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特許7474020歯髄幹細胞の培養上清の治療効果マーカー及び歯髄幹細胞の培養上清の判定方法および製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-16
(45)【発行日】2024-04-24
(54)【発明の名称】歯髄幹細胞の培養上清の治療効果マーカー及び歯髄幹細胞の培養上清の判定方法および製造方法
(51)【国際特許分類】
   C12N 15/113 20100101AFI20240417BHJP
   C12N 5/0775 20100101ALI20240417BHJP
   C12Q 1/68 20180101ALI20240417BHJP
【FI】
C12N15/113 130Z
C12N5/0775
C12Q1/68
【請求項の数】 1
(21)【出願番号】P 2022557727
(86)(22)【出願日】2022-06-21
(86)【国際出願番号】 JP2022024776
【審査請求日】2022-09-22
(73)【特許権者】
【識別番号】520239274
【氏名又は名称】株式会社U-Factor
(74)【代理人】
【識別番号】110003018
【氏名又は名称】弁理士法人プロテクトスタンス
(72)【発明者】
【氏名】舒 宇静
【審査官】大久保 智之
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/164228(WO,A1)
【文献】特表2021-520790(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2012/0093885(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C12N 15/113
C12N 5/0775
C12Q 1/68
CAplus/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
歯髄幹細胞(SHED)の培養上清が周囲の細胞にパラクライン効果をもたらす歯髄幹細胞の培養上清の評価のためのマーカーとしての、miR-199b-5p及びmiR-130a-3pからなるmiRNAの使用であって、
前記miR-199b-5pが100copies/μL以上、且つ前記miR-130a-3pが10,000copies/μL以上含まれているときに、SHEDの培養上清の評価が良と判定するmiRNAの使用。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、歯髄幹細胞(SHED)の培養上清の治療効果マーカー、及び歯髄幹細胞(SHED)の培養上清の判定方法及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
間葉系幹細胞(Mesenchymal stem cell、以下MSCと言う。)は、多分化能及び自己複製能を有する幹細胞であり、例えば脂肪由来間葉系幹細胞(adipose-derived MSC:AD-MSC)、骨髄由来間葉系幹細胞(bone marrow-derived MSC:BM-MSC)、臍帯Wharton's jelly間葉系幹細胞(WJ-MSC)、智歯由来の永久歯歯髄間葉系幹細胞(dental pulp stem cells;DPSC)及びヒト脱落乳歯歯髄由来間葉系幹細胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth;SHED)などがある。なお本明細書では、智歯由来の永久歯歯髄間葉系幹細胞(DPSC)及びヒト脱落乳歯歯髄由来間葉系幹細胞(SHED)を、まとめて歯髄幹細胞と総称する。
【0003】
間葉系幹細胞は、標的組織や細胞の修復・再生能、及び抗炎症等の免疫制御能を発揮し、その結果、様々な疾患への治療効果を示すと考えられている。特に、歯髄幹細胞は、神経細胞、歯原性細胞、および脂肪細胞に分化することができる幹細胞として識別されている。AD-MSC、BM-MSC、WJ-MSC及び歯髄幹細胞(DPSCもしくはSHED)のうち、細胞採取に伴うドナーへの侵襲及び倫理的配慮から、特許文献1に示されるように、歯髄幹細胞の培養上清に注目が集まっている。本明細書において、「培養上清」は歯髄幹細胞を含まない培養液と定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2016-210730号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、歯髄幹細胞の培養上清は、製造方法の違い又は採取した個人により分泌されるサイトカイン量が一定でないことから、歯髄幹細胞の培養上清液を使用した治療であっても、治療効果が確認されない場合がある。このため、細胞再生などの治療効果が認められる歯髄幹細胞(SHED)の培養上清を確認するためのマーカー(指標)、及び歯髄幹細胞(SHED)の培養上清の治療効果を高めることを意図した処理への適応性があるか否かを判定する判定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】
