JPH08116966A - Bovine embryonic stem cell and its preparation - Google Patents

Bovine embryonic stem cell and its preparation

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Publication number
JPH08116966A
JPH08116966A JP6284153A JP28415394A JPH08116966A JP H08116966 A JPH08116966 A JP H08116966A JP 6284153 A JP6284153 A JP 6284153A JP 28415394 A JP28415394 A JP 28415394A JP H08116966 A JPH08116966 A JP H08116966A
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JP
Japan
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cells
bovine
blastocyst
cell
chromosome
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JP6284153A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Nagai
政僖 永井
Kazuhiro Saeki
和弘 佐伯
Makoto Takakura
良 高倉
Masao Kishi
昌生 岸
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Snow Brand Milk Products Co Ltd
Original Assignee
Snow Brand Milk Products Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To prepare bovine embryonic stem cells which can be subcultured in a large volume and can be used as a material for transduction of exotic gene or bovine ontogenesis. CONSTITUTION: The inner cell mass and trophectoderm are taken out of a blastocyst originating from bovine fertilized ovum and cultured on the inactivated feeder cells in a medium containing at least fetal calf serum, 2- mercaptoethanol, leukemia control factor and basic fibroblast growth factor, and the embryonic stem cells are isolated and collected from the cell culture mixture. The embryonic cells show morphologically the same shape as the inner cell mass of the blastocyst and the mitotic image shows XY or XX type diploid cell nucleus under microscopic observation and the X-chromosomes are activated to express SSEA-1 or LE<x> antigen and their subculture is possible.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はウシ胚性幹細胞(Embryo
nic Stem Cells以下ESCと記す)およびその作製方法
に関する。本発明で得られる細胞株は、継代培養が可能
なため大量に増殖させることが可能であり、キメラウシ
の作製や、核移植による個体発生などに使用可能とな
る。
The present invention relates to bovine embryonic stem cells (Embryo
nic Stem Cells (hereinafter referred to as ESC) and a method for producing the same. Since the cell line obtained in the present invention can be subcultured, it can be proliferated in a large amount and can be used for production of chimeric cows, ontogeny by nuclear transfer, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のESCはマウスやラットなどの実
験動物由来のもののみが知られている。このESCは、
初期発生過程で見られる内部細胞塊から原始外胚葉まで
の細胞に似た性質を保持したまま培養下で継代維持でき
る細胞株である。近年、哺乳動物の遺伝子操作や、キメ
ラ動物の作出に使用する目的で、マウス以外の哺乳動物
のESCを作製することが検討されている。特表平4─
500909号公報には家畜からESCを誘導する方法
が開示されているが、この公報に記載されたウシ由来の
細胞は継代培養期間が短く、真のESCとは言いがた
く、その細胞学的特徴も明らかでない。この先行文献で
は真のESCはブタ由来の細胞について記載されている
のみである。またこの公報に記載された方法を追試して
もウシ由来のESCを得ることができなかった。特表平
3─503241号公報、特開平5─304951号お
よび特開昭6─38742号公報にはESCの作製方法
や培養方法が開示されているがいずれもマウスやラット
由来のESCであって、ウシのESCではない。このよ
うに従来の技術では、ウシESCを得ることは不可能で
あり、ウシESCがどのような細胞学的性質を有するも
のなのか推測されているだけである。ウシESCが容易
に入手可能となることにより、クローンウシの作出や、
特定遺伝子を導入したウシの作製が容易となるなど家畜
改良の面からもその要求が大きい。
2. Description of the Related Art Only conventional ESCs derived from experimental animals such as mice and rats are known. This ESC is
It is a cell line that can be passage-maintained in culture while maintaining the properties similar to those of cells from the inner cell mass to the primitive ectoderm that are found in the early developmental process. In recent years, production of ESCs of mammals other than mice has been studied for the purpose of use in genetic engineering of mammals and production of chimeric animals. Special table flat 4-
500909 discloses a method for inducing ESCs from livestock, but the bovine-derived cells described in this publication have a short subculture period, and it is hard to say that they are true ESCs. The characteristics are also unclear. In this prior document, true ESC is only described for cells of porcine origin. Further, it was not possible to obtain bovine-derived ESC even when the method described in this publication was additionally tested. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-503241, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-304951, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-38742 disclose a method for producing ESC and a method for culturing ESC, which are all derived from mouse or rat. , Not bovine ESC. As described above, it is impossible to obtain bovine ESC by the conventional technique, and it is only speculated what kind of cytological property bovine ESC has. The availability of bovine ESC facilitates the production of cloned bovine,
There is a great demand for improving livestock, such as facilitating production of cattle into which a specific gene has been introduced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来得ること
のできなかったウシESCを提供することを課題とす
る。またさらに、ウシESCの細胞学的な特徴を明らか
にし、この細胞学的特徴を有するESCを作製する方法
を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bovine ESC which has hitherto been unavailable. Furthermore, it is an object of the present invention to clarify the cytological characteristics of bovine ESC and to provide a method for producing ESCs having this cytological characteristic.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の技術で
は得ることのできなかったウシESC細胞を初めて提供
するものである。小動物のESCは現在の技術では比較
的容易に得ることができる。これは例えばマウスの授精
卵が胚盤胞にまで成長した段階で回収し、この胚盤胞を
体外で培養し、内部細胞塊(inner cell mass : 以下I
CM)から継代培養可能な未分化の細胞を選択すること
で得られる。しかしウシについてはマウスの場合と同じ
操作をおこなってもESCが得られない。何らかの工夫
が必要である。この問題を解決するために本発明におい
ては、胚盤胞から栄養外胚葉を含む状態でICMを取り
出し、これを培養に付し、栄養外胚葉とICMが共存す
る条件下で培養を行った。胚盤胞の採取は従来の技術と
同様にして授精したウシの子宮洗浄を行うことによって
得ることができる。あるいは、ウシの卵巣から分離した
未成熟卵子を成熟させた後、体外授精を行い、体外で培
養して形成させた胚盤胞等が比較的容易に入手可能であ
る。あるいは、比較的回収数は少ないが、正常の性周期
のウシの授精を確認後、子宮洗浄を行って得ても良い。
培養にあたっては、マイトマイシン処理をしたSTO細
胞株をフィーダー細胞として用いて、その上で培養す
る。培養液は通常、胚盤胞の培養に用いる培養液を使用
する。例えば特開表3−503841号公報に記載され
ているアミノ酸を補足した培養液、あるいは市販の細胞
培養液が使用可能であり、たとえばダルベッコMEMな
どを例示できる。この培養液の成分として特にウシ胎児
血清(FCS)、2−メルカプトエタノール(2M
E)、白血病阻害因子(LIF)、塩基性線維細胞増殖
因子(bFGF)が必須成分である。各成分は、それぞ
れFCS10%、2ME0.1 mM 1 LIF103 unit/m
l、bFGF 10 ng/mlの濃度とすることが好ましい。
The present invention provides, for the first time, bovine ESC cells which could not be obtained by conventional techniques. Small animal ESCs are relatively easy to obtain with current technology. For example, this is collected at the stage when a fertilized egg of a mouse has grown to a blastocyst, and this blastocyst is cultured in vitro to give an inner cell mass (hereinafter referred to as I
It is obtained by selecting undifferentiated cells that can be subcultured from CM). However, ESC cannot be obtained for cows even if the same operation as for mice is performed. Some kind of ingenuity is required. In order to solve this problem, in the present invention, ICM was taken out from a blastocyst in a state containing trophectoderm, subjected to culture, and cultured under the condition that trophectoderm and ICM coexist. The blastocyst can be obtained by washing the uterus of a bovine inseminated in the same manner as in the conventional technique. Alternatively, blastocysts and the like formed by in vitro insemination after culturing the immature ova isolated from bovine ovaries and culturing them in vitro are relatively easily available. Alternatively, it may be obtained by performing uterine lavage after confirming the insemination of a cow having a normal sexual cycle, although the number of recovered animals is relatively small.
In culturing, the STO cell line treated with mitomycin is used as a feeder cell, and culturing is performed thereon. As the culture medium, a culture medium used for culturing blastocysts is usually used. For example, a culture medium supplemented with an amino acid described in JP-A-3-503841 or a commercially available cell culture medium can be used, and examples thereof include Dulbecco's MEM. As components of this culture solution, especially fetal calf serum (FCS), 2-mercaptoethanol (2M
E), leukemia inhibitory factor (LIF), and basic fibrocyte growth factor (bFGF) are essential components. Each component is 10% FCS, 2ME 0.1 mM 1 LIF10 3 unit / m
It is preferable that the concentration is l, bFGF 10 ng / ml.

