WO2002016556A1 - Stem cell culture medium and culture method by using the same - Google Patents

Stem cell culture medium and culture method by using the same Download PDF

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stem cells
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culture medium
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Seiji Sakano
Mick Bhatia
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Robarts Research Institute
Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Robarts Research Institute
Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • C12N2501/40Regulators of development
    • C12N2501/42Notch; Delta; Jagged; Serrate

Definitions

  • the present invention relates to a culture medium for human stem cells and a culture method using the same.
  • erythrocytes protect the body from oxygen transport
  • platelets protect against hemostasis
  • leukocytes and lymphocytes protect against infection.
  • hematopoietic stem cells in the bone marrow. It has recently been shown that hematopoietic stem cells are stimulated by various cytokines in the body and environmental factors to differentiate into various blood cells, osteoclasts, mast cells, and the like. Erythropoietin for differentiation into erythrocytes
  • E0 granulocyte colony stimulating factor
  • TP0 platelet growth factor
  • Bone marrow transplantation which is performed as a treatment for various blood diseases, means transplantation of these hematopoietic stem cells.Recently, methods using hematopoietic stem cells derived from peripheral blood or umbilical cord blood have become available. Currently, these are collectively referred to as hematopoietic stem cell transplantation. Among these, umbilical cord blood-derived hematopoietic stem cell transplantation is considered to be a complete replacement for bone marrow transplantation in the future because of the low burden on donors and the high quality of hematopoietic stem cells.
  • cord blood-derived hematopoietic stem cell transplantation to more than 500 pediatric patients, the time to recovery to normal hematopoietic potential after transplantation is negatively correlated with the number of transplanted cells and positively correlated with body weight (Rubinstein). P. et al., New England J. Med., 339, 1565-77, 1998).
  • the recovery period will be extremely long, which will increase the risk of infections and lengthy hospital stays. Therefore, if these cord blood-derived hematopoietic stem cells can be cultured and expanded in vitro, short hospital stays are possible. It is expected that shrinking and transplantation of cord blood-derived hematopoietic stem cells to adults can be performed more safely.
  • bone marrow transplantation In bone marrow transplantation, one liter from 500 ml is usually collected from a normal donor, but at this time, a volunteer, donor, requires general anesthesia and hospitalization for several days, and at the time of this collection Although it is extremely small, death may occur in the worst case due to an anesthesia accident. If a small amount of blood collected by a bone marrow test could be obtained and the hematopoietic stem cells could be expanded in culture, there would be no need for a bone marrow donor to have general anesthesia and hospitalization. It cannot happen. From these viewpoints, the expansion of bone marrow-derived hematopoietic stem cells has advantages.
  • hematopoietic stem cells must be cultured in vitro for application to gene therapy targeting blood cells.If further expansion is possible, the number of transgenic hematopoietic stem cells can be increased. It is expected that the frequency of disease healing can be increased. However, the current conditions for hematopoietic stem cell culture are not yet satisfactory.
  • An object of the present invention is to provide a new culture medium for hematopoietic stem cells and a method for culturing hematopoietic stem cells using the same, in response to such needs in the world.
  • Notch is a receptor-type membrane protein found in Drosophila that is involved in the regulation of neuronal differentiation, and has been found in a wide range of animal species beyond the invertebrate and vertebrate categories.
  • Ligands that transmit signals that activate this notch receptor and suppress cell differentiation include Drosophila notch ligands such as Drosophila Delta (Del ta) and Drosophila Serrate (Ser rate). Two have been found, and Notch ligand homologues have been found in a wide range of animal species, as well as in Notichi at Recipe (Artavanis-Tsakonas et al., Science 285, 770-776, 1999).
  • human delta-1 also known as human DLL1; referred to as human delta-1
  • human delta-1 also referred to as human DLL4; referred to as human delta-2
  • human delta-3 also referred to as human DLL3
  • Human Jugdow 1 also known as Human Selate 1; Human Jagdeau 1 in this application
  • Human Jugdow 2 also known as Human Cerato 1; in this application, Human Jugdow 2
  • Human Delta-2 has International Publication Number W098 / 51799 and Shutter et al., Genes Dev. 14, 1313-1318, 20000. Human Delta-13 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-299493 and Bulman et al., Nature Genetics 24, 438-441, 2000.
  • Human Jagdaw 1 has international publication number W096 / 27610, international publication number W097 / 19172, and Oda et al., Genomics 43, 376-379, 1997.
  • Human Jagdaw 2 has International Publication Number W098 / 02458 and Luo et al., Mol. Cell. Biol. 17, 6057-6067, 1997.
  • notch ligand molecules suppress the differentiation of various cells.
  • Rat Jagdeau 1 one rat Notch ligand, Rat Jagdeau 1, has an inhibitory effect on the differentiation of muscle undifferentiated cell lines (Lindsel et al., Cell 80, 909-917, 1995). ).
  • the CD34 antigen is known as a cell surface protein of human hematopoietic stem cells.
  • more undifferentiated surface antigens include CD34 antigen positive, CD38 antigen negative, and cell differentiation antigen negative.
  • past studies using human cord blood-derived hematopoietic stem cells have shown that hematopoietic reconstitution ability, which is frequently detected in NOD / SC ID mice only in CD34 antigen-positive, CD38 antigen-negative, and cell differentiation antigen-negative cells, has been demonstrated.
  • CD34 antigen-negative and cell differentiation antigen-negative cells are referred to as CD34 + CD38 one cell.
  • the present invention relates to a culture medium having the activity of culturing cells containing human stem cells and maintaining or amplifying the number or frequency of human stem cells by using a human notch ligand protein as an active ingredient.
  • the present invention relates to a culture method for maintaining or expanding the number or frequency of human stem cells by culturing cells containing human stem cells under conditions in which human stem cells and human Notch ligand protein are brought into contact using the culture medium.
  • the human stem cells used in the culture medium and the culture method of the present invention include human hematopoietic stem cells, human cells positive for SRC (Scid Repopulating Cells) activity, human CD34 antigen-positive CD38 antigen-negative cells, and the like.
  • the human Notch ligand protein is at least one human Notch ligand selected from the group consisting of human Delta-11 protein, human del-1 protein, human Delta-3 protein, human jagd-1 protein and human syagd-1 protein. Protein is used.
  • a growth factor may be contained in a culture medium for culturing human stem cells.
  • Growth factors include stem cell factor-1 (SCF), EF-3 ligand (FLT-3D.
  • the present invention relates to the following culture medium and a method for culturing human stem cells using the same:
  • the human Notch ligand protein is selected from the group consisting of human Delta-11 protein, human Delta-2 protein, human del-1 protein, human Jagd-1 protein and human Jagd-1 protein
  • human stem cells are at least one human stem cell selected from the group consisting of SRC (Scid depopulating Cells) activity positive cells and human CD34 antigen positive CD38 antigen negative differentiated antigen negative cells (1) to (4) Any culture medium.
  • SRC St depopulating Cells
  • Growth factors are stem cell factor-1 (SCF), EF-3 ligand (FLT-3D, interleukin-3 (IL-3), interleukin 6GL-6), granulocyte colony stimulator (G-CSF) ) And at least one growth factor selected from the group consisting of fiupronectin.
  • SCF stem cell factor-1
  • FLT-3D EF-3 ligand
  • IL-3 interleukin-3
  • G-CSF granulocyte colony stimulator
  • human stem cells are at least one kind of human stem cells selected from SRCCScid Repopulating Cels) activity-positive cells and human CD34 antigen-positive CD38 antigen-negative differentiated antigen-negative cells.
  • a series of molecular biology experiments such as production of cDNA required for gene manipulation, examination of expression by Northern plot, screening by hybridization, production of recombinant DNA, determination of DNA base sequence, production of cDNA library, etc. It can be performed by the method described in a normal experiment book.
  • Examples of the ordinary test book include, for example, Molecular Cloning, A laborartory manual, 1989, Eds., Sambrook, J., Fritzsch, BF, and Maniatis, T., Cold Spring Harbor Loboratory edited by Maniatis et al. Press.
  • human stem cells are derived from human fetal or adult tissues, It is defined as a cell that can be differentiated into multiple cell lineages, and includes human neural stem cells, human mesenchymal stem cells, human hematopoietic stem cells, human liver stem cells, and the like. Also,
  • Human hematopoietic stem cells are derived from human fetal or adult tissues and are defined as cells that can differentiate into all blood cells that make up blood. This includes human hematopoietic stem cells capable of hematopoietic reconstitution.
  • human cells that are positive for rSRCCScid Repopulating Cells which are more functionally defined human stem cells
  • Bhatia et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 5320. -5325, 1997; Dick et al., Stem Cel ls 15 Suppl. L, 199-203; 204-207, 1997 and Eaves et al. Ann. NY Acad. Sci.
  • human stem cell that is detected by the method described.
  • human CD34 + CD38 cells in which human stem cells are specifically defined using cell membrane proteins, are human stem cells measured using a commercially available antibody by the method described in Examples of the present invention.
  • the “hematopoietic progenitor cell” described in the present invention is a blood cell that is destined to differentiate into a specific blood lineage that can be identified by a blood colony assay or the like as described in the Examples of the present invention. It is a general term for groups.
  • the growth factor described in the present invention is a general term for a factor that promotes cell proliferation, and its form does not depend on the form of free protein or cell membrane protein. Means the factor described in etc.
  • growth factors stem cell factor-1 (SCF), EF-3 ligand (FLT-3L), interleukin 3 (IL-3), interleukin 6 (IL-6), granulocyte colony Factors (G-CSF) and the like.
  • SCF stem cell factor-1
  • FLT-3L EF-3 ligand
  • IL-3 interleukin 3
  • IL-6 interleukin 6
  • G-CSF granulocyte colony Factors
  • a group of molecules generally referred to as an adhesion molecule and an extracellular matrix molecule are also referred to as growth factors in a broad sense since their functions are related to cell proliferation.