発明者は、miR-199b-5p又はmiR-130a-3pの少なくとも一方が、歯髄幹細胞(SHED)の培養上清がパラクライン効果をもたらす評価のために使用されるマーカーであることを発見した。
また歯髄幹細胞(SHED)の培養上清がパラクライン効果をもたらす評価のためのマーカーとして、miR-199b-5p又はmiR-130a-3pの少なくとも一方を使用することができる。
また、発明者は、歯髄幹細胞(SHED)の培養上清に含まれる上記マーカーは、miR-199b-5pは100copies/μL以上、miR-130a-3pは10,000copies/μL以上含まれている上清液となるように調製する歯髄幹細胞(SHED)の培養上清に関する製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0007】
本実施形態の開示によれば、歯髄幹細胞(SHED)の培養上清の治療効果が高いか否かを容易に判定できる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本実施形態における「再生治療」とは、再生対象となる組織へ直接的及び間接的に作用する細胞並びに生理活性物質により再生を促進する治療方法である。再生治療を実施するにあたっては、体内に現存する細胞に対して何らかの影響を及ぼすことができる物質である。また、再生治療を実現するにあたっては、かかる物質によって細胞が増殖することが好ましいため、再生治療用組成物は、細胞の増殖を促進するような効果のある組成物である。
【0009】
再生治療用組成物は、いわゆる「損傷部治療用組成物」を包含する治療組成物として使用される。「損傷部」とは、組織に物理的または生理的に欠陥が生じて、本来の機能を発揮できなくなった組織上の部位を意味し、外傷のみならず、組織の物理的または生理的欠陥に起因した傷害部、障害部または疾患部も包含する概念として用いられる。
【0010】
本実施形態において、「治療」とは、疾患によって失われた組織の機能の一部又は全部が、当該疾患の生じる前における当該組織の機能と比較して維持又は回復していることを意味し、組織の機能が回復することのみならず、機能的な組織として再生することも広く包含する。機能が維持又は回復していることの評価については、疾患が生じている組織において異なるが、外観、対象となる機能の程度を評価するために通常用いられるアッセイ等に基づいて行えばよい。
【0011】
自己増殖能と多分化能を併せ持つ新規な幹細胞集団として、乳歯の歯髄幹細胞(SHED)や、永久歯の歯髄幹細胞(DPSC)が同定されている。本実施形態では、歯髄幹細胞は、例えば、ヒトから脱落あるいは抜去された乳歯を用いることができる。
【0012】
本実施形態によれば、歯髄幹細胞(SHED)を培養して得られた歯髄幹細胞の培養上清を再生治療用組成物の有効成分として用いる。かかるSHEDの培養上清は、例えば、損傷部に適用されると、損傷部における細胞を再生、増殖させ、その結果、損傷部を有する組織を修復することができる。また、SHEDの培養上清は、損傷部だけでなく、細胞の増殖を促進するような、再生治療に用いることができる。
【0013】
<MSCに関連するmiRNA>
AD-MSC(脂肪由来間葉系幹細胞)、BM-MSC(骨髄由来間葉系幹細胞)、WJ-MSC(臍帯Wharton's jelly間葉系幹細胞)、及びSHED(ヒト脱落乳歯歯髄由来間葉系幹細胞)は、標的組織や細胞の修復・再生能、及び抗炎症等の免疫制御能などの再生治療に使用されている。これらMSCは、低分子核酸の一種であるmiRNA(マイクロRNA)を各種含んでおり、これらMSCを使用する再生治療においては、miRNAが寄与していると考えられている。
【0014】
BM-MSC、AT-MSC、WJ-MSCおよびSHEDでは、それぞれで共通し且つ高度に発現するmiRNAが存在する。例えば、これらMSCに共通するmiRNAは、miR-199a-3p、miR-24-3p、miR-29a-3p、miR-23a-3p、miR-638、miR-125b-5p、miR-630、miR-21-5pなどがある。