【0005】この培養液を用いて培養すると細胞がフィ
ーダー層に接着し、次いで伸展してくる。この伸展した
細胞がコロニー形成するまで培養液を3〜7日ごとに交
換しする。形成したコロニーは栄養外胚葉とICMの混
合コロニーである。このコロニーを顕微鏡下で観察しな
がら細胞の形態から栄養外胚葉とICMの存在を確認す
る。コロニーはトリプシン処理で細胞を分散させ、新し
いフィーダー細胞を形成させた24穴プレートに植え継
ぎを行う。植え継ぎを繰り返すことにより増殖を停止す
るものが増加する。これは培養にともなって、分化した
細胞が出現し、これらの分化細胞の増殖がコロニーを形
成しなくなるからである。
When cells are cultured using this culture medium, the cells adhere to the feeder layer and then spread. The culture medium is exchanged every 3 to 7 days until the spread cells colonize. The formed colony is a mixed colony of trophectoderm and ICM. The presence of trophectoderm and ICM is confirmed from the cell morphology by observing this colony under a microscope. The colonies are treated with trypsin to disperse the cells, and subcultured on a 24-well plate in which new feeder cells are formed. Repeated subculture increases the number of those that stop growing. This is because differentiated cells appear with culture and the proliferation of these differentiated cells does not form colonies.

