JP2022069552A

JP2022069552A - Ｒｎａでの幹細胞分化による肝細胞の誘導

Info

Publication number: JP2022069552A
Application number: JP2022039068A
Authority: JP
Inventors: ワンジウー; Jiwu Wang; ニーユフイ; Yuhui Ni; ジャオユアンユアン; Yuanyuan Zhao
Original assignee: Allele Biotechnology and Pharmaceuticals Inc
Current assignee: Allele Biotechnology and Pharmaceuticals Inc
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2022-05-11
Also published as: EP3541928A1; KR102586507B1; MX2019005766A; PH12019501072A1; CA3043368A1; TW201823453A; IL266477A; JP2019535272A; AU2017363142A1; CN109983118A; JP2024026878A; KR20190073440A; BR112019009995A2; US20180135023A1; CN109983118B; EP3541928A4; WO2018094111A1

Abstract

【課題】先例のない効率および機能性のヒト人工多能性幹細胞から肝細胞を誘導または生成するための新規な方法を提供すること。【解決手段】本発明の核心は、多能性から中胚葉へ内胚葉へ肝細胞経路へ至る経路に沿って、以前に未知の様式で多数の決定的な分化決定点における実験により発見されたｍＲＮＡの使用である。本開示は、細胞成長動態および関連パラメーターを調節する（それによって、細胞密度、試薬濃度、およびｍＲＮＡの組み合わせの特異的組み合わせが、分化／誘導の方向付けを制御するために使用される）ことによって、幹細胞分化を誘導するための方法を提供する。【選択図】なし

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０１６年１１月１６日に出願された米国仮特許出願番号第６２／４２３，１１３号の利益を主張しており、この仮出願は、参考として本明細書中に援用される。

発明の分野
本開示は、細胞密度、試薬濃度、およびｍＲＮＡの特異的組み合わせの特異的組み合わせおよび範囲を利用する動態的に制御された細胞成長プロセスを通じて、多能性幹細胞からの肝細胞の誘導を方向付けることに関する。

発明の背景
ヒト幹細胞の生成および結果としての分化における近年の努力は、細胞運命の可塑性、ヒト疾患のモデル、および臨床上の治療剤に関するパラダイムを変化させてきた。胚性幹細胞（ＥＳＣ）および体細胞から作製される人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）はともに、それらの相当する初代細胞から区別不能な特異的細胞タイプの増大しつつあるリストへと分化され得る。結果として、幹細胞は、新たなヒト細胞療法の開発にとって極めて有望である。ｉＰＳＣは、制限のない細胞利用可能性、その細胞を得る手順の非侵襲性、および免疫抑制薬からの解放を許して、各処置を個々の患者に免疫を合わせる潜在的能力のために、個別化医療の分野において特別な潜在的能力を示す。

種々のヒト疾患を処置または防止するための細胞補充療法を開発するに際して、多くの研究費が費やされている。例えば、肝臓疾患（例えば、肝線維症および肝硬変（しばしば後期肝不全（ｌａｔｅｓｔａｇｅｌｉｖｅｒｆａｉｌｕｒｅ）をもたらし得る））は、提供されたヒト肝器官または器官由来の肝細胞の移植によって処置され得る。しかし、ドナー肝臓の信頼性のある供給を見出すことには、克服すべきかなりのハードルが未だに残っている。いまや、多くの学術上のおよび産業上のグループが、ＥＳＣまたはｉＰＳＣを、組換えタンパク質の形態で多数の組換え成長因子を使用して肝細胞になるように方向付ける方法を開発したが、これらの因子は、高価でありかつ有効用量において制御するのが困難である。

費用の負担および矛盾を軽減するために、いくらかの研究者は、成長因子レセプターのアゴニストまたはアンタゴニストとして、シグナル経路に影響を及ぼし得る低分子を見出そうと試みた。成長因子よりは代表的には安価であるものの、低分子の１つの大きな欠点は、意図しない標的（例えば、細胞膜結合レセプター、細胞内オルガネラ、またはゲノム構成要素など）に対してそれらが発揮し得る非特異的効果である。

代表的な分化プロトコルの別の鍵となる構成要素は、細胞を培養するための培地であり、培地は、栄養素（脂質、アミノ酸、炭水化物、ビタミンなど）、適切な濃度の塩、ｐＨ緩衝化剤、決定的な要素、および一般的タンパク質因子（例えば、インスリンまたは血清アルブミン）から構成され得る。細胞の異なるタイプが、異なる栄養素要求および培地構成要素を有し、細胞タイプ特異的成長因子およびシグナル伝達のための低分子によってさらに複雑である。

幹細胞由来組織細胞の臨床適用において、確立された分化培地の大部分の構成要素は、最新の医薬品等の製造管理および品質管理に関する（ｃＧＭＰ）基準の下で個々の保証を必要とする；例えば、成長因子は、特別な手順によって製造される必要があり、個々の保証を必要とする。

発明の要旨
本開示は、細胞成長動態および関連パラメーターを調節する（それによって、細胞密度、試薬濃度、およびｍＲＮＡの組み合わせの特異的組み合わせが、分化／誘導の方向付けを制御するために使用される）ことによって、幹細胞分化を誘導するための方法を提供する。

目的を達成するために、および本発明の目的に従って、本明細書で具現化されかつ広く記載されるように、本発明の一局面は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する。

一実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、ＦｏｘＡ２ｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、Ｓｏｘ１７ｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、ＦｏｘＡ２およびＳｏｘ１７ｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、ＦｏｘＡ２、Ｓｏｘ１７、ＧＡＴＡ４、およびＧＡＴＡ６ｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、ＨｅｘｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、Ｔｂｘ３ｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法にカナに、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、Ｔｂｘ３およびＨｅｘｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、Ｔｂｘ３、ＧＡＴＡ４、ＧＡＴＡ６、およびＨｅｘｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第３の組み合わせは、ＨＮＦ１ａｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第３の組み合わせは、ＨＮＦ４ａｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記ｍＲＮＡの第３の組み合わせは、ＨＮＦ４ａ、ＨＮＦ１ａ、ＨＮＦ６、ＣＥＢ／Ｐａ、およびＣＥＢ／ＰｂｍＲＮＡを含む。

別の実施形態において、本発明は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含し、ここで上記出発細胞は、体液または組織から採取される。

本発明の一局面は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する。

本発明の一局面は、肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞を含む、疾患、障害、または形成異常を処置するための組成物に関し、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する。

本発明の一局面は、疾患、障害、または形成異常を処置するための方法であって、上記方法は、以下のうちの少なくとも一方をその必要性のある被験体に投与する工程を包含する：肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞であって、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する方法、細胞、ならびに肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞を含む疾患、または形成異常を処置するための組成物であって、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する、組成物に関する。

別の実施形態において、本発明は、疾患、障害、または形成異常を処置するための方法であって、上記方法は、以下のうちの少なくとも一方をその必要性がある被験体に投与する工程を包含し、ここで上記細胞は、レシピエント被験体から得られる：肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞であって、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する方法、細胞、ならびに肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞を含む疾患、または形成異常を処置するための組成物であって、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する、組成物に関する。

別の実施形態において、本発明は、疾患、障害、または形成異常を処置するための方法であって、上記方法は、以下のうちの少なくとも一方をその必要性がある被験体に投与する工程を包含し、ここで上記出発細胞は、レシピエントから採取される：肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞であって、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する方法、細胞ならびに肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法によって得られる細胞を含む疾患、または形成異常を処置するための組成物であって、上記方法は、（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する、組成物に関する。

本発明の一局面は、人工多能性幹細胞から、分化した肝細胞を生成するための方法に関し、上記方法は、（ａ）上記人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、上記内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または上記肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、上記肝細胞を得る工程を包含する。

本発明の一局面は、人工多能性幹細胞から内胚葉細胞を生成するための方法に関し、上記方法は、（ａ）上記人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；および（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内で内胚葉特異的ｍＲＮＡでの培養細胞トランスフェクションを通じて、上記分化している細胞を内胚葉に向かって方向付ける工程を包含する。

一局面において、本開示は、細胞密度および***速度を管理して、所望の分化結果を達成することに関する新規で実施可能なプロセスを提供する。いくつかの局面において、上記プロセスは、例えば、タイミング、添加の順序、ＲＮＡ用量およびＲＮＡのトランスフェクションの間の種々のＲＮＡ間の比、ならびにそれらの継続時間または反復回数の最適化を含む。いくつかの局面において、本発明はさらに、培養容器の表面および環境条件（例えば、酸素濃度）の選択に関する。本開示はさらに、所望の細胞の選択または集団全体におけるそれらのパーセンテージを高めるプロセスおよび方法、ならびに分化した細胞の凍結保存および再培養の方法を提供する。本開示の方法は、３次元ステージを通じて肝細胞を成熟させるための簡素化されたプロトコルおよび効率的方法を包含する。いくつかの局面において、幹細胞の操作から生成された、上記成熟し分化した肝細胞は、グリコーゲンを分泌する。一局面において、本発明は、より機能的でかつより成熟したインビボで機能する肝細胞を生成する新たに開発されたプロトコルを提供する。いくつかの局面において、本開示の成熟肝細胞は、種々の肝臓疾患、状態および傷害の治療に有用である。

