WO2021025027A1 - 皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法 - Google Patents

皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法 Download PDF

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WO2021025027A1
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頼子 中桐
関口 清俊
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    • C12N2533/50Proteins
    • C12N2533/52Fibronectin; Laminin

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing skin-derived pluripotent progenitor cells.
  • SKPs skin-derived pluripotent progenitor cells
  • SKPs are cells that are present in the dermal papilla and can be differentiated into nerve cells, glial cells (glial cells), smooth muscle cells, adipocytes, osteoocytes, dermal fibroblasts, dermal papilla cells and the like. Further, SKPs are cells that play important functions in maintaining the dermis environment, tissue repair, hair follicle formation, etc. (see Non-Patent Documents 1 and 2).
  • Non-Patent Document 1 a method of collecting and culturing as a floating cell mass from human or non-human animal tissue (see, for example, Non-Patent Document 1), and adhesion cultured from human or non-human animal tissue.
  • a method for producing from cells has been reported.
  • Patent Document 1 discloses a method for producing SKPs, which comprises culturing neural ridge stem cells derived from human-derived pluripotent stem cells in a differentiation-inducing medium containing an agonist of Wnt signal to differentiate into SKPs. ..
  • Culturing of pluripotent cells such as ES cells and iPS cells is usually performed by coexistence of feeder cells.
  • artificially cultured cells used for human regenerative medicine are preferably cultured under feeder-free conditions that do not use feeder cells and that do not contain heterologous components (zeno-free).
  • Methods have been developed for culturing pluripotent cells under feeder-free conditions using cell adhesion molecules instead of feeder cells.
  • Patent Document 2 discloses a method for culturing human pluripotent stem cells using a culture medium coated with an E8 fragment of laminin 511 or an E8 fragment of laminin 332.
  • Patent Document 3 includes culturing stem cells such as ES cells and iPS cells in the presence of laminin or a modified laminin composed of a laminin fragment to which a fragment containing a growth factor binding site such as heparan sulfate proteoglycan is bound.
  • a method for culturing cells is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses a method for culturing pluripotent stem cells, which comprises contacting laminin 421, laminin 121 or a fragment thereof with pluripotent stem cells.
  • Patent Document 5 discloses a method for inducing differentiation of pluripotent stem cells, which comprises contacting a human pluripotent stem cell with a conjugate in which a fragment containing a growth factor binding site of laminin E8 fragment and proteoglycan heparan sulfate is linked. There is.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-213495 (Patent Document 2) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-078370 (Patent Document 3) International Publication No. 2012/137970 (Patent Document 4) International Publication No. 2018/038222 (Patent Document 5) International Publication No. 2018/08801 (Non-Patent Document 1) Nature Cell Biology, 2001, 3: 778-784 (Non-Patent Document 2) Cell Stem Cell, 2009, 5: 610-623 (Non-Patent Document 3) PLoS One, 2012, 7 (11): e50742
  • the present invention is a method for producing skin-derived pluripotent progenitor cells.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof.
  • the present invention is a scaffold material for inducing differentiation-inducing culture of neural crest stem cells into skin-derived pluripotent progenitor cells, which comprises at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof as an active ingredient.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. Scaffolding material, provided.
  • the present invention is a method for producing neural crest stem cells.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof.
  • the present invention For induction culture of pluripotent stem cells into neural crest stem cells containing at least one selected from the group consisting of laminin and its fragments to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound as an active ingredient. It is a scaffolding material
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. Scaffolding material, provided.
  • iPS-NCS cells immediately before the start of differentiation induction
  • iPS-SKPs P0 cells 4 days after differentiation induction
  • iPS-SKPs P1 cells after subculture (all magnification: 40 times).
  • the bottom row shows a fluorescence-stained image of nestin and fibronectin with iPS-SKPs P1 (magnification: 50 times).
  • pluripotent stem cell refers to an undifferentiated cell having pluripotency and self-renewal ability capable of differentiating into various tissues constituting an adult.
  • the pluripotent stem cells used in the present invention can be appropriately selected, and specific examples of the pluripotent stem cells include embryonic stem cells (hereinafter, also referred to as “ES cells”) and embryonic tumor cells (hereinafter, “EC cells”). ), Embryonic stem cells (hereinafter, also referred to as “EG cells”), induced pluripotent stem cells (iPS cells), and the like. These cells may be prepared by a conventional method, or commercially available cells may be used.
  • the pluripotent stem cells used in the present invention are preferably ES cells or iPS cells, and more preferably iPS cells.
  • the pluripotent stem cell used in the present invention may be any pluripotent stem cell derived from a mammal, preferably a pluripotent stem cell derived from human, mouse, rat, bovine, porcine, and non-human primates. , More preferably human-derived pluripotent stem cells. Among them, human-derived ES cells or iPS cells are preferable, and human-derived iPS cells are more preferable.
  • skin-derivated precursor cells are undifferentiated cells having self-renewal ability, and are nerve cells, glia cells (for example, microglia, astrosites, oligos). Dendrosite, coat cell, Schwan cell, satellite cell, etc.), smooth muscle cell, fat cell, bone cell, dermal fibroblast, dermal papilla cell, etc.
  • SKPs can be identified based on the expression of marker proteins such as nestin, fibronectin, ⁇ SMA, and preferably based on the co-expression of nestin and fibronectin.
  • marker genes such as the Nestin gene, Snail gene, Slug gene, Sox9 gene, Dermo-1 gene, BMP-4 gene and Wnt-5a gene.
  • Neural crest stem cell (hereinafter, also referred to as “NCS cell”) is a pluripotent stem cell having self-renewal ability and pluripotency, and is a nerve in the developmental process of vertebrates. Cells that move from the dorsal side of the tube throughout the body and contribute to the formation of various tissues. Neural crest stem cells can be identified based on the expression of known markers such as paired box 6 (PAX6) and nerve growth factor receptor (p75).
  • PAX6 paired box 6
  • p75 nerve growth factor receptor
  • marker protein or marker gene in cells can be detected according to a conventional method.
  • expression of a marker protein in cells can be detected by immunohistochemical staining using an antibody against the marker protein, Western blotting, ELISA and the like.
  • the expression of a marker gene in a cell can be detected by PCR, microarray, sequencing, or the like.
  • Wnt signaling refers to a series of pathways that activate three pathways, the ⁇ -catenin pathway, the PCP pathway, and the Ca 2+ pathway, which are triggered by the binding of Wnt protein to a receptor. .. Activation of Wnt signaling regulates various cell functions such as cell proliferation and differentiation, organogenesis, and cell motility during early development.
  • the "Wnt signal” herein refers to the ⁇ -catenin pathway (Canonical cascade). In this pathway, binding of the Wnt protein to the receptor stabilizes ⁇ -catenin, which translocates into the nucleus and acts as a transcription factor to activate gene transcription. ⁇ -catenin is also considered to be involved in cell adhesion.
  • ⁇ -catenin forms a degradation complex consisting of multiple proteins, such as Glycogen synthase 3 (GSK-3), which is a serine / threonine kinase in the complex. It is degraded after phosphorylation by Casein kinase 1 ⁇ (CK1 ⁇ ), thereby maintaining low levels of intracellular ⁇ -catenin.
  • GSK-3 Glycogen synthase 3
  • CK1 ⁇ Casein kinase 1 ⁇
  • the "Wnt signal agonist” refers to a factor that activates the above-mentioned Wnt signal, and preferably refers to a factor that activates the above-mentioned ⁇ -catenin pathway (Canonical cascade).
  • a factor that activates the ⁇ -catenin pathway it activates gene transcription by promoting the nuclear translocation of ⁇ -catenin by inhibiting a ⁇ -catenin kinase such as GSK-3.
  • GSK-3 inhibitor which is a ⁇ -catenin kinase inhibitor, is given as an example of a factor that activates the ⁇ -catenin pathway.
  • Laminin is one of the major extracellular matrix and is a protein involved in cell adhesion, migration, proliferation, etc.
  • Laminin is a heterotrimeric molecule with three different subunits ( ⁇ chain, ⁇ chain, ⁇ chain). So far, 5 types of ⁇ chains ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4, ⁇ 5), 3 types of ⁇ chains ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) and 3 types of ⁇ chains ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) have been found. There are many isoforms of laminin, depending on the combination of them. Members of the Laminin family are named according to the type of subunit. For example, a laminin composed of an ⁇ 5 chain, a ⁇ 1 chain, and a ⁇ 1 chain is called laminin 511.
  • laminin E8 fragment is a fragment obtained by removing spherical domains 4 and 5 from the C-terminal fragment of the laminin ⁇ chain (hereinafter, referred to as “ ⁇ chain E8"). ), C-terminal fragment of ⁇ chain (hereinafter referred to as “ ⁇ chain E8”) and C-terminal fragment of ⁇ chain (hereinafter referred to as “ ⁇ chain E8”).
  • the molecular weight of this trimer is about 150 to about 170 kDa.
  • the ⁇ chain E8 usually consists of about 770 amino acids, and about 230 amino acids on the N-terminal side are involved in trimer formation.
  • the ⁇ chain E8 usually consists of about 220 to about 230 amino acids.
  • the ⁇ chain E8 usually consists of about 240 to about 250 amino acids, and the third glutamic acid residue from the C-terminal part is essential for the integrin-binding activity of laminin E8 (The Journal of Biological Chemistry, 2007, 282: 11144-). See 11154).
  • the amino acid sequences of the ⁇ , ⁇ , and ⁇ chains of mammalian laminin and the nucleotide sequences of the genes encoding them are obtained from known databases (GenBank [www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/], etc.). can do.
  • Table 1 shows the accession numbers of GenBank of each chain constituting human laminin.
  • Laminin can be produced according to a known method such as a method of purifying from cells highly expressing laminin or a method of producing as a recombinant protein.
  • the laminin fragment can be produced according to a known method such as a method of digesting full-length laminin with a proteolytic enzyme and a method of directly expressing the laminin fragment as a recombinant.
  • laminin or a fragment thereof can be purchased commercially.
  • the present inventor has found that in the differentiation-inducing culture of SKPs from neural ridge stem cells, cell culture can be performed in a feeder-free manner by using a specific laminin species as a culture scaffold material.
  • the present inventor has also found that under the culture conditions, the differentiation of neural crest stem cells into SKPs is promoted and the yield of SKPs is improved.
  • SKPs capable of differentiating into nerve cells, glial cells, smooth muscle cells, adipocytes, osteoocytes, hair papilla cells and the like can be efficiently produced. Further, according to the present invention, it is possible to induce the differentiation of pluripotent stem cells into neural crest stem cells and the differentiation of neural crest stem cells into SKPs in a feeder-free manner. Therefore, according to the present invention, SKPs suitable as a cell source for regenerative medicine can be provided.
  • the present invention provides a method for producing skin-derived pluripotent progenitor cells (SKPs).
  • SBPs skin-derived pluripotent progenitor cells
  • NCS cells neural crest stem cells
  • the method comprises culturing NCS cells in the presence of laminin and / or fragments thereof to differentiate into SKPs.
  • laminin 111 examples include laminin 111 ( ⁇ 1 ⁇ 1 ⁇ 1), laminin 121 ( ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1), laminin 332 ( ⁇ 3 ⁇ 3 ⁇ 2), laminin 421 ( ⁇ 4 ⁇ 2 ⁇ 1), laminin 511 ( ⁇ 5 ⁇ 1 ⁇ 1), and laminin 521 ( ⁇ 5 ⁇ 2). ), And preferably at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 332, laminin 421, and laminin 511. Either one of the laminin and its fragment may be used, or both may be used in combination.
  • the laminin and / or fragments thereof that can be used for culturing to induce differentiation into SKPs preferably consist of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and fragments thereof. It can be at least one selected from the group, more preferably at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 332, laminin 421, and laminin 511, and fragments thereof.
  • An example of the laminin fragment may be a laminin fragment having the same cell adhesion activity as the above-mentioned full-length protein of the laminin species, and its molecular weight and structure are not particularly limited.
  • Preferred examples of the laminin fragment that can be used for differentiation-inducing culture into the SKPs include the fragments of the laminin species mentioned above having integrin-binding activity, and more preferable examples are the fragments of the laminin species listed above. Fragments containing E8 fragments can be mentioned, with more preferred examples being the E8 fragments of the laminin species mentioned above.
  • the laminin and / or a fragment thereof that can be used for the differentiation-inducing culture into the SKPs may be a human-derived laminin and / or a fragment thereof, or a non-human mammalian-derived laminin and / or a fragment thereof.
  • the laminin and / or a fragment thereof is a laminin and / or a fragment thereof derived from the same species as the SKPs produced, and more preferably a human laminin and / or a fragment thereof.
  • the laminin and / or a fragment thereof that can be used for the differentiation-inducing culture into the SKPs may be a natural laminin and / or a fragment thereof, a mutant thereof, or a combination thereof.
  • variants of the laminin and / or fragments thereof include parental native laminin or fragments thereof (eg, laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, laminin 521, or fragments thereof).
  • Examples thereof include polypeptides consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having integrin-binding activity.
  • the number may be, for example, 2 to 10, 2 to 8, 2 to 6, or 2 to 4.
  • laminin includes native laminin and variants thereof. The same is true for laminin fragments.
  • the laminin and / or a fragment thereof that can be used for the differentiation-inducing culture into the SKPs may be a modified laminin and / or a fragment thereof obtained by further modifying the above-mentioned laminin and / or a fragment thereof.
  • the modified laminin and / or a fragment thereof the laminin and / or a fragment thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound (also referred to as "pearlcan modification-laminin / fragment" in the present specification). (See Patent Documents 3 and 5).
  • the laminin and / or a fragment thereof used for inducing differentiation into SKPs in the present invention is preferably perlecan-modified-laminin / fragment.
  • the fragment containing pearlcan or its growth factor binding site used for the modification is preferably derived from laminin or a fragment thereof, and more preferably human pearlcan (GenBank: NP_005520, NM_005529) or a fragment containing its growth factor binding site. Is.
  • domains I to III of perlecan for example, the region from the 22nd valine to the 1676th proline from the N-terminal of the amino acid sequence of human percan (The Journal of Biological Chemistry, 2003, 278). : 30106-30114), of which domain I (Gly 25- Pro 196 ) is preferred.
  • the perlecan or a fragment containing a growth factor binding site thereof can be produced according to a known method such as, for example, a method for purifying it from a cell that highly expresses it, a method for producing it as a recombinant protein, or the like.
  • the fragment containing the laminin or its growth factor binding site is the N-terminal of the ⁇ chain, the C-terminal of the ⁇ chain, the N-terminal of the ⁇ chain, and the N-terminal of the ⁇ chain of laminin or the fragment thereof. It suffices to be bonded to at least one of the terminals.
  • the perlecan modified-laminin / fragment may have one, two, three, or four fragments containing the percan or a growth factor binding site thereof, each of which may be all perlecan.
  • the perlecan-modified-laminin / fragment used in the present invention is preferably one in which one perlecan or a growth factor binding site thereof is bound to the C-terminal of the ⁇ chain of laminin or a fragment thereof, and more preferably the laminin fragment.
  • This is a product in which one growth factor binding site of laminin is bound to the C-terminal of the ⁇ chain of.
  • Preferred examples of laminin, laminin fragment, and laminin and its growth factor binding site contained in the perlecan modified-laminin / fragment are as described above.
  • the perlecan-modified-laminin / fragment can be prepared using a known gene recombination technique, for example, according to the procedure described in Patent Document 3. More specifically, a DNA encoding laminin or a fragment thereof and a DNA encoding a fragment containing pearlcan or a growth factor binding site thereof are ligated to form a fragment containing pearlcan or a growth factor binding site thereof and laminin or a fragment thereof. Build a DNA encoding a fusion protein with. By introducing a vector containing a DNA encoding the fusion protein into a host cell and expressing it, the desired perlecan modification-laminin / fragment can be prepared. Alternatively, the desired laminin modification-laminin / fragment can be synthesized by chemically binding a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof at an appropriate position of laminin or a fragment thereof.
  • laminins and / or fragments thereof available in the present invention described above include sequences used for their construction, separation, purification, or binding to the above-mentioned perlecans or fragments thereof, such as tag sequences, linker sequences, and the like. You may.
  • NCS cells are cultured and differentiated into SKPs in the presence of the laminin and / or a fragment thereof.
  • the laminin and / or a fragment thereof is used as a culture scaffold material in the differentiation-inducing culture from NCS cells to SKPs. Therefore, in the method of the present invention, it is not necessary to use feeder cells as in the conventional SKPs differentiation-inducing culture method, and feeder-free culture is possible.
  • NCS cells used in the method for producing SKPs of the present invention can be prepared by a known method.
  • NCS cells can be prepared by collecting NCS cells from early embryos and proliferating them as needed, inducing differentiation from pluripotent stem cells, and the like.
  • the NCS cells used in the method of the present invention are preferably NCS cells derived from pluripotent stem cells, which are induced to differentiate from pluripotent stem cells, and more preferably from induced pluripotent stem cells (iPS cells). NCS cells derived from induced pluripotent stem cells (iPS cells) that have been induced to differentiate.
  • iPS cells induced pluripotent stem cells
  • the method for producing SKPs of the present invention may further include a step of inducing differentiation of NCS cells from pluripotent stem cells to produce NCS cells derived from pluripotent stem cells.
  • the step of producing NCS cells derived from the pluripotent stem cells comprises culturing the pluripotent stem cells in the presence of laminin and / or fragments thereof to differentiate them into NCS cells.
  • pluripotent stem cells may be pre-cultured before inducing differentiation into the NCS cells.
  • the preculture is also preferably carried out in the presence of laminin and / or fragments thereof.
  • stem cells that maintain pluripotency can be used to induce differentiation into the NCS cells.
  • the type of laminin and / or a fragment thereof used in the step of producing the NCS cell is not particularly limited, and laminin and / or a fragment thereof that can be used for the above-mentioned differentiation-inducing culture into SKPs; Patent Documents 2 to 5 Examples thereof include laminin, laminin fragment and modified laminin used for culturing pluripotent stem cells described in 1.
