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JP2002507407A - Heart-derived stem cells - Google Patents

Heart-derived stem cells

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Publication number
JP2002507407A
JP2002507407A JP2000537976A JP2000537976A JP2002507407A JP 2002507407 A JP2002507407 A JP 2002507407A JP 2000537976 A JP2000537976 A JP 2000537976A JP 2000537976 A JP2000537976 A JP 2000537976A JP 2002507407 A JP2002507407 A JP 2002507407A
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JP
Japan
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cells
heart
adherent
cell
derived stem
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000537976A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
エー. デイシャー,テレサ
ハンソン,ビルギット
イー. ムーア,エマ
エル. ロバートソン,タマラ
エル. トンプソン,デボラ
ディー. ラム,カレン
Original Assignee
ザイモジェネティクス,インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ザイモジェネティクス,インコーポレイティド filed Critical ザイモジェネティクス,インコーポレイティド
Publication of JP2002507407A publication Critical patent/JP2002507407A/en
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、増殖および分化時に、心細胞、繊維芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、ケラチノサイト、骨芽細胞および軟骨細胞を含めた種々の細胞型を産生し得る心臓由来分化多能性幹細胞を提供する。細胞は、心臓細胞壊死に罹患した患者の治療方法に用いられ得る。幹細胞は増殖し、分化して、壊死組織に取って代わる心細胞を産生する。細胞は、心臓由来幹細胞の増殖および/または分化を促進する場合の活性に関して化合物をスクリーニングするためにも用いられ得る。 (57) Abstract: The present invention relates to a heart capable of producing various cell types including cardiac cells, fibroblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, keratinocytes, osteoblasts and chondrocytes during proliferation and differentiation. Derived pluripotent stem cells are provided. The cells can be used in methods of treating patients suffering from cardiac cell necrosis. Stem cells proliferate and differentiate to produce heart cells that replace necrotic tissue. Cells can also be used to screen compounds for activity in promoting the growth and / or differentiation of heart-derived stem cells.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 発明の属する技術分野 本発明は細胞生物学、薬剤供給および医学の技術分野に属する。TECHNICAL FIELD [0001] The present invention belongs to the technical fields of cell biology, drug supply and medicine.

【0002】 発明の背景 いくつかの組織においては、細胞分化の終末状態(terminal state)は、細胞
分裂と両立しない。例えば、外層皮膚細胞では細胞核は分解され、赤血球では核
は存在せず、そして筋細胞では筋原繊維(myofibril)が有糸分裂および細胞質分
裂を妨げる。発生し(develop)、再生し(regenerate)そして修復する(repai
r)このような細胞および組織の能力は、分裂時に、付加的分化子孫細胞(addit
ional differentiatel pregeny cell)を形成する幹細胞の存在による。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] In some tissues, the terminal state of cell differentiation is incompatible with cell division. For example, in outer skin cells the cell nucleus is degraded, in erythrocytes the nucleus is absent, and in myocytes myofibril prevents mitosis and cytokinesis. Develop, regenerate and repair (repai)
r) The ability of such cells and tissues to undergo additional differentiated progeny (addit) during division.
ional differentiated pregeny cells).

【0003】 幹細胞は、終末的に分化せず、際限なく分裂し得て、子孫を生じ、これが分裂
し続けるかまたは分化され得る。幹細胞は、分化全能性(totipopent)、分化多
能性(pluripotent)または分化単能性(unipotent)であり得る。分化全能幹細
胞(例えば、胚幹細胞)は、成熟生物体中のすべての細胞型を生じ得る。分化多
能性幹細胞は、1つより多い分化細胞型を生じ得る。分化単能性幹細胞は、単一
分化細胞型を生じ得る。幹細胞は一般に、小サイズ、低顆粒性、低細胞質対核比
、ならびにオステオポンチン(osteopoutin)、コラーゲンおよびアルカリ性ホス
ファターゼの無発現を特徴とする。
[0003] Stem cells do not terminally differentiate and can divide endlessly, giving rise to progeny, which can continue to divide or differentiate. Stem cells can be totipopent, pluripotent or unipotent. Totipotent stem cells (eg, embryonic stem cells) can give rise to all cell types in a mature organism. Pluripotent stem cells can give rise to more than one differentiated cell type. Differentiated pluripotent stem cells can give rise to unidifferentiated cell types. Stem cells are generally characterized by small size, low granularity, low cytoplasm to nuclear ratio, and no expression of osteoponoutin, collagen and alkaline phosphatase.

【0004】 幹細胞の存在は、表皮、小腸上皮および造血系に関して十分実証されている。
造血系細胞は、循環ならびに骨髄中に存在する。循環造血系細胞は、脾臓のよう
に器官をコロニー化し得る。骨、軟骨、脂肪および3つの型の筋肉(平滑筋、骨
格筋および心筋)の細胞に関する幹細胞は、共通間葉性幹細胞前駆体(common m
esenchymal stem cell precursor)であると考えられるが、しかし間葉性幹細胞
(mesenchynal stem cell)もまたはさらなる委任組織特異的先祖(committed t
issue specific proglniton)も特性決定されていない(Owen et al., Ciba Fdn
. Symp. 136, 42-46, 1988; Owen et al., J. Cell Sci. 87, 731-738(1987) )。
[0004] The presence of stem cells has been well documented for the epidermis, small intestinal epithelium and the hematopoietic system.
Hematopoietic cells are present in the circulation as well as in the bone marrow. Circulating hematopoietic cells can colonize organs, such as the spleen. Stem cells for bone, cartilage, fat and cells of three types of muscle (smooth, skeletal and cardiac) are common mesenchymal stem cell precursors (common m).
esenchymal stem cell precursors, but also mesenchynal stem cells or additional committed tissue-specific ancestors (committed t
issue specific proglniton) (Owen et al., Ciba Fdn
Symp. 136, 42-46, 1988; Owen et al., J. Cell Sci. 87, 731-738 (1987)).

【0005】 Zohar, Blood 90, 3471-3481(1997)は、胎ラット骨膜(tetal rat perioste
um)からの細胞を単離し、マーカーの分化発現、タンパク質含量および細胞周期
位置に関してスクリーニングすることによる骨形成原細胞(osteogenic cell)の
先祖を同定する試みを報告している。Huss et al., PNAS 92, 748-752(1995) は、イヌ骨髄培養からの間質細胞前駆体の同定を報告している。前駆体は、増殖
因子の存在下で分化し、成熟分化マーカーを表示することが報告された。Robbin
s et al., Trends Cardiovasc. Med. 2, 44-50(1992)は、マウス胚幹細胞が心
臓発生のいくつかの局面を擬態する胚様体に分化し得ると報告している。
[0005] Zohar, Blood 90, 3471-3481 (1997) describes the tetal rat perioste
um), and attempts to identify ancestors of osteogenic cells by screening for differentiation expression of markers, protein content and cell cycle location. Huss et al., PNAS 92, 748-752 (1995) report the identification of stromal cell precursors from dog bone marrow cultures. Progenitors have been reported to differentiate in the presence of growth factors and display mature differentiation markers. Robbin
s et al., Trends Cardiovasc. Med. 2, 44-50 (1992) report that mouse embryonic stem cells can differentiate into embryoid bodies that mimic some aspects of cardiac development.

【0006】 定義 単離された細胞は、それが生来関係づけられる他の種類の細胞から少なくとも
部分的に精製された細胞である。しばしば、単離された細胞は、その少なくとも
25、50、75、90、95または99%が単離された細胞型である集団中に存在する。時
としては、単離された細胞は、細胞株の増殖に際して生じ得る自然突然変異を除
いて、すべての細胞が本質的に同一である細胞株を生じる。時として、単離され
た細胞は自発性分化を蒙って、成熟細胞型の混合集団を生成する。
Definitions An isolated cell is a cell that has been at least partially purified from other types of cells with which it is naturally associated. Often, an isolated cell will have at least
25, 50, 75, 90, 95 or 99% are present in a population that is an isolated cell type. At times, the isolated cells give rise to a cell line in which all cells are essentially identical, except for spontaneous mutations that can occur upon expansion of the cell line. At times, the isolated cells undergo spontaneous differentiation, producing a mixed population of mature cell types.

【0007】 一連の分化マーカーは、同定され得る、そして特定の細胞型に特異的である1
つ又はそれ以上の表現型特性を意味する。分化マーカーは、細胞系列の種々の段
階で一過的に示される。系列への拘束を伴わずに再生し得る分化多能性幹細胞は
、細胞系列への拘束が成される場合には失われ得る一連の分化マーカーを発現す
る。前駆体細胞は、細胞が成熟への細胞系列経路を下降すると発現され続け得る
かまたはそうでない一連の分化マーカーを発現する。専ら成熟細胞により発現さ
れる分化マーカーは、通常はこのような細胞生成物、細胞生成物を生成するため
の酵素、ならびに受容体のような機能特性を示す。
[0007] A series of differentiation markers can be identified and are specific for particular cell types.
Means one or more phenotypic characteristics. Differentiation markers are displayed transiently at various stages of the cell lineage. Pluripotent stem cells that can regenerate without commitment to lineage express a series of differentiation markers that can be lost if commitment to cell lineage is achieved. Progenitor cells express a series of differentiation markers that may or may not continue to be expressed as the cells descend the cell lineage pathway to maturation. Differentiation markers that are exclusively expressed by mature cells usually exhibit such cell products, enzymes for producing the cell products, as well as functional properties such as receptors.

【0008】 培養中の細胞の付着能力は、未分化状態から分化状態への進行の一マーカーで
ある。付着細胞はプラスチック支持体上に単一層を形成する。 細胞系列は分化細胞型および分化細胞型が得られた祖先細胞型を指す。例えば
、心筋細胞および筋芽細胞は、同一系列の2つの細胞型である。
[0008] The ability of cells to adhere in culture is a marker of progression from an undifferentiated state to a differentiated state. The adherent cells form a monolayer on the plastic support. Cell lineage refers to the differentiated cell type and the ancestral cell type from which the differentiated cell type was obtained. For example, cardiomyocytes and myoblasts are two cell types of the same lineage.

【0009】 発明の要約 一局面において、本発明は、単離された非付着性分化多能性心臓由来ヒト幹細胞
(isolated nonadherent pluripotent candiac-derined hcemm stem cell)を提
供する。増殖および分化の際(後)に、このような細胞は、付着性心臓由来幹細
胞(adherent cardiac-derinel stem cell)、繊維芽細胞(tibroblart)、平滑
筋細胞(smothe umscle cell)、骨格筋細胞(skeletal umscle cell)、心筋細
胞(cardiocyte)、ケラチノサイト(keratinocyte)、骨芽細胞(osteoblast)
および軟骨細胞(chondrocyte)から成る群から選択される細胞型を包含する子 孫細胞を生成する。
SUMMARY OF THE INVENTION [0009] In one aspect, the invention provides an isolated nonadherent pluripotent candiac-derined hcemm stem cell. During (and after) proliferation and differentiation, such cells are derived from adherent cardiac-derinel stem cells, fibroblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, skeletal umscle cell), cardiocyte, keratinocyte, osteoblast
And progeny cells comprising a cell type selected from the group consisting of chondrocytes.

【0010】 いくつかのこのような幹細胞は、その群から選択されるすべての細胞型を生成
する。本発明の非付着性心臓由来幹細胞は、支持体上、液体培地中の心臓組織由
来細胞の集団を増殖させ、そして支持体に付着する集団から細胞を捨て、非付着
性心臓由来幹細胞の懸濁液を残すことにより産生可能である。
[0010] Some such stem cells generate all cell types selected from the group. The non-adherent heart-derived stem cells of the present invention can be obtained by growing a population of cardiac tissue-derived cells in a liquid medium on a support, discarding cells from the population adhering to the support, and suspending non-adherent heart-derived stem cells. It can be produced by leaving the liquid.

【0011】 本発明はさらに、増殖および分化時に心臓細胞および軟骨細胞またはケラチノ
サイトを包含する子孫細胞を産生する単離非付着性分化多能性心臓由来幹細胞を
提供する。いくつかのこのような幹細胞は、増殖および分化時に、付着性心臓由
来幹亜簿、繊維芽細胞、平滑筋細胞および骨格筋細胞から成る群から選択される
少なくとも1つの細胞型をさらに包含する子孫細胞を産生する。このような幹細
胞は、例えばヒトまたはマウス幹細胞であり得る。任意にマウス幹細胞はp53欠 損マウスから得られる。
[0011] The present invention further provides isolated non-adherent pluripotent heart-derived stem cells that upon proliferation and differentiation produce cardiac cells and progeny cells including chondrocytes or keratinocytes. Some such stem cells, when proliferating and differentiating, further comprise at least one cell type selected from the group consisting of adherent heart-derived stem subpopulations, fibroblasts, smooth muscle cells and skeletal muscle cells. Produce cells. Such stem cells can be, for example, human or mouse stem cells. Optionally, mouse stem cells are obtained from p53-deficient mice.

【0012】 本発明はさらに、増殖および分化して、繊維芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞
、心細胞、軟骨細胞、ケラチノサイトおよび骨芽細胞から成る群から選択される
細胞型を含んで成る子孫細胞を産生する単離された付着性ヒト心臓由来幹細胞を
提供する。 本発明はさらに、増殖および分化して、心細胞および軟骨細胞またはケラチノ
サイトを含んで成る子孫細胞を産生する単離付着性心臓由来幹細胞を提供する。
The invention further comprises a cell type proliferating and differentiating selected from the group consisting of fibroblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, chondrocytes, keratinocytes and osteoblasts. Provided are isolated adherent human heart-derived stem cells that produce progeny cells. The invention further provides an isolated adherent heart-derived stem cell that proliferates and differentiates to produce cardiac cells and progeny cells comprising chondrocytes or keratinocytes.

【0013】 別の局面では、本発明は、単離非付着性心臓由来幹細胞の調製方法を提供する
。このような方法は、密度勾配上で被験者の心臓組織からの細胞の懸濁液を遠心
分離し、筋細胞を含む細胞のバンドを単離し、付着心細胞が死ぬかまたは懸濁液
細胞を残して廃棄されるまで細胞を増殖させ、そして非付着性心細胞の集団が検
出可能になるまで懸濁細胞を培養することを含んで成る。
[0013] In another aspect, the present invention provides a method for preparing an isolated non-adherent heart-derived stem cell. Such a method involves centrifuging a suspension of cells from a subject's heart tissue on a density gradient, isolating a band of cells, including myocytes, and leaving adherent heart cells dying or leaving suspension cells. Growing the cells until they are discarded, and culturing the suspended cells until a population of non-adherent heart cells is detectable.

【0014】 本発明は、付着性心臓由来幹細胞の調製方法も提供する。このような方法は、
前記のような非付着性心臓由来幹細胞を用いて開始する。幹細胞は、付着子孫細
胞が現れるまで増殖される。増殖および分化際にその群からの少なくとも1つの
細胞型を包含する子孫細胞を産生する、筋芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心
細胞、骨芽細胞、ケラチノサイトおよび軟骨細胞から成る群から選択される細胞
のマーカーを欠く付着細胞が同定される。
The present invention also provides a method for preparing adherent heart-derived stem cells. Such a method
Start with a non-adherent heart-derived stem cell as described above. Stem cells are expanded until adherent progeny cells appear. From the group consisting of myoblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, osteoblasts, keratinocytes and chondrocytes, which upon proliferation and differentiation produce progeny cells that include at least one cell type from the group. Adherent cells that lack markers for the selected cells are identified.

【0015】 本発明はさらに、心細胞の調製方法を提供する。いくつかのこのような方法は
、前記のような非付着性心臓由来幹細胞を提供し、細胞が増殖し、分化して付着
細胞を包含する子孫細胞を産生する条件下で細胞を増殖させ、そして心細胞の特
徴を示す分化マーカーを用いて付着細胞を同定することを含んで成る。あるいは
、このような方法は、前記のような非付着性心臓由来幹細胞を用いて開始し得る
。細胞は、細胞が増殖し、分化して付着子孫細胞を産生する条件下で増殖される
。付着細胞は次に、心細胞の特徴を示す分化マーカーを用いて同定され得る。
The present invention further provides a method for preparing heart cells. Some such methods provide a non-adherent heart-derived stem cell as described above, wherein the cell is grown under conditions in which the cell proliferates and differentiates to produce progeny cells, including adherent cells, and Identifying the adherent cells using differentiation markers characteristic of cardiac cells. Alternatively, such a method may be initiated using a non-adherent heart-derived stem cell as described above. The cells are grown under conditions in which the cells proliferate and differentiate to produce adherent progeny cells. Adherent cells can then be identified using differentiation markers characteristic of cardiac cells.

【0016】 別の局面では、方法は、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心細胞、繊維芽細胞、ケラ
チノサイト、骨芽細胞および軟骨細胞を含んで成る細胞の単離集団を提供する。 別の局面では、方法は、壊死性心疾患に罹患している患者の治療方法を提供す
る。このような方法は、有効用量の前記のような非付着または付着幹細胞を患者
に投与し、それにより幹細胞が増殖および分化して心細胞を産生し、これが壊死
組織に取って代わることを含意する。
[0016] In another aspect, the method provides an isolated population of cells comprising smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, fibroblasts, keratinocytes, osteoblasts and chondrocytes. In another aspect, the method provides a method of treating a patient suffering from necrotic heart disease. Such a method implies that an effective dose of such non-adherent or adherent stem cells is administered to the patient, whereby the stem cells proliferate and differentiate to produce cardiac cells, which displace necrotic tissue. .

【0017】 いくつかのこのような方法では、非付着幹細胞は静脈内に投与される。いくつ
かの方法では、繊維芽細胞増殖因子も、非付着細胞の増殖および/または分化を
刺激するために患者に投与される。いくつかの方法では、幹細胞因子は、心細胞
への非付着細胞の分化を刺激するために患者に投与される。いくつかの方法では
、患者はうっ血性心欠損症を有する。いくつかの方法では、幹細胞は患者の血液
から得られ、そして患者への再投与前にin vitroで増殖される。
[0017] In some such methods, non-adherent stem cells are administered intravenously. In some methods, fibroblast growth factor is also administered to the patient to stimulate the proliferation and / or differentiation of non-adherent cells. In some methods, stem cell factor is administered to a patient to stimulate non-adherent cell differentiation into heart cells. In some methods, the patient has a congestive heart defect. In some methods, stem cells are obtained from a patient's blood and expanded in vitro before re-administration to the patient.

