【発明の詳細な説明】
分化の阻害のためのDIA/LIF-欠損胚幹細胞により発現されるサイトカイン発明の分野
本発明は、胚幹(ES)細胞の分化を阻害する能力を有する物質に関する。本発明
はさらに、ES細胞を誘導および増殖する方法、ES細胞自体、ならびに新規な因子
を誘導およびアッセイするのに有用な細胞株を提供する。発明の背景
胚幹細胞は、原型の幹細胞であり、無限に自己再生する能力および分化して成
体動物において見出されるありとあらゆる細胞型を形成する能力の両方を有する
。このような幹細胞は、それらが多くの細胞型へ分化し得る場合、多能性と記載
される。これらの細胞は、胚盤胞への再導入に続く正常な胚形成に全面的に関与
し、そして全ての体細胞組織および生殖系列に、機能的に分化した子孫を寄与し
得る。ES細胞はまた、培養中で多種多様な細胞型に分化するように誘導され得る
。これは要約すると、発達中の胚における組織の多様化を担うインビトロプロセ
スである。それゆえ、ES細胞は、初期胚の増殖および分化を制御する因子の分析
のための独特の系を提供する。
ES細胞は、宿主胚への再導入に続く正常な胚形成に全面的に関与し、そして全
ての体細胞組織および生殖系列に、機能的に分化した子孫を寄与し得るというさ
らなる特性を有する。配偶子を形成するそれらの能力は、遺伝的改変を動物に伝
達する手段としてES細胞が使用されることを可能にする。これは、ジーントラッ
プストラテジーを介した遺伝子発見および変異、そして最も重要なことには遺伝
子ターゲティングを介する正確な遺伝子変化のために利用される。
一般に、研究目的または医療用途のために必要とされる場合、幹細胞は、種々
の分画手順により組織サンプルから単離されなければならないが、細胞型の注意
深い分離の後でさえ、これらの幹細胞調製物は混合細胞型からなり、そして幹細
胞について富化される一方で幹細胞と分類されない高い比率の分化した細胞を含
む。
さらに、ほとんどの幹細胞は培養物中で容易に増殖され得ず、そして幹細胞を
培養する、およびより特定するとES細胞の樹立株を維持する試みがなされる場合
、培養される細胞(それは通常、細胞型の混合集団を含む)は異なる速度で増殖
し、そして幹細胞は非幹細胞型により急速に覆われるようになる。例外は、2つ
のマウス(129およびBlack6)の特定の系統由来の胚幹細胞が、インビトロで培
養され得ることである。従って、胚幹細胞の樹立株は、マウス系統129およびBla
ck6、またはそれらのハイブリッド由来の初期(31/2日)胚細胞を培養すること
により得られ得る。
生殖系列伝達のための能力を有する証明された胚幹細胞は、現在まで、特定の
近交系のマウス(特に、系統129およびC57BL/6)から樹立されているのみである
。それらは、胚線維芽細胞の支持細胞層および/またはサイトカインである白血
病阻害因子(LIF)もしくはシグナルトランスデューサーである糖タンパク質130(g
p130)を介して作用する関連サイトカインの存在下で、初期胚細胞を培養するこ
とにより誘導される(Yoshidaら、1994)。LIFの供給源の非存在下では、幹細胞
は分化し、そして増殖され得ない。対照的に、DIA/LIFまたはDIA/LIF産生細胞の
支持細胞層の存在下でのES細胞培養物は、それらの増殖性能力を保持し、特徴的
な幹細胞形態を維持し、そして幹細胞マーカー(例えば、アルカリホスファター
ゼ、期特異的(stage-specific)胚抗原-1、および幹細胞特異的転写因子0ct-3/4
)を発現する。LIFの存在下で広げられた(expand)ES細胞は、多能性を保持し、
そしてマウスの胚盤胞に再導入される場合、生殖系列キメラを作製するのに適格
である(Nicholsら、1990;1994)。
サイトカインがインビトロでのES細胞の多能性である表現型の維持において重
要な役割を果たすことは公知である。従って、ES細胞の増殖および分化を調節す
る因子の研究は、「分化阻害活性」またはDIAと名づけられた見かけの分子量45k
Daの糖タンパク質の精製に至った。これは、サイトカインである「骨髄性白血病
阻害因子」またはLIFと同一である。DIA/LIFは、未分化のES細胞の自己再生を持
続するように作用し、それによってインビトロでのそれらの増殖を可能にする。
この因子の存在下で維持されたES細胞は、これらの完全な発達能を保持する。さ
らに、ES細胞は、DIA/LIFを補充した培地における胚盤胞の直接培養により新規
に樹立され得る。(本明細書中で使用される用語「サイトカイン」は、細胞の外
から作用し、そして細胞の生存および/または成長および/または分化に影響し
得る任意の物質をいう。主に、この用語は、ES細胞の分化を阻害し得るタンパク
様因子を示す。)
DIA/LIFの供給源の非存在下では、幹細胞は分化し、そして増殖され得ない。
対照的に、DIA/LIFまたはDIA/LIF産生細胞の支持細胞層の存在下で培養されたES
細胞は、それらの増殖性能力を維持し、特徴的な幹細胞形態を維持し、そして幹
細胞マーカータンパク質(例えば、アルカリホスファターゼおよび期特異的胚抗
原-1(SSEA-1))を発現する(Williamsら、1988;Smithら、1988)。最も重要な
ことには、DIA/LIFの存在下で広げられたES細胞は多能性を保持し、そしてマウ
スの胚盤胞に再導入される場合、キメラを作製するのに適格である(Nicholsら
、1990;Peaseら、1990)。
さらなる研究は、未分化のES細胞がDIA/LIFのマトリックス局在性(matrix-loc
alised)形態を生じる低レベルのmRNAを発現するのに対して、分化した細胞が相
対的に高レベルの可溶性DIA/LIFおよびマトリックス結合(matrix-associated)DI
A/LIFの両方を発現することを明らかにしている。新たに分化した細胞によるDIA
/LIFの増強された産生は、幹細胞集団における分化と自己再生との間の均衡を調
節するための機構を提供し得ることが提案されている。DIA/LIFの生理学的重要
性は、ホモ接合性のDIA/LIF欠損雌マウスが胚着床を支持する能力が無いために
繁殖不能であるとの発見により確立されている。しかし、DIA/LIF-/-胚は、生存
可能である。この観察は、他の因子が初期発生の間のDIA/LIF発現の欠如を代償
し得ることを示唆する。多くのサイトカイン(DIA/LIF、インターロイキン-6(IL
-6)、毛様体神経栄養性因子(ciliary neurotrophic factor)(CNTF)、およびオン
コスタチンM(OSM)を含む)が同一のエフェクター分子であるgp130を共有するこ
とが最近示された。これは、おそらく、これらの因予について報告された生物学
的活性におけるかなりの重複の基礎となる。これらのサイトカインのいずれかに
よるgp130シグナル伝達プロセスの活性化は、ES細胞の自己再生を支持するに十
分である。しかし、もしあれば、これらの分子のうちどの分子が、胚形成の間の
初期の幹細胞再生の維持における役割を果たすか、または他の因子(単数または
複数)がこのプロセスに関与するかはいまだに明らかではない。
他のマウス系統ならびにより特に他の実験動物(例えば、ラット、ウサギ、お
よびモルモット)、家畜(例えばヒツジ、ヤギ、ウマ、ウシ、およびブタ)およ
びヒトを含む霊長類を含む他の種由来の胚幹細胞を単離し、そしてインビトロで
維持する緊急の必要性が発生している。このことについての需要は二重にある。
第一に、遺伝子ターゲティングおよび他の洗練されたゲノム操作技術(例えば、
染色体修飾(Smith A.J.H.ら、1995))を他の種(特に、製薬業のために選択さ
れる実験モデルであるラットおよび異物移植における使用のための遺伝的適合を
必要とするブタ)に拡張することである。第二の必要性は、移植のためのドナー
細胞の普遍的な供給源としてのヒトES細胞の開発のためである。しかし、上記マ
ウス系統およびそのハイブリッド由来の胚幹細胞以外の真の胚幹細胞の樹立株を
生成し、そして維持するための公知の技術は存在しない。また、ES細胞を維持す
る唯一の公知の方法は、DIA/LIFもしくは上記のような関連サイトカインのいず
れかまたはこのようなサイトカインの供給源として支持細胞層を使用した。公知
のES誘導方法のさらなる欠点は、ドナー胚細胞によるgp130の発現が必須である
ことである。先行技術の記載
「Pluripotent Embryonic Stem Cell from the Rat Are Capable of Producin
g Chimeras」と題名が付けられた論文(Iannaccone,P.M.ら、Dev.Biol.163,288-
292(1994))は、「二倍体のラット胚幹細胞」からなることが論文中で述べられ
