特許7064189骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な前駆細胞、その作製方法、およびその使用方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-26
(45)【発行日】2022-05-10
(54)【発明の名称】骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な前駆細胞、その作製方法、およびその使用方法
(51)【国際特許分類】
C12N 5/071 20100101AFI20220427BHJP
A61K 35/28 20150101ALI20220427BHJP
A61K 35/30 20150101ALI20220427BHJP
A61P 25/00 20060101ALI20220427BHJP
A61P 21/04 20060101ALI20220427BHJP
A61P 25/16 20060101ALI20220427BHJP
A61P 25/28 20060101ALI20220427BHJP
A61P 25/14 20060101ALI20220427BHJP
A61P 25/18 20060101ALI20220427BHJP
C12N 5/10 20060101ALI20220427BHJP
C12N 15/12 20060101ALI20220427BHJP
C12N 5/0793 20100101ALN20220427BHJP
C12N 15/09 20060101ALN20220427BHJP
【ＦＩ】
C12N5/071
A61K35/28
A61K35/30
A61P25/00
A61P21/04
A61P25/16
A61P25/28
A61P25/14
A61P25/18
C12N5/10
C12N15/12
C12N5/0793
C12N15/09 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2017204739
(22)【出願日】2017-10-23
(65)【公開番号】P2019076008
(43)【公開日】2019-05-23
【審査請求日】2020-10-09
【微生物の受託番号】NPMD NITE P-02505
(73)【特許権者】
【識別番号】515259579
【氏名又は名称】中西 徹
(73)【特許権者】
【識別番号】520235874
【氏名又は名称】山崎 勤
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100165892
【弁理士】
【氏名又は名称】坂田 啓司
(72)【発明者】
【氏名】中西 徹
(72)【発明者】
【氏名】杉野 哲造
【審査官】市島 洋介
(56)【参考文献】
【文献】Biochem. Biophys. Res. Commun.，2013年，Vol.439，pp.552-558
【文献】Cytotherapy，2017年，Vol.19，pp.808-820，Published: April 25, 2017
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ１２Ｎ ５／００
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
間葉系幹細胞にテロメラーゼ（ＴＥＲＴ）を導入して、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２の両方を発現する幹細胞を調製する工程、および前記幹細胞に１つ又はそれ以上のリプログラミング因子を導入する工程を含む、
神経細胞に分化可能な前駆細胞の作製方法であって、
前記１つ又はそれ以上のリプログラミング因子が、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃの組合せである、方法。
【請求項2】
間葉系幹細胞にテロメラーゼ（ＴＥＲＴ）を導入して調製されたＣＣＮ１およびＣＣＮ２の両方を発現する幹細胞に１つ又はそれ以上のリプログラミング因子を導入することによって作製された、神経細胞に分化可能な前駆細胞であって、
前記１つ又はそれ以上のリプログラミング因子が、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃの組合せである、細胞。
【請求項3】
請求項１に記載の方法に従って作製された、細胞。
【請求項4】
受託番号Ｐ－０２５０５で寄託された細胞。
【請求項5】
請求項２～４のいずれか一項に記載の細胞を、神経細胞培養培地もしくは神経分化培地、または神経細胞誘導因子を含む神経細胞培養培地もしくは神経分化培地中で培養する工程を含む、神経細胞を製造する方法。
【請求項6】
請求項２～４のいずれか一項に記載の細胞、および請求項５に記載の方法で製造された神経細胞のいずれか一方またはその両方を含む、脊髄損傷、重症筋無力症、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、または統合失調症を処置するための組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な前駆細胞、その作製方法、およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特定の神経細胞の障害により引き起こされる神経変性疾患や脊髄損傷の治療に関して、ヒト由来多能性幹細胞（例えば、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）や人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞））を分化させることで得られるヒト由来神経細胞を含む細胞製剤が注目されている。
【0003】
多能性幹細胞から神経系の細胞を分化誘導する方法としては、細胞外からサイトカインなどのシグナル物質を添加することによって分化誘導する方法がある。発生過程の神経系の細胞系譜で特異的に発現する転写因子を強制的に発現させることで、多能性幹細胞から神経細胞を作製する方法が知られている（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】ＷＯ２０１４／１４８６４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な幹細胞由来の新規前駆細胞、その作製方法、およびその使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、以下の前駆細胞、その作製方法、およびその使用方法に関する。
［項１］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞を調製する工程、および前記幹細胞に１つ又はそれ以上のリプログラミング因子を導入する工程を含む、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な前駆細胞の作製方法
［項２］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞を調製する工程が、骨髄由来の幹細胞、歯髄由来の幹細胞、臍帯組織由来の幹細胞、脂肪組織由来の幹細胞、または胎盤組織由来の幹細胞を不死化する工程を含む、項１に記載の方法
［項３］骨髄由来の幹細胞、歯髄由来の幹細胞、臍帯組織由来の幹細胞、脂肪組織由来の幹細胞、または胎盤組織由来の幹細胞が、間葉系幹細胞である、項２に記載の方法
［項４］幹細胞を不死化する工程が、該幹細胞に、テロメラーゼ（ＴＥＲＴ）を導入することを含む、項２または項３に記載の方法
