JP2003018984A - Method for producing cell having multiple differentiation potency - Google Patents
Method for producing cell having multiple differentiation potencyInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、哺乳類筋組織由来
の中胚葉性幹細胞を含む細胞群から、中胚葉性細胞への
多分化能を有する細胞を取得する方法、ならびに、当該
多分化能を有する細胞を骨形成能を有する細胞等の所望
の中胚葉性細胞へ分化誘導する方法、およびそれにより
得られる代替骨等の組織に関する。さらに当該分化誘導
法を用いることによる、骨形成に影響を与える因子のス
クリーニング方法等に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for obtaining cells having pluripotency into mesodermal cells from a cell group containing mesodermal stem cells derived from mammalian muscle tissue, and a method for obtaining the pluripotency. The present invention relates to a method for inducing differentiation of a desired cell into a desired mesodermal cell such as a cell having bone-forming ability, and a tissue such as a substitute bone obtained thereby. Further, the present invention relates to a screening method for factors affecting bone formation by using the differentiation induction method.
【0002】[0002]
【従来の技術】様々な細胞から、増殖能を有しかつ分化
した細胞を作る能力を併せ持った細胞(これを「幹細
胞」とよぶことがある)が見い出されている。幹細胞と
は、幼若、未分化な状態で組織等に存在し、組織の修復
が必要な場合等に増殖・分化・成熟して定常状態を保つ
ために存在する細胞であり、例えば神経幹細胞は神経細
胞やグリア細胞に分化する(R.McKay, Science, 276,66
(1997))。しかし、これら神経幹細胞は異所的に骨格筋
や血液細胞にも分化する、いわゆる多分化能をもつとの
報告がある(C.R.R.Bjornson, et al., Science 283,534
(1999), R.Galli,etal., Nature Neurosci. 3, 986(200
0))。一方、骨髄の間葉系の幹細胞においても、骨形成
性の細胞、骨格筋細胞、神経細胞などに分化する多分化
能を有するとの報告がある(D.J.Prockop,Science 276,7
1(1997))。幹細胞とは必ずしも多分化能を有するもの
ではないが、成体由来細胞から幹細胞を分離し、多分化
能を有する細胞を得て、これを所望の細胞に分化させる
方法が開発されれば、移植や再生医療の分野で新しい方
法が提供できるものと期待されている。2. Description of the Related Art Among various cells, cells having proliferation ability and ability to form differentiated cells (sometimes referred to as "stem cells") have been found. Stem cells are cells that are present in tissues and the like in an immature and undifferentiated state, and exist to maintain a steady state by proliferating / differentiating / maturating when tissue repair is necessary.For example, neural stem cells are Differentiate into neurons and glial cells (R. McKay, Science, 276, 66
(1997)). However, it has been reported that these neural stem cells have so-called pluripotency, which is ectopically differentiated into skeletal muscle and blood cells (CRRBjornson, et al., Science 283,534).
(1999), R. Galli, et al., Nature Neurosci. 3, 986 (200
0)). On the other hand, it has been reported that even bone marrow mesenchymal stem cells have pluripotency to differentiate into osteogenic cells, skeletal muscle cells, nerve cells, etc. (DJProckop, Science 276, 7
1 (1997)). Although stem cells do not necessarily have pluripotency, if stem cells are separated from adult-derived cells to obtain cells with pluripotency and a method for differentiating these into desired cells is developed, transplantation or It is expected that new methods can be provided in the field of regenerative medicine.
【0003】骨格筋由来の中胚葉性幹細胞はこれまでの
組織病理学的研究から、筋の再生期間において分裂刺激
を受け細胞同士で融合しあい、筋管もしくは筋繊維に分
化することが明らかにされている(Y.Saito,i.Nonaka, A
cta Neuropathol. 88, 252 (1994))。しかしながら、
このような正常組織に存在する筋の幹細胞を、均一な集
団として取り出し、これが、筋細胞以外の細胞に分化で
きる多分化能を有することを示した例はない。筋組織由
来の中胚葉性幹細胞由来と考えられている不死化したマ
ウスの筋細胞株であるC2C12細胞は、培養条件を選ぶこ
とにより、筋管のみならず骨芽細胞や脂肪細胞にも分化
する能力を持っているとの報告がある(T.Katagiri, et
al., J. Cell Biol. 127, 1775(1994), L. Teboul et a
l., J. biol. Chem. 270, 28183 (1995))。しかし、不
死化したマウスの細胞株は一種の腫瘍細胞であり、成体
のなかにある正常な筋組織由来の細胞とは遺伝子発現の
制御等において異なっている可能性が高く、従って各種
の外界からの刺激に対する応答なども正常の細胞を必ず
しも反映せず、このような細胞株を用いて得られる知見
がそのまま正常細胞に適用できるものではないと考えら
れる。また、この不死化した細胞株を用いた実験では、
例えば骨芽細胞の性質を示すようにはなるが、骨基質形
成(細胞外カルシウム蓄積)にまで至ったという報告は
ない。さらに不死化したマウスの筋細胞株を骨芽細胞に
分化することができても、この分化した細胞をそのまま
骨再生のための移植治療に用いることは、異種動物によ
る臓器拒絶反応の問題や腫瘍細胞の投与の是非といった
問題があり、実施するわけにはいかない。From histopathological studies to date, skeletal muscle-derived mesodermal stem cells have been shown to undergo mitotic stimulation during the regeneration period of muscles to fuse with each other and differentiate into myotubes or muscle fibers. (Y. Saito, i. Nonaka, A
cta Neuropathol. 88, 252 (1994)). However,
There is no example showing that muscle stem cells present in such normal tissues are taken out as a uniform population and have a pluripotency capable of differentiating into cells other than muscle cells. C2C12 cells, an immortalized mouse muscle cell line thought to be derived from muscular tissue-derived mesodermal stem cells, differentiate into not only myotubes but also osteoblasts and adipocytes by selecting the culture conditions There is a report that it has the ability (T.Katagiri, et.
al., J. Cell Biol. 127, 1775 (1994), L. Teboul et a
L., J. biol. Chem. 270, 28183 (1995)). However, the immortalized mouse cell line is a kind of tumor cell, and it is highly likely that it is different from normal muscle tissue-derived cells in the adult in controlling gene expression, etc. The response to the stimuli does not always reflect normal cells, and it is considered that the findings obtained using such cell lines cannot be directly applied to normal cells. In addition, in the experiment using this immortalized cell line,
For example, although it shows the properties of osteoblasts, there is no report that the formation of bone matrix (extracellular calcium accumulation) has been reached. Even if the immortalized mouse muscle cell line can be differentiated into osteoblasts, it is not possible to use the differentiated cells as they are for transplantation therapy for bone regeneration, because of the problem of organ rejection due to xenogeneic animals or tumors. There are problems such as the pros and cons of administration of cells, and it cannot be implemented.
【0004】特に、近年高齢化に伴う骨粗鬆症や、骨
折、骨損傷後の回復困難、閉経後の骨密度の低下などが
社会的問題となっていることから、細胞の供給源として
摘出手術の安全性が高く、採取が容易な筋組織由来の細
胞を培養し、これを骨細胞へと分化誘導させる方法が確
立されれば、骨の移植や骨の再生医療の分野で大きな福
音となることが期待される。[0004] In particular, since osteoporosis due to aging, bone fracture, difficult recovery after bone damage, and decrease in bone density after menopause have become social problems in recent years, the safety of excision surgery as a source of cells If a method of culturing cells derived from muscular tissue that is highly effective and easy to collect and induces differentiation into bone cells is established, it will be a great gospel in the fields of bone transplantation and bone regenerative medicine. Be expected.
【0005】しかしながら、哺乳類成体から取り出した
筋組織由来細胞を培養し、これを骨形成能を有する細胞
へ分化誘導させ、骨基質形成までさせたという報告はこ
れまでなく、このような方法の開発、応用に大きな期待
がかけられている。However, there has been no report of culturing muscle tissue-derived cells taken out from adult mammals, inducing them to differentiate into cells having osteogenic ability, and forming bone matrix, and the development of such a method has not been reported. There are great expectations for its application.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、筋組織由来
の細胞群を培養し、中胚葉性細胞への多分化能を有する
細胞を取得する方法を提供することを課題とする。さら
に、上記多分化能を有する細胞から、骨粗鬆症など骨疾
患の移植治療用細胞として利用可能な、骨形成能を有す
る細胞等の所望の中胚葉性細胞を提供することを課題と
する。また、新たな骨形成促進因子など骨形成能に影響
を与える物質のスクリーニング方法および、当該スクリ
ーニングにより得られた物質を用いた骨形成能を有する
細胞の製造法の提供を課題とする。さらには、上記骨形
成能を有する細胞を用いる代替骨組織の製造法、およ
び、該方法により得られる代替骨組織、ならびに上記多
分化能を有する細胞、または幹細胞と、TGF−βスーパ
ーファミリーに属するタンパク質の組合せを含む骨形成
促進剤をも提供することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for culturing a cell group derived from muscle tissue to obtain cells having pluripotency into mesodermal cells. Further, it is an object of the present invention to provide desired mesodermal cells, such as cells having osteogenic ability, which can be used as cells for transplantation treatment of bone diseases such as osteoporosis, from the cells having pluripotency. Another object of the present invention is to provide a method for screening a substance that affects the osteogenic ability such as a new osteogenesis promoting factor, and a method for producing cells having the osteogenic ability using the substance obtained by the screening. Furthermore, a method for producing an alternative bone tissue using the above-mentioned cells having osteogenic ability, and an alternative bone tissue obtained by the method, and the above-mentioned cells having pluripotency, or stem cells, and belonging to the TGF-β superfamily It is an object to also provide an osteogenesis promoting agent containing a combination of proteins.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべくマウス筋組織由来細胞の培養法に関し鋭意検討
を行った結果、筋組織由来の中胚葉性幹細胞が特異的に
増殖する培養条件下で、さらに繊維芽細胞増殖因子であ
る塩基性繊維芽細胞増殖因子、および/またはIL-6ファ
ミリーに属するサイトカインである白血球阻害因子の存
在下にて培養することにより、筋細胞、骨細胞、脂肪細
胞といった中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞の取
得に成功し、さらに当該細胞をBMP-2(BMP:骨形成因子
(bone morphogenetic protein))及び/またはβグリセ
ロリン酸の存在下で培養することにより、骨細胞のマー
カーであるアルカリフォスファターゼ陽性及び/または
オステオカルシン陽性を示す細胞の取得に成功した。さ
らに培養を継続することにより、コブ状の細胞塊が認め
られ、その細胞外基質にはカルシウムが蓄積し、当該細
胞が骨形成能を有することが認められた。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted extensive studies as to a method for culturing mouse muscle tissue-derived cells to solve the above problems, and as a result, a culture in which muscle tissue-derived mesodermal stem cells specifically proliferate. By culturing under the conditions of basic fibroblast growth factor which is a fibroblast growth factor and / or leukocyte inhibitory factor which is a cytokine belonging to the IL-6 family, myocytes and bone cells are obtained. We succeeded in obtaining cells with pluripotency into mesodermal cells such as fat cells and adipocytes.