ある種の実施形態において、幹細胞誘導を通じて成熟しかつ機能的な肝細胞を生成するための例示的方法は、本明細書中の実施例に記載されかつ示されるとおりのレジメンおよび工程によって表され得る。ｍＲＮＡと決定的な運命変化点にある細胞とを、適した用量および送達条件において接触させることによって、非常に高い効率が、多量の高価な成長因子を使用することなく低コストで達成された。ｍＲＮＡは、コードする機能的タンパク質を介して、細胞および分化事象を方向付けるにあたってより特異的であるので、開示される方法は、ヒト肝臓細胞を生成するにあたって任意の公知の方法より遙かに強く、肝臓疾患、状態および傷害の処置におけるヒト医療への道を開く。

いくつかの局面において、本開示はまた、成長因子レセプターのアゴニストまたはアンタゴニストとしてシグナル経路に影響を及ぼす低分子（これはしばしば、純度、安定性、および毒性において変動性である）を使用することなく、または低減した量の低分子を使用して、細胞運命決定を達成するための新規な方法を提供する。

本開示の別の局面において、上記方法は、分化を方向付ける遺伝子の適切に供給されたｍＲＮＡの使用を通じて、分化培地を確立することの単純さに大きな利益を提供する。これは、一度に１つの構成要素を除去または添加することによって、「分化培地」の骨の折れる試験という以前のアプローチとは対照的である。一局面において、ｍＲＮＡの最適な組み合わせおよび適切な培地、ならびに本明細書で開示される他のパラメーターは、分化した機能的肝細胞を生成するためのプロセスを簡素化し得、本発明の不可欠な部分である。

さらに、他の方法はまた、動物製品（例えば、遠心分離を受けなければならないおよび／またはＧＭＰ実務を使用して生成されなければならない血清またはＭａｔｒｉｇｅｌ）に依拠する。本発明の別の局面は、一様な保証および品質制御プロセスに適した分子の単一のタイプに主に基づく新たな方法を作り出すことである。

本開示は、組織特異的分化におけるマスター制御遺伝子または鍵となる転写因子の非常に効率的かつ十分に制御された発現を利用する分化方法を提供する。より具体的には、これらの因子は、提供される手本を通じて示される適切に改変されかつ精製されたｍＲＮＡ分子の形態において多能性幹細胞へと導入される。

一局面において、本開示は、細胞分化を誘導するための方法を提供し、上記方法は、幹細胞を異なるタイプの細胞に向かって方向付けるために最適化された、トランス活性化ドメインを有する従来の転写因子（ＴＦ）の間の鍵となる細胞運命因子および融合物を利用する工程；導入遺伝子発現の適切なレベルを生じる方法によって好ましい密度において培養した多能性幹細胞へと、これらの因子を合成メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）として導入する工程；高効率の特異的分化を生じるように最適化した条件下で細胞を維持し、それによって、幹細胞または前駆細胞の多能性状態または前駆状態は、特異的系統または組織細胞タイプに向かって誘導される工程を包含する。

別の局面において、本開示は、幹細胞または前駆細胞の多能性状態または前駆状態を、特異的系統または組織細胞タイプにむかって変化させるための方法を提供し、上記方法は、幹細胞を異なるタイプの細胞に向かって方向付けるために最適化された、トランス活性化ドメインを有する従来の転写因子（ＴＦ）の間で鍵となる細胞運命因子および融合物を含む、決定的な細胞運命遺伝子を発現する幹細胞（まとめて、幹細胞といわれる）を生成する工程；導入遺伝子発現の適切なレベルを生じる方法によって好ましい密度において培養した多能性幹細胞へとこれらの因子を合成メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）として導入する工程；高効率の特異的分化を生じるように最適化された条件下で細胞を維持する工程のうちのすくなくとも１つを包含する。

一局面において、本開示は、ｉＰＳＣから、分化した肝細胞を生成するための方法を提供し、上記方法は、ａ）ｉＰＳＣを出発細胞として、本明細書で開示されるとおりの検証された条件下で培養して、上記細胞を分化用の出発細胞として調製する工程；ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；ｃ）開示される用量においておよび特定の時間域内での培養細胞トランスフェクションを通じて内胚葉特異的にする遺伝子（ｅｎｄｏｄｅｒｍｓｐｅｃｉｆｙｉｎｇｇｅｎｅ）のｍＲＮＡを使用することによって、上記分化している細胞を内胚葉に向かって方向付ける工程；ｄ）トランスフェクションを通じて、さらなる遺伝子のｍＲＮＡ分子または遺伝子のｍＲＮＡ分子の組み合わせを使用して、内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；ｅ）なお別の遺伝子のｍＲＮＡまたは遺伝子のｍＲＮＡの組み合わせで上記肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するかまたは肝前駆細胞から形成されたクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、肝細胞を得る工程を包含する。

一局面において、本開示は、ｉＰＳＣから内胚葉細胞を生成するための方法を提供し、上記方法は、ａ）ｉＰＳＣを出発細胞として本明細書で開示されるとおりの検証された条件下で培養して、上記細胞を分化用の出発細胞として調製する工程；ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、上記出発細胞を誘導する工程；ｃ）開示される用量においておよび特定の時間域内で培養細胞トランスフェクションを通じて、内胚葉特異的にする遺伝子のｍＲＮＡを使用することによって、上記分化している細胞を内胚葉に向かって方向付ける工程を包含する。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
肝細胞への幹細胞の分化を誘導するための方法であって、該方法は、
（ａ）人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；
（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、該出発細胞を誘導する工程；
（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、該分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；
（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、該内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；
（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで該肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および
（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または該肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、該肝細胞を得る工程、
を包含する方法。
（項目２）
前記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、ＦｏｘＡ２ｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、Ｓｏｘ１７ｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、ＦｏｘＡ２およびＳｏｘ１７ｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記ｍＲＮＡの第１の組み合わせは、ＦｏｘＡ２、Ｓｏｘ１７、ＧＡＴＡ４、およびＧＡＴＡ６ｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、ＨｅｘｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、Ｔｂｘ３ｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。（項目８）
前記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、Ｔｂｘ３およびＨｅｘｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記ｍＲＮＡの第２の組み合わせは、Ｔｂｘ３、ＧＡＴＡ４、ＧＡＴＡ６、およびＨｅｘ
ｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
前記ｍＲＮＡの第３の組み合わせは、ＨＮＦ１ａｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記ｍＲＮＡの第３の組み合わせは、ＨＮＦ４ａｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目１２）
前記ｍＲＮＡの第３の組み合わせは、ＨＮＦ４ａ、ＨＮＦ１ａ、ＨＮＦ６、ＣＥＢ／Ｐａ、およびＣＥＢ／ＰｂｍＲＮＡを含む、項目１に記載の方法。
（項目１３）
前記出発細胞は、被験体の体液または組織から採取される、項目１に記載の方法。
（項目１４）
項目１に記載の方法によって得られる細胞。
（項目１５）
項目１４に記載の細胞を含む、疾患、障害、または形成異常を処置するための組成物。
（項目１６）
疾患、障害、または形成異常を処置するための方法であって、該方法は、項目１４に記載の細胞および項目１５に記載の組成物のうちの少なくとも一方をその必要性のある被験体に投与する工程を包含する、方法。
（項目１７）
前記細胞は、レシピエント被験体に由来する、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記出発細胞は、レシピエントから採取される、項目１６に記載の方法。
（項目１９）
人工多能性幹細胞から、分化した肝細胞を生成するための方法であって、該方法は、
（ａ）該人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；
（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように該出発細胞を誘導する工程；
（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内でｍＲＮＡの第１の組み合わせでの培養細胞トランスフェクションを通じて、該分化している細胞を内胚葉細胞に向かって方向付ける工程；
（ｄ）ｍＲＮＡの第２の組み合わせでのトランスフェクションを通じて、該内胚葉細胞を肝前駆細胞に向かってさらに方向付ける工程；
（ｅ）ｍＲＮＡの第３の組み合わせで該肝前駆細胞を肝細胞へとさらに成熟させる工程；および
（ｆ）前駆細胞クラスターを単層へと継代するか、または該肝前駆細胞から形成されるクラスターを集め、単層へと再度プレートすることによって、該肝細胞を得る工程、
を包含する方法。
（項目２０）
人工多能性幹細胞から内胚葉細胞を生成するための方法であって、該方法は、
（ａ）該人工多能性幹細胞を出発細胞として、分化のための条件下で培養する工程；
（ｂ）多能性状態から中内胚葉系統に向かって出るように、該出発細胞を誘導する工程；および
（ｃ）有効用量においてかつ特定の時間域内で内胚葉特異的ｍＲＮＡでの培養細胞トランスフェクションを通じて、該分化している細胞を内胚葉に向かって方向付ける工程、
を包含する方法。