［項５］１つ又はそれ以上のリプログラミング因子が、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＫＬＦ４；ＯＣＴ３／４、ＫＬＦ４およびＣ－ＭＹＣ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＣ－ＭＹＣ；ＯＣＴ３／４およびＳＯＸ２；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＮＡＮＯＧ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＬＩＮ２８；ＯＣＴ３／４およびＫＬＦ４の組合せのいずれかの組合せを含む、項１～項４のいずれかに記載の方法
［項６］１つ又はそれ以上のリプログラミング因子が、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃの組合せである、項５に記載の方法
［項７］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞に１つ又はそれ以上のリプログラミング因子を導入することによって作製された、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な前駆細胞
［項８］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞が、骨髄由来の幹細胞、歯髄由来の幹細胞、臍帯組織由来の幹細胞、脂肪組織由来の幹細胞、または胎盤組織由来の幹細胞を不死化する工程を含む方法により調製された、項７に記載の細胞
［項９］項３～項６のいずれかに記載の方法に従って作製された、項８に記載の細胞
［項１０］受託番号Ｐ－０２５０５で寄託された細胞
［項１１］項７～項１０のいずれかに記載の細胞を、神経細胞培養培地もしくは神経分化培地、または神経細胞誘導因子を含む神経細胞培養培地もしくは神経分化培地中で培養する工程を含む、神経細胞を製造する方法
［項１２］項７～項１０のいずれかに記載の細胞、および項１１に記載の方法で製造された神経細胞のいずれか一方またはその両方を含む、脊髄損傷、重症筋無力症、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、または統合失調症を処置するための組成物。
［項１］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞を調製する工程、および前記幹細胞に１つ又はそれ以上のリプログラミング因子を導入する工程を含む、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な前駆細胞の作製方法
［項２］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞を調製する工程が、骨髄由来の幹細胞、歯髄由来の幹細胞、臍帯組織由来の幹細胞、脂肪組織由来の幹細胞、または胎盤組織由来の幹細胞を不死化する工程を含む、項１に記載の方法
［項３］骨髄由来の幹細胞、歯髄由来の幹細胞、臍帯組織由来の幹細胞、脂肪組織由来の幹細胞、または胎盤組織由来の幹細胞が、間葉系幹細胞である、項２に記載の方法
［項４］幹細胞を不死化する工程が、該幹細胞に、テロメラーゼ（ＴＥＲＴ）を導入することを含む、項２または項３に記載の方法
［項５］１つ又はそれ以上のリプログラミング因子が、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＫＬＦ４；ＯＣＴ３／４、ＫＬＦ４およびＣ－ＭＹＣ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＣ－ＭＹＣ；ＯＣＴ３／４およびＳＯＸ２；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＮＡＮＯＧ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＬＩＮ２８；ＯＣＴ３／４およびＫＬＦ４の組合せのいずれかの組合せを含む、項１～項４のいずれかに記載の方法
［項６］１つ又はそれ以上のリプログラミング因子が、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃの組合せである、項５に記載の方法
［項７］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞に１つ又はそれ以上のリプログラミング因子を導入することによって作製された、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な前駆細胞
［項８］ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞が、骨髄由来の幹細胞、歯髄由来の幹細胞、臍帯組織由来の幹細胞、脂肪組織由来の幹細胞、または胎盤組織由来の幹細胞を不死化する工程を含む方法により調製された、項７に記載の細胞
［項９］項３～項６のいずれかに記載の方法に従って作製された、項８に記載の細胞
［項１０］受託番号Ｐ－０２５０５で寄託された細胞
［項１１］項７～項１０のいずれかに記載の細胞を、神経細胞培養培地もしくは神経分化培地、または神経細胞誘導因子を含む神経細胞培養培地もしくは神経分化培地中で培養する工程を含む、神経細胞を製造する方法
［項１２］項７～項１０のいずれかに記載の細胞、および項１１に記載の方法で製造された神経細胞のいずれか一方またはその両方を含む、脊髄損傷、重症筋無力症、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、または統合失調症を処置するための組成物。
【発明の効果】
【0007】
本発明により、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞に分化可能な新規前駆細胞、その作製方法、およびその使用方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】（ａ）ヒトｉＰＳ細胞、（ｂ）ヒト間葉系幹細胞、（ｃ）Ｘ４Ｎ細胞、（ｄ）球状の細胞塊（スフェア）を形成させたＸ４Ｎ細胞、および（ｅ）神経細胞に誘導したＸ４Ｎ細胞の遺伝子発現パターンを示す、クラスタリング解析図。
【図2】Ｘ４Ｎ細胞の顕微鏡写真。リプロセル社培地（Ｐｒｉｍａｔｅ ＥＳ Ｃｅｌｌ Ｍｅｄｉｕｍ）を用いて（ａ）ゼラチン被覆あり、（ｂ）ゼラチン被覆なし、の組織培養用シャーレ上で培養したＸ４Ｎ細胞の顕微鏡写真；（ｃ）脳由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ）を含まない、（ｄ）ＢＤＮＦを含む、神経誘導培地を用いてゼラチン被覆なしの組織培養用シャーレ上で培養したＸ４Ｎ細胞の顕微鏡画像。
【図3】（ａ）グルタミン酸添加なし（Ｇｌｕ－）、（ｂ）添加あり（Ｇｌｕ＋）の神経誘導培地を用いて培養したＸ４Ｎ細胞の顕微鏡画像。
【図4】ｈＭＳＣ、不死化ヒト間葉系幹細胞、Ｘ４Ｎ細胞、ＢＤＮＦを含まない神経誘導培地を用いてゼラチン被覆なしの組織培養用シャーレ上で培養したＸ４Ｎ細胞、およびヒトｉＰＳ細胞を用いた、（ａ）ＣＣＮ１；および（ｂ）ＣＣＮ２に関する定量ＰＣＲ結果を示す棒グラフ。
【図5a】脊髄損傷後７日目に、神経分化させたＸ４Ｎ細胞を投与した脊髄損傷モデルラットの試験群（●）、リン酸緩衝生理食塩水を投与した脊髄損傷モデルラットの対照群（▲）、およびカテーテル留置し、神経分化させたＸ４Ｎ細胞を投与した健常ラットの健常群（■）の体重変化（ａ）を示す折れ線グラフ。
【図5b】脊髄損傷後７日目に、神経分化させたＸ４Ｎ細胞を投与した脊髄損傷モデルラットの試験群（●）、およびリン酸緩衝生理食塩水を投与した脊髄損傷モデルラットの対照群（▲）のＢａｓｓｏ－Ｂｅａｔｔｉｅ－Ｂｒｅｓｎａｈａｎ（ＢＢＢ）スコア変化（ｂ）を示す折れ線グラフ。
