JP7369347B2 - インスリン産生細胞の製造方法 - Google Patents

インスリン産生細胞の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7369347B2
JP7369347B2 JP2020555671A JP2020555671A JP7369347B2 JP 7369347 B2 JP7369347 B2 JP 7369347B2 JP 2020555671 A JP2020555671 A JP 2020555671A JP 2020555671 A JP2020555671 A JP 2020555671A JP 7369347 B2 JP7369347 B2 JP 7369347B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cells
insulin
producing
inhibitor
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020555671A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020100789A1 (ja
Inventor
平 戴
行正 武田
義規 原田
潤一 松本
あゆみ 草鹿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOTO PREFECTURAL UNIVERSITY OF MEDICINE
Kataoka Corp
Original Assignee
KYOTO PREFECTURAL UNIVERSITY OF MEDICINE
Kataoka Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KYOTO PREFECTURAL UNIVERSITY OF MEDICINE, Kataoka Corp filed Critical KYOTO PREFECTURAL UNIVERSITY OF MEDICINE
Publication of JPWO2020100789A1 publication Critical patent/JPWO2020100789A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7369347B2 publication Critical patent/JP7369347B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0676—Pancreatic cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0652—Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
    • C12N5/0656—Adult fibroblasts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/12—Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
    • A61K35/28—Bone marrow; Haematopoietic stem cells; Mesenchymal stem cells of any origin, e.g. adipose-derived stem cells
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/12—Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
    • A61K35/33—Fibroblasts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0652—Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
    • C12N5/0662—Stem cells
    • C12N5/0668—Mesenchymal stem cells from other natural sources
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575—Hormones
    • C07K14/62—Insulins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00—Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/01—Modulators of cAMP or cGMP, e.g. non-hydrolysable analogs, phosphodiesterase inhibitors, cholera toxin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00—Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/30—Hormones
    • C12N2501/33—Insulin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00—Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/30—Hormones
    • C12N2501/335—Glucagon; Glucagon-like peptide [GLP]; Exendin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00—Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/70—Enzymes
    • C12N2501/72—Transferases (EC 2.)
    • C12N2501/727—Kinases (EC 2.7.)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00—Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/999—Small molecules not provided for elsewhere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2506/00—Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells
    • C12N2506/13—Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from connective tissue cells, from mesenchymal cells
    • C12N2506/1307—Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from connective tissue cells, from mesenchymal cells from adult fibroblasts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2533/00—Supports or coatings for cell culture, characterised by material
    • C12N2533/50—Proteins
    • C12N2533/54—Collagen; Gelatin

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１８年１１月１４日に日本国特許庁に出願された日本国出願番号第２０１８－２１３４４８号の利益を主張するものである。当該日本国出願は、その出願書類（明細書、特許請求の範囲、図面、要約書）の全体が本明細書に明示されているかのように全ての目的で参照により本明細書に援用される。