本発明のさらなる目的および利点は、以下の説明において部分的に示され、その説明から部分的に自明であるか、または本発明の実施によって学習され得る。本発明の目的および利点は、添付の請求項において特に指摘される要素および組み合わせによって実現されかつ達成される。

前述の一般的説明および以下の詳細な説明はともに、本発明の例示および説明に過ぎず、請求項に記載されるような限定ではないことは、理解されるべきである。

添付の図面は、本明細書に組み込まれかつ本明細書の一部を構成し、本発明のいくつかの実施形態を図示し、説明と一緒に、本発明の原理を説明するように働く。

特許または出願ファイルは、少なくとも１つのカラー仕上げの図面を含む。カラーの図面つきの本特許または特許出願公開のコピーは、請求および必要な手数料の支払い対して特許庁によって提供される。

本発明の前述の局面および利点は、添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明から明らかになり得る。

図１Ａは、種々の出発密度からの内胚葉細胞を示し、内胚葉誘導の例示的実施形態を図示する。

図１Ｂは、種々の密度（例えば、実施例に記載されるとおりの低密度から高密度まで）でのＳｏｘ１７ｍＲＮＡを使用することによってｉＰＳＣから誘導した内胚葉細胞を示し、内胚葉誘導の例示的実施形態を図示する。

図２は、種々の内胚葉細胞密度から出発し、クラスターを形成した肝前駆細胞を示し、肝前駆体誘導の例示的実施形態を図示する。図２Ａは、上記誘導と関連する細胞密度／クラスターの例示的図を示す。図２Ｂは、上記誘導と関連する細胞密度／クラスターの例示的図を示す。図２Ｃは、上記誘導と関連する細胞密度／クラスターの例示的図を示す。

図３は、単層培養物中の肝前駆細胞に直接由来する肝細胞を示し、肝細胞誘導の例示的実施形態を図示する。

図４は、３次元（３Ｄ）スフェアとして成長した肝細胞前駆細胞（これは、肝細胞へと成熟する）を示し、３Ｄスフェアにおける肝細胞成熟化の例示的実施形態を図示する。

図５は、肝細胞スフェア中の細胞（左側のＨ＆Ｅ）がグリコーゲン陽性である（右側のＰＡＳ）ことを示し、グリコーゲンの分泌において機能する３Ｄでの肝細胞の例示的実施形態を図示する。図５Ａは、肝細胞／グリコーゲンの例示的図を示す。図５Ｂは、肝細胞／グリコーゲンの例示的図を示す。

は、肝細胞マーカーを示す肝細胞スフェアにおける細胞を示し、特異的に細胞マーカーを示すヒトｉＰＳＣに由来する内胚葉および肝細胞の例示的実施形態を図示する。図６Ａは、ＡＦＰ染色を示し、図６Ｂは、Ａ１アンチトリプシンを示す。

図７は、単層培養物として再度プレートした３Ｄ肝前駆細胞スフェアに直接由来する肝細胞を示し、３Ｄスフェアを通じて作製したヒト肝細胞が単層へと再度プレートされ得、成熟肝細胞形態を示し得る例示的実施形態を図示する。

図８は、出発集団中の２００万個のｉＰＳＣを、Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ２，ＯＣ－１００プロセシングアセンブリに置いたＭａｘＣｙｔｅＳＴＸを使用してトランスフェクトしたことを示す。ＥＶＯＳ画像化システムを使用して、１０×でトランスフェクションの２４時間後に写真を撮影した。図８Ａは、例示的トランスフェクションと関連するｉＰＳＣの例示的図を示す。図８Ｂは、例示的トランスフェクションと関連するｉＰＳＣの例示的図を示す。図８Ｃは、例示的トランスフェクションと関連するｉＰＳＣの例示的図を示す。図８Ｄは、例示的トランスフェクションと関連するｉＰＳＣの例示的図を示す。図８Ｅは、例示的トランスフェクションと関連するｉＰＳＣの例示的図を示す。図８Ｆは、例示的トランスフェクションと関連するｉＰＳＣの例示的図を示す。

発明の詳細な説明
本発明を記載する場合に、本明細書で定義されない全ての用語は、当該分野で認識される一般的な意味を有する。以下の説明が本発明の具体的実施形態または特定の使用のものである程度まで、その説明は例証的であるに過ぎず、本願発明の限定ではない。以下の説明は、本発明の趣旨および範囲の中に包含される全ての選択肢、改変および均等物を網羅することが意図される。

「マスター制御（ｍａｓｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ）」遺伝子、すなわち、１つの鍵となる遺伝子（代表的には、転写因子遺伝子、時には、一緒に働く少数の遺伝子）が細胞および組織の運命を、そして最終的には、発生の間の器官全体の形成を決定し得るという概念は、筋肉（ＭｙｏＤ）、眼（Ｐａｘ６）、および発生生物学の他の分野における研究に基づいて、概して受容されてきた。分化した細胞が幹細胞において発現される転写因子の選択された群の発現によって多能性状態に復帰し得るという山中伸弥の発見は、長いマルチステージの運命変化を通じて細胞を駆動するにあたって、少数の鍵となる転写因子の力を示した。ｉＰＳＣ生成に関する他のグループによる研究は、再プログラミング因子の選択を拡げ、いくつかのバリエーションが再プログラミングの目的のために、転写因子選択において許容され得ることを示した。山中の元の研究では、再プログラミング因子の発現は、これらの因子の長期の発現が細胞形質転換をもたらすために必要とされるので、ゲノムへと組み込まれるウイルスベクターの適用を通じて達成された。ゲノムの付随する改変は、ｉＰＳＣの治療適用にとって重大なハードルを象徴する一方で、組み込まれたウイルスカセットから再活性化された発現の可能性は、インビトロ研究にとってすら懸念である。ｍＲＮＡトランスフェクションを、本発明者のグループによって最近開示されたとおりに再プログラミングに適用することは、特に興味をそそるものである。なぜならこのシステムは、単に、どの転写物が細胞培養培地に添加されるかを変化させることによって、再プログラミングカクテルおよびさらに個々の構成要素因子の発現が短い時間枠で調節されることを可能にするからである。特定の因子のトランスフェクションが一旦終了した後、標的細胞内の異所性の発現は、細胞質中のｍＲＮＡの急速な崩壊に起因して、迅速に終わる。ｍＲＮＡが標的細胞の中で消えずに残らないとしても、トランスフェクトされたＤＮＡおよび組み込みウイルスベクターの場合のように、核移行を律速する必要性なしに、細胞質の中で直接翻訳されるその能力は、非常に効率的な発現をしかし短い時間域（これは細胞運命決定にとって決定的である）内で十分に生じるように、ｍＲＮＡの短い半減期を十二分に補償する。

長期間持続するＤＮＡベクター（例えば、エピソームプラスミド）は、細胞運命の質の変化に使用される場合、ランダムなゲノム組み込みのいかなるリスクをも低減する離脱（ｗｅａｎｉｎｇ）を要する。ＲＮＡウイルスまたはウイルス誘導体（例えば、センダイウイルスまたはベネズエラウマ脳炎（ＶＥＥ）ウイルス）は、改変された非感染性ＲＮＡレプリコンであるように分離した（ｓｔｒｉｐｐｅｄ）後ですら、宿主ゲノムの中に隠れたウイルスエレメントと組換えを起こしやすいウイルスエレメントをなお有する。細胞が、否定的なデータの形態にある証明の単調で退屈な発見なしに、ウイルスベクターから自由になることを完全に確かにすることは常に困難である。本発明は、ｍＲＮＡベースの細胞運命決定の利点を方向付けられた分化に適用することに照準を合わせた、多数の進歩的な工程を開示する。まとめると、本開示は、細胞分化を方向付けるために簡素化された方法で、異所性の転写因子発現の単一のまたは多数のラウンドを教示する。

にも拘わらず、ｍＲＮＡベースの幹細胞分化には、技術的な障壁が存在する。全ての幹細胞タイプおよび培養培地が効率的ｍＲＮＡ送達に等しく寄与するわけではなく、これは現在、ｍＲＮＡベースの分化にとっての障害である。幹細胞、特に、大部分のヒト幹細胞株は、トランスフェクション耐性の一区画を形成することなく培養することはかなり困難であることはまた、一般に公知である。多能性幹細胞が、その細胞の大部分が改変されたｍＲＮＡでトランスフェクトされ得る条件下で成長され得ることは、本発明の教示の一部である。別の実施形態において、ＲＮＡおよびトランスフェクション試薬の用量（これらはともに、毒性と関連した）は、細胞運命変化プロセスによって発生したアポトーシス促進力および成長抑制力に直面して標的細胞の生存性を支援すると同時に、マスター制御遺伝子効果を発揮し得るレベルでその細胞に提供されるべきである。