【図6】脊髄損傷後２８日目に採取した試験群ラット（ａ）および対照群ラット（ｂ）の損傷個所周辺の脊髄切片のヘマトキシリン・エオジン染色画像（低倍率：ａ－１、ｂ－１；中倍率：ａ－２、ｂ－２；及び高倍率：ａ－３、ｂ－３）。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本明細書において「骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞への分化能を有する前駆細胞」は、分化せずに自分自身と同じ幹細胞を複製する能力（「自己再生能」ともいう。）を有する未分化細胞であって、中胚葉系細胞である骨細胞、軟骨細胞および脂肪細胞；並びに外肺葉系細胞である神経細胞に分化する能力を有する細胞を意味する。骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞への分化能を有する前駆細胞は、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞に１つ又はそれ以上のリプログラミング因子を導入することにより調製される。１つの実施形態において、前記前駆細胞は、神経細胞への分化能を有する。
【0010】
本明細書において「リプログラミング因子」は、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）に特異的に発現している遺伝子またはＥＳ細胞を未分化な状態で維持するのに重要な役割を果たす遺伝子もしくはその遺伝子産物を意味する。リプログラミング因子は、限定するものではないが、遺伝子（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ）またはタンパク質の形態であってよい。リプログラミング因子としては、限定するものではないが、Ｏｃｔ３／４、Ｓｏｘ２、Ｓｏｘ１、Ｓｏｘ３、Ｓｏｘ１５、Ｓｏｘ１７、Ｋｌｆ４、Ｋｌｆ２、ｃ－Ｍｙｃ、Ｎ－Ｍｙｃ、Ｌ－Ｍｙｃ、Ｎａｎｏｇ、Ｌｉｎ２８、Ｆｂｘ１５、ＥＲａｓ、ＥＣＡＴ１５－２、Ｔｃｌ１、ｂｅｔａ－ｃａｔｅｎｉｎ、Ｌｉｎ２８ｂ、Ｓａｌｌ１、Ｓａｌｌ４、Ｅｓｒｒｂ、Ｎｒ５ａ２、Ｔｂｘ３またはＧｌｉｓ１が挙げられ、これらのリプログラミング因子は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組合せて用いてもよい。
【0011】
１つの実施形態において、１つ又はそれ以上のリプログラミング因子は、ＳｏｘファミリーおよびＯｃｔファミリーの組合せを含む。Ｓｏｘファミリーは、限定するものではないが、Ｓｏｘ１、Ｓｏｘ２、Ｓｏｘ３、Ｓｏｘ１５、Ｓｏｘ１７を含み、これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を組合せて用いてもよい。Ｏｃｔファミリーは、限定するものではないが、Ｏｃｔ３／４を含む。
【0012】
１つの実施形態において、１つ又はそれ以上のリプログラミング因子は、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＫＬＦ４；ＯＣＴ３／４、ＫＬＦ４およびＣ－ＭＹＣ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＣ－ＭＹＣ；ＯＣＴ３／４およびＳＯＸ２；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＮＡＮＯＧ；ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２およびＬＩＮ２８；ＯＣＴ３／４およびＫＬＦ４の組合せのいずれかを含む。１つの実施形態において、ＯＣＴ３／４、ＳＯＸ２、ＫＬＦ４およびＬ－Ｍｙｃの組合せを含む。
【0013】
本明細書においてリプログラミング因子の「導入」は、細胞内にリプログラミング因子が存在する状態に置くことを意味する。リプログラミング因子がタンパク質の場合、１つ又はそれ以上のリプログラミング因子の導入は、常法に従って実施できる。１つ実施形態において、タンパク質であるリプログラミング因子は、リポフェクション法、マイクロインジェクション法、細胞膜透過性ペプチドとの融合によって細胞内に導入される。
【0014】
リプログラミング因子が遺伝子（例えばＤＮＡ、またはＲＮＡ）の場合、１つ又はそれ以上のリプログラミン因子の導入は、常法に従って実施できる。例えば、遺伝子であるリプログラミング因子は、その転写および／または翻訳を作動させるための配列（例えばプロモーター配列やエンハンサー配列）を含む、ウイルスベクター、プラスミド、人工染色体などのベクターに組み込まれて、細胞に導入されてもよい。ウイルスベクターとしては、限定するものではないが、センダイウイルスベクターなどが挙げられる。人工染色体ベクターとしては、限定するものではないが、ヒト人工染色体（ＨＡＣ）が挙げられる。プラスミドとしては、限定するものではないが、哺乳動物細胞用プラスミドを用いることができる。遺伝子改変および遺伝子産物の転写・翻訳は、常法に従って実施できる。
【0015】
「ＣＣＮ１」は、ｃｙｓｔｅｉｎｅ ｒｉｃｈ ６１（Ｃｙｒ６１）とも呼ばれる、ＣＣＮファミリーに属するタンパク質である。「ＣＣＮ２」は、結合組織増殖因子（ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｅ ｔｉｓｓｕｅ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ（ＣＴＧＦ））としても知られているタンパク質である。これらのタンパク質のアミノ酸配列および核酸配列は公知である。
【0016】
本明細書において「ＣＣＮ１を発現する幹細胞」は、未選択または未処理の幹細胞集団と比べて、ＣＣＮ１の発現量が少なくとも２倍多い特定の幹細胞集団を意味する。本明細書において「幹細胞」は、自己再生能を有する細胞を意味する。
【0017】
本明細書において「ＣＣＮ２を発現する幹細胞」は、未選択または未処理の幹細胞集団と比べて、ＣＣＮ２の発現量が少なくとも２倍多い特定の幹細胞集団を意味する。本明細書において「ＣＣＮ１およびＣＣＮ２を発現する幹細胞」は、未選択または未処理の幹細胞集団と比べて、ＣＣＮ１の発現量が少なくとも２倍多く、ＣＣＮ２の発現量が少なくとも２倍多い特定の幹細胞集団を意味する。
【0018】
本明細書において「未選択の幹細胞集団」は、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方の発現量に関して選択されていない幹細胞集団を意味する。１つの実施形態において、未選択の幹細胞集団は、生体組織から常法に従って調製された細胞の集団、または市販の幹細胞である。
【0019】
１つの実施形態において、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞は、未選択の幹細胞集団から、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方の発現量が未選択の幹細胞集団のその発現量と比べて少なくとも２倍多い幹細胞をクローニングすることによって調製することができる。
【0020】
幹細胞のクローニングは、常法に従って適宜実施できる。幹細胞のクローニングは、限定するものではないが、限界希釈法が挙げられる。ＣＣＮ１および／またはＣＣＮ２の発現量の測定は、常法に従って実施することができる。発現量の測定は、限定するものではないが、ＰＣＲ、ノーザンブロット法、ウェスタンブロット法、免疫染色法、マイクロアレイにより実施できる。１つの実施形態において、発現量の測定は、定量ＰＣＲにより実施される。
【0021】
本明細書において「未処理の幹細胞集団」は、またはＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方の発現量を変化させる処理を施されていない幹細胞集団を意味する。１つの実施形態において、未処理の幹細胞集団は、生体組織から常法に従って調製された細胞の集団、または市販の幹細胞である。
【0022】
１つの実施形態において、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞は、未処理の幹細胞集団に不死化処理を施すことによって、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方の発現量が未処理の幹細胞集団のその発現量と比べて少なくとも２倍多い幹細胞である。