本発明は、再生医療、ないし体細胞からのダイレクトリプログラミング（Ｄｉｒｅｃｔ Ｒｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）の技術分野に属する。本発明は、その技術分野において、低分子化合物により体細胞からインスリン産生細胞を直接製造する方法、及びかかる製造方法によって製造される低分子化合物誘導性インスリン産生細胞（ｃｉＩＰＣｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｕｌｉｎ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｃｅｌｌｓ）に関するものである。本発明はさらに、当該インスリン産生細胞、及び当該インスリン産生細胞を製造する方法のために使用することができる組成物に関するものである。
ＡＬＫ５阻害剤やＡＬＫ６阻害剤等のいくつかの低分子化合物を組み合わせ、その存在下において体細胞、特にヒト線維芽細胞を培養し、そこから遺伝子導入を行うことなく、褐色脂肪細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、神経系細胞、又は心筋細胞へと直接分化誘導する方法が知られている（例、特許文献１）。特許文献１の発明のように、ありふれた線維芽細胞から、入手が容易な低分子化合物により褐色脂肪細胞等の細胞へ直接分化誘導することができれば非常に有益である。例えば、自家の線維芽細胞から簡便に自家の他の細胞を作製しうるので、再生医療への応用が高まる。また、新しい医薬品開発のための実験材料としての細胞を容易に作製することができるようになる。
間葉系の細胞は、筋肉、骨、軟骨、骨髄、脂肪及び結合組織等の生体の各種器官を形成しており、再生医療の材料として有望である。間葉系幹細胞（ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ：ＭＳＣ）は、骨髄、脂肪組織、血液、胎盤及び臍帯等の組織に存在する未分化細胞である。間葉系に属す細胞への分化能を有しているため、間葉系幹細胞は、それらの細胞を製造する際の出発材料として注目されている。また、間葉系幹細胞自体を骨、軟骨、心筋等の再構築に利用する再生医療も検討されている。
実際に、間葉系幹細胞から神経細胞やインスリン産生細胞へ分化させた報告例もある（非特許文献１、２）。非特許文献１では、ＳＢ４３１５４２とドルソモルフィンといった低分子阻害剤の組み合わせにより、間葉系幹細胞から神経細胞へと分化させている。
インスリンを分泌する膵臓β細胞については、ｉＰＳ細胞又はＥＳ細胞からヒト膵β細胞への分化誘導が報告されていることに加えて、膵α細胞、膵腺房細胞、膵管腺細胞、小腸腺窩細胞、肝細胞、胆管細胞といった内胚葉系細胞から膵β細胞特異的転写因子であるＰｄｘ１、Ｎｇｎ３、及びＭａｆＡを用いて膵β細胞へ直接誘導したことが報告されている（非特許文献３）。また、マウス胎児線維芽細胞（ＭＥＦｓ）やヒト皮膚線維芽細胞から山中４因子などを用いて膵β細胞へ直接誘導したことが報告されている（非特許文献４、５）。更にはマウス胎児線維芽細胞（ＭＥＦｓ）から低分子化合物により内胚葉前駆細胞を作製し、当該細胞から膵臓内分泌細胞へ分化させたことが報告されている（非特許文献６）。
ＲＳＫ阻害剤である低分子化合物のＢＲＤ７３８９については、膵α細胞においてインスリン遺伝子の発現を活性化する能力があることが報告されている（非特許文献７）。
国際公開第２０１８／０６２２６９号パンフレット
Ｓｔｅｍ Ｃｅｌｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｖｏｌｕｍｅ ２０１６，Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ １０３５３７４ ＢｉｏＭｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｖｏｌｕｍｅ ２０１５，Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ ５７５８３７ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐａｔｈｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｒｅｐｏｒｔｓ，２０１５年，３巻，５７－６５頁 Ｃｅｌｌ Ｓｔｅｍ Ｃｅｌｌ，２０１４年，１４巻，２２８－２３６頁 Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１６年，７巻，１００８０頁 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１７年，２９２巻，１９１２２－１９１３２頁 ＰＮＡＳ，Ａｕｇｕｓｔ ２４（２０１０），Ｖｏｌ．１０７，ｎｏ．３４，１５０９９－１５１０４
特許文献１に記載されている製造方法のように、遺伝子導入を行うことなく体細胞から所望の細胞への転換を直接行う方法は、治療用細胞を取得する手段として有効な選択肢である。膵臓β細胞についても、上記の通り、体細胞から直接転換する方法は報告されているが、これらの発明は、発生学的に系統の近い内胚葉系の細胞へ特定の遺伝子を導入することで誘導されている。
本発明は、人為的な遺伝子導入を行うことなく、低分子化合物の組み合わせにより体細胞からインスリン産生細胞を効率的に直接分化誘導する方法、即ち、一定の低分子化合物により体細胞からインスリン産生細胞を直接製造することができる新たな製造方法を提供することを主な課題とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、一定の低分子阻害剤等の存在下で体細胞を培養することによって、体細胞をインスリン産生細胞に効率的に直接転換できることを見出し、本発明を完成するに到った。
本発明として、例えば、下記のものを挙げることができる。
［１］体細胞から直接分化誘導することによりインスリン産生細胞を製造する方法であって、ＲＳＫ阻害剤の存在下で体細胞を培養する工程を含むことを特徴とする、インスリン産生細胞の製造方法。
［２］前記工程が、さらにＧＳＫ３阻害剤の存在下で体細胞を培養する工程である、上記［１］に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
［３］前記工程が、さらにｃＡＭＰ誘導剤及び／又はＰＩ３Ｋ阻害剤の存在下で体細胞を培養する工程である、上記［１］又は［２］に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
［４］ＲＳＫ阻害剤がＢＲＤ７３８９又はＢＩ-Ｄ１８７０である、上記［１］～［３］のいずれか一項に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
［５］ＧＳＫ３阻害剤がＣＨＩＲ９９０２１である、上記［２］～［４］のいずれか一項に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
［６］ｃＡＭＰ誘導剤がフォルスコリン、又はＰＩ３Ｋ阻害剤がＬＹ２９４００２である、上記［３］～［５］のいずれか一項に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
［７］前記体細胞が線維芽細胞又は間葉系幹細胞である、上記［１］～［６］のいずれか一項に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
［８］上記［１］～［７］のいずれか一項に記載のインスリン産生細胞の製造方法から製造される、インスリン産生細胞。
［９］体細胞から直接分化誘導することによりインスリン産生細胞を製造するための組成物であって、ＲＳＫ阻害剤を含むことを特徴とする、体細胞からインスリン産生細胞を製造するための組成物。