(bone morphogenetic protein) and / or β-glycerophosphate, the cells were successfully obtained that were positive for alkaline phosphatase and / or osteocalcin, which is a marker for bone cells. By further continuing the culture, it was confirmed that a bump-shaped cell mass was observed, calcium was accumulated in the extracellular matrix, and the cell had osteogenic ability.
【0008】さらに本発明者等は、上記の方法をヒトに
も応用し、ヒト筋組織由来の細胞から、同様の方法にて
骨細胞のマーカー陽性細胞を取得し、培養を継続したと
ころ、コブ状の細胞塊が認められ、その細胞外基質には
カルシウムが蓄積し、当該細胞が骨形成能を有すること
が認められた。本発明は、上記のようにして完成するに
至ったものであり、その要旨は以下のとおりである。Further, the present inventors applied the above-mentioned method to humans and obtained bone-cell marker-positive cells from cells derived from human muscle tissue by the same method and continued culturing. It was confirmed that the cell-like cell mass was found, calcium was accumulated in the extracellular matrix, and the cells had osteogenic ability. The present invention has been completed as described above, and its gist is as follows.
【0009】(1)哺乳類筋組織由来の中胚葉性幹細胞
を含む細胞群を、繊維芽細胞増殖因子及び/またはIL-6
ファミリーに属するサイトカインの存在下で培養するこ
とを特徴とする、中胚葉性細胞への多分化能を有する細
胞の製造法。
(2)筋組織由来の中胚葉性幹細胞を含む細胞群を、繊
維芽細胞増殖因子及びIL-6ファミリーに属するサイトカ
インの存在下で培養する、(1)に記載の方法。
(3)筋組織由来の中胚葉性幹細胞を含む細胞群を、中
胚葉性幹細胞が選択的に増殖する培養条件下で繊維芽細
胞増殖因子及びIL-6ファミリーに属するサイトカインの
非存在下で培養し、出現したコロニーのうち未分化な細
胞により構成されるコロニーを回収し、回収されたコロ
ニーに含まれる細胞を繊維芽細胞増殖因子及び/または
IL-6ファミリーに属するサイトカインの存在下で培養維
持することを特徴とする、(1)又は(2)に記載の方
法。
(4)筋組織由来の中胚葉性幹細胞を含む細胞群を、中
胚葉性幹細胞が選択的に増殖する培養条件下で繊維芽細
胞増殖因子及び/またはIL-6ファミリーに属するサイト
カインの存在下で培養し、出現したコロニーのうち未分
化な細胞により構成されるコロニーを回収し、回収され
たコロニーに含まれる細胞を繊維芽細胞増殖因子及び/
またはIL-6ファミリーに属するサイトカインの存在下で
培養維持することを特徴とする、(1)又は(2)に記
載の方法。
(5)繊維芽細胞増殖因子が、塩基性繊維芽細胞増殖因
子である(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6)IL-6ファミリーに属するサイトカインが、白血球
阻害因子(LIF)であることを特徴とする、(1)〜
(5)のいずれかに記載の方法。
(7)中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞が、中胚
葉性細胞に特異的な転写因子陽性であることを特徴とす
る(1)〜(6)のいずれかに記載の方法。
(8)中胚葉性細胞に特異的な転写因子が、MyoD、Runx
2あるいはPPARγである(7)に記載の方法。
(9)中胚葉性細胞が、筋細胞、骨細胞、脂肪細胞のい
ずれかであることを特徴とする(1)〜(8)のいずれ
かに記載の方法。
(10)(1)〜(9)のいずれかに記載の方法により
製造された中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞。
(11)(10)に記載の細胞、または幹細胞を所望の
中胚葉性細胞に分化させる条件で培養することを特徴と
する、所望の中胚葉性細胞または該細胞群由来の組織を
製造する方法。
(12)所望の中胚葉性細胞が骨形成能を有する細胞で
ある、(11)に記載の方法。
(13)骨形成能を有する細胞に分化させる条件が、
(10)に記載の細胞、または幹細胞を、1×103〜
1×106/cm2の密度でTGF−βスーパーファミリーに属
するタンパク質の存在下で培養するものである(12)
に記載の方法。
(14)骨形成能を有する細胞に分化させる条件が、
(10)に記載の細胞、または幹細胞を1×103〜1
×106/cm2の密度でBMP-2及び/またはβグリセロリン
酸の存在下で培養するものである(12)に記載の方
法。
(15)アルカリフォスファターゼ陽性、及び/又はオ
ステオカルシン陽性であることを指標として、骨形成能
を有する細胞を取得する、(11)〜(14)のいずれ
かに記載の方法。
(16)骨基質形成能を指標として、骨形成能を有する
細胞を取得する(11)〜(14)のいずれかに記載の
方法。
(17)(11)〜(16)のいずれかに記載の方法に
より得られた細胞または該細胞群由来の組織。
(18)(10)に記載の細胞に、被検物質を投与し、
誘導された細胞の骨形成能を評価することを特徴とす
る、骨形成能に影響を与える物質のスクリーニング方
法。
(19)(18)に記載のスクリーニング方法により選
抜された物質。
(20)(10)に記載の細胞、または幹細胞を、(1
9)に記載の物質の存在下で培養することを特徴とする
骨形成能を有する細胞を製造する方法。
(21)(17)に記載の細胞を支持体に付着させて培
養することにより骨組織を形成させる、代替骨組織の製
造法。
(22)(21)に記載の方法により取得される代替骨
組織。
(23)(10)に記載の細胞、または幹細胞のうちの
いずれかの細胞と、TGF−βスーパーファミリーに属す
るタンパク質の組合せを含む骨形成促進剤。(1) A group of cells containing mesodermal stem cells derived from mammalian muscle tissue is treated with fibroblast growth factor and / or IL-6.
A method for producing cells having pluripotency into mesodermal cells, which comprises culturing in the presence of a cytokine belonging to the family. (2) The method according to (1), wherein a cell group containing muscle tissue-derived mesodermal stem cells is cultured in the presence of a fibroblast growth factor and a cytokine belonging to the IL-6 family. (3) Culturing a cell group containing muscular tissue-derived mesodermal stem cells in the absence of fibroblast growth factor and IL-6 family cytokine under culture conditions in which mesodermal stem cells selectively proliferate Then, a colony composed of undifferentiated cells is recovered from the appeared colonies, and the cells contained in the recovered colony are treated with fibroblast growth factor and / or
The method according to (1) or (2), which comprises maintaining the culture in the presence of a cytokine belonging to the IL-6 family. (4) A cell group containing mesoderm stem cells derived from muscle tissue is added in the presence of a fibroblast growth factor and / or a cytokine belonging to the IL-6 family under culture conditions in which mesodermal stem cells selectively grow. After culturing, colonies composed of undifferentiated cells among the appeared colonies are collected, and the cells contained in the collected colonies are treated with fibroblast growth factor and / or
Alternatively, the method according to (1) or (2), which comprises maintaining the culture in the presence of a cytokine belonging to the IL-6 family. (5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the fibroblast growth factor is a basic fibroblast growth factor. (6) The cytokine belonging to the IL-6 family is a leukocyte inhibitory factor (LIF), (1) to
The method according to any one of (5). (7) The method according to any one of (1) to (6), wherein the cell having pluripotency into mesodermal cells is positive for a transcription factor specific to mesodermal cells. (8) Transcription factors specific for mesodermal cells are MyoD and Runx
2 or the method according to (7), which is PPARγ. (9) The method according to any one of (1) to (8), wherein the mesodermal cells are any of muscle cells, bone cells, and adipocytes. (10) A cell having a pluripotency into mesodermal cells, which is produced by the method according to any one of (1) to (9). (11) A method for producing a desired mesodermal cell or a tissue derived from the cell group, which comprises culturing the cell or the stem cell according to (10) under conditions for differentiating into a desired mesodermal cell. . (12) The method according to (11), wherein the desired mesodermal cell is a cell having osteogenic ability. (13) The condition for differentiating into a cell having osteogenic ability is
The cell or the stem cell according to (10), 1 × 10 3 to
It is cultured in the presence of proteins belonging to the TGF-β superfamily at a density of 1 × 10 6 / cm 2 (12).
The method described in. (14) The condition for differentiating into a cell having osteogenic ability is
The cell or the stem cell described in (10) is 1 × 10 3 to 1
The method according to (12), which comprises culturing in the presence of BMP-2 and / or β-glycerophosphate at a density of × 10 6 / cm 2 . (15) The method according to any one of (11) to (14), wherein cells having bone-forming ability are obtained by using as an index positive for alkaline phosphatase and / or positive for osteocalcin. (16) The method according to any one of (11) to (14), wherein cells having bone formation ability are obtained using the bone matrix formation ability as an index. (17) A cell obtained by the method according to any one of (11) to (16) or a tissue derived from the cell group. (18) Administering a test substance to the cells according to (10),
A method for screening a substance affecting osteogenic ability, which comprises evaluating the osteogenic ability of induced cells. (19) A substance selected by the screening method described in (18). (20) The cell or the stem cell according to (10),
A method for producing cells having osteogenic ability, which comprises culturing in the presence of the substance according to 9). (21) A method for producing an alternative bone tissue, which comprises forming the bone tissue by attaching the cells according to (17) to a support and culturing the cells. (22) An alternative bone tissue obtained by the method according to (21). (23) An osteogenesis promoter comprising a combination of the cell according to (10) or any of the stem cells and a protein belonging to the TGF-β superfamily.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の方法は、筋組織由来の中胚葉性幹細胞を含む細
胞群から、中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞を製
造する方法である。ここで、幹細胞とは、幼若・未分化
な状態で組織に存在し、組織の修復が必要な場合等に、
増殖、分化、成熟して定常状態を保つために存在する細
胞を意味する。例えば、筋組織に存在する中胚葉性幹細
胞はケガにより筋肉が損傷した場合等に筋細胞に分化
し、修復を行う。本発明の方法は、このような筋組織由
来の中胚葉性幹細胞を含む細胞群から、筋細胞以外の中
胚葉性細胞にも分化する能力を有する細胞、すなわち、
中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞を製造すること
を特徴とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
The method of the present invention is a method for producing cells having pluripotency into mesodermal cells from a cell group containing muscular tissue-derived mesodermal stem cells. Here, stem cells are present in tissues in a juvenile / undifferentiated state, and when tissue repair is required,
It refers to cells present to proliferate, differentiate, mature and maintain a steady state. For example, mesodermal stem cells present in muscle tissue are differentiated into muscle cells and repaired when the muscle is damaged due to injury. The method of the present invention is a cell group containing such muscular tissue-derived mesodermal stem cells, cells having the ability to differentiate into mesodermal cells other than muscle cells, that is,
It is characterized by producing cells having pluripotency into mesodermal cells.