  • the laminin and / or fragment thereof used in this step can be at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof that can be used for the above-mentioned differentiation-inducing culture into SKPs.
  • the laminin and / or fragment thereof used in this step may be of the same type as or different from the laminin and / or fragment thereof used for inducing the differentiation of SKPs described above.
  • the laminin and / or fragment thereof used in the process of producing the NCS cell is a perlecan-modified-laminin / fragment that can be used for the above-mentioned differentiation-inducing culture into SKPs.
  • pluripotent stem cells are cultured and differentiated into NCS cells in the presence of perlecan-modified-laminin / fragment, which can be used for the above-mentioned differentiation-inducing culture into SKPs, and then continued.
  • the NCS cells are cultured and differentiated into SKPs.
  • the laminin and / or its fragment is used as a culture scaffold material during the differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells into NCS cells. Therefore, in this step, it is not necessary to use feeder cells as in the conventional method for culturing pluripotent stem cells, and feeder-free culture is possible.
  • the preculture of pluripotent stem cells, the differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells to NCS cells, and the differentiation-inducing culture of NCS cells to SKPs in the present invention are preferably carried out in ex-vivo and are live humans or animals. Does not include culture on or within the individual. Therefore, the laminin and / or fragments thereof used as a culture scaffold material in the present invention are preferably used ex vivo and are not used for culturing live humans or animals on or within an individual.
  • the laminin and / or a fragment thereof may be used in any way as long as it functions as a culture scaffold.
  • cells may be cultured on a culture medium containing the laminin and / or a fragment thereof.
  • the culture medium containing the laminin and / or a fragment thereof include a culture medium having a coating containing the laminin and / or a fragment thereof (for example, a plate, a mesh, a dish, etc.).
  • the content of the laminin and / or a fragment thereof in such a culture substrate is preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 10 ⁇ g, per 1 cm 2 of the area in which the culture substrate is in contact with the culture. It should be.
  • the culture substrate is coated with a coating agent containing preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 10 ⁇ g of the laminin and / or a fragment thereof per 1 cm 2 of the coating area, and the laminin and / or the fragment thereof are coated. / Or the fragment thereof may be adsorbed on the culture substrate.
  • cells may be cultured in a medium supplemented with the laminin and / or a fragment thereof.
  • the laminin and / or a fragment thereof may be added to the medium prior to seeding of the cells, or the laminin and / or the fragment thereof may be added to the medium together with the cells. Fragments may be added.
  • the content of the laminin and / or its fragment in the medium may be adjusted to a final concentration of preferably 0.1 to 100 ⁇ g, more preferably 0.2 to 20 ⁇ g per 1 mL of the medium.
  • the culture substrate, coating agent, or medium containing the laminin and / or its fragment may contain a scaffolding material or cell adhesion molecule other than the laminin and / or its fragment.
  • a scaffolding material or cell adhesion molecule include gelatin, collagen, matrigel, fibronectin, poly-L-lysine and the like.
  • the differentiation medium usually used for inducing differentiation of stem cells may be used. it can. Further, for the preculture of pluripotent stem cells, a maintenance medium usually used for maintenance culture of stem cells can be used.
  • the basal medium of these media can be appropriately selected from the basal media usually used for culturing stem cells, and commercially available products can also be used.
  • basal medium examples include MEM medium (Minimum Essential Medium), BME medium (Basic Medium Eagle), IMDM medium (Iscover's Modified Dulvecco's Medium), DMEM medium (Dulvecco's Medium), and DMEM medium (Dulvecco's Medium).
  • MEM medium Minimum Essential Medium
  • BME medium Basic Medium Eagle
  • IMDM medium Iscover's Modified Dulvecco's Medium
  • DMEM medium Dulvecco's Medium
  • DMEM medium Dulvecco's Medium
  • DMEM medium Dulvecco's Medium
  • DMEM medium Dulvecco's Medium
  • the medium may be a serum-containing medium, a serum-free medium, or a medium containing a serum substitute, but is preferably a serum-free medium or a medium containing a serum substitute.
  • the serum substitute includes albumin, transferrin, fatty acid, collagen precursor, trace elements (for example, zinc, selenium, etc.), nutritional factors (EGF (epidermal growth factor), bFGF (basic fiber), which are components contained in serum. It is a composition containing components such as blast growth factor)), and the composition is not limited as long as it has cell growth ability. Specific examples include B-27 TM supplements, N2 supplements, knockout stealm replacements and the like.
  • the medium may contain components usually used in the medium for stem cells, such as vitamins, buffers, inorganic salts, antibiotics (for example, penicillin, kanamycin, streptomycin), 2-mercaptoethanol and the like.
  • the medium is a xenofree medium that does not contain components derived from different organisms with respect to the cells to be cultured. As long as feeder-free, preferably further xeno-free culture can be realized, a commercially available product may be used.
  • the differentiation medium used for the differentiation-inducing culture of NCS cells to SKPs preferably contains at least one nutritional factor selected from the group consisting of serum substitute, EGF, and bFGF, and preferably contains the serum substitute, EGF. And bFGF are more preferably contained.
  • the serum substitute the above-mentioned B-27 TM supplement, N2 supplement, or knockout sea ram replacement is preferable, and B-27 TM supplement is more preferable.
  • These nutritional factors may be prepared according to a conventional method, or commercially available products may be used.
  • the content of the trophic factor in the differentiation medium can be appropriately set according to the culture conditions, the type of pluripotent stem cells used, the type of inhibitor, and the like.
  • the concentration of the serum substitute in the medium is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, preferably 20% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, or the concentration range 0. .5 to 20% by mass is preferable, and 1 to 5% by mass is more preferable.
  • the concentrations of EGF and bFGF in the medium are preferably 1 ng / mL or more, more preferably 10 ng / mL or more, preferably 100 ng / mL or less, more preferably 50 ng / mL or less, or a concentration range. It is preferably 1 to 100 ng / mL, more preferably 10 to 50 ng / mL.
  • the Wnt signaling agonist used in the present invention is as defined above, but preferred examples include the above-mentioned factors that activate the ⁇ -catenin pathway and intracellular ⁇ -catenin such as GSK-3 inhibitors. Factors that inhibit degradation include factors. GSK-3 inhibitors are preferred.
  • GSK-3 inhibitors include aminopyrimidine compounds (eg, GSK-3 Inhibitor XVI, trade name CHIR99021, etc .; CAS 252917-06-9), bis-indro (indylvin) compounds (hereinafter, also referred to as "BIO").
  • aminopyrimidine compounds eg, GSK-3 Inhibitor XVI, trade name CHIR99021, etc .; CAS 252917-06-9
  • bis-indro (indylvin) compounds hereinafter, also referred to as "BIO"
  • BIO an acetoxime compound of BIO (hereinafter, also referred to as "BIO-acetoxime”) (for example, (2'Z, 3'E) -6-bromoinzylvin-3'-acetoxime), thiadiazolidine (TDZD) compound (eg 4-benzyl-2-methyl-1,2,4-thiaiazolidine- 3,5-Dione), oxothia zolysin-3-thione compounds (eg 2,4-dibenzyl-5-oxothia zolysin-3-thione), thienyl ⁇ -chloromethylketone compounds (eg 2-chloro -1- (4,4-dibromo-thiophen-2-yl) -etanone), phenyl ⁇ bromomethylketone compound (eg ⁇ -4-dibromoacetophenone
  • GSK-3 inhibitor XVI (CAS 252917-06-9), (2'Z, 3'E) -6-bromoinsilvin-3'-oxime (CAS 667463-62-9), 1H-pyrazolo [ 3,4-b] Kinoxalin-3-amine (CAS 40254-90-8), (2,4 dichlorophenyl) -4- (1-methyl-1H-indol-3-yl) -1H-virol-2,5 -Dione (CAS 280744-09-4), 3-[(3-Chloro-4-hydroxyphenyl) amino] -4- (2-nitrophenyl) -1H-virol-2,5-dione (CAS 264218-23) -7) and at least one selected from GSK-3 ⁇ inhibitor XII (CAS 601514-19-6) are preferred, and GSK-3 inhibitor XVI is even more preferred.
  • the Wnt signal agonists listed above may be prepared according to a conventional method, or commercially available products may be used.
  • the content of the Wnt signal agonist contained in the differentiation medium can be appropriately set within a range in which the Wnt signal is activated and cell proliferation is not stopped, depending on the culture conditions, the type of Wnt signal agonist used, and the like.
  • the concentration of the Wnt signal agonist in the medium is preferably 0.5 ⁇ M or more, more preferably 2 ⁇ M or more, preferably 5 ⁇ M or less, and more preferably 4 ⁇ M or less. ..
  • the concentration range of the Wnt signaling agonist in the medium is preferably 0.5 to 5 ⁇ M, more preferably 2 to 4 ⁇ M. More preferably, the concentration of the Wnt signaling agonist in the medium is 3 ⁇ M.
  • the differentiation medium used for the differentiation-inducing culture from pluripotent stem cells to NCS cells preferably contains a TGF ⁇ signal inhibitor and / or a BMP signal inhibitor.
  • a TGF ⁇ signal inhibitor examples include 4- [4- (1,3-benzodioxole-5-yl) -5- (2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] -benzamide (eg, , SB431542 (trade name); CAS 301836-41-9) and the like.
  • BMP signal inhibitor examples include noggin, LDN193189 (CAS 1062368-24-4) and the like. These TGF ⁇ signal inhibitors and BMP signal inhibitors may be prepared according to a conventional method, or commercially available products may be used. The contents of the TGF ⁇ signal inhibitor and the BMP signal inhibitor in the differentiation medium used for producing the NCS cells may be appropriately set according to the culture conditions, the type of pluripotent stem cells used, the type of inhibitor, and the like. it can.
  • the concentration of SB431542 in the medium is preferably 1 ⁇ M or more, more preferably 5 ⁇ M or more, more preferably 30 ⁇ M or less, more preferably 20 ⁇ M or less, or preferably a concentration range of 1 to 30 ⁇ M, more preferably 5 to 20 ⁇ M.
  • the concentration of noggin in the medium is preferably 10 ng / mL or more, more preferably 100 ng / mL or more, preferably 1000 ng / mL or less, more preferably 700 ng / mL or less, or a concentration range of 10 to 1000 ng / mL. mL is preferable, and 100 to 700 ng / mL is more preferable.
  • the culture conditions for inducing differentiation of pluripotent stem cells into NCS cells can be appropriately set according to the type of cells used and the like.
  • the culture period for inducing differentiation into NCS cells is preferably 1 to 20 days.
  • Culture conditions for inducing differentiation of NCS cells into SKPs can also be appropriately set.
  • the cell culture method may be either adhesive culture or suspension culture, but adhesive culture is preferably selected.
  • the above differentiated SKPs are subcultured once or twice or more.
  • SKPs By subculturing, SKPs can be obtained as a highly pure cell population.
  • the subculture method and the number of subcultures of SKPs can be appropriately selected from the usual subculture methods according to the culture conditions and the like. For example, adherent culture cells are subcultured by dilution culture after exfoliation of cells by an enzyme or the like, and suspension culture cells are passage by dilution culture.
  • NCS cells or SKPs can be identified based on the expression of the marker protein or marker gene for each of the above-mentioned cells. Alternatively, the differentiation of cells into NCS cells or SKPs can be confirmed based on the cell morphology under microscopic observation.
  • SKPs may be separated and recovered from the culture. Separation and recovery of SKPs can be performed by a conventional method, for example, a method using a cell sorter, a method using magnetic beads, or the like.
  • the laminin and / or a fragment thereof is used as a culture scaffold material in the differentiation-inducing culture from pluripotent stem cells to NCS cells and in the differentiation-inducing culture from NCS cells to SKPs. .. Therefore, in a further aspect, the present invention provides a scaffold material for inducing differentiation-inducing culture of NCS cells into SKPs containing the laminin and / or a fragment thereof as an active ingredient. Furthermore, the present invention provides a scaffold material for inducing differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells into NCS cells, which comprises the laminin and / or a fragment thereof as an active ingredient. In a preferred embodiment, the laminin and / or fragment thereof contained in the scaffold material for inducing differentiation culture of the pluripotent stem cell into NCS cells is the above-mentioned perlecan-modified-laminin / fragment.
  • the scaffolding material of the present invention comprises a culture medium containing the laminin and / or a fragment thereof, such as a culture medium having a coating containing the laminin and / or a fragment thereof (eg, plate, mesh, etc.). Dish etc.), more specifically, a culture medium to which the laminin and / or its fragment is adsorbed by being coated with a coating agent containing the laminin and / or its fragment; the laminin and / or its fragment.
  • a coating agent comprising; a culture medium containing the laminin and / or a fragment thereof, and the like.
  • the culture substrate, coating agent, and culture medium containing the laminin and / or a fragment thereof may contain a scaffold material or a cell adhesion molecule other than the above-mentioned laminin and / or a fragment thereof.
  • the coating agent may contain other components (for example, a buffer solution as a solvent) contained in the coating agent of a normal culture medium.
  • the culture medium may contain other components (for example, basal medium, serum, serum substitute, nutritional factor, etc. as described above) contained in a normal culture medium.
  • the medium preferably contains the Wnt signal agonist described above, more preferably the Wnt signal agonist and serum substitutes, EGF and bFGF. Contains.
  • the medium when the medium is used for differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells to NCS cells, the medium preferably contains the above-mentioned TGF ⁇ signal inhibitor and / or BMP signal inhibitor.
  • the scaffolding material of the present invention may consist of the laminin and / or a fragment thereof.
  • the scaffold material of the present invention is preferably used by adding it to the coating agent of the culture substrate or by adding it to the medium.
  • the content of the laminin and / or the fragment thereof in the culture base is the area in which the culture base comes into contact with the culture. It may be preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 10 ⁇ g per 1 cm 2 .
  • the scaffolding material of the present invention is a coating agent containing the laminin and / or a fragment thereof, the content of the laminin and / or the fragment thereof in the coating agent is preferably per 1 cm 2 of the area coated by the coating agent. It may be 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 10 ⁇ g.
  • the content of the laminin and / or the fragment thereof in the medium is preferably 0.1 as the final concentration per 1 mL of the medium. It may be up to 100 ⁇ g, more preferably 0.2 to 20 ⁇ g.
  • the amount used is adjusted so that the content of the laminin and / or its fragment in the coating agent is within the above range. Good.
  • the amount used may be adjusted so that the final concentration of the laminin and / or a fragment thereof per 1 mL of the medium is within the above range.
  • the present invention provides a culture medium containing the scaffold material of the present invention for inducing differentiation of NCS cells into SKPs.
  • the present invention also provides a cell culture kit for inducing differentiation of NCS cells into SKPs, which contains the scaffold material of the present invention.
  • the present invention provides a culture medium containing the scaffold material of the present invention for inducing differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells into NCS cells.
  • the present invention also provides a cell culture kit containing the scaffold material of the present invention for inducing differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells into NCS cells.
  • the laminin and / or fragment thereof contained in the scaffold material of the present invention in a culture substrate or cell culture kit for inducing differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells into NCS cells is the above-mentioned perlecan modification. -Laminin / fragment.
  • the culture medium of the present invention is a culture medium (eg, plate, mesh, dish, etc.) having a coating containing the laminin and / or a fragment thereof, and more preferably the laminin and / or the culture medium.
  • it is a culture medium to which the laminin and / or the fragment thereof is adsorbed by being coated with a coating agent containing the fragment thereof.
  • the cell culture kit of the present invention in addition to the laminin and / or a fragment thereof, optionally induces a culture medium, differentiation of pluripotent stem cells into NCS cells, or NCS cells to SKPs. It may contain a differentiation medium and its additives for inducing differentiation into, a medium for maintaining and culturing pluripotent stem cells and its additives, and the like.
  • the laminin and / or a fragment thereof contained in the cell culture kit of the present invention may be coated on the culture substrate, or may be contained in a coating agent or a medium for coating the culture substrate. ..
  • the present invention also includes the following substances, manufacturing methods, uses, methods, etc. as exemplary embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments.
  • a method for producing skin-derived pluripotent progenitor cells Culturing neural ridge stem cells in the presence of at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof to differentiate into skin-derived pluripotent progenitor cells.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof.
  • Method [2]
  • the step of producing the neural crest stem cells is further included. The step comprises culturing pluripotent stem cells in the presence of at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof to differentiate into neural ridge stem cells.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. [1] The method described. [3] The method according to [2], further comprising maintaining and culturing the pluripotent stem cells in the presence of at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof in advance. [4]
  • the laminin fragment is Preferably, it is a laminin fragment having integrin-binding activity. More preferably, it is a laminin fragment containing a laminin E8 fragment. The method according to any one of [1] to [3].
  • At least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments Preferably, it comprises said laminin or a fragment thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound. More preferably, the laminin or a fragment thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound.
  • the fragment containing the perlecan or its growth factor binding site is Preferably, it is a fragment containing any of the domains I to III of perlecan. More preferably, it is a fragment containing domain I of perlecan. [5] The method described.
  • the culture of nerve ridge stem cells in the presence of at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments comprises at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments.
  • the culture of pluripotent stem cells in the presence of at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments is selected from the group consisting of the laminin and its fragments.
  • [2]-[7] which comprises culturing the cells on a culture substrate containing the cells, or culturing the cells in a medium containing at least one selected from the group consisting of the laminin and fragments thereof.
  • the amount of at least one selected from the group consisting of the laminin and fragments thereof is preferably 0.05 to 50 ⁇ g per 1 cm 2 of the area in which the culture substrate comes into contact with the culture medium. It is preferably 0.1 to 10 ⁇ g, or the final concentration per 1 mL of the medium is preferably 0.1 to 100 ⁇ g, more preferably 0.2 to 20 ⁇ g, or.
  • the coating agent of the culture substrate When at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments is added to the coating agent of the culture substrate and used, at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments in the coating agent is used.
  • the content of is preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 10 ⁇ g per 1 cm 2 of coating area.
  • the method according to [7] or [8]. [10] The method according to any one of [1] to [9], preferably, wherein the culture of the neural ridge stem cells comprises culturing the cells in a differentiation medium containing a Wnt signaling agonist.