［１０］さらにＧＳＫ３阻害剤を含む、上記［９］に記載の組成物。
［１１］さらにｃＡＭＰ誘導剤及び／又はＰＩ３Ｋ阻害剤を含む、上記［９］又は［１０］に記載の組成物。
［１２］ＲＳＫ阻害剤がＢＲＤ７３８９又はＢＩ-Ｄ１８７０である、上記［９］～［１１］のいずれか一項に記載の組成物。
［１３］ＧＳＫ３阻害剤がＣＨＩＲ９９０２１である、上記［１０］～［１２］のいずれか一項に記載の組成物。
［１４］ｃＡＭＰ誘導剤がフォルスコリン、又はＰＩ３Ｋ阻害剤がＬＹ２９４００２である、上記［１１］～［１３］のいずれか一項に記載の組成物。
［１５］前記体細胞が線維芽細胞又は間葉系幹細胞である、上記［９］～［１４］のいずれか一項に記載の組成物。
本発明によれば、人為的な遺伝子導入を行うことなく、体細胞から分泌能の高いインスリン産生細胞を効率的に直接製造することができる。本発明により得られたインスリン産生細胞は、再生医療などにおいて有用である。
ヒト線維芽細胞から直接分化誘導されたインスリン産生細胞が分泌するインスリン量を表す。縦軸は細胞の総タンパク質１ｍｇあたりのインスリン分泌量（μＵ／ｍｇ）を示す。 ヒト線維芽細胞から直接分化誘導されたインスリン産生細胞が分泌するインスリン量を表す。縦軸は細胞の総タンパク質１ｍｇあたりのインスリン分泌量（μＵ／ｍｇ）を示す。 ヒト線維芽細胞から直接分化誘導されたインスリン産生細胞が分泌するインスリン量を表す。縦軸は細胞の総タンパク質１ｍｇあたりのインスリン分泌量（μＵ／ｍｇ）を示す。 ヒト線維芽細胞から直接分化誘導されたインスリン産生細胞が分泌するインスリン量を表す。縦軸は細胞の総タンパク質１ｍｇあたりのインスリン分泌量（μＵ／ｍｇ）を示す。 ヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞（ＡｄＭＳＣ）から直接分化誘導されたインスリン産生細胞が分泌するインスリン量を表す。縦軸は細胞の総タンパク質１ｍｇあたりのインスリン分泌量（μＵ／ｍｇ）を示す。 ヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞（ＡｄＭＳＣ）から直接分化誘導されたインスリン産生細胞が分泌するインスリン量を表す。縦軸は細胞の総タンパク質１ｍｇあたりのインスリン分泌量（μＵ／ｍｇ）を示す。
以下、本発明について詳細に説明する。
１ インスリン産生細胞の製造方法
本発明に係る、インスリン産生細胞の製造方法（以下、「本発明製法」という。）は、体細胞から直接分化誘導することによりインスリン産生細胞を製造する方法であって、ＲＳＫ阻害剤の存在下で体細胞を培養する工程を含むことを特徴とする。
好ましくは、上記工程が、さらにＧＳＫ３阻害剤の存在下で体細胞を培養する工程である本発明製法である。より好ましくは、上記工程が、さらにｃＡＭＰ誘導剤及び／又はＰＩ３Ｋ阻害剤の存在下で体細胞を培養する工程である本発明製法である。本発明製法においては、特にＲＳＫ阻害剤及びＧＳＫ３阻害剤の存在下、又はそれらにさらにｃＡＭＰ誘導剤の存在下で体細胞を培養する工程を含むことが好ましい。上記工程は、必要に応じて、任意に他の阻害剤や誘導剤等の存在下で体細胞を培養する工程であってもよい。
本発明製法においては、少なくとも上記阻害剤等の存在下で体細胞を培養すればよく、必要に応じて、任意にさらに他の阻害剤や誘導剤等を存在させて体細胞を培養しインスリン産生細胞を製造することができる。
上記阻害剤や誘導剤は、それぞれにおいて、１種を用いても２種以上を併用してもよい。
具体的な上記阻害剤等においては、２種類以上の阻害作用等を有するものもあり得るが、その場合、一つで複数の阻害剤等が存在しているとみなすことができる。
１．１ 体細胞について
生物の細胞は、体細胞と生殖細胞とに分類できる。本発明製法には、その出発材料として任意の体細胞を使用することができる。体細胞には特に限定はなく、生体から採取された初代細胞、又は株化された細胞の何れでもよい。本発明製法では、分化の種々の段階にある体細胞、例えば、最終分化した体細胞（例、線維芽細胞、臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）、肝細胞（Ｈｅｐａｔｏｃｙｔｅｓ）、胆管細胞（Ｂｉｌｉａｒｙ ｃｅｌｌｓ）、膵α細胞（Ｐａｎｃｒｅａｔｉｃ α ｃｅｌｌｓ）、膵腺房細胞（Acinar cells）、膵管腺細胞（Ductal cells）、小腸腺窩細胞（Intestinal crypt cells）など）、最終分化への途上にある体細胞（例、間葉系幹細胞、神経幹細胞、内胚葉前駆細胞など）、又は初期化され多能性を獲得した体細胞を使用することができる。本発明製法に使用できる体細胞としては、任意の体細胞、例えば、造血系の細胞（各種のリンパ球、マクロファージ、樹状細胞、骨髄細胞等）、臓器由来の細胞（肝細胞、脾細胞、膵細胞、腎細胞、肺細胞等）、筋組織系の細胞（骨格筋細胞、平滑筋細胞、筋芽細胞、心筋細胞等）、線維芽細胞、神経細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、内皮細胞、間質細胞、脂肪細胞（白色脂肪細胞等）、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）等が挙げられる。また、これらの細胞の前駆細胞、癌細胞にも本発明製法を適用できる。好ましくは、線維芽細胞又は間葉系幹細胞を使用することができる。
本発明で用いうる線維芽細胞としては、特に限定されず、例えば、皮膚線維芽細胞（Dermal Fibroblasts）、大動脈外膜線維芽細胞（Adventitial Fibroblasts）、心臓線維芽細胞（Cardiac Fibroblasts）、肺線維芽細胞（Pulmonary Fibroblasts）、子宮線維芽細胞（Uterine Fibroblasts）、絨毛間葉系線維芽細胞（Villous Mesenchymal Fibroblasts）などの種々の組織や器官で結合組織を構成する主要な細胞成分であり膠原線維生産を行う細胞を挙げることができる。
本発明で用いうる間葉系幹細胞としては、特に限定されず、例えば、脂肪組織由来間葉系幹細胞（Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells）、骨髄由来間葉系幹細胞（Bone marrow-derived mesenchymal stem cells）、臍帯由来間葉系幹細胞（Umbilical cord-derived mesenchymal stem cells）、臍帯血由来間葉系幹細胞（Umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells）、歯髄組織由来間葉系幹細胞（Dental pulp-derived mesenchymal stem cells）、胎盤由来間葉系幹細胞（Placenta-derived mesenchymal stem cells）、羊膜由来間葉系幹細胞（Amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells）、子宮内膜由来間葉系幹細胞（Endometrium-derived mesenchymal stem cells）、滑膜由来間葉系幹細胞（Synovium-derived mesenchymal stem cells）、真皮組織由来間葉系幹細胞、歯周靭帯由来間葉系幹細胞を挙げることができる。
上記の体細胞の供給源としては、ヒト、ヒト以外の哺乳動物、及び哺乳動物以外の動物（鳥類、爬虫類、両生類、魚類等）が例示されるが、これらに限定されるものではない。体細胞の供給源としては、ヒト、及びヒト以外の哺乳動物が好ましく、ヒトが特に好ましい。ヒトへの投与を目的として本発明製法によりインスリン産生細胞を製造する場合、好ましくは、レシピエントと組織適合性抗原のタイプが一致又は類似したドナーより採取された体細胞を使用することができる。レシピエント自身より採取された体細胞をインスリン産生細胞の製造に供してもよい。
１．２ 本発明に係る阻害剤等について
１．２．１ ＲＳＫ阻害剤