【0018】 別の局面では、本発明は、心臓由来幹細胞の増殖および/または分化を促進す
る場合に活性に関して潜在的作用物質をスクリーニングする方法を提供する。こ
のような方法は、潜在的作用物質の存在下で非付着性または付着性心臓由来幹細
胞を増殖させ、そして非付着性または付着性心臓由来幹細胞に関して子孫細胞の
分化状態の変化をモニタリングすることを含意する。 いくつかのこのような方法では、分化状態の変化は子孫細胞の付着である。い
くつかの方法では、分化状態の変化は、心細胞の出現を検出することによりモニ
タリングされる。いくつかの方法では、付着性心臓由来幹細胞の出現がモニタリ
ングされる。
In another aspect, the present invention provides a method of screening for a potential agent for activity in promoting proliferation and / or differentiation of heart-derived stem cells. Such methods involve growing non-adherent or adherent heart-derived stem cells in the presence of a potential agent and monitoring changes in progeny cell differentiation status with respect to non-adherent or adherent heart-derived stem cells. Implies. In some such methods, the change in differentiation status is the attachment of progeny cells. In some methods, changes in differentiation status are monitored by detecting the appearance of cardiac cells. In some methods, the appearance of adherent heart-derived stem cells is monitored.

【0019】 発明の詳細な説明 I.概論 本発明は、少なくとも2種類の分化多能性心臓由来幹細胞を提供する。一方の
種類の細胞は非付着性であり、他方は付着性である。付着細胞は、非付着細胞の
部分的分化子孫である。両方の種類の幹細胞は、増殖され、種々の分化細胞型に
分化され得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Overview The present invention provides at least two types of pluripotent heart-derived stem cells. One type of cell is non-adherent and the other is adherent. Adherent cells are partially differentiated progeny of non-adherent cells. Both types of stem cells can be expanded and differentiated into various differentiated cell types.

【0020】 心臓由来幹細胞は、ヒトおよびその他の脊椎動物から単離され得る。細胞は、
典型的には当分野の従来の作業者により破砕片として廃棄されていた心臓由来細
胞の懸濁液の分画から単離される。筋細胞のバンドは、典型的には密度勾配から
欄利され、細胞は支持体上の培地中で増殖される。従来の作業者は、細胞を支持
体に付着したままにしておいて、培地が破砕片のみを含有しているとの誤った見
解からそれを廃棄していた。本発明は培地を保持し、付着細胞を廃棄した。培地
の増加の後、非付着性懸濁細胞の集団が出現するようになる。
[0020] Heart-derived stem cells can be isolated from humans and other vertebrates. The cells are
It is typically isolated from a fraction of a suspension of heart-derived cells that has been discarded as debris by conventional workers in the art. Muscle cell bands are typically harvested from density gradients and cells are grown in media on a support. Conventional workers have left the cells attached to the support and discarded it from the false view that the medium contained only debris. The present invention retained the medium and discarded the adherent cells. After the medium is increased, a population of non-adherent suspension cells becomes apparent.

【0021】 細胞は、療法および薬剤発見にいくつかの使用法を有する。療法的適用では、
細胞は心欠損症、例えば心筋梗塞に起因する組織壊死に罹患した患者に投与され
る。投与幹細胞は、患者の心臓をクローン化して、壊死組織に取って代わるおよ
び/または先在する心組織を補足する心筋子孫細胞を生じる。
Cells have several uses in therapy and drug discovery. In therapeutic applications,
The cells are administered to a patient suffering from cardiac deficiency, eg, tissue necrosis due to myocardial infarction. Administered stem cells clone the patient's heart to produce cardiomyocyte progenitor cells that replace necrotic tissue and / or supplement pre-existing cardiac tissue.

【0022】 薬剤発見適用では、幹細胞は、心細胞またはその他の成熟分化細胞型への幹細
胞の分化を促進するかまたは阻害する活性に関して化合物をスクリーニングする
ために用いられる。心細胞への幹細胞の分化を促進する化合物は、任意に本発明
の幹細胞と一緒に、心臓欠損症患者の治療のために用いられ得る。他の化合物は
、幹細胞分化の促進または阻害が望ましい他の療法的適用における用途が見出さ
れる。
In drug discovery applications, stem cells are used to screen compounds for activity that promotes or inhibits differentiation of stem cells into cardiac cells or other mature differentiated cell types. Compounds that promote the differentiation of stem cells into heart cells, optionally together with the stem cells of the present invention, can be used for the treatment of patients with cardiac deficiency. Other compounds find use in other therapeutic applications where promoting or inhibiting stem cell differentiation is desirable.

【0023】 本発明の幹細胞に関する別の用途は、培養中の幹細胞集団を拡張する化合物に
関するスクリーニングである。このような化合物のあるものは分化を誘導し、他
のものは誘導しない。本発明の細胞に関する別の療法的用途は、心臓から循環系
への心臓由来幹細胞の動員を促進する化合物に関するスクリーニング方法を提供
することである。
Another use for the stem cells of the present invention is in screening for compounds that expand stem cell populations in culture. Some such compounds induce differentiation, others do not. Another therapeutic use for the cells of the present invention is to provide a method of screening for compounds that promote the recruitment of heart-derived stem cells from the heart to the circulatory system.

【0024】 心臓新生を評価するためのin vivo検定には、本発明の細胞を用いて新生児お よび成熟動物を処置することが含まれる。動物の心臓機能は、心拍数、血圧、L
V圧−心拍数積(tdp/dt)および心拍出量として測定されて、左心室機能を確定
する。心臓改良を査定するための死後方法としては、以下のものが挙げられる:
心臓重量の増大、核/細胞質容積、増殖細胞核抗原(PCNA)対細胞質作用レベル
を確定するための心臓組織切片の染色(Quaini et al., Circulation Res. 75:1
050-1063, 1994およびReiss et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 93:8630-8635, 1
996)。
In vivo assays for assessing cardiac neogenesis include treating newborn and adult animals with the cells of the invention. Animal heart function includes heart rate, blood pressure, L
Measured as V pressure-heart rate product (tdp / dt) and cardiac output to establish left ventricular function. Post-mortem methods for assessing cardiac improvement include the following:
Staining of heart tissue sections to determine increased heart weight, nuclear / cytoplasmic volume, proliferating cell nuclear antigen (PCNA) versus cytoplasmic effect level (Quaini et al., Circulation Res. 75: 1)
050-1063, 1994 and Reiss et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 8630-8635, 1
996).

【0025】 本発明の心臓由来間葉幹細胞は、心疾患、即ち心筋梗塞、冠状動脈疾患、うっ
血性心不全、肥大性心筋症、心筋炎、先天性心疾患および拡張型心筋症に関連し
た障害の治療に用いられ得る。本発明の細胞は、心筋細胞新生および/または過
形成を誘導することにより、冠状動脈側副枝形成を誘導することにより、または
壊死心筋領域のリモデリングを誘導することにより、心臓機能を改良するのに有
用である。
The heart-derived mesenchymal stem cells of the present invention may be used for the treatment of heart diseases, ie myocardial infarction, coronary artery disease, congestive heart failure, hypertrophic cardiomyopathy, myocarditis, congenital heart disease and disorders associated with dilated cardiomyopathy. Can be used for therapy. The cells of the invention improve cardiac function by inducing cardiomyocyte neogenesis and / or hyperplasia, by inducing coronary collateral collateral formation, or by inducing remodeling of the necrotic myocardial region. Useful for

【0026】 本発明の細胞は、冠状動脈側副枝循環を発達させるために、血管形成または動
脈内膜切除後の血管形成および創傷治癒を促進するために、眼における血管再生
のために、糖尿病性足潰瘍のような不良循環に関連した合併症のために、薬理学
的方法を用いた冠状動脈再還流後の拍動のために、および血管形成が有益である
その他の適応症にも有用である。
The cells of the present invention may be used to develop coronary collateral circulation, promote angiogenesis or wound healing after angioplasty or endarterectomy, to regenerate blood in the eye, Useful for complications associated with poor circulation, such as leg ulcers, for beating after coronary reperfusion using pharmacological methods, and for other indications where angiogenesis is beneficial It is.

【0027】 虚血性事象は器官への血流の分断で、非還流領域の壊死または梗塞を引き起こ
す。虚血−再還流は、心臓または脳のような器官への血流の途絶、およびその後
の血流の回復(しばしば突発的な)である。血流の回復は機能性組織を保存する
ためには不可欠である一方、再還流それ自体は有害であることが知られている。
An ischemic event is a disruption of blood flow to an organ, causing necrosis or infarction of a non-perfused area. Ischemia-reperfusion is the disruption of blood flow to an organ such as the heart or brain, and subsequent restoration of blood flow (often sudden). While restoration of blood flow is essential for preserving functional tissue, reperfusion itself is known to be harmful.

【0028】 実際、虚血領域の再還流は内皮依存性血管弛緩を危険に曝して、血管攣縮を引
き起こし、心臓においては、再還流を伴わない虚血性事象では観察されない冠状
動脈血管拡張を危険に曝すという証拠がある(Cuevas et al., Growth Factors
15:29-40, 1997)。虚血および再還流はともに、組織壊死、例えば心筋梗塞また
は卒中に対する重要な関与事項である。本発明の細胞は、特に心臓または脳にお
ける虚血または虚血−再還流事象により引き起こされる組織への損傷を低減する
ための治療的価値を有する。
Indeed, reperfusion in the ischemic area jeopardizes endothelium-dependent vasorelaxation, causing vasospasm and, in the heart, coronary vasodilation not observed in ischemic events without reperfusion. There is evidence of exposure (Cuevas et al., Growth Factors
15: 29-40, 1997). Both ischemia and reperfusion are important concerns for tissue necrosis, such as myocardial infarction or stroke. The cells of the invention have therapeutic value for reducing damage to tissues caused by ischemia or ischemia-reperfusion events, especially in the heart or brain.

【0029】 本発明に関するその他の療法的用途としては、骨格筋新生および/または過形
成、軟骨再生、骨形成、腱再生、神経新生、膵臓および腎臓における新生の誘導
、および/または全身性および肺高血圧の治療が挙げられる。種々の特殊化細胞
機能は、例えば、骨芽細胞、軟骨細胞、骨格筋細胞または繊維芽細胞系列の細胞
への適切な細胞経路に沿っての心臓由来間葉幹細胞(MSC)の分化を刺激すること
により得られる。分化の経路は、特定の分化細胞の形成を促進する増殖因子への
曝露により確定される。増殖因子と分化細胞型とのいくつかの組合せは、下記に
開示されており、その他は当業界で既知である。
Other therapeutic uses for the present invention include skeletal myogenesis and / or hyperplasia, cartilage regeneration, bone formation, tendon regeneration, neurogenesis, induction of neogenesis in pancreas and kidney, and / or systemic and pulmonary Treatment of hypertension. Various specialized cell functions, for example, stimulate the differentiation of heart-derived mesenchymal stem cells (MSCs) along the appropriate cell pathway into osteoblasts, chondrocytes, skeletal muscle cells or cells of the fibroblast lineage It can be obtained by: The pathway of differentiation is determined by exposure to growth factors that promote the formation of specific differentiated cells. Some combinations of growth factors and differentiated cell types are disclosed below, and others are known in the art.

【0030】 心臓由来MSC 誘導性冠状動脈側副枝発達は、慢性冠状動脈閉塞のモデルを用い
てウサギ、イヌまたはブタで測定される(Landu et al., Amer. Heart J. 29:92
4-931, 1995; Sellke et al., Surgery 120(2):182-188, 1996およびLazarous
et al., 1996,同書)。卒中の治療に関する心臓由来MSC 誘導性利点は、両側性
頸動脈閉塞を利用し、そして組織学的変化ならびに迷路成績を測定することによ
り、ラットにおいてin vivoで検査される(Gage et al., Neurobiol. Aging 9:6
45-655, 1988)。高血圧における心臓由来MSC 誘導性効力は、全身性高血圧に関
して特発性高血圧ラット(SHR)を用いてin vivoで検査される(Marche et al.,
Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. Suppl.1:S114-116, 1995)。
Heart-derived MSC-induced coronary collateral development is measured in rabbits, dogs or pigs using a model of chronic coronary artery occlusion (Landu et al., Amer. Heart J. 29:92).
4-931, 1995; Sellke et al., Surgery 120 (2): 182-188, 1996 and Lazarous
et al., 1996, ibid.). Cardiac-derived MSC-induced benefits for the treatment of stroke are tested in vivo in rats by utilizing bilateral carotid occlusion and measuring histological changes as well as maze performance (Gage et al., Neurobiol . Aging 9: 6
45-655, 1988). Cardiac-derived MSC-induced efficacy in hypertension is tested in vivo using idiopathic hypertensive rats (SHR) for systemic hypertension (Marche et al.,
Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. Suppl. 1: S114-116, 1995).

【0031】 II.本発明の細胞 1.非付着性分化多能性心臓由来幹細胞 これらの細胞は、光に対して高不応性で、小サイズ(典型的には10μ未満、し
ばしば5μ未満)を有し、円形で、増殖が遅いことを特徴とする。 本細胞はさらに、炭素供給源、窒素供給源、インスリンおよびトランスフェリ
ンを含有する培地中で増殖する(即ち自己更新する)それらの能力を特徴とする
。幹細胞因子(Amgenから市販)、酸性または塩基性繊維芽細胞増殖因子、zFGF-
5、白血病抑制因子(市販)の付加または血清濃度増大は、増殖を刺激する。
II. Cells of the Invention Non-adherent pluripotent heart-derived stem cells These cells are highly refractory to light, have a small size (typically less than 10μ, often less than 5μ), are round, and exhibit slow growth. Features. The cells are further characterized by their ability to grow (ie, self-renew) in a medium containing a carbon source, a nitrogen source, insulin and transferrin. Stem cell factor (commercially available from Amgen), acidic or basic fibroblast growth factor, zFGF-
5. Addition of leukemia inhibitor (commercially available) or increased serum concentration stimulates proliferation.

【0032】 本細胞はさらに、いくつかの細胞型に分化することを特徴とする。それらの細
胞型には、非付着性心臓由来幹細胞より前進した分化の種々の状態の細胞が含ま
れる。これらの細胞型としては、付着性心臓由来幹細胞(下記参照)、繊維芽細
胞、筋芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心細胞、軟骨芽細胞、ケラチノサイト
および軟骨細胞が挙げられる。おそらく、脂肪芽細胞、脂肪細胞、骨芽細胞およ
び骨細胞も子孫細胞中に存在する。腱細胞も存在し得る。分化子孫細胞系列およ
び型に対する非付着性心臓由来幹細胞の関係を、図1に示す。
[0032] The cells are further characterized by differentiating into several cell types. These cell types include cells in various states of differentiation that are more advanced than non-adherent heart-derived stem cells. These cell types include adherent heart-derived stem cells (see below), fibroblasts, myoblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, chondroblasts, keratinocytes and chondrocytes. Presumably, lipoblasts, adipocytes, osteoblasts and osteocytes are also present in progeny cells. Tendon cells may also be present. The relationship of non-adherent heart-derived stem cells to differentiated progeny cell lines and types is shown in FIG.

【0033】 心臓由来幹細胞は、FBS 補充培地中での増殖により刺激されて分化し得る。分
化は、増殖因子、例えば幹細胞増殖因子を用いた処理により、そして接触抑制に
より刺激され得る。より高濃度のウマ血清は、増殖を刺激するけれども、分化を
阻害する傾向を有する。分化を誘導するために用いられる増殖因子の型は、選定
系列に分化を偏向し得る。レチン酸、TGF-β、骨形成タンパク質(BMP)、ア スコルビン酸およびβ−グリセロホスフェートは、骨芽細胞の酸性を誘導する。
[0033] Heart-derived stem cells can be stimulated to differentiate by growth in FBS-supplemented medium. Differentiation can be stimulated by treatment with a growth factor, eg, a stem cell growth factor, and by contact suppression. Higher concentrations of horse serum, while stimulating proliferation, have a tendency to inhibit differentiation. The type of growth factor used to induce differentiation can bias the differentiation into a selected lineage. Retinoic acid, TGF-β, bone morphogenetic protein (BMP), ascorbic acid and β-glycerophosphate induce osteoblastic acidity.

【0034】 インドメタシン、IBMX(3−イソブチル−1−メチルキサンチン)、インスリン
およびトリイオジチロシン(T3)は、脂肪細胞の産生を誘導する。aFGF、bFGF、
ビタミンD3、TNF-βおyびレチン酸は、筋細胞の産生を誘導する。zFGF−5は、 心細胞先祖の拡張を誘導するが、しかし、付着細胞から心細胞への経路において
、後期に有効でもあり得る。
Indomethacin, IBMX (3-isobutyl-1-methylxanthine), insulin and triiodityrosine (T3) induce adipocyte production. aFGF, bFGF,
Vitamin D3, TNF-β and retinoic acid induce muscle cell production. zFGF-5 induces expansion of cardiac cell ancestry, but may also be effective later in the pathway from adherent to cardiac cells.