  • growth factors include.
  • fibronectin is a typical example.
  • the human notch ligand protein is a general term for proteins that transmit so-called notch signals through at least four kinds of notch cells (notches 1 to 4) found in mammals. More specifically, it was shown in Examples. Includes human Delta-1, Human Delta-1, Human Delta-3, Human Jagd-1 and Human Jagdaw2 containing molecules.
  • a human Notch ligand protein its molecular form is described in International Publication No.W097 / 19172, International Publication No.WO 98/02458, International Publication No.W098 / 51799, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-299493.
  • the transmission of the notch signal can indicate, as a notch signal, the occurrence of some change in the cell via the notch receptor.
  • the chimeric protein with the Fc portion of human IgG used in the present invention is described in International Publication No.W097 / 19172, International Publication No.W098 / 02458, International Publication No.W098 / 51799, and Japanese Patent Application Publication No. It is a bivalent protein as described in 299493.
  • molecules that are multivalent that is, molecules that exist as multimers, can generally be expected to have higher activity than molecules that are monovalent, that is, molecules that exist as monomers.
  • These methods include a method in which the antibody is expressed as a chimeric protein with the Fc portion of human IgG and expressed as a disulfide-bonded multimer with an antibody hinge, and an antibody recognition site is located at the C-terminus or N-terminus. It is expressed as a chimeric protein to be expressed, and is expressed in large amounts by reacting the expressed polypeptide containing the extracellular portion of the human notch ligand protein with an antibody that specifically recognizes the C-terminal or N-terminal antibody recognition site. There is a method of forming a body.
  • a fusion protein with only the hinge region portion of the antibody is expressed to form a dimer by disulfide bond, or has no effect on the activity of other human notch ligand proteins
  • human Notch ligand protein There is also a method of arranging two or more proteins selected from the group of 2) in series or in parallel by genetic engineering to express a multimeric structure. In addition, any method known to have a multimeric structure of a dimer or more can be applied. Therefore, the present invention also includes a human Notch ligand protein in the form of a dimer or a higher form produced by a genetic engineering technique.
  • a method of multimerization using a chemical crosslinking agent there is a method of multimerization using a chemical crosslinking agent.
  • a chemical crosslinking agent For example, glutaraldehyde that crosslinks amino and amino groups, such as dimethylsuccinimide imidate dihydrochloride that crosslinks lysine residues, and ⁇ - ( ⁇ -maleimidoptyryloxy) succinimide that crosslinks with thiol groups of cysteine residues
  • ⁇ - ( ⁇ -maleimidoptyryloxy) succinimide that crosslinks with thiol groups of cysteine residues
  • a human Notch ligand protein in the form of a dimer or a multimer produced by a chemical crosslinking agent is also included in the present invention.
  • the culture medium means a general term for those that come into direct contact with cells in cell culture, and specifically includes a culture medium and a culture vessel. Also, a culture carrier composed of cellulose agarose added at the time of cell culture is included.
  • the Notch ligand protein may be present in a form having the molecular form described above dissolved in a cell culture medium or present on a solid surface or the like.
  • the method of immobilization may be a method by electrostatic protein adsorption, a method using an amino group or a hydroxyl group of the protein, a suitable spacer, or the above-mentioned multimerization.
  • the protein can be covalently linked to the culture vessel by using a crosslinking agent or the like.
  • Examples 4 and 5 as an example of a culture medium having the activity of maintaining or expanding the number or frequency of human stem cells by culturing cells containing human stem cells containing human Notch ligand protein as an active ingredient,
  • the media used in these examples are listed.
  • human notch ligand proteins having various forms shown above can be used.
  • Example 4 a human hematopoietic stem cell marker, The number or frequency of human stem cells specified by CD34 + CD38- can be increased. Also, as shown in Example 5, the number or frequency of human stem cells detected as human stem cells in the N0D / SCID mouse transplant model can be increased.
  • “number or frequency” is defined, but “number” means an absolute number, and is counted as a number.
  • “Frequency” means a stochastic existence frequency, which is defined stochastically. For example, the 'frequency' was one-tenth, but when it became one-fifth, the 'frequency' increased, that is, the existence probability increased.
  • FIG. 1 shows the results of the electrophoresis (SDS-PAGE) and the Western blot (WB anti-IgG) of the human del protein (hDel ta-lgG) and the human delta-12 protein (hDel ta-2IgG) of Example 1. ) Is shown.
  • Figure 2 shows the results of electrophoresis (SDS-PAGE) of the human Jugdaw 1 protein (Wagged-lgG) of Example 1.
  • FIG. 3 shows the binding characteristics of human Delta-11 protein and human Delta-12 protein of Example 3 to human cord blood-derived cells.
  • FIG. 4 shows the binding properties of the human Jugdaw 1 protein of Example 3 to human cord blood-derived cells.
  • FIG. 5 shows the time course of the total number of cells, the total number of CD34 + CD38_ cells, and the total number of hematopoietic progenitor cells in the culture of CD34 + CD38-mucus cells under the conditions of addition of the human Delta-1 protein of Example 4.
  • FIG. 6 shows the time course of the total number of cells, the total number of CD34 + CD38 ⁇ cells, and the total number of hematopoietic progenitor cells in the CD34 + CD38 ⁇ cell culture under the conditions of addition of the human Delta-2 protein of Example 4.
  • Figure 7 shows the time course of the total cell count, total CD34 + CD38-cell count, and total hematopoietic progenitor cell count in the CD34 + CD38-cell culture under the conditions of addition of the human Jugdaw 1 protein of Example 4. Is shown.
  • FIG. 8 shows a southern plot of chimerism of bone marrow cells of N0D / SCID mice transplanted with cells treated with the human delta-11 protein of Example 5.
  • FIG. 9 shows changes over time in chimerism of bone marrow cells of NOD / SCID mice transplanted with cells treated with the human jagged 11 protein of Example 5.
  • FIG. 10 shows Southern blot data of chimerism of bone marrow cells of a NOD / SCID mouse transplanted with cells treated with the human jagged 11 protein of Example 5.
  • the fusion protein of the extracellular portion of the human Notch ligand and the Fc portion of human IgGl is prepared according to the method described in International Publication No.W097 / 19172 for human delta 1 and according to the method described in W098 / 51799 for human delta-12.
  • Human Jagdoo 1 was prepared and purified according to the method described in International Publication No. W097 / 19172.
  • various expression vectors were prepared according to the method described in the above publication. They are human Delta-1 and human IgGFc chimeric protein (hereinafter, DlFc) expression vector, human Delta-11 and FLAG chimeric protein (hereinafter, D1FLAG) expression vector, human Delta-2 and human IgGFc chimeric protein (hereinafter, referred to as D1FLAG). D2Fc) expression vector, human Delta-12 and FLAG chimeric protein (hereinafter D2FLAG) expression vector, human Jagdeau 1 and human IgGFc chimeric protein (hereinafter JFc) expression vector, And expression vectors of human jagged-11 and FLAG chimeric protein (hereinafter referred to as J1FLAG).
  • DlFc human Delta-1 and human IgGFc chimeric protein
  • D1FLAG human Delta-11 and FLAG chimeric protein
  • D1FLAG human Delta-2 and human IgGFc chimeric protein
  • JFc human Jagdeau 1 and human IgGFc chimeric protein
  • these expression vectors have a neomycin resistance gene
  • the transfected cells were selected in a medium supplemented with neomycin.
  • These expression vectors were transfected into CH0 cells by the electroporation method. These cells were cultured in a serum-free medium, and the supernatant was collected. This collected The supernatant was passed through a column made of Protein A Sepharose gel (manufactured by Amersham Pharmacia) or a sepharose gel (manufactured by Sigma) on which an anti-FLAG antibody was immobilized, followed by concentration and purification.
  • FIGS. 1 and 2 show the results of SDS-PAGE of human IgG chimeric protein of these purified proteins and the results of dust blotting with anti-hmnanig sheep antibody.
  • the marker in the figure was a rain paw marker from Amersham-Pharmacia Biotech.
  • Human cord blood is diluted several times with -MEM (manufactured by Gibco BR) and low-density cell fraction (1.07 g / ml) is obtained by specific gravity centrifugation using Ficoll Pack (manufactured by Pharmacia, Sweden).
  • -MEM manufactured by Gibco BR
  • Ficoll Pack manufactured by Pharmacia, Sweden
  • cells expressing differentiation antigens from these cells were differentiated using a Human Primitive Progenitor Enrichment Cocktail from SteraCell Technologies, Inc., and differentiated antigen-negative cells (Lin-cells) were detected by the column method StepSep TM using magnetic beads. Concentrated.
  • CD34 + and CD38- cells were separated using Vantage SE TM (Becton Dickinson). Hereinafter, these cells were referred to as CD34 + CD38- cells and used for the following analysis. (Example 3)
  • a binding experiment of human Notch ligand extracellular protein produced by the method shown in Example 1 to cord blood mononuclear cells was performed.
  • the solution used in this binding experiment was diluted and washed using a PBS [-] solution containing 25 g / ml calcium and 1% BSA (manufactured by Sigma) (hereinafter referred to as a diluted washing solution).
  • D1FLAG, D2FLAG with final concentration of 10 g / nil as a solution to react with cells Alternatively, add the J1FLAG protein, anti-FLAGM2 antibody (manufactured by Sigma) at a final concentration of 10 g / ml, and PE-labeled anti-mouse IgG antibody (manufactured by Becton Dick inson) at the dilution ratio indicated in the attached instructions. It was prepared by diluting it with Blocking solution. The Blocking solution was prepared by preparing a diluted washing solution containing 1 ⁇ of purified human IgGIc (manufactured by The Binding Site). A solution for reacting the cells was prepared before reacting with the cells, and left on ice for 1 hour to react.