【0006】継代を4代以上繰り返し、安定な未分化細
胞の形態をとる細胞が形成したコロニーに顕微鏡観察、
染色体分析、SSEA−1(Stage-specific embryonic
antigen-1) またはLeX 抗原の存在の3項目の試験を
おこなってESCであることを確認する。ESCは細胞
を継代培養することができると同時に、その形態を観察
するとICMと判断できる形態学的特徴を有している。
即ち正常な未分化幹細胞としての形態を有していること
である。このため、細胞核型と形態の観察はICMとし
ての特徴を確認する上で必須である。本発明で得られる
ウシESCは、単独でフィーダー細胞上で培養を行った
時、コロニーを形成し、分化した細胞を含まない。また
形態学的にはICMと同一の形態を有している。この形
態学的な特徴は、仁を含む大きな核を有し、細胞質中に
は液胞状の構造が存在し、細胞間の境界が明瞭である。
Microscopic observation of colonies formed by cells having stable undifferentiated cell morphology after repeated passage for 4 generations or more,
Chromosome analysis, SSEA-1 (Stage-specific embryonic
Confirm the presence of ESC by conducting a three-item test for the presence of antigen-1) or Le X antigen. ESC is capable of subculturing cells, and at the same time has morphological characteristics that can be judged as ICM when its morphology is observed.
That is, it has a morphology as a normal undifferentiated stem cell. Therefore, observation of cell karyotype and morphology is essential for confirming the characteristics of ICM. The bovine ESC obtained in the present invention forms a colony when cultured alone on feeder cells and does not contain differentiated cells. Morphologically, it has the same form as ICM. This morphological feature has a large nucleus containing nucleoli, a vacuolar structure exists in the cytoplasm, and the boundaries between cells are clear.

【0007】また細胞核型は以下のような特徴を有して
いる。本細胞の細胞核型は、2倍体であり 2n=60の正常
な染色体数を示している。またブロモデオキシリウリジ
ン (BrdU) 取り込み後染色体の観察を行うとX染色
体が不活性化した細胞の比率が極めて低い値を示す。こ
の染色体の活性状態の判定は、複製時期を指標に、アク
リジンオレンジ染色をおこなって決定するものである。
哺乳類の雌では2本のX染色体(XX)のうち1本の活
性を全体に抑制して、雌雄間の遺伝子発現を調節する。
これは、通常胚発生の初期に起こるが、ICM細胞では
不活性化されておらず、マウスなどのESCも同様であ
る。従ってX染色体の染色結果、常染色体と同様に染色
されるものを活性染色体、著しく違った状態に染色され
るものを不活性化染色体とすると、本発明のウシESC
のX染色体は不活性化されていないと判断できる。この
ような特徴からも、本発明細胞は分化していないICM
の特徴を有しているといえる。
The cell karyotype has the following characteristics. The cell karyotype of this cell is diploid and shows a normal chromosome number of 2n = 60. In addition, when the chromosome is observed after incorporation of bromodeoxyliuridine (BrdU), the ratio of cells in which the X chromosome is inactivated shows a very low value. The determination of the active state of this chromosome is performed by acridine orange staining using the replication time as an index.
In mammalian females, the activity of one of the two X chromosomes (XX) is totally suppressed to regulate gene expression between males and females.
This usually occurs in the early stage of embryonic development, but it is not inactivated in ICM cells, and ESCs of mice and the like are the same. Therefore, as a result of staining the X chromosome, if the one that stains similarly to the autosomal chromosome is the active chromosome and the one that stains in a significantly different state is the inactivated chromosome, the bovine ESC of the present invention.
It can be judged that the X chromosome of is not inactivated. From such characteristics as well, the cells of the present invention are not differentiated ICM
It can be said that it has the characteristics of.