【0035】 (2)付着性分化多能性心臓由来幹細胞 付着性分化多能性心臓由来幹細胞は、前項に記載した非付着性幹細胞の増殖お
よび部分分化に起因する。本細胞は、不定形を特徴とし、今日までに検査された
分化マーカーを欠く。検査された分化マーカーとしては、周皮細胞、骨芽細胞前
駆体および軟骨細胞前駆体に関するマーカーであるアルカリ性ホスファターゼ発
現、ならびにアルファ−アクチン発現が挙げられる。本細胞は、非付着性幹細胞
と同一細胞型に増殖および/または分化するよう誘導され得る。増殖速度および
分化が誘導され得る系列は、前記の増殖因子による培地の補充により制御され得
る。
(2) Adherent Pluripotent Heart-Derived Stem Cells Adherent pluripotent heart-derived stem cells result from the proliferation and partial differentiation of non-adherent stem cells described in the preceding section. The cells are characterized by amorphous and lack the differentiation markers tested to date. Differentiation markers examined include alkaline phosphatase expression, a marker for pericytes, osteoblast precursors and chondrocyte precursors, and alpha-actin expression. The cells can be induced to proliferate and / or differentiate into the same cell type as the non-adherent stem cells. The growth rate and the lineage from which differentiation can be induced can be controlled by medium supplementation with the growth factors described above.

【0036】 III.非付着性心臓由来幹細胞の産生 出発物質は、ヒトまたは動物被験者からの心臓または心臓生検である。被験者
は、中胚葉段階を過ぎた胚、新生児、幼児または成体であり得る。不死化細胞が
望ましい場合、出発物質は、腫瘍抑制遺伝子の一方または両方のコピーを欠いた
トランスジェニック動物の心臓から得られる。腫瘍抑制遺伝子の例としては、p5
3、p21および網膜芽細胞腫遺伝子が挙げられる。p53の同型接合突然変異を有す るトランスジェニックマウスは、Taconic FarmsまたはJackson Labsから市販さ れている。
III. Production of Non-adherent Heart-Derived Stem Cells The starting material is a heart or heart biopsy from a human or animal subject. The subject can be an embryo, neonate, infant or adult past the mesodermal stage. If immortalized cells are desired, the starting material is obtained from the heart of a transgenic animal lacking one or both copies of the tumor suppressor gene. Examples of tumor suppressor genes include p5
3, p21 and the retinoblastoma gene. Transgenic mice with homozygous mutations in p53 are commercially available from Taconic Farms or Jackson Labs.

【0037】 細胞の懸濁液を調製するための全組織の処理方法は、例えばMethods in Molec
ular Biology: Animal Cell Culture, 5(Pollard et al. eds., Humana Press,
NJ, 1990)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)に記載され ている。典型的には、心臓組織はコラゲナーゼ、トリプシン、その他のプロテア
ーゼおよび/またはDNアーゼで消化されて、細胞を放出する(Polinger, Exp.
Cell Res. 63:78-82(1970); Owens et al., J. Natl. Cancer Instit., 53:2
61-269, 1974; Milo et al., In Vitro 16:20-30, 1980; Lasfargues, "Human M
ammary Tumors", in Kruse et al.(eds)Tissue Culture Methods and Applica
tions(Acacemic Press, NY, 1973); Paul, Cell and Tissue Culture, Church
ill Livingston, Edinburgh, 1975)。
[0037] Methods for treating whole tissues to prepare cell suspensions are described, for example, in Methods in Molec.
ular Biology: Animal Cell Culture, 5 (Pollard et al. eds., Humana Press,
NJ, 1990), which is incorporated herein by reference. Typically, heart tissue is digested with collagenase, trypsin, other proteases and / or DNase to release cells (Polinger, Exp.
Cell Res. 63: 78-82 (1970); Owens et al., J. Natl. Cancer Instit., 53: 2.
61-269, 1974; Milo et al., In Vitro 16: 20-30, 1980; Lasfargues, "Human M
ammary Tumors ", in Kruse et al. (eds) Tissue Culture Methods and Applica
tions (Acacemic Press, NY, 1973); Paul, Cell and Tissue Culture, Church
ill Livingston, Edinburgh, 1975).

【0038】 次に、低速遠心分離により無傷細胞が破砕片から分離される。破砕片は上清中
に集まる。細胞ペレットが再懸濁され、細胞は分別される。分別は、密度勾配、
例えばFocllまたはスクロース勾配で実施され得る。細胞は、図2に示したよう な4つのバンドを形成し、筋細胞バンドは上から三番目である。筋細胞バンドが
取り出され、細胞は完全培地中で培養される。このような培地は、少なくとも炭
素供給源、窒素供給源、必須アミノ酸、ビタミンおよび無機質、ならびに血清を
含有する。培地はさらに、増殖因子を補足され得る。
Next, the intact cells are separated from the debris by low-speed centrifugation. Fragments collect in the supernatant. The cell pellet is resuspended and the cells are sorted. Separation is based on density gradient,
For example, it can be performed on a Focl or sucrose gradient. The cells form four bands as shown in FIG. 2 and the myocyte band is the third from the top. The muscle cell band is removed and the cells are cultured in complete medium. Such a medium contains at least a carbon source, a nitrogen source, essential amino acids, vitamins and minerals, and serum. The medium can be further supplemented with growth factors.

【0039】 細胞は、プラスチック支持体上で、95%O2および5%CO2の大気中で約37℃で増殖
される。最初は、ほとんどの細胞が付着性筋細胞である。しかしながら、5〜30 日以内には付着性筋細胞のほとんど(例えば、少なくとも75または90%)が死亡
し、小型非付着性細胞が漸増濃度で懸濁液中に出現する。その期間は、p53欠損 細胞に関しては前記の範囲より短く、正常細胞に関しては前記より長い。小型非
付着細胞は、分化多能性心臓由来幹細胞である。
The cells are grown on a plastic support at about 37 ° C. in an atmosphere of 95% O 2 and 5% CO 2 . Initially, most cells are adherent muscle cells. However, within 5-30 days, most of the adherent myocytes (eg, at least 75 or 90%) die and small, non-adherent cells appear in suspension at increasing concentrations. The period is shorter for the p53-deficient cells and longer for normal cells. Small non-adherent cells are pluripotent heart-derived stem cells.

【0040】 IV.異なる細胞型の分化マーカー 幹細胞の分化細胞子孫は、分化マーカーの存在により一部認識される。筋細胞
には、心細胞(即ち心筋細胞)、横紋筋および平滑筋細胞の3つの型がある。3
型の細胞は、筋芽細胞と呼ばれる共通前駆体に由来する。心臓ミオシンアイソザ
イム発現および心臓特異的パターンのクレアチンキナーゼアイソザイム発現は、
同一細胞または細胞のクローン集団で一緒に同定される場合、心筋細胞に関する
マーカーである。
IV. Differentiation Markers of Different Cell Types Differentiated cell progeny of stem cells are recognized in part by the presence of differentiation markers. There are three types of muscle cells: heart cells (ie, cardiomyocytes), striated muscle, and smooth muscle cells. 3
Types of cells are derived from a common precursor called myoblasts. Cardiac myosin isozyme expression and creatine kinase isozyme expression in a cardiac-specific pattern
When identified together in the same cell or clonal population of cells, they are markers for cardiomyocytes.

【0041】 心細胞は、光学顕微鏡により、それらの分岐外見およびギャップ結合を形成す
る能力によっても認識され得る。このような細胞は、融合性細胞通過する電位を
生じさせ、細胞を通る信号の移動を検出することにより認識され得る。筋肉α−
アクチンmRNAおよび平滑筋細胞アクチンは筋細胞の分化マーカーである。ミ
オシンアイソザイム発現および筋特異的パターンのクレアチンキナーゼアイソザ
イム発現は、細胞またはクローン集団で同定される場合は、骨格筋細胞に関する
マーカーである。
Heart cells can also be recognized by light microscopy by their branch appearance and the ability to form gap junctions. Such cells can be recognized by creating a potential through the fusogenic cells and detecting the movement of the signal through the cells. Muscle α-
Actin mRNA and smooth muscle cell actin are differentiation markers for muscle cells. Myosin isozyme expression and muscle-specific pattern creatine kinase isozyme expression, when identified in a cell or clonal population, are markers for skeletal muscle cells.

【0042】 骨芽細胞は骨基質物質を分泌する。細胞または細胞のクローン集団でともに同
定されるALP 、オステオカルシン発現、PTH 誘導性cAMP発現および骨鉱化能力は
、骨芽細胞に関する分化のマーカーである。 軟骨はII型軟骨を分泌する。細胞または細胞のクローン集団中で同定されるア
グリカンおよびIIB型コラーゲン、硫酸コンドロイチンの産生を検出するアルシ アンブルー染色は、軟骨細胞に関するマーカーである。 ケラチノサイトはケラチンを分泌し、市販の染料を用いて認識され得る。 脂肪細胞は脂質を産生し、オイルレッドO染色により認識され得る。
[0042] Osteoblasts secrete bone matrix material. ALP, osteocalcin expression, PTH-induced cAMP expression and bone mineralization capacity, identified together in cells or clonal populations of cells, are markers of differentiation for osteoblasts. Cartilage secretes type II cartilage. Alcian blue staining, which detects the production of aggrecan and type IIB collagen, chondroitin sulfate, identified in cells or clonal populations of cells, is a marker for chondrocytes. Keratinocytes secrete keratin and can be recognized using commercially available dyes. Adipocytes produce lipids and can be recognized by Oil Red O staining.

【0043】 V.増殖因子 塩基性FGF (FGF-2としても知られている)は、内皮細胞、血管平滑筋細胞、繊
維芽細胞に関して、そして一般的には、中胚葉または神経外胚葉起源の細胞、例
えば心筋細胞および骨格筋細胞に関して、in vitroで分裂誘発性である(Gospod
arowicz et al., J. Cell. Biol. 70:395-405, 1976; Gospodarowica et al., J
. Cell. Biol. 89:568-578, 1981およびKardami, J. Mol. Cell. Biochem. 92,
124-134, 1990)。
V. Growth Factor Basic FGF (also known as FGF-2) is associated with endothelial cells, vascular smooth muscle cells, fibroblasts, and, generally, of mesodermal or neuroectodermal origin. Cells are mitogenic in vitro for cells such as cardiomyocytes and skeletal muscle cells (Gospod
arowicz et al., J. Cell. Biol. 70: 395-405, 1976; Gospodarowica et al., J
Cell. Biol. 89: 568-578, 1981 and Kardami, J. Mol. Cell. Biochem. 92,
124-134, 1990).

【0044】 酸性および/または塩基性FGFに関連した非増殖活性としては、以下のもの
が挙げられる:組織プラスミノーゲン活性剤の内皮性放出増大、細胞外基質合成
の刺激、内皮細胞に対する走化性、心筋細胞における胎児収縮遺伝子の発現誘導
(Parker et al.,J. Clin. Invest. 85, 507-514, 1990)、および下垂体ホルモ
ン応答性増強(Baird et al., J. Cellular Physiol. 5, 101-106, 1987)。
Non-proliferative activities associated with acidic and / or basic FGFs include: increased endothelial release of tissue plasminogen activator, stimulation of extracellular matrix synthesis, chemotaxis to endothelial cells Sex, induction of fetal contractile gene expression in cardiomyocytes (Parker et al., J. Clin. Invest. 85, 507-514, 1990), and enhanced pituitary hormone responsiveness (Baird et al., J. Cellular Physiol. 5, 101-106, 1987).

【0045】 zFGF-5は、ヒト胎児および成人心臓組織中に高レベルで発現される繊維芽細胞
増殖因子の一型である。この増殖因子は、胎児肺、骨格筋、平滑筋組織、例えば
小腸、結腸および気管で低減レベルでも発現される。胎児および成人心臓中での
zFGF-5の高レベルの発現、ならびに心臓組織由来細胞中でのその作用は、ZFGF-5
が心細胞への心臓由来幹細胞の増殖および/または分化を刺激する場合に特に効
力を有することを示唆する。
[0045] zFGF-5 is a type of fibroblast growth factor that is expressed at high levels in human fetal and adult heart tissue. This growth factor is also expressed at reduced levels in fetal lung, skeletal muscle, smooth muscle tissue such as the small intestine, colon and trachea. In the fetal and adult heart
High levels of expression of zFGF-5, and its effects in cells derived from heart tissue,
Have particular efficacy in stimulating the proliferation and / or differentiation of heart-derived stem cells into cardiac cells.

【0046】 zFGF-5の単離およびその特性は、1997年10月16日提出の共通所有PCT US97/186
35(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)にさらに詳細に記載さ
れている。zFGF-5をコードするヌクレオチド配列は、配列番号1で記載され、そ
の推定アミノ酸配列は配列番号2で記載される。zFGF-5の配列は、FGF-8 とのい
くつかの配列類似性を示す。
The isolation of zFGF-5 and its properties were described in commonly owned PCT US97 / 186, filed Oct. 16, 1997.
35, the contents of which are incorporated herein by reference. The nucleotide sequence encoding zFGF-5 is set forth in SEQ ID NO: 1, and its deduced amino acid sequence is set forth in SEQ ID NO: 2. The sequence of zFGF-5 shows some sequence similarity with FGF-8.

【0047】 VI.細胞の不死化 連続的に培養され得る、そして限定数の細胞生成後に死亡しない細胞は、不死
化したと呼ばれる。20〜80集団倍加回数生き残るだけの細胞は有限であると考え
られ(Wiley-Liss, NY, 1994)、80回より多く、好ましくは少なくとも100回生 き残る細胞は不死化したと考えられる。
VI. Cell Immortalization Cells that can be cultured continuously and do not die after a limited number of cells have been produced are called immortalized. Cells that only survive 20-80 population doublings are considered finite (Wiley-Liss, NY, 1994), and cells that survive more than 80, preferably at least 100, are considered immortalized.

【0048】 すべてではないがいくつかの不死化細胞は腫瘍形成性である。前記のように、
心臓組織のドナーとして腫瘍抑制遺伝子を欠損するトランスジェニック動物を用
いることにより、細胞は不死化され得る。他の供給源からの細胞は、他の手段に
より不死化され得る。これらの手段には、その生成物が細胞老化にある役割を演
じる遺伝子による形質転換および発現、あるいは老化遺伝子の作用を無効にする
1つ又はそれ以上の癌遺伝子の過剰発現または突然変異が含まれる。
Some, but not all, immortalized cells are tumorigenic. As mentioned above,
By using a transgenic animal deficient in a tumor suppressor gene as a donor for heart tissue, cells can be immortalized. Cells from other sources can be immortalized by other means. These measures include transformation and expression by a gene whose product plays a role in cellular aging, or overexpression or mutation of one or more oncogenes that abolish the action of the aging gene. .

【0049】 細胞増殖に関する正の信号を生じる遺伝子の発現は、SV40大型T 抗原(Linder
et al., Exp. Cell Res. 191, 1-7(1990))、ポリオーマ大型T抗原(Ogris
et al., Oncogene 8, 1277-1283, 1993)、アデノウイルスElA(Braithwaite et
al., J. Virol. 45, 192-199, 1983)、myc癌遺伝子(Khoobyarian et al., Vi
rus Res. 30, 113-128, 1993)および16型パピローマウイルスのE7遺伝子(McDo
ugall, Curr. Top. Microbiol. Immunol. 186:101-119, 1994)を含む。
[0049] Expression of the gene that produces a positive signal for cell proliferation is determined by the SV40 large T antigen (Linder
et al., Exp. Cell Res. 191, 1-7 (1990)), polyoma large T antigen (Ogris
et al., Oncogene 8, 1277-1283, 1993), adenovirus ElA (Braithwaite et
al., J. Virol. 45, 192-199, 1983), myc oncogene (Khoobyarian et al., Vi.
rus Res. 30, 113-128, 1993) and the E7 gene of type 16 papillomavirus (McDo
ugall, Curr. Top. Microbiol. Immunol. 186: 101-119, 1994).

【0050】 VII.治療レジメ 心臓疾患は、合衆国における脂肪の主因であって、全脂肪の30%までを占める
。米国では、500万人以上の人々が冠状動脈疾患と診断されている。冠状動脈疾 患は、うっ血正心不全、肥大性心筋症、心筋症、ウイルス乾癬または心筋梗塞(
MI)によるものである。心筋梗塞は、米国の年間750,000件の入院件数を占める 。MI患者では、虚血は繊維芽細胞の増殖を刺激し、正常量より大きい繊維組織
の発達を促して、壊死性筋組織に取って代わる。MIに関する危険因子としては
、真正糖尿病、高血圧、体幹肥満、喫煙、血漿中の高レベルの低密度リポタンパ
ク質または遺伝的素因が挙げられる。
VII. Treatment Regimens Heart disease is the leading cause of fat in the United States, accounting for up to 30% of total fat. In the United States, more than 5 million people have been diagnosed with coronary artery disease. Coronary artery disease includes congestive heart failure, hypertrophic cardiomyopathy, cardiomyopathy, viral psoriasis or myocardial infarction (
MI). Myocardial infarction accounts for 750,000 hospitalizations annually in the United States. In MI patients, ischemia stimulates fibroblast proliferation and promotes the development of larger than normal fibrous tissue, displacing necrotic muscle tissue. Risk factors for MI include diabetes mellitus, hypertension, trunk obesity, smoking, high levels of low density lipoproteins in plasma or genetic predisposition.

【0051】 心細胞の多少の増殖は明らかに正常加齢中のヒトおよび動物に関して発生する
(Olivetti et al., J. Am. Coll. Cardiol. 24(1), 140-9(1994)およびAnv
ersa et al., Circ. Res. 67, 871-885, 1990)が、しかしこれは、冠状動脈疾 患のための損傷を修復するには不適切である。したがって、MIおよびその他の
冠状動脈疾患で発生する壊死は、本質的には不可逆的である。
Some proliferation of heart cells apparently occurs in normal aging humans and animals (Olivetti et al., J. Am. Coll. Cardiol. 24 (1), 140-9 (1994) and Anv
ersa et al., Circ. Res. 67, 871-885, 1990), but this is inappropriate for repairing damage due to coronary artery disease. Thus, the necrosis that occurs in MI and other coronary artery diseases is essentially irreversible.