  • the Wnt signal agonist Preferably, it is a factor that activates the ⁇ -catenin pathway.
  • GSK-3 Inhibitor XVI (2'Z, 3'E) -6-bromoindylvin-3'-oxime (CAS 667436-62-9), 1H-pyrazolo [3,4-b] quinoxaline -3-Amine, (2,4 dichlorophenyl) -4- (1-methyl-1H-indole-3-yl) -1H-virol-2,5-dione, 3-[(3-chloro-4-hydroxyphenyl) ) Amino] -4- (2-nitrophenyl) -1H-virol-2,5-dione, and GSK-3 ⁇ inhibitor XII, which is at least one selected from the group.
  • culturing the neural crest stem cells comprises culturing the cells in a differentiation medium containing a trophic factor.
  • the trophic factor It is preferably at least one selected from the group consisting of serum substitutes, EGF, and bFGF. More preferably, serum substitutes, EGF and bFGF, The method according to any one of [1] to [12].
  • the concentration of the serum substitute in the differentiation medium is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1 to 5% by mass.
  • the concentrations of the EGF and bFGF in the differentiation medium are preferably 1 to 100 ng / mL, more preferably 10 to 50 ng / mL, respectively.
  • the step of culturing and differentiating the pluripotent stem cells is to culture the cells in a differentiation medium containing at least one selected from the group consisting of a TGF ⁇ signal inhibitor and a BMP signal inhibitor.
  • the TGF ⁇ signal inhibitor is 4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) -5- (2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] -benzamide.
  • the skin-derived pluripotent progenitor cells co-express nestin and fibronectin.
  • the neural crest stem cells are preferably human-derived neural crest stem cells.
  • the neural crest stem cells are preferably neural crest stem cells derived from pluripotent stem cells.
  • the neural crest stem cells are preferably cultured without using feeder cells.
  • the neural crest stem cells are preferably cultured in the absence of a heterologous component.
  • a method for producing neural crest stem cells Culturing pluripotent stem cells into neural ridge stem cells in the presence of at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof.
  • the pluripotent stem cells are pre-cultured in the presence of at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound.
  • the laminin fragment is Preferably, it is a laminin fragment having integrin-binding activity. More preferably, it is a laminin fragment containing a laminin E8 fragment.
  • the fragment containing the perlecan or its growth factor binding site is Preferably, it is a fragment containing any of the domains I to III of perlecan. More preferably, it is a fragment containing domain I of perlecan. The method according to any one of [22] to [24].
  • [26] culturing cells in the presence of at least one selected from the group consisting of laminin to which a fragment containing the perulcan or a growth factor binding site thereof is bound and the fragment thereof is the perulcan or a growth factor thereof.
  • the cells are cultured on a culture medium containing at least one selected from the group consisting of laminin to which a fragment containing a binding site is bound and a fragment thereof, or a fragment containing the perlecan or a growth factor binding site thereof is bound.
  • the method according to any one of [22] to [25], which comprises culturing the cells in a medium containing at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof.
  • the amount of at least one selected from the group consisting of laminin to which the fragment containing the perlecan or a growth factor binding site thereof is bound and the fragment thereof is the area in which the culture substrate comes into contact with the culture medium. It is preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 10 ⁇ g, or the final concentration per 1 mL of the medium, preferably 0.1 to 100 ⁇ g, more preferably 0.2 to 0.2 to 1 cm 2. 20 ⁇ g, Or When at least one selected from the group consisting of laminin to which the pearlcan or a fragment containing a growth factor binding site thereof is bound and the fragment thereof is added to the coating agent of the culture medium and used, the pearlcan in the coating agent is used.
  • the content of at least one selected from the group consisting of laminin to which a fragment containing the growth factor binding site is bound and the fragment thereof is preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0, per 1 cm 2 of the coating area. .1-10 ⁇ g, [26]
  • the step of culturing and differentiating the pluripotent stem cells is to culture the cells in a differentiation medium containing at least one selected from the group consisting of a TGF ⁇ signal inhibitor and a BMP signal inhibitor.
  • the TGF ⁇ signal inhibitor is 4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) -5- (2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] -benzamide.
  • the BMP signal inhibitor is noggin, The method according to any one of [22] to [27]. [29] The method according to any one of [22] to [28], wherein the pluripotent stem cell is preferably a human-derived pluripotent stem cell. [30] The method according to any one of [22] to [29], wherein the pluripotent stem cells are preferably cultured without using feeder cells. [31] The method according to any one of [22] to [30], wherein the pluripotent stem cells are preferably cultured in the absence of heterologous components.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. Scaffolding material.
  • Induction culture of pluripotent stem cells into neural crest stem cells containing at least one selected from the group consisting of laminin and fragments thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound as an active ingredient.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. Scaffolding material.
  • the laminin fragment is A laminin fragment having integrin-binding activity is preferable. More preferably, it is a laminin fragment containing a laminin E8 fragment.
  • the scaffolding material according to [32] or [33].
  • At least one selected from the group consisting of the laminin and fragments thereof Preferably, it comprises said laminin or a fragment thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound.
  • the laminin or a fragment thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound The scaffolding material according to any one of [32] to [34].
  • the fragment containing the perlecan or its growth factor binding site is Preferably, it is a fragment containing any of the domains I to III of perlecan. More preferably, it is a fragment containing domain I of perlecan.
  • the scaffolding material according to any one of [33] to [35]. [37] Preferably, it is a culture medium containing at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments, or a coating containing at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments.
  • the scaffolding material according to any one of [32] to [36], which is a medium to be contained. [38]
  • the content of at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments in the culture substrate is preferably 0.05 to 50 ⁇ g per 1 cm 2 of the area in which the culture substrate is in contact with the culture.
  • the content of at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments in the medium is preferably 0.1 to 100 ⁇ g, more preferably 0.2 to 20 ⁇ g, as the final concentration per 1 mL of the medium.
  • the content of at least one selected from the group consisting of the laminin and fragments thereof in the coating agent is preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 1 cm 2 per 1 cm 2 of the area coated by the coating agent. 10 ⁇ g, [37] The scaffolding material according to the above.
  • a culture substrate for inducing differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells into neural crest stem cells which contains the scaffold material according to any one of the above [33] to [38].
  • a cell culture kit for inducing differentiation-inducing culture of pluripotent stem cells into nerve ridge stem cells which comprises the scaffold material according to any one of the above [33] to [38].
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. use.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. use.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. use.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof. use.
  • the laminin fragment is Preferably, it is a laminin fragment having integrin-binding activity. More preferably, it is a laminin fragment containing a laminin E8 fragment.
  • At least one selected from the group consisting of the laminin and fragments thereof Preferably, it comprises said laminin or a fragment thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound. More preferably, the laminin or a fragment thereof to which a fragment containing perlecan or a growth factor binding site thereof is bound.
  • the fragment containing the perlecan or its growth factor binding site is Preferably, it is a fragment containing any of the domains I to III of perlecan. More preferably, it is a fragment containing domain I of perlecan.
  • the scaffold material is a culture medium containing at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments, or at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments.
  • the content of at least one selected from the group consisting of the laminin and fragments thereof in the culture substrate is preferably 0.05 to 50 ⁇ g per 1 cm 2 of the area in which the culture substrate is in contact with the culture. , More preferably 0.1-10 ⁇ g,
  • the content of at least one selected from the group consisting of the laminin and its fragments in the medium is preferably 0.1 to 100 ⁇ g, more preferably 0.2 to 20 ⁇ g, as the final concentration per 1 mL of the medium.
  • the content of at least one selected from the group consisting of the laminin and fragments thereof in the coating agent is preferably 0.05 to 50 ⁇ g, more preferably 0.1 to 1 cm 2 per 1 cm 2 of the area coated by the coating agent.
  • the laminin is at least one selected from the group consisting of laminin 111, laminin 121, laminin 332, laminin 421, laminin 511, and laminin 521, and variants thereof.
  • the use according to any one of [43] to [51] which is the use in ex vivo.
  • the use according to any one of [43] to [51] wherein the use does not include use on or within a living human or animal.
  • laminin 111 E8 fragment (LM111E8)
  • laminin 121 E8 fragment (LM121E8)
  • laminin 332 E8 fragment (LM332E8)
  • laminin 421 E8 fragment (LM421E8)
  • laminin The E8 fragment of 511 (LM511E8) and the E8 fragment of laminin 521 (LM521E8) were prepared according to the method described in International Publication No. 2014/103534.
  • PCR was performed using the following primers using a plasmid containing the full-length nucleotide sequences of human laminin ⁇ 5 chain, ⁇ 1 chain, and ⁇ 1 chain (The Journal of Biological Chemistry, 2004, 279: 10946-10954) as a template, and ⁇ 5 chain. Regions corresponding to the E8 fragment (Ala 2534- Ala 3327 ), ⁇ 1 chain E8 fragment (Leu 1561- Leu 1786 ), and ⁇ 1 chain E8 fragment (Asn 1362- Pro 1609 ) were amplified.
  • the amplified DNA fragment including the sequence encoding the tag on the 5'side was used as the limiting enzymes EcoRI and HindIII.
  • the expression vector pSecTag2B for mammalian cells Invitrogen, which has a DNA sequence encoding the mouse Ig- ⁇ chain V-J2-C signal peptide inherently
  • human ⁇ 5 chain E8 fragment (6 ⁇ on the N-terminal side).
  • Expression vectors of a human ⁇ 1 chain E8 fragment (containing an HA tag on the N-terminal side) and a human ⁇ 1 chain E8 fragment (containing a FLAG tag on the N-terminal side) were prepared.
  • the above DNA fragments 1 and 2 are added to the expression vector fragment containing the N-terminal portion (Met 1- Asp 610 ) of the human laminin ⁇ 5 chain E8 fragment obtained by digesting the human laminin ⁇ 5 chain E8 fragment expression vector with restriction enzymes AscI and NotI. Was inserted to prepare a Pln-D1 fusion human laminin ⁇ 5 chain E8 fragment expression vector.
  • Example 1 Construction of Laminin Scaffold (1) Construction of Laminin Scaffold Various laminins prepared in Reference Example 1 or pearlcan-modified laminin prepared in Reference Example 2 are coated on a culture substrate in advance or added to the medium at the same time as cells. did. When pre-coated, various laminins are dissolved in Dulbecco's phosphorate-buffered culture medium (DPBS) (manufactured by Life Technologies, catalog number: 14190-250) to obtain a laminin solution (containing 2.5 ⁇ g / mL of laminin). Is spread on the surface of a culture substrate (35 mm diameter dish) (laminin final concentration: about 0.5 ⁇ g / coating area cm 2 ), allowed to stand at 37 ° C.
  • DPBS Dulbecco's phosphorate-buffered culture medium
  • Example 2 Preparation of skin-derived pluripotent progenitor cells (SKPs)
  • Human-derived iPS cells (clone name: 1231A3, purchased from Center for iPS Cell Research and Application, Kyoto University) are used as pluripotent stem cells. There was.
  • the 1231A3 strain was obtained by introducing pCE-hOCT3 / 4, pCE-hSK, pCE-hUL, pCE-mp53DD and pCXB-EBNA1 into peripheral blood mononuclear cells of African American women using episomal vectors. It is an iPS cell.
  • the iPS cells were maintained and cultured according to the culture method recommended by the obtaining institution.
  • StemFit registered trademark
  • AK02N Ajinomoto Co., Inc.
  • DOI 10.1038 / Cells were cultured according to the method described in srep03594.
  • laminin fragments for scaffolding LM111E8, LM121E8, LM332E8, LM421E8, LM511E8, and LM521E8 (pre-coated on the dish according to the procedure described in Example 1) were used.
  • NCS neural crest stem
  • NCS cells prepared in (2) were cultured in DMEM / F12 medium (manufactured by Life Technologies, catalog number: 10565-018) containing (Cayman, catalog number: 13122, 3 ⁇ M) for 3 to 5 days. Differentiation from NCS cells to SKPs was induced.
  • DMEM / F12 medium manufactured by Life Technologies, catalog number: 10565-018
  • the cells differentiated into SKPs were then subcultured using a cultured cell separation / dispersion solution (trade name: Accutase, manufactured by BD Biosciences, Catalog No .: 561527) without a laminin fragment scaffold, and then B-27 (trademark).
  • marker protein The expression of the marker protein in the cells induced to differentiate in (3) was examined.
  • the expression of SKPs-specific marker proteins was examined by immunohistochemical fluorescence staining of cells (iPS-SKPs P1) after subculture induced by differentiation in the presence of laminin. Cells were washed with D-PBS (-) and fixed with 4% paraformaldehyde for 15 minutes.
  • the fixed cells were washed with D-PBS (-), treated with Triton X-100 (0.5% by mass) PBS solution for 5 minutes, washed again with D-PBS (-), and then 10% goat serum ( Blocking was performed at room temperature for 1 hour at Nichirei Co., Ltd., catalog number: 426041). Then, the cells were treated with the primary antibody (room temperature, 2 hours) and the secondary antibody (room temperature, 1 hour) shown in Table 2, and the nuclei were stained with Hoechst 33258 (manufactured by Dojin Chemical Laboratory, catalog number: H341). It was embedded in Fluoromount G (manufactured by Southern Biotech, Catalog No .: 0100-01), and the expression of the marker protein was observed under a fluorescence microscope.
  • FIG. iPS-NCS (Fig. 1, 1st stage) shows micrographs of cells immediately before the start of differentiation induction
  • iPS-SKPs P0 (Fig. 1, 2nd stage) shows cells 4 days after differentiation induction (before passage).
  • Photomicrographs are shown
  • iPS-SKPs P1 (FIGS. 1, 3) shows photomicrographs of cells after subculture (all magnification: 40 times).
  • the expression of SKPs marker proteins was observed under a fluorescence microscope.
  • Example 3 Preparation of SKPs in the presence of modified laminin fragment (1)
  • SKPs NCS cells were prepared from iPS cells in the same procedure as in Examples 2 (1) to (3), and the obtained NCS cells were obtained.
  • SKPs were induced to differentiate from.
  • the concentration of CHIR99021 in the medium for inducing differentiation into SKPs was 3 ⁇ M.
  • the culture period for inducing differentiation into SKPs was 4 days.
  • Laminin fragments for scaffolding in maintenance culture of iPS cells, induction of differentiation into NCS cells, and induction of differentiation into SKPs include LM111E8, LM121E8, LM332E8, LM421E8, LM511E8, and LM521E8, and perlecan-modified laminin fragment P-LM111E8.
  • P-LM121E8, P-LM332E8, P-LM421E8, P-LM511E8, and P-LM521E8 (all pre-coated on the dish according to the procedure described in Example 1) were used.
  • Differentiation-induced SKPs were subcultured without a laminin fragment scaffold. The total number of days of culture until SKPs were obtained from iPS cells was 9 days.
  • FIG. 2 shows a micrograph showing the SKPs obtained in the procedure of (1).
  • FIG. 2 shows a micrograph showing the SKPs obtained in the procedure of (1).
  • an increase in the differentiation induction efficiency from NSC to SKPs was observed as compared with the culture in the presence of the unmodified laminin fragment.
  • the Nestin gene, Slug gene, Sox9 gene, Dermo-1 gene, BMP-4 gene, and Wnt-5a gene are SKPs markers (Nat Cell Biol, 2004, 6: 1082-1093, Stem Cell, 2005, 23,: 727-737), the Versican gene and the CD133 gene are hair papilla cell markers (J Dermatol Sci, 39, 2005, 147-154).
  • the GAPDH gene was used as a control.
  • Total RNA was extracted from the cell sample using RNeasy Mini kit (manufactured by QIAGEN, catalog number: 74104). The concentration of the extracted total RNA was measured, and a reverse transcription reaction was carried out using a fixed amount of total RNA using a High capacity RNA-to- cDNA Kit (Applied Biosystems, Catalog No .: 4387406). Using 1 ⁇ L of the obtained cDNA sample as a template, a PCR reaction was carried out in a 50 ⁇ L system using the primer set shown in Table 3. The enzyme is KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by TOYOBO, catalog number: KOD-211) was used.
  • PCR was performed with a reaction protocol of [94 ° C., 2 min ⁇ (98 ° C., 10 seconds; 63 ° C., 30 seconds; 68 ° C., 30 seconds) ⁇ 25-35 cycles]. 5 ⁇ L of the reaction solution was electrophoresed at 100 V using a 1.5% agarose gel (manufactured by Takara Bio Inc., catalog number: 50071) / TBE buffer (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., catalog number: 46510-78).
  • FIG. 3 The result of electrophoresis is shown in FIG. As shown in FIG. 3, expression of the SKPs marker gene was detected in the cells after induction of differentiation. Most of these SKPs markers had the same expression or increased expression at P0 and P1. Therefore, it was confirmed that the cells induced to differentiate in (1) are SKPs.
  • FIGS. 4 (A), (B) and (C) are fluorescence micrographs showing the expression of nestin, fibronectin and ⁇ SMA, respectively.
  • FIG. 4 expression of marker proteins peculiar to SKPs was observed in almost all cells after subculture. Therefore, it was confirmed that the cells induced to differentiate in (1) are SKPs.
  • Example 4 Induction of differentiation of SKPs into histiocytes The ability of SKPs after subculture induced to differentiate in the presence of the perlecan-modified laminin fragment (P-LM111E8) obtained in Example 3 was examined for the ability to induce differentiation into histiocytes. It was.
  • the primary antibody (anti-S100 ⁇ antibody, manufactured by Sigma-Aldrich, catalog number: S2532, room temperature, 2 hours), and the secondary antibody (Alexa Fluor 488 goat antibody IgG (H + L), manufactured by Life Technologies, catalog number). : A11029, room temperature, 1 hour).
  • DAPI manufactured by DOJINDO, catalog number: FK045
  • fluoromount G manufactured by Southhern Biotech, catalog number: 0100-01
  • FIG. 5 A
  • FIG. 5 (B) alkaline phosphatase-positive cells were observed, indicating that SKPs had differentiated into bone cells.