よって、以前から公知の幹細胞分化手順と関連する課題に鑑みて、本明細書で記載される新規な方法、材料、およびプロトコルは、プロセスの改善された効率および得られた細胞の品質とともにｉＰＳＣまたはＥＳＣから異なる細胞タイプを生成する。本発明は、標的幹細胞に送達されるＴＦｍＲＮＡの強化を通じて、顕著な改善を達成した。本発明はまた、フィーダー細胞もいかなる他の潜在的に異物で汚染された試薬をも使用することなく、ヒト幹細胞から存在の形跡（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）を残さない組織細胞の生成を支援する新規なプロトコルを提供する。その新たなプロトコルは、その改変されたｍＲＮＡの利益を拡げ、幹細胞派生技術の治療的適用に残っている障害物を一掃することを助ける。

多能性状態から最終的に分化した状態までの分化がしばしば多数の工程を踏み、数週間からさらには数ヶ月の時間枠を要することを考慮すれば、成長因子ベースの段階的ストラテジーは、本質的には効率が悪くかつ単調で退屈である。よって、本発明の実施形態は根本的に、肝細胞の生成をガイドするにあたって、成長因子の必要性を除去する。

より具体的には、本発明は、幹細胞を異なるタイプの細胞に向かって方向付けるために最適化された、トランス活性化ドメインを有する従来の転写因子（ＴＦ）の間で鍵となる細胞運命因子および融合物を含む、決定的な細胞運命遺伝子を発現することによって特異的系統または組織細胞タイプに向かう幹細胞または前駆細胞（まとめて、幹細胞といわれる）の多能性状態または前駆状態を変化させること；これらの因子を合成メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）として、導入遺伝子発現の適切なレベルを生じる方法によって好ましい密度において培養した多能性幹細胞へと導入すること；特異的分化の以前は達成できなかった効率を生じるように最適化された条件下で細胞を維持することに関する。ｍＲＮＡの導入を通じて発現される因子としてはまた、成長因子、サイトカイン、ホルモン、シグナルペプチドおよび他の細胞運命に影響を及ぼす分泌型因子または改変酵素が挙げられ得る。類似の手順を使用して、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）または他の非タンパク質コードＲＮＡは、分化を方向付けるために、細胞状態移行中の細胞へと導入され得る。当該分野で公知の他の方法と比較すると、本発明は、肝細胞への幹細胞分化に関与する時間、コスト、および努力を劇的に低減する。

本発明は、幹細胞または前駆細胞の多能性状態または前駆状態を特異的系統または組織細胞タイプに向かって変化させるための方法を記載し、上記方法は、以下のうちの少なくとも一方を含む：鍵となる細胞運命因子を含み、幹細胞を異なるタイプの細胞に向かって方向付けるために最適化された決定的な細胞運命遺伝子を発現させる工程；これらの因子を合成メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）として、導入遺伝子発現の適切なレベルを生じる方法によって好ましい密度において培養した多能性幹細胞へと導入する工程；高効率の特異的分化を生じるように最適化された条件下で細胞を維持する工程を包含する。

ある種の実施形態において、完全に安定化され、拡大されたｉＰＳＣが提供される。

ある種の実施形態において、エピソームまたはＲＮＡウイルス（例えば、センダイ）を一掃する必要がなく、単離後のｉＰＳＣの１０＋継代をたどり得る。

ある種の実施形態において、そのプロセスは、フィーダーがない。

ある種の実施形態において、そのプロセスは、全ての合成またはヒトの試薬を含み、非ヒトの動物由来の構成要素を含まず、異物がない。

ある種の実施形態において、そのプロセスは、存在の形跡を残さない：ゲノムへのＤＮＡのランダムな組み込み（しばしばエピソームで起こるような）がない。

ある種の実施形態において、そのプロセスは、患者特異的出発組織および／またはゲノム編集を介して、完全に特別に作られた遺伝的バックグラウンドを生じる。

別の実験では、表１に概説されるプロセスの代替として、懸濁物中でスフェアとして成長させたｉＰＳＣ細胞を、プレートの表面にプレートすることなく、エレクトロポレーションを使用して（例えば、ＭａｘＣｙｔｅＳＴＸエレクトロポレーターを使用して）直接トランスフェクトした。一実施形態において、スフェア中の２００万個の出発ｉＰＳＣを、種々のｍＲＮＡ（例えば、Ｓｏｘ１７またはＰａｘ６）と懸濁状態でトランスフェクトしたか、またはモックトランスフェクトした。図８で試験したそのｍＲＮＡ量は、２５００ｎｇであった。次いで、細胞を、Ｓｏｘ１７トランスフェクションの場合にはＮＢＭ中で、またはＰａｘ６トランスフェクションの場合にはＫＳＲを有するＭＥＭａｌｐｈａ中で成長させた。トランスフェクションは、移行により長い期間がかかる場合には、１回、２回、３回、４回、５回またはさらにより多くの回数、反復され得る。結果として、Ｓｏｘ１７ｍＲＮＡの１回目のトランスフェクションの後、その細胞クラスターは、顕著により小さくなりかつスフェアが密集しなくなり、明確な「縁部（ｅｄｇｅ）」または外部境界を失った。対照的に、モックトランスフェクトしたスフェアは、十分に明確に維持され、２Ｄ写真において明確に肉眼で見える外側「縁部」を示す。トランスフェクトしなかったかまたはモックトランスフェクトしたｉＰＳＣの小さい方のスフェアは、透明な外見を有するのに対して、大きい方のスフェアは、細胞層が厚いことからそれほど透明なように見えない。比較のために、Ｐａｘ６（神経分化ＴＦ）ｍＲＮＡでトランスフェクトしたｉＰＳＣスフェアは、外胚葉、すなわち、神経前駆細胞に向かって進み、そのスフェアは、モックトランスフェクトされたものより暗くかつあまり鮮明ではない「縁部」を有したが、サイズはより大きく、Ｓｏｘ１７トランスフェクトしたものより明確な境界を有した。

同じ原理および類似の方法によって、胚葉特異的中間細胞（例えば、内胚葉細胞）およびより下流の中間細胞（例えば、肝細胞前駆細胞、膵臓前駆細胞など）はまた、スフェアにおいてさらなるＴＦｍＲＮＡでトランスフェクトされ得る。このようにしてトランスフェクトした細胞は、低分子、成長因子、または細胞培養物中の他の要素に由来する毒性により耐性であり、概して、化学的試薬を使用する２Ｄトランスフェクションより分化がより効率的であるはずである。この観察は、科学刊行物中では未だ見られず、エレクトロポレーション装置の試験の間に偶然にされたものであり、本開示の一部として実施可能な方法として役立った。

定義
本発明の理解を容易にするために、多くの用語が以下に定義される。本明細書で定義される用語は、本発明に直接関連する分野の当業者によって一般に理解されるとおりの意味を有する。「１つの、ある（ａ）」、「１つの、ある（ａｎ）」および「上記、この、その（ｔｈｅ）」のような用語は、単数形の実体のみに言及することを意図するのではなく、具体例が例証のために使用され得る包括的なクラスを含む。本明細書中の用語法は、本発明の具体的実施形態を記載するために使用されるが、それらの使用法は、請求項の中で概説されるものを除いて、本発明の範囲を定めない。

用語「肝細胞様細胞（ｈｅｐａｔｏｃｙｔｅ－ｌｉｋｅｃｅｌｌ）」とは、肝細胞と特徴を共有する細胞を意味することが意図される。肝細胞様細胞は、形態学的特徴によって、および特異的マーカー特徴によって、さらに定義される。人工多能性幹細胞由来肝細胞様細胞は、肝細胞と類似する特徴（マーカーおよびホルモン特徴を含む）を共有するので、人工多能性幹細胞由来肝細胞様細胞は、人工多能性幹細胞由来肝臓細胞または肝細胞と交換可能に使用され得る。

「胚様体（ｅｍｂｒｙｏｉｄｂｏｄｙ）」とは、多能性細胞に由来する細胞の凝集物をいい、ここで細胞凝集は、細胞が表面に接着して、代表的なコロニー成長を形成することを防止する任意の方法によって開始され得る。本明細書で使用される場合、「胚様体」とは、多能性幹細胞（哺乳動物供給源に由来する胚の胚盤胞ステージに由来する胚性幹細胞が挙げられるが、これらに限定されない）の３次元スフェロイド凝集物をいう。胚様体は、当該分野で一般に公知の任意の技術（体細胞核移入または人工多能性幹細胞を生じる体細胞の再プログラミングが挙げられるが、これらに限定されない）を通じて導かれる胚性幹細胞から形成され得る。