る、RESC-01と称される細胞株を記載する。さらに、RESC-01細胞株は、「ラット
胚胞盤への注入によりキメラを作製するために使用」され得ることが述べられて
いる。上述の論文は、その核型を参照してRESC-01細胞株を特徴付けておらず、
そしてこのような特徴付けがなければ、示されるデータは、RESC-01細胞株がラ
ットES細胞からなるという主張を支持するに不十分である。これは、RESC-01細
胞株がラットではなくマウス核型を有するという、後に開示された情報(個人的
な通信であり、出版されていない)から理解される。それゆえ、「ラット由来の
幹細胞集団を樹立し、そしてそれらを用いてキメラを作製する能力は、哺乳動物
における遺伝的操作技術のレパートリーへの重要な付加を提供するための第一歩
である」というIannacconeらの述べた目的は、今まで満たされていないことが明
らかである。
さらに、「lsolation of a primate embryonic stem cell line」と題名が付
けられた論文(Thomson J.A.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.)は、ES細胞株で
あると述べられる、R278.5と称される細胞株を記載する。しかし、R278.5は多数
のES細胞の特徴を有するが、これは次の基準の少なくとも1つにより、真のES細
胞株であることが示されていない:
(i)腫瘍の形成を伴わないキメラへの広範な寄与
(ii)宿主組織の再構成
(iii)キメラおよび後代の世代(generation of offspring)への機能的配偶子の寄
与発明の要旨
インビトロでのDIA/LIFの寄与を規定し、ESの自己再生を調節し得る因子を検
出するためのアッセイ系を確立するために、本発明者らは、DIA/LIF遺伝子の両
方のコピーを欠失させたES細胞を生成した。本発明者らは、本明細書中で、分化
したDIA/LIF欠損ES細胞がES細胞の分化を阻害する新規な可溶性因子を合成する
ことを報告する。この因子は、以前に特徴付けられたES細胞維持因子とは異なり
、そして最も重要なことにはgp130の直接的な活性化に非依存的に作用する。LIF
レセプターを欠くES細胞もまた、生成した。LIFネガティブおよびLIFレセプター
ネガティブ細胞(LIF(-)およびrLIF(-))は、本発明のさらなる局面を形成する
アッセイ手順においてさらに有用である。
本発明の1つの局面として、ESRF(ES細胞再生因子)と称される新規なサイト
カインが提供され、そしてそれはDIA/LIFの非存在下で、かつgp130との直接的な
相互作用を伴わずにES細胞の分化を阻害する能力により特徴付けられる。
さらに詳細には、ESRFと称されるサイトカインが提供され、そしてそれは(i)D
IA/LIFの非存在下、および(ii)gp130を介して作用するサイトカインの非存在下
、
および(iii)gp130との相互作用の非存在下におけるES細胞の分化を阻害する能力
により特徴付けられる。(iv)LIFレセプターとの相互作用の非存在下でES細胞の
分化を阻害する能力は、本発明のサイトカインを特徴付けるためにさらに用いら
れ得る。
本発明のサイトカインは、以下より選択される特徴によりさらに特徴付けられ
得る:
−DIA/LIFから区別可能である
−IL-6/sIL-6Rから区別可能である
−CNTFから区別可能である
−オンコスタチンMから区別可能である
−カルジオトロフィン-1(cardiotrophin-1)から区別可能である
これらは、個々に、または組み合わせて用いられる。(「IL-6/sIL-6R」は、
「インターロイキン-6/可溶性インターロイキンレセプター」の省略である)。
本明細書中でESRFと称されるサイトカインは、実験動物(すなわち、齧歯類)
、家畜および農場の動物(例えば、イヌ、ネコ、ヒツジ、ウマ、ウシ、ブタ、な
ど)、ならびにヒトを含む霊長類を含む、任意の哺乳動物種から直接的または間
接的に由来するESRFを含むことが意図される。因子は、適切な細胞株において内
因的に産生された因子の単離により、または組換え発現により得られ得る。
示されるように、本発明のサイトカインは、gp130とは異なる機構により分化
を阻害すると考えられ、そしてこの特徴は、それらの特徴をさらに特徴付けるも
のとして使用され得る。
さらに、ES細胞の分化を阻害するその能力は、抗DIA/LIF抗血清を中和するこ
と、または抗IL-6可溶性レセプター抗血清を中和すること、または抗CNTF抗血清
を中和することによっては排除され得ない。
本発明の新規なサイトカインは、DIA/LIFを欠損する細胞株を生成してそして
このような細胞からの上清中で、ES細胞の分化を阻害する活性を同定することに
より発見された。粗製形態または部分的に精製された形態におけるこれらの細胞
からの上清もまた、本発明の一部を形成する。従って、本発明はさらに、DIA/LI
F欠損細胞の上清から得られ得、以下の特徴を有する少なくとも1つのポリペプ
チドを含む少なくとも部分的に精製された組成物を提供する:
−(i)DIA/LIFの非存在下、および(ii)gp130を介して作用するサイトカインの
非存在下、および(iii)gp130との相互作用の非存在下において、ES細胞の分化を
阻害する能力。
(iv)LIFレセプターとの相互作用の非存在下において、ES細胞の分化を阻害す
る能力はさらに、部分的に精製された組成物を特徴づけるために使用され得る。
これらは、必要に応じて、以下より選択される特徴によりさらに特徴付けられ得
る:
−DIA/LIFから区別可能である
−IL-6/sIL-6Rから区別可能である
−CNTFから区別可能である
−オンコスタチンMから区別可能である
−カルジオトロフィン-1から区別可能である。
これらは、個々に、または組み合わせて用いられる。
その組成物の少なくとも部分的に精製されたポリペプチド成分もまた、本発明
の範囲内である。
あるいは、本発明は、細胞株D7A3-PEを培養することにより得られ得、そして
−ES細胞の分化を阻害する能力
−DIA/LIFから区別可能である
−IL-6/sIL-6Rから区別可能である
−CNTFから区別可能である
−オンコスタチンMから区別可能である
−カルジオトロフィン-1から区別可能である
により特徴づけられる、ESRFと称されるサイトカインとして規定され得る。
本発明はさらに、新規なサイトカインであるESRFを産生する方法を提供し、こ
れは、ESRF産生細胞株を培養する工程およびそれらの上清からESRFを単離する工
程を包含する。適切には、ESRF産生細胞株は、細胞株D7A3-PEまたはそれらに由
来する細胞を含む。寄託された細胞株D7A3-PEは、本発明のさらなる局面を構成
する。
本発明はさらに、ESRFを利用する培養手順を提供する。一方は、ES細胞を増殖
させる方法であり、これはESRFと称されるサイトカインの存在下で細胞を増殖さ
せる工程を包含する。他方は、ES細胞を樹立する方法であり、これはESRFと称さ
れるサイトカインの存在下で初期胚を培養する工程を包含する。これらの手順は
、唯一のES細胞増殖増強物質または他のもの(例えば、DIA/LIFもしくはgp130を
介して作用するものを含む他のサイトカイン)が培養培地中に含まれ得るものと
して、ESRFを利用し得る。本発明に従うES細胞の増殖および/または樹立は、0c
t-4βgeoのような選択マーカーを含む細胞を培養することによりモニターされ得
る。さらに、本発明の方法は、体細胞の幹細胞(例えば、造血幹細胞)の増殖を
促進するために利用され得る。
本発明の特定の実施態様において、本発明のサイトカインは、gp130を介して
作用することが既知の第二のサイトカインと組み合わせて、未分化状態の胚幹細
胞の培養を誘導、増殖、および/または維持するために使用される。例えば、本
発明のサイトカインとLIFとの組み合わせは、ラットまたは他の種の胚幹細胞を
誘導、増殖、および/または維持するために適切である。
ES細胞を生成するこの手順において、マトリックス結合LIFを発現する細胞の
支持細胞層上で胚(これは、好ましくは透明帯を含まない)を培養することが有
利である。
適切な支持細胞層細胞は、線維芽細胞に由来する。例として、マトリックス結
合LIFを発現するようにトランスフェクトされているマウス胚線維芽細胞が挙げ
られる。適切な安定なトランスフェクト細胞株はDIA-Mと称され、そしてEuropea
n Collection of Animal Cell Cultures(ECACC)に受託番号第96053101号で1996
年5月31日に寄託されている。
DIA-Mを、マウスLIFのマトリックス結合形態(Rathjenら、1990)およびIRES