  • FIG. 5C S100 ⁇ -positive cells were observed, indicating that SKPs differentiated into Schwann cells. Therefore, it was confirmed that the cells obtained in Example 3 were SKPs capable of differentiating into glial cells such as adipocytes, osteoocytes, and Schwann cells.
  • NCS cells are prepared from iPS cells under Xenofree conditions according to the same procedure as (1) to (3) of Example 2, and SKPs are induced to differentiate from the obtained NCS cells. did.
  • Xenofree reagent include noggin (manufactured by SIGMA, catalog number: H66416-10UG, 500 ng / mL), B-27 (trademark) supplement XenoFree CTS (manufactured by Life Technologies, catalog number: A14867-01, 2% by mass).
  • EGF EGF (manufactured by Higeta Soy Sauce Co., Ltd., catalog number: REG100UG, 20 ng / mL) and bFGF (manufactured by ReproCell Co., Ltd., catalog number: RCHEOT005, 006, 40 ng / mL) were used.
  • the concentration of CHIR99021 in the medium for inducing differentiation into SKPs was 3 ⁇ M.
  • the culture period for inducing differentiation into SKPs was 4 days.
  • Laminin fragments for scaffolding in maintenance culture of iPS cells, induction of differentiation into NCS cells, and induction of differentiation into SKPs include LM111E8, LM511E8, and perlecan-modified laminin fragments P-LM111E8 and P-LM511E8 (all of Examples).
  • the dish was coated in advance according to the procedure described in 1.) Was used.
  • FIG. 6 shows a micrograph showing the induction of differentiation of the obtained NCS cells into SKPs.
  • iPS-NCS top of FIG. 6 shows a micrograph of cells immediately after the start of differentiation induction
  • iPS-SKPs P0 shows a micrograph of cells 4 days after induction of differentiation (before passage)
  • iPS. -SKPs P1 bottom of FIG. 6) shows micrographs of cells after subculture (all magnifications: 40 times).
  • FIG. 6 in the presence of the laminin fragment and the pearlcan-modified laminin fragment, differentiation into SKPs was possible even under xenofree conditions.
  • Example 6 Identification of human iPS cell-derived neural crest stem (NCS) cells In the presence of laminin fragments and perlecan-modified laminin fragments (LM111E8 and P-LM111E8) obtained in the procedures (1) to (2) of Example 2. The properties of NCS that induced differentiation were investigated. Differentiation into NCS cells according to the procedure of Example 2 (2) Using cells immediately before culturing (0 days of differentiation, 0d) to after culturing for 8 days (8d), the procedure is the same as that of Example 3 (2). , 2 ⁇ L of cDNA sample was used as a template, and PCR reaction was carried out in a 20 ⁇ L system using the primers and probes shown in Table 5.
  • NCS human iPS cell-derived neural crest stem
  • PCR For PCR, Taqman Fast Universal PCR Master Mix (manufactured by Applied Biosystems, catalog number: 4352042) was used. As an index of differentiation into NCS, gene expression of nerve growth factor receptor (Nerve Growth Factor Receptor: p75) was detected. RPLP0 was used as the internal standard. The change in gene expression was shown as a relative expression level when the expression level of each gene on the 0th day of differentiation (0d) was set to 1 based on the expression level standardized by the internal standard.
  • Example 7 Differentiation induction rate of SKPs in the presence of laminin fragment SKPs were induced to differentiate in the same procedure as in Example 3 (1).
  • Laminin fragments for scaffolding include LM111E8, LM121E8, LM332E8, LM421E8, LM511E8, and LM521E8 as laminin fragments, and P-LM111E8, P-LM121E8, P-LM332E8, P-LM332E8, P-LM332E8 as laminin fragments.
  • -LM511E8 and P-LM521E8 were used.
  • Differentiation-induced SKPs (before subculture: iPS-SKPs P0) were subcultured into 48-well plates at the same dilution rate (iPS-SKPs P1). Subculture was performed without a laminin fragment scaffold. The number of cells in the culture after 3 days of passage was measured using Cell Counting Kit-8 (DOJINDO LABORATORIES, Catalog No .: 347-07621). The reagent solution of the kit is added to the culture, and the cells are cultured in an incubator at 37 ° C. for 5% CO 2 for a certain period of time (1 to 3 hours), and then the absorbance at 450 nm is measured with a microplate reader to determine the respiratory activity of the culture. (Number of viable cells) was evaluated.

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Abstract

幹細胞からの皮膚由来多能性前駆細胞の分化誘導における、皮膚由来多能性前駆細胞の収率の向上。神経堤幹細胞をラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で培養して皮膚由来多能性前駆細胞へと分化させることを含む、皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法。該ラミニンは、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である。

Description

皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法
 本発明は、皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法に関する。
 近年、人工的に培養した細胞や組織を用いた再生医療が注目されている。例えば、毛包の再生による脱毛症の治療は、外見面(社会的側面)、健康面などから人々のクオリティ・オブ・ライフ(QOL)の向上に重要である。
 細胞や組織の人工的な培養に用いる細胞源の1種として、皮膚由来多能性前駆細胞(skin-derived precursor cells:以下、本明細書において「SKPs」ともいう)がある。SKPsは毛乳頭に存在し、神経細胞、グリア細胞(神経膠細胞)、平滑筋細胞、脂肪細胞、骨細胞、真皮線維芽細胞、毛乳頭細胞などに分化することが可能な細胞である。またSKPsは、真皮環境の維持、組織修復、毛包形成等に重要な機能を果たす細胞である(非特許文献1及び2参照)。
 現在、再生医療分野で様々な臨床及び非臨床での研究が進んでいる。それらの研究のため、SKPsを効率よく大量に入手する方法の開発が求められている。これまでに報告されているSKPsの入手方法としては、ヒト又はヒト以外の動物組織から浮遊細胞塊として採取培養する方法(例えば非特許文献1参照)、ヒト又はヒト以外の動物組織から培養した接着細胞より作製する方法(例えば非特許文献3参照)が報告されている。特許文献1には、ヒト由来の多能性幹細胞に由来する神経堤幹細胞をWntシグナルのアゴニストを含有する分化誘導培地で培養してSKPsに分化させることを含むSKPsの作製方法が開示されている。
 ES細胞やiPS細胞等の多能性細胞の培養は、通常フィーダー細胞の共存化で行われる。一方、ヒトの再生医療に用いる人工培養細胞は、フィーダー細胞を使用しないフィーダーフリー、さらには異種由来成分を含まない(ゼノフリー)条件下で培養されることが望ましい。フィーダー細胞の代わりに細胞接着分子を用いて、フィーダーフリー条件で多能性細胞を培養する方法が開発されている。特許文献2には、ラミニン511のE8フラグメント又はラミニン332のE8フラグメントがコーティングされた培養基材を用いるヒト多能性幹細胞の培養方法が開示されている。特許文献3には、ヘパラン硫酸プロテオグリカン等の増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン又はラミニンフラグメントからなる改変ラミニンの存在下でES細胞やiPS細胞等の幹細胞を培養することを含む、哺乳動物細胞の培養方法が開示されている。特許文献4には、ラミニン421、ラミニン121又はそれらの断片を多能性幹細胞と接触させることを含む、多能性幹細胞の培養方法が開示されている。特許文献5にはラミニンE8フラグメントとヘパラン硫酸プロテオグリカンの増殖因子結合部位を含むフラグメントが連結したコンジュゲートをヒト多能性幹細胞に接触させることを含む、多能性幹細胞の分化誘導方法が開示されている。
(特許文献1)特開2015-213495号公報
(特許文献2)特開2011-078370号公報
(特許文献3)国際公開公報第2012/137970号
(特許文献4)国際公開公報第2018/038242号
(特許文献5)国際公開公報第2018/088501号
(非特許文献1)Nature Cell Biology, 2001, 3:778-784
(非特許文献2)Cell Stem Cell, 2009, 5:610-623
(非特許文献3)PLoS One, 2012, 7(11):e50742
 一態様において、本発明は、皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法であって、
 神経堤幹細胞を、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で培養して皮膚由来多能性前駆細胞へと分化させること、
を含み、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
方法、を提供する。
 別の態様において、本発明は、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を有効成分とする、神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための足場材であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
足場材、を提供する。
 さらなる態様において、本発明は、神経堤幹細胞の作製方法であって、
 パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で、多能性幹細胞を培養して神経堤幹細胞へと分化させること、
を含み、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
方法、を提供する。
 さらに別の態様において、本発明は、
 パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を有効成分とする、多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための足場材であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
足場材、を提供する。
ラミニンフラグメント存在下でのNCS細胞からSKPsへの分化誘導。iPS-NCS:分化誘導の開始直前の細胞、iPS-SKPs P0:分化誘導4日後の細胞、iPS-SKPs P1:継代培養後の細胞(全て倍率:40倍)。最下段は、iPS-SKPs P1でのネスチン及びフィブロネクチンの蛍光染色像(倍率:50倍)を示す。 ラミニンフラグメント存在下でのiPS細胞からSKPsへの分化誘導。写真は継代培養後のSKPsを示す(全て倍率:40倍)。上:非修飾ラミニンフラグメント存在下での培養、下:パールカン修飾ラミニンフラグメント存在下での培養。 パールカン修飾ラミニンフラグメント存在下で分化したSKPsにおけるマーカー遺伝子の発現。iPS-SKPs P0:分化誘導後の細胞、iPS-SKPs P1:継代培養後の細胞。 パールカン修飾ラミニンフラグメント存在下で分化したSKPsにおけるマーカータンパク質の発現。免疫組織染色した細胞の蛍光顕微鏡写真。A:ネスチンの発現、B:フィブロネクチンの発現、C:αSMAの発現。 パールカン修飾ラミニンフラグメント存在下で分化したSKPsの組織細胞への分化。染色細胞の顕微鏡写真。A:脂肪細胞、B:骨細胞、C:シュワン細胞。 ゼノフリー条件におけるラミニンフラグメント存在下でのiPS細胞からSKPsへの分化誘導。iPS-NCS(上):分化誘導の開始直前の細胞、iPS-SKPs P0(中):分化誘導4日後の細胞、iPS-SKPs P1(下):継代培養後の細胞(全て倍率:40倍)。 ラミニンフラグメント存在下で分化したNCS細胞におけるマーカー遺伝子の発現。 ラミニンフラグメント存在下で分化誘導されたSKPs数。LM:非修飾ラミニンフラグメント、P-LM:パールカン修飾ラミニンフラグメント。各バーの下のラベルはラミニン種を表す。エラーバー=SD、*:P < 0.0005、**:P < 0.0001(t検定)。
発明の詳細な説明
 本明細書中で引用された全ての特許文献、非特許文献、及びその他の刊行物は、その全体が本明細書中において参考として援用される。
 本明細書において「多能性幹細胞」とは、成体を構成する種々の組織に分化できる多能性と自己複製能を有する未分化細胞を指す。本発明で用いる多能性幹細胞は適宜選択することができ、多能性幹細胞の具体例としては、胚性幹細胞(以下、「ES細胞」ともいう)、胚性腫瘍細胞(以下「EC細胞」ともいう)、胚性生殖幹細胞(以下、「EG細胞」ともいう)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、などが挙げられる。これらの細胞は常法により調製してもよいし、市販の細胞を用いてもよい。本発明で用いる多能性幹細胞は、好ましくはES細胞又はiPS細胞であり、より好ましくはiPS細胞である。また、本発明で用いる多能性幹細胞は、哺乳動物由来の多能性幹細胞であればよく、好ましくはヒト、マウス、ラット、ウシ、ブタ、及び非ヒト霊長類由来の多能性幹細胞であり、より好ましくはヒト由来多能性幹細胞である。なかでも、ヒト由来のES細胞又はiPS細胞が好ましく、ヒト由来のiPS細胞がより好ましい。
 本明細書において「皮膚由来多能性前駆細胞(skin-derived precursor cells;SKPs)」とは自己複製能を有する未分化細胞であり、神経細胞、グリア細胞(例えば、マイクログリア、アストロサイト、オリゴデンドロサイト、上衣細胞、シュワン細胞、衛星細胞など)、平滑筋細胞、脂肪細胞、骨細胞、真皮線維芽細胞、毛乳頭細胞などに分化する能力を有する細胞をいう。SKPsは、ネスチン、フィブロネクチン、αSMA等のマーカータンパク質の発現に基づいて同定することができ、好ましくは、ネスチン及びフィブロネクチンの共発現に基づいて同定することができる。あるいは、SKPsは、Nestin遺伝子、Snail遺伝子、Slug遺伝子、Sox9遺伝子、Dermo-1遺伝子、BMP-4遺伝子、Wnt-5a遺伝子等のマーカー遺伝子の発現に基づいて同定することができる。
 本明細書において「神経堤幹細胞」(neural crest stem cell;以下「NCS細胞」ともいう)とは、自己複製能と多分化能を有する多能性の幹細胞であり、脊椎動物の発生過程で神経管の背側から体中に移動し、様々な組織の形成に寄与する細胞をいう。神経堤幹細胞は、paired box 6(PAX6)、nerve growth factor receptor(p75)等の公知のマーカーの発現に基づいて同定することができる。
 細胞におけるマーカータンパク質又はマーカー遺伝子の発現は、常法に従って検出することができる。例えば、細胞におけるマーカータンパク質の発現は、該マーカータンパク質に対する抗体を用いた免疫組織染色、ウェスタンブロット、ELISAなどにより検出することができる。また例えば、細胞におけるマーカー遺伝子の発現は、PCR、マイクロアレイ、シーケンシングなどにより検出することができる。
 本明細書において、「Wntシグナル」は、Wntタンパク質の受容体への結合により惹起される、β-カテニン経路、PCP経路、及びCa2+経路の3つの経路を活性化する一連の経路をいう。Wntシグナルの活性化は、細胞の増殖や分化、器官形成や初期発生時の細胞運動など各種細胞機能を制御する。好ましくは、本明細書における「Wntシグナル」は、β-カテニン経路(Canonical cascade)をいう。この経路では、Wntタンパク質の受容体への結合によりβ-カテニンが安定化し、核内へと移行して転写因子として働いて遺伝子の転写を活性化する。またβ-カテニンは細胞接着にも関与すると考えられる。一方、該β-カテニン経路がオフの場合、β-カテニンは、複数のタンパク質からなる分解複合体を形成し、該複合体中のセリン/スレオニン・キナーゼであるGlycogen synthase 3(GSK-3)やCasein kinase 1α(CK1α)によるリン酸化の後に分解され、それによって細胞内β-カテニンは低レベルに維持される。
 本明細書において、「Wntシグナルアゴニスト」とは、上述したWntシグナルを活性化する因子をいい、好ましくは上述したβ-カテニン経路(Canonical cascade)を活性化する因子をいう。β-カテニン経路を活性化する因子の例としては、GSK-3などのβ-カテニンのリン酸化酵素を阻害することによりβ-カテニンの核内移行を促進することで遺伝子の転写を活性化する因子が挙げられる。したがって、β-カテニンのリン酸化酵素阻害剤であるGSK-3阻害剤は、β-カテニン経路を活性化する因子の例として挙げられる。
 ラミニンは、主要な細胞外マトリックスの1つであり、細胞の接着、移動、増殖等に関与するタンパク質である。ラミニンは、3つの異なるサブユニット(α鎖、β鎖、γ鎖)を有するヘテロ3量体分子である。これまでに、5種類のα鎖(α1、α2、α3、α4、α5)、3種類のβ鎖(β1、β2、β3)及び3種類のγ鎖(γ1、γ2、γ3)が見出されており、それらの組み合わせの違いによって、ラミニンには多数のアイソフォームが存在する。ラミニンファミリーのメンバーは、サブユニットの種類に従って命名される。例えば、α5鎖、β1鎖、γ1鎖からなるラミニンはラミニン511と称される。
 本明細書において、「ラミニンのE8フラグメント」(以下、単に「ラミニンE8」ともいう)は、ラミニンα鎖のC末端フラグメントから球状ドメイン4及び5が除かれたフラグメント(以下「α鎖E8」という)、β鎖のC末端フラグメント(以下「β鎖E8」という)及びγ鎖のC末端フラグメント(以下「γ鎖E8」という)の3量体からなるフラグメントをいう。この3量体の分子量は約150~約170kDaである。α鎖E8は通常約770個のアミノ酸からなり、N末端側の約230アミノ酸が3量体形成に関わる。β鎖E8は通常約220~約230個のアミノ酸からなる。γ鎖E8は通常約240~約250個のアミノ酸からなり、C末端部から3番目のグルタミン酸残基はラミニンE8のインテグリン結合活性に必須である(The Journal of Biological Chemistry, 2007, 282:11144-11154を参照)。