  • Umbilical cord blood mononuclear cells were added to the thus-prepared solution for reacting cells, and the mixture was reacted on ice for 1 hour. Thereafter, the diluted washing solution was added, and the mixture was washed with a centrifugal separator, and the measurement was performed using a Betaton Dickinson FACScalibur overnight.
  • human IgGFc chimeric protein of human Notch ligand protein that is, DlFc, D2Fc or JlFc prepared in Example 1 was added to these experimental systems, and the measurement was performed similarly. This is to ensure that the binding of the FLAG chimeric protein to cord blood mononuclear cells is not nonspecific.
  • cord blood mononuclear cells as target cells, but also LIN single cells separated therefrom were similarly tested.
  • CD34 + CD38- cells purified by the method of Example 2 were cultured in a blood-free medium, with and without human Notch ligand. Below, the total cell count, CD34 + CD38-cell count, and hematopoietic progenitor cell count were measured over time.
  • the medium used was a disk-modified MEM medium (IMDM) containing 20% of BIT9500 manufactured by StemCell Technologies and supplemented with 10 10, ⁇ -mercaptoethanol and 2 mM L-glutamine.
  • BIT9500 is, BSA (Pre- buffered wi th NaHC0 3), it is obtained by dissolving bovine ⁇ from insulin, an iron-saturated human Toransufuwerin in IMDM base.
  • DlFc, D2Fc and JlFc purified by the method of Example 1 were separately added at a concentration of 2 or 10 zg / ml, respectively, and a comparison was made with the untreated group treated with vermilion.
  • the total number of cells after the culture was measured by a microscope.
  • the total number of CD34 + CD38-cells was determined by measuring the ratio of CD34 + CD38-cells by the method described in Example 2, and multiplying the ratio by the total cell number.
  • the number of hematopoietic progenitor cells was measured by a colony forming method.
  • the total number of cells was not particularly changed by the addition of human delta-11 (FIG. 5 ⁇ ).
  • the total number of CD34 + CD38- cells was greater than that without the addition, and the increase was remarkable especially when the culture period was 18 days or 21 days (Fig. 5 ⁇ ).
  • the total number of hematopoietic progenitor cells tended to be slightly lower up to 15 days, but after 18 days it was significantly higher than that without addition (Fig. 5C).
  • the details of the colony types of these hematopoietic progenitor cells show that CFU- ⁇ ,
  • NOD / SCID 8-week-old NOD / Sz-scid / scid (NOD / SCID) mouse (purchased from the Jackson Laboratory in the United States and maintained and produced in The John P. Robarts Research Institute) was used in a semi-lethal dose. Irradiation (355 cGy) was performed, and human cord blood-derived CD34 + CD38- cells cultured under the conditions of Example 4 were transplanted from the tail vein. Cells transplanted into one mouse correspond to 500 to 2500 CD34 + CD38- cells as cells before culturing. According to the method of Bonnet et al. (Bone Marrow Transplant 23, 203-209, 1999), accessory cells of differentiated antigen-positive (LIN +) cells that had been simultaneously irradiated (1500 rads) were transplanted.
  • LIN + differentiated antigen-positive
  • chromosomal DNA was separated by a standard method and used for analysis. 1-2 g of the separated MA was digested with restriction enzyme EcoRI, electrophoresed on an agarose gel, and subjected to Southern blot analysis according to a standard method.
  • the probe used was a human satellite mouse No. 17-specific hersatellite probe (pl2H8) aapidot et al. Science 255, 1134-1141, 1992). Using this probe, a 2.7 kb band is detected.
  • mice chromosomal DNA and human chromosomal DNA were mixed at different ratios, and the same treatment was performed.
  • Southern blotting was performed as standard data for chimerism. Compare the ratio of this standard kinulinism with the band density of the sample to determine the key. The proportion of merism was measured. The detection limit is 0.05% chimerism.
  • Table 4 shows the percentage of mice in which human cells were detected based on the chimerism data obtained by the above method, for human Delta-1 and human Delta-12. These data are shown as the number of human pulmonary vesicle-positive N0D / SCID mice / total number of transplanted mice. After 4 days of culture, 9 out of 17 mice were positive for human cells in the human Delta-1 treatment group, but only 4 out of 17 mice were positive in the untreated group. Heightened. However, no such difference was observed after 6 days of culture. No difference was observed in human Delta-12 after 4 days and 6 days of culture.
  • FIG. 8 shows the results of another experiment in which cells after culture with human delta-11 were diluted and transferred to mice as southern plot data.