【0008】本発明の細胞が未分化のESCであること
の基本的証明として、未分化特異的マーカーの発現を挙
げることができる。これは未分化細胞に特異的に発現さ
れるマーカーの一つであるSSEA−1(Stage-specif
ic embryonic antigen-1) あるいはLex を発現してい
ることを確認することによって行うことができる。SS
EA−1は Solter & Knowles , Proc Natl Acad Sci U
SA, Vol.75, 5565, 1978に記載されている細胞分化の重
要マーカーであり、Lex は Nomoto et al.,Exp. Cell
Res..Vol.164,pp 48-62,1986に記載されている細胞分
化のマーカーであり、それぞれ分化にともなって消失す
る。例えば、本発明実施例でフィーダー細胞として使用
しているSTO細胞(ATCC CRL−1503)や
線維芽細胞は通常、形態変化を起こさずに長期間培養が
可能であるが、このSSEA−1あるいはLex が存在
しない。これらの抗原は、細胞の分化の指標として重要
な抗原であるが、ESCの特定や、単離に用いられたこ
とはない。両者はかっては同一の抗原と考えられていた
が、近年になり、両者の抗体の認識に違いがあることが
明らかとなった。しかし、本発明においては、目的とす
るESCを得るためにはいずれの抗体を使用しても良
い。SSEA−1あるいはLex の発現を確認するもっ
とも簡便な方法は、SSEA−1あるいはLex に対す
る抗体を用いて細胞を抗体染色することである。このS
SEA−1あるいはLex に対する抗体は市販されてお
り容易に入手可能である。本発明によるウシESCはこ
のSSEA−1あるいはLex 染色陽性となる。
Expression of an undifferentiation-specific marker can be mentioned as a basic proof that the cells of the present invention are undifferentiated ESCs. This is one of the markers specifically expressed in undifferentiated cells, SSEA-1 (Stage-specif
ic embryonic antigen-1) or Le x can be confirmed. SS
EA-1 is Solter & Knowles, Proc Natl Acad Sci U
Lex is an important marker of cell differentiation described in SA, Vol.75, 5565, 1978, and Le x is Nomoto et al., Exp. Cell.
Res .. Vol. 164, pp 48-62, 1986, which is a marker for cell differentiation and disappears with differentiation. For example, STO cells (ATCC CRL-1503) and fibroblasts used as feeder cells in the examples of the present invention can usually be cultured for a long period of time without causing morphological changes. x does not exist These antigens are important antigens as indicators of cell differentiation, but have never been used for ESC identification or isolation. Both were once thought to be the same antigen, but in recent years it has become clear that there is a difference in their recognition of antibodies. However, in the present invention, any antibody may be used to obtain the desired ESC. The most convenient way to confirm the expression of SSEA-1 or Le x is to the cells for antibody staining using an antibody against SSEA-1 or Le x. This S
Antibodies to SEA-1 or Le x are commercially available and can be easily obtained. The bovine ESC according to the present invention becomes positive for SSEA-1 or Le x staining.

【0009】ウシESCは細胞分化の機能を有してお
り、この細胞を用いたキメラの作製や細胞核移植、遺伝
子導入による形質転換動物の作製などの材料とすること
ができる。
[0009] Bovine ESC has a cell differentiation function, and can be used as a material for producing chimeras using these cells, cell nuclear transfer, and producing transgenic animals by gene transfer.

【0010】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細
に説明する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【実施例】【Example】

(1)ウシ胚盤胞の回収 ホルスタイン種の雌牛にあらかじめホルモン刺激を行
い、過剰***を促した後、黒毛和種の***で人工授精を
行った。人工授精後7〜8日目に常法によって子宮をフ
ラッシングして胚盤胞を回収した。この胚盤胞は顕微鏡
下に鋭利な金属ブレードで切断し、胚盤胞を内部細胞塊
(ICM)とその周囲の栄養外胚葉のみを取り出した。
(1) Collection of bovine blastocysts Holstein cows were stimulated with hormones in advance to promote superovulation, and then artificial insemination was performed using Japanese black sperm. Seven to eight days after the artificial insemination, the uterus was flushed by a conventional method to collect blastocysts. The blastocyst was cut under a microscope with a sharp metal blade, and only the inner cell mass (ICM) and the vegetative ectoderm around the blastocyst were taken out.