【0052】 このような症状は、前記のような心臓由来幹細胞の投与により治療される。付
着または非付着細胞が用いられ得る。細胞は、静脈内、冠状動脈内または心室内
投与され得る。後者2つの投与経路のためにはカテーテルが用いられ得るが、こ
れは付着細胞に関してはより慣例的である。細胞は治療的有効用量で投与される
。このような用量は、心臓中に有意数の新規の心細胞を生成し、および/または
少なくとも部分的に壊死心組織に取って代わるか、および/または心機能の臨床
的に有意の変化を生じるのに十分である。
[0052] Such conditions are treated by administration of the heart-derived stem cells as described above. Adherent or non-adherent cells can be used. The cells can be administered intravenously, intracoronarily or intraventricularly. A catheter may be used for the latter two routes of administration, but this is more conventional for adherent cells. The cells are administered at a therapeutically effective dose. Such doses generate a significant number of new cardiac cells in the heart and / or at least partially displace necrotic heart tissue and / or produce clinically significant changes in cardiac function Is enough.

【0053】 心臓性能の臨床的に有意の改良は、細胞の投与の前および後に左心室駆出率を
測定することにより確定され得るし、そして総駆出率の少なくとも5%増、好ま
しくは10% 以上増を確定する。標準手法は、駆出血液/拍動により測定する場合
に、駆出率を確定するために利用可能である。投与量は、約100〜107、1000〜10 6 または104〜105細胞で変わり得る。
[0053] A clinically significant improvement in cardiac performance was due to a decrease in left ventricular ejection fraction before and after administration of cells.
Can be determined by measuring and increasing at least 5% of the total ejection fraction, preferably
Or more than 10%. Standard method when measuring by ejected blood / pulsation
In addition, it can be used to determine the ejection fraction. Dosage is about 100 ~ 107, 1000-10 6 Or 10Four~TenFiveCan vary from cell to cell.

【0054】 細胞は、動物またはヒト投与のための製剤組成物を処方するために一般に用い
られるビヒクルと定義されている、製薬上許容可能な、典型的には滅菌、非毒性
の担体または希釈剤も、望ましい処方物によっては含み得る製剤組成物として投
与され得る。希釈剤は、組合せの生物学的活性に影響を及ぼさないよう選択され
る。このような希釈剤の例は、蒸留水、生理的リン酸塩緩衝化食塩水、リンガー
液、デキストロース溶液およびハンクス液である。さらに、製剤組成物または処
方物は、その他の担体、アジュバント、あるいは非毒性、非治療的、非免疫原性
安定剤なども含み得る。
A cell is a pharmaceutically acceptable, typically sterile, non-toxic carrier or diluent defined as a vehicle commonly used to formulate pharmaceutical compositions for animal or human administration. Can also be administered as a pharmaceutical composition, which can include depending on the desired formulation. The diluent is chosen so as not to affect the biological activity of the combination. Examples of such diluents are distilled water, physiological phosphate buffered saline, Ringer's solution, dextrose solution and Hanks' solution. In addition, the pharmaceutical compositions or formulations may also include other carriers, adjuvants, or non-toxic, non-therapeutic, non-immunogenic stabilizers and the like.

【0055】 幹細胞の投与は、心細胞への幹細胞の増殖および/または分化を刺激する増殖
因子(単数または複数)の投与の後に、同時にまたは前に成され得る。増殖因子
は、静脈内または心室内に投与され得る。増殖因子は、心臓中に有意数の新規の
心細胞を生成するか、および/または少なくとも部分的に壊死心臓組織に取って
代わるか、および/または心機能の臨床的に有意の変化を生じる場合に投与され
る幹細胞と共働するのに十分な投与量で投与され得る。
The administration of the stem cells can be done simultaneously, or before, the administration of the growth factor (s) that stimulates the proliferation and / or differentiation of the stem cells to the heart cells. Growth factors can be administered intravenously or intraventricularly. When the growth factor produces a significant number of new cardiac cells in the heart and / or at least partially replaces necrotic heart tissue and / or causes a clinically significant change in cardiac function Can be administered at a dose sufficient to cooperate with the stem cells administered.

【0056】 適切な増殖因子としては、zFGF−5および幹細胞増殖因子が挙げられる。 いくつかの方法では、心臓由来幹細胞は、冠状動脈疾患と関連した炎症を阻止
し、逆転し、または部分的に改善する抗炎症薬と組合せて投与される。適切な抗
炎症薬としては、Mac-1、ならびにL-、E-およびP-選択に対する抗体が挙げられ る(Springer, Nature 346, 425-433(1990); Osborn, Cell 62, 3(1990);Hy
nes, Cell 69, 11(1992)参照)。心臓由来幹細胞はさらに、希釈剤、ACE 阻害
剤およびβアドレナリン作動性遮断薬とともに投与され得る。
[0056] Suitable growth factors include zFGF-5 and stem cell growth factor. In some methods, cardiac-derived stem cells are administered in combination with an anti-inflammatory drug that blocks, reverses, or partially ameliorates inflammation associated with coronary artery disease. Suitable anti-inflammatory drugs include Mac-1 and antibodies to L-, E- and P-selection (Springer, Nature 346, 425-433 (1990); Osborn, Cell 62, 3 (1990). ; Hy
nes, Cell 69, 11 (1992)). Heart-derived stem cells can be further administered with diluents, ACE inhibitors, and β-adrenergic blockers.

【0057】 いくつかの方法では、幹細胞のレシピエント患者および細胞が採取されるドナ
ーは、アロタイプ拒絶を低減するためにHLA 適合化される。他の方法では、細胞
は、拒絶の危険性を低減するために、免疫抑制レジメン適用範囲下で投与される
。用いられ得る免疫抑制剤としては、シクロスポリン、コルチコステロイドおよ
びOKT3が挙げられる。他の方法では、治療されるべき患者から幹細胞を得ること
により、免疫応答が回避される。幹細胞は心臓組織の生検により得られ、再投与
前にin vitroで拡張され得る。あるいは、単離心臓由来幹細胞の本発明の提供が
示された場合、分化マーカーがこれらの細胞に関して同定され、細胞は治療され
る患者の血液から単離され得る。
In some methods, the stem cell recipient patient and the donor from which the cells are harvested are HLA-matched to reduce allotype rejection. In another method, the cells are administered under an immunosuppressive regimen to reduce the risk of rejection. Immunosuppressants that can be used include cyclosporine, corticosteroids and OKT3. In other methods, the immune response is circumvented by obtaining stem cells from the patient to be treated. Stem cells are obtained by biopsy of heart tissue and can be expanded in vitro before readministration. Alternatively, where provided for the present invention of isolated heart-derived stem cells, differentiation markers are identified for these cells and the cells can be isolated from the blood of the patient to be treated.

【0058】 VIII.薬剤スクリーニングにおける心臓由来幹細胞の使用 前記の心臓由来幹細胞は、細胞の増殖および/または分化を促進または阻害す
る場合の活性に関して化合物を検査するために用いられ得る。概して、検査中の
化合物は、任意に、代謝経路または当該表現型を促進または阻害することが知ら
れている他の薬剤の存在下で、心臓由来幹細胞の集団と接触され、そして検査さ
れる化合物が存在しない対照と比較して、表現型および代謝変化がモニタリング
される。
VIII. Use of Heart-Derived Stem Cells in Drug Screening The heart-derived stem cells described above can be used to test compounds for activity in promoting or inhibiting cell proliferation and / or differentiation. In general, the compound under test is contacted with a population of cardiac-derived stem cells, optionally in the presence of a metabolic pathway or other agent known to promote or inhibit the phenotype, and the compound to be tested. Phenotypic and metabolic changes are monitored as compared to controls in which no is present.

【0059】 検査される化合物としては、既知のまたは予測される増殖因子およびその類似
体、増殖または分化を促進する場合に活性を有することが予め分かっていない天
然化合物のライブラリーおよび化合物の組合せライブラリーが挙げられる。化合
物の大型組合せライブラリーは、Affymax, WO95/12608、Affymax, WO93/06121、
Columbia University, WO94/08051、Pharmacopeia, WO95/35503およびScripps,
WO95/30642(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)に記載された
コード化合成ライブラリー(ESL)法により構築され得る。ペプチドライブラリー
は、ファージ表示法によっても生成され得る(例えば、Devlin, WO91/18980参照
)。
Compounds to be tested include known or predicted growth factors and analogs thereof, libraries of natural compounds not previously known to have activity in promoting growth or differentiation and live combinations of compounds. Rally. Large combinatorial libraries of compounds include Affymax, WO95 / 12608, Affymax, WO93 / 06121,
Columbia University, WO94 / 08051, Pharmacopeia, WO95 / 35503 and Scripps,
It can be constructed by the coded synthetic library (ESL) method described in WO95 / 30642, the contents of which are incorporated herein by reference. Peptide libraries can also be generated by phage display (see, eg, Devlin, WO91 / 18980).

【0060】 心臓由来幹細胞を心細胞に増殖および/または分化させる化合物は、心臓由来
幹細胞が有用であるような同一条件での治療薬として有用である。このような化
合物は、単独で投与されて内因性心臓由来幹細胞の増殖および分化を刺激するた
めに投与され得るし、あるいは外因性心臓由来幹細胞と一緒に投与され得る。こ
のような化合物は、増殖培地中で心臓由来幹細胞とそれらを接触させ、細胞数の
増大または3H−チミジンの取込みをモニタリングすることにより、増殖活性に 関してスクリーニングされる。化合物は、特徴的形態外見および前記のような分
化マーカーを有する細胞をモニタリングすることにより心細胞への分化の促進に
関してスクリーニングされる。
Compounds that cause cardiac-derived stem cells to proliferate and / or differentiate into cardiac cells are useful as therapeutics under the same conditions where cardiac-derived stem cells are useful. Such compounds can be administered alone to stimulate the proliferation and differentiation of endogenous heart-derived stem cells, or can be administered together with exogenous heart-derived stem cells. Such compounds are screened for proliferative activity by contacting them with heart-derived stem cells in a growth medium and monitoring cell number expansion or 3 H-thymidine incorporation. Compounds are screened for promotion of differentiation into cardiac cells by monitoring cells having a characteristic morphological appearance and differentiation markers as described above.

【0061】 同様に、化合物は、他の分化細胞型、例えば平滑筋細胞、骨格筋細胞、骨芽細
胞および軟骨細胞への心臓由来幹細胞の分化を促進する場合の活性に関してモニ
タリングされ得る。活性は、これらの細胞型の1つの特徴的形態学的外見および
分化マーカーを検出することにより検出される。前記の細胞型の1つへの分化を
促進する場合の活性を有する化合物は、骨、筋肉または軟骨の変性疾患を有する
患者を治療する場合に有用である。
Similarly, compounds can be monitored for activity in promoting differentiation of heart-derived stem cells into other differentiated cell types, such as smooth muscle cells, skeletal muscle cells, osteoblasts and chondrocytes. Activity is detected by detecting the characteristic morphological appearance and differentiation markers of one of these cell types. Compounds having activity in promoting differentiation into one of the above cell types are useful in treating patients with degenerative bone, muscle or cartilage disorders.

【0062】 脂肪細胞のようなある細胞型への幹細胞の分化を阻害する化合物は、いくつか
の環境においても有用である。例えば、脂肪細胞への分化を阻害する化合物は、
肥満症を治療する場合に用いられ得る。このような化合物は、そうでなければあ
る細胞型への幹細胞の分化をもたらし得る条件下で心臓由来幹細胞と試験中の化
合物を接触させ、そして化合物が含有されていない対照と比較して細胞型への変
換の頻度または程度の低減をモニタリングすることにより同定される。
Compounds that inhibit the differentiation of stem cells into certain cell types, such as adipocytes, are also useful in some circumstances. For example, compounds that inhibit adipocyte differentiation
It can be used in treating obesity. Such a compound can contact the compound under test with a heart-derived stem cell under conditions that could otherwise result in the differentiation of the stem cell into a cell type, and compare the cell type relative to a control containing no compound. Identified by monitoring the reduction in frequency or degree of conversion to

【0063】 本発明の細胞系列を用いてこのようにスクリーニングすること仁尾より治療剤
として同定された化合物は、製剤組成物としての治療的使用のために処方される
。化合物は、望ましい処方物によって、前記のような製薬上許容可能な、非毒性
の担体または希釈剤を含み得る。
Compounds identified as therapeutics from such screening using the cell lines of the present invention are formulated for therapeutic use as pharmaceutical compositions. The compounds may contain pharmaceutically acceptable, non-toxic carriers or diluents as described above, depending on the desired formulation.

【0064】 実施例 1.材料 a.筋細胞のための血清無含有培地 ダルベッコの変法イーグル培地/ハム栄養混合物F12(1:1;Gibco Laboratorie
s) インスリン(JRH 5C2059), 1μg/ml トランスフェリン(JRH 6K2222), 5μg/ml セレニウム(Aldrich Chem. Co. 20010/7), 1 nM チロキシン(Sigma T-0397), 1 nM アスコルビン酸(Sigma A-4034), 25μg/ml LiCl(Sigma L-0505), 1 nM
Embodiment 1 Material a. Serum-free medium for muscle cells Dulbecco's modified Eagle's medium / ham nutrient mixture F12 (1: 1; Gibco Laboratorie
s) Insulin (JRH 5C2059), 1 μg / ml transferrin (JRH 6K2222), 5 μg / ml selenium (Aldrich Chem. Co. 20010/7), 1 nM thyroxine (Sigma T-0397), 1 nM ascorbic acid (Sigma A- 4034), 25μg / ml LiCl (Sigma L-0505), 1 nM

【0065】 b.プレート化培地(PM) 15%HIA FBSを含有するダルベッコの変法イーグル培地/ハム栄養混合物F12(1
:1;Gibco Laboratories) c.筋細胞単離のための培地 ダルベッコの変法イーグル培地/ハム栄養混合物F12(1:1;Gibco Laboratori
es) DF 20 (20% HIA FBSを含有) DF 10 (10% HIA FBSを含有) DF 5(5% HIA FBSを含有) HIA FBS(HyCloneロット番号AEL4614)
B. Plated medium (PM) Modified Dulbecco's Eagle's medium / ham nutrient mixture F12 (1% ) containing 15% HIA FBS
: 1; Gibco Laboratories) c. Variant of medium Dulbecco for myocyte isolation Eagle's medium / Ham Nutrient Mixture F12 (1: 1; Gibco Laboratori
es) DF 20 (containing 20% HIA FBS) DF 10 (containing 10% HIA FBS) DF 5 (containing 5% HIA FBS) HIA FBS (HyClone lot number AEL4614)

【0066】 d.心臓組織消化のための酵素 コラゲナーゼ(Worthington LS004176), 2%溶液 DNアーゼ(Worthington LS002007),0.5%溶液 酵素はPBS(Gibco Laboratories)w/1%グルコース中に溶解されるD. Enzyme collagenase for heart tissue digestion (Worthington LS004176), 2% solution DNase (Worthington LS002007), 0.5% solution Enzyme is dissolved in PBS (Gibco Laboratories) w / 1% glucose

【0067】 e.パーコール精製 パーコール(Pharmacia #17-0891-01) 緩衝剤(1Xに関してはg/L;または10Xに関してはg/100ml),pH7を付加 6.8NaCl 1.0デキストロース 1.5NaH2PO4 0.4KCL 0.1MgSO4 4.76HEPES 0.02フェノールレッド−SigmaE. Percoll Purification Percoll (Pharmacia # 17-0891-01) Add buffer (g / L for 1X; or g / 100ml for 10X), pH7 6.8NaCl 1.0 Dextrose 1.5NaH 2 PO 4 0.4KCL 0.1MgSO 4 4.76HEPES 0.02 phenol red-Sigma

【0068】 試薬はすべて、使用前に0.22μMフィルターを通した。 9部(45 ml)のパーコール+1部(5 ml)の10xAds(フェノールレッドを 含有しない) 勾配工程を以下のように作製した:All reagents were passed through a 0.22 μM filter before use. 9 parts (45 ml) Percoll + 1 part (5 ml) 10xAds (no phenol red) gradient steps were made as follows:

【0069】[0069]

【表1】 [Table 1]

【0070】 f.ヒトフィブロネクチンプレート ストック溶液は1 mg/ml(1000μg/ml)である コーティング濃度 1μg/cm2 稀釈ストック溶液で10μg/ml(100X:20 ml SFM中に200μl)に プレート3 ML/60 mm組織培養皿 室温で1時間インキュベートする 残留物質を吸引する dH2Oを用いてプレートを注意深く濯ぐ−底面を擦らないようにする プレートを使用のために準備し、4℃で保存するF. Human fibronectin plate stock solution is 1 mg / ml (1000 µg / ml) Coating concentration 1 µg / cm 2 diluted stock solution to 10 µg / ml (100X: 200 µl in 20 ml SFM) Plate 3 ML / 60 mm tissue culture dish Incubate for 1 hour at room temperature Aspirate residual material Carefully rinse plate with dH 2 O-do not scrape bottom Prepare plate for use and store at 4 ° C

【0071】 2.p53欠損マウスからの非付着性心臓由来幹細胞の単離 本実施例では、コードを用いて月を示す。したがって、A、BおよびCは、A
で始まる連続月を示す。 A/19に、10匹のp53-/-雌マウス(約2ヶ月齢)からの心臓を以下のように消化 した: 1)心臓を、最小容量のPBS(-)中で鋏で細かく切った。 2)PBS(-)+1%グルコースを付加して、最終容量を18 mlとした。 3)1 mlのDNアーゼおよび1 mlのコラゲナーゼを付加した。
2. Isolation of non-adherent heart-derived stem cells from p53-deficient mice In this example, the code is used to indicate the month. Thus, A, B and C are A
Indicates consecutive months starting with. On A / 19, hearts from 10 p53-/-female mice (about 2 months old) were digested as follows: 1) Hearts were minced with scissors in a minimum volume of PBS (-) . 2) PBS (-) + 1% glucose was added to bring the final volume to 18 ml. 3) 1 ml of DNase and 1 ml of collagenase were added.