 哺乳動物のラミニンのα鎖、β鎖、γ鎖のアミノ酸配列及びこれらをコードする遺伝子のヌクレオチド配列は、公知のデータベース(GenBank[www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/]等)から取得することができる。表1に、ヒトのラミニンを構成する各鎖のGenBankのアクセッション番号を示す。ラミニンは、例えば、ラミニン高発現細胞から精製する方法、組換えタンパク質として製造する方法など、公知の方法に従って製造することができる。またラミニンフラグメントは、全長ラミニンをタンパク質分解酵素で消化する方法、組換え体としてラミニンフラグメントを直接発現させる方法など、公知の方法に従って製造することができる。あるいは、ラミニン又はそのフラグメントは、市販品を購入することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 特許文献1に記載されるような神経堤幹細胞からのSKPsの分化誘導における、SKPsの収率の向上が望まれる。また、再生医療のための細胞源として好適な、フィーダーフリー条件で培養したSKPsが望まれる。
 本発明者は、神経堤幹細胞からのSKPsの分化誘導培養において、特定のラミニン種を培養足場材として用いることにより、フィーダーフリーでの細胞培養が可能であることを見出した。また本発明者は、当該培養条件下で、神経堤幹細胞からSKPsへの分化が促進され、SKPsの収率が向上することを見出した。
 本発明によれば、神経細胞、グリア細胞、平滑筋細胞、脂肪細胞、骨細胞、毛乳頭細胞などに分化可能なSKPsを効率的に作製することができる。また本発明によれば、フィーダーフリーでの多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導、及び神経堤幹細胞からSKPsへの分化誘導が可能となる。したがって、本発明によれば、再生医療のための細胞源として好適なSKPsを提供することができる。
 一態様において、本発明は、皮膚由来多能性前駆細胞(SKPs)の作製方法を提供する。当該方法では、神経堤幹細胞(NCS細胞)をSKPsへ分化誘導する。より詳細には、当該方法は、NCS細胞を、ラミニン及び/又はそのフラグメントの存在下で培養してSKPsへと分化させることを含む。
 当該SKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニンとしては、ラミニン111(α1β1γ1)、ラミニン121(α1β2γ1)、ラミニン332(α3β3γ2)、ラミニン421(α4β2γ1)、ラミニン511(α5β1γ1)、及びラミニン521(α5β2γ1)からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられ、好ましくは、ラミニン111、ラミニン332、ラミニン421、及びラミニン511からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。
 該ラミニンとそのフラグメントは、いずれか一方を用いてもよく、又は両方を組み合わせて用いてもよい。したがって、該SKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニン及び/又はそのフラグメントとは、好ましくは、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種であり得、より好ましくは、ラミニン111、ラミニン332、ラミニン421、及びラミニン511、ならびにそれらのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種であり得る。
 該ラミニンフラグメントの例としては、上記に挙げたラミニン種の全長タンパク質と同様の細胞接着活性を有するラミニンのフラグメントであればよく、その分子量及び構造は特に限定されない。該SKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニンフラグメントの好ましい例としては、インテグリン結合活性を有する、上記に挙げたラミニン種のフラグメントが挙げられ、より好ましい例としては、上記に挙げたラミニン種のE8フラグメントを含むフラグメントが挙げられ、さらに好ましい例としては、上記に挙げたラミニン種のE8フラグメントが挙げられる。
 当該SKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニン及び/又はそのフラグメントは、ヒト由来ラミニン及び/又はそのフラグメントであっても、非ヒト哺乳動物由来ラミニン及び/又はそのフラグメントであってもよい。好ましくは、該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、作製されるSKPsと同種由来のラミニン及び/又はそのフラグメントであり、より好ましくはヒトラミニン及び/又はそのフラグメントである。
 当該SKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニン及び/又はそのフラグメントは、天然型ラミニン及び/又はそのフラグメントであっても、その変異体であっても、あるいはそれらの組合せであってもよい。当該ラミニン及び/又はそのフラグメントの変異体の例としては、親となる天然型ラミニン又はそのフラグメント(例えばラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、ラミニン521、又はそれらのフラグメント)において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつインテグリン結合活性を有するポリペプチドが挙げられる。ここで、数個とは、例えば、2~10個であってもよく、2~8個であってもよく、2~6個であってもよく、2~4個であってもよい。よって本明細書において、ラミニンは、天然型ラミニン及びその変異体を包含する。ラミニンフラグメントについても同様である。
 さらに、当該SKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニン及び/又はそのフラグメントは、上述したラミニン及び/又はそのフラグメントにさらなる改変を加えた改変ラミニン及び/又はそのフラグメントであってもよい。該改変ラミニン及び/又はそのフラグメントの例としては、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、該ラミニン及び/又はそのフラグメント(本明細書において「パールカン修飾-ラミニン/フラグメント」ともいう)(特許文献3、5参照)が挙げられる。SKPsへの分化誘導の効率の観点からは、本発明においてSKPsへの分化誘導培養に用いられる該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、パールカン修飾-ラミニン/フラグメントであることが好ましい。該修飾に用いるパールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントは、ラミニン又はそのフラグメントと同種由来のものが好ましく、より好ましくはヒトパールカン(GenBank:NP_005520、NM_005529)、もしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントである。パールカンの増殖因子結合部位としては、パールカンのドメインI~III(例えば、ヒトパールカンのアミノ酸配列のN末端より22番目のバリンから1676番目のプロリンまでの領域)(The Journal of Biological Chemistry, 2003, 278:30106-30114)が挙げられ、このうち、このうちドメインI(Gly25-Pro196)が好ましい。該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントは、例えば、それを高発現する細胞から精製する方法、組換えタンパク質として製造する方法など、公知の方法に従って製造することができる。
 当該パールカン修飾-ラミニン/フラグメントにおいて、該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントは、ラミニン又はそのフラグメントのα鎖のN末端、α鎖のC末端、β鎖のN末端、及びγ鎖のN末端のうちの少なくとも1箇所に結合していればよい。したがって、該パールカン修飾-ラミニン/フラグメントは、該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントを1個、2個、3個、又は4個有し得、その各々は、全てパールカンであっても、全て増殖因子結合部位を含むパールカンフラグメントであってもよく、又は一部がパールカンで一部が増殖因子結合部位を含むパールカンフラグメントであってもよい。本発明に用いられる該パールカン修飾-ラミニン/フラグメントは、好ましくは、ラミニン又はそのフラグメントのα鎖のC末端にパールカンもしくはその増殖因子結合部位を1個結合したものであり、より好ましくは、ラミニンフラグメントのα鎖のC末端にパールカンの増殖因子結合部位を1個結合したものである。該パールカン修飾-ラミニン/フラグメントに含まれるラミニン、ラミニンフラグメント、ならびにパールカン及びその増殖因子結合部位の好ましい例は、上述したとおりである。
 当該パールカン修飾-ラミニン/フラグメントは、公知の遺伝子組換え技術を用いて、例えば特許文献3に記載された手順に従って調製することができる。より詳細には、ラミニン又はそのフラグメントをコードするDNAと、パールカン又はその増殖因子結合部位を含むフラグメントをコードするDNAとを連結して、パールカン又はその増殖因子結合部位を含むフラグメントとラミニン又はそのフラグメントとの融合タンパク質をコードするDNAを構築する。該融合タンパク質をコードするDNAを含むベクターを宿主細胞に導入して発現させることで、目的のパールカン修飾-ラミニン/フラグメントを調製することができる。あるいは、ラミニン又はそのフラグメントの適切な位置にパールカン又はその増殖因子結合部位を含むフラグメントを化学的に結合させることによって、目的のパールカン修飾-ラミニン/フラグメントを合成することができる。
 上述した本発明で利用可能なラミニン及び/又はそのフラグメントは、それらの構築、分離、精製、又は前述したパールカンもしくはそのフラグメントとの結合に用いられる配列、例えばタグ配列、リンカー配列等、を含んでいてもよい。
 本発明のSKPsの作製方法においては、当該ラミニン及び/又はそのフラグメントの存在下で、NCS細胞を培養してSKPsへと分化させる。本工程において、該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、NCS細胞からSKPsへの分化誘導培養の際の培養足場材として使用される。したがって、本発明の方法においては、従来のSKPs分化誘導培養方法のようにフィーダー細胞を用いる必要がなく、フィーダーフリーでの培養が可能となる。
 本発明のSKPsの作製方法で用いられるNCS細胞は、公知の方法により調製することができる。例えば、NCS細胞は、初期胚からNCS細胞を採取し、必要に応じて増殖させること、多能性幹細胞から分化誘導することなどによって調製することができる。本発明の方法で用いられるNCS細胞は、好ましくは、多能性幹細胞から分化誘導された、多能性幹細胞に由来するNCS細胞であり、より好ましくは、人工多能性幹細胞(iPS細胞)から分化誘導された、人工多能性幹細胞(iPS細胞)に由来するNCS細胞である。
 したがって、一実施形態において、本発明のSKPsの作製方法は、多能性幹細胞からNCS細胞を分化誘導して、多能性幹細胞に由来するNCS細胞を作製する工程をさらに含んでいてもよい。好ましい実施形態において、該多能性幹細胞に由来するNCS細胞を作製する工程は、ラミニン及び/又はそのフラグメントの存在下で多能性幹細胞を培養してNCS細胞へと分化させることを含む。
 さらに必要に応じて、上記NCS細胞への分化誘導を行う前に、多能性幹細胞を前培養してもよい。該前培養もまた、ラミニン及び/又はそのフラグメントの存在下で行われることが好ましい。該前培養の後、多能性を維持している幹細胞を、該NCS細胞への分化誘導に用いることができる。
 当該NCS細胞の作製工程で使用されるラミニン及び/又はそのフラグメントの種類としては、特に限定されず、上述したSKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニン及び/又はそのフラグメント;特許文献2~5に記載される多能性幹細胞の培養に用いられるラミニン、ラミニンフラグメント及び改変ラミニン、などが挙げられる。好ましくは、本工程で使用されるラミニン及び/又はそのフラグメントは、上述したSKPsへの分化誘導培養に利用可能なラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種であり得る。本工程で使用されるラミニン及び/又はそのフラグメントは、上述したSKPsの分化誘導に用いられるラミニン及び/又はそのフラグメントと同じ種類であっても、異なる種類であってもよい。好ましい実施形態において、当該NCS細胞の作製工程で使用されるラミニン及び/又はそのフラグメントは、上述したSKPsへの分化誘導培養に利用可能なパールカン修飾-ラミニン/フラグメントである。パールカン修飾-ラミニン/フラグメントを用いることで、NCS細胞への分化誘導の効率を向上させることができる。本発明の好ましい実施形態においては、上述したSKPsへの分化誘導培養に利用可能なパールカン修飾-ラミニン/フラグメントの存在下で、多能性幹細胞を培養してNCS細胞へと分化させた後、続けて該NCS細胞を培養してSKPsへと分化させる。
 当該NCS細胞の作製工程において、当該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養の際の培養足場材として使用される。したがって、本工程においては、従来の多能性幹細胞の培養方法のようにフィーダー細胞を用いる必要がなく、フィーダーフリーでの培養が可能となる。
本発明における多能性幹細胞の前培養、多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養、及びNCS細胞からSKPsへの分化誘導培養は、好ましくは、ex vivoで行われ、生きたヒト又は動物の個体上又は個体内での培養を含まない。したがって、本発明で培養足場材として使用される該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、好ましくは、ex vivoで使用され、生きたヒト又は動物の個体上又は個体内での培養には使用されない。
 本発明において、当該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、培養足場として機能する限り、いかなる方法で使用されてもよい。例えば、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培養基材上で細胞を培養してもよい。該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培養基材の例としては、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含有するコーティングを有する培養基材(例えばプレート、メッシュ、ディッシュ等)が挙げられ、その例としては、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含むコーティング剤によりコートすることで該ラミニン及び/又はそのフラグメントが吸着している培養基材が挙げられる。このような培養基材における該ラミニン及び/又はそのフラグメントの含有量は、該培養基材が培養物と接触する面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgであればよい。例えば、コーティングする面積1cm2あたり、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μg含むコーティング剤により、該培養基材をコーティング処理し、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを該培養基材に吸着させればよい。
 あるいは、本発明においては、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを添加した培地で細胞を培養してもよい。該培地に該ラミニン及び/又はそのフラグメントを添加する場合、細胞の播種に先立って培地に該ラミニン及び/又はそのフラグメントを添加してもよく、あるいは細胞と一緒に培地に該ラミニン及び/又はそのフラグメントを添加してもよい。該培地における該ラミニン及び/又はそのフラグメントの含有量を、培地1mLあたりの最終濃度として、好ましくは0.1~100μg、より好ましくは0.2~20μgになるように調整するとよい。
 当該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培養基材やコーティング剤、培地には、該ラミニン及び/又はそのフラグメント以外の足場材又は細胞接着分子が含まれていてもよい。該足場材又は細胞接着分子の例としては、ゼラチン、コラーゲン、マトリゲル、フィブロネクチン、ポリ-L-リジンなどが挙げられる。
 NCS細胞からSKPsへの分化誘導培養に用いる培地、及び多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養に用いる培地には、いずれも、幹細胞の分化誘導に通常用いられる分化培地を使用することができる。また多能性幹細胞の前培養には、幹細胞の維持培養に通常用いられる維持培地を使用することができる。これらの培地の基礎培地は、幹細胞の培養に通常用いられる基礎培地から適宜選択することができ、かつ市販品を使用することもできる。該基礎培地の例としては、MEM培地(Minimum Essential Medium)、BME培地(Basal Medium Eagle)、IMDM培地(Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium)、DMEM培地(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium)、ハム培地、RPMI培地(Roswell Park Memorial Institute medium)、Fischer’s培地、及びこれらの混合培地が挙げられる。このうち、DMEM/Ham’s F12培地(以下、単に「DMEM/F12培地」ともいう)が好ましい。フィーダーフリーでの培養の場合は、幹細胞のフィーダーフリーでの培養用に調製された基礎培地から適宜選択することができ、市販品を使用することもできる。その例としては、StemFit(登録商標)AK02N(味の素(株))などが挙げられる。
 当該培地は、血清含有培地であっても、無血清培地であっても、血清代替物を含有する培地であってもよいが、好ましくは無血清培地又は血清代替物を含有する培地である。該血清代替物は、血清中に含まれる成分である、アルブミン、トランスフェリン、脂肪酸、コラーゲン前駆体、微量元素(例えば亜鉛、セレン等)、栄養因子(EGF(上皮成長因子)、bFGF(塩基性線維芽細胞増殖因子)等)などの成分が含まれる組成物であり、その組成は細胞増殖能がある限り限定されない。具体的な例として、B-27(商標)サプリメント、N2サプリメント、ノックアウトシーラムリプレースメントなどが挙げられる。さらには、必要に応じてビタミン、緩衝剤、無機塩類、抗生物質(例えば、ペニシリン、カナマイシン、ストレプトマイシン)、2-メルカプトエタノール等、幹細胞の培地に通常用いられる成分を培地に含有させてもよい。好ましくは、該培地は、培養する細胞に対して異種の生物由来の成分を含まないゼノフリー培地である。なおフィーダーフリー、好ましくはさらにゼノフリーでの培養を実現できる限りにおいて、該培地は市販品を用いてもよい。
 当該NCS細胞からSKPsへの分化誘導培養に用いる分化培地は、血清代替物、EGF、及びbFGFからなる群より選ばれる少なくとも1種の栄養因子を含有していることが好ましく、血清代替物、EGF及びbFGFを含有していることがより好ましい。血清代替物としては、上述のB-27(商標)サプリメント、N2サプリメント、又はノックアウトシーラムリプレースメントが好ましく、B-27(商標)サプリメントがより好ましい。これらの栄養因子は、常法に従い調製してもよく、又は市販品を用いてもよい。該分化培地における該栄養因子の含有量は、培養条件、使用する多能性幹細胞の種類、阻害剤の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば、該培地中における血清代替物の濃度は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、かつ20質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、あるいは濃度範囲0.5~20質量%が好ましく、1~5質量%がより好ましい。また例えば、該培地中におけるEGF及びbFGFの濃度は、それぞれ、1ng/mL以上が好ましく、10ng/mL以上がより好ましく、かつ100ng/mL以下が好ましく、50ng/mL以下がより好ましく、あるいは濃度範囲1~100ng/mLが好ましく、10~50ng/mLがより好ましい。
 さらに、該分化培地にWntシグナルアゴニストを含有させることで、NCS細胞のSKPsへの分化誘導が促進され、SKPsの収率が向上する。本発明で用いられるWntシグナルアゴニストは、上記で定義したとおりであるが、好ましい例としては、上述したβ-カテニン経路を活性化する因子、及びGSK-3阻害剤等の細胞内β-カテニンの分解を阻害する因子が挙げられる。GSK-3阻害剤が好ましい。
 GSK-3阻害剤の例としては、アミノピリミジン化合物(例えばGSK-3 Inhibitor XVI、商品名CHIR99021など;CAS 252917-06-9)、ビス-インドロ(インジルビン)化合物(以下、「BIO」ともいう)(例えば、(2’Z,3’E)-6-ブロモインジルビン-3’-オキシム;CAS 667463-62-9)、BIOのアセトキシム化合物(以下、「BIO-アセトキシム」ともいう)(例えば、(2’Z,3’E)-6-ブロモインジルビン-3’-アセトキシム)、チアジアゾリジン(TDZD)化合物(例えば、4-ベンジル-2-メチル-1,2,4-チアジアゾリジン-3,5-ジオン)、オキソチアジアゾリジン-3-チオン化合物(例えば、2,4-ジベンジル-5-オキソチアジアゾリジン-3-チオン)、チエニルα-クロロメチルケトン化合物(例えば、2-クロロ-1-(4,4-ジブロモ-チオフェンー2-イル)-エタノン)、フェニルαブロモメチルケトン化合物(例えば、α-4-ジブロモアセトフェノン)、チアゾール含有尿素化合物(例えば、N-(4-メトキシベンジル)-N’-(5-ニトロ-1,3-チアゾール-2-イル)ユレア)、1H-ピラゾロ[3,4-b]キノキサリン-3-アミン:商品名NSC693868(CAS 40254-90-8)、(2,4ジクロロフェニル)-4-(1-メチル-1H-インドール-3-イル)-1H-ビロール-2,5-ジオン:商品名SB216763(CAS 280744-09-4)、3-[(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)アミノ]-4-(2-ニトロフェニル)-1H-ビロール-2,5-ジオン:商品名SB415286(CAS 264218-23-7)、GSK-3β inhibitor XII:商品名TWS119(CAS 601514-19-6)、GSK-3βペプチド阻害剤(例えばH-KEAPPAPPQSpP-NH2)、等が挙げられる。このうち、GSK-3 inhibitor XVI(CAS 252917-06-9)、(2’Z,3’E)-6-ブロモインジルビン-3’-オキシム(CAS 667463-62-9)、1H-ピラゾロ[3,4-b]キノキサリン-3-アミン(CAS 40254-90-8)、(2,4ジクロロフェニル)-4-(1-メチル-1H-インドール-3-イル)-1H-ビロール-2,5-ジオン(CAS 280744-09-4)、3-[(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)アミノ]-4-(2-ニトロフェニル)-1H-ビロール-2,5-ジオン(CAS 264218-23-7)、及びGSK-3β inhibitor XII(CAS 601514-19-6)から選ばれる少なくとも1種が好ましく、GSK-3 inhibitor XVIがさらに好ましい。
