品名:iMatrix-511)等の市販品を用いることができる。Laminin and laminin fragments can be produced as recombinant proteins by appropriately using known gene recombination techniques. The base sequence information of the genes encoding the α-chain, β-chain, and γ-chain that constitute the laminins of major mammals and the amino acid sequence information of each chain can be obtained from known databases (NCBI, etc.). In addition, commercially available products such as human recombinant full-length laminin 511 (BioLamina), human recombinant full-length laminin 521 (BioLamina), and human recombinant laminin 511 E8 fragment (Nippi, product name: iMatrix-511) can be used.

体細胞は、卵子、卵母細胞、ES細胞などの生殖系列細胞および分化全能性細胞を除くあらゆる動物細胞を意味する。体細胞には、胎児の体細胞、新生児の体細胞、成熟した健全なもしくは疾患性の体細胞のいずれも包含される。また、初代培養細胞および株化細胞のいずれも包含される。具体的には、体細胞は、例えば(1)神経幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞、歯髄幹細胞等の組織幹細胞(体性幹細胞)、(2)組織前駆細胞、(3)リンパ球、上皮細胞、内皮細胞、筋肉細胞、線維芽細胞(皮膚細胞等)、毛細胞、肝細胞、胃粘膜細胞、腸細胞、脾細胞、膵細胞(膵外分泌細胞等)、脳細胞、肺細胞、腎細胞、脂肪細胞等の分化した細胞などが例示される。Somatic cells refer to any animal cell except germline cells such as eggs, oocytes, and ES cells, and totipotent cells. Somatic cells include fetal somatic cells, neonatal somatic cells, and mature healthy or diseased somatic cells. They also include both primary cultured cells and established cell lines. Specifically, somatic cells include, for example, (1) tissue stem cells (somatic stem cells) such as neural stem cells, hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells, and dental pulp stem cells, (2) tissue progenitor cells, and (3) differentiated cells such as lymphocytes, epithelial cells, endothelial cells, muscle cells, fibroblasts (skin cells, etc.), hair cells, liver cells, gastric mucosa cells, intestinal cells, spleen cells, pancreatic cells (exocrine pancreatic cells, etc.), brain cells, lung cells, kidney cells, and adipocytes.

本発明の製造方法に用いる体細胞は、接着性細胞であってもよく、浮遊性細胞であってもよい。接着性細胞としては、例えば、皮膚線維芽細胞、間葉系幹細胞、上皮細胞などが挙げられる。浮遊性細胞としては、例えば、末梢血単核細胞(Peripheral Blood Mononuclear Cells;PBMC)、骨髄由来細胞、臍帯血由来細胞などの血球系細胞が挙げられる。好ましくは浮遊性細胞であり、より好ましくは血球系細胞であり、さらに好ましくは末梢血単核細胞である。また、本発明の製造方法に用いる体細胞は哺乳動物の体細胞が好ましく、哺乳動物としては、例えば、ヒト、マウス、ラット、ウシ、ブタ等が挙げられる。このうち、ヒトまたはマウスがより好ましく、最も好ましくはヒトである。The somatic cells used in the production method of the present invention may be adhesive cells or floating cells. Examples of adhesive cells include skin fibroblasts, mesenchymal stem cells, and epithelial cells. Examples of floating cells include blood cells such as peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), bone marrow-derived cells, and umbilical cord blood-derived cells. Preferred are floating cells, more preferably blood cells, and even more preferably peripheral blood mononuclear cells. In addition, the somatic cells used in the production method of the present invention are preferably somatic cells of mammals, and examples of mammals include humans, mice, rats, cows, and pigs. Of these, humans or mice are more preferred, and humans are most preferred.

初期化因子としては、例えば、Oct3/4、Sox2、Sox1、Sox3、Sox15、Sox17、Klf4、Klf2、c-Myc、N-Myc、L-Myc、Nanog、Lin28、Fbx15、ERas、ECAT15-2、Tcl1、beta-catenin、Lin28b、Sall1、Sall4、Esrrb、Nr5a2、Tbx3、Glis1等が挙げられる。初期化因子は単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。初期化因子の組み合わせとしては、特に限定されないが、例えば、WO2007/069666、WO2008/118820、WO2009/007852、WO2009/032194、WO2009/058413、WO2009/057831、WO2009/075119、WO2009/079007、WO2009/091659、WO2009/101084、WO2009/101407、WO2009/102983、WO2009/114949、WO2009/117439、WO2009/126250、WO2009/126251、WO2009/126655、WO2009/157593、WO2010/009015、WO2010/033906、WO2010/033920、WO2010/042800、WO2010/050626、WO 2010/056831、WO2010/068955、WO2010/098419、WO2010/102267、WO 2010/111409、WO 2010/111422、WO2010/115050、WO2010/124290、WO2010/147395、WO2010/147612、Huangfu D, et al. (2008), Nat. Biotechnol., 26: 795-797、Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 2: 525-528、Eminli S, et al. (2008), Stem Cells. 26:2467-2474、Huangfu D, et al. (2008), Nat Biotechnol. 26:1269-1275、Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 3, 568-574、Zhao Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 3:475-479、Marson A, (2008), Cell Stem Cell, 3, 132-135、Feng B, et al. (2009), Nat Cell Biol. 11:197-203、R.L. Judson et al., (2009), Nat. Biotech., 27:459-461、Lyssiotis CA, et al. (2009), Proc Natl Acad Sci U S A. 106:8912-8917、Kim JB, et al. (2009), Nature. 461:649-643、Ichida JK, et al. (2009), Cell Stem Cell. 5:491-503、Heng JC, et al. (2010), Cell Stem Cell. 6:167-74、Han J, et al. (2010), Nature. 463:1096-100、Mali P, et al. (2010), Stem Cells. 28:713-720、Maekawa M, et al. (2011), Nature. 474:225-9.に記載の組み合わせが例示される。初期化因子の組み合わせは、OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、およびmicroRNA302/367の組み合わせであってもよい。なお、microRNA302/367は、多能性幹細胞で高発現し、未分化状態の維持に重要なマイクロRNAであり、同様の発現特性と機能を有するマイクロRNAに置換してもよい。Examples of reprogramming factors include Oct3/4, Sox2, Sox1, Sox3, Sox15, Sox17, Klf4, Klf2, c-Myc, N-Myc, L-Myc, Nanog, Lin28, Fbx15, ERas, ECAT15-2, Tcl1, beta-catenin, Lin28b, Sall1, Sall4, Esrrb, Nr5a2, Tbx3, and Glis1. Reprogramming factors may be used alone or in combination. The combination of reprogramming factors is not particularly limited, but may be any of those described in, for example, WO2007/069666, WO2008/118820, WO2009/007852, WO2009/032194, WO2009/058413, WO2009/057831, WO2009/075119, WO2009/079007, WO2009/091659, WO2009/101084, WO2009/ 101407, WO2009/102983, WO2009/114949, WO2009/117439, WO2009/126250, WO2009/126251, WO2009/1266 55, WO2009/157593, WO2010/009015, WO2010/033906, WO2010/033920, WO2010/042800, WO2010/050626, WO 2010/056831, WO2010/068955, WO2010/098419, WO2010/102267, WO 2010/111409, WO 2010/111422, WO2010/115050, WO2010/124290, WO2010/147395, WO2010/147612, Huangfu D, et al. (2008), Nat. Biotechnol., 26: 795-797, Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 2: 525-528, Eminli S, et al. (2008), Stem Cells. 26:2467-2474, Huangfu D, et al. (2008), Nat Biotechnol. 26:1269-1275, Shi Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 3, 568-574, Zhao Y, et al. (2008), Cell Stem Cell, 3:475-479, Marson A, (2008), Cell Stem Cell, 3, 132-135, Feng B, et al. (2009), Nat Cell Biol. 11:197-203, R.L. Judson et al., (2009), Nat. Biotech., 27:459-461, Lyssiotis CA, et al. (2009), Proc Natl Acad Sci U S A. 106:8912-8917, Kim JB, et al. (2009), Nature. 461:649-643, Ichida JK, et al. (2009), Cell Stem Cell. 5:491-503, Heng JC, et al. (2010), Cell Stem Cell. 6:167-74, Han J, et al. (2010), Nature. 463:1096-100, Mali P, et al. (2010), Stem Cells. 28:713-720, Maekawa M, et al. (2011), Nature. 474:225-9. The combination of reprogramming factors may be a combination of OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, and microRNA302/367. MicroRNA302/367 is a microRNA that is highly expressed in pluripotent stem cells and is important for maintaining the undifferentiated state, and may be replaced with a microRNA that has similar expression characteristics and functions.