【0011】本発明の方法に用いる筋組織由来の中胚葉
性細胞を含む細胞群としては、哺乳類成体より取り出し
た筋組織由来細胞が材料として好適に用いられる。哺乳
類としては、マウス、ラット、イヌ、ブタ、サル等の実
験動物、又はヒトが挙げられる。また、成体としては、
筋組織が採集できる程度に成長した個体である。一般に
移植医療を行う場合、他人の組織ではなく、自分自身の
組織を用いることが拒絶反応を回避するために望まし
い。自分自身の組織の損傷や機能不全を自らの組織で修
復するために、成体由来の筋組織を用いて本発明の中胚
葉性細胞への多分化能を有する細胞を製造することが好
ましい。As the cell group containing muscular tissue-derived mesodermal cells used in the method of the present invention, muscle tissue-derived cells taken out from an adult mammal are preferably used as a material. Examples of mammals include laboratory animals such as mice, rats, dogs, pigs, monkeys, and humans. As an adult,
It is an individual who has grown enough to collect muscle tissue. When performing transplantation medicine, it is generally preferable to use one's own tissue rather than that of another person in order to avoid rejection. In order to repair damage or dysfunction of one's own tissue with one's own tissue, it is preferable to use adult-derived muscle tissue to produce cells having pluripotency into mesodermal cells of the present invention.
【0012】本発明に用いる筋組織由来の中胚葉性幹細
胞を含む細胞群の採取源としては、該細胞が存在してい
る筋組織であればよく、骨格筋、平滑筋、心筋等を用い
ることができるが、中でも腓腹筋組織、皮下筋組織等の
骨格筋組織が好ましく用いられる。As a collection source of the cell group containing muscular tissue-derived mesodermal stem cells used in the present invention, any muscle tissue in which the cells are present may be used, and skeletal muscle, smooth muscle, myocardium, etc. may be used. Among them, skeletal muscle tissues such as gastrocnemius muscle tissue and subcutaneous muscle tissue are preferably used.
【0013】上記のような筋組織由来細胞群は、中胚葉
性幹細胞の他に、繊維芽細胞、筋繊維、神経細胞、血球
・造血系幹細胞等を含む。このような細胞群の中から、
中胚葉性幹細胞を取得するためには、該中胚葉性幹細胞
が選択的に増殖する培養法により培養することが好まし
い。具体的には、培養開始時に培養液中の細胞密度が2
00個/cm2以下、好ましくは15〜100個/cm2
となるように細胞を培養する方法や、通常用いられる細
胞培養液にサプリメントを添加する方法等が挙げられ
る。添加するサプリメントとしては、Ultraser G(Bios
epra社製)、ウシの下垂体抽出物等が挙げられるが、Ul
traser Gを用いることが好ましい。また、この培養にお
いては、細胞の増殖を促進し、分化を抑制する物質の存
在下で行うことにより、効果的に中胚葉性幹細胞の選択
的培養を行うことができる。細胞の増殖を促進し、分化
を抑制する物質としては、繊維芽増殖因子、またはIL-6
ファミリーに属するサイトカインが挙げられ、bFGF
や白血球阻害因子(LIF)等が好ましく用いられる。こ
のような培養により出現したコロニーのうち、未分化な
細胞で構成されるコロニーを回収し、得られたコロニー
に含まれる細胞を繊維芽細胞増殖因子及び/またはIL-6
ファミリーに属するサイトカインの存在下で培養するこ
とにより、中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞を得
ることができる。また、このようにして得られた細胞
は、繊維芽細胞増殖因子及び/またはIL-6ファミリーに
属するサイトカインの存在下で培養維持することができ
る。以下に、上記した方法の具体例を示す。The muscle tissue-derived cell group as described above includes mesodermal stem cells, fibroblasts, muscle fibers, nerve cells, blood cells / hematopoietic stem cells, and the like. From such a cell group,
In order to obtain the mesodermal stem cells, it is preferable to culture by a culture method in which the mesodermal stem cells selectively grow. Specifically, at the start of culture, the cell density in the culture medium is 2
00 pieces / cm 2 or less, preferably 15 to 100 pieces / cm 2
Examples of the method include culturing cells so that the above, and a method of adding a supplement to a commonly used cell culture medium. Supplements to be added include Ultraser G (Bios
epra), bovine pituitary extract, etc.
It is preferable to use traser G. Further, in this culture, selective culture of mesodermal stem cells can be effectively performed by performing the culture in the presence of a substance that promotes cell growth and suppresses differentiation. As a substance that promotes cell growth and suppresses differentiation, fibroblast growth factor or IL-6
Examples of cytokines belonging to the family include bFGF
And leukocyte inhibitory factor (LIF) are preferably used. Of the colonies appearing by such culture, colonies composed of undifferentiated cells are collected, and the cells contained in the obtained colonies are used as fibroblast growth factor and / or IL-6.
By culturing in the presence of a cytokine belonging to the family, cells having pluripotency into mesodermal cells can be obtained. Further, the cells thus obtained can be cultured and maintained in the presence of fibroblast growth factor and / or cytokine belonging to the IL-6 family. Below, the specific example of the method mentioned above is shown.
【0014】成熟マウス、好ましくは8〜12週齢のマウ
スの腓腹筋、または成人ヒト背部皮下筋組織片を取り出
し、シャーレに入れ、余分な脂肪組織などを除去し細か
く裁断する。The gastrocnemius muscle of an adult mouse, preferably an 8-12 week old mouse, or an adult human subcutaneous subcutaneous muscle tissue piece is taken out and placed in a petri dish to remove excess adipose tissue and the like and cut into small pieces.
【0015】裁断された筋組織にコラゲナーゼV(シグ
マ社製)とトリプシン(ライフテック社製)を含む細胞
分散液で分散し、遠心し上澄を回収する。このような操
作を数回、好ましくは5回くり返し細胞を分離する。The cut muscle tissue is dispersed with a cell dispersion containing collagenase V (manufactured by Sigma) and trypsin (manufactured by Lifetech) and centrifuged to collect the supernatant. This operation is repeated several times, preferably five times, to separate the cells.
【0016】集めた細胞をpmGM 培地[Primary Myocyte
Growth Medium; 20% 牛胎児血清,2% Ultraser G(Bios
epra社製)を含む hDMEM(4.5mg/mlのグルコースを含む
ダルベッコ変法イーグル培地)]に均一に懸濁し、I型コ
ラーゲンをコートしたディッシュ(スミロン社製)に、
線維芽細胞増殖因子及び/またはIL-6ファミリーに属す
るサイトカインの存在下で培養する。このとき、細胞密
度は200個/cm 2以下、好ましくは15〜100個
/cm2以下に調整する。培養3〜4日後に、小さなコ
ロニーが形成され、以後加速度的に増殖が進む。培養7
〜10日後に、出現したコロニーのうち、未分化な細胞
により構成されるコロニーを回収する。[0016] pmGM medium [Primary Myocyte
Growth Medium; 20% fetal bovine serum, 2% Ultraser G (Bios
hDMEM containing epra) (containing 4.5 mg / ml glucose)
Dulbecco's modified Eagle medium)]
In a dish (made by Sumilon) coated with Lagen,
Belongs to the fibroblast growth factor and / or IL-6 family
Culture in the presence of the cytokine. At this time, cell tightness
200 / cm 2Below, preferably 15 to 100
/ Cm2Adjust as follows. After 3-4 days of culture,
Ronnie is formed, and thereafter, the proliferation accelerates. Culture 7
Undifferentiated cells among colonies that appeared after 10 days
The colony composed of is collected.
【0017】本発明の好ましい形態では、このように出
現したコロニーのうちで未分化な細胞により構成される
コロニーを回収することを特徴としている。すなわち筋
組織由来の細胞群には上記したような様々な細胞が混在
しているが、このような未分化な細胞により構成される
コロニーを回収することにより本発明の中胚葉性細胞へ
の多分化能を有する細胞以外の細胞を除去することがで
きる。未分化な細胞から構成されるコロニーは、球形の
細胞で構成される散在型のコロニーを選択することによ
り、取得することができる。A preferred embodiment of the present invention is characterized in that colonies composed of undifferentiated cells are recovered from the thus-appearing colonies. That is, although various cells as described above are mixed in the cell group derived from muscle tissue, it is possible to obtain mesodermal cells of the present invention by collecting a colony composed of such undifferentiated cells. It is possible to remove cells other than cells having the ability to be activated. A colony composed of undifferentiated cells can be obtained by selecting a scattered colony composed of spherical cells.
【0018】ここで、コロニーを回収する方法として
は、リング法(組織培養の技術(朝倉書店)、P34-35)
等が用いられる。具体的には例えば、倒立顕微鏡下で分
離したいコロニーを選びマークし、培地を捨て、底面に
あらかじめ高圧滅菌したシリコングリースを塗ったステ
ンレススチールのシリンダー(10mmx10mm)をかぶせる。
そこにトリプシンEDTA液を注射器またはパスツールピペ
ットで少量入れて細胞をはがし回収することができる。Here, as a method for collecting colonies, the ring method (tissue culture technique (Asakura Shoten), P34-35)
Etc. are used. Specifically, for example, a colony to be separated is selected and marked under an inverted microscope, the medium is discarded, and the bottom surface is covered with a stainless steel cylinder (10 mm x 10 mm) coated with silicon grease that has been sterilized in advance with high pressure.
A small amount of trypsin EDTA solution can be put therein with a syringe or a Pasteur pipette, and the cells can be peeled and collected.
【0019】次に、上記方法で得られたコロニーに含ま
れる細胞を、あらかじめI型コラーゲンにてコートして
ある直径35-mmシャーレ(スミロン社製)等に播き、繊
維芽細胞増殖因子および/またはIL-6ファミリーに属す
るサイトカインの存在下で培養維持することにより、中
胚葉性細胞への多分化能を有する細胞を取得することが
できる。線維芽細胞増殖因子及びIL-6ファミリーに属す
るサイトカインは、細胞の増殖性、未分化状態維持を促
進する因子として機能する。繊維芽細胞増殖因子として
は、塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)が好ましい。ま
たIL-6ファミリーに属するサイトカインとしては、白血
球阻害因子(LIF)が好ましい。繊維芽細胞増殖因子及
びIL-6ファミリーに属するサイトカインは、単独でも用
いることができるが、これらを併用すると、加算効果が
認められる。Next, the cells contained in the colony obtained by the above method are seeded on a 35-mm diameter petri dish (manufactured by Sumilon Co., Ltd.) which has been previously coated with type I collagen to give fibroblast growth factor and / or Alternatively, cells having pluripotency into mesodermal cells can be obtained by maintaining the cells in culture in the presence of cytokines belonging to the IL-6 family. Fibroblast growth factor and cytokines belonging to the IL-6 family function as factors that promote the proliferation and maintenance of undifferentiated state of cells. As the fibroblast growth factor, basic fibroblast growth factor (bFGF) is preferable. As the cytokine belonging to the IL-6 family, leukocyte inhibitory factor (LIF) is preferable. The fibroblast growth factor and the cytokine belonging to the IL-6 family can be used alone, but when these are used together, an additive effect is observed.
