WO2013100208A1 - 角膜内皮細胞の培養正常化 - Google Patents

角膜内皮細胞の培養正常化 Download PDF

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WO2013100208A1
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木下 茂
範子 小泉
直毅 奥村
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京都府公立大学法人
学校法人同志社
千寿製薬株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technique and method for culturing corneal endothelial cells in a normal state, and a drug and a medium therefor.
  • Visual information is transmitted from the cornea, the transparent tissue in the foreground of the eyeball, to reach the retina and excite the neurons in the retina. To be recognized.
  • the cornea needs to be transparent.
  • the transparency of the cornea is maintained by keeping the water content constant by the pump function and the barrier function of corneal endothelial cells.
  • Human corneal endothelial cells exist at a density of about 3000 cells per square millimeter at birth, but do not have the ability to regenerate once damaged.
  • bullous keratopathy caused by corneal endothelial degeneration or corneal endothelial dysfunction due to various causes, the cornea becomes edema and turbidity, resulting in a significant loss of visual acuity.
  • full-thickness corneal transplantation is performed in which all three layers of the corneal epithelium, parenchyma and endothelium are transplanted.
  • the cornea donation in Japan is insufficient, and the number of corneal transplants performed in Japan is about 1700 per year for about 2600 waiting patients for corneal transplantation.
  • corneal transplantation in which only damaged tissues are transplanted, has attracted attention.
  • deep surface corneal transplantation which is transplantation of parenchymal tissue
  • Descemet's Stripping Automated Endothelial Keratoplasty which is transplantation of corneal endothelial tissue
  • cultured mucosal epithelial transplantation that transplants corneal epithelium or oral mucosa cultured in vitro instead of corneal epithelium has already been clinically applied, and a method of transplanting corneal endothelium cultured in vitro is also being studied. Yes.
  • a corneal endothelium-like sheet comprising a corneal endothelium layer cultured on a collagen layer
  • Patent Document 1 a corneal endothelial cell, especially corneal endothelial cells derived from humans, are limited in the number of donors of the cornea and are difficult to culture in vitro, and it takes time and money to obtain the number of cultured cells necessary for transplantation. It is necessary.
  • ES cells Human embryonic stem (ES) cells have high self-renewal ability and pluripotency, and are attracting attention from the viewpoint of medical application, but because cell death easily occurs by the operation of dispersing cells in the culture process, There was a practical problem that the number of cells was significantly impaired. In recent years, it has been found that cell death that occurs when human ES cells are cultured is caused by activation of Rho kinase (ROCK), and that cell death is greatly suppressed by inhibition of ROCK. It has been reported that large-scale culture of human ES cells and production of cerebral cells using Y-27632 or the like can be performed (Non-patent Document 1). Therefore, the present inventors disclosed a method for mass culture of corneal endothelial cells using Y-27632 or the like (Patent Document 2).
  • ROCK Rho kinase
  • Patent Document 3 discloses a neurosphere method using corneal endothelial progenitor cells.
  • Patent Document 4 discloses the use of a TGF- ⁇ kinase inhibitor and a p38 MAPK inhibitor for culturing epithelial cells.
  • Non-Patent Documents 2 and 4 describe the involvement of TGF- ⁇ , p38 MAPK, and Smad in specific severe corneal endothelial diseases.
  • Non-Patent Document 3 describes a perspective on the proliferation of human corneal endothelial cells using ROCK inhibitors.
  • Non-Patent Document 5 shows that fibrosis during severe injury of the cornea is due to activation of p38 MAPK by IL-1 ⁇ .
  • Non-Patent Document 6 shows that the fibrosis observed during excessive freezing trauma in rabbits can be suppressed with an inhibitor by activation of p38 MAPK using rabbits.
  • Non-Patent Document 7 describes that a conventional corneal endothelial cell culture medium cannot be proliferated while maintaining a normal state when subcultured.
  • Non-Patent Document 8 discloses a medium for corneal endothelial cells. This medium contains FBS, EGF and NGF, but it is described that cells to be cultured in this medium cannot be cultured well unless they are derived from young organisms.
  • Non-Patent Document 9 discloses a medium for corneal endothelial cells using basic FGF.
  • Non-Patent Document 10 discloses a corneal endothelial cell lysis medium using collagenase.
  • Non-Patent Document 11 discloses a corneal endothelial cell lysis medium using a conditioned medium.
  • Non-Patent Documents 8 to 11 Various media have been developed as in Non-Patent Documents 8 to 11, but as shown in Non-Patent Document 7, the conventional corneal endothelial cell culture medium can be grown while maintaining a normal state when subcultured. It is known that it cannot.
  • Non-patent documents 12 to 14 also describe the production of cultured corneal endothelial sheets.
  • Non-patent documents 9 to 12 and 15 disclose human ocular tissue-derived stem cells and autologous corneal endothelial transplantation.
  • Non-patent documents 16 and 17 also describe the production of cultured corneal endothelial sheets.
  • the present inventors have found a technique capable of proliferating corneal endothelial cells while maintaining normal function by inhibiting the tumor necrosis factor ⁇ (TGF- ⁇ ) pathway. As a result, corneal endothelial cells having normal functions can be grown in a relatively large amount. That is, the present invention provides the following. (1) A culture normalizing agent for corneal endothelial cells containing a fibrosis inhibitor. (2) The culture normalizing agent according to item 1, wherein the fibrosis inhibitor comprises a transforming growth factor (TGF) ⁇ signal inhibitor. (3) The culture normalizing agent according to item 1 or 2, wherein the culture normalization includes a normal cell function selected from the group consisting of ZO-1 and Na + / K + -ATPase.
  • TGF tumor necrosis factor
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor is SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl)]-1H-imidazol-2-yl] benzamide), BMP-7, anti-TGF- ⁇ antibody, anti-TGF- ⁇ receptor antibody, TGF- ⁇ siRNA, TGF- ⁇ receptor siRNA, TGF- ⁇ antisense oligonucleotide, 6,7-dimethoxy-2-((2E ) -3- (1-Methyl-2-phenyl-1H-pyrrolo [2,3-b] pyridin-3-yl-prop-2-enoyl))-1,2,3,4-tetrahydroisoquinolone, A83 -01 (3- (6-methyl-2-pyridinyl) -N-phenyl-4- (4-quinolinyl) -1H-pyrazole-1-carbothioamide), Stemolecule TM TLK Inhibitor (2- (3- (6-methylpyri
  • the culture normalizing agent according to any one of items 2 to 7, comprising at least one solvate of a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor is SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl)]-1H-imidazol-2-yl] benzamide), BMP-7, anti-TGF- ⁇ antibody, anti-TGF- ⁇ receptor antibody, TGF- ⁇ siRNA, TGF- ⁇ receptor siRNA, TGF- ⁇ antisense oligonucleotide, A83-01 (3- (6-methyl- 2-pyridinyl) -N- phenyl-4- (4-quinolinyl)-1H-pyrazole-1-carbothioamide), stearyl leakage CURE TM TLK inhibitor (2- (3- (6-methylpyridin-2-yl) - 1H- pyrazol-4-yl) -1,5-naphthyridine), stearyl leakage C
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor is SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] benzamide) or its Item 9.
  • the MAP kinase inhibitor is SB203580 (4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine) or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the culture normalizing agent according to Item 10 comprising a suitable salt.
  • the aging inhibitor includes SB203580 (4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine). Culture normalizing agent.
  • SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] benzamide) and SB203580 (4- [4- (4 -Fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine) or a pharmaceutically acceptable salt thereof, items 1-8, 8A, 9, 9A, 9B , 9C, 9D, 9E, 10 or 11 to 14, the culture normalizing agent.
  • the culture normalizing agent according to any one of items 1 to 8, 8A, 9, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 10 or 11 to 15, further comprising a cell adhesion promoter.
  • the cell adhesion promoter is (R)-(+)-trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide or a pharmaceutically acceptable salt thereof (for example, Y-
  • the culture normalizing agent according to Item 16 comprising 27632 (R)-(+)-trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate).
  • the fibrosis inhibitor is always present during the culturing of the corneal endothelial cells, while the adhesion promoter is allowed to exist for a certain period of time, and then the adhesion promoter is once depleted, and then the cell adhesion is repeated.
  • Item 18 The culture normalizing agent according to Item 16 or 17, wherein the promoter is present for a certain period.
  • the cell for transplant is any one of items 4 to 8, 8A, 9, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 10 and 11 to 19 for preventing or treating corneal endothelial injury
  • Corneal endothelial cells comprising the culture normalizing agent according to any one of items 1 to 8, 8A, 9, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 10 or 11 to 20 and a culture component of corneal endothelium A medium for culturing normally.
  • a method of normally culturing corneal endothelial cells comprising a step of culturing cells.
  • a corneal endothelial cell preservation solution comprising the culture normalizing agent according to any one of items 1 to 8, 8A, 9, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 10 and 11 to 20.
  • the medicament according to item 25, wherein the treatment or prevention is for primate corneal endothelium.
  • the cell adhesion promoter is (R)-(+)-trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide or a pharmaceutically acceptable salt thereof (for example, Y-
  • a cell adhesion promoter comprises a Rho kinase inhibitor.
  • the cell adhesion promoter is (R)-(+)-trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide or a pharmaceutically acceptable salt thereof (for example, Y-
  • the pharmaceutical according to Item 35 or 35A which is 27632 (R)-(+)-trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate)).
  • the medicine comprises the culture normalizing agent according to any one of items 1 to 8, 8A, 9, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 10 or 11 to 20, or the medium according to item 21.
  • the medicament according to item 35, 35A or 36 which is used together with a corneal endothelial cell produced by a method for normally culturing corneal endothelial cells, comprising a step of culturing corneal endothelial cells.
  • a method for the treatment or prevention of a human corneal endothelial disease, disorder or condition comprising the step of administering a cell adhesion promoter to a subject in need of treatment or prevention.
  • 39A A method according to item 39, wherein the method has at least one of the characteristics according to any one of items 35A and 36 to 38.
  • the present invention provides a technique capable of proliferating corneal endothelial cells while maintaining normal functions that have been difficult to achieve in the past.
  • Normal functions include biochemical functions of corneal endothelial cells such as ZO-1 and Na + / K + -ATPase, transplantation ability to primates, etc., and include functions for realizing corneal transplantation. .
  • FIG. 1 shows morphological changes when cynomolgus monkeys and human cells are cultured by a conventional method.
  • the upper side shows cynomolgus monkeys and the lower side shows humans.
  • Cynomolgus monkey is DMEM + 10% FBS + 2 ng / ml basic FGF
  • human is Opti-MEM I Reduced-Serum Medium, Liquid + 8% FBS + 200 mg / ml CaCl 2 ⁇ 2H 2 O + 0.08% chondroitin sulfate + 20 ⁇ g / ml Ascorbic acid + 50 ⁇ g / ml It is a culture result on condition of EGF.
  • the left shows the morphology of normal corneal endothelium, but morphological changes easily occur as shown on the right by long-term culture or subculture.
  • FIG. 2 shows that normal function is lost when cultured with the prior art.
  • the left panel shows the results of immunostaining.
  • the left side shows monkey corneal endothelial cells (MCECs) that can be cultured in a normal form, and the right side shows MCECs that have undergone a fibroblast-like shape change by long-term culture.
  • the upper side of the left panel shows staining with ZO-1, and the lower side shows staining with Na + / K + -ATPase.
  • the upper right panel shows the results of the Western blot.
  • the lower right panel shows the results of real-time PCR analysis.
  • FIG. 2A shows that fibroblast primate corneal endothelial cells (CEC) produce an abnormal extracellular matrix, ie, lose normal function when cultured in the prior art.
  • CEC fibroblast primate corneal endothelial cells
  • the left side shows the normal cell phenotype and the right side shows the fibroblast phenotype.
  • the fibroblast phenotype showed an excess of extracellular matrix such as fibronectin and collagen type 1.
  • the normal cell phenotype completely lost staining ability.
  • (B) Western blot of protein expression in fibronectin fibroblast phenotype and normal cell phenotype. GAPDH is a control. Fibronectin protein expression levels were strongly up-regulated in the fibroblast phenotype than in the normal phenotype.
  • C Semi-quantification of collagen type 1, type 4, type 8 fibronectin, integrin ⁇ 5, and integrin ⁇ 1 (listed in order from the top) in fibroblast phenotype (right) and normal cell phenotype (left). The result of PCR is shown. GAPDH is a control.
  • type 1 collagen transcript ( ⁇ 1 (I) mRNA) was abundantly expressed in the fibroblast phenotype, whereas in the normal phenotype, ⁇ 1 (I) mRNA expression was It was decreasing.
  • FIG. 3 shows fibrosis with the conventional method.
  • the conditioned medium for 3T3 feeder cells suppresses fibroblastic transformation (transformation) (middle), but shows that it is still transformed when subcultured (right).
  • FIG. 4 is a diagram showing that the Smad pathway, the p38 MAPK pathway, and the JNK pathway are activated in the fibrotic cells of monkey corneal endothelial cells.
  • the left shows normal forms of monkey corneal endothelial cells (MCEC), and the right shows MCECs that have undergone morphological changes like fibroblasts.
  • FIG. 5 shows that the transformation of monkey corneal endothelium could be suppressed by inhibiting the TGF- ⁇ signal with a receptor phosphorylation inhibitor.
  • the left shows that the corneal endothelium of cynomolgus monkey was cultured in DMEM + 10% FBS + 2 ng / ml basic FGF (also referred to as a normal medium in the present specification), and the corneal endothelium changed its shape like a fibroblast.
  • FIG. 6 shows that TGF- ⁇ signal inhibition suppresses loss of function-related protein due to fibrosis of monkey corneal endothelial cells.
  • the left side shows the MCEC that has undergone cynomolgus monkey corneal endothelium culturing with DMEM + 10% FBS + 2 ng / ml basic FGF (normal medium).
  • the immuno-staining image by the function related marker ZO-1 (upper side) and Na ⁇ + > / K ⁇ + > - ATPase (lower side) is shown.
  • the upper right panel shows the results of the Western blot.
  • the lower right panel shows the results of real-time PCR analysis.
  • FIG. 7 is a diagram showing that TGF- ⁇ is added to induce transformation and loss of function-related proteins in order to confirm that the TGF- ⁇ signal is involved in the transformation of monkey corneal endothelium.
  • the upper side shows control MCEC, and the lower side shows the result of cells treated with TGF- ⁇ .
  • FIG. 8 is a diagram showing that monkey corneal endothelial cells become fibrotic and morphologically change due to TGF- ⁇ and lose function-related proteins. The change with the dose of TGF- ⁇ is shown (the left panel shows 0 ng / ml, 1 ng / ml, 3 ng / ml, 10 ng / ml, 30 ng / ml from the left.
  • FIG. 9 is a diagram showing that, even in human corneal endothelium, it is possible to suppress transformation and inhibit normal endothelium by inhibiting the TGF- ⁇ signal with a receptor phosphorylation inhibitor.
  • the left is a control (normal medium), and the right shows the result of staining with SB431542.
  • SB431542 maintains the function of human corneal endothelial cells (HCEC) and suppresses fibroblast-like changes in human corneal endothelial cells (A, B).
  • HCEC human corneal endothelial cells
  • A, B human corneal endothelial cells
  • the left shows human corneal endothelial cells cultured in a normal medium
  • the right shows that cultured in a medium in which SB431542 is added to the normal medium at a concentration of 1 ⁇ M.
  • Blocking TGF receptor signaling by SB431542 allowed Na + / K + -ATPase and ZO-1 to be subcellularly localized at the cell membrane and maintained their protein expression.
  • the scale bar indicates 100 ⁇ m.
  • C shows an ELISA assay.
  • the concentration of collagen type 1 when SB431542 is added or not is shown as the concentration in the cell supernatant.
  • An ELISA assay showed that SB431542 significantly downregulated the secretion of collagen type 1 into the cell supernatant. ** P ⁇ 0.05.
  • D, E shows quantitative PCR.
  • FIG. 5 shows that SB431542 significantly reduces collagen type 1 and fibronectin expression at the mRNA level. * P ⁇ 0.01, ** P ⁇ 0.05.
  • FIG. 10 is a diagram showing that a method other than SB431542 could antagonize the TGF- ⁇ signal and suppress the transformation of human corneal endothelium. The upper result shows the result with a phase contrast microscope.
  • the lower side shows the results of phalloidin staining (green staining (the network around the cell is phalloidin, and the red staining (particulate) is PI.)
  • the left side is Opti-MEM.
  • FIG. 10A shows the result of examining the effect of each concentration of BMP-7, which is shown in FIG.
  • BMP7 suppresses the change of human corneal endothelial cells to fibroblast-like and maintains its function.
  • A It is a photograph of a phase contrast microscope. The upper left is a control without BMP-7 (displayed as Control). Upper left is 10 ng / mL, lower right is 100 ng / mL, lower left is 1000 ng / mL BMP-7.
  • the elongated cell shape of the fibroblast phenotype was converted to a polygonal cell shape in response to the presence of BMP-7 in a concentration-dependent manner.
  • the scale bar is 100 ⁇ m.
  • the scale bar is 100 ⁇ m.
  • C) and (D) are photographs of Na + / K + -ATPase and ZO-1 staining, respectively.
  • the upper left is a control without addition of BMP-7.
  • Upper left is 10 ng / mL
  • lower right is 100 ng / mL
  • lower left is 1000 ng / mL
  • BMP-7 maintained the intracellular localization of Na + / K + -ATPase and ZO-1 in the cell membrane.
  • the scale bar is 100 ⁇ m.
  • (E) is a graph showing the ratio of Na + / K + -ATPase positive cells (E) and ZO-1 positive cells (F) when cultured using three concentrations of control and BMP-7. is there. No control is added. Both Na + / K + -ATPase positive cells and ZO-1 positive cells were significantly increased in proportion compared to controls when treated with BMP-7.
  • FIG. 11 shows that when an inhibitor of p38 MAPK is used in addition to SB431542, p38 MAPK inhibition + TGF- ⁇ signal inhibition enables culturing with corneal endothelial cells retaining high density even after repeated passages.
  • FIG. The upper left is the control (indicated as a normal medium in the figure), and the upper right is the result with only SB431542.
  • the lower left is a result with only SB203580, and the lower right is a diagram showing the results with both SB431542 and SB203580.
  • FIG. 12 is an example of a standard culture method for human corneal endothelial cells established in the present invention.
  • the upper panel shows a schematic diagram of subculture, and shows schematic diagrams of culture methods 1 to 3 carried out in Example 8.
  • SB203580 and SB431432 are present.
  • Culture method 1 is a method in which Y-27632 is allowed to exist for 48 hours, then once deleted, and then added again. In the culture method 2, Y-27632 is always present together. In culture method 3, Y-27632 is not present.
  • the result in the human corneal endothelial cell culture finally established is shown. As shown in the photograph on the left, it is understood that fibrosis is suppressed and proliferation is also smooth.
  • Example 9 it is shown that transparent corneal healing can be obtained by culturing human corneal endothelial cells cultured while maintaining their functions in a normal form on a collagen sheet and transplanting them into a cynomolgus monkey bullous keratopathy model.
  • the left side shows the result of transplanting only the cells cultured by the culture method of the present invention
  • the right side shows the result when Y-27632, which is a ROCK inhibitor, was injected at the time of transplantation of the cells cultured by the culture method of the present invention. .
  • Example 9 after euthanization after 2.5 months, the cornea was removed and the tissue was fixed, and then immunostaining was performed for phalloidin and Na + / K + -ATPase and ZO-1 in the same manner as in Example 2.
  • photographed with the fluorescence microscope is shown.
  • the upper row shows the result of the cell + ROCK inhibitor, and the lower row shows the result of the cell alone.
  • phalloidin primary color is green, on the gray scale, it is meshed on the upper side and appears to be diffused on the lower side
  • DAPI primary color is blue.
  • the number is reduced compared to the upper side, showing staining of the phalloidin stain, and the center is ZO-1 (primary color is green. In the lower part, it appears to remain partly in the upper left and lower right.)
  • DAPI primary color is blue.
  • the gray scale the inside of the cell is stained in the form of particles, and in the lower part, the particulate staining disappears and becomes light.
  • the right side is Na + / K + -ATPase (the primary color is green.
  • the gray scale is mesh-like on the upper side and the lower side is partially left in the center)
  • DAPI primary color is blue.
  • FIG. 16 shows normalization of culture in the case of using the anti-TGF- ⁇ neutralizing antibody performed in Example 10. The left shows the results with the normal medium, and the right shows the results with the anti-TGF- ⁇ neutralizing antibody.
  • FIG. 17 shows 6,7-dimethoxy-2-((2E) -3- (1-methyl-2-phenyl-1H-pyrrolo [2, sold by Calbiochem, an Smad3 inhibitor used in Example 11).
  • Fibrosis inhibitor refers to any drug that inhibits fibrosis.
  • Fibrosis inhibitors used in the present invention include transforming growth factor (TGF) - ⁇ signal inhibitor, mitogen-activated protein kinase (MAPK) 38 inhibitor, interleukin (IL) -12, Examples thereof include cytokines known to have an antifibrotic effect, such as IL-10, interferon (IFN) - ⁇ , or BMP-7 (OP-1). Information on such cytokines and the like can be obtained from public databases such as GenBank and magazine publications.
  • the present invention achieves a significant increase in corneal endothelial cells, which conventionally had difficulty in proliferating cells with normal function, by suppressing fibrosis. I was able to. Therefore, it is understood that any agent can be used as the fibrosis inhibitor used in the present invention as long as it causes proliferation of cells having normal functions.
  • IFN- ⁇ polypeptides can be used to treat human diseases, but generally human proteins are used for human corneal endothelial cells.
  • Human IFN- ⁇ coding sequences can be found in GenBank accession numbers P01579 and CAA00375.
  • Corresponding genomic sequences can be found in GenBank accession numbers J00219, M37265, and V00536.
  • a calcium channel blocker such as verapamil can be used as a fibrosis inhibitor.
  • fibrosis inhibitors can have an antifibrotic effect by stimulating the degradation of collagen type I fibers as well as the ability to reduce collagen type I synthesis.
  • In vitro tests on fibroblasts show that the extracellular transport of collagen depends on the presence of calcium.
  • Verapamil a calcium channel blocker, decreases intracellular calcium levels and increases collagenase activity. It also inhibits fibroblast proliferation.
  • transforming growth factor- ⁇ transformed growth factor- ⁇ ; also abbreviated as TGF- ⁇
  • TGF- ⁇ transformed growth factor- ⁇
  • TGF- ⁇ is produced as an inactive latent type having a molecular weight of about 300 kD that cannot bind to the receptor, and is activated on the surface of the target cell and its surroundings to become an active type that can bind to the receptor and exerts its action.
  • TGF- ⁇ in the target cell is transmitted by a series of protein phosphorylation pathways responsible for information transmission called Smad.
  • Smad protein phosphorylation pathways responsible for information transmission.
  • a receptor complex consisting of two type II receptor molecules and two type I TGF- ⁇ receptor molecules is formed. Phosphorylates type I receptors.
  • phosphorylated type I receptor phosphorylates Smad2 or Smad3
  • phosphorylated Smad2 and Smad3 form a complex with Smad4 and move to the nucleus, and are called CAGA boxes that exist in the target gene promoter region. It is said to bind to the target sequence and induce transcriptional expression of the target gene together with the coactivator.
  • TGF- ⁇ The transforming growth factor- ⁇ signaling pathway is regulated by many target cells, such as cell proliferation and differentiation, growth arrest, apoptosis, and epithelial-mesenchymal transdifferentiation (EMT).
  • EMT epithelial-mesenchymal transdifferentiation
  • the activity can be modulated.
  • TGF- ⁇ family including TGF- ⁇ itself (eg, TGF- ⁇ 1, TGF- ⁇ 2 and TGF- ⁇ 3), activin and bone morphogenetic protein (BMP) are cell proliferation, differentiation, migration and apoptosis It is a powerful regulator.
  • TGF- ⁇ is an approximately 24 Kd protein produced by many cells, including B lymphocytes, T lymphocytes and activated macrophages, and by many other cell types.
  • TGF- ⁇ effects of TGF- ⁇ on the immune system are IL-2 receptor induction, inhibition of IL-1-induced thymocyte proliferation, and blockade of IFN- ⁇ -induced macrophage activation.
  • TGF- ⁇ is thought to be involved in a variety of pathological conditions (Border et al. (1992) J. Clin. Invest. 90: 1) and functions as either a tumor suppressor or tumor promoter. Is well supported.
  • TGF- ⁇ mediates its signaling by two serine / threonine kinase cell surface receptors, TGF- ⁇ RII and ALK5.
  • TGF- ⁇ signaling is initiated by ligand-induced receptor dimerization that allows TGF- ⁇ RII to phosphorylate the ALK5 receptor.
  • the phosphorylation activates ALK5 kinase activity, which in turn activates downstream effector Smad protein (vertebrate homologue of MAD, or “Mothers against DPP” protein), Smad2 or 3 Is phosphorylated.
  • Smad protein verebrate homologue of MAD, or “Mothers against DPP” protein
  • Smad2 or 3 Is phosphorylated The p-Smad2 / 3 complex with Smad4 enters the nucleus and activates transcription of the target gene.
  • Smad3 is a member of the R-Smad (receptor-activated Smad) subgroup of Smad and is a direct mediator of transcriptional activation by the TGF- ⁇ receptor.
  • TGF- ⁇ stimulation results in phosphorylation and activation of Smad2 and Smad3, which form a complex with Smad4 (“common Smad” or “co-Smad” in vertebrates), which together with the nucleus Accumulate and regulate transcription of target genes.
  • R-Smad localizes in the cytoplasm and, upon ligand-induced phosphorylation by the TGF- ⁇ receptor, forms a complex with co-Smad and translocates to the nucleus where they are chromatin and synergistic Regulates gene expression associated with transcription factors.
  • Smad6 and Smad7 are inhibitory Smads (“I-Smad”), ie, are transcriptionally induced by TGF- ⁇ and function as inhibitors of TGF- ⁇ signaling (Feng et al. (2005) Annu. Rev. Cell. Dev.Biol.21: 659).
  • Smad6 / 7 exerts their inhibitory effects by preventing receptor-mediated activation of R-Smad; they are associated with type I receptors that competitively prevent R-Smad mobilization and phosphorylation.
  • Smad6 and Smad7 are known to recruit E3 ubiquitin ligases that result in ubiquitination and degradation of Smad6 / 7 interacting proteins.
  • TGF- ⁇ signaling pathway In addition to the TGF- ⁇ signaling pathway, there are also pathways transmitted by BMP-7, etc., which function via ALK-1 / 2/3/6 and via Smad1 / 5/8. It is supposed to be expressed.
  • TGF- ⁇ signaling pathway see J.A. Massagu'e, Annu. Rev. Biochem. 1998.67: 753-91; Vilar JMG, Jansen R, Sander C (2006) PLoS Compute Biol 2 (1): e3; , Abraham, D .; J. et al. FASEB J. 18, 816-827 (2004); Coert Margadand & Arnaud Sonnenberg EMBO reports (2010) 11, 97-105; Joel Rosenblum et al. , Ann Internet Med. 2010; 152: 159-166 etc.
  • TGF- ⁇ signal inhibitor refers to any factor that inhibits TGF signaling.
  • TGF- ⁇ transforming growth factor
  • antagonizing TGF- ⁇ it may be referred to as an antagonist, but when referring to the present invention, a TGF- ⁇ antagonist is included in a TGF- ⁇ signal inhibitor.
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor used in the present invention includes, but is not limited to, an antagonist of TGF- ⁇ , an antagonist of a receptor of TGF- ⁇ , or an inhibitor of Smad3.
  • TGF- ⁇ signal inhibitors that can be used in the present invention include SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl)]-1H-imidazole-2. -Yl] benzamide), BMP-7, anti-TGF- ⁇ antibody, anti-TGF- ⁇ receptor antibody, TGF- ⁇ siRNA, TGF- ⁇ receptor siRNA, TGF- ⁇ antisense oligonucleotide, 6,7-dimethoxy -2-((2E) -3- (1-methyl-2-phenyl-1H-pyrrolo [2,3-b] pyridin-3-yl-prop-2-enoyl))-1,2,3,4 -Tetrahydroisoquinolone, A83-01 (3- (6-methyl-2-pyridinyl) -N-phenyl-4- (4-quinolinyl) -1H-pyrazole-1-carbothioamide), Morekyuru TM TLK inhibitor (2-
  • TGF- ⁇ signal inhibitors include monoclonal and polyclonal antibodies against one or more isoforms of TGF- ⁇ (US Pat. No. 5,571,714; WO 97/13844 and WO No. 00/66631), TGF- ⁇ receptors, soluble forms of such receptors (eg, soluble TGF- ⁇ type III receptor), or antibodies directed against TGF- ⁇ receptors (US Pat. 693,607, US Pat. No. 6,001,969, US Pat. No. 6,010,872, US Pat. No. 6,086,867, US Pat. No.
  • a TGF- ⁇ inhibitor can be a TGF- ⁇ antagonist, a human or humanized monoclonal antibody that blocks TGF- ⁇ binding to its receptor (or F (ab) 2 fragment, Fv fragment, single chain antibody, And other forms of antibodies or fragments thereof such as fragments that retain the ability to bind to TGF- ⁇ .
  • TGF- ⁇ receptors and TGF- ⁇ binding fragments of TGF- ⁇ receptors, especially soluble fragments, are useful TGF- ⁇ antagonists in the methods of the invention.
  • preferred inhibitors of TGF- ⁇ function include soluble TGF- ⁇ receptors, especially, for example, the extracellular domain of TGBIIIR or TGFBIIIR, preferably a recombinant soluble TGF- ⁇ receptor (rsTGFBIIR or rsTGFBIIIR), TGF- ⁇ type II receptor (TGBIIIR) or TGF- ⁇ type III receptor (TGFBIIIR or beta glycan).
  • TGF- ⁇ receptors and TGF- ⁇ binding fragments of TGF- ⁇ receptors, especially soluble fragments, are useful TGF- ⁇ antagonists in the methods of the invention.
  • TGF- ⁇ receptors and the nucleic acids that encode them are well known in the art. Nucleic acid sequences encoding TGF- ⁇ 1 type receptors are disclosed in GenBank Accession No. L15436 and US Pat. No. 5,538,892 (Donahoe et al.). The nucleic acid sequence of the TGF- ⁇ type 2 receptor is publicly available under GenBank accession numbers AW236001, AI35790, AI279787, AI074706, and AA808255. The nucleic acid sequence of the TGF- ⁇ 3 type receptor is also publicly available under GenBank accession numbers NM003243, AI887852, AI817295, and AI681599.
  • TGF- ⁇ signal inhibitors or antagonists and methods for their production are well known in the art, along with more currently under development.
  • the specific TGF- ⁇ signal inhibitor or antagonist used is not of a limiting character, as any effective TGF- ⁇ antagonist can be useful in the methods of the invention.
  • Examples of such antagonists include monoclonal and polyclonal antibodies against one or more isotypes of TGF- ⁇ (US Pat. No. 5,571,714 and WO 97/13844), TGF- ⁇ receptor, fragments thereof , Derivatives thereof, and antibodies against the TGF- ⁇ receptor (US Pat. Nos.
  • antagonists include somatostatin (WO 98/08529), mannose-6-phosphate or mannose-1-phosphate (US Pat. No. 5,520,926), prolactin (WO 97/926). 40848), insulin-like growth factor II (WO 98/17304), IP-10 (WO 97/00691), arginine (arg) -glycine (gly) -aspartic acid (asp) -containing peptide (US Pat. 958,411 and WO 93/10808), extracts of plants, fungi and bacteria (European Patent Application No. 813875, JP-A-8-119984 and US Pat. No.
  • Suitable TGF- ⁇ antagonists for use in the present invention are also functional variants, mutants of the aforementioned TGF- ⁇ antagonists as long as their ability to inhibit the amount or activity of TGF- ⁇ is retained.
  • Derivatives and analogs are also included.
  • variants “derivatives”, and “analogs” are molecules that have a similar shape or structure to the parent compound and retain the ability to act as a TGF- ⁇ antagonist. Point to.
  • any of the TGF- ⁇ antagonists disclosed herein may be crystallized, and useful analogs can be rationalized based on the coordinates responsible for the active site shape (s). Can be engineered.
  • TGF- ⁇ antagonist is a polypeptide
  • polypeptide fragments and variants can be produced to increase ease of delivery, activity, half-life, etc. (eg, humanized as discussed above).
  • Antibody or functional antibody fragment Given the level of skill in the art of synthetic and recombinant polypeptide production, such variants may be achieved without undue experimentation.
  • One skilled in the art may also design novel inhibitors based on knowledge of the crystal structure and / or active site of the TGF- ⁇ inhibitors described herein.
  • Polypeptide inhibitors such as the soluble TGF- ⁇ receptor can also be effectively introduced via gene transfer.
  • certain embodiments of the methods of the invention include the use of a suitable vector for expression of a TGF- ⁇ receptor or binding partner, preferably a soluble receptor or soluble binding partner.
  • administration of a soluble TGF- ⁇ antagonist comprises: a cDNA encoding a soluble antagonist; or a cDNA encoding the extracellular domain of a TGF- ⁇ type II receptor (rsTGBIIIR) or a TGF- ⁇ type III receptor (rsTGFBIIIR).
  • a vector comprising, which causes in situ expression of a soluble TGF- ⁇ antagonist in cells transfected with the vector, inhibits the activity of TGF- ⁇ , Inhibits TGF- ⁇ mediated fibrosis.
  • Any suitable vector can be used.
  • Preferred vectors include adenoviral vectors, lentiviral vectors, Epstein Barr virus (EBV) vectors, adeno-associated virus (AAV) vectors, and retroviral vectors developed for gene transfer purposes.
  • ESV Epstein Barr virus
  • AAV adeno-associated virus
  • Other non-vector methods of gene transfer such as lipid / DNA complexes, protein / DNA conjugates, naked DNA transfer methods, etc. can also be used.
  • a further suitable TGF- ⁇ antagonist developed for delivery via adenovirus gene transfer is a chimeric cDNA (Isaka et al.) Encoding the extracellular domain of the TGF- ⁇ type II receptor fused to the Ig Fc domain. , 1999, Kidney Int., 55: pp. 465-475), adenoviral gene transfer vector of dominant negative mutant of TGF- ⁇ type II receptor (Zhao et al., 1998, Mech. Dev., 72: pp. 89-100), and adenovirus gene transfer vector of decorin which is a TGF- ⁇ binding proteoglycan (Zhao et al., 1999, Am. J. Physiol., 277: pp. L412 to L422), but is not limited thereto. Not . Adenovirus-mediated gene transfer is very efficient compared to other gene delivery modalities.
  • TGF- ⁇ receptors and TGF- ⁇ binding fragments, soluble fragments, etc. of TGF- ⁇ receptors are TGF- ⁇ antagonists useful in the present invention.
  • TGF- ⁇ receptors and the nucleic acids that encode them are well known in the art. Nucleic acid sequences encoding TGF- ⁇ type 1 receptors are disclosed in GenBank accession number L15436 and Donahoe et al. US Pat. No. 5,538,892. The nucleic acid sequence of the TGF- ⁇ type 2 receptor is publicly available under GenBank accession numbers AW236001; AI35790; AI279787; AI074706; and AA808255.
  • the nucleic acid sequence of the TGF- ⁇ 3 type receptor is also publicly available under GenBank accession numbers NM003243; AI888852; AI817295; and AI681599.
  • the TGF- ⁇ antagonist is its receptor, or F (ab) 2 fragment, Fv fragment, single chain antibody, and other “antibody” forms that retain the ability to bind TGF- ⁇ .
  • the antibody can be chimerized or humanized.
  • a chimerized antibody includes the constant region of a human antibody and the variable region of a non-human antibody such as a mouse antibody.
  • Humanized antibodies comprise the constant and framework variable regions of human antibodies (ie, variable regions other than the hypervariable regions), and the hypervariable regions of non-human antibodies such as mouse antibodies.
  • the antibody can be any other type of antibody derivative, such as a human antibody selected or selected from a phage display system or produced from a xenomouse.
  • TGF- ⁇ signaling pathway binds to a heterodimeric cell surface complex where the molecule consists of type I (TbRI) and type II (TbRII) serine / threonine kinase receptors and the heterodimeric cells Initiated when inducing a surface complex.
  • the heterodimeric receptor then propagates the signal through phosphorylation of the downstream target Smad protein.
  • R-Smad receptor-controlled Smad
  • Smad4 also known as Smad4
  • Smad2 and Smad3 Co-Smad
  • I-Smad Inhibition Smad
  • the R-Smad forms a complex with the Co-Smad and moves to the nucleus, in cooperation with each other protein, Regulates transcription of target genes (Delynck, R., et al. (1998) Cell 95: 737-740); and Wotton, D.C. (2000) EMBO J.M. 19: 1745).
  • the nucleotide sequence and amino acid sequence of human Smad3 are described in, for example, GenBank Accession No. gi: 42476202.
  • the nucleotide sequence and amino acid sequence of murine Smad3 are described in, for example, GenBank Accession No. gi: 3153221.
  • TGF- ⁇ stimulation results in phosphorylation and activation of Smad2 and Smad3, which form a complex with Smad4 (also referred to as “common Smad” or “co-Smad”), which is in the nucleus. Accumulate with and regulate transcription of target genes. Therefore, TGF- ⁇ signal inhibition can also be achieved by inhibition of Smad2, 3 or co-Smad (Smad4).
  • Smad2 and Smad3 also referred to as “common Smad” or “co-Smad”
  • Smad4 also referred to as “common Smad” or “co-Smad”
  • Smad4 also referred to as “common Smad” or co-Smad4
  • TGF- ⁇ signal inhibition can also be achieved by inhibiting R-Smad directly or indirectly.
  • Smad6 and Smad7 are inhibitory Smad (I-Smad), ie, transcriptionally induced by TGF- ⁇ and function as inhibitors of TGF- ⁇ signaling (Feng et al. (2005) Annu. Rev. Cell). Dev.Biol.21: 659).
  • Smad6 / 7 exerts their inhibitory effect by preventing receptor-mediated activation of R-Smad. They are associated with type I receptors that competitively prevent R-Smad mobilization and phosphorylation.
  • Smad6 and Smad7 are known to recruit E3 ubiquitin ligases that result in ubiquitination and degradation of Smad6 / 7 interacting proteins. Therefore, Smad6 and 7 can function as TGF- ⁇ signal inhibitors in the present invention.
  • Inhibitors of Smad3 that can be used in the present invention include antisense nucleotides, siRNAs, antibodies, and the like, as low molecular compounds, 6,7-dimethoxy-2-((2E) -3- (s) sold by Calbiochem. 1-methyl-2-phenyl-1H-pyrrolo [2,3-b] pyridin-3-yl-prop-2-enoyl))-1,2,3,4-tetrahydroisoquinolone It is not limited to them.
  • culture normalization of corneal endothelial cells has at least one characteristic such as a function inherent in corneal endothelial cells (also referred to as “normal function” in the present specification). It means culturing while maintaining.
  • functions include ZO-1 and Na + / K + -ATPase, adaptability to corneal transplantation (Matsubara M, Tanishima T: Wound-healing of the endogenous endothermic chemistry, 198). 26: 264-273; Matsubara M, Tanishima T: Wound-healing of corneal endothermic in monkey: anatradiologic study, Jpn J Othalmol 1983,27: 444-450 k.
  • the adaptability to corneal transplantation can be carried out by transplanting cultured cells by mechanically scraping the corneal endothelium as a bullous keratosis model even in laboratory animals such as rabbits.
  • rabbit corneal endothelial cells proliferate in vivo, the possibility of spontaneous healing due to proliferation of host corneal endothelial cells cannot be denied (Matsubara M, et al., Jpn J Ophthalmol 1982, 26: 264-273; Matsubara M, et al., Jpn J Ophthalmol 1983, 27: 444-450; Van Horn DL, et al., Exp Eye Res 1975, 21: 113-124 and Van Horn DL, et al., Invest Ophthalmol 77 16: 597-613).
  • cynomolgus monkeys such as primates
  • at least 1 month preferably at least 2 months, more preferably at least 3 months, more preferably at least 6 months, even more preferably Assess adaptability after at least 12 months.
  • Confirmation of transplantation adaptability in primates such as monkeys is particularly important in human application.
  • culture normalizing agent refers to an agent for preventing loss of characteristics such as normal function of corneal endothelial cells and the like that can occur during culture.
  • the normal function of corneal endothelial cells as described in the present specification is maintained, or even if the decrease is reduced at least. This can be confirmed by testing.
  • changes in expression are observed using functional proteins in corneal endothelial cells such as ZO-1 and Na + / K + -ATPase as an index, or engraftment by transplantation into monkeys or the like. And can be done by checking to see if it works.
  • the determination method by transplantation can be performed as follows.
  • corneal endothelium is cultured on type I collagen to produce a cultured corneal endothelium sheet.
  • the corneal limbus of cynomolgus monkey is incised 1.5 mm, a surgical instrument made of silicon is inserted into the anterior chamber, and the corneal endothelial cells are mechanically scraped to produce a bullous keratopathy model.
  • the corneal limbus is incised 5-6 mm, the cultured corneal endothelium sheet is inserted into the anterior chamber, and the anterior chamber is replaced with air to adhere the sheet to the corneal endothelium surface.
  • the therapeutic effect of bullous keratopathy due to transplantation of cultured corneal endothelium sheet is evaluated by evaluating corneal transparency with a slit lamp microscope.
  • a mitogen-activated protein (MAP) kinase inhibitor refers to any inhibitor that directly or indirectly inhibits the signal transduction pathway of MAP kinase.
  • a MAP kinase inhibitor relates to a compound that targets, decreases or inhibits mitogen-activated protein.
  • MAP kinase is a protein serine / threonine kinase group that is activated in response to various extracellular stimuli and mediates signal transduction from the cell surface to the nucleus. They control several physiological and pathological cellular phenomena, including inflammation, cell death by apoptosis, oncogenic transformation, tumor cell invasion, and metastasis.
  • Useful MAP kinase inhibitors according to the present invention include any MAP kinase factor, including, but not limited to, MAPK, ERK, MEK, MEKK, ERK1, ERK2, Raf, MOS, p21ras, GRB2, SOS, JNK, It may be one that inhibits c-jun, SAPK, JNKK, PAK, RAC, and p38.
  • MAP kinase inhibitors include, but are not limited to, PD184352, VX-745, SB202190, anisomycin, PD98059, SB203580, U0126, AG126, apigenin, HSP25 kinase inhibitor, 5-iodotuberucidine, MAP kinase antisense oligonucleotides, control MAP kinase oligonucleotide, MAP kinase cascade inhibitors, MAP kinase inhibitors set 1, MAP kinase inhibitors set 2, MEK inhibitors set, olomoucine (olomoucine), Isooromoushin, N 9 isopropyl Oro Mo Shin, p38 MAP kinase inhibitor, PD169316, SB202474, SB202190 hydrochloride, SB202474 dihydrochloride, SB203580 sulfo Includes Ioto-SB203580, SB220025
  • MAP kinase is a generic name used to describe the serine / threonine kinase family.
  • MAP kinase also called extracellular signal-regulated protein kinases or ERK, is a terminal enzyme of the 3-kinase cascade. Repetition of the 3-kinase cascade to related but delimited signaling pathways gives rise to the concept of the MAPK pathway as a modular multifunctional signaling element that acts sequentially within a pathway, where each enzyme is phosphorylated It is thus characterized by activating the next member of the sequence.
  • the standard MAPK module consists of three protein kinases.
  • a certain MAPK kinase activates a certain MAPK kinase (or MEK), which in turn activates a certain MAPK / ERK enzyme.
  • the MAPK / ERK, JNK (c-jun amino terminal protein kinase (or SAPK)), and p38 cascade are composed of three enzyme modules, including MEKK, MEK and ERK, or MAPK superfamily members, respectively.
  • Various extracellular signals when associated with their respective cell surface receptors, trigger an early event that is then transmitted inside the cell where it activates the appropriate cascade.
  • MAPK is a mitogen-activated protein kinase (or ERK) superfamily and has a TXY consensus sequence in the catalytic core.
  • ERK1 / 2, p38HOG, and JNK / SAPK are related but distinct terminal enzymes in the parallel pathway.
  • MAP kinase constitutive activation of MAP kinase is associated with a number of cancer cell lines (pancreas, colon, lung, ovary, and kidney) and primary tumors from various human organs (kidney, colon, and lung) ( Hoshino et al., Oncogene, 18 (3): 813-22 (Jan. 1999)).
  • p38 MAP kinase regulates the production of two cytokines, TNF ⁇ and IL-1, associated with the onset and progression of inflammation.
  • p38 MAP kinase inhibitors may also play a promising role in the treatment of heart failure, stroke, neurological diseases, and other diseases in addition to inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis.
  • MAP kinase inhibitors are useful for treating a variety of medical conditions from cancer to inflammation.
  • ERK is the only substrate as far as MEK1 is concerned, this close selectivity combined with the central role of the MAP kinase pathway and the enhanced expression of its essential components in tumor cells makes inhibition of this pathway It shows an important route for both radiation and chemosensitization of tumor cells and a potential target for pharmacological intervention in proliferative diseases.
  • Sebolt-Leopold et al. Nat. Med. , 5 (7): 810-6 (Jul, 1999) describes an in vitro cascade assay system for identifying small molecule inhibitors of the MAP kinase (MAPK) pathway.
  • Glutathione-S-transferase (GST) -MEK1 and GST-MAPK fusion proteins were prepared from bacterial cells and sequentially in this assay system to MEK1 MAPK and MBP (myelin basic protein). Used for phosphorylation.