本明細書で使用される場合、用語「人工多能性幹細胞（ｉｎｄｕｃｅｄｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔｓｔｅｍｃｅｌｌ）」とは、体細胞（例えば、成体体細胞）に由来する多能性幹細胞をいう。人工多能性幹細胞は、任意の成体細胞タイプを形成するそれらの分化能力において、胚性幹細胞に類似するが、胚に由来しない。

本明細書で使用される場合、「細胞（ｃｅｌｌ）」、「細胞株（ｃｅｌｌｌｉｎｅ）」および「細胞培養物（ｃｅｌｌｃｕｌｔｕｒｅ）」とは、子孫を含む。全ての子孫が故意のまたは偶然の変異に起因してＤＮＡ内容において正確に同一でなくてもよいことも理解される。元々形質転換された細胞においてスクリーニングされるように、同じ機能または生物学的特性を有するバリアント子孫が含まれる。

本明細書で使用される場合、「組成物（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」とは、活性薬剤および少なくとも１種の他の化合物または分子、不活性（例えば、検出可能な薬剤または標識）または活性なもの（例えば、アジュバント）の組み合わせに言及する。

本明細書で使用される場合、「培養する（ｃｕｌｔｕｒｉｎｇ）」とは、細胞の群として増殖し得かつ老化を回避し得る条件下で細胞を維持することをいう。「培養する」とはまた、その細胞が同様にまたは代わりになるものに分化し得る条件を含み得る。

本明細書で使用される場合、「差次的に発現される（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙｅｘｐｒｅｓｓｅｄ）」とは、遺伝子もしくはゲノムの調節領域から転写されるＲＮＡ（ｍＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｓｎＲＮＡ、およびｐｉＲＮＡが挙げられるが、これらに限定されない）または遺伝子によってコードされるタンパク質生成物の、正常細胞またはコントロール細胞においてその同じ遺伝子または調節領域によるＲＮＡの生成のレベルと比較した場合の差次的生成に言及する。別の状況では、「差次的に発現される」とはまた、正常細胞またはコントロール細胞と比較した場合に、種々の時間的および／または空間的発現プロフィールを有する細胞または組織におけるヌクレオチド配列またはタンパク質に言及する。

本明細書で使用される場合、「過剰発現される（ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｅｄ）」または「過剰発現（ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ）」とは、正常細胞またはコントロール細胞におけるＲＮＡまたはタンパク質生成物の発現のレベルと比較した場合に、そのＲＮＡまたは遺伝子によってコードされるタンパク質生成物の増大した発現レベルをいう。

本明細書で使用される場合、「過小発現される（ｕｎｄｅｒｅｘｐｒｅｓｓｅｄ）」または「過小発現（ｕｎｄｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ）」とは、正常細胞またはコントロール細胞におけるＲＮＡまたはタンパク質生成物の発現のレベルと比較した場合に、そのＲＮＡまたは遺伝子によってコードされるタンパク質生成物の減少した発現レベルをいう。

本明細書で使用される場合、「分化する（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅ）」または「分化（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ）」とは、前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）または前駆細胞（すなわち、肝前駆細胞）を、特定の細胞タイプ（例えば、肝細胞）へと分化するプロセスに言及する。

本明細書で使用される場合、「有効量（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｍｏｕｎｔ）」とは、細胞、組織、システム、動物、またはヒトの有益なまたは所望の生物学的、情動的、医療的、または臨床的な応答をもたらすために十分な量である。有効量は、１またはこれより多くの投与、適用、または投与量において投与され得る。その用語はまた、その範囲内で、正常な生理学的機能を増強するために有効な量を含む。

本明細書で使用される場合、細胞の状況における「拡大（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）」または「拡大される（ｅｘｐａｎｄｅｄ）」とは、細胞の初期集団（これは、同一であっても同一でなくてもよい）から特徴的な細胞タイプの数の増大に言及する。拡大のために使用される最初の細胞は、拡大から生成される細胞と同じ細胞である必要はない。例えば、その拡大された細胞は、細胞の初期集団のエキソビボまたはインビトロでの成長および分化によって生成され得る。

本明細書で使用される場合、「発現」は、ポリヌクレオチドがＲＮＡ転写物へと転写されるプロセスに言及する。ｍＲＮＡおよび他の翻訳されたＲＮＡ種の状況では、「発現」とはまた、その転写されたＲＮＡが、その後ペプチド、ポリペプチド、またはタンパク質へと翻訳されるプロセスに言及する。

本明細書で使用される場合、「人工多能性幹細胞」または「ｉＰＳ細胞」または「ｉＰＳＣ」とは、非多能性細胞から人工的に導かれた（天然に導かれたのではない）複数の細胞タイプへと分化し得る細胞に言及する。

本明細書で使用される場合、「組み込みのないｉＰＳ細胞（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｆｒｅｅｉＰＳｃｅｌｌ）」とは、非多能性細胞のゲノムへと組み込まれる外来の導入遺伝子を含まないｉＰＳ細胞をいう。

本明細書で使用される場合、「単離された（ｉｓｏｌａｔｅｄ）」とは、ポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、またはそのフラグメントが天然において通常は関連付けられている成分（細胞および他のもの）から分離されていることを意味する。天然に存在しないポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、またはそのフラグメントは、これらをその天然に存在する対応物から区別するために「単離」を要求しない。

本明細書で使用される場合、「濃縮された（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ）」とは、容積あたりの分子の濃度または数が、その天然に存在する対応物のものより大きいという点で、その天然に存在する対応物から区別可能であるその分子（ポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、またはそのフラグメントが挙げられるが、これらに限定されない）に言及する。

本明細書で使用される場合、「希釈された（ｄｉｌｕｔｅｄ）」とは、容積あたりの分子の濃度または数が、その天然に存在する対応物のものより小さいという点で、その天然に存在する対応物から区別可能であるその分子（ポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、またはそのフラグメントが挙げられるが、これらに限定されない）に言及する。

本明細書で使用される場合、「分離された（ｓｅｐａｒａｔｅｄ）」とは、元の供給源または集団から物理的に分けられており、その結果、その分離された化合物、薬剤、粒子、または分子が、その元の供給源または集団の一部とはもはや見做され得ない状態に言及する。

本明細書で使用される場合、処置の目的のために、「哺乳動物（ｍａｍｍａｌ）」とは、哺乳動物（ヒトが挙げられる）、飼い慣らされたおよび農場の動物、非ヒト霊長類、ならびに動物園、スポーツ、またはペット動物（例えば、イヌ、ウマ、ネコ、およびウシが挙げられるが、これらに限定されない）として分類される任意の動物をいう。

本明細書で使用される場合、「幹細胞（ｓｔｅｍｃｅｌｌ）」とは、多数の細胞タイプへと分化し得る、任意の自己複製する全能性の、多能性細胞または多分化能細胞または前駆細胞または前駆体細胞に言及する。

本明細書で使用される場合、「全能性の（ｔｏｔｉｐｏｔｅｎｔ）」とは、生物における全ての細胞タイプ、加えて胚外細胞または胎盤細胞に分化しかつこれらを生じ得る細胞に言及する。

本明細書で使用される場合、「多能性（ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ）」とは、胚外細胞または胎盤細胞を除いて、生物を構成する細胞タイプの全て（任意の胎児のまたは成体の細胞タイプを含む）に分化しかつこれらを生じ得る細胞に言及する。

本明細書で使用される場合、「多分化能の（ｍｕｌｔｉｐｏｔｅｎｔ）」とは、１より多くの細胞タイプへと発生し得るが、それらが発生し得る細胞タイプにおいて多能性細胞より制限されている細胞に言及する。

本明細書で交換可能に使用される場合、「被験体（ｓｕｂｊｅｃｔ）」、「個体（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ）、または「患者（ｐａｔｉｅｎｔ）」とは、脊椎生物に言及する。

本明細書で使用される場合、「実質的に純粋な細胞集団（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙｐｕｒｅｃｅｌｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）」とは、全細胞集団を構成する細胞のうちの約５０％、好ましくは約７５～８０％、より好ましくは約８５～９０％、および最も好ましくは少なくとも約９５％である特定の細胞マーカー特徴および潜在的分化能力を有する細胞の集団に言及する。従って、「実質的に純粋な細胞集団」とは、指定されたアッセイ条件下で特定の細胞マーカー特徴および潜在的分化能力を示さない細胞の約５０％未満、好ましくは約２０～２５％未満、より好ましくは約１０～１５％未満、および最も好ましくは約５％未満を含む細胞の集団をいう。

本明細書で使用される場合、「事前分化（ｐｒｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ）」とは、前駆体または前駆細胞（例えば、多能性幹細胞）が、最終的なエフェクター細胞（例えば、肝細胞）へとさらに分化する潜在的能力を有する中間細胞タイプ（例えば、肝前駆細胞）へと分化するプロセスに言及する。