結合neo選択マーカーのためのcDNAを含む発現ベクターで安定にトランスフェク
トされたC3H10T1/2マウス胚線維芽細胞のクローン誘導体として作製した。(発
現系の詳細についてはWO 94/24301もまた参照のこと)。
従って、そのより特定の局面において、他の種由来の胚幹細胞を単離しそして
増殖するための新しい方法論が提供される。アプローチは、可溶性LIFおよびサ
イトカインである胚幹細胞再生因子(ESRF)およびLIFのマトリックス結合アイソ
フォーム(Rathjenら、1990)を過剰発現する遺伝的に改変された線維芽細胞の
支持細胞層の新規な組み合わせに基づく。
このプロトコルを使用する場合、ラット胚幹細胞は、正倍数体のラット核型お
よび特徴的な幹細胞形態学およびマーカー発現を保持しながら、限りなく増殖さ
れ得る。さらに、ES細胞を凍結および解凍するための新規な方法が記載され、そ
してキメラ産生のための手順が示される。
本発明のさらなる局面によると、DIA/LIFおよび/またはgp130相互作用を含む
機構とは異なる機構により分化に影響する成長因子をアッセイおよび/または検
出するための方法が提供される。この方法は、アッセイされるべきサンプルの存
在下でES細胞を培養する工程、およびサンプルの非存在下で培養された細胞と比
較した増殖または分化の変化を検出する工程を包含し、ES細胞がLIFネガティブ(
LIF(-))および/またはLIFレセプターネガティブ(rLIF(-))表現型を有すること
で特徴づけられる。
本発明の特定の実施態様は、以下の物理化学的特性を有するサイトカインであ
る:
・生理食塩水または4M尿素中の見かけの分子量が100,000ダルトンに等しいかま
たはそれより大きい
・等電点=4.25〜4.5
・pH3より上で安定であるが、pH3より下で不活性化される
・0.5M NaOHにより不活性化される
・10mMのジチオスレイトール、30分、37℃による還元に感受性である
・トリプシンとのインキュベーションにより不活性化される
・50℃でのインキュベーションにより不活性化される
・4℃での長期(6ヶ月)の保存に安定である
・凍結/解凍に安定である
・4Mの尿素への曝露に安定である
・1%CHAPSまたはCHAPSO中で安定である
・0.01%SDSにより不活性化される
本発明はさらに、以下の特徴の少なくとも5つ、そして好ましくは少なくとも
7つを有することにより特徴付けられ、そしてさらにその細胞株がマウス以外の
核型を有することで特徴付けられた胚幹細胞の樹立株を提供する:
(i) 幹細胞の特徴的な形態(これは、高い核対細胞質比を有する小さな密
接に充填された(small tightly packed)細胞としての凝集塊状の増殖
を含む)、
(ii) (a)アルカリホスファターゼ、(b)期特異的胚抗原-1、(c)Oct-3/4から
選択される1つ以上の特異的マーカーの発現、
(iii) 分化マーカー(例えば、H19 RNA)の非発現、
(iv) かなりのまたは無制限の増殖能、
(v) 凍結および解凍に対する安定性、
(vi) 安定な正倍数体の核型、
(vii) サイトカインに依存する増殖、
(viii) サイトカインの中止(withdrawal)、凝集、または化学的分化誘導剤に
より誘導可能なインビトロの分化、
(ix) 内胚葉、中胚葉、および外胚葉の誘導体を含む奇形癌を形成する能
力、
(x) 体細胞の幹細胞および機能的に分化した子孫の産生を介してコロニー
形成(colonise)および/または宿主組織を再構成する能力、
(xi) 機能的に分化した子孫のキメラへの寄与を伴って宿主胚をコロニー形
成する能力、
(xii) キメラおよび生存可能な後代の世代において機能的な配偶子を産生す
る能力、
(xiii) 外因性DNAを組み込む能力。
このような細胞は、好ましくは、特定された特徴の(i)から(viii)の少なくとも
5つ、そして好ましくは少なくとも7つを有し、そして最も好ましくは特定され
た特徴の(ix)から(xiii)の少なくとも1つを有することによりさらに特徴付けら
れる。
本発明により提供される胚細胞の樹立株は、必ずしも、上記した(i)から(xii
i)の特徴のそれぞれおよび全てを示す必要はないことが理解される。従って、特
定の種について、1つ以上の特徴が存在していなくてもよい。例えば、特徴(ii)
において、齧歯類の胚幹細胞は、上述の3つの特異的マーカーの全て(すなわち
、(a)アルカリホスファターゼ、(b)期特異的胚抗原-1、および(c)Oct-3/4)を示
し得る。しかし、期特異的胚抗原-1(特徴(ii)(b))は、他の種(特に、霊長類
のような大きな哺乳動物)の胚幹細胞では存在していないかまたは検出不可能で
あり得る。
さらに、長い妊娠期間を有し、そして/または長い期間の後に成熟期に到達す
る哺乳動物に関しては、特徴(x)および(xi)の存在を示すことは実際的ではない
かもしれない。また、倫理的および法的束縛のために、人間のような特定の種で
は、特徴(x)および(xi)の実証は不可能となり得る。
図面の説明
本発明を、以下の添付した図面を特に参照して、実施例としてより詳細にここ
に記載する:
図1 サイトカインに対するlif-r -/- ES細胞の応答を示す
図2 ラットES細胞の位相差顕微鏡写真を示す
図3 ラットES細胞からの分裂中期染色体の広がりを示す
図4Aおよび4B ラットES細胞のA.アルカリホスファターゼおよびB.Oc
t-4免疫染色におけるマーカー発現を示す
図5A、5B、および5C ラットES細胞の、A.栄養膜、B.体壁内胚葉、およびC.
双極細胞への分化を示す
本発明に従うESRFの産生、単離、および特徴付けを、実施例としてより詳細に
ここに記載する。
実施例1
1.1 DIA/LIF欠損ES細胞株の生成
ES細胞中のDIA/LIF機能を破壊するために、遺伝子の両対立遺伝子を2回の相
同組換えにより欠失させた。遺伝子の1コピーが不活性化されているES細胞を、
DIA/LIF遺伝子の全コード配列が選択可能なHPRTミニ遺伝子により置換されてい
る置換ベクターを用いて生成した。HPRT欠損E14TG2a細胞中へのトランスフェク
ション後、組換え事象を受けたHAT耐性ES細胞クローンを、相同な3'アームの外
側のプローブを用いるDNAハイブリダイゼーション分析により同定した。予想さ
れる置換事象を確認するために、ポジティブクローンのDNAを適切な制限酵素で
消化し、そして5'外部プローブにハイブリダイズさせた。全部で11の正確にター
ゲティングされたクローンを、89コロニーの1次スクリーニングから同定した。
1つの生殖系列適格クローンD6を、第2の対立遺伝子の欠失のために使用した
。ハイグロマイシン耐性カセットを、ターゲティングベクター中のHPRTマーカー
と置換した。親細胞において、この構築物は、HPRTベクターで得られる頻度に匹
敵する頻度(10%)で相同置換事象を生じた。この第2の構築物をD6クローン中
にエレクトロポレーションし、そしてトランスフェクタントをハイグロマイシン
Bでの選択により単離した。3つのクラスの相同組換えを、スクリーニングした
162コロニーにおいて同定した:先にターゲティングされた対立遺伝子への組換
えは、クローンの30%において生じた;野生型対立遺伝子の5'または3'相同性領
域への組み込みを4つの場合で検出した;そして、3つのクローンのみが野生型
対立遺伝子の置換を受けた。これら3つのクローンについて、DIA/LIFコード配
列の欠失を、全長cDNAプローブでのハイブリダイゼーションの非存在により確認
した。一方、1つの相同アームのみへの組換えを受けたクローンは、遺伝子を保
持した。DIA/LIF mRNAの損失を、高感度のリボヌクレアーゼ保護アッセイを使用
して確認した。E14TG2a ES細胞は、分化の誘導後、他のES細胞株について先に記
載したように、比較的高レベルのマトリックス結台型および拡散型の両方の型の
DIA/LIF mRNAを発現する。対照的に、保護フラグメントは、未分化のまたは分化
したダブルノックアウトES細胞由来のRNA調製物中で検出し得ない。これらの実
験は、DIA/LIF欠失がヌル変異であることを明確に確認する。2つの独立したク
ローンの類似の表現型、すなわちD1C2およびD7A3(これらは、薬物選択の間に別
々のプレートから単離された)を、以下の実験において報告する。
1.2 ホモ接合性DIA/LIFネガティブES細胞のインビボでの分化についての能力
DIA/LIF欠損ES細胞クローンを使用してキメラを生成した。DIC2およびD7A3 ES
細胞をC57BL/6胚盤胞中に注入し、そしてキメラ後代を産生した。キメラは、砂
質皮膜色(sandy coat colour)により判断されるように、高いES細胞寄与を示