【0072】 4)懸濁液を、回転振盪器上の50 mlファルコン管中で、37℃で30分間攪拌し た。 5)この最初の上清は、それが主としてRBC 破砕片および繊維芽細胞を含有す
るので廃棄した。 6)心臓が完全に消化されるまで、工程2〜5を繰り返した。 7)各々30分の攪拌時間後(廃棄された最初の消化物は除く)、上清を取り出
し、20 mlのDF20に付加した。DF20を含有する上清を、1650 rpmで、4℃で10分間
回転させた。その結果生じたペレットを取っておいて、10 mlのDF10中に再懸濁 させ、氷上に保持した。
4) The suspension was stirred at 37 ° C. for 30 minutes in a 50 ml Falcon tube on a rotary shaker. 5) This first supernatant was discarded as it mainly contained RBC debris and fibroblasts. 6) Steps 2-5 were repeated until the heart was completely digested. 7) After a stirring time of 30 minutes each (except for the first digest that was discarded), the supernatant was removed and added to 20 ml of DF20. The supernatant containing DF20 was spun at 1650 rpm for 10 minutes at 4 ° C. The resulting pellet was saved, resuspended in 10 ml of DF10, and kept on ice.

【0073】 8)心臓の完全消化後、ペレットを併合(5ペレット/50 mlファルコン管) し、1650 rpmで、4℃で10分間回転させた。 9)その結果生じた最終ペレットを1.082 gm/mlパーコール(12 ml)中に再懸
濁した。 10)パーコール勾配を、以下のように50 mlファルコン管中に調製した: 12 mlの1.050 gm/mlパーコールを投入し、次に12 mlの1.060 gm/mlパーコール
を底から投入した後、1.082 gm/mlパーコール中の細胞懸濁液を底から投入した 。50 mlファルコン管をBeckman CS-6R遠心管中で3000 rpmで室温で30分間回転さ
せた。
8) After complete digestion of the heart, the pellets were combined (5 pellets / 50 ml Falcon tube) and spun at 1650 rpm for 10 minutes at 4 ° C. 9) The resulting final pellet was resuspended in 1.082 gm / ml Percoll (12 ml). 10) A Percoll gradient was prepared in a 50 ml Falcon tube as follows: 12 ml of 1.050 gm / ml percoll were charged, followed by 12 ml of 1.060 gm / ml percoll from the bottom, followed by 1.082 gm. Cell suspension in / ml Percoll was injected from the bottom. 50 ml Falcon tubes were spun in a Beckman CS-6R centrifuge tube at 3000 rpm for 30 minutes at room temperature.

【0074】 11)下部1.082 gm/mlパーコールと中間の1.06 gm/mlパーコール層との間の バンドにおけるその結果生じた筋細胞分画を取り出して、等容量のDF10を付加し
た。 12)筋細胞分画を1650 rpmで室温度10分間回転させた。 13)その結果生じたペレットは3.75 x 106細胞を含有し、これを5 ml DF5中
の5つのウエル中に等しくプレート化した。 14)A/20に、培地を6ウエル組織培養プレート中のプレート化培地(PM)に
代えた、これを、A/22およびA/25に新鮮なPMと取り換えた。付着性拍動心細胞
がA/20〜A/25に出現したが、しかし数は低減していた。さらに、極小懸濁細胞が
ウエル中に存在した。
11) The resulting myocyte fraction in the band between the lower 1.082 gm / ml Percoll and the intermediate 1.06 gm / ml Percoll layer was removed and an equal volume of DF10 was added. 12) The myocyte fraction was spun at 1650 rpm for 10 minutes at room temperature. 13) The resulting pellet contained 3.75 × 10 6 cells, which were plated equally in 5 wells in 5 ml DF5. 14) At A / 20, the medium was replaced with plating medium (PM) in a 6-well tissue culture plate, which was replaced with fresh PM at A / 22 and A / 25. Adherent beating heart cells appeared at A / 20-A / 25, but the number was reduced. In addition, minimal suspended cells were present in the wells.

【0075】 15)A/26に、これらの懸濁細胞を、PM、PM+1% ウマ血清(HS)およびPM+10%
HS(HyClone, Logan, Utah)中に1:3 分割した。 16)B/01に、PM+1%ウマ血清(HS)およびPM+10%HS中の懸濁細胞をT25フラス
コ(0.5 mlの細胞懸濁液+4.5mlの1%HSまたは10%HSを含有する新鮮なPM)中に1
:10分割した。B/15に、PM+1%HS中の懸濁細胞を1:1分割した。フラスコは、C/19 までは再び操作しなかった。フラスコを95%O2および5%CO2中で37℃でインキュベ
ートした。
15) In A / 26, these suspension cells were mixed with PM, PM + 1% horse serum (HS) and PM + 10%
1: 3 split in HS (HyClone, Logan, Utah). 16) In B / 01, suspend cells in PM + 1% horse serum (HS) and PM + 10% HS in a T25 flask (0.5 ml of cell suspension + 4.5 ml of 1% HS or 10% HS). 1) in fresh PM containing
: 10 divided. For B / 15, cells in suspension in PM + 1% HS were split 1: 1. The flask was not operated again until C / 19. The flask was incubated at 37 ° C. in 95% O 2 and 5% CO 2 .

【0076】 C/19に、PM+10%HS中に保持した細胞は光屈折およびトリパンブルー排除により
依然として生育可能であった。PM中の細胞だけが生育可能でなかった。PMおよ
び1%HS中の細胞は、付着細胞になっていた。これに関しては以下で詳細に説明す
る。懸濁細胞密度は、血球計数器を用いて、6 x 106/mlであることが確定された
At C / 19, cells retained in PM + 10% HS were still viable by photorefractive and trypan blue exclusion. Only cells in PM were not viable. Cells in PM and 1% HS became adherent cells. This will be described in detail below. The suspended cell density was determined to be 6 × 10 6 / ml using a hemocytometer.

【0077】 さらに、C/19に、PM+10%HS中で増殖した細胞を1500 rpmで10分間回転し、血清
無含有培地(SFM)、SFM+1%HS、SFM+10%HS、PM、PM+1%HSまたはPM+10%HS中に0.5
x 106/mlで再懸濁した。 C/26に、PM+10%HS中の懸濁細胞は8.5 x 105/mlであったが、一方、SFM+10%HS 中の懸濁細胞は8.75 x 105/mlであった。これらの懸濁細胞(SFMおよびPM細胞の 両方)の半分を、PM+10%HSまたはSFM+10%HS中に再懸濁して、種々のサイトカイ ンおよび増殖因子の存在下でメチルセルロース上でプレート化した。懸濁細胞は
、培養中で12日後でさえ、コロニーを形成しなかったが、これは細胞が原始幹細
胞であることを示唆する。
Further, on C / 19, cells grown in PM + 10% HS were spun at 1500 rpm for 10 minutes, serum-free medium (SFM), SFM + 1% HS, SFM + 10% HS, PM 0.5 in PM + 1% HS or PM + 10% HS
and resuspended in x 10 6 / ml. At C / 26, cells suspended in PM + 10% HS were 8.5 × 10 5 / ml, while cells suspended in SFM + 10% HS were 8.75 × 105 / ml. Half of these suspension cells (both SFM and PM cells) are resuspended in PM + 10% HS or SFM + 10% HS and re-suspended on methylcellulose in the presence of various cytokines and growth factors. Plated. The suspended cells did not form colonies even after 12 days in culture, suggesting that the cells are primitive stem cells.

【0078】 この時点で、10%HS中で懸濁細胞を培養した場合、細胞に強い影響を有意に及 ぼすとは思われず、したがって細胞をPMのみまたはSFM のみの中で継代培養した
。短パルストリチウム−チミジン取込みにより確定して、zFGF-5(150 pg/ml)は
細胞の増殖を2.5〜5.0倍増強し、幹細胞因子(SCF 10 ng/ml)は約1.0〜2.0倍増 強した。
At this point, culturing suspension cells in 10% HS does not appear to have a significant effect on the cells, and therefore cells were subcultured in PM only or SFM only . Determined by short pulse tritium-thymidine incorporation, zFGF-5 (150 pg / ml) enhanced cell proliferation by 2.5-5.0 fold and stem cell factor (SCF 10 ng / ml) by about 1.0-2.0 fold.

【0079】 PM中の10 ng/ml SCFによる懸濁細胞の1ヶ月処置は、SCF/PM由来細胞と呼ばれ
る混合系列の細胞の付着層の出現を生じた。これに対比して、SFM 中のSCF での
懸濁細胞の処置は、付着細胞系列を生じなかったが、これは、SCF の他に、PM中
に見出される15%FBS中に存在する何らかのその他の増殖因子が不可欠である
ことを意味する。PM中のSCF を含入するフラスコにzFGF-5(150 pg/ml)を付加す
ると付着細胞系列の誘導を阻止したが、これはzFGF-5がSCF の分化活性を遮断し
たことを示唆する。
One month treatment of suspension cells with 10 ng / ml SCF in PM resulted in the appearance of an adherent layer of a mixed lineage of cells called SCF / PM derived cells. In contrast, treatment of suspension cells with SCF in SFM did not give rise to adherent cell lines, which, in addition to SCF, did not contain any other present in 15% FBS found in PM. Growth factors are essential. Addition of zFGF-5 (150 pg / ml) to flasks containing SCF in PM blocked induction of adherent cell lines, suggesting that zFGF-5 blocked the differentiation activity of SCF.

【0080】 光学顕微鏡により、SCF/PM由来細胞の形態は、心細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞
、平滑筋細胞および骨格筋細胞を含む系列を示唆した。心細胞様細胞は、葉巻き
タバコまたは流木の外観を有した。軟骨細胞様細胞は、巣または玉石舗装道路の
外観を有した。繊維芽細胞は長く且つ細長かった。平滑筋細胞の表現型を有する
細胞は、不定形または星形で、骨格筋細胞はペンの形状を有した。筋芽細胞は、
繊維芽細胞と骨格筋細胞の中間であった。他の系列がおそらくは存在し、免疫組
織科学、免疫蛍光およびFACS分析を用いて特性化し得る。
By light microscopy, the morphology of the SCF / PM-derived cells suggested a lineage including cardiac cells, chondrocytes, fibroblasts, smooth muscle cells and skeletal muscle cells. Cardiac-like cells had the appearance of cigars or driftwood. The chondrocyte-like cells had the appearance of a nest or cobblestone pavement. Fibroblasts were long and elongated. Cells with the smooth muscle cell phenotype were amorphous or star-shaped, and skeletal muscle cells had the shape of a pen. Myoblasts are
It was intermediate between fibroblasts and skeletal muscle cells. Other lines are probably present and can be characterized using immunohistochemistry, immunofluorescence and FACS analysis.

【0081】 3.付着性心臓由来幹細胞 C/19に、PM+1%HS 中に保持した細胞は、混合形態を有する付着細胞に分化して
いた。これらの細胞をトリプシン処理し、ペレット化した後、SFM 、SFM+1%HS、
SFM+10%HS、PM、PM+1%HSまたはPM+10%HS中に1:6分割した。 C/26に、異なる培地またはHS濃度は付着細胞形態にいかなる顕著な影響も及ぼ
さなかったので、PMのみの中で付着細胞を拡張させた。光学顕微鏡により、付着
細胞は、周皮細胞、繊維芽細胞、心細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞を含む混合集
団であるように見える。
[0081] 3. Cells retained in PM + 1% HS in adherent heart-derived stem cells C / 19 were differentiated into adherent cells having a mixed morphology. After trypsinizing these cells and pelleting, SFM, SFM + 1% HS,
1: 6 split in SFM + 10% HS, PM, PM + 1% HS or PM + 10% HS. At C / 26, adherent cells were expanded in PM alone, as different media or HS concentrations did not have any significant effect on adherent cell morphology. By light microscopy, the adherent cells appear to be a mixed population comprising pericytes, fibroblasts, heart cells, smooth muscle cells, skeletal muscle cells.

【0082】 付着細胞をC/08にサブクローニングした。サブクローニングから、11のクロー
ンを得て、95%O2/5%CO2中で37℃でプレート化培地上で拡張させた。細胞を、以 下の判定基準により特性化した。 (1)光学顕微鏡による形態 (2)アルカリ性ホスファターゼ染色(周皮細胞、骨芽細胞前駆体および軟骨
細胞前駆体ならびに成熟骨芽細胞および軟骨細胞を同定する) (3)アセチル化LDL 取込み(内皮細胞マーカー)
The adherent cells were subcloned into C / 08. From subcloning, 11 clones were obtained and expanded on plated media at 37 ° C. in 95% O 2 /5% CO 2 . Cells were characterized according to the following criteria. (1) Light microscopic morphology (2) Alkaline phosphatase staining (identifies pericytes, osteoblast precursors and chondrocyte precursors and mature osteoblasts and chondrocytes) (3) Acetylated LDL uptake (endothelial cells) marker)

【0083】 (4)MF-20Ab(マウス抗成体ニワトリ胸ミオシン。マウスミオシンと交差作 用し、成体骨格および心臓筋細胞ミオシンの両方を検出する) (5)M0636(Dako #5/56マウス抗ヒト筋肉アクチン;心臓、骨格および平滑 筋筋細胞中のαアクチンならびに平滑筋筋細胞中のγアクチンを認識する) (6)zFGF、酸性FGF および塩基性FGF に対する有糸分裂応答。この検定は、
増殖能力に関して検査する。細胞をPM中の96ウエルプレート中でプレート化して
、増殖させて集密にした後、血清無含有培地に切り換えて、24時間後に、増殖因
子およびトリチウムチミジンを付加した。
(4) MF-20Ab (mouse anti-adult chicken breast myosin; cross-acts with mouse myosin to detect both adult skeletal and cardiac myocyte myosin) (5) M0636 (Dako # 5/56 mouse Human muscle actin; recognizes α-actin in heart, skeletal and smooth muscle cells and γ-actin in smooth muscle cells. (6) Mitotic response to zFGF, acidic FGF and basic FGF. This test is
Inspect for growth potential. Cells were plated in 96-well plates in PM and expanded to confluence before switching to serum-free medium and 24 hours later growth factors and tritiated thymidine were added.

【0084】 (7)ノーザンブロッティングにより同定されるzFGF-5 mRNAの産生。これは 心細胞系列細胞により高濃度で発現される。 (8)増殖および/または分化能力を同定するための接触阻害またはSFM 中通
過により誘導される分化。 (9)骨芽細胞を同定するためのアスコルビン酸/□−グリセロホスフェート
(AA/□-GP)により誘導される分化。
(7) Production of zFGF-5 mRNA identified by Northern blotting. It is expressed at high concentrations by cardiac cell lineage cells. (8) Differentiation induced by contact inhibition or passage through SFM to identify proliferation and / or differentiation potential. (9) Ascorbic acid / □ -glycerophosphate for identifying osteoblasts
(AA / □ -GP) induced differentiation.

【0085】 (a)クローン単離前にPM+1%HS 中で増殖される混合集団 この集団中の細胞は、周皮細胞、繊維芽細胞、心細胞、平滑筋筋細胞、骨格筋
筋細胞およびその他の細胞の異なる形態的特徴を示した。 約20〜25%の細胞がアルカリ性ホスファターゼに対して陽性であったが、これ
は骨芽細胞または軟骨細胞系列の細胞を示す。全細胞がアセチル化LDL取込み
に対して陰性であったが、これは、内皮細胞の非存在を示す。全細胞がMF−20
結合に対して陰性であったが、これは最終的分化骨細胞の非存在を示す。全細胞
がM0636結合に対して陽性であったが、これは心細胞、筋細胞、骨格筋細胞およ び平滑筋細胞の前駆体の存在を示す。
(A) Mixed population grown in PM + 1% HS prior to clone isolation Cells in this population include pericytes, fibroblasts, heart cells, smooth muscle cells, skeletal muscle cells And different morphological characteristics of other cells. About 20-25% of the cells were positive for alkaline phosphatase, indicating cells of the osteoblast or chondrocyte lineage. All cells were negative for acetylated LDL uptake, indicating the absence of endothelial cells. All cells are MF-20
Negative for binding, indicating the absence of terminally differentiated bone cells. All cells were positive for M0636 binding, indicating the presence of precursors of heart, muscle, skeletal and smooth muscle cells.

【0086】 細胞は、zFGF-5(cFGF)、酸性FGF(aFGF)および塩基性FGF に対する有糸分裂応 答を示した。bFGFは、有糸分裂応答を誘導するのに最も効力があった。応答は、
濃度依存性様式で、1 pg/mlから1□g/mlに増大した。 血清無含有培地での処理時に、細胞は中等度の増殖を示し、目玉焼きに似た外
観を有する細胞に分化した。この外観は、初期段階筋細胞を示唆する。 アスコルビン酸/β-GP での処理時に、細胞は、形態が6日目までに軟骨様細
胞に分化した。鉱化は25日目後でさえ起こらなかったが、これは骨芽細胞系列細
胞の非存在を示す。
The cells showed a mitotic response to zFGF-5 (cFGF), acidic FGF (aFGF) and basic FGF. bFGF was most effective in inducing a mitotic response. The response is
Increased from 1 pg / ml to 1 □ g / ml in a concentration dependent manner. Upon treatment with serum-free medium, cells exhibited moderate growth and differentiated into cells with a fried egg-like appearance. This appearance suggests early stage myocytes. Upon treatment with ascorbic acid / β-GP, the cells differentiated into chondroid cells by day 6 in morphology. Mineralization did not occur even after day 25, indicating the absence of osteoblast lineage cells.

【0087】 クローン1D9: 3aに前記した混合集団の単一細胞から、クローン1D9を単離した。1D9から増殖
したいくつかの細胞は心細胞の形態を示し、他の細胞は異なる形態を示した。2
〜3の細胞は、アルカリ性ホスファターゼに対してかすかに陽性に染まった。細
胞はアセチル化LDLを取り込まなかった。MF-20は細胞と結合しなかった。M06
36は細胞と結合したが、これはいくつかの細胞が平滑筋、骨格筋および/または
心細胞系列のものであったことを示す。
Clone 1D9 : Clone 1D9 was isolated from a single cell of the mixed population described above in 3a. Some cells grown from 1D9 exhibited cardiac cell morphology, and others exhibited different morphologies. 2
~ 3 cells stained slightly positive for alkaline phosphatase. Cells did not take up acetylated LDL. MF-20 did not bind to the cells. M06
36 bound cells, indicating that some cells were of the smooth muscle, skeletal muscle and / or cardiac cell lineage.