上記初期化因子には、ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤[例えば、バルプロ酸 (VPA)、トリコスタチンA、酪酸ナトリウム、MC 1293、M344等の低分子阻害剤、HDACに対するsiRNAおよびshRNA(例、HDAC1 siRNA Smartpool (Millipore)、HuSH 29mer shRNA Constructs against HDAC1 (OriGene)等)等の核酸性発現阻害剤など]、MEK阻害剤(例えば、PD184352、PD98059、U0126、SL327およびPD0325901)、Glycogen synthase kinase-3阻害剤(例えば、BioおよびCHIR99021)、DNAメチルトランスフェラーゼ阻害剤(例えば、5-azacytidine)、ヒストンメチルトランスフェラーゼ阻害剤(例えば、BIX-01294 等の低分子阻害剤、Suv39hl、Suv39h2、SetDBlおよびG9aに対するsiRNAおよびshRNA等の核酸性発現阻害剤など)、L-channel calcium agonist(例えばBayk8644)、酪酸、TGFβ阻害剤またはALK5阻害剤(例えば、LY364947、SB431542、616453およびA-83-01)、p53阻害剤(例えば、p53に対するsiRNAおよびshRNA、p53のドミナントネガティブ変異体(p53DN)、MDM2(mouse double minute 2)、MDM4(mouse double minute 4)等)、ARID3A阻害剤(例えば、ARID3Aに対するsiRNAおよびshRNA)、miR-291-3p、miR-294、miR-295およびmir-302などのmiRNA、Wnt Signaling(例えばsoluble Wnt3a)、神経ペプチドY、プロスタグランジン類(例えば、プロスタグランジンE2およびプロスタグランジンJ2)、hTERT、SV40LT、UTF1、IRX6、GLISl、PITX2、DMRTBl等の初期化効率(iPS細胞樹立効率)を高めることを目的として用いられる因子も含まれており、本明細書においては、これらの初期化効率の改善目的にて用いられた因子についても初期化因子と別段の区別をしないものとする。The above-mentioned reprogramming factors include histone deacetylase (HDAC) inhibitors [e.g., small molecule inhibitors such as valproic acid (VPA), trichostatin A, sodium butyrate, MC 1293, M344, etc., and nucleic acid expression inhibitors such as siRNA and shRNA against HDAC (e.g., HDAC1 siRNA Smartpool (Millipore), HuSH 29mer shRNA Constructs against HDAC1 (OriGene))], MEK inhibitors (e.g., PD184352, PD98059, U0126, SL327, and PD0325901), glycogen synthase kinase-3 inhibitors (e.g., Bio and CHIR99021), DNA methyltransferase inhibitors (e.g., 5-azacytidine), histone methyltransferase inhibitors (e.g., BIX-01294, small molecule inhibitors such as Suv39hl, Suv39h2, SetDBl and nucleic acid expression inhibitors such as siRNA and shRNA against G9a), L-channel calcium agonists (e.g. Bayk8644), butyric acid, TGFβ inhibitors or ALK5 inhibitors (e.g. LY364947, SB431542, 616453 and A-83-01), p53 inhibitors (e.g. siRNA and shRNA against p53, dominant negative mutant of p53 (p53DN), MDM2 (mouse double minute 2), MDM4 (mouse double minute 4) etc.), ARID3A inhibitors (e.g. siRNA and shRNA against ARID3A), miRNAs such as miR-291-3p, miR-294, miR-295 and mir-302, Wnt Signaling (e.g. soluble These factors used for the purpose of improving reprogramming efficiency (iPS cell establishment efficiency), such as Wnt3a), neuropeptide Y, prostaglandins (e.g., prostaglandin E2 and prostaglandin J2), hTERT, SV40LT, UTF1, IRX6, GLISl, PITX2, and DMRTBl, are also included, and in this specification, factors used for the purpose of improving reprogramming efficiency will not be distinguished from reprogramming factors.

本発明の製造方法において使用する初期化因子の組み合わせは、例えば、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、およびEKB」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、LIN28、microRNA302/367、およびEKB」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、microRNA302/367、およびEKB」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、microRNA302/367、およびEKB」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB、およびMDM4」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、LIN28、microRNA302/367、EKB、およびMDM4」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、microRNA302/367、EKB、およびMDM4」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、microRNA302/367、EKB、およびMDM4」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB、およびp53DN」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、LIN28、microRNA302/367、EKB、およびp53DN」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、microRNA302/367、EKB、およびp53DN」、「OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、microRNA302/367、EKB、およびp53DN」などが挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。なお、EKBは、RNA導入によって細胞内で惹起される炎症反応を抑制する効果が知られており、同様の効果を奏し得る他の因子に置換してもよい。The combination of reprogramming factors used in the production method of the present invention is, for example, "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, and EKB", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, LIN28, microRNA302/367, and EKB", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, microRNA302/367, and EKB", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, microRNA302/367, and EKB", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB, and MDM4", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, LIN28, microRNA302/367, EKB, and and MDM4", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, microRNA302/367, EKB, and MDM4", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, microRNA302/367, EKB, and MDM4", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB, and p53DN", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, LIN28, microRNA302/367, EKB, and p53DN", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, microRNA302/367, EKB, and p53DN", "OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, microRNA302/367, EKB, and p53DN". However, the present invention is not limited to these. EKB is known to have the effect of suppressing inflammatory reactions induced in cells by the introduction of RNA, and may be substituted with other factors that can exert a similar effect.

本発明の製造方法の工程1は、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントの存在下で体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する操作を含む。α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントの存在下で体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する操作において、ラミニンまたはラミニンフラグメントは培地に溶解された状態で存在してもよく、培養容器にコーティングされた状態で存在してもよい。好ましくは培地に溶解された状態である。ラミニンまたはラミニンフラグメントを培地に溶解する場合、その濃度は、例えば、0.1μg/mL以上、0.2μg/mL以上、0.3μg/mL以上、0.4μg/mL以上、0.5μg/mL以上、0.6μg/mL以上、0.7μg/mL以上であってもよく、2.0μg/mL以下、1.9μg/mL以下、1.8μg/mL、1.7μg/mL以下、1.6μg/mL以下であってもよい。Step 1 of the production method of the present invention includes an operation of introducing mRNA of a reprogramming factor gene into somatic cells in the presence of laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin binding activity. In the operation of introducing mRNA of a reprogramming factor gene into somatic cells in the presence of laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin binding activity, the laminin or laminin fragment may be present in a state dissolved in a medium, or may be present in a state coated on a culture vessel. It is preferably in a state dissolved in a medium. When laminin or laminin fragment is dissolved in a medium, its concentration may be, for example, 0.1 μg/mL or more, 0.2 μg/mL or more, 0.3 μg/mL or more, 0.4 μg/mL or more, 0.5 μg/mL or more, 0.6 μg/mL or more, 0.7 μg/mL or more, or 2.0 μg/mL or less, 1.9 μg/mL or less, 1.8 μg/mL, 1.7 μg/mL or less, or 1.6 μg/mL or less.