した。このことを、グルコースホスフェートイソメラーゼアイソザイム分析によ
る、5匹のキメラマウスの血液および尾へのES細胞寄与の程度の決定により確認
した。両クローンは、生存可能な生殖系列後代の産生により示されたように、配
偶子形成に寄与した。これらの結果は、ダブルノックアウトES細胞株を生成する
ために適用された2回の選択が、それらの正常な発育能を破壊しなかったことを
確立する。
1.3 DIA/LIFの非存在下で幹細胞再生が生じ得る
高密度単層培養におけるES細胞の分化は、幹細胞の完全な排除をもたらさない
。本発明者らは、幹細胞再生のフィードバック調節のモデルを先に提案した。こ
こでは、新たに分化したES細胞によるDIA/LIFの合成が、残りの未分化の幹細胞
のレスキューに寄与する。この仮説の有効性を、分化の誘導後の幹細胞レスキュ
ーについての、DIA/LIF欠損ES細胞の能力を調査することにより試験した。野生
型、ヘテロ接合型変異体、およびホモ接合型変異体のES細胞を、3日間の3-メト
キシベンズアミド(MBA)への曝露により誘導して、高細胞密度で分化させた。
基本培地中で(is)さらに4日後、未分化のESコロニーの数を、形態学的検査お
よびアルカリホスファターゼ染色の両方により決定した。未分化ESコロニーの類
似の数を、野生型および2つのヘテロ接合型ES細胞培養物から回収した。対照的
に、ESコロニーの数は、2つのDIA/LIFネガティブESクローンに対して約3倍低
かった。この減少は、DIA/LIFのオートクライン産生またはパラクライン産生が
、分化するES細胞培養物中の幹細胞再生のフィードバック調節における主要な構
成要素であることを確認する。しかし、重要なことに、幹細胞再生はDIA/LIFの
非存在下で完全に排除されなかった。これは、別の調節因子がこの系において作
動的であることを示唆する。
1.4 可溶性因子(ESRF)によるES細胞分化の阻害
培養条件がまれな分化-欠損変異体についての選択を付与した可能性を除外す
るために、DIA/LIF欠損ES細胞の幹細胞レスキュー能力を、同時培養アッセイに
おいてさらに調査した。都合のよい指標細胞株を、βガラクトシダーゼレポータ
ー遺伝子のDIA/LIFネガティブES細胞のOct-4遺伝子座への相同組換えによる組み
込みにより生成した。このようなターゲティングされたクローンにおけるβガラ
クトシダーゼの発現は、未分化の幹細胞に限定される。指標細胞を、MBA誘導分
化野生型または変異体クローンの層上にプレーティングした。4日後、指標集団
由来の未分化ES細胞コロニーの数を、βガラクトシダーゼ活性についての染色に
より決定した。再度、結果は、DIA/LIF欠損分化細胞のES細胞分化を阻害する能
力が親細胞株に関連して減少するが、排除されないことを示す。レチノイド誘導
分化細胞を支持細胞層として使用して、同様の結果が得られた。
この効果が拡散性因子によるか否かを決定するために、2番目の種類の同時培
養実験を行った。ここでは、指標細胞を分化細胞層上の微孔性挿入物上にプレー
ティングした。挿入膜は、2つの細胞集団の間の細胞-細胞接触を防止するが、
拡散性因子の接近を可能にする。親およびOct-4-タグ化ES細胞の両方を、それぞ
れアルカリホスファターゼおよびβガラクトシダーゼについて染色する指標とし
て使用した。同様の結果を両方の場合で得た。野生型培養物におけるより大きな
活性は、中和DIA/LIF抗血清の存在下で有意に減少されるが、排除されない。こ
れは、野生型細胞がまた、DIA/LIF以外の活性因子を合成することを示す。抗DIA
/LIFの存在下での残留活性は、DIA/LIFネガティブ細胞により産生される活性と
同様であった。これは、応答因子の発現が、これらの細胞において有意にアップ
レギュレートされないことを示唆する。
これらのデータは、ES細胞分化を防止し得るDIA/LIF以外の可溶性因子(単数
または複数)が、野生型およびDIA/LIF欠損分化細胞の両方により合成されるこ
とを確証する。しかし、中和抗DIA/LIFの存在下での変異体細胞または野生型細
胞に応答して生成した、減少した数のコロニーは、この因子が限られた量で産生
されることを示す。
1.5 高レベルの幹細胞再生因子(ESRF)を発現する分化細胞株の単離
幹細胞再生活性の特徴づけを容易にするために、本発明者らは、DIA/LIFネガ
ティブES細胞の胚様体成長(outgrowth)から分化細胞株を樹立した。いくつかの
これらの細胞株は、それらの培養上清において容易に検出可能である活性レベル
を生じた。1つの細胞株(D7A3-PEと称する)は無限に増殖し得、そして未分化E
S細胞を維持し得る高レベルの可溶性因子を産生し得る。それらの特徴的な形態
に加えて、D7A3-PE馴化培地中で培養されたES細胞は、アルカリホスファターゼ
およびRex-1 mRNA、ならびに、Oct-4タグ化細胞の場合に保持されるβガラクト
シダーゼ活性のような、未分化状態のマーカーを発現し続けた。この馴化培地は
、いくつかの独立したES細胞株において有効であった。馴化培地または部分精製
ESRFの存在下で培養されたES細胞は、密接した丸くなったコロニーを形成した。
これは、分化細胞とDIA/LIF中に維持されたES細胞との両方を形態学的に識別し
得る。ES細胞はESRFの存在下で連続的に継代し、そして多系列分化についての能
力を保持した。活性因子を遠心分離により少なくとも20倍に濃縮し得、そしてト
リプシンとのインキュベーションにより破壊した。これはタンパク質分解性マク
ロ分子であることに一致する。この因予を50℃までの加熱によるか、またはpH3
未満の酸性化により不活性化した。
1.6 精製および生化学的特性
ESRFの精製のために、馴化培地を血清の非存在下でD7A3-PE細胞から調製する
。細胞を通常の増殖培地を含む150cm2組織培養フラスコ中に接種し、そしてコン
フルエンスに近くなるまで増殖させる。次いで、培養物をPBSで洗浄し、そしてG
MEMならびに100μM 2-メルカプトエタノール、1μg/mlインスリン、5μg/mlト
ランスフェリンおよび10nM亜セレン酸ナトリウムを補充したHam F12基本培地の5
0:50の混合物からなる規定の培地に移す。培養物を4時間インキュベートし、次
いで培地を捨て、そして新鮮な規定の培地で置換する(50ml/フラスコ)。この
培地を、37℃で96時間、D7A3-PE細胞とインキュベーションすることにより馴化
する。次いで、この培地を採集し、そして置換する。3つの連続する採集物を各
培養物から得ることが出来る。採集した培地を遠心分離により清澄化し、そして
滅
菌0.2μmフィルターを通過させる。ES細胞の分化を阻害する能力は、10分の1希
釈の未画分化馴化培地で日常的に検出可能である。しかし、4日に渡る全活性の
アッセイは、25%未満の希釈が必要である。馴化培地中の活性は、凍結および融
解の際には安定であるが、50℃で30分間のインキュベーション、pH2までの酸性
化、またはトリプシンとのインキュベーションの際には失われる。100,000ダル
トンの見かけ上の分子量カットオフを有する膜を使用するAmiconセル中での限外
ろ過により、活性を濃縮し得る。生物活性が定量的に回収され得、これは、天然
のESRFが100,000ダルトンを超える分子量を有することを示唆する。
ESRFを、馴化培地から、飽和硫酸アンモニウムでの段階希釈により定量的に回
収する。ESRF活性を25〜35%画分中で回収する。この画分は、20〜25%の総タン
パク質を含む。1/100容量の開始培地中での再構成の際に、粘性溶液を得る。こ
れは、凍結保存の際に流体相およびゲル相に分割する。両相は生物学的に活性で
あるESRFを含む。ゲル物質は、高度にグリコシル化された細胞外マトリックス成
分からなるようである。ESRFを、塩緩衝液、より有効には0.1%CHAPSとのインキ
ュベーションによりゲルから抽出し得る。この知見は、ESRFがECM成分に親和性
を有することを示唆する。このことに一致して、有意なレベルのESRF活性を、D7
A3-PE細胞の単層から、0.1% CHAPSを含む基本培地とともに2時間インキュベー
トすることにより直接抽出し得る(このような条件下で、細胞は有意に溶解した
証拠もなく生存し得る)。ESRFが細胞外マトリックスと特異的に会合するイソ型
で存在する可能性がある。硫酸アンモニウム沈澱によりESRF含有画分を得るため
の別のプロトコルを添付物9に示す。
超遠心研究(添付物10を参照のこと)は、ESRF活性が細胞質膜または細胞性小
器官と有意に会合しないが、可溶性タンパク質またはタンパク質複合体であるこ
とを示唆する。
生物活性に必要とされる最大濃度は1.5nMであり(尿素再可溶化硫酸アンモニ
ウム沈澱物質のタンパク質含量に基づく(添付物9を参照のこと))、そして分