ＲＳＫ（Ｒｉｂｏｓｏｍａｌ Ｓ６ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｋｉｎａｓｅ）は、広く細胞に発現しており、様々な成長因子に応答するセリン・スレオニンキナーゼの一つである。分子量が７０ｋＤａと９０ｋＤａのサブファミリーに分かれており、特に９０ｋＤａのＲＳＫサブファミリーは、ＭＡＰＫシグナル伝達経路に属するＥＲＫによってリン酸化されることで活性化し、哺乳類では４つの遺伝子が存在している。活性化した９０ｋＤａのＲＳＫは、Ｒｉｂｏｓｏｍａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ Ｓ６を含む下流の様々なタンパク質のリン酸化を行い、細胞の生存、細胞増殖、分化などを多様に制御している。
「ＲＳＫ阻害剤の存在下」とは、ＲＳＫを阻害することができる培養条件下であることをいい、その手段は特に限定はなく、ＲＳＫの活性を阻害する物質、例えば、抗ＲＳＫ抗体やＲＳＫ阻害剤のようなＲＳＫシグナル阻害手段を利用することができる。また、ＲＳＫは自身の特定の部位がリン酸化されると活性化することから、上記のリン酸化を阻害する手段も、ＲＳＫシグナルの阻害に利用することができる。
本発明では特に限定されないが、ＲＳＫ阻害剤としては、例えば、以下の化合物を使用することができる。好ましくは、ＢＲＤ７３８９又はＢＩ－Ｄ１８７０を使用することができる。
ＢＲＤ７３８９（ＣＡＳ Ｎｏ．：３７６３８２－１１－５）
Figure 0007369347000001
ＳＬ ０１０１－１（ＣＡＳ Ｎｏ．：７７３０７－５０－７）
ＢＩ－Ｄ１８７０（ＣＡＳ Ｎｏ．：５０１４３７－２８－１）
ＬＪＨ６８５（ＣＡＳ Ｎｏ．：１６２７７１０-５０-２）
ＬＪＩ３０８（ＣＡＳ Ｎｏ．：１６２７７０９-９４-７）
ＦＭＫ（ＣＡＳ Ｎｏ．：８２１７９４-９２-７）
ＲＭＭ４６（ＣＡＳ Ｎｏ．：１３０７８９６-４６-３）
ＣＭＫ（ＣＡＳ Ｎｏ．：８２１７９４-９０-５）
Ｃａｒｎｏｓｏｌ（ＣＡＳ Ｎｏ．：５９５７-８０-２）
Ｂｉｘ ０２５６５（ＣＡＳ Ｎｏ．：１３１１３６７-２７-７）
ＲＳＫ阻害剤の濃度は、用いる体細胞等によって異なるが、特に限定されず適宜決定すればよく、例えば、０．０５μｍｏｌ／Ｌ～５０μｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．１μｍｏｌ／Ｌ～２０μｍｏｌ／Ｌの範囲で使用することができる。
１．２．２ ＧＳＫ３阻害剤
ＧＳＫ３（ｇｌｙｃｏｇｅｎ ｓｙｎｔｈａｓｅ ｋｉｎａｓｅ－３、グリコーゲン合成酵素キナーゼ３）は、グリコーゲン合成酵素をリン酸化して不活性化するプロテインキナーゼとして見いだされた。哺乳類では、ＧＳＫ３は５１ｋＤａのα（ＧＳＫ３α）と４７ｋＤａのβ（ＧＳＫ３β）の二つのアイソフォームに分類される。ＧＳＫ３は種々のタンパク質をリン酸化する活性を有しており、グリコーゲン代謝のみならず、細胞***、細胞増殖等の生理現象にも関わっている。
「ＧＳＫ３阻害剤の存在下」とは、ＧＳＫ３を阻害することができる培養条件下であることをいい、その手段は特に限定はなく、ＧＳＫ３の活性を阻害する物質、例えば、抗ＧＳＫ３抗体やＧＳＫ３阻害剤のようなＧＳＫ３シグナル阻害手段を利用することができる。また、ＧＳＫ３は自身の特定の部位がリン酸化されると活性を失うことから、上記のリン酸化を促進する手段も、ＧＳＫ３シグナルの阻害に利用することができる。
本発明では特に限定されないが、ＧＳＫ３阻害剤としては、例えば、以下の化合物を使用することができる。好ましくは、ＣＨＩＲ９９０２１を使用することができる。
ＣＨＩＲ９９０２１（ＣＡＳ Ｎｏ．：２５２９１７－０６－９）
Figure 0007369347000002
ＢＩＯ（（２’Ｚ，３’Ｅ）－６－Ｂｒｏｍｏｉｎｄｉｒｕｂｉｎ－３’－ｏｘｉｍｅ）（ＣＡＳ Ｎｏ．：６６７４６３－６２－９）
Ｋｅｎｐａｕｌｌｏｎｅ（ＣＡＳ Ｎｏ．：１４２２７３－２０－９）
Ａ１０７０７２２（ＣＡＳ Ｎｏ．：１３８４４２４－８０－９）
ＳＢ２１６７６３（ＣＡＳ Ｎｏ．：２８０７４４－０９－４）
ＣＨＩＲ９８０１４（ＣＡＳ Ｎｏ．：５５６８１３－３９－９）
ＴＷＳ１１９（ＣＡＳ Ｎｏ．：６０１５１４－１９－６）
Ｔｉｄｅｇｌｕｓｉｂ（ＣＡＳ Ｎｏ．：８６５８５４－０５－３）
ＳＢ４１５２８６（ＣＡＳ Ｎｏ．：２６４２１８－２３－７）
Ｂｉｋｉｎｉｎ（ＣＡＳ Ｎｏ．：１８８０１１－６９－０）
ＩＭ－１２（ＣＡＳ Ｎｏ．：１１２９６６９－０５－１）
１－Ａｚａｋｅｎｐａｕｌｌｏｎｅ（ＣＡＳ Ｎｏ．：６７６５９６－６５－９）
ＬＹ２０９０３１４（ＣＡＳ Ｎｏ．：６０３２８８－２２－８）
ＡＺＤ１０８０（ＣＡＳ Ｎｏ．：６１２４８７－７２－６）
ＡＺＤ２８５８（ＣＡＳ Ｎｏ．：４８６４２４－２０－８）
ＡＲ－Ａ０１４４１８（ＣＡＳ Ｎｏ．：４８７０２１－５２－３）
ＴＤＺＤ－８（ＣＡＳ Ｎｏ．：３２７０３６－８９－５）
Ｉｎｄｉｒｕｂｉｎ（ＣＡＳ Ｎｏ．：４７９－４１－４）
ＧＳＫ３阻害剤の濃度は、用いる体細胞等によって異なるが、特に限定されず適宜決定すればよく、例えば、０．０５μｍｏｌ／Ｌ～２０μｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．１μｍｏｌ／Ｌ～１０μｍｏｌ／Ｌの範囲で使用することができる。
１．２．３ ｃＡＭＰ誘導剤
ｃＡＭＰ（環状アデノシン１リン酸）は、セカンドメッセンジャーとして種々の細胞内シグナル伝達に関わっている物質である。ｃＡＭＰは、細胞内ではアデニル酸シクラーゼ（ａｄｅｎｙｌａｔｅ ｃｙｃｌａｓｅ）によりアデノシン３リン酸（ＡＴＰ）が環状化されることで生成する。
「ｃＡＭＰ誘導剤の存在下」とは、ｃＡＭＰを誘導することができる培養条件下であることをいい、その手段は特に限定はなく、例えば、細胞内ｃＡＭＰ濃度を増加させることができる任意の手段を利用することができる。ｃＡＭＰの生成に関わる酵素であるアデニル酸シクラーゼに直接作用して誘導することができる物質、アデニル酸シクラーゼの発現を促進しうる物質の他、ｃＡＭＰを分解する酵素であるホスホジエステラーゼを阻害する物質等を、細胞内ｃＡＭＰ濃度を増加させる手段として使用することができる。細胞内でｃＡＭＰと同じ作用を持つ、ｃＡＭＰの構造類似体であるジブチリルｃＡＭＰ（ｄｉｂｕｔｙｒｙｌ ｃＡＭＰ）を使用することもできる。
本発明では特に限定されないが、ｃＡＭＰ誘導剤（アデニル酸シクラーゼ活性化剤）としては、例えば、フォルスコリン（ｆｏｒｓｋｏｌｉｎ：ＣＡＳ Ｎｏ．：６６５７５－２９－９）、及びフォルスコリン誘導体（例えば特開２００２－３４８２４３号公報）や以下の化合物などが挙げられる。好ましくは、フォルスコリンを使用することができる。
フォルスコリン（ＣＡＳ Ｎｏ．：６６４２８－８９－５）
Figure 0007369347000003
イソプロテレノール（ＣＡＳ Ｎｏ．：７６８３－５９－２）
ＮＫＨ４７７（ＣＡＳ Ｎｏ．：１３８６０５－００－２）
ＰＡＣＡＰ１－２７（ＣＡＳ Ｎｏ．：１２７３１７－０３－７）
ＰＡＣＡＰ１－３８（ＣＡＳ Ｎｏ．：１３７０６１－４８－４）
ｃＡＭＰ誘導剤の濃度は、用いる体細胞等によって異なるが、特に限定されず適宜決定すればよく、例えば、０．２μｍｏｌ／Ｌ～５０μｍｏｌ／Ｌ、好ましくは１μｍｏｌ／Ｌ～３０μｍｏｌ／Ｌの範囲で使用することができる。
１．２．４ ＰＩ３Ｋ阻害剤
ＰＩ３Ｋ（Ｐｈｏｓｐｈｏｉｎｏｓｉｔｉｄｅ ３－ｋｉｎａｓｅ）は、イノシトールリン脂質をリン酸化する酵素であり、産生されるホスホイノシチドはＰＤＫ１を活性化する。ＰＤＫ１はさらにＡＫＴをリン酸化し、ＰＤＫ１／ＡＫＴシグナル経路が活性化される。ＬＹ２９４００２は、ＰＩ３Ｋに選択的な阻害剤であり、ホスホイノシチドの産生を抑えることでＰＤＫ１／ＡＫＴシグナル経路の活性化を阻害する。
「ＰＩ３Ｋ阻害剤の存在下」とは、ＰＩ３Ｋを阻害することができる培養条件下であることをいい、その手段は特に限定はなく、ＰＩ３Ｋを阻害することができる任意の手段を利用することができる。本発明には、ＰＩ３Ｋに直接作用してその機能を阻害する物質（例えば、抗ＰＩ３Ｋ抗体、その他の薬剤）、ＰＩ３Ｋ自体の産生を抑制する薬剤等を利用することができる。また、ＰＩ３Ｋが関わるシグナル伝達をその上流で阻害することによってもＰＩ３Ｋを阻害することができる。