ラミニンまたはラミニンフラグメントを培養容器にコーティングする場合、そのコーティング濃度は、例えば、0.05μg/cm2以上、0.1μg/cm2以上、0.15μg/cm2以上、0.2μg/cm2以上、0.25μg/cm2以上、0.3μg/cm2以上、0.35μg/cm2以上であってもよく、1.0μg/cm2以下、0.95μg/cm2以下、0.9μg/cm2以下、0.85μg/cm2以下、0.8μg/cm2以下であってもよい。ラミニンまたはラミニンフラグメントのコーティングは、ラミニンまたはラミニンフラグメントを適当な溶媒、例えばPBS、生理食塩水、トリスヒドロキシメチルアミノメタンあるいは4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルフォン酸で中性pHとした生理的食塩水などで希釈し、この溶液を培養容器に添加して、室温~37℃程度で約1~約12時間程度静置することにより行うことができる。 When laminin or laminin fragments are coated onto a culture vessel, the coating concentration may be, for example, 0.05 μg/cm2 or more , 0.1 μg/cm2 or more , 0.15 μg/ cm2 or more, 0.2 μg/ cm2 or more , 0.25 μg/cm2 or more, 0.3 μg/ cm2 or more, 0.35 μg/ cm2 or more, or 1.0 μg/cm2 or less , 0.95 μg/cm2 or less , 0.9 μg/ cm2 or less, 0.85 μg/cm2 or less , or 0.8 μg/ cm2 or less. Coating with laminin or laminin fragments can be carried out by diluting laminin or laminin fragments with an appropriate solvent, such as PBS, saline, or saline adjusted to a neutral pH with trishydroxymethylaminomethane or 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid, adding this solution to the culture vessel, and allowing it to stand at room temperature to about 37°C for about 1 to about 12 hours.

初期化因子遺伝子のmRNAは、例えば、初期化因子をコードするDNAが挿入された発現ベクターを構築し、該発現ベクターからインビトロ転写することにより作製することができる。インビトロ転写は、例えば市販の試薬(例えば、商品名:MEGAscript T7 Transcription Kit(Thermo Fisher Scientific)等)を用いて行うことができる。初期化因子をコードするDNAの塩基配列情報は、公知のデータベース(NCBI等)から取得することができる。The mRNA of the reprogramming factor gene can be produced, for example, by constructing an expression vector into which DNA encoding the reprogramming factor is inserted and performing in vitro transcription from the expression vector. In vitro transcription can be performed, for example, using a commercially available reagent (e.g., MEGAscript T7 Transcription Kit (Thermo Fisher Scientific)). The base sequence information of the DNA encoding the reprogramming factor can be obtained from a publicly known database (e.g., NCBI).

初期化因子遺伝子のmRNAを体細胞へ導入する方法は特に限定されず、例えば、リポソーム法、リポフェクション法、マイクロインジェクション法、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、DEAEデキストラン法などの公知の方法から適宜選択して用いることができる。市販のRNA導入用トランスフェクション試薬(例えば、商品名:Lipofectamine MessengerMAX(Thermo Fisher Scientific)等)を用いてもよい。The method for introducing the mRNA of the reprogramming factor gene into somatic cells is not particularly limited, and may be appropriately selected from known methods such as the liposome method, lipofection method, microinjection method, calcium phosphate method, electroporation method, and DEAE-dextran method. Commercially available transfection reagents for RNA introduction (e.g., trade name: Lipofectamine MessengerMAX (Thermo Fisher Scientific), etc.) may also be used.

初期化因子遺伝子のmRNAを体細胞へ導入する方法は、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメント、トランスフェクション試薬、および初期化因子遺伝子のmRNAを含有する培地に体細胞を懸濁し、培養容器に播種して培養することにより、体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する方法であってもよい。また、初期化因子遺伝子のmRNAを体細胞へ導入する方法は、トランスフェクション試薬と初期化因子遺伝子のmRNAを含有する培地に体細胞を懸濁し、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントがコーティングされた培養容器に播種して培養することにより、体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する方法であってもよい。The method for introducing the mRNA of the reprogramming factor gene into somatic cells may be a method for introducing the mRNA of the reprogramming factor gene into somatic cells by suspending the somatic cells in a medium containing laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity, a transfection reagent, and the mRNA of the reprogramming factor gene, and seeding and culturing the somatic cells in a culture vessel. The method for introducing the mRNA of the reprogramming factor gene into somatic cells may be a method for introducing the mRNA of the reprogramming factor gene into somatic cells by suspending the somatic cells in a medium containing a transfection reagent and the mRNA of the reprogramming factor gene, and seeding and culturing the somatic cells in a culture vessel coated with laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity.

接着性の体細胞を用いる場合、予めα5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントがコーティングされた培養容器で体細胞を接着培養し、トランスフェクション試薬と初期化因子遺伝子のmRNAを含有する培地に培地交換して培養することにより、体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する方法を用いてもよい。または、ラミニンまたはラミニンフラグメントがコーティングされていない培養容器で体細胞を接着培養し、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントとトランスフェクション試薬と初期化因子遺伝子のmRNAを含有する培地に培地交換して培養することにより、体細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する方法を用いてもよい。When adhesive somatic cells are used, a method may be used in which somatic cells are cultured as adherent cells in a culture vessel that has been coated in advance with laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity, and the medium is replaced with a medium containing a transfection reagent and the mRNA of the reprogramming factor gene, followed by culture, to introduce the mRNA of the reprogramming factor gene into the somatic cells. Alternatively, a method may be used in which somatic cells are cultured as adherent cells in a culture vessel that has not been coated with laminin or a laminin fragment, and the medium is replaced with a medium containing laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity, a transfection reagent, and the mRNA of the reprogramming factor gene, followed by culture, to introduce the mRNA of the reprogramming factor gene into the somatic cells.

細胞懸濁液の細胞数は、2×105個/mL~4×105個/mLであってもよく、好ましくは2.5×105個/mL~3.5×105個/mLである。ラミニンまたはラミニンフラグメントの濃度は上記のとおりである。初期化因子遺伝子のmRNAの添加量は、300ng/mL~700ng/mLであってもよく、好ましくは400ng/mL~600ng/mLである。トランスフェクション試薬の濃度は、用いるトランスフェクション試薬、細胞数およびmRNAの添加量に応じて、取り扱い説明書によって推奨される濃度を採用してもよい。使用する培養容器は多能性幹細胞の培養に使用できるものであれば特に限定されず、例えば、ガラス製またはプラスチック製のシャーレ、フラスコ、マルチウェルプレートなどを用いることができる。播種細胞数は使用する培養容器に応じて適宜変更することができる。例えば24ウェルプレートを用いる場合は、上記細胞濃度の懸濁液を1ウェルあたり0.5mL~1.5mLを播種してもよい。培養時間は16~32時間であってもよく、好ましくは18時間~30時間であり、より好ましくは22時間~26時間である。 The number of cells in the cell suspension may be 2×10 5 cells/mL to 4×10 5 cells/mL, preferably 2.5×10 5 cells/mL to 3.5× 10 5 cells/mL. The concentration of laminin or laminin fragment is as described above. The amount of mRNA of the reprogramming factor gene added may be 300 ng/mL to 700 ng/mL, preferably 400 ng/mL to 600 ng/mL. The concentration of the transfection reagent may be the concentration recommended in the instruction manual depending on the transfection reagent used, the number of cells, and the amount of mRNA added. The culture vessel used is not particularly limited as long as it can be used for culturing pluripotent stem cells, and for example, a glass or plastic petri dish, flask, multi-well plate, etc. can be used. The number of cells to be seeded can be appropriately changed depending on the culture vessel used. For example, when a 24-well plate is used, 0.5 mL to 1.5 mL of the suspension having the above cell concentration may be seeded per well. The culture time may be 16 to 32 hours, preferably 18 to 30 hours, and more preferably 22 to 26 hours.