本明細書で使用される場合、「治療剤（ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ）」とは、疾患、障害、状態、もしくは副作用の処置、治癒、および／もしくは改善、または疾患、障害、状態、もしくは副作用の進行の速度の減少に言及する。用語はまた、正常な生理学的機能を増強するその範囲内で、緩和処置、および疾患、障害、状態、もしくは副作用の部分的改善を含む。

用語「処置する（ｔｒｅａｔｉｎｇ）」および「処置（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」とは、本明細書で使用される場合、概して、所望の薬理学的および／または生理学的効果を得ることに言及する。その効果は、疾患、その症状もしくは状態を防止または部分的に防止するという点で予防的であってよいし、そして／または疾患、状態、症状、もしくはその疾患が原因の有害効果の部分的または完全な治癒という点で治療的であり得る。用語「処置」とは、本明細書で使用される場合、哺乳動物、特にヒトにおける任意の処置を網羅し、以下を包含する：（ａ）その疾患が、疾患の素因があり得るが、その疾患を有するとは未だ診断されていない被験体において起こるのを防止すること；（ｂ）その疾患を阻害すること、すなわち、その発生を阻止すること；または（ｃ）その疾患を緩和すること、すなわち、その疾患および／またはその症状もしくは状態を軽減または改善すること。用語「処置」は、本明細書で使用される場合、治療的処置および予防的または防止的手段に言及する。処置の必要性のある者は、その障害を既に有する者およびその障害が防止されるべきである者が挙げられる。

本明細書で使用される場合、「防止的（ｐｒｅｖｅｎｔａｔｉｖｅ）」とは、疾患または状態が起こる前に、未だ診断されていないとしても、またはその疾患または状態が無症状の段階になおある間に、その疾患または状態を妨げるかまたは停止することに言及する。

本明細書で使用される場合、「活性薬剤（ａｃｔｉｖｅａｇｅｎｔ）」とは、生物学的に活性な、またはこれが投与される被験体に対して生物学的または生理学的効果を別の方法で誘導する、物質、化合物、もしくは分子に言及する。

本明細書で使用される場合、「薬学的に受容可能なキャリア（ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｌｙａｃｃｅｐｔａｂｌｅｃａｒｒｉｅｒ）」とは、希釈剤、アジュバント、賦形剤、またはビヒクルであって、これらとともに、活性薬剤、本開示の軟骨細胞、または本開示の軟骨細胞を含む組成物がともに投与され、連邦政府もしくは州政府の規制当局によって承認されるか、または動物および／もしくはヒトにおける使用のために米国薬局方または他の一般に認識された薬局方に収載されているものをいう。

本明細書中で別段定義されなければ、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。

細胞タイプ
例示的な細胞タイプとしては、例えば、内胚葉細胞、肝前駆細胞、および肝細胞が挙げられ得る。

培養容器に適した表面の手本としては、ビトロネクチン、Ｅ－カドヘリン、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（登録商標）ＩＩまたはｉＰＳＣ用のＭａｔｒｉｇｅｌが挙げられるが、これらに限定されず、内胚葉用のＭａｔｒｉｇｅｌが挙げられるが、これらに限定されず、肝前駆細胞用のＭａｔｒｉｇｅｌまたはコラーゲンが挙げられるが、これらに限定されない。

一局面において、体細胞を脱分化または再プログラミングするための例示的な方法は、Ｏｃｔ４、Ｓｏｘ２、Ｋｌｆ４、ｃＭｙｃ、Ｎａｎｏｇ、およびＬｉｎ２８から選択される合成ｍＲＮＡ再プログラミング因子、ならびにトランス活性化ドメインのうちのいずれか１またはこれより多くの使用を包含し得、これらによって、その体細胞は、再プログラムされるかまたは脱分化される。ＩＰＳＣ調節のための方法および組成物は、ＵＳＳＮ１３／８９３，１６およびＵＳＳＮ１４／２９２，３１７（これらの内容は、参考として援用される）に記載される。

ある種の実施形態において、懸濁細胞培養物の使用のためのプロトコルがあり、低細胞付着培養プレートおよび容器が、このような懸濁培養物のために使用され得る。

ある種の実施形態において、環境条件（例えば、酸素濃度）は、最適な誘導条件のために調節され得る。

ある種の実施形態において、細胞培養集団全体における所望の細胞の選択またはそれらのパーセンテージコンフルエンスもしくは細胞密度の増強のためのプロセスおよび方法が提供される。

ある種の実施形態において、肝細胞様細胞の凍結保存方法が提供される。一実施形態において、分化した細胞のうちのいくらかは、保存の間の最適な細胞生存性のために凍結保存される。いくつかの実施形態において、ＨＳＡおよびＤＭＳＯは、保存の間の細胞生存性を増大させるために、培養培地に添加され得る。いくつかの実施形態において、例えば、培養培地中の１０％ＤＭＳＯを含む２．５％ＨＳＡが使用され得る。細胞数は、この適用を使用して、保存における生存性のさらなる改善のために最適化され得る。

分化した細胞を再培養する方法がまた提供される。細胞は、大部分の市販の培養容器：例えば、Ｔ７５フラスコ、Ｔ２５フラスコ、６ウェルプレート、９６ウェルプレートの中で再培養され得る。細胞は、種々の適用のために種々の細胞密度で再培養され得る。

ある種の実施形態において、本開示はまた、細胞に対する物理的ストレスを管理し、それによって、分化プロセス全体を通じての取り扱いの間の生存性を改善するための方法を提供する。分化の間の細胞のある種のタイプは、ｉＰＳＣのように、非常に小さい。これらの小さな細胞は、遠心力に非常に敏感である。ｉＰＳＣは、過剰な遠心力に非常に敏感である。分化の間の細胞のうちのいくつかのタイプは、ｉＰＳＣおよび内胚葉ステージの細胞のように、非常に粘着性である。これらの細胞は、剪断力に非常に敏感である。これらの細胞を扱う場合、１０ｍＬピペットを使用していかなる小さなチップを使用することも回避し、細胞を反復してピペットで上下させることも回避した。維持管理のために、これらの細胞は、コロニーとして培養され得、次いで、単一の細胞の代わりにクラスターとして解離され得る。分化のために、単一の細胞が必要である場合、細胞剥離の前に解離を終了し、解離溶液を除去し、そして残余の解離溶液で細胞をさらに解離し得る。このプロトコルは、細胞培養物中で一般に使用される。

本明細書は、本明細書内で引用される参考文献の教示に鑑みて最も詳細に理解される。本明細書内の実施形態は、本発明の実施形態の例証を提供し、そして本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。当業者は、多くの他の実施形態が本発明によって包含されることを容易に認識する。本開示で引用される全ての刊行物および特許は、それらの全体において参考として援用される。参考として援用される資料が本明細書と矛盾するかまたは一致しない程度まで、本明細書は、任意のこれらの資料に取って代わる。本明細書中の任意の参考文献の引用は、このような参考文献が本発明に対する先行技術であることの承認ではない。

別段示されなければ、請求項を含め、本明細書で使用される成分の量、反応条件などを表す全ての数字は、全ての場合に、用語「約（ａｂｏｕｔ）」によって修飾されていると理解されるべきである。よって、別段そうではないと示されなければ、数値パラメーターは近似であり、本発明によって得ようと努められる所望の特性に依存して変動し得る。少なくとも、そして均等論の適用を請求項の範囲に限定しようとする試みとしてではなく、各数値パラメーターは、有効桁数および通常の丸めアプローチに鑑みて解釈されるべきである。

語句「１つの、ある（ａ）」または「１つの、ある（ａｎ）」の使用は、請求項および／または明細書の中で用語「含む、包含する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」とともに使用される場合に、「１（ｏｎｅ）」を意味することもあるが、「１またはこれより多く（ｏｎｅｏｒｍｏｒｅ）」、「少なくとも１（ａｔｌｅａｓｔｏｎｅ）」、および「１または１より多い（ｏｎｅｏｒｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅ）」の意味とも一致する。請求項の中で用語「または（ｏｒ）」の使用は、選択肢のみをいうことが明示的に示されていなければ、またはその選択肢が相互に排他的であるのでなければ、「および／または」を意味するために使用されるが、本開示は、選択肢のみおよび「および／または」に言及する定義を支持する。

別段示されなければ、一連の要素に先行する用語「少なくとも（ａｔｌｅａｓｔ）」は、その一連の中のあらゆる要素に言及することが理解されるべきである。当業者は、単に慣用的な実験を使用して、本明細書で記載される本の具体的実施形態に対する多くの均等物を認識するかまたは確認し得る。このような均等物は、以下の請求項によって包含されることが意図される。

別段定義されなければ、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で記載されるものに類似または等価な任意の方法および材料が本発明の実施または試験にあたって使用され得るものの、その好ましい方法および材料が、ここで記載される。