本発明では特に限定されないが、ＰＩ３Ｋ阻害剤としては、例えば、以下の化合物を使用することができる。好ましくは、ＬＹ２９４００２を使用することができる。
ＬＹ２９４００２（ＣＡＳ Ｎｏ．：１５４４４７－３６－６）
Figure 0007369347000004
Ｂｕｐａｒｌｉｓｉｂ（ＣＡＳ Ｎｏ．：９４４３９６－０７－０）
ＴＧＲ－１２０２（ＣＡＳ Ｎｏ．：１５３２５３３－６７－７）
ＰＩ－１０３（ＣＡＳ Ｎｏ．：３７１９３５－７４－９）
ＩＣ－８７１１４（ＣＡＳ Ｎｏ．：３７１２４２－６９－２）
Ｗｏｒｔｍａｎｎｉｎ（ＣＡＳ Ｎｏ．：１９５４５－２６－７）
ＺＳＴＫ４７４（ＣＡＳ Ｎｏ．：４７５１１０－９６－４）
ＡＳ－６０５２４０（ＣＡＳ Ｎｏ．：６４８４５０－２９－７）
ＰＩＫ－９０（ＣＡＳ Ｎｏ．：６７７３３８－１２－４）
ＡＺＤ６４８２（ＣＡＳ Ｎｏ．：１１７３９００－３３－８）
Ｄｕｖｅｌｉｓｉｂ（ＣＡＳ Ｎｏ．：１２０１４３８－５６－３）
ＴＧ１００－１１５（ＣＡＳ Ｎｏ．：６７７２９７－５１－７）
ＣＨ５１３２７９９（ＣＡＳ Ｎｏ．：１００７２０７－６７－１）
ＣＡＹ１０５０５（ＣＡＳ Ｎｏ．：１２１８７７７－１３－９）
ＰＩＫ－２９３（ＣＡＳ Ｎｏ．：９００１８５－０１－５）
ＣＺＣ２４８３２（ＣＡＳ Ｎｏ．：１１５９８２４－６７－５）
Ｐｉｌａｒａｌｉｓｉｂ（ＣＡＳ Ｎｏ．：９３４５２６－８９－３）
ＡＺＤ８８３５（ＣＡＳ Ｎｏ．：１６２０５７６－６４－８）
ＰＩ３Ｋ阻害剤の濃度は、用いる体細胞等によって異なるが、特に限定されず適宜決定すればよく、例えば、０．１μｍｏｌ／Ｌ～２０μｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．５μｍｏｌ／Ｌ～１０μｍｏｌ／Ｌの範囲で使用することができる。
１．３ 体細胞の培養
本発明製法における体細胞の培養は、使用する体細胞の種類に応じた培地、温度、その他の条件を選択し、上記の各種の阻害剤（及び、場合により誘導剤ないし活性化剤）の存在下において実施することができる。
本発明製法においては、上記した各種の阻害剤等を含む誘導用培地において体細胞を培養することにより、一段階の培養によって体細胞からインスリン産生細胞を製造することができる。
また、使用する体細胞として培養が容易なものを選択することにより、あらかじめ細胞数を増加させほぼコンフルエントの状態に達した体細胞をインスリン産生細胞に転換することも可能である。従って、スケールアップしたインスリン産生細胞の製造も容易である。
本発明を実施する上で基礎となる分化誘導用培地あるいは体細胞を継代培養するための培地は、公知の培地又は市販の培地から選択することができる。例えば、一般的な培地であるＭＥＭ（最少必須培地）、ＤＭＥＭ（ダルベッコ改変イーグル培地）、ＤＭＥＭ／Ｆ１２、又はこれらを改変した培地に、適切な成分（血清、タンパク質、アミノ酸、糖類、ビタミン類、脂肪酸類、抗生物質等）を添加して使用することができる。
本発明製法における体細胞の培養は、分化誘導用培地にウシ胎児血清（ＦＢＳ）のような血清を含有せずに行うことが好ましい。またインスリンを多く含有して行うことが好ましい。更には分化誘導用培地にウシ胎児血清（ＦＢＳ）のような血清を含有せず、かつインスリンを多く含有して行うことがより好ましい。
本発明製法の一態様において、分化誘導用培地にインスリンを多く含有して体細胞を培養することが好ましいが、その量としては、例えば５μｇ／ｍＬ以上を挙げることができ、好ましくは２０μｇ／ｍＬ以上ないし２５μｇ／ｍＬ以上であり、より好ましくは８０～１２０μｇ／ｍＬの範囲内である。
基礎となる公知の又は市販の誘導用培地に予め一定のインスリンが含まれている場合には、インスリンが上記の量含有されるようインスリンを添加して調整することができる。
培養条件としては、一般的な細胞培養の条件を選択することができる。３７℃、５％ＣＯ２の条件などが例示される。培養中は適切な間隔（好ましくは１日から５日に１回、より好ましくは２日から４日に１回）で培地を交換することが好ましい。線維芽細胞を材料として本発明製法を実施する場合、３７℃、５％ＣＯ２の条件では６ないし８日間から１２日間でインスリン産生細胞が出現する。間葉系幹細胞を材料として本発明製法を実施する場合、３７℃、５％ＣＯ２の条件では一週間前後からインスリン産生細胞が出現する。
体細胞の培養には、プレート、ディッシュ、細胞培養用フラスコ、細胞培養用バッグ等の細胞培養容器を使用することができる。なお、細胞培養用バッグとしては、ガス透過性を有するものが好適である。大量の細胞を必要とする場合には、大型培養槽を使用してもよい。培養は開放系又は閉鎖系のどちらでも実施することができるが、得られたインスリン産生細胞のヒトへの投与等を目的とする場合には、閉鎖系で培養を行うことが好ましい。
１．４ インスリン産生細胞
上記した本発明製法により、インスリン産生細胞を含有する細胞集団を得ることができる。本発明製法により製造されるインスリン産生細胞も本発明の範囲内である。本発明製法で製造されるインスリン産生細胞は、最終分化した細胞の他、インスリン産生細胞に分化することが運命づけられた前駆細胞でもよい。
本発明製法により製造されるインスリン産生細胞は、低分子化合物により体細胞から直接誘導される、いわゆる低分子化合物誘導性インスリン産生細胞（ｃｉＩＰＣｓ）であって、遺伝子導入により分化誘導されるものとは区別される。
本発明製法で製造されるインスリン産生細胞は、例えば、細胞の形態的変化、インスリン産生細胞の特徴的性質や特異的マーカー（例、抗インスリン抗体）を利用して、検出、確認及び分離を行うことができる。また、分泌されるインスリンの量をサンドイッチＥＬＩＳＡによって定量することによっても、製造されたインスリン産生細胞の分泌能を評価することができる。
特異的マーカーの検出には、検疫的方法（抗体による検出）を利用できるが、タンパク質分子に関してはそのｍＲＮＡ量の定量により検出を実施してもよい。インスリン産生細胞の特異的マーカーを認識する抗体は、本発明製法により得られたインスリン産生細胞を単離及び精製する上でも有用である。
本発明製法で製造されるインスリン産生細胞は、例えば、組織修復や血中インスリン濃度の改善等のために使用することができる。本発明製法で製造されるインスリン産生細胞を移植することにより、組織修復等のための医薬用組成物を製造することができる。先天的にインシュリンがほとんど分泌できない１型糖尿病の患者では、その症状の軽減および根治のためには、膵臓移植あるいは膵島の移植が抜本的な治療法となっている。また、２型糖尿病の患者は国内外で今後さらに増加し、医療費高騰の原因となることが予測されているが、インシュリンを分泌する膵β細胞の移植は有効な治療法となり得る。このような糖尿病等の膵臓疾患の治療手段として、インスリン産生細胞の製造方法、及びインスリン産生細胞の移植方法の開発が行なわれている。例えば、インスリン産生細胞を腎皮膜下へ移植を行ったり、門脈を介して肝臓へ移植することで、重度の膵臓疾患（糖尿病等）の治療への利用が期待されている。
本発明製法で製造されるインスリン産生細胞を医薬用組成物とする場合には、常法により、インスリン産生細胞を医薬的に許容される担体と混合するなどして、個体への投与に適した形態の製剤とすればよい。担体としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬（例えば、Ｄ－ソルビトール、Ｄ－マンニトール、塩化ナトリウム等）を加えて等張とした注射用蒸留水を挙げることができる。さらに、緩衝剤（例えば、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液）、無痛化剤（例えば、塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカインなど）、安定剤（例えば、ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコールなど）、保存剤、酸化防止剤等を配合してもよい。