所定の培養時間終了後、工程2で用いる培地に交換して工程2に進むことができる。あるいは、工程2に進まずに、体細胞への初期化因子遺伝子のmRNAの導入を繰り返してもよい。体細胞への初期化因子遺伝子のmRNAの導入回数は特に限定されず、2回であってもよく、3回であってもよく、4回であってもよく、5回以上であってもよい。例えば、予備検討により最も多能性幹細胞へのリプログラミング効率が高い回数を設定してもよい。After the specified culture time has elapsed, the medium can be replaced with the medium used in step 2, and the process can proceed to step 2. Alternatively, the introduction of the mRNA of the reprogramming factor gene into the somatic cells can be repeated without proceeding to step 2. The number of times that the mRNA of the reprogramming factor gene is introduced into the somatic cells is not particularly limited, and may be two, three, four, five or more times. For example, the number of times that results in the highest efficiency of reprogramming into pluripotent stem cells can be set based on preliminary studies.

2回目以後のmRNA導入の培養系には、ラミニンまたはラミニンフラグメントが含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。すなわち、1回目のmRNA導入を行った体細胞を回収し、トランスフェクション試薬と初期化因子遺伝子のmRNAを含有し、ラミニンまたはラミニンフラグメントを含有しない新たな培地に回収した体細胞を懸濁し、再度播種して培養してもよい。1回目のmRNA導入においてラミニンまたはラミニンフラグメントがコーティングされた培養容器を用いた場合、2回目以後のmRNA導入には、ラミニンまたはラミニンフラグメントがコーティングされていない培養容器を用いてもよい。また、2回目以降において体細胞に導入する初期化因子遺伝子のmRNAは、既に導入された初期化因子遺伝子のmRNAと同じものでもよく、異なるものでもよい。好ましくは、既に導入された初期化因子遺伝子のmRNAと同じものである。所定の回数初期化因子遺伝子のmRNAが導入された体細胞は、工程2で用いる培地に交換して工程2に進むことができる。The culture system for the second and subsequent mRNA introductions may or may not contain laminin or laminin fragments. That is, the somatic cells that have undergone the first mRNA introduction may be collected, suspended in a new medium containing a transfection reagent and the mRNA of the reprogramming factor gene, but not containing laminin or laminin fragments, and then reseeded and cultured. If a culture vessel coated with laminin or laminin fragments is used for the first mRNA introduction, a culture vessel not coated with laminin or laminin fragments may be used for the second and subsequent mRNA introductions. In addition, the mRNA of the reprogramming factor gene introduced into the somatic cells from the second time onwards may be the same as or different from the mRNA of the reprogramming factor gene already introduced. Preferably, it is the same as the mRNA of the reprogramming factor gene already introduced. The somatic cells into which the mRNA of the reprogramming factor gene has been introduced a predetermined number of times may be replaced with the medium used in step 2 and proceed to step 2.

本発明の製造方法の工程2では、工程1で初期化因子遺伝子のmRNAが導入された体細胞を培養する。工程2で用いる培地としては、例えば、10~15%FBSを含有するDMEM、DMEM/F12またはDME培養液(これらの培養液にはさらに、LIF、penicillin/streptomycin、puromycin、L-グルタミン、非必須アミノ酸類、β-メルカプトエタノールなどを適宜含むことができる。)を用いることができる。また、ES/iPS細胞培養用の市販の培地、例えば、ReproMed iPSC Medium(リプロセル)、mTeSR1(Stemcell Technology)、Essential 8(Thermo Fisher Scientific)、StemFit AK03N(AJINOMOTO)などを用いることができる。In step 2 of the production method of the present invention, somatic cells into which mRNA of the reprogramming factor gene has been introduced in step 1 are cultured. The medium used in step 2 may be, for example, DMEM, DMEM/F12 or DME culture medium containing 10-15% FBS (these culture medium may further contain LIF, penicillin/streptomycin, puromycin, L-glutamine, non-essential amino acids, β-mercaptoethanol, etc., as appropriate). In addition, commercially available media for ES/iPS cell culture may be used, such as ReproMed iPSC Medium (ReproCell), mTeSR1 (Stemcell Technology), Essential 8 (Thermo Fisher Scientific), StemFit AK03N (AJINOMOTO), etc.

培養方法は、例えば、37℃、5% CO2存在下にて、フィーダー細胞(たとえば、マイトマイシンC処理STO細胞、SNL細胞等)上で10%FBS含有DMEM培養液(これにはさらに、LIF、ペニシリン/ストレプトマイシン、ピューロマイシン、L-グルタミン、非必須アミノ酸類、β-メルカプトエタノールなどを適宜含むことができる。)で培養し、約25~約30日またはそれ以上後にiPS細胞様コロニーを生じさせることができる。フィーダー細胞の代わりに初期化される体細胞そのものを用いる(Takahashi K, et al. (2009), PLoS One. 4:e8067またはWO2010/137746)方法、細胞外マトリックス(例えば、ラミニン511E8(ニッピ)、マトリゲル(BD Biosciences)等)を用いる方法であってもよい。 For example, the culture method may involve culturing on feeder cells (e.g., mitomycin C-treated STO cells, SNL cells, etc.) in 10% FBS-containing DMEM culture medium (which may further contain LIF, penicillin/streptomycin, puromycin, L-glutamine, non-essential amino acids, β-mercaptoethanol, etc., as appropriate) at 37°C in the presence of 5% CO2, and after about 25 to about 30 days or more, iPS cell-like colonies can be generated. Methods using the somatic cells themselves to be reprogrammed instead of feeder cells (Takahashi K, et al. (2009), PLoS One. 4:e8067 or WO2010/137746), or methods using extracellular matrices (e.g., laminin 511E8 (Nippi), Matrigel (BD Biosciences), etc.) may also be used.

iPS細胞は、形成したコロニーの形状により選択することができ、具体的には、単層で扁平な上皮細胞様の形状を示すコロニーをiPS細胞様コロニーとして選択することができる。また、体細胞が初期化された場合に発現する遺伝子(例えば、Oct3/4、Nanog、TRA-1-60)の発現を確認することによって、iPS細胞様コロニーまたはiPS細胞を選択することもできる。iPS cells can be selected based on the shape of the colonies formed; specifically, colonies that exhibit a monolayer, flat epithelial cell-like shape can be selected as iPS cell-like colonies. In addition, iPS cell-like colonies or iPS cells can be selected by confirming the expression of genes (e.g., Oct3/4, Nanog, TRA-1-60) that are expressed when somatic cells are reprogrammed.