【0015】
一方で、それぞれのMSCにのみ高度に発現する特異的なmiRNAを有している。例えば、SHEDは、特異的miRNAとして、BM-MSC、AT-MSC、WJ-MSCが有してない、29のmiRNAを有している。具体的には、SHEDは、miR-136-5p、miR-30d-5p、miR-574-3p、miR-630、miR-5703、miR-6758-5p、miR-199b-5p、miR-6846-5p、miR-4793-5p、miR-4659a-3p、miR-455-3p、miR-3132、miR-212-3p、miR-3605-5p、miR-93-5p、miR-1249-3p、miR-654-3p、miR-30e-5p、miR-718、miR-4313、miR-487b-3p、miR-331-3p、miR-583、miR-5787、miR-3907、miR-6820-5p、miR-130a-3p、miR-134-5p、及びmiR-376a-3pの29の特異的miRNAが挙げられる。
【0016】
BM-MSC、AT-MSC、WJ-MSCおよびSHEDに関連するmiRNAは、論文タイトル:Distinct Mirna Expression Patterns of Extracellular Vesicles Derived From 4 Types of Mesenchymal Stem Cells(January 2018、Journal of Stem Cell Research & Therapy 08(03))に開示されている。
【0017】
SHEDの29の特異的miRNAの中から、発明者は、特にSHEDに特異的なmiRNAを以下の13のmiRNAを選択した。具体的には、miR-136-5p、miR-30d-5p、miR-574-3p、miR-630、miR-199b-5p、miR-212-3p、miR-93-5p、miR-30e-5p、miR-718、miR-4313、miR-331-3p、miR-5787、miR-130a-3pの13の特異的miRNAが選択された。
【0018】
<検出し易いSHEDに特異的なmiRNA>
発明者はこれらmiRNAに対してリアルタイムPCR測定を行った。この結果、表1に示されるように、高濃度で迅速に検出し易いmiRNAが特定された。高濃度で迅速に検出し易いmiRNAは、miR-199b-5p及びmiR-130a-3pの2つのmiRNAであった。また、高濃度で迅速に確認できるためには、miRNA-130-3pが10,000copies/μL以上、及びmiRNA-199b-5pが100copies/μL以上含まれている上清液が好ましい。治療効果が認められる歯髄幹細胞(SHED)の培養上清であるか否かを確認するには、高濃度で迅速に確認できた方が好ましいからである。表1は、高濃度で迅速に確認できるかを実験した結果である。
【表1】
【0019】
また表2は、miRNAを同定するために用いた、miR-574-3p、miR-199b-5p、miR-130a-3pの配列(Mature miRNAシーケンス)を示す。
【表2】
【0020】
<細胞増殖に寄与するSHEDのmiRNA>
SHEDの3の特異的miRNAのうち、いずれのmiRNAが、再生治療に効果が認められるかを確認するために、miR-199b-5p及びmiR-130a-3pの阻害剤を、SHEDを培養して得られたSHEDの培養上清に含まれるエクソソームに導入(トランスフェクション)した。
【0021】
[エクソソームに阻害剤をトランスフェクション]
まずSHEDの培養上清から高純度かつ高収量のエクソソームが分離される。例えばSBI社のExoQuick(登録商標)、ExoQuick-TC(登録商標)又は超遠心法で、SHEDの培養上清からエクソソームが分離される。
【0022】
SBI社のExo-Fect(商標)siRNA/miRNA Transfection Kitを用いて、Exo-Fect溶液、2つの特異的miRNAのそれぞれの阻害剤、減菌済みの1×PBS、分離されたエクソソーム、トランスフェクション反応液が、チューブ等の容器に入れられ、インキュベートされる。これにより阻害剤でトランスフェクションされたエクソソームが得られる。なお、トランスフェクションされたエクソソームにおいて目的のmiRNAが阻害されているかをリアルタイムPCRにて確認した。また、目的外のmiRNAが阻害されていないこともリアルタイムPCRにて確認した。
【0023】