  • PD 184352 [2- (2-chloro-4-iodo-phenylamino) -N-cyclopropylmethoxy-3,4-difluoro-benzamide], which directly inhibits MEK1, has also been found.
  • MAP kinase inhibitors include: MAP kinase inhibitor: AG126, Apigenin, HSP25 kinase inhibitor, 5-iodotuberucidine, MAP kinase antisense oligonucleotide, control MAP kinase oligonucleotide, MAP kinase cascade inhibitor , MAP kinase inhibitors set 1, MAP kinase inhibitors set 2, MEK inhibitors set, olomoucine (olomoucine), Isooromoushin, N 9 isopropyl Oro Mo thin, p38 MAP kinase inhibitors, PD98059 (2'-amino-3' Methoxyflavone), PD98059 solution, PD169316 (Calbiochem), SB202474, SB202190 (4- [4- (4-fluorophenyl) -5- (4-pyridy Nil) -1H-imidazol-2-yl
  • MAP kinase inhibitors that can be used in the present invention include, for example, neutralizing antibodies against MAP kinase, compounds that inhibit the activity of MAP kinase, compounds that inhibit transcription of a gene encoding MAP kinase (for example, , Antisense nucleic acids, RNAi, ribozymes), peptides, and compounds such as plant components (eg, polyphenols, flavonoids, glycosides).
  • concentration used examples include SB203580, SB202190, PD169316, FR167653, BIRB796BS, etc., and are about 50 nmol / l to 100 ⁇ mol / l, usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l, about 1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.01 to 10 ⁇ mol / l, about 0.05 to 10 ⁇ mol / l, about 0.075 to 10 ⁇ mol / l, about 0.
  • aging inhibitor or “anti-aging agent” of corneal endothelial cells refers to any drug capable of suppressing cell aging.
  • a normal human cell loses division ability by repeating division more than a certain number of times, and becomes senescent (replicative senescence).
  • Senescent cells induce specific genes through specific morphological and physiological changes.
  • normal cells exhibit the same phenomenon as described above by various treatments (precure sensence).
  • inhibiting aging” of a cell means having an effect of increasing the density of the cell.
  • “aging inhibitor” or “anti-aging agent” refers to any agent that increases the density of cells.
  • the degree of aging of cells is the observation of cell morphology (flattening and hypertrophy occurs when cells aging) and ⁇ -galactosidase staining image known as an aging marker ( ⁇ -galactosidase staining image increases as aging progresses) ) By observing. Therefore, any anti-aging agent used in the present invention can be used as long as it has the anti-aging action.
  • an action to suppress aging it is an action to suppress the deterioration of normal cell function caused by aging, for example, an action to suppress cell cycle arrest, an action to reduce normal cell division life, and a normal cell survival.
  • SB203580 can not only suppress the fibrosis but also suppress the decrease in cell density and culture high-density corneal endothelial cells. Therefore, when used in the present invention, it is understood that any antiaging agent can suppress the decrease in cell density and improve the culture of high-density corneal endothelial cells.
  • the judgment of “aging inhibition” is based on the fact that the decrease in corneal endothelial cell density is suppressed and the high density can be maintained. It is known that the corneal endothelium density also decreases in vivo in accordance with aging (Kunitoshi Ohara, Tadahiko Mizuru, Inada Shigeru: Parameters of corneal endothelial cell morphology. Jinkai 91: 1073-1078, 1987). It is a good indicator of aging judgment from the viewpoint. In addition, as a general index of cell aging, there is a decrease in the nucleus / cytoplasm ratio, but it is considered that it can be used similarly in the corneal endothelium. Examples of other aging inhibitors include, but are not limited to, other p38 MAP kinase inhibitors.
  • p38 MAP kinase inhibitor refers to any drug that inhibits MAP kinase signaling related to p38.
  • a p38 MAP kinase inhibitor relates to a compound that targets, decreases or inhibits p38-MAPK, which is a MAPK family member.
  • P38 is a member of the mammalian MAPK superfamily and is activated by stress, ultraviolet light, and inflammatory cytokines.
  • the catalyst core has a TGY consensus sequence.
  • dysregulated kinases are a major etiology in many diseases, particularly proliferative and inflammatory disorders.
  • One of the first oncogenes identified in the oncology area was for epidermal growth factor receptor kinase (EGFR), but its overexpression is associated with lung, breast, brain, prostate, GI and ovarian cancer. Yes.
  • EGFR epidermal growth factor receptor kinase
  • constitutive activation of MAP kinase is associated with primary tumors from many cancer cell lines (pancreas, colon, lung, ovary, and kidney) and various human organs (kidney, colon, and lung) ( Hoshino et al., Oncogene, 18 (3): 813-22 (Jan. 1999)).
  • p38 MAP kinase regulates the production of two cytokines, TNF ⁇ and IL-1, associated with the onset and progression of inflammation.
  • p38 MAP kinase inhibitors may also play a promising role in the treatment of heart failure, stroke, neurological diseases, and other diseases in addition to inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis.
  • MAP kinase inhibitors are useful for treating a variety of medical conditions from cancer to inflammation.
  • the p38 MAP kinase inhibitor that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having p38 MAP kinase inhibitory activity in addition to VX-745 (Vertex Pharmaceuticals Inc.). JP 2000-503304, JP 2001-522357, JP 2003-535023, JP 2001-506266, JP 9-508123, WO 01/56553, International Publication No. 93/14081, International Publication No. 01/35959, International Publication No. 03/68229, International Publication No. 03/85859, Special Publication 2002-534468, Special Publication 2001-526222 , Special Table 2001-52622 No. 6, U.S. Pat. No.
  • Tocris Cookson (St Louis, USA) is available at http: // www. tocris. com / provides various MAP kinase inhibitors.
  • SB202190 (4- [4- (4-fluorophenyl) -5- (4-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] phenol) is a highly selective, potent and cell-permeable p38 MAP.
  • a kinase inhibitor SmithKline Beecham, plc) (Jiang et al., J. Biol. Chem., 271: 17920 (1996); Frantz et al., Biochemistry, 37: 138-46 (1998); Nemoto et al., J. Biol.
  • Anisomycin ((2R, 3S, 4S) -2-[(4-methoxyphenyl) methyl] -3,4-pyrrolidinediol-3-acetate) is a protein synthesis inhibitor (blocks translation). It is a potent activator of stress activated protein kinases (JNK / SAPK) and p38 MAP kinase, homologous desensitization induced by immediate early genes (c-fos, fosB, c-jun, junB, and junD) Acts as a powerful signaling agonist that selectively induces the product.
  • JNK / SAPK stress activated protein kinases
  • p38 MAP kinase homologous desensitization induced by immediate early genes (c-fos, fosB, c-jun, junB, and junD) Acts as a powerful signaling agonist that selectively induces the product.
  • SB203580 (4- [5- (4-fluorophenyl) -2- [4- (methylsulfonyl) phenyl] -1H-imidazol-4-yl] pyridine) is a highly selective of p38 mitogen-activated protein kinase. Inhibitor (SmithKlineBeecham, plc).
  • the SB203580 hydrochloride (4- [5- (4-fluorophenyl) -2- [4- (methylsulfonyl) phenyl] -1H-imidazol-4-yl] pyridine) compound is a highly selective p38 mitogen activation It is a water-soluble salt of a protein kinase inhibitor. It has been shown to inhibit interleukin-2-induced T cell proliferation, cyclooxygenase-1 and -2, and thromboxane synthase.
  • U0126 (1,4-diamino-2,3-dicyano-1,4-bis [2-aminophenylthio] butadiene) is a potent and selective non-competitive inhibitor of MAP kinase kinase.
  • Preferred p38 MAPK inhibitors include, but are not limited to, SB203580 (4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine). .
  • cell adhesion promoter or “adhesion promoter” of corneal endothelial cells refers to an agent that imparts or improves cell adhesion, and if it has such a function, Any drug may be used.
  • exemplary adhesion promoters for corneal endothelial cells include, but are not limited to, Rho kinase inhibitors.
  • Rho kinase means a serine / threonine kinase that is activated with the activation of Rho.
  • ROK ⁇ ROCK-II: Leung, T. et al., J. Biol. Chem., 270, 29051-29054, 1995
  • p160 ROCK ROCK ⁇ , ROCK-I: Ishizaki, T. et al., The EMBO J., 15 (8), 1885-1893, 1996) and other proteins having serine / threonine kinase activity.
  • Rho kinase inhibitor examples include the following documents: US Pat. International Publication No. 2002/083175, International Publication No. 02/100833, International Publication No. 03/059913, International Publication No. 03/062227, International Publication No. 2004/009555, International Publication No. 2004/022541, International Publication No. 2004/108724, International Publication No.
  • 1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine or a salt thereof eg, fasudil (1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine)
  • (+)-trans-4- (1-aminoethyl)- 1- (4-pyridylcarbamoyl) cyclohexane ((R)-(+)-trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide) or a salt thereof (eg, Y-27632 ((R )-(+)-Trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate)), and the like.
  • Yakuhin Co., Ltd., Asahi Kasei Pharma, etc. can also be suitably used.
  • (+)-Trans-4- (1-aminoethyl) -1- (4-pyridylcarbamoyl) cyclohexane, 1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine and pharmaceutically acceptable salts thereof are Since it is particularly excellent in promoting cell adhesion, it is preferably used.
  • the salt of the compound is preferably a pharmaceutically acceptable acid addition salt, and these acids are inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid, fumaric acid, maleic acid, mandelic acid, Organic acids such as citric acid, tartaric acid and salicylic acid are listed.
  • (+)-Trans-4- (1-aminoethyl) -1- (4-pyridylcarbamoyl) cyclohexane ((R)-(+)-trans- (4-pyridyl) -4- (1-aminoethyl)- Cyclohexanecarboxamide) dihydrochloride (which may be a monohydrate) and 1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine hydrochloride are more preferred.
  • examples of “promotion of adhesion of corneal endothelial cells” include both promotion of adhesion between corneal endothelial cells and promotion of adhesion between corneal endothelial cells and a culture substrate.
  • the (cell) adhesion promoter that can be used in the present invention is a corneal endothelium separated from a corneal tissue derived from a mammal (eg, human, mouse, rat, hamster, rabbit, cat, dog, cow, sheep, monkey, etc.). It exerts an adhesion promoting action on cells or isolated and passaged corneal endothelial cells. Since the adhesion promoter of the present invention is particularly excellent in the adhesion promoting action of human-derived corneal endothelial cells that are difficult to culture and subculture, it is preferable to target human-derived corneal endothelial cells.
  • Corneal endothelial cells play a role in maintaining the transparency of the cornea. When the density of the endothelial cells decreases beyond a certain limit, swelling of the cornea occurs, the transparency of the cornea cannot be maintained, and corneal endothelial damage is caused.
  • the adhesion promoter that can be used in the present invention promotes the adhesion of corneal endothelial cells and enables the formation of a corneal endothelial cell layer having good cell morphology and high cell density.
  • “substance (eg, nucleic acid) that suppresses expression refers to a substance that suppresses transcription of mRNA of a target gene, or a substance (eg, nucleic acid) that degrades the transcribed mRNA. ) Or a substance that suppresses translation of protein from mRNA (for example, nucleic acid), is not particularly limited. Examples of such substances include siRNA, antisense oligonucleotides, ribozymes or nucleic acids such as expression vectors thereof. Among these, siRNA and its expression vector are preferable, and siRNA is particularly preferable.
  • “substances that suppress gene expression” include proteins, peptides, and other small molecules.
  • the target gene is any gene involved in the TGF- ⁇ signaling pathway.
  • a method for inhibiting the expression of a specific endogenous gene such as TGF- ⁇ targeted in the present invention a method using an antisense technique is well known to those skilled in the art. There are several factors as described below for the action of the antisense nucleic acid to inhibit the expression of the target gene.
  • transcription initiation inhibition by triplex formation transcription inhibition by hybridization with a site where an open loop structure is locally created by RNA polymerase, transcription inhibition by hybridization with RNA that is undergoing synthesis, intron and exon Splicing inhibition by hybrid formation at the junction with nuclease, splicing inhibition by hybridization with spliceosome formation site, inhibition of transition from nucleus to cytoplasm by hybridization with mRNA, hybridization with capping site and poly (A) addition site Inhibition of splicing by RNA, inhibition of translation initiation by hybridization with a translation initiation factor binding site, inhibition of translation by hybridization with a ribosome binding site in the vicinity of the initiation codon, hybridization with mRNA translation region and polysome binding site Outgrowth inhibitory peptide chain by de formation, and gene expression inhibition by hybrid formation at sites of interaction between nucleic acids and proteins, and the like.
  • antisense nucleic acids inhibit the expression of target genes by inhibiting various processes such as transcription, splicing or translation (Hirashima and Inoue, Shinsei Kagaku Kenkyu 2, Nucleic acid IV gene replication and expression, Japan biochemicalization) Academic Society, Tokyo Kagaku Dojin, 1993, 319-347.).
  • the antisense nucleic acid used in the present invention may inhibit the expression and / or function of a gene (nucleic acid) encoding the above-described TGF- ⁇ signal transduction pathway member or the like by any of the above-described actions.
  • a gene nucleic acid
  • an antisense sequence complementary to the untranslated region near the 5 ′ end of the mRNA of the gene encoding TGF- ⁇ or the like described above is designed, it is considered effective for inhibiting translation of the gene. .
  • a sequence complementary to the coding region or the 3 'untranslated region can also be used.
  • the antisense nucleic acid used in the present invention is linked downstream of a suitable promoter, and preferably a sequence containing a transcription termination signal is linked on the 3 'side.
  • the nucleic acid thus prepared can be transformed into a desired animal (cell) using a known method.
  • the sequence of the antisense nucleic acid is preferably a sequence complementary to a gene encoding TGF- ⁇ or the like possessed by the animal (cell) to be transformed, or a part thereof, as long as the gene expression can be effectively suppressed.
  • the transcribed RNA preferably has a complementarity of 90% or more, most preferably 95% or more, to the transcript of the target gene.
  • the length of the antisense nucleic acid is preferably at least 12 bases and less than 25 bases, but the antisense nucleic acid of the present invention is not necessarily of this length. For example, it may be 11 bases or less, 100 bases or more, or 500 bases or more.
  • the antisense nucleic acid may be composed only of DNA, but may contain a nucleic acid other than DNA, for example, a locked nucleic acid (LNA).
  • LNA locked nucleic acid
  • the antisense nucleic acid used in the present invention may be an LNA-containing antisense nucleic acid containing LNA at the 5 'end and LNA at the 3' end.
  • an antisense nucleic acid for example, Hirashima and Inoue, Shinsei Kagaku Kogaku Kenkyu 2 (Replication and Expression of Nucleic Acid IV Gene, edited by the Japanese Biochemical Society, Tokyo Chemical Dojin, 1993, 319-347. Can be used to design antisense sequences based on nucleic acid sequences such as TGF- ⁇ .
  • Inhibition of expression of TGF- ⁇ or the like can also be carried out using a ribozyme or a DNA encoding a ribozyme.
  • a ribozyme refers to an RNA molecule having catalytic activity. Although ribozymes have various activities, research focusing on ribozymes as enzymes that cleave RNA has made it possible to design ribozymes that cleave RNA in a site-specific manner. Some ribozymes have a size of 400 nucleotides or more, such as group I intron type and M1 RNA contained in RNase P, but some have an active domain of about 40 nucleotides called hammerhead type or hairpin type. (Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, protein nucleic acid enzyme, 1990, 35, 2191.).
  • the self-cleaving domain of hammerhead ribozyme cleaves 3 ′ of C15 in the sequence G13U14C15, but base pairing between U14 and A9 is important for its activity, and instead of C15, A15 or U15 However, it has been shown that it can be cleaved (Koizumi, M. et al., FEBS Lett, 1988, 228, 228.).
  • a restriction enzyme-like RNA-cleaving ribozyme that recognizes the sequence UC, UU or UA in the target RNA can be created (Koizumi, M.
  • Hairpin ribozymes are also useful for the purposes of the present invention.
  • This ribozyme is found, for example, in the minus strand of tobacco ring spot virus satellite RNA (Buzayan, JM., Nature, 1986, 323, 349.). It has been shown that target-specific RNA-cleaving ribozymes can also be produced from hairpin ribozymes (Kikuchi, Y. & Sasaki, N., Nucl. Acids Res, 1991, 19, 6751., Hiroshi Kikuchi, Chemistry and Biology) , 1992, 30, 112.). Thus, the expression of the gene can be inhibited by specifically cleaving the transcription product of the gene encoding TGF- ⁇ or the like using a ribozyme.
  • RNA interference RNA interference
  • RNAi RNA interference
  • dsRNA double-stranded RNA
  • siRNA short-chain dsRNA
  • siRNA is an RNA molecule having a double-stranded RNA portion consisting of 15 to 40 bases, cleaving the mRNA of a target gene having a sequence complementary to the antisense strand of the siRNA, It has a function of suppressing the expression of the target gene.
  • the siRNA in the present invention comprises a sense RNA strand comprising a sequence homologous to a continuous RNA sequence in mRNA such as TGF- ⁇ , and an antisense RNA strand comprising a sequence complementary to the sense RNA sequence. It is RNA containing the double stranded RNA part which becomes.
  • RNA region of mRNA that is a transcription product of a sequence such as TGF- ⁇ and to produce a double-stranded RNA corresponding to this region. It can be done as appropriate.
  • selection of siRNA sequences having a stronger RNAi effect from mRNA sequences that are transcripts of the sequences can also be appropriately performed by those skilled in the art by known methods. If one strand is known, those skilled in the art can easily know the base sequence of the other strand (complementary strand). siRNA can be appropriately prepared by those skilled in the art using a commercially available nucleic acid synthesizer. In addition, for synthesis of a desired RNA, a general synthesis contract service can be used.
  • the length of the double-stranded RNA portion is 15 to 40 bases, preferably 15 to 30 bases, more preferably 15 to 25 bases, still more preferably 18 to 23 bases, and most preferably 19 to 21 bases as a base. . It is understood that these upper and lower limits are not limited to these specific ones and may be any combination of those listed.
  • the terminal structure of the sense strand or antisense strand of siRNA is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, it may have a blunt end or a protruding end (overhang) It is preferable that the 3 ′ end protrudes.
  • the siRNA having an overhang consisting of several bases, preferably 1 to 3 bases, more preferably 2 bases, at the 3 ′ end of the sense RNA strand and the antisense RNA strand suppresses the expression of the target gene.
  • the effect is often large and is preferable.
  • the type of the overhanging base is not particularly limited, and may be either a base constituting RNA or a base constituting DNA.
  • Preferred overhang sequences include dTdT (deoxy T 2 bp) at the 3 'end.
  • preferred siRNAs include, but are not limited to, those in which dTdT (deoxy T is 2 bp) is attached to the 3 'end of the sense / antisense strands of all siRNAs.
  • siRNA in which one to several nucleotides are deleted, substituted, inserted and / or added in one or both of the sense strand or antisense strand of the siRNA can also be used.
  • the 1 to several bases are not particularly limited, but preferably 1 to 4 bases, more preferably 1 to 3 bases, and most preferably 1 to 2 bases.
  • Such mutations include those in which the number of bases of the 3 ′ overhang portion is 0 to 3, or the base sequence of the 3 ′ overhang portion is changed to another base sequence, or insertion or addition of bases Or, there may be mentioned those in which the length of the sense RNA strand differs from that of the antisense RNA strand by 1 to 3 bases due to deletion, or in which the base is substituted with another base in the sense strand and / or antisense strand. However, it is not limited to these. However, it is necessary that the sense strand and the antisense strand can hybridize in these mutant siRNAs, and that these mutant siRNAs have the ability to suppress gene expression equivalent to siRNA having no mutation.
  • the siRNA may be a molecule having a structure in which one end is closed, for example, an siRNA having a hairpin structure (Short Hairpin RNA; shRNA).
  • shRNA is a RNA comprising a sense strand RNA of a specific sequence of a target gene, an antisense strand RNA consisting of a sequence complementary to the sense strand sequence, and a linker sequence connecting both strands, and a sense strand portion and an antisense strand The portions hybridize to form a double stranded RNA portion.
  • siRNA does not show a so-called off-target effect in clinical use.
  • the off-target effect refers to the action of suppressing the expression of another gene that is partially homologous to the siRNA used in addition to the target gene.
  • NCBI National Center for Biotechnology Information
  • RNA of the present invention In order to produce the siRNA of the present invention, a known method such as a method using chemical synthesis or a method using a gene recombination technique can be appropriately used.
  • double-stranded RNA can be synthesized by a conventional method based on sequence information.
  • an expression vector encoding a sense strand sequence or an antisense strand sequence is constructed, and the sense strand RNA or antisense strand RNA generated by transcription after introducing the vector into a host cell. It can also be produced by acquiring each of the above.
  • RNA that comprises a sense strand of a specific sequence of a target gene, an antisense strand consisting of a sequence complementary to the sense strand sequence, and a linker sequence that connects both strands to form a hairpin structure.
  • the whole or a part of the nucleic acid constituting the siRNA may be a natural nucleic acid or a modified nucleic acid.
  • the siRNA in the present invention does not necessarily need to be a pair of double-stranded RNAs for the target sequence, and a plurality of sets for the region containing the target sequence (this “plurality” is not particularly limited, but preferably 2 to 5) It may be a mixture of double-stranded RNA.
  • siRNA as a nucleic acid mixture corresponding to the target sequence can be appropriately prepared by a person skilled in the art using a commercially available nucleic acid synthesizer and a DICER enzyme. Synthetic contract service can be used.
  • the siRNA of the present invention includes so-called “cocktail siRNA”. In the siRNA of the present invention, not all nucleotides are necessarily ribonucleotides (RNA).
  • the one or more ribonucleotides constituting the siRNA may be corresponding deoxyribonucleotides.
  • This “corresponding” refers to the same base species (adenine, guanine, cytosine, thymine (uracil)) although the structures of the sugar moieties are different.
  • deoxyribonucleotide corresponding to ribonucleotide having adenine refers to deoxyribonucleotide having adenine.
  • a DNA (vector) capable of expressing the RNA of the present invention is also included in a preferred embodiment of a nucleic acid capable of suppressing the expression of TGF- ⁇ and the like.
  • the DNA (vector) capable of expressing the double-stranded RNA of the present invention is a DNA encoding one strand of the double-stranded RNA and a DNA encoding the other strand of the double-stranded RNA, Each DNA has a structure linked to a promoter so that it can be expressed.
  • the expression vector of the present invention can be prepared by appropriately inserting DNA encoding the RNA of the present invention into various known expression vectors.
  • a modified nucleic acid may be used as the nucleic acid that suppresses the expression of the target gene.
  • the modified nucleic acid means one having a structure different from that of a natural nucleic acid, in which a nucleoside (base site, sugar site) and / or internucleoside binding site is modified.
  • Examples of the “modified nucleoside” constituting the modified nucleic acid include an abasic nucleoside; an arabino nucleoside, 2′-deoxyuridine, ⁇ -deoxyribonucleoside, ⁇ -L-deoxyribonucleoside, and other sugars.
  • nucleosides having modifications include peptide nucleic acids (PNA), peptide nucleic acids to which phosphate groups are bound (PHONA), locked nucleic acids (LNA), morpholino nucleic acids and the like.
  • PNA peptide nucleic acids
  • PONA peptide nucleic acids to which phosphate groups are bound
  • LNA locked nucleic acids
  • nucleoside having a sugar modification include substituted pentose monosaccharides such as 2′-O-methylribose, 2′-deoxy-2′-fluororibose, and 3′-O-methylribose; 1 ′, 2′-deoxyribose Arabinose; substituted arabinose sugars; nucleosides with hexose and alpha-anomeric sugar modifications are included.
  • These nucleosides may be modified bases with modified base sites. Examples of such modified bases include pyrimidines such as 5-hydroxycytosine, 5-fluorouraci
  • modified internucleoside linkage constituting the modified nucleic acid
  • examples of the “modified internucleoside linkage” constituting the modified nucleic acid include, for example, alkyl linker, glyceryl linker, amino linker, poly (ethylene glycol) linkage, methylphosphonate internucleoside linkage; methylphosphonothioate, phosphotriester , Phosphothiotriester, phosphorothioate, phosphorodithioate, triester prodrug, sulfone, sulfonamide, sulfamate, formacetal, N-methylhydroxylamine, carbonate, carbamate, morpholino, boranophosphonate, phosphoramidate, etc.
  • Non-natural internucleoside linkages include, for example, alkyl linker, glyceryl linker, amino linker, poly (ethylene glycol) linkage, methylphosphonate internucleoside linkage; methylphosphonothioate
  • Examples of the nucleic acid sequence contained in the double-stranded siRNA of the present invention include siRNA for TGF- ⁇ or other TGF- ⁇ signal members.
  • siRNA shows very excellent specific post-transcriptional repression effect in vitro, but in vivo it is rapidly degraded by the nuclease activity in serum, so its duration is limited and more optimal and effective delivery. System development has been demanded.
  • One example is Ochiya, T et al., Nature Med.
  • atelocollagen a biocompatible material
  • a nucleic acid when atelocollagen, a biocompatible material, is mixed with a nucleic acid to form a complex, it has an action of protecting the nucleic acid from degrading enzymes in the living body and is very suitable as a carrier of siRNA.
  • the method of introducing the nucleic acid or medicament of the present invention is not limited thereto. In this way, in the living body, it is rapidly degraded by the action of the nucleolytic enzyme in the serum, so that a long-term effect can be achieved. For example, Takeshita F.I. PNAS.
  • bovine skin-derived atelocollagen forms a complex with nucleic acid and protects the nucleic acid from in vivo degrading enzymes. Have been reported to be highly suitable as a carrier of siRNA, and such a technique can be used.
  • medium refers to any medium that can maintain or proliferate corneal endothelial cells, and if necessary, any medium such as a liquid medium (culture solution), suspension medium, solid medium, etc. It can take the form of Examples of the components of the medium used for such corneal endothelial cells include DMEM (GIBCO BRL), OptiMEM (Life Technologies), serum (eg, fetal bovine serum (FBS)), growth factor / growth factor (eg, B-FGF), antibiotics (for example, penicillin, streptomycin, gentamicin) and the like.
  • DMEM fetal bovine serum
  • FBS fetal bovine serum
  • growth factor / growth factor eg, B-FGF
  • antibiotics for example, penicillin, streptomycin, gentamicin
  • the present invention provides a culture normalizing agent for corneal endothelial cells containing a fibrosis inhibitor.
  • corneal endothelial cells were difficult to proliferate while maintaining a morphology suitable for transplantation.
  • transplantation became difficult after repeated passages.
  • An index that makes transplantation difficult is the loss of functional protein.
  • a morphological change occurs in a normal culture method, but in the present invention, it is considered as a fibrotic change because it is morphologically fibroblast-like, and this is an activity of TGF- ⁇ signal. It was discovered that it was accompanied by crystallization.
  • the activation of the TGF- ⁇ signal is not intended to be limited, but as illustrated in the Examples, extracellular such as fibronectin and collagen type 1, type 4, type 8 fibronectin, integrin ⁇ 5, and integrin ⁇ 1 This can be determined by examining the amount, level, etc. of the matrix or integrin. Without intending to be limiting, the protein expression level of fibronectin is up-regulated more strongly in the fibroblast phenotype than in the normal phenotype. Conventionally, it has been found that fibrosis of corneal endothelial cells is accompanied in extremely rare diseases such as congenital syphilis in the living body, but there is no development of a treatment for suppressing fibrosis.
  • the present inventors used a drug known to suppress fibrosis as a representative example of a TGF- ⁇ signal inhibitor in other cells, which enabled culture that suppressed morphological changes and was unexpectedly normal. It was found that passage can be performed while maintaining the function (that is, culture normalization is possible), and that corneal endothelial cells can be greatly proliferated. Conventionally, it has been impossible to culture a large amount of corneal endothelial cells while maintaining normal function. Therefore, it should be said that the effect achieved by the present invention is quite remarkable.
  • a fibrosis inhibitor can be included alone, or several kinds can be used in combination as required.
  • the concentration of the fibrosis inhibitor used in the present invention is usually about 0.1 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.1 to 30 ⁇ mol / l, more preferably about 1 ⁇ mol / l.
  • the other concentration ranges can be appropriately changed, for example, usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 to 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l, about 1 ⁇ 10 ⁇ mol / l, about 0.01-10 ⁇ mol / l, about 0.05-10 ⁇ mol / l, about 0.075-10 ⁇ mol / l, about 0.1-10 ⁇ mol / l, about 0.5-10 ⁇ mol / l, About 0.75 to 10 ⁇ mol / l, about 1.0 to 10 ⁇ mol / l, about 1.25 to 10 ⁇ mol / l, about 1.5 to 10 ⁇ mol / l, about 1.75 to 10 ⁇ mol / l, about
  • a culture normalizing agent when used in a medium or the like, can be included alone, or several types can be used in combination as necessary, and the culture normalizing agent itself contains a single active ingredient. It can also be included in combination of several types as required.
  • the concentration of the culture normalizing agent of the present invention used in a medium or the like is usually about 0.1 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.1 to 30 ⁇ mol / l, more preferably about 1 ⁇ mol / l.
  • the concentration range can be appropriately changed.
  • the concentration range is usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 to 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l.
  • TGF- ⁇ signaling pathways are broadly classified into the Smad2 / 3 system via ALK4, 5 or 7, and the Smad1 / 5/8 system via ALK1, 2, 3 or 6, both of which are related to fibrosis (J. Massagu'e, Annu. Rev. Biochem. 1998.67: 753-91; Villa JMG, Jansen R, Sander C (2006) PLoS Compute Biol 2 (1): e3; Leak, A., Abraham, D.J.FASEB J.18, 816-827 (2004); Coert Margadant & Arnaud Sonnenberg EMBO reports (2010) 11, 97-105; . Al, Ann Intern Med.2010; 152: 159-166).
  • Non-Patent Documents 2 and 4 a state that is accompanied by a membranous tissue that is actually made of an extracellular matrix such as collagen due to syphilitic keratitis, which is a very special disease, or a severely artificially created disorder
  • Non-patent document 5 shows that fibrosis during severe injury of the cornea is caused by IL-1 ⁇ and activation of p38 MAPK in the middle, and non-patent document 6 is severe in the living body due to excessive freezing trauma in rabbits. It is shown by using rabbits that the fibrosis observed when the inflammation of the tumor occurs is accompanied by the activation of p38 MAPK and the fibrosis can be partially suppressed by the inhibitor. These documents show that extremely strong inflammation occurs in the living body and accompanies membranous tissue consisting of extracellular matrix, and that p38 MAPK activation is involved, and fibrosis occurs in normal culture conditions.
  • the fibrosis inhibitor used in the present invention comprises a transforming growth factor (TGF) ⁇ signal inhibitor. Therefore, the present invention also has an aspect of providing a culture normalizing agent for corneal endothelial cells containing a TGF- ⁇ signal inhibitor.
  • TGF- ⁇ signal inhibitor used in the present invention any agent may be used as long as it can inhibit the TGF- ⁇ signal pathway.
  • TGF- ⁇ signaling pathways to be inhibited include those directly associated with TGF- ⁇ and TGF- ⁇ receptors, and finally TGF- ⁇ signaling pathways such as BMP-7. Any signal-related factor may be used as long as it exhibits the same effect as described above (the opposite is true for inhibitors and antagonists).
  • a TGF- ⁇ signal inhibitor can be included alone, or several types can be used in combination as required.
  • the concentration of the TGF- ⁇ signal inhibitor used in the present invention is usually about 0.1 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.1 to 30 ⁇ mol / l, more preferably about 1 ⁇ mol / l. In this case, the concentration range can be appropriately changed.
  • Examples of other concentration ranges are usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 to 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l, About 1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.01 to 10 ⁇ mol / l, about 0.05 to 10 ⁇ mol / l, about 0.075 to 10 ⁇ mol / l, about 0.1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.5 to 10 ⁇ mol / l 1, about 0.75 to 10 ⁇ mol / l, about 1.0 to 10 ⁇ mol / l, about 1.25 to 10 ⁇ mol / l, about 1.5 to 10 ⁇ mol / l, about 1.75 to 10 ⁇ mol / l, about 2.
  • ⁇ mol / l about 1.25 to 3.0 ⁇ mol / l, about 1.5 to 3.0 ⁇ mol / l, about 1.75 to 3.0 ⁇ mol / l, about 2.0 to 3.0 ⁇ mol / l, about 0 .01-1.0 ⁇ mol / l, about 0.05-1.0 ⁇ mol / l, about 0.075-1.0 ⁇ mol / l, about 0.1-1.0 ⁇ mol / l, about 0.5-1.0 ⁇ mol / L, about 0.75 to 1.0 ⁇ mol / l, about 0.09 to 35 ⁇ mol / l, about 0.09 to 3.2 ⁇ mol / l, more preferably about 0.05 to 1.0 ⁇ mol / l.
  • culture normalization expresses ZO-1 and Na + / K + -ATPase and has a cellular function selected from the group consisting of morphologically polygonal and non-stratified. Including being normal.
  • normalization of culture is for producing transplanted cells adapted for corneal transplantation.
  • the transplant cell is a primate cell.
  • the transplant cell is a human cell.
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor is an antagonist of TGF- ⁇ , an antagonist of the receptor of TGF- ⁇ , or an inhibitor of Smad3, other components exemplified herein, their pharmaceutically It includes at least one acceptable salt or solvate, or solvate of a pharmaceutically acceptable salt thereof. Any of the TGF- ⁇ antagonists, TGF- ⁇ receptor antagonists, and Smad3 inhibitors described elsewhere herein may be utilized.
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor that can be used in the present invention is SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl] -1H-imidazole- 2-yl] benzamide), BMP-7, anti-TGF- ⁇ antibody, anti-TGF- ⁇ receptor antibody, TGF- ⁇ siRNA, TGF- ⁇ receptor siRNA, TGF- ⁇ antisense oligonucleotide, 6,7- Dimethoxy-2-((2E) -3- (1-methyl-2-phenyl-1H-pyrrolo [2,3-b] pyridin-3-yl-prop-2-enoyl))-1,2,3 4-tetrahydroisoquinolone, A83-01 (3- (6-methyl-2-pyridinyl) -N-phenyl-4- (4-quinolinyl) -1H-pyrazole-1-carbothioa De), stearyl leakage CURE TM TLK inhibitor
  • SB431542 Smad1 / 5/8 (related to ALK1, 2, 3 and 6), which works through Smad2 / 3 (related to ALK4, 5 and 7) Since normalization is observed in both of BMP-7 that exerts an effect through this, it is understood that the effect of the present invention can be achieved even with a TGF- ⁇ signal inhibitor of any of these pathways. Is done.
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor used in the present invention is SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl) -1H-imidazole-2- Yl] benzamide). This is because fibrosis was suppressed and it was shown that proteins responsible for normal function were retained, and it also withstood primate transplantation.
  • SB431542 is included to be present at a concentration of about 0.1 ⁇ M to about 10 ⁇ M at the time of use, preferably at a concentration of about 1 ⁇ M to about 10 ⁇ M at the time of use, more preferably Included to be present at a concentration of about 1 ⁇ M when used.
  • the TGF- ⁇ signal inhibitor used in the present invention comprises BMP-7.
  • BMP-7 is included such that it is present at a concentration of about 10 ng / ml to about 1000 ng / ml when used, more preferably at a concentration of about 100 ng / ml to about 1000 ng / ml when used. Included to be. BMP-7 may be included to be present at a concentration of about 100 ng / ml at the time of use, or may be included to be present at a concentration of about 1000 ng / ml.
  • the fibrosis inhibitor used in the present invention further comprises a MAP kinase inhibitor.
  • a MAP kinase inhibitor any agent may be used as long as it can inhibit the MAP kinase signal pathway.
  • the MAP kinase signal to be inhibited is involved in phosphorylating MAP kinase, and there is a pathway in which the signal is transmitted upstream or downstream, or there is a pathway that merges from other pathways as a sidestream. It may be a signal.
  • one type of MAP kinase inhibitor can be included alone, or several types can be used in combination as required.
  • the concentration of the MAP kinase agent used in the present invention is usually about 0.1 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.1 to 30 ⁇ mol / l, more preferably about 1 ⁇ mol / l.
  • the other concentration ranges may be, for example, usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 to 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l, about 1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.01 to 10 ⁇ mol / l, about 0.05 to 10 ⁇ mol / l, about 0.075 to 10 ⁇ mol / l, about 0.1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.5 to 10 ⁇ mol / l, about 0.75 to 10 ⁇ mol / l, about 1.0 to 10 ⁇ mol / l, about 1.25 to 10 ⁇ mol / l, about 1.5 to 10 ⁇ mol / l, about 1.75 to 10 ⁇ mol
  • the MAP kinase inhibitor used in the present invention is SB203580 (4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine).
  • SB203580 (4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine.
  • other components exemplified herein are included.
  • the culture normalizing agent of the present invention further comprises an aging inhibitor.
  • an aging inhibitor any anti-aging agent that can be used can be used as long as it is known to suppress cell aging.
  • one type of aging inhibitor can be included alone, or several types can be used in combination as required.
  • the concentration of the aging inhibitor used in the present invention is usually about 0.1 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.1 to 30 ⁇ mol / l, more preferably about 1 ⁇ mol / l.
  • the other concentration ranges can be changed, for example, usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 to 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l, about 1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.01 to 10 ⁇ mol / l, about 0.05 to 10 ⁇ mol / l, about 0.075 to 10 ⁇ mol / l, about 0.1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.5 to 10 ⁇ mol / l, about 0.75-10 ⁇ mol / l, about 1.0-10 ⁇ mol / l, about 1.25-10 ⁇ mol / l, about 1.5-10 ⁇ mol / l, about 1.75-10 ⁇ mol / l, about 2.0-10 ⁇
  • the aging inhibitor used in the present invention comprises a p38 MAP kinase inhibitor.
  • one type of p38 MAP kinase inhibitor can be included alone, or several types can be used in combination as required.
  • the concentration of the p38 MAP kinase agent used in the present invention is usually about 0.1 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.1 to 30 ⁇ mol / l, more preferably about 1 ⁇ mol / l.
  • the other concentration ranges can be appropriately changed, for example, usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 to 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l, about 1 ⁇ 10 ⁇ mol / l, about 0.01-10 ⁇ mol / l, about 0.05-10 ⁇ mol / l, about 0.075-10 ⁇ mol / l, about 0.1-10 ⁇ mol / l, about 0.5-10 ⁇ mol / l, About 0.75 to 10 ⁇ mol / l, about 1.0 to 10 ⁇ mol / l, about 1.25 to 10 ⁇ mol / l, about 1.5 to 10 ⁇ mol / l, about 1.75 to 10 ⁇ mol
  • the aging inhibitor used in the present invention is SB203580 (4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine). including.
  • the present invention relates to SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) 2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] benzamide) and SB203580 ( And 4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine).
  • the combination of these two drugs improves the culture while maintaining normalization, increasing the growth rate and sufficient cell density.
  • the culture normalizing agent of the present invention further comprises a cell adhesion promoter.
  • a cell adhesion promoter used in the present invention, any drug may be used as long as it is a drug capable of promoting cell adhesion.
  • the cell adhesion promoter used in the present invention is 1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine or a salt thereof (for example, fasudil (1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine)), ( +)-Trans-4- (1-aminoethyl) -1- (4-pyridylcarbamoyl) cyclohexanecarboxamide or a salt thereof (for example, Y-27632 ((R)-(+)-trans- (4-pyridyl)- 4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate)) and the like.
  • fasudil (1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine
  • +)-Trans-4- (1-aminoethyl) -1- (4-pyridylcarbamoyl) cyclohexanecarboxamide or a salt thereof
  • the adhesion promoter that can be used in the present invention can be added to a culture normalizing agent or a medium such as a culture solution when corneal endothelial cells are cultured in a test tube.
  • a Rho kinase inhibitor By adding a Rho kinase inhibitor to the culture normalizing agent or medium and continuing the culture, the Rho kinase inhibitor and the corneal endothelial cell come into contact with each other in vitro, and adhesion of the corneal endothelial cell is promoted.
  • Examples of the medium that can be used in the present invention include a medium usually used for culturing endothelial cells (for example, DMEM (GIBCO BRL)), serum (for example, fetal bovine serum (FBS)), growth factor (for example, basic (b -) FGF), antibiotics (eg penicillin, streptomycin) and the like.
  • DMEM fetal bovine serum
  • FBS fetal bovine serum
  • growth factor for example, basic (b -) FGF
  • antibiotics eg penicillin, streptomycin
  • Rho kinase inhibitor in the culture component of the present invention, cell adhesion is prevented by enhancing adhesion of corneal endothelial cells, and formation of a corneal endothelial cell layer having good cell morphology and high cell density is achieved.
  • it is suitably used in the method for producing the corneal endothelial preparation of the present invention described in the present specification.
  • the culture medium of the present invention is also used for maintaining corneal endothelial cells.
  • the culture normalizing agent of the present invention may further contain a Rho kinase inhibitor.
  • the Rho kinase inhibitor included in the present invention is as described above.
  • the “corneal preservation solution” is a solution for preserving corneal endothelial cells that have been extracted or proliferated or preserved during the period until transplantation to a recipient. .
  • the culture normalizing agent of the present invention may be used as a corneal preservation solution.
  • a corneal preservation solution to which the culture normalizing agent of the present invention can be added a preservation solution usually used at the time of corneal transplantation (Optisol GS: registered trademark), an eye preservation solution for corneal transplantation (EPII) : Registered trademark)), physiological saline, phosphate buffered saline (PBS), and the like.
  • Rho kinase inhibitor one type of Rho kinase inhibitor can be included alone, or several types can be used in combination as required.
  • the concentration of the Rho kinase inhibitor in the present invention is usually 1 to 100 ⁇ mol / l, preferably 5 to 20 ⁇ mol / l, more preferably 10 ⁇ mol / l, and can be changed as appropriate when several types are used.
  • the concentration range is, for example, usually about 0.001 to 100 ⁇ mol / l, preferably about 0.01 to 75 ⁇ mol / l, about 0.05 to 50 ⁇ mol / l, about 1 to 10 ⁇ mol / l, about 0.01 ⁇ 10 ⁇ mol / l, about 0.05-10 ⁇ mol / l, about 0.075-10 ⁇ mol / l, about 0.1-10 ⁇ mol / l, about 0.5-10 ⁇ mol / l, about 0.75-10 ⁇ mol / l, About 1.0 to 10 ⁇ mol / l, about 1.25 to 10 ⁇ mol / l, about 1.5 to 10 ⁇ mol / l, about 1.75 to 10 ⁇ mol / l, about 2.0 to 10 ⁇ mol / l, about 2.5 to 10 ⁇ mol / l, approx.
  • 75-1.0 ⁇ mol / l, about 0.09-35 ⁇ mol / l, about 0.09-3.2 ⁇ mol / l, more preferably about 0.05-1.0 ⁇ mol / l, about 0.075- Examples include 1.0 ⁇ mol / l, about 0.1 to 1.0 ⁇ mol / l, about 0.5 to 1.0 ⁇ mol / l, and about 0.75 to 1.0 ⁇ mol / l. But it is not limited to, et al.
  • the present invention prevents corneal transformation and enables a normal culture, or prevents detachment of cells by enhancing adhesion of corneal endothelial cells, and has good cell morphology and high cell density.
  • a corneal preservation solution used for organ transplantation and the like.
  • the culture normalizing agent of the present invention is also used as a preservation solution or a component thereof for cryopreserving corneal endothelial cells.
  • glycerol, dimethyl sulfoxide, propylene glycol, acetamide or the like may be further added to the preservation solution of the present invention.
  • a plurality of drugs can be used separately as the culture normalizing agent.
  • the fibrosis inhibitor is always present during the culturing of the corneal endothelial cell, whereas the adhesion promoter is present for a certain period of time and then once depleted of the adhesion promoter, Again, the cell adhesion promoter can be present for a period of time.
  • both the fibrosis inhibitor and the cell adhesion promoter can always be present during the culture of the corneal endothelial cells.
  • the corneal endothelial cells cultured with the culture normalizing agent of the present invention are derived from primates. In a preferred embodiment, the corneal endothelial cells cultured with the culture normalizing agent of the present invention are human.
  • the culture targeted by the present invention is a cell culture for the prevention or treatment of corneal endothelial injury.
  • the present invention provides a medium for normally culturing corneal endothelial cells, comprising the culture normalizing agent of the present invention and a culture component of corneal endothelium.
  • the culture normalizing agent used in the culture medium of the present invention can be in any form described herein.
  • the culture component that can be used in the present invention may be any component that can be used for corneal endothelium culture, and may be a medium component that has been sold and used conventionally, or Alternatively, it may be a component separately developed for corneal endothelium. Examples of such medium components include, but are not limited to, OptiMEM, DMEM, M199, MEM and the like (available from INVITROGEN and the like).
  • the present invention provides a method for normally culturing corneal endothelial cells, comprising the step of culturing corneal endothelial cells using the culture normalizing agent of the present invention or the medium of the present invention.
  • the culture normalizing agent used in the method of the present invention can be in any form described herein.
  • any component can be used as long as it can be used for corneal endothelium culture (in the medium for normal culture of corneal endothelial cells). What has been described can be exemplified.
  • FIG. For example, in one exemplary culture method.
  • a plurality of agents can be used separately.
  • the fibrosis inhibitor is always present during the culture of the corneal endothelial cells, while the adhesion promoter is used for a certain period (for example, 24 hours to 72 hours, or 48 hours, etc.), then the adhesion promoter is deleted once again, and the cell adhesion promoter is used again for a certain period of time (for example, 24 hours to 72 hours, 48 hours, etc.) This period may vary each time or may be the same).