子量が100,000ダルトンに等しいことを推定する。
ESRFのさらなる分画をレクチンカラムで達成し得る。ESRFはダイズレクチンお
よびレンズマメレクチンに結合するが、コムギ胚アグルチニンには結合しない
(添付物11)。生物活性は、アッセイ培地へのヘパリンの添加により影響されな
い。
硫酸アンモニウム画分のサイズ排除クロマトグラフィー(50mMリン酸ナトリウ
ム緩衝液(pH7.2)でのTSK G3000SWXL HPLCカラムを使用)の際、ESRFはBSAよりも
短い保持時間を有する1つのピークとして移動した。これは、分子量が100〜150
,000ダルトンであることを示す。
ESRFを硫酸アンモニウム画分物質の液層等電点電気泳動によりさらに精製し得
る。電気泳動をBioRad Rotofor細胞中の1% CHAPSおよび2%両性電解質の存在
下で行い得る。ESRFをpH4.25〜4.5の2〜4画分において定量的に回収する。ESR
Fはこれらの画分において不溶性であるが、ES細胞バイオアッセイのための培養
培地への直接添加に際して、または緩衝液pHの調整に際して再溶解する。SDSゲ
ル電気泳動は、見かけ上の分子量115,000および180,000ダルトンを有する2つの
主要なタンパク質が活性画分に特異的であることを示す。
ESRFのさらなる精製を、ヘパリンアガロースアフィニティクロマトグラフィー
により達成し得る。サンプルを0.1% CHAPSを含む20mMリン酸緩衝液(pH3.5)中
でロードする。これらの条件下では、ほとんどの物質はカラムに結合せす、そし
てESRFを有意に精製し得る。ESRFは100mMの塩では溶出しないが、広範囲のより
高い塩濃度にわたって溶出する。雑多な溶出プロフィールは、グリコシル化の変
動を示唆する。(同様に、雑多な溶出プロフィールはまた、アニオン交換クロマ
トグラフィーにおいても得られる)。生物学的に活性な画分は非常に低いレベル
のタンパク質を含有する(280nmでは検出不可能)。タンパク質はまた、クマシ
ーブルー染色、従来の銀染色、または完全な生物活性に必要とされるよりも10倍
高い量までの物質をロードしたSDS PAGEゲルの過ヨウ素酸プレインキュベーショ
ン(糖タンパク質の改善された検出のため)と組み合わせた銀染色のいずれによ
っても検出不可能である。低量のタンパク質の存在は、ESRFがナノモル濃度で完
全に活性であることを示す。
還元剤の存在下でのSDS PAGE後の活性な物質の集められた画分のビオチン化お
よびイムノブロッティングは、見かけ上の分子量70,000〜80,000の異種二重線の
存在を示した。他のバンドは見られなかった。この観察は、これらの画分が高度
に精製されていることを確認する。それはさらに、天然のESRFがジスルフィド結
合ダイマーであるらしいことを示す。
馴化培地中のIL-6の濃度を、高感度B9細胞増殖アッセイを使用して決定した。
馴化培地はB9細胞の増殖を誘導したが、有糸分裂促進応答は5pg/ml IL-6未満の
濃度で平衡した。この活性がIL-6によるものであったことを中和IL-6可溶性レセ
プター抗体RS13の使用により確認した。生物活性は、RS13の存在で完全に阻害さ
れた。対照的に、D7A3-PE細胞馴化培地によるES細胞分化の阻害は、RS13の添加
により改変されなかった。これは、この低レベルのIL-6がこの培地の効果に影響
しないことを示す。この結果はさらに、馴化培地がBAF-mgp130細胞に対して有糸
分裂促進的でなかったという知見により実証された。後者は、可溶性IL-6レセプ
ターの存在下でのみIL-6に対して応答し、それゆえこのアッセイにおけるネガテ
ィブな結果は、D7A3-PE細胞馴化培地がIL-6可溶性レセプターを全く含まないこ
とを示す。
CNTFの潜在的な改善を、4-68抗CNTF mABを含む馴化培地の特定の免疫枯渇およ
び中和抗CNTF抗血清の使用の両方により試験した。両方の処理はD7A3-PE細胞馴
化培地のES細胞分化を阻害する能力に影響しなかった。さらに、活性は、事前に
抗CNTFを枯渇させた培地へのRS13抗IL-6R抗血清の添加により保持された。
これらの結果は、IL-6/sIL-6RおよびCNTFのいずれも、分化したDIA/LIF欠損ES
細胞によるES細胞分化の阻害を担わないことを確証する。
1.7 自己再生因子はマウスオンコスタチンMおよびカルジオトロフィン-1とは
異なる
マウスカルジオトロフィン-1は、22,000ダルトンの分子量を有する。マウス
オンコスタチンMは、30-40,000ダルトンの分子量を有する。対照的に、ESRFは、
100,000ダルトンを超える見かけ上の分子量を有する。それは、4M尿素の存在
下においてさえも、100,000ダルトンのカットオフを有する限外ろ過膜により定
量的に保存され、そして100,000ダルトンを超える分子量に対応するサイズ排除
クロマトグラフィーでの移動度を有する。
1.8 ESRFはLIFレセプター欠損ES細胞において活性である
LIFおよび関連するサイトカインは、低親和性LIFレセプターおよびgp130から
なるヘテロダイマーレセプターを通じて作用する。LIFレセプターを欠如するES
細胞を2回の遺伝子ターゲティングにより生成した。これらの細胞を、IL-6とLI
Fレセプターに関与しないgp130ホモダイマーを介して作用する可溶性IL-6レセプ
ターとの組み合わせを使用して増殖し得る。LIFレセプターネガティブES細胞は
多能性であり、そしてキメラにおいて複数の組織に寄与する。これらは、LIF、C
NTF、オンコスタチンM、またはカルジオトロフィン-1に対して自己再生応答を
示さない。しかし、図1に示すように、LIFレセプター欠損ES細胞は、ESRFに対
する応答性を保持する。この知見は、ESRFがサイトカインのLIFグループとは異
なることを確認する。
1.9 自己再生因子(ESRF)はgp130との直接相互作用を通じては作用しない
現在までに記載されるES細胞自己再生を維持し得る全てのサイトカインは、gp
130シグナルトランスデューサーを含むレセプター複合体を通じて作用する。モ
ノクローナル抗体がマウスgp130に対して惹起されており、この抗体はgp130媒介
性シグナル伝達をブロックし得る(Saitoら、未発表データ)。これらの抗体の
存在下では、DIA/LIF、IL-6/sIL-6R、CNTF、およびヒトOSMに対するES細胞応答
は阻害され、そして細胞は分化する(Saitoら、未発表データ)。ES細胞につい
てのWEHI-3B細胞馴化培地(マウスカルジオトロフィン−1の供給源)の活性は
また、抗マウスgp130により完全に排除される。
2つの異なる中和抗マウスgp130抗体の、ESRFによるES細胞自己再生の維持に
対する影響を調査した。ESRFの存在下では、いずれの抗体も、野生型ES細胞によ
るアルカリホスファターゼポジティブ未分化コロニーの産生か、またはOct-4タ
ーゲティングされた細胞によるβガラクトシダーゼポジティブG418耐性未分化コ
ロニーの産生のいずれもを阻害しなかった(Mountfordら、1994)。アッセイの
終点での抗体の完全性を、IL-6/sIL-6RによるBAF-mgp130細胞の有糸分裂促進剌
激をブロックする能力の保持により確認した。
マウスgp130に対する中和抗体によるこれらの実験の結果は、ES細胞維持にお
けるESRFの影響は、先に記載された全てのES細胞自己再生因子の作用とは対照的
に、gp130の直接の活性化により媒介されないことを示す。
gp130を介してES細胞に作用するサイトカインの添加は、STAT3の活性化および
即時初期遺伝子tisllの誘導をもたらす。しかし、同じ条件下では、ESRF添加は
、ゲルシフト分析により決定されるようなSTAT3活性における明らかな増加、お
よびRNase保護アッセイによるtisll転写物の誘導を引き起こさない。これは、ES
RF作用が、gp130シグナル伝達からの独特の細胞内シグナル経路(単数または複
数)により媒介されることを示す。
ES細胞のESRFに対する生物学的な応答はまた、それらのLIFまたは関連するサ
イトカインに対する応答と区別可能である。ES細胞はESRFの存在下では特徴的に
はより緻密であり、そして非常に密接した丸くなったコロニー(これは培養表面
から剥離する傾向を有する)を形成する。LIF含有培地への移行において、これ
らのコロニーは、LIF中で培養されたES細胞に特徴的な、わずかにより平らで薄
い様相をとる。未分化のコロニーを、ESRF単独を使用して少なくとも11日間維持
し得る。しかし、コロニーサイズは、継続する幹細胞広がりを促進するLIFの効
果とは対照的に、最初の4日以降は増加しないようである。幹細胞増殖に対する