ある実施形態において、本願の方法は、工程1の前に体細胞を拡大培養する工程を含むことができる。培養条件は当業者が適宜定めればよく、特に限定されない。例えば、前記体細胞が末梢血単核球(PBMC)である場合、CD34陽性細胞用培地中で培養してCD34陽性細胞を増やしてもよい。CD34陽性細胞用培地としては公知のものを適宜使用することができ、例えばIL-6、SCF、TPO、Flt-3L、IL-3およびG-CSFに代表されるサイトカインを含む培地が挙げられる。拡大培養の期間は当業者が適宜定めればよく特に限定されないが、適宜培地を交換しつつ、1日~14日、3日~10日、例えば4~7日であり得る。また、自動化培養装置などを用いることで、連続的に培地交換(灌流培養)を行うこともできる。In one embodiment, the method of the present application may include a step of expanding somatic cells prior to step 1. The culture conditions may be appropriately determined by a person skilled in the art and are not particularly limited. For example, when the somatic cells are peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), the CD34-positive cells may be increased by culturing them in a medium for CD34-positive cells. As the medium for CD34-positive cells, a known medium may be appropriately used, for example, a medium containing cytokines such as IL-6, SCF, TPO, Flt-3L, IL-3, and G-CSF. The period of the expansion culture may be appropriately determined by a person skilled in the art and is not particularly limited, but may be 1 to 14 days, 3 to 10 days, for example, 4 to 7 days, while exchanging the medium appropriately. In addition, continuous medium exchange (perfusion culture) may be performed by using an automated culture device or the like.

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記実施例および参考例では、特に断りがない限り、非被覆の培養容器を使用した。The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these. In the following examples and reference examples, uncoated culture vessels were used unless otherwise specified.

〔実施例1:末梢血単核細胞からのiPS細胞の製造〕
1.実験方法
凍結保存した末梢血単核細胞(PBMC)を解凍し、6種類の増殖因子(IL-6, IL-3, TPO, SCF, G-CSF, Flt3L)を含有するStemSpan ACF(STEMCELL Technologies、以下「SS6F」と記す。なお、他の実施例では同等品であるStemSpan AOFを使用した場合もある)を用いて培養を開始した(=Day0)。Day4に、初期化因子遺伝子のmRNA(StemRNA-3rd Gen Reprogramming Kit(リプロセル)に付属のOCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)、トランスフェクション試薬(MessengerMAX、Thermo Fisher Scientific)、およびラミニン511E8フラグメント(iMatrix-511、ニッピ)を含むSS6FにPBMCを懸濁して、24ウェルプレートに2.5×105個/800μL/wellで播種し、初期化因子遺伝子のmRNAをPBMCにトランスフェクションした。初期化因子遺伝子のmRNA量は400ng/wellとした。ラミニン511E8フラグメント量は、0.3125μg/well、0.625μg/wellまたは1.25μg/wellとし、ラミニン511E8フラグメントを含まない対照群を設けた。
24時間後(Day5)に、新たに調製した初期化因子遺伝子のmRNAとトランスフェクション試薬を含みラミニン511E8フラグメントを含まないSS6Fに交換することで2回目のmRNA導入を行った。24時間後(Day6)に、新たに調製した初期化因子遺伝子のmRNAとトランスフェクション試薬を含みラミニン511E8フラグメントを含まないSS6Fに交換することで3回目のmRNA導入を行った。24時間後(Day7)に、新たに調製した初期化因子遺伝子のmRNAとトランスフェクション試薬を含みラミニン511E8フラグメントを含まないSS6Fに交換することで4回目のmRNA導入を行った。24時間後(Day8)に、培地をSS6FとStemFit AK03N(bFGF+)を1:1で混合した培地に交換した。3日後(Day11)に、培地をStemFit AK03N(bFGF+)のみに交換し培養を継続した。以後、2日ごとに培地をStemFit AK03N(bFGF+)で交換した。
Example 1: Production of iPS cells from peripheral blood mononuclear cells
1. Experimental method Cryopreserved peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were thawed and culture was initiated (Day 0) using StemSpan ACF (STEMCELL Technologies, hereafter referred to as "SS6F"; in other examples, an equivalent product, StemSpan AOF, was also used). On day 4, PBMCs were suspended in SS6F containing mRNAs of reprogramming factor genes (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB included in StemRNA-3rd Gen Reprogramming Kit (ReproCell)), transfection reagent (MessengerMAX, Thermo Fisher Scientific), and laminin 511E8 fragment (iMatrix-511, Nippi), and plated at 2.5 × 10 5 cells/800 μL/well in a 24-well plate, and the mRNAs of the reprogramming factor genes were transfected into the PBMCs. The amount of mRNA of the reprogramming factor genes was 400 ng/well. The amount of laminin 511E8 fragment was 0.3125 μg/well, 0.625 μg/well, or 1.25 μg/well, and a control group without laminin 511E8 fragment was set up.
After 24 hours (Day5), the medium was replaced with SS6F containing freshly prepared mRNA of the reprogramming factor gene and transfection reagent but not containing the laminin 511E8 fragment for the second mRNA introduction. After 24 hours (Day6), the medium was replaced with SS6F containing freshly prepared mRNA of the reprogramming factor gene and transfection reagent but not containing the laminin 511E8 fragment for the third mRNA introduction. After 24 hours (Day7), the medium was replaced with SS6F containing freshly prepared mRNA of the reprogramming factor gene and transfection reagent but not containing the laminin 511E8 fragment for the fourth mRNA introduction. After 24 hours (Day8), the medium was replaced with a 1:1 mixture of SS6F and StemFit AK03N (bFGF+). After 3 days (Day11), the medium was replaced with StemFit AK03N (bFGF+) only and the culture was continued. Thereafter, the medium was replaced with StemFit AK03N (bFGF+) every two days.

2.結果
初期化因子遺伝子のmRNA導入から9日後(Day13)の位相差顕微鏡画像を図1に示す。ラミニン511E8フラグメントを使用していない群ではiPS細胞様コロニーは認められなかった。一方、ラミニン511E8フラグメントを使用した群では、いずれも複数のiPS細胞様コロニーが認められた。これまで、血液細胞はmRNA法を用いて初期化することができないと認識されていたところ、本発明の製造方法により、mRNA法を用いて血液細胞を初期化してiPS細胞が作製できることが明らかになった。
2. Results Figure 1 shows phase contrast microscopy images taken 9 days (Day 13) after introduction of the mRNA of the reprogramming factor gene. No iPS cell-like colonies were observed in the group in which the laminin 511E8 fragment was not used. On the other hand, multiple iPS cell-like colonies were observed in all groups in which the laminin 511E8 fragment was used. Until now, it was believed that blood cells could not be reprogrammed using the mRNA method, but it has been revealed that the production method of the present invention makes it possible to reprogram blood cells using the mRNA method to produce iPS cells.

各群の1ウェルあたりのiPS細胞様コロニー数を比較した結果を図2に示す。iPS細胞様コロニー数はラミニン511E8フラグメントの濃度に依存して増加し、0.625μg付近にピークがあることが明らかになった。図2に示したように、ラミニン511E8フラグメントを0.625μg/wellで使用した場合には、2.5×105個のPBMCから約50個ものiPS細胞様コロニーが得られた(初期化効率=0.02%)。本発明の製造方法を用いてPBMCからiPS細胞を製造すれば、iPS細胞の出荷前にベクターの残存を確認する必要がなく、バイオセイフティーレベル2での取り扱いも必要ない点で、製造現場の負担を大幅に減少させることができる。また、上記の初期化効率は、iPS細胞の製造現場において十分実用可能な数値である。
なお、参考までに、本発明者の研究室において、ヒト皮膚線維芽細胞からmRNA法(ラミニン511E8フラグメント不使用)でiPS細胞を作製する際の初期化効率は約0.5%であり、PBMCからセンダイウイルス法(SeV法)でiPS細胞を作製する際の初期化効率は約0.45%であった。
The results of comparing the number of iPS cell-like colonies per well in each group are shown in Figure 2. It was revealed that the number of iPS cell-like colonies increased depending on the concentration of laminin 511E8 fragment, with a peak at around 0.625 μg. As shown in Figure 2, when laminin 511E8 fragment was used at 0.625 μg/well, about 50 iPS cell-like colonies were obtained from 2.5 × 10 5 PBMCs (reprogramming efficiency = 0.02%). If iPS cells are produced from PBMCs using the production method of the present invention, there is no need to check for residual vectors before shipping the iPS cells, and there is no need to handle them at biosafety level 2, which can greatly reduce the burden on the production site. In addition, the reprogramming efficiency mentioned above is a value that is fully practical for use at iPS cell production sites.
For reference, in the inventor's laboratory, the reprogramming efficiency when producing iPS cells from human skin fibroblasts by the mRNA method (without using laminin 511E8 fragment) was approximately 0.5%, and the reprogramming efficiency when producing iPS cells from PBMCs by the Sendai virus method (SeV method) was approximately 0.45%.