  • this exemplary culture method is shown at the bottom of FIG.
  • a fibrosis inhibitor can always be present during the culture of the corneal endothelial cells.
  • the culture normalizing agent used includes both a fibrosis inhibitor and the cell adhesion promoter, and these are always present during the culturing of the corneal endothelial cells. it can.
  • the corneal endothelial cells cultured with the culture normalizing agent of the present invention are derived from primates. In a preferred embodiment, the corneal endothelial cells cultured with the culture normalizing agent of the present invention are human.
  • the culture targeted by the method of the present invention is a cell culture for the prevention or treatment of corneal endothelial injury, and can be used to produce cells or tissues for transplantation in particular.
  • the present invention provides corneal endothelial cells cultured by the method of the present invention.
  • the present invention is a cell that does not become fibrotic and does not lose its normal function even if it is subcultured after normal culture. The most important property is that it has a normal corneal endothelium property. Therefore, since the corneal endothelial cells provided by the present invention can be provided as a preparation, the present invention provides a corneal endothelial preparation.
  • the present invention provides a method for producing a corneal endothelial preparation comprising the step of culturing corneal endothelial cells using a culture solution containing the culture normalizing agent of the present invention.
  • the corneal endothelial preparation of the present invention contains a base material and a corneal endothelial cell layer cultured in a test tube on the base material.
  • the substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it supports a cultured corneal endothelial cell layer and can maintain its shape in vivo for a certain period of time, preferably at least 3 days after transplantation.
  • the base material used in the present invention may have a role as a scaffold when corneal endothelial cells are cultured in a test tube, and only serves to carry a corneal endothelial cell layer after culture. You may have.
  • the substrate used in the present invention is used for culturing corneal endothelial cells and has a role as a scaffold that can be directly used for transplantation after completion of the culture.
  • Examples of the substrate used in the present invention include polymer materials derived from natural products such as collagen, gelatin, and cellulose, synthetic polymer materials such as polystyrene, polyester, polycarbonate, and poly (N-isopropylacrylamide), and polylactic acid. And biodegradable polymer materials such as polyglycolic acid, hydroxyapatite, and amniotic membrane.
  • the shape of the substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it supports the corneal endothelial cell layer and is suitable for transplantation, but is preferably a sheet.
  • the preparation of the present invention is in the form of a sheet, it can be used by cutting into a size suitable for the application site at the time of transplantation. It is also possible to insert the sheet from the wound after rounding the sheet small.
  • a preferable specific example is a circular shape covering about 80% of the area of the damaged corneal endothelium. It is also preferable to make a cut in this circular periphery so that it can be in close contact with the application site.
  • an example of a substrate used in the present invention is collagen.
  • collagen the collagen sheet of Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-24852 can be used conveniently.
  • Such a collagen sheet can be prepared, for example, from amniotic membrane according to the method described in JP-A-2004-24852.
  • preparation of a corneal endothelial cell layer will be described as an example of a corneal endothelial preparation.
  • the corneal endothelial cell layer used in the present invention preferably has at least one of the following characteristics. More preferably, it comprises two or more of the following features, and even more preferably all.
  • the cell layer has a single layer structure. This is one of the features of a living corneal endothelial cell layer.
  • the cell density in the cell layer is about 1,000 to about 4,000 cells / mm 2 . In particular, when an adult is a recipient (transplanter), it is preferably about 2,000 to about 3,000 cells / mm 2 .
  • the planar view shape of the cell which comprises a cell layer is a substantially hexagon. This is one of the characteristics of the cells constituting the corneal endothelial cell layer in the living body.
  • the preparation of the present invention is similar to a corneal endothelial cell layer in a living body, exhibits functions similar to those of a natural corneal endothelial cell layer, and can also exhibit proliferation ability in vivo.
  • (4) Cells are regularly arranged in the cell layer.
  • the cells constituting it are regularly arranged, and this maintains the normal function and high transparency of the corneal endothelial cell, and the water control function of the cornea is properly exhibited. It is considered. Therefore, by providing such morphological features, the preparation of the present invention is expected to exhibit the same function as the corneal endothelial cell layer in a living body.
  • the production method of the present invention includes a step of culturing corneal endothelial cells using the culture normalizing agent or medium of the present invention, and can be carried out, for example, by the following method.
  • Corneal endothelial cells are collected in a conventional manner from the recipient's own cornea or the cornea of an appropriate donor. Considering the transplantation conditions in the present invention, allogeneic corneal endothelial cells may be prepared. For example, after detaching the Descemet's membrane and endothelial cell layer of corneal tissue from the corneal stroma, it is transferred to a culture dish and treated with dispase or the like. As a result, corneal endothelial cells are detached from the Descemet's membrane. Corneal endothelial cells remaining on the Descemet's membrane can be removed by pipetting or the like.
  • corneal endothelial cells are cultured in the culture medium of the present invention.
  • the medium or culture solution include commercially available DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium) (for example, INVITROGEN, catalog number: 12320) and FBS (fetal calf serum) (for example, BIOWEST, catalog number: S1820-500). ), B-FGF (basic fibroblast growth factor) (for example, INVITROGEN, catalog number: 13256-029), and antibiotics such as penicillin and streptomycin are added as appropriate, and the components of the culture normalizing agent of the present invention What added can be used.
  • DMEM Dulbecco's Modified Eagle's Medium
  • FBS fetal calf serum
  • BIOWEST fetal calf serum
  • B-FGF basic fibroblast growth factor
  • antibiotics such as penicillin and streptomycin
  • a culture container (culture dish) whose surface is coated with type I collagen, type IV collagen, fibronectin, laminin, or an extracellular matrix of bovine corneal endothelial cells.
  • an ordinary culture vessel treated with a commercially available coating agent such as FNC coating mix (registered trademark) (50 ml (AES-0407), ATHENA, catalog number: 0407) may be used. This is because, by using such a coating in combination with the culture solution of the present invention, adhesion of corneal endothelial cells to the surface of the culture container is promoted, and favorable growth is performed.
  • the temperature conditions for culturing the corneal endothelial cells are not particularly limited as long as the corneal endothelial cells grow. For example, about 25 ° C. to about 45 ° C., and considering the proliferation efficiency, preferably about 30 ° C. to about 40 ° C. More preferably, it is about 37 ° C.
  • the culture method is carried out in a normal cell culture incubator under humidification in an environment with a CO 2 concentration of about 5 to 10%.
  • Subculture can be performed after the corneal endothelial cells subjected to the culture have proliferated. Preferably, subculture is performed when sub-confluent or confluent. Subculture can be performed as follows. First, the cells are detached from the surface of the culture container by treating with trypsin-EDTA or the like, and then the cells are recovered. The culture normalizing agent or medium of the present invention is added to the collected cells to obtain a cell suspension. Centrifugation is preferably performed when cells are collected or after collection. A cell suspension having a high cell density can be prepared by such centrifugation treatment. A preferred cell density is about 1-2 ⁇ 10 6 cells / mL.
  • examples of the conditions for the centrifugal treatment include 500 rpm (30 g) to 1000 rpm (70 g) and 1 to 10 minutes.
  • the cell suspension is seeded in a culture vessel in the same manner as in the initial culture described above and used for culture.
  • the dilution factor at the time of passage varies depending on the state of the cells, it is about 1: 2 to 1: 4, preferably about 1: 3.
  • Subculture can be performed under the same culture conditions as the above-mentioned initial culture.
  • the culture time varies depending on the state of the cells used, but is, for example, 7 to 30 days.
  • the above subculture can be performed multiple times as necessary. If a cell adhesion promoter is used in the culture normalizing agent or medium of the present invention, the culture period can be shortened by enhancing cell adhesion at the initial stage of culture.
  • ⁇ 3> Preparation of Corneal Endothelial Cell Layer
  • the cell suspension is seeded on a base material such as a collagen sheet and subjected to culture.
  • the number of cells to be seeded is adjusted so that a cell layer having a desired cell density is formed in the corneal endothelial preparation finally produced.
  • the cells are seeded so that a cell layer having a cell density of about 1,000 to about 4,000 cells / mm 2 is formed.
  • the culture can be performed under the same conditions as in the initial culture. Although the culture time varies depending on the state of the cells used, it is, for example, 3 to 30 days.
  • a corneal endothelial preparation in which a corneal endothelial cell layer cultured in a test tube is formed on a base material is obtained.
  • the corneal endothelial preparation may contain the culture normalizing agent of the present invention or a medium containing the same in order to maintain corneal endothelial cells.
  • the corneal endothelial preparation may contain the culture normalizing agent of the present invention or a medium containing the same before being used for transplantation.
  • the present invention also provides a combination of a corneal endothelial preparation and the culture normalizing agent of the present invention or a medium containing the same.
  • the corneal endothelium preparation obtained by the production method of the present invention is a corneal endothelium caused by diseases requiring transplantation of the corneal endothelium, such as bullous keratopathy, corneal edema, corneal vitiligo, in particular corneal dystrophy, trauma or intraocular surgery. It can be used as a graft in the treatment of bullous keratopathy caused by a disorder. Examples of causes of bullous keratopathy and corneal endothelial dysfunction include Fuchs corneal endothelial dystrophy, false desquamation syndrome, corneal endotheliitis and the like in addition to surgery.
  • Examples of administration targets of the corneal endothelial preparation of the present invention include mammals (eg, humans, mice, rats, hamsters, rabbits, cats, dogs, cows, sheep, monkeys, etc.), preferably primates (eg, humans). It is.
  • the present invention includes a corneal endothelial cell produced by a method for normally culturing corneal endothelial cells, comprising the step of culturing corneal endothelial cells using the culture normalizing agent of the present invention or the medium of the present invention, Provided is a medicament for the treatment or prevention of corneal endothelial disease, disorder or condition.
  • the medium or culture normalizing agent of the present invention can use any form described herein, for example, (culture normalizing agent), (medium for normal culture of corneal endothelial cells ), (Method of culturing corneal endothelial cells normally) can be taken into consideration.
  • corneal endothelial cells used as pharmaceuticals can take any form used in the present specification. Can do.
  • the medicament of the present invention is intended for the treatment or prevention of primate corneal endothelium.
  • the subject of treatment or prevention is human corneal endothelium.
  • the corneal endothelial cells used in the medicament of the present invention are derived from primates.
  • the corneal endothelial cell used in the medicament of the present invention is derived from a human.
  • the corneal endothelial disease, disorder or condition targeted by the medicament of the present invention is bullous keratopathy, corneal endotheliitis, corneal edema, corneal vitiligo and the like.
  • the medicament of the present invention is provided in the form of a sheet or a suspension.
  • the medicament of the present invention further comprises a cell adhesion promoter.
  • the cell adhesion promoter exerts an adhesion promoting action on corneal endothelial cells separated from corneal tissue or separated and passaged corneal endothelial cells.
  • This cell adhesion promoter can be provided together with or separately from corneal endothelial cells provided as a medicament.
  • the cell adhesion promoter used in the medicament of the present invention can include a Rho kinase inhibitor. Examples of Rho kinase inhibitors include the following documents: US Pat. No. 4,678,783, Patent No. 3,342,217, International Publication No.
  • Such a compound can be produced by a method described in each disclosed document, for example, 1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine or a salt thereof (for example, fasudyl (1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine).
  • (+)-Trans-4- (1-aminoethyl) -1- (4-pyridylcarbamoyl) cyclohexanecarboxamide or a salt thereof eg, Y-27632 ((R)-(+)-trans- (4 -Pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate)
  • Y-27632 ((R)-(+)-trans- (4 -Pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate
  • Examples of administration (transplantation) subjects of the pharmaceutical or method of the present invention include clear milk animals (eg, humans, mice, rats, hamsters, rabbits, cats, dogs, cows, horses, sheep, monkeys, etc.), but primates. Are preferred, and humans are particularly preferred.
  • the corneal endothelium treatment in primates has not achieved satisfactory results so far, and in this sense, the present invention provides an innovative treatment method and medicine.
  • the present invention relates to a cornea produced by a method for normally culturing corneal endothelial cells, comprising the step of culturing corneal endothelial cells using the culture normalizing agent of the present invention or the medium of the present invention.
  • the present invention provides a medicament for the treatment or prevention of human corneal endothelial disease, disorder or condition, comprising a cell adhesion promoter.
  • a cell adhesion promoter comprising a cell adhesion promoter.
  • the adhesion promoting action of the cell adhesion promoter on corneal endothelial cells separated from corneal tissue or separated and passaged corneal endothelial cells is used.
  • the cell adhesion promoter used in the medicament of the present invention may include a Rho kinase inhibitor. Examples of Rho kinase inhibitors include the following documents: US Pat. No. 4,678,783, Japanese Patent No. 3,342,217, International Publication No. 95/28387, International Publication No. 99/20620, International Publication No.
  • Such a compound can be produced by a method described in each disclosed document, for example, 1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine or a salt thereof (for example, fasudyl (1- (5-isoquinolinesulfonyl) homopiperazine).
  • (+)-Trans-4- (1-aminoethyl) -1- (4-pyridylcarbamoyl) cyclohexanecarboxamide or a salt thereof eg, Y-27632 ((R)-(+)-trans- (4 -Pyridyl) -4- (1-aminoethyl) -cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate)
  • the present invention is the first to achieve good therapeutic results using cell adhesion promoters in primate models and cases using human cells.
  • a medicament containing the cell adhesion promoter of the present invention is produced by a method for normally culturing corneal endothelial cells, comprising the step of culturing corneal endothelial cells using the culture normalizing agent of the present invention or the medium of the present invention. Used with cultured corneal endothelial cells.
  • the medicament containing the cell adhesion promoter of the present invention may be administered or transplanted together with the corneal endothelial cells, or may be administered or transplanted separately.
  • the corneal endothelial disease, disorder or condition targeted by the medicament containing the cell adhesion promoter of the present invention is bullous keratopathy, corneal endotheliitis, corneal edema, corneal vitiligo and the like.
  • the present invention provides a method for the treatment or prevention of a human corneal endothelial disease, disorder or condition comprising the step of administering a cell adhesion promoter to a subject in need of treatment or prevention.
  • the subject of administration (transplantation) of the medicament or method of the present invention is a clear mammal (for example, human, mouse, rat, hamster, rabbit, cat, dog, cow, horse, sheep, Monkeys, etc.), primates are preferred, and humans are particularly preferred.
  • the corneal endothelium treatment in primates has not achieved satisfactory results so far, and in this sense, the present invention provides an innovative treatment method and medicine.
  • Cell adhesion promotion for use in a medicament for treating or preventing a corneal endothelial disease, disorder or condition, comprising a medicament comprising the cell adhesion promoter of the present invention or a corneal endothelial cell produced using the method of the present invention
  • concentration at which the agent or Rho kinase inhibitor is used is not limited, but is usually about 0.00001 to 1 w / v%, preferably about 0.00001 to 0.1 w / v%, more preferably about 0.
  • 0.05 w / v% about 0.001 to 0.05 w / v%, about 0.002 to 0.05 w / v%, about 0.003 to 0.05 w / v%, about 0.004 ⁇ 0.05 w / v%, about 0.005 to 0.05 w / v%, about 0.006 to 0.05 w / v%, about 0.007 to 0.05 w / v%, about 0.008 to 0 .05 w / v%, about 0.009 to 0.05 w / v%, about 0.01 to 0.0 5 w / v%, about 0.02 to 0.05 w / v%, about 0.03 to 0.05 w / v%, about 0.04 to 0.05 w / v%, about 0.003 to 0.04 w / v%, about 0.004 to 0.04 w / v%, about 0.005 to 0.04 w / v%,
  • the active ingredient is preferably about 0.0001 to 0.1 w / v%, preferably Is a preparation containing about 0.003 to 0.03 w / v%, 1 to 10 times per day, preferably 1 to 6 times, more preferably 1 to 3 times per day, about 0.01 to 0. 1 mL can be administered.
  • a concentration of 1/10 to 1000 times the above concentration can be used.
  • a person skilled in the art can appropriately select the type and concentration of the cell adhesion promoter depending on the disease state.
  • Cynomolgus monkey corneal endothelial cells (Materials and methods) Cynomolgus monkey corneal endothelial cells (MCEC; source and culture method): MCECs were cultured with a modified protocol previously described [Koizumi N, et al. (2007) Invest Ophthalmol Vis Sci 48: 4519-4526], [Li W, et al. (2007) Invest Ophthalmol Vis Sci 48: 614-620].
  • a cynomolgus monkey eyeball euthanized for another purpose was purchased (Nissei Bilis Co., Ltd., Ohtsu, Japan and Keari Co., Ltd., Wakayama, Japan) (method described above) Then, the Descemet's membrane containing corneal endothelial cells was detached, the corneal endothelial cells were mechanically detached together with the basement membrane, and primary culture was performed after treatment with dispase or collagenase (ROCHE catalog number: 10 103 586 001). Typically, 1 mg / mL collagenase A (Roche Applied Science, Penzberg, Germany) was used for 2 hours at 37 ° C.
  • the medium used was DMEM (INVITROGEN catalog number 12320) supplemented with 10% FBS (BIOWEST, catalog number: S1820-500) and 2 ng / ml basic FGF (INVITROGEN, catalog number: 13256-029).
  • FBS biOWEST, catalog number: S1820-500
  • 2 ng / ml basic FGF INVITROGEN, catalog number: 13256-029.
  • FNC Coating MIX registered trademark
  • MCEC was cultured in a humidified atmosphere at 37 ° C. in 5% CO 2 and the culture medium was changed every two days.
  • MCEC reaches confluence in 10-14 days, these, Ca 2+ and Mg 2+ free Dulbecco's were rinsed in phosphate buffered saline (PBS), 5 minutes with 0.05% trypsin at 37 ° C. - Trypsinized with EDTA (Life Technologies) and passaged at a ratio of 1: 2-4.
  • SB431542 Merck Millipore, Billerica, Mass.
  • TGF- ⁇ transforming growth factor- ⁇
  • the Descemet's membrane containing corneal endothelial cells is exfoliated, and the corneal endothelial cells are mechanically exfoliated together with the basement membrane, and collagenase (ROCHE catalog number: 10 103 586 001) (typically treated with 1 mg / mL collagenase A (Roche Applied Science) at 37 ° C. for 2 hours), and then primary culture was performed.
  • collagenase typically treated with 1 mg / mL collagenase A (Roche Applied Science) at 37 ° C. for 2 hours
  • the medium is Opti-MEM I Reduced-Serum Medium, Liquid (INVITROGEN catalog number: 31985-070) + 8% fetal bovine serum (FBS) (BIOEST, catalog number: S1820-500) + 200 mg / ml CaCl 2 ⁇ 2H 2 O (SIGMA catalog number: C7902-500G) + 0.08% chondroitin sulfate (SIGMA catalog number: C9819-5G) +20 ⁇ g / ml ascorbic acid (SIGMA catalog number: A4544-25G) +50 ⁇ g / ml gentamicin (INVITROGEN catalog number: 15710-064 ) +5 ng / ml EGF (INVITROGEN catalog number: PHG0311) conditioned for 3T3 feeder cells It was.
  • FBS fetal bovine serum
  • HCEC obtained from individual corneas were resuspended in culture medium and plated into 1 well of a 12-well plate coated with FNC Coating Mix®. .
  • the culture medium was prepared according to published protocols with some modifications. Briefly, OptiMEM-I (Life Technologies), 8% FBS, 5 ng / mL epidermal growth factor (EGF) (Sigma-Aldrich Co., St.
  • HCEC was cultured in a humidified atmosphere at 37 ° C. in 5% CO 2 and the culture medium was changed every two days. When HCECs reached confluence in 14-28 days, they were rinsed in Ca 2+ and Mg 2+ free PBS, trypsinized with 0.05% trypsin-EDTA for 5 minutes at 37 ° C., and 1: Passage at a ratio of 2.
  • SB431542 (Merck Millipore), neutralizing antibody against TGF- ⁇ (R & D Systems, Inc., Minneapolis, MN), Smad3 inhibitor (Merck Millipore) and bone morphogenetic protein (BMP) BMP-7 (R & D Systems), anti-fibroblasts Cell-like effects were examined.
  • -Cell observation method such as staining (histological examination): Cell observation was performed with a phase contrast microscope. In addition, after cells were fixed, immunostaining was performed using ZO-1, Na + / K + -ATPase as a function-related marker, and observation was performed with a fluorescence microscope.
  • cultured MCEC or HCEC were placed in Lab-Tek TM Chamber Slides TM (NUNC A / S, Roskilde, Denmark), fixed with 4% formaldehyde for 10 minutes at room temperature (RT), and 1% bovine Incubated with serum albumin (BSA) for 30 minutes.
  • cultured MCEC or HCEC on Lab-Tek TM Chamber Slides TM (NUNC A / S, Roskilde, Denmark) was fixed in 4% formaldehyde for 10 minutes at room temperature and with 1% bovine serum albumin (BSA) Incubated for 30 minutes.
  • ZO-1 Zymed Laboratories, Inc., South San Francisco, Calif.
  • a tight junction-related protein Na + / K + -ATPase (Upstate Biotec), a protein related to pump function. , Inc., Lake Placid, NY)
  • immunohistochemical analysis of fibronectin BD, Franklin Lakes, NJ
  • fibronectin and type 1 collagen was used to do this.
  • Staining of ZO-1, Na + / K + -ATPase, type 1 collagen and fibronectin uses a 1: 200 dilution of ZO-1 polyclonal antibody, Na + / K + -ATPase monoclonal antibody, and fibronectin monoclonal antibody, respectively. Carried out. Secondary antibodies used were Alexa Fluor® 488 labeled or 1: 2000 dilution of Alexa Fluor® 594 labeled goat anti-mouse IgG (Life Technologies). Actin staining was performed using a 1: 400 dilution of Alexa Fluor® 488-labeled phalloidin (Life Technologies).
  • the cell nuclei were then stained with DAPI (Vector Laboratories, Inc., Burlingame, CA) or PI (Sigma-Aldrich). The slides were then observed with a fluorescence microscope (TCS SP2 AOBS; Leica Microsystems, Welzlar, Germany).
  • DAPI Vector Laboratories, Inc., Burlingame, CA
  • PI Sigma-Aldrich
  • FIG. 1 shows the results of culturing by conventional cell culture methods in cynomolgus monkeys and humans. As is apparent from the culture results, monkeys and human corneal endothelium are transformed by the usual culture method, that is, all cells are fibrotic, and are different from normal cells that are polygonal single-layer cells. It can be seen that it is in an unsuitable state for transplantation.
  • Comparative Example 2 Comparative Example 2
  • an experiment was conducted to show that normal function is lost when cultured by the conventional technique.
  • whether or not monkey corneal endothelium loses expression of function-related protein was demonstrated by immunostaining and Western blotting and real-time PCR. The details are shown below.
  • phosphatase inhibitor cocktail 2 Sigma-Aldrich
  • protease inhibitor cocktail Nacalai Tesque, Kyoto
  • BCA PROTEIN ASSAY KIT manufactured by PIERCE (catalog number: 23227)
  • Tris-buffered saline (10 mM Tris-HCl, pH 7 supplemented with 0.1% (vol / vol) polyethylene sorbitan monolaurate (Nacalai Tesque, catalog number: 28353-85) (TBS-T) and 10% fetal calf serum .4; 100 mM NaCl) for 1 hour for blocking.
  • Rabbit anti-human ZO-1 antibody (1: 200) and mouse anti-human Na + / K + -ATPase antibody (1: 200) were used as primary antibodies and reacted at room temperature for 1 hour.
  • An antibody against fibronectin and an antibody against collagen type 1 were used in the same manner.
  • a dilution ratio of 1: 200 or 1: 1000 was used as appropriate.
  • the separated protein was transferred to a PVDF membrane (manufactured by PALL LIFE SCIENCE (catalog number: EH-2222)). 0.1% (vol / vol) polyethylene sorbitan monolaurate (Nacalai Tesque, catalog number: 28353-85) supplemented with 5% non-fat dry milk (5% NON FAT DRY MILK, CELL SIGNALING, catalog number: 9999) Blocking was performed by incubating the blotted membrane with Tris-buffered saline solution (10 mM Tris-HCl, pH 7.4; 100 mM NaCl) (TBS-T) for 1 hour.
  • Tris-buffered saline solution 10 mM Tris-HCl, pH 7.4; 100 mM NaCl
  • ZO-1 antibody and Na + / K + -ATPase antibody diluted 1000 times with TBS-T supplemented with 5% non-fat dry milk were immersed in a membrane and reacted at room temperature for 1 hour. After washing 3 times with TBS-T, it was incubated with a mouse-IgG antibody HRP complex (CELL SIGNALING (catalog number: 7074P2)), washed, and then ECL-ADVAVCE Western Blotting Detection Kit (GE Healthcare Japan (catalog)) No .: RPN2135V)).
  • An antibody against fibronectin and an antibody against collagen type 1 were used in the same manner.
  • RNA samples were exposed by ECL Advance Western Blotting Detection Kit (GE Healthcare, Piscataway, NJ) and then examined using the LAS4000S imaging system (Fuji Film Co., Tokyo).
  • Real-time PCR (semi-quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR)): Also, a PCR method for Na + / K + -ATPase, ZO-1, and GAPDH was performed by the following method. The primer used was purchased from INVITROGEN, an oligonucleotide synthesis company, and desalted.
  • RNA levels of Na + / K + -ATPase and ZO-1 were examined by a semiquantitative PCR method.
  • RNEasy QIAGEN, catalog number: 74106
  • the extracted RNA is subjected to reverse transcription reaction (42 ° C., 60 minutes) by RiverTra Ace (TOYOBO (catalog number: TRT-101)), and GAPDH is internally contained by TAKARA Taq HotStart Version (Takara Bio, catalog number: RR001A).
  • Na + / K + -ATPase and ZO-1 were amplified as standards.
  • the same amount of cDNA was amplified by a PCR machine (GeneAmp 9700; Applied Biosystems) and the following primer pair. The following primers were used for the PCR reaction. The following primers were also used in the same manner for PCR reactions against antibodies against fibronectin, collagen type 1, type 4, integrin ⁇ 5, and integrin beta1.
  • the amplified DNA fragment was electrophoresed on a 1.5% agarose gel (Nacalai Tesque, catalog number: 01149-76) and detected by staining with ethidium bromide (Nacalai Tesque, catalog number: 14603-51).
  • PCR was performed using the following TaqMan (registered trademark) (Invitrogen) primers.
  • Collagen type 1 Hs00164004_m1; Fibronectin: Hs01554976_m1; GAPDH: Hs00266705_g1.
  • PCR was performed using a StepOne TM (Applied Biosystems) real-time PCR system. GAPDH was used as an internal standard.
  • primate CEC in culture showed two different phenotypes as determined by cell morphology and characteristic contact-inhibited phenotypes. Approximately 60% of the cells maintained a characteristic polygonal cell morphology and contact-inhibited phenotype, and these cells were referred to as normal phenotypes. On the other hand, 40% of cells showed a fibroblast-like shape with multiple layers, and these cells were referred to as a fibroblast-like phenotype (FIG. 1).
  • FIG. 2A shows that fibroblast primate CEC produces an abnormal extracellular matrix, ie, it loses normal function when cultured with the prior art.
  • A Expression of fibronectin and collagen type 1 in the fibroblast phenotype and normal cell phenotype. The upper row shows fibronectin and the lower row shows collagen type 1. The left side shows the normal cell phenotype and the right side shows the fibroblast phenotype. The fibroblast phenotype showed an excess of extracellular matrix such as fibronectin and collagen type 1. On the other hand, the normal cell phenotype completely lost staining ability.
  • B Western blot of protein expression in fibronectin fibroblast phenotype and normal cell phenotype. GAPDH is a control.
  • Fibronectin protein expression levels were strongly up-regulated in the fibroblast phenotype than in the normal phenotype.
  • C Semi-quantification of collagen type 1, type 4, type 8 fibronectin, integrin ⁇ 5, and integrin ⁇ 1 (listed in order from the top) in fibroblast phenotype (right) and normal cell phenotype (left). The result of PCR is shown. GAPDH is a control.
  • type 1 collagen transcript ⁇ 1 (I) mRNA
  • ⁇ 1 (I) mRNA type 1 collagen transcript ( ⁇ 1 (I) mRNA) was abundantly expressed in the fibroblast phenotype, whereas in the normal phenotype, ⁇ 1 (I) mRNA expression was It was decreasing.
  • the fibroblast phenotype showed a fibronectin fibrotic ECM staining pattern, whereas the normal phenotype fully demonstrated fibronectin staining ability.
  • FIG. 2A Fibronectin protein levels were more strongly upregulated in the fibroblast phenotype than in the normal phenotype (FIG. 2A, B).
  • Collagen type 1 produced by the fibroblast phenotype showed dual site expression and was seen in both ECM and cytoplasm.
  • the cytoplasmic site of collagen type 1 appears to be in the Golgi complex and its intracellular localization is essential for secretion.
  • collagen type 1 staining in the normal phenotype was not clearly observed (FIG. 2A).
  • RT-PCR analysis was used to measure the expression of the major ECM proteins.
  • Collagen type 1 transcript ( ⁇ 1 (I) mRNA) was found to be abundantly expressed in the fibroblast phenotype.
  • ⁇ 1 (I) mRNA expression was negligible in the normal phenotype (FIG. 2C).
  • the basement membrane collagen phenotypes ⁇ 1 (IV) mRNA and ⁇ I (VIII) mRNA were expressed in both normal and fibroblast phenotypes, The degree of expression was less in the normal phenotype than in the fibroblast phenotype.
  • Fibronectin and integrin ⁇ 5 expression were observed in the fibroblast phenotype. Conversely, in the normal phenotype, these two transcripts were not expressed (C in FIG. 2A). On the other hand, ⁇ 1 integrin mRNA was expressed at similar levels in both normal and fibroblast phenotypes (C in FIG. 2A).
  • Conditioned medium for 3T3 feeder cells 10% FBS (BIOWEST, catalog number: NIH3T3 cells in a 150 mm dish (FALCON, catalog number: 3025) coated with 0.1% gelatin (SIGMA, catalog number: G1890-500G) S1820-500) / DMEM (INVITROGEN, catalog number: 12320), and cultured until subconfluent. Subsequently, the cells are incubated with a final concentration of 0.04 mg / mL mitomycin C solution (Kyowa Hakko Kirin, catalog number 874231) at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator for 2 hours.
  • Example 1 In this example, focusing on the fact that transformation is in a fibroblast-like form, Western blotting is used for the activation of pathways activated during the induction of fibrosis, which is known in general cell types. It examined in.
  • Cynomolgus monkey corneal endothelial cells Purchasing cynomolgus monkey eyeballs euthanized for another purpose (Nissei Bilis Co., Ltd., Ohtsu, Japan and Keari Co., Ltd., Wakayama, Japan) It peeled mechanically with the basement membrane, peeled off from the basement membrane using dispase or collagenase, and then collected, followed by primary culture.
  • monkey corneal endothelial cells may be cultured in a normal form as shown in FIG. 1, but they often change in a fibroblast-like shape by the same culture method, long-term culture, and subculture. . Therefore, cells that could be cultured in a normal form and cells that changed in shape like a fibroblast were collected and used for Western blotting.
  • -Antibodies to pSmad2 those obtained from CELL SIGNALING (catalog number: 3108P) were used.
  • -Antibodies to pSmad those obtained from CELL SIGNALING (catalog number: 5339P) were used.
  • -Antibodies to pp38 those obtained from BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES (same as p38a / SAPK2a, catalog number: 61168) were used.
  • -Antibodies to p38 those obtained from BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES (catalog number: 61280) were used.
  • -Antibodies to pERK1 / 2 those obtained from BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES (catalog number: 61358) were used.
  • -Antibodies to ERK1 / 2 those obtained from BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES (catalog number: 610030) were used.
  • -Antibodies to pJNK those obtained from BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES (catalog number: 610627) were used.
  • -Antibodies to JNK those obtained from BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES (catalog number: 61540) were used.
  • FIG. 4 shows the results of Western blotting using monkey corneal endothelium for the activities of main pathways that can cause transformation of fibrosis.
  • phosphorylation of Smad2 activation of TGF- ⁇ pathway
  • activation of p38 MAPK activation of p38 MAPK
  • JNK pathway phosphorylation of ERK1 / 2 was suppressed.
  • Smad2, p38, ERK1 / 2 and JNK are all reportedly involved in the EMT pathway [Chen KH, et al. (1999) Invest Ophthalmol Vis Sci 40: 2513-2519], [Kim TY, et al.
  • Example 2 Inhibition of transformation of corneal endothelium
  • Cynomolgus monkey corneal endothelial cells Purchasing cynomolgus monkey eyeballs euthanized for another purpose (Nissei Bilis Co., Ltd., Ohtsu, Japan and Keari Co., Ltd., Wakayama, Japan) It peeled mechanically together with the basement membrane, peeled off the basement membrane using collagenase, and then collected, followed by primary culture.
  • a basic medium for culture of monkey corneal endothelium (10% FBS (BIOWEST, catalog number: S1820-500) and 2 ng / ml basic FGF (INVITROGEN, catalog number: 13256-029) was added.
  • DMEM (INVITROGEN, catalog number: 12320)) and 1 ⁇ mol / l SB431542 (TOCRIS, catalog number: 1614) added to the basic medium were used.
  • the phase contrast image shows that the primate CEC cultured in the presence of SB431542 shows a true polygonal cell shape and a contact-inhibited monolayer, while the control CEC is fibroblast-like.
  • Fig. 4A Those cultured in the control basal medium are transformed into fibroblast-like cells and show stratification, while the TGF- ⁇ signal is inhibited by a phosphorylation inhibitor of the receptor to reduce the size of the polygonal small and large immobility. It showed the same form as the living body and was able to suppress the transformation of monkey corneal endothelium.
  • Example 3 Demonstration of maintenance of normal function of corneal endothelium
  • a function-related protein of corneal endothelium is maintained as a demonstration of normalization of culture. Details are shown below.
  • Example 2 Bacterials and methods
  • -SB431542 obtained from TOCRIS (catalog number: 1614).
  • -An antibody against Na + / K + -ATPase manufactured by MILLIPORE (catalog number: 05-369) was used.
  • -Antibody to ZO-1 Mouse INVITROGEN (catalog number: 339100), rabbit ZYMED LABORATORIES (catalog number: 61-7300) were used.
  • -Antibodies to GAPDH those manufactured by ABCAM (catalog number: ab36840) were used.
  • Example 2 Cells cultured as in Example 2 were fixed, immunostained for Na + / K + -ATPase and ZO-1, and photographed with a fluorescence microscope.
  • Western blotting method The Western blotting method for Na + / K + -ATPase, ZO-1, and GAPDH was performed in the same manner as in Example 1.
  • Real-time PCR method Also, a PCR method for Na + / K + -ATPase, ZO-1, and GAPDH was performed by the following method. The primer used was purchased from INVITROGEN, an oligonucleotide synthesis company, and desalted.
  • RNA levels of Na + / K + -ATPase and ZO-1 were examined by a semiquantitative PCR method.
  • RNEasy QIAGEN, catalog number: 74106
  • the extracted RNA was subjected to reverse transcription reaction (42 ° C., 60 minutes) by River Tra Ace (TOYOBO, catalog number: TRT-101), and GAPDH was internally stored by TAKARA Taq HotStart Version (Takara Bio, catalog number: RR001A).
  • Na + / K + -ATPase and ZO-1 were amplified as standards.
  • the following primers were used for the PCR reaction.
  • the amplified DNA fragment was electrophoresed on a 1.5% agarose gel and detected by ethidium bromide staining.
  • TGF- ⁇ may be a direct mediator of the endothelial-mesenchymal transition observed in primate CEC cultures.
  • Example 4 Ability to lose normalization of TGF- ⁇
  • TGF- ⁇ was added to induce transformation and loss of function-related protein (immunity). staining).
  • Western blotting showed that TGF- ⁇ was added to induce transformation and loss of function-related protein. Details are shown below.
  • TGF- ⁇ R & D SYSTEMS (catalog number: 240-B) was used.
  • -An antibody against Na + / K + -ATPase manufactured by MILLIPORE (catalog number: 05-369) was used.
  • -Antibody to ZO-1 Mouse INVITROGEN (catalog number: 339100), rabbit ZYMED LABORATORIES (catalog number: 61-7300) were used.
  • -Antibodies to GAPDH those manufactured by ABCAM (catalog number: ab36840) were used.
  • -Antibodies to pSmad2 those from CELL SIGNALING (catalog number: 3108P) were used.
  • -Antibodies to pSmad those from CELL SIGNALING (catalog number: 5339P) were used.
  • Culture method Monkey corneal endothelial cells were cultured to subconfluence, TGF- ⁇ 1 was added to the medium so that the final concentration was 0, 1, and 10 ng / mL, and the culture was cultured at 37 ° C. until changes in morphology appeared.
  • -Dyeing method as in the above example.
  • -Cell fraction extraction method as in the above example.
  • Western blot method as in the above example.
  • Example 5 Demonstration in human cells
  • Corneal endothelial cells were mechanically detached together with the basement membrane from the research cornea purchased from Seattle Eye Bank, peeled off from the basement membrane using collagenase, and then subjected to primary culture.
  • the medium is Opti-MEM I Reduced-Serum Medium, Liquid (INVITROGEN, catalog number: 31985-070) + 8% FBS (BIOWEST, catalog number: S1820-500) +200 mg / ml CaCl 2 .2H 2 O (SIGMA, catalog number: C7902-500G) + 0.08% chondroitin sulfate (SIGMA, catalog number: C9819-5G) +20 ⁇ g / ml ascorbic acid (SIGMA, catalog number: A4544-25G) +50 ⁇ g / ml gentamicin (INVITROGEN, catalog number: 15710-064) +5 ng / Ml EGF (INVITROGEN, catalog number: PHG0311) conditioned for 3T3 feeder
  • SB431542 has been demonstrated using various experiments to maintain HCEC function and suppress HCEC fibroblast-like changes. The results are shown in FIG. 9A.
  • Blocking TGF receptor signaling by SB431542 enables Na + / K + -ATPase and ZO-1 to be subcellularly localized at the cell membrane, as shown in FIGS. 9A A and B. It became possible to maintain protein expression.
  • the scale bar indicates 100 ⁇ m.
  • the ELISA assay showed that SB431542 significantly downregulated secretion of collagen type 1 into the cell supernatant. ** P ⁇ 0.05.
  • SB431542 was shown to significantly reduce collagen type 1 and fibronectin expression at the mRNA level.
  • Example 6 Normalized culture of corneal endothelium by another method
  • BMP-7 was used as a method other than SB431542 used in the above-described examples
  • TGF- ⁇ signal could be antagonized and transformation of human corneal endothelium could be suppressed. The details are shown below.
  • the culture was carried out in a medium in which BMP-7 (100 ng / ml) was added to the same conditioned medium, and the culture in the same conditioned medium as a control was compared. .
  • BMP-7 100 ng / ml
  • BMP-7 is known to be common as a factor related to the TGF- ⁇ signal, although SB431542 differs in other detailed transmission pathways. That is, TGF- ⁇ signaling pathways are broadly classified into Smad2 / 3 systems via ALK4, 5 or 7, and Smad1 / 5/8 systems via ALK1, 2, 3 or 6, both of which are fibrotic. It is well known that it is related to Therefore, it is understood that transformation of the corneal endothelium can be suppressed by substantially suppressing the overall TGF- ⁇ signal.
  • TGF- ⁇ signaling pathways are broadly classified into the Smad2 / 3 system via ALK4 / 5/7 and the Smad1 / 5/8 system via ALK1 / 2/3/6, both of which are related to fibrosis (J. Massagu'e, Annu. Rev. Biochem.
  • BMP-7 suppresses the change to HCEC fibroblast-like and maintains its function.
  • BMP-7 promotes MET and specifically inhibits TGF- ⁇ -mediated epithelial-mesenchymal transition. This molecule is therefore used to antagonize the EMT process [ZeisbergM, et al. (2003) Nat Med 9: 964-968], [Simic P, et al. (2007) EMBO Rep 8: 327-331], [BuijsJT, et al. (2007) Am J Pathol 171: 1047-1057], [Zeisberg M, et al. (2007) J BiolChem 282: 23337-23347]. Therefore, we examined whether BMP-7 could antagonize the inevitable changes in HCEC. Fibroblast-like HCEC was treated with BMP-7 at concentrations ranging from 10 to 1000 ng / ml.
  • FIG. 10A The results are shown in FIG. 10A.
  • the elongated cell shape of the fibroblast phenotype was converted to a polygonal cell shape in response to the presence of BMP-7 in a concentration-dependent manner.
  • the scale bar is 100 ⁇ m.
  • B BMP-7 was observed in normal CEC [BarryPA, et al. (1995) Invest Ophthalmol Vis Sci 36: 1115-1124], allowing normal hexagonal cell morphology and allowing cytoskeleton distribution in the cell surface of actin.
  • the scale bar is 100 ⁇ m.
  • BMP-7 maintained the intracellular localization of Na + / K + -ATPase and ZO-1 in the cell membrane (plasma membrane).
  • the scale bar is 100 ⁇ m.
  • BMP-7 can maintain CEC in a polygonal contact-inhibiting phenotype with positive expression of function-related markers at a concentration of 1000 ng / ml. It was. In addition, control is no addition. Both Na + / K + -ATPase positive cells and ZO-1 positive cells were significantly increased in proportion compared to controls when treated with BMP-7. * P ⁇ 0.01, ** P ⁇ 0.05.
  • BMP-7 was used to suppress the fibroblast-like change and maintain the endothelial cell function.
  • BMP-7 bone morphogenetic protein 7
  • Fibroblast-like HCEC was treated with BMP-7 at a concentration range of 10 ng / ml to 1000 ng / ml.
  • the elongated cell shape of the fibroblast-like phenotype was converted to a polygonal cell morphology in response to the presence of BMP-7 in a concentration-dependent manner (A in FIG. 10A).
  • BMP-7 allowed hexagonal cell morphology and maintained the cytoskeleton distribution of actin on the cell surface (B in FIG. 10A). This is the same condition as observed in normal CEC (Barry PA, Petrol WM, Andrews PM, Cavanag HD, Jester JV.
  • BMP-7 can maintain CEC in a polygonal form at a concentration of 1000 ng / ml and maintain the phenotype by contact inhibition with positive expression of a function-related marker (Fig. E and F of 10A). This tendency was also observed at 10 ng / ml, the tendency increased at 100 ng / ml, and was more prominent at 1000 ng / ml.
  • Example 7 Confirmation of additional effect
  • SB203580 which is also an inhibitor of p38 MAPK, in addition to SB431542 in TGF- ⁇ signaling. Details are shown below.
  • Corneal endothelial cells were mechanically detached together with the basement membrane from the research cornea purchased from Seattle Eye Bank, peeled off from the basement membrane using collagenase, and then subjected to primary culture.
  • the medium is Opti-MEM I Reduced-Serum Medium, Liquid (INVITROGEN catalog number: 31985-070) + 8% FBS (BIOWEST, catalog number: S1820-500) +200 mg / ml CaCl 2 .2H 2 O (SIGMA catalog number: C7902-500G) + 0.08% chondroitin sulfate (SIGMA catalog number: C9819-5G) +20 ⁇ g / ml ascorbic acid (SIGMA catalog number: A4544-25G) +50 ⁇ g / ml gentamicin (INVITROGEN catalog number: 15710-064) +5 ng / ml EGF (INVITROGEN catalog number: PHG0311) conditioned for 3T3 feeder cells was used as bas
  • SB431542 (1 ⁇ mol / l, TOCRIS, catalog number: 1614) added to the basic medium
  • SB203580 (1 ⁇ mol / l, CALBIOCHEM, catalog number: 559389) added
  • SB431542 (1 ⁇ mol / l)
  • SB203580 1 ⁇ mol / l
  • SB203580 1 ⁇ mol / l
  • the collected human corneal endothelial cells were divided into two parts, one was cultured in a basic medium and used as a control, and the other was added to the basic medium and added with SB431542 (TOCRIS) to a final concentration of 1 ⁇ mol / l.
  • SB203580 which is also an inhibitor of p38 MAPK in TGF- ⁇ signaling, has been demonstrated to enhance culture normalization by being used in addition to SB431542, and further activated by aging
  • SB203580 an inhibitor of p38 MAPK, which is known to increase the corneal endothelial density, which is known to decrease with aging. From this, it is understood that the effect of SB203580 is enhanced by additionally exhibiting the effect of inhibiting aging (maintaining undifferentiation).
  • TGF- ⁇ signal inhibition makes it possible to culture human corneal endothelial cells (HCEC) that retain their shape at high density even after repeated passages. It was found that normalization was further enhanced (indicating that HCEC with high density and shape retention can be obtained even after repeated passages).
  • Non-Patent Document 7 describes that conventional corneal endothelial cell culture media cannot be proliferated while maintaining a normal state when subcultured.
  • Non-Patent Documents 8 to 11 describe a medium containing FBS, EGF and NGF, a medium using b-FGF, a medium using collagenase, and a medium using a conditioned medium, respectively.
  • none of the conventional media can proliferate corneal endothelial cells while maintaining normal function.
  • Example 8 Establishment of preferred culture method
  • Corneal endothelial cells were mechanically detached together with the basement membrane from the research cornea purchased from Seattle Eye Bank, peeled off from the basement membrane using collagenase, and then subjected to primary culture.