【0020】bFGFは、通常5ng/ml〜50ng/ml、好ましく
は10ng/ml〜20ng/ml程度の濃度で用いられる。白血球阻
害因子(LIF)は、通常102u/ml〜104u/ml、好ましくは103
u/ml程度の濃度で用いられる。また、培養に用いる培地
としては、pmGM [Primary Myocyte Growth Medium]等が
挙げられる。The bFGF is usually used at a concentration of about 5 ng / ml to 50 ng / ml, preferably about 10 ng / ml to 20 ng / ml. The leukocyte inhibitory factor (LIF) is usually 10 2 u / ml to 10 4 u / ml, preferably 10 3 u / ml.
Used at a concentration of about u / ml. In addition, examples of the medium used for culture include pmGM [Primary Myocyte Growth Medium].
【0021】上記のようにして、筋組織由来の中胚葉性
幹細胞の増殖性を保ったまま、自発的な分化を抑制し、
未分化状態を維持した細胞、すなわち中胚葉性細胞への
多分化能を有する細胞を得ることができる。上記のよう
にして得られる本発明の中胚葉性細胞への多分化能を有
する細胞は、中胚葉性細胞に特異的な転写因子陽性であ
ることを指標にして確認することができる。このような
因子としては、MyoD(筋細胞分化を制御する転写因
子)、Runx2(骨形成に関わる転写因子)、PPARγ(脂
肪細胞分化に関わる転写因子)が挙げられる。該細胞が
分化し得る中胚葉性細胞としては、少なくとも筋細胞、
骨細胞、脂肪細胞が挙げられる。この様にして得られた
中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞は、繊維芽細胞
増殖因子および/またはIL-6ファミリーに属するサイト
カインの存在下で培養維持することができるが、例え
ば、マウス由来の細胞においては継代培養が比較的容易
であるが、ヒト由来細胞においては、その継代は15代以
下、好ましくは10代までがよい。[0021] As described above, spontaneous differentiation is suppressed while maintaining the proliferative property of muscular tissue-derived mesodermal stem cells,
It is possible to obtain cells that have maintained an undifferentiated state, that is, cells that have a pluripotency into mesodermal cells. The cells having pluripotency into mesodermal cells of the present invention obtained as described above can be confirmed by using the positive transcription factor specific to mesodermal cells as an index. Examples of such factors include MyoD (transcription factor that controls muscle cell differentiation), Runx2 (transcription factor involved in bone formation), and PPARγ (transcription factor involved in adipocyte differentiation). The mesodermal cells capable of differentiating the cells include at least muscle cells,
Examples thereof include bone cells and adipocytes. The thus obtained cells having pluripotency into mesodermal cells can be cultured and maintained in the presence of fibroblast growth factor and / or cytokines belonging to the IL-6 family. For mouse-derived cells, subculturing is relatively easy, but for human-derived cells, the subculture should be 15 or less, preferably 10 or less.
【0022】次に本発明の方法により製造された中胚葉
性細胞への多分化能を有する細胞、または幹細胞を、所
望の中胚葉性細胞に分化させる条件で培養し、所望の中
胚葉性細胞または該細胞群由来の組織を得ることができ
る。ここで本発明の方法により製造された中胚葉性細胞
への多分化能を有する細胞以外にも用いることができる
幹細胞としては、胚性幹細胞(ES細胞)、神経幹細胞、
毛包幹細胞、小腸上皮幹細胞等が挙げられる。所望の中
胚葉性細胞としては、例えば、骨形成能を有する細胞、
筋細胞、脂肪細胞等が挙げられ、該細胞群由来の組織と
しては、例えば、骨基質や骨組織、筋組織、脂肪組織等
が挙げられる。すなわち、該細胞群由来の組織とは、該
細胞群からなる組織だけでなく、骨基質等の該細胞群か
ら生じた物質等を含む組織でもよい。ここで、骨基質と
は、骨形成能を有する細胞によって作られ、細胞外へ分
泌された物質が蓄積したものを意味し、その主要な成分
はリン酸カルシウム等であって、オステオカルシンやオ
ステオポンチン、オステオネクチン、コラーゲン等のタ
ンパク質を含むものである。Next, the cells having pluripotency into mesodermal cells or the stem cells produced by the method of the present invention are cultured under the conditions for differentiating into desired mesodermal cells, and desired mesodermal cells are obtained. Alternatively, a tissue derived from the cell group can be obtained. Stem cells that can be used in addition to cells having pluripotency into mesodermal cells produced by the method of the present invention include embryonic stem cells (ES cells), neural stem cells,
Hair follicle stem cells, small intestinal epithelial stem cells and the like can be mentioned. The desired mesodermal cells include, for example, cells having osteogenic ability,
Examples thereof include muscle cells and adipocytes, and examples of the tissue derived from the cell group include bone matrix, bone tissue, muscle tissue, adipose tissue and the like. That is, the tissue derived from the cell group may be not only a tissue composed of the cell group but also a tissue containing a substance derived from the cell group such as bone matrix. Here, the bone matrix means a substance formed by cells having bone-forming ability and accumulating substances secreted to the outside of the cell, and its main component is calcium phosphate and the like, and osteocalcin, osteopontin, and osteonectin. , Proteins such as collagen.
【0023】骨形成能を有する細胞に分化させる方法と
しては、例えば、本発明の方法により製造された中胚葉
性細胞への多分化能を有する細胞、または幹細胞を、TG
F−βスーパーファミリーに属するタンパク質の存在下
で培養する方法が好ましく用いられる。TGF−βスーパ
ーファミリーに属するタンパク質としては、BMP-2、BMP
-4、BMP-5、BMP-7等が挙げられ、好ましくはBMP-2、BMP
-4が、特に好ましくはBMP-2が用いられる。培養時の細
胞密度は、TGF-βスーパーファミリーに属するタンパク
質が効果的に作用する密度であって、細胞が増殖する上
で阻害が起きない程度に高い密度で播くことが好まし
い。細胞密度は、1×103〜1×106/cm2、好ま
しくは1〜3×104/cm2に調整することが好まし
い。また、過剰な増殖を抑制するため、培養液中のウシ
胎児血清(FCS)の濃度を0〜5%、好ましくは2〜3
%に調整することが好ましい。また、培養を行う際に
は、さらに、骨基質に含まれるタンパク質の発現活性化
物質、リン酸供給源、あるいは、コラーゲン合成促進物
質等を添加してもよい。骨基質に含まれるタンパク質の
発現活性化物質としては、デキサメタゾン、ビタミンD
3等が、リン酸供与源としてはβ-グリセロリン酸等
が、コラーゲン合成促進物質としてはアスコルビン酸等
が挙げられる。これらは用いる細胞の種類や状態に応じ
て適宜組み合わせて選択可能であって、その添加濃度に
ついても、用いる細胞に応じて決定すればよい。As a method of differentiating into cells having osteogenic ability, for example, cells having pluripotency into mesodermal cells or stem cells produced by the method of the present invention
A method of culturing in the presence of a protein belonging to the F-β superfamily is preferably used. Proteins belonging to the TGF-β superfamily include BMP-2 and BMP
-4, BMP-5, BMP-7 and the like, preferably BMP-2, BMP
-4, particularly preferably BMP-2 is used. The cell density at the time of culturing is preferably a density at which a protein belonging to the TGF-β superfamily acts effectively, and it is preferable to seed at a high density such that inhibition does not occur in the growth of cells. The cell density is preferably adjusted to 1 × 10 3 to 1 × 10 6 / cm 2 , preferably 1 to 3 × 10 4 / cm 2 . Further, in order to suppress excessive growth, the concentration of fetal calf serum (FCS) in the culture medium is 0 to 5%, preferably 2 to 3
% Is preferably adjusted. When culturing, a protein expression activating substance contained in the bone matrix, a phosphoric acid source, or a collagen synthesis promoting substance may be added. Dexamethasone and Vitamin D are substances that activate the expression of proteins contained in bone matrix.
3 and the like, β-glycerophosphoric acid and the like as a phosphoric acid source, and ascorbic acid and the like as a collagen synthesis promoting substance. These can be appropriately combined and selected according to the type and state of cells to be used, and the concentration to be added may be determined according to the cells to be used.
【0024】さらに具体的には、例えば、BMP-2および
/またはβ-グリセロリン酸の存在下で、培養開始時に
培養液中の細胞密度が1×103〜1×106/cm2、
好ましくは1〜3×104/cm2の密度となるように培
養する方法や、通常用いられる細胞培養液に添加するウ
シ胎児血清(FCS)の濃度を0〜5%、好ましくは2〜
3%とする方法が挙げられる。該方法においては、例え
ば、ヒト由来の細胞ではBMP-2単独でも用いることがで
きるが、マウス由来の細胞の場合には、β-グリセロリ
ン酸を併用することが好ましい。ここで、骨形成能を有
する細胞を取得する際には、アルカリフォスファターゼ
陽性および/またはオステオカルシン陽性であることを
指標にすることができる。また、骨基質形成能を指標に
して骨形成能を有する細胞を取得することもできる。骨
基質形成能は、アリザリン染色法等により検出される細
胞外へのカルシウムの蓄積を指標にして確認することが
できる。More specifically, for example, in the presence of BMP-2 and / or β-glycerophosphate, the cell density in the culture medium at the start of culture is 1 × 10 3 to 1 × 10 6 / cm 2 ,
Preferably, a method of culturing so as to have a density of 1 to 3 × 10 4 / cm 2 or a concentration of fetal calf serum (FCS) added to a commonly used cell culture medium is 0 to 5%, preferably 2 to
A method of setting it to 3% can be mentioned. In this method, for example, BMP-2 alone can be used for human-derived cells, but β-glycerophosphate is preferably used in combination for mouse-derived cells. Here, when obtaining cells having osteogenic ability, it is possible to use alkaline phosphatase-positive and / or osteocalcin-positive as an index. In addition, cells having bone forming ability can be obtained using the bone matrix forming ability as an index. The bone matrix forming ability can be confirmed by using extracellular calcium accumulation detected by an alizarin staining method or the like as an index.