本発明の他の実施形態は、本明細書を考慮することから、および本明細書で開示される発明の実施から、当業者に明らかである。本明細書および実施例は、例示として考慮されるに過ぎず、本発明の真の範囲および趣旨は、以下の請求項によって示されることが意図される。

本発明は、ここで以下の実施例を参照しながら記載される。これらの実施例は、例証目的で提供されるに過ぎず、本発明は、これらの実施例に限定されないが、むしろ、本明細書で提供される教示の結果として明らかな全てのバリエーションを包含する。

成熟し、分化した肝細胞を生成するためのいくつかの実施形態において、出発細胞、培養容器、被覆、解離剤、培地名称および主要な構成要素、例示的な６ウェルプレートに対する播種密度、および酸素レベルを含む例示的パラメーターは、表Ｉに提供される。

実施例１：ｉＰＳＣから内胚葉細胞を生成する
ｉＰＳＣを、標準サイズの６ウェル細胞培養プレート（約９．５ｃｍ^２成長面積／ウェル）または標準サイズ１２ウェル細胞培養プレート（約３．８ｃｍ^２成長面積／ウェル）へとプレートして、分化を開始した。他のサイズの培養容器は、必要に応じて同様に適用可能であり、ときおり、試薬および時間の使用のより高い効率のために、６ウェルまたは１２ウェルのプレートを超えるものがより好ましい場合がある。

６ウェルプレート（標準的な市販されるもの）において、１×１０^５～４×１０^５／ウェルの集団サイズの細胞を、成功裡に使用した。ｉＰＳＣを、鮮明な十分に明確な縁部を有する十分に代表的なｉＰＳＣコロニー（この場合、細胞は密集しており、コロニーは大きくなりすぎていなかった）が存在した場合に、分化の準備ができていると見做した。これらの基準を使用して生成した本発明のｉＰＳＣの品質は、本発明のｉＰＳＣ系統を、他の方法を使用して他者によって生成されたｉＰＳＣ系統と比較した場合に、分化にとって決定的であることが判明した。

このステージでのｉＰＳＣを、中内胚葉系統細胞へと分化するように誘導した。分化のための大部分の最新のプロコルが、付着した単層細胞を使用することをたとえ好むとしても、懸濁培養システムがこのステージにおけるスケールアップにとって非常に有用であることが発見された。誘導のために懸濁物中で成長させたｉＰＳＣが、化学的毒性により耐性であり、より後のステージで再度プレートしやすいことが見出された。超低付着プレート（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）または他の低付着プレートを使用して、ｉＰＳＣ懸濁細胞成長を促進した。

ｉＰＳ細胞が継代される必要がある場合、ｉＰＳＣコロニーを、低細胞傷害性を引き起こし、ｉＰＳＣのより小さなクラスターを生じるプロトコル（これは、懸濁培養が望ましい場合にスフェアを迅速に形成し得る）で解離することは重要であった。ｉＰＳＣを、ＤＰＢＳ（ＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）中０．１ｍＭ、時には０．５ｍＭ、もしくは１ｍＭのＥＤＴＡで、３７℃において５分間解離することによって、ＴｒｉｐＬＥ^ＴＭ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）、Ａｃｃｕｔａｓｅ（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を使用して解離した。この工程のために、１～２分間、およびときには１０～２０分までを含め、種々の解離時間を成功裡に使用した。いくつかの実施形態において、その解離時間は、約１分、２分、３分、４分、５分、６分、７分、８分、９分、１０分、１１分、１２分、１３分、１４分、１５分、１６分、１７分、１８分、１９分、２０分、もしくは２５分、またはその記載される時間のうちのいずれか２つの間の任意の時間範囲であり得る。

培地に関しては、ＭＥＭａ、ＤＭＥＭ／Ｆ１２、およびＤＭＥＭＢ２７を、１０～５０μＭインスリンおよび５％ＫＳＲとともに試験したところ、所望されるとおりの結果が、分化のこのステージにおいて達成された。次いで、ｉＰＳＣを、多能性ステージを離れ、Ｗｎｔ、ＢＭＰ４、およびＡｃｔｉｖｉｎＡ経路遺伝子の機能を抑制解除する、ＧＳＫ３インヒビター（例えば、ＣＨＩＲ９９０２１、ＣＨＩＲ９８０１４、ＢＩＯまたはＧＳＫインヒビターＩＸ）およびＳＢ－２１６７６３の存在によって、中内胚葉に向かって分化するように誘導した。いくつかの局面において、インスリンの濃度は、例えば、約１０μＭ、１１μＭ、１２μＭ、１３μＭ、１４μＭ、１５μＭ、１６μＭ、１７μＭ、１８μＭ、１９μＭ、２０μＭ、２５μＭ、３０μＭ、３５μＭ、４０μＭ、４５μＭ、もしくは５０μＭ、またはその記載される濃度のうちのいずれか２つの間の任意の値もしくは範囲であり得る。そのＧＳＫ３インヒビターを、１日間、２日間、３日間の時間域において行い、そして時間および例えば、５ｍＭ、８ｍＭ、１０ｍＭなどのインヒビターの濃度を選択する場合にＦｏｘＡ２、ＣＸＣＲ４陽性細胞数を品質分析として使用した。

１つの実験では、次いで、細胞を、ＳｔｅｍｇｅｎｔＴｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎＲｅａｇｅｎｔ（Ｓｔｅｍｇｅｎｔ）とともに約２０ｎｇ／ウェルの用量においてＦｏｘＡ２、および／またはＳｏｘ１７ｍＲＮＡでトランスフェクトした。このトランスフェクションはまた、ＧＡＴＡ４ｍＲＮＡ、および／またはＧＡＴＡ６ｍＲＮＡを含めて行い、３回、４回、５回および６回、時には、１０倍高いｍＲＮＡの用量において、ＳｔｅｍｇｅｎｔＴｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎＲｅａｇｅｎｔまたは他の市販のトランスフェクション試薬を使用して反復した。このステージにおける細胞は、種々のｍＲＮＡトランスフェクション時間および出発密度からのｉＰＳＣから由来する間葉性細胞より上皮細胞に近い形態を示した（図１）。

別の実験では、表１に概説されるプロセスの代替として、懸濁物中のスフェアとして成長させたｉＰＳＣ細胞を、プレートの表面にプレートすることなく、エレクトロポレーションを使用して（例えば、ＭａｘＣｙｔｅＳＴＸエレクトロポレーターを使用して）直接トランスフェクトした。一実施形態において、スフェア中の２００万個の出発ｉＰＳＣを、種々のｍＲＮＡ（例えば、Ｓｏｘ１７またはＰａｘ６）と懸濁状態でトランスフェクトしたか、またはモックトランスフェクトした。図８で試験したそのｍＲＮＡ量は、２５００ｎｇであった。次いで、細胞を、Ｓｏｘ１７トランスフェクションの場合にはＮＢＭ中で、またはＰａｘ６トランスフェクションの場合にはＫＳＲを有するＭＥＭａｌｐｈａ中で成長させた。トランスフェクションは、移行により長い期間がかかる場合には、１回、２回、３回、４回、５回またはさらにより多くの回数、反復され得る。結果として、Ｓｏｘ１７ｍＲＮＡの１回目のトランスフェクションの後、その細胞クラスターは、顕著により小さくなりかつスフェアが密集しなくなり、明確な「縁部」または外部境界を失った。対照的に、モックトランスフェクトしたスフェアは、十分に明確に維持され、２Ｄ写真において明確に肉眼で見える外側「縁部」を示す。そのトランスフェクトしなかったかまたはモックトランスフェクトしたｉＰＳＣの小さい方のスフェアは透明な外見を有するのに対して、大きい方のスフェアは、細胞層が厚いことからそれほど透明なように見えない。比較のために、Ｐａｘ６（神経分化ＴＦ）ｍＲＮＡでトランスフェクトしたｉＰＳＣスフェアは、外胚葉、すなわち、神経前駆細胞に向かって進み、そのスフェアは、モックトランスフェクトされたものより暗くかつあまり鮮明ではない「縁部」を有したが、サイズはより大きく、Ｓｏｘ１７トランスフェクトしたものより明確な境界を有した。

同じ原理および類似の方法によって、胚葉特異的中間細胞（例えば、内胚葉細胞）およびより下流の中間細胞（例えば、肝前駆細胞、膵臓前駆細胞など）はまた、スフェアにおいてさらなるＴＦｍＲＮＡでトランスフェクトされ得る。このようにしてトランスフェクトした細胞は、低分子、成長因子、または細胞培養物中の他の要素に由来する毒性により耐性であり、概して、化学的試薬を使用する２Ｄトランスフェクションより分化がより効率的であるはずである。この観察は、科学刊行物中では未だ見られず、エレクトロポレーション装置の試験の間に偶然にされたものであり、本開示の一部として実施可能な方法として役立った。

