発明の要旨
以下に記載される通り、本発明は、タンパク質送達または局所炎症などの調節などの様々な機構により疾患改善に寄与することができる、ドナー由来細胞または操作された(enginnered)細胞のどちらか一方を用いてCNS骨髄細胞/ミクログリアキメラ現象を確立することによって、中枢神経系の神経系疾患または障害(例えば、神経変性貯蔵障害、後天性神経変性疾患など)を処置または予防するための組成物および方法を特徴とする。本発明は、以下:(i)上に列挙した状態における治療的目的のために、ミクログリア再構成可能性に富む細胞を含めた、ミクログリア特徴を有するCNS細胞、またはミクログリア特徴を獲得するCNS細胞において、ミクログリア前駆細胞を効果的に生着させること、(ii)上で列挙した状態において、治療的目的のために、ミクログリア再構成可能性に富む細胞を含めた、ミクログリア特徴を有するCNS遺伝子組換え細胞、またはミクログリア特徴を獲得するCNS遺伝子組換え細胞において、ミクログリア前駆細胞を選択的かつ排他的に生着させること、および(iii)CNS選択的方法(これらの方法は、ミクログリアおよびまたはミクログリア前駆体を標的とするナノ粒子を含むことができる)によって、脳において、増殖能力(ablity)を有する細胞などの常在性骨髄集団をアブレーションすることのうちの1つまたは複数を行うための組成物および方法を提供する。この方法は、首尾よく、タイミング良く、かつCNS障害しかない場合、細胞のプールを一部更新する際に、治療分子を送達するおよび/または骨髄/ミクログリア特徴をモジュレートするために、脳における移植細胞の選択的CNS生着および骨髄/ミクログリア特徴の獲得を達成するために使用することができる。
一態様では、本発明は、アブレーション前処理(conditioning)と組み合わせた脳室内注入(ICV)によって、対象に造血幹細胞(HSC)を投与するステップを含む、HSCの送達方法を提供する。別の態様では、本発明は、治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現するベクターで形質転換した単離HSCを提供し、この場合、HSCは、CD34+、CD38-およびFgd5+(例えば、CD34+、CD38-;CD34+、CD38-およびFgd5+)のうちの1つまたは複数である。
別の態様では、本発明は、治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現するベクターで形質転換した単離造血幹細胞(HSC)を提供し、この場合、HSCは、CD34+、CD38-およびFgd5+(例えば、CD34+、CD38-;CD34+、CD38-およびFgd5+)のうちの1つまたは複数に関して選択される。
別の態様では、本発明は、治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現するベクターで形質転換した単離造血幹細胞(HSC)を提供し、この場合、HSCは、kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-およびCD11b-(例えば、kit+、Lin-、Sca1+、CD150+;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、CX3CR1-;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-;およびkit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-およびCD11b-)のうちの1つまたは複数である。
別の態様では、本発明は、リソソーム貯蔵障害または神経変性疾患を有する、またはそれを発症するリスクの増大している対象を処置する方法であって、CD34+、CD38-およびFgd5+(例えば、CD34+、CD38-;CD34+、CD38-およびFgd5+)のうちの1つまたは複数である造血幹細胞(HSC)を投与するステップを含み、HSCが、静脈内(IV)に、またはアブレーション前処理と組み合わせて脳室内注入(ICV)によって投与される方法を提供する。
別の態様では、本発明は、リソソーム貯蔵障害または神経変性疾患を有する、またはそれを発症するリスクの増大している対象を処置する方法であって、kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-およびCD11b-(例えば、kit+、Lin-、Sca1+、CD150+;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、CX3CR1-;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-;およびkit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-およびCD11b-)のうちの1つまたは複数である造血幹細胞(HSC)を投与するステップを含み、HSCが、静脈内(IV)に、またはアブレーション前処理と組み合わせて脳室内注入(ICV)によって投与される方法を提供する。
別の態様では、本発明は、対象において、内因性ミクログリアをアブレーションして、HSC生着によってミクログリアを再構成させる方法であって、細胞毒性剤を含有するナノ粒子を対象に投与するステップを含む方法を提供する。ナノ粒子は、1つまたは複数の捕捉分子の表面に共有結合させて(この捕捉分子は、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合する)、HSCを対象にIVまたはICV投与することにより、上記の捕捉分子と一緒にすることができる。
別の態様では、本発明は、対象におけるリソソーム貯蔵障害を処置する方法であって、ナノ粒子を対象に投与するステップであって、ナノ粒子が、細胞毒性剤、およびナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含有し、捕捉分子がミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合するステップ、および造血幹細胞(HSC)を、静脈内(IV)または脳質内注入(ICV)によって対象に投与するステップであって、HSCが治療ポリペプチドを発現するステップを含む、方法を提供する。
別の態様では、本発明は、対象における神経変性疾患を処置する方法であって、ナノ粒子を対象に投与するステップであって、ナノ粒子が、細胞毒性剤、およびナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含有し、捕捉分子がミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合するステップ、および造血幹細胞(HSC)を、静脈内(IV)または脳質内注入(ICV)によって対象に投与するステップであって、HSCが治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現するステップを含む、方法を提供する。
別の態様では、本発明は、CNS外造血組織キメラ現象とは独立して、対象の脳にミクログリアキメラ現象を発生させる方法であって、ブスルファン骨髄アブレーション後の0~5日に、HSPCをICV移植および全骨髄細胞をIV移植するステップを含む、方法を提供する。
別の態様では、本発明は、対象において、ブスルファン骨髄アブレーション後に、ICVおよびIV移植した外因性細胞により、短期間、脳およびCNS外組織において持続性の造血混合キメラ現象を発生させる方法を提供する。
別の態様では、本発明は、操作されたミクログリア内の外因性遺伝子の発現調節を達成する方法であって、TSPOプロモーターの制御下、目的の遺伝子をコードするウイルスベクターによる、ミクログリア前駆体の造血性等価体の形質導入を含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、γH2AXシグナルを検出することによる、脳常在性ミクログリア前駆細胞の機能的同定を行うための方法であって、γH2AXシグナルの検出が、脳常在性ミクログリア前駆細胞の存在を示す方法を提供する。
別の態様では、本発明は、本明細書に記載されている任意の態様によるナノ粒子である、特許請求の範囲の単離造血幹細胞(HSC)を含むキットを提供する。
別の態様では、本発明は、ミクログリア細胞またはその前駆体を標的とすることができるナノ粒子を提供する。
別の態様では、本発明は、対象にナノ粒子を送達する方法であって、対象に脳室内注入(ICV)によってナノ粒子を投与するステップを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、対象において、ミクログリア細胞またはその前駆体をアブレーションする方法であって、対象にナノ粒子を投与するステップを含み、ナノ粒子が、細胞毒性剤、およびナノ粒子の表面に共有結合により連結された1つまたは複数の捕捉分子を含有し、捕捉分子が、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合する方法を提供する。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、造血幹細胞(HSC)(例えば、ヒト)は、CD34+、CD38-およびFgd5+(例えば、CD34+、CD38-;CD34+、CD38-およびFgd5+)のうちの1つまたは複数である。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、造血幹細胞(HSC)(例えば、マウス)は、kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fgd5+、CX3CR1-およびCD11b-(例えば、kit+、Lin-、Sca1+、CD150+;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、CX3CR1-;kit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-;およびkit+、Lin-、Sca1+、CD150+、CD48-、Fdg5+、CX3CR1-およびCD11b-)のうちの1つまたは複数である。ある特定の実施形態では、ヒト造血幹細胞(HSC)は、Fgd5+である。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、造血幹細胞(HSC)は、移植に際し、ミクログリア前駆細胞と機能的に等価である。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、HSCは、ミクログリア細胞内に分化することが可能である。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、HSCは、アブレーションされたミクログリア細胞を再構成することが可能である。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、対象は、リソソーム貯蔵障害を発症するリスクの増大を有するか、またはそのようなリスクが増大している。様々な実施形態では、リソソーム貯蔵障害は、副腎白質ジストロフィー、アクチベーター欠損症/GM2ガングリオシドーシス、アルファ-マンノシドーシス、アスパルチルグルコサミン尿症、コレステリルエステル貯蔵病、慢性ヘキソサミニダーゼA欠損症、シスチン症、ダノン病、ファブリー病、ファーバー病、フコシドーシス、ガラクトシアリドーシス、ゴーシェ病、グロボイド細胞白質ジストロフィー、GM1ガングリオシドーシス、I細胞病/ムコリピドーシスII、乳児遊離シアル酸貯蔵症/ISSD、若年型ヘキソサミニダーゼA欠損症、乳児型ニューロンセロイドリポフスチン症、クラッベ病、リソソーム酸リパーゼ欠乏症、異染性白質ジストロフィー、ムコ多糖症障害、多発性スルファターゼ欠損症、ニーマン-ピック病、ニューロンセロイド脂褐素症、ポンペ病/II型糖原病、ピクノディスオストシス、サンドホフ病、シンドラー病、サラ病/シアル酸貯蔵病、テイ-サックス/GM2ガングリオシドーシスおよびウォルマン病から選択される。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、リソソーム酵素は、α-グルコシダーゼ;グルコセレブロシダーゼ;β-ガラクトシダーゼ;β-ヘキソサミニダーゼA;β-ヘキソサミニダーゼB;酸性スフィンゴミエリナーゼ;ガラクトセレブロシダーゼ;β-ガラクトセレブロシダーゼ;酸性セラミダーゼ;アリールスルファターゼA;α-L-イズロニダーゼ;イズロン酸-2-スルファターゼ;ヘパランN-スルファターゼ;α-N-アセチルグルコサミニダーゼ;アセチルCoA:α-グルコサミニドN-アセチルトランスフェラーゼ;N-アセチルグルコサミン-6-硫酸スルファターゼ;N-アセチルガラクトサミン-6-硫酸スルファターゼ;酸性β-ガラクトシダーゼ;アリールスルファターゼB;β-グルクロニダーゼ;酸性α-マンノシダーゼ;酸性β-マンノシダーゼ;酸性α-L-フコシダーゼ;シアリダーゼ;α-N-アセチルガラクトサミニダーゼ;およびパルミトイルタンパク質-チオエステラーゼ-1のうちの1つまたは複数である。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、対象は、神経変性疾患を発症するリスクの増大を有するか、またはそのようなリスクが増大している。様々な実施形態では、神経変性疾患は、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、アルツハイマー病およびパーキンソン病から選択される。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドは、リソソーム酵素、ABCDタンパク質、miR155およびNOX2(例えば、ALSにおいて)のうちの1つまたは複数を標的とする阻害性核酸またはshRNA;TREM2;APOE2;およびAPPアルファ(例えば、アルツハイマー病において)である。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、HSCは、アブレーション前処理と組み合わせて投与される。様々な実施形態では、アブレーション前処理は、対象に細胞毒性剤を投与することを含む。様々な実施形態では、アルキル化剤は、ブスルファン、エトポシドおよびロムスチンのうちの1つまたは複数である。様々な実施形態では、アブレーション前処理は、HSCを投与する前に行われる。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの発現は、TSPOプロモーターによる。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドは、TSPO遺伝子座に挿入されたポリヌクレオチドから発現する。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、ナノ粒子は、細胞毒性剤をさらに含有する。様々な実施形態では、細胞毒性剤は、ミクログリア細胞またはその前駆体に細胞毒性剤を送達するための固定用量で供給される。ある特定の実施形態では、アルキル化剤は、アルキル化剤、ブスルファン、エトポシドおよびロムスチンのうちの1つまたは複数である。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、ナノ粒子は、最適化した薬物負荷効率、最適化した薬物放出および最適化した安定性のうちの1つまたは複数を有する。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、ナノ粒子は、ナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含み、捕捉分子は、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合する。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、ナノ粒子は、静脈内(IV)に、または脳室内注入(ICV)によって対象に投与される。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、外因性細胞は、0日目にICVおよびIV移植されたHSCである。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、キメラ現象は、マイナーHLA不一致移植状況で発生する。
本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、ウイルスベクターは、レンチウイルスベクターである。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、本方法は、ミクログリア前駆体の造血性等価体におけるTSPO遺伝子座で、目的とする遺伝子の、標的化された付加を含む。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、本方法は、ミクログリア前駆体の、操作された自己移植集団を対象に投与するステップを含み、対象は、選択的にミクログリアを再構成するための脳のアブレーションをICVで受ける。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、本方法は、未操作自己移植骨髄細胞を投与するステップをさらに含む。本明細書に記載されている任意の態様の様々な実施形態では、本方法は、脳常在性ミクログリア前駆細胞を特定するために、Fdg5発現を検出するステップをさらに含む。
本発明の他の特徴および利点は、詳細説明および特許請求の範囲から明白になろう。
定義
別段の規定がない限り、本明細書において使用される技術用語および科学用語はすべて、本発明が属する技術分野における当業者によって一般的に理解されている意味を有する。以下の参照文献は、本発明において使用される用語の多数の一般定義を当業者に提示する:Singletonら、Dictionary of Microbiology and Molecular Biology(第2版、1994年);The Cambridge Dictionary of Science and Technology(Walker編、1988年);The Glossary of Genetics、第5版、R. Riegerら(編)、Springer Verlag(1991年);ならびにHaleおよびMarham、The Harper Collins Dictionary of Biology(1991年)。本明細書で使用する場合、以下の用語は、特に指定しない限り、以下にこれらの用語に帰属される意味を有する。
「薬剤」とは、任意の低分子化学化合物、抗体、核酸分子、もしくは、ポリペプチド、またはその断片を意味する。
「改善する」とは、疾患の発症または進行を低下させる、抑制する、弱化させる、軽減する、抑止するまたは安定化させることを意味する。
用語「抗体」は、本明細書において使用する場合、抗原に特異的に結合する免疫グロブリン分子を指す。用語「抗体断片」とは、無傷抗体の一部を指し、無傷抗体の抗原決定可変領域を指す。
「変質」または「変化」とは、向上または低下を意味する。変質は、1%、2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%と低くてもよく、または40%、50%、60%であってもよく、または70%、75%、80%、90%または100%と高いことさえあってもよい。
「生物試料」とは、任意の組織、細胞、流体、または生物から誘導される他の物質を意味する。
「捕捉試薬」とは、核酸分子またはポリペプチドを選択または単離するために、核酸分子またはポリペプチドに特異的に結合する試薬を意味する。
本明細書で使用する場合、用語「決定すること」、「評価すること」、「アッセイすること」、「測定すること」および「検出すること」とは、定量的および定性的決定の両方を指し、したがって、用語「決定すること」は、「アッセイすること」、「測定すること」などと本明細書において互換的に使用される。定量的決定が意図される場合、分析対象などの「量を決定する」という言い回しが使用される。定性的および/または定量的決定が意図される場合、分析対象の「レベルを決定する」、または分析対象を「検出する」という言い回しが使用される。
「検出する」とは、検出される分析対象の存在、非存在またはその量を特定することを指す。
「検出可能な標識」とは、目的の分子に連結すると、分光学的、光化学的、生物化学的、免疫化学的または化学的手段によって、目的分子を検出可能にする組成物を意味する。例えば、有用な標識には、放射活性同位体、磁気ビーズ、金属性ビーズ、コロイド粒子、蛍光色素、高電子密度試薬、酵素(例えば、ELISAにおいて一般に使用されている)、ビオチン、ジゴキシゲニンまたはハプテンが含まれる。
「疾患」とは、細胞、組織または臓器の正常な機能を損なう、またはこれと相互作用する、任意の状態または障害を意味する。
「有効量」とは、未処置患者に比べて、疾患の症状の改善を必要とする量を意味する。疾患の治療的処置のため、本発明を実施するために使用される活性化合物の有効量は、投与方法、対象の年齢、体重および一般健康に応じて様々となる。最終的に、主治医または獣医師が、適量および投与量レジメンを決定するであろう。このような量は、「有効な」量と呼ばれる。
「Fgd5ポリペプチド」とは、NCBI受託番号NP_689749、NP_001307205、NP_766319に対して約85%またはそれより高いアミノ酸配列同一性を有するタンパク質またはその断片、およびクロマチン結合活性または転写調節活性を有するタンパク質またはその断片を意味する。例示的なヒトFgd5タンパク質の配列を、以下に提示する:
例示的なマウスFgd5タンパク質の配列を、以下に提示する:
「断片」とは、参照タンパク質または核酸と実質的に同一のタンパク質または核酸の一部を意味する。一部の実施形態では、この一部分は、本明細書に記載されている参照タンパク質または核酸の生物活性の、少なくとも50%、75%もしくは80%、またはより好ましくは90%、95%、もしくは99%も保持している。
用語「単離された」、「精製された」または「生物学的に純粋な」とは、その天然状態において見出される通り、通常それに伴う構成成分を様々な程度で含まない物質を指す。「単離する」は、元の供給源または周囲からのある程度の分離を意味する。「精製する」は、単離よりも高い分離の程度を意味する。「精製した」または「生物学的に純粋な」タンパク質は、いかなる不純物も、タンパク質の生物学的特性に実質的に影響を及ぼさない、または他の有害結果を引き起こさないように、他の物質が十分に排除されている。すなわち、本発明の核酸またはペプチドは、組換えDNA技法によって産生される場合、細胞物質、ウイルス性物質もしくは培養培地を、または化学的に合成した場合、化学プレカーサーもしくは他の化学物質を実質的に含まない場合に、精製されている。純度および均質性は、通常、分析化学技法、例えば、ポリアクリルアミドゲル電気泳動または高速液体クロマトグラフィーを使用して決定される。用語「精製した」は、核酸またはタンパク質が、電気泳動ゲル中で本質的に1つのバンドしか生じないことを意味することができる。修飾、例えば、リン酸化またはグリコシル化が施され得るタンパク質の場合、様々な修飾により、個別に精製され得る、様々な単離タンパク質が生じ得る。
「単離されたポリペプチド」とは、それに天然に付随する構成成分から分離された本発明のポリペプチドを意味する。通常、ポリペプチドは、タンパク質、およびそれに天然に付随する天然の有機分子を重量基準で少なくとも60%含まない場合、単離されている。好ましくは、調製物は、本発明のポリペプチドが、重量基準で少なくとも75%、より好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも99%となる。本発明の単離されたポリペプチドは、例えば、天然源からの抽出により、このようなポリペプチドをコードする組換え核酸の発現により、またはタンパク質を化学的に合成することにより得ることができる。純度は、任意の適切な方法、例えばカラムクロマトグラフィー、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、HPLC分析によって測定することができる。
本明細書で使用する場合、「貯蔵障害(SD)」とは、リソソームまたは他の細胞の小器官において、基質(例えば、スルファチド、ヘパラン硫酸、糖脂質、セラミド)の蓄積に至る代謝異常に起因する疾患の群のいずれかを指す。例えば、リソソーム貯蔵障害(LSD)は、通常、脂質、グリコタンパク質(糖含有タンパク質)、またはいわゆるムコ多糖類の代謝に必要な単一酵素の欠乏の結果としてのリソソーム機能不全により引き起こされる。
「マーカー」とは、疾患、障害または状態に関連する変質を有する、任意の臨床的指標、タンパク質、代謝産物またはポリヌクレオチドを意味する。
「ミクログリア」とは、中枢神経系の免疫細胞を意味する。
「ナノ粒子」とは、ナノスケールの寸法の複合構造体を意味する。特に、ナノ粒子は、通常、約1~約1000nmの範囲のサイズの粒子であり、通常、球状であるが、ナノ粒子組成に応じて、様々な形態が可能である。ナノ粒子に対して外部環境と接触するナノ粒子の一部は、一般に、ナノ粒子の表面として特定される。本明細書において記載されているナノ粒子では、サイズの制限は、2つの寸法に制限され得、したがって、本明細書に記載されているナノ粒子は、約1~約1000nmの直径を有する複合構造体を含み、具体的な直径は、実験設計に応じたナノ粒子組成、およびナノ粒子の所期の使用による。例えば、いくつかの治療用途に使用されることになるナノ粒子は、通常、約200nmまたはそれ未満のサイズを有しており、特に、治療剤を伴う送達向けに使用されるナノ粒子は、通常、約1~約100nmの直径を有する。
本明細書で使用する場合、「神経変性疾患」とは、ニューロンの死亡を含めた、ニューロンの構造および/または機能の進行性喪失を特徴とする、疾患の群のいずれかを指す。例示的な神経変性疾患には、非限定的に、筋萎縮性側索硬化症およびアルツハイマー病が含まれる。
「増殖を向上させる」とは、in vivoまたはin vitroで、細胞の細胞分裂を向上させることを意味する。
本明細書で使用する場合、用語「予防する」、「予防すること」、「予防」、「予防的処置」などは、障害または状態を有していないが、それらを発症するリスクにあるまたは発症し易い対象において、障害または状態を発症する可能性を低減することを指す。
用語「対象」または「患者」は、処置、観察または実験の対象である、動物を指す。単なる例として、対象には、以下に限定されないが、ヒト、または非ヒト霊長類、マウス、ウシ、ウマ、イヌ、ヒツジまたはネコなどの非ヒト哺乳動物を含めた、哺乳動物が含まれる。
「低減」とは、少なくとも10%、25%、50%、75%または100%の負の変質を意味する。
「参照」とは、比較または対照の状態の標準を意味する。
「実質的に同一の」とは、参照アミノ酸配列(例えば、本明細書に記載されているアミノ酸配列のいずれか1つ)または核酸配列(例えば、本明細書に記載されている核酸配列のいずれか1つ)に対して少なくとも50%の同一性を示す、ポリペプチドまたは核酸分子を意味する。好ましくは、このような配列は、比較のために使用される配列に対して、アミノ酸レベルまたは核酸において、少なくとも60%、より好ましくは80%または85%、およびより好ましくは90%、95%、96%、97%、98%またはさらには99%もしくはそれより高く同一である。
配列同一性は、通常、配列解析ソフトウェア(例えば、Genetics Computer Group(University of Wisconsin Biotechnology Center、1710 University Avenue、Madison、Wis.53705、BLAST、BESTFIT、GAP)の配列解析ソフトウェアパッケージ(Sequence Analysis Software Package)、またはPILEUP/PRETTYBOXプログラム)を使用して測定される。このようなソフトウェアは、様々な置換、欠失および/または他の修飾に対する相同性の程度を帰属することにより、同一の配列または類似の配列を一致させる。保存的置換は、通常、以下:グリシン、アラニン;バリン、イソロイシン、ロイシン;アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン;セリン、トレオニン;リシン、アルギニン;およびフェニルアラニン、チロシンの基内の置換を含む。同一性の程度を決定する例示的な手法では、BLASTプログラムは、密接に関連した配列を示す、e-3~e-100の間のスコア確率と共に使用され得る。
本発明の方法において有用な核酸分子は、本発明のポリペプチドまたはその断片をコードする任意の核酸分子を含む。このような核酸分子は、内因性核酸配列と100%同一である必要はないが、通常、実質的に同一性を示すことになろう。内因性配列に対して「実質的な同一性」を有するポリヌクレオチドは、通常、二本鎖核酸分子のうちの少なくとも1つの鎖とハイブリダイズすることができる。「ハイブリダイズする」とは、厳密な様々な条件下で、相補性ポリヌクレオチド配列(例えば、本明細書に記載されている遺伝子)またはその一部の間に二本鎖分子を形成する対を意味する(例えば、Wahl, G. M.およびS. L. Berger(1987年)Methods Enzymol. 152巻:399頁;Kimmel, A. R.(1987年)Methods Enzymol. 152巻:507頁を参照されたい)。
例えば、厳密な塩濃度は、通常、約750mM未満のNaClおよび約75mM未満のクエン酸三ナトリウム、好ましくは約500mM未満のNaClおよび約50mM未満のクエン酸三ナトリウム、およびより好ましくは約250mM未満のNaClおよび約25mM未満のクエン酸三ナトリウムとなろう。厳密度の低いハイブリダイゼーションは、有機溶媒、例えばホルムアミドの非存在下で得ることができる一方、厳密度の高いハイブリダイゼーションは、少なくとも約35%のホルムアミド、より好ましくは少なくとも約50%のホルムアミドの存在下で得ることができる。厳密な温度条件は、通常、少なくとも約30℃、より好ましくは少なくとも約37℃、最も好ましくは少なくとも約42℃となる温度を含むであろう。ハイブリダイゼーション時間、洗剤、例えばドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の濃度、および担体DNAを含ませるまたは含ませないなどの様々な追加パラメータは、当業者に周知である。厳密度の様々なレベルは、必要に応じて、このような様々な条件を組み合わせることによって行うことができる。好ましい実施形態では、ハイブリダイゼーションは、750mMのNaCl、75mMのクエン酸三ナトリウムおよび1%のSDS中、30℃で行われる。より好ましい実施形態では、ハイブリダイゼーションは500mMのNaCl、50mMのクエン酸三ナトリウム、1%のSDS、35%のホルムアミドおよび100μg/mlの変性サケ精子DNA(ssDNA)中、37℃で行われる。最も好ましい実施形態では、ハイブリダイゼーションは、250mMのNaCl、25mMのクエン酸三ナトリウム、1%のSDS、50%のホルムアミドおよび200μg/mlのssDNA中、42℃で行われる。これらの条件に関する有用な変形体は、当業者に容易に明白になろう。
大部分の用途にとって、ハイブリダイゼーションに続く洗浄工程もやはり、厳密度が様々となろう。洗浄の厳密条件は、塩濃度によって、および温度によって規定することができる。上記の通り、洗浄の厳密度は、塩濃度の低下により、または温度の上昇により高めることができる。例えば、洗浄工程に関する厳密な塩濃度は、好ましくは約30mM未満のNaClおよび約3mM未満のクエン酸三ナトリウム、最も好ましくは約15mM未満のNaClおよび約1.5mM未満のクエン酸三ナトリウムとなろう。洗浄工程に関する厳密な温度状態には、通常、少なくとも約25℃、より好ましくは少なくとも約42℃、およびさらにより好ましくは少なくとも約68℃となる温度を含むであろう。好ましい実施形態では、洗浄工程は、30mMのNaCl、3mMのクエン酸三ナトリウムおよび0.1%のSDS中、25℃で行われる。より好ましい実施形態では、洗浄工程は、15mMのNaCl、1.5mMのクエン酸三ナトリウムおよび0.1%のSDS中、42℃で行われる。より好ましい実施形態では、洗浄工程は、15mMのNaCl、1.5mMのクエン酸三ナトリウムおよび0.1%のSDS中、68℃で行われる。これらの条件に関するさらなる変形体は、当業者に容易に明白になろう。ハイブリダイゼーション技術は、当業者に周知であり、例えば、BentonおよびDavis(Science 196巻:180頁、1977年);GrunsteinおよびHogness(Proc. Natl. Acad. Sci.、USA 72巻:3961頁、1975年);Ausubelら(Current Protocols in Molecular Biology、Wiley Interscience、New York、2001年);BergerおよびKimmel(Guide to Molecular Cloning Techniques、1987年、Academic Press、New York);ならびにSambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratory Press、New Yorkに記載されている。
「特異的に結合する」とは、分子(例えば、ポリペプチド)を認識して結合するが、試料中、例えば生物試料中の他の分子を実質的に認識して結合しない化合物(例えば、ペプチド)を意味する。
本明細書で使用する場合、用語「処置する」、「処置すること」、「処置」などは、それに関連する障害および/もしくは症状を低減または改善することを指す。限定しないが、障害または状態を処置することは、その障害、状態、またはそれらに関連する症状を完全になくすことを必要とするものではないことが理解されるであろう。
具体的に明記しない、または文脈から明白ではない限り、用語「約」は、本明細書で使用する場合、当技術分野において正常な許容性の範囲内、例えば平均値の2標準偏差内として理解される。約は、明記した値の10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%または0.01%内として理解することができる。文脈から特に明瞭ではない限り、本明細書において提示されている数値はすべて、約という用語により修飾されている。
本明細書において提示されている範囲は、その範囲内の値のすべてに関する簡潔表現と理解される。例えば、1~50の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49または50からなる群からの任意の数、数の組合せ数または部分範囲を含むことが理解される。
本明細書において提示されている任意の化合物、組成物または方法は、本明細書において提示されている他の組成物および方法のいずれかのうちの1つまたは複数と組み合わせることができる。
本明細書で使用する場合、単数形「a」、「an」および「the」は、特に明確に指示しない限り、複数形を含む。したがって、例えば、「バイオマーカー」を言う場合、1種を超えるバイオマーカーの言及が含まれる。
具体的に明記しない限り、または文脈から明白ではない限り、本明細書で使用する場合、用語「または」は、包括的であると理解される。
用語「含む」とは、本明細書では、言い回し「を含むが、それらに限定されない」を意味するよう使用され、この言い回しと互換的に使用される。
本明細書で使用する場合、用語「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含有している(containing)」、「有する(having)」などは、米国特許法において、それらに属する意味を有することができ、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」など、「から本質的になっている(consisting essentially of)」または「から本質的になる(consists essentially)」も同様に、米国特許法に属する意味を有しており、この用語はオープンエンドであり、列挙されているものの基本的または新規な特徴が、列挙されているもの以外の存在によって変化を受けない限り、列挙されているもの以外の存在を認めるが、先行技術の実施形態を除外する。
図1A~1Hは、マウスおよびヒトHSPCの脳室内注入後の脳における、骨髄細胞の再構成を図示している。図1Aは、骨髄アブレーションマウス(BU:ブスルファン処置による骨髄アブレーション;IRR:致死照射)における、(マウスにおいて、HSPCとなる)系統-(Lin-)細胞のICV移植に関する実験スキームを図示している。分析の様々な時間点を示している。Lin-細胞に、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードするLVを形質導入した。図1Bは、BU処置した(BU-TX)マウスおよび照射(IRR)マウスにおける、ICVおよびIV HSPC移植後、様々な時間点における、全骨髄(CD45+CD11b+)脳コンパートメント内で特定されたGFP+細胞の存在率(frequency)を図示しているグラフである。時間点および群あたり、N≧5のマウスである;平均値およびSDを示している。二元配置ANOVAにより、BUおよびIRRマウスにおいて、細胞投与の経路および時間に有意な効果(ICV対IVおよび時間p<0.005)があることが示された。これらのデータは、HSPCの脳室内注入後の脳において、迅速かつ頑強な骨髄細胞生着があることを示している。グラフの棒は、4本の棒からなる3組で示されている。左から右に、IRR IV(グレー)、IRR ICV(白)、BU IV(濃いグレー)、BU ICV(さらに濃いグレー)である。図1Cは、代表的なICV移植BU-TXマウスの脳の矢状面の区域の再構築を図示しており、GFPを形質導入したHSPCをICV注入して90日目に、GFP+細胞の分布の広がりを示している。核に関するGFP(緑/グレー)およびTopro III(TPIII、薄い青色/薄いグレー)を示している。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS 8.0ソフトウェアを用いて行った。図1Dは、GFP形質導入HSPCのICV移植後の90日目に、BU_TXマウスからの脳の薄片における、GFP(緑/グレー)およびIba-1(赤色/薄いグレー)に関する免疫蛍光解析を図示している。M=融合したものである。関連するドット付きの箱の20×および40×倍率を示している。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。図1Eは、BU16mg/kg×4日間で事前処置した(NSG)もしくは致死未満照射で事前処置した(RagMLD)、NSGマウスまたはRag-/-γ-鎖-/-As2-/-(RagMLD)マウスにおいて、GFPまたはアリールスルファターゼA(ARSA)をコードするLVを形質導入したヒトCD34+細胞(ヒトにおいてHSPCとなり、マウスに由来するLin-細胞に等価な集団と見なす)の移植に関する実験スキームである。NSGマウスは、NSGドナーに由来する未操作単核細胞も受けた。グラフは、4組の棒を含む。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図1Fは、GFP LVを形質導入したヒトCD34+細胞を、20週間早く、移植したNSGマウスに由来する、脳単核細胞の解析からの代表的なドットのプロットを図示している。マウス脳中のヒト細胞の存在率は、2つの代表的な動物中で、および2つの解析方法(SSCについてヒトCD45、およびマウスCD45についてヒトCD45)で示されている。これらのプロットはまた、移植後のNSG脳において特定されたヒトCD45+細胞は、CD11b、CX3Cr1およびGFPを発現していることを示している。図1Gは、移植後の12~20週間のBU処置または致死未満の照射Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-(NSG)、および5週間(Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-)後の臍帯血に由来するCD34+細胞を、IVまたはICV移植したNSGおよびRagMLDマウスの脳から回収した、ヒトCD45+CD11b+細胞の存在率を図示したグラフである。値は、IVに対する倍率として表しており、IVは、NSGマウスでは、3+/-1.3に等しく、RagMLDでは、2,9+/-0.7に等しい。N≧5のマウス/群;平均値およびSDを示している。NSGマウスでは、スチューデントt検定で、P<0.001である;RagMLDマウスでは、ボンフェローニ事後検定による一元配置ANOVAでp<0.05である。図1Hは、GFPを形質導入したCD34+細胞のICV移植後の90日目のNSGマウスからの脳薄片上のGFP、Iba-1(共染色)、CD11b(共染色)、CD68(共染色なし)およびCD163(共染色なし)に関する免疫蛍光解析からの結果を図示している。青色では、核は、TP IIIによって染色された。関連するドット付きの箱の、20×および40×倍率を示している。M=融合したものである。