  • 2500 CD34 + CD38- cells were cultured for 4 days with and without human Delta-1, and after culture, each was divided into four and transplanted into four mice to examine chimerism.
  • Previous studies have shown that there are an average of 2 SRCs in 2500 (Bhatia et al., J. Exp. Med., 186, 619-624, 1997). Therefore, generally, human cells can be detected in two out of four mice using pre-cultured cells. As a result, Without the addition of 1, human gene was detected in only 1 out of 4 animals, but in the case of addition of human Delta-1, the human gene was detected in 4 out of 4 animals, and transplantation was established.
  • Figure 9 shows a summary of the data for human Jagdoo 1 obtained by the same method.
  • the left figure (i) shows the results of cord blood-derived CD34 + CD38- cells with 2500 to 1000 cells before culture
  • the right figure (ii) shows the results of cells with less than 1000 to 500 cells before culture.
  • the vertical axis is the percentage of human chimerism (%)
  • the horizontal axis is the number of culture days.
  • ⁇ ⁇ ⁇ is the data for the unadded site force only
  • Hata is the data for the addition of human jagged one. The percentage (%) of human genes detected for each day is shown below.
  • FIG. 10 shows the results of an experiment in which cells after culture with the addition of human Jagd-11 were diluted and transplanted into mice, as Southern plot data.
  • 2500 CD34 + CD38- cells were cultured for 12 days or 15 days with and without human Jugdaw 1, and after culture, each was divided into four and transplanted into four mice to examine chimerism.
  • human cells can be detected in 2 out of 4 mice using pre-cultured cells.
  • in the 12-day culture only 2 out of 4 human genes were detected in the absence of human jagged-1, but human jagdow-1 In addition, human genes were detected in 4 out of 4 animals.
  • the number or frequency of human stem cells having hematopoietic reconstitution ability can be amplified, and human stem cells can be expanded in vitro.

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Description

明 細 書
幹細胞培養媒体及びそれを使用する培養方法
技術分野
本発明は、 ヒト幹細胞の培養媒体及びそれを使用する培養方法に関するもので ある。
背景技術
ヒトの血液、 リンパ液中には多種類の細胞があり、 それぞれが重要な役割を担 つている。 例えば、 赤血球は体内での酸素運搬を、 血小板は止血作用を、 白血球 ゃリンパ球は感染を防御している。 これらの多様な細胞は骨髄中の造血幹細胞に 由来する。 造血幹細胞は体内の種々のサイトカインゃ環境要因によって刺激され て、 各種血液細胞、 破骨細胞、 肥満細胞などに分化することが近年明らかにされ てきた。 このサイト力インとして、 赤血球への分化についてはエリスロポエチン
(EP0) が、 白血球への分化については顆粒球コロニー刺激因子 (G-CSF) が、 血小 板產生細胞である巨核球への分化については血小板増殖因子(TP0) が発見されて、 前者 2つは現在すでに臨床応用がなされている。
各種血液疾患の治療法として行われる骨髄移植とは、 この造血幹細胞を移植す ることを意味し、 最近では末梢血もしくは臍帯血由来の造血幹細胞を用いる方法 もとられる様になって来ており、 現在はこれらを総称して造血幹細胞移植とされ ている。 これらの中でも、 臍帯血由来造血幹細胞移植は、 提供者への負担が少な く、 さらに造血幹細胞の質が高い点から、 将来は骨髄移植を完全に代替すると考 えられている。
しかしながら、 500 例を超える小児患者への臍帯血由来造血幹細胞移植の結果、 移植後の正常造血能への回復期間は移植細胞数と負の相関を持ち、 体重と正の相 関を持つ(Rubinstein P. et al., New England J. Med., 339, 1565- 77, 1998)。 こ の点から臍帯血由来造血幹細胞移植を成人へ適応すると、 その回復期間が極めて 長くなり、 感染症などのリスクの増大と長期間の入院を余儀なくされる。 したが つて、 これらの臍帯血由来造血幹細胞を体外で培養増幅できれば、 入院期間の短 縮化と成人への臍帯血由来造血幹細胞移植をより安全に行うことが出来ると期待 される。
また、 骨髄移植においては、 通常は 500mlから 1 リッ トルを正常ドナ一より採 取するが、 この際ボランティアであるドナ一は全身麻酔と数日間の入院が必要で、 なおかつ、 この採取時に可能性は極めて少ないが麻酔事故などにより、 最悪の場 合死亡することもありえる。 もし、 骨髄検査で行われている程度の少量の採取で すませて、 培養で造血幹細胞の増幅が可能となれば、 骨髄提供者にとって全身麻 酔、 入院の必要性はなくなり、 この様な事故は起こり得なくなる。 これらの観点 から、 骨髄由来造血幹細胞の増幅にはメリッ トがある。
さらに、 血液細胞を対象とした遺伝子治療への応用のためには、 造血幹細胞を 体外で培養する必要があり、 さらに増幅することが可能となれば、 遺伝子導入造 血幹細胞数を高めることができ、 疾患治癒の頻度を上げることが出来ると期待さ れる。 しかしながら、 現時点での造血幹細胞培養の条件はまだ満足行くものでは ない。
発明の開示
本発明の課題は、 この様な世の中のニーズに対して、 造血幹細胞の新しい培養 媒体及びそれを使用する造血幹細胞の培養方法を提供することにある。
ノッチ(Notch) はショウジョゥバエで発見された神経細胞の分化制御に関わる リセプター型膜蛋白質であり、 無脊椎動物、 脊椎動物の分類を越えた広い動物種 から見いだされている。 このノツチリセプターを活性化して細胞の分化を抑制す るシグナルを伝達するリガンド分子としては、 ショウジョゥバエノツチのリガン ドとしてショウジヨウバエデルタ(Del ta) およびショウジヨウバエセレイト(Ser rate)の 2つが見いだされており、 リセプ夕一のノツチと同様に広い動物種から ノッチリガンドホモログが見いだされている(Artavanis- Tsakonas et al. , Scie nce 285, 770-776, 1999) 。
特にヒト分子の遺伝子クロ一ニングに関して、 ヒトノツチホモログは 4種類の 分子が報告され、 ヒトノッチリガンドに関しては 5種類の分子が報告されている c 詳細には、 デルタ型リガンドとしてヒトデルタ一 1 (別名ヒト DLL1。 本願ではヒ トデルター 1 とする) 、 ヒトデルタ一 2 (別名ヒト DLL4。 本願ではヒトデルター 2とする) 、 ヒトデルター 3 (別名ヒト DLL3。 本願ではヒトデル夕一 3とする) が、 セレイト型リガンドとしてヒトジャグドー 1 (別名ヒトセレイト一 1。 本願 ではヒトジャグドー 1 とする) 、 ヒトジャグドー 2 (別名ヒトセレイ ト一 2。 本 願ではヒトジャグドー 2とする) が 2000年 6月末時点までに報告されている。 代表的な引用文献として、 ヒトデルター 1は、 国際公開番号 W097/19172 およ び Gray et al. , Am. J. Pathol. 154, 7 85-795, 1999 がある。 ヒトデルター 2は、 国際公開番号 W098/51799 および Shutter et al. , Genes Dev. 14, 1313- 1318, 20 00がある。 ヒトデルタ一 3は、 日本公開特許公報特開平 11- 299493及び Bulman etal. , Nature Genet ics 24, 438-441, 2000がある。 また、 ヒトジャグドー 1は国 際公開番号 W096/27610、 国際公開番号 W097/19172及び Oda et al. , Genomics 43, 376-379, 1997 がある。 ヒトジャグドー 2は国際公開番号 W098/02458及び Luo et al. , Mol. Cel l. Bi ol. 17, 6057- 6067, 1997がある。
これらノツチリガンド分子について、 色々な細胞の分化を抑制することが知ら れている。 たとえば、 ラッ トノッチリガンドの一っラッ トジャグドー 1は筋肉未 分化細胞株の分化抑制作用を有していることが示されている(Lindsel l et al. , C el l 80, 909-917, 1995)。