【0023】
１つの実施形態において、ＣＣＮ１を発現する幹細胞を調製する工程は、未選択または未処理の幹細胞集団のＣＣＮ１発現量と比べて、少なくとも５倍、１０倍、２０倍、３０倍、４０倍、５０倍、６０倍、７０倍、８０倍、９０倍、１００倍多い幹細胞を選択すること、または処理をすること（場合により、その後に選択すること）を含む。他の実施形態において、ＣＣＮ２を発現する幹細胞を調製する工程は、未選択または未処理の幹細胞集団のＣＣＮ２発現量と比べて、少なくとも５倍、１０倍、２０倍、３０倍、４０倍、５０倍多い幹細胞を選択すること、または処理をすること（場合により、その処理後に選択すること）を含む。
【0024】
１つの実施形態において、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２を発現する幹細胞を調製する工程は、未選択または未処理の幹細胞集団のＣＣＮ１発現量と比べて、少なくとも５倍、１０倍、２０倍、３０倍、４０倍、５０倍、６０倍、７０倍、８０倍、９０倍、１００倍多く、かつＣＣＮ２発現量と比べて、少なくとも３倍、５倍、７倍、９倍、１０倍、１５倍、２０倍多い幹細胞を選択すること、または処理をすること（場合により、その処理後に選択すること）を含む。
【0025】
幹細胞の「不死化処理」は、常法に従って適宜実施できる。幹細胞の不死化処理は、限定するものではないが、テロメラーゼ（ＴＥＲＴ）（好ましくはヒト由来のＴＥＲＴ（ｈＴＥＲＴ））の発現を介する方法、ＳＶ４０Ｔ抗原を利用する方法、ｈＴＥＲＴ触媒サブユニットとｐ５３またはＲＢｓｉＲＮＡを同時発現させる方法が挙げられる。１つの実施形態において、ＣＣＮ１およびＣＣＮ２のいずれか一方またはその両方を発現する幹細胞は、ｈＴＥＲＴを幹細胞に導入することによって調製される。ｈＴＥＲＴが導入された幹細胞は、限定するものではないが、ｈＴＥＲＴを一過性に発現する、または恒常的に発現する。
【0026】
１つの実施形態において、幹細胞は、哺乳動物、好ましくは霊長類、より好ましくはヒト由来である。１つの実施形態において、幹細胞は、哺乳動物の生体組織由来、例えば骨髄由来、歯髄由来、臍帯組織由来、脂肪組織由来、または胎盤組織由来の幹細胞である。１つの実施形態において、幹細胞は、間葉系幹細胞である。生体組織由来の幹細胞は、常法に従い調製してもよく、または市販のものを用いてもよい。
【0027】
本発明に係る前駆細胞は、限定するものではないが、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および神経細胞などに分化する能力を有する。１つの実施形態において、当該前駆細胞は、神経細胞に分化する能力を有する。１つの実施形態において、当該前駆細胞は、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および神経細胞などに高効率（例えば、分化誘導後の細胞集団中に、誘導後の細胞が２０％以上、４０％以上、６０％以上、８０％以上、２０％～８０％、４０％～８０％、４０％～６０％）に分化する能力を有する。１つの実施形態において、本発明に係る前駆細胞は、受託番号Ｐ－０２５０５で寄託された細胞である。
【0028】
本発明に係る前駆細胞を、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、および神経細胞などに分化する能力を維持した状態で培養するための、培地の組成、培養方法、継代方法等は、周知・慣用技術から適宜設定できる。１つの実施形態において、そのような培地は、市販の幹細胞用培養用の培地、例えば、マウスＥＳ細胞培養用培地（例えばＴＸ－ＷＥＳ培地、トロンボＸ社）、霊長類ＥＳ細胞培養用培地（例えば霊長類ＥＳ細胞用培地、リプロセル社（例えばＰｒｉｍａｔｅ ＥＳ Ｃｅｌｌ Ｍｅｄｉｕｍ））、または神経幹細胞用培養である。１つの実施形態において、当該培地は、霊長類ＥＳ細胞培養用培地（リプロセル社）である。他の実施形態において、当該培地は、動物細胞の培養に用いられる培地（例えば、ＤＭＥＭ培地）から調製することができる。そのような培地は、例えば、１０～１５％ＦＢＳを含有するＤＭＥＭ、ＤＭＥＭ／Ｆ１２、またはＤＭＥＭ培地である。
【0029】
本発明に係る前駆細胞は、限定するものではないが、その増殖速度が速い。１つの実施形態において、本発明に係る前駆細胞は、霊長類ＥＳ細胞培養用培地を用いて培養した場合、１２時間～２４時間で２倍に増殖する。
【0030】
１つの実施形態において、本発明に係る前駆細胞を神経細胞の分化能を維持する培養方法は、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞などの分化多能性細胞の分化能を維持した状態で培養する際に使用される方法であってよい。培養方法は、限定するものではないが、非接着性条件下での三次元培養、例えば浮遊培養（例えば、分散培養、凝集浮遊培養など）、または接着性条件下での二次元培養、例えば平板培養、あるいは、三次元培養と二次元培養とを組合せた培養が挙げられる。１つの実施形態において、培養方法は、フィーダー細胞の非存在下、接着性条件下で培養される。細胞接着性の培養器では、細胞との接着性を向上させる目的で、その表面は細胞支持物質（例えばコラーゲン、ゼラチン、ポリ－Ｌ－リジン、ポリ－Ｄ－リジン、ラミニン、フィブロネクチンなどの物質）でコーティングされる。１つの実施形態において、細胞接着性の培養器は、例えば０．１％ゼラチンで被覆される。
【0031】
細胞培養の条件に関しては、培養温度は、限定するものではないが、約３０℃～約４０℃、好ましくは約３７℃である。培養は、ＣＯ２含有空気の雰囲気下、例えばＣＯ２濃度約２％～約５％にて実施される。
【0032】
本発明に係る前駆細胞を目的の細胞（例えば、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、または神経細胞）に分化誘導するための、培地の組成、分化誘導因子、培養方法、継代方法等は、周知・慣用技術から適宜設定できる。
【0033】
１つの実施形態において、本発明に係る前駆細胞を神経細胞に分化誘導するための培地は、市販の神経細胞培養培地もしくは神経分化培地（例えば、ＲＨＢ－Ａ タカラバイオ）である。他の実施形態において、神経細胞培養培地または神経分化誘導培地は、神経細胞誘導因子（例えば、脳由来神経成長因子（ＢＤＮＦ）、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、低分子ＢＭＰ阻害剤および／または前記低分子ＴＧＦβファミリー阻害剤）を含む。他の実施形態において、当該前駆細胞を神経細胞に分化誘導するための培地は、動物細胞の培養に用いられる培地（例えば、ＤＭＥＭ培地）から調製することができる。
【0034】
１つの実施形態において、本発明に係る前駆細胞を神経細胞に分化誘導するための培養方法は、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞などの分化多能性細胞から神経細胞へ分化誘導する際に使用される方法であってよい。培養方法は、限定するものではないが、非接着性条件下での三次元培養、または接着性被覆条件下での二次元培養、あるいは三次元培養と二次元培養とを組合せた培養が挙げられる。１つの実施形態において、培養方法は、フィーダー細胞の非存在下、非接着性条件下で培養される。
【0035】
１つの実施形態において、本発明に係る前記細胞を脂肪細胞に分化誘導するための培地は、限定するものではないが、市販の脂肪細胞誘導培地、または市販の動物細胞の培地にインシュリン、デキサメサゾン、インドメタシンを含めた培地である。１つの実施形態において、本発明に係る前記細胞を軟骨細胞に分化誘導するための培地は、限定するものではないが、市販の軟骨細胞誘導培地、または市販の動物細胞の培地にデキサメサゾン、アスコルビン酸、ＴＧＦ－β３を含めた培地である。１つの実施形態において、本発明に係る前記細胞を骨細胞に分化誘導するための培地は、限定するものではないが、市販の骨細胞誘導培地、または市販の動物細胞の培地にデキサメサゾン、アスコルビン酸、β－グリセロリン酸を含めた培地である。