実施例２：内胚葉細胞から肝前駆細胞を生成する
内胚葉細胞を、市販の細胞培養容器上にプレートする。６ウェルプレートを、図２に示される実験において使用したが、他のウェルサイズも適用可能である。プレートをＭａｔｒｉｇｅｌ（ＢＤＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）で予め被覆し、次いで、１×１０^５～１×１０^６細胞を、８ｍＭＤ－グルコースを補充したＤＭＥＭ／Ｆ１２またはＭＣＤＢ１３１中にプレートした。ときおり、このステージにおいて１％ＤＭＳＯを添加することは、肝前駆細胞を生成する効率の増大に有用であることが観察された。

１つの実験では、細胞を、次いで、Ｈｅｘおよび／またはＴｂｘ３ｍＲＮＡでトランスフェクトした。さらに、その細胞を、より強い効果を求めて、培養培地中のＳｔｅｍｇｅｎｔＴｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎＲｅａｇｅｎｔ（Ｓｔｅｍｇｅｎｔ）とともに、５０ｎｇ／ウェルの用量においてＧＡＴＡ４のｍＲＮＡ、ＧＡＴＡ６ｍＲＮＡでトランスフェクトまたは共トランスフェクトし、２回、３回、またはより多くの回数、１０ｎｇ程度の低い用量および２００ｎｇ／ウェル程度の高い用量において、ＳｔｅｍｇｅｎｔＴｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎＲｅａｇｅｎｔまたは他の市販のトランスフェクション試薬とともに反復した。いくつかの局面において、そのＳｔｅｍｇｅｎｔ濃度は、例えば、約１０ｎｇ／ウェル、２０ｎｇ／ウェル、３０ｎｇ／ウェル、４０ｎｇ／ウェル、５０ｎｇ／ウェル、６０ｎｇ／ウェル、７０ｎｇ／ウェル、８０ｎｇ／ウェル、９０ｎｇ／ウェル、１００ｎｇ／ウェル、１１０ｎｇ／ウェル、１２０ｎｇ／ウェル、１３０ｎｇ／ウェル、１４０ｎｇ／ウェル、１５０ｎｇ／ウェル、１６０ｎｇ／ウェル、１７０ｎｇ／ウェル、１８０ｎｇ／ウェル、１９０ｎｇ／ウェル、もしくは２００ｎｇ／ウェル、またはその記載される量のうちのいずれか２つの間の任意の量であり得る。この量はまた、他のウェル容積に対して調節され得る。このステージにおける細胞は、内胚葉細胞より暗く見え、肝前駆細胞のクラスターを形成する傾向にあるようである（図２）。

実施例３：肝前駆細胞から肝細胞を生成する
肝前駆細胞を、ＤＭＥＭ／Ｆ１２、ＭＥＭａ、またはＤＭＥＭＢ２７中のＭａｔｒｉｇｅｌ（ＢＤＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）またはコラーゲンＩ（Ｓｉｇｍａ）で予め被覆した６ウェルプレートまたは他のプレートの中で培養した。他の類似の付着細胞培養培地はまた、使用に適している。

肝前駆細胞を、１０～２００ｎｇ／ウェルの用量のＨＮＦ１ａ、ＨＮＦ４ａ、ＨＮＦ６、ＣＥＢ／Ｐａ、またはＣＥＢ／ＰｂｍＲＮＡで、ＳｔｅｍｇｅｎｔＴｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎＲｅａｇｅｎｔ（Ｓｔｅｍｇｅｎｔ）とともに、２００ｎｇ／ｍＬＢ１８Ｒを補充した培養培地中でさらにトランスフェクトした。Ｓｔｅｍｇｅｎｔの用量はまた、約１０ｎｇ／ウェル、２０ｎｇ／ウェル、３０ｎｇ／ウェル、４０ｎｇ／ウェル、５０ｎｇ／ウェル、６０ｎｇ／ウェル、７０ｎｇ／ウェル、８０ｎｇ／ウェル、９０ｎｇ／ウェル、１００ｎｇ／ウェル、１１０ｎｇ／ウェル、１２０ｎｇ／ウェル、１３０ｎｇ／ウェル、１４０ｎｇ／ウェル、１５０ｎｇ／ウェル、１６０ｎｇ／ウェル、１７０ｎｇ／ウェル、１８０ｎｇ／ウェル、１９０ｎｇ／ウェル、もしくは２００ｎｇ／ウェル、またはその記載される量のうちのいずれか２つの間の任意の量であり得る。この量はまた、他のウェル容積に対して調節され得る。大部分の市販のトランスフェクション試薬も適用可能である。肝細胞は、前駆細胞を肝細胞培地中で低密度へと継代することによって、このステージにおいて得られた（図３）。

実施例４：３次元スフェアにおける肝細胞
解離および再度プレートする代わりに、肝前駆細胞を、１週間～２ヶ月間、またはさらにより長期間成長し続けさせた。その期間に、クラスター化した前駆細胞は、継続して３次元（３Ｄ）スフェアを形成し、懸濁物へと移した（図４）。

このステージにおいて３Ｄにある細胞を、グリコーゲンの発現（図５）、および抗体による肝臓細胞マーカー染色（図６）によって試験した。グリコーゲン、ＡＦＰ、トリプシンの陽性染色から、その細胞が肝臓細胞の成熟ステージに達したことが確認された。

３Ｄスフェア中のこれらの肝細胞を、Ａｃｃｕｔａｓｅ、ＴｒｙｐＬＥまたは他の解離試薬で解離し、実施例３におけるように被覆した表面に再度プレートした。それらは直ぐに、単層培養物中でさらに***することなしに、肝細胞の最終的に分化した形態を示した（図７）。

実施例５：動物モデルにおけるｉＰＳＣ由来の肝細胞機能
本発明に従って生成した成熟肝細胞の機能をさらに試験するために、ｉＰＳＣ由来肝細胞の肝機能を、以下のような肝臓疾患または傷害マウスモデルにおいて試験する：１）胆汁うっ滞性肝傷害の外科的胆管結紮（ＢＤＬ）マウスモデル、２）胆汁うっ滞性肝傷害のＭＤＲ２／Ｔｇｆｂｒ２／Ｉｌ２ｒａ遺伝的改変マウスモデル、３）胆汁うっ滞性肝傷害の代替としてのＤＤＣ修正食（ＤＤＣ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｄｉｅｔ）、ＡＮＩＴ修正食もしくはｄ－ガラクトサミン誘導性マウスモデル、４）ＮＡＳＨ肝傷害の高カロリー食誘導性マウスモデル、５）ＮＡＳＨ肝傷害のｏｂ／ｏｂ，ｎＳＲＥＢＰ－１ｃもしくはＰＴＥＮ遺伝的改変マウスモデル、６）ＮＡＳＨ肝傷害の代替としてのＭＣＤＤ／ＣＤＡＡマウスモデル、または７）毒性肝傷害のＣＣｌ４／ＴＡＡ／ＤＥＮ／ＤＭＮ誘導性マウスモデル。

さらに、ＡＬＤ（アルコール誘導性）、自己免疫性肝炎（ＡＩＨ）およびウイルス感染性肝疾患は、本発明によって生成される肝細胞が、動物モデルの使用を含む、移植を通じて対処し得る全ての主要な公衆衛生の問題である。

非ヒト霊長類モデル（例えば、１）高カロリー食誘導性サル肝傷害モデル、２）ＣＣｌ４誘導性サル肝傷害モデル、３）ＢＤＬサル肝傷害モデル）は、開示される肝細胞の機能を試験するために使用される。

送達経路：肝細胞またはスフェアは、肝臓へと注入される。

試験：アルブミン、ＡＳＴ、ＡＬＴ、ビリルビンおよびヒアルロナンの血中レベルの測定を行う（２週目、４週目、８週目、１２週目、１６週目、２４週目）；ＩＬ－８、ＴＮＦａ、ＭＣＰ－１のような炎症促進性サイトカインの血中レベルの測定を行う（２週目、４週目、８週目、１２週目、１６週目、２４週目）；線維症、肝細胞、クッパー細胞／マクロファージ、およびＨＣＣマーカーの移植部位のＩＨＣを行う。

実施例６：慢性肝不全のような肝疾患を有するヒト患者を処置することにおけるｉＰＳＣ由来肝細胞
ｃＧＭＰ手順の下で適するように適合された開示されたプロトコルを使用してヒトｉＰＳＣ由来肝細胞を使用する臨床試験を、他の細胞療法を参照しながら動物研究に従って投与する。その製造された肝臓細胞または３Ｄ肝臓細胞に基づくミニ臓器を、肝臓またはヒト身体の他の部分（例えば、筋肉、結合組織、または他の器官のある種の部位）に送達して、有効性を達成する。

Claims

明細書に記載の発明。