一方、 血液細胞に関しては、 これら 5種のヒトノッチリガンドが血液細胞の分 化を抑制することは、 国際公開番号 W097/19172、 国際公開番号 W098/02458 、 国 際公開番号 W098/51799、 日本公開特許公報特開平 11- 299493 に示され、 コロニー を形成する血液未分化細胞、 LTC - 1 Cで測定される血液未分化細胞に対する作用が 示され、 造血幹細胞の体外培養に関する用途について開示されている。 また、 こ れらの公報において、 ヒトノッチリガンド蛋白質の作製方法は示されている。 し かしながら、 ヒトノッチリガンドの造血再構築能を有する造血幹細胞に対する作 用は十分に示されておらず、 またヒトノツチリガンドを利用した造血再構築能を 有する造血幹細胞の望ましい培養条件に関しても不明であった。 また、 はじめに述べたように、 臨床上の利用用途から見た場合、 造血幹細胞の 体外培養においては、 患者の造血再構築能を有している造血幹細胞を増幅するこ とが最も望まれている。 しかしながら、 このような評価をヒトで行うことは事実 上不可能である。 したがって、 ノッチリガンドを用いた体外培養に関して最も望 ましい有効性を示す代表的な評価方法として、 免疫不全マウス、 羊の胎児などに ヒト造血幹細胞を移植する異種移植モデルによる評価があげられる。 これらのこ とから、 本発明ではヒトノッチリガンドの造血再構築能を有する造血幹細胞の評 価方法として、 免疫不全マウス、 すなわち N0D/SCIDマウスを用いた評価手法で検 討を行った。
また、 別の造血幹細胞の評価系として、 造血幹細胞の細胞表面蛋白の発現によ る評価も行った。 ヒト造血幹細胞の細胞表面蛋白質としては CD34抗原が知られて おり、 特により未分化な表面抗原として CD34抗原陽性、 CD38抗原陰性、 細胞分化 抗原陰性があることが知られている。 また、 ヒト臍帯血由来造血幹細胞を用いた 過去の検討から CD34抗原陽性、 CD38抗原陰性、 細胞分化抗原陰性のタイプの細胞 にのみ高頻度に NOD/SC I Dマウスで検出される造血再構築能を有する造血幹細胞が 存在することが明らかとされている(Bhat ia et al., Pro Nat l. Acad. Sci. U. S. A. 94, 5320-5325, 1997)。 したがって、 この表面抗原を有している細胞の増幅を調 ベることにより、 造血再構築能を有する造血幹細胞の質的な変動を調べることが 出来る。 これらのことから、 本発明ではヒトノッチリガンドの造血再構築能を有 する造血幹細胞の評価方法として、 CD34抗原陽性、 CD38抗原陰性細胞分化抗原陰 性細胞群の細胞数頻度をフ口一サイトメ一夕一で検出する評価手法でも検討を行 つた。 また、 以下本願において CD34抗原陰性、 細胞分化抗原陰性細胞は CD34+CD3 8一細胞とする。
これらの評価方法を用いて、 鋭意工夫を重ねた結果、 ヒトノッチリガンドを利 用した培養条件下において、 上記の NOD/SC I Dマウスを用いる方法および上記の細 胞表面抗原を調べる方法で調べた結果、 ヒトノツチリガンドを含まない条件に比 ベて造血再構築能を有する造血幹細胞を増幅することが可能であることが明らか となり、 本発明を完成した。 '
本発明はヒトノツチリガンド蛋白質を有効成分としヒト幹細胞を含む細胞を培 養してヒト幹細胞の数もしくは頻度を維持もしくは増幅する活性を有する培養媒 体に関する。
さらに、 この培養媒体を用いるヒト幹細胞とヒ トノ ッチリガンド蛋白質が接触 する条件でヒト幹細胞を含む細胞を培養して、 ヒト幹細胞の数もしくは頻度を維 持もしくは増幅する培養方法に関する。
本発明における前記培養媒体及ぴ培養方法において使用されるヒト幹細胞には、 ヒト造血幹細胞、 SRC(Scid Repopulating Cells) 活性陽性であるヒト細胞、 ヒ ト CD34抗原陽性 CD38抗原陰性細胞等がある。 また、 ヒ トノ ッチリガンド蛋白質と して、 ヒトデルタ一 1 蛋白質、 ヒトデル夕一 2蛋白質、 ヒトデルター 3 蛋白質、 ヒトジャグド一 1 蛋白質及ぴヒトシヤグド一 2蛋白質からなる群より選ばれる少 なくとも 1種のヒトノッチリガンド蛋白質が用いられる。
さらに、 ヒト幹細胞を培養する培養媒体に増殖因子が含まれていてもよい。 増 殖因子としては、 ステムセルファクタ一(SCF) 、 エフエルティ一 3 リガンド(FLT -3D. インタ一ロイキン 3(IL-3) 、 インターロイキン 6(IL- 6) 、 顆粒球コロニー 刺激因子 (G-CSF) 、 およびフアイプロネクチンからなる群から選択される少なく とも 1種の増殖因子がある。
すなわち、 本発明は、 次の培養媒体及びそれを用いるヒト幹細胞の培養方法に 関する ;
(1) ヒトノッチリガンド蛋白質を有効成分として含有し、 ヒト幹細胞を含む細胞 を培養してヒト幹細胞の数もしくは頻度を維持もしくは増幅する活性を有する 培養媒体。
(2) さらに増殖因子が含まれる前記 (1)の培養媒体。
(3) ヒトノッチリガンド蛋白質が、 ヒトデルタ一 1蛋白質、 ヒトデルター 2蛋白 質、 ヒトデル夕一 3蛋白質、 ヒトジャグド一 1蛋白質およびヒトジャグド一2 蛋白質からなる群より選択される少なくとも 1種のヒトノツチリガンド蛋白質 である前記 ( 1 )または (2)に記載の培養媒体。
(4) ヒト幹細胞が造血再構築能を有するヒト造血幹細胞である前記 (1)〜 )のいず れかの培養媒体。
(5) ヒト幹細胞が、 SRC(Scid depopulating Cells) 活性陽性細胞及びヒト CD34 抗原陽性 CD38抗原陰性分化抗原陰性細胞よりなる群から選択される少なくとも 1種のヒト幹細胞である前記 (1)〜 )のいずれかの培養媒体。
(6) 増殖因子が、 ステムセルファクタ一(SCF) 、 エフエルティ一 3 リガンド(FLT -3D, インタ一ロイキン 3(IL- 3) 、 インターロイキン 6GL- 6) 、 顆粒球コロニ 一刺激因子 (G-CSF) 及びフアイプロネクチンからなる群より選択される少なく とも 1種の増殖因子である前記 (2)〜(5)のいずれかの培養媒体。
(7) ヒト幹細胞とヒトノツチリガンド蛋白質とが接触する条件で前記 (1)〜(6)のい ずれかの培養媒体を用いてヒト幹細胞を含む細胞を培養してヒト幹細胞の数も しくは頻度を維持もしくは増幅する培養方法。
(8) ヒト幹細胞が、 造血再構築能を有するヒト造血幹細胞である前記 (7)の培養方 法。
(9) ヒト幹細胞が、 SRCCScid Repopulat ing Cel ls)活性陽性細胞及ぴヒト CD34抗 原陽性 CD38抗原陰性分化抗原陰性細胞より選択される少なくとも 1種のヒト幹 細胞である前記 (7)の培養方法。
以下、 本発明を詳細に説明する。
遺伝子操作に必要な cDNAの作製、 ノーザンプロットによる発現の検討、 ハイブ リダィゼーシヨンによるスクリーニング、 組換え DNAの作製、 DNA の塩基配列の 決定、 cDNAライブラリーの作製等の一連の分子生物学的な実験は通常の実験書に 記載の方法によって行うことができる。 前記の通常の実験書としては、 たとえば 、 Maniat isらの編集した Molecular Cloning, A laborartory manual, 1989, Eds. , Sambrook, J. , Fr i tsch, B. F. , and Maniatis, T. , Cold Spring Harbor Loboratory Press を挙げることができる。
本発明で記載する 「ヒト幹細胞」 とはヒト胎児もしくは成人組織由来であり、 複数の細胞系列に分化可能な細胞として定義され、 このなかにはヒト神経幹細胞、 ヒト間葉系幹細胞、 ヒト造血幹細胞、 ヒト肝臓系幹細胞などが含まれる。 また、
「ヒト造血幹細胞」 とはヒト胎児もしくは成人組織由来であり、 血液を構成する あらゆる血液細胞に分化可能な細胞として規定される。 これには、 造血再構築能 を有するヒト造血幹細胞が含まれる。 また、 このヒト幹細胞をより機能的に定義 した rSRCCScid Repopulating Cells)活性陽性であるヒト細胞」 とは本発明の実 施例もしくは Bhat ia et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 5320-5325, 1997 ; D ick et al., Stem Cel ls 15 Suppl. l, 199-203 ; 204-207, 1997 および Eaves et a し Ann. NY Acad. Sci. 872, 1-8, 1999に記載されている手法で検出されるヒト 幹細胞として定義される。 またさらに、 このヒト幹細胞を具体的に細胞膜蛋白質 を用いて定義した 「ヒト CD34+ CD38" 細胞」 は本発明の実施例に示した方法など で市販の抗体を用いて測定されたヒト幹細胞である。 また、 本発明で記載する 「 造血前駆細胞」 とは、 本発明実施例で示した方法、 すなわち血液コロニーアツセ ィなどで同定が可能な特定の血液系列に分化することが運命づけられた血液細胞 群の総称である。
また、 本発明で記載する増殖因子とは、 細胞の増殖を促す因子の総称であり、 その形態として遊離型蛋白質、 細胞膜蛋白質などの形態によらないが、 何らかの 細胞の増殖を促す作用が文献上などで記述されている因子を意味する。 たとえば、 増殖因子としては、 ステムセルファクタ一(SCF) 、 エフエルティ一 3 リガンド(F LT-3L)、 インタ一ロイキン 3(IL-3) 、 インタ一ロイキン 6(IL- 6) 、 顆粒球コロニ —刺激因子 (G- CSF) などが挙げられる。 また、 本発明においては、 一般に接着分 子、 細胞外マトリックス分子として総称される分子群も、 それらの機能が細胞増 殖に関連していることから広義の増殖因子として、 本発明においては増殖因子に 含まれる。 たとえば、 ファイブロネクチンが代表的な例として挙げられる。
また、 本発明においてヒトノツチリガンド蛋白質とは哺乳類で見出されている 少なくとも 4種類のノツチリセプ夕一 (ノッチ一 1〜4 ) を通して、 いわゆるノ ツチシグナルの伝達を行う蛋白質の総称である。 より具体的には実施例に示した 分子を含むヒトデルタ一 1、 ヒトデルタ一 2、 ヒトデルター 3、 ヒトジャグド一 1、 ヒトジャッグドー 2などが含まれる。 また、 特にヒトノッチリガンド蛋白質 と示した場合、 その分子形態としては国際公開番号 W097/19172、 国際公開番号 WO 98/02458、 国際公開番号 W098/51799、 および日本公開特許公報特開平 11- 299493 に記述されている細胞外蛋白質 (ポリペプチド) 、 細胞外部分蛋白質 (ポリぺプ チド) 、 DSLドメイン (ポリペプチド) などの総称として示され、 上記のノッチ シグナルの伝達を起こすことが出来る蛋白質として規定される。 この場合、 ノッ チシグナルの伝達とは、 ノツチリセプターを介して細胞に何らかの変化を起こす ことをノツチシグナルとして示すことが出来る。