【0036】
目的の細胞に分化したかの確認は、常法に従って実施することができる。脂肪細胞に分化させた場合、その確認は、限定するものではないが、オイルレッド染色法により行うことができる。軟骨細胞に分化させた場合、その確認は、限定するものではないが、アルシアンブルー染色により行うことができる。骨細胞に分化させた場合、その確認は、限定するものではないが、アルカリフォスファターゼ染色法により行うことができる。
【0037】
１つの実施形態において、本発明に係る前駆細胞から誘導された神経細胞は、そのＣＣＮ１の発現量が当該前駆細胞の発現量と比べて少なくとも１０倍、２０倍、３０倍、５０倍、７０倍、または１００倍小さく、そのＣＣＮ２の発現量が当該前駆細胞の発現量と比べて少なくとも５倍、１０倍、２０倍、３０倍、４０倍、または５０倍大きい。
【0038】
本発明に係る前駆細胞から分化誘導された神経細胞、脂肪細胞、軟骨細胞および骨細胞などの分化細胞、及び当該前駆細胞のいずれか一方またはその両方は、失われた細胞、組織、器官の再生などに用いることができる。本発明は、本発明に係る前駆細胞から分化誘導された神経細胞、脂肪細胞、軟骨細胞および骨細胞などの分化細胞、及び当該前駆細胞のいずれか一方またはその両方の、その必要のある患者に投与される治療用組成物の製造のための使用を提供する。
【0039】
１つの実施形態において、本発明に係る前駆細胞から神経細胞に分化誘導された細胞および当該前駆細胞のいずれか一方またはその両方は、虚血性脳疾患（脳卒中など）、脳外傷、脊髄損傷、運動神経疾患、神経変性疾患、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、脊髄小脳変性症、ハンチントン病、アルツハイマー病、パーキンソン病、てんかん、および統合失調症を処置するための組成物の製造に使用することができる。本明細書において「処置」は、疾患の進行を遅らせること、維持すること、もしくは改善すること、又は疾患の症状を緩和すること、改善することを意味する。
【0040】
１つの実施形態において、前記組成物は、本発明に係る前駆細胞から分化誘導された神経細胞を含み、脊髄損傷、重症筋無力症、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、または統合失調症処置用の組成物である。本発明に係る処置用組成物は、その剤形に応じて、適当な投与経路にて、設定された回数、適宜な投与間隔にて投与される。本発明に係る処置用組成物は、哺乳動物用である。哺乳動物は、限定するものではないが、イヌ、ネコ等の随伴動物、霊長類、またはヒトである。１つの実施形態において、本発明に係る処置用組成物は、ヒト用である。１つの実施形態において、処置用組成物は、当該組成物を適用する哺乳動物と同じ種、好ましくは同一の個体から調製された本発明に係る前駆細胞を含む。
【0041】
本発明に係る処置用組成物は、本発明に係る細胞を、常法に従って、医薬上許容される担体とともに注射剤、懸濁剤、点滴剤等の非経口剤として製造することができる。１つの実施形態において、処置用組成物は、純度の高い細胞集団を含む。細胞の純度を高める方法としては、目的の細胞を選別する方法、例えばフローサイトメトリー法、或いは分化後の細胞が増殖能を有する場合はクローニング法が挙げられる。フローサイトメトリー法は、目的の細胞を予め標識し（例えば蛍光標識）、細胞が発生する標識由来のシグナルを測定する方法であり、セルソーターを組合せることで、目的の細胞を選別・分取することができる。１つの実施形態において、本発明に係る処置用組成物は、限定するものではないが、約１×１０５～１×１０８細胞／ｍＬを含む。
【0042】
医薬上許容される担体としては、限定するものではないが、生理食塩水などの等張液または注射用の水性液が挙げられる。本発明に係る処置用組成物は、限定するものではないが、緩衝剤（例えば、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液）、無痛化剤（例えば、塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカイン）、安定剤（例えば、ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコール）、保存剤、酸化防止剤を含む。
【0043】
本発明に係る好ましい実施形態について、以下に詳しく説明するが、それらはすべて例示であって制限的なものではなく、添付する特許請求の範囲に記載の発明をいかようにも限定するものではない。
【実施例】
【0044】
［実施例１］
＜ヒト間葉系幹細胞の不死化＞
市販の骨髄由来のヒト間葉系幹細胞（ｈＭＳＣ）（タカラバイオＣ－１２９７４）を組織培養用シャーレで培養し、付着細胞を回収した。回収した細胞を、ヒト・テロメラーゼ遺伝子（Ｒｅｔｒｏ－Ｅ１／ｈＴＥＲＴ ｖｉｒｕｓ Ｇ２０７ コスモバイオ）、および緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）遺伝子を組み込んだレトロウイルスベクターにてトランスフェクトした。ＧＦＰを発現する細胞を、蛍光標示式細胞分取器（ＦＡＣＳ）にて分離した。逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ－ＰＣＲ）を行い、分離した細胞にてｈＴＥＲＴが転写されていることを確認した。Ｔｒａｐ ａａｓａｙによるテロメア長の測定により、ｈＴＥＲＴが発現され、機能していることを確認した。ｈＴＥＲＴの発現が確認された細胞群をクローン化した。
＜ヒト間葉系幹細胞の不死化＞
市販の骨髄由来のヒト間葉系幹細胞（ｈＭＳＣ）（タカラバイオＣ－１２９７４）を組織培養用シャーレで培養し、付着細胞を回収した。回収した細胞を、ヒト・テロメラーゼ遺伝子（Ｒｅｔｒｏ－Ｅ１／ｈＴＥＲＴ ｖｉｒｕｓ Ｇ２０７ コスモバイオ）、および緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）遺伝子を組み込んだレトロウイルスベクターにてトランスフェクトした。ＧＦＰを発現する細胞を、蛍光標示式細胞分取器（ＦＡＣＳ）にて分離した。逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ－ＰＣＲ）を行い、分離した細胞にてｈＴＥＲＴが転写されていることを確認した。Ｔｒａｐ ａａｓａｙによるテロメア長の測定により、ｈＴＥＲＴが発現され、機能していることを確認した。ｈＴＥＲＴの発現が確認された細胞群をクローン化した。
【0045】
＜多分化能を有する不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの選択＞
クローニングした不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの幾つかをそれぞれ、インシュリン、デキサメサゾン、インドメタシンを含めた脂肪細胞誘導培地にて約３週間培養した。培養細胞をオイルレッド染色し、脂肪細胞に分化可能なクローンを特定した。脂肪細胞に分化可能な不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの幾つかをそれぞれ、デキサメサゾン、アスコルビン酸、ＴＧＦ－β３を含めた軟骨誘導培地にて約３週間培養した。培養細胞をアルシアンブルー染色し、軟骨細胞に分化可能なクローンを特定した。脂肪細胞、および軟骨細胞に分化可能であった不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの幾つかをそれぞれ、デキサメサゾン、アスコルビン酸、β－グリセロリン酸を含めた骨誘導培地にて約２週間培養した。培養細胞をアルカリホスファターゼ染色し、骨芽細胞にも分化可能な不死化ヒト間葉系幹細胞クローンを特定した。