〔参考例1:ラミニン511E8フラグメントによる末梢血単核細胞の接着性への影響〕
前述した通り、接着性のHDFではmRNA法でも非常に高い初期化効率が得られる。そこで、実施例1ではラミニン511E8フラグメントがPBMCの接着性を改善し、それゆえiPS細胞様コロニーが得られた可能性を検証した。
1.実験方法
ラミニン511E8フラグメントを添加した培地中で末梢血単核細胞(PBMC)を培養し、翌日Cell Counting Kit-8(DOJINDO)を使って、プレートに付着している生細胞数を450 nmの吸光度で測定した。
Reference Example 1: Effect of laminin 511E8 fragment on adhesiveness of peripheral blood mononuclear cells
As mentioned above, the mRNA method can achieve very high reprogramming efficiency in adherent HDFs. Therefore, in Example 1, we examined the possibility that the laminin 511E8 fragment improved the adhesiveness of PBMCs and thus enabled the generation of iPS cell-like colonies.
1. Experimental method Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were cultured in medium containing laminin 511E8 fragment, and the number of viable cells attached to the plate was measured the next day by measuring the absorbance at 450 nm using Cell Counting Kit-8 (DOJINDO).

結果を図3に示す。予想に反し、前記吸光度はラミニン511E8フラグメントの添加により却って下がる傾向が伺えた。さらに、前記吸光度はラミニン511E8フラグメントの濃度によって大きくは変化せず、少なくとも実施例1で得られたiPS細胞様コロニー数の結果(図2)とは相関しないことも明らかになった。
よって、PBMCの培養容器への接着性は培地中のラミニン511E8フラグメントによって改善されないこと、少なくとも、mRNA法によってPBMCが十分に初期化できる範囲の該フラグメント濃度では接着性は改善されないことが示された。この結果から、培地へのラミニン511E8フラグメント添加により、PBMCの強制接着が起こって初期化効率が上昇したのではないことが示された。
The results are shown in Figure 3. Contrary to expectations, the absorbance tended to decrease upon addition of the laminin 511E8 fragment. Furthermore, it was also revealed that the absorbance did not change significantly depending on the concentration of the laminin 511E8 fragment, and at least did not correlate with the result of the number of iPS cell-like colonies obtained in Example 1 (Figure 2).
This indicates that the adhesion of PBMCs to culture vessels is not improved by the laminin 511E8 fragment in the medium, at least at the fragment concentration range where PBMCs can be sufficiently reprogrammed by the mRNA method. This result indicates that the addition of the laminin 511E8 fragment to the medium does not increase the reprogramming efficiency by forcing PBMCs to adhere.

〔実施例2:ラミニン511以外の細胞外マトリックスの検討〕
実施例1では細胞外マトリックスとしてラミニン511E8(iMatrix-511、ニッピ)を使用したが、実施例2では、ラミニン511E8以外に、ラミニン221E8(iMatrix-221、ニッピ)、ラミニン411E8(iMatrix-411)、Geltrex(商品名、Thermo Fisher Scientific)、ビトロネクチン(富士フイルム和光純薬)、I型コラーゲン(ニッピ)、フィブロネクチン(富士フイルム和光純薬)、ラミニン溶液、マウスEHS肉腫由来(富士フイルム和光純薬)を使用した。
Example 2: Examination of extracellular matrices other than laminin 511
In Example 1, laminin 511E8 (iMatrix-511, Nippi) was used as the extracellular matrix, whereas in Example 2, in addition to laminin 511E8, laminin 221E8 (iMatrix-221, Nippi), laminin 411E8 (iMatrix-411), Geltrex (trade name, Thermo Fisher Scientific), vitronectin (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries), type I collagen (Nippi), fibronectin (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries), laminin solution, and mouse EHS sarcoma-derived (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries) were used.

1.実験方法
凍結保存したPBMC(実施例1と異なるロット)を解凍し、実施例1と同様にSS6Fを用いて培養を開始した(=Day0)。上記8種類の細胞外マトリックスを濃度1.25μg/wellで用いた以外は実施例1と同じ方法で、初期化因子遺伝子のmRNA(StemRNA-3rd Gen Reprogramming Kit(リプロセル)に付属のOCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)の導入を4回繰り返した。実験は、各細胞外マトリックスについて、24ウェルプレートの1ウェル(各群n=1)で行った。1回目のmRNA導入から9日後(Day13)に、位相差顕微鏡でiPS細胞様コロニー数をカウントした。
1. Experimental Method Frozen PBMCs (different lot from Example 1) were thawed, and culture was started using SS6F in the same manner as in Example 1 (=Day 0). The above eight types of extracellular matrices were used at a concentration of 1.25 μg/well, and the introduction of mRNA of reprogramming factor genes (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB included in StemRNA-3rd Gen Reprogramming Kit (ReproCell)) was repeated four times in the same manner as in Example 1. The experiment was performed in one well of a 24-well plate (n=1 for each group) for each extracellular matrix. Nine days after the first mRNA introduction (Day 13), the number of iPS cell-like colonies was counted using a phase contrast microscope.

2.結果
結果を図4に示す。ラミニン511E8を用いたウェルでiPS細胞様コロニーが得られたが、ラミニン511E8以外の細胞外マトリックスではiPS細胞様コロニーが出現しなかった。よって、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメント以外の細胞外マトリックスでは、mRNA法による初期化効率の促進効果が得られないことが明らかになった。なお、本発明者らは、使用するPBMCのロットによって出現するiPS細胞様コロニー数には大きなばらつきがあることを経験している。
2. Results The results are shown in FIG. 4. iPS cell-like colonies were obtained in the wells using laminin 511E8, but no iPS cell-like colonies appeared in extracellular matrices other than laminin 511E8. Therefore, it was revealed that extracellular matrices other than laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin binding activity could not promote the reprogramming efficiency by the mRNA method. The present inventors have experienced a large variation in the number of iPS cell-like colonies that appeared depending on the lot of PBMC used.

〔実施例3:p53阻害物質による初期化促進効果の検討(1)〕
p53の機能を抑制すると初期化効率が向上することが知られている。そこで、実施例1で使用した8種類の初期化因子(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)に、p53阻害物質の1種であるMDM4を追加し、MDM4の初期化に対する効果を評価した。
Example 3: Examination of the reprogramming-promoting effect of p53 inhibitors (1)
It is known that suppressing p53 function improves reprogramming efficiency. Therefore, we added MDM4, a p53 inhibitor, to the eight reprogramming factors (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, and EKB) used in Example 1, and evaluated the effect of MDM4 on reprogramming.