【0011】(2)ESCの樹立 あらかじめコラーゲンコーティング処理を行った24ウ
エルの細胞培養プレートに、マイトマイシンC(10μg/
ml)で処理したSTO細胞を2×105 /ウエルの細胞
密度に単層培養して、フィーダー細胞とした。この細胞
培養プレートに前記で分離したICMとその周囲の栄養
外胚葉を総数93個を移植し培養を行った。培養は10
%FCS(FBS製)、10-4M 2ME(ギブコ製)1
03units/ml、LIF(アムラド製)10ng/ml のヒトbF
GF、1%の非必須アミノ酸(ギブコ製)を含むダルベ
ッコのMEMを用いて培養を行った。培養は37℃、5
%CO2 含有空気の条件とし、培地は3〜4日に1度全
量を交換した。培養3〜4日目で観察したところ71個
がフィーダー層に付着しコロニー形成を行っていた。培
養5日目には円状に広がり(図1a)、さらに培養を継
続したところ中心部がやや盛り上がったコロニーを形成
した。ICMの細胞が中心部のみならず周辺部にも広が
っていた(図1b)。公知のマウスESCと比較した場
合、仁を含む大きな核は類似しているが、顕著な液胞様
の構造が存在し、細胞間の境界はかなり明瞭で上皮様形
態を示す。またこれとよく似てはいるがコロニー周辺部
にはより上皮様の性質が強い内胚葉細胞が認められた
(図1c)。ICM様のコロニーをタングステン針を用
いてはがし、0.25%トリプシン/0.4% EDTA溶液で
5〜10分間室温で処理し細胞を分離し、ピペッティン
グで細胞を新しいフィーダー層を形成させた24ウエル
プレートにで移植した。
(2) Establishment of ESC Mitomycin C (10 μg /
ml) treated STO cells were monolayer-cultured at a cell density of 2 × 10 5 / well to obtain feeder cells. A total of 93 ICMs separated above and the vegetative ectoderm around them were transplanted to this cell culture plate and cultured. Culture is 10
% FCS (made by FBS), 10 -4 M 2ME (made by Gibco) 1
0 3 units / ml, LIF (Amrad) 10 ng / ml human bF
The culture was performed using Dulbecco's MEM containing GF and 1% of non-essential amino acids (manufactured by Gibco). Culture at 37 ℃, 5
Under the condition of air containing% CO 2 , the total amount of the medium was exchanged once every 3 to 4 days. When observed on the 3rd to 4th days of culture, 71 colonies adhered to the feeder layer and formed. On the 5th day of culture, it spreads in a circle (Fig. 1a), and when the culture was continued, colonies with a slightly raised central part were formed. The cells of ICM spread not only in the central part but also in the peripheral part (Fig. 1b). When compared to the known mouse ESCs, the large nuclei containing nucleoli are similar, but there are prominent vacuolar-like structures and the cell-cell boundaries are fairly clear and exhibit an epithelial-like morphology. Although similar to this, endoderm cells with strong epithelial-like properties were observed in the periphery of the colony (Fig. 1c). Peel off ICM-like colonies using a tungsten needle, treat with 0.25% trypsin / 0.4% EDTA solution for 5-10 minutes at room temperature to separate cells, and pipet them into a 24-well plate with a new feeder layer formed. Transplanted in.

【0012】継代2代目以降も同様にして、コロニー形
成を顕微鏡観察下で、分化細胞とICM細胞を区別しな
がら培養を継続した。この結果を、図2に示す。図2に
示されるように継代するごとに徐々に未分化コロニーを
含むものが減少する。20個の胚盤胞を培養して18個
が未分化コロニーを形成した。これらのコロニー由来の
細胞を継代すると同様のコロニーを生じるものは代を重
ねるごとに減少し、2代目17株、3代目11株、4代
目6株、5代目1株となった。培養を継続することがで
きたのはこの株のみで、TSHK−2と命名した。この
株は4代目までは徐々に内胚葉細胞が消失し、5代目移
行はES様細胞のみとなった。TSHK−2は9代目ま
で培養し、細胞形態的にもESCであることが確認でき
た。この細胞株TSHK−2は植え継ぎ後コロニーが明
瞭に認められるまでに7〜10日を必要とするが、その
後は、細胞の増殖が比較的速くなる性質を有している。
この細胞株のコロニー形成の顕微鏡観察像を図3a、
b、cに示す。aで観察されたコロニーが2日後にはb
のように約2倍以上に増殖し、この状態の細胞は図3c
に示すように非常に密な状態であった。対照としてマウ
ス由来のES細胞コロニーの顕微鏡観察像を図3dに示
した。両者を比較するとその差は歴然としており、本発
明により得たウシESCは、細胞間の境界が明瞭で小さ
な液胞状の構造が多い点で異なっていた。
In the same way, from the second passage onward, the culture was continued while observing the formation of colonies under a microscope while distinguishing differentiated cells from ICM cells. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the number of undifferentiated colonies gradually decreased with each passage. 20 blastocysts were cultured and 18 formed undifferentiated colonies. Those that produced similar colonies when cells derived from these colonies were subcultured decreased with the passage of time, and the number of strains became 17 strains of the 2nd generation, 11 strains of the 3rd generation, 6 strains of the 4th generation, 1 strain of the 5th generation. Only this strain was able to continue culturing and was designated TSHK-2. In this strain, endoderm cells gradually disappeared until the 4th generation, and only ES-like cells migrated to the 5th generation. TSHK-2 was cultured up to the 9th generation, and it was confirmed that the cell morphology was ESC. This cell line TSHK-2 requires 7 to 10 days until a colony is clearly recognized after subculturing, but after that, it has a property that cell growth is relatively fast.
A microscopic image of colony formation of this cell line is shown in FIG.
Shown in b and c. The colony observed in a is b after 2 days
As shown in Fig. 3c, cells in this state proliferate about 2 times or more.
It was in a very dense state as shown in. As a control, a microscope image of a mouse-derived ES cell colony is shown in FIG. 3d. When the two were compared, the difference was obvious, and the bovine ESC obtained by the present invention was different in that the boundaries between cells were clear and many small vacuolar structures were present.