図1A~1Hは、マウスおよびヒトHSPCの脳室内注入後の脳における、骨髄細胞の再構成を図示している。図1Aは、骨髄アブレーションマウス(BU:ブスルファン処置による骨髄アブレーション;IRR:致死照射)における、(マウスにおいて、HSPCとなる)系統-(Lin-)細胞のICV移植に関する実験スキームを図示している。分析の様々な時間点を示している。Lin-細胞に、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードするLVを形質導入した。図1Bは、BU処置した(BU-TX)マウスおよび照射(IRR)マウスにおける、ICVおよびIV HSPC移植後、様々な時間点における、全骨髄(CD45+CD11b+)脳コンパートメント内で特定されたGFP+細胞の存在率(frequency)を図示しているグラフである。時間点および群あたり、N≧5のマウスである;平均値およびSDを示している。二元配置ANOVAにより、BUおよびIRRマウスにおいて、細胞投与の経路および時間に有意な効果(ICV対IVおよび時間p<0.005)があることが示された。これらのデータは、HSPCの脳室内注入後の脳において、迅速かつ頑強な骨髄細胞生着があることを示している。グラフの棒は、4本の棒からなる3組で示されている。左から右に、IRR IV(グレー)、IRR ICV(白)、BU IV(濃いグレー)、BU ICV(さらに濃いグレー)である。図1Cは、代表的なICV移植BU-TXマウスの脳の矢状面の区域の再構築を図示しており、GFPを形質導入したHSPCをICV注入して90日目に、GFP+細胞の分布の広がりを示している。核に関するGFP(緑/グレー)およびTopro III(TPIII、薄い青色/薄いグレー)を示している。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS 8.0ソフトウェアを用いて行った。図1Dは、GFP形質導入HSPCのICV移植後の90日目に、BU_TXマウスからの脳の薄片における、GFP(緑/グレー)およびIba-1(赤色/薄いグレー)に関する免疫蛍光解析を図示している。M=融合したものである。関連するドット付きの箱の20×および40×倍率を示している。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。図1Eは、BU16mg/kg×4日間で事前処置した(NSG)もしくは致死未満照射で事前処置した(RagMLD)、NSGマウスまたはRag-/-γ-鎖-/-As2-/-(RagMLD)マウスにおいて、GFPまたはアリールスルファターゼA(ARSA)をコードするLVを形質導入したヒトCD34+細胞(ヒトにおいてHSPCとなり、マウスに由来するLin-細胞に等価な集団と見なす)の移植に関する実験スキームである。NSGマウスは、NSGドナーに由来する未操作単核細胞も受けた。グラフは、4組の棒を含む。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図1Fは、GFP LVを形質導入したヒトCD34+細胞を、20週間早く、移植したNSGマウスに由来する、脳単核細胞の解析からの代表的なドットのプロットを図示している。マウス脳中のヒト細胞の存在率は、2つの代表的な動物中で、および2つの解析方法(SSCについてヒトCD45、およびマウスCD45についてヒトCD45)で示されている。これらのプロットはまた、移植後のNSG脳において特定されたヒトCD45+細胞は、CD11b、CX3Cr1およびGFPを発現していることを示している。図1Gは、移植後の12~20週間のBU処置または致死未満の照射Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-(NSG)、および5週間(Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-)後の臍帯血に由来するCD34+細胞を、IVまたはICV移植したNSGおよびRagMLDマウスの脳から回収した、ヒトCD45+CD11b+細胞の存在率を図示したグラフである。値は、IVに対する倍率として表しており、IVは、NSGマウスでは、3+/-1.3に等しく、RagMLDでは、2,9+/-0.7に等しい。N≧5のマウス/群;平均値およびSDを示している。NSGマウスでは、スチューデントt検定で、P<0.001である;RagMLDマウスでは、ボンフェローニ事後検定による一元配置ANOVAでp<0.05である。図1Hは、GFPを形質導入したCD34+細胞のICV移植後の90日目のNSGマウスからの脳薄片上のGFP、Iba-1(共染色)、CD11b(共染色)、CD68(共染色なし)およびCD163(共染色なし)に関する免疫蛍光解析からの結果を図示している。青色では、核は、TP IIIによって染色された。関連するドット付きの箱の、20×および40×倍率を示している。M=融合したものである。
図1A~1Hは、マウスおよびヒトHSPCの脳室内注入後の脳における、骨髄細胞の再構成を図示している。図1Aは、骨髄アブレーションマウス(BU:ブスルファン処置による骨髄アブレーション;IRR:致死照射)における、(マウスにおいて、HSPCとなる)系統-(Lin-)細胞のICV移植に関する実験スキームを図示している。分析の様々な時間点を示している。Lin-細胞に、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードするLVを形質導入した。図1Bは、BU処置した(BU-TX)マウスおよび照射(IRR)マウスにおける、ICVおよびIV HSPC移植後、様々な時間点における、全骨髄(CD45+CD11b+)脳コンパートメント内で特定されたGFP+細胞の存在率(frequency)を図示しているグラフである。時間点および群あたり、N≧5のマウスである;平均値およびSDを示している。二元配置ANOVAにより、BUおよびIRRマウスにおいて、細胞投与の経路および時間に有意な効果(ICV対IVおよび時間p<0.005)があることが示された。これらのデータは、HSPCの脳室内注入後の脳において、迅速かつ頑強な骨髄細胞生着があることを示している。グラフの棒は、4本の棒からなる3組で示されている。左から右に、IRR IV(グレー)、IRR ICV(白)、BU IV(濃いグレー)、BU ICV(さらに濃いグレー)である。図1Cは、代表的なICV移植BU-TXマウスの脳の矢状面の区域の再構築を図示しており、GFPを形質導入したHSPCをICV注入して90日目に、GFP+細胞の分布の広がりを示している。核に関するGFP(緑/グレー)およびTopro III(TPIII、薄い青色/薄いグレー)を示している。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS 8.0ソフトウェアを用いて行った。図1Dは、GFP形質導入HSPCのICV移植後の90日目に、BU_TXマウスからの脳の薄片における、GFP(緑/グレー)およびIba-1(赤色/薄いグレー)に関する免疫蛍光解析を図示している。M=融合したものである。関連するドット付きの箱の20×および40×倍率を示している。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。図1Eは、BU16mg/kg×4日間で事前処置した(NSG)もしくは致死未満照射で事前処置した(RagMLD)、NSGマウスまたはRag-/-γ-鎖-/-As2-/-(RagMLD)マウスにおいて、GFPまたはアリールスルファターゼA(ARSA)をコードするLVを形質導入したヒトCD34+細胞(ヒトにおいてHSPCとなり、マウスに由来するLin-細胞に等価な集団と見なす)の移植に関する実験スキームである。NSGマウスは、NSGドナーに由来する未操作単核細胞も受けた。グラフは、4組の棒を含む。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図1Fは、GFP LVを形質導入したヒトCD34+細胞を、20週間早く、移植したNSGマウスに由来する、脳単核細胞の解析からの代表的なドットのプロットを図示している。マウス脳中のヒト細胞の存在率は、2つの代表的な動物中で、および2つの解析方法(SSCについてヒトCD45、およびマウスCD45についてヒトCD45)で示されている。これらのプロットはまた、移植後のNSG脳において特定されたヒトCD45+細胞は、CD11b、CX3Cr1およびGFPを発現していることを示している。図1Gは、移植後の12~20週間のBU処置または致死未満の照射Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-(NSG)、および5週間(Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-)後の臍帯血に由来するCD34+細胞を、IVまたはICV移植したNSGおよびRagMLDマウスの脳から回収した、ヒトCD45+CD11b+細胞の存在率を図示したグラフである。値は、IVに対する倍率として表しており、IVは、NSGマウスでは、3+/-1.3に等しく、RagMLDでは、2,9+/-0.7に等しい。N≧5のマウス/群;平均値およびSDを示している。NSGマウスでは、スチューデントt検定で、P<0.001である;RagMLDマウスでは、ボンフェローニ事後検定による一元配置ANOVAでp<0.05である。図1Hは、GFPを形質導入したCD34+細胞のICV移植後の90日目のNSGマウスからの脳薄片上のGFP、Iba-1(共染色)、CD11b(共染色)、CD68(共染色なし)およびCD163(共染色なし)に関する免疫蛍光解析からの結果を図示している。青色では、核は、TP IIIによって染色された。関連するドット付きの箱の、20×および40×倍率を示している。M=融合したものである。
図1A~1Hは、マウスおよびヒトHSPCの脳室内注入後の脳における、骨髄細胞の再構成を図示している。図1Aは、骨髄アブレーションマウス(BU:ブスルファン処置による骨髄アブレーション;IRR:致死照射)における、(マウスにおいて、HSPCとなる)系統-(Lin-)細胞のICV移植に関する実験スキームを図示している。分析の様々な時間点を示している。Lin-細胞に、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードするLVを形質導入した。図1Bは、BU処置した(BU-TX)マウスおよび照射(IRR)マウスにおける、ICVおよびIV HSPC移植後、様々な時間点における、全骨髄(CD45+CD11b+)脳コンパートメント内で特定されたGFP+細胞の存在率(frequency)を図示しているグラフである。時間点および群あたり、N≧5のマウスである;平均値およびSDを示している。二元配置ANOVAにより、BUおよびIRRマウスにおいて、細胞投与の経路および時間に有意な効果(ICV対IVおよび時間p<0.005)があることが示された。これらのデータは、HSPCの脳室内注入後の脳において、迅速かつ頑強な骨髄細胞生着があることを示している。グラフの棒は、4本の棒からなる3組で示されている。左から右に、IRR IV(グレー)、IRR ICV(白)、BU IV(濃いグレー)、BU ICV(さらに濃いグレー)である。図1Cは、代表的なICV移植BU-TXマウスの脳の矢状面の区域の再構築を図示しており、GFPを形質導入したHSPCをICV注入して90日目に、GFP+細胞の分布の広がりを示している。核に関するGFP(緑/グレー)およびTopro III(TPIII、薄い青色/薄いグレー)を示している。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS 8.0ソフトウェアを用いて行った。図1Dは、GFP形質導入HSPCのICV移植後の90日目に、BU_TXマウスからの脳の薄片における、GFP(緑/グレー)およびIba-1(赤色/薄いグレー)に関する免疫蛍光解析を図示している。M=融合したものである。関連するドット付きの箱の20×および40×倍率を示している。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。図1Eは、BU16mg/kg×4日間で事前処置した(NSG)もしくは致死未満照射で事前処置した(RagMLD)、NSGマウスまたはRag-/-γ-鎖-/-As2-/-(RagMLD)マウスにおいて、GFPまたはアリールスルファターゼA(ARSA)をコードするLVを形質導入したヒトCD34+細胞(ヒトにおいてHSPCとなり、マウスに由来するLin-細胞に等価な集団と見なす)の移植に関する実験スキームである。NSGマウスは、NSGドナーに由来する未操作単核細胞も受けた。グラフは、4組の棒を含む。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図1Fは、GFP LVを形質導入したヒトCD34+細胞を、20週間早く、移植したNSGマウスに由来する、脳単核細胞の解析からの代表的なドットのプロットを図示している。マウス脳中のヒト細胞の存在率は、2つの代表的な動物中で、および2つの解析方法(SSCについてヒトCD45、およびマウスCD45についてヒトCD45)で示されている。これらのプロットはまた、移植後のNSG脳において特定されたヒトCD45+細胞は、CD11b、CX3Cr1およびGFPを発現していることを示している。図1Gは、移植後の12~20週間のBU処置または致死未満の照射Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-(NSG)、および5週間(Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-)後の臍帯血に由来するCD34+細胞を、IVまたはICV移植したNSGおよびRagMLDマウスの脳から回収した、ヒトCD45+CD11b+細胞の存在率を図示したグラフである。値は、IVに対する倍率として表しており、IVは、NSGマウスでは、3+/-1.3に等しく、RagMLDでは、2,9+/-0.7に等しい。N≧5のマウス/群;平均値およびSDを示している。NSGマウスでは、スチューデントt検定で、P<0.001である;RagMLDマウスでは、ボンフェローニ事後検定による一元配置ANOVAでp<0.05である。図1Hは、GFPを形質導入したCD34+細胞のICV移植後の90日目のNSGマウスからの脳薄片上のGFP、Iba-1(共染色)、CD11b(共染色)、CD68(共染色なし)およびCD163(共染色なし)に関する免疫蛍光解析からの結果を図示している。青色では、核は、TP IIIによって染色された。関連するドット付きの箱の、20×および40×倍率を示している。M=融合したものである。
図1A~1Hは、マウスおよびヒトHSPCの脳室内注入後の脳における、骨髄細胞の再構成を図示している。図1Aは、骨髄アブレーションマウス(BU:ブスルファン処置による骨髄アブレーション;IRR:致死照射)における、(マウスにおいて、HSPCとなる)系統-(Lin-)細胞のICV移植に関する実験スキームを図示している。分析の様々な時間点を示している。Lin-細胞に、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードするLVを形質導入した。図1Bは、BU処置した(BU-TX)マウスおよび照射(IRR)マウスにおける、ICVおよびIV HSPC移植後、様々な時間点における、全骨髄(CD45+CD11b+)脳コンパートメント内で特定されたGFP+細胞の存在率(frequency)を図示しているグラフである。時間点および群あたり、N≧5のマウスである;平均値およびSDを示している。二元配置ANOVAにより、BUおよびIRRマウスにおいて、細胞投与の経路および時間に有意な効果(ICV対IVおよび時間p<0.005)があることが示された。これらのデータは、HSPCの脳室内注入後の脳において、迅速かつ頑強な骨髄細胞生着があることを示している。グラフの棒は、4本の棒からなる3組で示されている。左から右に、IRR IV(グレー)、IRR ICV(白)、BU IV(濃いグレー)、BU ICV(さらに濃いグレー)である。図1Cは、代表的なICV移植BU-TXマウスの脳の矢状面の区域の再構築を図示しており、GFPを形質導入したHSPCをICV注入して90日目に、GFP+細胞の分布の広がりを示している。核に関するGFP(緑/グレー)およびTopro III(TPIII、薄い青色/薄いグレー)を示している。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS 8.0ソフトウェアを用いて行った。図1Dは、GFP形質導入HSPCのICV移植後の90日目に、BU_TXマウスからの脳の薄片における、GFP(緑/グレー)およびIba-1(赤色/薄いグレー)に関する免疫蛍光解析を図示している。M=融合したものである。関連するドット付きの箱の20×および40×倍率を示している。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。図1Eは、BU16mg/kg×4日間で事前処置した(NSG)もしくは致死未満照射で事前処置した(RagMLD)、NSGマウスまたはRag-/-γ-鎖-/-As2-/-(RagMLD)マウスにおいて、GFPまたはアリールスルファターゼA(ARSA)をコードするLVを形質導入したヒトCD34+細胞(ヒトにおいてHSPCとなり、マウスに由来するLin-細胞に等価な集団と見なす)の移植に関する実験スキームである。NSGマウスは、NSGドナーに由来する未操作単核細胞も受けた。グラフは、4組の棒を含む。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図1Fは、GFP LVを形質導入したヒトCD34+細胞を、20週間早く、移植したNSGマウスに由来する、脳単核細胞の解析からの代表的なドットのプロットを図示している。マウス脳中のヒト細胞の存在率は、2つの代表的な動物中で、および2つの解析方法(SSCについてヒトCD45、およびマウスCD45についてヒトCD45)で示されている。これらのプロットはまた、移植後のNSG脳において特定されたヒトCD45+細胞は、CD11b、CX3Cr1およびGFPを発現していることを示している。図1Gは、移植後の12~20週間のBU処置または致死未満の照射Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-(NSG)、および5週間(Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-)後の臍帯血に由来するCD34+細胞を、IVまたはICV移植したNSGおよびRagMLDマウスの脳から回収した、ヒトCD45+CD11b+細胞の存在率を図示したグラフである。値は、IVに対する倍率として表しており、IVは、NSGマウスでは、3+/-1.3に等しく、RagMLDでは、2,9+/-0.7に等しい。N≧5のマウス/群;平均値およびSDを示している。NSGマウスでは、スチューデントt検定で、P<0.001である;RagMLDマウスでは、ボンフェローニ事後検定による一元配置ANOVAでp<0.05である。図1Hは、GFPを形質導入したCD34+細胞のICV移植後の90日目のNSGマウスからの脳薄片上のGFP、Iba-1(共染色)、CD11b(共染色)、CD68(共染色なし)およびCD163(共染色なし)に関する免疫蛍光解析からの結果を図示している。青色では、核は、TP IIIによって染色された。関連するドット付きの箱の、20×および40×倍率を示している。M=融合したものである。
図1A~1Hは、マウスおよびヒトHSPCの脳室内注入後の脳における、骨髄細胞の再構成を図示している。図1Aは、骨髄アブレーションマウス(BU:ブスルファン処置による骨髄アブレーション;IRR:致死照射)における、(マウスにおいて、HSPCとなる)系統-(Lin-)細胞のICV移植に関する実験スキームを図示している。分析の様々な時間点を示している。Lin-細胞に、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードするLVを形質導入した。図1Bは、BU処置した(BU-TX)マウスおよび照射(IRR)マウスにおける、ICVおよびIV HSPC移植後、様々な時間点における、全骨髄(CD45+CD11b+)脳コンパートメント内で特定されたGFP+細胞の存在率(frequency)を図示しているグラフである。時間点および群あたり、N≧5のマウスである;平均値およびSDを示している。二元配置ANOVAにより、BUおよびIRRマウスにおいて、細胞投与の経路および時間に有意な効果(ICV対IVおよび時間p<0.005)があることが示された。これらのデータは、HSPCの脳室内注入後の脳において、迅速かつ頑強な骨髄細胞生着があることを示している。グラフの棒は、4本の棒からなる3組で示されている。左から右に、IRR IV(グレー)、IRR ICV(白)、BU IV(濃いグレー)、BU ICV(さらに濃いグレー)である。図1Cは、代表的なICV移植BU-TXマウスの脳の矢状面の区域の再構築を図示しており、GFPを形質導入したHSPCをICV注入して90日目に、GFP+細胞の分布の広がりを示している。核に関するGFP(緑/グレー)およびTopro III(TPIII、薄い青色/薄いグレー)を示している。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS 8.0ソフトウェアを用いて行った。図1Dは、GFP形質導入HSPCのICV移植後の90日目に、BU_TXマウスからの脳の薄片における、GFP(緑/グレー)およびIba-1(赤色/薄いグレー)に関する免疫蛍光解析を図示している。M=融合したものである。関連するドット付きの箱の20×および40×倍率を示している。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。図1Eは、BU16mg/kg×4日間で事前処置した(NSG)もしくは致死未満照射で事前処置した(RagMLD)、NSGマウスまたはRag-/-γ-鎖-/-As2-/-(RagMLD)マウスにおいて、GFPまたはアリールスルファターゼA(ARSA)をコードするLVを形質導入したヒトCD34+細胞(ヒトにおいてHSPCとなり、マウスに由来するLin-細胞に等価な集団と見なす)の移植に関する実験スキームである。NSGマウスは、NSGドナーに由来する未操作単核細胞も受けた。グラフは、4組の棒を含む。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図1Fは、GFP LVを形質導入したヒトCD34+細胞を、20週間早く、移植したNSGマウスに由来する、脳単核細胞の解析からの代表的なドットのプロットを図示している。マウス脳中のヒト細胞の存在率は、2つの代表的な動物中で、および2つの解析方法(SSCについてヒトCD45、およびマウスCD45についてヒトCD45)で示されている。これらのプロットはまた、移植後のNSG脳において特定されたヒトCD45+細胞は、CD11b、CX3Cr1およびGFPを発現していることを示している。図1Gは、移植後の12~20週間のBU処置または致死未満の照射Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-(NSG)、および5週間(Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-)後の臍帯血に由来するCD34+細胞を、IVまたはICV移植したNSGおよびRagMLDマウスの脳から回収した、ヒトCD45+CD11b+細胞の存在率を図示したグラフである。値は、IVに対する倍率として表しており、IVは、NSGマウスでは、3+/-1.3に等しく、RagMLDでは、2,9+/-0.7に等しい。N≧5のマウス/群;平均値およびSDを示している。NSGマウスでは、スチューデントt検定で、P<0.001である;RagMLDマウスでは、ボンフェローニ事後検定による一元配置ANOVAでp<0.05である。図1Hは、GFPを形質導入したCD34+細胞のICV移植後の90日目のNSGマウスからの脳薄片上のGFP、Iba-1(共染色)、CD11b(共染色)、CD68(共染色なし)およびCD163(共染色なし)に関する免疫蛍光解析からの結果を図示している。青色では、核は、TP IIIによって染色された。関連するドット付きの箱の、20×および40×倍率を示している。M=融合したものである。
図2A~2Dは、GFP+Lin- HSPCをICV移植したマウスの短期間モニタリングを示している。図2AおよびBは、GFPをコードするLVを形質導入したLin- HSPCのICV注入後の表示した時間点において、BU処置したおよび移植した(BU_TX)マウスの脳(図2A)および骨髄(図2B)のCD45+細胞内で特定したGFP+細胞の存在率を示す2つのグラフを図示している。各時間点において、N≧3のマウス;平均値およびSDを示している。ボンフェローニ事後検定による一元配置ANOVAによって解析すると、1、3、6および24時間と比較すると、4日目にP値<0.001を示す。ICV移植細胞の生着は、脳中の大部分に存在し、移植マウスの骨髄において、GFP+細胞が少量だけしか存在しない、またはまったく存在しないことが検出された。図2Cおよび2Dは、2つのグラフ中に、形質導入したLin- HSPC(導入は、注入時のHSPCを表す)をICV注入した後の、様々な時間点における、BU_TXマウスの脳から回収した、GFP+(ドナー)およびGFP-(レシピエント)CD45+細胞による、表示した造血幹細胞(図2C)および骨髄/ミクログリア(図2D)マーカーの発現を示している。各時間点において、N≧3のマウス;平均値およびSDを示している。二元配置Anovaは、マーカーおよび時間の有意な効果(p<0.0001)を示した。図2Cにおいて、GFP+細胞の場合、矢印は、c-Kit、Sca1、CD34、CXCR4、CD93およびTie2の%発現を示している。図2Cにおいて、GFP-細胞の場合、丸は、各列において、上部から下部に、CXCR4、CD34、CD93、c-Kit、Sca1およびTie2である。図2Dにおいて、GFP+細胞の場合、矢印はCD11b、CX3CR1およびCD115の%発現を示している。図2Dにおいて、GFP-細胞の場合、丸は、各列において、上部から下部に、CD11b、CX3CR1およびCD115である。移植細胞/その子孫は、造血幹細胞の発現を一過的に増加させ、続いて、骨髄/ミクログリアマーカーの発現レベルを向上させる。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図3A~3Jは、コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、移植後のドナー骨髄脳キメラ現象に対するIV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になることを示している。図3Aは、全骨髄CD45+CD11b+細胞、ミクログリア(μ)、一過的に増幅したμ(TAμ)およびCNSマクロファージ内で、0日目(ブルスルファンの最後の用量の24時間後)に、または5日後(5日目)にIV移植したドナー(GFP+)Lin- HSPCの脳の生着を示すグラフである。このグラフは、2つの時間点におけるHSPCの移植が、試験集団において、類似の脳生着をもたらすことを示している。図3Bは、出生して3日後(pnd)の新生マウス、21pndおよび60pndの成体マウス、ならびに移植後2か月時の成体HSPC移植動物において、CD45+lowCD11bhigh、CD45+low、CD11b+lowおよびCD45highCD11bhighとして、μ、TAμおよびCNSマクロファージ(CNSmac)の同定に関するゲーティング戦略を図示している。図3Cは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示している。移植造血細胞は、Lin- HSPC、またはc-kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞、または全骨髄(BM)である。図3Dは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスのBM内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、強固な生着を示さない。図3Eは、0日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒から、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Fは、0日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。図3Gは、ブスルファン前処理レシピエントに、区別して標識した(GFPまたはΔNGFRをコードするLV)造血細胞のIVおよび/またはICVの移植戦略を示す実験スキームを図示しており、この場合、化学療法の5日後にIV細胞を移植した一方、ICV細胞は0日目に移植した。移植造血細胞は、Lin- HSPCまたはKSL細胞または全BMである。図3Hは、移植して3か月後の犠牲時の移植マウスから回収した全BM細胞内のドナー由来細胞(CD45.1=IV移植細胞の子孫であり、GFP発現細胞=ICV移植細胞の子孫である)の存在率を図示するグラフである。GFP+ICV移植細胞は、BMにおいて、生着しない。図3Iは、5日目において色分けによって表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内の、ドナー由来細胞の存在率(ΔNGFRおよびGFPを発現する細胞の合計として)を図示するグラフである。造血細胞のICVおよびIVによる共送達により、Lin-移植のみのIVと比較して、試験したすべての組合せにおいて、移植後の脳ドナーキメラ現象が向上する。各組における一番左の棒は、IVのみ(白)、LIN IV LIN ICV(濃いグレー)、KLS IV LIN ICV(中間グレー)およびBM IV LIN ICV(グレー)である。図3Jは、5日目において表示した移植マウスのCD45+CD11b+細胞、μ、TAμおよびCNSmac内で細胞を発現するドナー由来のΔNGFR(IV移植細胞の子孫)およびGFP(ICV移植細胞の子孫)の存在率の差異を図示するグラフである。全BMのIV移植につながるLin- ICV送達により、脳におけるIV移植細胞/その子孫の生着が最低になる。これらの棒の組(4本の棒/一組)は、左から右に:IVのみ(NGFR)、LIN IV LIN ICV(DNGFR)、LIN IV LIN ICV(GFP)、KLS IV LIN ICV(DNGFR)、KLS IV LIN ICV(GFP)、BM IV LIN ICV(DNGFR)およびBM IV LIN ICV(GFP)である。ボンフェローニ事後検定による一元配置Anova、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001、****=p<0.0001。
図4A~4Eは、移植マウスの脳から回収した骨髄細胞中に、ミクログリアシグネチャが存在していることを示している。図4Aは、GFP+HSPCをIVまたはICV(群あたりn=5)での移植後の90日目の、マウスの脳におけるμおよびTAμ細胞の存在率を図示するグラフである。図4Bは、遺伝子発現を解析するために、分類した細胞集団を示す、代表的なドットプロットを図示している。特に、HCT後の90日目における、ナイーブなP10および成体対照(ADULT_CT)動物、およびブスルファン処置マウス、および移植マウス(BU_TX)の脳における、CD45およびCD11bマーカーにより特定されたμおよびTAμが示されている。ドット付きの正方形中に含まれているドットのプロットは、代表的な移植BU処置マウスのμおよびTAμ集団内の、GFP-内因性細胞とGFP+ドナー由来細胞のキメラ現象の両方を示している。図4Cは、ADULT_CTμ細胞における同一遺伝子の発現に基づいて算出した、ブスルファン処置したIVおよびICV移植マウスの脳またはP10マウスから回収した各表示集団において、リアルタイムPCRによって得られた、選択ミクログリア遺伝子の発現の倍率変化(2-DDCTとして算出)を図示するグラフである。平均値が示されている。図4Dは、主要な構成成分解析(PCA)であり、図4Eは、ヒートマップであり、どちらも、ミクログリアおよびマクロファージ(LPM=大型腹腔マクロファージ;SPM=小型腹腔マクロファージ;BMDM=骨髄由来マクロファージ;TGEM=チオグリコレート誘発性腹腔マクロファージ)を含めた、Butovsky(Butovskyら、Nature neuroscience 17巻、131~143頁(2014年))(ナイーブなP10、およびADULT_CTおよびHCT動物から回収したμおよびTAμ)によってミクログリアシグネチャとして特定した試料内と、Gosselinら(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))において報告された試料内の遺伝子の発現解析を示している。全体として、これらのデータは、ICVおよびIV移植マウスの脳から単離した細胞は、マクロファージよりも、対照マウスから単離したμ細胞のレベルと同様のレベルで、これらの遺伝子が発現することを示すことを示している。
図4A~4Eは、移植マウスの脳から回収した骨髄細胞中に、ミクログリアシグネチャが存在していることを示している。図4Aは、GFP+HSPCをIVまたはICV(群あたりn=5)での移植後の90日目の、マウスの脳におけるμおよびTAμ細胞の存在率を図示するグラフである。図4Bは、遺伝子発現を解析するために、分類した細胞集団を示す、代表的なドットプロットを図示している。特に、HCT後の90日目における、ナイーブなP10および成体対照(ADULT_CT)動物、およびブスルファン処置マウス、および移植マウス(BU_TX)の脳における、CD45およびCD11bマーカーにより特定されたμおよびTAμが示されている。ドット付きの正方形中に含まれているドットのプロットは、代表的な移植BU処置マウスのμおよびTAμ集団内の、GFP-内因性細胞とGFP+ドナー由来細胞のキメラ現象の両方を示している。図4Cは、ADULT_CTμ細胞における同一遺伝子の発現に基づいて算出した、ブスルファン処置したIVおよびICV移植マウスの脳またはP10マウスから回収した各表示集団において、リアルタイムPCRによって得られた、選択ミクログリア遺伝子の発現の倍率変化(2-DDCTとして算出)を図示するグラフである。平均値が示されている。図4Dは、主要な構成成分解析(PCA)であり、図4Eは、ヒートマップであり、どちらも、ミクログリアおよびマクロファージ(LPM=大型腹腔マクロファージ;SPM=小型腹腔マクロファージ;BMDM=骨髄由来マクロファージ;TGEM=チオグリコレート誘発性腹腔マクロファージ)を含めた、Butovsky(Butovskyら、Nature neuroscience 17巻、131~143頁(2014年))(ナイーブなP10、およびADULT_CTおよびHCT動物から回収したμおよびTAμ)によってミクログリアシグネチャとして特定した試料内と、Gosselinら(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))において報告された試料内の遺伝子の発現解析を示している。全体として、これらのデータは、ICVおよびIV移植マウスの脳から単離した細胞は、マクロファージよりも、対照マウスから単離したμ細胞のレベルと同様のレベルで、これらの遺伝子が発現することを示すことを示している。
図4A~4Eは、移植マウスの脳から回収した骨髄細胞中に、ミクログリアシグネチャが存在していることを示している。図4Aは、GFP+HSPCをIVまたはICV(群あたりn=5)での移植後の90日目の、マウスの脳におけるμおよびTAμ細胞の存在率を図示するグラフである。図4Bは、遺伝子発現を解析するために、分類した細胞集団を示す、代表的なドットプロットを図示している。特に、HCT後の90日目における、ナイーブなP10および成体対照(ADULT_CT)動物、およびブスルファン処置マウス、および移植マウス(BU_TX)の脳における、CD45およびCD11bマーカーにより特定されたμおよびTAμが示されている。ドット付きの正方形中に含まれているドットのプロットは、代表的な移植BU処置マウスのμおよびTAμ集団内の、GFP-内因性細胞とGFP+ドナー由来細胞のキメラ現象の両方を示している。図4Cは、ADULT_CTμ細胞における同一遺伝子の発現に基づいて算出した、ブスルファン処置したIVおよびICV移植マウスの脳またはP10マウスから回収した各表示集団において、リアルタイムPCRによって得られた、選択ミクログリア遺伝子の発現の倍率変化(2-DDCTとして算出)を図示するグラフである。平均値が示されている。図4Dは、主要な構成成分解析(PCA)であり、図4Eは、ヒートマップであり、どちらも、ミクログリアおよびマクロファージ(LPM=大型腹腔マクロファージ;SPM=小型腹腔マクロファージ;BMDM=骨髄由来マクロファージ;TGEM=チオグリコレート誘発性腹腔マクロファージ)を含めた、Butovsky(Butovskyら、Nature neuroscience 17巻、131~143頁(2014年))(ナイーブなP10、およびADULT_CTおよびHCT動物から回収したμおよびTAμ)によってミクログリアシグネチャとして特定した試料内と、Gosselinら(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))において報告された試料内の遺伝子の発現解析を示している。全体として、これらのデータは、ICVおよびIV移植マウスの脳から単離した細胞は、マクロファージよりも、対照マウスから単離したμ細胞のレベルと同様のレベルで、これらの遺伝子が発現することを示すことを示している。
図4A~4Eは、移植マウスの脳から回収した骨髄細胞中に、ミクログリアシグネチャが存在していることを示している。図4Aは、GFP+HSPCをIVまたはICV(群あたりn=5)での移植後の90日目の、マウスの脳におけるμおよびTAμ細胞の存在率を図示するグラフである。図4Bは、遺伝子発現を解析するために、分類した細胞集団を示す、代表的なドットプロットを図示している。特に、HCT後の90日目における、ナイーブなP10および成体対照(ADULT_CT)動物、およびブスルファン処置マウス、および移植マウス(BU_TX)の脳における、CD45およびCD11bマーカーにより特定されたμおよびTAμが示されている。ドット付きの正方形中に含まれているドットのプロットは、代表的な移植BU処置マウスのμおよびTAμ集団内の、GFP-内因性細胞とGFP+ドナー由来細胞のキメラ現象の両方を示している。図4Cは、ADULT_CTμ細胞における同一遺伝子の発現に基づいて算出した、ブスルファン処置したIVおよびICV移植マウスの脳またはP10マウスから回収した各表示集団において、リアルタイムPCRによって得られた、選択ミクログリア遺伝子の発現の倍率変化(2-DDCTとして算出)を図示するグラフである。平均値が示されている。図4Dは、主要な構成成分解析(PCA)であり、図4Eは、ヒートマップであり、どちらも、ミクログリアおよびマクロファージ(LPM=大型腹腔マクロファージ;SPM=小型腹腔マクロファージ;BMDM=骨髄由来マクロファージ;TGEM=チオグリコレート誘発性腹腔マクロファージ)を含めた、Butovsky(Butovskyら、Nature neuroscience 17巻、131~143頁(2014年))(ナイーブなP10、およびADULT_CTおよびHCT動物から回収したμおよびTAμ)によってミクログリアシグネチャとして特定した試料内と、Gosselinら(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))において報告された試料内の遺伝子の発現解析を示している。全体として、これらのデータは、ICVおよびIV移植マウスの脳から単離した細胞は、マクロファージよりも、対照マウスから単離したμ細胞のレベルと同様のレベルで、これらの遺伝子が発現することを示すことを示している。