 上記に挙げたWntシグナルアゴニストは、常法に従い調製してもよく、又は市販品を用いてもよい。分化培地に含まれるWntシグナルアゴニストの含有量は、培養条件、使用するWntシグナルアゴニストの種類等に応じて、Wntシグナルが活性化され、かつ細胞増殖が停止しない範囲で適宜設定することができる。例えば、WntシグナルアゴニストとしてGSK-3 inhibitor XVIを用いる場合、培地中の該Wntシグナルアゴニストの濃度は、0.5μM以上が好ましく、2μM以上がより好ましく、かつ5μM以下が好ましく、4μM以下がより好ましい。あるいは、培地中の該Wntシグナルアゴニストの濃度範囲は0.5~5μMが好ましく、2~4μMがより好ましい。さらに好ましくは、培地中の該Wntシグナルアゴニストの濃度は3μMである。
 一方、多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養に用いる分化培地は、TGFβシグナル阻害剤及び/又はBMPシグナル阻害剤を含有していることが好ましい。これにより、NCS細胞への分化誘導が促進され、結果として目的とするSKPsの収率が向上する。該TGFβシグナル阻害剤の例としては、4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]-ベンズアミド(例えば、SB431542(商品名);CAS 301836-41-9)等が挙げられる。該BMPシグナル阻害剤の例としては、nogginやLDN193189(CAS 1062368-24-4)等が挙げられる。これらのTGFβシグナル阻害剤及びBMPシグナル阻害剤は、常法に従い調製してもよく、又は市販品を用いてもよい。該NCS細胞の作製に用いる分化培地における該TGFβシグナル阻害剤及びBMPシグナル阻害剤の含有量は、培養条件、使用する多能性幹細胞の種類、阻害剤の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば、該培地中におけるSB431542の濃度は、1μM以上が好ましく、5μM以上がより好ましく、かつ30μM以下が好ましく、20μM以下がより好ましく、あるいは濃度範囲1~30μMが好ましく、5~20μMがより好ましい。また例えば、該培地中におけるnogginの濃度は、10ng/mL以上が好ましく、100ng/mL以上がより好ましく、かつ1000ng/mL以下が好ましく、700ng/mL以下がより好ましく、あるいは濃度範囲10~1000ng/mLが好ましく、100~700ng/mLがより好ましい。
 多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導のための培養条件は、使用する細胞の種類等に応じて、適宜設定することができる。例えば、多能性幹細胞としてiPS細胞を用いる場合、NCS細胞への分化誘導のための培養期間は、好ましくは1~20日間である。NCS細胞からSKPsへの分化誘導のための培養条件もまた、適宜設定することができる。例えば、Wntシグナルアゴニストを含有する分化誘導培地で、好ましくは3~5日間NCS細胞を培養することで、効率的に細胞をSKPsに分化させることができる。本発明において、細胞の培養の手法は、接着培養及び浮遊培養のいずれであってもよいが、好ましくは接着培養が選択される。
 好ましい実施形態においては、上記の分化させたSKPsに対して、1回又は2回以上の継代培養を行う。継代培養を行うことで、純度の高い細胞集団としてSKPsを得ることができる。SKPsの継代方法及び継代回数は、培養条件などに応じて通常の継代方法から適宜選択することができる。例えば、接着培養系細胞については酵素等による細胞の剥離後、希釈培養により継代を行い、浮遊培養系細胞については希釈培養により継代を行う。
 分化したNCS細胞又はSKPsは、上述した各々の細胞についてのマーカータンパク質又はマーカー遺伝子の発現に基づいて同定することができる。あるいは、顕微鏡観察下での細胞形態などに基づいて細胞のNCS細胞又はSKPsへの分化を確認することができる。
 本発明のSKPsの作製方法では、NCS細胞からSKPsへの分化が高確率で起こるため、培養後の細胞からのSKPsの分離回収は必ずしも必要ない。一方、SKPsの純度をより高めるために、培養物からのSKPsの分離回収を行ってもよい。SKPsの分離回収は、常法により行うことができ、例えば、セルソーターを用いた方法、磁気ビーズを用いた方法などにより行うことができる。
 上述したように、本発明において、当該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養、及びNCS細胞からSKPsへの分化誘導培養において、培養足場材として使用される。したがって、さらなる一態様において、本発明は、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを有効成分とする、NCS細胞のSKPsへの分化誘導培養のための足場材を提供する。さらに本発明は、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを有効成分とする、多能性幹細胞のNCS細胞への分化誘導培養のための足場材を提供する。好ましい実施形態において、該多能性幹細胞のNCS細胞への分化誘導培養のための足場材に含まれるラミニン及び/又はそのフラグメントは、上述したパールカン修飾-ラミニン/フラグメントである。
 一実施形態において、該本発明の足場材は、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培養基材、例えば、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含有するコーティングを有する培養基材(例えばプレート、メッシュ、ディッシュ等)、より具体的には、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含むコーティング剤によりコートされることで該ラミニン及び/又はそのフラグメントが吸着している培養基材;該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含むコーティング剤;該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培養培地、などの形態で提供される。該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培養基材、コーティング剤、及び培養培地は、上述した該ラミニン及び/又はそのフラグメント以外の足場材又は細胞接着分子を含有していてもよい。また該コーティング剤は、通常の培養基材のコーティング剤に含有される他の成分(例えば溶媒として緩衝液)を含有していてもよい。また該培養培地は、通常の培養培地に含有される他の成分(例えば、上述したような基礎培地、血清、血清代替物、栄養因子等)を含有していてもよい。該培地がNCS細胞からSKPsへの分化誘導培養に使用される場合、該培地は、好ましくは、上述したWntシグナルアゴニストを含有し、より好ましくは該Wntシグナルアゴニストと、血清代替物、EGF及びbFGFを含有する。一方、該培地が多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養に使用される場合、該培地は、好ましくは、上述したTGFβシグナル阻害剤及び/又はBMPシグナル阻害剤を含有する。
 一実施形態において、該本発明の足場材は、該ラミニン及び/又はそのフラグメントからなるものであってもよい。この場合、該本発明の足場材は、好ましくは、培養基材のコーティング剤に添加するか、又は培地に添加することによって使用される。
 本発明の足場材が該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培養基材である場合、該培養基材における該ラミニン及び/又はそのフラグメントの含有量は、該培養基材が培養物と接触する面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgであればよい。本発明の足場材が該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含むコーティング剤である場合、該コーティング剤における該ラミニン及び/又はそのフラグメントの含有量は、該コーティング剤がコーティングする面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgであればよい。本発明の足場材が該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含む培地である場合、該培地中の該ラミニン及び/又はそのフラグメントの含有量は、該培地1mLあたりの最終濃度として、好ましくは0.1~100μg、より好ましくは0.2~20μgであればよい。該本発明の足場材を培養基材のコーティング剤に添加して使用する場合、その使用量を、該コーティング剤における該ラミニン及び/又はそのフラグメントの含有量が上述の範囲になるように調整するとよい。あるいは、該本発明の足場材を培地に添加して使用する場合、その使用量を、該培地1mLあたりの該ラミニン及び/又はそのフラグメントの最終濃度が上述の範囲になるように調整するとよい。
 さらに別の一態様において、本発明は、該本発明の足場材を含有する、NCS細胞からSKPsへの分化誘導培養のための培養基材を提供する。また本発明は、該本発明の足場材を含有する、NCS細胞からSKPsへの分化誘導培養のための細胞培養キットを提供する。
 さらに別の一態様において、本発明は、該本発明の足場材を含有する、多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養のための培養基材を提供する。また本発明は、該本発明の足場材を含有する、多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養のための細胞培養キットを提供する。好ましい実施形態において、該多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導培養のための培養基材又は細胞培養キットにおける、本発明の足場材に含まれるラミニン及び/又はそのフラグメントは、上述したパールカン修飾-ラミニン/フラグメントである。
 好ましい実施形態において、該本発明の培養基材は、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含有するコーティングを有する培養基材(例えばプレート、メッシュ、ディッシュ等)であり、より好ましくは、該ラミニン及び/又はそのフラグメントを含むコーティング剤によりコートされることで該ラミニン及び/又はそのフラグメントが吸着している培養基材である。好ましい実施形態において、該本発明の細胞培養キットは、該ラミニン及び/又はそのフラグメントに加えて、必要に応じて、培養基材、多能性幹細胞からNCS細胞への分化誘導もしくはNCS細胞からSKPsへの分化誘導のための分化培地やその添加剤、多能性幹細胞の維持培養のための培地やその添加剤、などを含んでいてもよい。該本発明の細胞培養キットに含まれる該ラミニン及び/又はそのフラグメントは、培養基材にコーティングされていてもよく、又は培養基材をコーティングするためのコーティング剤もしくは培地に含有されていてもよい。
 本発明はまた、例示的実施形態として以下の物質、製造方法、用途、方法等を包含する。但し、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
〔1〕皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法であって、
 神経堤幹細胞を、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で培養して皮膚由来多能性前駆細胞へと分化させること、
を含み、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
方法。
〔2〕好ましくは、前記神経堤幹細胞を作製する工程をさらに含み、
 該工程は、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で多能性幹細胞を培養して神経堤幹細胞へと分化させることを含み、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
〔1〕記載の方法。
〔3〕好ましくは、予めラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で前記多能性幹細胞を維持培養することをさらに含む、〔2〕記載の方法。
〔4〕前記ラミニンフラグメントが、
 好ましくは、インテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントであり、
 より好ましくは、ラミニンE8フラグメントを含むラミニンフラグメントである、
〔1〕~〔3〕のいずれか1項記載の方法。
〔5〕前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種が、
 好ましくは、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、前記ラミニン又はそのフラグメントを含み、
 より好ましくは、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、前記ラミニン又はそのフラグメントである、
〔1〕~〔4〕のいずれか1項記載の方法。
〔6〕前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが、
 好ましくは、パールカンのドメインI~IIIのいずれかを含むフラグメントであり、
 より好ましくは、パールカンのドメインIを含むフラグメントである、
〔5〕記載の方法。
〔7〕好ましくは、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下での神経堤幹細胞の培養が、該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培養基材上で該細胞を培養するか、又は該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培地で該細胞を培養することを含む、〔1〕~〔6〕のいずれか1項記載の方法。
〔8〕好ましくは、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下での多能性幹細胞の培養が、該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培養基材上で該細胞を培養するか、又は該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培地で該細胞を培養することを含む、〔2〕~〔7〕のいずれか1項記載の方法。
〔9〕好ましくは、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用量は、前記培養基材が培養物と接触する面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgであるか、又は、前記培地1mLあたりの最終濃度として、好ましくは0.1~100μg、より好ましくは0.2~20μgである、あるいは、
 前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を前記培養基材のコーティング剤に添加して使用する場合、該コーティング剤における該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、コーティングする面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgである、
〔7〕又は〔8〕記載の方法。
〔10〕好ましくは、前記神経堤幹細胞の培養が、Wntシグナルアゴニストを含有する分化培地で該細胞を培養することを含む、〔1〕~〔9〕のいずれか1項記載の方法。
〔11〕前記Wntシグナルアゴニストが、
 好ましくは、β-カテニン経路を活性化する因子であり、
 より好ましくは、β-カテニンのリン酸化酵素阻害剤であり、
 さらに好ましくは、GSK-3阻害剤であり、
 さらに好ましくは、アミノピリミジン化合物、ビス-インドロ(インジルビン)化合物(BIO)又はそのアセトキシム化合物、チアジアゾリジン(TDZD)化合物、オキソチアジアゾリジン-3-チオン化合物、チエニルα-クロロメチルケトン化合物、フェニルαブロモメチルケトン化合物、チアゾール含有尿素化合物、1H-ピラゾロ[3,4-b]キノキサリン-3-アミン、(2,4ジクロロフェニル)-4-(1-メチル-1H-インドール-3-イル)-1H-ビロール-2,5-ジオン、3-[(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)アミノ]-4-(2-ニトロフェニル)-1H-ビロール-2,5-ジオン、GSK-3β inhibitor XII、及びGSK-3βペプチド阻害剤からなる群より選択される少なくとも1種であり、
 さらに好ましくは、GSK-3 Inhibitor XVI、(2’Z,3’E)-6-ブロモインジルビン-3’-オキシム(CAS 667463-62-9)、1H-ピラゾロ[3,4-b]キノキサリン-3-アミン、(2,4ジクロロフェニル)-4-(1-メチル-1H-インドール-3-イル)-1H-ビロール-2,5-ジオン、3-[(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)アミノ]-4-(2-ニトロフェニル)-1H-ビロール-2,5-ジオン、及びGSK-3β inhibitor XIIからなる群より選択される少なくとも1種であり、
 さらに好ましくはGSK-3 Inhibitor XVIである、
〔10〕記載の方法。
〔12〕前記分化培地における前記Wntシグナルアゴニストの濃度が、好ましくは0.5~5μM、より好ましくは2~4μMである、〔10〕又は〔11〕記載の方法。
〔13〕好ましくは、前記神経堤幹細胞の培養が、栄養因子を含有する分化培地で該細胞を培養することを含み、
 該栄養因子が、
 好ましくは血清代替物、EGF、及びbFGFからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
 より好ましくは血清代替物、EGF及びbFGFである、
〔1〕~〔12〕のいずれか1項記載の方法。
〔14〕前記分化培地における前記血清代替物の濃度が、好ましくは0.5~20質量%、より好ましくは1~5質量%であり、
 前記分化培地における前記EGF及びbFGFの濃度が、それぞれ、好ましくは1~100ng/mL、より好ましくは10~50ng/mLである、
〔13〕記載の方法。
〔15〕好ましくは、前記多能性幹細胞を培養して分化させる工程が、TGFβシグナル阻害剤及びBMPシグナル阻害剤からなる群より選択される少なくとも1種を含有する分化培地で該細胞を培養することを含む、〔2〕~〔14〕のいずれか1項記載の方法。
〔16〕好ましくは、前記TGFβシグナル阻害剤が4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]-ベンズアミドであり、前記BMPシグナル阻害剤がnogginである、〔15〕記載の方法。
〔17〕好ましくは、前記皮膚由来多能性前駆細胞がネスチン及びフィブロネクチンを共発現する、〔1〕~〔16〕のいずれか1項のいずれか1項記載の方法。
〔18〕好ましくは、前記神経堤幹細胞がヒト由来神経堤幹細胞である、〔1〕~〔17〕のいずれか1項記載の方法。
〔19〕好ましくは、前記神経堤幹細胞が多能性幹細胞に由来する神経堤幹細胞である、〔1〕~〔18〕のいずれか1項記載の方法。
〔20〕好ましくは、前記神経堤幹細胞の培養がフィーダー細胞を用いることなく行われる、〔1〕~〔19〕のいずれか1項記載の方法。
〔21〕好ましくは、前記神経堤幹細胞の培養が異種由来成分の非存在下で行われる、〔1〕~〔20〕のいずれか1項記載の方法。
〔22〕神経堤幹細胞の作製方法であって、
 パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で、多能性幹細胞を培養して神経堤幹細胞へと分化させること、
を含み、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
方法。
〔23〕好ましくは、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で、前記多能性幹細胞を予め維持培養することをさらに含む、〔22〕記載の方法。
〔24〕前記ラミニンフラグメントが、
 好ましくは、インテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントであり、
 より好ましくは、ラミニンE8フラグメントを含むラミニンフラグメントである、
〔22〕又は〔23〕記載の方法。
〔25〕前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが、
 好ましくは、パールカンのドメインI~IIIのいずれかを含むフラグメントであり、
 より好ましくは、パールカンのドメインIを含むフラグメントである、
〔22〕~〔24〕のいずれか1項記載の方法。
〔26〕好ましくは、前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下での細胞の培養が、該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培養基材上で該細胞を培養するか、又は該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培地で該細胞を培養することを含む、〔22〕~〔25〕のいずれか1項記載の方法。
〔27〕好ましくは、前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用量は、前記培養基材が培養物と接触する面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgであるか、又は、前記培地1mLあたりの最終濃度として、好ましくは0.1~100μg、より好ましくは0.2~20μgである、
あるいは、
 前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を前記培養基材のコーティング剤に添加して使用する場合、該コーティング剤における該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、コーティングする面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgである、
〔26〕記載の方法。
〔28〕好ましくは、前記多能性幹細胞を培養して分化させる工程が、TGFβシグナル阻害剤及びBMPシグナル阻害剤からなる群より選択される少なくとも1種を含有する分化培地で該細胞を培養することを含み、
 より好ましくは、該TGFβシグナル阻害剤が4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]-ベンズアミドであり、前記BMPシグナル阻害剤がnogginである、
〔22〕~〔27〕のいずれか1項記載の方法。
〔29〕好ましくは、前記多能性幹細胞がヒト由来多能性幹細胞である、〔22〕~〔28〕のいずれか1項記載の方法。
〔30〕好ましくは、前記多能性幹細胞の培養がフィーダー細胞を用いることなく行われる、〔22〕~〔29〕のいずれか1項記載の方法。
〔31〕好ましくは、前記多能性幹細胞の培養が異種由来成分の非存在下で行われる、〔22〕~〔30〕のいずれか1項記載の方法。
〔32〕ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を有効成分とする、神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための足場材であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
足場材。
〔33〕パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を有効成分とする、多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための足場材であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
足場材。
〔34〕前記ラミニンフラグメントが、