付加的なまたは相乗的な効果は、LIFおよびESRFの次善量(sub-optimal amount)
の組み合わせで明らかである。これらのデータは、自己再生プロセスにおける異
なる効果に一致する。
1.10 ESRFを用いて維持されたマウスES細胞は多能性を保持する
ESRFは、インビトロでES細胞の未分化表現型を維持する。この効果は、少なく
とも11日間持続される。しかし、増殖は制限され、そして培養物は約4日後広が
りを停止する。これは、LIFの存在下で増殖された培養物(これは、幹細胞数の
継続した増加を受ける)とは対照的である。ESRF中で維持されたES細胞がキメラ
に対して寄与し得るか否かを決定するために、細胞を、クローン密度で、ESRFの
存在下、4日間培養した。次いで、これらを、胚盤胞注入の前にLIF含有培地に
移して幹細胞の広がりを促進した。このプロトコルをES細胞株Zin40に適用した
。これは、構成的に発現される核に局在するβガラクトシダーゼマーカーを保有
す
る。
コントロール培地中にプレーティングしたZin40細胞は完全な分化を受け、そ
してLIFの存在下で再度プレーティングした際にES細胞コロニーを全く生じなか
った。しかし、ESRF中にプレーティングした細胞は上記のような未分化を保持し
、そして再度のプレーティングの際に多くのアルカリホスファターゼポジティブ
幹細胞コロニーを生じた。再度プレーティングしそして広げられた培養物からの
細胞は、成熟中期胚におけるβガラクトシダーゼポジティブ細胞の広範な存在に
よって決定されるように、キメラに対して広範囲に寄与した。これらのキメラ胚
は、形態学的に正常であった。Zin40寄与のレベルは、LIF単独中で維持された細
胞の同時注入から得られたレベルに匹敵した。
1.11 ESRFの使用
幹細胞再生と分化との間の平衡の調節は、胚形成の間の組織多様化ならびに成
体哺乳動物における組織再生および修復に重要である。DIA/LIF欠損ES細胞の生
成は、幹細胞再生および分化におけるこのサイトカインの役割についての研究、
およびこのプロセスの調節に関与する他の因子の特徴づけを可能にした。この結
果は、DIA/LIF欠損分化培養物が未分化の細胞の集団を維持する特定の能力を保
持することを確証する。この知見は、現在までに特徴づけされた以外の因子およ
びシグナル伝達経路が、多能性ES細胞の自己再生を維持する能力を有することを
示す。これは、他の種からの幹細胞の単離および増殖についての根本的な重要性
を証明し得る。
マウス多能性胚幹(ES)細胞の増殖および分化を、特定のサイトカインにより
制御する。インビトロでのES細胞の増殖を、シグナル伝達因子gp130に関連する
細胞内プロセスの活性化を通じて維持する。ES細胞培養物における異なるサイト
カインの自己再生への相対的な寄与を規定する試みにおいて、本発明者らは、サ
イトカイン分化阻害活性(DIA/LIF)の機能的遺伝子を欠如するES細胞を生成し
た。これらの細胞は、分化を誘導した場合に、幹細胞再生について有意に減少さ
れた能力を示す。これは、DIA/LIFが正常なES細胞培養物中に存在する主要な調
節サイトカインであることを示す。しかし、未分化ES細胞コロニーはなお、DIA/
LIFの完全な非存在下においても産生される。これは、分化ES細胞予孫による、
可溶性で、マクロ分子性の活性の分泌による。DIA/LIFに加えて、サイトカイン
である、毛様体神経栄養性因子(CNTF)、可溶性インターロイキン-6レセプタ
ー(IL-6/sIL-6R)と組み合わせたインターロイキン-6、カルジオトロフィン-
1、およびオンコスタチンMのそれぞれは、gp130を活性化し、そしてES細胞増殖
を支持する。本発明者らの系でのCNTFまたはIL-6/sIL-6Rのいずれかの関与は、
これらの因子に対する中和抗血清の使用を通じて防止されている。最も重要なこ
とは、ES細胞に対する全ての上記サイトカインの効果は、マウスgp130に対する
中和抗体の存在下では無効になるが、一方D7A3-PE馴化培地中での活性は影響を
受けないことである。これらの知見は、ES細胞自己再生がgp130非依存性シグナ
ル伝達経路を介して維持され得、そして分化ES細胞誘導体がこの経路を活性化す
る因子を分泌することを確証する。
D7A3-PEと称される細胞株は、European Collection of Animal Cell Cultures
(ECCAC)において、寄託番号94111845の下で1994年11月18日に受託されている。
実施例2−非マウスES細胞の誘導
いくつかの研究室での真剣な努力にもかかわらず、ラット由来のES様細胞と称
されるものの確立の報告は、現在まで1つのみ(Iannaconeら[1994]Dev.Biol
.)であった。しかし、上記のように、Iannaconeの細胞は、後にマウスの核型を
有し、ラットの核型を有さないことが示された。それゆえ、ESRFのラットES細胞
の誘導への潜在的な適用が調査されていた。
2.1 ESRFの存在下でのラット胚幹細胞の誘導および増殖
ラット胚盤胞を、LIFおよびESRFを含む標準的なES細胞培養培地中の、C3H10T1
/2由来支持細胞の照射した支持細胞層上で培養した。内部細胞凝集塊を取り上げ
、トリプシンで分離させ、そして同じ条件中に再度プレーティングした。生じた
小さな、形態学的に未分化の細胞のコロニーを、個々に取り上げ、分離させ、そ
して再度プレーティングした。この様式で、幹細胞培養を、約50%のFischerお
よびSprague Dawleyのラット胚盤胞、ならびに低いパーセントのBDIXおよびDA株
の
胚盤胞から再現可能に開始した。未分化細胞を延長された期間の間維持し、そし
て通常の継代により広範に広げ得る。それらを通常の手順により凍結し、そして
液体窒素中での保存から回収し得る。
より詳細には、以下のような手順である:
2.2 ラットES細胞誘導のためのプロトコル
2.2.1 雌ラットを雄とつがわせ、膣中の精子の存在について毎朝チェックす
る。5日目の朝の妊娠胚盤胞(精子を発見した日=1日目)を、培地1(付録1
)を用いて子宮からフラッシュ(flush)させる。存在する場合、透明帯を、酸T
yrode培地に簡単に曝露させることによって除去する。
2.2.2 支持細胞層を、DIA-M線維芽細胞から調製する。DIA-M細胞は、マウスL
IF(Rathjenら、1990)のクローン誘導体からのマトリックス関連形態について
のcDNAおよびIRES連結neo選択マーカーを含む発現ベクターで安定にトランスフ
ェクトされたC3H10T1/2マウス胚線維芽細胞のクローン誘導体である。これらの
細胞は、高レベルの組換えマトリックスLIFを発現する。支持細胞層を、直径15m
mの4ウェル細胞培養プレート(Nunclonから)に約75,000のγ放射したDIA-M細
胞を分配することによって作製する。0.5mlの培地2(付録1)を各ウェルに添
加する。
2.2.3. 透明帯を含まない胚を、これらのウェル中で5日間培養する。胚が支
持層(2〜3日後)に接着した後、培地(培地2)を毎日変える。
2.2.4 培養4日後、大きな塊の細胞を支持細胞層から個々に拾い上げ、微細
パスツールピペットでの粉砕によって荒く破砕し、そしてDIA-M支持細胞層(上
記のように調製)および1ウェルにつき0.5mlの培地3(付録1)を含むウェル
に個々に移す。
皿を、空気中の7%CO2中で、37℃でインキュベートし、そして培地を毎日変
える。これらの培養条件を、全てのさらなる工程で用いる。
2.2.5 小さく、透明な、形態学的に未分化の細胞の小さなコロニーが、培養
1〜7日後のウェル中に見られ得る。大きさが十分な場合、これらをトリプシン
処理または破砕のために拾う。(工程5を参照のこと)。トリプシン処理には小
さすぎる場合、コロニーを、新鮮な支持層に無傷で(intect)移す。あるいは、
ウェルが、分化している組織をあまり含まない場合、コロニーを単層から除去し
、そして再付着を可能にし得る。
2.2.6 トリプシン処理するためのコロニーを、リン酸緩衝化生理食塩水で簡
単に3回リンスし、そして0.5mM EDTAを含む0.05%のトリプシンおよび0.1%ニ
ワトリ血清中で、45〜60秒間インキュベートする。次いで、それらを少量の培地
3に移動し、粉砕によって単細胞および小凝集塊にばらばらにし、そして新しい
ウェルに添加する(上記の工程3に記載)。あるいは、コロニーをトリプシン処
理せずに、それらをガラス針でばらばらに切開し、そして微細な延伸ピペット(
finelyd rawn pipette)でそのフラグメントを粉砕することにより、物理的に凝
集塊に破砕し得る。
2.2.7 細胞株を、上記のコロニーの継代を反復することにより維持する。1
ウェルあたりのコロニーの数が増加するにつれて、培養物をいくつかのウェルに