クローニングした不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの幾つかをそれぞれ、インシュリン、デキサメサゾン、インドメタシンを含めた脂肪細胞誘導培地にて約３週間培養した。培養細胞をオイルレッド染色し、脂肪細胞に分化可能なクローンを特定した。脂肪細胞に分化可能な不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの幾つかをそれぞれ、デキサメサゾン、アスコルビン酸、ＴＧＦ－β３を含めた軟骨誘導培地にて約３週間培養した。培養細胞をアルシアンブルー染色し、軟骨細胞に分化可能なクローンを特定した。脂肪細胞、および軟骨細胞に分化可能であった不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの幾つかをそれぞれ、デキサメサゾン、アスコルビン酸、β－グリセロリン酸を含めた骨誘導培地にて約２週間培養した。培養細胞をアルカリホスファターゼ染色し、骨芽細胞にも分化可能な不死化ヒト間葉系幹細胞クローンを特定した。
【0046】
＜不死化ヒト間葉系幹細胞クローンへの遺伝子導入＞
上記で得られた多分化能を有する不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの細胞内に、エピソーマルベクターＨｕｍａｎ ｉＰＳ Ｃｅｌｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（商標）Ｅｐｉｓｏｍａｌ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｉｘ（タカラバイオ３６７３）を用いて初期化遺伝子を導入した。初期化遺伝子は、核初期化因子（ＯＣＴ３／４、ＫＬＦ４、ＳＯＸ２、Ｌ－ＭＹＣ、ＬＩＮ２８）、およびｐ５３機能阻害因子（ｍｏｕｓｅ ｐ５３ＤＤ）を含んだ。遺伝子導入は、上記ベクターミックス３μｌを３×１０５個の細胞に電圧１６５０Ｖ、時間１０ｍ秒で電気的導入法により導入した。遺伝子導入した細胞を組織培養用プレートで約１週間、１０％ウシ胎児血清含有ＤＭＥＭ培地中で培養した。前記培養細胞１０３～１０４個を、組織培養用シャーレ中、マイトマイシンＣ処理したＳＮＬフィーダー細胞上に播種し、ＥＳ／ｉＰＳ細胞用培地（リプロセル社）を用いて約２週間培養した。ＳＮＬフィーダー細胞として、ネオマイシン耐性遺伝子とマウスＬＩＦ遺伝子を形質転換したマウス線維芽細胞を用いた。培養後の細胞集団には、形態的にｉＰＳ細胞コロニーはほとんど見られなかった。得られた細胞集団についてクローニングを行った。クローニングの間、細胞はリプロセル社培地を用いて培養した。得られたクローンの１つをＸ４Ｎ細胞と称し、以下の実施例に用いた。
上記で得られた多分化能を有する不死化ヒト間葉系幹細胞クローンの細胞内に、エピソーマルベクターＨｕｍａｎ ｉＰＳ Ｃｅｌｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（商標）Ｅｐｉｓｏｍａｌ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｉｘ（タカラバイオ３６７３）を用いて初期化遺伝子を導入した。初期化遺伝子は、核初期化因子（ＯＣＴ３／４、ＫＬＦ４、ＳＯＸ２、Ｌ－ＭＹＣ、ＬＩＮ２８）、およびｐ５３機能阻害因子（ｍｏｕｓｅ ｐ５３ＤＤ）を含んだ。遺伝子導入は、上記ベクターミックス３μｌを３×１０５個の細胞に電圧１６５０Ｖ、時間１０ｍ秒で電気的導入法により導入した。遺伝子導入した細胞を組織培養用プレートで約１週間、１０％ウシ胎児血清含有ＤＭＥＭ培地中で培養した。前記培養細胞１０３～１０４個を、組織培養用シャーレ中、マイトマイシンＣ処理したＳＮＬフィーダー細胞上に播種し、ＥＳ／ｉＰＳ細胞用培地（リプロセル社）を用いて約２週間培養した。ＳＮＬフィーダー細胞として、ネオマイシン耐性遺伝子とマウスＬＩＦ遺伝子を形質転換したマウス線維芽細胞を用いた。培養後の細胞集団には、形態的にｉＰＳ細胞コロニーはほとんど見られなかった。得られた細胞集団についてクローニングを行った。クローニングの間、細胞はリプロセル社培地を用いて培養した。得られたクローンの１つをＸ４Ｎ細胞と称し、以下の実施例に用いた。
【0047】
［実施例２］
＜遺伝子発現解析＞
アフィメトリクス社のＧｅｎｅＣｈｉｐ（登録商標）Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｅ２．０ ＳＴ Ａｒｒａｙを用いて、約１０万種におよぶ転写産物に関する遺伝子発現情報を、ヒトｉＰＳ細胞、ヒト間葉系幹細胞、Ｘ４Ｎ細胞、神経分化させたＸ４Ｎ細胞（後述する）について階層型クラスタリング解析を行った。解析結果の一部を図１に示す。Ｘ４Ｎ細胞（図１ｃ）は、ヒトｉＰＳ細胞（図１ａ）やヒト間葉系幹細胞（図１ｂ）の遺伝子発現パターンとは、遺伝子発現パターンが異なっていた。ｉＰＳ細胞とは形態的に異なるコロニーを形成したＸ４Ｎ細胞は、遺伝子発現パターンもｉＰＳ細胞とは異なっていた。これらの結果は、Ｘ４Ｎ細胞はｉＰＳ細胞とは異なる細胞株であることを示唆した。
＜遺伝子発現解析＞
アフィメトリクス社のＧｅｎｅＣｈｉｐ（登録商標）Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｅ２．０ ＳＴ Ａｒｒａｙを用いて、約１０万種におよぶ転写産物に関する遺伝子発現情報を、ヒトｉＰＳ細胞、ヒト間葉系幹細胞、Ｘ４Ｎ細胞、神経分化させたＸ４Ｎ細胞（後述する）について階層型クラスタリング解析を行った。解析結果の一部を図１に示す。Ｘ４Ｎ細胞（図１ｃ）は、ヒトｉＰＳ細胞（図１ａ）やヒト間葉系幹細胞（図１ｂ）の遺伝子発現パターンとは、遺伝子発現パターンが異なっていた。ｉＰＳ細胞とは形態的に異なるコロニーを形成したＸ４Ｎ細胞は、遺伝子発現パターンもｉＰＳ細胞とは異なっていた。これらの結果は、Ｘ４Ｎ細胞はｉＰＳ細胞とは異なる細胞株であることを示唆した。
【0048】
＜増殖速度＞
Ｘ４Ｎ細胞は、０．１％ゼラチンを被覆した組織培養用シャーレにて、リプロセル社培地を用いて継代培養が可能であった（図２ａ）。Ｘ４Ｎ細胞は１２～２４時間で２倍に増殖した。一般的に２４～３０時間で２倍に増殖するｉＰＳ細胞と比べて、Ｘ４Ｎ細胞は増殖効率に優れていることが示唆された。また、リプロセル社培地の交換はＸ４Ｎ細胞の場合、２、３日に１回の交換で充分であった（データは示さず）。一般に１日に１回のリプロセル社培地の交換が必要とされるｉＰＳ細胞の培養と比べて、経済的にも優れていることが示唆された。
Ｘ４Ｎ細胞は、０．１％ゼラチンを被覆した組織培養用シャーレにて、リプロセル社培地を用いて継代培養が可能であった（図２ａ）。Ｘ４Ｎ細胞は１２～２４時間で２倍に増殖した。一般的に２４～３０時間で２倍に増殖するｉＰＳ細胞と比べて、Ｘ４Ｎ細胞は増殖効率に優れていることが示唆された。また、リプロセル社培地の交換はＸ４Ｎ細胞の場合、２、３日に１回の交換で充分であった（データは示さず）。一般に１日に１回のリプロセル社培地の交換が必要とされるｉＰＳ細胞の培養と比べて、経済的にも優れていることが示唆された。
【0049】
＜神経分化能＞
Ｘ４Ｎ細胞は、ゼラチン被覆（足場）なしの組織培養用シャーレにてリプロセル社培地を用いて培養すると、突起を出しはじめ、球状の細胞塊（スフェア）を形成して浮遊した（図２ｂ）。浮遊した球状の細胞塊は、神経幹細胞をｉｎ ｖｉｔｒｏで培養した際に観られる非接着球体クラスター（「神経球」とも呼ばれる）に形態的に似ていた。そこで、Ｘ４Ｎ細胞を、ゼラチン被覆なしの組織培養用シャーレにて、リプロセル社培地で１日培養した後に、培地をリプロセル社培地から神経誘導培地（ＲＨＢ－Ａ タカラ）に交換して約１週間培養した。培養後の細胞は突起を伸ばし神経細胞様に分化した（図２ｃ）。神経誘導培地に２０～５０ｎｇのＢＤＮＦ（脳由来神経栄養因子）を添加した場合、Ｘ４Ｎ細胞はほとんどが増殖を停止し、突起を伸ばしてネットワーク状の形状を呈した（図２ｄ）。