図4A~4Eは、移植マウスの脳から回収した骨髄細胞中に、ミクログリアシグネチャが存在していることを示している。図4Aは、GFP+HSPCをIVまたはICV(群あたりn=5)での移植後の90日目の、マウスの脳におけるμおよびTAμ細胞の存在率を図示するグラフである。図4Bは、遺伝子発現を解析するために、分類した細胞集団を示す、代表的なドットプロットを図示している。特に、HCT後の90日目における、ナイーブなP10および成体対照(ADULT_CT)動物、およびブスルファン処置マウス、および移植マウス(BU_TX)の脳における、CD45およびCD11bマーカーにより特定されたμおよびTAμが示されている。ドット付きの正方形中に含まれているドットのプロットは、代表的な移植BU処置マウスのμおよびTAμ集団内の、GFP-内因性細胞とGFP+ドナー由来細胞のキメラ現象の両方を示している。図4Cは、ADULT_CTμ細胞における同一遺伝子の発現に基づいて算出した、ブスルファン処置したIVおよびICV移植マウスの脳またはP10マウスから回収した各表示集団において、リアルタイムPCRによって得られた、選択ミクログリア遺伝子の発現の倍率変化(2-DDCTとして算出)を図示するグラフである。平均値が示されている。図4Dは、主要な構成成分解析(PCA)であり、図4Eは、ヒートマップであり、どちらも、ミクログリアおよびマクロファージ(LPM=大型腹腔マクロファージ;SPM=小型腹腔マクロファージ;BMDM=骨髄由来マクロファージ;TGEM=チオグリコレート誘発性腹腔マクロファージ)を含めた、Butovsky(Butovskyら、Nature neuroscience 17巻、131~143頁(2014年))(ナイーブなP10、およびADULT_CTおよびHCT動物から回収したμおよびTAμ)によってミクログリアシグネチャとして特定した試料内と、Gosselinら(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))において報告された試料内の遺伝子の発現解析を示している。全体として、これらのデータは、ICVおよびIV移植マウスの脳から単離した細胞は、マクロファージよりも、対照マウスから単離したμ細胞のレベルと同様のレベルで、これらの遺伝子が発現することを示すことを示している。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図5A~5Eは、移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、ミクログリアの成熟の機能を示すことを示している。図5Aは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に上方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Bは、μCT細胞対μ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Cは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に上方調節される遺伝子の機能的な濃縮を示している。図5Dは、μCT細胞対TAμ移植細胞において、差次的に下方調節された遺伝子の機能的な濃縮を示している。遺伝子セット濃縮解析(GSEA)による予備ランク付け解析を、デフォルトパラメータを使用する、遺伝子オントロジー(GO)生物学的プロセスに対するRNA-Seq差次的遺伝子発現データ(http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/collection)を使用して行った。GO(GOSemSim)の意味類似性を使用して、有意に濃縮したGOをクラスター形成させる(上方調節の場合、FDR<0.05、および下方調節の場合、FDR<0.001を有するGOを選択して、表示の明瞭性を増強した)。図5Eは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、成体マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。図5Fは、RNA-Seqにより正規化した遺伝子の発現値の倍率変化を示すグラフであり、遺伝子の発現は、ADULT_CT μ細胞に対して、ブスルファン処置移植マウスまたはP10マウスの脳から回収した表示集団において、p10マウス(Matcovitch-Natanら、Science. 353巻:6301頁(2016年))で上方調節されている。統計的検定に関しては、表2を参照されたい。
図6A~6Dは、ナイーブマウスまたは移植後マウスの脳実質に関連する造血細胞は、クローン形成および造血性再増殖可能性、ならびにミクログリア再構成可能性を有することを示している。図6Aは、HCTに関する実験スキームを図示している。CFUは、ナイーブ(UT)マウス、BU処置マウスおよび照射(IRR)マウスの骨髄(BM)および脳から、ならびにCD45.2 GFPを形質導入したHSPC(BU-HCT)を既に移植したマウスからプレート培養したものであった。図6Bは、BUおよびIRR動物の組織から得た、コロニー数(#CFC)を図示するグラフである。図6Cは、BU-HCT動物の組織から得た、コロニー数(#CFC)およびGFP+CFCを図示するグラフである。図6Dは、一次レシピエントに由来するBMまたは脳細胞または末梢血単核球細胞の投与を受けた二次レシピエントマウスのBMおよび脳における、FACS解析により回収した、GFP+細胞(および、BMの場合、系統分化)の存在率を図示するグラフである。マウスは、移植して4か月後に犠牲にした。
図7A~図7Eは、2匹のLSD動物モデルにおいて、HSPCのICVの共送達は、治療的妥当性を有することを示している。図7Aは、異染性白質ジストロフィー(MLD)の免疫不全動物モデルである、致死未満照射(Sub-L-IRR)Rag2-/-γ-鎖-/-As2-/-新生マウスへの、IV、IV+ICVまたはICVのみのいずれかの経路によって移植した、ヒトCB CD34+HSPCに関する、移植プロトコルの実験スキームを図示している。形質導入前に、HSPCは、アリールスルファターゼ(ARSA)をコードするLVを形質導入した(Sessaら、Lancet 2016年)。図7Bは、表示されている通り、ARSA-形質導入細胞をICVまたはIVまたはICV+IV移植したRag-/-γ-鎖-/-As2-/-マウスの脳および骨髄(BM)において測定された、ARSA活性(Rag-/-γ-鎖-/-As2+/+野生型マウスの組織中で測定された値に対する倍率として表す)を示すグラフである。N=3のマウス/群である。移植マウスは、移植して5週間後に犠牲にした。全体として、形質導入したHSPCの共送達(IV+ICV)により、IV単独またはICV単独手法と比べて、脳へのARSA送達が一層大きくなる。図7Cは、野生型(IDS+/+)ドナーに由来するLin- HSPCのイズロン酸スルファターゼ活性(IDS-/-、II型ムコ多糖症、すなわちMPS IIの動物モデル)における、欠損マウスでの移植実験のスキームである。野生型細胞を、IVのみまたはIV+ICVでのブスルファン骨髄アブレーション後の、2か月齢のIDS-/-マウスに投与した。移植マウスは、挙動検討によって180日間、追跡調査した。図7D~7Eは、ロータロッド試験における、移植および対照IDS-/-マウスの成績を示すグラフである。図7Dは、動物のロータロッドに対する潜時を示す。図7Eは、4日目(最後の試行)および1日目(最初の試行)との間の、ロータロッドに対する潜時の差異を示している。ICV+IV移植マウスは、IVのみおよび対照マウスと比べて、優れたロータロッド成績を示す。平均値およびSEMを示す。コホートあたりN=3~8マウスである。
図8A~8Fは、マウスにおける、HLAマイナー抗原不一致HSPC IV+ICV移植を示している。図8Aは、マウスにおける、HLAマイナー抗原不一致HSPC IV+ICV移植を行うための実験スキームを図示している。マウスは、10×106の全BM細胞をIVで、および0.3または1×106 Lin-細胞(ヒトCD34+細胞のマウス等価体)をICVで受けた。図8Bは、移植動物のカプラン-マイヤー生存曲線である。実験の終了時に、0日目のIV+ICV 3e5およびIVのみの群は、0日目のIV+ICV 1e6群とは対照的に、100%生存となることを示した。図8Cは、犠牲時の移植マウスの末梢血液(PB)、BM、脾臓(Spl)および胸腺(Thy)における、ドナーCD45.2細胞のキメラ現象を図示するグラフである。図8Dは、移植動物に由来する組織における、ドナーCD45.2細胞内のGFP+細胞存在率を示しており、ICV移植GFP+細胞は、移植マウスの造血組織中に生着されなかったことを示す。群あたりN=5である。図8Eは、犠牲時の移植マウスの脳骨髄集団(全CD45+CD11b+細胞)における、ドナーCD45.2細胞のキメラ現象を図示するグラフである。図8Fは、移植動物に由来する脳骨髄細胞における、ドナーCD45.2細胞内のGFP+細胞存在率を示しており、ICV移植GFP+細胞は、ドナー脳のキメラ現象の増大に寄与したことを示している。群あたりN=5である。
図9A~9Fは、マウスにおける、MHC不一致HSPC IV+ICV移植を示している。この状況では、ICV送達の脳ドナーキメラ現象への相加作用が維持されている。図9Aは、マウスにおける、HLAマイナー抗原不一致HSPC IV+ICV移植を行うための実験スキームを図示している。マウスは、10×106の全BM細胞をIVで、および0.3×106 Lin-細胞(ヒトCD34+細胞のマウス等価体)をICVで受けた。図9Bは、移植動物のカプラン-マイヤー生存曲線である。実験の終了時に、0日目のIV+ICV 3e5の群は、IVのみの群とは対照的に、100%生存となることを示した。図9Cは、犠牲時の移植マウスのPB、BM、SplおよびThyにおける、ドナーCD45.2細胞のキメラ現象を図示するグラフである。図9Dは、移植動物に由来する組織における、ドナーCD45.2細胞内のGFP+細胞存在率を示しており、ICV移植GFP+細胞は、移植マウスの造血組織中に生着されなかったことを示す。群あたりN=5である。図9Eは、犠牲時の移植マウスの脳骨髄集団における、ドナーCD45.2細胞のキメラ現象を図示するグラフである。図9Fは、移植動物に由来する脳骨髄細胞における、ドナーCD45.2細胞内のGFP+細胞存在率を示しており、ICV移植GFP+細胞は、ドナー脳のキメラ現象の増大に寄与したことを示している。群あたりN=5である。
図10A~10Bは、マウスにおける鞘内(IT)HSPC移植を示している。図10Aは、マウスにおける、ICV+IVおよびIVのみ(対照IV)との比較時の、差次的に標識したHSPC移植IT+IVに関する実験スキームを図示している。図10Bは、犠牲時における、移植マウスのBM、脳および脊髄における、GFP+およびCherry+細胞の生着の合計により作製した、ドナー細胞のキメラ現象を図示するグラフを示す。各列において、GFPは下部であり、Cherryは上部である。群あたりN=3~5である。IT HSPC送達は、強固な造血キメラ現象およびCNSキメラ現象を達成するための、貴重な経路を構成することができる。
図11A~11Jは、早期造血幹細胞/前駆細胞に由来する、移植後脳骨髄細胞を示している。図11Aは、HSPCのプール内の長期(LT)-HSCおよび前駆体が、c-kit、Sca-1および系統陰性染色、ならびにSLAM受容体マーカーCD150およびCD48を使用して、どのように予め単離されたかを示す実験スキームを図示している。次に、表示された分類集団を、GFP(KSL)およびΔNGFR(NOT-KSL)、ならびにGFP(LT-HSC)、ΔNGFR(MPP)、タグ-BFP(HPC-1)およびCHERRY(HPC-2)をコードするレンチウイルスベクター(LV)を差次的に形質導入し、続いて、ブスルファン-骨髄アブレーションマウスに、その元の比で競合的にIVまたはICVを移植した。ICV移植された動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作全BM細胞の投与も受けた。図11Bは、Aに記載されているマウスにおいて、表示したLVを形質導入して移植した細胞のin vivoでの液体子孫における、マーカー遺伝子の発現のヒストグラムを示している。図11Cは、犠牲時における、ブスルファン処置移植(BU_TX)マウスの全CD45+造血BM細胞、骨髄(CD11b)およびリンパ球(CD3およびB220)系統内の、移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示したグラフである。N=10のマウス/群である。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄いグレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Dは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のIV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Eは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のICV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Fは、HCT後の様々な時間点における、IV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。群あたりN=10のマウスである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Gは、HCT後の様々な時間点における、ICV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。群あたりN=10のマウスである。図11Hおよび図11Iは、移植後90日目において、KSL 部分集団をIV移植したBU処置マウスの脳のスライスの免疫蛍光解析を図示している。図11Hでは、LT-HSCの子孫細胞は、GFP+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(薄いグレー)である。Iba1染色は、青色チャネルにおけるものである。拡大率20×。M=融合したものである。右側のパネルに、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。図11Iでは、HPC2の子孫細胞は、Cherry+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(グレー)である。GFP+染色は、ΔNGFR免疫蛍光の非存在下では検出されなかった。核に関するTPIII(濃いグレー)を示している。上部パネルには、拡大率20×である。下部のパネルでは、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。画像は、共焦点顕微鏡(Radiance2100、Bio-Rad)によって取得し、Soft Work3.5.0.100によって処理した。図11Jは、移植に際しおける、KSLおよびNOT-KSL細胞およびKSL部分集団における、CXCR4発現の差次的レベルを示す、ヒストグラムのプロットを図示している。
図11A~11Jは、早期造血幹細胞/前駆細胞に由来する、移植後脳骨髄細胞を示している。図11Aは、HSPCのプール内の長期(LT)-HSCおよび前駆体が、c-kit、Sca-1および系統陰性染色、ならびにSLAM受容体マーカーCD150およびCD48を使用して、どのように予め単離されたかを示す実験スキームを図示している。次に、表示された分類集団を、GFP(KSL)およびΔNGFR(NOT-KSL)、ならびにGFP(LT-HSC)、ΔNGFR(MPP)、タグ-BFP(HPC-1)およびCHERRY(HPC-2)をコードするレンチウイルスベクター(LV)を差次的に形質導入し、続いて、ブスルファン-骨髄アブレーションマウスに、その元の比で競合的にIVまたはICVを移植した。ICV移植された動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作全BM細胞の投与も受けた。図11Bは、Aに記載されているマウスにおいて、表示したLVを形質導入して移植した細胞のin vivoでの液体子孫における、マーカー遺伝子の発現のヒストグラムを示している。図11Cは、犠牲時における、ブスルファン処置移植(BU_TX)マウスの全CD45+造血BM細胞、骨髄(CD11b)およびリンパ球(CD3およびB220)系統内の、移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示したグラフである。N=10のマウス/群である。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄いグレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Dは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のIV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Eは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のICV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Fは、HCT後の様々な時間点における、IV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。群あたりN=10のマウスである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Gは、HCT後の様々な時間点における、ICV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。群あたりN=10のマウスである。図11Hおよび図11Iは、移植後90日目において、KSL 部分集団をIV移植したBU処置マウスの脳のスライスの免疫蛍光解析を図示している。図11Hでは、LT-HSCの子孫細胞は、GFP+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(薄いグレー)である。Iba1染色は、青色チャネルにおけるものである。拡大率20×。M=融合したものである。右側のパネルに、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。図11Iでは、HPC2の子孫細胞は、Cherry+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(グレー)である。GFP+染色は、ΔNGFR免疫蛍光の非存在下では検出されなかった。核に関するTPIII(濃いグレー)を示している。上部パネルには、拡大率20×である。下部のパネルでは、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。画像は、共焦点顕微鏡(Radiance2100、Bio-Rad)によって取得し、Soft Work3.5.0.100によって処理した。図11Jは、移植に際しおける、KSLおよびNOT-KSL細胞およびKSL部分集団における、CXCR4発現の差次的レベルを示す、ヒストグラムのプロットを図示している。
図11A~11Jは、早期造血幹細胞/前駆細胞に由来する、移植後脳骨髄細胞を示している。図11Aは、HSPCのプール内の長期(LT)-HSCおよび前駆体が、c-kit、Sca-1および系統陰性染色、ならびにSLAM受容体マーカーCD150およびCD48を使用して、どのように予め単離されたかを示す実験スキームを図示している。次に、表示された分類集団を、GFP(KSL)およびΔNGFR(NOT-KSL)、ならびにGFP(LT-HSC)、ΔNGFR(MPP)、タグ-BFP(HPC-1)およびCHERRY(HPC-2)をコードするレンチウイルスベクター(LV)を差次的に形質導入し、続いて、ブスルファン-骨髄アブレーションマウスに、その元の比で競合的にIVまたはICVを移植した。ICV移植された動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作全BM細胞の投与も受けた。図11Bは、Aに記載されているマウスにおいて、表示したLVを形質導入して移植した細胞のin vivoでの液体子孫における、マーカー遺伝子の発現のヒストグラムを示している。図11Cは、犠牲時における、ブスルファン処置移植(BU_TX)マウスの全CD45+造血BM細胞、骨髄(CD11b)およびリンパ球(CD3およびB220)系統内の、移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示したグラフである。N=10のマウス/群である。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄いグレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Dは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のIV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Eは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のICV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Fは、HCT後の様々な時間点における、IV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。群あたりN=10のマウスである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Gは、HCT後の様々な時間点における、ICV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。群あたりN=10のマウスである。図11Hおよび図11Iは、移植後90日目において、KSL 部分集団をIV移植したBU処置マウスの脳のスライスの免疫蛍光解析を図示している。図11Hでは、LT-HSCの子孫細胞は、GFP+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(薄いグレー)である。Iba1染色は、青色チャネルにおけるものである。拡大率20×。M=融合したものである。右側のパネルに、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。図11Iでは、HPC2の子孫細胞は、Cherry+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(グレー)である。GFP+染色は、ΔNGFR免疫蛍光の非存在下では検出されなかった。核に関するTPIII(濃いグレー)を示している。上部パネルには、拡大率20×である。下部のパネルでは、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。画像は、共焦点顕微鏡(Radiance2100、Bio-Rad)によって取得し、Soft Work3.5.0.100によって処理した。図11Jは、移植に際しおける、KSLおよびNOT-KSL細胞およびKSL部分集団における、CXCR4発現の差次的レベルを示す、ヒストグラムのプロットを図示している。
図11A~11Jは、早期造血幹細胞/前駆細胞に由来する、移植後脳骨髄細胞を示している。図11Aは、HSPCのプール内の長期(LT)-HSCおよび前駆体が、c-kit、Sca-1および系統陰性染色、ならびにSLAM受容体マーカーCD150およびCD48を使用して、どのように予め単離されたかを示す実験スキームを図示している。次に、表示された分類集団を、GFP(KSL)およびΔNGFR(NOT-KSL)、ならびにGFP(LT-HSC)、ΔNGFR(MPP)、タグ-BFP(HPC-1)およびCHERRY(HPC-2)をコードするレンチウイルスベクター(LV)を差次的に形質導入し、続いて、ブスルファン-骨髄アブレーションマウスに、その元の比で競合的にIVまたはICVを移植した。ICV移植された動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作全BM細胞の投与も受けた。図11Bは、Aに記載されているマウスにおいて、表示したLVを形質導入して移植した細胞のin vivoでの液体子孫における、マーカー遺伝子の発現のヒストグラムを示している。図11Cは、犠牲時における、ブスルファン処置移植(BU_TX)マウスの全CD45+造血BM細胞、骨髄(CD11b)およびリンパ球(CD3およびB220)系統内の、移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示したグラフである。N=10のマウス/群である。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄いグレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Dは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のIV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Eは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のICV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Fは、HCT後の様々な時間点における、IV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。群あたりN=10のマウスである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Gは、HCT後の様々な時間点における、ICV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。群あたりN=10のマウスである。図11Hおよび図11Iは、移植後90日目において、KSL 部分集団をIV移植したBU処置マウスの脳のスライスの免疫蛍光解析を図示している。図11Hでは、LT-HSCの子孫細胞は、GFP+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(薄いグレー)である。Iba1染色は、青色チャネルにおけるものである。拡大率20×。M=融合したものである。右側のパネルに、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。図11Iでは、HPC2の子孫細胞は、Cherry+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(グレー)である。GFP+染色は、ΔNGFR免疫蛍光の非存在下では検出されなかった。核に関するTPIII(濃いグレー)を示している。上部パネルには、拡大率20×である。下部のパネルでは、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。画像は、共焦点顕微鏡(Radiance2100、Bio-Rad)によって取得し、Soft Work3.5.0.100によって処理した。図11Jは、移植に際しおける、KSLおよびNOT-KSL細胞およびKSL部分集団における、CXCR4発現の差次的レベルを示す、ヒストグラムのプロットを図示している。
図11A~11Jは、早期造血幹細胞/前駆細胞に由来する、移植後脳骨髄細胞を示している。図11Aは、HSPCのプール内の長期(LT)-HSCおよび前駆体が、c-kit、Sca-1および系統陰性染色、ならびにSLAM受容体マーカーCD150およびCD48を使用して、どのように予め単離されたかを示す実験スキームを図示している。次に、表示された分類集団を、GFP(KSL)およびΔNGFR(NOT-KSL)、ならびにGFP(LT-HSC)、ΔNGFR(MPP)、タグ-BFP(HPC-1)およびCHERRY(HPC-2)をコードするレンチウイルスベクター(LV)を差次的に形質導入し、続いて、ブスルファン-骨髄アブレーションマウスに、その元の比で競合的にIVまたはICVを移植した。ICV移植された動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作全BM細胞の投与も受けた。図11Bは、Aに記載されているマウスにおいて、表示したLVを形質導入して移植した細胞のin vivoでの液体子孫における、マーカー遺伝子の発現のヒストグラムを示している。図11Cは、犠牲時における、ブスルファン処置移植(BU_TX)マウスの全CD45+造血BM細胞、骨髄(CD11b)およびリンパ球(CD3およびB220)系統内の、移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示したグラフである。N=10のマウス/群である。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄いグレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Dは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のIV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Eは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のICV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Fは、HCT後の様々な時間点における、IV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。群あたりN=10のマウスである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Gは、HCT後の様々な時間点における、ICV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。群あたりN=10のマウスである。図11Hおよび図11Iは、移植後90日目において、KSL 部分集団をIV移植したBU処置マウスの脳のスライスの免疫蛍光解析を図示している。図11Hでは、LT-HSCの子孫細胞は、GFP+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(薄いグレー)である。Iba1染色は、青色チャネルにおけるものである。拡大率20×。M=融合したものである。右側のパネルに、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。図11Iでは、HPC2の子孫細胞は、Cherry+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(グレー)である。GFP+染色は、ΔNGFR免疫蛍光の非存在下では検出されなかった。核に関するTPIII(濃いグレー)を示している。上部パネルには、拡大率20×である。下部のパネルでは、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。画像は、共焦点顕微鏡(Radiance2100、Bio-Rad)によって取得し、Soft Work3.5.0.100によって処理した。図11Jは、移植に際しおける、KSLおよびNOT-KSL細胞およびKSL部分集団における、CXCR4発現の差次的レベルを示す、ヒストグラムのプロットを図示している。
図11A~11Jは、早期造血幹細胞/前駆細胞に由来する、移植後脳骨髄細胞を示している。図11Aは、HSPCのプール内の長期(LT)-HSCおよび前駆体が、c-kit、Sca-1および系統陰性染色、ならびにSLAM受容体マーカーCD150およびCD48を使用して、どのように予め単離されたかを示す実験スキームを図示している。次に、表示された分類集団を、GFP(KSL)およびΔNGFR(NOT-KSL)、ならびにGFP(LT-HSC)、ΔNGFR(MPP)、タグ-BFP(HPC-1)およびCHERRY(HPC-2)をコードするレンチウイルスベクター(LV)を差次的に形質導入し、続いて、ブスルファン-骨髄アブレーションマウスに、その元の比で競合的にIVまたはICVを移植した。ICV移植された動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作全BM細胞の投与も受けた。図11Bは、Aに記載されているマウスにおいて、表示したLVを形質導入して移植した細胞のin vivoでの液体子孫における、マーカー遺伝子の発現のヒストグラムを示している。図11Cは、犠牲時における、ブスルファン処置移植(BU_TX)マウスの全CD45+造血BM細胞、骨髄(CD11b)およびリンパ球(CD3およびB220)系統内の、移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示したグラフである。N=10のマウス/群である。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄いグレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Dは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のIV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Eは、移植後90日目における、BU_TXマウスの脳の全骨髄(CD45+CD11b+)細胞、μおよびTAμ内のICV移植したKSLおよびNOT-KSLに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部まで、KSL(グレー)およびnot-KSL(白)である。図11Fは、HCT後の様々な時間点における、IV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。群あたりN=10のマウスである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。図11Gは、HCT後の様々な時間点における、ICV移植したブスルファン-骨髄アブレーションマウスの脳の全骨髄細胞、μおよびTAμ内の移植KSL部分集団のそれぞれに由来する細胞の存在率を図示するグラフである。各列において、下部から上部に、LT-HSC(薄グレー)、MPP(濃いグレー)、HPC2(グレー)およびHPC1(さらに薄いグレー)である。群あたりN=10のマウスである。図11Hおよび図11Iは、移植後90日目において、KSL 部分集団をIV移植したBU処置マウスの脳のスライスの免疫蛍光解析を図示している。図11Hでは、LT-HSCの子孫細胞は、GFP+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(薄いグレー)である。Iba1染色は、青色チャネルにおけるものである。拡大率20×。M=融合したものである。右側のパネルに、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。図11Iでは、HPC2の子孫細胞は、Cherry+であり、MPPの子孫細胞は、ΔNGFR+(グレー)である。GFP+染色は、ΔNGFR免疫蛍光の非存在下では検出されなかった。核に関するTPIII(濃いグレー)を示している。上部パネルには、拡大率20×である。下部のパネルでは、20×(上部)およびその40×の拡大率(下部)における他の代表的な融合図を示している。画像は、共焦点顕微鏡(Radiance2100、Bio-Rad)によって取得し、Soft Work3.5.0.100によって処理した。図11Jは、移植に際しおける、KSLおよびNOT-KSL細胞およびKSL部分集団における、CXCR4発現の差次的レベルを示す、ヒストグラムのプロットを図示している。
図12A~12Eは、Fgd5+HSCが、ICVおよびIV移植時の両方で、脳中のミクログリア様子孫を発生させることを示している。図12Aは、Fgd5+HSC(Lin- ckit+ Sca-1+ Flk2- CD34-)が、CD45.2 Fdg5-グリーンドナーマウスから単離された、実験スキームを図示している。Fgd5+ HSC(n=500)を、ブスルファン骨髄アブレーションまたは致死的に照射したCD45.1レシピエントマウスに、IVまたはICV移植した。移植動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作CD45.1 全BM細胞の投与も受けた。図12Bは、ブスルファンおよび照射の前処理後に、Fgd5細胞をIV移植したマウスの脳骨髄CD11b+細胞内のドナー細胞(CD45.2+)の存在率を図示するグラフである。群あたりN≧4である。図12Cは、ブスルファンおよび照射前処理後に、Fgd5細胞をICV移植したマウスの脳骨髄CD11b+細胞内のドナー細胞(CD45.2+)の存在率を図示するグラフである。群あたりN≧4である。図12Dは、IV移植したブスルファン-前処理マウスにおける、ドナー由来細胞内のμ、TAμおよびCNSmac集団を図示するグラフである。群あたりN≧4である。図12Eは、ICV移植したブスルファン-前処理マウスにおける、ドナー由来細胞内のμ、TAμおよびCNSmac集団を図示するグラフである。群あたりN≧4である。
図12A~12Eは、Fgd5+HSCが、ICVおよびIV移植時の両方で、脳中のミクログリア様子孫を発生させることを示している。図12Aは、Fgd5+HSC(Lin- ckit+ Sca-1+ Flk2- CD34-)が、CD45.2 Fdg5-グリーンドナーマウスから単離された、実験スキームを図示している。Fgd5+ HSC(n=500)を、ブスルファン骨髄アブレーションまたは致死的に照射したCD45.1レシピエントマウスに、IVまたはICV移植した。移植動物は、移植後5日目に、造血レスキューのため、未操作CD45.1 全BM細胞の投与も受けた。図12Bは、ブスルファンおよび照射の前処理後に、Fgd5細胞をIV移植したマウスの脳骨髄CD11b+細胞内のドナー細胞(CD45.2+)の存在率を図示するグラフである。群あたりN≧4である。図12Cは、ブスルファンおよび照射前処理後に、Fgd5細胞をICV移植したマウスの脳骨髄CD11b+細胞内のドナー細胞(CD45.2+)の存在率を図示するグラフである。群あたりN≧4である。図12Dは、IV移植したブスルファン-前処理マウスにおける、ドナー由来細胞内のμ、TAμおよびCNSmac集団を図示するグラフである。群あたりN≧4である。図12Eは、ICV移植したブスルファン-前処理マウスにおける、ドナー由来細胞内のμ、TAμおよびCNSmac集団を図示するグラフである。群あたりN≧4である。
図13A~13Bは、CX3CR1発現細胞および脳骨髄キメラ現象に対して陰性の細胞の寄与を記載している。図13Aは、CX3CR1-GFPマウスの骨髄の特徴、特に、表示されている、様々な骨髄部分集団におけるGFPの発現を示す、一連のグラフである。各列において底部から上部まで、GFP neg(薄いグレー)、GFP low(濃いグレー)およびGFP high(薄いグレー)である。図13Bは、リポータマウスであるCX3CR1-GFPマウスおよび脳中で生じたキメラ現象から単離した細胞を用いてキメラマウスを発生させるために使用した実験設定を図示している。GFP+/highLin-HSPCの投与を受けたマウスは、脳中でCX3CR1 CD45.2ドナー細胞により生着されなかった(代表的なドットのプロットは、左側の箱に示されている)一方、CX3CR1で分類されなかった全骨髄を移植すると、ドナー細胞の持続的な生着を示し、これはミクログリアの分化の際に、GFPを強固に発現した(代表的なドットプロットが、左側の箱に示されている)。これにより、GFP-細胞(CX3CR1を発現しない)は、脳骨髄キメラ現象の定着のために移植されることを示している。