さらに、 ノッチリガンド蛋白質の存在形態について、 多量体構造を有する構造 体もある。 例えば、 本発明で使用したヒト IgGの Fc部分とのキメラ蛋白質は、 国 際公開番号 W097/19172、 国際公開番号 W098/02458、 国際公開番号 W098/51799、 お よび日本公開特許公報特開平 11-299493 に記載されているように二価の蛋白質と なっている。 この様に複数価、 すなわち多量体として存在する分子は一般的に一 価、 すなわち単量体として存在する分子よりその活性が強いと期待できる。 これ らの方法として、 ヒト IgG の Fc部分とのキメラ蛋白質として発現させて抗体のヒ ンジ部分によりジスルフィ ド結合をした多量体として発現させる方法、 また、 抗 体認識部位を C末端もしくは N末端に発現するキメラ蛋白質として発現させ、 発 現させたヒトノツチリガンド蛋白質の細胞外部分を含むポリペプチドを C末端も しくは N末端の抗体認識部位を特異的に認識する抗体と反応させることにより多 量体を形成させる方法が挙げられる。
さらに、 別の方法として、 抗体のヒンジ領域部分のみとの融合蛋白質を発現さ せて、 ジスルフイ ド結合にて 2量体を形成させる方法、 もしくはその他のヒトノ ツチリガンド蛋白質の活性に何等影響を与えない方法でジスルフィ ド結合を生じ させる形のぺプチドを C末端、 N末端もしくはその他の部位に発現するように作 成された融合蛋白質から構成された二量体以上の高い比活性を有する多量体型ヒ トノッチリガンドを得ることもできる。 また、 さらにヒトノッチリガンド蛋白質 の群の中から選ばれる 1つ以上の蛋白質を遺伝子工学的に 2つ以上直列にもしく は並列に並べ多量体構造を発現させる方法などもある。 その他、 現在知られてい る二量体以上の多量体構造を持たせるあらゆる方法が適応可能である。 したがつ て、 遺伝子工学的な技術により作製される二量体もしくはそれ以上の形態を有す る形のヒトノッチリガンド蛋白質に関しても本発明に含まれる。
また、 その他の方法として、 化学的な架橋剤を用いて多量体化する方法が挙げ られる。 例えば、 リシン残基を架橋するジメチルスべ口イミデート 2塩酸塩など、 システィン残基のチオール基で架橋する Ν-( γ—マレイミ ドプチリルォキシ) ス クシンイミ ドなど、 ァミノ基とアミノ基を架橋するグルタールアルデヒドなどが 挙げられ、 これらの架橋反応を利用して、 二量体以上の多量体を形成させること ができる。 したがって、 化学的な架橋剤により作製される二量体もしくはそれ以 上の多量体の形態を有す形のヒトノッチリガンド蛋白質も本発明に含まれる。 本発明において培養媒体とは、 細胞培養で直接細胞に接触するものの総称を意 味し、 具体的には培養培地、 培養容器が含まれる。 また、 細胞培養時に添加する セルロースゃァガロースで構成される培養担体なども含まれる。 ノッチリガンド 蛋白質の存在形態としては、 上記に述べたような分子形態を持つ蛋白質が、 細胞 培養用の培地中に溶けて存在する場合と固体表面などに存在する場合がある。 固 定化の方法としては、 静電的な蛋白質の吸着による方法と蛋白質のアミノ基、 力 ルポキシル基を利用したり、 適当なスぺ一サーを用いたり、 上記の多量体化で用 いられる架橋剤を使用したりして、 培養容器に蛋白質を共有結合させることがで きる。
実施例 4並びに 5に示した様に、 ヒトノッチリガンド蛋白質を有効成分として 含みヒト幹細胞を含む細胞を培養してヒト幹細胞の数もしくは頻度を維持もしく は増幅する活性を有する培養媒体の例として、 これら実施例で使用した培地が挙 げられる。 さらに、 上記で示した色々な形態を有するヒトノツチリガンド蛋白質 が利用できる。
この効果に関しては実施例 4に示した様にヒト造血幹細胞マーカー、 すなわち CD34+ CD38- で特徵づけられるヒト幹細胞の数もしくは頻度を増やす事が出来る 。 また、 実施例 5で示した様に N0D/SCIDマウス移植モデルでヒト幹細胞として検 出されるヒト幹細胞の数もしくは頻度を増やす事が出来る。
本発明において 「数もしくは頻度」 と規定しているが、 この 「数」 とは絶対数 を意味し、 個数として数えられるものである。 また、 「頻度」 とは確率的な存在 頻度を意味し、 確率的に規定されるものである。 たとえは'、 「頻度」 が 10分の 1 であったものが、 5分の 1になれば 「頻度」 が増加した、 すなわち存在確率が増 加したこととなる。
図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 1のヒトデル夕一 1蛋白質 (hDel ta- l lgG)とヒトデルタ一 2蛋 白質 (hDel ta- 2IgG)の電気泳動(SDS-PAGE)ならびにウエスタンブロッ ト(WB ant i -IgG) の結果を示す。
図 2は、 実施例 1のヒトジャグドー 1蛋白質(Wagged- l lgG)の電気泳動 (SDS- PAGE)
ならびにウエスタンブロット(WB ant i-IgG) の結果を示す。
図 3は、 実施例 3のヒトデルタ一 1蛋白質及びヒトデルタ一 2蛋白質のヒト臍 帯血由来細胞に対する結合特性を示す。
図 4は、 実施例 3のヒトジャグドー 1蛋白質のヒト臍帯血由来細胞に対する結 合特性を示す。
図 5は、 実施例 4のヒトデルター 1蛋白質の添加条件下での CD34+CD38— 紬胞 培養における全細胞数、 全 CD34+CD38_細胞数、 全造血前駆細胞数の経時的変化を 示す。
図 6は、 実施例 4のヒトデルター 2蛋白質の添加条件下での CD34+CD38— 細胞 培養における全細胞数、 全 CD34+CD38—細胞数、 全造血前駆細胞数の経時的変化を 示す。
図 7は、 実施例 4のヒトジャグドー 1蛋白質の添加条件下での CD34+CD38— 細 胞培養における全細胞数、 全 CD34+CD38—細胞数、 全造血前駆細胞数の経時的変化 を示す。
図 8は、 実施例 5のヒトデルタ一 1蛋白質で処理した細胞を移植された N0D/SC IDマウスの骨髄細胞のキメリズムのサザンプロッ トデ一夕を示す。
図 9は、 実施例 5のヒトジャグド一 1蛋白質で処理した細胞を移植された NOD/ SCIDマウスの骨髄細胞のキメリズムの経時的変化を示す。
図 1 0は、 実施例 5のヒトジャグド一 1蛋白質で処理した細胞を移植された NO D/SCIDマウスの骨髄細胞のキメリズムのサザンブロットデータを示す。
発明を実施するための最良の形態
以下に発明を実施する形態について実施例を示すが、 必ずしもこれらに限定さ れるものではない。
〔実施例 1〕
ヒトノッチリガンド細胞外蛋白質の作製
ヒトノッチリガンドの細胞外部分とヒト IgGlの Fc部分との融合蛋白質はヒトデル ター 1については国際公開番号 W097/19172に記述の方法に従い、 ヒトデルタ一 2 に関しては W098/51799に記述の方法に従い、 またヒトジャグドー 1に関しては国 際公開番号 W097/19172に記述の方法に従い、 各々作製、.精製した。
すなわち、 上記の公報に記載されている方法に従い、 各種発現べクタ一を作製 した。 それらはヒトデルター 1 とヒト IgGFc キメラ蛋白質 (以下、 DlFcとする) の発現べクタ一、 ヒトデルタ一 1 と FLAGキメラ蛋白質 (以下、 D1FLAGとする) の 発現ベクター、 ヒトデルター 2とヒト IgGFc キメラ蛋白質 (以下、 D2Fcとする) の発現べクタ一、 ヒトデルタ一 2と FLAGキメラ蛋白質 (以下、 D2FLAGとする) の 発現べクタ一、 ヒトジャグドー 1 とヒト IgGFc キメラ蛋白質 (以下、 JlFcとする ) の発現べクタ一、 およびヒトジャグド一 1と FLAGキメラ蛋白質 (以下、 J1FLAG とする) の発現べクタ一である。 これら発現ベクターにはネオマイシン耐性遺伝 子を有しているため、 遺伝子導入細胞はネオマイシンを添加した培地中で選別し た。 これら発現べクタ一を CH0 細胞にエレクトロボレ一シヨン法にて遺伝子導入 した。 これらの細胞を無血清培地にて培養し、 その上清を集めた。 この集められ た上清を ProteinAセファロ一スゲル (アマシャムフアルマシア社製) もしくは an t i-FLAG抗体が固定化されたセファロ一スゲル (シグマ社製) で作成されたカラ ムに流して、 濃縮精製した。 このようにして濃縮精製したリガンド蛋白質を更に ゲル濾過にて精製し、 同時に PBS (-)に buffer置換を行い、 精製分離されたヒトノ ツチリガンド細胞外蛋白質を得た。 これら精製蛋白質のヒト IgG キメラ蛋白質の SDS- PAGE結果と ant i-hmnanig羊抗体によるゥヱスタンブロッ ト結果を図 1並びに 図 2に示す。 なお、 図中のマーカ一は、 アマシャム—フアルマシア バイオテク 社のレインポーマーカ一を使用した。
〔実施例 2〕
臍帯血由来造血幹細胞の精製
ヒト臍帯血を - MEM (Gibco BRし社製) にて数倍に希釈し、 フイコールパック (スエーデン国フアルマシア社製) による比重遠心分離法により低密度細胞画分 (く 1. 077g/ml)を分画して、 臍帯血単核細胞を分離した。 また、 これらの細胞から 分化抗原を発現している細胞を SteraCel l Technologies社製の Human Primi t ive Progenitor Enrichment Cocktai lを用い、 磁気ビーズによるカラム法 StepSepTM で分化抗原陰性細胞(Lin— 細胞) を濃縮した。 これらの LIN— 舳胞を Fluoresce in iso- thiocyanate(FITC)標識した CD34抗体 (Becton Dickinson社製) と al loph ycocyanin(APC)標識した CD38抗体 (Becton Dickinson社製) で染色し、 フローサ ィトメ一ター Vantage SE™ (Becton Dickinson社製) を用いて、 CD34+、 CD38-細 胞を分離した。 以下、 この細胞を CD34+CD38—細胞とし、 以下の解析に用いた。 〔実施例 3〕
臍帯血単核細胞に対するノッチリガンド細胞外蛋白質の結合
実施例 1に示した方法で作製されたヒトノッチリガンド細胞外蛋白質の臍帯血 単核細胞に対する結合実験を行った。 なお、 本結合実験を行う溶液の希釈と洗浄 には 25 g/mlカルシウム、 1 %BSA(Sigma社製) を含む PBS〔-)溶液 (以下、 希釈 洗浄液とする) を用いて行った。
始めに、 細胞に反応させる溶液として、 最終濃度が 10 g/nilの D1FLAG、 D2FLAG もしくは J1FLAG蛋白、 最終濃度が 10 g/mlの anti- FLAGM2 抗体(Sigma社製) およ び添付の説明書に指示された希釈倍率で P E標識抗マウス IgG抗体 (Becton Dick inson社製) を次の Blocking溶液に希釈して調製した。 Blocking溶液は精製ヒト IgGl c (The Binding Si te 社製) を 1 πιΜ含む希釈洗浄液を調製して作製した。 こ の細胞を反応させる溶液は細胞に反応させる前にあらかじめ調製し、 氷中で 1時 間放置して反応させた。
この様にして調製された細胞に反応させる溶液に臍帯血単核細胞を加え、 氷中 で 1時間反応させた。 その後、 希釈洗浄液を加えて遠心分離機で洗浄を行い、 Be cton Dickinson社製フ π—サイトメ一夕 FACScalibur で測定をおこなった。