  • the medium is Opti-MEM I Reduced-Serum Medium, Liquid (INVITROGEN catalog number: 31985-070) + 8% FBS (BIOWEST, catalog number: S1820-500) +200 mg / ml CaCl 2 .2H 2 O (SIGMA catalog number: C7902-500G) + 0.08% chondroitin sulfate (SIGMA catalog number: C9819-5G) +20 ⁇ g / ml ascorbic acid (SIGMA catalog number: A4544-25G) +50 ⁇ g / ml gentamicin (INVITROGEN catalog number: 15710-064) +5 ng / ml EGF (INVITROGEN Catalog Number: PHG0311) SB4 using conditioned medium for 3T3 feeder cells
  • Rho-kinase inhibitor Y-27632 (WAKO, catalog number: 253-00513) was always added during the culture at a final concentration of 10 ⁇ mol / l.
  • FIG. 13 shows an example of the finally established human corneal endothelial cell culture.
  • human corneal endothelial cells are used in any of the culture methods 1 to 3. Was confirmed to be amplified at a high density as cells exhibiting a polygonal normal form while maintaining its normal function, and an example of a standard culture method could be established.
  • Example 9 Example of cultured human corneal endothelium transplantation
  • the result of having transplanted the human corneal endothelial cell cultured by the culture method 3 among the culture methods established in Example 8 to the corneal endothelial dysfunction model (bullous keratopathy model) using the primate cynomolgus monkey is shown. It shows that transparent healing of the cornea can be obtained by transplanting human corneal endothelial cells cultured with a ROCK inhibitor having adhesion promoting action. This indicates that the human corneal endothelial cells cultured in the present invention express normal functions even in living bodies and can be applied to regenerative medicine.
  • the corneal limbus of cynomolgus monkey is incised 1.5 mm, a surgical instrument made of silicon is inserted into the anterior chamber, and the corneal endothelial cells are mechanically scraped to produce a bullous keratopathy model. Subsequently, 2.0 ⁇ 10 5 human corneal endothelial cells cultured in vitro according to the method of the present invention were suspended in a basal medium, and Y-27632, a ROCK inhibitor having an adhesion promoting effect, was added at a final concentration of 100 ⁇ mol / l was added and injected into the anterior chamber.
  • Example 10 Example with anti-TGF- ⁇ neutralizing antibody
  • Example 10 Example with anti-TGF- ⁇ neutralizing antibody
  • Opti-MEM I Reduced-Serum Medium, Liquid (INVITROGEN catalog number: 31985-070) + 8% fetal bovine serum (FBS) (BIOWEST, catalog number: S1820) ⁇ 500) +200 mg / ml CaCl 2 .2H 2 O (SIGMA catalog number: C7902-500G) + 0.08% chondroitin sulfate (SIGMA catalog number: C9819-5G) +20 ⁇ g ascorbic acid (SIGMA catalog number: A4544-25G) +50 ⁇ g / Incubate with ml gentamicin (INVITROGEN catalog number: 15710-064) + 5 ng / ml EGF (INVITROGEN catalog number: PHG0311) Things and were compared it to those cultured in media supplemented with TGF-beta neutralizing antibodies (500ng / ml).
  • FBS fetal bovine serum
  • Example 11 Normalized culture of corneal endothelium in another method
  • SGF3 inhibitor can be used as a method other than SB431542 used in the above-mentioned examples to inhibit TGF- ⁇ signal and suppress transformation of human corneal endothelium. The details are shown below.
  • Smad3 inhibitor 6,7-dimethoxy-2-((2E) -3- (1-methyl-2-phenyl-1H-pyrrolo [2,3-b] pyridin-3-yl-prop- from Calbiochem) 2-Enoyl))-1,2,3,4-tetrahydroisoquinolone (catalog number: 564405) was used. Smad3 inhibitors are also available from Merck Millipore. Culture method: Human corneal endothelial cells were cultured by the same method as the method showing the results of FIG. 3 (see Comparative Example 3 and the like).
  • Opti-MEM I Reduced-Serum Medium, Liquid (INVITROGEN catalog number: 31985-070) + 8% fetal bovine serum (FBS) (BIOWEST, catalog number: S1820) ⁇ 500) +200 mg / ml CaCl 2 .2H 2 O (SIGMA catalog number: C7902-500G) + 0.08% chondroitin sulfate (SIGMA catalog number: C9819-5G) +20 ⁇ g ascorbic acid (SIGMA catalog number: A4544-25G) +50 ⁇ g / Incubate with ml gentamicin (INVITROGEN catalog number: 15710-064) + 5 ng / ml EGF (INVITROGEN catalog number: PHG0311) And stuff, were compared those cultured in media supplemented with this Smad3 inhibitor (0.3 mM and 3 mM).
  • Corneal endothelial dysfunction with visual impairment is a major indication for corneal transplant surgery [Darlington JK, et al. (2006) Ophthalmology 113: 2171-2175], [Price MO, et al. (2010) Clin Experiment Ophthalmol 38: 128-140].
  • corneal transplantation is widely used for corneal endothelial dysfunction, researchers are currently exploring alternative methods for restoring healthy corneal endothelium.
  • the corneal endothelium is cultured from a young donor and stocked as “master cells” to allow transplantation of cells with high functional capacity.
  • HLA-compatible transplantation [Khaireddin R, et al.
  • endothelial mesenchymal transition The conversion from endothelial cells to fibroblast-like cells is called endothelial mesenchymal transition. Such conversion is triggered by TGF- ⁇ via the Smad2 / 3 pathway [Saika S (2006) Lab Invest 86: 106-115]. Endothelial mesenchymal transition causes loss of characteristic endothelial phenotypes, such as contact-inhibited monolayer loss and apical binding protein loss in the plasma membrane. Furthermore, this causes the induction of fibrous proteins such as type 1 collagen and fibronectin.
  • the fibroblast-like phenotype of cultured CEC greatly loses endothelium-like characteristics; the expression of Na + / K + -ATPase and ZO-1 is significantly reduced
  • its intracellular localization was in the cytosol, not the true cell membrane.
  • the fibroblast-like phenotype significantly enhances the production of fibrotic ECM proteins (type 1 collagen, fibronectin and integrin ⁇ 5) rather than the basement membrane phenotype (type IV and type VIII collagen). The presence of such undesirable cells will greatly hinder the success of transplanting cultured cells in a clinical setting.
  • SB431542 completely abolishes undesirable cell changes, and when either primate or human CEC cultures were treated with SB431542, the unavoidable changes in cells to a fibroblast-like phenotype were completely abolished. It was. At the same time, the characteristic intracellular location of ZO-1 and Na + / K + -ATPase returns to the plasma membrane, and the expression of these two proteins is greatly increased at both the mRNA and protein levels, It is suggested that the function of barriers and pumps in culture is intact. In addition, the inventors have also found that the production of fibrous ECM protein is greatly reduced. The inventors further describe BMP-7 [Zeisberg M, et al. (2003) Nat Med 9: 964-968], [Zeisberg M, et al.
  • Example 12 Example with other inhibitors
  • the experiment can be performed in accordance with the above-described example.
  • A83-01 (available from TOCRIS or Miltenyi Biotec): A83-01 is a selective inhibitor of type I TGF-b receptor ALK5, Activin / Nodal receptor ALK4, Nodal receptor ALK7 It is.
  • Stemolecule TM ALK5 inhibitor (available from Miltenyi Biotec): Selective ATP competitive of activin receptor-like kinase (ALK5), a type I TGF-b receptor It is an inhibitor.
  • LDN-193189 (available from Miltenyi Biotec): inhibits BMP Type I receptors ALK2 and ALK3.
  • Smad siRNA (synthesized by standard methods) A similar experiment is performed using these in place of SB431542 or BMP-7 used in the above-mentioned examples, and normalization of culture is confirmed.
  • Example 12 Formulation example: culture medium for preparing corneal endothelial sheet
  • a culture solution for preparing a corneal endothelial sheet containing the culture normalizing agent of the present invention is produced as follows.
  • Example 13 Formulation example: corneal preservation solution containing culture normalizing agent
  • a corneal preservation solution containing the culture normalizing agent of the present invention is produced as follows.
  • Example 14 Production of cultured corneal endothelial cell sheet for transplantation
  • rabbit corneal endothelial cells prepared by the technique established in Example 8 or an equivalent method are used.
  • a Rho kinase inhibitor or a control substance as a cell adhesion promoter prepared by the same method as in Example 9 is used.
  • Rho kinase inhibitor such as Y-27632 is added, and ZO-1 and Na + which are functional proteins of corneal endothelial cells are used in the same manner as in the above-described Examples. Fluorescent immune cell staining of / K + ATPase is performed to confirm expression.
  • the corneal endothelium sheet is fixed with 95% ethanol ( ⁇ 30 ° C.) for 10 minutes. After washing with PBS, treat with 0.5% Triton X-100 / PBS for 5 minutes. Thereafter, 1% BSA / PBS is treated for 1 hour. Thereafter, anti-ZO-1 antibody or anti-Na + / K + ATPase antibody is treated overnight. After washing with PBS, Alexa-488 labeled secondary antibody is treated for 1 hour. After washing with PBS, a DAPI-containing mounting agent is dropped and sealed with a cover glass. Photographs are taken with a fluorescence microscope to confirm the expression of ZO-1 and Na + / K + ATPase.
  • Example 15 Preparation of injection
  • Example of Eye Drops The composition of the test substance at each concentration is shown below.
  • Y-27632 WAKO, catalog number: 253-00513
  • Rho kinase inhibitor 0.003 g, 0.01 g, 0.03 g, 0.05 g or 0.1 g (dose as dehydrochlorinated form)
  • Sodium chloride 0.85g Sodium dihydrogen phosphate dihydrate 0.1g
  • Benzalkonium chloride 0.005g
  • Purified water appropriate amount Total amount 100 mg (pH 7.0).
  • O Eye drops can be diluted with a base.
  • composition of the substrate is as follows.
  • a normalization culture method for corneal endothelial cells is provided, and a technique that can be used in industries (cell culture industry, pharmaceuticals, etc.) related to techniques related to corneal transplantation is provided.

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Abstract

本発明は、角膜内皮細胞の正常化培養方法を提供する。より詳細には、本発明は、線維化抑制剤を含む角膜内皮細胞の培養正常化剤を提供する。詳細には、本発明はトランスフォーミング増殖因子(TGF)βシグナル阻害剤を含む培養正常化剤を提供する。本発明はまた、本発明の培養正常化剤と角膜内皮の培養成分とを含む、角膜内皮細胞を正常に培養するための培地も提供する。本発明はさらに、本発明の培養正常化剤、または本発明の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法も提供する。

Description

角膜内皮細胞の培養正常化
 本発明は、角膜内皮細胞を正常な状態で培養するための技術、方法、ならびにそのための薬剤および培地に関する。
 視覚情報は、眼球の最前面の透明な組織である角膜から取り入れられた光が、網膜に達して網膜の神経細胞を興奮させ、発生した電気信号が視神経を経由して大脳の視覚野に伝達することで認識される。良好な視力を得るためには、角膜が透明であることが必要である。角膜の透明性は、角膜内皮細胞のポンプ機能とバリア機能により、含水率が一定に保たれることにより保持される。
 ヒトの角膜内皮細胞は、出生時には1平方ミリメートル当たり約3000個の密度で存在しているが、一度障害を受けると再生する能力を持たない。角膜内皮変性症や種々の原因による角膜内皮の機能不全によって生じる水疱性角膜症では、角膜が浮腫と混濁を生じ、著しい視力低下をきたす。現在、水疱性角膜症に対しては、角膜の上皮、実質および内皮の3層構造のすべてを移植する全層角膜移植術が行われている。しかし、日本での角膜提供は不足しており、角膜移植の待機患者約2600人に対し、年間に国内で行われている角膜移植件数は1700件程度である。
 近年、拒絶反応や術後合併症のリスクを軽減し、よりよい視機能を得る目的から、障害を受けた組織のみを移植する「パーツ移植」の考えが注目されている。角膜移植の中でも、実質組織の移植である深層表層角膜移植術、角膜内皮組織の移植であるデスメ膜角膜内皮移植術(Descemet’s Stripping Automated Endothelial Keratoplasty)などが行われるようになっている。また、生体外で培養した角膜上皮や口腔粘膜を角膜上皮の代わりに移植する培養粘膜上皮移植術は既に臨床応用されており、同様に生体外で培養した角膜内皮を移植する方法も検討されている。角膜内皮の移植用として、コラーゲン層上に培養された角膜内皮層からなる角膜内皮様シートが知られている(特許文献1を参照)。しかし、角膜内皮細胞、特にヒト由来の角膜内皮細胞は、角膜の提供者が限られているとともに、試験管内での培養が難しく、移植に必要な数の培養細胞を得るには時間と費用を要するものである。
 ヒト胚性幹(ES)細胞は、高い自己複製能と多分化能を併せもち、医学応用の観点から注目されているが、培養過程で細胞を分散する操作によって容易に細胞死を起こすため、細胞数が著しく損なわれてしまうという実用面での問題点を抱えていた。近年、ヒトES細胞を培養した際に起こる細胞死はRhoキナーゼ(ROCK)の活性化により引き起こされていること、およびROCKの阻害により細胞死が大きく抑制されることが見出され、ROCK阻害剤であるY−27632等を用いたヒトES細胞の大量培養や大脳細胞の産生が可能となることが報告された(非特許文献1)。そこで、本発明者らは、Y−27632等を用いた角膜内皮細胞の大量培養の方法を開示した(特許文献2)。
 このほか、特許文献3は、角膜内皮前駆細胞を用いたニューロスフェア法を開示する。
 特許文献4は、上皮細胞の培養のために、TGF−βキナーゼ阻害剤およびp38 MAPK阻害剤を用いることを開示する。
 また、非特許文献2および4は、特異な重症角膜内皮疾患におけるTGF−β、p38 MAPK、Smadの関与を記載する。非特許文献3は、ROCK阻害剤を用いたヒト角膜内皮細胞の増殖に対する展望を記載する。非特許文献5は、角膜の重度な障害時の線維化がIL−1βにより、途中p38 MAPKの活性化によるということを示す。非特許文献6は、ウサギでの過剰な冷凍外傷時にみられる線維化がp38 MAPKの活性化により、阻害剤で線維化が抑制できることをウサギを用いて示す。非特許文献7は、従来の角膜内皮細胞培養培地では、継代すると正常な状態を維持しつつ増殖させることができないことが記載されている。非特許文献8は、角膜内皮細胞用の培地を開示する。この培地は、FBS、EGFおよびNGFを含むものであるが、この培地では、培養すべき細胞は若年の生物由来のものでないと良好に培養できないことが記載されている。非特許文献9は、塩基性FGFを用いた角膜内皮細胞用培地を開示する。非特許文献10は、コラゲナーゼを用いた角膜内皮細胞溶培地を開示する。非特許文献11は、馴化培地を用いた角膜内皮細胞溶培地を開示する。非特許文献8~11のように種々培地は開発されているが、非特許文献7に示されるように、従来の角膜内皮細胞培養培地では、継代すると正常な状態を維持しつつ増殖させることができないことが知られている。非特許文献12~14もまた、培養角膜内皮シートの製造を記載する。非特許文献9~12および15は、ヒト眼組織由来幹細胞および自家角膜内皮移植術を開示する。非特許文献16および17もまた、培養角膜内皮シートの製造を記載する。
特開2005−229869号公報 国際公開2009/28631号 特開2006−187281号公報 米国特許出願公開第2006/0234911号明細書
Watanabe K.,et al.,Nat Biotechnol.2007,25,pp 681 雑賀、第324回関西眼疾患研究会特別講演「上皮−間葉系移行と眼疾患」2010年06月23日 http://ohpth.kpu−m.ac.jp/wp−content/uploads/2010/07/title20100623.doc 小泉、最先端・次世代研究開発支援プログラムhttp://www.jsps.go.jp/j−jisedai/data/life/LS117_outline.pdf Sumioka T.,et al.,Molecular Vision 2008;14:2272−2281 Lee JG.,et al.,Invest Ophthalmol Vis Sci.2009;50:2067−2076 Song SK.,et al,Invest Ophthalmol Vis Sci.2010;51:822−829) Peh GS.,et al.,ARVO 2011,561 Corenal Endothelium:Health and Diseases 6595(May 1−5,2011) Nancy C.Joyce,et al.,Cornea 2004;23(Suppl.1):S8−S19) MiyataK.,et al.,Cornea 20(1):59−63,2001 Wei Li,et al.,Invest Ophthalmol Vis Sci.2007;48:614−620 Xiaoyan Lu,et al.,Molecular Vision 2010;16:611−622 Mimura T.,et al.,Invest Ophthalmol Vis Sci.2004 Sep;45(9):2992−2997 Mimura T.,et al.,Exp Eye Res.2003 Jun;76(6):745−751 Yokoo S.,et al.,Invest Ophthalmol Vis Sci.2005 May;46(5):1626−1631 Amano S et al.,Curr Eye Res.2003 Jun;26(6):313−318 Ide T et al.,Biomaterials.2006 Feb;27(4):607−14.Epub 2005 Aug 15. Sumide T et al.,FASEB J.2006 Feb;20(2):392−4.Epub 2005 Dec 9.
 本発明者らは、腫瘍壊死因子β(TGF−β)経路を阻害することにより、正常な機能を保ったまま角膜内皮細胞を増殖させることができる技術を見出した。これにより、正常な機能を有する角膜内皮細胞を比較的多量に増殖させることができるようになった。すなわち、本発明は、以下を提供する。
(1)線維化抑制剤を含む角膜内皮細胞の培養正常化剤。
(2)前記線維化抑制剤はトランスフォーミング増殖因子(TGF)βシグナル阻害剤を含む、項目1に記載の培養正常化剤。
(3)前記培養正常化は、ZO−1およびNa/K−ATPaseからなる群より選択される細胞機能が正常であることを含む、項目1または2に記載の培養正常化剤。
(4)前記培養正常化は角膜移植に適応する移植用細胞を製造するためのものである、項目1~3のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(5)前記移植用細胞は霊長類の細胞である、項目4に記載の培養正常化剤。
(6)前記移植用細胞はヒトの細胞である、項目4または5に記載の培養正常化剤。
(7)前記TGF−βシグナル阻害剤は、TGF−βのアンタゴニスト、TGF−βのレセプターのアンタゴニスト、またはSmad3の阻害剤である、項目2~6のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(8)前記TGF−βシグナル阻害剤は、SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)]−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)、BMP−7、抗TGF−β抗体、抗TGF−βレセプター抗体、TGF−βのsiRNA、TGF−βレセプターのsiRNA、TGF−βのアンチセンスオリゴヌクレオチド、6,7−ジメトキシ−2−((2E)−3−(1−メチル−2−フェニル−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジン−3−イル−プロプ−2−エノイル))−1,2,3,4−テトラヒドロイソキノロン、A83−01(3−(6−メチル−2−ピリジニル)−N−フェニル−4−(4−キノリニル)−1H−ピラゾール−1−カルボチオアミド)、ステモレキュールTM TLK インヒビター(2−(3−(6−メチルピリジン−2−イル)−1H−ピラゾール−4−イル)−1,5−ナフチリジン)、ステモレキュールTM BMPインヒビターLDN−193189(6−(4−(ピペリジン−1−イル)エトキシ)フェニル)−3−(ピリジン−4−イル)ピラゾロ[1,5−a]ピリミジン)、SD−208(2−(5−クロロ−2−フルオロフェニル)−4−[(4−ピリジニル)アミノ]プテリジン)、LY364947(4−[3−(2−ピリジニル)−1H−ピラゾール−4−イル]−キノリン)、それらの薬学的に許容可能な塩もしくは溶媒和物、またはその薬学的に受容可能な塩の溶媒和物を少なくとも1種含む、項目2~7のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(8A)前記TGF−βシグナル阻害剤は、SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)]−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)、BMP−7、抗TGF−β抗体、抗TGF−βレセプター抗体、TGF−βのsiRNA、TGF−βレセプターのsiRNA、TGF−βのアンチセンスオリゴヌクレオチド、A83−01(3−(6−メチル−2−ピリジニル)−N−フェニル−4−(4−キノリニル)−1H−ピラゾール−1−カルボチオアミド)、ステモレキュールTM TLK インヒビター(2−(3−(6−メチルピリジン−2−イル)−1H−ピラゾール−4−イル)−1,5−ナフチリジン)、ステモレキュールTM BMPインヒビターLDN−193189(6−(4−(ピペリジン−1−イル)エトキシ)フェニル)−3−(ピリジン−4−イル)ピラゾロ[1,5−a]ピリミジン)、SD−208(2−(5−クロロ−2−フルオロフェニル)−4−[(4−ピリジニル)アミノ]プテリジン)、LY364947(4−[3−(2−ピリジニル)−1H−ピラゾール−4−イル]−キノリン)、それらの薬学的に許容可能な塩もしくは溶媒和物、またはその薬学的に受容可能な塩の溶媒和物を少なくとも1種含む、項目2~8のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(9)前記TGF−βシグナル阻害剤は、SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)またはその薬学的に許容可能な塩を含む、項目2~8または8Aのいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(9A)前記SB431542は、使用時に約0.1μM~約10μMの濃度で存在するように含まれる、項目8、8Aまたは9に記載の培養正常化剤。
(9B)前記TGF−βシグナル阻害剤は、BMP−7を含む、項目2~8または8Aのいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(9C)前記BMP−7は、使用時に約10ng/ml~約1000ng/mlの濃度で存在するように含まれる、項目8、8Aまたは9Bに記載の培養正常化剤。
(9D)前記BMP−7は、使用時に約100ng/ml~約1000ng/mlの濃度で存在するように含まれる、項目8、8Aまたは9Bに記載の培養正常化剤。
(9E)前記BMP−7は、使用時に約1000ng/mlの濃度で存在するように含まれる、項目8、8Aまたは9Bに記載の培養正常化剤。
(10)前記線維化抑制剤はさらにMAPキナーゼ阻害剤を含む、項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9Dまたは9Eのいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(11)前記MAPキナーゼ阻害剤はSB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)またはその薬学的に許容可能な塩を含む、項目10に記載の培養正常化剤。
(12)老化抑制剤をさらに含む、項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(13)前記老化抑制剤は、p38 MAPキナーゼ阻害剤を含む、項目12に記載の培養正常化剤。
(14)前記老化抑制剤はSB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)を含む、項目13に記載の培養正常化剤。
(15)SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)と、SB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)またはその薬学的に許容可能な塩とを含む、項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~14のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(16)細胞接着促進剤をさらに含む、項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~15のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(17)前記細胞接着促進剤は(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミドまたはその薬学的に許容可能な塩(たとえば、Y−27632(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸1水和物)を含む、項目16に記載の培養正常化剤。
(18)前記線維化抑制剤は、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させ、他方、前記接着促進剤は、一定期間存在させた後、いったん該接着促進剤を欠損させ、再度該細胞接着促進剤は、一定期間存在させることを特徴とする、項目16または17に記載の培養正常化剤。
(19)前記線維化抑制剤および前記細胞接着促進剤の両方を、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させることを特徴とする、項目16または17に記載の培養正常化剤。
(20)前記移植用細胞は、角膜内皮障害の予防または治療のためのものである、項目4~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~19のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
(21)項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~20のいずれかに記載の培養正常化剤と角膜内皮の培養成分とを含む、角膜内皮細胞を正常に培養するための培地。
(22)項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~20のいずれかに記載の培養正常化剤、または項目21に記載の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法。
(23)項目22に記載の方法で培養される角膜内皮細胞。
(24)項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~20のいずれかに記載の培養正常化剤を含む、角膜内皮細胞の保存液。
(25)項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~20のいずれかに記載の培養正常化剤、または項目21に記載の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞を含む、角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬。
(26)前記処置または予防は、霊長類の角膜内皮のためのものである、項目25に記載の医薬。
(27)前記処置または予防は、ヒトの角膜内皮のためのものである、項目25または26に記載の医薬。
(28)前記角膜内皮細胞は霊長類由来である、項目25~27のいずれか1項に記載の医薬。
(29)前記角膜内皮細胞はヒト由来である、項目25~28のいずれか1項に記載の医薬。
(30)前記角膜内皮疾患、障害または状態が水疱性角膜症または角膜内皮炎である、項目25~29のいずれか1項に記載の医薬。
(31)前記医薬は、シート状または懸濁物である、項目25~30のいずれか1項に記載の医薬。
(32)細胞接着促進剤をさらに含む、項目24~31のいずれか1項に記載の医薬。
(32A)前記細胞接着促進剤はRhoキナーゼ阻害剤を含む、項目32に記載の医薬。
(33)前記細胞接着促進剤は(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミドまたはその薬学的に許容可能な塩(たとえば、Y−27632(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸1水和物))である、項目32または32Aに記載の医薬。
(34)項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~20のいずれかに記載の培養正常化剤、または項目21に記載の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞を用いる工程を包含する、角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための方法。
(34A)さらに、項目26~32、32Aおよび33のいずれか1項に記載の特徴を少なくとも1つ有する、項目34に記載の方法。
(35)細胞接着促進剤を含む、ヒトの角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬。
(35A)前記細胞接着促進剤はRhoキナーゼ阻害剤を含む、項目35に記載の医薬。
(36)前記細胞接着促進剤は(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミドまたはその薬学的に許容可能な塩(たとえば、Y−27632(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸1水和物))である、項目35または35Aに記載の医薬。
(37)前記医薬は、項目1~8、8A、9、9A、9B、9C、9D、9E、10または11~20のいずれかに記載の培養正常化剤、または項目21に記載の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞と共に用いられる、項目35、35Aまたは36に記載の医薬。
(38)前記角膜内皮疾患、障害または状態が水疱性角膜症または角膜内皮炎である、項目35、35A、および36~37のいずれか1項に記載の医薬。
(39)細胞接着促進剤を処置または予防が必要な被験体に投与する工程を包含する、ヒトの角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための方法。
(39A)項目35A、および36~38のいずれか1項に記載の特徴を少なくとも1つ有する、項目39に記載の方法。
 本発明において、上記1または複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供されうることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
 本発明は、従来では達成が困難であった正常な機能を保ったまま角膜内皮細胞を増殖させることができる技術を提供する。正常な機能には、ZO−1およびNa/K−ATPase等の角膜内皮細胞の生化学的機能、霊長類への移植能などが含まれ、角膜移植を実現するための機能を包含する。
図1は、従来法でのカニクイザルおよびヒトの細胞を培養した場合の、形態変化を示す。上側はカニクイザルのものを示し、下側はヒトのものを示す。カニクイザルはDMEM+10%FBS+2ng/ml 塩基性FGF、ヒトはOpti−MEM I Reduced−Serum Medium、Liquid+8%FBS+200mg/ml CaCl・2HO+0.08% コンドロイチン硫酸+20μg/ml アスコルビン酸+50μg/ml ゲンタマイシン+5ng/ml EGFという条件での培養結果である。左は正常角膜内皮の形態を示しているが、長期培養または継代培養により、右の様に容易に形態変化を生じる。 図2は、従来技術で培養した場合に、正常機能を消失することを示す。左パネルは、免疫染色の結果を示す。左側は、正常の形態に培養できたサル角膜内皮細胞(MCEC)を示し、右側は長期培養により線維芽細胞様に形態変化したMCECを示す。左パネルの上側にはZO−1での染色を示し、下側には、Na/K−ATPaseでの染色を示す。右上パネルは、ウェスタンブロットの結果を示す。右下パネルはリアルタイムPCRの分析結果を示す。右上パネルおよび右下パネルとも、左側は正常の形態に培養できたMCECを示し、右側は従来の長期培養により線維芽細胞様に形態変化したMCECを示す。上からNa/K−ATPase、ZO−1およびGAPDHに対する抗体またはプローブでの染色を示す。 図2Aは、線維芽霊長類角膜内皮細胞(CEC)は、異常な細胞外マトリックスを生成することを示し、すなわち、従来技術で培養した場合に、正常機能を消失することを示す。(A)フィブロネクチンおよびコラーゲン1型の線維芽細胞表現型および正常な細胞の表現型における発現を示す。上段はフィブロネクチン、下段はコラーゲン1型を示す。左側は正常な細胞の表現型を示し、右側は、線維芽細胞表現型を示す。線維芽細胞表現型は、フィブロネクチンおよびコラーゲン1型などの過剰の細胞外マトリクスを示した。他方、正常な細胞の表現型は、染色能を完全に喪失した。(B)フィブロネクチンの線維芽細胞表現型および正常な細胞の表現型におけるタンパク質の発現のウェスタンブロットを示す。GAPDHはコントロールである。フィブロネクチンのタンパク質発現レベルは、正常の表現型よりも線維芽細胞の表現型において強くアップレギュレートされていた。(C)コラーゲン1型、4型、8型フィブロネクチン、インテグリンα5、およびインテグリンβ1(上から順に列挙した。)の線維芽細胞表現型(右)および正常な細胞の表現型(左)における半定量PCRの結果を示す。GAPDHはコントロールである。半定量PCR分析によって、1型コラーゲン転写物(α1(I)mRNA)は線維芽細胞表現型において豊富に発現されていたが、他方、正常な表現型においては、α1(I)mRNAの発現は減少していた。基底膜コラーゲン表現型である、α1(IV)mRNAおよびα1(VIII)mRNAは、正常表現型および線維芽細胞表現型の表現型の両方で発現されていたが、正常表現型では発現の程度は線維芽細胞表現型よりも少なかった。フィブロネクチンおよびインテグリンα5のmRNAは線維芽細胞表現型で観察されたが、正常表現型ではこれらの2種のmRNAは発現されなかった。β1インテグリンのmRNAは、両方の表現型で同様のレベルで発現がみられた。 図3は、従来法での線維化を示す。3T3フィーダー細胞用の馴化培地(Conditioned medium)は線維芽細変化(形質転換)を抑制する(中央)が、しかし継代培養をするとやはり形質転換にいたること(右)を示す。左はヒト角膜内皮細胞をOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid+8%FBS+200mg/ml CaCl・2HO+0.08% コンドロイチン硫酸+20μg/ml アスコルビン酸+50μg/ml ゲンタマイシン+5ng/ml 上皮増殖因子(EGF)という条件で培養したところ線維芽細胞様に形質転換したことを示し、中央は同様の培地をマウス由来線維芽細胞である3T3を用いた馴化培地としたものでの結果を示す。右は、ヒト角膜内皮細胞を3T3を用いた馴化培地にて培養して継代培養を行った7日後の位相差顕微鏡写真である。細胞は線維芽細胞様に形質転換して重層化した細胞を拡大したものである。このように従来の培地で継代培養をすると、線維化が生じることが分かる。 図4は、サル角膜内皮細胞の線維化した細胞では、Smad経路、p38 MAPK経路およびJNK経路が活性化されていることを示す図である。各パネルにおいて左は、正常形態のサル角膜内皮細胞(MCEC)を示し、右は、線維芽細胞様に形態変化したMCECを示す。左側に上からpSmad2、Smad2、pERK1/2、ERK1/2に対する抗体でのウェスタンブロットの結果を示し、右側に上からpp38、p38、pJNK、JNKに対する抗体でのウェスタンブロットの結果を示す。なお、ERKのリン酸化は細胞の線維化による変化のみではなく、細胞増殖による影響があるために、細胞の増殖の状態によっては異なる結果となることがありうることを確認している。 図5は、TGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤により阻害することでサル角膜内皮の形質転換を抑制することができたことを示す図である。左はカニクイザルの角膜内皮をDMEM+10%FBS+2ng/ml 塩基性FGF(本明細書において通常培地ともいう)で培養したところ線維芽細胞様に形態変化したことを示し、右には同じ個体からの角膜内を培地にTGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤であるSB431542を加えてで培養した結果を示す。大小不動が少なく、一層の多角形細胞が認められ、線維芽細胞様に形態変化が抑制されていることが理解される。 図6は、TGF−βシグナル阻害によりサル角膜内皮細胞の線維化による機能関連タンパク質の喪失が抑制されることを示す。左側は、カニクイザルの角膜内皮をDMEM+10%FBS+2ng/ml 塩基性FGF(通常培地)で培養したところ線維芽細胞様に形態変化したMCEC、右側はSB431542で処理して正常な形態に培養できたMCECの機能関連マーカーであるZO−1(上側)およびNa/K−ATPase(下側)による免疫染色像を示す。右上パネルは、ウェスタンブロットの結果を示す。右下パネルはリアルタイムPCRの分析結果を示す。右上パネルおよび右下パネルとも、左側はSB431542で処理して正常な形態に培養できたMCECを示し、右側は線維芽細胞様に形態変化したMCECを示す。上からNa/K−ATPase、ZO−1およびGAPDHに対する抗体またはプローブでの染色を示す。 図7は、TGF−βシグナルがサル角膜内皮の形質転換に関与することを確認するために、TGF−βを添加して形質転換を誘導し機能関連タンパクが喪失することを示した図である。上側はコントロールのMCECを示し、下側はTGF−βで処理した細胞での結果を示す。左には位相差顕微鏡写真による細胞形態を示し、中央には、Na/K−ATPaseに対する抗体での染色結果を示し、右にはZO−1に対する抗体での染色結果を示す。 図8は、TGF−βによりサル角膜内皮細胞が線維化し形態変化して機能関連タンパク質を喪失することを示す図である。TGF−βの投与量による変化を示す(左側のパネルでは左から0ng/ml、1ng/ml、3ng/ml、10ng/ml、30ng/mlを示す。右側のパネルでは、左から0ng/ml、1ng/ml、10ng/mlを示す。)。左側上からNa/K−ATPase、ZO−1、およびGAPDHに対する抗体でのウェスタンブロットの結果を示し、右側には上からpSmad2、Smad2に対する抗体での染色結果を示す。 図9は、ヒト角膜内皮においても、TGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤により阻害することで形質転換を抑制し、正常な内皮を培養することが可能であることを示す図である。左はコントロール(通常培地)であり、右はSB431542での染色結果を示す。 図9Aは、SB431542が、ヒト角膜内皮細胞(HCEC)の機能を維持し、ヒト角膜内皮細胞の線維芽細胞様の変化を抑制することを示す(A、B)。(A)では左は通常の培地にて培養したヒト角膜内皮細胞を示し、右は通常培地にSB431542を1μMの濃度で添加した培地で培養したものを示す。角膜内皮細胞の機能関連マーカーとしてNa/K−ATPase(ポンプ機能)、ZO−1(バリア機能)をマーカーとして免疫染色したところ、通常の培地では一部の細胞でのみこれらのマーカーの発現が認められた一方で、SB431542を加えた培地ではすべての細胞で発現が認められた。(B)では、SB431542を3種類の濃度(右から10μM、1μMおよび0.1μM)で行ったウェスタンブロットの実験結果を示す。コントロールは何も添加していない培地を示す。上からNa/K−ATPase、ZO−1およびGAPDH(コントロール)の発現を示す。SB431542によるTGFレセプターシグナル伝達をブロックすることによって、Na/K−ATPaseおよびZO−1が細胞膜での細胞内局在が可能になり、それらのタンパク質発現の維持が可能になった。スケールバーは100μmを示す。(C)ELISAアッセイを示す。SB431542を加えたときと加えないときのコラーゲン1型の分泌量を細胞上清における濃度を示す。ELISAアッセイによって、SB431542が、コラーゲン1型の細胞上清への分泌を顕著にダウンレギュレートしたことをが示された。**P<0.05。(D,E)定量PCRを示す。コントロールとして、SB431542(1μM)を加えたときの、コラーゲン1型の発現量の変化(D)およびフィブロネクチンの発現量の変化(E)を、GAPDHの発現のSB431542による発現量の変化を用いて正規化(すなわち、GAPDHを100%にする)したグラフである。SB431542がコラーゲン1型およびフィブロネクチンの発現をmRNAレベルで有意に減少させることを示す。*P<0.01、**P<0.05。 図10は、SB431542以外の方法でもTGF−βシグナルを拮抗させヒト角膜内皮の形質転換を抑制することができたことを示す図である。上側の結果は位相差顕微鏡での結果を示す。下側はファロイジン染色の結果を示す(緑色の染色(細胞の周囲状に網目状となっているものがファロイジンであり、赤色の染色(粒子状)はPIである。)。左側はOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid+8%FBS+200mg/ml CaCl・2HO+0.08% コンドロイチン硫酸+20μg/ml アスコルビン酸+50μg/ml ゲンタマイシン+5ng/ml EGFを培地(図中では通常培地と表示する)として培養したヒト角膜内皮細胞であり、右側は培地に100ng/mLのBMP−7を添加して培養した結果を示す。 図10Aは、図10で一部強拡大で示したものをBMP−7の濃度別に効果を検討したものを示す。ここでは、BMP7がヒト角膜内皮細胞の線維芽細胞様への変化を抑制し、その機能を維持することを示す。(A)位相差顕微鏡の写真である。左上はBMP−7無添加のコントロール(Controlと表示する。)である。左上が10ng/mL、右下が100ng/mL、左下1000ng/mLのBMP−7を示す。線維芽細胞の表現型の細長い細胞形は、濃度依存性の様式でBMP−7の存在下で応答して多角形細胞形態に変換された。スケールバーは100μmである。(B)ファロイジン染色の写真である。左上はBMP−7無添加のコントロールである。左上が10ng/mL、右下が100ng/mL、左下1000ng/mLのBMP−7を示す。BMP−7は、通常の六角形の細胞形態を可能にし、アクチンの細胞表層における細胞骨格分布を可能にした。スケールバーは100μmである。(C)(D)それぞれNa/K−ATPase、ZO−1染色の写真である。左上はBMP−7無添加のコントロールである。左上が10ng/mL、右下が100ng/mL、左下1000ng/mLのBMP−7を示す。BMP−7は、細胞膜におけるNa/K−ATPaseおよびZO−1の細胞内局在を維持した。スケールバーは100μmである。(E)(F)コントロールおよびBMP−7の濃度を3種類使用して培養したときのNa/K−ATPase陽性細胞(E)およびZO−1陽性細胞(F)の割合を示すグラフである。コントロールは無添加である。Na/K−ATPase陽性細胞およびZO−1陽性細胞の両方とも、BMP−7で処理した場合に、コントロールに比べて割合が有意に増加していた。*P<0.01、**P<0.05。 図11は、p38 MAPKの阻害剤をSB431542に加えて用いたところp38 MAPK阻害+TGF−βシグナル阻害によりヒト角膜内皮細胞が、継代を繰り返しても高密度で形態保持して培養が可能になることを示す図である。左上は、コントロール(図中では通常培地と表示する)であり、右上はSB431542のみでの結果である。左下はSB203580のみでの結果であり、右下はSB431542およびSB203580の両方での結果を示す図である。 図12は、本発明で確立されたヒト角膜内皮細胞の標準的な培養法の一例である。上パネルには継代培養の模式図を示し、実施例8において実施した培養法1~3の模式図を示す。いずれに方法でも、SB203580およびSB431432を存在させている。培養法1は、Y−27632は48時間存在させた後、いったん欠失させ、その後再度加える方法である。培養法2では、Y−27632を常に共存させている。培養法3では、Y−27632は存在させない。 最終的に確立されたヒト角膜内皮細胞培養での結果を示す。左側の写真で示すように、線維化が抑えられ、増殖も順調であることが理解される。右の写真にあるように上側に示すZO−1および下側に示すNa/K−ATPaseでの染色から明らかなように、正常機能が保持されていたことが理解される。 実施例9において、正常な形態に機能を維持して培養したヒト角膜内皮細胞をコラーゲンシート上に培養してカニクイザル水疱性角膜症モデルに移植することで角膜の透明治癒が得られることを示す。左側は、本発明の培養法で培養した細胞のみを移植した結果であり、右側は本発明の培養法で培養した細胞の移植時にROCK阻害剤であるY−27632を注入した場合の結果を示す。 実施例9において、2.5カ月後に安楽死させ、角膜を摘出して組織を固定した後に、実施例2と同様にファロイジンおよびNa/K−ATPaseおよびZO−1に対して免疫染色を行い、蛍光顕微鏡にて撮影した結果を示す。上段は、細胞+ROCK阻害剤の結果を示し、下段は細胞のみの結果を示す。左側は、ファロイジン(原色は緑色、グレイスケールでは上側では網目状となっており下側では拡散して見える)およびDAPI(原色は青色。グレイスケールでは上側では細胞内部が粒子状に染色され、下側でも粒子状であるが、その数は上側と比べて減少しておりファロイジン染色と重複して見える)の染色を示し、中央はZO−1(原色は緑色。グレイスケールでは上側では網目状となっており下側では左上と右下に一部残存して見える。)およびDAPI(原色は青色。グレイスケールでは上側では細胞内部が粒子状に染色され、下側では粒子状の染色は消え薄く全体に染色されている。)の染色を示し、右側はNa/K−ATPase(原色は緑色。グレイスケールでは上側では網目状となっており下側では中央に一部残存して見える。)およびDAPI(原色は青色。グレイスケールでは上側では細胞内部が粒子状に染色され、下側でも粒子状であるが、その数は上側と比べて減少しておりファロイジン染色と重複して見える)の染色を示す。 図16は実施例10で行った抗TGF−β中和抗体を用いた場合での培養正常化を示す。左は通常培地での結果を示し、右は抗TGF−β中和抗体での結果を示す。 図17は実施例11で行ったSmad3阻害剤であるCalbiochem社から販売される6,7−ジメトキシ−2−((2E)−3−(1−メチル−2−フェニル−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジン−3−イル−プロプ−2−エノイル))−1,2,3,4−テトラヒドロイソキノロン(カタログ番号:566405)を用いた場合での培養正常化を示す。左は通常培地での結果を示し、右は抗TGF−β中和抗体での結果を示す。