図13A~13Bは、CX3CR1発現細胞および脳骨髄キメラ現象に対して陰性の細胞の寄与を記載している。図13Aは、CX3CR1-GFPマウスの骨髄の特徴、特に、表示されている、様々な骨髄部分集団におけるGFPの発現を示す、一連のグラフである。各列において底部から上部まで、GFP neg(薄いグレー)、GFP low(濃いグレー)およびGFP high(薄いグレー)である。図13Bは、リポータマウスであるCX3CR1-GFPマウスおよび脳中で生じたキメラ現象から単離した細胞を用いてキメラマウスを発生させるために使用した実験設定を図示している。GFP+/highLin-HSPCの投与を受けたマウスは、脳中でCX3CR1 CD45.2ドナー細胞により生着されなかった(代表的なドットのプロットは、左側の箱に示されている)一方、CX3CR1で分類されなかった全骨髄を移植すると、ドナー細胞の持続的な生着を示し、これはミクログリアの分化の際に、GFPを強固に発現した(代表的なドットプロットが、左側の箱に示されている)。これにより、GFP-細胞(CX3CR1を発現しない)は、脳骨髄キメラ現象の定着のために移植されることを示している。
図13A~13Bは、CX3CR1発現細胞および脳骨髄キメラ現象に対して陰性の細胞の寄与を記載している。図13Aは、CX3CR1-GFPマウスの骨髄の特徴、特に、表示されている、様々な骨髄部分集団におけるGFPの発現を示す、一連のグラフである。各列において底部から上部まで、GFP neg(薄いグレー)、GFP low(濃いグレー)およびGFP high(薄いグレー)である。図13Bは、リポータマウスであるCX3CR1-GFPマウスおよび脳中で生じたキメラ現象から単離した細胞を用いてキメラマウスを発生させるために使用した実験設定を図示している。GFP+/highLin-HSPCの投与を受けたマウスは、脳中でCX3CR1 CD45.2ドナー細胞により生着されなかった(代表的なドットのプロットは、左側の箱に示されている)一方、CX3CR1で分類されなかった全骨髄を移植すると、ドナー細胞の持続的な生着を示し、これはミクログリアの分化の際に、GFPを強固に発現した(代表的なドットプロットが、左側の箱に示されている)。これにより、GFP-細胞(CX3CR1を発現しない)は、脳骨髄キメラ現象の定着のために移植されることを示している。
図14A~図14Dは、CD34+およびCD38-として定義されるヒトLT-HSCの、脳骨髄子孫細胞の発生への寄与を示している。図14Aは、ヒト動員末梢血液からのヒトCD34+CD38+(前駆体)およびCD34+CD38-(幹濃縮細胞)の同定に関するゲーティング戦略を示す、代表的なドットプロットである。細胞に、表示した存在率で、GFPおよびタグ-BFPをコードするLVを差次的に形質導入し、移植するためNSG骨髄アブレーションマウスに混合した。図14Bは、Aに表示されている細胞を移植したNSGマウスの脳において回収したヒトCD45+細胞画分内の、GFP(CD38-)またはタグ-BFP(CD38+)により印を付けた細胞の存在率を示すグラフである。N≧5のマウス/群である。平均値およびSEMを示している。各列において、下部から上部まで、CD38-(グレー)およびCD38+(白)である。図14Cは、ヒト動員末梢血液から回収したCD34+細胞に対する、マーカーCD38およびCD90の発現による、長期間および短期間ヒトHSCおよび前駆体の同定に関するゲーティング戦略を示す、代表的なドットプロットである。細胞に、表示した存在率で、GFP、Cherry、タグ-BFP(シアン)およびmO2(オレンジ)をコードするLVを差次的に形質導入し、移植するためNSG前処理マウスに混合した。図14Dは、14Aに表示されている細胞を移植したNSGマウスの脳において回収したヒトCD45+細胞画分内の、表示マーカーにより印を付けた細胞の存在率を示すグラフである。底部から上部:CD38-CD90+(グレー)、CD38-CD90-low(薄いグレー)、CD38+CD90-(中間グレー)およびCD38+CD90+high(さらに薄いグレー)。N≧5のマウス/群である。平均値およびSEMを示している。全体として、CD34+CD38-は、脳骨髄細胞のキメラ現象に最も大きく寄与することを示した。
図15A~15Cは、BU感受性による、脳常在性の推定上のμ前駆体の同定を図示している。図15Aは、ブスルファンの1用量または4用量分後の5日目に、アポトーシス性アネキシン+細胞の画分の増加が、造血骨髄、および最も重要なことにCD45+c-kit+細胞内で検出されたことを示している。各組における、一番左の棒から、CO(白)、1×BU(濃いグレー)および4×BU(黒)である。図15Bは、対照動物、およびBU処置したマウスのバイタルCD45+脳細胞内の、γH2AX+細胞による代表的なFACSプロットを示している。図15Cは、ブスルファン前処理マウスまたは対照の未処置マウス(CTR)後の1日目に解析したマウスの脳におけるγH2AXマーカー分布を示している。挿入図は、γH2AX、ニューロン(NeuN)、ミクログリア(Iba1)または星状細胞(GFAP)に関する、共免疫染色した代表的なレーザースキャニング共焦点顕微鏡の顕微鏡写真である。スケールバー=10μm。画像は、20×の拡大率の共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアを用いて行った。挿入図では、拡大率40×である。
図15A~15Cは、BU感受性による、脳常在性の推定上のμ前駆体の同定を図示している。図15Aは、ブスルファンの1用量または4用量分後の5日目に、アポトーシス性アネキシン+細胞の画分の増加が、造血骨髄、および最も重要なことにCD45+c-kit+細胞内で検出されたことを示している。各組における、一番左の棒から、CO(白)、1×BU(濃いグレー)および4×BU(黒)である。図15Bは、対照動物、およびBU処置したマウスのバイタルCD45+脳細胞内の、γH2AX+細胞による代表的なFACSプロットを示している。図15Cは、ブスルファン前処理マウスまたは対照の未処置マウス(CTR)後の1日目に解析したマウスの脳におけるγH2AXマーカー分布を示している。挿入図は、γH2AX、ニューロン(NeuN)、ミクログリア(Iba1)または星状細胞(GFAP)に関する、共免疫染色した代表的なレーザースキャニング共焦点顕微鏡の顕微鏡写真である。スケールバー=10μm。画像は、20×の拡大率の共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアを用いて行った。挿入図では、拡大率40×である。
図15A~15Cは、BU感受性による、脳常在性の推定上のμ前駆体の同定を図示している。図15Aは、ブスルファンの1用量または4用量分後の5日目に、アポトーシス性アネキシン+細胞の画分の増加が、造血骨髄、および最も重要なことにCD45+c-kit+細胞内で検出されたことを示している。各組における、一番左の棒から、CO(白)、1×BU(濃いグレー)および4×BU(黒)である。図15Bは、対照動物、およびBU処置したマウスのバイタルCD45+脳細胞内の、γH2AX+細胞による代表的なFACSプロットを示している。図15Cは、ブスルファン前処理マウスまたは対照の未処置マウス(CTR)後の1日目に解析したマウスの脳におけるγH2AXマーカー分布を示している。挿入図は、γH2AX、ニューロン(NeuN)、ミクログリア(Iba1)または星状細胞(GFAP)に関する、共免疫染色した代表的なレーザースキャニング共焦点顕微鏡の顕微鏡写真である。スケールバー=10μm。画像は、20×の拡大率の共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアを用いて行った。挿入図では、拡大率40×である。
図16A~16Dは、調節された治療的遺伝子発現のためのミクログリアの分子工学操作を図示している。図16Aは、マウスTSPOプロモーターの代表例および配列を図示している。図16Bは、GFP cDNAの上流のSIN LVプラスミドに、Tspo遺伝子の上流の2.7Kbpをクローニングして得られたLVを示している。本発明者らは、このベクターBV-2細胞(マウスのミクログリア細胞系)を形質導入して、このプロモーターにより推進される発現を評価した。TSPO発現は、ストレスに応答したミクログリア細胞中で刺激されることが公知であり、in vivoでのLPS注入により模擬され得る。図16Cは、LPS刺激後の、GFPポジティブな形質導入BV2細胞およびGFP平均蛍光強度のシフトを示すヒストグラムである。図16Dは、LPS刺激時における、基底条件での形質導入されたBV2細胞のGFP(ベクター含有量に対して正規化した)の平均蛍光強度(MFI)を示すグラフである(n=4:平均値±SEM)。*=p<0.0001スチューデントT検定。
図16A~16Dは、調節された治療的遺伝子発現のためのミクログリアの分子工学操作を図示している。図16Aは、マウスTSPOプロモーターの代表例および配列を図示している。図16Bは、GFP cDNAの上流のSIN LVプラスミドに、Tspo遺伝子の上流の2.7Kbpをクローニングして得られたLVを示している。本発明者らは、このベクターBV-2細胞(マウスのミクログリア細胞系)を形質導入して、このプロモーターにより推進される発現を評価した。TSPO発現は、ストレスに応答したミクログリア細胞中で刺激されることが公知であり、in vivoでのLPS注入により模擬され得る。図16Cは、LPS刺激後の、GFPポジティブな形質導入BV2細胞およびGFP平均蛍光強度のシフトを示すヒストグラムである。図16Dは、LPS刺激時における、基底条件での形質導入されたBV2細胞のGFP(ベクター含有量に対して正規化した)の平均蛍光強度(MFI)を示すグラフである(n=4:平均値±SEM)。*=p<0.0001スチューデントT検定。
図16A~16Dは、調節された治療的遺伝子発現のためのミクログリアの分子工学操作を図示している。図16Aは、マウスTSPOプロモーターの代表例および配列を図示している。図16Bは、GFP cDNAの上流のSIN LVプラスミドに、Tspo遺伝子の上流の2.7Kbpをクローニングして得られたLVを示している。本発明者らは、このベクターBV-2細胞(マウスのミクログリア細胞系)を形質導入して、このプロモーターにより推進される発現を評価した。TSPO発現は、ストレスに応答したミクログリア細胞中で刺激されることが公知であり、in vivoでのLPS注入により模擬され得る。図16Cは、LPS刺激後の、GFPポジティブな形質導入BV2細胞およびGFP平均蛍光強度のシフトを示すヒストグラムである。図16Dは、LPS刺激時における、基底条件での形質導入されたBV2細胞のGFP(ベクター含有量に対して正規化した)の平均蛍光強度(MFI)を示すグラフである(n=4:平均値±SEM)。*=p<0.0001スチューデントT検定。
図16A~16Dは、調節された治療的遺伝子発現のためのミクログリアの分子工学操作を図示している。図16Aは、マウスTSPOプロモーターの代表例および配列を図示している。図16Bは、GFP cDNAの上流のSIN LVプラスミドに、Tspo遺伝子の上流の2.7Kbpをクローニングして得られたLVを示している。本発明者らは、このベクターBV-2細胞(マウスのミクログリア細胞系)を形質導入して、このプロモーターにより推進される発現を評価した。TSPO発現は、ストレスに応答したミクログリア細胞中で刺激されることが公知であり、in vivoでのLPS注入により模擬され得る。図16Cは、LPS刺激後の、GFPポジティブな形質導入BV2細胞およびGFP平均蛍光強度のシフトを示すヒストグラムである。図16Dは、LPS刺激時における、基底条件での形質導入されたBV2細胞のGFP(ベクター含有量に対して正規化した)の平均蛍光強度(MFI)を示すグラフである(n=4:平均値±SEM)。*=p<0.0001スチューデントT検定。
図17A~17Iは、ICV送達時の、ナノ粒子(NP)特徴および生体内分布を図示している。図17Aは、使用した第1世代のローダミンナノ粒子のサイズを示している。図17B~17Dは、フローサイトメトリーにより評価した、ICV注入した第1世代のナノ粒子の脳における分布を示している。CD45+細胞によるナノ粒子取り込みは、マンニトールの存在下で増大し(図17B)、CD45+CD11b+細胞と比べて、CD45+c-kit+細胞において高く(図17C)、CD45+Edu-細胞と比べて、CD45+Edu+細胞の範囲内にある(図17D)。図17Eは、NPをICV注入して3日後に解析したマウスからの脳の矢状面のスライスにおける、ローダミン化したNPシグナル(赤色/薄いグレー)およびDAPI核染色(青/濃いグレー)の代表的な落射蛍光顕微鏡写真である。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアを用いて行った。図17Fは、Rho+である合計面積を%として表した、表示されている脳領域における、ナノ粒子の分布を示すグラフである。図17Gは、NPのICV注入の3日後に解析したマウスに由来する、脳の矢状面のスライスにおける、脳室下(SVZ)帯および吻側移動流(RMS)(右側パネル)に近い、NP(赤色、DAPI核は青色)の卓越した分布、ならびにローダミン化したNPシグナル(赤)、Iba1(緑)、ki67(増殖マーカー、青色)およびDAPI核染色(薄い青)の代表的な共焦点顕微鏡画像を強調した図17Eの挿入図である。NPは、Ki67+ミクログリア細胞の内にある。図17Hは、NPが、細胞の増殖により内在化され、Iba1+、F4/80、ローダミンおよび増殖マーカーEduに対する共免疫染色の代表的なレーザースキャニング共焦点顕微鏡の顕微鏡写真であることを示している。Rh+NPは、Iba1+(矢印)、およびIba1-(矢印)増殖細胞において検出され得る。図17Iは、EduおよびNPシグナルの共局在化を示す、NP注入マウスの脳に由来する薄片に関する蛍光顕微鏡観察により回収されたEduおよびローダミンシグナル伝達の再構築である。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work 3.5.0によって処理した。
図17A~17Iは、ICV送達時の、ナノ粒子(NP)特徴および生体内分布を図示している。図17Aは、使用した第1世代のローダミンナノ粒子のサイズを示している。図17B~17Dは、フローサイトメトリーにより評価した、ICV注入した第1世代のナノ粒子の脳における分布を示している。CD45+細胞によるナノ粒子取り込みは、マンニトールの存在下で増大し(図17B)、CD45+CD11b+細胞と比べて、CD45+c-kit+細胞において高く(図17C)、CD45+Edu-細胞と比べて、CD45+Edu+細胞の範囲内にある(図17D)。図17Eは、NPをICV注入して3日後に解析したマウスからの脳の矢状面のスライスにおける、ローダミン化したNPシグナル(赤色/薄いグレー)およびDAPI核染色(青/濃いグレー)の代表的な落射蛍光顕微鏡写真である。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアを用いて行った。図17Fは、Rho+である合計面積を%として表した、表示されている脳領域における、ナノ粒子の分布を示すグラフである。図17Gは、NPのICV注入の3日後に解析したマウスに由来する、脳の矢状面のスライスにおける、脳室下(SVZ)帯および吻側移動流(RMS)(右側パネル)に近い、NP(赤色、DAPI核は青色)の卓越した分布、ならびにローダミン化したNPシグナル(赤)、Iba1(緑)、ki67(増殖マーカー、青色)およびDAPI核染色(薄い青)の代表的な共焦点顕微鏡画像を強調した図17Eの挿入図である。NPは、Ki67+ミクログリア細胞の内にある。図17Hは、NPが、細胞の増殖により内在化され、Iba1+、F4/80、ローダミンおよび増殖マーカーEduに対する共免疫染色の代表的なレーザースキャニング共焦点顕微鏡の顕微鏡写真であることを示している。Rh+NPは、Iba1+(矢印)、およびIba1-(矢印)増殖細胞において検出され得る。図17Iは、EduおよびNPシグナルの共局在化を示す、NP注入マウスの脳に由来する薄片に関する蛍光顕微鏡観察により回収されたEduおよびローダミンシグナル伝達の再構築である。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work 3.5.0によって処理した。
図17A~17Iは、ICV送達時の、ナノ粒子(NP)特徴および生体内分布を図示している。図17Aは、使用した第1世代のローダミンナノ粒子のサイズを示している。図17B~17Dは、フローサイトメトリーにより評価した、ICV注入した第1世代のナノ粒子の脳における分布を示している。CD45+細胞によるナノ粒子取り込みは、マンニトールの存在下で増大し(図17B)、CD45+CD11b+細胞と比べて、CD45+c-kit+細胞において高く(図17C)、CD45+Edu-細胞と比べて、CD45+Edu+細胞の範囲内にある(図17D)。図17Eは、NPをICV注入して3日後に解析したマウスからの脳の矢状面のスライスにおける、ローダミン化したNPシグナル(赤色/薄いグレー)およびDAPI核染色(青/濃いグレー)の代表的な落射蛍光顕微鏡写真である。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアを用いて行った。図17Fは、Rho+である合計面積を%として表した、表示されている脳領域における、ナノ粒子の分布を示すグラフである。図17Gは、NPのICV注入の3日後に解析したマウスに由来する、脳の矢状面のスライスにおける、脳室下(SVZ)帯および吻側移動流(RMS)(右側パネル)に近い、NP(赤色、DAPI核は青色)の卓越した分布、ならびにローダミン化したNPシグナル(赤)、Iba1(緑)、ki67(増殖マーカー、青色)およびDAPI核染色(薄い青)の代表的な共焦点顕微鏡画像を強調した図17Eの挿入図である。NPは、Ki67+ミクログリア細胞の内にある。図17Hは、NPが、細胞の増殖により内在化され、Iba1+、F4/80、ローダミンおよび増殖マーカーEduに対する共免疫染色の代表的なレーザースキャニング共焦点顕微鏡の顕微鏡写真であることを示している。Rh+NPは、Iba1+(矢印)、およびIba1-(矢印)増殖細胞において検出され得る。図17Iは、EduおよびNPシグナルの共局在化を示す、NP注入マウスの脳に由来する薄片に関する蛍光顕微鏡観察により回収されたEduおよびローダミンシグナル伝達の再構築である。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work 3.5.0によって処理した。
図17A~17Iは、ICV送達時の、ナノ粒子(NP)特徴および生体内分布を図示している。図17Aは、使用した第1世代のローダミンナノ粒子のサイズを示している。図17B~17Dは、フローサイトメトリーにより評価した、ICV注入した第1世代のナノ粒子の脳における分布を示している。CD45+細胞によるナノ粒子取り込みは、マンニトールの存在下で増大し(図17B)、CD45+CD11b+細胞と比べて、CD45+c-kit+細胞において高く(図17C)、CD45+Edu-細胞と比べて、CD45+Edu+細胞の範囲内にある(図17D)。図17Eは、NPをICV注入して3日後に解析したマウスからの脳の矢状面のスライスにおける、ローダミン化したNPシグナル(赤色/薄いグレー)およびDAPI核染色(青/濃いグレー)の代表的な落射蛍光顕微鏡写真である。画像は、20×の拡大率のDelta Vision Olympusで取得し、Soft Work3.5.0によって処理した。再構築は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアを用いて行った。図17Fは、Rho+である合計面積を%として表した、表示されている脳領域における、ナノ粒子の分布を示すグラフである。図17Gは、NPのICV注入の3日後に解析したマウスに由来する、脳の矢状面のスライスにおける、脳室下(SVZ)帯および吻側移動流(RMS)(右側パネル)に近い、NP(赤色、DAPI核は青色)の卓越した分布、ならびにローダミン化したNPシグナル(赤)、Iba1(緑)、ki67(増殖マーカー、青色)およびDAPI核染色(薄い青)の代表的な共焦点顕微鏡画像を強調した図17Eの挿入図である。NPは、Ki67+ミクログリア細胞の内にある。図17Hは、NPが、細胞の増殖により内在化され、Iba1+、F4/80、ローダミンおよび増殖マーカーEduに対する共免疫染色の代表的なレーザースキャニング共焦点顕微鏡の顕微鏡写真であることを示している。Rh+NPは、Iba1+(矢印)、およびIba1-(矢印)増殖細胞において検出され得る。図17Iは、EduおよびNPシグナルの共局在化を示す、NP注入マウスの脳に由来する薄片に関する蛍光顕微鏡観察により回収されたEduおよびローダミンシグナル伝達の再構築である。画像は、共焦点顕微鏡Radiance2100(Bio-Rad)Ix70で取得し、Soft Work 3.5.0によって処理した。
図18は、自己集合NPおよび化学治療薬複合体の調製を示している。
図19A~19Eは、NPに封入した化学治療剤のin vivoおよびin vivoでの作用を図示している。図19Aは、ブスルファンに曝露した(esposed)BV2ミクログリア様細胞系において、γH2AXに関する代表的なフローサイトメトリー解析および免疫蛍光染色法である。このグラフは、ブスルファンをロードしたまたはロードしない様々なナノ粒子製剤への曝露後の、γH2AX+細胞の割合(フローサイトメトリーにより決定)を示している(ヒストグラムは、n>=3となる独立した実験の平均値+/-SEMを表す)。図19Bは、NPに封入したブスルファンへの曝露により発揮される細胞毒性を強調した、BU-NPに曝露したBV2ミクログリア様細胞系に対するMTT細胞生存アッセイの結果を図示するグラフである。図19Cは、NPをICV投与した3日目に評価した(フローサイトメトリーによる)マウス脳におけるγH2AX+ミクログリア細胞の存在率を図示するグラフである(ヒストグラムは、n=4の動物/群の平均値+/-SEMを表す)。図19Dおよび19Eは、エトポシド化学治療剤(chmetherapic)を含有するまたは含有していないNP(50および100nmサイズの自己集合製剤、およびPLC製剤)に曝露させて、表示濃度の遊離製剤としてエトポシサイズ(etoposize)する、BV2ミクログリア細胞の生存率を示す2つのグラフである。MTTアッセイを使用して、生存率を評価した。生存率は、インキュベートの48時間および72時間後に測定した。NP内へのエトポダイス(etopodise)の送達により、遊離製剤と比較して、細胞を死滅するその能力が増大する。図19Dおよび19Eでは、各組における一番左の棒は、自己集合NP(50nm)(濃いグレー)、自己集合NP(100nm)、PCL NP(100nm)(グレー)およびエトポシド(中間グレー)である。
図20A~20Eは、ミクログリア前駆体の増殖の誘発後、およびCD45+c-kit+およびCD45+CD11b+細胞のCD45+c-kit+細胞プール誘発性アポトーシスの拡張後に投与したNPを含有するエトポシドを示す。図20Aおよび20Cは、単回ブスルフスン(busulfsn)用量、または10日間のCSF 1R阻害剤(Elmoreら、Neuron. 82巻(2号):380~397頁(2014年))の経口投与によりミクログリア前駆細胞増殖を誘発させて、次に、成体の野生型マウスにNPを含有するエトポシドをIVで投与するために使用した実験設計である。図20Bおよび20Dは、NP投与の5日後に得た脳試料に関して、フローサイトメトリーで測定したアネキシン+早期アポトーシス細胞の%を示すグラフである。%アネキシン+細胞は、表示されている細胞の副画分に基づいて算出する。空のNPを対照として使用した。図20Eは、同一試料中のCD45+c-kit+細胞の%を示す。総合的に、4回のブスルファン用量の投与を受けた観察されたどのイオン対照マウスに一致するアポトーシスの向上が、CD45+c-kit+およびCD45+CD11b+細胞内のエトポシド帯電NPの投与を受けた動物において検出された。
図20A~20Eは、ミクログリア前駆体の増殖の誘発後、およびCD45+c-kit+およびCD45+CD11b+細胞のCD45+c-kit+細胞プール誘発性アポトーシスの拡張後に投与したNPを含有するエトポシドを示す。図20Aおよび20Cは、単回ブスルフスン(busulfsn)用量、または10日間のCSF 1R阻害剤(Elmoreら、Neuron. 82巻(2号):380~397頁(2014年))の経口投与によりミクログリア前駆細胞増殖を誘発させて、次に、成体の野生型マウスにNPを含有するエトポシドをIVで投与するために使用した実験設計である。図20Bおよび20Dは、NP投与の5日後に得た脳試料に関して、フローサイトメトリーで測定したアネキシン+早期アポトーシス細胞の%を示すグラフである。%アネキシン+細胞は、表示されている細胞の副画分に基づいて算出する。空のNPを対照として使用した。図20Eは、同一試料中のCD45+c-kit+細胞の%を示す。総合的に、4回のブスルファン用量の投与を受けた観察されたどのイオン対照マウスに一致するアポトーシスの向上が、CD45+c-kit+およびCD45+CD11b+細胞内のエトポシド帯電NPの投与を受けた動物において検出された。
発明の詳細な説明
本発明は、HSPCの移植に際しミクログリアを再構成するため、ならびに神経系疾患、または中枢神経系(例えば、リソソーム貯蔵障害、神経変性疾患などを含む貯蔵障害)の障害の処置および予防のために有用な組成物および方法を特徴とする。
本発明は、本明細書に記載されているいくつかの発見に少なくとも一部、基づいている。HSC移植を使用して貯蔵症および神経変性疾患を処置するための現在の方法は、移植細胞の子孫による常在性ミクログリアの置き換えが遅いため、CNS疾患の兆候に及ぼす効果に乏しい。SDおよび神経変性障害を罹患している患者へのHSC移植の現在の方法は、自己移植遺伝子治療法の場合、全骨髄もしくはアフェレティック(apheretic)生成物もしくは臍帯血の使用、または造血幹・前駆細胞(CD34発現に選択的なHSPC)の使用を含む。ここで、ミクログリア再増殖活性に富む細胞集団は、これらの細胞源内で特定することができ、その使用は、移植後のドナーによるミクログリア再構成を最終的に改善することができる。さらに、脳室内注入(ICV)を使用して脳に直接送達された造血幹・前駆細胞(HSPC)、またはHSPCプールの画分により、移植したドナー細胞によるミクログリア再構成の速度および程度が改善され、単回静脈内(IV)移植手法と比べて、脳への治療用タンパク質送達が向上する。したがって、この手法は、大きな治療可能性をもたらし、移植細胞によって、造血組織ではなく専らミクログリアの置き換えを目的とする先進的戦略のための、ICV移植細胞のミクログリアへの広範な寄与を得るために最適化することができる。これは、神経炎症または神経変性刺激に応答する調節された治療的遺伝子発現のために、ミクログリアの分子工学操作を本明細書において開発する、新規な戦略と連携して大きく関連する。
本明細書において実証される通り、HSPC移植は、出生後の生理学的なミクログリア成熟を連想させる段階的プロセスにより、転写依存性の新規ミクログリアを発生させることができる。骨髄アブレーションレシピエントへの移植時の新しいミクログリアを発生させることが可能な造血細胞は、ヒトおよびマウスの長期造血幹細胞(HSC)内に維持される。同様の転写依存性の新規ミクログリア細胞はまた、HSPCの脳室内送達によって発生され得る。重要なことに、この新規な経路は、HSPCの全身注入と比べて、臨床的に適切な一層迅速で範囲の一層広いミクログリアの置き換えを伴う。したがって、以下が示された:
・マウスおよびヒトの静脈内(IV)および脳室内(ICV)でのHSPC移植により、脳骨髄子孫が発生する。
・マウスおよびヒトHSPCのICV送達により、IVと比べて、一層迅速な速度およびより多くの量で、脳内に子孫骨髄細胞が発生する。
・ICV注入したHSPCは、脳内で生着して拡張する一方、それらは、造血臓器中では生着しない。
・脳骨髄キメラ現象へのHSPCのICV注入の寄与は、特定の条件において、IVを共注入したHSPCへの寄与よりも勝ることができる。
・脳骨髄キメラ現象にHSPCをIVおよびICV注入した寄与は、特定の条件では等価となり得る。
・IVとICV移植HSPCの両方の子孫細胞は、ミクログリアに一致する転写プロファイルを有する。
・脳中における、ICV注入されたHSPCの子孫細胞は、IV注入したHSPCの子孫よりもミクログリアに一層よく似ている。
・移植後マウスの脳実質に関連する造血細胞は、クローン形成および造血性再増殖可能性、ならびにミクログリア再構成可能性を有する。
・操作されたHSPCのICV+IV送達の組合せは、2つの代表的なLSDに治療的関連性を有する。
・HSPCのICV+IV送達の組合せは、同種異系移植状況において実現可能である。
・HSPCの鞘内(IT)送達は、コンビナトリアルHSPC移植戦略の文脈において、脳および造血キメラ現象に寄与することができる。
・特定のナノ粒子は、脳における目的領域において、c-kit+およびネスチン+骨髄増殖性細胞によりアップロードされ得る。
・ナノ粒子は、効率的にエトポシドを封入することができる。
・エトポシドは、NPに封入されると、標準製剤中よりむしろ、細胞死滅に有効である。
・Eto-NPは、ミクログリア前駆体の増殖の誘発時に、マウス脳において、c-kit+CD45+細胞により取り込まれる。
・Eto-NPは、ミクログリア前駆体の増殖の誘発時に、マウス脳において、c-kit+CD45+およびCD45+細胞の早期アポトーシスを誘発することができる。
以前の検討は、CNS常在性ミクログリア前駆体が存在し、HCTの前にそのアブレーションをすることが、ミクログリア再構成の定着にとって必須であるという仮説が立てられてきた。本明細書では、新規な手段の使用は、全身性およびCNSキメラ現象、または移植細胞子孫による選択的CNSキメラ現象を発生させるため、これらの細胞を特定して、それらを移植する新規な方法について提案される。したがって、本発明は、以下のための新規な手段を提供する:
・移植に際し、脳の骨髄のキメラ現象および転写依存性の新規ミクログリア発生させるために使用される、HSPCのプール内の、細胞の同定(「ミクログリア前駆体の機能的等価体」として定義)。
・持続性の脳および造血臓器のキメラ現象が、疾患の処置に必要となる場合、ミクログリア前駆体の機能的等価体の移植を行うために使用される最適経路および条件。
・選択的な脳のキメラ現象が疾患の処置に十分である、および/または必要となる場合、ミクログリア前駆体の機能時等価体の移植を行うために使用される最適経路および条件。
・ナノ担体を使用する、ミクログリア前駆体の局在化および標的化。
・選択的な脳の前処理のための、ミクログリア前駆体へのアブレーション薬物の標的送達。
・神経変性疾患に対する骨髄CNS細胞/ミクログリア再構成のための先進的HSC移植プロトコルの文脈における新規治療的戦略の実施。
本明細書に記載されている結果は、HSC移植の最適化プロトコルは、疾患を受けたミクログリアを新規/治療的機能をもたらす新規細胞に置き換えることにより、例えば、貯蔵障害および神経変性疾患を含む、神経系疾患または中枢神経系の障害の処置に使用することができることを示す。このため、最適化されたミクログリア再構成手法によって神経変性疾患を処置するために使用されるよう、分子標的を特定した。したがって、以下が示された:
・マウスおよびヒトLT-HSCは、IVとICV送達の両方の時に、脳骨髄子孫を発生させることができる。
・それほど成熟していないKSL画分は、ICV送達時に、脳骨髄子孫の発生に寄与する。
・HSPCプール内のμ前駆体の機能的等価体は、LT_HSC(マウス細胞とヒト細胞の両方)に含まれる。
・マウスのHSPCプールの内のμ前駆体の機能的等価体は、Fdg5+である。
・マウスのHSPCプールの内のμ前駆体の機能的等価体は、CD11b陰性である。
・マウスのHSPCプールの内のμ前駆体の機能的等価体は、CX3Cr1陰性である。
・μ前駆体の機能的等価体は、CD34+ヒトHSPC内に含まれる。
・μ前駆体の機能的等価体は、CD34+ヒトHSPCのCD38-画分内で濃縮される。
造血細胞移植(HCT)
最近の前臨床的および臨床的証拠により、造血幹・前駆細胞(HSPC)、ならびに/またはそれらの子孫は、脳内における骨髄細胞集団の代謝回転に寄与することにより、治療分子が血液脳関門を通過して送達されるためのビヒクルとして働くことができることが示されている。しかし、移植後に再構成した細胞の分化および機能的特徴、特に、正真正銘のミクログリアが、評価される移植後のドナー細胞の子孫により再構成され得るかどうかは、依然として確立されていない。最近の30年間で、造血細胞移植(HCT)および造血幹細胞(HSC)に基づく遺伝子治療法は、ペルオキシソーム障害およびリソソーム蓄積症(LSD)(Cartierら、Science 326巻、818~823頁(2009年);Biffiら、Science 341巻、1233158頁(2013年);Sessaら.Lancet 388巻、476~487頁(2016年))および神経変性疾患(Simardら、Neuron 49巻、489~502頁(2006年))などの、神経系に影響を及ぼす非血液学的および非オンコロジー疾患に罹患している患者にある程度の利益を伴って適用されてきた。これらの早期臨床的証拠は、臨床前の支持データと共に、造血幹・前駆細胞(HSPC)、ならびに/またはそれらの子孫は、治療分子が血液脳関門(BBB)を通過して送達されるためのビヒクルとして働くことができることを示唆している。実際に、HSPCおよび/またはそれらの子孫は、可能性として、ミクログリアであって、これらの障害の進行および転帰におけるその重要な役割が広範に記載されている、ミクログリアを含めた(Jeyakumarら Brain 126巻、974~987頁(2003年);Wadaら Proc Natl Acad Sci USA 97巻、10954~10959頁(2000年);Ohmiら Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100巻、1902~1907頁(2003年);Eichlerら Ann Neurol 63巻、729~742頁(2008年))、脳における骨髄細胞集団の代謝回転(Ajamiら Nat Neurosci 10巻、1538~1543頁(2007年);Ajamiら Nat Neurosci 14巻、1142~1149頁(2011年);Biffiら J. Clin. Invest. 116巻、3070~3082頁(2006年);Mildnerら Nat Neurosci 10巻、1544~1553頁(2007年);Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年))に寄与することができる。重要なことに、移植に由来する細胞は、罹患した組織に一旦組み込まれると、すなわち、移植マウスまたは患者の脳内に治療分子を放出することによって、局所環境に都合よく影響を及ぼすことが証明された。この概念は、HSC遺伝子治療法によって処置された、脱髄性のLSD異染性白質ジストロフィーに罹患した患者において実証された(Biffiら Science 341巻、1233158頁(2013年);Sessaら Lancet 388巻、476~487頁(2016年))。患者において欠損している、アリールスルファターゼA酵素の正常なまたは上記の正常な活性、およびその発現は、患者のHSCおよびそれらの子孫に組み込まれたレンチウイルスベクター(LV)によって誘発され、処置された児童の脳脊髄液(CSF)において、処置後の長い間、測定された(Biffiら Science 341巻、1233158頁(2013年);Sessaら Lancet 388巻、476~487頁(2016年))。留意すべきことに、酵素は、BBBそれ自体を効率的に通過することができない(Biffiら J. Clin. Invest. 116巻、3070~3082頁(2006年);Matznerら Human Molecular Genetics 14巻、1139~1152頁(2005年))。発症前の段階において処置された患者における顕著な臨床的利益に関連するこれらの知見は、患者の脳が遺伝子により修正されたHSPC子孫細胞によって播種されることを正式に証明するものである。しかし、脳において、移植に由来する細胞の分化および機能的特徴、特に、正真正銘のミクログリアが、実証されるHCT後のドナー細胞の子孫により再構成され得るかどうかは、依然として確立されていない(Ajamiら Nat Neurosci 10巻、1538~1543頁(2007年);Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年);Bennettら Proc Natl Acad Sci USA 113巻、E1738~1746頁(2016年))。
ミクログリアは、骨髄由来の骨髄単球のそれとは区別される発生学的起源を有するにもかかわらず(Ginhouxら Science 330巻、841~845頁(2010年))、他のものおよび本発明者らは、最近、特定の実験条件下で、ミクログリア様表現型を示す、および一部のミクログリア表面マーカーを発現するドナー源の細胞は、ドナーHSPCを移植したマウスの脳で首尾良く発生し得ることを実証した。このことが再現性よく、かつ高い割合で発生するために必須なことは、機能的に規定されている脳常在性ミクログリアプレカーサーをアブレーションすることが可能な、アルキル化剤であるブスルファンに基づいた前処理レジメンの移植前投与である(Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年);Wilkinsonら Mol Ther 21巻、868~876頁(2013年))。この状況では、移植動物の脳中に見出されたドナー源の細胞は、移植の直後の脳に移動したHSPCの局所増殖および分化に由来することが示された。
ここでの検討で、よりよくこれらの事象を理解し、それらを、神経系疾患の処置のために臨床移行する可能性を高めることに向け、大きなステップが前に踏み出された。実際に、ブスルファンをベースとする前処理後のHSPCの投与を受けたマウスの脳において現れるドナー由来の骨髄細胞は、ミクログリアの形態および表面マーカーを共有するばかりでなく、非常に類似した転写プロファイルも共有することが最初に実証される。さらに、ゲノムワイド発現解析を使用することにより、移植したHSPCは、生理学的な出生後ミクログリア成熟の一部の態様を反復するプロセスにより、ミクログリア様子孫細胞を発生することが示されている。重要なことに、移植後ミクログリオーシスは、CXCR4発現により脳へのその輸送に好都合となり得る、マウスおよびヒトの早期造血幹細胞/前駆体に由来することが、やはり明確に証明された。最後に、ドナー源のミクログリア様細胞の発生は、ここでは、静脈内(endovenously)の代わりに、前処理マウスの脳の側脳室に直接、HSPCを投与した際にも最初に得られる。留意すべきことに、全身性注入と比べて、臨床的に関連して迅速かつ一層範囲の広いミクログリアの置き換えを可能にする、この新規な送達経路により、ミクログリオーシスは、静脈内移植したHSPCによる脳の独立した播種に由来することができることが確認される(Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年))。
総合的に、この研究は、中枢神経系(CNS)において治療作用を発揮することができる能力をもたらす新しい集団により、脳骨髄およびミクログリア細胞を更新するためにHSPCを使用する妥当性および実現可能性を支持するものであり、ミクログリオーシスへの移植細胞の実際の寄与を増大するため、濃縮した幹細胞画分の移植およびHSPCの直接的な脳への送達などの新規なモダリティを特定する。
貯蔵症(SD)
貯蔵障害(SD)は、正常なリソソームの機能の破壊を特徴とする遺伝性疾患のクラスを含み、エンドサイトーシスまたはオートファジーの後の分解を標的とする、不完全に分解した基質の蓄積をもたらす。基質自体のその後の蓄積またはリソソームにおける代替的な代謝経路の産生物の蓄積は、細胞の構造および機能に影響を及ぼし、細胞の機能不全または死亡に至らしめる。さらに、一次欠損は、二次応答によって頻繁に悪化する。これは、神経炎症が起こり、ミクログリアおよび星状細胞内の基質蓄積への一次反応、および/または一次ニューロンもしくは希突起神経膠細胞の損傷への炎症応答を呈する中枢神経系(CNS)において特に関連性がある。
SDの例には、リソソーム蓄積症(LSD)(GM1およびGM2ガングリオシドーシスなど)、アルファ-マンノシドーシス、グロボイド細胞白質ジストロフィー(GLD)、ニューロンセロイド脂褐素症(NCL)、異染性白質ジストロフィー(MLD)、ムコ多糖症障害(MPS)、多発性スルファターゼ欠損症(MSD)、ニーマン-ピック病およびペルオキソーム貯蔵障害(副腎白質ジストロフィーなど)が含まれる。LSDの約50%は、上に列挙された例の場合と同様に、CNSの障害(inovement)を有する。例示的なSDおよびそれらの関連する欠損タンパク質の非限定的なリストが、表1に提示されている。