—方、 これらの実験系に対し、 ヒトノッチリガンド蛋白質のヒト IgGFc キメラ 蛋白質、 すなわち実施例 1で作製された DlFc、 D2Fcもしくは JlFcの添加を行い、 同様に測定を行った。 これは上記の FLAGキメラ蛋白質の臍帯血単核細胞への結合 が非特異的なものでないことを保証するためのものである。
さらに、 カルシウムイオンの結合への寄与を調べるため、 二価イオンをキレ一 トする EDTAを最終濃度が lOraMとなるように添加して、 これら結合がカルシウムィ ォン依存性であることの確認を行つた。
また、 対象細胞として臍帯血単核細胞だけではなく、 それらから分離された LI N一細胞でも同様に行った。
これらの結果を図 3にはヒトデルタ一 1 とヒトデルタ一 2に関して示し、 図 4 にはヒトジャグド一 1に関して示した。
ヒトデルタ一 1は 15%程度の臍帯血単核細胞に結合し、 ヒトデルタ一 2は 60% 程度の細胞に結合した。 また、 この結合は未標識のリガンド、 すなわちヒト Jッ チリガンド蛋白質のヒト IgGFc キメラ蛋白質の添加でほぼ完全にその結合が阻害 された。 同様に、 EDTA添加においても阻害された (図 3 ) 。 また、 臍帯血単核紬 胞から分離された Lin-細胞に対してはヒトデルタ一 1は 10%程度、 ヒトデルタ一 2は 20%程度の細胞に結合が確認された (図 3の内側の図) 。
一方、 臍帯血単核細胞から分離された Lin-細胞に対するヒトジャグドー 1の結 合も同様に確認された (図 4 ) 。
なお、 これらデータは図 3においては未染色細胞の比較区の細胞に対しての陽 性細胞比率を縦軸として示し, 図 4では平均蛍光強度を縦軸として示した。
これらの結果から、 血液細胞に対する結合が認められ、 分化抗原を発現してい ない臍帯血単核細胞、 すなわち Lin -細胞に対してヒトノツチリガンドは結合する ことが明らかとなった。
〔実施例 4〕
無血清培地での CD34+CD38—細胞の培養におけるヒトノッチリガンドの効果 実施例 2の方法で精製された CD34+CD38—細胞を無血淸培地で培養を行い、 ヒト ノッチリガンドの添加と未添加条件下で、 時間を追って全細胞数、 CD34+CD38— 細 胞数、 および造血前駆細胞数を測定した。 培養は、 最初の細胞数を 500個から 2 500 個 Zゥェルとして、 96穴プレート(Becton Dickinson 社製) にて、 37で、 5 % C02の条件下で培養した。 培養に用いた 96穴プレートはあらかじめヒトフアイ ブロネクチン(Becton Di ckinson 社製) に添付の説明書にしたがってコーティン グを行った。 また、 培地は StemCel l Technologies 社製の BIT9500 を 20%含むィ スコフ改変 MEM培地(IMDM)に 10 Μ ,β - メルカプトエタノール、 2mM L-グルタミ ンを添加したものを用いた。 なお、 BIT9500 は、 BSA(Pre- buffered wi th NaHC03 ) 、 牛脬臓由来インシュリン、 鉄飽和ヒ ト トランスフヱリンを IMDMベースに溶解 したものである。 また、 増殖因子として 300ng/ml ヒト Fl t3- L(R&D Systems社製 ) 、 10ng/ml ヒ ML-3CR&D Systems社製) 、 10ng/ral ヒ h IL-6(R&D Systems社製 ) 、 編 g/mlヒ h SCF (Amgen社製) 、 50ng/ml ヒト G - CSF (Amgen社製) を添加し た。
ノッチリガンドは実施例 1の方法で精製された DlFc, D2Fc , JlFc を各々別々に、 2もしくは 10 z g/mlの濃度で添加し、 未添加の朱処理区との比較を行った。
培養後の全細胞数は顕微鏡での計測法で測定した。 また、 全 CD34+CD38—細胞数 は、 実施例 2に示した方法で CD34+CD38—細胞の比率を測定して、 全細胞数にその 比率をかけ合わせてもとめた。 また、 造血前駆細胞数はメチルセルロース培地中 でのコロニー形成法にて測定した。
コロニー形成法では、 50ng/ml ヒト SCF, 10ng/ml ヒト GM- CSF、 10ng/ral ヒト IL - 3および 3units/ml ヒトエリスロポエチンを含む StemCell Technologies社製の メチルセルロース培地 H4434にて、 37°C、 5 % C02の条件で 10- 14日間培養し、 顕微鏡下でコロニー数とコロニー種類を峻別して計測した。 コロニー種類は単球 コロニー(CFU- M) 、 顆粒球コロニー(CFU- G) 、 顆粒球単球コロニー(CFU- GM)、 赤 芽球コロニ一(BFU-E) 及び混合コ αニー(CFU- GE丽)に峻別した。 この値に全細胞 数をかけ合わせて全コロニー形成細胞すなわち全造血前駆細胞数を求めた。
これらの結果のヒトデルタ一 1については図 5および表 1に、 ヒトデルタ一 2 については図 6および表 2に、 そしてヒトジャグド— 1については図 7および表 3に示した。 CO
n e
図 5に示した様に、 ヒトデルタ一 1の添加により、 全細胞数は特に変化は認め られなかった (図 5Α) 。 しかしながら、 全 CD34+CD38—細胞数は未添加より多くな り、 特に培養期間が 18日、 21日でその増加は顕著であった (図 5Β) 。 さらに、 全 造血前駆細胞数は 15日までは若干少なくなる傾向が見うけられたが、 18日以降未 添加より顕著に多くなつた (図 5C) 。 また、 表 1に示す様にこれら造血前駆細胞 のコロニータイプの詳細を見ると、 未添加の場合は培養期間が長くなると CFU- Μ,
CFU- Gの比率が高くなるが、 ヒトデルター 1添加は逆に BFU- Ε の比率が高くなる 傾向が認められた。
〔表 1〕 培 * 添 加 CFU-M CFU-G CFU-GM CFU- 播種効率
GE匪
〔曰) ) (%) (%) (%)
2 未添加 11.6 42.8 1.7 43.1 0.8 10.8土 6.8 Delta-1 20.5 50.0 0 28.6 1.4 47.0土 27.9
4 未添加 14.6 44.6 1.2 39.1 0.7 12.8土 5.7 hDelta-1 11.5 41.0 0.8 46.9 0 18.3土 6.8
6 未添加 27.7 35.4 2.6 33.3 1.3 30.3+ 20.3 hDelta-1 31.7 38.1 1.6 25.4 3.2 20.3土 1.9 12 未添加 34.4 20.0 5.1 30.8 9.7 32.0土 7.0 hDelta-1 24.1 26 5 1 6 43 5 4 3 26 8 5
15 未添加 18.5 58.7 4.3 18.7 0 239.0±161.0 hDelta-1 78 50 6 0 ii 7 0
18 未添加 31.7 39.4 1.0 26.9 1.0 166.5土 83.5 hDelta-1 3.9 14.1 0 79.9 2.1 43.0土 5.0
21 未添加 21.5 34.0 1.0 42.1 1.4 520.5 ±479.5 hDelta-1 11.1 20.2 0.4 66.7 1.6 140.0土 98.0
25 未添加 54.2 1 ;D4 ^.8 1.9 27.7 1.3 229.5 ± 48.5 hDelta-1 9.9 8.9 0.2 77.9 3.2 65.0土 3.0 また、 図 6に示した様に、 ヒトデルター 2の添加により、 全細胞数は特に変化 は認められなかった (図 6A) 。 しかしながら、 全 CD34+CD38—細胞数は、 培養期間 が 15日以降に顕著な増加が認められた (図 6B) 。 さらに、 全造血前駆細胞数は 12 曰までは若干少なくなる傾向が見うけられたが、 15日以降、 未添加より多くなる 傾向が確認された (図 6C) 。 また、 表 2に示す様にこれら造血前駆細胞のコロニ 一タイプの詳細を見ると、 ヒトデル夕一 1 とは異なり、 ヒトデルター 2添加によ る違いは認められなかった。
〔表 2〕
培 養 添 加 CFU-M BFU-B CFU- 播種効率 曰 数 GE隨
〔曰) (¾) (¾) (%)
4 未添加 6.3 25.6 1.8 65.4 0.9 79.8士 73.4 hDelta-2 11.5 19.7 1.0 64.9 3.3 244.3±218·9
6 未添加 11.7 23.6 1.1 50.6 13.0 18.0士 4.7 hDelta-2 12.5 21.6 1.1 64.0 0.8 38.7土 16.0
9 未添加 9.8 35.1 1.0 51.2 3.1 33.5土 10.6 hDelta-2 8.9 39.0 1.0 47.5 3.7 24.3土 4.5
12 未添加 12.7 33.0 8.7 32.0 13.5 52.0土 12.9 hDelta-2 11.6 43.6 1.3 42.3 1.3 121.7土 89.5
15 未添加 18.5 58.7 4.3 18.5 0 239.0±161.0 hDelta-2 12.7 45.8 0.3 40.0 1.2 37.0± 4.0
18 未添加 21.7 38.1 0.7 39.1 0.3 86.0土 28.0 hDelta-2 12.5 37.1 0.4 49.4 0.6 40.0± 3.0 21 未添加 21.5 34.0 1.0 42.1 1.4 520.5± 479.5 hDelta-2 18.8 33.8 0.4 44.9 2.1 112.5土 57.5
25 未添加 19.4 25.3 13.4 36.0 5.9 175.0士 49.0 hDelta-2 17.1 25.5 0.5 55.6 1.4 99.0土 54.0 一方、 図 7に示した様に、 ヒトジャグドー 1の添加により、 全細胞数は培養期 間 9日目で、 有意差を持って、 未添加に比べて増幅していることが確認できたが、 他の培養期間では特に違いは認められなかった (図 7A) 。 また、 全 0034+0038_細 胞数は、 同様に 9日目で顕著な増幅が確認でき、 さらに長い培養期間である 18日 、 21日でも顕著な増加が認められた (図 7B) 。 同様に、 全造血前駆細胞数も 9日 目で未添加より多くなる傾向が確認されたが、 15日以降では差は認められなかつ た (図 7C) 。 また、 表 3に示す様にこれら造血前駆細胞のコロニータイプの詳細 を見ると、 ヒトデルタ一 1 とは異なり、 ヒトジャグドー 1添加による違いは認め られなかった。
〔表 3〕
培 養 無血清 CFU-M CFU-G CFU-GM 播種効率 曰 数 培地へ
(曰) の添加 (¾) ω (%)
4 未添加 12.8 25.5 0.4 57.1 4.3 5.0士 1.2 hJaggea-1 12.8 28.5 0.5 55.6 2.8 6.0土 1.2
6 未添加 15.8 11.2 1.1 68.2 3.7 7.0土 1.0 hJaggea-1 13.9 13.2 1.0 69.2 2.3 16.0土 3.1
' 9 未添加 24.9 24.1 1.4 46.8 3.0 35.0土 2.5
Jagged-1 16.2 20.7 0.4 59.9 2.8 44.5土 18.4