miR-574-3p、miR-199b-5p及びmiR-130a-3pの阻害剤は、それぞれHas-miR-574 miRNA inhibitor、Has-miR-199 miRNA inhibitor及びHas-miR-130 miRNA inhibitorである。
【0024】
1ウェル当たり約5×10のSHEDが96ウェルプレートに入れられ、1ウェルに100μlのトランスフェクションされたエクソソームが加えられる。そして、SHEDが24~96時間、例えば37度Cでインキュベートされる。インキュベートされた細胞増殖度合いは、タカラバイオ社のPremix WST-1 Cell Proliferation Assay Systemを使って、確認された。具体的には、24~96時間インキュベートされたSHEDにPremix WST-1が1ウェルあたり10μlずつ加えられ、0.5~4時間インキュベートされる。その後、マイクロプレートリーダーを用いて、Premix WST-1が加えられたSHEDの吸光度が測定される。吸光度に応じてSHEDの細胞増殖度合いが判断される。細胞増殖度合いは表3に示される。
【表3】
細胞増殖結果
【0025】
[注釈]
各対象miRNA発現(阻害確認)の欄
×は、対象miRNAが阻害され、そのmiRNAの発現がされなかったことを示す。
〇は、阻害されず、miRNAの発現がされていたことを示す。
細胞増殖の欄
◎よく増殖した、〇増殖した、△増殖したが弱い、×増殖なし、を示す。
増殖に与える影響の欄
◎影響が大きい、〇影響あり、×影響なし、を示す。
【0026】
表3に示されるように、miR-574-3pが阻害されているSHEDの培養上清には、miR-574-3pは発現されていない。しかしながら、SHEDの培養上清は細胞増殖している。つまり、miR-574-3pが無くても細胞増殖しているため、miR-574-3pは細胞増殖に寄与しないことが理解される。miR-199b-5pが阻害されているSHEDの培養上清には、miR-199b-5pは発現されておらず、細胞増殖もしていない。このため、miR-199b-5pは細胞増殖に寄与すると理解される。miR-130a-3pが阻害されているSHEDの培養上清には、miR-130a-3pは発現されておらず、細胞増殖もしていない。このため、miR-130a-3pは細胞増殖に寄与すると理解される。
【0027】
miR-199b-5p及びmiR-130a-3pが阻害されているSHEDの培養上清も、miR-199b-5p及びmiR-130a-3pは発現されておらず、細胞増殖もしていない。このため、前述したとおり、miR-199b-5pもmiR-130a-3pも歯髄幹細胞(SHED)の培養上清が周囲の細胞等にパラクライン効果をもたらすと理解される。
【0028】
確認のため、miRNAが阻害されていないSHEDの培養上清は、miR-574-3p、miR-199b-5p及びmiR-130a-3pが発現し、細胞増殖している。陽性対照としてFBS培地でのSHEDの培養上清は、細胞増殖していることが確認され、陰性対照として培地のみでのSHEDの培養上清は、細胞増殖していないことが確認された。
【0029】
SHEDの培養上清の評価のため、培養上清がリアルタイムRNAで評価されて、SHEDの培養上清にmiR-199b-5p又はmiR-130a-3pの少なくとも一方が含まれていれば、SHEDの培養上清が周囲の細胞等にパラクライン効果をもたらすと判定することができる。このため、SHEDの培養上清の評価のため、miR-199b-5p又はmiR-130a-3pはマーカー(指標)として使用することができる。
【0030】
<パラクライン効果をもたらす歯髄由来幹細胞培養上清の製造方法>
以下の方法を用いて最適な歯髄由来幹細胞培養上清の製造を行うことができる。
【0031】
(1-1)歯髄由来幹細胞の製造:
下記(i)~(iv)の方法を用いて、歯髄由来幹細胞を製造した。
【0032】
(i)歯髄の採取:
脱落または抜去したヒトの乳歯から採取した歯髄細胞から、歯髄由来幹細胞を付着性細胞として選別した。採取した乳歯の歯牙をクロロヘキシジンやポビドンヨード液(イソジン(登録商標)液)で消毒した後、歯冠部を分割し歯科用リーマーにて歯髄組織を回収するようにした。
【0033】
(ii)酵素処理:
(i)で分離・回収して採取した歯髄組織を基本培地(10%ウシ血清・抗生物質含有ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)等。)に懸濁し、2mg/mlのコラゲナーゼ及びディスパーゼで37℃、1時間処理するようにした。そして、5分間の777×gの遠心操作により、酵素処理後の歯髄組織、歯髄細胞を回収した。