 好ましくはインテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントであり、
 より好ましくは、ラミニンE8フラグメントを含むラミニンフラグメントである、
〔32〕又は〔33〕記載の足場材。
〔35〕前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種が、
 好ましくは、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、前記ラミニン又はそのフラグメントを含み、
 より好ましくは、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、前記ラミニン又はそのフラグメントである、
〔32〕~〔34〕のいずれか1項記載の足場材。
〔36〕前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが、
 好ましくは、パールカンのドメインI~IIIのいずれかを含むフラグメントであり、
 より好ましくは、パールカンのドメインIを含むフラグメントである、
〔33〕~〔35〕のいずれか1項記載の足場材。
〔37〕好ましくは、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有する培養基材であるか、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有するコーティングを有する培養基材であるか、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有するコーティング剤であるか、あるいは前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有する培地である、〔32〕~〔36〕のいずれか1項記載の足場材。
〔38〕前記培養基材における前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量が、該培養基材が培養物と接触する面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgであるか、
 前記培地における前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量が、該培地1mLあたりの最終濃度として、好ましくは0.1~100μg、より好ましくは0.2~20μgであるか、あるいは、
 前記コーティング剤における前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量が、該コーティング剤がコーティングする面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgである、
〔37〕記載の足場材。
〔39〕前記〔32〕、〔34〕~〔38〕のいずれか1項記載の足場材を含有する、神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための培養基材。
〔40〕前記〔32〕、〔34〕~〔38〕のいずれか1項記載の足場材を含有する、神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための細胞培養キット。
〔41〕前記〔33〕~〔38〕のいずれか1項記載の足場材を含有する、多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための培養基材。
〔42〕前記〔33〕~〔38〕のいずれか1項記載の足場材を含有する、多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための細胞培養キット。
〔43〕神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための足場材の製造における、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
使用。
〔44〕多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための足場材の製造における、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
使用。
〔45〕神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための足場材としての、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
使用。
〔46〕多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための足場材としての、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
 該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
使用。
〔47〕前記ラミニンフラグメントが、
 好ましくは、インテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントであり、
 より好ましくは、ラミニンE8フラグメントを含むラミニンフラグメントである、
〔43〕~〔46〕のいずれか1項記載の使用。
〔48〕前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種が、
 好ましくは、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、前記ラミニン又はそのフラグメントを含み、
 より好ましくは、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、該ラミニン又はそのフラグメントである、
〔43〕~〔47〕のいずれか1項記載の使用。
〔49〕前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが、
 好ましくは、パールカンのドメインI~IIIのいずれかを含むフラグメントであり、
 より好ましくは、パールカンのドメインIを含むフラグメントである、
〔44〕、〔46〕~〔48〕のいずれか1項記載の使用。
〔50〕好ましくは、前記足場材が、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有する培養基材であるか、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有するコーティングを有する培養基材であるか、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有するコーティング剤であるか、あるいは前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有する培地である、〔43〕~〔49〕いずれか1項記載の使用。
〔51〕前記培養基材における前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量が、該培養基材が培養物と接触する面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgであるか、
 前記培地における前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量が、該培地1mLあたりの最終濃度として、好ましくは0.1~100μg、より好ましくは0.2~20μgであるか、あるいは、
 前記コーティング剤における前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の含有量が、該コーティング剤がコーティングする面積1cm2あたり、好ましくは0.05~50μg、より好ましくは0.1~10μgである、
〔50〕記載の使用。
〔52〕神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための足場材として用いるための、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種、ここで該ラミニンは、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である。
〔53〕多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための足場材として用いるための、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種、ここで該ラミニンは、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である。
〔54〕ex vivo方法である、〔1〕~〔31〕のいずれか1項記載の方法。
〔55〕前記培養が生きたヒト又は動物の個体上又は個体内での培養を含まない、〔1〕~〔31〕のいずれか1項記載の方法。
〔56〕ex vivoにおける使用である、〔43〕~〔51〕のいずれか1項記載の使用。
〔57〕前記使用が生きたヒト又は動物の個体上又は個体内での使用を含まない、〔43〕~〔51〕のいずれか1項記載の使用。
 以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
参考例1 ラミニンの調製
 足場用のラミニンフラグメントとして、ラミニン111のE8フラグメント(LM111E8)、ラミニン121のE8フラグメント(LM121E8)、ラミニン332のE8フラグメント(LM332E8)、ラミニン421のE8フラグメント(LM421E8)、ラミニン511のE8フラグメント(LM511E8)、及びラミニン521のE8フラグメント(LM521E8)を国際公開公報第2014/103534号に記載の方法に従って調製した。
参考例2 パールカン修飾ラミニンの調製
(1)パールカン修飾LM511E8(P-LM511E8)の調製
 ヒトパールカンのドメインI(Gly25-Pro196)(以下、Pln-D1ともいう)フラグメントがヒトラミニンα5鎖E8フラグメントのC末端部に融合したラミニン511E8フラグメント(以下、パールカン修飾LM511E8、又はP-LM511E8ともいう)を、国際公開公報第2014/199754号に記載の方法に従って下記の手順で調製した。
(1-1)ヒトラミニンα5鎖、β1鎖、γ1鎖の各E8フラグメント発現ベクターの作製
 最初に、クローニング用プラスミドpBluescript KS(+)(Stratagene)を鋳型として、以下の3種類のプライマーセットを用いてPCRを行い、プラスミドのマルチクローニング部位内のEcoRVの5’側に6×Hisタグ(HHHHHH)をコードするDNA配列、HA(ヘマグルチニン)タグ(YPYDVPDYA)をコードするDNA配列、又はFLAGタグ(DYKDDDDK)をコードするDNA配列が挿入された3種類のpBluescript KS(+)をそれぞれ作製した。
(i) 6×Hisタグ導入用プライマー
  5’-ATGATGATGAAGCTTATCGATACCGT-3’(forward、配列番号1)
  5’-CATCATCATGATATCGAATTCCTGCA-3’(reverse、配列番号2)
(ii) HAタグ導入用プライマー
  5’-ATCATATGGATAAAGCTTATCGATACCGT-3’(forward、配列番号3)
  5’-GTGCCAGATTATGCAGATATCGAATTCCT-3’(reverse、配列番号4)
(iii) FLAGタグ導入用プライマー
  5’-ATCCTTGTAATCAAGCTTATCGATACCGT-3’(forward、配列番号5)
  5’-GATGATGATAAGGATATCGAATTCCT-3’(reverse、配列番号6)
 次に、ヒトラミニンα5鎖、β1鎖、γ1鎖の全長ヌクレオチド配列を含むプラスミド(The Journal of Biological Chemistry, 2004, 279:10946-10954)を鋳型として、以下のプライマーを用いたPCRを行い、α5鎖E8フラグメント(Ala2534-Ala3327)、β1鎖E8フラグメント(Leu1561-Leu1786)、及びγ1鎖E8フラグメント(Asn1362-Pro1609)に相当する領域を増幅した。
(iv) α5鎖E8フラグメント増幅用プライマー
  5’-GCTGCCGAGGATGCTGCTGGCCAGG-3’(forward、配列番号7)
  5’-CTAGGCAGGATGCCGGGCGGGCTGA-3’(reverse、配列番号8)
(v) β1鎖E8フラグメント増幅用プライマー
  5’-CTTCAGCATAGTGCTGCTGACATTG-3’(forward、配列番号9)
  5’-TTACAAGCATGTGCTATACACAGCAAC-3’(reverse、配列番号10)
(vi) γ1鎖E8フラグメント増幅用プライマー
  5’-AATGACATTCTCAACAACCTGAAAG-3’(forward、配列番号11)
  5’-CTAGGGCTTTTCAATGGACGGGGTG-3’(reverse、配列番号12)
 増幅したDNA断片を、タグ配列を付加したpBluescript KS(+)のマルチクローニング部位のEcoRV部位に挿入した後、5’側のタグをコードする配列を含めて増幅したDNA断片を制限酵素EcoRIとHindIIIで切り出し、哺乳細胞用発現ベクターpSecTag2B(Invitrogen、マウスIg-κ鎖V-J2-CシグナルペプチドをコードするDNA配列を内在に有する)に挿入し、ヒトα5鎖E8フラグメント(N末端側に6×Hisタグを含む)、ヒトβ1鎖E8フラグメント(N末端側にHAタグを含む)、及びヒトγ1鎖E8フラグメント(N末端側にFLAGタグを含む)の発現ベクターをそれぞれ作製した。
(1-2)パールカンドメイン融合ラミニンα5鎖E8フラグメント発現ベクターの作製
 ヒトラミニンα5鎖E8フラグメント発現ベクターを鋳型として、以下のプライマーを用いてPCRを行い、ヒトラミニンα5鎖E8フラグメントのC末端部分(Leu570-Pro772)とヒトラミニンα1鎖G3-G4ドメイン間リンカー配列(DAEDSKLLPEPRAFP、配列番号13)をコードするDNA断片を増幅した。
(vii) リンカー配列導入のための増幅用プライマー
 5’-CCTCAAGCGGCTGAACACGACAGGCG-3’(forward、配列番号14)
 5’-ATATGGATCCTGGAAAAGCCCGGGGCTCTGGCAAGAGCTTGCTGTCCTCTGCATCAGGCCCCAGGCCCGG-3’
(reverse、配列番号15、制限酵素BamHI認識配列が含まれている)
得られたDNA断片を制限酵素AscI(この制限酵素の認識配列はヒトラミニンα5鎖E8フラグメントのC末端部分をコードするDNA配列内に存在する)とBamHIで消化し、DNA断片1とした。
 ヒトパールカン発現ベクター(Journal of Biological Chemistry, 2010, 285(47):36645-36655)を鋳型として、以下のプライマーを用いてPCRを行い、ヒトパールカンのドメインI(Pln-D1)(Gly25-Pro196)にHisタグをC末端に付加した配列をコードするDNA断片を増幅した。
(viii) Pln-D1配列増幅用プライマー
  5’-ATATATATGGATCCGGGCTGAGGGCATACGATGGCTTGTCTCTG-3’
(forward、配列番号16、制限酵素BamHI認識配列が含まれている)
  5’-ATATATATGCGGCCGCCTAATGATGATGATGATGATGTGGGAACTGGGGCACTGTGCCCAG-3’
(reverse、配列番号17、制限酵素NotI認識配列が含まれている)
得られたDNA断片を制限酵素BamHIとNotIで消化し、DNA断片2とした。
 ヒトラミニンα5鎖E8フラグメント発現ベクターを制限酵素AscIとNotIで消化して得られたヒトラミニンα5鎖E8フラグメントのN末端部分(Met1-Asp610)を含む発現ベクター断片に、上記のDNA断片1及び2を挿入し、Pln-D1融合ヒトラミニンα5鎖E8フラグメント発現ベクターを作製した。
(1-3)Pln-D1融合ラミニンフラグメントの発現及び精製
 Pln-D1融合ヒトラミニンα5鎖E8フラグメント発現ベクターを、ヒトβ1鎖E8フラグメント(N末端側にHAタグを含む)発現ベクター及びヒトγ1鎖E8フラグメント(N末端側にFLAGタグを含む)発現ベクターと混合して、ヒト腎臓由来293F細胞にトランスフェクトし、72時間培養を行った後、培養液を回収し、Ni-NTA agaroseとANTI-FLAG M2 affinity Gel(シグマ)を用いたアフィニティークロマトグラフィーにより、Pln-D1が融合したラミニン511のE8フラグメント(P-LM511E8)を精製した。
(2)パールカン修飾LM111E8(P-LM111E8)の調製
 α5鎖E8をα1鎖E8に変更した以外は(1)と同様の手順で、Pln-D1が融合したラミニン111のE8フラグメント(P-LM111E8)を調製した。
(3)パールカン修飾LM121E8(P-LM121E8)の調製
 α5鎖E8をα1鎖E8に、及びβ1鎖E8をβ2鎖E8に変更した以外は(1)と同様の手順で、Pln-D1が融合したラミニン121のE8フラグメント(P-LM121E8)を調製した。
(4)パールカン修飾LM332E8(P-LM332E8)の調製
 α鎖、β鎖及びγ鎖にα3鎖、β3鎖及びγ2鎖を用いた以外は(1)と同様の手順で、Pln-D1が融合したラミニン332のE8フラグメント(P-LM332E8)を調製した。
(5)パールカン修飾LM421E8(P-LM421E8)の調製
 α鎖、β鎖及びγ鎖にα4鎖、β2鎖及びγ1鎖を用いた以外は(1)と同様の手順で、Pln-D1が融合したラミニン421のE8フラグメント(P-LM421E8)を調製した。
(6)パールカン修飾LM521E8(P-LM521E8)の調製
 β1鎖E8をβ2鎖E8に変更した以外は(1)と同様の手順で、Pln-D1が融合したラミニン521のE8フラグメント(P-LM521E8)を調製した。
実施例1 ラミニン足場の構築
(1)ラミニン足場の構築
 参考例1で準備した各種ラミニン又は参考例2で調製したパールカン修飾ラミニンは、予め培養基材にコーティングするか、又は細胞と同時に培地に添加した。予めコーティングする場合は、Dulbecco’s phosphate-buffered saline (DPBS)(Life Technologies社製、カタログ番号:14190-250)に各種ラミニンを溶解させ、得られたラミニン溶液(ラミニン2.5μg/mL含有)を培養基材(35mm径ディッシュ)の表面に広げ(ラミニン最終濃度:約0.5μg/コーティング面積cm2)、37℃で1時間静置した後、DPBSで洗浄し、該培養基材にコーティングを形成した。培地に添加する場合は、培地中の最終濃度が1.25μg/mLの範囲になるように、培地への各種ラミニンの添加量を調整した。これらのラミニン足場を含む培養環境下で、以下の実施例での細胞培養を行った。
実施例2 皮膚由来多能性前駆細胞(SKPs)の作製
(1)iPS細胞の培養
 多能性幹細胞として、ヒト由来のiPS細胞(クローン名:1231A3、京都大学iPS研究所CiRAより購入)を用いた。なお、1231A3株は、African Americanの女性の末梢血単核球にエピソーマルベクターを用いてpCE-hOCT3/4、pCE-hSK、pCE-hUL、pCE-mp53DD及びpCXB-EBNA1 を導入して得られたiPS細胞である。iPS細胞は入手機関が推奨する培養方法に従って維持培養した。すなわち、ヒトiPS細胞用培地としてStemFit(登録商標)(AK02N、味の素(株))を用いて、37℃、5%CO2のインキュベーターで、Sci. Rep, 4, 2014, 3594; DOI:10.1038/srep03594に記載の方法に従って、細胞を培養した。足場用のラミニンフラグメントとしては、LM111E8、LM121E8、LM332E8、LM421E8、LM511E8、及びLM521E8(実施例1記載の手順で事前にディッシュにコーティングした)を用いた。
(2)ヒトiPS細胞由来神経堤幹(NCS)細胞の調製
 Nature Protocols, 2010, 5:688-701、又はCell Reports, 2013, 3:1140-1152に記載の方法に基づいて、(1)で培養したiPS細胞をNCS細胞へと分化させた。該iPS細胞を、noggin(R&D Systems社製、カタログ番号:6057-NG-100/CF、500ng/mL)及び/又はSB431542(TOCRIS社製、カタログ番号:1614、10μM)を含むStemFit(登録商標)AK02N(添加剤C無添加)培地で5日間~2週間培養することにより、NCS細胞への分化を誘導した。なお、分化誘導培養における足場としては、iPS細胞からNCS細胞への分化誘導時には継代しないことから、iPS細胞培養時にコーティングしたラミニンフラグメントがそのまま存在している。
(3)NCS細胞からSKPsへの分化誘導
 B-27(商標)サプリメント(Life Technologies社製、カタログ番号:17504-044、2質量%)、EGF(R&D Systems社製、カタログ番号:336-EG-200、20ng/mL)、bFGF(Wako社製、カタログ番号:064-04541、40ng/mL)、ペニシリン/ストレプトマイシン(Life Technologies社製、カタログ番号:15140-122、50U、50μg/mL)、及びCHIR99021(Cayman社製、カタログ番号:13122、3μM)を含むDMEM/F12培地(Life Technologies社製、カタログ番号:10565-018)により、(2)で調製したNCS細胞を3~5日間培養して、NCS細胞からSKPsへの分化を誘導した。なお、分化誘導培養における足場としては、NCS細胞からSKPsへの分化誘導時には継代しないことから、iPS細胞培養時にコーティングしたラミニンフラグメントがそのまま存在している。次いで、SKPsへ分化した細胞を培養細胞分離/分散溶液(商品名:Accutase、BD Biosciences社製、カタログ番号:561527)を用いて、ラミニンフラグメント足場なしで継代培養し、次いでB-27(商標)サプリメント(2質量%)、EGF(20ng/mL)、bFGF(40ng/mL)、ペニシリン/ストレプトマイシン(Life Technologies社製、カタログ番号:15140-122、50U、50μg/mL)を含むDMEM/F12培地でさらに培養した。
(4)マーカータンパク質の発現
 (3)で分化誘導された細胞におけるマーカータンパク質の発現を調べた。ラミニン存在下で分化誘導した継代培養後の細胞(iPS-SKPs P1)について、SKPsに特有のマーカータンパク質(ネスチン及びフィブロネクチン)の発現を免疫組織蛍光染色により調べた。細胞をD-PBS(-)で洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで15分間固定した。固定した細胞をD-PBS(-)で洗浄後、Triton X-100(0.5質量%)のPBS溶液で5分間処理し、再びD-PBS(-)で洗浄後、10%ヤギ血清(ニチレイ社製、カタログ番号:426041)にて室温で1時間ブロッキングした。その後、表2に示す1次抗体(室温、2時間)及び2次抗体(室温、1時間)で細胞を処理し、Hoechst33258(同仁化学研究所製、カタログ番号:H341)で核を染色後、フルオロマウントG(Southern Biotech社製、カタログ番号:0100-01)に包埋し、マーカータンパク質の発現を蛍光顕微鏡下で観察した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(5)結果
 NCS細胞からSKPsへの分化の誘導を示す顕微鏡写真を図1に示す。iPS-NCS(図1、1段目)は分化誘導の開始直前の細胞の顕微鏡写真を示し、iPS-SKPs P0(図1、2段目)は分化誘導4日後(継代前)の細胞の顕微鏡写真を示し、iPS-SKPs P1(図1、3段目)は継代培養後の細胞の顕微鏡写真を示す(全て倍率:40倍)。また、得られた細胞におけるSKPsのマーカータンパク質(ネスチン、及びフィブロネクチン)の発現が蛍光顕微鏡下で観察された。なお同時に行ったHoechst染色により、マーカー発現が観察された位置に生細胞が存在することが確認された(図1、4段目)(全て倍率:50倍)。図1に示すように、ラミニン111、121、332、421、511及び521のフラグメントを含む培養環境下では、NSCからSKPsへの分化が観察された。特にラミニン111、332、421及び511のフラグメントの存在下で高効率にSKPsへの分化が誘導された。