本発明製法で製造されるインスリン産生細胞は、さらに、インスリン産生細胞の機能発揮や生着性向上に有効な他の細胞や成分と組み合わせた組成物とすることもできる。
さらに、本発明製法で製造されるインスリン産生細胞は、インスリン産生細胞に作用する医薬候補化合物のスクリーニングや医薬候補化合物の安全性評価のために使用することもできる。インスリン産生細胞は、医薬候補化合物の毒性を評価するための重要なツールである。本発明製法によれば、一度の操作で多くのインスリン産生細胞を取得することができることから、細胞のロット差の影響を受けずに、再現性のある研究結果を得ることが可能になる。
２ 組成物
本発明に係る組成物（以下、「本発明組成物」という。）は、体細胞から直接分化誘導することによりインスリン産生細胞を製造するための組成物であって、ＲＳＫ阻害剤を含むことを特徴とする。
好ましくは、さらにＧＳＫ３阻害剤を含む本発明組成物である。より好ましくは、さらにｃＡＭＰ誘導剤及び／又はＰＩ３Ｋ阻害剤を含む本発明組成物である。本発明組成物においては、特にＲＳＫ阻害剤及びＧＳＫ３阻害剤、又はそれらにさらにｃＡＭＰ誘導剤を含むことが好ましい。
本発明組成物においては、少なくとも上記阻害剤等を含んでいればよく、必要に応じて、任意にさらに他の阻害剤や誘導剤等を含むことができる。
上記阻害剤や誘導剤等は、それぞれにおいて、１種を用いても２種以上を併用してもよい。
具体的な上記阻害剤等においては、２種類以上の阻害作用等を有するものもあり得るが、その場合、一つで複数の阻害剤等を含んでいるとみなすことができる。
上記した阻害剤や誘導剤等の具体例や好ましい例などは、前記と同義である。
本発明組成物は、体細胞からインスリン産生細胞を製造するための組成物として使用することができる。本発明組成物は、また、体細胞からインスリン産生細胞を製造するための培地として使用することもできる。
体細胞からインスリン産生細胞の製造に使用される培地としては、細胞の培養に必要な成分を混合して製造した基礎培地に、有効成分として、ＲＳＫ阻害剤を含み、必要に応じて更にＧＳＫ３阻害剤、及び／又はｃＡＭＰ誘導剤やＰＩ３Ｋ阻害剤を含有させた培地を例示することができる。上記の有効成分は、インスリン産生細胞の製造に有効な濃度で含まれていればよく、濃度は当業者が適宜決定することができる。基礎培地は、公知の培地又は市販の培地から選択することができる。例えば、一般的な培地であるＭＥＭ（最少必須培地）、ＤＭＥＭ（ダルベッコ改変イーグル培地）、ＤＭＥＭ／Ｆ１２、ＲＰＭＩ１６４０、又はこれらを改変した培地を、基礎培地として使用することができる。
本発明組成物に係る培地には、ウシ胎児血清（ＦＢＳ）のような血清を含有しないことが好ましい。またインスリンを多く含有することが好ましい。更にはウシ胎児血清（ＦＢＳ）のような血清を含有せず、かつインスリンを多く含有することがより好ましい。
本発明組成物に係る培地の一態様において、インスリンを多く含有することが好ましいが、その量としては、例えば５μｇ／ｍＬ以上を挙げることができ、好ましくは２０μｇ／ｍＬ以上ないし２５μｇ／ｍＬ以上であり、より好ましくは８０～１２０μｇ／ｍＬの範囲内である。
基礎となる公知の又は市販の誘導用培地に予め一定のインスリンが含まれている場合には、インスリンが上記の量含有されるようインスリンを添加して本発明組成物を作製することができる。
本発明組成物に係る培地にはさらに、本明細書中で上記した公知の培地成分、例えば、血清、タンパク質（アルブミン、トランスフェリン、成長因子等）、アミノ酸、糖類、ビタミン類、脂肪酸類、抗生物質等を添加してもよい。
本発明組成物に係る培地にはさらに、本明細書中で上記した、インスリン産生細胞への分化の誘導に有効な物質を添加してもよい。
さらに本発明においては、例えば、ＲＳＫ阻害剤、必要に応じて更にＧＳＫ３阻害剤、及び／又はｃＡＭＰ誘導剤やＰＩ３Ｋ阻害剤を生体に投与することによって、生体内において体細胞からインスリン産生細胞を製造することもできる。即ち、本発明によれば、例えば、ＲＳＫ阻害剤、必要に応じて更にＧＳＫ３阻害剤、及び／又はｃＡＭＰ誘導剤やＰＩ３Ｋ阻害剤を生体に投与することを含む、生体内において体細胞からインスリン産生細胞を製造する方法が提供される。生体に投与する当該阻害剤等の好ましい組み合わせは、本明細書中に記載した通りである。また、生体としては、ヒト、ヒト以外の哺乳動物、及び哺乳動物以外の動物（鳥類、爬虫類、両生類、魚類等）が例示されるが、ヒトが特に好ましい。例えば、ＲＳＫ阻害剤、必要に応じて更にＧＳＫ３阻害剤、及び／又はｃＡＭＰ誘導剤やＰＩ３Ｋ阻害剤を生体内の特定部位に投与することによって、上記特定部位において、体細胞からインスリン産生細胞を製造することができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例の範囲に限定されるものではない。
実施例１ インスリン産生細胞の製造
～ヒト線維芽細胞からインスリン産生細胞への直接誘導～
（１）ヒト線維芽細胞
材料としたヒト線維芽細胞はＤＳファーマバイオメディカル株式会社から購入した。３８才のヒト皮膚に由来する線維芽細胞である。
（２）ヒト線維芽細胞からのインスリン産生細胞への直接誘導
ヒト線維芽細胞を、ゼラチン（Ｃａｔ＃：１９０－１５８０５，和光純薬工業社製）でコーティングされた３５ｍｍディッシュに５×１０４個ずつ播種し、１０％ウシ胎児血清（Ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ；ＦＢＳ）、１００Ｕ／ｍＬペニシリン、１００μｇ／ｍＬストレプトマイシンを添加したＤＭＥＭ培地（Ｇｉｂｃｏ社製）で、３７℃、５％ＣＯ２条件下でコンフルエントになるまで培養した。なおＤＭＥＭは、ダルベッコ改変イーグル培地（Ｄｕｌｂｅｃｃｏ’ｓ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ Ｍｅｄｉｕｍ）を示す。
上記のヒト線維芽細胞のディッシュの培地を、下記の分化誘導用培地に交換した。
・分化誘導用培地：１０％ウシ胎児血清（ＦＢＳ、Ｈｙｃｌｏｎｅ社製）を添加又は添加せずに、ＩＴＳ-Ｘ（Ｃａｔ＃：５１５０００５６、Ｇｉｂｃｏ社製）、非必須アミノ酸（ＮＥＡＡ：Ｎｏｎ-ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ；Ｃａｔ＃：１１１４００５０、Ｇｉｂｃｏ社製）、Ｇｌｕｔａｍｉｎｅ（Ｇｉｂｃｏ社製；終濃度２ｍｍｏｌ／Ｌ）、ニコチンアミド（Ｃａｔ＃：７２３４０－１００Ｇ、Ｓｉｇｍａ-Ａｌｄｒｉｃｈ社製；終濃度１０ｍｍｏｌ／Ｌ）、Ｅｘｅｎｄｉｎ-４（Ｃａｔ＃：ａｖ１２０２１４、Ａｂｃａｍ社製；終濃度１００ｎｇ／ｍＬ）、１００Ｕ／ｍＬペニシリン、１００μｇ／ｍＬストレプトマイシン、インスリン（Ｃａｔ＃：０９３-０６３５１；Ｗａｋｏ社製）、及び下記の低分子化合物を添加したＡｄｖａｎｃｅｄ ＤＭＥＭ／Ｆ-１２（Ｃａｔ＃：１２６３４０１０；Ｇｉｂｃｏ社製）。
その後、３日毎に同組成の培地へ培地交換を行いながら、３７℃、５％ ＣＯ２条件下で培養した。
＜低分子化合物＞
３μＭ ＣＨＩＲ９９０２１（Ｃａｔ＃：１３１２２，Ｃａｙｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）
７．５μＭ フォルスコリン（Ｃａｔ＃：０６３－０２１９３，Ｗａｋｏ）
１．５μＭ ＢＲＤ７３８９（Ｃａｔ＃：ａｂ１４６１６１，Ａｂｃａｍ）
５μＭ ＬＹ２９４００２（Ｃａｔ＃：７０９２０，Ｃａｙｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）
（３）結果
上記（２）に従って１４日間培養した結果を図１～４に示す。