情報は、本発明において記載されているHSC移植プロトコルの使用に関する、具体的な関連のあるLSDの一部を提供する。
異染性白質ジストロフィー(MLD)
アリールスルファターゼA(ARSA)遺伝子における変異のために脱髄したLSDである、異染性白質ジストロフィー(MLD)は、神経系および二次神経炎症および変性における、未分解基質の進行性蓄積を伴うLSDの原型例である。MLDの遺伝的伝播は、常染色体劣性であり、その全体的な出現率は、1:40.000~1:100.000と見積もられている。
重症かつ緩和することがない、運動および認知障害からなる臨床症状、および疾患進行が、早期発症臨床変形体において一層、重症であり、人生の最初の10年以内に、通常、死亡する。MLD患者の表現型と患者らが有するARSA変異のタイプとの間の相関は、最近に、実証されている(Cesaniら Hum Mutat 30巻、E936~945頁(2009年);Cesaniら Ann Neurol 75巻、127~137頁(2014年))。自己移植HSC形質導入するためのレンチウイルスベクター、および全身性ブスルファン前処理への曝露を使用するHSC遺伝子治療法は、最も重症なMLD変形体により影響を受けた児童、および症状の発症前に処置を受けた児童において、疾患の兆候の予防または弱化に有効であることが示された(Biffiら Science 341巻、1233158頁(2013年);Sessaら Lancet 388巻、476~487頁(2016年))。
グロボイド細胞白質ジストロフィー(GLD)
クラッベ病としても公知のグロボイド細胞白質ジストロフィー(GLD)は、重要なミエリン構成体である、ガラクトシルセラミド(GalCer)の異化作用を触媒する、リソソーム酵素ガラクトセレブロシダーゼ(GALC)の欠乏によって引き起こされる常染色体劣性LSDである。GLDは、100,000名の誕生に約1名で起こる。それは、通常、幼児の間に起こり、致死的な経路を迅速にとるが、発症が遅い希な形態も存在する。壊滅的な神経変性障害は、GALC欠乏症により引き起こされる糖スフィンゴ脂質異化作用における変質によるものである。その結果生じた不完全に代謝されたGalCerの蓄積は、CNSと末梢神経系(PNS)の両方に影響を及ぼす、進行性白質脳疾患に至る。ガラクトシルスフィンゴシン(または、サイコシン)もまた、GALCの基質であり、病因において重要な役割を果たすと考えられている。GLDの児童は、発症前および4歳未満の時に、疾患発症を遅延させて兆候を弱化する、健常な適合ドナーからのHCTによって、処置され得る(Escolarら N Engl J Med. 352巻、2069~2081頁(2005年))。HSC遺伝子治療法はまた、GLD前臨床モデルにおいて、潜在的に有効であることが証明された(Gentnerら Sci Transl Med 2巻(2010年))。
ムコ多糖症(MPS)
ムコ多糖症(MPS)は、グリコサミノグリカンを分解するために必要なリソソーム酵素がない、または機能不全していることによって引き起こされるLSDの群である。MPS Iは、症状の重症度に基づいて、3つのサブタイプに分類される。3つのタイプは、酵素であるアルファ-L-イズロニダーゼが存在しない、またはそのレベルが不十分であることに起因している。MPS I H(ハーラー症候群またはα-L-イズロニダーゼ欠乏症とも呼ばれる)は、MPS Iサブタイプの最も重症なものである一方、MPS I S、すなわちシャイエ症候群は、MPS Iの最も軽度な形態である。MPS I H-S(ハーラー-シャイエ症候群)は、ハーラー症候群単独ほど重症ではない。MPS II、ハンター症候群またはイズロン酸スルファターゼ欠乏症は、酵素であるイズロン酸スルファターゼの欠乏により引き起こされる。MPS IIIである、サンフィリポ症候群は、重症な神経学的な症状が特徴である。サンフィリポ症候群の4つの個別のタイプが存在し、それぞれは、硫酸ヘパリンの糖鎖を完全に分解するために必要な様々な酵素の変質によって引き起こされる。サンフィリポAは、MPS III障害の最も重症なものであり、酵素であるヘパランN-スルファターゼの喪失または改変により引き起こされる。サンフィリポAを有する児童は、MPS III障害を有するものの中で、生存率が最も低い。サンフィリポBは、酵素であるアルファ-Nアセチルグルコサミニナーゼの喪失または欠損により引き起こされる。サンフィリポCは、酵素である、アセチル-Coアルファ-グルコサミニドアセチルトランスフェラーゼの喪失または改変に起因する。サンフィリポDは、酵素であるN-アセチルグルコサミン6-スルファターゼの喪失または欠損により引き起こされる。
MPS IVであるモルキオ症候群は、硫酸ケラタンの糖鎖を分解するために必要な、酵素であるN-アセチルガラクトサミン6-スルファターゼ(タイプA)またはベータ-ガラクトシダーゼ(タイプB)の喪失または欠損から生じる。MPS VIである、マロトーラミー症候群は、ハーラー症候群において見られる身体症状の多くを共有しており、酵素であるN-アセチルガラクトサミン4-スルファターゼの欠損により引き起こされる。ムコ多糖症の最も少ない共通の形態の1つである、MPS VIIであるスライ症候群は、酵素であるベータ-グルクロニダーゼの欠乏によって引き起こされる。
一部のMPS患者は、健常な適合ドナーからのHCTから利益を受けることが示された一方、一部のMPSの場合、HSC GT戦略は、最適化されている(Visigalliら、Blood 116巻、5130~5139頁(2010年))。
ニューロンセロイド脂褐素症(NCL)
ニューロンセロイド脂褐素症は、進行性神経学的変性に至る、遺伝性貯蔵障害のクラスである。乳児型NCL(INCL)などの一部の変形体は、リソソーム酵素の欠乏によって引き起こされる。INCLは、膜タンパク質の分解を担うリソソーム酵素である、PPT1の欠乏に至るCLN2遺伝子における変異により引き起こされる。同様に、幼児後期のNCL(LINCL)は、リソソーム酵素TPP1の欠乏による。ニューロンは、この貯蔵物質のリソソーム蓄積に特に敏感であり、INCLおよびLINCLを有する個体は、脳のすべての部分における広範な進行性神経変性を有しており、植物状態および8~12歳までに死亡する。
X連鎖性副腎白質ジストロフィー(X-ALD)
X連鎖性副腎白質ジストロフィー(X-ALD)は、脳における進行性の炎症性脱髄を特徴とする、1:17.000の頻度で男性である代謝性遺伝性疾患である。染色体Xq28に位置するABCD1遺伝子の変異が、関連ALDタンパク質の機能の喪失を決定し、これにより、ひいては、特に、脳および副腎皮質において、リソファチジルコリン(LPC)などのリン脂質画分内の非分岐状の超長鎖飽和脂肪酸(VLCFA)が蓄積する。X-ALDの表現型の変動は、ほとんどの場合は児童においてであるがX-ALDを有する成人でも進行性の神経学的減退を引き起こす脳炎症にリンクしているように思われる。脳の脱髄の開始は、複合体脂質におけるVLCFAの量、およびミクログリア細胞によるその不十分な分解に、直接リンクし得る。したがって、血管周囲マクロファージが、脱髄性病変の最先端部に密接に追随し、ミエリン遺残の除去に重要な役割を果たすことが示されているにもかかわらず、ミクログリア細胞が異なる挙動を示し、同一領域にほとんど存在せず、周辺領域ではアポトーシス性となる(Eichlerら Ann Neurol 63巻、729~742頁(2008年))。Eichlerらは、ミクログリアは、この領域において、VLCFAを分解することができず、ひいては、ミクログリア活性化およびアポトーシスを引き起こすことがあると推測した。ミクログリアの喪失および/またはミクログリア機能不全は、主に炎症誘発性サイトカイン(cytochine)(CCL2、CCL4、IL-1a、CXCL8)の生成、および希突起神経膠細胞の欠失に対する神経保護性因子を供給する能力の改変のため、脱髄の早期段階において重要な役割を果たし得る。このシナリオでは、ミクログリア細胞は、大脳の脱髄の証拠を有するX-ALD患者における、介入に対する適切な標的となり得る。このような見方では、HSC移植(Aubourgら N Engl J Med 322巻、1860~1866頁(1990年))、およびより最近には遺伝子治療法(Cartierら Science 326巻、818~823頁(2009年);Eichlerら N Engl J Med doi:10.1056/NEJMoa1700554(2017年))は、X-ALDに対する処置選択肢として調べられてきた。
神経変性疾患
神経変性疾患は、ニューロンの構造および/もしくは機能の進行性喪失、ならびに/またはニューロンの細胞死を特徴とする神経系疾患のクラスである。炎症は、いくつかの神経変性疾患における役割に関与している。運動および感覚ニューロン、ならびに精神能力の進行性喪失とは、様々な種類の神経変性疾患に影響を受ける、外部物体に対する感覚情報を指す。神経変性疾患の非限定例には、ALS、例えば、家族性ALSまたは散発性ALS、およびアルツハイマー病が含まれる。
ミクログリアと神経変性との間の関係が観察されている。ALSにおけるグリア細胞の活性化は、疾患進行、および他のCNS領域への病理の拡大において重要な役割を果たす。ALSにおけるミクログリア細胞の活性化異常により、神経毒性環境が再編される。ミクログリア細胞の活性化は、AD脳において、Aβプラークの近接近部で見出される。
医療専門家は、対象における神経変性疾患のうちの1つまたは複数の症状の評価によって、対象は神経変性疾患を有すると診断することができる。対象における神経変性疾患の非限定的な症状には、脚およびつま先の前部の持ち上げが困難になる;腕、脚、足またはくるぶしの脱力感;手の脱力感または不自由;不明瞭な言語;嚥下困難;筋肉痙攣;腕、肩および舌の単収縮;咀嚼困難;呼吸困難;筋肉麻痺;視力の部分または完全喪失;複視;身体部分のヒリヒリ感または疼痛;頭部の動きに伴って起こる電気ショック感覚;振戦;不安定歩行;倦怠感;めまい;記憶喪失;見当識障害;空間的関係の誤解釈;読み書き困難;集中および思考の困難;判断および決定の困難;慣れた作業の計画および実行が困難である;うつ;不安症;社会的離脱;情緒不安定;過敏性;攻撃性;睡眠習慣の変化;遊走性;認知症;自動運動の喪失;姿勢およびバランスの障害;筋肉の硬直;運動緩慢;眼動作の遅さおよび異常;不随意の振れまたはねじるような動き(舞踏病);不随意の持続性筋肉拘縮(ジストニア);柔軟性不足;衝動制御の欠如;および食欲変化が含まれる。医療専門家はまた、神経変性疾患の対象の家族歴に、一部基づいた診断に基づくことがある。医療専門家は、健康管理施設(例えば、クリニックまたは病院)に対象が現れた際に、対象を神経変性疾患を有すると診断することがある。一部の例では、医療専門家は、健康支援施設に対象が入院している間に、対象を神経変性疾患を有すると診断することがある。通常、医師は、1つまたは複数の症状が現れた後に、対象において神経変性疾患と診断する。
処置の方法
本発明は、疾患および/もしくは障害、またはそれらの症状を処置する方法であって、対象(例えば、ヒトなどの哺乳動物)に、本明細書に記載されているミクログリア前駆体を含む治療有効量の医薬組成物を投与するステップを含む方法を提供する。したがって、一実施形態は、疾患もしくは障害、またはそれらの症状に罹患しているか、あるいはこれらに罹患し易い対象を処置する方法である。本方法は、疾患または障害が処置されるような条件下で、疾患もしくは障害、またはそれらの症状を処置するのに十分となる、本明細書における細胞の治療量を哺乳動物に投与するステップを含む。
本明細書における方法は、対象(このような処置を必要とするものとして特定された対象を含む)に、このような効果を生じるよう、有効量の、本明細書に記載されている細胞または本明細書に記載されている組成物を投与するステップを含む。このような処置を必要とする対象の特定は、対象または医療専門家の判断であってよく、主観的(例えば、意見)または客観的(例えば、試験法または診断法により測定可能である)であってよい。
移植細胞の生着は、ポリペプチドまたは他の治療剤の発現または活性をもたらす。例えば、リソソーム酵素の機能の欠乏または喪失により、リソソーム貯蔵障害がもたらされる。静脈内に、または組換え方法によってのどちらか一方で治療用タンパク質(例えば、酵素)を発現する移植造血細胞は、ミクログリアに生着して分化し、これにより、酵素の欠乏症を治療する。さらに、移植細胞は、神経変性疾患において、治療ポリペプチド用のビヒクルとして働くことができる。
ある特定の実施形態では、生着は、既存のミクログリアをアブレーションすることにより増強される(例えば、アルキル化剤による)。特に、アルキル化剤のナノ粒子送達は、専ら脳中の移植細胞に由来するミクログリア前駆体の生着を可能にする環境の構築に有効となることがある。さらに、標準品または革新的経路による骨髄由来のミクログリア前駆体に富む集団の送達により、ドナー細胞または操作された細胞により、脳ミクログリアの持続的再構成が可能になる。
本明細書における方法は、対象(このような処置を必要とするものとして特定された対象を含む)に、このような効果を生じるよう、有効量の、本明細書に記載されている化合物または本明細書に記載されている組成物を投与するステップを含む。このような処置を必要とする対象の特定は、対象または医療専門家の判断であってよく、主観的(例えば、意見)または客観的(例えば、試験法または診断法により測定可能である)であってよい。このような処置は、対象、特に、疾患、障害もしくはそれらの症状に罹患しているヒト、またはこれらを有するヒト、これらに罹患し易いヒト、またはこれらのリスクにあるヒトに好適に投与されるであろう。そのような「リスクのある」対象の決定は、診断試験、または対象もしくは医療供給者の意見により、客観的または主観的に行うことができる(例えば、遺伝子試験、酵素またはタンパク質マーカー、マーカー(本明細書で定義されている)、家族歴など)。本明細書における化合物はまた、任意の他の障害の処置に使用することもでき、多発性硬化症を含む、髄鞘形成欠乏または喪失が関与され得る。
本発明は、細胞毒性剤を含むナノ粒子を送達し、および/またはミクログリア細胞もしくはその前駆体をアブレーションする方法であって、細胞毒性剤を含むナノ粒子を対象(例えば、ヒトなどの哺乳動物)に投与するステップを含む、方法を提供する。
一般に、「ナノ粒子」とは、1000nm未満の直径を有する任意の粒子を指す。ある特定の好ましい実施形態では、本発明のナノ粒子は、500nmまたはそれより短い最大寸法(例えば、直径)を有する。他の好ましい実施形態では、本発明のナノ粒子は、25nm~200nmの間の範囲の最大寸法を有する。他の好ましい実施形態では、本発明のナノ粒子は、100nmまたはそれより短い最大寸法を有する。他の好ましい実施形態では、本発明のナノ粒子は、35nm~60nmの間の範囲の最大寸法を有する。本発明において包含されるナノ粒子は、例えば、固体ナノ粒子(例えば、銀、金、鉄、チタンなどの金属)、非金属、脂質をベースとする固体、ポリマー)、ナノ粒子の懸濁液、またはそれらの組合せとして、様々な形態で提供され得る。金属ナノ粒子、誘電ナノ粒子および半導体ナノ粒子、ならびにハイブリッド構造体(例えば、コア-シェルナノ粒子)が調製されてもよい。半導体材料からなるナノ粒子は、電子エネルギーレベルの量子化が起こるほど十分に小さい場合(通常、10nm未満)、それは、標識量子ドットとすることもできる。このようなナノスケールの粒子は、薬物担体またはイメージング剤として生物医学的用途に使用され、本発明の類似の目的に適合されてもよい。半固体ナノ粒子および軟質ナノ粒子が製造され、これらは本発明の範囲内にある。半固体天然物のプロトタイプナノ粒子は、リポソームである。様々なタイプのリポソームナノ粒子が、現在、抗がん薬およびワクチンの送達系として臨床的に使用されている。半分が親水性であり、もう半分が疎水性であるナノ粒子は、ヤヌス粒子と呼ばれ、特に、エマルションの安定化に有効である。それらは、水/油界面で自己集合し、固体界面活性剤として作用することができる。一実施形態では、自己集合性バイオ接着性ポリマーに基づくナノ粒子が企図され、これは、すべて脳への薬剤の経口送達、薬剤の静脈内送達、および薬剤の経鼻送達に適用可能である。疎水性薬物の経口吸収および眼送達などの他の実施形態もまた企図される。分子エンベロープ技術には、保護されて、疾患の部位に送達される操作されたポリマーエンベロープを含む(Mazzaら ACS Nano 7巻、1016~1026頁(2013年);Siewら Mol Pharm 9巻、14~28頁(2012年);Lalatsaら J Control Release 161巻、523~536頁(2012年);Lalatsaら Mol Pharm 9巻、1665~1680頁(2012年);Garrettら J Biophotonics 5巻、458~468頁(2012年);Uchegbu、Expert Opin Drug Deliv 3巻、629~640頁(2006年);Uchegbuら Int J Pharm 224巻、185~199頁(2001年);Quら Biomacromolecules 7巻、3452~3459頁(2006年))。
いくつかのタイプの粒子送達系および/または製剤が、生物医学用途の多様な範囲に有用であることが公知である。一般に、粒子は、全体として、その輸送および特性に関する単位として挙動する小さな物体として定義される。粒子は、直径に従い、さらに分類される。粗粒子は、2,500~10,000ナノメートルの間の範囲に及ぶ。微細粒子は、100~2,500ナノメートルの間のサイズである。超微粒子、またはナノ粒子は、一般に、サイズが1~100ナノメートルの間である。100nmの境界値の基本は、粒子がバルク物質と区別される新規な特性が、通常、100nm未満の限界長さスケールで発達するということである。
本明細書で使用する場合、粒子送達系/製剤は、本発明による粒子を含む、任意の生物学的送達系/製剤として定義される。本発明による粒子は、100ミクロン(.mu.m)未満の最大寸法(例えば、直径)を有する任意の実体である。一部の実施形態では、本発明の粒子は、10p.m.未満の最大寸法を有する。一部の実施形態では、本発明の粒子は、2000ナノメートル(nm)未満の最大寸法を有する。一部の実施形態では、本発明の粒子は、1000ナノメートル(nm)未満の最大寸法を有する。一部の実施形態では、本発明の粒子は、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nmまたは100nm未満の最大寸法を有する。通常、本発明の粒子は、500nmまたはそれより短い最大寸法(例えば、直径)を有する。一部の実施形態では、本発明の粒子は、250nmまたはそれより短い最大寸法(例えば、直径)を有する。一部の実施形態では、本発明の粒子は、200nmまたはそれより短い最大寸法(例えば、直径)を有する。一部の実施形態では、本発明の粒子は、150nmまたはそれより短い最大寸法(例えば、直径)を有する。一部の実施形態では、本発明の粒子は、100nmまたはそれより短い最大寸法(例えば、直径)を有する。例えば、50nmまたはそれより短い最大寸法を有するより小さな粒子は、本発明の一部の実施形態において使用される。一部の実施形態では、本発明の粒子は、25nm~200nmの間の範囲の最大寸法を有する。
粒子の特徴付け(例えば、形態学、寸法などの特徴付けを含む)は、様々な異なる技法を使用して行われる。一般的な技法は、電子顕微鏡法(TEM、SEM)、原子間力顕微鏡(AFM)、動的光散乱法(DLS)、X線光電子分光法(XPS)、粉末X線回折(XRD)、フーリエ変換赤外分光法(FTIR)、マトリックス支援レーザー脱着/イオン化飛行時間型質量分析装置(MALDI-TOF)、紫外-可視分光法、二面偏波式干渉法および核磁気共鳴(NMR)である。特徴付け(寸法測定)は、生来の粒子(すなわち、事前ロード)またはカーゴのロード後(本明細書において、カーゴとは、例えば、CRISPR-Cas系の1つまたは複数の構成成分、例えば、CRISPR酵素もしくはmRNA、もしくはガイドRNA、またはそれらの任意の組合せを指し、追加の担体および/または添加剤を含むことができる)に関して行われ、本発明のin vivo、ex vivoおよび/またはin vivo用途のいずれか向けの送達用の最適サイズの粒子をもたらす。ある特定の好ましい実施形態では、粒子寸法(例えば、直径)の特徴付けは、動的レーザー散乱(DLS)を使用した測定に基づく。
本発明の範囲内の粒子送達系は、以下に限定されないが、固体、半固体、エマルションまたはコロイド状粒子を含めた、任意の形態で提供されてもよい。したがって、本明細書に記載されている送達系のいずれも、本発明の範囲内の粒子送達系として提供され得る。
抗体
本明細書において報告されている通り、(例えば、ミクログリア細胞またはそのプレカーサーの)マーカーに特異的に結合する抗体は、治療的方法を含めた、本発明の方法に有用である。特定の実施形態では、本発明は、ミクログリアをアブレーションする方法であって、ミクログリア細胞のマーカーに特異的に結合する捕捉分子を有する、および細胞毒性剤(例えば、アルキル化剤)を含有するナノ粒子にミクログリアを接触させるステップを含む、方法を提供する。
抗体は、天然源または組換え源に由来する無傷免疫グロブリンであってよく、無傷免疫グロブリンの免疫反応性部分であってよい。抗体は、通常、免疫グロブリン分子の四量体である。四量体は、天然であってもよく、または単鎖抗体もしくは抗体断片から再構築され得る。本明細書で使用する場合、用語「抗体」は、無傷抗体分子だけではなく、免抗原-結合能力を保持する抗体分子の断片も意味する。このような断片はまた、当技術分野で周知であり、in vivoとin vivoの両方に、定期的に使用される。抗体断片の例には、以下に限定されないが、標的に対する十分な親和性を示す、VLまたはVHドメインのどちらかからなる、Fab、Fab’、F(ab’)2およびFv断片、線状抗体、scFv抗体、ラクダ抗体などの単一ドメイン抗体(Riechmann、1999年、Journal of Immunological Methods 231巻:25~38頁)、および抗体断片から形成される多重特異的抗体が含まれる。
本発明における抗体は、例えば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、Fv、FabおよびF(ab’)2、ならびに単鎖抗体(scFv)、ヒト化抗体およびヒト抗体を含めた、様々な形態で存在することができる(Harlowら、1999年、In:Using Antibodies:A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratory Press、NY;Harlowら、1989年、In:Antibodies:A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor、New York;Houstonら、1988年、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85巻:5879~5883頁;Birdら、1988年、Science 242巻:423~426頁)。例えば、無傷抗体のFc断片を欠くF(ab’)2およびFab断片は循環から一層迅速にクリアランスされ、無傷抗体ほど非特異的ではない組織結合を有することがある(Wahlら、J. Nucl. Med. 24巻:316~325頁(1983年))。したがって、本発明の抗体は、非限定的に、全自然抗体、二重特異性抗体;キメラ抗体;Fab、Fab’、単鎖V領域断片(scFv)、融合ポリペプチドおよび非慣用的抗体を含む。
非慣用的抗体には、以下に限定されないが、ナノボディ、線状抗体(Zapataら、Protein Eng. 8巻(10号):1057~1062頁、1995年)、単一ドメイン抗体、単鎖抗体、および多原子価を有する抗体(例えば、ダイアボディ、トリボディ、テトラボディおよびペンタボディ)が含まれる。ナノボディは、軽鎖の非存在下で、完全に機能的となるよう進化した天然重鎖抗体の最小断片である。ナノボディは、慣用的な抗体の親和性と特異性を有するが、それらは、単鎖Fv断片のサイズの半分しかない。安定性が著しく高いこと、およびヒト抗体フレームワークと相同性の程度が高いことを兼ね備えた、この特異的な構造の結果は、ナノボディが、慣用的な抗体に接近できない、治療標的に結合することができるということである。複数の原子価を備えた組換え抗体断片は、がん細胞に対して、高い結合親和性および固有の標的特異性をもたらす。これらのscFv多量体(例えば、ダイアボディ、テトラボディ)は、サイズが約60~100kDaの低分子が、より迅速な血液クリアランスおよび迅速な組織取り込みを達成するので、親抗体よりも改善をもたらす。Powerら、(Generation of recombinant multimeric antibody fragments for tumor diagnosis and therapy. Methods Mol Biol、207巻、335~50頁、2003年);およびWuら(Anti-carcinoembryonic antigen(CEA)diabody for rapid tumor targeting and imaging. Tumor Targeting、4巻、47~58頁、1999年)を参照されたい。
非慣用的抗体を作製して使用するための様々な技法が記載されている。ロイシンジッパーを使用して生成した二重特異性抗体は、Kostelnyらによって記載されている(J. Immunol. 148巻(5号):1547~1553頁、1992年)。ダイアボディ技術は、Hollingerらによって記載されている(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90巻:6444~6448頁、1993年)。単鎖Fv(sFv)ダイナの使用により二重特異的抗体断片を作製するための別の戦略が、Gruberらによって記載されている(J. Immunol. 152巻:5368頁、1994年)。三重特異的抗体は、Tuttらによって記載されている(J. Immunol. 147巻:60号、1991年)。単鎖Fvポリペプチド抗体は、Hustonら(Proc. Nat. Acad. Sci. USA、85巻:5879~5883頁、1988年)によって記載されているペプチドをコードするリンカーによって直接結合している、またはこれにより結合しているVH-およびVL-コード配列を含めた、核酸から発現され得る、共有結合により連結されているVH::VLヘテロ二量体を含む。米国特許第5,091,513号、同第5,132,405号および同第4,956,778号;ならびに米国特許公開第20050196754号および同第20050196754号も参照されたい。
様々な実施形態では、抗体はモノクローナルである。代替的に、抗体はポリクローナル抗体である。ポリクローナル抗体の調製および使用は、当業者にやはり公知である。本発明はまた、ハイブリッド抗体も包含し、一対の重鎖および軽鎖が、第1の抗体から得られる一方、もう一方の対の重鎖および軽鎖は、異なる第2の抗体から得られる。このようなハイブリッドはまた、ヒト化重鎖および軽鎖を使用して形成され得る。このような抗体は、多くの場合、「キメラ」抗体と呼ばれる。
一般に、無傷抗体は、「Fc」および「Fab」領域を含有すると言われる。Fc領域は、補体活性化に関与し、抗原結合には関与しない。そこからFc’領域が酵素により開裂されるか、またはFc’領域なしに産生される抗体(「F(ab’)2」断片と表示される)は、無傷抗体の抗原結合部位の両方を保持している。同様に、そこからFc領域が酵素により開裂されるか、またはFc領域なしに産生される抗体(「Fab’」断片と表示される)は、無傷抗体の抗原結合部位の1つを保持している。Fab断片は、共有結合している抗体軽鎖、および抗体重鎖の一部(「Fd」と表示される)からなる。Fd断片は、抗体特異性の主要決定因子である(単一Fd断片は、抗体特異性が改変されることなく、最大で10本の異なる軽鎖と結合し得る)。単離したFd断片は、免疫原性エピトープに特異的に結合する能力を保持する。
抗体を調製する方法は、免疫学の科学の当業者に周知である。抗体は、可溶性ポリペプチド、または免疫源としてその免疫原性断片を利用する、当技術分野において公知の方法のいずれかによって作製され得る。抗体を得る方法の1つは、免疫原を好適な宿主動物に免役すること、およびポリクローナルまたはモノクローナル抗体を産生するための標準的手順に従うことである。免抗原は、細胞表面上の免抗原の提示を促進するであろう。好適な宿主の免疫処置は、いくつかの方法で実行することができる。ポリペプチドまたはその免疫原性断片をコードする核酸配列は、宿主の免疫細胞により摂取される、送達用ビヒクルで、宿主に供給され得る。細胞は、次に、ポリペプチドを発現して、それにより、宿主における免疫原性応答を生じる。代替的に、ヒトポリペプチドまたはその免疫原性断片をコードする核酸配列は、in vivoで細胞中で発現され、次いで、ポリペプチドを単離して、抗体が成長する好適な宿主にポリペプチドを投与することができる。
代替的に、抗体は、所望の場合、抗体ファージディスプレライブラリから誘導されてもよい。バクテリオファージは、細菌に感染すること、およびその内部での増殖が可能であり、この細菌は、ヒト抗体遺伝子と組み合わされて、ヒト抗体タンパク質を提示するよう操作され得る。ファージディスプレイは、その表面上にヒト抗体タンパク質を「提示する」よう作製されるプロセスである。ヒト抗体遺伝子ライブラリに由来する遺伝子は、ファージの集団に挿入される。ファージはそれぞれ、様々な抗体に対する遺伝子を有し、こうして、その表面に異なる抗体を提示する。
当技術分野において公知の任意の方法により作製された抗体は、次に、宿主から精製することができる。抗体精製方法は、塩沈殿(例えば、硫酸アンモニウムによる)、イオン交換クロマトグラフィー(例えば、陽イオン性または陰イオン性交換カラム上、好ましくは中性pHで実施し、イオン強度を向上させた段階グラジエントにより溶出)、ゲルろ過クロマトグラフィー(ゲルろ過HPLCを含む)およびアフィニティー樹脂上でのクロマトグラフィー(プロテインA、プロテインG、ヒドロキシアパタイトおよび抗免疫グロブリンなど)を含むことができる。
抗体は、抗体を発現するよう操作されているハイブリドーマ細胞から都合よく産生され得る。ハイブリドーマを作製する方法は、当技術分野で周知である。ハイブリドーマ細胞は、好適な媒体中で培養することができ、消費した媒体は、抗体源として使用され得る。次に、目的の抗体をコードするポリヌクレオチドは、抗体を産生するハイブリドーマから得ることができ、次に、この抗体は、合成により、またはこれらのDNA配列からの組換えにより産生することができる。抗体の大量の産生に関すると、一般に、腹水を得るのに一層便利である。腹水を増加させる方法は、一般に、免疫学的にナイーブな組織適合性または免疫耐性哺乳動物、とりわけマウスにハイブリドーマ細胞を注入するステップを一般に含む。哺乳動物は、好適な組成物(例えば、プリスタン)の投与前までに、腹水生成用に準備が整えられていてもよい。
本発明の方法によって産生されるモノクローナル抗体(Mab)は、当技術分野において公知の方法によって、「ヒト化」することができる。「ヒト化」抗体は、配列の少なくとも一部が、その初期形態から改変されて、ヒト免疫グロブリン様に一層近くなった抗体である。抗体をヒト化する技法は、特に、非ヒト動物(例えば、マウス)抗体が産生される場合、特に有用である。マウス抗体をヒト化する方法の例は、米国特許第4,816,567号、同第5,530,101号、同第5,225,539号、同第5,585,089号、同第5,693,762号および同第5,859,205号に提示されている。
組換えポリペプチド発現
本発明のポリペプチドを発現するため、本明細書に記載されている方法のいずれか、または当技術分野で公知の方法によって得られたDNA分子は、当技術分野で周知の技法によって、適切な発現ベクターに挿入することができる。例えば、二本鎖DNAは、合成DNAリンカーの使用を含む制限酵素の連結によって、または平滑末端ライゲーションによって、好適なベクターにクローニングすることができる。DNAリガーゼは、DNA分子をライゲーションするために通常、使用され、望ましくない結合は、アルカリホスファターゼによる処置によって回避することができる。
したがって、本発明は、本明細書に記載されている核酸分子(例えば、遺伝子、または遺伝子をコードする組換え核酸分子)を含むベクター(例えば、組換えプラスミド)を含む。用語「組換えベクター」は、組換えベクターが誘導される生来または天然の核酸分子に含まれているものよりも、多量の、少量のまたは異なる核酸配列を含有するよう、改変、修飾または操作されたベクター(例えば、プラスミド、ファージ、ファスミド(phasmid)、ウイルス、コスミド、フォスミドまたは他の精製核酸ベクター)を含む。例えば、組換えベクターは、調節配列、例えば本明細書で定義されている、プロモーター配列、ターミネータ配列などに操作可能に連結されている、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列またはその断片を含むことができる。それらに含まれる遺伝子または核酸の発現を可能にする組換えベクターは、「発現ベクター」と呼ばれる。
本明細書に記載されている本発明の分子の一部では、本発明の1つまたは複数のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を有する1つまたは複数のDNA分子は、原核生物の宿主細胞に所望のDNA分子を組み込むことが可能な、1つまたは複数の調節配列に操作可能に連結されている。導入されたDNAによって安定的に形質転換された細胞は、例えば、発現ベクターを含有する、宿主細胞の選択を可能にする、1つまたは複数のマーカーを導入することにより選択することができる。選択可能なマーカー遺伝子は、発現される核酸配列に直接連結することができるか、または同時トランスフェクトによって同じ細胞に導入することができる。追加的な要素はまた、本明細書に記載されているタンパク質の最適合成に必要となり得る。どの追加の要素を使用するかは、当業者に明白と思われる。
特定のプラスミドまたはウイルスベクターを選択する際の重要な要因は、以下に限定されないが、ベクターを含有するレシピエント細胞が認識されて、ベクターを含有しないそのようなレシピエント細胞から選択されることが容易であること、特定の宿主において所望のベクターの複製数、および異なる生物種の宿主細胞間のベクターを「シャトルさせる(shuttle)」ことが可能となることが望ましいかどうかを含む。
ベクターが、一旦、発現用のDNA配列を含むよう構築されると、以下に限定されないが、例えば、変換、トランスフェクト、コンジュゲート、プロトプラスト融合、電気穿孔法、リン酸カルシウム沈殿、直接マイクロ注入などを含めた、当技術分野で公知の好適な様々な方法の1つまたは複数により、適切な宿主に導入されてもよい。
1つまたは複数のベクターの導入の後、宿主細胞を、ベクター含有細胞の成長のために選択する、選択培地において、通常、成長させる。組換えタンパク質の発現は、ウエスタンブロット解析、イムノブロットおよび免疫蛍光法を含めた、免疫アッセイにより検出され得る。組換えタンパク質の精製は、当技術分野において公知であるかまたは本明細書に記載されている方法のいずれか、例えば、抽出、沈殿、クロマトグラフィーおよび電気泳動を含む任意の従来の手順によって行うことができる。タンパク質を精製するために使用され得る、さらなる精製手順は、標的タンパク質に結合するモノクローナル抗体を使用する、アフィニティークロマトグラフィーである。一般に、組換えタンパク質を含有する粗製調製物は、好適なモノクローナル抗体が固定されているカラムに通す。タンパク質は、通常、不純物が通過している間、特異的抗体を介してカラムに結合する。カラムの洗浄後に、タンパク質は、例えば、pHまたはイオン強度を変えることによってゲルから溶出する。
治療効力を評価する方法
手法の1つでは、処置の効力は、例えば、処置された臓器の生物学的機能(例えば、ニューロンの機能)を測定することにより評価される。このような方法は、当技術分野において標準的なものであり、例えば、Textbook of Medical Physiology(第10版)(Guytonら、W.B. Saunders Co.、2000年)に記載されている。特に、本発明の方法は、組織または臓器の生物学的機能を、少なくとも、5%、10%、20%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、200%向上させ、または300%、400%もしくは500%も高く向上させることさえある。好ましくは、組織は、ニューロン組織であり、好ましくは臓器は脳である。
別の手法では、本発明の方法の治療効力は、対応する対照組織または臓器(例えば、処置を受けなかった組織または臓器)と比べて、処置組織または臓器における、細胞数の増加を測定することによりアッセイされる。好ましくは、組織または臓器中の細胞数は、対応する組織または臓器に対して、少なくとも5%、10%、20%、40%、60%、80%、100%、150%または200%、増加する。細胞増殖をアッセイする方法は、当業者に公知であり、例えば、Bonifacinoら(Current Protocols in Cell Biology Loose-leaf、John Wiley and Sons, Inc.、San Francisco、Calif.)に記載されている。例えば、細胞増殖のためのアッセイは、細胞複製中、DNA合成の測定を含むことがある。一実施形態では、DNA合成は、[3H]-チミジンまたは5-ブロモ-2*-デオキシウリジン[BrdU]などの標識DNAプレカーサーを使用して検出し、これらを細胞(または動物)に加えて、次に、細胞周期のS期(複製)の間に、ゲノムDNAへのこれらのプレカーサーへの取り込みを検出する(Ruefli-Brasseら、Science 302巻(5650号):1581~4頁、2003年;Guら、Science 302巻(5644号):445~9頁、2003年)。
キット
本発明は、神経系疾患、または中枢神経系(例えば、貯蔵障害、リソソーム貯蔵障害、神経変性疾患など)の障害の処置もしくは予防のためのキットを提供する。一実施形態では、キットは、治療ポリペプチドを発現する単離造血幹細胞を含有する組成物を含む。別の実施形態では、キットは、内因性ミクログリア細胞のアブレーション前処理のためのナノ粒子を含む。
一部の実施形態では、キットは、治療用または予防用細胞組成物を含有する滅菌容器を含む。このような容器は、箱、アンプル、ボトル、バイアル、管、バッグ、ポーチ、ブリスターパック、または他の好適な当技術分野で公知の容器形態であってよい。このような容器は、プラスチック製、グラス製、ラミネート紙、金属箔、または医薬を保持するのに好適な他の物質から作製され得る。
所望の場合、本発明の薬剤は、神経系疾患、もしくは中枢神経系の障害を有する、またはこれらを発症するリスクにある対象に、薬剤を投与するための指示書と一緒に供給される。指示書は、一般に、疾患もしくは障害の処置または予防のための組成物の使用に関する情報を含む。他の実施形態では、指示書は、以下:治療剤の説明、神経系疾患またはその症状の処置または予防のための投与量スケジュールおよび投与、注意、警告、適応症、対応適応(counter-indication)、過剰投与情報、有害反応、動物薬理学、臨床検討および/または参照文献のうちの少なくとも1つを含む。指示書は、容器(提供される場合)に直接印刷されていてもよく、または容器にラベルとして貼り付けられてもよく、または容器内もしくは容器に付随した個別のシート、パンフレット、カードまたはホルダーであってよい。
本発明の実施は、特に示さない限り、分子生物学(組換え技法を含む)、微生物学、細胞生物学、生化学および免疫学という従来の技法を使用し、これらは、当業者の範囲内に十分ある。このような技法は、「Molecular Cloning:A Laboratory Manual」、第2版(Sambrook、1989年);「Oligonucleotide Synthesis」(Gait、1984年);「Animal Cell Culture」(Freshney、1987年);「Methods in Enzymology」、「Handbook of Experimental Immunology」(Weir、1996年);「Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells」(MillerおよびCalos、1987年);「Current Protocols in Molecular Biology」(Ausubel、1987年);「PCR:The Polymerase Chain Reaction」(Mullis、1994年);「Current Protocols in Immunology」(Coligan、1991年)などの文献において、十分に説明されている。これらの技法は、本発明のポリヌクレオチドおよびポリペプチドの生成に適用され、こうして、本発明を作製および実施する際に考慮されてもよい。特定の実施形態に関する特に有用な技法は、以下に続く、項目において記載されている。