【0088】 zFGF、酸性FGF および塩基性FGF はすべて、有糸分裂応答を誘導し、bFGFが最
も効力があった。血清無含有培地は緩徐増殖を誘導したが、しかし明白な形態的
変化は誘導しなかった。接触依存分化は、形態で認識して、軟骨細胞、心細胞お
よびその他の細胞型を産生した。アスコルビン酸/β-GP処理は、6日目に軟骨様
細胞の外観を生じた。鉱化は25日目後でさえ起こらなかった。これらの結果は、
クローン1D9が異なる系列の分化細胞を生じることを示す。
[0088] zFGF, acidic FGF and basic FGF all induced a mitotic response, with bFGF being the most potent. Serum-free medium induced slow growth, but no obvious morphological changes. Contact-dependent differentiation has produced chondrocytes, heart cells and other cell types, recognizing in morphology. Ascorbic acid / β-GP treatment resulted in the appearance of chondrocyte-like cells on day 6. Mineralization did not occur even after 25 days. These results
Figure 9 shows that clone 1D9 gives rise to a different lineage of differentiated cells.

【0089】 クローン2E7: 2E7から拡張された細胞は、筋芽細胞(骨格筋細胞/繊維芽細胞/脂肪細胞前 駆体)の形態を有する。 細胞はアルカリ性ホスファターゼ染色、アセチル化LDL 取込みおよびMF-20 結
合に対して陰性であった。細胞はM0636結合に対して陽性であったが、これは平 滑筋、骨格筋および/または心筋細胞の前駆体の存在を示す。
Clone 2E7 : Cells expanded from 2E7 have the form of myoblasts (skeletal muscle cells / fibroblasts / adipocyte precursors). Cells were negative for alkaline phosphatase staining, acetylated LDL uptake and MF-20 binding. Cells were positive for M0636 binding, indicating the presence of precursors of smooth muscle, skeletal muscle and / or cardiomyocytes.

【0090】 細胞は、zFGF-5、酸性FGF および塩基性FGF に応答して増殖し、塩基性FGF が
最も効力があった。血清無含有培地での処理時に、細胞は増殖し、形態を変えて
、大型多角細胞として出現したが、これは初期段階筋細胞であり得る。細胞はMF
-20 に対して陰性であった。アスコルビン酸/β-GP での処理時に、細胞は11日
目に「山稜様」構造に分化した。鉱化は25日目後でも観察されなかった。
Cells proliferated in response to zFGF-5, acidic FGF and basic FGF, with basic FGF being the most potent. Upon treatment with serum-free medium, cells proliferated, changed morphology, and appeared as large polygonal cells, which may be early stage myocytes. Cells are MF
Was negative for -20. Upon treatment with ascorbic acid / β-GP, cells differentiated into a “ridge-like” structure on day 11. No mineralization was observed after 25 days.

【0091】 クローン1G11: クローン1G11も、前記の付着性P53欠損細胞の混合集団から単一細胞として単 離した。1G11から拡張された細胞は骨格筋細胞、平滑筋細胞、心細胞およびその
他の細胞型を有した。約20〜25%の細胞が、アルカリ性ホスファターゼに対して
陽性に染まった。細胞は、zFGF-5、酸性FGF および塩基性FGF に対して有糸分裂
応答を示し、bFGFが最も効力があり、bFGFおよびaFGFは同等に活性であった。血
清無含有培地の付加は、緩徐増殖速度および星形細胞の外観を生じたが、これは
筋細胞前駆体である。細胞はMF-20 と結合しなかった。アスコルビン酸/β-GP
での処理は、25日目後でさえ鉱化を生じなかった。
Clone 1G11 : Clone 1G11 was also isolated as a single cell from the mixed population of adherent P53-deficient cells. Cells expanded from 1G11 had skeletal muscle cells, smooth muscle cells, heart cells and other cell types. About 20-25% of the cells stained positive for alkaline phosphatase. Cells showed a mitotic response to zFGF-5, acidic FGF and basic FGF, with bFGF being the most potent and bFGF and aFGF being equally active. Addition of serum-free medium resulted in slow growth rates and the appearance of astrocytes, which are myocyte precursors. Cells did not bind to MF-20. Ascorbic acid / β-GP
Treatment did not result in mineralization even after 25 days.

【0092】 クローン2B6: このクローンは、骨格筋細胞、平滑筋細胞、心細胞およびその他の細胞型の形
態を示した。細胞はアルカリ性ホスファターゼ染色ならびにアセチル化LDL 取込
み、MF-20 結合に対して陰性であった。細胞はbFGFおよびaFGFに対する有糸分裂
応答を示したが、zFGF-5に対しては示さなかった。SFM-誘導性分化およより遅い
増殖速度は、より厚い、棒形細胞を生じた。アスコルビン酸/β-GP での処理は
、11日目に「山稜様」構造に一緒に集まる細胞を生じた。25日目後でさえ鉱化を
生じなかった。
Clone 2B6 : This clone exhibited the morphology of skeletal muscle cells, smooth muscle cells, heart cells and other cell types. Cells were negative for alkaline phosphatase staining as well as acetylated LDL uptake and MF-20 binding. Cells showed a mitotic response to bFGF and aFGF, but not zFGF-5. SFM-induced differentiation and slower growth rates resulted in thicker, rod-shaped cells. Treatment with ascorbic acid / β-GP resulted in cells that collected together on day 11 in a “ridge-like” structure. No mineralization occurred even after 25 days.

【0093】 クローン2A7: このクローンは、筋芽細胞(骨格筋細胞/繊維芽細胞/脂肪細胞前駆体)の形
態を示した。 細胞はアルカリ性ホスファターゼ染色、アセチル化LDL 取込み、MF-20 結合に
対して陰性であった。細胞はM0636結合に対してわずかに陽性であった。細胞は 、zFGF-5、酸性FGF および塩基性FGF に対して有糸分裂応答を示した。aFGFおよ
びbFGFが最も効力があり、3つのFGF すべてが同等に活性であった。SFM は増殖
速度または形態に何の変化も引き起こさなかった。アスコルビン酸/β-GP 処理
は、25日目後でも鉱化を生じなかった。
Clone 2A7 : This clone exhibited the morphology of myoblasts (skeletal muscle cells / fibroblasts / adipocyte precursors). Cells were negative for alkaline phosphatase staining, acetylated LDL uptake, and MF-20 binding. Cells were slightly positive for M0636 binding. Cells showed a mitotic response to zFGF-5, acidic FGF and basic FGF. aFGF and bFGF were the most potent, with all three FGFs equally active. SFM did not cause any changes in growth rate or morphology. Ascorbic acid / β-GP treatment did not result in mineralization even after 25 days.

【0094】 クローン2G7: このクローンは、多核化心細胞およびその他の細胞型の形態を有した。いくつ
かの細胞がアルカリ性ホスファターゼ染色に対して陽性であった。細胞は、アセ
チル化LDL 取込みおよびMF-20 結合に対して陰性であった。細胞はM0636結合に 対して陽性であった。細胞は、zFGF-5、酸性FGF および塩基性FGF に対して有糸
分裂応答を示し、bFGFが最も効力があり、aFGFおよびbFGFは同等に活性であった
。SFM は中等度の増殖速度を誘導したが、明白な形態学的変化は誘導しなかった
。細胞はMF-20 結合に対して陰性であった。アスコルビン酸/β-GP 処理は、25
日目後でも鉱化を生じなかった。
Clone 2G7 : This clone had the morphology of multinucleated heart cells and other cell types. Some cells were positive for alkaline phosphatase staining. Cells were negative for acetylated LDL uptake and MF-20 binding. Cells were positive for M0636 binding. Cells showed a mitotic response to zFGF-5, acidic FGF and basic FGF, with bFGF being the most potent and aFGF and bFGF equally active. SFM induced a moderate growth rate but no obvious morphological changes. Cells were negative for MF-20 binding. Ascorbic acid / β-GP treatment is 25
No mineralization occurred after the day.

【0095】 クローン2F11: このクローンは、筋芽細胞(骨格筋細胞/繊維芽細胞/脂肪細胞前駆体)の形
態を有した。5%の細胞がアルカリ性ホスファターゼで染まった。細胞は、アセ
チル化LDL 取込み、MF-20 結合およびM0636結合に対して陰性であった。 SFM は中等度の増殖速度を誘導して、星形細胞を生じた。アスコルビン酸/β
-GP は、11日目に「山稜様」構造に集まる細胞を生じた。 25日目後でも鉱化(mineralization)を生じなかった。
Clone 2F11 : This clone had the morphology of myoblasts (skeletal muscle cells / fibroblasts / adipocyte precursors). 5% of the cells stained with alkaline phosphatase. Cells were negative for acetylated LDL uptake, MF-20 binding and M0636 binding. SFM induced a modest growth rate, resulting in astrocytes. Ascorbic acid / β
-GP produced cells that gathered in a “ridge-like” structure on day 11. After 25 days, no mineralization occurred.

【0096】 クローン2A6: これらの細胞は、筋芽細胞の星形外観特徴を有した。細胞はアルカリ性ホスフ
ァターゼ染色に対して陰性、アセチル化LDL 取込みに対して陰性、MF-20 結合に
対して陰性、そしてM0636 結合に対して陰性であった。細胞は、zFGF-5、酸性FG
F および塩基性FGF に対して有糸分裂応答を示し、bFGFが最も効力があり、3つ
のFGF はすべて同等に活性であった。SFM 処理は中等度の増殖を生じ、多少大型
の星形細胞の外観を生じた。アスコルビン酸/β-GP 処理は、11日目に「山稜様
」構造に集まる細胞伴う分化を誘導した(多数の構造が明らかであった)。25日
目後でも鉱化を生じなかった。
Clone 2A6 : These cells had the myoblast star-shaped appearance. Cells were negative for alkaline phosphatase staining, negative for acetylated LDL uptake, negative for MF-20 binding, and negative for M0636 binding. Cells are zFGF-5, acidic FG
It showed a mitotic response to F and basic FGFs, with bFGF being the most potent and all three FGFs being equally active. SFM treatment resulted in moderate proliferation and a somewhat larger stellate cell appearance. Ascorbic acid / β-GP treatment induced differentiation with cells that clustered in “ridge-like” structures on day 11 (many structures were evident). No mineralization occurred even after 25 days.

【0097】 クローン2G12: これらの細胞は、心細胞、骨格筋細胞、平滑筋細胞およびその他の細胞型の形
態を示した。細胞はアルカリ性ホスファターゼ染色、アセチル化LDL 取込み、MF
-20 結合、M0636 結合に対して陰性であった。
Clone 2G12 : These cells exhibited the morphology of heart cells, skeletal muscle cells, smooth muscle cells and other cell types. Cells were stained for alkaline phosphatase, acetylated LDL uptake, MF
-20 binding, negative for M0636 binding.

【0098】 細胞はbFGFおよびaFGFに対する有糸分裂応答を示した。bFGFおよびcF
GFは同等に効力があり、10 fg/mlから1□g/mlまで活性であった。FGF 刺激は元
の懸濁細胞先祖集団を再生し、zFGF-5 mRNAを生じた。zFGF-5の150 pg/ml(1日 )刺激は、形態で明らかな成体心細胞を生じた。5日間の処理は、積み藁構造、
山稜および飼い葉桶の形態を生じた。接触依存性分化は、心細胞、軟骨細胞およ
びその他の細胞型を産生した。アスコルビン酸/β-GP 処理は分化を生じ、6日
目に大型細胞を産生した。25日目後でさえ鉱化を生じなかった。
The cells showed a mitotic response to bFGF and aFGF. bFGF and cF
GF was equally potent, active from 10 fg / ml to 1 □ g / ml. FGF stimulation regenerated the original suspension cell progenitor population and produced zFGF-5 mRNA. Stimulation of zFGF-5 at 150 pg / ml (1 day) resulted in adult cardiac cells morphologically apparent. 5 days treatment, stack structure,
A ridge and trough morphology resulted. Contact-dependent differentiation produced heart cells, chondrocytes and other cell types. Ascorbic acid / β-GP treatment resulted in differentiation, producing large cells on day 6. No mineralization occurred even after 25 days.

【0099】 クローン2D6: 細胞は、サブクローニングした場合、星形または積み藁外観を有したが、これ
は、筋芽細胞(骨格筋細胞/繊維芽細胞/脂肪細胞前駆体)を示唆する。細胞は
アセチル化LDL 取込みに対して陰性で、アルカリ性ホスファターゼ染色に対して
陰性で、MF-20 結合に対して陰性で、そしてM0636 結合に対して陽性であった。
SFM 処理は迅速増殖、ならびに積み藁または星形外観の喪失を生じた。アスコル
ビン酸/β-GP 処理は、6日目に軟骨様細胞の外観を生じた。25日目後でさえ鉱
化を生じなかった。
Clone 2D6 : The cells had a star-shaped or stacked appearance when subcloned, suggesting myoblasts (skeletal muscle cells / fibroblasts / adipocyte precursors). Cells were negative for acetylated LDL uptake, negative for alkaline phosphatase staining, negative for MF-20 binding, and positive for M0636 binding.
SFM treatment resulted in rapid growth as well as loss of the straw or star appearance. Ascorbic acid / β-GP treatment resulted in the appearance of cartilage-like cells on day 6. No mineralization occurred even after 25 days.

【0100】 クローン2H6: 細胞は、心細胞およびその他の細胞の形態を示した。細胞はアルカリ性ホスフ
ァターゼ染色、アセチル化LDL 取込み、MF-20 結合に対して陰性で、そしてM063
6 結合に対して陽性であった。細胞はzFGF-5、酸性FGF および塩基性FGF に対す
る有糸分裂応答を示した。bFGFが最も効力があり、3つのFGF すべてが同等に活
性であった。SFM 処理は増殖速度低減、プラスチックへの付着低減および大型多
角細胞の外観を生じた。アスコルビン酸/β-GP による処理は、11日目に「山稜
様」構造に一緒に集まる細胞を生じた。25日目後でさえ鉱化を生じなかった。
Clone 2H6 : The cells showed the morphology of heart cells and other cells. Cells were negative for alkaline phosphatase staining, acetylated LDL uptake, MF-20 binding, and M063
6 Positive for binding. Cells showed a mitotic response to zFGF-5, acidic FGF and basic FGF. bFGF was the most potent and all three FGFs were equally active. SFM treatment resulted in reduced growth rate, reduced adherence to plastic, and the appearance of large polygonal cells. Treatment with ascorbic acid / β-GP resulted in cells that gathered together on day 11 in a “ridge-like” structure. No mineralization occurred even after 25 days.

【0101】 5.新生仔マウスからの心臓由来幹細胞の単離 1)1〜4日齢新生仔(マウス)を頸部転位により屠殺して、70%ETOH 浴中に入
れた。10〜15匹の新生仔が収集された場合、1匹を背中を上にして入れ、正中腺
胸骨切開を実施する。鉗子を用いて胸腔に圧力を適用し、心臓を飛び出させると
、心室を容易に切開できる。心室を氷冷PBS(氷上のPBS を含入する50 mlファル コン管)中に入れ、各管に約100個の心室を入れる。 2)全心臓が収集されたら、PBS 中で数回濯ぐ。次に最小容量のPBS 中で心臓
組織を鋏で細切して、再びPBS 中で数回濯ぐ(全赤血球および破砕片が除去され
るまで濯ぐ)。工程3)から、PBS には1%グルコースを補足する。
[0101] 5. Isolation of heart-derived stem cells from neonatal mice 1) 1-4 day old neonates (mouse) were killed by cervical dislocation and placed in a 70% ETOH bath. If 10-15 newborns are collected, one is placed back-up and a midline sternotomy is performed. When pressure is applied to the thoracic cavity using forceps and the heart is ejected, the ventricles can be easily opened. Ventricles are placed in ice-cold PBS (50 ml Falcon tubes containing PBS on ice), and each tube contains approximately 100 ventricles. 2) Once the whole heart has been collected, rinse several times in PBS. The heart tissue is then minced with scissors in a minimum volume of PBS and rinsed several times in PBS again (rinsing until all red blood cells and debris are removed). From step 3), PBS is supplemented with 1% glucose.

【0102】 3)a)解離を始めるために、心臓を18 ml PBS中で生育させる。 b)DNアーゼ/コラゲナーゼの1 mlの各ストック溶液を付加する。 4)37℃で30分間、回転振盪器上で攪拌する(1.消化物)。 5)1.消化物から上清を捨てるが、これは主に繊維芽細胞、赤血球および破
砕片を含有する。 6)a)解離を始めるために、心臓を18 ml PBS中で生育させる。 b)DNアーゼ/コラゲナーゼの1 mlの各ストック溶液を除去する。
3) a) To initiate dissociation, grow hearts in 18 ml PBS. b) Add 1 ml of each stock solution of DNase / collagenase. 4) Stir on a rotary shaker at 37 ° C. for 30 minutes (1. digest). 5) 1. The supernatant from the digest is discarded, which contains mainly fibroblasts, red blood cells and debris. 6) a) To initiate dissociation, grow hearts in 18 ml PBS. b) Remove 1 ml of each stock solution of DNase / collagenase.

【0103】 7)37℃で20分間、回転振盪器上で攪拌する。 8)管からの上清(20 ml)を20 ml DF20を含入する50 mlファルコン管に移す
。 注意深く混合する(管を上下に回転する)。 9)1650 rpmで4℃で10分間、管(単数または複数)を回転させる。 10)ペレット化細胞を底に保持し、上清(〜40 ml)を捨てる。 11)10 mlのDF10をペレットに付加し、上下十分に混合して(滅菌ピペット を用いる)、氷上に細胞懸濁液(単数または複数)を保持する。
7) Stir on a rotary shaker at 37 ° C. for 20 minutes. 8) Transfer the supernatant (20 ml) from the tube to a 50 ml Falcon tube containing 20 ml DF20. Mix carefully (rotate tube up and down). 9) Spin tube (s) at 1650 rpm for 10 minutes at 4 ° C. 10) Keep the pelleted cells at the bottom and discard the supernatant (〜40 ml). 11) Add 10 ml of DF10 to the pellet, mix well up and down (use a sterile pipette) and keep the cell suspension (s) on ice.