【0034】
(iii)細胞培養:
前記した処理を行い、回収した組織及び細胞を4ccの5体積%~15体積%のウシ血清を含有した10000ユニット/mlのペニシリン、10000μg/mlのストレプトマイシン、及び25μg/mlのアンホテリシンBを含有するダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)に懸濁し、付着性細胞培養用ディッシュ、6ウェルへ播種した。
【0035】
5体積%のCO2雰囲気下、37℃に調整したインキュベーターで培養した。サブコンフルエント(培養容器の表面の約70面積%を細胞が占める状態)またはコンフルエントに達したときに細胞を0.05体積%トリプシン・EDTAにて5分間、37℃で処理する。そして、ディッシュから剥離した歯髄由来幹細胞を直径10cmの付着性細胞培養用ディッシュに播種し拡大培養を行った。なお。細胞培養は、継代培養を3回行い、必要な細胞数(約1×107 個/ml)まで増殖させた。
【0036】
(iv)細胞の回収:
トリプシン処理等で培養容器から(iii)で培養した細胞を剥離した後、777×gで遠心処理を施すことによって、細胞(付着性細胞)を採取して、歯髄由来幹細胞を回収した。
【0037】
(1-2)歯髄由来幹細胞培養上清の製造:
(1-1)で得られた歯髄由来幹細胞を、基本培地、血清として10体積%のFBS等の動物血清を加えた培地(前記したDMEM等。)を用いて、5体積%CO2雰囲気下、37℃の条件下に、48時間培養するようにした。なお、歯髄由来幹細胞培養上清に用いる歯髄由来幹細胞の継代培養は、8回までとした。
【0038】
前記の培養の後、血清を含まないDMEMへ置換して、さらに48時間培養を行うようにした(処理前の歯髄由来幹細胞培養上清とした。)。
【0039】
48時間経過後、歯髄由来幹細胞(歯髄由来幹細胞自体)を通過させない分離膜を通過させる処理を行い、歯髄由来幹細胞を取り除いて、歯髄由来幹細胞(歯髄由来幹細胞自体)を含まない、処理済みの歯髄由来幹細胞培養上清を得た。
【0040】
パラクライン効果をもたらす歯髄由来幹細胞培養上清とするため、歯髄幹細胞(SHED)の培養上清に含まれるmiR-199b-5pは100copies/μL以上、及びmiR-130a-3pは10,000copies/μL以上含まれている上清液とすることが好ましい。つまりマーカーとしてmiR-199b-5p及びmiR-130a-3pの量を計測して、処理済みの歯髄由来幹細胞培養上清を必要に応じて希釈や濃縮させる。これらの希釈及び濃縮は下記の方法で行った。
【0041】
(希釈方法)
例えば、miR-199b-5pが120copies/μL前後、及びmiR-130a-3pは12,000copies/μL前後になるように、再生治療用組成物製造に用いたDMEM原液を用いて希釈を行った。miR-199b-5pが例えば200copies/μL、及びmiR-130a-3pが20,000copies/μL以上であっても、歯髄由来幹細胞培養上清はパラクライン効果をもたらすが、製造コスト等との観点から、非常に高い値にする必要はない。
【0042】
(濃縮方法)
下記のスピンカラム法にて、目的とする濃度まで濃縮を行った。
(i) 歯髄由来幹細胞培養上清(最大15ml)をAmicon Ultra Centrifugal Filter Units-10Kへ投入し、4000×gで約60分間遠心し、200μlまで濃縮するようにした。
(ii) 前記したAmicon Ultra Centrifugal Filter Units-10Kへ培養上清と同量の滅菌したPBSを投入し、再度4000×gで約60分間遠心し、ベース溶液をPBSへ置換した。
(iii) 得られた溶液200μlをマイクロテストチューブへ回収し、濃縮した歯髄由来幹細胞培養上清とした。
(iv) iR-199b-5pが100copies/μL未満、もしくはmiR-130a-3pが10,000copies/μL未満であった場合には、miR-199b-5pが100copies/μL以上、及びmiR-130a-3pが10,000copies/μL以上に達するまで前記(i)~(iii)の操作を繰り返した。
【要約】
【課題】 細胞再生などの治療効果が認められる歯髄幹細胞(SHED)の培養上清を確認するためのマーカー(指標)を提供する。
【解決手段】 歯髄幹細胞(SHED)の培養上清の治療効果と正に相関する歯髄幹細胞の培養上清の評価のためのマーカーとして、miR-199b-5p及びmiR-130a-3pを使用する。
【選択図】 なし