【0025】また、本発明の中胚葉性細胞への多分化能
を有する細胞を、ガンマリノレン酸存在下で培養するこ
とによって、細胞質に多数の脂肪滴を有する脂肪細胞に
分化させることができる。培地としては、例えば、ガン
マリノレン酸の他に、10%ウシ胎児血清を添加したDM
EM等が好ましく用いられる。さらに、該中胚葉性細胞へ
の多分化能を有する細胞を、トランスフェリン、インシ
ュリン、セレンを含む筋分化用培地(pmDM培地;2%ウ
シ胎児血清、5μg/mlトランスフェリン、10μg
/mlインシュリン、10nMセレンを添加したhDME
M)等で培養することにより、筋管細胞への誘導が認め
られる。このことは、筋特異的クレアチンキナーゼ陽
性、筋特異的ミオシン重鎖陽性等を指標にして確認する
ことができる。By culturing the cells of the present invention, which have a pluripotency into mesodermal cells, in the presence of gamma-linolenic acid, they can be differentiated into adipocytes having many lipid droplets in their cytoplasm. As the medium, for example, DM supplemented with 10% fetal bovine serum in addition to gamma-linolenic acid
EM and the like are preferably used. Further, the cells having a pluripotency into the mesodermal cells were treated with a medium for muscle differentiation containing transferrin, insulin and selenium (pmDM medium; 2% fetal bovine serum, 5 μg / ml transferrin, 10 μg).
/ Ml insulin, hDME with addition of 10 nM selenium
Induction into myotube cells is observed by culturing in M) or the like. This can be confirmed by using muscle-specific creatine kinase positive, muscle-specific myosin heavy chain positive and the like as indexes.
【0026】以下に、骨形成能を有する細胞を取得する
方法を例示する。本発明の中胚葉性細胞への多分化能を
有する細胞を前記したような方法で取得した後、細胞密
度を1×103〜1×106/cm2、好ましくは1〜3
×104/cm2で播く。ヒト・リコンビナントBMP-2(S
trathmanBiotech社製)を200ng/ml〜1000ng/ml、好まし
くは300ng/ml〜500ng/ml含む筋分化用培地(pmDM)に培地
を交換し、10% CO2, 37℃、湿度100% で4〜6日間培養を
行う。この培養期間中は、培地交換の必要はない。マウ
ス由来の細胞の場合には、上記培地にさらにβ-グリセ
ロリン酸(シグマ社製)を5mM〜20mM、好ましくは10m
Mになるよう添加する。これによって、アルカリフォス
ファターゼ及びオステオカルシン陽性の細胞、すなわ
ち、骨形成能を有する細胞を取得することができる。さ
らに培養を継続することによりコブ状の細胞塊(nodule)
がディッシュ中央部に形成され、周囲に骨基質が蓄積す
る。このことは、中心部は光を通さないため、暗く見え
るようになることから簡単に確認することができる。A method for obtaining cells having osteogenic ability will be exemplified below. After obtaining cells having pluripotency into mesodermal cells of the present invention by the method described above, the cell density is 1 × 10 3 to 1 × 10 6 / cm 2 , preferably 1 to 3
Seed at × 10 4 / cm 2 . Human Recombinant BMP-2 (S
trathmanBiotech Co., Ltd.) 200ng / ml~1000ng / ml, preferably medium was replaced with 300ng / ml~500ng / ml containing medium for muscle differentiation (pmDM), 4~ with 10% CO 2, 37 ℃, 100% humidity Incubate for 6 days. There is no need to change the medium during this culture period. In the case of mouse-derived cells, β-glycerophosphate (manufactured by Sigma) is further added to the above medium at 5 mM to 20 mM, preferably 10 mM.
Add to M. As a result, cells positive for alkaline phosphatase and osteocalcin, that is, cells having osteogenic ability can be obtained. By further culturing, a bump-shaped cell mass (nodule)
Are formed in the central part of the dish, and the bone matrix accumulates around it. This can be easily confirmed by the fact that the central part does not transmit light and thus appears dark.
【0027】上記したように、骨形成能を有する細胞は
アルカリフォスファターゼ陽性および/またはオステオ
カルシン陽性であること等を指標にして取得することが
できるので、これらの指標を用いれば、骨形成能に影響
を与える物質をスクリーニングすることができる。すな
わち、本発明の中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞
に被検物質を投与し、誘導された細胞の骨形成能を上記
したような指標を用いて評価することにより、該被検物
質が骨形成能に与える影響を検出することができる。か
くして選抜された物質は、骨形成能に影響を与える物質
であって、骨粗鬆症、骨折や骨損傷、閉経後の骨密度低
下などの骨疾患等に対して有効である。As described above, cells having osteogenic ability can be obtained by using, for example, the fact that they are positive for alkaline phosphatase and / or positive for osteocalcin. It is possible to screen for substances that give That is, a test substance is administered to cells having pluripotency of the mesodermal cells of the present invention, and the osteogenic potential of the induced cells is evaluated using the above-mentioned index to obtain the test substance. The effect of the substance on the bone formation ability can be detected. The substance thus selected is a substance that affects the bone formation ability, and is effective against bone diseases such as osteoporosis, bone fracture and bone damage, and post-menopausal decrease in bone density.
【0028】本発明の方法を用いて製造した骨形成能を
有する細胞は、該細胞を支持体に付着させて培養するこ
とにより骨組織を形成させ、代替骨組織を製造すること
ができる。例えば、上田らの方法(日本口腔外科学会
誌、47,1,1-7(2001))等によって該細胞の足場となる支
持体に付着させて培養することにより、代替骨組織を製
造することができる。支持体としては、人工細胞外マト
リックスや多孔性セラミック、また、ゼラチンやコラー
ゲン、セルロース等の再吸収性バイオポリマー等を用い
ることもでき、これらをスポンジ、パウダー、ゲル、ウ
エブ等の形態で用いて製造した代替骨組織を移植するこ
とによって、移植部位において骨形成治癒を生じさせる
ことができる。このような代替骨組織は、さらに抗生
剤、抗炎症剤、免疫抑制剤、保存剤、賦形剤等の薬剤を
含有することができる。また、本発明の中胚葉性細胞へ
の多分化能を有する細胞、または幹細胞と、TGF-βスー
パーファミリーに属するタンパク質の組合せは、骨形成
促進剤として用いることができる。該骨形成促進剤はさ
らに、骨基質に含まれるタンパク質の発現活性化物質、
リン酸供給源、あるいは、コラーゲン合成促進物質等を
含むこともできる。骨基質に含まれるタンパク質の発現
活性化物質としては、デキサメタゾン、ビタミンD3等
が、リン酸供与源としてはβ−グリセロリン酸等が、コ
ラーゲン合成促進物質としてはアスコルビン酸等が挙げ
られる。The bone-forming cells produced by the method of the present invention can be adhered to a support and cultured to form a bone tissue to produce a substitute bone tissue. For example, a method of Ueda et al. (Journal of the Japanese Society of Oral Surgery, 47, 1, 1-7 (2001)) and the like are attached to a support serving as a scaffold for the cells and cultured to produce an alternative bone tissue You can As the support, an artificial extracellular matrix or a porous ceramic, or a resorbable biopolymer such as gelatin, collagen or cellulose can be used, and these can be used in the form of sponge, powder, gel, web or the like. By implanting the manufactured alternative bone tissue, osteogenic healing can occur at the implantation site. Such substitute bone tissue may further contain drugs such as antibiotics, anti-inflammatory agents, immunosuppressants, preservatives, excipients and the like. In addition, the combination of cells or stem cells having pluripotency into mesodermal cells of the present invention and a protein belonging to the TGF-β superfamily can be used as an osteogenesis promoter. The osteogenesis promoter further comprises an expression activator of a protein contained in the bone matrix,
A phosphoric acid supply source, a collagen synthesis promoting substance, or the like can also be included. Examples of the protein expression activating substance contained in the bone matrix include dexamethasone, vitamin D3 and the like, phosphate source such as β-glycerophosphate, and collagen synthesis promoting substance such as ascorbic acid.
【0029】このような本発明の骨形成促進剤は、生理
学的に許容される形態であればいかなるものでもよい
が、このましくは注射剤等であって、注射剤として投与
される場合にはパイロジェンを含まないものとして調製
される。注射剤の形態としては、例えば、本発明の細
胞、または幹細胞とTGF-βスーパーファミリーに属する
タンパク質を、骨、軟骨、組織等の損傷部分に送達する
ためにカプセル封入したり、あるいは粘度のある液体と
して調製することができる。また、該細胞、または幹細
胞と該タンパク質の放出を制御するようなマトリックス
等を含有してもよく、該マトリックスは体内に吸収され
るものでもよい。該骨形成促進剤の投与量等の投与規則
は、形成が望まれる骨の重量、骨損傷部位、損傷の状
態、患者の年齢や性別、投与期間、剤形および他の臨床
的因子等を考慮して適宜決定すればよい。また、このよ
うな骨形成促進剤を投与した場合は、効果を把握するた
めに骨の成長および/または修復の度合いを定期的にモ
ニターすることが好ましい。例えば、X線や組織形態学
的測定等を用いてモニターすることにより、効果を把握
することができる。The osteogenesis promoting agent of the present invention may be in any physiologically acceptable form, but is preferably an injection or the like, and when administered as an injection. Is prepared pyrogen-free. The form of the injection includes, for example, encapsulating the cells of the present invention, or stem cells and proteins belonging to the TGF-β superfamily for delivery to damaged parts such as bone, cartilage, and tissues, or having a viscosity. It can be prepared as a liquid. Further, the cells or stem cells and a matrix for controlling the release of the protein may be contained, and the matrix may be absorbed into the body. The administration rules such as the dose of the osteogenesis promoter should be considered in consideration of the weight of bone desired to be formed, the site of bone damage, the state of injury, the age and sex of the patient, the administration period, the dosage form and other clinical factors. Then, it may be appropriately determined. In addition, when such an osteogenesis promoter is administered, it is preferable to regularly monitor the degree of bone growth and / or repair in order to grasp the effect. For example, the effect can be grasped by monitoring using X-ray or histomorphological measurement.
【0030】[0030]
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、下記の実施例は本発明についての具体的認
識を得る一助と見なすべきものであり、本発明の範囲は
下記の実施例により何ら限定されるべきものではない。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples should be regarded as one way of helping to gain a concrete understanding of the present invention, and the scope of the present invention is as follows. It should not be limited in any way by example.
【0031】[0031]
【実施例1】中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞の
調製
(1)8〜12週齢の雌 ICRマウスから、長さ約3mm、直径
約3mmの大きさの腓腹筋組織を、無菌的に取り出した。
滅菌したPBS(リン酸緩衝生理食塩水)10 mlを入れた直
径100mmシャーレを3枚用意し、順に前記筋組織を浸け
て洗った。余分な脂肪組織などをできるだけ丁寧にピン
セットで除去した。[Example 1] Preparation of cells having pluripotency into mesodermal cells (1) Aseptic gastrocnemius muscle tissue having a length of about 3 mm and a diameter of about 3 mm was sterilized from female ICR mice aged 8 to 12 weeks. I took it out.
Three 100 mm diameter petri dishes containing 10 ml of sterilized PBS (phosphate buffered saline) were prepared, and the muscle tissues were soaked and washed in order. Excessive adipose tissue was removed as carefully as possible with tweezers.