12 未添加 19.1 28.0 1.9 50.0 1.1 75.3± 8.3 hJagged-1 14.9 43.5 1.8 39.5 0.4 110.0土 45.0
15 未添加 22.9 42.4 0.6 33.8 1.0 108.0土 59.0 hJagged-1 12.9 49.8 0.2 35.8 1.3 55.3土 18.6
18 未添加 18.5 41.9 0.5 36.1 3.1 114.0士 53.4 hJagged-1 14.0 34.1 0.7 47.7 3.4 38.3± 5.5
21 未添加 26.6 . 29.9 0.6 33.8 1.0 108.0土 59.0 hJagged-1 12.9 49.8 0.4 41.1 2.1 73.0土 22.0 25 未添加 25. 3 39. 2 3. 3 21. 1 0. 0 108. 0土 59. 0 hJagged-1 31. 7 41. 6 2. 4 30. 2 2. 2 130. 0土 31. 0 これらの結果から、 ヒトノッチリガンドの添加は CD34+CD38—細胞数を増幅させ ることが明らかとなった。
〔実施例 5〕
CD34+CD38—細胞の培養における N0D/SCIDマウス造血再構築能を用いた評価手法 でのヒ トノ ッチリガンドの効果
実施例 4に示す方法で培養を行った細胞を免疫不全マウス NOD/SC IDマウスに移 植を行い、 およそ 60日後にヒト細胞の存在比率をサザンブロッ ト法にて検出して 評価を行った。
詳細には、 8週齢の NOD/ Sz- scid/scid(NOD/SCID)マウス (米国 Jackson研究 所より購入し、 The John P. Robarts Research Inst i tute 内で維持、 作製) を半 致死量の放射線照射 (355 cGy) を行い、 実施例 4の条件で培養を行ったヒト臍帯 血由来 CD34+CD38— 細胞を尾静脈より移植した。 マウス一匹に移植した細胞は培 養前の細胞として 500から 2500個の CD34+ CD38— 細胞に相当する。 また、 Bonnet ら (Bone Marrow Transplant 23、 203-209、 1999) の方法にしたがって、 同時 に放射線照射(1500rads)を行った分化抗原陽性 (LIN+) 細胞のアクセサリー細胞 を移植した。
移植後 8週間経過した後、 移植したマウスから骨髄細胞を取り出し、 染色体 DNAを定法にて分離し分析に用いた。 分離された MAの 1-2 g を制限酵素 EcoRI にて消化し、 ァガロースゲルにて電気泳動し、 定法にしたがってサザンプロッ ト 分析を行った。 使用したプローブはヒトク口モゾ一ム 17番特異的なひーサテライ 卜プローブ(pl2H8) aapidot et al. Science 255, 1134-1141, 1992) を用いた。 こ のプローブを用いると 2. 7kb のバンドが検出される。 また、 キメリズムの割合を 調べるため、 別途調製したマウス染色体 DNAとヒト染色体 DNAを比率を変えて混 合し、 同様に処理を行い、 キメリズムの標準データとして、 同時にサザンブロッ トを行った。 この標準キヌリズムの割合とサンプルのバンドの濃さを比較してキ メリズムの割合を測定した。 検出下限としては 0. 05%のキメリズムとなる。
上記の方法で求めたキメリズムデータを基にヒト細胞が検出されたマウスの割 合を、 ヒトデルター 1、 ヒトデルタ一 2に関して表 4に示す。 これらのデ一夕は ヒト紬胞陽性 N0D/SCIDマウスの固体数/全移植マウス数として示した。 4日間の 培養でヒトデルター 1処理区では 17匹中 9匹がヒト細胞陽性であつたが、 未処理 区では 17匹中 4匹の陽性にとどまり、 明らかにヒトデルター 1処理によりヒト細 胞移植効率が高まった。 しかしながら、 6日間の培養ではこのような違いは認め られなかった。 また、 ヒトデルタ一 2では 4日間、 6日間の培養では違いが認め られなかった。
〔表 4〕
培養 4曰 培養 6曰
ヒト ヒ ト ヒト細胞 ヒ ト ヒ ト ヒト細胞 細胞 細胞 移植効率 細胞 細胞 移植効率 陽性数 陰性数 (陽性数/ 陽性数 陰性数 (陽性数 Z 全移植数) 全移植数)
% % 未処理 4 13 4/17 4 5 4/9
(23¾) (44¾) h Del ta - 1 9 8 9/17 ネ 4 6 4/10
(53¾) (40¾) 未処理 10 2/12 1 5 1/6
(17%) (17%) h Del ta - 2 2 10 2/12 0 5 0/5
(17%) ( 0¾) また、 別の実験としてヒトデルタ一 1添加培養後の細胞を希釈してマウスに移 植した実験結果をサザンプロッ トデータとして図 8に示す。 この実験は、 2500個 の CD34+CD38— 細胞をヒトデルター 1添加および未添加で 4日間培養し、 培養後 に各々 4分割して 4匹のマウスに移植してキメリズムを調べた。 過去の研究から 、 2500個中には平均して 2個の SRCが存在することが明らかとされている(Bhat i a et al. , J. Exp. Med. , 186, 619-624, 1997)。 したがって、 一般に培養前細胞 を用いれば 4匹中 2匹のマウスにヒト細胞が検出される。 この結果、 ヒトデル夕 一 1未添加では 4匹中 1匹のみヒト遺伝子が検出されたが、 ヒトデルター 1添加 では 4匹中 4匹ともヒト遺伝子が検出され、 移植が成立していた。
これらの結果から、 ヒトデルタ一 1を含む培地で培養する事により、 SRCで検 出されるヒト幹細胞の数もしくは頻度が増えている事は明らかである。
次に、 同様の方法でもとめたヒトジャグドー 1に関してのデータのまとめを図 9に示す。
左の図(i) は培養前細胞が 2500個から 1000個の臍帯血由来 CD34+CD38— 細胞の 結果で右の図(i i)は 1000以下から 500個の細胞の結果である。 縦軸はヒトキメリ ズム割合 (%) で横軸は培養日数である。 また、 〇は未添加のサイト力インのみ で、 秦はヒトジャッグド一 1添加のデータである。 また、 各デ一夕のヒト遺伝子 が検出された割合 (%) を下に示した。
前述の様に過去の研究から、 2500個中には平均して 2個の SRCが存在すること が明らかとされている。 4日間、 6日間の培養では大きな差は得られなかったが 、 より長い培養期間 12日、 15日間ではヒトジャグド一 1の添加により、 ヒト細胞 が検出される割合が著しく増加した。 すなわち、 2500-1000 個の細胞を移植した 場合、 未添加では 12日で 53%、 15日で 28%にとどまったが、 ヒトジャグド一1添 加では 12日で 100 %、 15日で 87%にヒト細胞が検出された。 また、 1000-500個を 移植した場合、 未添加では 12日で 17%、 15日で 0 %にとどまったが、 ヒトジャグ ドー 1添加では 12日で 83%、 15日で 71 %にヒト細胞が検出された。
また、 別の実験としてヒトジャグド一 1添加培養後の細胞を希釈してマウスに 移植した実験結果をサザンプロットデータとして図 1 0に示す。 この実験は、 25 00個の CD34+CD38—細胞をヒトジャグドー 1添加および未添加で 12日間もしくは 15 日間培養し、 培養後に各々 4分割して 4匹のマウスに移植してキメリズムを調べ た。 前述の様に、 過去の研究から、 2500個中には平均して 2個の SRCが存在する ことが明らかとされている。 したがって、 一般に培養前細胞を用いれば 4匹中 2 匹のマウスにヒト細胞が検出される。 この結果、 12日間の培養で、 ヒトジャグド ― 1未添加では 4匹中 2匹のみヒト遺伝子が検出されたが、 ヒトジャグドー 1添 加では 4匹中 4匹ともヒト遺伝子が検出された。 また、 15日間の培養においては 、 未添加では 4匹中 2匹のみヒト遺伝子が検出されたが、 ヒトジャク 'ド一 1添加 では 4匹中 3匹ともヒト遺伝子が検出された。 また、 サザンプロッ トのバンドの 濃さはヒトジャグドー 1添加の方が明らかに濃い。 このことは、 ヒト細胞が検出 されたマウスの各々により高頻度にヒト細胞が存在していた事が判る。 これらの 結果から、 ヒトジャグドー 1を含む培地で培養する事により、 SRC で検出される ヒト幹細胞の数もしくは頻度が増えている事は明らかである。
また、 これらのノッチリガンド存在下で培養した細胞を移植されたマウスの骨 髄のヒト由来細胞を各種ヒト抗原を認識する抗体で定法にしたがって染色し、 FA CSを用いて観察した。 その結果、 各種ノツチリガンド添加においてもリンパ 球 系(CD19, CD20)、 顆粒球系(CD15, CD33)、 未分化細胞 (CD34, CD38) などの系統 の細胞もすベて生み出されていることが確認された。
産業上の利用可能性
本発明によれば、 造血再構築能を有するヒト幹細胞の数もしくは頻度を増幅 でき、 ヒト幹細胞の体外増幅が可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲 . ヒトノッチリガンド蛋白質を有効成分として含有し、 ヒト幹細胞を含む細胞 を培養してヒト幹細胞の数もしくは頻度を維持もしくは増幅する活性を有する ことを特徵とする培養媒体。
. さらに増殖因子が含まれる請求の範囲 1記載の培養媒体。
. ヒ トノッチリガンド蛋白質が、 ヒ トデルタ一 1蛋白質、 ヒ トデルタ一 2蛋白 質、 ヒトデルタ一 3蛋白質、 ヒ トジャグド一 1蛋白質およびヒ トジャグドー 2 蛋白質からなる群より選択される少なくとも 1種のヒトノツチリガンド蛋白質 である請求の範囲 1または 2に記載の培養媒体。
. ヒト幹細胞が造血再構築能を有するヒト造血幹紬胞である請求の範囲 1〜 3 のいずれかに記載の培養媒体。
. ヒト幹細胞が、 SRCCScid Repopulat ing Cells)活性陽性細胞及びヒト CD34抗 原陽性 CD38抗原陰性分化抗原陰性細胞よりなる群から選択される少なく とも 1 種のヒト幹細胞である請求の範囲 1〜3のいずれかに記載の培養媒体。
. 増殖因子が、 ステムセルフアクター(SCF) 、 エフエルティ一 3 リガンド (FLT -3D. インタ一ロイキン 3(IL-3) 、 インタ一ロイキン 6GL-6) 、 顆粒球コロニ 一刺激因子(G- CSF) 及びファイブロネクチンからなる群より選択される少なく とも 1種の増殖因子である請求の範囲 2〜 5のいずれかに記載の培養媒体。. ヒト幹細胞とヒトノッチリガンド蛋白質とが接触する条件で請求の範囲 1〜 6記載のいずれかの培養媒体を用いてヒト幹細胞を含む細胞を培養してヒト幹 細胞の数もしくは頻度を維持もしくは増幅することを特徴とする培養方法。. ヒト幹細胞が、 造血再構築能を有するヒト造血幹細胞である請求の範囲 7記 載の培養方法。
. ヒト幹細胞が、 SRCCScid Repopulat ing Cel ls)活性陽性細胞及びヒト CD34抗 原陽性 CD38抗原陰性分化抗原陰性細胞より選択される少なくとも 1種のヒト幹 細胞である請求の範囲 7記載の培養方法。
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