 以下、本発明を説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用されるすべての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。
 (定義)
 本明細書において「線維化抑制剤」とは、線維化を抑制する任意の薬剤を言う。本発明で使用される線維化抑制剤は、トランスフォーミング増殖因子(TGF)−βシグナル阻害剤、***促進因子(マイトージェン)活性化タンパク質キナーゼ(MAPK)38抑制剤、インターロイキン(IL)−12、IL−10、インターフェロン(IFN)−γ、またはBMP−7(OP−1)などの、抗線維化作用を有することが知られているサイトカイン等を挙げることができる。このようなサイトカイン類等の情報は、公的データベース、例えばGenBank、雑誌刊行物などから入手することができる。理論に束縛されることを望まないが、本発明では、線維化を抑制することによって、従来は、正常な機能を有する細胞の増殖が困難であった角膜内皮細胞の顕著な増加を達成することができた。したがって、本発明に用いられる線維化抑制剤は、正常な機能を有する細胞の増殖をもたらすものである限り、どのような薬剤でも用いられることが理解される。
 例えば、様々な哺乳動物IFN−γポリペプチドがヒト疾患の治療に使用されうるが、一般に、ヒトの角膜内皮細胞のためには、ヒトタンパク質が使用される。ヒトIFN−γコード配列は、GenBankアクセッション番号P01579およびCAA00375において見出されうる。対応するゲノム配列は、GenBankアクセッション番号J00219、M37265、およびV00536において見出されうる。例えばGray et al.(1982)Nature295:501(GenBank X13274);およびRinderknecht et al.(1984)J.Biol.Chem.259:6790を参照。
 あるいは、線維化抑制剤として、ベラパミルなどのカルシウムチャネル遮断薬を用いることができる。そのような線維化抑制剤は、コラーゲンI型の合成を減らす能力のみならず、コラーゲンI型線維の分解の刺激による抗線維化作用を有し得る。線維芽細胞についてのin vitro試験は、コラーゲンの細胞外輸送が、カルシウムの存在に依存することを示す。カルシウムチャネル遮断薬であるベラパミルは、細胞内カルシウム濃度を低下させて、コラゲナーゼ活性を増加させる。それはまた、線維芽細胞の増殖を阻害する。
 本明細書において「トランスフォーミング増殖因子−β(トランスフォーミング成長因子−β;略称TGF−βとも表示される)」とは、当該分野で用いられるものと同様の意味で用いられ、様々な硬化性疾患や、関節リウマチ、増殖性硝子体網膜症の病態形成を担い、脱毛に深く関与し、免疫担当細胞の働きを抑制する一方、プロテアーゼの過剰産生を抑制することによって肺組織が分解され肺気腫に陥るのを防ぎ、癌細胞の増殖を抑制するなど、多彩な生物活性を示す分子量25kDのホモダイマー多機能性サイトカインである。ヒトでは、TGF−β1~β3までの3つのアイソフォームが存在する。TGF−βはレセプターに結合できない分子量約300kDの不活性な潜在型として産生され、標的細胞表面やその周囲において活性化されてレセプターに結合できる活性型となり、その作用を発揮する。
 理論に束縛されることを望まないが、標的細胞におけるTGF−βの作用はSmadという情報伝達を担う一連のタンパク質のリン酸化経路によって伝達されるとされている。まず、活性型TGF−βが標的細胞表面に存在するII型TGF−βレセプターに結合すると、II型レセプター2分子とI型TGF−βレセプター2分子からなるレセプター複合体が形成され、II型レセプターがI型レセプターをリン酸化する。次に、リン酸化I型レセプターは、Smad2またはSmad3をリン酸化すると、リン酸化されたSmad2およびSmad3はSmad4と複合体を形成して核に移行し、標的遺伝子プロモーター領域に存在するCAGA boxと呼ばれる標的配列に結合し、コアクチベーターとともに標的遺伝子の転写発現を誘導するとされている。
 形質転換増殖因子−β(TGF−β)シグナル伝達経路は、その標的遺伝子の調節によって、細胞増殖および分化、増殖停止、アポトーシス、ならびに上皮間充織分化転換(EMT)といったような、多くの細胞活性を調節することができる。TGF−β自体(例えば、TGF−β1、TGF−β2およびTGF−β3)、アクチビンおよび骨形成タンパク質(BMP)が含まれる、TGF−βファミリーのメンバーは、細胞増殖、分化、移動およびアポトーシス等の強力な調節剤である。
 TGF−βは、Bリンパ球、Tリンパ球および活性化マクロファージを含め、多くの細胞により、および多くの他の細胞型により産生される、約24Kdのタンパク質である。免疫系に対するTGF−βの効果の中には、IL−2レセプター誘導、IL−1誘発性胸腺細胞増殖の阻害、およびIFN−γ誘発性マクロファージ活性化の遮断がある。TGF−βは、様々な病的状態に関与すると考えられており(Border et al.(1992)J.Clin.Invest.90:1)、そして腫瘍抑制物質または腫瘍プロモーターのいずれかとして機能することが十分裏付けられている。
 TGF−βは、2つのセリン/スレオニンキナーゼ細胞表面レセプターであるTGF−βRIIおよびALK5によって、そのシグナル伝達を媒介する。TGF−βシグナル伝達は、TGF−βRIIがALK5レセプターをリン酸化するのを可能とする、リガンド誘発性レセプター二量体化で開始される。そのリン酸化は、ALK5キナーゼ活性を活性化して、活性化ALK5は次に、下流エフェクターSmadタンパク質(MADの脊椎動物相同体、または「Mothers against DPP(デカペンタプレジック)」タンパク質)、Smad2または3をリン酸化する。Smad4とのp−Smad2/3複合体は、核に入って、標的遺伝子の転写を活性化する。
 Smad3は、SmadのR−Smad(レセプター−活性化Smad)サブグループのメンバーであって、TGF−βレセプターによる転写活性化の直接メディエーターである。TGF−β刺激は、Smad2およびSmad3のリン酸化および活性化をもたらし、これらは、Smad4(脊椎動物における「共通(common)Smad」または「co−Smad」)と複合体を形成し、これが核と共に蓄積して、標的遺伝子の転写を調節する。R−Smadは、細胞質に局在し、そしてTGF−βレセプターによるリガンド誘発性リン酸化で、co−Smadと複合体を形成して、核へと移動し、ここで、それらは、クロマチンおよび協同転写因子と関連のある遺伝子発現を調節する。Smad6およびSmad7は阻害性Smad(「I−Smad」)であり、すなわち、TGF−βにより転写的に誘発されて、TGF−βシグナル伝達の阻害剤として機能する(Feng et al.(2005)Annu.Rev.Cell.Dev.Biol.21:659)。Smad6/7は、R−Smadのレセプター媒介活性化を妨げることにより、それらの阻害効果を発揮する;それらは、R−Smadの動員およびリン酸化を競合的に妨げる、I型レセプターと関連する。Smad6およびSmad7は、Smad6/7相互作用タンパク質のユビキチン化および分解をもたらす、E3ユビキチンリガーゼを補充することが知られている。
 TGF−βシグナル伝達経路は、このほか、BMP−7などによって伝達される経路も存在し、これは、ALK−1/2/3/6を経由し、Smad1/5/8を介して機能が発現されるとされている。TGF−βシグナル伝達経路については、J.Massagu’e,Annu.Rev.Biochem.1998.67:753−91;Vilar JMG,Jansen R,Sander C(2006)PLoS Comput Biol 2(1):e3;Leask,A.,Abraham,D.J.FASEB J.18,816−827(2004);Coert Margadant & Arnoud Sonnenberg EMBO reports(2010)11,97−105;Joel Rosenbloom et al.,Ann Intern Med.2010;152:159−166等を参照のこと。
 本明細書において「トランスフォーミング増殖因子(TGF)−βシグナル阻害剤」とは、TGFシグナル伝達を阻害する任意の因子をいう。TGF−βについて拮抗する場合はアンタゴニストという場合もあるが、本発明についていう場合TGF−βアンタゴニストはTGF−βシグナル阻害剤に包含される。
 したがって、代表的には、本発明において用いられるTGF−βシグナル阻害剤としては、TGF−βのアンタゴニスト、TGF−βのレセプターのアンタゴニスト、またはSmad3の阻害剤が挙げられるがそれらに限定されない。
 本発明で用いられうる例示的なTGF−βシグナル阻害剤としては、SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)]−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)、BMP−7、抗TGF−β抗体、抗TGF−βレセプター抗体、TGF−βのsiRNA、TGF−βレセプターのsiRNA、TGF−βのアンチセンスオリゴヌクレオチド、6,7−ジメトキシ−2−((2E)−3−(1−メチル−2−フェニル−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジン−3−イル−プロプ−2−エノイル))−1,2,3,4−テトラヒドロイソキノロン、A83−01(3−(6−メチル−2−ピリジニル)−N−フェニル−4−(4−キノリニル)−1H−ピラゾール−1−カルボチオアミド)、ステモレキュールTM TLKインヒビター(2−(3−(6−メチルピリジン−2−イル)−1H−ピラゾール−4−イル)−1,5−ナフチリジン)、ステモレキュールTM BMPインヒビターLDN−193189(6−(4−(ピペリジン−1−イル)エトキシ)フェニル)−3−(ピリジン−4−イル)ピラゾロ[1,5−a]ピリミジン)、SD−208(2−(5−クロロ−2−フルオロフェニル)−4−[(4−ピリジニル)アミノ]プテリジン)、LY364947(4−[3−(2−ピリジニル)−1H−ピラゾール−4−イル]−キノリン)、それらの薬学的に許容可能な塩もしくは溶媒和物、またはその薬学的に受容可能な塩の溶媒和物等を挙げることができるがこれらに限定されない。
 このほかのTGF−βシグナル阻害剤としては、TGF−βの1つまたは複数のアイソフォームに対するモノクローナル抗体およびポリクローナル抗体(米国特許第5,571,714号;国際公開第97/13844号および国際公開第00/66631号もまた参照)、TGF−βレセプター、そのようなレセプターの可溶性形態(例えば、可溶性TGF−βIII型レセプター)、またはTGF−βレセプターに対して向けられる抗体(米国特許第5,693,607号、米国特許第6,001,969号、米国特許第6,010,872号、米国特許第6,086,867号、米国特許第6,201,108号;国際公開第98/48024号;国際公開第95/10610号;国際公開第93/09228号;国際公開第92/00330号)、潜在性関連ペプチド(国際公開第91/08291号)、大きな潜在型TGF−β(国際公開第94/09812号)、フェチュイン(米国特許第5,821,227号)、デコリンならびにバイグリカン、フィブロモジュリン、ルミカン、およびエンドグリンなどの他のプロテオグリカン(国際公開第91/10727号;米国特許第5,654,270号、米国特許第5,705,609号、米国特許第5,726,149号;米国特許第5,824,655号;国際公開第91/04748号;米国特許第5,830,847号、米国特許第6,015,693号;国際公開第91/10727号;国際公開第93/09800号;および国際公開第94/10187号)、ソマトスタチン(国際公開第98/08529号)、マンノース−6−リン酸またはマンノース−1−リン酸(米国特許第5,520,926号)、プロラクチン(国際公開第97/40848号)、インスリン様成長因子II(国際公開第98/17304号)、IP−10(国際公開第97/00691号)、Arg−Gly−Asp含有ペプチド(Pfeffer、米国特許第5,958,411号;国際公開第93/10808号)、植物、菌類、および細菌の抽出物(EP−A−813875;特開平8−119984号;およびMatsunaga et al.,米国特許第5,693,610号)、アンチセンスオリゴヌクレオチド(米国特許第5,683,988号;米国特許第5,772,995号;米国特許第5,821,234号、米国特許第5,869,462号;および国際公開第94/25588号)、SmadおよびMADを含む、TGF−βシグナル伝達に関与するタンパク質(EP−A−874046;国際公開第97/31020号;国際公開第97/38729号;国際公開第98/03663号;国際公開第98/07735号;国際公開第98/07849号;国際公開第98/45467号;国際公開第98/53068号;国際公開第98/55512号;国際公開第98/56913号;国際公開第98/53830号;国際公開第99/50296号;米国特許第5,834,248号;米国特許第5,807,708号;および米国特許第5,948,639号)、SkiおよびSno(Vogel、1999、Science、286:665;およびStroschein et al.,1999、Science、286:771~774)、その同起源のレセプターへのTGF−βの結合を阻害するまたはそれに干渉するのに適している、1つまたは複数の一本鎖オリゴヌクレオチドアプタマーまたはそれをコードする発現プラスミド、ならびにTGF−βの活性を阻害する能力を保持する、上記に同定される分子の任意の変異体、断片、または誘導体を含むが、これらに限定されない。TGF−β阻害剤は、TGF−βアンタゴニストであり得、そのレセプターへのTGF−β結合を遮断するヒトモノクローナル抗体またはヒト化モノクローナル抗体(またはF(ab)断片、Fv断片、単鎖抗体、およびTGF−βに結合する能力を保持する抗体の他の形態もしくは断片などのその断片)であり得る。TGF−βレセプターおよびTGF−βレセプターのTGF−β結合断片、とりわけ、可溶性断片は、本発明の方法における有用なTGF−βアンタゴニストである。ある実施形態において、TGF−β機能の好ましい阻害剤は、可溶性TGF−βレセプター、とりわけ、例えば、TGFBIIRまたはTGFBIIIRの細胞外ドメイン、好ましくは組換え可溶性TGF−βレセプター(rsTGFBIIRまたはrsTGFBIIIR)を含む、TGF−βII型レセプター(TGFBIIR)またはTGF−βIII型レセプター(TGFBIIIRもしくはベータグリカン)である。TGF−βレセプターおよびTGF−βレセプターのTGF−β結合断片、とりわけ、可溶性断片は、本発明の方法における有用なTGF−βアンタゴニストである。TGF−βレセプターおよびそれらをコードする核酸は、当技術分野において十分に知られている。TGF−β1型レセプターをコードする核酸配列は、GenBankアクセッション番号L15436および米国特許第5,538,892号(Donahoe et al.)において開示される。TGF−β2型レセプターの核酸配列は、GenBankアクセッション番号AW236001、AI35790、AI279872、AI074706、およびAA808255の下で公的に入手可能である。TGF−β3型レセプターの核酸配列もまた、GenBankアクセッション番号NM003243、AI887852、AI817295、およびAI681599の下で公的に入手可能である。
 またさらなる他のTGF−βシグナル阻害剤またはアンタゴニストおよびそれらの製造方法は、現在開発中のより多くのものと共に、当該分野で十分知られている。有効なTGF−βアンタゴニストはいずれも、本発明の方法において有用であり得ることから、使用する特異的TGF−βシグナル阻害剤またはアンタゴニストは、限定的な特徴のものではない。そのようなアンタゴニストの例には、1つまたはそれより多いアイソタイプのTGF−βに対するモノクローナルおよびポリクローナル抗体(米国特許第5,571,714号および国際公開97/13844)、TGF−βレセプター、そのフラグメント、その誘導体、およびTGF−βレセプターに対する抗体(米国特許第5,693,607号、同第6,008,011号、同第6,001,969号および同第6,010,872号、ならびに国際公開92/00330、国際公開93/09228、国際公開95/10610および国際公開98/48024);潜伏関連ペプチド(latency associated peptide;国際公開91/08291)、large lacent TGF−β(国際公開94/09812)、フェチュイン(米国特許第5,821,227号)、デコリン、ならびにバイグリカン、フィブロモジュリン、ルミカンおよびエンドグリンといったような他のプロテオグリカン(米国特許第5,583,103号、同第5,654,270号、同第5,705,609号、同第5,726,149号、同第5,824,655号、同第5,830,847号、同第6,015,693号、ならびに国際公開91/04748、国際公開91/10727、国際公開93/09800および国際公開94/10187)が含まれる。
 そのようなアンタゴニストのさらなる例には、ソマトスタチン(国際公開98/08529)、マンノース−6−リン酸またはマンノース−1−リン酸(米国特許第5,520,926号)、プロラクチン(国際公開97/40848)、インスリン様増殖因子II(国際公開98/17304)、IP−10(国際公開97/00691)、アルギニン(arg)−グリシン(gly)−アスパラギン酸(asp)含有ペプチド(米国特許第5,958,411号および国際公開93/10808)、植物、真菌類および細菌類の抽出物(欧州特許出願第813875号、特開平8−119984号および米国特許第5,693,610号)、アンチセンスオレゴヌクレオチド(米国特許第5,683,988号、同第5,772,995号、同第5,821,234号および同第5,869,462号、ならびに国際公開94/25588)、ならびにSmadおよびMAD(欧州特許出願EP874046、国際公開97/31020、国際公開97/38729、国際公開98/03663、国際公開98/07735、国際公開98/07849、国際公開98/45467、国際公開98/53068、国際公開98/55512、国際公開98/56913、国際公開98/53830および国際公開99/50296、ならびに米国特許第5,834,248号、同第5,807,708号および同第5,948,639号)、ならびにSkiおよびSno(G.Vogel,Science,286:665(1999)およびStroschein et al.,Science,286:771−74(1999))、ならびにTGF−βの活性を阻害する能力を保持する上記分子のいずれかのフラグメントおよび誘導体を含め、TGF−βシグナル伝達に関与する他のタンパク質の宿主が含まれる。
 本発明における使用のための適したTGF−βアンタゴニストはまた、TGF−βの量または活性を阻害するそれらの能力が保持される限り、前述のTGF−βアンタゴニストの機能的変異体、変異体、誘導体、および類似体をも含む。本明細書において使用される「変異体」、「誘導体」、および「類似体」は、親化合物に対して同様の形または構造を有し、TGF−βアンタゴニストとして作用する能力を保持する分子を指す。例えば、本明細書において開示されるTGF−βアンタゴニストのいずれも、結晶化されてもよく、有用な類似体は、(1つまたは複数の)活性部位の形のための担う座標に基づいて合理的に設計され得る。その代わりに、当業者は、不必要な実験を伴うことなく、知られているアンタゴニストの官能基を改変し得、あるいは活性、半減期、生物学的利用能、または他の望ましい特徴の増加についてそのような改変分子をスクリーニングし得る。TGF−βアンタゴニストがポリペプチドである場合、ポリペプチドの断片および改変体は、送達の容易さ、活性、半減期などを増加させるために産生され得る(例えば、上記に議論されるようなヒト化抗体または機能的抗体断片)。合成および組換えポリペプチドの産生の当技術分野における技術のレベルを考慮すれば、そのような改変体は、不必要な実験を伴うことなく、達成される可能性がある。当業者らはまた、本明細書において記載されるTGF−β阻害剤の結晶構造および/または活性部位についての知識に基づいて新規な阻害剤を設計してもよい。可溶性TGF−βレセプターなどのポリペプチド阻害剤はまた、遺伝子移入を介して有効に導入され得る。したがって、本発明の方法のある実施形態は、TGF−βレセプターまたは結合パートナー、好ましくは可溶性レセプターまたは可溶性結合パートナーの発現のための適したベクターの使用を含む。ある好ましい実施形態において、可溶性TGF−βアンタゴニストの投与は、可溶性アンタゴニストをコードするcDNA、あるいは、TGF−βII型レセプター(rsTGFBIIR)またはTGF−βIII型レセプター(rsTGFBIIIR)の細胞外ドメインをコードするcDNAを含むベクターを使用する遺伝子移入によって達成することができ、このベクターは、ベクターを用いて形質移入される細胞中で可溶性TGF−βアンタゴニストのin situ発現を引き起こし、TGF−βの活性を阻害し、TGF−β媒介性の線維形成を抑制する。任意の適したベクターを使用することができる。好ましいベクターは、遺伝子移入の目的で開発されたアデノウイルスベクター、レンチウイルスベクター、エプスタインバーウイルス(EBV)ベクター、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、およびレトロウイルスベクターを含む。遺伝子移入の他の非ベクター方法、例えば脂質/DNA複合体、タンパク質/DNA抱合体、裸のDNAの移入方法などもまた使用することができる。アデノウイルス遺伝子移入を介しての送達のために開発されたさらなる適したTGF−βアンタゴニストは、Ig Fcドメインに融合された、TGF−βII型レセプターの細胞外ドメインをコードするキメラcDNA(Isaka et al.,1999、Kidney Int.、55:pp.465~475)、TGF−βII型レセプターのドミナントネガティブ変異体のアデノウイルス遺伝子移入ベクター(Zhao et al.,1998、Mech.Dev.、72:pp.89~100)、およびTGF−β結合プロテオグリカンであるデコリンのアデノウイルス遺伝子移入ベクター(Zhao et al.,1999、Am.J.Physiol.、277:pp.L412~L422)を含むが、これらに限定されない。アデノウイルス媒介性の遺伝子移入は、他の遺伝子送達様式と比較して、効率が非常に高い。
 TGF−βレセプターおよびTGF−βレセプターのTGF−β結合フラグメント、可溶性フラグメント等は、本発明において有用なTGF−βアンタゴニストである。TGF−βレセプターおよびそれらをコードする核酸は、当該分野で十分知られている。TGF−β1型レセプターをコードする核酸配列は、GenBankのアクセッション番号L15436およびDonahoeらの米国特許第5,538,892号に開示されている。TGF−β2型レセプターの核酸配列は、GenBankのアクセッション番号AW236001;AI35790;AI279872;AI074706;およびAA808255の下、公的に入手可能である。TGF−β3型レセプターの核酸配列もまた、GenBankのアクセッション番号NM003243;AI887852;AI817295;およびAI681599の下、公的に入手可能である。1つの例示的な実施形態において、TGF−βアンタゴニストは、そのレセプター、またはF(ab)フラグメント、Fvフラグメント、単鎖抗体、およびTGF−βに結合する能力を保持する他の「抗体」型といったようなそのフラグメントへのTGF−β結合を遮断する抗体である。その抗体は、キメラ化またはヒト化され得る。本明細書中、キメラ化抗体は、ヒト抗体の定常領域、およびマウス抗体といったような非ヒト抗体の可変領域を含む。ヒト化抗体は、ヒト抗体の定常領域およびフレームワーク可変領域(すなわち、超可変領域以外の可変領域)、ならびにマウス抗体といったような非ヒト抗体の超可変領域を含む。勿論、その抗体は、ファージ提示システムから選択されるもしくは選抜されるか、またはゼノマウスから産生されるヒト抗体といったような、いずれかの他の種類の抗体誘導体であり得る。
 Smad関連の知見も増大している。TGF−βシグナル伝達経路は、この分子がタイプI(TbRI)およびタイプII(TbRII)のセリン/スレオニンキナーゼ受容体からなるヘテロ二量体細胞表面複合体に結合し、そしてこのヘテロ二量体細胞表面複合体を誘起するときに開始される。ついでこのヘテロ二量体受容体は、前記のシグナルを下流の標的Smadプロテインのリン酸化を通じて前記のシグナルを伝播する。上述のように、Smadタンパク質には三つの機能クラスがあり、それらは、例えばSmad2及びSmad3のような、レセプターにより制御されるSmad(R−Smad)、Smad4とも呼ばれるコメディエーター(Co−Smad)および阻害Smad(I−Smad)である。このヘテロ二量体受容体複合体によるリン酸化に続いて、このR−SmadがこのCo−Smadと複合体を形成し、そして前記の核に移り、他の各タンパク質と連携して、それらは標的遺伝子の転写を調節する(Derynck,R.,et al.(1998)Cell 95:737−740);Massague,J.and Wotton,D.(2000)EMBO J.19:1745)。ヒトSmad3のヌクレオチド配列及びアミノ酸配列は、例えばGenBank Accession No.gi:42476202に開示されている。ネズミSmad3のヌクレオチド配列及びアミノ酸配列は、例えばGenBank Accession No.gi:31543221に開示されている。上述のように、TGF−β刺激は、Smad2およびSmad3のリン酸化および活性化をもたらし、これらは、Smad4(「common Smad」または「co−Smad」とも称する)と複合体を形成し、これが核と共に蓄積して、標的遺伝子の転写を調節する。したがって、TGF−βシグナル阻害は、Smad2、3またはco−Smad(Smad4)の阻害によっても達成されうる。R−Smadは、細胞質に局在し、そしてTGF−βレセプターによるリガンド誘発性リン酸化で、co−Smadと複合体を形成して、核へと移動し、ここで、それらは、クロマチンおよび協同転写因子と関連のある遺伝子発現を調節する。したがって、R−Smadを直接または間接に阻害することによってもTGF−βシグナル阻害が達成されうる。Smad6およびSmad7は阻害性Smad(I−Smad)であり、すなわち、TGF−βにより転写的に誘発されて、TGF−βシグナル伝達の阻害剤として機能する(Fengら(2005)Annu.Rev.Cell.Dev.Biol.21:659)。Smad6/7は、R−Smadの受容体媒介活性化を妨げることにより、それらの阻害効果を発揮する。それらは、R−Smadの動員およびリン酸化を競合的に妨げる、I型受容体と関連する。Smad6およびSmad7は、Smad6/7相互作用タンパク質のユビキチン化および分解をもたらす、E3ユビキチンリガーゼを補充することが知られている。したがって、Smad6および7は、本発明においてTGF−βシグナル阻害剤として機能しうる。
 本発明において使用されうるSmad3の阻害剤としては、アンチセンスヌクレオチド、siRNA、抗体等のほか、低分子化合物として、Calbiochemから販売される6,7−ジメトキシ−2−((2E)−3−(1−メチル−2−フェニル−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジン−3−イル−プロプ−2−エノイル))−1,2,3,4−テトラヒドロイソキノロンなどを挙げることができるがそれらに限定されない。
 本明細書において角膜内皮細胞の「培養正常化」とは、角膜内皮細胞が本来有している機能(本明細書では「正常(な)機能」ともいう。)等の特徴を少なくとも1つは維持しながら培養をすることをいう。そのような機能としては、ZO−1およびNa/K−ATPase、角膜移植への適応能(MatsubaraM,Tanishima T:Wound−healing of the corneal endotheliumin the monkey:a morphometric study,Jpn J Ophthalmol 1982,26:264−273;MatsubaraM,Tanishima T:Wound−healing of corneal endothelium in monkey:anautoradiographic study,Jpn J Ophthalmol 1983,27:444−450;Van Horn DL,Hyndiuk RA:Endothelial wound repair in primate cornea,Exp Eye Res 1975,21:113−124およびVanHorn DL,Sendele DD,Seideman S,Buco PJ:Regenerative capacity of the cornealendothelium in rabbit and cat,Invest Ophthalmol Vis Sci 1977,16:597−613)等が挙げられるがそれらに限定されない。すなわち、「正常な機能」は、角膜移植を実現するのに必要な機能または十分であることを示す指標でありうることが理解される。
 角膜移植への適応能は、通常ウサギ等の実験動物においても水疱性角膜症モデルとして角膜内皮を機械的に掻爬して、培養細胞の移植試験を行うことができる。しかしながら、ウサギの角膜内皮細胞は生体内で増殖するため、ホストの角膜内皮細胞の増殖による自然治癒の可能性を否定できない(Matsubara M,et al.,Jpn J Ophthalmol 1982,26:264−273;Matsubara M,et al.,Jpn J Ophthalmol 1983,27:444−450;Van Horn DL,et al.,Exp Eye Res1975,21:113−124およびVan Horn DL,et al.,Invest Ophthalmol Vis Sci 1977,16:597−613)。したがって、より正確な移植適応能を評価するためには、霊長類への生着を評価することが好ましい。ヒトへの移植適応能を評価する場合は、霊長類であるカニクイザルなどにおいて、例えば、少なくとも1ヶ月、好ましくは少なくとも2ヶ月、より好ましくは少なくとも3ヶ月、さらに好ましくは少なくとも6ヶ月、さらにより好ましくは少なくとも12ヶ月経過させた後の適応性を評価する。サル等の霊長類での移植適応能を確認することは特にヒトへの適用において重要である。
 本明細書において「培養正常化剤」とは、培養中に生じうる、角膜内皮細胞等の正常な機能等の特徴の喪失を防止するための薬剤をいう。培養正常化剤がその機能を発揮したというためには、本明細書に記載されるような角膜内皮細胞の正常な機能が維持されているか、あるいは低下幅が減少していることを1つでも試験することによって確認することができる。例えば、正常化の判断方法としては、ZO−1およびNa/K−ATPaseのような角膜内皮細胞における機能タンパク質を指標としてその発現の変化を見たり、あるいはサル等への移植によって生着し、機能するかどうかを調べることによって実行することができる。移植による判断方法は以下のとおりに行なうことができる。すなわち、I型コラーゲン上に角膜内皮培養して培養角膜内皮シートを作製する。全身麻酔下でカニクイザルの角膜輪部を1.5mm切開してシリコン製の手術器具を前房内に挿入して角膜内皮細胞を機械的に掻爬して水疱性角膜症モデルを作製する。続いて角膜輪部を5−6mm切開して培養角膜内皮シートを前房内に挿入し、前房を空気で置換することでシートを角膜内皮面に接着させる。培養角膜内皮シートの移植による水疱性角膜症の治療効果は細隙灯顕微鏡による角膜透明性の評価にて行う。
 本明細書において「細胞***因子(マイトージェン)活性化タンパク質(MAP)キナーゼ阻害剤」とは、MAPキナーゼのシグナル伝達経路を直接または間接に阻害する任意の阻害剤をいう。したがって、MAPキナーゼ阻害剤は、マイトージェン活性化タンパク質を標的とし、低下させる、または阻害する化合物に関する。MAPキナーゼは、様々な 細胞外刺激に応答して活性化され、細胞表面から核へのシグナル伝達を仲介するタンパク質セリン/スレオニンキナーゼ群である。それらは、炎症、アポトーシスによる細胞死、発癌性形質転換、腫瘍細胞侵襲、および転移を含む、いくつかの生理的および病理学的細胞現象を制御する。
 本発明による有用なMAPキナーゼ阻害剤は、いずれのMAPキナーゼ因子、例えば、限定されるものでないが、MAPK、ERK、MEK、MEKK、ERK1、ERK2、Raf、MOS、p21ras、GRB2、SOS、JNK、c−jun、SAPK、JNKK、PAK、RAC、およびp38を阻害するものであり得る。MAPキナーゼ阻害剤の例は、限定されるものでないが、PD184352、VX−745、SB202190、アニソマイシン、PD98059、SB203580、U0126、AG126、アピゲニン、HSP25キナーゼ阻害剤、5−ヨードツベルシジン、MAPキナーゼアンチセンスオリゴヌクレオチド、コントロールMAPキナーゼオリゴヌクレオチド、MAPキナーゼカスケード阻害剤、MAPキナーゼ阻害剤セット1、MAPキナーゼ阻害剤セット2、MEK阻害剤セット、オロモウシン(Olomoucine)、イソオロモウシン、Nイソプロピルオロモウシン、p38 MAPキナーゼ阻害剤、PD169316、SB202474、SB202190塩酸塩、SB202474二塩酸塩、SB203580スルホン、Ioto−SB203580、SB220025、SC68376、SKF−86002、チルホスチン(Tyrphostin)AG 126、U0124、U0125、およびZM336372を含む。CalBioChemカタログのページixxviii;http://www.tocris.com/;およびhttp://www.vpharm.com/frame09.htmlを参照。
 MAPキナーゼはセリン/トレオニンキナーゼのファミリーを記載するために使われる一般名である。MAPキナーゼはまた、細胞外シグナル調節性プロテインキナーゼ(extracellular signal−regulated protein kinases)またはERKとも呼ばれ、3キナーゼカスケードの末端酵素である。関係するが区切られたシグナル伝達経路に対する3キナーゼカスケードの反復が、一経路内で逐次的に作用するモジュール多機能シグナル伝達要素としてのMAPK経路の概念を生み、この経路ではそれぞれの酵素がリン酸化してそれによりシーケンスの次のメンバーを活性化することが特徴である。このようにして、標準的MAPKモジュールは3つのプロテインキナーゼからなる。すなわち、あるMAPKキナーゼ(またはMEKK)があるMAPKキナーゼ(またはMEK)を活性化し、これが、順に、あるMAPK/ERK酵素を活性化する。MAPK/ERK、JNK(c−junアミノ末端プロテインキナーゼ(またはSAPK)))、およびp38カスケードは、それぞれMEKK、MEKおよびERK、またはMAPKスーパーファミリーメンバーを含む3つの酵素モジュールからなる。様々な細胞外シグナルはそれらのそれぞれの細胞表面レセプターと連合すると初期事象をトリガーし、次いでこのシグナルが細胞内部に伝達され、そこで適切なカスケードを活性化する。
 MAPKはマイトージェン活性化プロテインキナーゼ(またはERK)スーパーファミリーであって、TXYコンセンサス配列を触媒コアに有する。ERK1/2、p38HOG、およびJNK/SAPKは、平行経路における関係するが別個の末端酵素である。
 例えば、MAPキナーゼの構成的活性化は多数の癌細胞系統(膵臓、大腸、肺、卵巣、および腎臓)および様々なヒト器官(腎臓、大腸、および肺)由来の原発 腫瘍と関連している(Hoshino et al.,Oncogene,18(3):813−22(Jan.1999))。さらに、p38 MAPキナーゼは、炎症の発症および進行と関連する2つのサイトカイン、TNFαおよびIL−1の産生を調節する。p38 MAPキナーゼ阻害剤はまた、関節リューマチなどの炎症性疾患に加えて、心不全、脳卒中、神経性疾患、およびその他の疾患の治療において将来にある役割を果たしうる。このように、MAPキナーゼ阻害剤は、癌から炎症まで、多様な病状を治療するのに有用である。
 さらに、ERKはMEK1に関する限り唯一の基質であるので、この緊密な選択性は、MAPキナーゼ経路の中心的役割および腫瘍細胞におけるその本質的成分の発現の増強と合体して、この経路の阻害が腫瘍細胞の放射線および化学感作の両方に対する重要なルートでありかつ増殖性疾患における薬理学的介入の可能性のある標的であることを示す。
 Sebolt−Leopold et al.,Nat.Med.,5(7):810−6(Jul,1999)は、MAPキナーゼ(MAPK)経路の小分子阻害剤を同定するためのin vitroカスケードアッセイシステムを記載している。グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)−MEK1およびGST−MAPK融合タンパク質を細菌細胞から調製して、これらをこのアッセイシステムにおいてMEK1のMAPKへ、MBP(myelin basic protein(ミエリン塩基性タンパク質))への逐次リン酸化に使用した。MEK1を直接阻害するPD184352[2−(2−クロロ−4−ヨード−フェニルアミノ)−N−シクロプロピルメトキシ−3,4−ジフルオロ−ベンズアミド]も見出されている。
 MAPキナーゼ阻害剤の例は、MAPキナーゼ阻害剤:AG126、アピゲニン(Apigenin)、HSP25キナーゼ阻害剤、5−ヨードツベルシジン、MAPキナーゼアンチセンスオリゴヌクレオチド、コントロールMAPキナーゼオリゴヌクレオチド、MAPキナーゼカスケード阻害剤、MAPキナーゼ阻害剤セット1、MAPキナーゼ阻害剤セット2、MEK阻害剤セット、オロモウシン(Olomoucine)、イソオロモウシン、Nイソプロピルオロモウシン、p38 MAPキナーゼ阻害剤、PD98059(2’−アミノ−3’−メトキシフラボン)、PD98059溶液、PD169316(Calbiochem)、SB202474、SB202190(4−[4−(4−フルオロフェニル)−5−(4−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]フェノール;BIOMOL Research Labs.,Inc.)、SB202190溶液、SB 202190塩酸塩、SB202474二塩酸塩、SB203580(4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルホニルフェニル)−5(4−ピリジル)イミダゾール<4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン>;JournalofBiologicalChemistry 272(18)12116−12121,1997)、SB203580溶液、SB203580塩酸塩、SB203580スルホン、Ioto−SB203580、SB220025、SP600125(1,9−ピラゾロアントロン,アントラピラゾロン)、SB239063(トランス−4−[4−(4−フルオロフェニル)−5−(2−メトキシ−4−ピリミジニル)−1H−イミダゾール−1−イル]シクロヘキサノール)、SC68376、FR167653(Nikken Chemical Co.,Ltd.)、BIRB796BS(あるいはBIRB−796;1−(5−tert−ブチル−2−p−トリル−2H−ピラゾール−3−イル)−3(4−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)ナフ−タリン−1−イル)尿素、Blood101,4446−4448,2003)、SKF−86002、チルホスチン(Tyrphostin)AG126、U0124、U0125、U0126(1,4−ジアミノ−2,3−ジシアノ−1,4−ビス[2−アミノフェニルチオ]ブタジエン)、4−アザインドール、3−(4−フルオロフェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−1H−ピロロ[3,2−b]ピリジン、ZM336372、CalBio506126(2−(4−クロロフェニル)−4−(4−フルオロフェニル)−5−ピリジン−4−イル−1,2−ジヒドロピラゾール−3−オン)、RO3201195、R1487等を含む。CalBioChemカタログのページixxviiiも参照しうる。このほかの、本発明で用いることができるMAPキナーゼ阻害剤としては、例えば、MAPキナーゼに対する中和抗体、MAPキナーゼの活性を阻害する化合物、MAPキナーゼをコードする遺伝子の転写を阻害する化合物(例えば、アンチセンス核酸、RNAi、リボザイム)、ペプチド、および植物成分(例えば、ポリフェノール、フラボノイド、配糖体)等の化合物が挙げられる。使用される濃度として、SB203580、SB202190、PD169316、FR167653、BIRB796BS等であれば約50nmol/l~100μmol/lが例示され、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lであるがこれらに限定されない。
 本明細書において、角膜内皮細胞の「老化抑制剤」または「老化防止剤」とは、細胞老化を抑制することができる任意の薬剤をいう。ヒト正常細胞は、一定回数以上の***を繰り返すことで***能力を失い、老化する(replicative senescence)。老化細胞は特定の形態学上および生理学的な変化を経て、特定の遺伝子を誘導する。また、正常細胞は様々な処理によって上と同様な現象を示す(premature senescence)。このように本明細書では細胞の「老化を抑制する」とは、細胞の密度を上昇させる効果を有することをいう。したがって、より詳細に説明すると、「老化抑制剤」または「老化防止剤」は、細胞の密度を上昇させる任意の薬剤をいう。細胞の老化の程度は、細胞の形態観察(細胞は老化すると扁平化、肥大化が起きる)および老化マーカーとして知られるβ−ガラクトシダーゼの染色像(老化が進むとβ−ガラクトシダーゼの染色像が大きくなる)を観察することにより調べることができる。したがって、本発明において用いられる老化抑制剤としては、上記老化抑制作用を有する限りどのような薬剤であっても使用することができる。老化を抑制する作用としては、老化に伴って引き起こされる正常細胞の機能低下を抑える作用であり、例えば、細胞周期の停止を抑える作用、正常細胞の***寿命の短縮を抑える作用、正常細胞の生存率の低下を抑える作用、老化に伴う正常細胞の形態学的変化を抑える作用等が挙げられる。理論に束縛されることを望まないが、Funayama R and Ishikawa F(Chromosoma(2007)116:431−440)によれば、角膜内皮細胞ではないものの、線維芽細胞などにおいて種々の細胞ストレスによる老化がp38 MAPKの活性化によることを示している。さらにはp38 MAPK阻害剤であるSB203580により細胞ストレスによる細胞老化を阻害できることを報告している。本発明者らの実施例において例示した実験結果においては、SB203580により線維化抑制効果のみならず、細胞密度の低下を抑制して高密度の角膜内皮細胞の培養が可能になることを示した。したがって、本発明において用いられる場合、老化抑制剤であれば、どのようなものでも細胞密度の低下を抑制して高密度の角膜内皮細胞の培養を改善することができることが理解される。
 本明細書において「老化抑制」の判断は、角膜内皮細胞密度の低下を抑制し高密度を維持できていることによる。生体内においても老化に従って角膜内皮密度が低下することが知られており(大原國俊、水流忠彦、伊野田 繁:角膜内皮細胞形態のパラメーター.日眼会誌91:1073−1078,1987)臨床的観点からも老化判断の良い指標である。また、一般的な細胞老化の指標として核/細胞質比の低下があるが角膜内皮においても同様に用いることができると考えられる。また、他の老化抑制剤の例としては、他のp38 MAPキナーゼ阻害剤を挙げることができるがこれらに限定されない。
 本明細書において「p38 MAPキナーゼ阻害剤」とは、p38に関連するMAPキナーゼのシグナル伝達を阻害する任意の薬剤をいう。したがって、p38 MAPキナーゼ阻害剤は、MAPKファミリーメンバーであるp38−MAPKを標的とし、低下させる、または阻害する化合物に関する。
 p38は哺乳類動物MAPKスーパーファミリーメンバーであって、ストレス、紫外光、および炎症性サイトカインにより活性化される。触媒コアにTGYコンセンサス配列を有する。
 異常調節されたキナーゼは多くの疾患、特に増殖性および炎症性障害における主な病因であるということが次第に認識されている。癌領域において最初に同定される発癌遺伝子の1つは、上皮増殖因子レセプターキナーゼ(EGFR)に対するものであったが、その過剰発現は肺、乳、脳、前立腺、GIおよび卵巣癌と関連している。例えば、MAPキナーゼの構成的活性化は多数の癌細胞系統(膵臓、大腸、肺、卵巣、および腎臓)および様々なヒト器官(腎臓、大腸、および肺)由来の原発腫瘍と関連している(Hoshinoら,Oncogene,18(3):813−22(Jan.1999))。さらに、p38 MAPキナーゼは、炎症の発症および進行と関連する2つのサイトカイン、TNFαおよびIL−1の産生を調節する。p38 MAPキナーゼ阻害剤はまた、関節リューマチなどの炎症性疾患に加えて、心不全、脳卒中、神経性疾患、およびその他の疾患の治療において将来にある役割を果たしうる。このように、MAPキナーゼ阻害剤は、癌から炎症まで、多様な病状を治療するのに有用である。
 本発明において使用されうるp38 MAPキナーゼ阻害剤は、VX−745(Vertex Pharmaceuticals Inc.)の他、p38 MAPキナーゼ阻害活性を有する化合物であれば特に制限されず、例えば特開2002−97189号公報、特表2000−503304号公報、特表2001−522357号公報、特表2003−535023号、特表2001−506266号公報、特表平9−508123号公報、国際公開第01/56553号公報、国際公開第93/14081号公報、国際公開第01/35959号公報、国際公開第03/68229号公報、国際公開第03/85859号公報、特表2002−534468号公報、特表2001−526222号公報、特表2001−526223号公報、米国特許第6344476号明細書、国際公開第03/99811号公報、国際公開第03/99796号公報、特表2004−506042号公報、国際公開第04/60286号公報、特表2002−363179号公報、特表2004−107358号公報、米国特許第5670527号明細書、米国特許第6096753号明細書、国際公開第01/42189号公報、国際公開第00/31063号公報などの特許公報に記載された化合物が挙げられ、好ましくは4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−202190)、trans−4−[4−(4−フルオロフェニル)−5−(2−メトキシ−4−ピリミジニル)−1H−イミダゾール−1−イル]シクロヘキサノール(SB−239063)、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−203580)、4−(4−フルオロフェニル)−5−(2−メトキシピリミジン−4−イル)−1−(ピペリジン−4−イル)イミダゾール(SB−242235)、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−ヒドロキシ−1−ブチニル)−1−(3−フェニルプロピル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール(RWJ−67657)、4−(4−フルオロフェニル)−1−(ピペリジン−4−イル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール(HEP−689)、(S)−2−(2−アミノ−3−フェニルプロピルアミノ)−1−メチル−5−(2−ナフチル)−4−(4−ピリジル)ピリミジン−6−オン(AMG−548)、2−クロロ−4−(4−フルオロ−2−メチルアニリノ)−2’−メチルベンゾフェノン(EO−1606)、3−(4−クロロフェニル)−5−(1−ヒドロキシアセチルピペリジン−4−イル)−4−(ピリミジン−4−イル)ピラゾール(SD−06)、5−(2,6−ジクロロフェニル)−2−(2,4−ジフルオロフェニルチオ)ピリミド[3,4−b]ピリダジン−6−オン(VX−745)、4−アセチルアミノ−N−tert−ブチルベンズアミド(CPI−1189)、N−[3−tert−ブチル−1−(4−メチルフェニル)ピラゾール−5−イル)−N’−[4−(2−モルホリノエトキシ)−1−ナフチル]ウレア(ドラマピモド(Dramapimod))、2−ベンズアミド−4−[2−エチル−4−(3−メチルフェニル)チアゾール−5−イル]ピリジン(TAK−715)、SCIO−469、VX−702、GSK−681323、PS−540446、SC−80036、AVE−9940、RO−320−1195、SB−281832、SCIO−323、KC−706、:N,N’−ビス[3,5−ビス[1−(2−アミジノヒドラゾノ)エチル]フェニル]デカンジアミド、N,N’−ビス[3,5−ビス[1−[2−(アミノイミノメチル)ヒドラゾノ]エチル]フェニル]デカンジアミド(セマピモド(Semapimod))である。