【0013】(3)ウシESCの細胞核型と染色体分析 継代した細胞の細胞核型の分析と染色体分析を行った。
染色体分析は複製バンド法により行った。培養細胞にB
rdU 150μg/mlを加え、11〜14時間インキュベー
ションを行って細胞内に取り込ませた。細胞をハーベス
トする3時間前に、コルセミド0.3 μg/mlを加えて培養
を行った。細胞を 0.075M KClを用いて室温で10
分間、低張処理した後、メタノールと酢酸3:1の混合
カルノア固定液で固定した。染色体標本は通常の空気乾
燥法で作製し、直前に調製したアクリジンオレンジ溶液
で染色し、蛍光顕微鏡で観察を行った。培養2代目コロ
ニー6サンプルを任意に選択し、その細胞の雌雄判定、
核型、およびX染色体の不活性化を観察したその結果を
表1に示した。
(3) Cell karyotype and chromosome analysis of bovine ESC The cell karyotype and chromosome analysis of the passaged cells were performed.
Chromosome analysis was performed by the replica band method. B for cultured cells
rdU (150 μg / ml) was added, and the cells were incubated for 11 to 14 hours for incorporation into cells. Three hours before harvesting the cells, 0.3 μg / ml of colcemid was added and the cells were cultured. Cells were incubated with 0.075M KCl at room temperature for 10
After hypotonic treatment for 3 minutes, it was fixed with a mixed Carnoy's fixative solution of methanol and acetic acid 3: 1. Chromosome specimens were prepared by an ordinary air drying method, stained with the acridine orange solution prepared immediately before, and observed with a fluorescence microscope. 6 samples of the second colony of culture are arbitrarily selected, and sex determination of the cells is performed,
The results obtained by observing the karyotype and inactivation of the X chromosome are shown in Table 1.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】培養2代目の細胞は7株中3株が雄(X
Y)、4株が雌(XX)であった。観察した細胞の85
%以上が2倍体(22=60)細胞であり雌雄でこの出
現頻度には差はなかった。哺乳類の雌では2本のX染色
体のうち、1本の活性を全体に抑え、雌雄間の遺伝子量
の補正を行っており、この現象をX染色体の不活性化と
呼ぶ。雌マウスの例ではX染色体の不活性化は胚発生の
初期におこるが、胚盤胞のICM細胞では起こっていな
い。またマウス由来のESCでも2本のX染色体は活性
化されている。このマウス由来のESCは分化に伴って
X染色体が1本、不活性化することが確認されており、
このことからX染色体の活性化をESCの指標とするこ
とができる。培養2代目の細胞のX染色体の不活性化は
染色体の染色状態によって判定される。不活性化X染色
体はS期後期に複製され、一様に染色されるが、活性X
染色体は常染色体と同様に染色される。表1に示した7
試料のうち雌細胞であって、このようなX染色体が活性
化されているものは試料4であった。試料4はTSHK
−2の親株であり、ICMの状態を有した細胞であるこ
とが確認できた。しかし長期継代できなかった細胞の親
株である標本6、7は不活性化X染色体を持つ細胞の頻
度がそれぞれ39%、82%で標本4の5%に比較して
有意に高かったことから、これらの標本の細胞はICM
段階からさらに分化したものと考えられた。また雄の細
胞株については性染色体がXYとなっており、X染色体
は活性化されている。なおTSHK−2の9代継代後の
細胞は、2代目と同様の細胞核型と活性化X染色体を有
していることが確認できた。
In the second generation of cells, 3 out of 7 cells were male (X
Y), 4 strains were female (XX). 85 cells observed
% Or more were diploid (22 = 60) cells, and there was no difference in the appearance frequency between males and females. In female mammals, the activity of one of the two X chromosomes is suppressed as a whole to correct the gene amount between male and female, and this phenomenon is called inactivation of X chromosome. In the case of female mice, X chromosome inactivation occurs early in embryogenesis, but not in blastocyst ICM cells. In addition, in mouse-derived ESC, two X chromosomes are activated. It has been confirmed that this mouse-derived ESC inactivates one X chromosome with differentiation,
From this, activation of the X chromosome can be used as an index of ESC. Inactivation of the X chromosome of the second generation cultured cells is determined by the staining state of the chromosome. The inactivated X chromosome replicates late in S phase and is uniformly stained, but
Chromosomes stain similarly to autosomes. 7 shown in Table 1
Among the samples, Sample 4 was a female cell in which such an X chromosome was activated. Sample 4 is TSHK
It was confirmed that the cell strain was the parent strain of -2 and had an ICM state. However, since the frequencies of cells with inactivated X chromosome were 39% and 82%, respectively, in Samples 6 and 7, which were the parent strains of cells that could not be passaged for a long period of time, were significantly higher than those in Sample 4 of 5%. , The cells of these specimens are ICM
It was considered that the stage was further differentiated. Further, in the male cell line, the sex chromosome is XY, and the X chromosome is activated. It was confirmed that the cells after the 9th passage of TSHK-2 had the same cell karyotype and activated X chromosome as those of the 2nd passage.