Ｘ４Ｎ細胞は、ゼラチン被覆（足場）なしの組織培養用シャーレにてリプロセル社培地を用いて培養すると、突起を出しはじめ、球状の細胞塊（スフェア）を形成して浮遊した（図２ｂ）。浮遊した球状の細胞塊は、神経幹細胞をｉｎ ｖｉｔｒｏで培養した際に観られる非接着球体クラスター（「神経球」とも呼ばれる）に形態的に似ていた。そこで、Ｘ４Ｎ細胞を、ゼラチン被覆なしの組織培養用シャーレにて、リプロセル社培地で１日培養した後に、培地をリプロセル社培地から神経誘導培地（ＲＨＢ－Ａ タカラ）に交換して約１週間培養した。培養後の細胞は突起を伸ばし神経細胞様に分化した（図２ｃ）。神経誘導培地に２０～５０ｎｇのＢＤＮＦ（脳由来神経栄養因子）を添加した場合、Ｘ４Ｎ細胞はほとんどが増殖を停止し、突起を伸ばしてネットワーク状の形状を呈した（図２ｄ）。
【0050】
ゼラチン被覆なしでリプロセル社培地を用いて培養したＸ４Ｎ細胞（図２ｂ）の遺伝子発現パターン、およびゼラチン被覆なしで神経誘導培地を用いて培養したＸ４Ｎ細胞（図２ｄ）の遺伝子発現パターンはそれぞれ（図１ｄ、図１ｅ）、ヒトｉＰＳ細胞（図１ａ）、ヒト間葉系幹細胞（図１ｂ）、ゼラチン被覆ありで培養したＸ４Ｎ細胞（図１ｃ）の遺伝子発現パターンとは大きく異なっていた。
【0051】
神経誘導培地（ＢＤＮＦ＋／－）を用いて培養したＸ４Ｎ細胞について免疫細胞染色を行った。免疫染色において、神経全般のマーカーとしてニューロフィラメント（ＮＦ）；神経前駆細胞のマーカーとしてネスチン；神経細胞ステージ３ 分化マーカーとしてドレブリン；コリン神経マーカーとしてＣｈＡＴ；抑制系神経マーカーとしてＧＡＢＡ；およびドーパミン神経マーカーとしてＣｏｒｉｎを用いた（表１）。
【0052】
抗ニューロフィラメント（ＮＦ）抗体、および抗ネスチン抗体を用いた免疫細胞染色の結果、ＮＦ、およびネスチンのいずれにおいても陽性像が多く見られた。また抗ドレブリン抗体を用いた免疫細胞染色では、神経の分化構造が観察された。抗ＣｈＡＴ抗体（Ｐｒｏｔｅｉｎｔｅｃｈ、ＰＧＩ ２４０７４７－１－ＡＰ）、および抗コリン抗体（Ａｂｃａｍ、ａｂ２０９９６３）を用いた免疫細胞染色の結果、それぞれ陽性細胞が多数観察された。抗ＧＡＢＡ抗体（ＳＣＢ、ＳＣ－３７６００１）を用いた免疫細胞染色で観察された陽性細胞の割合よりも、抗ＣｈＡＴ抗体、および抗コリン抗体で観察された陽性細胞の割合は高かった。
【0053】
【表1】
【0054】
神経誘導培地（ＢＤＮＦ＋／－）を用いて培養したＸ４Ｎ細胞を、セルソーターＳＨ８００（ＳＯＮＹ）にて解析した（表２）。アセチルコリン神経のマーカー酵素であるコリンアセチルトランスフェラーゼ（ＣｈＡＴ）陽性細胞は、ゲートをかけた細胞集団で約２６％、全体でも約９％と高値であった。また、神経前駆細胞マーカーであるネスチン陽性細胞は、ゲートをかけた細胞集団で約１６％であった。また、全体でも約７％と高値であった。別の解析でも、ドーパミン神経のマーカー酵素であるチロシンヒドロキシラーゼ（ＴＨ）陽性細胞は、ゲートをかけた細胞集団で約１９％であった。抑制性神経のマーカーであるＧＡＢＡ陽性細胞は約１３％と高値であった。Ｎｅｓｔｉｎ、ＤｒｅｂｒｉｎＡ、ＣｈＡＴ、ＧＡＢＡを含む神経細胞のマーカー陽性細胞は、ゲートを欠けた細胞集団で約８０％（＝１６．１８％＋１．６８％＋２６．２％＋１２．８２％）であった。
【表2】
【0055】
実施例２によれば、Ｘ４Ｎ細胞は、ゼラチン被覆なしで細胞培養することで、神経球様の細胞塊を形成させることができる（図２ｂ）。神経誘導培地を用いて培養したＸ４Ｎ細胞は、高効率（約８０％）に神経細胞に分化し得ることが示唆された（表１、表２）。Ｘ４Ｎ細胞の神経分化誘導は、５日～７日で可能であった。一般的に血球由来ｉＰＳ細胞から神経分化をさせることは難しく、皮膚由来ｉＰＳ細胞の場合、分化に要する日数が１４日以上であったことから（データは示さず）、Ｘ４Ｎ細胞は高効率に且つ経済的に神経細胞に分化させ得る。
【0056】
［実施例３］
過剰のグルタミン酸（Ｇｌｕ）を細胞に添加することで細胞死が誘導されるかを調べた。神経誘導培地で約１週間培養して神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞に、最終濃度１０ｍＭのグルタミン酸を添加した。数日間の培養後に顕微鏡（対物４０倍）にて細胞を撮像した。計測エリア（ｍｍ２）あたりの細胞塊のサイズ（ｍｍ２）と数（個）に減少が観察され（図３）、細胞塊の数とサイズとを計測した（表３）。
過剰のグルタミン酸（Ｇｌｕ）を細胞に添加することで細胞死が誘導されるかを調べた。神経誘導培地で約１週間培養して神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞に、最終濃度１０ｍＭのグルタミン酸を添加した。数日間の培養後に顕微鏡（対物４０倍）にて細胞を撮像した。計測エリア（ｍｍ２）あたりの細胞塊のサイズ（ｍｍ２）と数（個）に減少が観察され（図３）、細胞塊の数とサイズとを計測した（表３）。
【表3】
【0057】
グルタミン酸添加による細胞塊サイズ、および数の減少は、神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞がグルタミン酸により細胞死が誘導されたことを示す。実施例２、３で示された遺伝子発現解析の結果、抗ＧＡＢＡ抗体で染色され免疫細胞染色の結果、およびグルタミン酸で細胞死が誘導された結果から、神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞は、機能性の神経細胞であることが示唆される。
【0058】
［実施例４］
＜定量ＰＣＲ法によるＸ４Ｎ細胞の遺伝子マーカー探索＞
実施例１記載のヒト間葉系幹細胞（ｈＭＳＣ）、実施例１記載のＸ４Ｎ細胞、実施例２記載の神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞、およびヒトｉＰＳ細胞を用いて、ＣＣＮ１、ＣＣＮ２、ＣＣＮ３、Ｍｙｃ、Ｓｏｘ２、Ｋｌｆ４、Ｏｃｔ３／４、Ｌｉｎ２８、Ｎａｎｏｇ、およびｈＴＥＲＴについて定量ＰＣＲを行い、ＧＡＰＤＨおよびβ－Ａｃｔｉｎ等の内在性対照遺伝子のシグナル値に対する相対値を算出した（データは示さず）。
＜定量ＰＣＲ法によるＸ４Ｎ細胞の遺伝子マーカー探索＞
実施例１記載のヒト間葉系幹細胞（ｈＭＳＣ）、実施例１記載のＸ４Ｎ細胞、実施例２記載の神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞、およびヒトｉＰＳ細胞を用いて、ＣＣＮ１、ＣＣＮ２、ＣＣＮ３、Ｍｙｃ、Ｓｏｘ２、Ｋｌｆ４、Ｏｃｔ３／４、Ｌｉｎ２８、Ｎａｎｏｇ、およびｈＴＥＲＴについて定量ＰＣＲを行い、ＧＡＰＤＨおよびβ－Ａｃｔｉｎ等の内在性対照遺伝子のシグナル値に対する相対値を算出した（データは示さず）。
【0059】
実施例４により、ＣＣＮ１は、試験した４種の細胞中、Ｘ４Ｎ細胞で最も強く発現しており、不死化ｈＭＳＣ、および神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞での発現は相対的に弱く、ヒトｉＰＳ細胞では検出できなかった（Ｎ．Ｄ．）。ＣＣＮ１は、Ｘ４Ｎ細胞の遺伝子マーカーとして利用し得ることが示唆された。
【0060】
ＣＣＮ２およびｈＴＥＲＴは、試験した４種類の細胞中、ヒトｉＰＳでは相対的に弱く発現していた。ＣＣＮ２およびｈＴＥＲＴは、不死化ｈＭＳＣ、Ｘ４Ｎ細胞や神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞と、ヒトｉＰＳ細胞とを区別するための遺伝子マーカーとして利用できることが示唆された。
【0061】
［実施例５］
＜定量ＰＣＲ法によるＸ４Ｎ細胞を製造するための幹細胞の遺伝子マーカー探索＞
実施例１記載のヒト間葉系幹細胞（ｈＭＳＣ）、実施例１記載のＸ４Ｎ細胞、実施例２記載の神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞、およびヒトｉＰＳ細胞に加えて、実施例１記載の不死化ヒト間葉系幹細胞について、実施例４で遺伝子マーカーとして特定したＣＣＮ１及びＣＣＮ２について定量ＰＣＲを行った（図４）。内在性対照遺伝子としてＣＡＰＤＨを用いた。