 さらに、Tocris Cookson社(St Louis、USA)はhttp://www.tocris.com/に例示される様々なMAPキナーゼ阻害剤を提供する。例えば、SB202190(4−[4−(4−フルオロフェニル)−5−(4−ピリジニル)−1H−イミダゾル−2−イル]フェノール)は、高度に選択的、強力、かつ細胞浸透性のp38 MAPキナーゼ阻害剤である(SmithKline Beecham,plc)(Jiangら,J.Biol.Chem.,271:17920(1996);Frantzら,Biochemistry,37:138−46(1998);Nemotoら,J.Biol.Chem.,273:16415(1998);およびDaviesら,Biochem.J.,351:95(2000))。また、アニソマイシン((2R,3S,4S)−2−[(4−メトキシフェニル)メチル]−3,4−ピロリジンジオール−3−アセテート)は、タンパク質合成インヒビター(翻訳をブロックする)である。これは、ストレス活性化プロテインキナーゼ(JNK/SAPK)およびp38 MAPキナーゼの強力なアクチベーターであり、前初期遺伝子(c−fos、fosB、c−jun、junB、およびjunD)誘導の相同的脱感作を選択的に誘発する強力なシグナル伝達アゴニストとして作用する。PD98059(2−(2−アミノ−3−メトキシフェニル)−4H−1−ベンゾピラン−4−オン)は、マイトージェン活性化プロテインキナーゼキナーゼ(MAPKK)の特異的阻害剤である(Pfizer=Warner−Lambert Company)。SB203580(4−[5−(4−フルオロフェニル)−2−[4−(メチルスルホニル)フェニル]−1H−イミダゾル−4−イル]ピリジン)は、p38マイトージェン活性化プロテインキナーゼの高度に選択的な阻害剤(SmithKlineBeecham,plc)である。インターロイキン−2−誘導によるT細胞増殖、シクロオキシゲナーゼ−1および−2、ならびにトロンボキサンシンターゼを阻害することが示されている。SB203580塩酸塩(4−[5−(4−フルオロフェニル)−2−[4−(メチルスルホニル)フェニル]−1H−イミダゾル−4−イル]ピリジン)化合物は、高度に選択的なp38マイトージェン活性化プロテインキナーゼの阻害剤の水溶性塩である。インターロイキン−2−誘導によるT細胞増殖、シクロオキシゲナーゼ−1および−2、ならびにトロンボキサンシンターゼを阻害することが示されている。U0126(1,4−ジアミノ−2,3−ジシアノ−1,4−ビス[2−アミノフェニルチオ]ブタジエン)は、MAPキナーゼキナーゼの強力かつ選択的な非競合性の阻害剤である。
 好ましいp38 MAPK阻害剤としては、SB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)が例示されるがそれに限定されない。
 本明細書において使用される、角膜内皮細胞の「細胞接着促進剤」または「接着促進剤」は、細胞の接着性を付与または改善する薬剤をいい、そのような機能を有するものであれば、どのような薬剤を用いてもよい。例示的な角膜内皮細胞の接着促進剤としては、Rhoキナーゼ阻害剤が挙げられるがこれらに限定されない。
 本発明において、「Rhoキナーゼ」とは、Rhoの活性化に伴い活性化されるセリン/スレオニンキナーゼを意味する。例えば、ROKα(ROCK−II:Leung,T.et al.,J.Biol.Chem.,270,29051−29054,1995)、p160ROCK(ROKβ、ROCK−I:Ishizaki,T.et al.,The EMBO J.,15(8),1885−1893,1996)およびその他のセリン/スレオニンキナーゼ活性を有するタンパク質が挙げられる。
 Rhoキナーゼ阻害剤としては、下記文献:米国特許4678783号、特許第3421217号、国際公開第95/28387、国際公開99/20620、国際公開99/61403、国際公開02/076976、国際公開02/076977、国際公開第2002/083175、国際公開02/100833、国際公開03/059913、国際公開03/062227、国際公開2004/009555、国際公開2004/022541、国際公開2004/108724、国際公開2005/003101、国際公開2005/039564、国際公開2005/034866、国際公開2005/037197、国際公開2005/037198、国際公開2005/035501、国際公開2005/035503、国際公開2005/035506、国際公開2005/080394、国際公開2005/103050、国際公開2006/057270、国際公開2007/026664などに開示された化合物があげられる。かかる化合物は、それぞれ開示された文献に記載の方法により製造することができる。具体例として、1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジンまたはその塩(たとえば、ファスジル(1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジン))、(+)−トランス−4−(1−アミノエチル)−1−(4−ピリジルカルバモイル)シクロヘキサン((R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド)またはその塩(たとえば、Y−27632((R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸塩1水和物)など)などがあげられ、これらの化合物は、市販品(和光純薬株式会社、旭化成ファーマ等)を好適に用いることもできる。
 (+)−トランス−4−(1−アミノエチル)−1−(4−ピリジルカルバモイル)シクロヘキサン、1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジンおよびそれらの薬学的に許容される塩等は、角膜内皮細胞の接着促進に特に優れているため、好ましく用いられる。該化合物の塩としては、薬学的に許容される酸付加塩が好ましく、それらの酸とは塩酸、臭化水素酸、硫酸等の無機酸、メタンスルホン酸、フマル酸、マレイン酸、マンデル酸、クエン酸、酒石酸、サリチル酸等の有機酸があげられる。(+)−トランス−4−(1−アミノエチル)−1−(4−ピリジルカルバモイル)シクロヘキサン((R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド)・2塩酸塩(一水和物であってもよい)、および1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジン塩酸塩がより好ましい。
 本発明において、「角膜内皮細胞の接着促進」としては、例えば、角膜内皮の細胞同士の接着促進、および角膜内皮細胞と培養基材との接着促進の両方があげられる。
 本発明において使用されうる(細胞)接着促進剤は、哺乳動物(例えば、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ヒツジ、サルなど)由来の角膜組織から分離された角膜内皮細胞または分離され継代した角膜内皮細胞に対して接着促進作用を奏する。本発明の接着促進剤は、特に培養および継代が困難とされるヒト由来の角膜内皮細胞の接着促進作用に優れていることから、ヒト由来の角膜内皮細胞を対象にすることが好ましい。
 角膜内皮細胞は角膜の透明度を維持する役割を担っている。この内皮細胞の密度がある限度を超えて少なくなると角膜にむくみが発生し、角膜の透明性が維持できなくなり、角膜内皮障害が引き起こされる。本発明において使用されうる接着促進剤は、角膜内皮細胞の接着を促進し、良好な細胞形態および高い細胞密度を持った角膜内皮細胞層の形成の改善を可能とする。
 本明細書において、「(TGF−β等の)発現を抑制する物質(例えば、核酸)」とは、標的遺伝子のmRNAの転写を抑制する物質、転写されたmRNAを分解する物質(例えば、核酸)、またはmRNAからの蛋白質の翻訳を抑制する物質(例えば、核酸)であれば特に限定されるものでない。かかる物質として、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイムまたはこれらの発現ベクター等の核酸などが例示される。その中でも、siRNAおよびその発現ベクターが好ましく、特にsiRNAが好ましい。「遺伝子の発現を抑制する物質」としては、上記のほか、タンパク質やペプチド、あるいは他の小分子も含まれる。なお、本発明において標的遺伝子は、TGF−βシグナル伝達経路に関与する任意の遺伝子である。
 本発明において標的とされるTGF−β等の特定の内在性遺伝子の発現を阻害する方法としては、アンチセンス技術を利用する方法が当業者によく知られている。アンチセンス核酸が標的遺伝子の発現を阻害する作用としては、以下のような複数の要因が存在する。即ち、三重鎖形成による転写開始阻害、RNAポリメラーゼによって局部的に開状ループ構造が作られた部位とのハイブリッド形成による転写阻害、合成の進みつつあるRNAとのハイブリッド形成による転写阻害、イントロンとエクソンとの接合点におけるハイブリッド形成によるスプライシング阻害、スプライソソーム形成部位とのハイブリッド形成によるスプライシング阻害、mRNAとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行阻害、キャッピング部位やポリ(A)付加部位とのハイブリッド形成によるスプライシング阻害、翻訳開始因子結合部位とのハイブリッド形成による翻訳開始阻害、開始コドン近傍のリボソーム結合部位とのハイブリッド形成による翻訳阻害、mRNAの翻訳領域やポリソーム結合部位とのハイブリッド形成によるペプチド鎖の伸長阻害、および核酸とタンパク質との相互作用部位とのハイブリッド形成による遺伝子発現阻害などである。このようにアンチセンス核酸は、転写、スプライシングまたは翻訳など様々な過程を阻害することで、標的遺伝子の発現を阻害する(平島および井上,新生化学実験講座2 核酸IV遺伝子の複製と発現,日本生化学会編,東京化学同人,1993,319−347.)。
 本発明で用いられるアンチセンス核酸は、上記のいずれの作用により、上述のTGF−βのシグナル伝達経路のメンバー等をコードする遺伝子(核酸)の発現および/または機能を阻害してもよい。一つの実施形態としては、上述のTGF−β等をコードする遺伝子のmRNAの5’端近傍の非翻訳領域に相補的なアンチセンス配列を設計すれば、遺伝子の翻訳阻害に効果的と考えられる。また、コード領域もしくは3’の非翻訳領域に相補的な配列も使用することができる。このように、上述のTGF−β等をコードする遺伝子の翻訳領域だけでなく、非翻訳領域の配列のアンチセンス配列を含む核酸も、本発明で利用されるアンチセンス核酸に含まれる。使用されるアンチセンス核酸は、適当なプロモーターの下流に連結され、好ましくは3’側に転写終結シグナルを含む配列が連結される。このようにして調製された核酸は、公知の方法を用いることで所望の動物(細胞)に形質転換することができる。アンチセンス核酸の配列は、形質転換される動物(細胞)が有するTGF−β等をコードする遺伝子またはその一部と相補的な配列であることが好ましいが、遺伝子の発現を有効に抑制できる限りにおいて、完全に相補的でなくてもよい。転写されたRNAは標的遺伝子の転写産物に対して好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相補性を有する。アンチセンス核酸を用いて標的遺伝子の発現を効果的に阻害するには、アンチセンス核酸の長さは少なくとも12塩基以上25塩基未満であることが好ましいが、本発明のアンチセンス核酸は必ずしもこの長さに限定されず、例えば、11塩基以下、100塩基以上、または500塩基以上であってもよい。アンチセンス核酸は、DNAのみから構成されていてもよいが、DNA以外の核酸、例えば、ロックド核酸(LNA)を含んでいてもよい。1つの実施形態としては、本発明で用いられるアンチセンス核酸は、5’末端にLNA、3’末端にLNAを含むLNA含有アンチセンス核酸であってもよい。また、本発明において、アンチセンス核酸を用いる実施形態では、例えば平島および井上,新生化学実験講座2 核酸IV遺伝子の複製と発現,日本生化学会編,東京化学同人,1993,319−347.に記載される方法を用いて、TGF−β等の核酸配列に基づき、アンチセンス配列を設計することができる。
 TGF−β等の発現の阻害は、リボザイム、またはリボザイムをコードするDNAを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するRNA分子を指す。リボザイムには種々の活性を有するものが存在するが、中でもRNAを切断する酵素としてのリボザイムに焦点を当てた研究により、RNAを部位特異的に切断するリボザイムの設計が可能となった。リボザイムには、グループIイントロン型やRNase Pに含まれるM1 RNAのように400ヌクレオチド以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型やヘアピン型と呼ばれる40ヌクレオチド程度の活性ドメインを有するものもある(小泉誠および大塚栄子,タンパク質核酸酵素,1990,35,2191.)。
 例えば、ハンマーヘッド型リボザイムの自己切断ドメインは、G13U14C15という配列のC15の3’側を切断するが、その活性にはU14とA9との塩基対形成が重要とされ、C15の代わりにA15またはU15でも切断され得ることが示されている(Koizumi,M.et al.,FEBS Lett,1988,228,228.)。基質結合部位が標的部位近傍のRNA配列と相補的なリボザイムを設計すれば、標的RNA中のUC、UUまたはUAという配列を認識する制限酵素的なRNA切断リボザイムを作出することができる(Koizumi,M.et al.,FEBS Lett,1988,239,285.、小泉誠および大塚栄子,タンパク質核酸酵素,1990,35,2191.、Koizumi,M.et al.,Nucl.Acids Res.,1989,17,7059.)。
 また、ヘアピン型リボザイムも本発明の目的に有用である。このリボザイムは、例えば、タバコリングスポットウイルスのサテライトRNAのマイナス鎖に見出される(Buzayan,JM.,Nature,1986,323,349.)。ヘアピン型リボザイムからも、標的特異的なRNA切断リボザイムを作出できることが示されている(Kikuchi,Y. & Sasaki,N.,Nucl.Acids Res,1991,19,6751.、菊池洋,化学と生物,1992,30,112.)。このように、リボザイムを用いてTGF−β等をコードする遺伝子の転写産物を特異的に切断することで、該遺伝子の発現を阻害することができる。
 TGF−β等の内在性遺伝子の発現の抑制は、さらに、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有する二本鎖RNAを用いたRNA干渉(RNAinterference、以下「RNAi」と略称する)によっても行うことができる。RNAiは、2本鎖RNA(dsRNA)が直接細胞内に取り込まれると、このdsRNAと相同な配列を持つ遺伝子の発現が抑えられ現在注目を浴びている手法である。哺乳類細胞においては、短鎖dsRNA(siRNA)を用いることにより、RNAiを誘導する事が可能で、RNAiは、ノックアウトマウスと比較して、効果が安定、実験が容易、費用が安価であるなど、多くの利点を有している。siRNAについては、本明細書において他の箇所において詳述される。
 本明細書において、「siRNA」とは、15~40塩基からなる二本鎖RNA部分を有するRNA分子であり、前記siRNAのアンチセンス鎖と相補的な配列をもつ標的遺伝子のmRNAを切断し、標的遺伝子の発現を抑制する機能を有する。詳細には、本発明におけるsiRNAは、TGF−β等のmRNA中の連続したRNA配列と相同な配列からなるセンスRNA鎖と、該センスRNA配列に相補的な配列からなるアンチセンスRNA鎖とからなる二本鎖RNA部分を含むRNAである。かかるsiRNAおよび後述の変異体siRNAの設計および製造は当業者の技量の範囲内である。TGF−β等の配列の転写産物であるmRNAの任意の連続するRNA領域を選択し、この領域に対応する二本鎖RNAを作製することは、当業者においては、通常の試行の範囲内において適宜行い得ることである。また、該配列の転写産物であるmRNA配列から、より強いRNAi効果を有するsiRNA配列を選択することも、当業者においては、公知の方法によって適宜実施することが可能である。また、一方の鎖が判明していれば、当業者においては容易に他方の鎖(相補鎖)の塩基配列を知ることができる。siRNAは、当業者においては市販の核酸合成機を用いて適宜作製することが可能である。また、所望のRNAの合成については、一般の合成受託サービスを利用することができる。
 二本鎖RNA部分の長さは、塩基として、15~40塩基、好ましくは15~30塩基、より好ましくは15~25塩基、更に好ましくは18~23塩基、最も好ましくは19~21塩基である。これらの上限および下限は、これら特定のものに限定されず、これら列挙されているものの任意の組み合わせであってもよいことが理解される。siRNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖の末端構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平滑末端を有するものであってもよいし、突出末端(オーバーハング)を有するものであってもよく、3’端が突き出したタイプが好ましい。センスRNA鎖およびアンチセンスRNA鎖の3’末端に数個の塩基、好ましくは1~3個の塩基、さらに好ましくは2個の塩基からなるオーバーハングを有するsiRNAは、標的遺伝子の発現を抑制する効果が大きい場合が多く、好ましいものである。オーバーハングの塩基の種類は特に制限はなく、RNAを構成する塩基あるいはDNAを構成する塩基のいずれであってもよい。好ましいオーバーハング配列としては、3’末端にdTdT(デオキシTを2bp)等を挙げることができる。例えば、好ましいsiRNAとしては、全てのsiRNAのセンス・アンチセンス鎖の、3’末端にdTdT(デオキシTを2bp)をつけているものが挙げられるがそれに限定されない。
 さらに、上記siRNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖の一方または両方において1~数個までのヌクレオチドが欠失、置換、挿入および/または付加されているsiRNAも用いることができる。ここで、1~数塩基とは、特に限定されるものではないが、好ましくは1~4塩基、さらに好ましくは1~3塩基、最も好ましくは1~2塩基である。かかる変異の具体例としては、3’オーバーハング部分の塩基数を0~3個としたもの、3’−オーバーハング部分の塩基配列を他の塩基配列に変更したもの、あるいは塩基の挿入、付加または欠失により上記センスRNA鎖とアンチセンスRNA鎖の長さが1~3塩基異なるもの、センス鎖および/またはアンチセンス鎖において塩基が別の塩基にて置換されているもの等が挙げられるが、これらに限定されない。ただし、これらの変異体siRNAにおいてセンス鎖とアンチセンス鎖とがハイブリダイゼーションしうること、ならびにこれらの変異体siRNAが変異を有しないsiRNAと同等の遺伝子発現抑制能を有することが必要である。
 さらに、siRNAは、一方の端が閉じた構造の分子、例えば、ヘアピン構造を有するsiRNA(Short Hairpin RNA;shRNA)であってもよい。shRNAは、標的遺伝子の特定配列のセンス鎖RNA、該センス鎖配列に相補的な配列からなるアンチセンス鎖RNA、およびその両鎖を繋ぐリンカー配列を含むRNAであり、センス鎖部分とアンチセンス鎖部分がハイブリダイズし、二本鎖RNA部分を形成する。
 siRNAは、臨床使用の際には、いわゆるoff−target効果を示さないことが望ましい。off−target効果とは、標的遺伝子以外に、使用したsiRNAに部分的にホモロジーのある別の遺伝子の発現を抑制する作用をいう。off−target効果を避けるために、候補siRNAについて、予めDNAマイクロアレイなどを利用して交差反応がないことを確認することが可能である。また、NCBI(National Center for Biotechnology Information)などが提供する公知のデータベースを用いて、標的となる遺伝子以外に候補siRNAの配列と相同性が高い部分を含む遺伝子が存在しないかを確認する事によって、off−target効果を避けることが可能である。
 本発明のsiRNAを作製するには、化学合成による方法および遺伝子組換え技術を用いる方法等、公知の方法を適宜用いることができる。合成による方法では、配列情報に基づき、常法により二本鎖RNAを合成することができる。また、遺伝子組換え技術を用いる方法では、センス鎖配列やアンチセンス鎖配列をコードする発現ベクターを構築し、該ベクターを宿主細胞に導入後、転写により生成されたセンス鎖RNAやアンチセンス鎖RNAをそれぞれ取得することによって作製することもできる。また、標的遺伝子の特定配列のセンス鎖、該センス鎖配列に相補的な配列からなるアンチセンス鎖、およびその両鎖を繋ぐリンカー配列を含み、ヘアピン構造を形成するshRNAを発現させることにより、所望の二本鎖RNAを作製することもできる。
 siRNAは、標的遺伝子の発現抑制活性を有する限りにおいては、siRNAを構成する核酸の全体またはその一部は、天然の核酸であってもよいし、修飾された核酸であってもよい。
 本発明におけるsiRNAは、必ずしも標的配列に対する一組の2本鎖RNAである必要はなく、標的配列を含んだ領域に対する複数組(この「複数」とは特に制限されないが、好ましくは2~5個程度の少数を指す。)の2本鎖RNAの混合物であってもよい。ここで標的配列に対応した核酸混合物としてのsiRNAは、当業者においては市販の核酸合成機およびDICER酵素を用いて適宜作成することが可能であり、また、所望のRNAの合成については、一般の合成受託サービスを利用することができる。なお、本発明のsiRNAには、所謂「カクテルsiRNA」が含まれる。また、本発明におけるsiRNAは、必ずしも全てのヌクレオチドがリボヌクレオチド(RNA)でなくともよい。即ち、本発明において、siRNAを構成する1もしくは複数のリボヌクレオチドは、対応するデオキシリボヌクレオチドであってもよい。この「対応する」とは、糖部分の構造は異なるものの、同一の塩基種(アデニン、グアニン、シトシン、チミン(ウラシル))であることを指す。例えば、アデニンを有するリボヌクレオチドに対応するデオキシリボヌクレオチドとは、アデニンを有するデオキシリボヌクレオチドのことをいう。
 さらに、本発明の上記RNAを発現し得るDNA(ベクター)もまた、TGF−β等のの発現を抑制し得る核酸の好ましい実施形態に含まれる。例えば、本発明の上記二本鎖RNAを発現し得るDNA(ベクター)は、該二本鎖RNAの一方の鎖をコードするDNA、および該二本鎖RNAの他方の鎖をコードするDNAが、それぞれ発現し得るようにプロモーターと連結した構造を有するDNAである。本発明の上記DNAは、当業者においては、一般的な遺伝子工学技術により、適宜作製することができる。より具体的には、本発明のRNAをコードするDNAを公知の種々の発現ベクターへ適宜挿入することによって、本発明の発現ベクターを作製することが可能である。
 本発明において標的遺伝子の発現を抑制する核酸には、修飾された核酸を用いてもよい。修飾された核酸とは、ヌクレオシド(塩基部位、糖部位)および/またはヌクレオシド間結合部位に修飾が施されていて、天然の核酸と異なった構造を有するものを意味する。修飾された核酸を構成する「修飾されたヌクレオシド」としては、例えば、無塩基(abasic)ヌクレオシド;アラビノヌクレオシド、2’−デオキシウリジン、α−デオキシリボヌクレオシド、β−L−デオキシリボヌクレオシド、その他の糖修飾を有するヌクレオシド;ペプチド核酸(PNA)、ホスフェート基が結合したペプチド核酸(PHONA)、ロックド核酸(LNA)、モルホリノ核酸等が挙げられる。上記糖修飾を有するヌクレオシドには、2’−O−メチルリボース、2’−デオキシ−2’−フルオロリボース、3’−O−メチルリボース等の置換五単糖;1’,2’−デオキシリボース;アラビノース;置換アラビノース糖;六単糖およびアルファ−アノマーの糖修飾を有するヌクレオシドが含まれる。これらのヌクレオシドは塩基部位が修飾された修飾塩基であってもよい。このような修飾塩基には、例えば、5−ヒドロキシシトシン、5−フルオロウラシル、4−チオウラシル等のピリミジン;6−メチルアデニン、6−チオグアノシン等のプリン;および他の複素環塩基等が挙げられる。
 修飾された核酸を構成する「修飾されたヌクレオシド間結合」としては、例えば、アルキルリンカー、グリセリルリンカー、アミノリンカー、ポリ(エチレングリコール)結合、メチルホスホネートヌクレオシド間結合;メチルホスホノチオエート、ホスホトリエステル、ホスホチオトリエステル、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、トリエステルプロドラッグ、スルホン、スルホンアミド、サルファメート、ホルムアセタール、N−メチルヒドロキシルアミン、カルボネート、カルバメート、モルホリノ、ボラノホスホネート、ホスホルアミデートなどの非天然ヌクレオシド間結合が挙げられる。
 本発明の二本鎖siRNAに含まれる核酸配列としては、TGF−βまたは他のTGF−βシグナルのメンバーに対するsiRNAなどを挙げることができる。
 また、本発明の核酸または薬剤をリポソームなどのリン脂質小胞体に導入し、その小胞体を投与することも可能である。siRNAまたはshRNAを保持させた小胞体をリポフェクション法により所定の細胞に導入することができる。そして、得られる細胞を例えば、静脈内、動脈内等に全身投与する。眼の必要な部位等に局所的に投与することもできる。siRNAはin vitroにおいては非常に優れた特異的転写後抑制効果を示すが、in vivoにおいては血清中のヌクレアーゼ活性により速やかに分解されてしまうため持続時間が限られるためより最適で効果的なデリバリーシステム開発が求められてきた。一つの例としては、Ochiya,TらのNature Med.,5:707−710,1999、Curr.Gene Ther.,1:31−52,2001より生体親和性材料であるアテロコラーゲンが核酸と混合し複合体を形成させると、生体中の分解酵素から核酸を保護する作用がありsiRNAのキャリアーとして非常に適しているキャリアーであると報告されており、このような形態を利用することができるが、本発明の核酸または医薬の導入の方法はこれには限られない。このようにして、生体内においては血清中の核酸分解酵素の働きにより、速やかに分解されてしまうため長時間の効果の継続を達成することができる。例えば、Takeshita F.PNAS.(2003)102(34)12177−82、Minakuchi Y Nucleic Acids Reserch(2004)32(13)e109では、牛皮膚由来のアテロコラーゲンが核酸と複合体を形成し、生体内の分解酵素から核酸を保護する作用があり、siRNAのキャリアーとして非常に適していると報告されており、このような技術を用いることができる。
 本明細書において「培地」とは、角膜内皮細胞を維持または増殖することができる任意の培地を指し、必要に応じ適切な場合、液体培地(培養液)、懸濁培地、固体培地等の任意の形態をとることができる。このような角膜内皮細胞に使用される培地の成分としては、例えば、DMEM(GIBCO BRL社)、OptiMEM(Life Technologies)、血清(例えば、ウシ胎仔血清(FBS))、増殖因子/成長因子(例えば、b−FGF)、抗生物質(例えば、ペニシリン、ストレプトマイシン、ゲンタマイシン)等を挙げることができる。
 (一般技術)
 本明細書において用いられる分子生物学的手法、生化学的手法、微生物学的手法は、当該分野において周知であり慣用されるものであり、例えば、Sambrook J.et al.(1989).Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harborおよびその3rd Ed.(2001);Ausubel,F.M.(1987).Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience;Ausubel,F.M.(1989).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience;Innis,M.A.(1990).PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications,Academic Press;Ausubel,F.M.(1992).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates;Ausubel,F.M.(1995).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates;Innis,M.A.et al.(1995).PCR Strategies,Academic Press;Ausubel,F.M.(1999).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Wiley,and annual updates;Sninsky,J.J.et al.(1999).PCR Applications:Protocols for Functional Genomics,Academic Press、Gait,M.J.(1985).Oligonucleotide Synthesis:A Practical Approach,IRLPress;Gait,M.J.(1990).Oligonucleotide Synthesis:A Practical Approach,IRL Press;Eckstein,F.(1991).Oligonucleotides and Analogues:A Practical Approach,IRL Press;Adams,R.L.etal.(1992).The Biochemistry of the Nucleic Acids,Chapman&Hall;Shabarova,Z.et al.(1994).Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids,Weinheim;Blackburn,G.M.et al.(1996).Nucleic Acids in Chemistry and Biology,Oxford University Press;Hermanson,G.T.(I996).Bioconjugate Techniques,Academic Press、別冊実験医学「遺伝子導入&発現解析実験法」羊土社、1997などに記載されている。角膜内皮細胞については、Nancy Joyceらの報告{Joyce,2004 #161}{Joyce,2003 #7}がよく知られているが、前述のごとく長期培養、継代培養により線維芽細胞様の形質転換を生じ、効率的な培養法の研究が現在も行われている。これらは本明細書において関連する部分(全部であり得る)が参考として援用される。
 (好ましい実施形態の説明)
 以下に好ましい実施形態の説明を記載するが、この実施形態は本発明の例示であり、本発明の範囲はそのような好ましい実施形態に限定されないことが理解されるべきである。当業者はまた、以下のような好ましい実施例を参考にして、本発明の範囲内にある改変、変更などを容易に行うことができることが理解されるべきである。
 (培養正常化剤)
 1つの局面において、本発明は、線維化抑制剤を含む角膜内皮細胞の培養正常化剤を提供する。本発明が提供される前、角膜内皮細胞は、移植に適した形態を維持しつつ増殖させることは困難であった。特に、継代を重ねると移植が困難になるものであった。移植が困難になる指標としては、機能タンパク質の消失がある。従来、通常の培養法では形態変化が生じることが知られていたが、本発明ではこれが形態的に線維芽細胞様であることから線維性変化であると考え、それがTGF−βシグナルの活性化を伴うものであることを発見した。ここで、TGF−βシグナルの活性化は、限定を意図しないが、実施例で例示されるように、フィブロネクチンおよびコラーゲン1型、4型、8型フィブロネクチン、インテグリンα5、およびインテグリンβ1などの細胞外マトリクスまたはインテグリン等の量、レベル等を調べることによって、判定することができる。限定を意図するものではないが、フィブロネクチンのタンパク質発現レベルは、正常の表現型よりも線維芽細胞の表現型において強くアップレギュレートされる。従来、生体において先天性梅毒などの極めて稀な疾患において角膜内皮細胞の線維化が伴うことは見いだされていたが、線維化を抑制する治療法の開発はない。したがってこのような疾患や培養条件下において線維化を薬物により抑制することで正常な機能を維持することができるかどうか予想できなかった。本発明者らは、他の細胞でTGF−βシグナル阻害剤を代表例として線維化を抑えることが知られている薬剤を使用したところ、形態変化を抑制した培養が可能になり予想外に正常機能を維持しつつ継代を行なうことができ(すなわち、培養正常化が可能)、角膜内皮細胞の大幅な増殖を可能にすることを見出した。正常な機能を維持しながら角膜内皮細胞を大量培養することは従来不可能であった。したがって、本発明によって達成された効果は、まさに顕著であるというべきである。
 本発明においては、線維化抑制剤を単独で含めることも、また必要に応じて数種類を併用して含めることもできる。
 本発明で使用される線維化抑制剤の濃度は、通常約0.1~100μmol/l、好ましくは約0.1~30μmol/l、より好ましくは約1μmol/lであり、数種類使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lを挙げることができるがこれらに限定されない。
 本発明においては、培地等に使用される場合、培養正常化剤を単独で含めることも、また必要に応じて数種類を併用して含めることもでき、培養正常化剤自体に単独の有効成分を含めることもまた必要に応じて数種類を併用して含めることもできる。
 培地等において使用される本発明の培養正常化剤の濃度は、通常約0.1~100μmol/l、好ましくは約0.1~30μmol/l、より好ましくは約1μmol/lであり、数種類使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lを挙げることができるがこれらに限定されない。
 TGF−βシグナル伝達経路は、ALK4,5または7を経由するSmad2/3系と、ALK1,2,3または6を経由するSmad1/5/8系とに大きく分類され、いずれも線維化に関連していることがよく知られている(J.Massagu’e,Annu.Rev.Biochem.1998.67:753−91;Vilar JMG,Jansen R,Sander C(2006)PLoS Comput Biol 2(1):e3;Leask,A.,Abraham,D.J.FASEB J.18,816−827(2004);Coert Margadant & Arnoud Sonnenberg EMBO reports(2010)11,97−105;Joel Rosenbloom et al.,Ann Intern Med.2010;152:159−166.)。BMP−7はTGF−βシグナルを抑制し線維化を抑制することができることも知られている(上記文献の他、Ralf Weiskirchen,et al.,Frontiers in Bioscience 14,4992−5012,June 1,2009;Elisabeth M Zeisberg et al.,Nature Medicine 13,952−961(2007);Michael Zeisberg et al.,Nature Medicine 9,964−968(2003))。しかしながら、非特許文献2、4では、非常に特殊な疾患である梅毒製角膜実質炎または人工的に作成した重度の障害により実際にコラーゲンなどの細胞外基質からなる膜状組織を伴うような状態についてTGF−βとの関与が記載されているが、これから正常化の維持を達成しうることは困難である。また、非特許文献5では角膜の重度な障害時の線維化がIL−1βにより、途中p38 MAPKの活性化によるということを示し、非特許文献6ではウサギでの過剰な冷凍外傷により生体において重度の炎症が生じた時にみられる線維化がp38 MAPKの活性化を伴い、阻害剤で一部線維化が抑制できることをウサギを用いて示している。これらの文献は極めて強い炎症が生体に生じ細胞外基質からなる膜状組織を伴うような状況においてp38 MAPKの活性化を伴うことを示したものであり、通常の培養状態で線維化が生じることには言及しておらず、TGF−βシグナル阻害剤およびp38 MAPK阻害剤が正常化維持に有効であるということを述べたものではなく、正常状態の維持についてなんら示唆を与えるものではない。このように、角膜内皮細胞については、従前は正常機能を保ちつつ培養することは困難であると考えられており、非特許文献7~11等で報告された培地は、結局のところ正常化能を維持できなかったことが非特許文献7および本明細書における比較例等で実証されている。ましてや、線維化抑制またはTGF−βシグナル伝達経路を抑制することにより、角膜内皮細胞の培養正常化をすることができるとは考えられていなかった。
 1つの実施形態では、本発明において用いられる線維化抑制剤はトランスフォーミング増殖因子(TGF)βシグナル阻害剤を含む。したがって、本発明には、TGF−βシグナル阻害剤を含む角膜内皮細胞の培養正常化剤を提供するという側面もある。本発明で用いられるTGF−βシグナル阻害剤は、TGF−βのシグナル経路を阻害することができる限り、どのような薬剤(agent)を用いてもよい。また、阻害されるべきTGF−βシグナル伝達経路は、周知のように、TGF−βおよびTGF−β レセプターが直接関連するもののほか、BMP−7のように最終的にTGF−βのシグナル伝達経路と同様(阻害剤・アンタゴニスト等であれば正反対)の効果を発揮するものであれば、どのようなシグナルに関連する因子であってもよい。
 本発明においては、TGF−βシグナル阻害剤を単独で含めることも、また必要に応じて数種類を併用して含めることもできる。
 本発明で使用されるTGF−βシグナル阻害剤の濃度は、通常約0.1~100μmol/l、好ましくは約0.1~30μmol/l、より好ましくは約1μmol/lであり、数種類使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lを挙げることができるがこれらに限定されない。
 1つの実施形態において、培養正常化は、ZO−1およびNa/K−ATPaseを発現しており、形態的に多角形であり重層化していないものからなる群より選択される細胞機能が正常であることを含む。
 1つの実施形態において、培養正常化は角膜移植に適応する移植用細胞を製造するためのものである。好ましい実施形態では、上記移植用細胞は霊長類の細胞である。1つの好ましい実施形態では、上記移植用細胞はヒトの細胞である。
 1つの実施形態では、TGF−βシグナル阻害剤は、TGF−βのアンタゴニスト、TGF−βのレセプターのアンタゴニスト、またはSmad3の阻害剤、本明細書において他に例示される成分、それらの薬学的に許容可能な塩もしくは溶媒和物、またはその薬学的に受容可能な塩の溶媒和物を少なくとも1種含む。TGF−βのアンタゴニスト、TGF−βのレセプターのアンタゴニスト、およびSmad3の阻害剤は本明細書において他の箇所で説明された任意のものを利用することができる。
 1つの実施形態では、本発明において用いられうるTGF−βシグナル阻害剤は、SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル]−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)、BMP−7、抗TGF−β抗体、抗TGF−βレセプター抗体、TGF−βのsiRNA、TGF−βレセプターのsiRNA、TGF−βのアンチセンスオリゴヌクレオチド、6,7−ジメトキシ−2−((2E)−3−(1−メチル−2−フェニル−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジン−3−イル−プロプ−2−エノイル))−1,2,3,4−テトラヒドロイソキノロン、A83−01(3−(6−メチル−2−ピリジニル)−N−フェニル−4−(4−キノリニル)−1H−ピラゾール−1−カルボチオアミド)、ステモレキュールTM TLK インヒビター(2−(3−(6−メチルピリジン−2−イル)−1H−ピラゾール−4−イル)−1,5−ナフチリジン)、ステモレキュールTM BMPインヒビターLDN−193189(6−(4−(ピペリジン−1−イル)エトキシ)フェニル)−3−(ピリジン−4−イル)ピラゾロ[1,5−a]ピリミジン)、SD−208(2−(5−クロロ−2−フルオロフェニル)−4−[(4−ピリジニル)アミノ]プテリジン)、LY364947(4−[3−(2−ピリジニル)−1H−ピラゾール−4−イル]−キノリン)、本明細書において他に例示される成分、それらの薬学的に許容可能な塩もしくは溶媒和物、またはその薬学的に受容可能な塩の溶媒和物を少なくとも1種含む。理論に束縛されることを望まないが、Smad2/3(ALK4、5および7に関連する)を介して効果を奏するSB431542、Smad1/5/8(ALK1、2、3および6に関連する)を介して効果を奏するBMP−7の両方で正常化が観察されていることから、これらのいずれの経路のTGF−βシグナル阻害剤であっても、本発明の効果を達成することができると理解される。
 好ましい実施形態では、本発明において用いられるTGF−βシグナル阻害剤は、SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)を含む。線維化が抑制された上に、正常機能を担うタンパク質が保持されていることが示され、また霊長類への移植にも耐えたからである。好ましい実施形態では、SB431542は、使用時に約0.1μM~約10μMの濃度で存在するように含まれ、好ましくは、使用時に約1μM~約10μMの濃度で存在するように含まれ、さらに好ましくは使用時に約1μMの濃度で存在するように含まれる。
 別の好ましい実施形態では、本発明において用いられるTGF−βシグナル阻害剤は、BMP−7を含む。線維化が抑制された上に、正常機能を担うタンパク質が保持されていることが示され、また霊長類への移植にも耐え得るからである。好ましい実施形態では、BMP−7は、使用時に約10ng/ml~約1000ng/mlの濃度で存在するように含まれ、より好ましくは、使用時に約100ng/ml~約1000ng/mlの濃度で存在するように含まれる。BMP−7は、使用時に約100ng/mlの濃度で存在するように含まれていても、約1000ng/mlの濃度で存在するように含まれていてもよい。
 好ましい実施形態では、本発明において用いられる線維化抑制剤はさらにMAPキナーゼ阻害剤を含む。本発明で標的とされるMAPキナーゼ阻害剤は、MAPキナーゼのシグナル経路を阻害することができる限り、どのような薬剤(agent)を用いてもよい。また、阻害されるべきMAPキナーゼシグナルは、MAPキナーゼをリン酸化することに関与し、その上流または下流へとシグナルが伝達されあるいは、傍流として他の経路から合流する経路があるが、どのようなシグナルであってもよい。
 本発明においては、1種類のMAPキナーゼ阻害剤を単独で含めることも、また必要に応じて数種類を併用して含めることもできる。
 本発明で使用されるMAPキナーゼ剤の濃度は、通常約0.1~100μmol/l、好ましくは約0.1~30μmol/l、より好ましくは約1μmol/lであり、数種類使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lを挙げることができるがこれらに限定されない。
 好ましいの実施形態では、本発明において用いられるMAPキナーゼ阻害剤はSB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)のほか、本明細書において他に例示される成分を含む。
 別の実施形態では、本発明の培養正常化剤は老化抑制剤をさらに含む。ここで、使用されうる老化抑制剤としては、細胞の老化を抑制することが知られている薬剤であればどのようなものでも使用されうることが理解される。
 本発明においては、1種類の老化抑制剤を単独で含めることも、また必要に応じて数種類を併用して含めることもできる。
 本発明で使用される老化抑制剤の濃度は、通常約0.1~100μmol/l、好ましくは約0.1~30μmol/l、より好ましくは約1μmol/lであり、数種類使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lを挙げることができるがこれらに限定されない。
 1つの実施形態では、本発明で用いられる老化抑制剤は、p38 MAPキナーゼ阻害剤を含む。
 本発明においては、1種類のp38 MAPキナーゼ阻害剤を単独で含めることも、また必要に応じて数種類を併用して含めることもできる。
 本発明で使用されるp38 MAPキナーゼ剤の濃度は、通常約0.1~100μmol/l、好ましくは約0.1~30μmol/l、より好ましくは約1μmol/lであり、数種類使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lを挙げることができるがこれらに限定されない。
 1つの好ましい実施形態では、本発明で用いられる老化抑制剤はSB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)を含む。
 さらに好ましい実施形態では、本発明は、SB431542(4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド)と、SB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)とを含む培養正常化剤を提供する。この2つの薬剤の組合せにより、正常化を維持しつつ、増殖速度を上げ、細胞密度も十分な培養がより改善されている。
 別の実施形態では、本発明の培養正常化剤は、細胞接着促進剤をさらに含む。本発明において用いられる細胞接着促進剤は、細胞接着を促進することができる薬剤であれば、どのような薬剤を用いてもよい。
 1つの好ましい実施形態では、本発明で用いられる細胞接着促進剤としては1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジンまたはその塩(たとえば、ファスジル(1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジン))、(+)−トランス−4−(1−アミノエチル)−1−(4−ピリジルカルバモイル)シクロヘキサンカルボキサミドまたはその塩(たとえば、Y−27632((R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸塩1水和物)など)などのRhoキナーゼ阻害剤が挙げられる。
 本発明において使用されうる接着促進剤は、角膜内皮細胞を試験管内で培養する場合に、培養正常化剤または培養液等の培地に添加することもできる。Rhoキナーゼ阻害剤を当培養正常化剤または培地に添加して培養を続けることにより、Rhoキナーゼ阻害剤と角膜内皮細胞とが生体外で接触し、角膜内皮細胞の接着が促進される。
 本発明において使用されうる培地には、内皮細胞の培養に通常用いられる培地(例えば、DMEM(GIBCO BRL社)、血清(例えば、ウシ胎仔血清(FBS))、成長因子(例えば、塩基性(b−)FGF)、抗生物質(例えば、ペニシリン、ストレプトマイシン)などを含むことができる。
 本発明の培養成分にRhoキナーゼ阻害剤を含めることにより、角膜内皮細胞の接着を亢進することによって細胞の脱落を防止し、良好な細胞形態および高い細胞密度を持った角膜内皮細胞層の形成を可能とするため、本明細書に記載される本発明の角膜内皮製剤の製造方法に好適に用いられる。また、本発明の培養液は、角膜内皮細胞を維持するためにも用いられる。
 本発明の培養正常化剤は、Rhoキナーゼ阻害剤をさらに含有していてもよい。本発明に含まれるRhoキナーゼ阻害剤は、前記した通りである。本明細書において「角膜保存液」とは、ドナーから摘出した角膜片を、レシピエントに移植するまでの期間において保存するため、あるいは増殖前または増殖した角膜内皮細胞を保存するための液剤である。
 本発明の培養正常化剤は、角膜保存液として使用されてもよい。本発明の培養正常化剤が加えられうるそのような角膜保存液としては、角膜移植時に通常用いられる保存液(強角膜片保存液(Optisol GS:登録商標)、角膜移植用眼球保存液(EPII:登録商標))、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)などがあげられる。
 本発明においては、1種類のRhoキナーゼ阻害剤を単独で含めることも、また必要に応じて数種類を併用して含めることもできる。
 本発明中のRhoキナーゼ阻害剤の濃度は、通常1~100μmol/l、好ましくは5~20μmol/l、より好ましくは10μmol/lであり、数種類使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001~100μmol/l、好ましくは、約0.01~75μmol/l、約0.05~50μmol/l、約1~10μmol/l、約0.01~10μmol/l、約0.05~10μmol/l、約0.075~10μmol/l、約0.1~10μmol/l、約0.5~10μmol/l、約0.75~10μmol/l、約1.0~10μmol/l、約1.25~10μmol/l、約1.5~10μmol/l、約1.75~10μmol/l、約2.0~10μmol/l、約2.5~10μmol/l、約3.0~10μmol/l、約4.0~10μmol/l、約5.0~10μmol/l、約6.0~10μmol/l、約7.0~10μmol/l、約8.0~10μmol/l、約9.0~10μmol/l、約0.01~50μmol/l、約0.05~5.0μmol/l、約0.075~5.0μmol/l、約0.1~5.0μmol/l、約0.5~5.0μmol/l、約0.75~5.0μmol/l、約1.0~5.0μmol/l、約1.25~5.0μmol/l、約1.5~5.0μmol/l、約1.75~5.0μmol/l、約2.0~5.0μmol/l、約2.5~5.0μmol/l、約3.0~5.0μmol/l、約4.0~5.0μmol/l、約0.01~3.0μmol/l、約0.05~3.0μmol/l、約0.075~3.0μmol/l、約0.1~3.0μmol/l、約0.5~3.0μmol/l、約0.75~3.0μmol/l、約1.0~3.0μmol/l、約1.25~3.0μmol/l、約1.5~3.0μmol/l、約1.75~3.0μmol/l、約2.0~3.0μmol/l、約0.01~1.0μmol/l、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/l、約0.09~35μmol/l、約0.09~3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05~1.0μmol/l、約0.075~1.0μmol/l、約0.1~1.0μmol/l、約0.5~1.0μmol/l、約0.75~1.0μmol/lを挙げることができるがこれらに限定されない。
 本発明は、角膜の形質転換を防止し、正常化された培養を可能とし、あるいは角膜内皮細胞の接着を亢進することによって細胞の脱落を防止し、良好な細胞形態および高い細胞密度を持った角膜内皮細胞層の形成を可能とするため、臓器移植などに用いられる角膜の保存液として用いられる。また、本発明の培養正常化剤は、角膜内皮細胞を凍結保存するための保存液またはその成分としても用いられる。凍結保存のためには、本発明の保存液にグリセロール、ジメチルスルホキシド、プロピレングリコール、アセトアミド等をさらに添加してもよい。
 1つの実施形態では、本発明の培養正常化剤を使用する際、培養正常化剤は、複数の薬剤が別々に使用されうる。そのような実施形態では、例えば、線維化抑制剤は、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させ、他方、接着促進剤は、一定期間存在させた後、いったん該接着促進剤を欠損させ、再度該細胞接着促進剤は、一定期間存在させることができる。
 別の実施形態では、本発明の培養正常化剤を使用する際、線維化抑制剤および前記細胞接着促進剤の両方を、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させることができる。
 1つの実施形態では、本発明の培養正常化剤で培養される角膜内皮細胞は霊長類由来である。好ましい実施形態では、本発明の培養正常化剤で培養される角膜内皮細胞はヒト由来である。
 好ましい実施形態では、本発明が目的とする培養は、角膜内皮障害の予防または治療のための細胞培養である。
 (角膜内皮細胞を正常に培養するための培地)
 別の局面において、本発明は、本発明の培養正常化剤と角膜内皮の培養成分とを含む、角膜内皮細胞を正常に培養するための培地を提供する。本発明の培地において用いられる培養正常化剤は、本明細書において説明される任意の形態を用いることができることが理解される。また、本発明において使用されうる培養成分は、角膜内皮の培養に用いられうる成分であればどのようなものでも用いることができ、従来販売され使用されている培地成分であってもよく、あるいは、別途角膜内皮用に開発された成分であってもよい。そのような培地成分の例としては、OptiMEM、DMEM,M199、MEM等(これらは、INVITROGEN等から入手可能)を挙げることができるがこれらに限定されない。
 (角膜内皮細胞を正常に培養する方法)
 別の局面において、本発明は、本発明の培養正常化剤、または本発明の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法を提供する。本発明の方法において用いられる培養正常化剤は、本明細書において説明される任意の形態を用いることができることが理解される。また、本発明の方法において使用されうる培養成分は、角膜内皮の培養に用いられうる成分であればどのようなものでも用いることができ、(角膜内皮細胞を正常に培養するための培地)において説明されたものを例示することができる。
 1つの例示的な培養法は、図12に示している。例えば、1つの例示的な培養法において。本発明の培養正常化剤は、複数の薬剤が別々に使用され得、例えば、線維化抑制剤は、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させ、他方、接着促進剤は、一定期間(例えば、24時間~72時間、あるいは48時間等)存在させた後、いったん該接着促進剤を欠損させ、再度該細胞接着促進剤は、一定期間(例えば、24時間~72時間、あるいは48時間等、この期間は毎回変動してもよく同じであってもよい)存在させることができる。あるいは、これらの培養法において、接着促進剤を使用しないパターンもあり得る。すなわち、この例示的な培養法は、図12下に示している。例えば、この例示的な培養法において。本発明の培養正常化剤はとして線維化抑制剤は、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させることができる。
 別の実施形態では、本発明の方法において、使用される培養正常化剤は線維化抑制剤および前記細胞接着促進剤の両方を含み、これらを前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させることができる。
 1つの実施形態では、本発明の培養正常化剤で培養される角膜内皮細胞は霊長類由来である。好ましい実施形態では、本発明の培養正常化剤で培養される角膜内皮細胞はヒト由来である。
 好ましい実施形態では、本発明の方法が目的とする培養は、角膜内皮障害の予防または治療のための細胞培養であり、特に移植用の細胞または組織等を生産するために用いることができる。
 (角膜内皮細胞および角膜内皮製剤)
 本発明は、本発明の方法で培養される角膜内皮細胞を提供する。本発明は、通常の培養を行い継代しても、線維化せず、正常機能を喪失しないという細胞である点従来の細胞に無い性質を有するということができる。そして、最も重要な性質は、機能としては正常な角膜内皮の性質を有しているという点である。したがって、本発明が提供する角膜内皮細胞は、製剤として提供されうることから、本発明は、角膜内皮製剤を提供するということになる。