【0104】 全組織が消化されるまで、工程6)〜11)を繰り返す。 12)解離が完了したら、工程11)をすべて併合する。 13)細胞をペレット化する(1650 rpmで4℃で10分間、管を回転させ、上清 を捨てる)。 14)1.082 g/mlのパーコール(12 mlパーコール/100新生仔)中に筋細胞を
再懸濁させる。 15)必要とされる多数の50 mlファルコン管中に、1.050 g/ml、1.060 g/ml 次に1.082g/ml(細胞を含有)のパーコール各々12 mlを底から投入するために10
mlピペットを用いて、パーコール勾配を調製する(1管パーコール勾配/100新
生仔)。
Steps 6) to 11) are repeated until all the tissues are digested. 12) When dissociation is completed, all of the steps 11) are combined. 13) Pellet cells (rotate tube at 1650 rpm for 10 minutes at 4 ° C and discard supernatant). 14) Resuspend myocytes in 1.082 g / ml Percoll (12 ml Percoll / 100 newborns). 15) 1050 g / ml, 1.060 g / ml and then 1.082 g / ml (containing cells) of 12 ml each of percoll were added from the bottom into the required number of 50 ml Falcon tubes, from the bottom.
Using a ml pipette, prepare a Percoll gradient (1 tube Percoll gradient / 100 newborns).

【0105】 16)室温で、3000 rpmで30分間遠心分離する。ベックマンCS-6R遠心分離器 が適している。 18)パーコール勾配中での遠心分離工程後、4つのバンドが出現する(図2
参照)。 19)上部バンドを吸引し、収集(繊維芽細胞層を先ず、保持したい場合には
、50 MLファルコン管中に移して、同量の収集DF10細胞懸濁液を付加する)した 後、筋細胞層を収集し、50 mlファルコン管に移して、収集した細胞懸濁液の容 量と同量のDF10を付加する。
16) Centrifuge at 3000 rpm for 30 minutes at room temperature. Beckman CS-6R centrifuges are suitable. 18) After the centrifugation step in a Percoll gradient, four bands appear (FIG. 2).
reference). 19) After aspirating the upper band and collecting (if the fibroblast layer is desired to be retained first, transfer it to a 50 ML Falcon tube and add the same amount of the collected DF10 cell suspension), Collect the layers and transfer to a 50 ml Falcon tube and add the same amount of DF10 as the volume of the collected cell suspension.

【0106】 20)十分に、しかし注意深く混合して、1650 rpmで室温で10分間、細胞を回
転させる。 21)上清を捨てる。5 ml DF5/「100新生仔」を付加する。 22)37℃で1時間、ヒトフィブロネクチン(HFn)上で筋細胞をインキュベー トする。残存繊維芽細胞は1時間以内に被覆化プレートに付着する。 23)非付着細胞を収集し、DF5 で皿を数回洗浄して、すべての非付着細胞が
確実に収集されるようにする。 24)1650 rpmで10分間、細胞を回転させ、上清を除去して、DF5 中に細胞を
再懸濁させる。
20) Spin the cells at 1650 rpm for 10 minutes at room temperature with thorough but careful mixing. 21) Discard the supernatant. Add 5 ml DF5 / "100 newborns". 22) Incubate the myocytes on human fibronectin (HFn) for 1 hour at 37 ° C. The remaining fibroblasts adhere to the coated plate within one hour. 23) Collect non-adherent cells and wash dishes several times with DF5 to ensure that all non-adherent cells are collected. 24) Spin cells at 1650 rpm for 10 minutes, remove supernatant and resuspend cells in DF5.

【0107】 6.骨髄からのMSC の拡張 骨髄から単離されたサル低密度非付着細胞からの繊維芽細胞コロニー形成単位
の頻度を測定するために、検定を実施した。この検定は、間葉幹細胞頻度を示す
。 96ウエル微小滴定プレートの半分には10,000細胞/ウエルの密度で細胞を植え
付け、残り半分のプレートには1,000細胞/ウエルの密度で細胞を植え付けた。 培地は、αMEM(GIBCO-BRL, Gaithersburg, MD)、2%ウシ血清アルブミン、10μ
g/mlインスリン、200μg/mlトランスフェリン、抗生物質および50μMβ−メルカ
プトエタノールである。
6. MSCs from bone marrow Assays were performed to determine the frequency of fibroblast colony forming units from monkey low density non-adherent cells isolated from expanded bone marrow. This assay indicates mesenchymal stem cell frequency. Half of the 96-well microtiter plates were seeded with cells at a density of 10,000 cells / well, and the other half of the plates were seeded with cells at a density of 1,000 cells / well. The medium was αMEM (GIBCO-BRL, Gaithersburg, MD), 2% bovine serum albumin, 10μ
g / ml insulin, 200 μg / ml transferrin, antibiotics and 50 μM β-mercaptoethanol.

【0108】 細胞を5%CO2中で37℃で14日間インキュベートし、その後、トルイジンブルー で染色して細胞可視性を改良し、顕微鏡観察した。陽性ウエルは、「間質」形態
を示す少なくとも50の細胞、即ち、大型拡張細胞を有する。陽性対照は、20%ウ
シ胎仔血清を含有する培地である。結果は、zFGFが、100 ng/mlの濃度で、CFU-F
の頻度を20%FBFの陽性対照と等価のレベルに増大したことを示した。
Cells were incubated for 14 days at 37 ° C. in 5% CO 2 , then stained with toluidine blue to improve cell visibility and microscopically. Positive wells have at least 50 cells exhibiting "stromal" morphology, ie, large expanded cells. The positive control is a medium containing 20% fetal calf serum. The results showed that zFGF was
Increased to a level equivalent to 20% FBF positive control.

【0109】 7.zFGF5 に関する心臓由来MSC の同定 FITC- 標識化タンパク質および新生仔マウスまたは胎仔ヒツジ(第三3半期)
心臓組織を用いて、zFGFに関する標的(即ち、受容体を有する)としての推定間
葉幹細胞の同定をおこなった。 前記と同様に精製したzFGFを、0.1 M重炭酸ナトリウム、pH9.0中で透析した。
フルオレセインイソチオシアネート(FITC;Molecular Probes, Eugene, OR)を、
強い光に曝露せずに、同一緩衝液中に1 mg/mlで溶解した。
[0109] 7. Identification of cardiac MSCs for zFGF5 FITC-labeled protein and neonatal mouse or fetal sheep (Third trimester)
Heart tissue was used to identify putative mesenchymal stem cells as targets (ie, having receptors) for zFGF. ZFGF purified as described above was dialyzed in 0.1 M sodium bicarbonate, pH 9.0.
Fluorescein isothiocyanate (FITC; Molecular Probes, Eugene, OR)
It was dissolved at 1 mg / ml in the same buffer without exposure to strong light.

【0110】 1 mg FITC/1 mg zFGF5を含有する混合物を調製し、室温で暗所で1〜2時間反応
させた。1 Mグリシンを付加することにより反応を停止させて最終濃度を0.1 Mと
し 、次に室温で1時間反応させた。次に混合物を0.1 M重炭酸ナトリウムに対し て透析し、3時間、1:500〜1:1000稀釈にした。透析溶液を変え、工程を3〜18時
間繰り返して、非標識化FITCを除去した。
A mixture containing 1 mg FITC / 1 mg zFGF5 was prepared and reacted at room temperature in the dark for 1-2 hours. The reaction was stopped by adding 1 M glycine to a final concentration of 0.1 M and then allowed to react for 1 hour at room temperature. The mixture was then dialyzed against 0.1 M sodium bicarbonate and diluted 1: 500 to 1: 1000 for 3 hours. The dialysis solution was changed and the process was repeated for 3-18 hours to remove unlabeled FITC.

【0111】 新生仔マウスまたは胎仔ヒツジ心臓心室を単離し、細切して、リン酸塩緩衝溶
液(PBS)中で、赤血球および破砕片が除去されるまで、繰り返し洗浄した。細切
心室を、18 ml PBSおよび1%グルコースを含有する溶液中に入れ、2%DNアーゼ/
コラゲナーゼ溶液1mlを付加した。混合物を、振盪器で37℃で30分間インキュベ ートした。上清を捨て、工程をもう一度繰り返した。
[0111] Neonatal mouse or fetal sheep heart ventricles were isolated, minced, and repeatedly washed in phosphate buffered saline (PBS) until erythrocytes and debris were removed. The minced ventricle was placed in a solution containing 18 ml PBS and 1% glucose and 2% DNase /
1 ml of collagenase solution was added. The mixture was incubated on a shaker at 37 ° C. for 30 minutes. The supernatant was discarded and the process was repeated once.

【0112】 インキュベーション後、上清(〜20 ml)を、20 ml DF20(ダルベッコの変法 イーグル培地/ハム栄養混合物F12,1:1(GIBCO-BRL, Gaithesburg, MD)および
20%ウシ胎仔血清)を含入する試験管に移した。混合後、試験管をベックマンCS-
6R遠心器(Beckman, Fullerton, CA)中で1650 rpmで4℃で10分間遠心分離した 。上清を捨て、ペレットをDF10 (10%FBS)中に再懸濁した。細胞を冷却保持し、
再び回転させて、40 mlのDF10中に再懸濁した。細胞混合物を40μmフィルター
(Becton Dickinson, Detroit, MI)に通して、血球計数器を用いて計数した。
After incubation, the supernatant ((20 ml) was mixed with 20 ml DF20 (Dulbecco's modified Eagle medium / ham nutrient mixture F12, 1: 1 (GIBCO-BRL, Gaithesburg, MD) and
(20% fetal calf serum). After mixing, transfer the test tube to Beckman CS-
Centrifuged in a 6R centrifuge (Beckman, Fullerton, CA) at 1650 rpm for 10 minutes at 4 ° C. The supernatant was discarded and the pellet was resuspended in DF10 (10% FBS). Keep cells cool and
Spin again and resuspend in 40 ml DF10. The cell mixture was passed through a 40 μm filter (Becton Dickinson, Detroit, MI) and counted using a hemocytometer.

【0113】 細胞を、2 X 106細胞/1μg zFGF5の濃度で4℃で30分間、FITC- 標識化zFGF5 中でインキュベートした。インキュベーション後、細胞を、ベックマンCS-6R遠 心器(Beckman)中で1650 rpmで回転させた。上清を捨て、ペレットを10 mlのDF
10中で1回洗浄して、4 mlのDF10中に再懸濁した。 10μlのMACS抗FITCマイクロビーズ(Miltenyi Biotech, Auburn, CA)を4 ml のDF10中の107細胞と混合して、4℃で30分間インキュベートした。
Cells were incubated in FITC-labeled zFGF5 at a concentration of 2 × 10 6 cells / 1 μg zFGF5 at 4 ° C. for 30 minutes. After incubation, cells were spun at 1650 rpm in a Beckman CS-6R centrifuge (Beckman). Discard supernatant and pellet with 10 ml DF
Washed once in 10 and resuspended in 4 ml DF10. 10 μl of MACS anti-FITC microbeads (Miltenyi Biotech, Auburn, Calif.) Were mixed with 10 7 cells in 4 ml of DF10 and incubated at 4 ° C. for 30 minutes.

【0114】 MACS陽性選択LS型+分離カラム(Miltenyi Biotech)を3 mlのMAC 緩衝液(P
BS、0.5%BSA、2 mM EDTA)で洗浄して、細胞/ビーズ混合物を10 mlのMAC 緩衝液
中で洗浄し、次に6 mlのMAC 緩衝液中に再懸濁した。細胞/ビーズ混合物を2つ
のカラム間に分形質転換、最初の陰性分画を捨てた。1.5 mlの0.6 M NaClを各カ
ラムに付加し、溶離したが収集しなかった。次にカラムを1.5 mlのMAC 緩衝液で
洗浄した。 FITC- 標識化zFGF5と結合した細胞を、3 mlのMAC 緩衝液を付加することによ り収集して、マグネットからカラムを取り出し、プランジャーを用いて陽性細胞
を洗い流した。陽性細胞分画をT75フラスコに入れて、50 mlのプレート化培地を
付加した(15%FBSおよび抗生物質を含有するDF)。細胞を37℃で1週間インキュ ベートし、計数した。陽性細胞の収率は、計数した元の層細胞の約0.1%であった
The MACS positive selection LS type + separation column (Miltenyi Biotech) was mixed with 3 ml of MAC buffer (P
The cell / bead mixture was washed in 10 ml MAC buffer, then resuspended in 6 ml MAC buffer, washing with BS, 0.5% BSA, 2 mM EDTA). The cell / bead mixture was transformed between the two columns and the first negative fraction discarded. 1.5 ml of 0.6 M NaCl was added to each column and eluted but not collected. The column was then washed with 1.5 ml of MAC buffer. Cells bound to FITC-labeled zFGF5 were collected by adding 3 ml of MAC buffer, the column was removed from the magnet and positive cells were washed off using a plunger. Positive cell fractions were placed in T75 flasks and 50 ml of plating media was added (DF containing 15% FBS and antibiotics). Cells were incubated at 37 ° C. for 1 week and counted. The yield of positive cells was about 0.1% of the original layer cells counted.

【0115】 FITC- 標識化zFGF5を結合する細胞を、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し
た。細胞は、直径3〜5μであった。細胞核は細胞容積の大部分を占め、少数の細
胞質小器官が観察された。TEMにより同定される表現型は、zFGF5単離細胞を 原始間葉幹細胞と同定する。
Cells binding FITC-labeled zFGF5 were observed by transmission electron microscopy (TEM). Cells were 3-5μ in diameter. The cell nucleus occupies the majority of the cell volume and a few cytoplasmic organelles were observed. The phenotype identified by TEM identifies zFGF5 isolated cells as primitive mesenchymal stem cells.

【0116】 8.心筋症ラットのin vivo試験 エピネフリンを2週間皮下注入したラットは、ヒト特発性弛緩性心筋症と全く
同様の心筋症を発症する(Deisher et al., Am. J. Cardiovasc. Pathol. 5(1 ):79-88,1994およびDeisher et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 266(1):262
-269,1993)。 エピネフリンまたは食塩水の皮下注入を受けているラットへの心膜内、冠状動
脈内、動脈内、心室内または静脈内注入により、同様の遺伝的背景を有する健常
ラットから単離した心臓由来MSCを投与することにより、カテコールアミン誘
発性心筋症の開始および進行に及ぼす心臓由来MSC の作用を評価する。
[0116] 8. In vivo study of rats with cardiomyopathy Rats injected subcutaneously with epinephrine for 2 weeks develop cardiomyopathy exactly the same as human idiopathic flaccid cardiomyopathy (Deisher et al., Am. J. Cardiovasc. Pathol. ): 79-88, 1994 and Deisher et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 266 (1): 262.
-269,1993). Intracardiac, intracoronary, intraarterial, intraventricular or intravenous infusions into rats receiving subcutaneous infusions of epinephrine or saline were used to isolate cardiac-derived MSCs from healthy rats with similar genetic background. The effects of cardiac MSCs on the initiation and progression of catecholamine-induced cardiomyopathy by administration are evaluated.

【0117】 一プロトコールでは、ラット(300 g)に浸透圧ポンプ中のエピネフリンを移 植し、心臓由来MSC または対照細胞を注入して、死亡率を2週間モニタリングし
、その終了時に、ラットを屠殺して、心臓を湿潤計量し、組織標本用に10%中性
緩衝化ホルマリン中で固定した。屠殺前に、心臓機能を測定した。
In one protocol, rats (300 g) were implanted with epinephrine in an osmotic pump, injected with cardiac-derived MSCs or control cells, and monitored for mortality for two weeks, at which time rats were sacrificed. The heart was then wet weighed and fixed in 10% neutral buffered formalin for tissue preparation. Before sacrifice, cardiac function was measured.

【0118】 測定値には、エピネフリン注入ラットの体重、心臓重量、心臓繊維症および心
臓組織形態測定が含まれる。心臓繊維症は、マッソントリクローム染色心臓切片
を採点することにより確定する。3つの切片を、各心臓に関して採点し、平均点
を出した。陽性結果は、心臓由来MSC の注入が、種々の病因の心不全、例えば心
筋梗塞(MI)、特発性弛緩性心筋症(IDCM)、肥大性心筋症、ウイルス性心筋炎
、先天性異常および閉塞性疾患の調節に有益であり得ることを示す。
Measurements include body weight, heart weight, cardiac fibrosis and cardiac histomorphometry of epinephrine injected rats. Cardiac fibrosis is determined by scoring Masson trichrome stained heart sections. Three sections were scored for each heart and an average score was generated. Positive results indicate that infusion of cardiac MSCs may result in heart failure of various etiologies, including myocardial infarction (MI), idiopathic flaccid cardiomyopathy (IDCM), hypertrophic cardiomyopathy, viral myocarditis, congenital abnormalities and obstructive Indicates that it may be beneficial in controlling the disease.

【0119】 本発明が多数の用途を有し、そのいくつかは以下のように簡潔に表現され得る
、ということは前記から明らかである。本発明は、疾患の治療における、または
それに用いるための薬剤の発見における非付着性心臓由来幹細胞または付着性心
臓由来幹細胞の使用を提供する。本発明はさらに、疾患の治療のための医薬剤の
製造における非付着性または付着性心臓由来幹細胞の使用を提供する。
It is clear from the foregoing that the present invention has a number of uses, some of which may be briefly described as follows. The invention provides for the use of non-adherent or adherent heart-derived stem cells in the treatment of a disease or in the discovery of an agent for use therein. The invention further provides for the use of non-adherent or adherent heart-derived stem cells in the manufacture of a medicament for the treatment of a disease.