＜定量ＰＣＲ法によるＸ４Ｎ細胞を製造するための幹細胞の遺伝子マーカー探索＞
実施例１記載のヒト間葉系幹細胞（ｈＭＳＣ）、実施例１記載のＸ４Ｎ細胞、実施例２記載の神経分化誘導したＸ４Ｎ細胞、およびヒトｉＰＳ細胞に加えて、実施例１記載の不死化ヒト間葉系幹細胞について、実施例４で遺伝子マーカーとして特定したＣＣＮ１及びＣＣＮ２について定量ＰＣＲを行った（図４）。内在性対照遺伝子としてＣＡＰＤＨを用いた。
【0062】
図４で示されるように、ＣＣＮ１遺伝子は、ヒト間葉系幹細胞では、内在性対照遺伝子ＣＡＰＤＨの発現量と比べて、ほとんど発現していなかったのに対して、実施例１に記載の不死化処理を行った不死化ヒト間葉系幹細胞では約１２０倍も発現していた。ＣＣＮ１を発現する不死化した間葉系幹細胞を用いて作成したＸ４Ｎ細胞も、内在性対照遺伝子ＣＡＰＤＨの発現量と比べて、約４０倍も発現していたのに対して、ヒトｉＰＳでは約４倍程度の発現が見られた程度であった。従って、ＣＣＮ１遺伝子が、Ｘ４Ｎ細胞を製造するための幹細胞の遺伝子マーカーとして利用できることが示唆された。
【0063】
［実施例６］
＜ハイブリドーマ法によるＸ４Ｎタンパク質マーカー探索＞
免疫：マウスをＸ４Ｎ細胞で免疫した。１匹あたり１×１０７個の細胞をアジュバントと混合して腹腔に免疫し、最終免疫は、１匹あたり１×１０６個の細胞を尾静脈から注入した。
＜ハイブリドーマ法によるＸ４Ｎタンパク質マーカー探索＞
免疫：マウスをＸ４Ｎ細胞で免疫した。１匹あたり１×１０７個の細胞をアジュバントと混合して腹腔に免疫し、最終免疫は、１匹あたり１×１０６個の細胞を尾静脈から注入した。
【0064】
ハイブリドーマ作製：マウスから脾臓細胞を回収した。常法に従って、前記脾臓細胞とミエローマ細胞を融合させてハイブリドーマを樹立し、９６ｗｅｌｌプレート８枚に播種してＨＡＴ培地で選別した。
【0065】
スクリーニング：各ウェルの培養上清を回収した。培養上清に含まれる抗体の対象細胞への反応をＥＬＩＳＡにて解析した。二次抗体にはペルオキシダーゼ標識抗マウスＩｇヤギ抗体を使用した。対象細胞には、Ｘ４Ｎ細胞（細胞Ａ）と市販の間葉系幹細胞（細胞Ｂ）を使用した。対象細胞は、それぞれ９６ウェルプレートにて培養し、ＰＢＳ洗浄後に、エタノールを用いて固定化した。回収したハイブリドーマ培養上清を、固定化した対象細胞を含むウェルにそれぞれ添加し、室温にて１時間インキュベートした。各ウェルを洗浄後、前記二次抗体を添加し、室温にて１時間インキュベートした。洗浄した各ウェルに発色試薬を添加して、発光量を測定した。ＥＬＩＳＡ解析で細胞Ａに対して強い反応性が認められ、細胞Ｂに対しては弱い反応性が認められたウェルを選別した。
【0066】
クローニング：選別したウェル中のハイブリドーマを、限界希釈法を用いてクローニングした。上記スクリーニングを繰り返して、細胞Ａに対して強い反応性が認められ、細胞Ｂに対しては弱い反応性が認められた１０個のハイブリドーマを樹立した。
【0067】
［実施例７］
＜ラット脊髄損傷モデルを用いた後肢運動機能改善評価＞
１０週齢のＳＤ系雌ラット１８匹を（体重：１９７．４～２２９．２ｇ）、室温２２±２℃、相対湿度３０～７０％、明暗各１２時間の環境下で１週間馴化飼育した（体重：２３３．１～２６１．５ｇ）。飼育中、ラットは、水、および固型飼料ＣＥ－２（フィードワン株式会社）を自由摂取した。馴化飼育後のＳＤ系雌ラット１４匹を、各群の平均体重が均一になるように、体重層別無作為法にて３群（試験群６匹、対照群６匹、健常群２匹）に分けた。
＜ラット脊髄損傷モデルを用いた後肢運動機能改善評価＞
１０週齢のＳＤ系雌ラット１８匹を（体重：１９７．４～２２９．２ｇ）、室温２２±２℃、相対湿度３０～７０％、明暗各１２時間の環境下で１週間馴化飼育した（体重：２３３．１～２６１．５ｇ）。飼育中、ラットは、水、および固型飼料ＣＥ－２（フィードワン株式会社）を自由摂取した。馴化飼育後のＳＤ系雌ラット１４匹を、各群の平均体重が均一になるように、体重層別無作為法にて３群（試験群６匹、対照群６匹、健常群２匹）に分けた。
【0068】
試験群と対照群のラット１２匹をそれぞれ、麻酔下、頸部から胸背部にかけて剪毛し、エタノール消毒した。次いで、背部皮膚を切開し、第６胸椎から第２腰椎を露出させ、第９～１０胸椎についてＭｉｃｒｏ－ｒｏｎｇｅｕｒｓ（Ｎｏ．１６１２１－１４ Ｆ・Ｓ・Ｔ）を用いて椎弓を切除した。直ちにＭＡＳＣＩＳ Ｉｍｐａｃｔｏｒ（Ｒｕｔｇｅｒｓ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＵＳＡ）を用いて１０ｇ（直径２．５ｍｍ）の重錘を２５ｍｍの高さから落下させ、脊髄損傷モデルを作製した。
【0069】
健常群２匹を含む１４匹のラットに、ラット髄腔内投与用カテーテル（＃０００７７４１、Ｓｈｏｒｔ ｔｙｐｅ、Ａｌｚｅｔ）を髄腔内に留置した。以下の被験物質を、各群に髄腔内留置カテーテルを介して脊髄損傷モデル作製後７日目に髄腔内に１回投与した（表４）。
【表4】
【0070】
脊髄損傷モデル作製日（０日）から７日まで毎日、それ以降は７日毎に電子天秤（ＦＸ－１２００Ｉ、株式会社Ａ＆Ｄ）を用いて体重測定を行った（図５ａ）。脊髄損傷後１日目、および７日目、以降７日毎に、Ｂａｓｓｏら（Ｂａｓｓｏ ＤＭら、Ｊ．Ｎｅｕｒｏｔｒａｕｍａ１９９５；１２：１－２１）の方法に従い、Ｂａｓｓｏ－Ｂｅａｔｔｉｅ－Ｂｒｅｓｎａｈａｎ（ＢＢＢ）スケールを用いて後肢運動機能をダブルブラインドで評価した（図５ｂ）。得られた体重データ、およびＢＢＢスコアについて、平均値、および標準誤差を算出した。試験群と対照群との比較にはＭａｎｎ－Ｗｈｉｔｎｅｙ’ｓ Ｕ－ｔｅｓｔを用いて、統計学的有意差の検定を行った。危険率５％未満を有意差ありとした。
【0071】
図５ａで示されるように、試験群と対照群とで試験期間中、体重変化に有意差は見られなかった。図５ｂで示されるように、後肢運動機能は、試験群と対照群とで、被検物質投与後２１日目（脊髄損傷後２８日目）に有意差が認められ、試験群は対照群と比べて更に後肢運動機能が回復していた。平均して、試験群のラットは頻繁に一貫の体荷重のある足底歩行が可能であった（ＢＢＢスコア１１）。一方、対照群のラットは、静止時のみ、体荷重のある足底着地が可能であったが（ＢＢＢスコア９）、足底歩行は認められなかった。
【0072】
２８日目の観察・評価終了後に動物を麻酔し、１０％中性緩衝ホルマリン液で全身灌流固定した。固定化後に脊髄を採取した。
【0073】
［実施例８］
＜損傷個所周辺の脊髄組織の染色＞
実施例６で採取した損傷個所周辺の脊髄切片を調製し、組織切片をヘマトキシリン・エオジン染色した（図６）。試験群の損傷個所周辺の脊髄組織（図６ａ）は、対照群の損傷個所周辺の脊髄組織（図６ｂ）に比べて、脊髄の損傷個所（空隙）が神経細胞で補修されている。補修された脊髄では、異形腫、炎症反応は認められなかった（図６ａ）。実施例６で用いた神経分化Ｘ４Ｎ細胞は、セルソーターなどで神経に分化した細胞を選別し、濃縮する工程を経ることなく、高効率に神経細胞に分化し得る安全な神経細胞に分化可能な前駆細胞、同様に骨細胞、軟骨細胞、または脂肪細胞に分化可能な前駆細胞であることが示唆された。
＜損傷個所周辺の脊髄組織の染色＞
実施例６で採取した損傷個所周辺の脊髄切片を調製し、組織切片をヘマトキシリン・エオジン染色した（図６）。試験群の損傷個所周辺の脊髄組織（図６ａ）は、対照群の損傷個所周辺の脊髄組織（図６ｂ）に比べて、脊髄の損傷個所（空隙）が神経細胞で補修されている。補修された脊髄では、異形腫、炎症反応は認められなかった（図６ａ）。実施例６で用いた神経分化Ｘ４Ｎ細胞は、セルソーターなどで神経に分化した細胞を選別し、濃縮する工程を経ることなく、高効率に神経細胞に分化し得る安全な神経細胞に分化可能な前駆細胞、同様に骨細胞、軟骨細胞、または脂肪細胞に分化可能な前駆細胞であることが示唆された。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図6】