【0032】ヒト由来筋組織の場合は、摘出したヒト背
部皮下筋組織片を、滅菌PBSを浸したガーゼで包み、滅
菌シャーレに入れた後、氷冷した。摘出後10時間以内に
その一部(面積として約10mmx10mm程度)を切り取り、
皮膚をメスで除去した。以下の操作はマウスとヒトで全
く同じに行った。In the case of human-derived muscle tissue, the excised human dorsal subcutaneous muscle tissue piece was wrapped in gauze soaked with sterile PBS, placed in a sterile petri dish, and then cooled with ice. Within 10 hours after extraction, cut out a part of it (about 10 mm x 10 mm in area),
The skin was removed with a scalpel. The following operations were exactly the same for mice and humans.
【0033】(2)得られた筋組織を50mlチューブに移
し、眼科用ハサミでできるだけ細かく裁断した。(2) The obtained muscle tissue was transferred to a 50 ml tube and cut into as small pieces as possible with ophthalmic scissors.
【0034】(3)裁断された筋組織に細胞分散液(0.
05%トリプシン(DIFCO社製)、0.025%コラゲナーゼV
(シグマ社製)を含むhDMEM(4.5mg/mlのグルコースを
含むダルベッコ変法イーグル培地、アサヒテクノグラス
社製))5mlを入れ、室温で5分間、手でおだやかに混
和した後、100rpmで2分間遠心した。上澄を新しい50ml
チューブに移し、牛胎児血清1mlを加えた。この操作を
さらに4回繰り返した。(3) The cell dispersion (0.
05% trypsin (manufactured by DIFCO), 0.025% collagenase V
5 ml of hDMEM (manufactured by Sigma) (Dulbecco's modified Eagle medium containing 4.5 mg / ml glucose, manufactured by Asahi Techno-Glass)) was added and gently mixed by hand at room temperature for 5 minutes, and then 2 at 100 rpm. Centrifuge for minutes. 50 ml of fresh supernatant
Transfer to a tube and add 1 ml of fetal bovine serum. This operation was repeated 4 more times.
【0035】(4)集めた上澄約30mlのうち、3mlに塩
基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)(Peprotech社製)な
らびに白血球阻害因子(LIF)(Chemicon社製)を、そ
れぞれ終濃度10ng/ml、1000u/mlとなるように添加したp
mGM培地[Primary Myocyte GrowthMedium; 20%牛胎児血
清, 2% Ultraser G(Biosepra社製)を含む hDMEM(4.5
mg/mlのグルコースを含むダルベッコ変法イーグル培地
(アサヒテクノグラス社製))] 12 mlを加え、均一に
懸濁した。この懸濁液3mlずつをあらかじめ、bFGFなら
びにLIFが、それぞれ終濃度10ng/ml、1000u/mlとなるよ
うに添加したpmGM培地7mlを入れておいた直径100mmのI
型コラーゲンでコートしてあるシャーレ(collagen typ
e I-coated dish (スミロン社製))に均一に撒いた。以
後特に記載のない限り、中胚葉性細胞への多分化能を有
する細胞を取得する培養過程においては、上記bFGFおよ
びLIFを含むpmGM培地にて培養をおこなった。(4) Of about 30 ml of the collected supernatant, 3 ml of basic fibroblast growth factor (bFGF) (Peprotech) and leukocyte inhibitory factor (LIF) (Chemicon) were each added to a final concentration of 10 ng. / ml, 1000u / ml
mGM medium [Primary Myocyte Growth Medium; hDMEM (4.5% containing 20% fetal bovine serum, 2% Ultraser G (Biosepra))
12 ml of Dulbecco's modified Eagle medium (Asahi Techno Glass Co., Ltd.) containing mg / ml glucose was added thereto and uniformly suspended. 3 ml of this suspension was placed in advance with 7 ml of pmGM medium to which bFGF and LIF were added so that the final concentrations were 10 ng / ml and 1000 u / ml, respectively, and the I of 100 mm in diameter was added.
Petri dish coated with type collagen (collagen typ
e I-coated dish (Sumiron)). Hereinafter, unless otherwise stated, in the culture process for obtaining cells having pluripotency into mesodermal cells, the cells were cultured in pmGM medium containing bFGF and LIF.
【0036】(5)培養3〜4日後に小さなコロニー形成
が認められ、以後加速度的に増殖が進んだ。7〜10日後
に、リング法(組織培養の技術(朝倉書店)、P34-35)
により、未分化な細胞により構成されるコロニーの細胞
を0.05%トリプシン(DIFCO社製)と1mM EDTAを含むPBS
でシャーレからはがして回収し、直径35mmのcollagen t
ype I-coated dish (スミロン社製) に均一に播いた。(5) Small colony formation was observed after 3 to 4 days of culture, and thereafter the growth accelerated. After 7 to 10 days, ring method (tissue culture technology (Asakura Shoten), P34-35)
The colony cells composed of undifferentiated cells were treated with PBS containing 0.05% trypsin (DIFCO) and 1 mM EDTA.
Peel it off from the petri dish and collect it.
It was evenly seeded on a ype I-coated dish (Sumiron).
【0037】(6)2〜4日後、細胞が20〜30%コンフル
エントになった時点で、その半量を、直径100mm のcoll
agen type I-coated dish (スミロン社製)に播いた。2
〜3日毎に、細胞密度をあまり下げないように(直径10
0mmディッシュ当たり1〜2×104の細胞)、新しいシャー
レに播き直しながら培養を続けた。(6) After 2 to 4 days, when the cells became 20 to 30% confluent, half of the cells were collided with 100 mm in diameter.
It was sown on an agen type I-coated dish (manufactured by Sumiron). Two
Do not reduce the cell density too much every 3 days (diameter 10
(1 to 2 × 10 4 cells per 0 mm dish), and the culture was continued while reseeding in a new dish.
【0038】(7)(6)で得られた細胞を、あらかじ
めI型コラーゲンにてコートしてある直径35-mmシャー
レ(スミロン社製)に細胞数1×105/ディッシュで播
き、bFGF及びLIFを含むpmGM培地で20-24時間培養し、以
下の中胚葉性細胞への分化の実験に用いることとした。(7) The cells obtained in (6) were seeded at a cell number of 1 × 10 5 / dish on a 35-mm-diameter Petri dish (manufactured by Sumilon Co.) previously coated with type I collagen to prepare bFGF and The cells were cultured in pmGM medium containing LIF for 20-24 hours, and were used for the following experiment for differentiation into mesodermal cells.
【0039】[0039]
【実施例2】FGF及び/またはLIFの添加効果の検討
実施例1の(3)で得られた細胞の1/100量を35-mmI型
コラーゲン・コートディッシュ(スミロン社製)に播い
た。培地としてはpmGMにbFGFを終濃度20ng/ml、LIFを終
濃度1000u/mlとなるよう添加したものを用いた。培養7
日後にコロニー形成数および得られたコロニーの形態を
顕微鏡で観察した。その結果pmGM培地のみの場合得られ
たコロニー数は10、bFGF添加培地の場合得られたコロニ
ー数は9、LIFのみ添加の場合得られたコロニー数は6、b
FGF及びLIFを添加した場合得られたコロニー数は12であ
った。Example 2 Examination of Addition Effect of FGF and / or LIF 1/100 amount of the cells obtained in (3) of Example 1 was seeded on a 35-mm type I collagen coated dish (manufactured by Sumilon). The medium used was pmGM supplemented with bFGF at a final concentration of 20 ng / ml and LIF at a final concentration of 1000 u / ml. Culture 7
After a day, the number of colonies formed and the morphology of the obtained colonies were observed with a microscope. As a result, the number of colonies obtained in the case of pmGM medium alone was 10, the number of colonies obtained in the medium containing bFGF was 9, and the number of colonies obtained in the case of adding LIF alone was 6, b.
The number of colonies obtained when FGF and LIF were added was 12.
【0040】それぞれの条件で得られたコロニーにつき
顕微鏡で観察したところ、pmGM培地のみの場合は、得ら
れたコロニーすべてに筋管細胞の存在が認められ、かつ
個々のコロニー内の細胞数は少なく、大部分の細胞は筋
芽細胞に分化していた(図7;7−1)。ここで、筋芽
細胞とは紡錘形の細胞であって、さらに分化が進むと融
合して筋管(細胞)を形成するものである。次に、bFGF
のみの場合は得られたコロニーすべてに筋管細胞の存在
が認められたが、個々のコロニー内の細胞の数は増加傾
向にあり、コロニー内での筋管細胞の存在比率も低下傾
向にあった(図7;7−2)。LIFのみの場合は、得ら
れたコロニーで筋管細胞の存在が認められた割合は低
く、コロニー内での筋管細胞の存在比率も低下傾向にあ
った(図7;7−3)。しかしながらこれらのbFGFまた
はLIFを単独で添加した条件の場合、筋管細胞が認めら
れないコロニーにも筋管細胞に分化しつつある、紡錘形
の筋芽細胞は認められた。一方、bFGF及びLIFの両者の
存在下にて培養した場合は、得られたコロニーのうち筋
管細胞の存在が認められたコロニーの割合は非常に低
く、かつ個々のコロニー内の細胞数が大きく増加してい
るにもかかわらず、コロニー内にはほとんど筋芽細胞お
よび筋管細胞の出現は見られず球形の細胞で構成されて
いた(図7;7−4)。When the colonies obtained under the respective conditions were observed under a microscope, the presence of myotube cells was observed in all the obtained colonies when the pmGM medium alone was used, and the number of cells in each individual colony was small. , Most of the cells were differentiated into myoblasts (Fig. 7; 7-1). Here, myoblasts are spindle-shaped cells that fuse with further differentiation to form myotubes (cells). Next, bFGF
In all cases, myotubes were found to be present in all the obtained colonies, but the number of cells in each colony tended to increase, and the ratio of myotubes in the colonies also tended to decrease. (Fig. 7; 7-2). In the case of LIF alone, the percentage of myotube cells found in the obtained colonies was low, and the percentage of myotube cells present in the colonies also tended to decrease (Fig. 7; 7-3). However, in the case where these bFGF or LIF were added alone, spindle-shaped myoblasts which were being differentiated into myotubes were found in colonies in which myotubes were not found. On the other hand, when cultured in the presence of both bFGF and LIF, the proportion of colonies in which the presence of myotubes was found was extremely low among the obtained colonies, and the number of cells in each colony was large. Despite the increase, almost no myoblasts and myotubes appeared in the colony, which consisted of spherical cells (Fig. 7; 7-4).