実施例3 修飾ラミニンフラグメント存在下でのSKPsの作製
(1)SKPsの作製
 実施例2の(1)~(3)と同様の手順で、iPS細胞からNCS細胞を調製し、得られたNCS細胞からSKPsを分化誘導した。SKPsへの分化誘導培地におけるCHIR99021の濃度は3μMとした。SKPsへの分化誘導の培養期間は4日間とした。iPS細胞の維持培養、NCS細胞への分化誘導、及びSKPsへの分化誘導における足場用のラミニンフラグメントとしては、LM111E8、LM121E8、LM332E8、LM421E8、LM511E8、及びLM521E8、ならびにパールカン修飾ラミニンフラグメント P-LM111E8、P-LM121E8、P-LM332E8、P-LM421E8、P-LM511E8、及びP-LM521E8(いずれも実施例1記載の手順で事前にディッシュにコーティングした)を用いた。分化誘導したSKPsは、ラミニンフラグメント足場なしで継代培養した。iPS細胞からSKPsを得るまでの培養の総日数は9日間であった。
 (1)の手順で得られたSKPsを示す顕微鏡写真を図2に示す。図2に示すように、パールカン修飾ラミニンフラグメントの存在下では、非修飾ラミニンフラグメント存在下での培養と比べて、NSCからSKPsへの分化誘導効率の上昇が認められた。
(2)マーカー遺伝子の発現
 (1)で分化誘導された細胞におけるマーカー遺伝子の発現を調べた。パールカン修飾ラミニンフラグメント(P-LM111E8)存在下で分化誘導した細胞について、分化誘導後かつ継代培養前(iPS-SKPs P0)、及び継代培養後(iPS-SKPs P1)における表3に示すマーカー遺伝子の発現をPCR法により調べた。表3に示すマーカーのうち、Nestin遺伝子、Slug遺伝子、Sox9遺伝子、Dermo-1遺伝子、BMP-4遺伝子、及びWnt-5a遺伝子はSKPsマーカーであり(Nat Cell Biol, 2004, 6:1082-1093, Stem Cell, 2005, 23,:727-737)、Versican遺伝子及びCD133遺伝子は毛乳頭細胞マーカーである(J Dermatol Sci,39, 2005, 147-154)。GAPDH遺伝子はコントロールとして用いた。
 細胞サンプルからRNeasy Mini kit(QIAGEN社製、カタログ番号:74104)を用いて全RNAを抽出した。抽出した全RNAの濃度を測定し、一定量の全RNAを用いてHigh capacity RNA-to-cDNA Kit(Applied Biosystems社製、カタログ番号:4387406)により逆転写反応を行った。得られたcDNAサンプル1μLを鋳型とし、表3に示すプライマーセットを用いて、50μLの系でPCR反応を行った。酵素はKOD-Plus-Ver.2(TOYOBO社製、カタログ番号:KOD-211)を用いた。PCRは[94℃、2min→(98℃、10秒;63℃、30秒;68℃、30秒)×25~35サイクル]の反応プロトコールで実施した。反応液5μLを1.5%アガロースゲル(タカラバイオ社製、カタログ番号:50071)/TBEバッファー(関東化学社製、カタログ番号:46510-78)を用いて100Vで電気泳動した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 電気泳動の結果を図3に示す。図3に示すように、分化誘導後の細胞にSKPsマーカー遺伝子の発現が検出された。これらのSKPsマーカーのほとんどが、P0とP1で発現が変わらないか、又はP1で発現が増加していた。したがって、(1)で分化誘導された細胞がSKPsであることが確認された。
(3)マーカータンパク質の発現
 (1)で分化誘導された細胞におけるマーカータンパク質の発現を調べた。パールカン修飾ラミニンフラグメント(P-LM111E8)存在下で分化誘導した継代培養後の細胞(iPS-SKPs P1)について、実施例2(4)と同様の手順で、SKPsに特有のマーカータンパク質(ネスチン、フィブロネクチン及びαSMA)の発現を免疫組織蛍光染色により調べた。用いた1次抗体及び2次抗体は表4のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 結果を図4に示す。ここで、図4(A)、(B)及び(C)は、それぞれネスチン、フィブロネクチン及びαSMAの発現を示す蛍光顕微鏡写真である。図4に示すように、継代培養後の細胞のほぼ全てでSKPsに特有のマーカータンパク質の発現が認められた。したがって、(1)で分化誘導された細胞がSKPsであることが確認された。
実施例4 SKPsから組織細胞への分化誘導
 実施例3で得られたパールカン修飾ラミニンフラグメント(P-LM111E8)存在下で分化誘導した継代培養後のSKPsについて、組織細胞への分化誘導能を調べた。
(1)脂肪細胞への分化の誘導
 継代培養後のSKPsを、3×105cellsで35mm径ディッシュに播種した。24時間培養後、3-イソブチル-1-メチルキサンチン(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:I7018、0.45nM)、インスリン(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:I3536、2.07μM)、デキサメタゾン(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:D4902、100nM)、ウサギ血清(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:R4505、15%)、ペニシリン/ストレプトマイシン(Life Technologies社製、カタログ番号:15140-122、100U、100μg/mL)を含むMEM培地(Life Technologies社製、カタログ番号:42360-032)に交換し、さらに2週間培養した。その後、Oil Red O staining Kit(ScienCell Research Laboratories社製、カタログ番号:0843)を用い、添付のプロトコールに従って、細胞のOil Red O染色を行った。
(2)骨細胞への分化の誘導
 継代培養後のSKPsを3×105cellsで35mm径ディッシュに播種した。24時間培養後、デキサメタゾン(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:D4902、100nM)、β-glycerophosphate(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:G9422、10mM)、L-Ascorbic acid-2-phosphate(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:A8960、50μM)、ウシ血清(Hyclone社製、カタログ番号:SH30070.03、10質量%)、ペニシリン/ストレプトマイシン(Life Technologies社製、カタログ番号:15140-122、100U、100μg/mL)を含むMEM培地(Life Technologies社製、カタログ番号:42360-032)に交換し、さらに2週間培養した。その後、Alkaline Phosphatasee Substrate Kit(Vector Laboratories社製、カタログ番号:SK-5300)を用い、添付のプロトコールに従って、細胞のアルカリフォスファターゼ染色を行った。
(3)シュワン細胞への分化の誘導
 継代培養後のSKPsを、SKPs培養用培地〔2% B-27(商標)サプリメント(Life Technologies社製、カタログ番号:17504-044)、20ng/mL EGF(R&D Systems社製、カタログ番号:336-EG-200)、40ng/mL bFGF(Wako社製、カタログ番号:064-04541)、50Uペニシリン、50μg/mLストレプトマイシン(Life Technologies社製、カタログ番号:15140-122)を含むDMEM/F12培地(Life Technologies社製、カタログ番号:10565-018)〕を用い、予め25倍希釈したラミニン111(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:L4544)及び0.1mg/mL Poly-L-lysine(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:P4707)でコーティングした培養皿(35mm径ディッシュ)に、4.8×104cellsで播種した。24時間培養後、5μM Forskoline(Sigma Aldrich社製、カタログ番号:F3917)、50ng/mL Heregulin-1β(Peprotech社製、カタログ番号:100-03)、2% N2サプリメント(Life Technologies社製、カタログ番号:17502-048)、1%ウシ血清(Hyclone社製、カタログ番号:SH30070.03E)を含むDMEM/F12培地(Life Technologies社製、カタログ番号:10565-018)に交換し、さらに2~3週間培養した。培養中、培地は2~3日に1回交換した。得られた細胞をD-PBS(-)で洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで15分間固定した。固定した細胞をD-PBS(-)で洗浄後、0.5% Triton X-100のPBS溶液で5分間処理し、再びD-PBS(-)で洗浄後、10%ヤギ血清(ニチレイ社製、カタログ番号:426041)にて室温で1時間ブロッキングした。次いで、1次抗体(抗S100β抗体、Sigma Aldrich社製、カタログ番号:S2532、室温、2時間)、及び2次抗体(Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG(H+L)、Life Technologies社製、カタログ番号:A11029、室温、1時間)で細胞を処理した。その後、DAPI(DOJINDO社製、カタログ番号:FK045)で核を染色後、フルオロマウントG(Southern Biotech社製、カタログ番号:0100-01)に包埋し、シュワン細胞に特有のマーカータンパク質(S100β)の発現を蛍光顕微鏡下で観察した。
(4)顕微鏡観察
 染色した細胞の顕微鏡観察像を図5に示す。図5(A)では、細胞中に染色された脂質が観察され、SKPsが脂肪細胞に分化したことが示された。図5(B)では、アルカリフォスファターゼ陽性細胞が認められ、SKPsが骨細胞に分化したことが示された。図5(C)では、S100β陽性細胞が認められ、SKPsがシュワン細胞に分化したことが示された。したがって、実施例3で得られた細胞が、脂肪細胞、骨細胞、及びシュワン細胞などのグリア細胞に分化可能なSKPsであることが確認された。
実施例5 ゼノフリー条件でのSKPsの作製
 実施例2の(1)~(3)と同様の手順のゼノフリー条件下で、iPS細胞からNCS細胞を調製し、得られたNCS細胞からSKPsを分化誘導した。ゼノフリー試薬としては、noggin(SIGMA社製、カタログ番号:H66416-10UG、500ng/mL)、B-27(商標)サプリメント XenoFree CTS(Life Technologies社製、カタログ番号:A14867-01、2質量%)、EGF(ヒゲタ醤油社製、カタログ番号:REG100UG、20ng/mL)、bFGF(ReproCell社製、カタログ番号:RCHEOT005,006、40ng/mL)を用いた。SKPsへの分化誘導培地におけるCHIR99021の濃度は3μMとした。SKPsへの分化誘導の培養期間は4日間とした。iPS細胞の維持培養、NCS細胞への分化誘導、及びSKPsへの分化誘導における足場用のラミニンフラグメントとしては、LM111E8、LM511E8、ならびにパールカン修飾ラミニンフラグメント P-LM111E8、及びP-LM511E8(いずれも実施例1記載の手順で事前にディッシュにコーティングした)を用いた。
 得られたNCS細胞からSKPsへの分化誘導を示す顕微鏡写真を図6に示す。iPS-NCS(図6上)は分化誘導の開始直後の細胞の顕微鏡写真を示し、iPS-SKPs P0(図6中)は分化誘導4日後(継代前)の細胞の顕微鏡写真を示し、iPS-SKPs P1(図6下)は継代培養後の細胞の顕微鏡写真を示す(全て倍率:40倍)。図6に示すように、ラミニンフラグメント及びパールカン修飾ラミニンフラグメントの存在下では、ゼノフリー条件においてもSKPsへの分化が可能であった。
実施例6 ヒトiPS細胞由来神経堤幹(NCS)細胞の同定
 実施例2の(1)~(2)の手順で得られたラミニンフラグメント及びパールカン修飾ラミニンフラグメント(LM111E8及びP-LM111E8)存在下で分化誘導したNCSの性質を調べた。実施例2(2)の手順によるNCS細胞への分化培養の直前(分化0日、0d)から8日培養後(8d)までの細胞を用いて、実施例3(2)と同様の手順で、cDNAサンプル2μLを鋳型とし、表5に示すプライマー及びプローブを用いて、20μLの系でPCR反応を行った。PCRにはTaqman Fast Universal PCR Master Mix(Applied Biosystems社製、カタログ番号:4352042)を用いた。NCSへの分化の指標としては神経成長因子受容体(Nerve Growth Factor Receptor:p75)の遺伝子発現を検出した。内部標準としてRPLP0を用いた。遺伝子発現の変化は、内部標準で標準化した発現量に基づいて、分化0日(0d)での各遺伝子の発現量を1とした場合の相対的な発現量として示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 結果を図7に示す。分化誘導が進むに従い、NCS細胞のマーカー遺伝子であるp75の発現上昇が認められた。従って、ラミニンフラグメント及び修飾ラミニンフラグメント上においてNCS細胞への分化誘導が可能であることが分かった。
実施例7 ラミニンフラグメント存在下でのSKPsの分化誘導率
 実施例3(1)と同様の手順でSKPsを分化誘導した。足場用のラミニンフラグメントとしては、ラミニンフラグメントとして、LM111E8、LM121E8、LM332E8、LM421E8、LM511E8、及びLM521E8、ならびに、パールカン修飾ラミニンフラグメントとして、P-LM111E8、P-LM121E8、P-LM332E8、P-LM421E8、P-LM511E8、及びP-LM521E8を用いた。分化誘導したSKPs(継代培養前:iPS-SKPs P0)を、同希釈率で48ウェルプレートに継代した(iPS-SKPs P1)。継代培養は、ラミニンフラグメント足場なしで行った。継代3日後の培養物の細胞数を、Cell Counting Kit-8(DOJINDO LABORATORIES、カタログ番号:347-07621)を用いて測定した。培養物にキットの試薬溶液を加え、37℃、5%CO2のインキュベーターで一定時間(1~3時間)培養した後、マイクロプレートリーダーで450nmの吸光度を測定することで、培養物の呼吸活性(生細胞数)を評価した。
 結果を図8に示す。いずれの種類のラミニンフラグメントにおいても、非修飾フラグメントと比較して、パールカン修飾ラミニンフラグメントを用いた場合、分化誘導された細胞数が統計学的に有意に多かった(t検定、P < 0.0005)。

Claims (27)

  1.  皮膚由来多能性前駆細胞の作製方法であって、
     神経堤幹細胞を、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で培養して皮膚由来多能性前駆細胞へと分化させること、
    を含み、
     該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
    方法。
  2.  前記神経堤幹細胞を作製する工程をさらに含み、
     該工程は、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で多能性幹細胞を培養して神経堤幹細胞へと分化させることを含み、
     該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
    請求項1記載の方法。
  3.  前記ラミニンフラグメントがインテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントである、請求項1又は2記載の方法。
  4.  前記ラミニンフラグメントがラミニンE8フラグメントを含むラミニンフラグメントである、請求項1~3のいずれか1項記載の方法。
  5.  前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種が、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、前記ラミニン又はそのフラグメントである、請求項1~4のいずれか1項記載の方法。
  6.  前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下での神経堤幹細胞の培養が、該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培養基材上で該細胞を培養するか、又は該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培地で該細胞を培養することを含む、請求項1~5のいずれか1項記載の方法。
  7.  前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下での多能性幹細胞の培養が、該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培養基材上で該細胞を培養するか、又は該ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培地で該細胞を培養することを含む、請求項2~6のいずれか1項記載の方法。
  8.  前記神経堤幹細胞の培養が、Wntシグナルアゴニストを含有する分化培地で該細胞を培養することを含む、請求項1~7のいずれか1項記載の方法。
  9.  前記多能性幹細胞の培養が、TGFβシグナル阻害剤及びBMPシグナル阻害剤からなる群より選択される少なくとも1種を含有する分化培地で該細胞を培養することを含む、請求項2~8のいずれか1項記載の方法。
  10.  前記皮膚由来多能性前駆細胞がネスチン及びフィブロネクチンを共発現する、請求項1~9のいずれか1項記載の方法。
  11.  前記神経堤幹細胞がヒト由来神経堤幹細胞である、請求項1~10のいずれか1項記載の方法。
  12.  神経堤幹細胞の作製方法であって、
     パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下で、多能性幹細胞を培養して神経堤幹細胞へと分化させること、
    を含み、
     該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
    方法。
  13.  前記ラミニンフラグメントがインテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントである、請求項12記載の方法。
  14.  前記ラミニンフラグメントがラミニンE8フラグメントを含むラミニンフラグメントである、請求項12又は13記載の方法。
  15.  前記パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の存在下での細胞の培養が、該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培養基材上で該細胞を培養するか、又は該パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合したラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含む培地で該細胞を培養することを含む、請求項12~14のいずれか1項記載の方法。
  16.  前記多能性幹細胞の培養が、TGFβシグナル阻害剤及びBMPシグナル阻害剤からなる群より選択される少なくとも1種を含有する分化培地で該細胞を培養することを含む、請求項12~15のいずれか1項記載の方法。
  17.  前記多能性幹細胞がヒト由来多能性幹細胞である、請求項12~16のいずれか1項記載の方法。
  18.  前記細胞の培養がフィーダー細胞を用いることなく行われる、請求項1~17のいずれか1項記載の方法。
  19.  前記細胞の培養が異種由来成分の非存在下で行われる、請求項1~18のいずれか1項記載の方法。
  20.  神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための足場材の製造における、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
     該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
    使用。
  21.  神経堤幹細胞の皮膚由来多能性前駆細胞への分化誘導培養のための足場材としての、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
     該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
    使用。
  22.  前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種が、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、前記ラミニン又はそのフラグメントである、請求項20又は21記載の使用。
  23.  多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための足場材の製造における、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
     該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
    使用。
  24.  多能性幹細胞の神経堤幹細胞への分化誘導培養のための足場材としての、パールカンもしくはその増殖因子結合部位を含むフラグメントが結合した、ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種の使用であって、
     該ラミニンが、ラミニン111、ラミニン121、ラミニン332、ラミニン421、ラミニン511、及びラミニン521、ならびにそれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である、
    使用。
  25.  前記ラミニンフラグメントがインテグリン結合活性を有するラミニンフラグメントである、請求項20~24のいずれか1項記記載の使用。
  26.  前記ラミニンフラグメントがラミニンE8フラグメントを含むラミニンフラグメントである、請求項20~25のいずれか1項記載の使用。
  27. 前記足場材が、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有する培養基材であるか、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有するコーティングを有する培養基材であるか、前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有するコーティング剤であるか、あるいは前記ラミニン及びそのフラグメントからなる群より選択される少なくとも1種を含有する培地である、請求項20~26のいずれか1項記載の使用。
     
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