以下の実施例は、本発明のアッセイ、スクリーニングおよび治療方法の作製および使用方法の完全な開示および説明を当業者に提供するよう提示されており、本発明者がその発明として見なすものに関する範囲に限定することを意図するものではない。
(実施例1)
マウスHSPCの脳室内注入により、脳内の迅速かつ強固な骨髄細胞生着がもたらされる。
最近の結果(Capotondoら、PNAS 2012年)により、HCT後の脳において骨髄細胞の再構成を得るために、骨髄造血ニッチにおける生着および永続的なドナーキメラ現象が必ずしも必要とされないことが提唱されている。これらの知見に基づいて、骨髄およびミクログリア様細胞の再構成が、前処理マウスにおける脳室空間にHSPCの直接移植に際し起こるかどうかを評価した。マウス系統陰性(Lin-)HSPC(3×105個の細胞)を、GFPをコードするレンチウイルスベクター(LV)で標識し、骨髄アブレーション用ブスルファン用量または致死照射に曝露した後に、マウスにICV注入することにより移植した(図1A)。興味深いことに、移植により、ICV移植マウスのCD45+CD11b+脳骨髄コンパートメントにおいて、移植細胞の局所増殖に由来すると考えられる、GFPキメラ現象が高度に、かつ次第に増大した(図1B)。各時間点および状態に関して、GFP+HSPCをIV移植した対照マウスを比較条件として使用した。留意すべきことに、ミクログリア再構成の速度は一層迅速になり、GFP+ HSPCをICV移植した場合、IVと比べて、GFPキメラ現象の程度は高かった(図1B)(細胞投与の経路の有意な効果および時間は、二元配置ANOVA解析により示した)。これは、IVと比較して、細胞をICV移植する数が少なくなることを考慮すると驚くべきことである。IV注入の場合のように、ブスルファンにより事前処置されたレシピエントマウスは、ICV細胞移植すると、照射動物と比べて、より高い脳脊髄ドナーキメラ現象を示した。
ICV移植マウスの細胞注入の反対側からの矢状面の脳区域の免疫蛍光解析により、レシピエントマウス脳全体に分布した、GFPを発現する多量のドナー由来細胞となることが一貫して実証された(図1C)。GFP+Iba1+分岐実質細胞は、小型クラスターに多くの場合、分類され、最高のGFP+細胞存在率を、嗅球中、視床下部領域、基底核、脳室下帯および周辺領域、線条体において、および橋において回収した(図1D)。重要なことに、GFP+細胞の形態は、移植の比較的短期間(45~60日)後に既に分岐構造および薄いプロセスが細胞本体から出ており、柔組織内ミクログリア細胞の形態に類似していた。
(実施例2)
ヒトHSPCの脳室内注入により、脳内の迅速かつ強固な骨髄細胞生着がもたらされる。
この現象の臨床的関連性に対する洞察を得るため、前処理した免疫不全動物モデルにおいて、ヒトHSPCがICV送達時にミクログリア様細胞を発生する能力を試験した。ICVまたはIVヒトCD34+細胞は、GFPをコードするLVを形質導入した臍帯血から単離して、NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1WjI/SzJ(NSG)マウスに注入した(図1E)。さらに、治療分子が脳に送達されるための移植の可能性の増大時の、ICV細胞移植の実際の役割を決定するため、免疫不全背景でアリールスルファターゼA(ARSA)欠乏症のために、リソソーム疾患である異染性白質ジストロフィー(MLD)を再現する、新しく生成したマウスモデルであるRag-/-γ-鎖-/-As2-/を使用した。これらのマウスは、IV注入単独もしくはICV注入単独によって、またはIV経路とICV経路との組合せによって、ARSAをコードするLVを形質導入したヒト臍帯血CD34+細胞の投与を受けた(Biffiら、Science 341巻、1233158頁(2013年);Sessaら、Lancet 388巻、476~487頁(2016年))(図1E)。
興味深いことに、明確に定義されたヒト骨髄(CD45+CD11b+)細胞子孫は、IV移植とICV移植の両方の後で、長期間、移植マウスの脳内で特定された(図1F)。ICV細胞の送達により、IV送達と比較して、脳中でのヒト細胞生着がより多くなった(図1G)。IVと組み合わせたICV細胞の送達により、脳中でさらに一層多くのヒト細胞が生着した(図1G)。すべての試験済み移植状況において、ヒト細胞は、細胞蛍光分析において、ミクログリアマーカーであるCX3CR1およびCD11bをかなり発現した(図1F)。生着した細胞は、脳実質内に分布し、ミクログリア細胞の形態的特徴を示した。生着細胞はまた、Iba1およびCD11b(図1H)マーカーを発現したが、マクロファージに大部分関連するCD68およびCD163を発現しなかった(図1H)。ICV送達の場合、子孫細胞は、特定されて、同一領域内の小型クラスターに通常、分類され、この場合、ICV移植したマウスのHSPCの子孫細胞が、すなわち脳室下帯で特定された。
(実施例3)
ICV注入したHSPCは、脳内で生着および拡張する一方、それらは、造血臓器中では生着しない。
GFP標識したLin- HSPCをIVまたはICV移植したマウスの短期間のフローサイトメトリーのモニタリングによって、レシピエント動物の脳中にICVにより送達された細胞の存在、持続性および適度な拡張が実証された(図2A)。反対に、ICV移植マウスの骨髄では、検出された無視できる量のGFP+細胞しか検出されなかった(<1%)(図2B)。GFP+細胞は、早期造血マーカー(図2C)を一過的に上方調節し、この後、CD11b、CX3CR1およびCD115ミクログリアマーカーを、内因性ミクログリアに類似するレベルまで上方調節した(図2D)。GFP-CD45+内因性細胞は、ブスルファン処置の可能な効果として、CD115を一過的に、およびわずかに下方調節した(図2D)。
(実施例4)
コンビナトリアル移植プロトコルの最適化により、適切な臨床用途について、IV対ICV移植細胞の寄与をモジュレートすることが可能になる。
前処理したレシピエントにおいて、細胞および遺伝子治療法に関するICV細胞送達の開発は、様々な予想される標的疾患に従い、移植条件の最適化を必要とする。目的とする疾患による様々な目標により適合可能な様々な選択肢が適用可能となる。特に、以下の2つのシナリオを考えることができる:
A)ミクログリア再構成を効率的かつ迅速にすることを目標とするため、i)修正した自己移植遺伝子、またはii)全身性および神経性障害を伴うSDの処置のための健常ドナーの移植後HSCによる、造血組織(CNS外骨髄集団を含む)とミクログリア両方の再構成;この手法に適合可能な疾患の例には、MLD、GLD、MPSI、MPSIIおよびMPSIIIが含まれる。
B)専ら神経障害または神経変性疾患を有するSDを処置するため、移植後の自己移植遺伝子修正HSCによる、ミクログリアの再構成;この手法に適合可能な疾患の例には、INCL、GM1ガングリオシド蓄積症、PD、ALS、ADが含まれる。
ドナー源の細胞により脳骨髄集団を更新するために、これらの2つの状況において使用される有効なプロトコルを開発するため、本発明者らは、様々なタイミングで(IVおよびICV移植は同日に送達するか、ICV後5日目にIV送達する)、IV移植(起源、およびLin-、c kit+Sca1+Lin-(KSL)細胞および全BMにおける成熟段階に基づいて区別する)およびICV移植(Lin- HSPC)する細胞を差次的に標識した(図3Bおよび3G)。これらの状況では、ICV移植細胞の子孫は、CNSに限定されたままであり、造血組織において、すなわちBMにおいて有意なレベルで検出されなかった(図3Dおよび3H)。重要なことに、HSPCのICVとHSPC、またはKSL、または全BMの組合せ送達により、試験状況のそれぞれにおいて、Lin-をIVのみとなる対照条件と比較して、脳骨髄細胞キメラ現象が増大した。さらに:
A)脳骨髄キメラ現象へのIVおよびICV注入HSPCの寄与は、特定の条件において等しかった;特に、ICVとIVの細胞子孫の両方からなる、脳キメラ現象による脳およびBMのレベルにおける細胞のより大きなキメラ現象が、IVとICVの両方でLin- HSPCを組み合わせて、両方の部位において、同日に細胞を移植することによって実現された;類似した結果が、Lin- ICVを全BMのIVと組み合わせることにより得られた一方、すべての試験条件において、わずかに低いキメラ現象がKSL IVの使用に伴った;こうして、このプロトコルを、図6に記載されている、MLDまたはMPS IIなどの条件に適用することができた。移植細胞/その子孫の脳の生着を留める帯域を成長させる際に意図される組合せ/共移植手法としてのこのプロトコルの臨床移行に関して、本発明者らは、以下の選択肢を想定する:遺伝子治療法の場合、各疾患に対して目的の遺伝子をコードするベクターを形質導入した、自己移植CD34+細胞である、Lin-細胞のヒト等価体を、同日に、ICVとIVの両方で移植する。同種異型の健常ドナー細胞を使用した場合、ドナーCD34+細胞は、ICV投与される一方、未操作骨髄またはアフェレティック生成物のどちらか一方は、ICV移植の同日に、IV移植される。
B)ICV注入したHSPCの脳骨髄キメラ現象への寄与は、特定の条件における、IVで共注入したHSPCの寄与よりも勝る。特に、IV細胞子孫による脳キメラ現象への最低の寄与は、5日目に、ICV移植したLin-細胞とIV移植した全BM細胞との組合せにおける、高いキメラ現象の値の文脈において実現された;このプロトコルにより、ICV細胞子孫のキメラ現象をほとんど独占的に得ることができ、こうして、図7A~7Eに記載されている、INCLなどのCNS障害だけに関連する条件に適用される。移植した操作された細胞/その子孫の専ら脳への、多くのしっかりした生着を促すことを意図した組合せ/共移植手法として、このプロトコルの臨床移行に関して、本発明者らは、以下の選択肢を想定する:各疾患に対して、目的の遺伝子をコードするベクターを形質導入した自己移植CD34+細胞は、ICV移植される一方、未操作自己移植骨髄/アフェレティック生成物を、同日に、または理想的にはICV注入後の5日目のどちらかにIV注入し、ICV移植細胞との競合をさらに低下させる;本発明者らは、移植細胞の造血生着が、ドナーの耐容性の定着に必要となる、同種異型状況におけるこのプロトコルの使用を予期していない。
(実施例5)
IVとICV移植したHSPCの両方の子孫細胞は、ミクログリアに一致する転写プロファイルを有する。
HCT後の脳骨髄細胞のドナー再構成は、早期脳のHSPC移入物の一部が局所拡張および分化して、骨髄アブレーションしたレシピエントの脳における都合のよい条件を見出す結果であることが示された(Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年))。移植後の脳骨髄細胞は、新生マウスの脳から単離された骨髄細胞と抗原特徴を共有する(図3Bおよび4B)。実際に、両方の状況において、ミクログリア(TAμ)を一過的に増幅するものとして、本発明者らにより既に記載された、CD45+CD11blow骨髄細胞が多量に存在する。興味深いことに、移植マウス脳に由来するTAμ細胞は、移植後フェーズの早期に、ドナー要素が高度にかつ優先的に濃縮される(図4B)一方、後期移植後段階においてのみ、抗原特徴および形態特徴に基づいてミクログリア(μ)として特定された、CD45+CD11b+/high細胞内で、類似の高いレベルのドナーキメラ現象が観察される(Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年))。興味深いことに、本発明者らは、ICV注入したHSPCのCD45+CD11bhighGFP+μ子孫は、TAμ細胞に対して、類似しているが、前者の全体的に一層高い寄与の存在下では、IV注入した細胞のμ子孫よりも多量であることを観察した(図4A)。これらの知見を解釈して、ドナー由来細胞をさらに特徴付けるため、本発明者らは、ブルスルファン前処理後にGFP+HSPCを90日間早くICVまたはIV移植したマウスから、ならびに成体およびp10対照動物からのμおよびTAμ細胞(合計集団および/またはGFP+対GFP-画分)(図4B)をFACSで分類した。先に特定したミクログリア遺伝子は、分類した脳骨髄細胞に対して、および対照の成体動物からの骨髄マクロファージに対して、リアルタイムPCR(Tmem119、Tgfbr1、P2ry13、Mertk、Olfml3)により増幅した(Bennetら、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113巻、E1738~1746頁(2016年);Butovskyら、Nature neuroscience 17巻、131~143頁(2014年);Chiuら、Cell Rep 4巻、385~401頁(2013年);Hickmanら、Nature neuroscience 16巻、1896~1905頁(2013年);Grommesら、Journal of neuroimmune pharmacology 3巻、130~140頁(2008年))。ICVおよびIV移植マウスの脳から単離された細胞を、ミクログリア遺伝子発現プロファイルと比較し、テューキーの事後検定によるANOVA P値を得た。興味深いことに、ICVおよびIV移植マウスの脳から単離した細胞は、マクロファージよりも、対照マウスから単離したμ細胞のレベルと同様のレベルで、これらの遺伝子の発現を示した(図4C)。さらに、μとTAμの画分内において、ICV移植したHSPCのGFP+子孫は、IV移植マウスからの成人対照μおよび(GFP-およびGFP+)μのそれとは非常に類似した発現レベルとなることを示した。選択された遺伝子は、IV移植マウス(特に、GFP+)のTAμ集団、およびp10マウスから単離したTAμにおいて、わずかに低いレベルで発現した。このことはすべて、i)IV移植とICV移植の両方のHSPCの子孫細胞は、ミクログリアと一致した転写プロファイルを有すること、およびii)脳におけるICV注入したHSPCの子孫細胞は、IV注入したHSPCの子孫よりも一層ミクログリアに類似していることを示している。
(実施例6)
移植マウスの脳に由来する骨髄細胞は、成熟ミクログリアの機能的特徴との類似性を示す。
移植マウスからのμおよびTAμ細胞と、対照のナイーブな動物から回収した成熟μとの間のトランスクリプトーム差異を解析するため、ゲノムワイド発現解析を、GFPを発現するHSPCを3か月早く移植したマウスから、ならびに成体およびp10対照ナイーブマウスからの分類したμおよびTAμ集団に対して、Illumina RNA-Seqプラットフォームにより行った(図4Dおよび4E)。それらの遺伝子発現の差異を試験するため、得られた発現データセットを、Gosselinおよび共同研究者からのもの(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))と一緒に単離し、Butovskyにより特定された239の遺伝子に特に着目した(Butovskyら、Nature neuroscience 17巻、131~143頁(2014年))(図4Dおよび4E)。興味深いことに、すべてのミクログリア試料は、互いに近いクラスター化させたこの解析に含み(図4Dおよび4E)、移植後に再構成されたμおよびTAμ細胞は、ミクログリアのそれと一致した遺伝子発現のパターンを共有することが確認された。GSEA事前ランク付けした解析(Subramanianら、Proc Natl Acad Sci USA 102巻、15545~15550頁(2005年))に連携した差次的遺伝子発現を、RNA-Seqデータに対して行った(図5A~5F)。成体対照対μからのμ(図5A)、および移植マウスからのTAμ(図5C)に富む、生じた遺伝子のオンコロジー生物学的プロセスは、免疫細胞の分化、免疫応答、DNA/RNAプロセス、およびDNAのメチル化、対照μの成熟免疫機能への指定に関連した。一方、移植マウス(図5B)からのμ細胞に富むプロセスは、ニューロンの移動、分化およびシナプス可塑性の調節などのニューロン関連プロセスの範囲に及んだ(Colonna and Butovsky、Annu Rev Immunol、(2017年);Tayら、J Physiol 595巻、1929~1945頁(2017年))。濃縮されるプロセスの中で、本発明者らはまた、グリア細胞分化、グリオーシス、ならびに代謝および細胞呼吸を見出し、移植に由来するμ細胞は、ニューロン環境と相互作用する/これらに影響を及ぼす(これは、かなりの量のエネルギーを消費するプロセスである)傾向が一層強いという考えを支持している(Miyamotoら、Front Cell Neurosci 7巻、70頁(2013年))。移植後TAμ濃縮プロセス(図5D)は、μ細胞に関する成熟の様々な推定上の段階の基礎をなす一層、強い神経機能シグネチャを提示し、ミクログリアが、その成熟状態に従い、様々な機能を必要とするという概念と一致する(Matcovitch-Natanら、Science 353巻、aad8670頁(2016年))。興味深いことに、移植マウスからのμおよびTAμ細胞は、ミクログリアの発達の間に強固にモジュレートされることが示された遺伝子を発現する(Matcovitch-Natanら、Science 353巻、aad8670頁(2016年))。留意すべきことに、移植動物からのμは、成熟ミクログリア機能に関連する5つの選択遺伝子のうちの4つの発現レベルに関して、対照μと一致した一方、異なる経路が、移植マウス(図5Eおよび表2)からのTAμにおいて、および新生段階(図5Fおよび表2)に関連する遺伝子において観察され、可能性として、異なるおよび動的な成熟段階に関連した。
(実施例7)
ナイーブな、または移植後マウスの脳実質に関連する造血細胞は、クローン形成および造血性再増殖可能性、ならびにミクログリア再構成可能性を有する。
HSPCは、髄外組織内で特定され、それらの部位で一過的に局在化すると考えられ、局部的に増殖することができ、組織常在性骨髄細胞、優先的には樹状細胞を生じる。クローン形成可能性は、これらの細胞が脳内にも存在するためだとされたが、並体結合対の定着時、他の骨髄外組織に観察されるものと異なって、2種の動物間のキメラ現象は、脳中で観察されなかった。このことは、脳クローン形成活性が、ミクログリア前駆体の場合に仮説が立てられているように、並体結合対において、キメラ現象に適合可能ではない固定組織細胞に帰することができることを示唆する可能性がある。したがって、脳においてクローン形成可能性を有する細胞をよりよく特徴付けること、ならびに前処理マウスにおいて、これらが移植可能かどうか、ならびに前処理時のアブレーションおよびHSC移植時の置き換えに適合可能かどうかを評価することを試みた。さらなる研究はまた、これらの(hese)細胞が、実際に、ミクログリアの再増殖可能性を有するかどうかの判定時に意図される。単核細胞は、GFP-LVを形質導入した系統HSPCを添加しない、または添加した、ナイーブマウスおよび致死性骨髄アブレーションの投与を受けた動物(ブスルファンまたは照射の前処理による)の骨髄および脳(造血系統細胞のパーコール濃縮時)から単離した(図6A)。これらの細胞は、コロニー形成単位(CFU)を得るためにサイトカイン(citokyne)を補充したメチルセルロース中でプレート培養した。プレート培養して14日後に、予期されるように、離散性の造血コロニーを骨髄から、およびナイーブマウスに由来する脳培養物から回収した(図6B)。ブスルファンおよび照射前処理時に、骨髄と脳組織の両方からCFUアウトプットの劇的な低下が観察され、ブスルファンのより大きな効果が、脳のCFUアウトプットに関して記録された。重要なことに、CFUアウトプットは氷中で回復し、骨髄と脳の両方において、HSPC移植(図6C)時に前処理から回収した。両方の部位のGFP+コロニーにおいて、CFUアウトプットはキメラ度が高く、このことは、HSPC移植が、固定化された脳造血性クローン形成性前駆体に寄与し得ることを示している。一次移植レシピエントからの骨髄および脳のパーコール濃縮単核細胞もまた、ブスルファン前処理レシピエントへの二次移植に使用した(図6A)。驚くべきことに、一次レシピエントに由来するGFP+細胞は、移植後、長期の、二次レシピエントの造血組織および脳において特定された(図6D)。造血組織常在性GFP+細胞は、多系統マーカー発現を示した一方、脳常在性細胞は、ほとんどCD11b発現性であった。
(実施例8)
操作されたHSPCのICV+IVの組合せ送達は、神経変性およびCNS外特徴を有する代表的なLSDである、異染性白質ジストロフィーに対する治療的妥当性を有する。
治療分子が脳に送達されるための移植の可能性の増大において、ICV細胞移植の実際の役割を決定するため、免疫不全背景で、ARSA欠乏のために、リソソーム疾患ML)を再現する、新しく生成したマウスモデルであるRag-/-γ-鎖-/-As2-/を使用した。これらのマウスは、ARSAをコードするレンチウイルス(LV)を形質導入したヒト臍帯血 CD34+細胞を、IV単独注入もしくはICV単独注入で、またはIV経路とICV経路との組合せにより投与を受けた(Biffiら、Science 341巻、1233158頁(2013年);Sessaら、Lancet 388巻、476~487頁(2016年))(図1Dおよび図6A)。興味深いことに、明確に定義されたヒト骨髄(CD45+CD11b+)細胞子孫が、IV移植とICV移植の両方の後で、長期間、移植マウスの脳内で特定された(図1D~1G)。ICV細胞の送達により、IV送達と比較して、脳中でのヒト細胞生着がより多くなった(図1G)。IVと組み合わせたICV細胞の送達により、脳中でさらに一層多くのヒト細胞が生着した(図1G)。次に、Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-マウスの脳におけるより大きなヒト細胞骨髄キメラ現象が、脳へのARSA酵素のより大きな送達を決めるかどうかを評価した。重要なことに、ICV移植ヒトHSPCの脳骨髄キメラ現象への寄与の増大により、移植マウスの脳により大きなARSA酵素送達がもたらされた(図1G)。これは、特に、IV+ICVの組合せ送達の場合に顕著であり、この送達により、As2+/+対照とは区別が付かないレベルに到達した。移植の16週間後、同程度の、正常を超えるARSA活性レベルが、形質導入細胞をIV単独で、またはIV+ICV移植したマウスの骨髄において測定された(図6B)。興味深いことに、酵素活性の回復もまた、移植マウスの脳において測定され、IVおよびICVによる組み合わせで形質導入細胞の投与を受けた動物において、野生型レベルに近づく有利な増大傾向を伴った(図6B)。このデータにより、移植手法を組み合わせると、標準的なIV移植手法と比較して、脳への酵素送達が一層大きくなり、こうして、CNS障害を有するSDに対するHSC遺伝子治療法の総合的な治療的可能性を向上させる有望な戦略と思われることが実証される。さらに、HSPCのICV単独送達は、IV細胞送達としてMLD脳に同量の治療酵素を送達するのに十分であることが示されている。
共移植により、造血系において酵素活性は増大しなかった。理論によって拘泥されることを意図するものではないが、このことは、ICV送達された細胞の寄与は、CNS外造血集団よりもむしろ、脳に大部分、制限されたことを示している。
この動物モデルの短い生存間隔および短期間におけるその表現型の限定される重症度により、脳ARSA送達の増大の表現型作用の評価が阻まれた。しかし、LV形質導入したHSC(HSC遺伝子治療法)をMLDマウス(Biffiら、J. Clin. Invest. 116巻、3070~3082頁(2006年);Biffiら、J. Clin. Invest. 113巻、1118~1129頁(2004年))および患者(Biffiら、Science 341巻、1233158頁(2013年);Sessaら、Lancet 388巻、476~487頁(2016年))、ならびに他のリソソーム蓄積症モデル(Gentnerら、Sci Transl Med 2巻、58ra84(2010年);Visigalliら、Blood 116巻、5130~5139頁(2010年))に投与すると、用量効果の関係が存在し、造血細胞および脳において酵素活性の再構成が高まるほど、CNS疾患の兆候の制御に治療効力が向上することが実証される。したがって、ICV細胞の送達の使用は、遺伝子により修正されたHSPCの移植の治療的効力を増強する可能性を有する。
(実施例9)
野生型HSPCの組合せICV+IV送達は、神経変性およびCNS外特徴を有する代表的なLSDである、II型ムコ多糖症における治療的関連性を有する。
これらの知見、特に脳に治療分子を送達するため、および脳と全身性障害の両方を有するLSDに対する利益を発揮するため、HSPC移植の可能性を増大する際のICV細胞移植の実際の役割を確認するため、II型ムコ多糖症(MPS II)のマウスモデルである、2か月齢の骨髄アブレーションしたイズロン酸スルファターゼ(IDS)-/-レシピエントに、Lin- HSPCおよび全BMを野生型ドナーから移植した(図6C)。IV単独のマウスは、野生型IDS+/+ドナーのIVから専ら全BMを受けた。対照は、未処置のままにした。180日後、処置マウスおよび対照マウスの挙動を、ロータロッドによって試験した。興味深いことに、両方の処置(tretament)により、4回の試行にわたりマウスのロータロッド成績が改善し(図6D)、IVとICV+IVの両方で処置したマウスは、第1の試験と比べて、第4回目でロッド上で消費した時間が増加した(図6E)。しかし、ICV+IVで処置したマウスの成績は、IV単独の移植動物の成績を超えた。理論によって拘泥されることを意図するものではないが、このことは、ICV細胞の送達の使用は、MPS IIにおいて、野生型HSPCの移植の治療的効力を増強する可能性を有することを示している。
(実施例10)
マウスにおけるHLAマイナーおよびMHC抗原不一致HSPC IV+ICV移植は、実現可能であり、高い脳ドナーキメラ現象に関連する。
患者における、同種異型移植の文脈におけるICV HSPC移植手法の適用可能性、特に、マイナー抗原とMCH不一致移植状況との両方の文脈におけるICVおよびIV移植の組合せを評価した。不一致ドナーからの造血細胞移植を受けたマウスにおける、全生存およびCNSミクログリア生着に及ぼす同種異型HSPCのICV送達の影響を試験した。MCH不一致(B6.SJL CD45.1レシピエントへはBALB/cJ CD45.2ドナー;1つの細胞のICV用量を試験した、3×105個の細胞/マウス)、およびマイナー抗原不一致(MHC一致;B6.SJL CD45.1レシピエントへのBALB_B CD45.2ドナー;2つのICV細胞用量を試験した、3×105および1×106/マウス)移植状況の文脈においてICV+IV HCTを適用した。-1日目に、レシピエントマウスの前処理に全身体照射(TBI)(1000Rad)を使用した。マウスは、新しい全骨髄(tBM)のみの投与を受けるか、またはICV注入したGFP形質導入Lin-細胞と一体にした(図8Aおよび9A)。移植後、それらのマウスを最大で9~10週間(マイナー抗原不一致)および16週間(MHC不一致)、追跡した。レシピエントにおいて、希なインターカレント死(inter-current death)(ICD)が観察され、特定の処置に関連するものではなかった(図8Bおよび9B)。生存動物はすべて、体重の安定な増加および総合的な良好な健康を有した。PB、BM、脾臓および胸腺(マイナー抗原不一致移植の場合、後者の胸腺)に関する、サイトフローメトリック解析により、ドナー細胞の生着の成功が実証された(図8Cおよび9C)。重要なことに、ICV移植したHSPCの子孫であるGFP+細胞は、試験した造血組織において検出されなかった(図8Dおよび9D)。IVのみのレシピエントと比べると、IV+ICVでのマイナー抗原不一致動物により、脳内のドナー由来細胞からの用量依存的生着が実証された。両方のマイナー抗原およびMHC不一致動物において、HSPCのICV送達は、IVのみの移植と比べて、CNSにおけるドナー由来ミクログリアキメラ現象に利点をもたらした。結論として、側脳室への同種異型造血幹細胞/前駆細胞の送達は、組合せ送達法で実現可能であり、マイナー不一致およびMHC不一致状況の両方において、脳内のドナー由来キメラ現象を増強することができる。このデータは、CNS関連利点を強めるために、同種異型の造血細胞移植手順の文脈において、ICV移植が適用可能であることを支持する。
(実施例11)
HSPCの鞘内送達は、コンビナトリアルHSPC移植戦略の文脈において、脳および造血キメラ現象に寄与することができる。
HSPCのクモ膜下送達は、ICV細胞送達と同様に、CNSドナーキメラ現象に寄与することができるかどうかを評価した。Lin-HSPCは、CD45.2ドナーマウスから単離し、これに、GFPをコードするLVを形質導入した。形質導入後、細胞をCD45.1骨髄アブレーションしたレシピエントにIV(1.0×106個の細胞/マウス)で、ICV8(0.3×10^6個の細胞/マウス)またはクモ膜下(IT)(0.3×106個の細胞/マウス)で移植した。移植の5日後、ICVおよびIT移植マウスに、mCherryをコードするLVを形質導入したCD45.1ドナーからの全BM細胞を与えた(図10A)。マウスは、移植して45日目に犠牲にした。HSPC(CD45.2 GFP+)の高いおよび同等な生着が、IVおよびIT移植マウスのBMにおいて観察された一方、ICV移植マウスのBMでは、CD45.2 GFP+細胞はまったく(または、非常に低くしか)観察されなかった(図10B、左のグラフ)。ICV移植マウスは、mCherry+ CD45.1 BM移植細胞の良好なBM生着を示した一方、IT移植マウスでは、同じ細胞は、恐らく0日目に移植したCD45.2 GFP+ HSPCとの競合のために、ほとんど生着しないことを示した。すべての群の脳骨髄コンパートメントにおいて生着したCD45.2 GFP+ HSPCを解析し(図10Bの中央のグラフ)、ICV+IV注入マウスは、他の群と比べて、最高のドナーキメラ現象を示した。IV移植細胞のmCherry+ CD45.1細胞子孫が、ICV移植マウスにおいて観察された。すべての群の脊髄骨髄コンパートメントにおいて生着したドナー(GFP+mCherry)細胞を解析し(図10Bの右側グラフ)、ICV+IV注入マウスは、他の群と比べて、最低のGFPキメラ現象を示した。ITのマウスと比べて、ICV移植マウスでは、mCherry+ CD45.1 BM移植細胞の割合の増加が観察された。全体として、これらのデータにより、脳内および移植レシピエントの脊髄の両方において、骨髄細胞の再構成を達成するために、HSPCに関するさらなる投与経路として、ITを使用することができることが示される。ICVおよびIVのみの送達(deliveyr)はまた、ドナーによる顕著な脊髄キメラ現象に関連している。ドナー細胞を移植したITはまた、末梢血液および骨髄に専ら観察され、このことは、ITは、移植に際しCNSにおいて保持されないことを示している。したがって、この移植手順は、特に、CNSと全身性障害の両方を有するそのような疾患の場合に、考慮することができる。
(実施例12)
早期造血幹細胞/前駆細胞に由来する、移植後脳骨髄細胞
HSPC内のc-kit+、Sca-1+、Lin-(KSL)画分は、IV移植に際しマウスの脳における、TAμおよびμを生じさせることができる一方、c-kitおよびSca-1(Not-KSL)に対する二重陽性ではないLin-前駆細胞は、そうではない(Capotondoら、Proc Natl Acad Sci USA 109巻、15018~15023頁(2012年))。この知見は、骨髄脳細胞代謝回転への移植細胞の差次的寄与の可能性を評価するため、IV(図11D)およびICV(図11E)経路の両方を使用して、個々の動物における、差次的に標識したKSLおよびnot-KSL細胞を共移植することによる厳密な競合状況でさらに調べた(図11A、11Dおよび11E)。KSL細胞は、not-KSLをIV注入した場合、CD45+CD11b+骨髄脳細胞;CD45+CD11bhighμ細胞;CD45+CD11b+/low一過性増幅μ-TAμ細胞;CD45highCD11bhigh CNS関連マクロファージ、CNSmacとして特定される、様々な脳骨髄細胞集団(図11D)にほとんど独占的に寄与した(Capotondoら、Proc Natl Acad Sci USA 109巻、15018~15023頁(2012年))。KSLおよびnot-KSL細胞は、ICV注入した場合、代わりに、脳骨髄細胞再構成に同程度に寄与した(図11E)。脳骨髄細胞の生着に寄与するよう、SLAMマーカーであるCD150およびCD48の差次的発現により、KSLコンパートメント内で特定された、差次的に標識した部分集団の能力に取り組んだ(図11A、11B)。競合的IV移植に際し、CD48-/CD150+長期間HSC(LT-HSC)およびCD48-/CD150-多能性前駆体(MPP)に比べ、他の注入集団よりも、脳骨髄コンパートメントを再構成する能力が最高となることを示した(図11F)。対照的に、より強くコミットしたCD48+CD150-細胞もまた、マウス移植ICVの脳骨髄集団の再構成に寄与した(図11G)。移植マウスの造血再構成は、図11Cに示されている。IVおよびICV移植マウスからの脳の凍結スライスに関する組織学により、これらの結果が確認された(図11Hおよび11I)。これまでの知見に一致して、これらの状況においても、ドナー由来細胞は、薄いプロセスが細胞本体から出ている分岐形態を示し、骨髄マーカーIba-1およびCD11bを発現した(図11Hおよび11I)。
これらの知見を解釈するため、HSCの動員およびBMへのホーミングに関与することが周知のCXCR4受容体の発現(Darら、Experimental hematology 34巻、967~975頁(2006年);Rettigら、Leukemia 26巻、34~53頁(2012年);Sugiyamaら、Immunity 25巻、977~988頁(2006年))を、KSL、not-KSL細胞および上記の4つのKSL部分集団に関して解析した(移植時の形質導入の終わりに細胞を解析した)。興味深いことに、IV注入状況における、ミクログリア様細胞の再構成可能性、すなわちKSL、LT-HSCおよびMPPにおいて濃縮した細胞は、not-KSLおよびHPC-1およびHPC-2と比べて、一層高いレベルでCXCR4を発現した(図11J)。理論によって拘泥されることを意図するものではないが、この知見は、高いレベルの細胞でCXCR4を発現する細胞は、IV注入時の脳への早期動員に有利となり得、したがって、脳骨髄細胞のキメラ現象に寄与する能力に有利となり得る。これは、異なるシグナルが重要となり得る場合、ICV送達に適用することはできない。
正真正銘のHSCが、競合がない場合に、ICV移植に際し新しいミクログリア様細胞を発生することができるかどうかを一層厳密に評価するため、LT-HSCを、代替マーカー、およびFgd5-Zsgreen動物におけるFgd5発現の機能的シグネチャにより単離した(Gazitら、J Exp Med 211巻、1315~1331頁(2014年))。実際に、Fgd5緑色リポータ株は、HSC活性に非常に富む細胞を確実に単離することを可能にする。500の正真正銘のHSCは、Zsgreen+、系統-、c-kit+、Sca1+、Flkt-2-、CD34-細胞としてCD45.2 Fgd5-Zsgreenドナーから単離し、未操作全骨髄CD45.1支持体と共に、ブスルファン前処理または致死照射CD45.1レシピエントマウスに、IVまたはICV移植した(図12A)。IV細胞送達により、強固な造血ドナーキメラ現象に至った一方、ICV注入細胞は、末梢血液において造血作用に寄与しなかった。興味深いことに、ICV移植動物は、末梢血液キメラ現象を示さなかったが、ドナー由来CD45.2+細胞は、両方の移植状況で、脳内で特定された(図12BおよびC)。脳骨髄細胞の再構成は、上記の通り、ブスルファン-アブレーションしたレシピエントよりもむしろ、照射したレシピエントでは、それほど有効ではないことが確認された(Capotondoら、Proc Natl Acad Sci USA 109巻、15018~15023頁(2012年))。ドナー由来細胞は、CD45およびCD11bを発現し、TAμ細胞コンパートメントの大部分に存在した(図12Dおよび12E)。
これらのデータにより、ICVまたはIVによる移植に際し、脳中で、正真正銘のHSCがミクログリア様子孫を発生させたことが実証される。しかし、このプロセスは、早期前駆体がやはりICV投与された場合、かなり一層有効であった。
関連マーカーによるμ再構成可能性を可能にするHSC内の細胞をさらに特定するため、ミクログリアおよび骨髄系統造血細胞上に高度に発現する新規CX3Cケモカインフラクタルカインに対する特異的受容体である、7回膜貫通受容体CX3CR1の制御下で、GFPリポータ遺伝子を発現する、CX3CR1-GFPリポータマウスを使用した。特に、低いが検出可能なレベルのCX3CR1発現が、HSCプール内のミクログリア再構成可能性を有する細胞を特定することができるかどうかを評価した。この目標のため、CX3CR1-GFP異型接合マウスの骨髄およびHSPCのプールを特徴付けて、HSPCのプールの画分がCX3CR1を発現したが、実際の発現は、正真正銘のLT-HSC内で検出することができないことが確認された(図13A)。Lin-HSPCコンパートメント内のGFP+および高い細胞を分類し、これらの細胞を、支持体として正常な(CXCR1-GFPではない)ドナーからの未操作全骨髄と共にブスルファン処置レシピエントに移植した。GFP+子孫細胞は、移植後1.5か月において、再増殖したマウスの骨髄および脳において検出することができなかった(図13B)。むしろ、GFP発現μ細胞は、CX3CR1-GFPマウスからの未分類の全骨髄を移植した対照マウスの脳において特定することができた(図13B)。これらのデータは、μ前駆体の骨髄等価体は、LT-HSCに保持され、CX3Cr1を発現しないことを示している。
標識CD34+細胞および部分画分を、免疫不全NOD/LtSz-scidIL2Rγnull(NSG)マウスに移植することにより、ヒト状況において追加の実験を行った。特に、差次的に標識したCD34+CD38+(文献に基づいて前駆体として定義)およびCD34+CD38-(長期幹細胞活性に富む)で分類した細胞の共移植を行った(図14A)。興味深いことに、ヒトにおいて、幹細胞活性に非常に富むCD38-細胞の画分しか、移植マウスの脳における標識骨髄ヒト細胞の外観に関連しなかった(図14B)。この状況において、マウス状況において行ったことと同様に、本発明者らは、前に進めて、CD38およびCD90発現によるHSPC画分をさらに解剖した。CD38-CD90+HSC(GFPで標識)、CD38-CD90-MPP(mO2をコードするLVを形質導入)およびCD38+CD90-およびCD38+CD90+へとコミットした前駆細胞(それぞれ、Cherryおよびタグ-BFP LVにより標識化)を単離し、標識した(様々なリポータ遺伝子を有するLVによる)(図14C)。興味深いことに、マウス状況に観察されたものと一致して、幹細胞可能性の高まった集団は、ミクログリア関連細胞によるヒト脳細胞のキメラ現象に寄与する能力を一層高く有することが確認された(図14D)。
(実施例13)
調節された治療的遺伝子発現のためのミクログリアの分子工学操作。
本明細書において記載した革新的なプロトコルの文脈における、IVまたはICVのどちらか一方で移植した細胞の分子工学操作は、治療的遺伝子発現の効力、安全性および特異性/調節という正確な要件に対処するために必要である。このことに関する限り、持続的ではあるが調節された導入遺伝子発現が必要となることがある特定の状況に適用することができる、組み込み用ベクターによる遺伝子移入および標的化された遺伝子付加に基づいて、2つの異なる戦略が開発されている。
筋萎縮性側索硬化症(ALS)またはアルツハイマー病(AD)、および神経変性SDなどの成人期の神経変性疾患は、ミクログリア活性化により持続される神経炎症応答の高まりによって特徴付けられ、病理学的事象の過程における活性化ミクログリアにより上方調節された分子の1つは、他のものおよび本発明者らによる、ポジトロン断層法向けの選択的トランスロケータタンパク質(TSPO)放射リガンドを使用して示されている通り、18kDaのTSPOである(Visigalliら Neurobiol Dis 34巻、51~62頁(2009年);Turnerら Neurobiol Dis 15巻、601~609頁(2004年))。ミクログリア細胞は、TSPOシグナルの増加を担う主要な細胞タイプである。したがって、TSPOは、脳において、ミクログリア関連神経炎症をモニタリングするための有用かつ感受性の高いマーカーであり、そのプロモーター配列は、組織損傷および炎症に応答する新規に操作されたミクログリアによってマーカーまたは治療用タンパク質生成に対する最適調節配列として使用することができた。神経変性疾患およびニューロLSDにおける適用可能性を含めた、脳への治療分子の調節された送達のためのHSC誘導による、TSPOを標的とする、脳ミクログリアの工学的操作を可能にする革新的手段を開発している。特に、脳ミクログリアは、局所神経変性および上で詳述した先進的移植プロトコルを使用する神経炎症に応答して、細胞活性化に目的の遺伝子を発現するよう操作されている「センサー」細胞により、罹患した脳において再構成される(この状況はまた、μ前駆体に向かわせる前処理レジメンの使用に適合可能となる)。