図中、「４Ｃ」は上記４つの低分子化合物を意味し、「３Ｃ」は上記４つの低分子化合物の中、ＣＨＩＲ９９０２１、ＢＲＤ７３８９、及びフォルスコリンの３種を意味する。「＋ＦＢＳ」は培地中にＦＢＳを存在させたことを示し、「－ＦＢＳ」は培地中にＦＢＳを存在させなかったことを示す。「＋ＬＹ２９４００２（２０μＭ）」は培地中にＬＹ２９４００２を終濃度２０μＭで存在させたことを示し、「－ＬＹ２９４００２」は培地中にＬＹ２９４００２を存在させなかったことを示す（即ち、「４Ｃ－ＬＹ２９４００２」は３Ｃと同義）。また、「Ｎｏ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ」は上記４つの低分子化合物を培地中に存在させなかったことを示す。従って、例えば「Ｎｏ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ－ＦＢＳ」は、４Ｃを存在させず、かつＦＢＳも存在さなかった場合の実験結果を、「４Ｃ－ＦＢＳ－ＬＹ２９４００２」は、４Ｃの中、ＬＹ２９４００２を存在させず、かつＦＢＳも存在させなかった場合の実験結果を、それぞれ表す。
図２及び３において、「ＣＨ」はＣＨＩＲ９９０２１を意味し、４Ｃないし３Ｃの中、ＣＨＩＲ９９０２１のみを存在させた場合の実験結果を表す。「Ｂ」はＢＲＤ７３８９を意味し、４Ｃないし３Ｃの中、ＢＲＤ７３８９のみを存在させた場合の実験結果を表す。「Ｆ」はフォルスコリンを意味し、４Ｃないし３Ｃの中、フォルスコリンのみを存在させた場合の実験結果を表す。「ＣＨ＋Ｂ」などの「＋」は、その両方を存在させた場合の実験結果を表し、「３Ｃ」は３Ｃ全部を存在させた場合の実験結果を表す。「＋Ｎｉｃｏｔｉｎａｍｉｄｅ／Ｅｘｅｎｄｉｎ４」は培地成分としてニコチンアミド及びＥｘｅｎｄｉｎ４を添加したことを示し、「－Ｎｉｃｏｔｉｎａｍｉｄｅ／Ｅｘｅｎｄｉｎ４」は培地成分としてニコチンアミド及びＥｘｅｎｄｉｎ４をいずれも添加しなかったことを示す。
図４において、「Ｂ」はＢＲＤ７３８９を意味し、「３Ｃ－Ｂ」は、３Ｃの中、ＢＲＤ７３８９を存在させなかった場合、即ちＣＨとＦの２因子による実験結果を表す。「３Ｃ－Ｂ＋ＢＩ－Ｄ１８７０」は、３Ｃの中、ＢＲＤ７３８９を存在させず、代わりにＲＳＫ阻害剤であるＢＩ－Ｄ１８７０（Ｃａｔ＃：１５２６４，Ｃａｙｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を終濃度５μＭ又は１０μＭで存在させた場合の実験結果を表す。
図１に示す通り、上記低分子化合物（ＲＳＫ阻害剤、ＧＳＫ阻害剤、ｃＡＭＰ誘導剤、ＰＩ３Ｋ阻害剤）を分化誘導用培地中に存在させることにより、ヒト線維芽細胞から分泌能の高いインスリン産生細胞を効率的に直接誘導することができ、この中、ＰＩ３Ｋ阻害剤（ＬＹ２９４００２）が存在しなくとも分泌能の高いインスリン産生細胞が得られた。また、図２及び図３に示す通り、ＲＳＫ阻害剤（ＢＲＤ７３８９）、ＧＳＫ阻害剤（ＣＨＩＲ９９０２１）、及びｃＡＭＰ誘導剤（フォルスコリン）の３因子の組み合わせで相乗的にインスリンの分泌量が増加したが、ＲＳＫ阻害剤（ＢＲＤ７３８９）及びＧＳＫ阻害剤（ＣＨＩＲ９９０２１）の２因子の組み合わせでも、あるいはＲＳＫ阻害剤（ＢＲＤ７３８９）の１因子のみでも相当量のインスリン分泌量が観察され、インスリン産生細胞への誘導が確認された。この傾向は、培地中にニコチンアミドとＥｘｅｎｄｉｎ-４とを添加しなかった場合についても同様であった（図３参照）。
図４の結果から、ＬＹ２９４００２を除き、ＲＳＫ阻害剤（ＢＲＤ７３８９）、ＧＳＫ阻害剤（ＣＨＩＲ９９０２１）、及びｃＡＭＰ誘導剤（フォルスコリン）の３因子から更にＲＳＫ阻害剤（ＢＲＤ７３８９）を除いた２因子では、インスリンの分泌量が少なく、インスリン産生細胞への誘導にはＲＳＫ阻害剤の存在が重要であることが示唆された。一方、ＢＲＤ７３８９の代わりに別のＲＳＫ阻害剤であるＢＩ－Ｄ１８７０を存在させた３因子でも分泌能の高いインスリン産生細胞が得られた。
なお、分化誘導用培地にウシ胎児血清（ＦＢＳ）を含まない方が、ヒト線維芽細胞から分泌能の高いインスリン産生細胞が得られた。
実施例２ インスリン産生細胞の製造
～ヒト間葉系幹細胞からインスリン産生細胞への直接誘導～
（１）ヒト間葉系幹細胞
脂肪組織から単離されたヒト間葉系幹細胞はタカラバイオ株式会社から購入した。
（２）ヒト間葉系幹細胞からのインスリン産生細胞への直接誘導
ヒト間葉系幹細胞を、ゼラチン（Ｃａｔ＃：１９０－１５８０５，和光純薬工業社製）でコーティングされた３５ｍｍディッシュに５×１０４個ずつ播種し、１００Ｕ／ｍＬペニシリン、１００μｇ／ｍＬストレプトマイシンを添加したＭｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ Ｓｔｅｍ Ｃｅｌｌ Ｇｒｏｗｔｈ Ｍｅｄｉｕｍ ２（Ｃａｔ＃：Ｃ-２８００９；タカラバイオ社製）で、３７℃、５％ＣＯ２条件下でほぼコンフルエントになるまで培養した。
上記のヒト間葉系幹細胞のディッシュの培地を、下記の分化誘導用培地に交換した。
・分化誘導用培地：１０％ウシ胎児血清（ＦＢＳ、Ｈｙｃｌｏｎｅ社製）を添加又は添加せずに、ＩＴＳ-Ｘ（Ｃａｔ＃：５１５０００５６、Ｇｉｂｃｏ社製）、非必須アミノ酸（ＮＥＡＡ：Ｎｏｎ-ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ；Ｃａｔ＃：１１１４００５０、Ｇｉｂｃｏ社製）、Ｇｌｕｔａｍｉｎｅ（Ｇｉｂｃｏ社製；終濃度２ｍｍｏｌ／Ｌ）、ニコチンアミド（Ｃａｔ＃：７２３４０－１００Ｇ、Ｓｉｇｍａ-Ａｌｄｒｉｃｈ社製；終濃度５ｍｍｏｌ／Ｌ）、Ｅｘｅｎｄｉｎ-４（Ｃａｔ＃：ａｖ１２０２１４、Ａｂｃａｍ社製；終濃度５０ｎｇ／ｍＬ）、１００Ｕ／ｍＬペニシリン、１００μｇ／ｍＬストレプトマイシン、及び下記の低分子化合物を添加したＡｄｖａｎｃｅｄ ＤＭＥＭ／Ｆ１２（Ｃａｔ＃：１２６３４０１０；Ｇｉｂｃｏ社製）。
その後、３日毎に同組成の培地へ培地交換を行いながら、３７℃、５％ ＣＯ２条件下で培養した。
なお、誘導用培地にインスリンを１２０μｇ／ｍＬ含む実験においては、インスリンが１２０μｇ／ｍＬ含まれるようヒト組換え体インスリン（Ｃａｔ＃：０９３-０６３５１； Ｗａｋｏ）を添加し調整した。
＜低分子化合物＞
０．５μＭ ＣＨＩＲ９９０２１（Ｃａｔ＃：１３１２２，Ｃａｙｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）
３．７５μＭ フォルスコリン（Ｃａｔ＃：０６３－０２１９３，Ｗａｋｏ）
０．２μＭ ＢＲＤ７３８９（Ｃａｔ＃：ａｂ１４６１６１，Ａｂｃａｍ）
２．５μＭ ＬＹ２９４００２（Ｃａｔ＃：７０９２０，Ｃａｙｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）
（３）結果
上記（２）に従って１４日間培養した結果を図５及び図６に示す。
図中、「４Ｃ」は上記４つの低分子化合物を意味する。「＋ＦＢＳ」は培地中にＦＢＳを存在させたことを示し、「－ＦＢＳ」は培地中にＦＢＳを存在させなかったことを示す。「－ＬＹ２９４００２」は培地中にＬＹ２９４００２を存在させなかったことを示す（即ち、「４Ｃ－ＬＹ２９４００２」は３Ｃと同義）。また、「Ｎｏ ｃｏｍｐｏｕｎｄ」は上記４つの低分子化合物を培地中に存在させなかったことを示す。従って、例えば「Ｎｏ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ－ＦＢＳ」は、４Ｃを存在させず、かつＦＢＳも存在させなかった場合の実験結果を、「４Ｃ－ＦＢＳ－ＬＹ２９４００２」は、４Ｃの中、ＬＹ２９４００２を存在させず、かつＦＢＳも存在させなかった場合の実験結果を、それぞれ表す。
図５及び図６に示す通り、上記低分子化合物を分化誘導用培地中に存在させることにより、ヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞（ＡｄＭＳＣ）から分泌能の高いインスリン産生細胞を効率的に直接誘導することができた。なお、ＬＹ２９４００２が存在しなくとも分泌能の高いインスリン産生細胞が得られた。
また、分化誘導用培地にウシ胎児血清（ＦＢＳ）を含まない方がヒト間葉系幹細胞から分泌能の高いインスリン産生細胞を直接誘導することができた。更に、高濃度（１２０μｇ／ｍＬ）のインスリンを分化誘導用培地に含有して誘導すると、インスリン分泌量が顕著に増加し、より分泌能の高いインスリン産生細胞がヒト間葉系幹細胞から直接効率的に誘導された。

Claims (12)