 したがって、本発明は、本発明の培養正常化剤を含む培養液を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を含む、角膜内皮製剤の製造方法を提供する。
 1つの局面において、本発明の角膜内皮製剤は、基材と、その基材上の試験管内で培養した角膜内皮細胞層とを含有する。
 本発明において使用される基材とは、培養角膜内皮細胞層を担持し、移植後一定期間好ましくは少なくとも3日間は生体内でもその形状を維持しうるものであれば特に限定されるものではない。また、本発明において使用される基材は、角膜内皮細胞を試験管内で培養する場合のスキャフォールドとしての役割を有するものであってもよく、培養後の角膜内皮細胞層を担持させる役割のみを有するものであってもよい。好ましくは、本発明において使用される基材は、角膜内皮細胞の培養に用いられ、培養完了後にそのまま移植に供することが可能なスキャフォールドとしての役割を有するものである。
 本発明において使用される基材としては、例えば、コラーゲン、ゼラチン、セルロース等の天然物由来の高分子材料、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)等の合成高分子材料、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等の生分解性高分子材料、ハイドロキシアパタイト、羊膜などがあげられる。
 本発明において使用される基材の形状は、角膜内皮細胞層を担持し、移植に適する形状であれば特に限定されるものではないが、シート状であることが好ましい。本発明の製剤がシート状の場合、移植時に適用部位に合わせた大きさに切断して用いることができる。また、シートを小さく丸めた後、創口から挿入することも可能である。好ましい具体例として、障害した角膜内皮の面積の約8割を覆う円形の形状が例示される。また、適用部位に密着可能なように、この円形の周辺部に切り込みを入れることも好ましい。
 好ましい実施形態において、本発明において使用される基材の例はコラーゲンである。コラーゲンとしては、特開2004−24852号公報に記載のコラーゲンシートが好適に使用できる。かかるコラーゲンシートは、特開2004−24852号公報に記載の方法に従って、例えば、羊膜から調製することができる。
 以下に角膜内皮製剤の一例として角膜内皮細胞層の調製を記載する。
 本発明で使用される角膜内皮細胞層は、以下の特徴を少なくとも1つ備えるものであることが好ましい。より好ましくは、以下の特徴を2つ以上、さらにより好ましくは全て備えるものである。
(1)細胞層が単層構造である。これは生体の角膜内皮細胞層が備える特徴の一つである。
(2)細胞層における細胞密度は約1,000~約4,000細胞/mmである。特に、成人をレシピエント(移植者)とする場合には約2,000~約3,000細胞/mmであることが好ましい。
(3)細胞層を構成する細胞の平面視形状が略六角形である。これは生体における角膜内皮細胞層を構成する細胞が備える特徴の一つである。本発明の製剤は生体の角膜内皮細胞層に類似し、生来の角膜内皮細胞層と同様の機能を発揮するとともに、生体内で増殖能も発揮することができる。
(4)細胞層において細胞が規則正しく整列している。生体の角膜内皮細胞層においてはそれを構成する細胞は規則正しく整列しており、これによって角膜内皮細胞の正常な機能と高い透明性が維持され、また角膜の水分調整機能が適切に発揮されると考えられている。したがって、このような形態的な特徴を備えることにより、本発明の製剤は、生体における角膜内皮細胞層と同様の機能を発揮することが期待される。
 本発明の製造方法は、本発明の培養正常化剤または培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を含み、例えば以下の方法により実施され得る。
 <1>角膜内皮細胞の採取および試験管内での培養
 角膜内皮細胞はレシピエント自身または適切なドナーの角膜から常法で採取される。本発明における移植条件を考慮すれば、同種由来の角膜内皮細胞を準備すればよい。例えば、角膜組織のデスメ膜と内皮細胞層を角膜実質から剥離した後、培養皿に移し、ディスパーゼなどで処理する。これによって角膜内皮細胞はデスメ膜より脱落する。デスメ膜に残存している角膜内皮細胞はピペッティングなどによって脱落させることができる。デスメ膜を除去した後、本発明の培養液中で角膜内皮細胞を培養する。培地または培養液としては例えば市販のDMEM(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium)(例えば、INVITROGEN、カタログ番号:12320等を)にFBS(ウシ胎仔血清)(例えば、BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)、b−FGF(塩基性線維芽細胞増殖因子)(例えば、INVITROGEN、カタログ番号:13256−029)、およびペニシリン、ストレプトマイシンなどの抗生物質を適宜添加し、さらに本発明の培養正常化剤の成分を添加したものを使用することができる。培養容器(培養皿)にはその表面にI型コラーゲン、IV型コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニンまたはウシ角膜内皮細胞の細胞外マトリックスなどをコーティングしてあるものを使用することが好ましい。あるいは、通常の培養容器をFNC coating mix(登録商標)(50ml(AES−0407)、ATHENA、カタログ番号:0407)等の市販のコーティング剤で処理したものを用いてもよい。かかるコーティングと本発明の培養液とを併用することにより、角膜内皮細胞の培養容器表面への接着が促され、良好な増殖が行われるからである。
 角膜内皮細胞を培養する際の温度条件は、角膜内皮細胞が生育する限りにおいて特に限定されないが、例えば約25℃~約45℃、増殖効率を考慮すれば好ましくは約30℃~約40℃、さらに好ましくは約37℃である。培養方法は、通常の細胞培養用インキュベーター内で、加湿下、約5~10%のCO濃度の環境下で行われる。
 <2>継代培養
 培養に供された角膜内皮細胞が増殖した後に継代培養を行うことができる。好ましくはサブコンフルエントないしコンフルエントになった時点で継代培養を行う。継代培養は次のように行うことができる。まずトリプシン−EDTA等で処理することによって細胞を培養容器表面から剥がし、次いで細胞を回収する。回収した細胞に本発明の培養正常化剤または培地を加えて細胞浮遊液とする。細胞を回収する際、あるいは回収後に遠心処理を行うことが好ましい。かかる遠心分離処理によって細胞密度の高い細胞浮遊液を調製することができる。好ましい細胞密度は、約1~2×10個/mLである。尚、ここでの遠心処理の条件としては、例えば、500rpm(30g)~1000rpm(70g)、1~10分を挙げることができる。
 細胞浮遊液は上記の初期培養と同様に培養容器に播種され、培養に供される。継代時の希釈倍率は細胞の状態によっても異なるが、約1:2~1:4、好ましくは約1:3である。継代培養は上記の初期培養と同様の培養条件で行うことができる。培養時間は使用する細胞の状態などによっても異なるが、例えば7~30日間である。以上の継代培養は必要に応じて複数回行うことができる。本発明の培養正常化剤または培地において、細胞接着促進剤を用いれば、培養初期の細胞接着を亢進させることにより、培養期間の短縮が可能となる。
 <3>角膜内皮細胞層の調製
 細胞浮遊液は、コラーゲンシート等の基材上に播種され、培養に供される。この際、最終的に製造される角膜内皮製剤において所望の細胞密度の細胞層が形成されるように播種する細胞数が調整される。具体的には細胞密度が約1,000~約4,000細胞/mmの細胞層が形成されるように細胞を播種する。培養は上記の初期培養などと同様の条件で行うことができる。培養時間は使用する細胞の状態などによっても異なるが、例えば3~30日間である。
 以上のようにして培養を行うことにより、基材上に試験管内で培養した角膜内皮細胞層が形成された角膜内皮製剤が得られる。
 本発明において、角膜内皮製剤は、角膜内皮細胞を維持するために、本発明の培養正常化剤またはそれを含む培地を含んでもよい。また、角膜内皮製剤は、移植に供されるまでに本発明の培養正常化剤またはそれを含む培地を含んでもよい。本発明は、角膜内皮製剤と本発明の培養正常化剤またはそれを含む培地との組合せも提供する。
 本発明の製造方法により得られた角膜内皮製剤は、角膜内皮の移植が必要な疾患、例えば水疱性角膜症、角膜浮腫、角膜白斑、特に、角膜ジストロフィ、外傷または内眼手術に起因する角膜内皮障害によって生じる水疱性角膜症の治療における移植片として用いることができる。このような水疱性角膜症、角膜内皮障害などの原因としては、手術のほかフックス角膜内皮ジストロフィ、偽落屑症候群、角膜内皮炎等を挙げることができる。
 本発明の角膜内皮製剤の投与対象は、哺乳動物(例えば、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ヒツジ、サル等)があげられ、好ましくは霊長類(例えば、ヒト)である。
 (角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防)
 本発明は、本発明の培養正常化剤、または本発明の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞を含む、角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬を提供する。本発明の培地または培養正常化剤は本明細書において説明される任意の形態を用いることができることが理解され、例えば、(培養正常化剤)、(角膜内皮細胞を正常に培養するための培地)、(角膜内皮細胞を正常に培養する方法)に記載された事項を参酌することができる。また、医薬として使用される角膜内皮細胞は、本明細書において使用される任意の形態をとり得ることが理解され、例えば、(角膜内皮細胞および角膜内皮製剤)に記載された事項を参酌することができる。
 1つの実施形態では、本発明の医薬は、霊長類の角膜内皮の処置または予防を目的とする。好ましくは、この処置または予防の対象は、ヒトの角膜内皮である。
 1つの実施形態では、本発明の医薬において使用される角膜内皮細胞は霊長類由来である。好ましくは、本発明の医薬において使用される角膜内皮細胞はヒト由来である。
 1つの実施形態では、本発明の医薬が対象とする角膜内皮疾患、障害または状態が水疱性角膜症、角膜内皮炎、角膜浮腫、角膜白斑等である。
 1つの実施形態では、本発明の医薬は、シート状または懸濁物で提供される。
 1つの実施形態では、本発明の医薬は、細胞接着促進剤をさらに含む。細胞接着促進剤は、角膜組織から分離された角膜内皮細胞または分離され継代した角膜内皮細胞に対して接着促進作用を奏する。この細胞接着促進剤は、医薬として提供される角膜内皮細胞と一緒にまたは別々に提供されることができる。具体的な実施形態では、本発明の医薬において使用される細胞接着促進剤としては、Rhoキナーゼ阻害剤を挙げることができる。Rhoキナーゼ阻害剤としては、下記文献:米国特許4678783号、特許第3421217号、国際公開第95/28387、国際公開99/20620、国際公開99/61403、国際公開02/076976、国際公開02/076977、国際公開第2002/083175、国際公開02/100833、国際公開03/059913、国際公開03/062227、国際公開2004/009555、国際公開2004/022541、国際公開2004/108724、国際公開2005/003101、国際公開2005/039564、国際公開2005/034866、国際公開2005/037197、国際公開2005/037198、国際公開2005/035501、国際公開2005/035503、国際公開2005/035506、国際公開2005/080394、国際公開2005/103050、国際公開2006/057270、国際公開2007/026664などに開示された化合物があげられる。かかる化合物は、それぞれ開示された文献に記載の方法により製造することができ、例えば、1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジンまたはその塩(たとえば、ファスジル(1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジン))、(+)−トランス−4−(1−アミノエチル)−1−(4−ピリジルカルバモイル)シクロヘキサンカルボキサミドまたはその塩(たとえば、Y−27632((R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸塩1水和物)など)などを挙げることができる。
 本発明の医薬または方法の投与(移植)対象は、晴乳動物(例えば、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ウマ、ヒツジ、サル等)があげられるが、霊長類が好ましく、特にヒトが好ましい。霊長類での角膜内皮治療はこれまで十分な成績が達成されておらず、その意味で本発明は画期的な治療法および医薬を提供する。
 別の局面において、本発明は、本発明の培養正常化剤、または本発明の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞を用いる工程を包含する、角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための方法を提供する。
 別の局面において、本発明は、細胞接着促進剤を含む、ヒトの角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬を提供する。この局面では、細胞接着促進剤のもつ、角膜組織から分離された角膜内皮細胞または分離され継代した角膜内皮細胞に対して有する接着促進作用を利用する。この局面の1つの具体的な実施形態では、本発明の医薬において使用される細胞接着促進剤はRhoキナーゼ阻害剤を挙げることができる。Rhoキナーゼ阻害剤としては、下記文献:米国特許4678783号、特許第3421217号、国際公開第95/28387、国際公開99/20620、国際公開99/61403、国際公開02/076976、国際公開02/076977、国際公開第2002/083175、国際公開02/100833、国際公開03/059913、国際公開03/062227、国際公開2004/009555、国際公開2004/022541、国際公開2004/108724、国際公開2005/003101、国際公開2005/039564、国際公開2005/034866、国際公開2005/037197、国際公開2005/037198、国際公開2005/035501、国際公開2005/035503、国際公開2005/035506、国際公開2005/080394、国際公開2005/103050、国際公開2006/057270、国際公開2007/026664などに開示された化合物があげられる。かかる化合物は、それぞれ開示された文献に記載の方法により製造することができ、例えば、1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジンまたはその塩(たとえば、ファスジル(1−(5−イソキノリンスルホニル)ホモピペラジン))、(+)−トランス−4−(1−アミノエチル)−1−(4−ピリジルカルバモイル)シクロヘキサンカルボキサミドまたはその塩(たとえば、Y−27632((R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸塩1水和物)など)などを挙げることができる。特に、霊長類モデルおよびヒト細胞を用いた症例で細胞接着促進剤を用いて良好な治療成績を上げたのは本発明が初めてである。
 本発明の細胞接着促進剤を含む医薬は、本発明の培養正常化剤、または本発明の培地を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞と共に用いられる。ここで、本発明の細胞接着促進剤を含む医薬は、この角膜内皮細胞と一緒に投与または移植されてもよく、別々に投与または移植されてもよい。
 1つの具体的な実施形態では、本発明の細胞接着促進剤を含む医薬が標的とする角膜内皮疾患、障害または状態が水疱性角膜症、角膜内皮炎、角膜浮腫、角膜白斑等である。
 別の局面では、本発明は、細胞接着促進剤を処置または予防が必要な被験体に投与する工程を包含する、ヒトの角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための方法を提供する。
 細胞接着促進剤を含む医薬についても、本発明の医薬または方法の投与(移植)対象は、晴乳動物(例えば、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ウマ、ヒツジ、サル等)があげられるが、霊長類が好ましく、特にヒトが好ましい。霊長類での角膜内皮治療はこれまで十分な成績が達成されておらず、その意味で本発明は画期的な治療法および医薬を提供する。
 本発明の細胞接着促進剤を含む医薬または、本発明の方法を用いて生産された角膜内皮細胞を含む、角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬において使用される細胞接着促進剤またはRhoキナーゼ阻害剤が使用される濃度は限定されないが、例えば、通常、約0.00001~1w/v%、好ましくは、約0.00001~0.1w/v%、より好ましくは約0.0001~0.05w/v%、約0.001~0.05w/v%、約0.002~0.05w/v%、約0.003~0.05w/v%、約0.004~0.05w/v%、約0.005~0.05w/v%、約0.006~0.05w/v%、約0.007~0.05w/v%、約0.008~0.05w/v%、約0.009~0.05w/v%、約0.01~0.05w/v%、約0.02~0.05w/v%、約0.03~0.05w/v%、約0.04~0.05w/v%、約0.003~0.04w/v%、約0.004~0.04w/v%、約0.005~0.04w/v%、約0.006~0.04w/v%、約0.007~0.04w/v%、約0.008~0.04w/v%、約0.009~0.04w/v%、約0.01~0.04w/v%、約0.02~0.04w/v%、約0.03~0.04w/v%、約0.003~0.03w/v%、約0.004~0.03w/v%、約0005~0.03w/v%、約0.006~0.03w/v%、約0.007~0.03w/v%、約0.008~0.03w/v%、約0.009~0.03w/v%、約001~0.03w/v%、約0.02~0.03w/v%、約0.003~0.02w/v%、約0.004~0.02w/v%、約0.005~0.02w/v%、約0.006~0.02w/v%、約0.007~0.02w/v%、約0.008~0.02w/v%、約0.009~0.02w/v%、約0.01~0.02w/v%、約0.003~0.01w/v%、約0.004~0.01w/v%、約0.005~0.01w/v%、約0.006~0.01w/v%、約0.007~0.01w/v%、約0.008~0.01w/v%、約0.009~0.01w/v%である。投与量、投与回数は、症状、年齢、体重、投与形態により異なるが、通常成人に対し、例えば点眼剤として使用する場合には、有効成分を約0.0001~0.1w/v%、好ましくは約0.003~0.03w/v%含有する製剤を、1日あたり1~10回、好ましくは1~6回、より好ましくは1~3回、1回当たり約0.01~0.1mL投与することができる。本発明の医薬を前房内に注入する場合には、上記濃度の10分の1~1000分の1の濃度のものが使用され得る。当業者は疾患の状態によって、細胞接着促進剤の種類および濃度を適宜選択することができる。
 本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。
 以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
 以下に、本発明の角膜内皮細胞の細胞を正常に培養する例を記載する。実験動物の使用にあたっては、動物を用いる生物医学研究に関する原則(International Guiding Principles for Biomedical Research involving Animals)ならびに、動物の愛護および管理に関する法律、実験動物の飼養および保管等に関する基準に従った。また、本実験はGuidelines of the Association for Research in Vision and Ophthalmology on the Use of Animals in Ophthalmic and Vision Researchに従って行った。組織の単離は、それぞれ、日精バイリス株式会社滋賀研究所(Shiga Laboratory,Nissei Bilis Co.,Ltd.)(滋賀県大津市)(Ohtsu,Japan)の動物実験倫理委員会および株式会社イブバイオサイエンス(Eve Bioscience,Co.,Ltd.)(和歌山県橋本市)(Hashimoto,Japan)の動物実験委員会による承認を受けた。また、該当する場合生物試料等の取り扱いは、厚生労働省、文部科学省等において規定される基準を遵守し、該当する場合はヘルシンキ宣言またはその宣言に基づき作成された倫理規定に基づいて行った。研究のための眼の寄贈については、全ての故人ドナーの近親者から同意書を得た。本研究は、SightLifeTM(Seattle,WA)アイバンクの治験審査委員会による承認を受けた。
 (実験手法:サルの角膜組織および研究グレードのヒト角膜組織)
 それぞれ、日精バイリス株式会社滋賀研究所および株式会社イブバイオサイエンスで飼われた4匹のカニクイザル(3~5歳齢;ヒト年齢では5~20歳に等しいと推定される)からの8個の角膜を、サル角膜内皮細胞(MCEC)培養に使用した。12個のヒトドナー角膜は、SightLifeTMアイバンクから入手し、全ての角膜を、初代培養前に14日未満の期間にわたり、保存培地(Optisol;Chiron Vision Corporation,Irvine,CA)中、4℃で保存した。
 (統計解析)
 2サンプルの比較の平均値における統計的有意差(P値)は、スチューデントのt検定を用いて決定した。複数のサンプルセットの比較における統計的有意差は、ダネットの多重比較検定を用いて解析した。グラフに示す値は平均±SEを表す。
 (比較例1)
 本例では、従来法で培養したカニクイザルおよびヒトの角膜内皮細胞の様子を示す。以下にその詳細を示す。
 (材料および方法)
・カニクイザル角膜内皮細胞(MCEC;入手先および培養方法):MCECは、以前に記載された改良型プロトコールで培養した[Koizumi N,et al.(2007)Invest Ophthalmol Vis Sci 48:4519−4526]、[Li W,et al.(2007)Invest Ophthalmol Vis Sci 48:614−620]。簡単に述べると、別の目的で安楽死させたカニクイザルの眼球を購入して、(Nissei Bilis Co.,Ltd.,Ohtsu,JapanおよびKeari Co.,Ltd.,Wakayama,Japan)(方法は上述)、角膜内皮細胞を含むデスメ膜を剥離し、角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離して、ディスパーゼあるいはコラゲナーゼ(ROCHE カタログ番号:10 103 586 001)を用いて処理後に初代培養を行った。代表的には、1mg/mLコラゲナーゼA(Roche Applied Science,Penzberg,Germany)を用いて37℃にて2時間処理した。培地は10%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)と2ng/ml 塩基性FGF(INVITROGEN、カタログ番号:13256−029)を添加したDMEM(INVITROGEN カタログ番号12320)を用いた。培養には、FNC Coating MIX(登録商標)(Athena Environmental Sciences.,Baltimore,MD)でコーティングした6ウェルプレート等を用いた。次いで、MCECを5%CO中37℃の加湿雰囲気下で培養し、2日おきに培養培地を交換した。MCECが10~14日でコンフルエントに達すると、これらを、Ca2+およびMg2+非含有ダルベッコリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中でリンスし、37℃にて5分間0.05%トリプシン−EDTA(Life Technologies)でトリプシン処理し、そして、1:2~4の比で継代した。トランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)の選択的インヒビターであるSB431542(Merck Millipore,Billerica,MA)を、抗線維芽細胞様作用について調べた。
・ヒト角膜内皮細胞(HCEC、入手先および培養方法):HCECは、MCECについて用いたプロトコールの改良バージョンで培養した。簡単に述べると、シアトルアイバンクから購入した研究用角膜より、角膜内皮細胞を含むデスメ膜を剥離し、角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離して、コラゲナーゼ(ROCHE カタログ番号:10 103 586 001)を用いて基底膜よりはがして(代表的には、1mg/mLコラゲナーゼA(Roche Applied Science)を用いて37℃にて2時間処理した。)回収後、初代培養を行った。培地はヒトはOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985−070)+8%ウシ胎仔血清(FBS)(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA カタログ番号:C7902−500G)+0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819−5G)+20μg/ml アスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544−25G)+50μg/ml ゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710−064)+5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)を3T3フィーダー細胞用に馴化させたものを用いた。具体的には、37℃での消化後、個々の角膜から得られたHCECを培養培地中に再懸濁させ、FNC Coating Mix(登録商標)でコーティングした12ウェルプレートの1ウェルにプレーティングした。培養培地は、一部の改変を加えた公開されたプロトコールに従って調製した。簡単に述べると、OptiMEM−I(Life Technologies)、8% FBS、5ng/mL 上皮増殖因子(EGF)(Sigma−Aldrich Co.,St.Louis,MO)、20μg/mL アスコルビン酸(Sigma−Aldrich)、200mg/L 塩化カルシウム(Sigma−Aldrich)、0.08% コンドロイチン硫酸(和光純薬工業株式会社、大阪市)および50μg/mLのゲンタマイシンを含有する基本培養培地を準備し、次いで、不活性化3T3線維芽細胞の培養後に馴化培地を回収した。3T3線維芽細胞の不活性化は、以前に記載されたとおりに実施した。簡単に述べると、コンフルエントな3T3線維芽細胞を4μg/mL マイトマイシンC(MMC)(協和発酵キリン株式会社、東京都)とともに、5%CO下で37℃にて2時間インキュベートし、次いでトリプシン処理し、そして、2×10細胞/cmの密度でプラスチック皿にプレーティングした。HCECは、5%CO中37℃にて加湿雰囲気下で培養し、2日おきに培養培地を交換した。HCECが14~28日でコンフルエントに達すると、これらを、Ca2+およびMg2+非含有PBS中でリンスし、37℃にて5分間0.05%トリプシン−EDTAでトリプシン処理し、そして、1:2の比で継代した。SB431542(Merck Millipore)、TGF−βに対する中和抗体(R&D Systems,Inc.,Minneapolis,MN)、Smad3インヒビター(Merck Millipore)および骨形成タンパク質(BMP)BMP−7(R&D Systems)を、抗線維芽細胞様作用について調べた。
・染色等の細胞観察方法(組織学的試験):細胞観察は位相差顕微鏡にて行った。また、細胞を固定した後に機能関連マーカーとしてZO−1、Na/K−ATPaseを用いて免疫染色を行い蛍光顕微鏡にて観察を行った。組織染色検査のために、培養したMCECまたはHCECをLab−TekTM Chamber SlidesTM(NUNC A/S,Roskilde,Denmark)に入れ、4%ホルムアルデヒドで10分間室温(RT)で固定し、1%ウシ血清アルブミン(BSA)とともに30分間インキュベートした。具体的には、Lab−TekTMChamber SlidesTM(NUNC A/S,Roskilde,Denmark)上の培養MCECまたはHCECを室温で10分間4%ホルムアルデヒド中で固定し、1%ウシ血清アルブミン(BSA)とともに30分間インキュベートした。CECの表現型を調べるために、密着結合関連タンパク質であるZO−1(Zymed Laboratories,Inc.,South San Francisco,CA)、ポンプ機能に関連するタンパク質であるNa/K−ATPase(Upstate Biotec,Inc.,Lake Placid,NY)、フィブロネクチン(BD,Franklin Lakes,NJ)およびアクチンの免疫組織化学分析を行った。CECの機能に関連するマーカーとしてZO−1およびNa/K−ATPaseを使用し、線維芽細胞様の変化を評価するためにフィブロネクチンおよび1型コラーゲンを使用し、そして、細胞の形態を評価するためにアクチンの染色を使用した。ZO−1、Na/K−ATPase、1型コラーゲンおよびフィブロネクチンの染色は、それぞれ、ZO−1ポリクローナル抗体、Na/K−ATPaseモノクローナル抗体、およびフィブロネクチンモノクローナル抗体の1:200希釈を用いて実施した。二次抗体には、Alexa Fluor(登録商標)488標識、または、Alexa Fluor(登録商標)594標識ヤギ抗マウスIgG(Life Technologies)の1:2000希釈を使用した。アクチンの染色は、Alexa Fluor(登録商標)488標識ファロイジン(Life Technologies)の1:400希釈を用いて実施した。次いで、細胞の核をDAPI(Vector Laboratories,Inc.,Burlingame,CA)またはPI(Sigma−Aldrich)で染色した。次いで、スライドを蛍光顕微鏡(TCS SP2 AOBS;Leica Microsystems,Welzlar,Germany)で観察した。
 (結果)
 図1にカニクイザルおよびヒトにおける従来の細胞培養法での培養結果を示す。培養結果から明らかなように、サル、ヒトの角膜内皮において通常の培養法では形質転換し、すなわち、いずれの細胞でも線維化が生じており、多角形の一層の細胞である正常細胞とは異なった形態であり移植には適さない状態となっていることが分かる。
 (比較例2)
 本例では、従来技術で培養した場合に、正常機能を消失することを示す実験を行った。本例では、サル角膜内皮が機能関連タンパク質の発現を消失するかどうかを、免疫染色およびウェスタンブロット法ならびにリアルタイムPCR法にて実証した。以下にその詳細を示す。
 (材料および方法)
 以下に使用した材料のうち比較例1と同じものは比較例1と同様に入手し培養等を行った。
・カニクイザル角膜内皮細胞:比較例1と同じである。
・ヒト角膜内皮細胞:比較例1と同じである。
・Na/K−ATPaseに対する抗体:MILLIPORE社製(MILLIPORE カタログ番号:05−369)のものを用いた。
・ZO−1に対する抗体:マウスINVITROGEN社製(INVITROGEN カタログ番号:339100)、ウサギZYMED LABORATORIES社製(ZYMED LABORATORIES カタログ番号:61−7300)のものを用いた。・フィブロネクチンに対する抗体::BDBIOSCIENCES社製(カタログ番号:610077)
・コラーゲン1型に対する抗体:(ABCAM社製)(カタログ番号:ab292)
・GAPDHに対する抗体:ABCAM社製(カタログ番号:ab36840)のものを用いた。
・二次抗体(HPR結合抗ウサギIgG二次抗体)Cell Signaling Technology社製(カタログ番号:7074)
・二次抗体(抗ウサギIgG二次抗体)Cell Signaling Technology社製(カタログ番号:7076)
・細胞画分抽出・調製法:コンフルエントに達した細胞をPBS(Dulbecco’s PBS、ニッスイ、カタログ番号:5913)で3回洗浄後、RIPAバッファー(1×PBS、1% Nonidet P−40(ナカライテスク、カタログ番号:23640−94)、0.5%デオキシコール酸ナトリウム(ナカライテスク、カタログ番号:10712−12)、0.1%SDS(ラウリル硫酸ナトリウム、ナカライテスク、カタログ番号:31607−65))で溶解した。前述のRIPAバッファー中には、ホスファターゼインヒビターカクテル2(Sigma−Aldrich)およびプロテアーゼインヒビターカクテル(ナカライテスク株式会社、京都市)を添加した。得られた細胞溶解液を遠心分離(15000rpm、10分間)し、その上清を回収し、タンパク質をBCA PROTEIN ASSAY KIT(PIERCE社製(カタログ番号:23227))により定量した。5mM 2−メルカプトエタノール(ナカライテスク社製(カタログ番号:21418−42))を含む100μlの溶解バッファー(レムリサンプルバッファー)で溶解した。
・免疫染色:コンフルエントに達した細胞をPBS(ニッスイ、カタログ番号:5913)洗浄後、氷冷したエタノール(ナカライテスク、カタログ番号:14713−95)と酢酸(WAKO カタログ番号:017−00256)(95:5)にて10分間固定した。
 0.1%(vol/vol)ポリエチレンソルビタンモノラウレート(ナカライテスク、カタログ番号:28353−85)(TBS−T)と10%ウシ胎仔血清を補ったTris緩衝化食塩水(10mMTris−HCl、pH7.4;100mMNaCl)で1時間インキュベートすることによりブロッキング操作を行った。ウサギ抗ヒトZO−1抗体(1:200)、マウス抗ヒトNa/K−ATPase抗体(1:200)を一次抗体として使用し、室温にて1時間反応させた。フィブロネクチンに対する抗体、コラーゲン1型に対する抗体についても、同様に使用した。希釈率は、1:200または1:1000を適宜使用した。
 次いでTBS−Tにて1000倍に希釈したALEXA FLUOR 594(INVITROGEN社(カタログ番号:A21203))とALEXA FLUOR 488(INVITROGEN社(カタログ番号:A21206))で室温で1時間反応させた。PBSで洗浄後、VECTASHIELDWITH DAPI(VECTOR LABORATORIES社(カタログ番号:94010))とともにスライドに封入し、共焦点顕微鏡(ライカ社製)で観察した。
・ウェスタンブロット法:RIPAバッファーで抽出し得られたタンパク質を7.5%ポリアクリルアミドで電気泳動した。分離されたタンパク質はPVDF膜(PALL LIFE SCIENCE社製(カタログ番号:EH−2222))に転写した。5%無脂肪乾燥乳(5%NON FAT DRY MILK、CELL SIGNALING社 カタログ番号:9999)を補った0.1%(vol/vol)ポリエチレンソルビタンモノラウレート(ナカライテスク、カタログ番号:28353−85)を含むTris緩衝化食塩水(10mMTris−HCl、pH7.4;100mM NaCl)(TBS−T)と、ブロットした膜を1時間インキュベートすることによりブロッキング操作を行った。この後、ZO−1抗体とNa/K−ATPase抗体を5%無脂肪乾燥乳を補ったTBS−Tにて1000倍に希釈したものをメンブレンに浸し、室温で1時間反応させた。TBSーTで3回洗浄後、マウス−IgG抗体HRP複合体(CELL SIGNALING社(カタログ番号:7074P2))とインキュベートし、洗浄後、ECL−ADVAVCE Western Blotting Detection Kit(GE ヘルスケア・ジャパン社(カタログ番号:RPN2135V))で発光させたバンドを検出した。フィブロネクチンに対する抗体、コラーゲン1型に対する抗体についても、同様に使用した。次いで、以下の一次抗体:Na/K−ATPase(Merck Millipore)、ZO−1、GAPDH(Abcam,Cambridge,UK)、フィブロネクチンおよびSmad2(Cell Signaling Technology)、リン酸化Smad2(Cell Signaling Technology)、ERK1/2(BD)、リン酸化ERK1/2(BD)、p38MAPK(BD)、リン酸化p38MAPK(BD)、JNK(BD)またはリン酸化JNK(BD)(1:1000希釈)、および、HRP標識抗ウサギまたは抗ウサギIgG二次抗体(Cell Signaling Technology)(1:5000希釈)とともにインキュベーションを行った。メンブレンを、ECL Advance Western Blotting Detection Kit(GE Healthcare,Piscataway,NJ)によって感光させ、次いで、LAS4000S画像化システム(富士フィルム株式会社、東京都)を用いて調べた。
・リアルタイムPCR(半定量的逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)):また、以下の方法にてNa/K−ATPase、ZO−1、GAPDHに対するPCR法を行った。プライマーは、オリゴヌクレオチド合成会社であるINVITROGENから購入し、脱塩処理したものを用いた。自然に線維様形態に変化した角膜内皮細胞および正常角膜内皮細胞を試料とし、Na/K−ATPase、ZO−1のmRNA量を半定量的PCR法により調べた。細胞からの総RNAの抽出にはRNEasy(QIAGEN社、カタログ番号:74106)を用いた。抽出したRNAはReverTra Ace(TOYOBO社(カタログ番号:TRT−101))により逆転写反応(42℃、60分間)を行い、TAKARA Taq HotStart Version(タカラバイオ社、カタログ番号:RR001A)によりGAPDHを内部標準としてNa/K−ATPase、ZO−1を増幅した。同量のcDNAを、PCR機(GeneAmp 9700;Applied Biosystems)と、下記のプライマーペアによって増幅した。PCR反応には下記に示すプライマーを用いた。フィブロネクチンに対する抗体、コラーゲン1型、4型、インテグリンα5、インテグリンベータ1に対するPCR反応についても、同様に下記プライマーを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 増幅されたDNA断片は1.5%アガロースゲル(ナカライテスク、カタログ番号:01149−76)で電気泳動し、エチジウムブロマイド(ナカライテスク、カタログ番号:14603−51)での染色により検出した。
・定量PCRは、以下のTaqMan(登録商標)(Invitrogen)プライマーを用いて実施した。コラーゲン1型:Hs00164004_m1;フィブロネクチン:Hs01549976_m1;GAPDH:Hs00266705_g1。PCRは、StepOneTM(Applied Biosystems)リアルタイムPCRシステムを用いて行った。GAPDHは内部標準として用いた。
 (結果)
 図2で示されるように、従来技術で培養した場合に、線維芽細胞様に形態変化したサル角膜内皮細胞においては正常機能を消失することが示された。正常の形態に培養できたサル角膜内皮細胞と比較すると、線維芽細胞様(fibroblastic)に形態変化することで、サル角膜内皮が機能関連マーカーの発現を消失することを免疫染色、ウェスタンブロット法およびリアルタイムPCR法にて示された。
 より詳細に述べると、細胞培養中の霊長類CECの2つの異なる表現型が示された。最も興味深いことに、培養中の霊長類CECは、細胞の形態および特徴的な接触阻害型の表現型によって決定した場合に、2つの異なる表現型を示した。およそ60%の細胞は、特徴的な多角形の細胞形態と接触阻害型の表現型を維持しており、これらの細胞を正常表現型と称した。他方で、40%の細胞は多層を持つ線維芽細胞様の形状を示し、これらの細胞を、線維芽細胞様表現型と称した(図1)。次に、これらの2つの表現型を、内皮細胞性の特徴について検討した;原形質膜におけるNa/K−ATPaseおよびZO−1の染色パターンは、正常表現型においてよく保存されていたが、線維芽細胞様表現型は、原形質膜におけるNa/K−ATPaseおよびZO−1の特徴的な染色プロフィールを完全に喪失した(図2左)。2つの機能的タンパク質の発現は、タンパク質レベル(図2右上)およびmRNAレベル(図2右下)の両方で、正常表現型において、線維芽細胞様表現型よりもかなり多く見られた。
 (細胞外マトリクスの挙動)
 さらに、線維芽霊長類CECは、細胞外マトリックス等の状況がどうなっているかを調べた。その結果を図2Aに示す。
 図2Aは、線維芽霊長類CECは、異常な細胞外マトリックスを生成することを示し、すなわち、従来技術で培養した場合に、正常機能を消失することを示す。(A)フィブロネクチンおよびコラーゲン1型の線維芽細胞表現型および正常な細胞の表現型における発現を示す。上段はフィブロネクチン、下段はコラーゲン1型を示す。左側は正常な細胞の表現型を示し、右側は、線維芽細胞表現型を示す。線維芽細胞表現型は、フィブロネクチンおよびコラーゲン1型などの過剰の細胞外マトリクスを示した。他方、正常な細胞の表現型は、染色能を完全に喪失した。(B)フィブロネクチンの線維芽細胞表現型および正常な細胞の表現型におけるタンパク質の発現のウェスタンブロットを示す。GAPDHはコントロールである。フィブロネクチンのタンパク質発現レベルは、正常の表現型よりも線維芽細胞の表現型において強くアップレギュレートされていた。(C)コラーゲン1型、4型、8型フィブロネクチン、インテグリンα5、およびインテグリンβ1(上から順に列挙した。)の線維芽細胞表現型(右)および正常な細胞の表現型(左)における半定量PCRの結果を示す。GAPDHはコントロールである。半定量PCR分析によって、1型コラーゲン転写物(α1(I)mRNA)は線維芽細胞表現型において豊富に発現されていたが、他方、正常な表現型においては、α1(I)mRNAの発現は減少していた。基底膜コラーゲン表現型である、α1(IV)mRNAおよびα1(VIII)mRNAは、正常表現型および線維芽細胞表現型の表現型の両方で発現されていたが、正常表現型では発現の程度は線維芽細胞表現型よりも少なかった。フィブロネクチンおよびインテグリンα5のmRNAは線維芽細胞表現型で観察されたが、正常表現型ではこれらの2種のmRNAは発現されなかった。β1インテグリンのmRNAは、両方の表現型で同様のレベルで発現がみられた。
 真の線維性細胞外マトリクス(ECM)タンパク質の比較により、線維芽細胞表現型のものは、フィブロネクチンの線維性ECM染色パターンを示したが、他方、正常な表現型は、フィブロネクチンの染色能を完全に失っていた(図2AのA)。フィブロネクチンのタンパク質レベルは、正常表現型よりも線維芽細胞表現型においてより強くアップレギュレートされていた(図2AのB)。線維芽細胞表現型によって産生されるコラーゲン1型は、二重の部位での発現を示し、ECMおよび細胞質の両方で見られた。興味深いことに、コラーゲン1型の細胞質の部位は、ゴルジ複合体にあるようであり、その細胞内局在は、分泌に必須である。これらの知見は、既知のデータ(Ko MK,Kay EP.Subcellular localization of procollagen I and prolyl 4−hydroxylase in corneal endothelial cells.Experimental cell research.2001;264:363−71)に類似する。他方、正常表現型におけるコラーゲン1型染色は、明確には観察されなかった(図2A)。RT−PCR分析を用いて主要なECMタンパク質の発現を測定した。コラーゲン1型転写物(α1(I)mRNA)は、線維芽細胞表現型において豊富に発現されていることが見出された。他方、α1(I)mRNAの発現は、正常な表現型において無視しうるものであった(図2C)。コラーゲンI型の転写物とは異なり、基底膜コラーゲン表現型であるα1(IV)mRNAおよびαI(VIII)のmRNAは、正常表現型および線維芽細胞表現型の両方において発現していたが、その発現の程度は、正常表現型において、線維芽細胞表現型に比べて少なかった。フィブロネクチンおよびインテグリンα5の発現は、線維芽細胞表現型において観察された。反対に、正常表現型では、これらの2つの転写物は、発現していなかった(図2AのC)。他方、β1インテグリンのmRNAは、正常表現型および線維芽細胞表現型の両方において同様のレベルで発現していた(図2AのC)。
 (比較例3:従来法の別法での正常機能喪失)
 本比較例では、従来の培養法では角膜内皮細胞の線維化が生じることを確認した(図3)。3T3フィーダー細胞由来の馴化培地は線維芽変化(fibroblastic change)を抑制する。しかし3T3フィーダー細胞由来の馴化培地のみでは継代培養を行うとやはり形質転換にいたることを示す(図3右)。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち比較例1および2と同じものは比較例1および2と同様に入手し培養等を行った。
・コントロール:コントロールのヒト角膜内皮細胞の培養に用いた培地はOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985−070)+8%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA カタログ番号:C7902−500G)+0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819−5G)+20μg/ml アスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544−25G)+50μg/ml ゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710−064)+5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)である。
・3T3フィーダー細胞用の馴化培地:NIH3T3細胞を0.1%ゼラチンコート(SIGMA社、カタログ番号:G1890−500G)した150mm ディッシュ(FALCON、カタログ番号:3025)に10%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)/DMEM(INVITROGEN、カタログ番号:12320)で播種し、サブコンフルエントまで培養しておく。続いて終濃度0.04mg/mL マイトマイシンC溶液(協和発酵キリン、カタログ番号 874231)にて37℃、5%CO2インキュベーター内で2時間インキュベートする。10%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)/DMEM培地に置換して一晩培養する。このように作成したNIH3T3細胞にOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN、カタログ番号:31985−070)+8%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA、カタログ番号:C7902−500G)+0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA、カタログ番号:C9819−5G)+20μg/mlアスコルビン酸(SIGMA、カタログ番号:A4544−25G)+50μg/ml ゲンタマイシン(INVITROGEN、カタログ番号:15710−064)+ 5ng/ml EGF(INVITROGEN、カタログ番号:PHG0311)を加えて1晩培養してヒト角膜内皮培養用馴化培地とする。
・培養方法:比較例1と同様の方法で、それぞれの培地を用いて培養した。
・染色等の細胞観察方法:位相差顕微鏡にて細胞の形態を観察した。
 (結果)
 図3に示すように、従来法の別法として3T3フィーダー細胞を用いた馴化培地での培養でも、線維化が生じ移植には適しない状態になってしまったことが示された。
 比較例1および3での結果は、非特許文献7で示されたように、従来の角膜内皮細胞培養培地では、継代すると正常な状態を維持しつつ増殖させることができないことを確認するものである。
 (実施例1)
 本実施例では、形質転換が線維芽細胞様の形態であることに着目して、一般的な細胞種で知られている線維化誘導の際に活性化される経路の活性化についてウエスタンブロット法にて検討した。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち比較例1~3と同じものは比較例1~3と同様に入手し培養等を行った。
・カニクイザル角膜内皮細胞:別の目的で安楽死させたカニクイザルの眼球を購入して、(Nissei Bilis Co.,Ltd.,Ohtsu,Japanおよび Keari Co.,Ltd.,Wakayama,Japan)角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離し、ディスパーゼあるいはコラゲナーゼを用いて基底膜よりはがして回収後、初代培養を行った。培地は10%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)と2ng/ml 塩基性FGF(INVITROGEN、カタログ番号:13256−029)を添加したDMEM(INVITROGEN、カタログ番号:12320)を用いた。この際、サル角膜内皮細胞は図1に示したように正常の形態に培養されることもあるが、同様の培養法、長期培養、継代培養により線維芽細胞様に形態変化することが多い。そこで、正常の形態に培養できた細胞と線維芽細胞様に形態変化した細胞を回収してウエスタンブロット法に用いた。
・pSmad2に対する抗体:CELL SIGNALING社から入手したもの(カタログ番号:3108P)を用いた。
・pSmadに対する抗体:CELL SIGNALING社から入手したもの(カタログ番号:5339P)を用いた。
・pp38に対する抗体:BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES社から入手したもの(p38a/SAPK2aと同じ。カタログ番号:612168)を用いた。
・p38に対する抗体:BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES社から入手したもの(カタログ番号:612280)を用いた。
・pERK1/2に対する抗体:BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES社から入手したもの(カタログ番号:612358)を用いた。
・ERK1/2に対する抗体:BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES社から入手したもの(カタログ番号:610030)を用いた。
・pJNKに対する抗体:BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES社から入手したもの(カタログ番号:610627)を用いた。
・JNKに対する抗体:BD TRANSDUCTIONL LABORATORIES社から入手したもの(カタログ番号:612540)を用いた。
 (実験方法)
・細胞画分抽出・調製法:コンフルエントに達した細胞をPBSで3回洗浄後、RIPAバッファー(1×PBS(ニッスイ、カタログ番号:5913)、1% Nonidet
 P−40(ナカライテスク、カタログ番号:23640−94)、0.5%デオキシコール酸ナトリウム(ナカライテスク、カタログ番号:10712−12)、0.1% SDS(ナカライテスク、カタログ番号:31607−65))で溶解した。得られた細胞溶解液を遠心分離(15000rpm、10分間)し、その上清を回収し、タンパク質をBCA PROTEIN ASSAY KIT(PIERCE社製、カタログ番号:23227)により定量した。5mM2−メルカプトエタノール(ナカライテスク社製、カタログ番号:21418−42)を含む100μlの溶解バッファー(レムリサンプルバッファー)で溶解した。
・ウェスタンブロット法:RIPAバッファーで抽出し得られたタンパク質を7.5%ポリアクリルアミドで電気泳動した。分離されたタンパク質はPVDF膜(PALL LIFE SCIENCE社製、カタログ番号:EH−2222)に転写した。0.1%(vol/vol)ポリエチレンソルビタンモノラウレート(ナカライテスク、カタログ番号:28353−85)(TBS−T)と5%無脂肪乾燥乳(CELL SIGNALING社、カタログ番号:9999)を補ったTris緩衝化食塩水(10mMTris−HCl、pH7.4;100mMNaCl)と、ブロットした膜を1時間インキュベートすることによりブロッキング操作を行った。この後、Smad2抗体、pSmad2抗体、p38抗体、pp38抗体、ERK抗体、pERK抗体、JNK抗体、およびpJNK抗体を5%NON FAT DRY MILK(CELL SIGNALING社、カタログ番号:9999)を補ったTBS−Tにて1000倍に希釈したものをメンブレンに浸し、室温で1時間反応させた。T−TBSで3回洗浄後、マウス−IgG抗体HRP複合体(CELL SIGNALING社、カタログ番号:7074P2)とウサギ−IgG抗体HRP複合体(GE Healthcare、カタログ番号:NA934)インキュベートし、洗浄後、ECL−ADVAVCE(GE ヘルスケア・ジャパン社、カタログ番号:RPN2135V)で発光させたバンドを検出した。
 (結果)
 図4に、線維化の形質転換の原因となりうる主たる経路の活性をサル角膜内皮を用いてウェスタンブロットで検討した結果を示す。線維芽細胞においてSmad2のリン酸化(TGF−β経路の活性化)、p38 MAPKの活性化、JNK経路の活性化が認められた。一方で、ERK1/2のリン酸化は抑制されていた。Smad2、p38、ERK1/2およびJNKは報告によればすべてEMT経路に関与している[Chen KH,et al.(1999)Invest Ophthalmol Vis Sci 40:2513−2519]、[Kim TY,et al.(2001)Invest Ophthalmol Vis Sci 42:3142−3149]、[Naumann GO,et al.(2000)Ophthalmology 107:1111−1124]、[Parsons CJ,et al.(2007)J Gastroenterol Hepatol 22 Suppl 1:S79−84]、[Ma FY,et al.(2009)Front Biosci(Schol Ed)1:171−187]ので、本発明者らは、Smad2およびMAPKが、上皮細胞において観察されるEMTと同様の内皮間葉転換に関与するかどうかを検討した。Smad2のリン酸化は、正常表現型のものと比較した場合に、線維芽細胞様表現型において大いに促進されることが分かった(図4)。p38およびERK1/2のリン酸化は、線維芽細胞様表現型において大いに増強されたが、JNKの活性化は無視しうるものであった。ただし、ERKのリン酸化は細胞の線維化による変化のみではなく、細胞増殖による影響があるために、細胞の増殖の状態によっては異なる結果となることがありうることを確認している。これらの知見は、TGF−βシグナル伝達が、CECの線維芽細胞様転換にとって重要な役割を発揮し得ることを示す。