この目標のため、導入遺伝子発現を推進するためのTSPOプロモーター配列を使用する。これは、HSC形質導入に使用されることになる先進的世代のLVの文脈におけるマーカーまたは治療的遺伝子の手前に、証拠に基づいた選択されたTSPOプロモーター配列(Wangら、Cell Tissue Res 350巻、261~275頁(2012年))を含めること、およびCRISPR-Cas技術を使用する標的化された遺伝子付加によってそのプロモーターを活用するTSPO遺伝子の第1のイントロン/エクソンの手前/その内部に治療的遺伝子を挿入することにより達成することができ、様々な戦略が試験されている。TSPOノックアウトマウスは、この後者の戦略の実現可能性に関する証明となる(Banatiら Nat Commun 5巻、5452頁(2014年))。第3世代のLVの文脈におけるマーカー遺伝子としてのGFPの手前に挿入された(図16B)選択されたTSPOプロモーター配列(Wangら、Cell Tissue Res 350巻、261~275頁(2012年))(図16A)は、ナイーブ配列により予期されるように、ミクログリア細胞内(ミクログリア細胞系BV2内)の持続的な導入遺伝子発現を推進することが確認されており、細菌のLPSによる刺激に応答する(図16Cおよび16D)。形質導入されたおよび/または編集された細胞は、次に、先進的プロトコルにより、レシピエントマウスにおける脳骨髄細胞を専ら再構成するために使用される。
1つの作業仮説は、神経が炎症して変性した環境での細胞の活性化時に、神経炎症応答の正確な分子モニタリングを可能にする、および/または治療的活性および疾患の表現型の改善への寄与をもたらす遺伝子を発現する、脳骨髄細胞およびミクログリアの集団が、TSPO遺伝子座において遺伝的に修飾/編集されたHSCの移植に際し発生するということである。開発中の手段を特徴付けるためのリポータ遺伝子は、ALSマウスモデル(SOD1.G93Aマウス)(Pevianiら、CNS Neurol Disord Drug Targets 9巻、491~503頁(2010年))およびグロボイド細胞白質ジストロフィー(GLD)の動物モデル(Visigalliら Neurobiol Dis 34巻、51~62頁(2009年))などの、ミクログリア活性化およびTSPO上方調節により特徴付けられる動物モデルにおいて検証されている。この手段は、その機能性について確認され、治療作用に対するその可能性は、利用可能な動物モデルにおいて検証されている。
(実施例14)
ブスルファン毒性およびFgd5リポータマウスのγH2AXマーカーの使用によるミクログリア前駆体の同定。
これまでの検討により、i)脳に位置しており、ブスルファンに基づく前処理の投与時にアブレーションされ易い機能的に規定されたミクログリアプレカーサー集団であって、内因性CNS常在性ミクログリア前駆体(μP)と同時に発生し得る、ミクログリアプレカーサー集団の存在の証拠を提供する。リン酸化ヒストン2AX(γH2AX)は、脳内のブスルファンによって標的とされる細胞を追跡する高感度な特異的バイオマーカーである。したがって、機能的な脳常在性μPは、ブスルファン、およびこれらの細胞内のその細胞毒性の薬理学マーカーであるγH2AXを利用することにより特定することができる。γH2AXを、ブスルファン細胞毒性のバイオマーカーとして検討した。特に、γH2AXの存在、分布および細胞局在化を、全身性ブスルファン前処理により処置したマウスからの脳のスライスに対するフローサイトメトリー(FC)および免疫蛍光法(IF)により検討した。FCは、最後のブスルファン用量から1日目および5日目における、ブスルファン処置対対照の未処置動物において、特に生存CD45+細胞内で、γH2AXシグナルが向上することを示した(図15B)。同時に、ブスルファン処置後の早期アポトーシスはまた、特に、CD11b+およびc-kit+細胞において、CD45+脳細胞内でのアネキシンV染色により検出される(図15A)。IFによって、γH2AXは、主に海馬に位置する、ほとんど存在しないニューロン細胞中に見出される一部のγH2AX+病巣を除いて、対照マウスではほとんど検出されず(図16C、上の写真)、生理学的ニューロン活性とH2AXリン酸化との間の相関が、以前に示されている。対照的に、ブスルファン処置マウスでは、γH2AX+シグナルは、側脳室、脳室下(SVZ)および吻側移動流(RMS)をライニングする細胞の核において向上した(図15C、下部の写真)。γH2AX+病巣は、ニューロン(図15C挿入図)とグリア細胞、すなわちミクログリアと星状細胞(図15Cの挿入図)の両方で局在化していた。まとめると、これらのデータは、CNS幹細胞のニッチ領域を含めた脳の十分に規定された領域に局在化するニューロン細胞と非ニューロン細胞の両方が、ブスルファンに対して感受性が高いことを示している。したがって、これらの結果は、ミクログリア前駆細胞を特定する可能性を有する。同様の実験が、ブスルファン感受性細胞を一層良好に追跡するため、Fgd5またはCx3Cr1などの造血幹細胞およびミクログリア特異的遺伝子のマーカーのプロモーターにより発現されるリポータ遺伝子を発現するマウスにおいて行われている。
(実施例15)
標的送達のためにナノ担体を使用する、ミクログリア前駆体を標的とする選択的脳前処理。
ブスルファンの全身性投与は、ドナー由来細胞を有する脳ミクログリアの効率的な代謝回転を発展させるのに役立つ。類似しているが、CNSに限定されるレジメンにより、骨髄アブレーションによる全身性前処理の副作用から、CNSに限定される疾患(例えば、INCL、PD、ALSなど)を有する患者が保護される。予備検討では、マウス中の側脳室内に埋め込まれたカニューレにより、ブスルファンの脳内投与の可能性を調べた。臨床的グレードのブスルファン製剤を含めた、ブスルファンの様々な薬物製剤を試験した。しかし、ICV投与は、全身性薬物投与によって達成されるものに匹敵するブスルファンレベルへの脳常在性μPの曝露を保証することはできず、移植したHSPC生着を有利にすることもできなかった(データは図示せず)。広範囲の神経毒性および局所炎症にむしろ関連した。したがって、ナノ粒子を使用する標的薬物送達戦略を実施した。理論によって拘泥されることを意図するものではないが、ナノ粒子は、機能的に規定されたμPにアブレーション薬物を効率よくかつ選択的に送達することを可能とする可能性を有することができる。
最近、ポリマーナノ粒子(NP)は、化学治療剤を含めた、薬物の薬理学的プロファイルを改善する有望な手段として大きな関心を寄せている。NPは、材料組成、表面機能化および分解速度の調節が可能であり、i)NPを含まない同一薬物と比べて、NPと共に製剤化された薬物の副作用のリスクを低減する、細胞を標的とする高い選択性;ii)多重薬物送達、iii)経時的な制御薬物放出を可能にする。NPは、人工または天然ポリマーから作製され、10~400nmの間のサイズを有する。キトサン、ポリ(ε-カプロラクトン)(PCL)、ポリ(アルキル-シアノアクリレート)(PACA)、ポリ-乳酸(PLA)またはポリ(乳酸-co-グリコール酸)(PLGA)などの様々な生分解性ポリマーをコアマトリックスとして使用することができる。ポリ(エチレン-グリコール)(PEG)などの親水性ポリマーによる表面機能化は、生体適合性、水溶解度およびNP安定性を改善するために使用される。NPの表面特性により、細胞を標的とすることによる取り込みの選択性が決定付けられ、こうして、生物学的流体中の生体内分布および半減期に影響を及ぼす。一方、NPコアの物理化学特性が、薬物ロード能および薬物放出プロファイルを担う。抗体を含めた標的部分を含むNP表面の機能化により、血液-脳関門(BBB)において、またはCNS生体内分布もしくは標的細胞特異性の増強を得るための特異的細胞タイプ上に発現する受容体または輸送体への優先的な結合が決定され得る。親油性の改変、ナノ粒子コアの構造および組成により、物質の生分解時間を調節すると、薬物ロードおよび放出プロファイルを最適化することが可能となる。
生分解性および生体適合性ナノ担体(PCL NPに基づく)の新規な薬物送達(図17A)は、脊髄損傷マウスモデルにおける、実質内柔組織投与後のミクログリア/マクロファージを選択的に標的とするよう検証された。マウスにおけるICV投与後のこのようなミクログリア標的NPの生体内分布を検証し、様々なCNS領域におけるミクログリア/マクロファージによる効率的な取り込みおよび広範な分布を確認した(図17A~17I)。注入されたマウス脳に関する細胞蛍光分析により、NPは、特に、BBBの貫通を有利にするためのマンニトールと一緒にICVを注入した場合、CD45+c-kit+細胞(図17C)および増殖性Edu+細胞による取り込みが優先(図17D)して、CD45+脳細胞によって効率よく取り込まれた(図17B)。これらのミクログリアを標的とするNPは、NP安定性を確保し、分解速度を調節し、経時的な薬物放出をモジュレートする低分子量PEG鎖を含めた、FDAにより承認を受けている生分解性物質に基づいた。興味深いことに、免疫蛍光共焦点解析により、これらの知見が確認され、NPは、脳内、およびブスルファン投与後の強度の強いγH2AX陽性シグナルの領域の脳ミクログリア再構成に至るプロセスの間の、移植直後のドナー由来のHSPCにより真っ先にコロニー形成されるSVZおよびRMSなどの、脳領域に集中することが示された。こうして、代表的な領域が、恐らくμPに富む(図17G)。留意すべきことに、NPを含有するローダミン+Iba+骨髄細胞は、犠牲および染色の前に、ki67陽性シグナル(図16G)とEdu投与の両方によって示唆(uggested)されるように、やはり増殖性であった(図17H)。Edu+ローダミン+細胞は、造血骨髄マーカーに対してやはり陽性であり、分岐したミクログリア様細胞と円形のミクログリア様細胞の両方の形状を示した。重要なことに(improtantly)、ローダミン+Iba1+細胞はまた、早期/幹細胞マーカーネスチンを時に発現した(図17H、右側の写真)。ローダミンシグナルのNPを注入した脳中での存在および分布は、興味深いことに、Eduシグナルの分布と一致しており、NPは、ミクログリア前駆体特徴を有する細胞を含み得る、増殖細胞中に優先的に起こっている(図17I)ことを示唆する。
次に、ポリ-(2-ヒドロキシ-エチルメタクリレート)主鎖(ここでは、BK-510と呼ばれる)に共有結合によりグラフトした薬物(「SP」および「QMS」と呼ばれる)と適合させるために選択される、2つの異なる化学部分を活用することによる、ブスルファンおよびエトポシドによるロードを可能にするため、デノボ化学合成による新規なNPの最適化を行った。これにより、生物学的に適切な量の薬物のNP中への封入を達成することが可能となった(すなわち、210.7±5.3~257.6±7.2μg/mlの範囲のブスルファンの場合)。化学治療薬(ブスルファンまたはエトポシドなど)をロードしたこのようなナノ粒子の製剤は、凍結乾燥物質から始めるNPの形成を可能にする、いわゆる「自己集合」手法を導入することによりさらに改善された(図18)。これにより、ナノ粒子材料は、効力および異なるバッチ間の一貫性を喪失することなく、スケールアップ合成、凍結乾燥医薬製品の長期保管に好適なものとなる。
ブスルファン関連遺伝毒性の信頼性の高い薬力学マーカーとしてγH2AXを使用することにより、γH2AX+細胞数の増加が、ブスルファンをロードしたNPへのin vivoでの曝露後の免役蛍光法およびフローサイトメトリー解析によって強調された(図19Aおよび19B)。これは、BV2ミクログリア様細胞系に対して行われた細胞生存アッセイによってさらに確認され、72時間のインキュベート後のBUロードNPの特異的細胞毒性を強調し、NPへのBUの封入は、薬物効力を損なわなかったことを示している。マウスの側脳室におけるブスルファンをロードした(NP-BUS)または空のNPは、NP-BUSへの曝露時に、脳ミクログリア(CD45+/CD11b+)細胞中のγH2AXシグナルの顕著な増大を誘発した(図19C)。
有効な脳の前処理レジメンの開発を促進するため、NPロードは、予備的な支持結果を示した、エトポシドおよびロムスチンなどの他の薬物により最適化した(図19D~19E)。細胞増殖アッセイを、BV2細胞ミクログリア様細胞系に対して行った。エトポシドは、275ug/mlとなる見かけの薬物濃度において、様々なNP製剤(事前集合させた100nmのPCL NP;自己集合100nm NPまたは自己集合50nm NP)にロードした。エトポシドをロードしたNP、または非封入薬物を細胞培養培地に加え、次に、細胞の生存率を、薬物投与の48時間および72時間後に、37℃でCellTiter細胞増殖MTSアッセイによって測定した。様々な薬物濃度を試験した(1.6、6.25および25ug/ml)。対照として、空のNP(薬物を含まない)を試験した。この場合、媒体中の最終NP濃度は、NP中に封入されたエトポシドを25ug/ml投与するために使用した濃度に一致させた。図20D~20Eにおいて観察され得るように、3つのNP製剤のすべてが、エトポシドの送達の有効性は等しく、したがって、細胞死を決定付ける。短期間のインキュベートの間(自己集合100nm NP、48時間の時間点)、空のNPは、毒性でもなく(事前集合した100nm PCL NP、および自己集合50nm NP)、または毒性が軽度でもない。しかし、空のNPの場合の細胞の生存率は、エトポシドをロードしたNPの1を常に超え、このことはエトポシドをロードしたNPに関して観察された効果は、NP自体というよりもむしろ、薬物の放出によることを示唆している。興味深いことに、1.6ug/mlの最終薬物濃度で試験したエトポシドをロードしたNPの場合に観察された効果は、封入されていない薬物の場合に観察されるものよりも顕著である。この差異は、72時間のインキュベート時間時にさらに一層顕著であり、このことは、NP中のエトポシドを封入するとその効力が増強され、既に非常に低濃度の薬物の細胞毒性の改善が決定付けられる。
これらのNP製剤は、i)単回用量のブスルファンを25mg/kg、またはii)脳において、ミクログリア前駆体の増殖を誘発する、および/もしくはCD45+c-kit+細胞を拡張することが示されているCSF 1R阻害剤(Elmoreら、Neuron. 82巻(2号):380~397頁(2014年))の10日間の経口投与により事前処置した野生型の成体動物の脳にICV注入した(図19A、19C、19D)。NP注入の5日後に、動物を、脳ミクログリア前駆体のアブレーションの場合の参照として、ブスルファン標準処置(25mg/kgの4回用量)を使用する、ミクログリア細胞および/またはその前駆体のエトポシド媒介性死滅の発生について分析した。興味深いことに、エトポシドをロードしたNPは、標準のアブレーションによるブスルファン処置時に観察されたものと一致した、CD45+c-kit+およびCD45+CD11b+細胞内でアポトーシスを誘発した(フローサイトメトリーにおいて、アネキシンV陽性染色による)(図19Bおよび19E)。
全体として、ここで試験したNP製剤は、選択的な脳の前処理に必要なミクログリア前駆体へのアブレーション薬物の標的送達を達成した。
(実施例13)
造血幹細胞および前駆細胞からの転写により依存可能な新規ミクログリアを発生させるための新規な移植モダリティ
多角的手法を使用して、HCT後のドナーによる正真正銘の脳骨髄細胞の代謝回転を改善するため、新規戦略を特定し、この現象は、出生後の脳骨髄細胞の生理学的成熟を繰り返すことができるプロセスにより、転写により依存可能な新しいミクログリアの強固かつ迅速な生着をもたらすことができる。
第1に、ブスルファン処置したキメラマウスの脳から(form)回収した、新規に形成した骨髄細胞(μおよびTAμ細胞として特定)に転写によるプロファイリング解析を適用した。この解析により、CD45、CD11bおよびドナー細胞のマーカーの発現に対して分類したドナー由来の脳骨髄細胞の遺伝子発現パターンは、様々な発育年齢におけるナイーブマウスの内因性ミクログリア細胞のそれと非常に近いことが明らかになった。新しく形成した細胞は、Tmem119、Tgfbr1、P2ry13、Olfml3、Mertkなどの典型的なミクログリアマーカーを発現したことが留意される。興味深いことに、これらの細胞は、マクロファージと比べて、完全に分離した形でてクラスター形成し、移植後に再構成した脳細胞は、骨髄常在性または循環性骨髄細胞とは転写により区別され、内因性脳骨髄集団とかなり類似していることが確認された(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))。Bennettおよび共同研究者(Bennettら Proc Natl Acad Sci USA 113巻、E1738~1746頁(2016年))は、全骨髄移植に由来する成体のCNSにおける細胞は、ミクログリアと他の骨髄細胞とを区別することができるマーカーとして、上記の著者らにより検討されたTmem119を発現しないことを示した。ドナー由来脳骨髄細胞における、強固なTmem119発現を示すデータと明らかに矛盾するこれらの知見は、様々な実験条件の使用に基づいて解釈することができる。実際に、精製HSPCの代わりに全骨髄細胞の使用は、脳の子孫に関する限り、移植手順の転帰に影響を及ぼし得る。実際に、これらのデータは、後者の脳の子孫が、新しいミクログリアを生じさせる能力に富むことを示している。さらに、マウスの前処理のためのブスルファンの上部への強力な照射を使用すると、ブスルファン単独に基づいたレジメンによってむしろ影響を受けない、BBB透過性に影響を及ぼすことによって、循環している骨髄細胞の動員を誘発することができた(Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年))。
フローサイトメトリーと連携した遺伝子発現プロファイリングにより、HCTマウスから単離したμおよびTAμを示す以前のデータが、それぞれ、成体の未処置動物に由来するミクログリア細胞、およびP10マウスに由来する未成熟ミクログリアとの類似性を示すことがやはり確認された。特に、生物学的プロセスおよび機能経路解析により、移植マウスおよびP10動物に由来するTAμ集団の遺伝子パターンが、神経の発達過程、細胞の構成成分の組織化および細胞周期/分化に一層関連することが示され、それらは、最近に記載されている通り、脳のリモデリングの間に、恐らくある役割を果たす、未成熟ミクログリア集団であることを示唆している(Matcovitch-Natanら Science 353巻、aad8670頁(2016年))。それとは別に、移植動物および成体対照マウスに由来するμ集団は、免疫応答、細胞伝達および食菌作用に関連する遺伝子中で富み、これらの細胞は、成熟ミクログリアにより大部分、構成されていることを示している。したがって、これらのデータは、HCT後のミクログリア再構成は、移植後、短期間のドナー由来要素に通常、豊富な中間TAμ集団から、移植後の長期間で、ドナー要素に次第に一層豊富になるμ段階までの移行により起こるという仮説を支持し得る。この現象により、p10において特定された未成熟細胞から、成体対照動物から単離されたミクログリア細胞までの移行に沿って、出生後ミクログリアの発達が思い起こされ得る。この仮説の支持に際して、ミクログリア分化(Matcovitch-Natanら Science 353巻、aad8670頁(2016年))に関連する選択遺伝子の発現をデータセットで検討し、HSPC由来細胞は、HCT時に、段階的な成熟プログラムに従うことが確認された。しかし、MAFBとして、成体ミクログリアの発達期に関与する転写因子を解析することにより(Matcovitch-Natanら Science 353巻、aad8670頁(2016年))、P10マウスと比べて、HCTマウスから回収したTAμ細胞中にこの遺伝子が一層高く発現することが観察された。理論によって拘泥されることを意図するものではないが、成体の前処理マウスにおけるHSCP移植に際し発生する新しく形成されたTAμミクログリア細胞は、P10細胞と比べて、成熟段階へとより強くコミットしている。遺伝子発現のデータセットおよびこの移行中の関連変化の深い検討は、ミクログリア再構成をさらに改善するために使用することができる、ミクログリアの発達および維持に関与する重要因子の特定の一助となり得る。
ドナーによるミクログリア細胞の再構成の過程を検討した。興味深いことに、移植に際しミクログリアを再構成する能力をほとんど保持している細胞画分は、HSPC内の非常に早期の幹細胞コンパートメントにおいて特定した。特に、異なって標識されているHSPC部分集団の競合的移植に際し、KSL細胞、およびその内部のLT-HSCおよびMPPは、造血システムを再構成するだけではなく、脳内の広範なミクログリオーシスも引き起こす可能性が最も高いことを示した。これらのデータは、移植後の脳中の新規なミクログリア源として挙動する能力を有する細胞は、マウスにおける造血幹細胞の活性に大部分富む画分内に維持されることを示唆している。興味深いことに、この能力は、細胞表面上のCXCr4発現のレベルと関連する。理論によって拘泥されることを意図するものではないが、このことは、骨髄のニッチに向かうHSPCのホーミングだけではなく、脳に向かうHSPCのホーミングにおけるSDF1-CXCr4シグナル伝達の役割を示す。ヒト化NSGマウスにおける、ヒトHSPCのミクログリオーシスへの寄与を、脳へのヒト生着を有利にするため、マウス状況において、このモデルに適用したブスルファンに基づく前処理レジメンを適合させることによって、やはり調べた。この戦略によって、異なる供給源(臍帯血、骨髄および末梢血液)から精製したヒトCD34+細胞は、レシピエントマウス脳において、ミクログリアを連想させる細胞を生じることが実証された。興味深いことに、マウス細胞の場合に観察される通り、大部分の未成熟造血コンパートメント(CD38-およびCD38-CD90+/-細胞)は、脳ヒトミクログリオーシスに一層大きな程度で寄与した。これらの証拠は、早期HSPC/HSCからのミクログリアの発生のモダリティを調べるさらなる検討へと繋がり得るが、また、未操作生成物よりもむしろ幹細胞の活性に富む細胞調製物の使用を支持することにより、LSDおよび関連疾患における移植臨床行為への移行に関して重要な示唆を有することもできた。さらに、これらの観察は、標準臍帯血/アフェレティックな/骨髄外殖片調製物中に存在するものと比べると、早期造血細胞において豊富なグラフトを受ける、神経変性貯蔵症を有する患者において、HSC遺伝子治療法試験で観察される大きな効力の説明に寄与することができた。
再増殖した移植レシピエントにおいて、ミクログリアおよび末梢造血細胞のクローン独立性に関するこれまでの観察に基づくと(Capotondoら Proc Natl Acad Sci USA. 109巻、15018~15023頁(2012年))、移植プロトコルに挑戦し、HSPCは、適切なレシピエントマウスの前処理後の、脳室内空間に直接、注入した。興味深いことに、ICVでのHSPC移植に際し、ミクログリア再構成は、ブスルファン処置マウス、および照射マウスではより低い程度で、どちらにおいても観察され得、造血組織中のドナー細胞生着は、ミクログリアの置き換えに必要ではないことが確認された。むしろ、脳中で播種したHSPCは、局所生着、増殖および分化によって、新しい正真正銘のミクログリアを発生することができた。重要なことに、この移植経路は、IV移植に際し実現された置き換えと比べて、骨髄脳コンパートメントの、特に成熟μ細胞プールの一層迅速な再構成と関連した。IV移植により得られた知見とは異なり、局部注入すると、コミットしたHSPC画分も、長期ミクログリオーシスに関わった。これらの知見は、様々に解釈することができた。第1に、脳の微小環境は、より強くコミットした高い細胞の生着に有利となり得る条件を作り出すことができた。この仮説を支持して、脳環境は、その生着を恐らくは有利にする、移植後早期の典型的なミクログリアマーカー(CD115およびCX3CR1)の発現を誘発させることにより移植細胞の運命に影響を及ぼした。さらに、ICV注入時に、CXCR4-SDF-1シグナル伝達経路から独立した、他のもの(HPC-2)の中で、定量的により多く表される細胞に利点がもたらされ、局部的なグラフト化および拡張に有利となり得ると推測される。最後に、静脈内に移植した場合、より強くコミットした細胞は、上で議論されているCXCR4解析によりLT-HSCおよびMPPと比べて、脳に移動する能力は潜在的により低いために不利となり得た。とはいえ、ICV細胞の注入時に、移植細胞は、様々なシグナル伝達経路に応答することができることを排除することができなかった。この点で、遺伝子発現解析として、さらなる検討により、IV注入と比べて、ICV移植に際し実現されるミクログリア再構成の基礎をなす機構をよりよく評価するための貴重な指標がもたらされる。重要なことに、ICV送達による脳骨髄細胞再構成へのHSPCの寄与はまた、ヒト化状況で、NSGマウスにおけるヒトHSPCの移植において確認された。これらの適切な臨床的知見を現在の遺伝子および細胞に基づく移植プロトコルへと移行させるために、ICVによるHSPCの移植の可能性を組み合わせることが提唱され、これは、標準移植状況と比べて、より迅速かつ高いミクログリア再構成をもたらし、IV移植に優る利点が実現される。この戦略は、重症なCNS障害および病理の迅速な進行を特徴とするそのような疾患における、治療法の臨床的利益に関わる必要性に取り組むことができた。明らかに、この手法は、細胞投与の様々な経路に従い、移植の、および移植されることになる細胞サブセットのタイミングの深い評価を必要とする。
まとめると、本データは、HSPC移植に際し、ミクログリア特徴を有する細胞の再構成が起こるという強力な証拠を提示する。これらの細胞の発生は、中間段階から一層成熟した細胞への成熟、すなわち、出生後のミクログリア発達に非常に類似したプロセスによって起こる。このプロセスは、脳において早期HSPCの存在に依存しており、脳への循環に起因する成熟細胞の浸潤とは無関係である。実際に、ミクログリアの置き換えは、HSPCの直接的な脳注入時に得られて、さらに増強され得、重症かつ迅速な進行を伴うCNS障害の処置に対する革新的な移植手法の開発を支援する証拠を生み出す。
本明細書に記載されている結果は、以下の物質および方法を使用して得た。
マウスの検討
C57BL6/JおよびC57BL/6-Ly5.1マウスは、Charles Riverによって提供を受けた。NOD.Cg-NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1WjI/SzJ(NSG)マウスは、Jackson実験室によって購入された。Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-およびRag-/-γ-鎖-/-As2+/+マウスは、San Raffaele Scientific Instituteの動物施設で生成した(Meneghiniら、Stem Cells Transl Med、(2016年))。Fgd5ZsGr・ZsGr/+(Fgd5-ZsGreen)(The Jackson Laboratory ストック番号027788)は、親切なことに、Derrick J.Rossi's laboratory、Harvard University/Boston Children's Hospitalによって提供を受けた(Gazitら、J Exp Med 211巻、1315~1331頁(2014年))。
手順はすべて、Fondazione San Raffaele del Monte Tabor(IACUC573)の動物実験委員会により承認を受け、イタリアの法律に基づき、Ministry of Health and local authoritiesに連絡をした。
マウス造血細胞の単離、形質導入および移植
若い成体マウス(5~8週)をCO2で殺傷し、大腿骨および脛骨を洗い流して、BMを得た。マウスHSPCを精製し、LVを形質導入し、記載の通り尾部静脈に注入することにより移植した(Capotondoら、Proc Natl Acad Sci USA 109巻、15018~15023頁(2012年))。
HSPCは、製造業者の指示書に従い、autoMACS(商標)分離器による磁気分離を含むMiltenyi Biotec Lineage Cell Depletionキットを使用して、系統-(Lin-)選択により精製した。系統陰性選択後に残ったほとんどないLin+細胞(5~10%)を排除するため、この画分のうちのKSL(c-kit+sca-1+)、CD150+/-CD48+/-細胞単離を行う際、Lin-細胞をビオチン-抗体カクテル(Miltenyi Biotec Lineage Cell Depletionキット)/ストレプトアビジンPe-Cy5(BD Pharmingen)で染色した。次に、KSL画分の単離に関すると、細胞は、ラットのAPC-eFluor780抗マウスCD117(c-kit)(eBioscience)およびラットのPe-cy7抗マウスLy-6A/E Sca-1(Sca-1)(BD Bioscence)により染色した。CD150+/-CD48+/-細胞選択の場合、ハムスターPE抗マウスCD48(Biolegend)およびラットAPC抗マウスCD150(BioLegend)を加えた。細胞染色の終わりに、選択したマーカーの発現に従い、細胞をセルソータMOFLO XDP(Becton Dickinson)により単離した。リポータによるゲーティング戦略を図2Fに示す。単離したLin-、KSLまたはCD150+/-CD48+/-KSL細胞は、記載の通り、感染多重度(MOI)100で16時間、様々なレンチウイルスベクター(LV)を使用して形質導入した(Biffiら、J. Clin. Invest. 116巻、3070~3082頁(2006年))。特に、以下のLVを使用した:
Lin-、KSLおよびCD150+CD48- KSL細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.GreenFluorescentProtein.Wpre(GFP-LV)(Dullら、J. Virol 72巻、8463~8471頁(1998年));
not-KSL細胞およびCD150-CD48-KSL細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.DeletedNerveGrowthFactorReceptor.Wpre(ΔNGFR-LV)(Dullら、J. Virol 72巻、8463~8471頁(1998年));
CD150-CD48+KSL細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.mCherryProtein.Wpre(mCherry-LV)(Biffiら、Science 341巻、1233158頁(2013年));CD150+CD48+KSL細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.Tag-BlueFluorescentProtein.Wpre(Tag-BFP-LV)。サイトフローメトリック解析によって導入遺伝子発現を評価するため、形質導入細胞の画分は、記載の通り、10日間、培養した(Biffiら、J. Clin. Invest. 116巻、3070~3082頁(2006年))。形質導入細胞は、様々な実験状況に従い、様々な濃度で、照射(2×400cGy)または4回目のブスルファンの用量(25mg/kg×4日間)の24時間後に、7/8週齢の前処理済みC57BL6/J雌マウスに尾部静脈から注入した。
静脈内(IV)移植
Lin-細胞:106個の細胞/マウス;KSL:0.3×105個の細胞/マウス;Not KSL:5×105個の細胞/マウス;HPC1≒0,12×104個の細胞/マウス;LT-HSC≒0,55×104個の細胞/マウス;HPC2≒1,8×104個の細胞/マウス;MPP≒0,55×104個の細胞/マウス。KSL細胞を移植して5日後に、マウスに、支持体としてCD45.1 C57マウスに由来する全骨髄(TBM)細胞を5×105個、投与した。マウスは滅菌条件に維持した。
脳室内(ICV)移植
Lin-細胞:0.3×106個の細胞/マウス;KSL:0.3×105個の細胞/マウス; Not KSL:3×105個の細胞/マウス;HPC1≒0,12×104個の細胞/マウス;LT-HSC≒0.55×104個の細胞/マウス;HPC2≒1,8×104個の細胞/マウス;MPP≒0,55×104個の細胞/マウス。移植して5日後に、マウスに、支持体としてCD45.1 C57マウスに由来する全骨髄(TBM)細胞を5×105個、投与した。
Fgd5 HSCの単離の場合、8週のFgd5ZsGr・ZsGr/+CD45.2マウス(The Jackson Laboratoryストック番号027788)をドナーとして使用した。製造業者の指示書に従い、CD117(c-kit)マイクロビーズ(CD117マイクロビーズ、マウス-Miltenyi Biotec)を使用して、c-kit+細胞の濃縮を行った。次に、以下の抗体:系統マーカーTer119、Mac-1(m1/70)、Gr-1(8C5)、CD3(17A2)、CD4(RM4-5)、CD8(53-6.7)、B220(RA3-6B2)およびIL7Ra(A7R34);CD34(RAM34)、Flk2(A2F10)、c-kit(2B8)、Sca1(D7)、CD45.2(104)(すべて、BioLegendまたはeBioscience製)の組合せ物を使用して、PBS 2mMのEDTA、2%FBS中、4℃で、c-kitが豊富な細胞を染色した。染色後、細胞を洗浄して、PBS 2mMのEDTA、2%FBS(PI(0.05μg/μL)を含む)に再懸濁し、氷上に維持した。細胞を分類するためにFACSAria II(BD)を使用した。
分類した細胞は、IV(500)またはICV(500)移植した。移植して5日後に、マウスに支持体としてCD45.1 C57マウスに由来する1.0×106個のTBMを投与した。細胞移植のレシピエントは、ブスルファン(Sigma)25~27mg/kgにより前処理した2か月齢の雌CD45.2 C57BL6/Jマウスとし、i.p.または致死放射線量(2×500cGy)で投与した。IV移植の場合、細胞は尾部静脈に注入した。ICV移植は、麻酔(ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(10mg/kg))時に手術によって行った。剃毛して消毒したマウスの頭部を定位固定フレーム中、耳棒で固定し、皮膚を縦方向に開いた。ブレグマが可視化され、座標を記録した。ブレグマから、注入座標(1mm側部、0.5mm前部)を調節した後、0.7mmの直径のドリルヘッドを用いて、視覚制御下で頭蓋骨を取り囲んだ。細胞懸濁液5μlを、頭蓋骨から2mmの遠位部から脳に、10μl Hamiltonシリンジを挿入して注入した。創傷を閉じた後、動物に単回用量のアチパメゾール(1μl/g)を摂取させて、滅菌条件で維持した。
前処理および移植後、予防用の抗生物質(硫酸ゲンタマイシン、80mg/250mL)を、飲料水により、2週間、投与した。株および実験状況に応じて、マウスは、移植後(spo-transplant)、1.5、3、4および6か月に犠牲にして、ドナー細胞の生着について、末梢血液/BMおよび脳を解析した。
ヒトCD34+細胞の単離、形質導入および移植
ヒト臍帯血(CB)由来のCD34+細胞は、Lonza(2C-101)から購入した。解凍時に、hIL-3[60ng/μL]、hTPO[100ng/μL]、hSCF[300ng/μL]、hFlt3-L[300ng/μL](それらはすべてPeprotech製、Hamburg、Germany)を補給した、CellGro培地(CellGenix、Freiburg、Germany)で、24時間、細胞を事前刺激し、記載の通り、MOI100で、1ラウンドのLV曝露によって、実験室グレードのLVをコードする、GFP-(Dullら、J Virol 72巻、8463~8471頁(1998年))またはARSA(Sessaら、Lancet 388巻、476~487頁(2016年))を形質導入した(Biffiら、Science 341巻、1233158頁(2013年))。ゲーティング戦略は、図3M、3Nおよび3Oに示されている。単離後、細胞は、以前に記載されている通りに事前刺激し、様々なLVにより形質導入した。特に、以下のLV:
MPB CD38-およびCD38-CD90-細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.mOrangeFluorescentProtein.Wpre(Orange-LV);MPB CD38midおよびCD38+Cd90-細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.mCherryProtein.Wpre(mCherry-LV);
MPB CD38int細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.CyanFluorescentProtein.Wpre(Cyan-LV);MPB CD38high、CD38-CD90+細胞およびBM CD38-細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.GreenFluorescentProtein.Wpre(GFP-LV);MPB CD38+CD90+細胞およびBM CD38+細胞の場合、pCCLsin.cPPT.humanPGK.Tag-BlueFluorescentProtein.Wpre(Tag-BFP-LV)を使用した。サイトフローメトリック解析によって導入遺伝子発現を評価するため、形質導入細胞の画分を、記載の通り、10日間、培養した(Biffi、2013年)。形質導入後、細胞を洗浄して、7~9週齢の致死未満の照射(200cGy)、または骨髄アブレーションしたブスルファン処置(4日間、16.25mg/kg/日)した雌NSGマウスの尾部静脈に注入した。その生理学的割合に従い、様々に分類した細胞の混合物からなる、5×105個のhCD34+細胞または5×105個のhCD34+細胞を移植した。NSGマウスをブスルファンで事前処置した場合、雄のNSGマウスからの4×106個のTBMを支持体として移植した。NSGマウスにおけるhCD34+細胞のICV移植を、C57マウスにマウスのHSPCをICV移植する場合に記載されている通りに実施した。12週間後に、マウスを犠牲にして、ヒト造血細胞生着についてBMおよび脳を解析した。
出生後の2日目に、Rag-/-γ-鎖-/-As2-/-を、全身体照射300+250RADの致死未満用量で前処理した。側頭静脈注入(2.5×105個の細胞/マウス)またはICV(ガラス製キャピラリーにより側頭室内に)により、マウスにIVで形質導入細胞を投与した(Neriら、Stem Cells 29巻、1559~1571頁(2011年))(0.75×105個の細胞/マウス)。移植して5週間後にマウスを犠牲にして、4-メチルウンベリフェリル-サルフェート基質を使用することによる細胞蛍光分析およびARSA活性によって、BMと脳のヒト造血細胞の生着を解析した(Martinoら、J Biotechnol 117巻、243~251頁(2005年))。
細胞蛍光分析および組織学のためのマウス組織の収集および処理
マウスは、大腿骨をクランプした後、15分間、冷PBSを用いて、広範囲な心臓内潅流による深い麻酔下で安楽死させた。次に、臓器を採集して、異なる処理をした。記載の通り、クランプした大腿骨から骨髄(BM)細胞を採集した(Biffiら、J. Clin. Invest. 116巻、3070~3082頁(2006年))。脳を除去して、2つの脳半球に異なる処理をした。免疫蛍光解析の場合、脳半球の1つを4% PFA中で24時間、固定化し、OCT化合物に埋包して、スクロースグラジエント(10~30%)の平衡後に-80℃で保管した。細胞蛍光解析に関すると、もう一方の脳半球からの細胞の凝集を機械的に解除し、20mlのGKN/BSA緩衝液(8g/L NaCl、0.4g/L KCl、1.42g/L NaH2P04、0.93g/L Na2HP04、2g/L D+グルコース、pH7.4+0.002% BSA)中で単一細胞懸濁液を得た。