1.実験方法
p53阻害物質として、MDM4を追加して実験を行った。凍結保存したPBMC(実施例1、2と異なるロット)を解凍し、実施例1と同様にSS6Fを用いて培養を開始した(=Day0)。実施例1で使用した8種類の初期化因子のmRNAを使用する群(コントロール群)と、さらにMDM4遺伝子のmRNAを追加した群(+MDM4群)を設け、実施例1と同じ方法で、mRNA導入を4回繰り返した。ラミニン511E8(iMatrix-511)の使用量は1.25μg/wellとした。1回目のmRNA導入から14日後(Day18)に、コロニーの位相差顕微鏡画像を取得した。さらに抗TRA-1-60抗体を用いて免疫染色を行い、コロニーの蛍光顕微鏡画像を取得した。
1. Experimental method
MDM4 was added as a p53 inhibitor to carry out the experiment. Frozen and stored PBMC (different lot from those in Examples 1 and 2) were thawed, and culture was started using SS6F in the same manner as in Example 1 (=Day 0). A group using the mRNA of the eight types of reprogramming factors used in Example 1 (control group) and a group to which the mRNA of the MDM4 gene was further added (+MDM4 group) were set up, and mRNA introduction was repeated four times in the same manner as in Example 1. The amount of laminin 511E8 (iMatrix-511) used was 1.25 μg/well. 14 days after the first mRNA introduction (Day 18), phase contrast microscopic images of the colonies were obtained. Furthermore, immunostaining was performed using anti-TRA-1-60 antibody, and fluorescent microscopic images of the colonies were obtained.

2.結果
各群の代表的な画像を図5に示す。左がコントロール群、右が+MDM4群、上段が位相差顕微鏡画像、下段が免疫染色後の蛍光顕微鏡画像である。図5に示されるように、+MDM4群では、TRA-1-60陽性のiPS細胞様コロニーが多数認められた。よって、MDM4のmRNAを加えることにより、初期化効率が大幅に向上することが示された。
2. Results Representative images of each group are shown in Figure 5. The left is the control group, the right is the +MDM4 group, the top row is a phase contrast microscope image, and the bottom row is a fluorescent microscope image after immunostaining. As shown in Figure 5, many TRA-1-60 positive iPS cell-like colonies were observed in the +MDM4 group. This shows that the addition of MDM4 mRNA significantly improves reprogramming efficiency.

〔実施例4:p53阻害物質による初期化促進効果の検討(2)〕
1.実験方法
p53阻害物質として、MDM4の他にp53のドミナントネガティブ変異体(p53DN)およびMDM2を用いた。凍結保存したPBMC(実施例1、2、3と異なるロット)を解凍し、実施例1と同様にSS6Fを用いて培養を開始した(=Day0)。実施例1で使用した8種類の初期化因子のmRNAにmCherry(赤色蛍光タンパク質)遺伝子のmRNAを追加した群(+mCherry群、コントロール)、p53DN遺伝子のmRNAを追加した群(+p53DN群)、MDM2遺伝子のmRNAを追加した群(+MDM2群)およびMDM4遺伝子のmRNAを追加した群(+MDM4群)の4群を設け(各群n=4)、実施例1と同じ方法で、mRNA導入を4回繰り返した。ラミニン511E8(iMatrix-511)の使用量は1.25μg/wellとした。1回目のmRNA導入から11日後(Day15)に、位相差顕微鏡で各群のiPS細胞様コロニー数をカウントした。
Example 4: Examination of the reprogramming-promoting effect of p53 inhibitors (2)
1. Experimental method
As p53 inhibitors, p53 dominant negative mutant (p53DN) and MDM2 were used in addition to MDM4. Frozen PBMCs (different lots from those in Examples 1, 2, and 3) were thawed, and culture was started using SS6F in the same manner as in Example 1 (=Day 0). Four groups were set up (n=4 for each group): a group in which mCherry (red fluorescent protein) gene mRNA was added to the mRNA of the eight types of reprogramming factors used in Example 1 (+mCherry group, control), a group in which p53DN gene mRNA was added (+p53DN group), a group in which MDM2 gene mRNA was added (+MDM2 group), and a group in which MDM4 gene mRNA was added (+MDM4 group), and mRNA introduction was repeated four times in the same manner as in Example 1. The amount of laminin 511E8 (iMatrix-511) used was 1.25 μg/well. Eleven days after the first mRNA transfection (Day 15), the number of iPS cell-like colonies in each group was counted using a phase-contrast microscope.

2.結果
結果を図6に示す。(A)は各群の1ウェルあたりのiPS細胞様コロニー数を比較した図であり、(B)は+mCherry群の平均コロニー数を1としたときの、各群の平均iPS細胞様コロニー数の比率を算出して評価した図である。+p53DN群は+mCherry群と比較して初期化効率が向上する傾向が認められた。+MDM4群は+mCherry群と比較して顕著に初期化効率が向上し、+p53DN群と比較しても2倍以上の初期化効率の向上が認められた。一方で、意外なことに、+MDM2群では初期化効率の向上は認められなかった。
2. Results The results are shown in Figure 6. (A) is a diagram comparing the number of iPS cell-like colonies per well in each group, and (B) is a diagram evaluating the ratio of the average number of iPS cell-like colonies in each group, when the average number of colonies in the +mCherry group is set to 1. The +p53DN group showed a tendency for improved reprogramming efficiency compared to the +mCherry group. The +MDM4 group showed a marked improvement in reprogramming efficiency compared to the +mCherry group, and was more than twice as efficient as the +p53DN group. Surprisingly, however, no improvement in reprogramming efficiency was observed in the +MDM2 group.

〔実施例5:p53阻害物質による初期化促進効果の検討(3)〕
1.実験方法
PBMCに代えてヒト皮膚線維芽細胞(HDF)を用いて実験を行った。実施例1で使用した8種類の初期化因子のmRNAにEGFP(緑色蛍光タンパク質)遺伝子のmRNAを追加した群(+EGFP群、コントロール)、p53DN遺伝子のmRNAを追加した群(+p53DN群)、MDM2遺伝子のmRNAを追加した群(+MDM4群)およびMDM4遺伝子のmRNAを追加した群(+MDM4群)の4群を設け(各群n=3)、実施例1と同じ方法で、mRNA導入を4回繰り返した。ラミニン511E8(iMatrix-511)の使用量は0.625μg/wellとした。1回目のmRNA導入から11日後(Day15)に、位相差顕微鏡で各群のiPS細胞様コロニー数をカウントした。
Example 5: Examination of the reprogramming-promoting effect of p53 inhibitors (3)
1. Experimental method
The experiment was carried out using human dermal fibroblasts (HDF) instead of PBMC. Four groups were set up (n=3 for each group): a group in which EGFP (green fluorescent protein) gene mRNA was added to the mRNA of the eight types of reprogramming factors used in Example 1 (+EGFP group, control), a group in which p53DN gene mRNA was added (+p53DN group), a group in which MDM2 gene mRNA was added (+MDM4 group), and a group in which MDM4 gene mRNA was added (+MDM4 group), and mRNA introduction was repeated four times in the same manner as in Example 1. The amount of laminin 511E8 (iMatrix-511) used was 0.625 μg/well. 11 days after the first mRNA introduction (Day 15), the number of iPS cell-like colonies in each group was counted using a phase contrast microscope.

さらに、実施例1で使用した8種類の初期化因子のmRNAにEGFP(緑色蛍光タンパク質)遺伝子のmRNAを追加した群(+EGFP群、コントロール)、p53DN遺伝子のmRNAを追加した群(+p53DN群)およびMDM4遺伝子のmRNAを追加した群(+MDM4群)の3群で、再度同じ実験を行った(各群n=5)。 Furthermore, the same experiment was repeated in three groups (n=5 in each group): a group in which EGFP (green fluorescent protein) gene mRNA was added to the mRNA of the eight types of reprogramming factors used in Example 1 (+EGFP group, control), a group in which p53DN gene mRNA was added (+p53DN group), and a group in which MDM4 gene mRNA was added (+MDM4 group).