  1. 線維芽細胞から直接分化誘導することによりインスリン産生細胞を製造する方法であって、（１）ＲＳＫ阻害剤としてのＢＲＤ７３８９又はＢＩ-Ｄ１８７０、及び（２）ＧＳＫ３阻害剤の存在下で、出発材料としての線維芽細胞を培養する工程を含むことを特徴とする、インスリン産生細胞の製造方法。
  2. 前記工程が、さらにｃＡＭＰ誘導剤及び／又はＰＩ３Ｋ阻害剤の存在下で体細胞を培養する工程である、請求項１に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
  3. ＲＳＫ阻害剤がＢＩ-Ｄ１８７０である、請求項１又は２に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
  4. ＧＳＫ３阻害剤がＣＨＩＲ９９０２１である、請求項１～３のいずれか一項に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
  5. ｃＡＭＰ誘導剤がフォルスコリン、又はＰＩ３Ｋ阻害剤がＬＹ２９４００２である、請求項２に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
  6. 前記線維芽細胞がヒト線維芽細胞又は皮膚線維芽細胞である、請求項１～５のいずれか一項に記載のインスリン産生細胞の製造方法。
  7. 線維芽細胞から直接分化誘導することによりインスリン産生細胞を製造するための組成物であって、（１）ＲＳＫ阻害剤としてのＢＲＤ７３８９又はＢＩ-Ｄ１８７０、及び（２）ＧＳＫ３阻害剤を含むことを特徴とする、線維芽細胞からインスリン産生細胞を製造するための組成物。
  8. さらにｃＡＭＰ誘導剤及び／又はＰＩ３Ｋ阻害剤を含む、請求項７に記載の組成物。
  9. ＲＳＫ阻害剤がＢＩ-Ｄ１８７０である、請求項７又は８に記載の組成物。
  10. ＧＳＫ３阻害剤がＣＨＩＲ９９０２１である、請求項７～９のいずれか一項に記載の組成物。
  11. ｃＡＭＰ誘導剤がフォルスコリン、又はＰＩ３Ｋ阻害剤がＬＹ２９４００２である、請求項８に記載の組成物。
  12. 前記線維芽細胞がヒト線維芽細胞又は皮膚線維芽細胞である、請求項７～１１のいずれか一項に記載の組成物。
JP2020555671A 2018-11-14 2019-11-11 インスリン産生細胞の製造方法 Active JP7369347B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018213448 2018-11-14
JP2018213448 2018-11-14
PCT/JP2019/044058 WO2020100789A1 (ja) 2018-11-14 2019-11-11 インスリン産生細胞の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020100789A1 JPWO2020100789A1 (ja) 2021-09-27
JP7369347B2 true JP7369347B2 (ja) 2023-10-26

Family

ID=70731124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020555671A Active JP7369347B2 (ja) 2018-11-14 2019-11-11 インスリン産生細胞の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210395689A1 (ja)
EP (1) EP3882339A4 (ja)
JP (1) JP7369347B2 (ja)
CN (1) CN113015792A (ja)
WO (1) WO2020100789A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022004822A1 (ja) * 2020-06-30 2022-01-06 国立大学法人高知大学 胎児付属物由来組織細胞及び／又は臍帯血細胞を培養するための海洋深層水を含む培地

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4990446B2 (ja) 2001-05-28 2012-08-01 電気化学工業株式会社 関節症治療用注入剤
WO2013176249A1 (ja) * 2012-05-25 2013-11-28 学校法人埼玉医科大学 膵臓ホルモン産生細胞の生産方法及び膵臓ホルモン産生細胞、並びに分化誘導促進剤
GB201211606D0 (en) * 2012-06-29 2012-08-15 Cancer Res Technology Method for reprogramming somatic cells to pancreatic beta-cells
EP3031905A4 (en) * 2013-08-07 2017-04-26 Kyoto University Method for producing pancreatic hormone-producing cell
JP6886195B2 (ja) 2016-09-30 2021-06-16 京都府公立大学法人 体細胞を製造する方法、体細胞、及び組成物

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cytotherapy，2013年，Vol.15，p.1228-1236
Islets，2010年，Vol.2，p.112-120
J. Cell. Physiol.，2018年02月，Vol.233，p.1627-1637
PNAS，2002年，Vol.99，p.16105-16110
PNAS，2003年，Vol.100，p.7117-7122
PNAS，2010年，Vol.107，p.15099-15104
Stem Cells，2009年，Vol.27，p.1941-1953
日本薬理学雑誌，2014年，Vol.144，p.8-12
昭和大学薬学雑誌，2011年，Vol.2，p.127-138

Also Published As

Publication number Publication date
EP3882339A1 (en) 2021-09-22
US20210395689A1 (en) 2021-12-23
JPWO2020100789A1 (ja) 2021-09-27
EP3882339A4 (en) 2022-08-17
CN113015792A (zh) 2021-06-22
WO2020100789A1 (ja) 2020-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220090008A1 (en) Colony forming medium and use thereof
JP6886195B2 (ja) 体細胞を製造する方法、体細胞、及び組成物
JP7406196B2 (ja) 神経様細胞の製造方法
JP2017104091A (ja) 間葉系細胞の製造方法
JP6383436B2 (ja) 神経系細胞の製造方法
JP7369347B2 (ja) インスリン産生細胞の製造方法
JP6968347B2 (ja) 肝細胞の製造方法
JP7369346B2 (ja) インスリン産生細胞の製造方法、及び組成物
JP7248986B2 (ja) インスリン産生細胞の製造方法
US20200354680A1 (en) Method for producing cardiomyocytes

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230904

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230926

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7369347

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150