【0016】(4)ウシESCの未分化特異的マーカー
の検出 未分化特異的マーカーの検出を9代継代したTSHK−
2株、マウスESC、フィーダーのSTO細胞および胚
盤胞の培養8日目の細胞について行った。検出は未分化
表面抗原Lex または SSEA−1に対するモノクロ
ーナル抗体を用いた免疫細胞学的検出法により行った。
各培養細胞を4%パラホルムアルデヒド溶液を用いて室
温で10分間固定した。ついで100倍希釈した抗マウ
スLex モノクローナル抗体ラットIgM(LEX−
2:三井製薬工業製)を加え、37℃で1時間インキュ
ベートした。次いでビオチン化抗ラットIgMで処理
し、アビジン/ビオチン─パーオキシダーゼ複合体と反
応させた(ABCキット:ベクター社製)。ついで0.
3%過酸化水素水で30分間処理して内在性のパーオキ
シダーゼを失活させた後、0.2 mg/mlジアミノベンチジ
ンと0.03%過酸化水素水を含む50mMトリス/塩酸緩衝液
(pH7.6)を用いて室温で処理して発色させた。陽性細胞
は赤く染色される。9代継代したTSHK−2株は染色
され未分化抗原LEX−2を発現していることが確認さ
れた。またマウスESCも同様に染色された。しかし分
化した細胞であるSTO細胞は染色されなかった。この
結果から本発明の細胞は未分化な細胞であることが確認
された。また胚盤胞の初代培養8日目のコロニーは、コ
ロニーの中心部と辺縁部が顕著に染色されていた。この
部位はこれまでの知見から、胚盤胞のICMに相当する
細胞に由来した細胞集団であることが確認されている。
また栄養外胚葉に相当する細胞は染色されていなかっ
た。以上の結果からLex またはSSEA−1を発現し
ている細胞はICM由来であることが確認された。
(4) Detection of undifferentiated specific marker of bovine ESC TSHK-in which the undifferentiated specific marker was detected for 9 passages
2 strains, mouse ESC, feeder STO cells and blastocysts on day 8 of culture were used. Undifferentiated surface antigen Le x or It was performed by an immunocytological detection method using a monoclonal antibody against SSEA-1.
Each cultured cell was fixed with a 4% paraformaldehyde solution at room temperature for 10 minutes. Then, a 100-fold diluted anti-mouse Le x monoclonal antibody rat IgM (LEX-
2: Mitsui Pharmaceutical Co., Ltd.) was added and incubated at 37 ° C. for 1 hour. Then, it was treated with biotinylated anti-rat IgM and reacted with an avidin / biotin-peroxidase complex (ABC kit: vector). Then 0.
After deactivating the endogenous peroxidase by treating with 3% hydrogen peroxide solution for 30 minutes, 50 mM Tris / HCl buffer containing 0.2 mg / ml diaminobenzidine and 0.03% hydrogen peroxide solution.
(pH 7.6) was used at room temperature for color development. Positive cells stain red. The 9th passage TSHK-2 strain was stained and confirmed to express the undifferentiated antigen LEX-2. Mouse ESC was also stained in the same manner. However, the differentiated cells, STO cells, were not stained. From this result, it was confirmed that the cells of the present invention are undifferentiated cells. In the colonies of the blastocysts on the 8th day of primary culture, the central portion and the peripheral portion of the colonies were markedly stained. From this knowledge, it has been confirmed that this site is a cell population derived from cells corresponding to the ICM of blastocyst.
The cells corresponding to trophectoderm were not stained. From the above results, it was confirmed that the cells expressing Le x or SSEA-1 were derived from ICM.

【0017】以上の操作によりウシ胚盤胞から継代可能
な細胞を選別し、顕微鏡観察、細胞核学および染色体分
析、未分化抗原の検出を行った結果得られた細胞がウシ
ESCであることを確認できた。
By the above operation, cells that can be passaged from bovine blastocysts were selected, and the cells obtained as a result of microscopic observation, cell nucleology and chromosome analysis, and detection of undifferentiated antigen were confirmed to be bovine ESCs. It could be confirmed.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明の実施により、これまで提供され
ていなかったウシESCを得ることができる。ESCは
大量にしかも継代培養することが可能であり、外来遺伝
子の導入や、ウシの個体発生の材料として使用すること
が可能となる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY By carrying out the present invention, bovine ESC which has not been provided so far can be obtained. ESC can be subcultured in a large amount and can be used as a material for introducing a foreign gene or for bovine ontogeny.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】生物(ウシ胚盤胞から取り出したICMと栄養
外胚葉をフィーダー細胞上培養した際に形成するコロニ
ー)の形態の細胞形態の観察像 (100 倍) を示す。aは
培養5日目のコロニー形態 (200 倍)、bは培養10日
目のICM細胞のコロニー形態、cは内胚葉細胞の形態
(100 倍)、dは分化した細胞の混入状態 (100倍)を
それぞれ示す。
FIG. 1 shows an observation image (100 ×) of a cell morphology of an organism (a colony formed when an ICM taken out from a bovine blastocyst and a trophectoderm are cultured on a feeder cell). a is colony morphology (200 times) on day 5 of culture, b is colony morphology of ICM cells on day 10 of culture, and c is morphology of endoderm cells.
(100 times), d shows the mixed state of differentiated cells (100 times).