 (実施例2:角膜内皮の形質転換の抑制例)
 本例では、TGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤により阻害することでサル角膜内皮の形質転換を抑制することができた例を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち比較例1~3および実施例1と同じものは比較例1~3および実施例1と同様に入手し培養等を行った。
・カニクイザル角膜内皮細胞:別の目的で安楽死させたカニクイザルの眼球を購入して、(Nissei Bilis Co.,Ltd.,Ohtsu,Japanおよび Keari Co.,Ltd.,Wakayama,Japan)角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離し、コラゲナーゼを用いて基底膜よりはがして回収後、初代培養を行った。この際同一角膜を2分して、サル角膜内皮培養用基本培地(10%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)と2ng/ml 塩基性FGF(INVITROGEN、カタログ番号:13256−029)を添加したDMEM(INVITROGEN、カタログ番号:12320))および基本培地に1μmol/lSB431542(TOCRIS社、カタログ番号:1614)を添加したものを用いた。
 (結果)
 図5に示すように、位相差像は、SB431542の存在下で培養した霊長類CECが真の多角形細胞形状と接触阻害型の単層を示す一方で、コントロールのCECは、線維芽細胞様の形態を示すことを実証した(図4A)。コントロールの基本培地で培養したものは線維芽細胞様に形質転換して重層化を認める一方で、TGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤により阻害することで多角形の大小不動の小さい一層の生体同様の形態を示し、サル角膜内皮の形質転換を抑制することができた。
 (実施例3:角膜内皮の正常機能の維持の実証)
 本実施例では、本発明により、培養の正常化の実証として、角膜内皮の機能関連タンパク質が維持されることを実証した。以下に詳細を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。特に実施例2と同様のものを用いた。
・SB431542:TOCRIS社から得た(カタログ番号:1614)。
・Na/K−ATPaseに対する抗体:MILLIPORE社製のもの(カタログ番号:05−369)を用いた。
・ZO−1に対する抗体:マウスINVITROGEN社製(カタログ番号:339100)、ウサギZYMED LABORATORIES社製(カタログ番号:61−7300)のものを用いた。
・GAPDHに対する抗体:ABCAM社のもの(カタログ番号:ab36840)を用いた。
・免疫染色等:実施例2と同様に培養した細胞を固定してNa/K−ATPaseおよびZO−1に対して免疫染色を行い、蛍光顕微鏡にて撮影した。
・ウエスタンブロット法:実施例1と同様にNa/K−ATPase、ZO−1、GAPDHに対するウエスタンブロット法を行った。
・リアルタイムPCR法:また、以下の方法にてNa/K−ATPase、ZO−1、GAPDHに対するPCR法を行った。プライマーは、オリゴヌクレオチド合成会社であるINVITROGENから購入し、脱塩処理したものを用いた。自然に線維様形態に変化した角膜内皮細胞および正常角膜内皮細胞を試料とし、Na/K−ATPase、ZO−1のmRNA量を半定量的PCR法により調べた。細胞からの総RNAの抽出にはRNEasy(QIAGEN社、カタログ番号:74106)を用いた。抽出したRNAはRever Tra Ace(TOYOBO社、カタログ番号:TRT−101)により逆転写反応(42℃、60分間)を行い、TAKARA Taq HotStart Version(タカラバイオ社、カタログ番号:RR001A)によりGAPDHを内部標準としてNa/K−ATPase、ZO−1を増幅した。PCR反応には下記に示すプライマーを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 増幅されたDNA断片は1.5%アガロースゲルで電気泳動し、エチジウムブロマイド染色により検出した。
 (結果)
 図6に示すように、培養により線維芽細胞様に形質転換したサル角膜内皮細胞においては機能関連マーカーであるNa/K−ATPase、ZO−1の発現が免疫染色、ウェスタンブロット、PCRにて示された。一方で、TGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤により阻害することでサル角膜内皮の機能関連タンパク質が維持されることが示された。すなわち、SB431542処理したCECがNa/K−ATPaseおよびZO−1の特徴的な原形質膜染色を示した一方で、コントロールのCECはその染色を失っており、SB431542処理した細胞では内皮機能が維持されることが示唆された(図6左)。また、Na/K−ATPaseおよびZO−1の発現は、タンパク質(図6右上)およびmRNAレベル(図6右下)の両方で、SB431542処理した線維芽細胞様表現型において強力に亢進された。これらのデータは、TGF−βが霊長類CEC培養において観察された内皮間葉転換の直接媒介因子であり得ることをさらに確認した。
 (実施例4:TGF−βの正常化喪失能)
 本実施例では、TGF−βシグナルがサル角膜内皮の形質転換に関与することを確認するために、TGF−βを添加して形質転換を誘導し機能関連タンパクが喪失することを示した(免疫染色)。また、ウェスタンブロットにより、TGF−βを添加して形質転換を誘導し機能関連タンパクが喪失することを示した。以下に詳細を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
・TGF−β:R&D SYSTEMS社のもの(カタログ番号:240−B)を用いた。
・Na/K−ATPaseに対する抗体:MILLIPORE社製のもの(カタログ番号:05−369)を用いた。
・ZO−1に対する抗体:マウスINVITROGEN社製(カタログ番号:339100)、ウサギZYMED LABORATORIES社製(カタログ番号:61−7300)のものを用いた。
・GAPDHに対する抗体:ABCAM社のもの(カタログ番号:ab36840)を用いた。
・pSmad2に対する抗体:CELL SIGNALING社のもの(カタログ番号:3108P)を用いた。
・pSmadに対する抗体:CELL SIGNALING社のもの(カタログ番号:5339P)を用いた。
・培養方法:サル角膜内皮細胞をサブコンフルエントまで培養し、培地中に終濃度0、1、10ng/mLとなるようにTGF−β1を添加し、37℃で形態に変化が現れるまで培養した。
・染色方法:上記実施例のとおりである。
・細胞画分抽出法:上記実施例のとおりである。
・ウェスタンブロット法:上記実施例のとおりである。
 (結果)
 図7に示すように、TGF−βシグナルがサル角膜内皮の形質転換に関与することを確認するために免疫染色を行ったところ、TGF−βを添加して形質転換を誘導し機能関連タンパクが喪失することが示された。すなわち、図7に示すように、正常表現型が、外来性TGF−βに曝露された際に、線維芽細胞様の細胞へと転換することが示された。正常表現型の原形質膜におけるNa/K−ATPaseおよびZO−1の染色パターンは、TGF−βに暴露されることにより完全に消失した(図7中列、右列)。
 また、図8に示すように、TGF−βを添加して形質転換を誘導し機能関連タンパクが喪失することがウェスタンブロットにおいても示された。また、Smad2のリン酸化がTGF−βの添加により誘導されており、TGF−βの添加により下流シグナルの活性化が生じていることが確認できる。この結果から、TGF−βとその下流シグナルの活性化が正常機能の喪失の直接的な原因であり、その経路を阻害することによって正常化を維持することができることが理解される。すなわち、増殖因子もまた、タンパク質レベルにおいて、これら2つのタンパク質の発現を、濃度依存性の様式で著しく低減させたが(図8左欄)、Smad2のリン酸化は、濃度依存性の様式で大きく増大した(図8右欄)。これらのデータは、霊長類CECの正常表現型でさえ、TGF−β刺激に応答して線維芽細胞様表現型を獲得する傾向にあることを示す。
 (実施例5:ヒト細胞での実証)
 本実施例では、ヒト角膜内皮においても、TGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤により阻害することで形質転換を抑制し、正常な内皮を培養することを確認した。以下に詳細を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
 シアトルアイバンクから購入した研究用角膜より角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離し、コラゲナーゼを用いて基底膜よりはがして回収後、初代培養を行った。培地はOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN、カタログ番号:31985−070)+8%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA、カタログ番号:C7902−500G)+0.08%コンドロイチン硫酸(SIGMA、カタログ番号:C9819−5G)+20μg/mlアスコルビン酸(SIGMA、カタログ番号:A4544−25G)+50μg/mlゲンタマイシン(INVITROGEN、カタログ番号:15710−064)+5ng/ml EGF(INVITROGEN、カタログ番号:PHG0311)を3T3フィーダー細胞用の馴化させたものを基本培地として用いた。回収したヒト角膜内皮細胞は二分して、一方は基本培地で培養してコントロールとして、他方は基本培地に最終濃度1μmol/lとなるようにSB431542(TOCRIS社、カタログ番号:1614)を添加して培養した。
・酵素結合免疫吸着測定法(ELISA):HCECの培養上清中の1型コラーゲンを、ELISA kits for Collagen Type I Alpha 2(COL1a2)(Uscn Life Science Inc.,Wuhan,China)を製造元の説明書に従って使用して測定した。SB431542と共に、または、SB431542なしで培養したHCEC由来の培養上清を各群(n=5)について使用した。
(結果)
 図9に示すように、SB431542を含まない基本培地で培養すると線維芽細胞様に形質転換して、重層化するのに対して、SB431542を培地に添加したものでは多角形の大小不動の少ない一層の細胞が培養される。このことより、サルのみならずヒト角膜内皮においても、TGF−βシグナルをレセプターのリン酸化阻害剤により阻害することで形質転換を抑制し、正常な内皮を培養することが確認された。すなわち、霊長類CECにおいて観察された興味深い知見から、HCECが、内皮間葉転換に至る同様の望ましくない細胞の不可避の変化に供されたかどうかをさらに検討した。最も興味深いことに、培養HCECは、特徴的な接触阻害型の単層構造と、多角形表現型を失い、そして、霊長類CECのような線維芽細胞様の細胞形態を獲得した(図9)。
 (SB431542のさらなる解析)
 次に、本発明者らは、SB431542が内皮細胞の機能を維持することができるかどうか試験した。ここでは、SB431542が、HCECの機能を維持し、HCECの線維芽細胞様の変化を抑制することを種々の実験を用いて実証した。結果を図9Aに示す。
 図9AのAおよびBに示されるように、SB431542によるTGFレセプターシグナル伝達をブロックすることによって、Na/K−ATPaseおよびZO−1が細胞膜での細胞内局在が可能になり、それらのタンパク質発現の維持が可能になった。スケールバーは100μmを示す。図9AのCに示されるように、ELISAアッセイによって、SB431542が、コラーゲン1型の細胞上清への分泌を顕著にダウンレギュレートしたことをが示された。**P<0.05。図9AのDおよびEに示されるように、SB431542がコラーゲン1型およびフィブロネクチンの発現をmRNAレベルで有意に減少させることが示された。
 以上のように、図9AのAおよびBに示す知見により、TGFレセプターシグナル伝達のブロックによって、細胞膜(原形質膜)におけるNa/K−ATPaseおよびZO−1の細胞内局在が可能になり、そのタンパク質の発現の維持が可能になったことが実証された。非常に重要なことに、ELISAアッセイによって、SB431542は、コラーゲン1型の培養上清への分泌を顕著にダウンレギュレートしていたことが明らかになった(図9AのC)。また、SB431542は、mRNAレベルでコラーゲンI型およびフィブロネクチンの発現を顕著に減少させた(図9AのDおよびE)。
 (実施例6:別法での角膜内皮の培養正常化例)
 本実施例では、上述の実施例で用いたSB431542以外の方法としてBMP−7を用いてもTGF−βシグナルを拮抗させヒト角膜内皮の形質転換を抑制することができることを実証した。以下にその詳細を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
・BMP−7:R&D SYSTEMS社のもの(カタログ番号:354−BP)を用いた。
・ファロイジン:Alexa Fluor(登録商標)488(INVITROGEN、カタログ番号:A12379)を用いた。
・培養方法:図3と同様の方法でヒト角膜内皮細胞を馴化培地にて培養した。続いてトリプシンにて継代培養を行ったが、同様の馴化培地にBMP−7(100ng/ml)を添加した培地で培養したものと、コントロールとして同様の馴化培地にて培養したものを比較した。
・位相差顕微鏡およびファロイジンによる細胞骨格の染色による形態観察において、コントールでは線維芽細胞様に形質転換して重層化する一方で、BMP−7添加培地では一層の多角形細胞の形態を維持できた。
 (結果)
 図10に示すように、SB431542以外の方法としてBMP−7を用いてもTGF−βシグナルを拮抗させサル角膜内皮の形質転換を抑制することができた。BMP−7はSB431542とは他の詳細な伝達経路は異なるもののTGF−βシグナルに関連する因子としては共通することが知られている。すなわち、TGF−βシグナル伝達経路は、ALK4,5または7を経由するSmad2/3系と、ALK1,2,3または6を経由するSmad1/5/8系とに大きく分類され、いずれも線維化に関連していることがよく知られている。したがって、実質的にTGF−βシグナル全般を抑制することにより、角膜内皮の形質転換を抑制することができることが理解される。理論に束縛されることを望まないが、Smad2/3(ALK4、5および7に関連する)を介して効果を奏するSB431542、Smad1/5/8(ALK1、2、3および6に関連する)を介して効果を奏するBMP−7の両方で正常化が観察されていることから、これらのいずれの経路のTGF−βシグナル阻害剤であっても、本発明の効果を達成することができると理解される。TGF−βシグナル伝達経路は、ALK4/5/7を経由するSmad2/3系と、ALK1/2/3/6を経由するSmad1/5/8系とに大きく分類され、いずれも線維化に関連していることがよく知られている(J.Massagu’e,Annu.Rev.Biochem.1998.67:753−91;Vilar JMG,Jansen R,Sander C(2006)PLoS Comput Biol 2(1):e3;Leask,A.,Abraham,D.J.FASEB J.18,816−827(2004);Coert Margadant & Arnoud Sonnenberg EMBO reports(2010)11,97−105;Joel Rosenbloom et al.,Ann Intern Med.2010;152:159−166.)。したがって、2種類の代表的なTGF−βシグナル阻害剤のいずれによっても培養正常化が達成し得たことから、これらの結果から、Smad経路を問わず、どのようなTGF−βシグナル阻害剤であっても、培養正常化剤として機能しうることが理解される。
 (BMP−7の濃度依存性の確認)
 次に、3種類の濃度を用いて、BMP7がHCEC線維芽細胞様への変化を抑制し、その機能を維持することを示した。BMP−7はMETを促進し、TGF−β媒介性の上皮間葉転換を特異的に阻害する。したがって、この分子は、EMTプロセスをアンタゴナイズするために使用されている[ZeisbergM,et al.(2003)Nat Med 9:964−968]、[Simic P,et al.(2007)EMBO Rep 8:327−331]、[BuijsJT,et al.(2007)Am J Pathol 171:1047−1057]、[Zeisberg M,et al.(2007)J BiolChem 282:23337−23347]。それゆえ、本発明者らは、BMP−7がHCECの不可避の変化をアンタゴナイズできたかどうかを検討した。線維芽細胞様HCECを、10~1000ng/mlの範囲の濃度のBMP−7で処理した。
 結果を図10Aに示す。図10AのAに示されるように、線維芽細胞の表現型の細長い細胞形は、濃度依存性の様式でBMP−7の存在下で応答して多角形細胞形態に変換された。スケールバーは100μmである。図10AのBに示されるように、BMP−7は、正常なCECで観察されたもの[BarryPA,et al.(1995)Invest Ophthalmol Vis Sci 36:1115−1124]と同様に、通常の六角形の細胞形態を可能にし、アクチンの細胞表層における細胞骨格分布を可能にした。スケールバーは100μmである。図10AのCおよびDに示されるように、BMP−7は、細胞膜(原形質膜)におけるNa/K−ATPaseおよびZO−1の細胞内局在を維持した。スケールバーは100μmである。図10AのEおよびFに示されるように、BMP−7は、1000ng/mlの濃度において、CECを、機能関連マーカーの陽性発現をともなう、多角形の接触阻害型表現型に維持することができた。なお、コントロールは無添加である。Na/K−ATPase陽性細胞およびZO−1陽性細胞の両方とも、BMP−7で処理した場合に、コントロールに比べて割合が有意に増加していた。*P<0.01、**P<0.05。
 BMP−7を用いて繊維芽細胞様への変化を抑制し、内皮細胞機能を維持することが証明された。
 本発明者らは、骨形態形成タンパク質7(BMP−7)がHCECの先行変化を阻害することができるかどうかを調べた。線維芽細胞様HCECをBMP−7で10ng/ml~1000ng/mlの濃度範囲で処理した。重要なことに、線維芽細胞様の表現型の細長い細胞形状は、濃度依存的にBMP−7の存在下に応答して、多角形細胞形態へと変換した(図10AのA)。BMP−7によって、六角形の細胞形態が可能となり、アクチンの細胞表層への細胞骨格分布の維持が可能になった(図10AのB)。これは、正常のCECにおいて観察されるのと同様の状態である(Barry PA,Petroll WM,Andrews PM,Cavanagh HD,Jester JV.The spatial organization of corneal endothelial cytoskeletal proteins and their relationship to the apical junctional complex.Investigative ophthalmology & visual science.1995;36:1115−24)。Na/K−ATPase陽性細胞(図10AのC)およびZO−1陽性細胞(図10AのD)の細胞膜への細胞内局在も維持されていた。したがって、BMP−7は、1000ng/mlの濃度で、CECを多角形の形態に維持し、機能関連マーカーの陽性発現を伴う接触阻害による表現型の維持を行うことができることが示された(図10AのEおよびF)。この傾向は、10ng/mlでも見られ、100ng/mlでその傾向が増大しており、1000ng/mlでより顕著であった。
 (実施例7:追加的効果の確認)
 本実施例では、TGF−βシグナル伝達においてp38 MAPKの阻害剤でもあるSB203580を、SB431542に加えて用いることによって、培養正常化が強化されることを示す。以下に詳細を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
 シアトルアイバンクから購入した研究用角膜より角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離し、コラゲナーゼを用いて基底膜よりはがして回収後、初代培養を行った。培地はヒトはOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985−070)+8%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMAカタログ番号:C7902−500G)+0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819−5G)+ 20μg/mlアスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544−25G)+50μg/mlゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710−064)+5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)を3T3フィーダー細胞用の馴化させたものを基本培地として用いた。また、基本培地にSB431542(1μmol/l、TOCRIS、カタログ番号:1614)を添加したもの、SB203580(1μmol/l、CALBIOCHEM、カタログ番号:559389)を添加したもの、SB431542(1μmol/l)およびSB203580(1μmol/l)を添加したもので培養した。
 回収したヒト角膜内皮細胞は二分して、一方は基本培地で培養してコントロールとして、他方は基本培地に最終濃度1μmol/lとなるようにSB431542(TOCRIS社)を添加して培養した。
 (結果)
 図11に示すように、TGF−βシグナル伝達においてp38 MAPKの阻害剤でもあるSB203580を、SB431542に加えて用いることによって、培養正常化が強化されることが実証され、さらに老化により活性化することが知られているp38 MAPKの阻害剤であるSB203580を添加することで、老化することで低下することが知られている角膜内皮密度が上昇した。このことからSB203580の老化抑制(未分化維持)の効果も追加的に発揮されることにより、効果が増強されることが理解される。このように、p38 MAPK阻害に加えてTGF−βシグナル阻害によりヒト角膜内皮細胞が、継代を繰り返しても高密度で形態保持したヒト角膜内皮細胞(HCEC)の培養が可能になり、培養の正常化がより強化されることが分かった(継代を繰り返しても高密度で形態保持したHCECができることを示す)。
 非特許文献7では、従来の角膜内皮細胞培養培地では、継代すると正常な状態を維持しつつ増殖させることができないことが記載されている。また、非特許文献8~11には、それぞれ、FBS、EGFおよびNGFを含む培地、b−FGFを用いた培地、コラゲナーゼを用いた培地、および馴化培地を用いた培地が記載されているが、非特許文献7および比較例で示されたように、いずれの従来培地も、正常な機能を維持しつつ角膜内皮細胞を増殖することはできない。この文献を参考にして、本発明の培地または培養正常化剤の効果を評価すると、従来技術の培地に比べて格段に正常化維持能があることが理解される。
 (実施例8:好ましい培養法の確立)
 以上の実施例等の結果から、ヒト角膜内皮細胞の好ましい培養法の確立を試みた。以下にその詳細を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
 シアトルアイバンクから購入した研究用角膜より角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離し、コラゲナーゼを用いて基底膜よりはがして回収後、初代培養を行った。培地はヒトはOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985−070)+8%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA カタログ番号:C7902−500G)+0.08%コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819−5G)+20μg/mlアスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544−25G)+50μg/mlゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710−064)+5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)を3T3フィーダー細胞用の馴化させたものを基本培地としてSB431542(1μmol/l)およびSB203580(1μmol/l)を添加したもので培養した。
 プロトコールは図12に例示される。詳細には以下のとおりである。
 (培養法1)
 初代培養および継代培養時には接着促進作用をもつRhoキナーゼ阻害剤であるY−27632(WAKOあるいはTOCRIS)を最終濃度10μmol/lとして48時間添加した。
 (培養法2)
 Rhoキナーゼ阻害剤であるY−27632(WAKO、カタログ番号:253−00513)を最終濃度10μmol/lとして培養中は常に添加した。
 (培養法3)
 Y−27632を添加しないで基本培地としてSB431542(1μmol/l)およびSB203580(1μmol/l)を添加したもので培養した。
 (結果)
 図13に示すのは最終的に確立されたヒト角膜内皮細胞培養の1例であり、この図および図12で示されるように、培養法1~培養法3のいずれにおいても、ヒト角膜内皮細胞をその正常な機能を維持しつつ多角形の一層の正常の形態を示す細胞として高密度で増幅させることが確認され、標準培養法の例を確立することができた。
 (実施例9:培養ヒト角膜内皮移植例)
 実施例8で確立された培養法のうち培養法3により培養したヒト角膜内皮細胞を、霊長類であるカニクイザルを用いた角膜内皮不全モデル(水疱性角膜症モデル)に移植した結果を示す。接着促進作用を有するROCK阻害剤とともに培養したヒト角膜内皮細胞を移植することにより角膜の透明治癒が得られることを示す。これは本発明において培養したヒト角膜内皮細胞が生体においても正常な機能を発現して、再生医療に応用できることを示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
・カニクイザル:滋賀医科大学動物生命科学研究センターにおいて倫理審査を得たのちに、可能な限り動物愛護的に以下の検討を行った。
 全身麻酔下でカニクイザルの角膜輪部を1.5mm切開してシリコン製の手術器具を前房内に挿入して角膜内皮細胞を機械的に掻爬して水疱性角膜症モデルを作製する。続いて生体外で本発明による方法により培養したヒト角膜内皮細胞を2.0×10個を基礎培地に懸濁して、接着促進効果を有するROCK阻害剤であるY−27632を最終濃度100μmol/lとなるように添加して前房内に注入した。コントロールとしてヒト角膜内皮細胞を2.0×10個を基礎培地に懸濁したものをROCK阻害剤を併用せずに注入した。注入後、眼球が下向きになるようにうつむき姿勢で3時間維持して、角膜内皮面への細胞接着を促した。培養角膜内皮シートの移植による水疱性角膜症の治療効果は細隙灯顕微鏡による角膜透明性評価、超音波パキメーターによる角膜厚測定にて行った(図14)。図14に示すように、霊長類モデル角膜内皮不全モデルにおいて、本発明の方法で培養した細胞は、細胞のみでも良好な治療成績を示し、ROCK阻害剤を加えるとさらに治療成績が改善した。
 2.5カ月後に安楽死させ、角膜を摘出して組織を固定した後に、実施例2と同様にファロイジンおよびNa/K−ATPaseおよびZO−1に対して免疫染色を行い、蛍光顕微鏡にて撮影した(図15)。結果を図15に示す。図15でも示すように、霊長類モデル角膜内皮不全モデルにおいて、本発明の方法で培養した細胞は、細胞のみでも良好な治療成績を示し、ROCK阻害剤を加えるとさらに治療成績が改善し、特に、これまで実現できなかった、ヒト被験体において初めて、角膜内皮の正常な機能を維持する治療法が本発明によって提供された。
 (実施例10:抗TGF−β中和抗体での例)
 本実施例では、抗TGF−β中和抗体でも同様に培養正常化が達成されるか確認した。薬剤を交換すること以外は、上記比較例および実施例に準じて実験をした。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
・抗TGF−β中和抗体:R&D SYSTEMS社のもの(カタログ番号:MAB240)を用いた。
・培養方法:図3の結果を示した方法(比較例3等を参照)と同様の方法でヒト角膜内皮細胞を培養した。続いてトリプシンにて継代培養を行ったが、通常培地としてOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985−070)+8%ウシ胎仔血清(FBS)(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA カタログ番号:C7902−500G)+0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819−5G)+20μg アスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544−25G)+50μg/ml ゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710−064)+5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)で培養したものと、これにTGF−β中和抗体(500ng/ml)を添加した培地で培養したものを比較した。
・位相差顕微鏡による形態観察において、図16に示されるように、通常培地では形質転換して多角形細胞の形態を喪失し、大小不動の細胞が多く認められる一方で、TGF−β中和抗体添加培地では高密度の一層の多角形細胞の形態を維持できた。霊長類CECと一致して、CECを、TGF−β受容体に対する特異的インヒビター(SB431542)とともに培養した場合、このインヒビターは、細胞の形状が線維芽細胞様表現型に変化することをブロックすることができた。線維芽細胞様表現型に対するSB431542の阻害作用と同様に、TGF−βに対する中和抗体(図16B)もまた、細胞が線維芽細胞様表現型を獲得するのをブロックした。
 このように、抗TGF−β中和抗体を用いても、SB431542およびBMP−7に代えて用いて同様の実験を行い、培養正常化を確認することができた。
 本実施例においても、TGF−β自体を中和することによってTGF−βシグナル伝達をを阻害しても、線維化が抑制され、ZO−1およびNa/K−ATPaseの活性を保持することが示され、継代培養しても「正常化」活性を維持しつつ増殖させることができることが証明された。
 (実施例11:別法での角膜内皮の培養正常化例)
 本実施例では、上述の実施例で用いたSB431542以外の方法としてSmad3阻害剤を用いてTGF−βシグナルを阻害させヒト角膜内皮の形質転換を抑制することができることを実証した。以下にその詳細を示す。
 (材料および方法)
 使用した材料のうち上記比較例および実施例と同じものは上記比較例および実施例と同様に入手し培養等を行った。
・Smad3阻害剤:Calbiochem社の6,7−ジメトキシ−2−((2E)−3−(1−メチル−2−フェニル−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジン−3−イル−プロプ−2−エノイル))−1,2,3,4−テトラヒドロイソキノロン(カタログ番号:566405)を用いた。Smad3阻害剤は、Merck Milliporeからも入手可能である。
・培養方法:図3の結果を示した方法(比較例3等を参照)と同様の方法でヒト角膜内皮細胞を培養した。続いてトリプシンにて継代培養を行ったが、通常培地としてOpti−MEM I Reduced−Serum Medium,Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985−070)+8%ウシ胎仔血清(FBS)(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)+200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA カタログ番号:C7902−500G)+0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819−5G)+20μg アスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544−25G)+50μg/ml ゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710−064)+5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)で培養したものと、これにSmad3阻害剤(0.3mMおよび3mM)を添加した培地で培養したものを比較した。
 その結果を図17に示す。位相差顕微鏡による形態観察において、通常培地では形質転換して多角形細胞の形態を喪失し、大小不動の細胞が多く認められる一方で、Smad3阻害剤添加培地では0.3mMおよび3mMともに高密度の一層の多角形細胞の形態を維持できた。すなわち、霊長類CECと一致して、CECを、TGF−β受容体に対する特異的インヒビター(SB431542)とともに培養した場合、このインヒビターは、細胞の形状が線維芽細胞様表現型に変化することをブロックすることができた。線維芽細胞様表現型に対するSB431542の阻害作用と同様に、Smad3インヒビター(図17)もまた、細胞が線維芽細胞様表現型を獲得するのをブロックした。
 (考察)
 視覚障害をともなう角膜内皮機能不全は、角膜移植手術の主要な適応症である[Darlington JK,et al.(2006)Ophthalmology 113:2171−2175]、[Price MO,et al.(2010)Clin Experiment Ophthalmol 38:128−140]。角膜移植は角膜内皮機能不全について広く行われているが、研究者らは現在、健康な角膜内皮を回復させるための代替的な方法を探究している。角膜内皮が、若いドナーから培養され、「マスター細胞」としてストックすることにより、高い機能的能力を持つ細胞の移植が可能となる。加えて、拒絶のリスクを低下させるためのHLA適合移植[Khaireddin R,et al.(2003)Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 241:1020−1028]、[Coster DJ,et al.(2005)Am J Ophthalmol 140:1112−1122]が可能となる。組織生体工学は、視力を失った患者のための治療を開発するための新たなアプローチである[Engelmann K,et al.(2004)Exp Eye Res 78:573−578]。今日までに、生体工学的アプローチを利用する2つの方法が存在する:1)生体工学コンストラクト上に接着させた培養ドナーHCECの使用[Ishino Y,et al.(2004)Invest Ophthalmol Vis Sci 45:800−806]、[Mimura T,et al.(2004)Invest Ophthalmol Vis Sci 45:2992−2997]、[Koizumi N,et al.(2007)Invest Ophthalmol Vis Sci 48:4519−4526]、[Koizumi N,et al.(2012)Exp Eye Res 95:60−67]、そして、2)前眼房内への培養HCECの移植[Okumura N,et al.(2012)Am J Pathol 181:268−277]、[Mimura T,et al.(2003)Exp Eye Res 76:745−751]、[Mimura T,et al.(2005)Invest Ophthalmol Vis Sci 46:3128−3135]、[Patel SV,et al.(2009)Invest Ophthalmol Vis Sci 50:2123−2131]。臨床の状況に対してこれら2つの方法のいずれを応用するかに関わらず、HCECのための効率的な培養技術の確立は、必須かつ不可避である[Peh GS,et al.(2011)Transplantation 91:811−819]。多くの研究者が、HCECの不変で長期の培養を確立することが非常に難しいことを認めている[Engelmann K,et al.(2004)Exp Eye Res 78:573−578]。HCECの首尾よい培養がいくつかのグループによって報告されているが、単離およびその後の培養プロトコールにともなう手順は、研究室間で非常に多様である[Peh GS,et al.(2011)Transplantation 91:811−819]。最も困難な問題の1つは、HCECが、各継代ごとに甚だしい線維芽細胞様の変化を受けやすいことである[Engelmann K,et al.(2004)Exp Eye Res 78:573−578]。それゆえ、移植の目的での後の使用のために生理学的表現型を維持するためには、CECの自発的な転換を回避する手段を見出すことが必須である。
 内皮細胞から線維芽細胞様の細胞への転換は、内皮間葉転換と呼ばれる。こうした転換は、Smad2/3経路を介してTGF−βによって誘発される[Saika S(2006)Lab Invest 86:106−115]。内皮間葉転換は、接触阻害型の単層の喪失、および、原形質膜における頂端結合タンパク質の喪失といった、特徴的な内皮表現型の喪失を引き起こす。さらに、これは、1型コラーゲンおよびフィブロネクチンといった繊維性タンパク質の誘導を引き起こす。本研究において、本発明者らは、培養CECの線維芽細胞様表現型が、内皮様の特徴を大きく失うことを実証した;Na/K−ATPaseおよびZO−1の発現は、著しく低減し、その細胞内局在化は、真の細胞膜ではなくサイトゾル内となった。さらに、線維芽細胞様表現型は、基底膜表現型(IV型およびVIII型コラーゲン)ではなく、線維性ECMタンパク質(1型コラーゲン、フィブロネクチンおよびインテグリンα5)の産生を著しく増強する。このような望ましくない細胞の存在は、臨床の状況における培養細胞の移植の成功を大きく妨げるであろう。それゆえ、何が表現型の変化を引き起こし、培養CECのこのような内皮間葉転換プロセスにおいてどのように干渉するかを決定することが重要である。Smad2/3のリン酸化が線維芽細胞様表現型において大いに増強されたという事実から、本発明者らは、線維芽細胞様表現型が、霊長類およびヒトの両方のCECにおいて、TGF−βシグナル伝達によって媒介されると結論付けるに至った。それゆえ、本発明者らは、線維芽細胞様表現型において観察される内皮間葉転換プロセスをブロックするためにTGF−β受容体に対する特異的インヒビター(SB431542)[Inman GJ,et al.(2002)Mol Pharmacol 62:65−74]を用いた。SB431542は、望ましくない細胞の変化を完全に無効にし、霊長類またはヒトのいずれかのCEC培養をSB431542で処理した場合、線維芽細胞様表現型への細胞の不可避の変化は、完全に無効にされた。同時に、ZO−1およびNa/K−ATPaseの特徴的な細胞内位置が原形質膜に戻り、そして、これら2つのタンパク質の発現はmRNAおよびタンパク質の両方のレベルにおいて大きく増大し、これらの培養におけるバリアおよびポンプの機能がインタクトであることが示唆される。さらに、本発明者らは、線維性ECMタンパク質の産生が大きく減少したことも見出した。本発明者らはさらに、周知の抗EMT因子であるBMP−7[Zeisberg M,et al.(2003)Nat Med 9:964−968]、[Zeisberg M,et al.(2007)J Biol Chem 282:23337−23347]が、HCECの線維芽細胞様表現型を逆転させる作用について検討した。BMP−7はまた、線維芽細胞様表現型を、単層の特徴的な内皮接着を持つ正常な角膜内皮細胞へと逆転させた。まとめると、SB431542およびBMP−7はともに、培養CECの正常な内皮表現型を維持するための強力なツールとなり得、したがって、その後の移植の成功につながる。
 結論として、本発明者らの知見は、TGF−β受容体に対するインヒビター(SB431542)および/または、抗EMT分子(BMP−7)の使用が、HCECを正常な生理学的機能(すなわち、バリアおよびポンプの機能)を維持したまま増殖させることを可能にすることを示した。より徹底的な将来の研究が有益であるが、本発明者らは、数回の継代の後でさえ、形態および機能に関して、連続的なSB431542またはBMP−7での処置の何らかの明白な有害作用を認めていない。本研究は、再生医療に用いるためのHCECの効率的な生体外での培養法に関するプロトコールを提供するものであることを証明し得る。加えて、培養中の線維芽細胞様の変化の阻害のこの新たな戦略は、最終的に、臨床医に対して、角膜内皮機能不全の治療のためならず、様々な病理学的疾患全般のための再生医療における新たな治療様式を提供することができる。
 (実施例12:他の阻害剤での例)
 本実施例では、他のTGF−βシグナル阻害剤でも同様に培養正常化が達成されるか確認する。薬剤を交換すること以外は、上記実施例に準じて実験をすることができる。
 (材料および方法)
・A83−01(TOCRIS社またはミルテニーバイオテク(Miltenyi Biotec)社から入手可能):A83−01はI型TGF−b受容体ALK5、Activin/Nodal受容体ALK4、Nodal受容体ALK7の選択的阻害物質である。
・StemoleculeTM ALK5インヒビター(ミルテニーバイオテク(Miltenyi Biotec)社から入手可能):I型TGF−b受容体であるアクチビン受容体様キナーゼ(activin receptor−like kinase)(ALK5)の選択的なATP競合的阻害物質である。
・LDN−193189(ミルテニーバイオテク(Miltenyi Biotec)社から入手可能):BMP Type I受容体ALK2およびALK3を阻害する。
・SmadのsiRNA(標準的な方法で合成する。)
 これらを上記実施例で使用されたSB431542またはBMP−7に代えて用いて同様の実験を行い、培養正常化を確認する。
 本実施例においても、いずれのTGF−βシグナル阻害剤であっても、線維化が抑制され、ZO−1およびNa/K−ATPaseの活性を保持することが示され、継代培養しても「正常化」活性を維持しつつ増殖させることができることが証明される。
 (実施例12:製剤例:角膜内皮シート調製用培養液)
 本実施例では、製剤例として、本発明の培養正常化剤を含有する角膜内皮シート調製用培養液を以下のようにして製造する。
 常法により下に示す培養液を調製する。
SB431542 3.8439mg
SB203580 3.7743mg
FBS 10mL
ペニシリン−ストレプトマイシン溶液 1mL
FGF basic 200ng
DMEM 適量
全量 100mL
 FBSは例えば、BIOWEST(カタログ番号:S1820−500)またはインビトロジェン製、ペニシリン−ストレプトマイシン溶液はナカライテスク製(ペニシリン 5000u/mL,ストレプトマイシン 5000μg/mL含有)、FGF basicは例えば、インビトロジェン製(INVITROGEN、カタログ番号:13256−029)、SB431542はTOCRIS社製、SB203580はCALBIOCHEM社製、DMEMはインビトロジェン製を用いることができる。
 (実施例13:製剤例:培養正常化剤を含有する角膜保存液)
 本実施例では、製剤例として、本発明の培養正常化剤を含有する角膜保存液を以下のように製造する。
 常法により下に示す保存液を調製する。
SB431542 3.8439mg
SB203580 3.7743mg
Optisol−GS(Bausch−Lomb)適量
全量100mL
 各成分は、実施例12と同様に入手することができる。
 (実施例14:移植用培養角膜内皮細胞シートの作製)
 本実施例では、実施例8で確立した手法または同等の方法により調製したウサギ角膜内皮細胞を使用する。また、本実施例では、実施例9と同様の方法により調製した細胞接着促進剤としてのRhoキナーゼ阻害剤または対照物質を使用する。
 移植用培養角膜内皮細胞シートの作製時にRhoキナーゼ阻害剤、例えば、Y−27632を添加し、上述の実施例と同様の手法を用いて、角膜内皮細胞の機能タンパクであるZO−lおよびNa/KATPaseの蛍光免疫細胞染色を行い、発現を確認する。
 角膜内皮シートを、95%エタノール(−30℃)で10分間固定する。PBS洗浄の後、0.5% TritonX−100/PBSで5分間処理する。その後、l%BSA/PBSを1時間処理する。その後、抗ZO−l抗体または抗Na/KATPase抗体を一晩処理する。PBS洗浄後、Alexa−488標識2次抗体を1時間処理する。PBS洗浄後、DAPI含有の封入剤を滴下し、カバーガラスで封入する。蛍光顕微鏡で写真を撮影し、ZO一1および、Na+/K+ ATPaseの発現を確認する。
 (実施例15:注入剤の調製例)
 点眼剤の調製例
 各濃度の被験物質の組成を以下に示す。
 Y−27632(WAKO、カタログ番号:253−00513)または他のRhoキナーゼ阻害剤 0.003g、0.01g、0.03g、0.05gまたは0.1g(脱塩酸体としての用量)
 塩化ナトリウム          0.85g
 リン酸二水素ナトリウム二水和物  0.1g
 ベンザルコニウム塩化物      0.005g
 水酸化ナトリウム         適量
 精製水              適量
                  全量100mg(pH7.0)。
 点眼剤は、基剤で希釈することも出来る。
 基材の組成は以下のとおり。
 塩化ナトリウム          0.85g
 リン酸二水素ナトリウム二水和物  0.1g
 ベンザルコニウム塩化物      0.005g
 水酸化ナトリウム         適量
 精製水              適量
                  全量100mg(pH7.0)。
 以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
 角膜内皮細胞の正常化培養方法が提供され、角膜移植に関連する技術に関与する産業(細胞培養産業、製薬等)において利用可能な技術が提供される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

Claims (39)

  1. 線維化抑制剤を含む角膜内皮細胞の培養正常化剤。
  2. 前記線維化抑制剤はトランスフォーミング増殖因子(TGF)βシグナル阻害剤を含む、請求項1に記載の培養正常化剤。
  3. 前記培養正常化は、ZO−1およびNa/K−ATPaseからなる群より選択される細胞機能が正常であることを含む、請求項1に記載の培養正常化剤。
  4. 前記培養正常化は角膜移植に適応する移植用細胞を製造するためのものである、請求項1に記載の培養正常化剤。
  5. 前記移植用細胞は霊長類の細胞である、請求項4に記載の培養正常化剤。
  6. 前記移植用細胞はヒトの細胞である、請求項4に記載の培養正常化剤。
  7. 前記TGF−βシグナル阻害剤は、TGF−βのアンタゴニスト、TGF−βのレセプターのアンタゴニスト、またはSmad3の阻害剤である、請求項2に記載の培養正常化剤。
  8. 前記TGF−βシグナル阻害剤は、4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)]−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミド、BMP−7、抗TGF−β抗体、抗TGF−β レセプター抗体、TGF−βのsiRNA、TGF−βレセプターのsiRNA、TGF−βのアンチセンスオリゴヌクレオチド、6,7−ジメトキシ−2−((2E)−3−(1−メチル−2−フェニル−1H−ピロロ[2,3−b]ピリジン−3−イル−プロプ−2−エノイル))−1,2,3,4−テトラヒドロイソキノロン、3−(6−メチル−2−ピリジニル)−N−フェニル−4−(4−キノリニル)−1H−ピラゾール−1−カルボチオアミド、2−(3−(6−メチルピリジン−2−イル)−1H−ピラゾール−4−イル)−1,5−ナフチリジン、6−(4−(ピペリジン−1−イル)エトキシ)フェニル)−3−(ピリジン−4−イル)ピラゾロ[1,5−a]ピリミジン、2−(5−クロロ−2−フルオロフェニル)−4−[(4−ピリジニル)アミノ]プテリジン、4−[3−(2−ピリジニル)−1H−ピラゾール−4−イル]−キノリン、それらの薬学的に許容可能な塩もしくは溶媒和物、またはその薬学的に受容可能な塩の溶媒和物を少なくとも1種含む、請求項2に記載の培養正常化剤。
  9. 前記TGF−βシグナル阻害剤は、4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミドまたはその薬学的に許容可能な塩を含む、請求項2に記載の培養正常化剤。
  10. 前記線維化抑制剤はさらにMAPキナーゼ阻害剤を含む、請求項1に記載の培養正常化剤。
  11. 前記MAPキナーゼ阻害剤は4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジンまたはその薬学的に許容可能な塩を含む、請求項10に記載の培養正常化剤。
  12. 老化抑制剤をさらに含む、請求項1に記載の培養正常化剤。
  13. 前記老化抑制剤は、p38 MAPキナーゼ阻害剤を含む、請求項12に記載の培養正常化剤。
  14. 前記老化抑制剤は4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジンまたはその薬学的に許容可能な塩を含む、請求項13に記載の培養正常化剤。
  15. 4−[4−(1,3−ベンゾジオキソール−5−イル)2−ピリジニル)−1H−イミダゾール−2−イル]ベンズアミドまたはその薬学的に許容可能な塩と、4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)またはその薬学的に許容可能な塩を含む、請求項1に記載の培養正常化剤。
  16. 細胞接着促進剤をさらに含む、請求項1のいずれか1項に記載の培養正常化剤。
  17. 前記細胞接着促進剤は(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミドまたはその薬学的に許容可能な塩を含む、請求項16に記載の培養正常化剤。
  18. 前記線維化抑制剤は、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させ、他方、前記接着促進剤は、一定期間存在させた後、いったん該接着促進剤を欠損させ、再度該細胞接着促進剤は、一定期間存在させることを特徴とする、請求項16に記載の培養正常化剤。
  19. 前記線維化抑制剤および前記細胞接着促進剤の両方を、前記角膜内皮細胞の培養の間常に存在させることを特徴とする、請求項16に記載の培養正常化剤。
  20. 前記移植用細胞は、角膜内皮障害の予防または治療のためのものである、請求項4に記載の培養正常化剤。
  21. 請求項1に記載の培養正常化剤と角膜内皮の培養成分とを含む、角膜内皮細胞を正常に培養するための培地。
  22. 請求項1に記載の培養正常化剤を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法。
  23. 請求項22に記載の方法で培養される角膜内皮細胞。
  24. 請求項1に記載の培養正常化剤を含む、角膜内皮細胞の保存液。
  25. 請求項1に記載の培養正常化剤を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞を含む、角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬。
  26. 前記処置または予防は、霊長類の角膜内皮のためのものである、請求項25に記載の医薬。
  27. 前記処置または予防は、ヒトの角膜内皮のためのものである、請求項25に記載の医薬。
  28. 前記角膜内皮細胞は霊長類由来である、請求項25に記載の医薬。
  29. 前記角膜内皮細胞はヒト由来である、請求項25に記載の医薬。
  30. 前記角膜内皮疾患、障害または状態が水疱性角膜症または角膜内皮炎である、請求項25に記載の医薬。
  31. 前記医薬は、シート状または懸濁物である、請求項25に記載の医薬。
  32. 細胞接着促進剤をさらに含む、請求項25に記載の医薬。
  33. 前記細胞接着促進剤は(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミドまたはその薬学的に許容可能な塩である、請求項32に記載の医薬。
  34. 請求項1に記載の培養正常化剤を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞を用いる工程を包含する、角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための方法。
  35. 細胞接着促進剤を含む、ヒトの角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬。
  36. 前記細胞接着促進剤は(R)−(+)−トランス−(4−ピリジル)−4−(1−アミノエチル)−シクロヘキサンカルボキサミド2塩酸1水和物である、請求項35に記載の医薬。
  37. 前記医薬は、請求項1に記載の培養正常化剤を用いて角膜内皮細胞を培養する工程を包含する、角膜内皮細胞を正常に培養する方法によって生産された角膜内皮細胞と共に用いられる、細胞接着促進剤を含む、ヒトの角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための医薬。
  38. 前記角膜内皮疾患、障害または状態が水疱性角膜症または角膜内皮炎である、請求項35に記載の医薬。
  39. 細胞接着促進剤を処置または予防が必要な被験体に投与する工程を包含する、ヒトの角膜内皮疾患、障害または状態の処置または予防のための方法。
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