分け得、および/または大きなウェルに移し得る。
2.2.8 細胞を3〜4継代毎の間隔で核型分析し、正倍数体が付録2に詳細に
記載するプロトコルに従って維持されることを確実にする。
2.2.9 細胞を、5〜6継代毎の間隔で、oct-4タンパク質(付録3)、oct-4
mRNA(付録4)、アルカリホスファターゼ(付録5)、およびSSEA-1(付録6)
の発現について試験する。
2.2.10 培養を、ペニシリンおよびストレプトマイシン、またはゲンタマイシ
ンのいずれかの存在下で維持する。用いられる抗生物質の型を3〜4週間毎に変
更し、微生物の抗生物質耐性株の発生の危険性を最小化する。
2.2.11 キメラ動物を作製するために、細胞を、上記の工程5に記載のように
トリプシン中でばらばらにし、そして宿主胚に導入する。キメラ産生のためのプ
ロトコルの3つの例を以下に記載する:
a)初期線維芽細胞期での宿主胚を、妊娠(初期胚盤胞期)5日目の朝におけ
る雌ラットの子宮から、培地1を用いてフラッシュさせる。それらを培地4中で
24時間培養し、そして翌朝ばらばらにされた細胞を胚盤胞腔に注入する。胚をイ
ンキュベーターで2時間回収可能にし、次いで偽妊娠5日目のラットの子宮に移
動させる。
b)初期胚盤胞期の宿主胚を、2.2.11.a.と同様に回収する。それらを、ばらば
らの細胞とともに直ちに注入し、そして偽妊娠4日目のラットの子宮に直ちに移
動させる。
c)宿主胚を妊娠4日目(8細胞期)のラットの卵管から、培地1を用いてフ
ラッシュさせる。マイクロマニピュレーターを用いて、透明帯を細長く切り(sl
it)、そしていくつかの細胞を透明帯下(sub-zona)領域に導入する。次いで、
胚を、偽妊娠5日目の雌の子宮に戻す。
2.2.12 細胞および宿主胚盤胞は、異なる被膜色(coat colour)を有する株
から得られ、そしてキメラ動物を出生後約1週間の色によって同定し得る。ある
いは、マイクロサテライトマーカーを、ドナー細胞および宿主由来の集団を区別
するために用い得る。
2.2.13 細胞を付録7に記載の手順によってトランスフェクトし得る。
2.2.14 細胞を付録8に記載の手順によって凍結し得る。
2.3 結論
LIFおよびESRFの両方は、未分化の細胞の維持のために必要とされる。いずれ
かの成分を取り除くと、培養物は栄養膜細胞に完全に分化する。
拡張された培養期間後の未分化の細胞のES細胞の状態は、以下の1つ以上によ
って証明される:(i)明白なES細胞形態学の維持;(ii)サイトカインの中止に
よる明白な分化の誘導、(iii)初期胚およびES細胞特異的抗原SSEA-1の発現、
(iv)多能性細胞特異的転写因子Oct-3/4の発現、(v)アルカリホスフアターゼ
の発現;および(vi)H19の非発現。
ラットES細胞培養物の特徴的な幹細胞形態を図2に示す。これらの細胞は、同
じ条件下で培養されたマウスES細胞とは形態学的に区別できない。培養物のラッ
ト染色体相補体を図3に示す。マーカーの発現を図4に示す;上パネルはアルカ
リホスファターゼ、下パネルはOct-4免疫染色。図5は、ラットES細胞分化の例
を示す;a.栄養膜、b.体壁内胚葉、c.未同定の双極細胞。
これらの知見は、ESRFがES細胞の樹立を可能にするためにLIF(またはgp130を
介して作用する他のサイトカイン)と協力し得る、直接的な例示を提供する。
2.4 ラットES細胞のさらなる特徴付け
本発明者らが第2.2節で示したプロトコルを用いて、本発明者らは、ラット胚
盤胞から再現的に細胞株を得られる。これは、同じ条件で増殖したマウスES細胞
と形態学的に同一である。この細胞は小さく、高核対細胞質比を有し、特徴的な
丸く、円滑で、透明な外見を有する凝集塊にともに密接に充填されて増殖する。
これらのコロニーは、同じ条件でのマウスES細胞の凝集塊からは形態学的には区
別できない。これらの培養物中の細胞の大多数は、未分化の表現型を維持するに
もかかわらず、いくらかの程度の分化が起こる。細胞は、体壁内胚葉および巨細
胞または他の栄養膜様細胞として最も頻繁に分化するが、他の細胞形態学が、時
折見られる。
マウスES細胞の特徴的な形態学を有することに加えて、ラット細胞は同じマー
カーを発現する。アルカリホスファターゼは、ラットおよびマウスの始原生殖細
胞、ならびにマウスES細胞によって発現される。本発明者らが得たラット細胞株
はまた、アルカリホスファターゼについて強くポジティブであるが、細胞が分化
する場合に、この酵素の発現を止める。ラット細胞は、SSEA-1(期特異的胚抗原
1)に対する抗体でポジティブに染色し、これはまた、始原生殖細胞およびマウ
スES細胞によって発現される。最終的には、免疫組織化学染色は、oct-4(始原
生殖細胞、胚盤胞の内部細胞塊、およびマウスES細胞のような、全能性細胞によ
ってのみ発現される転写因子)が、本発明者らのラット細胞によって発現される
ことを例証している。
本発明者らは、これらの形態学的特徴を有する細胞の株を維持しており、これ
は、インビトロでの25継代以上(3カ月を超える)の間oct-3/4、SSEA-1、およ
びアルカリホスファターゼを発現する。
本発明者らは、これらが、それらの核型を試験することによって本当にラット
細胞であるということを確認している。これらは、42の様式(modal)染色体数
を有し、そしてラットに特徴的であり、そして通常のマウス株では見出されない
中部動原体染色体および次中部動原体染色体(submetacentric)を有する。細胞
株は、高継代数で正倍数体のままである。
細胞が、付録8のプロトコルに従って凍結される場合、コロニーは、液体窒素
中に保存し、続いて解凍し、分化または倍数性の変更の発生率の増加なしに培養
中で維持され得る。
これらの株における未分化の表現型の維持は、3つの要因に依存しており、各
要因は、細胞株が数継代より多く生存しそして未分化のままである場合、これら
の系において存在すべきである。培地は、可溶性DIA/LIFおよびESRFを含まなけ
ればならず(第2.1節を参照のこと)、そして細胞は、好ましくは、分裂的に(m
itotically)不活性なDIA-M細胞の支持細胞層で増殖する(第2.2.2節)。LIFま
たはESRFのいずれかが系から除去される場合、細胞は、全て最終的に分化するか
(ほとんどは栄養膜様細胞として)、または死ぬ(表1、以下)。一旦樹立され
ると、ラット細胞は、別の支持細胞層上またはゼラチンでコートされたプラスチ
ック上でさえ、増殖され得る。後期継代細胞はまた、ESRFの非存在下で増殖し得
る。
最大継代数
DIA/LIF、ESRF、およびDIA-M支持層あり >25
DIA/LIFなし 1〜2
ESRFなし 4
DIA/M支持層なし 4〜5
キメラは、第2.2.11節に記載の手順を用いて宿主胚に導入することによって、
これらの細胞から産生され得る。
遺伝的に改変されたラットは、導入遺伝子組み込み、またはラットES細胞にお
ける遺伝子ターゲティング、続いてキメラ産生および生殖細胞系伝達によって産
生され得る。
2.5 ヒト奇形癌細胞におけるESRFの活性
多分化能ヒト奇形癌細胞株GCT 27X1に対する馴化培地および硫酸アンモニウム
分画ESRFの効果を試験した。アッセイは、血清含有培地における支持細胞層の非
存在下での単細胞からの細胞コロニーの10〜14日間にわたる増殖を含む。細胞は
、位相差顕微鏡を用いて毎日観察する。このアッセイの条件下で、コントロール
培地における細胞生存およびコロニー形成は低い。ESRF調製物は一貫して、これ
らのアッセイにおける幹細胞生存のポジティブ効果を例証した。細胞生存性は、
このアッセイの初期において増強され、そして最終コロニー数は、実質的に増加
した。従って、ESRFまたはそれに関連する活性は、インビトロでのヒト多能性奇
形癌幹細胞の生存を促進させることにおいて活性である。
付録1:培地
培地1:フラッシュ用培地。10%ウシ胎児血清および抗生物質を含むPB1(Whitt
ingham,D.,1971.Culture of mouse ova.J Reprod Fert(Suppl.14):7-21を
参照のこと)。
培地2:ESRF培地。80%GMEM、20%ウシ胎児血清、2000ユニットヒトDIA/ml、お
よび50ユニット/mlペニシリン、50mg/mlストレプトマイシン、または50mg/ml
ゲンタマイシンのいずれか。半精製ESRFを、マウスES細胞の生物検定によって決
定される濃度で添加する(付録9を参照のこと)。
培地3:Gardner G1またはG2(Barnesら、1995,Human Reproduction 10:3243-3
247)。
付録2:細胞の核型分析
1.核型分析のための細胞のコロニーを、皿から拾い上げ、そして培地3中の0.