NSGおよびRag-/-γ-鎖-/-As2-/-移植マウスの脳内における、hCD34+由来細胞の生着である、Fgd5+細胞生着の分析の場合、骨髄細胞の濃縮は、脳組織の酵素(19mgのパパイン、10mgのシステイン、2,5mgのDNアーゼ)による消化後に、30%パーコールグラジエント(Nikodemovaら、J Neuroinflammation 9巻、147頁(2012年))を使用して行った。
フローサイトメトリー解析
BMおよび脳からの細胞は、ブロッキング用溶液(PBS 5%FBS、1%BSA)に再懸濁してフローサイトメトリーにより解析し、以下の特異的抗体を用いて、15分間、4℃で標識した:ラットPE抗マウスCD45(BD Pharmingen)1:100;ラットAPC抗マウスCD45(BD Biosciences)1:150;ラットBrilliant Violet510抗マウスCD45(BioLegend)1:150;ラットPacific Blue抗マウスCD45.2(Bio Legend)1:100;マウスPE抗マウスCD45.1(BD bioscience)1:100;ラットAPC抗マウスCD11b(eBioscience)1:100;マウスAlexa Fluor 647抗ヒトCD271(NGF receptor)(BD Pharmingen)1:30;ラットAPC780抗マウスCD11b(eBioscience)1:100;ラットAPC780抗マウスCD117(c-kit)(eBioscience)1:100;ラットPE-Cy7抗マウスLy-6A/E Sca-1(Sca-1)(BD Bioscence)1:150;ハムスターPE抗マウスCD48(Biolegend)1:100;ラットAPC抗マウスCD150(Biolegend)1:75;ラットPE抗マウスCD202b(Tie2)(eBioscence)1:150;ラットPE抗マウスCD184(CXCR4)(BD Bioscence)1:150;ラットPE抗マウスCD34(eBioscience)1:150;ラットPE-Cy7抗マウスCD93(AA4.1)(eBioscience)1:150;ラットビオチン抗マウスCD115(eBioscience)1:150;ヤギAPC抗マウスCX3CR1(R&D systems)1:75;APCストレプトアビジン(BD Pharmingen)1:500;ラットAPC-Cy7抗マウスB220(BD Bioscience)1:100;ハムスターAPC-Cy7抗マウスCD3e(eBiosciences)1:100;マウスAPC-Cy7抗ヒトCD45(BD Pharmingen);ラットPE-cy7抗ヒトCX3CR1(eBioscience)5:100。死滅細胞を排除するため、本発明者らは、死滅細胞を排除するため、膜非透過性色素である7-AAD(1mg/ml)(Sigma-Aldrich)をいずれか使用して、解析前に細胞に加えた。BMおよび脳細胞を、LSR Fortessa(Beckton Dickinson)によって解析した。
免疫蛍光解析
脳は、15μm片で、低温保持装置上で矢状平面に連続的に切り出した。組織スライドは、PBSにより2回、洗浄し、空気乾燥して、0.3% Triton、2% BSA、10% NGS(Vector Laboratories)により2時間、ブロッキングした。次に、以下の通り、4℃で、PBS、0.1% Triton、2% BSA、10% NGS中で希釈した一次抗体を用いて、一晩、インキュベートした:ラットAPC抗CD11b(eBioscience)1:50;ウサギ抗Iba1(Wako)1:100;ニワトリ抗GFP(Abcam)1:250;ウサギ抗GFP(Invitrogen)1:100;マウスPE抗ヒトCD271(NGF受容体)(BD Pharmingen)1:50;ウサギ抗cherry(Abcam)1:100。二次抗体ヤギIgG抗ニワトリAlexa Fluor 488、ヤギIgG抗ウサギAlexa Fluor488、546または633、ヤギIgG抗ラットAlexa Fluor546または633、ヤギIgG抗マウスAlexa Fluor546(Molecular Probes、Invitrogen)を、一次抗体の染色に使用したものと同じブロッキング用溶液中、1:500に希釈し、室温で2時間、薄片と共にインキュベートした。核を、PBS中、1:1000のTO-PRO III(Molecular Probes、Invitrogen)で、またはPBS中、DAPI(Roche)1:30によって染色した。スライス片をPBS中で洗浄し、空気乾燥して、Fluorsafe試薬(Calbiochem)でマウントした。試料は、共焦点顕微鏡(Zeiss and Leica TCS SP2;Leica Microsystems Radiance 2100;Bio-Rad)(λ励起=488、586、660)を用いて解析した。蛍光シグナルは、Lasersharp2000ソフトウェアによって処理した。画像は、Adobe Photoshop CS8.0ソフトウェアにインポートし、自動化レベル補正を使用して処理した。脳薄片の再構築の場合、本発明者らは、画像の取得に蛍光顕微鏡Delta Vision Olympus Ix70を使用し、次に、この画像をSoft Work3.5.0ソフトウェアによって処理した。次に、画像をAdobe Photoshop CS 8.0ソフトウェアにインポートし、再構築した。
RNA抽出、およびリアルタイムPCRによる遺伝子発現解析
成体またはP10ナイーブ対照および移植マウスから以前に分類した以下の集団から、遺伝子発現解析のための全RNAを単離した:CD45、CD11bおよびGFP(HCT-マウスのみ)の発現により分類した全CD45+CD11b+、μおよびTAμ;CD45、CD11b、F4/80、Ly6CおよびGFP(のみHCT-マウス)の発現により分類したマクロファージ。RNA量は、QuantiFluor(登録商標)RNAシステムおよびQuantus(商標)蛍光光度計(Promega)を使用して決定した。cDNAを生成して、SuperScript VILOマスター混合物(Thermo Fisher Scientific)の使用により精製したmRNAを1ngから100ngまで始めた。次に、Custom Taqman(登録商標)PreAmp Pools(Thermo Fisher Scientific)を使用して、cDNAを予備増幅した。cDNA生成および事前増幅のための熱サイクルは、製造業者の指示書に従い、T100サーマルサイクラー(BIO-RAD)で行った。遺伝子発現解析は、カスタム設計のTaqManをベースとするマイクロ流体カード遺伝子発現アッセイ(Applied Biosystems)を使用して行い、選択した16個の遺伝子(13個の標的、2個の内因性ハウスキーピングおよび1個の内部対照)の発現を測定した。リアルタイムPCRは、以下の熱サイクル条件:50℃、2分間で1サイクル、95℃で10分間で1サイクル、95℃で15秒間で40サイクル、および60℃で1分間を使用して、Applied Biosystems(登録商標)ViiA(商標)7リアルタイムPCRシステム上で標準モードで実施した。(Applied Biosystems)。ViiA(商標)7ソフトウェアv1.2.2を使用して、未加工データを抽出した。各遺伝子の閾値サイクル(CT)と参照遺伝子の閾値サイクル(CT)(HPRTおよび18S CTの平均値)との間の差異(dCT)を使用して、遺伝子発現を決定した。ICV対IV移植マウスにおける選択したミクログリア遺伝子の発現の倍率変化を、2-ddCT方法(Livakら、Methods 25巻、402~408頁(2001年))により算出し、この場合、ddCTは、μおよびTAμ細胞に一致した、ICV移植マウスから回収した各試料のdCTとIV移植マウスから回収した試料のdCT平均値との間の差異を表す。
RNA配列決定および解析
RNeasy Plus Microキット(Qiagen)使用して、分類した骨髄脳集団に由来するRNAを抽出した。特に、本発明者らは、以下から様々な骨髄脳部分集団を分類することにより回収した:GFP HSPC移植から3か月時点の、P10(n=4、二連)(TAμ細胞)、5か月齢C57bl6/j(n=3)マウス(μ細胞)およびBU処置マウス(n=3;本発明者らは、FACSにより解析した他の試料からのその多様性により、TAμの1つの試料を分析から除外した)(μおよびTAμ細胞)。分類前に、マウスは、大腿骨をクランプした後、冷PBSを用いて心臓内潅流による深い麻酔下で安楽死させた。脳を採集して、既に記載した通り、処理した。RNAを採集して、-80℃で保管した。少量の一定分量を使用して、Agilent RNA6000Picoキットを使用して抽出したRNAの量を確認した。
RNA配列決定は、IGA Technology Services(Udine)により行った。手短に言えば、全RNA(開始量=試料あたり100ng)からのcDNAの増幅をOvation RNA-Seq System V2(Nugen)を使用して行い、次に、画分化し、NuGEN's Ovation Ultralowライブラリシステムを使用して、配列決定ライブラリにライゲーションした。バーコードを付けた後に、RNAライブラリをプールして変性し、8pMの最終濃度に希釈した。クラスター形成は、フローセルv.3を使用して、cBot(Illumina)(シングルエンド)上で行った。SBS(合成による配列決定)は、50サイクルに設定したHiSeq2500(Illumina)に関するTruSeq SRプロトコル(Illumina)に従って行い、各試料について、平均で30×106個のクラスターを得た。未加工の配列(fastq)を、FastQCソフトウェアを使用して、良好な品質スコアとなるようフィルターにかけた。得られた配列は、STARアライナー(STAR_2.3.0e_r291)を使用して、マウスのゲノム(mm10リリース)にアラインした(Dobinら、Bioinformatics 29巻、15~21頁(2013年))。唯一独自にマッピングされた読み取り値を使用して、Python script 「HTSeq-count」(モデルタイプ-union、http://www-huber.embl.de/users/anders/HTSeq/)により、報告されているEnsembl gene annotations(v72)を使用して遺伝子数を見積もった(Andersら、Bioinformatics 31巻、166~169頁(2015年))。遺伝子数をマッピングした後、データをどこかに記載されている、「M値の加重トリミング平均値(weighted trimmed mean of M-values)」を使用して正規化した(Robinsonら、Genome Biol 11巻、R25頁(2010年))。正規化後、差次的遺伝子発現は、Rの「limma」パッケージを使用して行った(Ritchieら、Nucleic Acids Res 43巻、e47頁(2015年))。
RNA配列決定に関する統計解析
主要な構成要素の解析(PCA)。PCAは、limmaのvoom関数によって生成させたlog2正規化発現値に対して、RのmixOmicsライブラリ(Kim-Anh Le Cao、Florian Rohart、Ignacio Gonzalez、Sebastien Dejean、ならびに主要貢献者:Benoit Gautier、Francois Bartolo、貢献者:Pierre Monget、Jeff Coquery、FangZou YaoおよびBenoit Liquet(2016年)mixOmics: Omics Data Integration Project. R package version 6.0.0. https://CRAN.R- project.org/package=mixOmics)を使用して行った(Le Caoら、Bioinformatics 25巻、2855~2856頁(2009年))。
階層的クラスタリング。階層的クラスタリングは、limmaのvoom関数によって生成させたlog2正規化発現値に対して、同一名称を有するRライブラリのpheatmap関数(「ユークリッド距離」および「コンプリート」法)を使用して行った。
ボックスプロット。qPCRデータのボックスプロットは、-dCT(参照としてGapdh)に対するRを使用して生成し、データのlog2スケールを維持した。アスタリスク(*p値<0.05、**p値<0.01、***p値<0.001)は、ANOVA-テューキーの事後検定を表す。
GosselinらにおけるRNA-Seqデータの解析(Gosselin,D.ら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))。多様な起源の対照ミクログリアおよびマクロファージからの未加工発現データを、SRAアーカイブ(SRR1634675、SRR1634676、SRR1634677、SRR1634678、SRR1634708、SRR1634709、SRR1634710、SRR1634711、SRR1634712、SRR1634721)からのGEOデータセットGSE62826からダウンロードし、未加工配列を含むfastqファイルを得た。Gosselinのマクロファージおよびミクログリアからの読み取り値は、本明細書に記載されているμおよびTAμ細胞からの読み取り値と一緒に処理し、μおよびTAμ集団の発現と、Gosselinらの検討における成体ミクログリアとマクロファージの両方を比較するため、PCAおよびヒートマップを生成した(Gosselinら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))。
ベン図。ベン図は、Vennyオンラインツール(Oliveros,J.C.(2007~2015年)Venny. An interactive tool for comparing lists with Venn's diagrams. http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)を使用して作製した。
機能的濃縮。細胞集団間の差異に関する経路を評価するため、GSEAの予備ランク付け解析を行った。limmaにより推定したlog2倍率変化のリストを、デフォルトパラメータ(gsea2-2.2.3.jar)による、gsea予備ランク付けコマンドラインツール(pre-reanked command line tool)を用いて予備ランク付けリストとして使用した。ensembl-mart相同性マップを使用してヒトentrez idをマウス遺伝子記号に翻訳した後、遺伝子オントロジー生物学的プロセス(c5.go.bp)をgmtファイルとして使用した。μ.BUTXおよびTAμ.BUTX細胞に相関して見出された重要な分類数がより多いために、濃縮のための標準FDRのカットオフを0.05~0.001に向上させた。GOSemSimの意味類似性マトリックスは、GOSemSim Rパッケージ(1.24.1)を使用して計算した(Yuら、Bioinformatics 26巻、976~978頁(2010年))。類似性のマトリックスは、Rのpheatmap(クラスター形成のため「ユークリッド」距離および「コンプリート」法を用いる)を使用して、クラスター形成したGOのヒートマップとして示した。
受託番号コード。遺伝子発現オムニバス:RNA-Seqデータは、受託番号コードGSE87799で入手可能であり、Gosselinらに再解析されたデータは、受託番号コードGSE62826で入手可能である(Gosselin,D.ら、Cell 159巻、1327~1340頁(2014年))。
ナノ粒子(NP)生合成および投与
材料:具体的に明記した場合を除いて、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA、97%、Sigma Aldrich)、ε-カプロラクトン(CL、97%、Sigma Aldrich)、2-エチルヘキサン酸スズ(II)塩(Sn(Oct)2、約95%、Sigma-Aldrich)、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリレート(PEGMA950、Mn950Da、Sigma Aldrich)、3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩(SPMAK、98%、Sigma Aldrich)、4-シアノ-4-(フェニルカルボノチオイルチオ)-ペンタン酸(CPA、>97%、Sigma Aldrich)、4-4’アゾビス(シアノ吉草酸)(ACVA、98%、Sigma Aldrich)、過硫酸カリウム(KPS;>99%純度、ACS reagent)、ローダミンB(RhB、Sb感度<0.1μg mL-1、Carlo Erba reagents)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC;99%純度、Sigma Aldrich)、4-(ジメチルアミノ)-ピリジン(DMAP;>99%純度、Sigma Aldrich)は、受領したまま使用した。ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリレート(PEGMA2000、Mn2000Da、H2O中50重量%、Sigma Aldrich)は、DCMにより抽出し、減圧下で乾燥した。使用される溶媒はすべて、分析グレードの純度であり、Sigma Aldrichから購入した。
PCLをベースとするマクロモノマー(HEMA-CLn)およびHEMA-RhB合成および特徴付け。ポリε-カプロラクトンをベースとするマクロモノマーは、これまでのプロトコルに従い、開始剤としてHEMA、触媒としてSt(Oct)2を用いて、バルク中、CLの開環重合(ROP)により生成した。触媒に対する開始剤の比は、200までの一定を維持する一方、開始剤に対するモノマーのモル比は、それぞれ、3(HEMA-CL3)および5(HEMA-CL5)のカプロラクトン単位を有するマクロモノマーを得るため、3~5に設定した。HEMA-CL5の場合、HEMA4.5gおよびSt(Oct)2 71mgを10mlのバイアル中、室温で、完全に溶解するまで混合した。カプロラクトン20gおよびNa2SO4 82.6mgをセプタムで密封したフラスコ中で混合し、温度を制御した油浴中で撹拌下、130℃に置いた。次に、HEMAおよびSt(Oct)2混合物をフラスコに加え、この反応物を3時間、反応させた。冷却後、マクロモノマーを1H-NMR(400MHz、Bruker、Switzerland)により特徴付けた。ローダミンBに基づく蛍光モノマーは、DCCおよびDMAPの存在下、HEMAによりRhBをシュテークリヒエステル化により合成し、文献に報告されているプロトコルに従い特徴付けした。
ブロックコポリマー合成および特徴付け-自己集合NP。2つのPCLに基づくブロックコポリマーは、2つの後続するRAFT溶液の重合により合成した。第1の工程では、PEG化されたマクロRAFT剤(5PEGMA2000)を、CPAに対するモノマーおよびCPAに対するACVAのモル比を5に等しくして、PEGMA2000のRAFT重合により合成した。手短に言えば、14.8gのPEGMA2000、425mgのCPAおよび85mgのACVAを75mlのエタノールに溶解し、セプタムで密封したフラスコに注ぎ入れた。30分間、窒素をパージした後、撹拌下、温度を制御した油浴中、この混合物を65℃まで加熱した。24時間後に、他の85mgのACVAを2.5mlのエタノールに溶解し、シリンジを用いて反応器に注入した。この反応物をさらに24時間後に停止し、この混合物を窒素下で乾燥した。最終マクロRAFT剤を3回、ジエチルエーテルにより洗浄し、未反応PEGMA2000を除去した。第2の工程では、それぞれ、中性および負に帯電したポリマー界面活性剤を生成するため、SPMAKを添加して、および添加しないで、2つの異なるブロックコポリマーを合成した。中性のものである、510と称するもの(PEGMA2000単位の数の場合、5であり、HEMA-CL5繰り返し単位の数の場合、10である)である場合、それぞれ、RAFT剤に対するモノマーのモル比、およびRAFT剤に対する開始剤のモル比を10および3に等しくして、HEMA-CL5のRAFT溶液重合を実施した。5.8gの5PEGMA2000、4gのHEMA-CL5、54mgのACVAおよび13.8mgのHEMA-Rhを、50mlのエタノールに溶解し、丸底フラスコに注ぎ入れた。30分間、窒素をパージした後、この混合物を65℃まで加熱し、撹拌下で24時間、反応させた。最終ポリマーを窒素下で乾燥し、ジエチルエーテルにより3回、洗浄した。負に帯電したブロックコポリマー(510-SP)の生成の場合、同量の開始剤、マクロ-RAFT剤、HEMA-Rhおよび5PEGMA2000を、酢酸緩衝液/エタノール(20/80重量%)混合物39gに、0.28gのSPMAKと共に溶解した。510と同じ反応条件および精製プロトコルを適用した。各工程の転化、MWおよび分散度(D)は、Jasco(シリーズ)装置を備えたGPCによって決定した。試料は、4mg mL-1の濃度でTHFに溶解し、注入前に、0.45μmの細孔-サイズフィルターシリンジによりろ過した。分離は、35℃、0.5mL分-1の流速で、3本のSuperchrom PLgel 5μmカラム(600×7.5mm、0.5~1000kDaの範囲を測定)により行った。Mn、GPCおよび分散度(D)は、示差屈折率(RI)データから直接較正することにより決定し、ポリ(スチレン)標準品(580~3,250,000g/mol、Polymer Laboratories)に対して相対とした。変換は、以下:
XGPC=Apol/Apol+Amon
に従い、ポリマー(Apol)およびモノマー(Amon)のRIシグナル曲線下面積により推定した。
ブロックコポリマー510SPの場合、特徴付けは、GPCの溶離液に不溶性であるので、1H-NMRにより行った。1H-NMR分析を行うため、10mgの510SPを、0.7mgのDMSO-d6に溶解した。
510および510SPのナノ沈殿によるNP生成-自己集合NP。2つの蛍光ブロックコポリマーを使用して、自己集合によりPBSにNPを直接、生成させた。60mgのポリマー界面活性剤(例えば、510)を0.3gのDMSOに溶解し、次に、3mlのPBSを事前にロードした5mlシリンジにより吸引した。吸入および排出を3サイクル行った後、この混合物を0.2μmのPES細孔-サイズのフィルターシリンジ(Millex)によりろ過した。NP DnおよびPDIを動的レーザー光散乱解析(DLLS、Zetasizer Nano Series、Malvern Instruments)により決定した。
NPは、エマルション重合によって生成した。第1世代のNP。PEG化されているPCLをベースとするNPは、既に記載したHEMA-CL3のモノマーを不足させたセミバッチエマルション重合(MSSEP)により合成した。手短に言えば、0.4gのPEGMA950を、3つ口丸底フラスコ中、45mlの脱イオン水に溶解し、80℃に加熱した。窒素/真空のサイクルを3回行った後、2.1gのHEMA-CL3を2.1mgのHEMA-Rhと混合し、2mL h-1の供給速度で反応器に加えた。0.02gのKPSを2.5mLの脱イオン水に溶解し、親油性モノマーの供給の開始にシリンジにより注入した。3時間後、この反応を停止し、最終ラテックスをDLLSにより特徴付けた。
統計解析:
統計学的検定は、すべて両側とした。RNA-Seqの結果以外の比較に関すると、スチューデントのt検定を2つの群の比較に使用した。2つを超える群を含む比較に関すると、テューキーの事後検定による一元配置ANOVAを使用した。差異は、P<1.5(*0)の値で統計学的に有意と見なした。**P<0.01、***P<0.001。エラーバーを含む図のすべてにおいて、グラフは、平均値±SDを図示している。
他の実施形態
上述から、変形および修飾を、本明細書に記載されている本発明に行い、本発明を様々な利用および条件に適合することができることが明らかであろう。このような実施形態はまた、以下の特許請求の範囲内にある。
本明細書における変数のいかなる定義における要素をリストしたものの列挙は、列挙した要素の任意の単一要素または組合せ(または、部分組合せ)として、そのような変数の定義を含む。本明細書における実施形態の列挙は、任意の単一実施形態として、または任意の他の実施形態もしくはその一部と組み合わせて、そのような実施形態を含む。
本明細書において明記されている、特許、刊行物および受託番号はすべて、あたかも個々の独立した特許、刊行物および受託番号のそれぞれが、具体的かつ個々に、参照により組み込まれて示されているかのごとく、同じ程度に参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
対象に造血幹細胞(HSC)を送達する方法であって、アブレーション前処理と組み合わせた脳室内注入(ICV)によって、前記HSCを投与するステップを含む、方法。
(項目2)
前記造血幹細胞(HSC)が、CD34
+
、CD38
-
のうちの1つまたは複数である、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記造血幹細胞(HSC)が、マウスのkit
+
、Lin
-
、Sca1
+
、CD150
+
、CD48
-
、Fgd5
+
、CX3CR1
-
およびCD11b
-
のうちの1つまたは複数である、項目1または2に記載の方法。
(項目4)
前記ヒト造血幹細胞(HSC)が、Fgd5
+
である、項目2に記載の方法。
(項目5)
前記造血幹細胞(HSC)が、移植に際し、ミクログリア前駆細胞と機能的に等価である、項目1から4のいずれか一項に記載の方法。
(項目6)
前記対象が、リソソーム貯蔵障害または神経変性疾患を発症するリスクの増大を有する、またはリスクの増大している、項目1から5のいずれか一項に記載の方法。
(項目7)
前記リソソーム貯蔵障害が、副腎白質ジストロフィー、アクチベーター欠損症/GM2ガングリオシドーシス、アルファ-マンノシドーシス、アスパルチルグルコサミン尿症、コレステリルエステル貯蔵病、慢性ヘキソサミニダーゼA欠損症、シスチン症、ダノン病、ファブリー病、ファーバー病、フコシドーシス、ガラクトシアリドーシス、ゴーシェ病、グロボイド細胞白質ジストロフィー、GM1ガングリオシドーシス、I細胞病/ムコリピドーシスII、乳児遊離シアル酸貯蔵症/ISSD、若年型ヘキソサミニダーゼA欠損症、乳児型ニューロンセロイドリポフスチン症、クラッベ病、リソソーム酸リパーゼ欠乏症、異染性白質ジストロフィー、ムコ多糖症障害、多発性スルファターゼ欠損症、ニーマン-ピック病、ニューロンセロイド脂褐素症、ポンペ病/II型糖原病、ピクノディスオストシス、サンドホフ病、シンドラー病、サラ病/シアル酸貯蔵病、テイ-サックス/GM2ガングリオシドーシスおよびウォルマン病から選択される、項目6に記載の方法。
(項目8)
前記神経変性疾患が、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、パーキンソン疾患およびアルツハイマー病から選択される、項目6に記載の方法。
(項目9)
前記アブレーション前処理が、前記HSCを投与する前に行われる、項目1から8のいずれか一項に記載の方法。
(項目10)
前記アブレーション前処理が、前記対象に細胞毒性剤を投与するステップを含む、項目1から9のいずれか一項に記載の方法。
(項目11)
アルキル化剤がブスルファンである、項目1から10のいずれか一項に記載の方法。
(項目12)
治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現するベクターを形質導入した単離造血幹細胞(HSC)であって、CD34
+
、CD38
-
およびFgd5
+
のうちの1つまたは複数である、単離造血幹細胞(HSC)。
(項目13)
治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現するベクターを形質導入した単離造血幹細胞(HSC)であって、CD34
+
、CD38
-
およびFgd5
+
のうちの1つまたは複数について選択される単離造血幹細胞(HSC)。
(項目14)
治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現するベクターを形質導入した単離造血幹細胞(HSC)であって、kit
+
、Lin
-
、Sca1
+
、CD150
+
、CD48
-
、Fdg5
+
、CX3CR1
-
およびCD11b
-
のうちの1つまたは複数である、単離造血幹細胞(HSC)。
(項目15)
前記治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドが、リソソーム酵素、ABCDタンパク質、miR155およびNOX2のうちの1つまたは複数を標的とする阻害性核酸またはshRNA;TREM2;APOE2;およびAPPアルファである、項目12から14のいずれか一項に記載の単離造血幹細胞(HSC)。
(項目16)
前記リソソーム酵素が、α-グルコシダーゼ;グルコセレブロシダーゼ;β-ガラクトシダーゼ;β-ヘキソサミニダーゼA;β-ヘキソサミニダーゼB;酸性スフィンゴミエリナーゼ;ガラクトセレブロシダーゼ;β-ガラクトセレブロシダーゼ;酸性セラミダーゼ;アリールスルファターゼA;α-L-イズロニダーゼ;イズロン酸-2-スルファターゼ;ヘパランN-スルファターゼ;α-N-アセチルグルコサミニダーゼ;アセチルCoA:α-グルコサミニドN-アセチルトランスフェラーゼ;N-アセチルグルコサミン-6-硫酸スルファターゼ;N-アセチルガラクトサミン-6-硫酸スルファターゼ;酸性β-ガラクトシダーゼ;アリールスルファターゼB;β-グルクロニダーゼ;酸性α-マンノシダーゼ;酸性β-マンノシダーゼ;酸性α-L-フコシダーゼ;シアリダーゼ;α-N-アセチルガラクトサミニダーゼ;およびパルミトイルタンパク質-チオエステラーゼ-1のうちの1つまたは複数である、項目15に記載の単離造血幹細胞(HSC)。
(項目17)
前記ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの発現が、TSPOプロモーターによる、項目12から16のいずれか一項に記載の単離造血幹細胞(HSC)。
(項目18)
前記ポリペプチドまたはポリヌクレオチドが、TSPO遺伝子座に挿入されたポリヌクレオチドから発現する、項目12から17のいずれか一項に記載の単離造血幹細胞(HSC)。
(項目19)
ミクログリア細胞に分化することができる、項目12から18のいずれか一項に記載の単離造血幹細胞(HSC)。
(項目20)
アブレーションされたミクログリア細胞を再構成することができる、項目12から19のいずれか一項に記載の単離造血幹細胞(HSC)。
(項目21)
リソソーム貯蔵障害または神経変性疾患を有する、またはそれを発症するリスクの増大している対象を処置する方法であって、CD34
+
、CD38
-
およびFgd5
+
のうちの1つまたは複数である造血幹細胞(HSC)を投与するステップを含み、前記HSCが、静脈内(IV)に、またはアブレーション前処理と組み合わせて脳室内注入(ICV)によって投与される、方法。
(項目22)
リソソーム貯蔵障害または神経変性疾患を有する、またはそれを発症するリスクの増大している対象を処置する方法であって、kit
+
、Lin
-
、Sca1
+
、CD150
+
、CD48
-
、Fdg5
+
、CX3CR1
-
およびCD11b
-
のうちの1つまたは複数である造血幹細胞(HSC)を投与するステップを含み、前記HSCが、静脈内(IV)に、またはアブレーション前処理と組み合わせて脳室内注入(ICV)によって投与される、方法。
(項目23)
ミクログリア細胞またはその前駆体を標的とすることができるナノ粒子。
(項目24)
細胞毒性剤をさらに含む、項目23に記載のナノ粒子。
(項目25)
前記細胞毒性剤が、ミクログリア細胞またはその前駆体に前記細胞毒性剤を送達のために固定用量で提供される、項目24に記載のナノ粒子。
(項目26)
アルキル化剤が、アルキル化剤、ブスルファン、エトポシドのうちの1つまたは複数である、項目25に記載のナノ粒子。
(項目27)
最適化した薬物負荷効率、最適化した薬物放出および最適化した安定性のうちの1つまたは複数を有する、項目23から26のいずれか一項に記載のナノ粒子。
(項目28)
対象にナノ粒子を送達する方法であって、前記対象に脳室内注入(ICV)によってナノ粒子を投与するステップを含む、方法。
(項目29)
前記ナノ粒子が、前記ナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含み、前記捕捉分子が、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合する、項目28に記載の方法。
(項目30)
前記ナノ粒子が、細胞毒性剤をさらに含む、項目28または29に記載の方法。
(項目31)
前記細胞毒性剤が、アルキル化剤である、項目30に記載の方法。
(項目32)
前記アルキル化剤が、ブスルファン、エトポシドのうちの1つまたは複数である、項目31に記載の方法。
(項目33)
対象において、ミクログリア細胞またはその前駆体をアブレーションする方法であって、前記対象にナノ粒子を投与するステップを含み、前記ナノ粒子が、細胞毒性剤、および前記ナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含み、前記捕捉分子が、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合する、方法。
(項目34)
前記細胞毒性剤がアルキル化剤である、項目33に記載の方法。
(項目35)
前記アルキル化剤が、ブスルファンおよびエトポシドのうちの1つまたは複数である、項目34に記載の方法。
(項目36)
前記ナノ粒子が、静脈内(IV)に、または脳室内注入(ICV)によって前記対象に投与される、項目33から35のいずれか一項に記載の方法。
(項目37)
対象において、HSCの生着により、内因性ミクログリアをアブレーションし、および前記ミクログリアを再構成する方法であって、
(a)前記対象にナノ粒子を投与するステップであって、前記ナノ粒子が、細胞毒性剤、および前記ナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含み、前記捕捉分子が、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合する、ステップ、および
(b)前記対象に、静脈内(IV)に、または脳室内注入(ICV)によって、造血幹細胞(HSC)を投与するステップ
を含む、方法。
(項目38)
対象における、リソソーム貯蔵障害を処置する方法であって、
(a)前記対象にナノ粒子を投与するステップであって、前記ナノ粒子が、細胞毒性剤、および前記ナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含み、前記捕捉分子が、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合するステップ、および
(b)前記対象に、静脈内(IV)に、または脳室内注入(ICV)によって、造血幹細胞(HSC)を投与するステップであって、前記HSCが、治療ポリペプチドを発現する、ステップ
を含む方法。
(項目39)
前記リソソーム貯蔵障害が、副腎白質ジストロフィー、アクチベーター欠損症/GM2ガングリオシドーシス、アルファ-マンノシドーシス、アスパルチルグルコサミン尿症、コレステリルエステル貯蔵病、慢性ヘキソサミニダーゼA欠損症、シスチン症、ダノン病、ファブリー病、ファーバー病、フコシドーシス、ガラクトシアリドーシス、ゴーシェ病、グロボイド細胞白質ジストロフィー、GM1ガングリオシドーシス、I細胞病/ムコリピドーシスII、乳児遊離シアル酸貯蔵症/ISSD、若年型ヘキソサミニダーゼA欠損症、乳児型ニューロンセロイドリポフスチン症、クラッベ病、リソソーム酸リパーゼ欠乏症、異染性白質ジストロフィー、ムコ多糖症障害、多発性スルファターゼ欠損症、ニーマン-ピック病、ニューロンセロイド脂褐素症、ポンペ病/II型糖原病、ピクノディスオストシス、サンドホフ病、シンドラー病、サラ病/シアル酸貯蔵病、テイ-サックス/GM2ガングリオシドーシスおよびウォルマン病から選択される、項目38に記載の方法。
(項目40)
前記治療ポリペプチドが、リソソーム酵素またはABCDタンパク質である、項目39に記載の方法。
(項目41)
前記リソソーム酵素が、α-グルコシダーゼ;グルコセレブロシダーゼ;β-ガラクトシダーゼ;β-ヘキソサミニダーゼA;β-ヘキソサミニダーゼB;酸性スフィンゴミエリナーゼ;ガラクトセレブロシダーゼ;β-ガラクトセレブロシダーゼ;酸性セラミダーゼ;アリールスルファターゼA;α-L-イズロニダーゼ;イズロン酸-2-スルファターゼ;ヘパランN-スルファターゼ;α-N-アセチルグルコサミニダーゼ;アセチルCoA:α-グルコサミニドN-アセチルトランスフェラーゼ;N-アセチルグルコサミン-6-硫酸スルファターゼ;N-アセチルガラクトサミン-6-硫酸スルファターゼ;酸性β-ガラクトシダーゼ;アリールスルファターゼB;β-グルクロニダーゼ;酸性α-マンノシダーゼ;酸性β-マンノシダーゼ;酸性α-L-フコシダーゼ;シアリダーゼ;α-N-アセチルガラクトサミニダーゼ;およびパルミトイルタンパク質-チオエステラーゼ-1のうちの1つまたは複数である、項目40に記載の方法。
(項目42)
対象における、神経変性疾患を処置する方法であって、
(a)前記対象にナノ粒子を投与するステップであって、前記ナノ粒子が、細胞毒性剤、および前記ナノ粒子の表面に共有結合により連結されている1つまたは複数の捕捉分子を含み、前記捕捉分子が、ミクログリア細胞またはその前駆体に発現する1つまたは複数のマーカーに特異的に結合するステップ、および
(b)前記対象に、静脈内(IV)に、または脳室内注入(ICV)によって、造血幹細胞(HSC)を投与するステップであって、前記HSCが、治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを発現する、ステップ
を含む方法。
(項目43)
前記神経変性疾患が、筋萎縮性側索硬化症(ALS)およびアルツハイマー病から選択される、項目42に記載の方法。
(項目44)
前記治療ポリペプチドまたはポリヌクレオチドが、miR155およびNOX2のうちの1つまたは複数を標的とする阻害性核酸またはshRNA;TREM2;APOE2;ならびにAPPアルファのうちの1つまたは複数である、項目42または43に記載の方法。
(項目45)
前記ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの発現が、TSPOプロモーターによる、項目42から44のいずれか一項に記載の方法。
(項目46)
前記ポリペプチドまたはポリヌクレオチドが、TSPO遺伝子座に挿入されたポリヌクレオチドから発現する、項目42から45のいずれか一項に記載の方法。
(項目47)
ブスルファン骨髄アブレーションの0~5日後、HSPCをICV移植および全骨髄細胞をIV移植することによる、CNS外造血組織キメラ現象とは独立して、対象の脳にミクログリアキメラ現象を発生させる方法。
(項目48)
対象において、ブスルファン骨髄アブレーション後に、ICVおよびIV移植した外因性細胞により、短期間、脳およびCNS外組織中に、持続性の造血混合キメラ現象を発生させる方法。
(項目49)
前記外因性細胞が、HSPCであり、0日目に、ICVおよびIV移植される、項目48に記載の方法。
(項目50)
前記キメラ現象が、マイナーHLA不一致移植状況で発生する、項目47から49のいずれか一項に記載の方法。
(項目51)
操作されたミクログリア内の外因性遺伝子の発現調節を達成する方法であって、TSPOプロモーターの制御下、目的の遺伝子をコードするウイルスベクターによる、ミクログリア前駆体の造血性等価体の形質導入を含む、方法。
(項目52)
前記ウイルスベクターがレンチウイルスベクターである、項目51に記載の方法。
(項目53)
ミクログリア前駆体の造血性等価体におけるTSPO遺伝子座で、目的とする遺伝子の、標的化された付加の方法。
(項目54)
ミクログリア前駆体の、操作された自己移植集団を対象に投与するステップを含む、項目51から53のいずれか一項に記載の方法であって、前記対象が、選択的ミクログリア再構成するための脳のアブレーションICVの投与を受ける、方法。
(項目55)
未操作自己移植骨髄細胞を投与するステップをさらに含む、項目51から54のいずれか一項に記載の方法。
(項目56)
γH2AXシグナルを検出することによる、脳常在性ミクログリア前駆細胞の機能的同定を行うための方法であって、γH2AXシグナルの検出が、脳常在性ミクログリア前駆細胞の存在を示す方法。
(項目57)
項目12から20のいずれか一項に記載の単離造血幹細胞(HSC)または項目23から27のいずれか一項に記載のナノ粒子を含むキット。