【0041】[0041]
【実施例3】 MyoDおよびRunx2の検出
実施例1の(7)で得られた細胞(1×105細胞/35mmデ
ィッシュ)を、2日後にPBSで洗った後、4%パラフォ
ルムアルデヒドで固定した。さらにトライトンX-100
0.5%を含むリン酸緩衝生理食塩水(T-PBS)で洗っ
た後、1%正常ロバ血清で室温10分間ブロッキングし
た。次に抗MyoD抗体(Novocastra社製、20倍希釈)と4
℃で一晩反応させた後、洗い、Cy3標識抗マウスIgG抗体
(ジャクソン・イムノラボラトリー社製、500倍希釈)
と室温で1時間反応させた。Example 3 Detection of MyoD and Runx2 The cells (1 × 10 5 cells / 35 mm dish) obtained in (7) of Example 1 were washed with PBS after 2 days and then fixed with 4% paraformaldehyde. did. Triton X-100
After washing with phosphate buffered saline (T-PBS) containing 0.5%, blocking was performed with 1% normal donkey serum at room temperature for 10 minutes. Next, anti-MyoD antibody (Novocastra, 20-fold diluted) and 4
After reacting overnight at ℃, wash and Cy3 labeled anti-mouse IgG antibody (manufactured by Jackson Immuno Laboratory, 500-fold dilution)
Was reacted at room temperature for 1 hour.
【0042】上記と同様にして細胞を固定し、正常ロバ
血清でブロッキングした後、抗Runx2抗体(ハイブリド
ーマ培養上清)と4℃で一晩反応させた後、洗い、ビオ
チン標識抗マウスIgG抗体(ジャクソン・イムノラボラ
トリー社製、500倍希釈)と室温で1時間反応させた。
さらに西洋わさびペルオキシダーゼ標識ストレプトアビ
ジン(NEN社製、100倍希釈)と室温で20分間反応させ
た。その後、FITC標識チラミドと室温で10分間反応さ
せた。尚、抗Runx2抗体は、京都大学医学部 伊藤嘉明
教授より分与いただいた。(抗体の調製方法は、Yu-Wen
Zhang, et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 1054
9 (2000)を参照。)
いずれも、蛍光の観察は落斜蛍光顕微鏡を用いて行い、
それぞれの転写因子陽性であることを確認した。The cells were fixed in the same manner as above, blocked with normal donkey serum, reacted with anti-Runx2 antibody (hybridoma culture supernatant) overnight at 4 ° C., washed, and washed with biotin-labeled anti-mouse IgG antibody ( The reaction was carried out for 1 hour at room temperature with a 500-fold dilution (manufactured by Jackson Immuno Laboratory).
Furthermore, it was reacted with horseradish peroxidase-labeled streptavidin (NEN, 100-fold diluted) at room temperature for 20 minutes. Then, it was reacted with FITC-labeled tyramide at room temperature for 10 minutes. The anti-Runx2 antibody was kindly provided by Professor Yoshiaki Ito of Kyoto University School of Medicine. (For antibody preparation, see Yu-Wen
Zhang, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 1054
9 (2000). ) In both cases, fluorescence observation was performed using a falling fluorescence microscope.
It was confirmed that each transcription factor was positive.
【0043】[0043]
【実施例4】骨形成能を有する細胞の調製
(1)実施例1で得られた細胞を、ヒト・リコンビナン
トBMP-2 (300〜500ng/ml)(StrathmanBiotech社製)を
含む筋分化用培地(pmDM)に培地を交換し、10% CO2, 37
℃、湿度100%で4〜6日間培養した。培養期間中、培地交
換はしなかった。マウスの筋組織より得られた細胞の場
合には 上記培地にさらにβグリセロリン酸(シグマ社
製)が10mMになるよう添加した。[Example 4] Preparation of cells having osteogenic ability (1) The cells obtained in Example 1 were used as a muscle differentiation medium containing human recombinant BMP-2 (300 to 500 ng / ml) (Strathman Biotech). Change the medium to (pmDM) and add 10% CO 2 , 37
Cultivation was carried out at ℃ and 100% humidity for 4 to 6 days. The medium was not changed during the culture period. In the case of cells obtained from mouse muscle tissue, β-glycerophosphate (manufactured by Sigma) was further added to the above medium so that the concentration was 10 mM.
【0044】(2)培養3〜4日後、コブ状の細胞塊(nod
ule)がディッシュ中央部に形成された。培養後4〜6日で
さらに細胞塊周辺に骨基質が蓄積し、中心部は光を通さ
ないため、暗く見えるようになった(マウスは図1、ヒ
トは図4)。(2) After 3 to 4 days of culture, a nodular cell mass (nod
ule) was formed in the center of the dish. After 4 to 6 days of culture, the bone matrix further accumulated around the cell mass, and the central part became dark because it did not transmit light (FIG. 1 for mouse, FIG. 4 for human).
【0045】[0045]
【実施例5】アルカリ性フォスファターゼ活性の検出と
カルシウム蓄積の検出
(1)実施例4の(1)で得られた細胞を4%パラフォ
ルムアルデヒド(メルク社製)で、4℃、10分間固定し
た後、100 mM Tris-HCl(pH 9.6)、100 mM NaCl, 20 mM
MgCl2, 0.01% naphtol AS-MX(シグマ社製), 0.5 mg/m
l Fast Blue RR(シグマ社製)中で20分間反応させ、常
法に従ってアルカリ性フォスファターゼ活性を組織化学
的に検出した。[Example 5] Detection of alkaline phosphatase activity and detection of calcium accumulation (1) The cells obtained in (1) of Example 4 were fixed with 4% paraformaldehyde (manufactured by Merck) at 4 ° C for 10 minutes. After that, 100 mM Tris-HCl (pH 9.6), 100 mM NaCl, 20 mM
MgCl 2 , 0.01% naphtol AS-MX (manufactured by Sigma), 0.5 mg / m
The reaction was performed for 20 minutes in Fast Blue RR (manufactured by Sigma), and alkaline phosphatase activity was detected histochemically according to a conventional method.
【0046】(2)(1)でパラフォルムアルデヒド固
定した細胞をアリザリン赤S(シグマ社製)で30分間染
色した後、PBSにて30〜60分間洗浄した。図2及び図4
に示すように骨基質はアリザリン赤Sにて染色され、細
胞外にカルシウムが蓄積していることがわかった。(2) The cells fixed with paraformaldehyde in (1) were stained with Alizarin Red S (Sigma) for 30 minutes and then washed with PBS for 30 to 60 minutes. 2 and 4
As shown in, the bone matrix was stained with alizarin red S, and it was found that calcium was accumulated extracellularly.
【0047】[0047]
【実施例6】オステオカルシンの検出
実施例5の(1)にてパラフォルムアルデヒド固定した
細胞に、抗マウスオステオカルシン羊抗体(400倍希釈,
Biomedical Tech社製) を 0.1% saponin (Sigma社製)含
有PBSで希釈したものを加え、4℃で12〜20時間反応させ
た。続いて、FITC標識抗羊IgG抗体 (200倍希釈, ジャク
ソン・イムノラボラトリー社製) と室温で1時間反応さ
せた後、蛍光顕微鏡にて観察した。その結果、オステオ
カルシンはカルシウムと同じ細胞外基質部分に蓄積して
いた(図3)。Example 6 Detection of Osteocalcin The anti-mouse osteocalcin sheep antibody (400-fold dilution, was added to the cells fixed with paraformaldehyde in (1) of Example 5).
Biomedical Tech) diluted with PBS containing 0.1% saponin (Sigma) was added, and the mixture was reacted at 4 ° C for 12 to 20 hours. Then, after reacting with a FITC-labeled anti-sheep IgG antibody (200-fold diluted, manufactured by Jackson Immuno Laboratory) at room temperature for 1 hour, it was observed with a fluorescence microscope. As a result, osteocalcin accumulated in the same extracellular matrix part as calcium (FIG. 3).
【0048】[0048]
【実施例7】脂肪細胞への分化誘導
実施例1で得られたマウス由来細胞を1×105細胞/100mm
I型コラーゲンコートディッシュ(スミロン社製)に播
いた。これをpmGM培地 [Primary Myocyte Growth Mediu
m; 20% 牛胎児血清, 2% Ultraser G(Biosepra社製)
を含むhDMEM(4.5mg/mlのグルコースを含むダルベッコ
変法イーグル培地)]で培養し、20〜24時間後に、培地
を、100μmoleのガンマリノレン酸(シグマ社製)およ
び10%牛胎児血清を加えたDMEM培地に変え、10% CO2
存在下、37℃で培養を継続したところ、6日〜9日後
に、細胞質に多数の脂肪滴をもつ脂肪細胞が出現した
(図5)。Example 7 Induction of Differentiation into Adipocytes The mouse-derived cells obtained in Example 1 were 1 × 10 5 cells / 100 mm.
It was seeded on a type I collagen coated dish (manufactured by Sumilon). Add this to pmGM medium [Primary Myocyte Growth Mediu
m; 20% fetal bovine serum, 2% Ultraser G (Biosepra)
HDMEM (Dulbecco's modified Eagle medium containing 4.5 mg / ml glucose)], and 20-24 hours later, the medium was added with 100 μmole of gamma-linolenic acid (Sigma) and 10% fetal bovine serum. 10% CO 2
When the culture was continued at 37 ° C in the presence, adipocytes having many lipid droplets appeared in the cytoplasm after 6 to 9 days (Fig. 5).
【0049】[0049]
【実施例8】筋管細胞への分化誘導
実施例1で得られたマウス由来細胞を、1×105細胞/100
mmI型コラーゲンコートディッシュ(スミロン社製)に
播いた。これを、2%牛胎児血清、5μg/mlトランスフェ
リン(シグマ社製)、10μg/mlインシュリン(シグマ
社製)、10nMセレン(シグマ社製)を含むhDMEM培地(p
mDM培地)にて培養したところ、筋管細胞への誘導が認
められた(図6)。[Example 8] Induction of differentiation into myotube cells The mouse-derived cells obtained in Example 1 were transformed into 1 x 10 5 cells / 100.
It was seeded on a mmI type collagen coated dish (manufactured by Sumilon). HDMEM medium containing 2% fetal bovine serum, 5 μg / ml transferrin (manufactured by Sigma), 10 μg / ml insulin (manufactured by Sigma), and 10 nM selenium (manufactured by Sigma) (p
When cultured in mDM medium), induction into myotube cells was observed (Fig. 6).
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明により、筋組織由来の中胚葉性幹
細胞を含む細胞群から、中胚葉性細胞への多分化能を有
する細胞を製造する方法が提供される。また、前記多分
化能を有する細胞、または幹細胞を分化させて所望の中
胚葉性細胞または該細胞群由来組織を製造する方法が提
供される。本発明の方法により、骨疾患における骨形成
細胞移植治療法に用いるための細胞が得られる。筋組織
の取得は、骨髄細胞等の取得に比べて簡便かつ安全性が
高いため、患者本人の筋組織由来の細胞を用いて骨形成
能を有する細胞を得ることが可能である。その結果、免
疫的拒絶反応のない、自己細胞移植を実現できる。ま
た、この細胞を用いて新たな骨形成促進因子などの検
出、スクリーニングが可能である。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a method for producing cells having pluripotency into mesodermal cells from a cell group containing muscular tissue-derived mesodermal stem cells. Also provided is a method for producing a desired mesodermal cell or a tissue derived from the cell group by differentiating the pluripotent cell or stem cell. The method of the present invention provides cells for use in osteogenic cell transplant therapy in bone disease. Since the acquisition of muscle tissue is simpler and safer than the acquisition of bone marrow cells or the like, it is possible to obtain cells having osteogenic ability using cells derived from the muscle tissue of the patient himself. As a result, autologous cell transplantation without immune rejection can be realized. In addition, it is possible to detect and screen new osteogenesis promoting factors and the like using these cells.