2.結果
結果を図7に示す。(A)は1回目の実験結果、(B)は2回目の実験結果である。HDFでは、+p53DN群および+MDM4群は+EGFP群と比較して有意に初期化効率が向上し、+p53DN群および+MDM4群の初期化効率は同等であった。そして、+MDM2群では、+p53DN群よりは遥かに小さいものの、初期化効率が向上する傾向が見られた。
2. Results The results are shown in Figure 7. (A) shows the results of the first experiment, and (B) shows the results of the second experiment. In HDFs, the reprogramming efficiency was significantly improved in the +p53DN and +MDM4 groups compared to the +EGFP group, while the reprogramming efficiency of the +p53DN and +MDM4 groups was equivalent. In addition, the reprogramming efficiency of the +MDM2 group tended to improve, although it was much smaller than that of the +p53DN group.

よって、実施例3~5の結果より、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントの存在下で初期化因子遺伝子のmRNAを体細胞に導入して初期化する方法において、初期化因子としてMDM4が追加されると、p53のドミナントネガティブ変異体を追加した場合と同程度またはそれ以上の顕著な初期化促進効果が得られることが明らかになった。そして、この促進効果は血球系細胞の初期化において特に顕著になることも示された。 Therefore, the results of Examples 3 to 5 demonstrated that in a method of reprogramming somatic cells by introducing mRNA of a reprogramming factor gene in the presence of laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity, the addition of MDM4 as a reprogramming factor provides a remarkable reprogramming-promoting effect equivalent to or greater than that obtained when a dominant-negative mutant of p53 is added. It was also shown that this promoting effect is particularly remarkable in the reprogramming of blood cell lineage cells.

〔実施例6:初期化因子の種類の検討〕
実施例1で使用した初期化因子(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB)のうち、NANOGおよび/またはLIN28を使用しない場合の初期化効率を検討した。
Example 6: Examination of types of reprogramming factors
Among the reprogramming factors used in Example 1 (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB), the reprogramming efficiency was examined when NANOG and/or LIN28 was not used.

1.実験方法
細胞にはHDFを用いた。実施例1と同じスケジュールで初期化因子遺伝子のmRNA導入を4回繰り返した。ラミニン511E8(iMatrix-511)の使用量は0.625μg/wellとした。1回目のmRNA導入から9日後(Day13)に、位相差顕微鏡でiPS細胞様コロニー数をカウントした。同じ実験を2回行った。
各群(n=5)の初期化因子の組み合わせを以下に示す。
NK :OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB
NK-N :OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、LIN28、microRNA302/367、EKB
NK-L :OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、microRNA302/367、EKB
NK-NL :OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、microRNA302/367、EKB
NK+M4 :OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、LIN28、microRNA302/367、EKB、MDM4
NK+M4-N :OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、LIN28、microRNA302/367、EKB、MDM4
NK+M4-L :OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、NANOG、microRNA302/367、EKB、MDM4
NK+M4-NL:OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、microRNA302/367、EKB、MDM4
1. Experimental Method HDFs were used as cells. mRNA transfection of reprogramming factor genes was repeated four times according to the same schedule as in Example 1. The amount of laminin 511E8 (iMatrix-511) used was 0.625 μg/well. Nine days after the first mRNA transfection (Day 13), the number of iPS cell-like colonies was counted using a phase contrast microscope. The same experiment was performed twice.
The combinations of reprogramming factors for each group (n=5) are shown below.
NK: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB
NK-N: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, LIN28, microRNA302/367, EKB
NK-L: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, microRNA302/367, EKB
NK-NL: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, microRNA302/367, EKB
NK+M4: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, LIN28, microRNA302/367, EKB, MDM4
NK+M4-N: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, LIN28, microRNA302/367, EKB, MDM4
NK+M4-L: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, NANOG, microRNA302/367, EKB, MDM4
NK+M4-NL: OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC, microRNA302/367, EKB, MDM4

2.結果
結果を図8に示す。(A)は1回目の実験結果、(B)は2回目の実験結果である。
いずれの群においてもiPS細胞様コロニーが観察されたことから、実施例1で用いた8種類の初期化因子(NK群)または該8種類の初期化因子にMDM4を追加した9種類の初期化因子(NK+M4群)からNANOGまたはLIN28を抜いても、さらにはNANOGおよびLIN28を抜いても、初期化できることが示された。さらに、結果は割愛するが、前記8種類からKLF4を抜いた7種類の初期化因子でも多数のiPS様コロニーが得られ、MDM4の追加によってiPS様コロニー数が顕著に増加することが確認された。よって、本発明に係る初期化方法にはさまざまな初期化因子遺伝子の組み合わせが使用できることが明らかになった。
2. Results The results are shown in Figure 8. (A) shows the results of the first experiment, and (B) shows the results of the second experiment.
Since iPS cell-like colonies were observed in both groups, it was shown that reprogramming is possible even if NANOG or LIN28 is omitted from the eight types of reprogramming factors used in Example 1 (NK group) or the nine types of reprogramming factors obtained by adding MDM4 to the eight types of reprogramming factors (NK+M4 group), or even if NANOG and LIN28 are omitted. Furthermore, although the results are omitted, a large number of iPS-like colonies were obtained even with the seven types of reprogramming factors obtained by removing KLF4 from the eight types, and it was confirmed that the number of iPS-like colonies increases significantly with the addition of MDM4. Therefore, it has become clear that various combinations of reprogramming factor genes can be used in the reprogramming method according to the present invention.

なお本発明は上述した各実施形態および実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are possible within the scope of the claims. The technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments. In addition, all academic and patent documents described in this specification are incorporated herein by reference.

Claims (7)

血液細胞に初期化因子遺伝子のmRNAを導入する工程1と、該mRNAが導入された血液細胞を培養する工程2を含む多能性幹細胞の製造方法であって、前記工程1が、α5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメント、トランスフェクション試薬、および初期化因子遺伝子のmRNAを含む培地中で前記血液細胞を培養することにより行われる、製造方法。 A method for producing pluripotent stem cells, comprising step 1 of introducing mRNA of a reprogramming factor gene into blood cells, and step 2 of culturing the blood cells into which the mRNA has been introduced, wherein step 1 is performed by culturing the blood cells in a medium containing laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity, a transfection reagent, and the mRNA of the reprogramming factor gene. 前記初期化因子遺伝子がMDM4遺伝子を含む、請求項1に記載の製造方法。 The method of claim 1, wherein the reprogramming factor gene includes the MDM4 gene. 前記血液細胞が末梢血単核球である、請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the blood cells are peripheral blood mononuclear cells. α5鎖を有するラミニンがラミニンα5β1γ1またはラミニンα5β2γ1である請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the laminin having an α5 chain is laminin α5β1γ1 or laminin α5β2γ1. インテグリン結合活性を有するフラグメントがラミニンE8フラグメントである請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the fragment having integrin binding activity is a laminin E8 fragment. 前記工程1が、血液細胞への初期化因子遺伝子のmRNAの導入を2回以上繰り返す、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the step 1 comprises repeating the introduction of mRNA of the reprogramming factor gene into blood cells two or more times. 2回目以降のmRNAの導入がα5鎖を有するラミニンまたはそのインテグリン結合活性を有するフラグメントの非存在下で行われる、請求項6に記載の製造方法。 The method according to claim 6, wherein the second and subsequent mRNA introductions are performed in the absence of laminin having an α5 chain or a fragment thereof having integrin-binding activity.
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