【図2】20個の胚盤胞を継代培養した時のコロニー形成
能を有する株数の変化を示す。
FIG. 2 shows changes in the number of strains capable of forming colonies when 20 blastocysts were subcultured.

【図3】生物(TSHK−2細胞株の形成するコロニ
ー)の顕微鏡観察像 (200 倍)を示す。aは継代後19
日目のコロニー、bは同じコロニーの2日後の像、cは
同じ条件の他のコロニー、dは対照としたマウスESC
を示す。
FIG. 3 shows a microscope image (200 ×) of an organism (colonies formed by the TSHK-2 cell line). a is 19 after passage
Day 1 colony, b 2 day image of the same colony, c another colony under the same conditions, d mouse ESC as control
Indicates.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記特性を有するウシ胚性幹細胞。 (1)細胞形態:顕微鏡観察において、仁を含む大きな
核を有し、細胞質中には液胞状の構造が存在し、細胞間
の境界が明瞭である。 (2)細胞核型および染色体の不活性化:***像はXY
またはXX型の2倍体細胞核型を呈し、X染色体は活性
化されている。 (3)SSEA−1(Stage-specific embryonic antig
en-1) あるいはLex 抗原を発現している。 (4)継代培養が可能である。
1. A bovine embryonic stem cell having the following characteristics. (1) Cell morphology: Under microscopic observation, it has a large nucleus containing nucleoli, a vacuolar structure is present in the cytoplasm, and the boundaries between cells are clear. (2) Cell karyotype and chromosome inactivation: division image is XY
Alternatively, it exhibits a diploid cell karyotype of XX type, and the X chromosome is activated. (3) SSEA-1 (Stage-specific embryonic antig
en-1) or the Le x antigen is expressed. (4) Subculture is possible.
【請求項2】 (1)ウシの胚に由来する胚盤胞より内
部細胞塊と栄養外胚葉を取り出す工程 (2)不活性化したフィーダー細胞上で、内部細胞塊と
栄養外胚葉を少なくともウシ胎児血清、2─メルカプト
エタノール、白血病抑制因子及び塩基性線維細胞増殖因
子を含む培地で培養する工程 (3)顕微鏡観察、染色体染色、抗SSEA−1抗体、
あるいは抗Lex 抗体との反応性により胚性幹細胞を選
別する工程 からなる請求項1の(1)〜(4)の特性を有するウシ
胚性幹細胞の作製方法。
2. (1) A step of extracting an inner cell mass and trophectoderm from a blastocyst derived from a bovine embryo (2) At least bovine inner cell mass and trophectoderm on the inactivated feeder cell Step of culturing in a medium containing fetal serum, 2-mercaptoethanol, leukemia inhibitory factor and basic fibrocyte growth factor (3) Microscopic observation, chromosome staining, anti-SSEA-1 antibody,
Or a method for manufacturing a bovine embryonic stem cells having the characteristics of claim 1 (1) to (4) comprising a step of selecting embryonic stem cells by reactivity with anti-Le x antibody.
【請求項3】 ウシの胚に由来する胚盤胞より内部細胞
塊と栄養外胚葉を取り出す工程が以下のステップからな
る請求項2記載の方法 (1)ホルモン刺激により過剰***を促した雌ウシに人
工授精を行い、その後、胚盤胞を回収する工程 (2)胚盤胞を切断あるいは免疫手術することで、胚盤
胞より内部細胞塊と栄養外胚葉を取り出す工程
3. The method according to claim 2, wherein the step of removing the inner cell mass and trophectoderm from the blastocyst derived from a bovine embryo comprises the following steps: (1) A cow accelerating superovulation by hormone stimulation. Artificial insemination and then recovering the blastocyst (2) A step of removing the inner cell mass and trophectoderm from the blastocyst by cutting or immunosurgery the blastocyst
【請求項4】 ウシの受精卵に由来する胚盤胞が、体外
受精により形成されたものである請求項2記載の方法。
4. The method according to claim 2, wherein the blastocyst derived from a bovine fertilized egg is formed by in vitro fertilization.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113125227A (en) * 2020-12-25 2021-07-16 上海乐辰生物科技有限公司 Autumn aqueous solution for preparing high-resolution chromosome for karyotype analysis and application

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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