【図1】 本発明の方法によってマウス筋組織由来の細
胞から得られた中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞
による骨基質形成を示す写真。FIG. 1 is a photograph showing bone matrix formation by cells having pluripotency into mesodermal cells obtained from cells derived from mouse muscle tissue by the method of the present invention.
【図2】 本発明の方法によってマウス筋組織由来の細
胞から得られた中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞
におけるカルシウム蓄積を示す写真。アリザリン赤Sで
染色したもの。FIG. 2 is a photograph showing calcium accumulation in cells having pluripotency into mesodermal cells obtained from cells derived from mouse muscle tissue by the method of the present invention. Stained with Alizarin Red S.
【図3】 本発明の方法によってマウス筋組織由来の細
胞から得られた中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞
において形成された骨基質を、抗マウスオステオカルシ
ン抗体により免疫染色した結果を示す写真。FIG. 3 shows the results of immunostaining with an anti-mouse osteocalcin antibody on a bone matrix formed in cells having pluripotency into mesodermal cells obtained from cells derived from mouse muscle tissue by the method of the present invention. Photo.
【図4】 本発明の方法によりヒト筋組織由来の細胞か
ら得られた中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞にお
けるカルシウム蓄積を示す写真。アリザリン赤Sで染色
したもの。FIG. 4 is a photograph showing calcium accumulation in cells having pluripotency into mesodermal cells obtained from cells derived from human muscle tissue by the method of the present invention. Stained with Alizarin Red S.
【図5】 本発明の方法によってマウス筋組織由来の細
胞から得られた中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞
から分化した、細胞質に多数の脂肪滴をもつ脂肪細胞の
写真。FIG. 5 is a photograph of adipocytes having a large number of lipid droplets in the cytoplasm, which are differentiated from cells having pluripotency into mesodermal cells obtained from cells derived from mouse muscle tissue by the method of the present invention.
【図6】 本発明の方法によってマウス筋組織由来の細
胞から得られた中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞
から誘導された筋管細胞の写真。FIG. 6 is a photograph of myotube cells derived from cells having pluripotency into mesodermal cells obtained from cells derived from mouse muscle tissue by the method of the present invention.
【図7】 bFGF及び/またはLIFの添加効果を示す写
真。
7−1;bFGF及びLIF無添加の場合。
7−2;bFGFのみを添加した場合。
7−3;LIFのみを添加した場合。
7−4;bFGF及びLIFを添加した場合。FIG. 7 is a photograph showing the effect of adding bFGF and / or LIF. 7-1: When bFGF and LIF were not added. 7-2; when only bFGF was added. 7-3: When only LIF was added. 7-4; when bFGF and LIF were added.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/15 C12N 5/00 E 33/50 A61K 37/24 Fターム(参考) 2G045 AA40 CB01 4B063 QA01 QA18 QQ08 QQ20 QQ33 QR57 QR77 QS03 QX01 4B065 AA91X AA93X BB19 BB34 CA44 CA60 4C084 AA02 AA03 BA44 DB61 MA02 ZA961 ZA962 ZC032 4C087 AA01 AA02 BB47 BB64 CA04 MA02 ZA96 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 33/15 C12N 5/00 E 33/50 A61K 37/24 F term (reference) 2G045 AA40 CB01 4B063 QA01 QA18 QQ08 QQ20 QQ33 QR57 QR77 QS03 QX01 4B065 AA91X AA93X BB19 BB34 CA44 CA60 4C084 AA02 AA03 BA44 DB61 MA02 ZA961 ZA962 ZC032 4C087 AA01 AA02 BB47 BB64 CA04 MA02 ZA96
Claims (23)
む細胞群を、繊維芽細胞増殖因子及び/またはIL-6ファ
ミリーに属するサイトカインの存在下で培養することを
特徴とする、中胚葉性細胞への多分化能を有する細胞の
製造法。1. Mesoderm, which comprises culturing a cell group containing mesodermal stem cells derived from mammalian muscle tissue in the presence of a fibroblast growth factor and / or a cytokine belonging to the IL-6 family. A method for producing cells having pluripotency into cells.
群を、繊維芽細胞増殖因子及びIL-6ファミリーに属する
サイトカインの存在下で培養する、請求項1に記載の方
法。2. The method according to claim 1, wherein a cell group containing muscular tissue-derived mesodermal stem cells is cultured in the presence of fibroblast growth factor and a cytokine belonging to the IL-6 family.
群を、中胚葉性幹細胞が選択的に増殖する培養条件下で
繊維芽細胞増殖因子及びIL-6ファミリーに属するサイト
カインの非存在下で培養し、出現したコロニーのうち未
分化な細胞により構成されるコロニーを回収し、回収さ
れたコロニーに含まれる細胞を繊維芽細胞増殖因子及び
/またはIL-6ファミリーに属するサイトカインの存在下
で培養維持することを特徴とする、請求項1又は2に記
載の方法。3. A group of cells containing mesoderm stem cells derived from muscle tissue, in the absence of fibroblast growth factor and cytokines belonging to the IL-6 family under culture conditions in which mesodermal stem cells selectively proliferate. The colonies composed of undifferentiated cells among the emerged colonies are recovered, and the cells contained in the recovered colonies are collected in the presence of fibroblast growth factor and / or cytokines belonging to the IL-6 family. The method according to claim 1 or 2, wherein the method is maintained in culture.
群を、中胚葉性幹細胞が選択的に増殖する培養条件下で
繊維芽細胞増殖因子及び/またはIL-6ファミリーに属す
るサイトカインの存在下で培養し、出現したコロニーの
うち未分化な細胞により構成されるコロニーを回収し、
回収されたコロニーに含まれる細胞を繊維芽細胞増殖因
子及び/またはIL-6ファミリーに属するサイトカインの
存在下で培養維持することを特徴とする、請求項1又は
2に記載の方法。4. The presence of a fibroblast growth factor and / or a cytokine belonging to the IL-6 family under a culture condition in which a cell group containing mesoderm stem cells derived from muscle tissue is selectively proliferated by mesodermal stem cells. Cultivated under, collect colonies composed of undifferentiated cells among the appeared colonies,
The method according to claim 1 or 2, wherein the cells contained in the recovered colony are cultured and maintained in the presence of fibroblast growth factor and / or a cytokine belonging to the IL-6 family.
胞増殖因子である請求項1〜4のいずれか一項に記載の
方法。5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the fibroblast growth factor is a basic fibroblast growth factor.
が、白血球阻害因子(LIF)であることを特徴とする、請
求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the cytokine belonging to the IL-6 family is leukocyte inhibitory factor (LIF).
が、中胚葉性細胞に特異的な転写因子陽性であることを
特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。7. The cell having pluripotency into mesodermal cells is positive for a transcription factor specific to mesodermal cells, according to any one of claims 1 to 6. Method.
oD、Runx2あるいはPPARγである請求項7に記載の方
法。8. A transcription factor specific to mesodermal cells is My
The method according to claim 7, which is oD, Runx2 or PPARγ.
細胞のいずれかであることを特徴とする請求項1〜8の
いずれか一項に記載の方法。9. The method according to claim 1, wherein the mesodermal cells are any of muscle cells, bone cells, and adipocytes.
方法により製造された中胚葉性細胞への多分化能を有す
る細胞。10. A cell having a pluripotency into a mesodermal cell, which is produced by the method according to any one of claims 1 to 9.
胞を所望の中胚葉性細胞に分化させる条件で培養するこ
とを特徴とする、所望の中胚葉性細胞または該細胞群由
来の組織を製造する方法。11. A desired mesodermal cell or a tissue derived from the cell group, which is characterized in that the cell or the stem cell according to claim 10 is cultured under a condition for differentiating into a desired mesodermal cell. how to.
る細胞である、請求項11に記載の方法。12. The method according to claim 11, wherein the desired mesodermal cell is a cell having osteogenic ability.
件が、請求項10に記載の細胞、または幹細胞を、1×
103〜1×106/cm2の密度でTGF−βスーパーファミ
リーに属するタンパク質の存在下で培養するものである
請求項12に記載の方法。13. The condition for differentiating into a cell having an osteogenic ability is the cell according to claim 10 or 1 × the stem cell.
The method according to claim 12, which comprises culturing in the presence of a protein belonging to the TGF-β superfamily at a density of 10 3 to 1 × 10 6 / cm 2 .
件が、請求項10に記載の細胞、または幹細胞を1×1
03〜1×106/cm2の密度でBMP-2及び/またはβグリ
セロリン酸の存在下で培養するものである請求項12に
記載の方法。14. The condition for differentiating into a cell having osteogenic ability is 1 × 1 of the cell of claim 10 or the stem cell.
13. The method according to claim 12, which comprises culturing in the presence of BMP-2 and / or β-glycerophosphate at a density of 0 3 to 1 × 10 6 / cm 2 .
/又はオステオカルシン陽性であることを指標として、
骨形成能を有する細胞を取得する、請求項11〜14の
いずれか一項に記載の方法。15. An alkaline phosphatase-positive and / or osteocalcin-positive index is used as an index.
The method according to any one of claims 11 to 14, wherein cells having osteogenic ability are obtained.
を有する細胞を取得する請求項11〜14のいずれか一
項に記載の方法。16. The method according to any one of claims 11 to 14, wherein cells having bone-forming ability are obtained using the bone matrix-forming ability as an index.
載の方法により得られた細胞または該細胞群由来の組
織。17. A cell obtained by the method according to claim 11, or a tissue derived from the cell group.
を投与し、誘導された細胞の骨形成能を評価することを
特徴とする、骨形成能に影響を与える物質のスクリーニ
ング方法。18. A method for screening a substance that affects the osteogenic ability, which comprises administering a test substance to the cell according to claim 10 and evaluating the osteogenic ability of the induced cell.
法により選抜された物質。19. A substance selected by the screening method according to claim 18.
胞を、請求項19に記載の物質の存在下で培養すること
を特徴とする骨形成能を有する細胞を製造する方法。20. A method for producing a cell having osteogenic ability, which comprises culturing the cell according to claim 10 or the stem cell in the presence of the substance according to claim 19.
着させて培養することにより骨組織を形成させる、代替
骨組織の製造法。21. A method for producing an alternative bone tissue, wherein the cell according to claim 17 is adhered to a support and cultured to form a bone tissue.
れる代替骨組織。22. Alternative bone tissue obtained by the method of claim 21.
胞のうちのいずれかの細胞と、TGF−βスーパーファミ
リーに属するタンパク質の組合せを含む骨形成促進剤。23. An osteogenesis promoter comprising a combination of the cell according to claim 10 or any one of the stem cells and a protein belonging to the TGF-β superfamily.
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