【0120】 明瞭にし、理解するために多少詳しく本発明を前記で説明してきたが、本発明
の真の範囲を逸脱しない限り、形態および詳細の種々の変更が成され得ることは
、本開示を読めば、当業者には明らかである。本出願中の出版物および特許文書
はすべて、それらの記載内容は、それらが個々に示された場合と同程度に、参照
により本明細書中に含まれる。
Although the invention has been described above in some detail for clarity and understanding, it is understood that various changes in form and detail may be made without departing from the true scope of the invention. Upon reading, it will be apparent to those skilled in the art. All publications and patent documents in this application are incorporated herein by reference, to the same extent as if each were individually indicated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、心臓組織由来幹細胞の種々の分化細胞型への分化経路を示す。FIG. 1 shows the differentiation pathway of stem cells derived from heart tissue into various differentiated cell types.

【図2】 図2は、心臓組織を消化することにより得られた細胞の密度勾配を示す。単球
バンドは上から3つ目である。
FIG. 2 shows the density gradient of cells obtained by digesting heart tissue. The monocyte band is the third from the top.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年10月26日(2000.10.26)[Submission date] October 26, 2000 (2000.10.26)

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Fig. 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】要約書[Document name to be amended] Abstract

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【要約】 本発明は、増殖および分化時に、心細胞、繊維芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細
胞、ケラチノサイト、骨芽細胞および軟骨細胞を含めた種々の細胞型を産生し得
る心臓由来分化多能性幹細胞を提供する。細胞は、心臓細胞壊死に罹患した患者
の治療方法に用いられ得る。幹細胞は増殖し、分化して、壊死組織に取って代わ
る心細胞を産生する。細胞は、心臓由来幹細胞の増殖および/または分化を促進
する場合の活性に関して化合物をスクリーニングするためにも用いられ得る。
Abstract: The present invention relates to a cardiac-derived differentiated cell that can produce various cell types during proliferation and differentiation, including heart cells, fibroblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, keratinocytes, osteoblasts and chondrocytes. Provide competent stem cells. The cells can be used in methods of treating patients suffering from cardiac cell necrosis. Stem cells proliferate and differentiate to produce heart cells that replace necrotic tissue. Cells can also be used to screen compounds for activity in promoting the growth and / or differentiation of heart-derived stem cells.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,GE,G H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,Z W (72)発明者 ハンソン,ビルギット アメリカ合衆国,ワシントン 98102,シ アトル,イースト ブレイン ストリート 210 #304 (72)発明者 ムーア,エマ イー. アメリカ合衆国,ワシントン 98199,シ アトル,サーティース アベニュ ノース イースト 3507 (72)発明者 ロバートソン,タマラ エル. アメリカ合衆国,ワシントン 98115,シ アトル,トゥエンティーファースト アベ ニュ ノース イースト 6523 (72)発明者 トンプソン,デボラ エル. アメリカ合衆国,ワシントン 98107,シ アトル,ナインス アベニュ ノース ウ エスト 5808 (72)発明者 ラム,カレン ディー. アメリカ合衆国,ワシントン 98108,シ アトル,コロンビア ドライブ サウス 5110 Fターム(参考) 2G045 BA13 BA20 BB10 BB20 BB24 CB01 CB26 DA20 DA36 DA80 FA16 4B065 AA90X AA91X AA93X AC20 BA06 BB21 BB32 CA24 CA44 4C087 BB47 BB64 CA04 MA55 MA66 NA14 ZA36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY , CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP , KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Hanson, Birgit United States of America, Washington 98102, US Attle, East Brain Street 210 # 304 (72) Inventor Moore, Emma. United States, Washington 98199, Seattle, Surtees Avenue North East 3507 (72) Inventor Robertson, Tamara El. United States, Washington 98115, Seattle, Twenty First Avenue North East 6523 (72) Inventors Thompson, Deborah El. United States, Washington 98107, Seattle, 9th Avenue Northwest 5808 (72) Inventor Lam, Calendy. USA, Washington 98108, Seattle, Columbia Drive South 5110 F-term (reference) 2G045 BA13 BA20 BB10 BB20 BB24 CB01 CB26 DA20 DA36 DA80 FA16 4B065 AA90X AA91X AA93X AC20 BA06 BB21 BB32 CA24 CA44 4C087 BB47 BB64 NA14

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 増殖および分化後に、付着性心臓由来幹細胞、繊維芽細胞、
平滑筋細胞、骨格筋細胞、心細胞、ケラチノサイト、骨芽細胞および軟骨細胞か
ら成る群から選択される細胞型を含んで成る子孫細胞を産生する単離非付着性分
化多能性心臓由来ヒト幹細胞。
Claims 1. After proliferation and differentiation, adherent heart-derived stem cells, fibroblasts,
An isolated non-adherent pluripotent heart-derived human stem cell producing a progeny cell comprising a cell type selected from the group consisting of smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, keratinocytes, osteoblasts and chondrocytes .
【請求項2】 分化後に、当該群から選択される少なくとも2つの細胞を含
む子孫細胞を産生する請求項1の単離非付着性心臓由来幹細胞。
2. The isolated non-adherent heart-derived stem cell according to claim 1, which produces, after differentiation, progeny cells containing at least two cells selected from the group.
【請求項3】 増殖および分化時に、当該群から選択されるすべての細胞を
包含する子孫細胞を産生する請求項1の単離非付着性心臓由来幹細胞。
3. The isolated non-adherent heart-derived stem cell according to claim 1, which produces, when proliferating and differentiating, progeny cells including all cells selected from the group.
【請求項4】 不死化される請求項1の単離非付着性心臓由来幹細胞。4. The isolated non-adherent heart-derived stem cell of claim 1, which is immortalized. 【請求項5】 支持体上、液体培地中で心臓組織由来細胞の集団を増殖せし
め; 支持体に付着する集団から細胞を廃棄して、非付着性心臓由来幹細胞の懸濁液
を残す; 工程により産生される請求項1の単離非付着性心臓由来幹細胞。
5. Growing a population of cells derived from heart tissue in a liquid medium on a support; discarding the cells from the population adhering to the support, leaving a suspension of non-adherent heart-derived stem cells; 2. The isolated non-adherent heart-derived stem cell of claim 1 produced by:
【請求項6】 増殖および分化後に、心細胞、および軟骨細胞またはケラチ
ノサイトのいずれかを含んで成る子孫細胞を産生する単離非付着性分化多能性心
臓由来幹細胞。
6. An isolated, non-adherent, pluripotent heart-derived stem cell that, after proliferation and differentiation, produces heart cells and progeny comprising either chondrocytes or keratinocytes.
【請求項7】 増殖および分化後に、付着性心臓由来幹細胞、繊維芽細胞、
平滑筋細胞および骨格筋細胞から成る群から選択される少なくとも1つの細胞型
をさらに含んで成る子孫細胞を産生する請求項6の単離非付着性分化多能性心臓
由来幹細胞。
7. After proliferation and differentiation, the adherent heart-derived stem cells, fibroblasts,
7. The isolated non-adherent pluripotent heart-derived stem cell of claim 6, which produces a progeny cell further comprising at least one cell type selected from the group consisting of a smooth muscle cell and a skeletal muscle cell.
【請求項8】 分化後に、当該群から選択される少なくとも2つの細胞を含
む子孫細胞を産生する請求項7の単離非付着性心臓由来幹細胞。
8. The isolated non-adherent heart-derived stem cell according to claim 7, which produces, after differentiation, a progeny cell containing at least two cells selected from the group.
【請求項9】 増殖および分化後に、当該群から選択されるすべての細胞を
包含する子孫細胞を産生する請求項7の単離非付着性心臓由来幹細胞。
9. The isolated non-adherent heart-derived stem cell according to claim 7, which produces, after proliferation and differentiation, progeny cells including all cells selected from the group.
【請求項10】 ヒト幹細胞である請求項7の単離非付着性心臓由来幹細胞
10. The isolated non-adherent heart-derived stem cell according to claim 7, which is a human stem cell.
【請求項11】 マウス幹細胞である請求項7の単離非付着性心臓由来幹細
胞。
11. The isolated non-adherent heart-derived stem cell according to claim 7, which is a mouse stem cell.
【請求項12】 P53 欠損マウスからである請求項11の単離非付着性心臓
由来幹細胞。
12. The isolated non-adherent heart-derived stem cell according to claim 11, which is derived from a P53-deficient mouse.
【請求項13】 繊維芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心細胞、軟骨細胞
、ケラチノサイトおよび骨芽細胞から成る群から選択される細胞型を含んで成る
子孫細胞を産生するために増殖および分化する単離付着性ヒト心臓由来幹細胞。
13. The method of claim 1 wherein said proliferating and producing a progeny cell comprising a cell type selected from the group consisting of fibroblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, chondrocytes, keratinocytes and osteoblasts. An isolated adherent human heart-derived stem cell that differentiates.
【請求項14】 当該群から選択される少なくとも2つの細胞型を包含する
子孫細胞を産生するために増殖および分化する請求項13の単離ヒト付着性心臓
由来幹細胞。
14. The isolated human adherent heart-derived stem cell of claim 13, which proliferates and differentiates to produce progeny cells comprising at least two cell types selected from the group.
【請求項15】 当該群から選択されるすべての細胞型を包含する子孫細胞
を産生するために増殖および分化する請求項13の単離ヒト付着性心臓由来幹細
胞。
15. The isolated human adherent heart-derived stem cell of claim 13, which proliferates and differentiates to produce progeny cells encompassing all cell types selected from the group.
【請求項16】 心細胞および軟骨細胞またはケラチノサイトを包含する子
孫細胞を産生するために増殖および分化する単離付着性心臓由来幹細胞。
16. An isolated adherent heart-derived stem cell that proliferates and differentiates to produce progeny, including heart cells and chondrocytes or keratinocytes.
【請求項17】 繊維芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞および骨芽細胞から
成る群から選択される1つ又複数の細胞型をさらに包含する子孫細胞を産生する
ために増殖および分化する請求項16の単離付着性心臓由来幹細胞。
17. A method of growing and differentiating to produce progeny cells further comprising one or more cell types selected from the group consisting of fibroblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells and osteoblasts. Item 18. The isolated adherent heart-derived stem cell according to Item 16.
【請求項18】 単離された非付着性心臓由来幹細胞の調製方法であって、
以下の: 密度勾配上で被験者の心臓組織からの細胞の懸濁液を遠心分離し; 筋細胞を包含する細胞のバンドを単離し; 付着心細胞が死亡するかまたは捨てられて、懸濁細胞を残すまで細胞を増殖さ
せ; 非付着性心細胞の集団が検出可能になるまで懸濁細胞を培養する 工程を含んで成る方法。
18. A method for preparing an isolated non-adherent heart-derived stem cell, comprising:
The following: centrifuging a suspension of cells from the subject's heart tissue on a density gradient; isolating a band of cells, including muscle cells; suspended cells in which adherent heart cells have died or discarded Culturing the cells in suspension until a population of non-adherent heart cells is detectable.
【請求項19】 被験者から心臓組織を採取し; コラゲナーゼで心臓組織を消化して、細胞の懸濁液を生成する 工程をさらに包含する請求項18の方法。19. The method of claim 18, further comprising: harvesting the heart tissue from the subject; digesting the heart tissue with collagenase to produce a cell suspension. 【請求項20】 請求項1の非付着性心臓由来幹細胞を用意し; 付着子孫細胞が出現するまで上記幹細胞を増殖せしめ; 筋芽細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心細胞、骨芽細胞、ケラチノサイトおよ
び軟骨細胞から成る群から選択される細胞のマーカーを欠く付着細胞を同定する
; 工程を包含する付着性心臓由来幹細胞の調製方法であって、増殖および分化時に
、当該群からの少なくとも1つの細胞型を包含する子孫細胞を産生する方法。
20. The stem cell derived from the non-adherent heart according to claim 1, wherein the stem cell is grown until adherent progeny cells appear; myoblasts, smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, osteoblasts Identifying a adherent cell that lacks a marker for a cell selected from the group consisting of keratinocytes and chondrocytes, comprising the steps of: A method for producing a progeny cell encompassing two cell types.
【請求項21】 請求項1の非付着性心臓由来幹細胞を提供し; 細胞が増殖し、分化して付着細胞を包含する子孫細胞を産生する条件下で細胞
を増殖せしめ; 心細胞の特徴を示す分化マーカーで付着細胞を同定する; 工程を含んで成る心細胞の調製方法。
21. The non-adherent heart-derived stem cell according to claim 1, wherein the cell is grown under conditions in which the cell proliferates and differentiates to produce a progeny cell including an adherent cell; Identifying a adherent cell with the indicated differentiation marker; a method for preparing heart cells.
【請求項22】 請求項13または16の非付着性心臓由来幹細胞を用意し
; 細胞が増殖し、分化して付着子孫細胞を産生する条件下で細胞を増殖せしめ; 心細胞の特徴を示す分化マーカーで付着細胞を同定する; 工程を含んでなる心細胞の調製方法。
22. Providing the non-adherent heart-derived stem cells of claim 13 or 16; allowing the cells to proliferate under conditions in which the cells proliferate and differentiate to produce adherent progeny cells; Identifying a adherent cell with a marker; a method for preparing a heart cell, comprising the steps of:
【請求項23】 非付着性心臓由来幹細胞の調製方法であって、繊維芽細胞
増殖因子の存在下で細胞を培養し、細胞を増殖せしめることを含んで成る方法。
23. A method for preparing a non-adherent heart-derived stem cell, comprising culturing the cell in the presence of fibroblast growth factor and allowing the cell to grow.
【請求項24】 平滑筋細胞、骨格筋細胞、心細胞、繊維芽細胞、ケラチノ
サイト、骨芽細胞および軟骨細胞を含んで成る細胞の単離された集団。
24. An isolated population of cells comprising smooth muscle cells, skeletal muscle cells, heart cells, fibroblasts, keratinocytes, osteoblasts and chondrocytes.
【請求項25】 心臓組織壊死に罹患した患者の治療方法であって、有効用
量の請求項1の非付着性幹細胞を患者に投与し、それにより幹細胞が増殖し、分
化して心細胞を産生し、これが壊死組織に取って代わることを特徴とする方法。
25. A method of treating a patient suffering from cardiac tissue necrosis, comprising administering to the patient an effective dose of the non-adherent stem cells of claim 1, whereby the stem cells proliferate and differentiate to produce heart cells. And this replaces necrotic tissue.
【請求項26】 非付着性幹細胞が患者の心臓に直接投与される請求項25
の方法。
26. The method of claim 25, wherein the non-adherent stem cells are administered directly to the patient's heart.
the method of.
【請求項27】 非付着性幹細胞が静脈内に投与される請求項25の方法。27. The method of claim 25, wherein the non-adherent stem cells are administered intravenously. 【請求項28】 FGFを患者に投与して、非付着細胞の増殖および/また
は分化を刺激することをさらに含んで成る請求項25の方法。
28. The method of claim 25, further comprising administering FGF to the patient to stimulate proliferation and / or differentiation of non-adherent cells.
【請求項29】 幹細胞因子を患者に投与して、非付着細胞の心細胞への分
化を刺激することをさらに含んで成る請求項25の方法。
29. The method of claim 25, further comprising administering stem cell factor to the patient to stimulate differentiation of non-adherent cells into cardiac cells.
【請求項30】 患者が先天性心臓欠損を有する、請求項18の方法。30. The method of claim 18, wherein the patient has a congenital heart defect. 【請求項31】 幹細胞が患者の血液から採取され、患者に再投与する前に
in vitroで増殖される請求項25の方法。
31. Stem cells are obtained from the blood of the patient and prior to re-administration to the patient.
26. The method of claim 25, wherein the method is grown in vitro.
【請求項32】 心臓組織壊死に罹患した患者の治療方法であって、有効用
量の請求項13の付着幹細胞を患者に投与し、それにより幹細胞が増殖し、分化
して心細胞を産生し、これが壊死組織に取って代わることを特徴とする方法。
32. A method of treating a patient suffering from cardiac tissue necrosis, comprising administering to the patient an effective dose of the adherent stem cells of claim 13, whereby the stem cells proliferate and differentiate to produce cardiac cells, A method wherein this replaces necrotic tissue.
【請求項33】 非付着性幹細胞が患者の心臓に直接投与される請求項32
の方法。
33. The method according to claim 32, wherein the non-adherent stem cells are administered directly to the patient's heart.
the method of.
【請求項34】 FGFを患者に投与して、付着細胞の増殖を刺激すること
をさらに含んで成る請求項32の方法。
34. The method of claim 32, further comprising administering FGF to the patient to stimulate proliferation of adherent cells.
【請求項35】 幹細胞因子を患者に投与して、付着細胞の心細胞への分化
を刺激することをさらに含んで成る請求項32の方法。
35. The method of claim 32, further comprising administering stem cell factor to the patient to stimulate differentiation of adherent cells into cardiac cells.
【請求項36】 心臓由来幹細胞の増殖および/または分化を促進する場合
の活性に関して可能性のある作用物質をスクリーニングする方法であって、 可能性のある作用物質の存在下で請求項1または請求項6の非付着性心臓由来
幹細胞を増殖せしめ; 非付着性心臓由来幹細胞と比較して子孫細胞の分化状態の変化をモニタリング
する; 工程を含んで成る方法。
36. A method for screening a potential agent for activity in promoting the proliferation and / or differentiation of heart-derived stem cells, wherein the method is in the presence of the potential agent. Proliferating the non-adherent heart-derived stem cells of item 6; and monitoring a change in the differentiation state of progeny cells as compared to the non-adherent heart-derived stem cells.
【請求項37】 分化状態の変化が子孫細胞の付着である請求項36の方法
37. The method of claim 36, wherein the change in differentiation status is the attachment of progeny cells.
【請求項38】 モニタリングが心細胞の外観をモニタリングすることを含
んで成る請求項36の方法。
38. The method of claim 36, wherein monitoring comprises monitoring cardiac cell appearance.
【請求項39】 モニタリングが付着性心臓由来幹細胞の外観をモニタリン
グすることを含んで成る請求項36の方法。
39. The method of claim 36, wherein monitoring comprises monitoring the appearance of adherent heart-derived stem cells.
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