8mg/mlのColcemid中で、DIA-M細胞の支持細胞層を含む皿中で、2時間培養する
。
2.細胞凝集塊を除去し、数回PBS(Dulbeccoのリン酸緩衝化生理食塩水)中で
簡単にリンスする。
3.凝集塊を、低浸透圧性生理食塩水(1%クエン酸ナトリウム、1週間以上経
っていないもの)中で簡単にリンスし、新鮮な生理食塩水に移し、そして8〜10
分間おく。
4.凝集塊を固い時計皿に移し、過剰の低浸透圧性生理食塩水を除去する。
5.次いで、皿を新鮮に作製した3:1固定液(3部の無水エタノールに対し1
部の氷酢酸)で満たし、そして1時間おく。
6.細胞の凝集塊を、清潔な顕微鏡スライドに移し、固定液がほとんど完全に蒸
発するまで顕微鏡下で観察する。
7.次いで、2〜4滴の60%酢酸を細胞に添加し、組織をばらばらにする。
8.滴を、完全に蒸発するまで、吹くことによってスライドのまわりに動かし続
ける。
9.スライドを、ギムザ緩衝液(Gurrから)中の2%ギムザ染色液中で染色する
。それらを取り付け得るか、または取り付けずに試験し得る。
付録3:oct-4タンパク質のための免疫組織化学染色
1.培地をウェルから除去し、そして細胞を完全PBS(1.5mM MgCl2および1mM C
aCl2を含むDulbeccoのリン酸緩衝化生理食塩水)で2回洗浄する。
2.細胞を、完全PBS中の3.7ホルマリン中で、10分間固定する。
3.細胞を、完全PBS中の0.2%Tritonで、15分間透過化処理する。
4.細胞を、Vectastain Elite ABCキット(Vector Laboratoriesより供給され
た)のプロトコルに示される希釈で、ヤギ血清中で20分間ブロックする。
5.一次抗体(ウサギからのアフィニティ精製された抗oct-4抗血清(Palmieri
ら、1995))を、PBS中で1:5000に希釈し、そして細胞に30分間添加する。
6.細胞を、PBS中で10分間洗浄する。
7.ビオチン化二次抗体(ヤギ抗ウサギ)を、Vectastainキット(Vector Labora
tories)のプロトコルに従って調製し、そして細胞に30分間添加する。
8.細胞を、PBS中で10分間洗浄する。
9.「ABC試薬」を、Vectastainキット(Vector Laboratories)のプロトコルに従
って調製し、30分間静置させ、そして細胞に30分間添加する。
10.細胞を、PBS中で10分間洗浄する。
11.ペルオキシダーゼ基質を、Vector Laboratoriesによって供給された「VIPキ
ット」から、指示に従って調製する。
12.ペルオキシダーゼ基質を、適切な強度の色が発色するまで、細胞に2〜10分
間添加する。
13.細胞を、水道水中で5分間洗浄する。
14.細胞を一度に試験および撮影するべきである。
付録4:oct-4ml mRNAのためのインサイチュ染色
記:全ての溶液を、DEPC処理水で作製する
1.プローブを、合成混合物中の1.75mMジゴキシゲニン-11-UTPとともに、oct-4
遺伝子のPOUホメオドメインを保有するBluescriptプラスミドのStulフラグメン
トから合成する。
2.細胞培養プレートに接合した細胞を、PBS(Dulbeccoのリン酸緩衝化生理食
塩水)中の4%パラホルムアルデヒド中で4℃で一晩固定する。
3.それらをPBT(PBS+0.1%Tween)でリンスし、そして一連の段階的な(grad
ed series)メタノール(25%、50%、75%、および100%)中で脱水し、そして
必要なときまで−20℃で保存する。
4.細胞を一連のメタノールを通して再水和し、PBTでリンスし、そしてRIPA(1
50mM NaCl中の1% NP-40、0.5% NaD0C、0.1% SDS、1mM EDTA、および50mM T
ris)中で3回洗浄する。
5.細胞を、まず1:1ハイブリダイゼーション緩衝液:PBT(ハイブリダイゼ
ーション緩衝液:100mg/mlヘパリンのストック溶液の0.05%、および0.1%Tween
20を有する10×SSC(pH4.5)中の50%ホルムアルデヒド)中で洗浄し、次いで100
%ハイブリダイゼーション緩衝液で洗浄する。
6.ニシン精子DNA(100μg/ml)を含むハイブリダイゼーション緩衝液および酵
母トランスファーRNA(10mg/ml)を細胞に添加し、そして皿を70℃で一晩インキ
ュベートする。
7.プローブを変性し、1:100〜1:200の希釈でウェルに添加し、そして皿を
70℃で一晩インキュベートする。
8.細胞をハイブリダイゼーション後洗浄緩衝液(0.1%Tween 20を含む2×SSC
中の50%ホルムアルデヒド)で、65℃で簡単に洗浄する。この洗浄の後に、65℃
で各20分間さらに3回の洗浄を行う。
9.細胞を室温まで冷却し、そしてTBST(0.8% NaCl、0.02% KCl、2.5% lM T
ris-HCl(pH7.5))で3回洗浄する。
10.ヒツジ血清を、規則的な振盪しながら70℃で30分間加熱することによって不
活化する。TBST中の10%不活化ヒツジ血清を細胞に添加し、そしてプレートを室
温で1時間おく。
11.血清を除去し、そしてTBST中で1:2000の濃度に希釈した1%ヒツジ血清中
の抗ジゴキシゲニンアルカリホスファターゼ結合Fabフラグメントで置換する。
皿を4℃で一晩保存する。
12.細胞をTBSTで、室温で3回簡単に洗浄し、次いで少なくとも合計2時間さら
に3回洗浄する。
13.細胞をアルカリホスファターゼ緩衝液(100mM NaCl、50mM MgCl2、0.1% Tw
een 20、100mM Tris(pH9))中で3回洗浄する。
14.洗浄液を除去し、細胞を、1mlのアルカリホスファターゼ緩衝液あたり4.5
μlのNBTおよび3.5μlのBCIP(x-ホスファターゼ)の溶液中で、暗所で染色する
。
15.適切な強度の染色が観察されたら、反応を、1mM EDTAを含むPBT中で3回リ
ンスすることによって停止する。細胞を、この溶液中で、4℃で短時間保存し得
る。
付録5:培養細胞のアルカリホスファターゼ染色
1.組織培養皿中で増殖している細胞を、冷80%エタノール中で少なくとも1時
間固定する。これらを、20℃でこの固定において数週間保存し得る。
2.細胞を、50%無水エタノール、30%無水エタノール、および2回の交換の蒸
留水の溶液中でそれぞれ20分間洗浄することによって水分補給する。
3.細胞を、0.05%のFast Red TR Salt.0.01%αナフチルホスフェート、0.03
% MgCl2、および0.22%ホウ砂において5〜10分間染色する。
4.細胞を、蒸留水中で洗浄し、そして迅速に観察する。必要ならば、細胞を水
中の50%グリセリン中に保存し得る。
付録6:SSEA-1の免疫組織化学染色
1.ガラスのカバーガラスに付着した支持細胞層上で増殖する細胞を、取り扱い
やすくするためにウェル中に置く。これらをPBS(Dulbeccoのリン酸緩衝化生理
食塩水)中で2回洗浄する。
2.一次抗体(J.Ansellから入手したモノクローナル抗SSEA-l)を、0.15%BS
Aを含む無血清培地で1:1000に希釈し、そしてHepesで緩衝化する。これを細胞
に添加し、そして皿を4℃で45分間インキュベートする。
3.細胞を、冷却培地で3回洗浄する。
4.二次抗体(FITC標識抗マウスIgM)を培地で1:10に希釈し、30分間4℃で
細胞に添加する。
5.細胞を、冷却培地で3回洗浄する。
6.細胞を、冷却PBSで3回洗浄する。
7.細胞を、冷95%メタノール/5%酢酸中で3分間固定する。
8.細胞を、PBSでリンスし、カバーガラスを除去し、そしてスライドガラス上
の数滴の10%PBS:90%グリセリンの上に反転して置く。
9.スライドガラスを蛍光顕微鏡下で試験する。
付録7:細胞のトランスフェクション
手順1:リン酸カルシウム共沈。
1.細胞をトリプシン処理し、そして支持細胞層および通常の培地を含む新たな
ウェルに移す。
2.皿を37℃にて2.5%CO2でインキュベーター中に置く。
3.トランスフェクション混合物(50μl/ml BES、0.012M CaCl2、および1μg/
ml DNAの最終濃度まで)をウェルに添加し、そして細胞を一晩インキュベートす
る。
4.トランスフェクション混合物を翌朝除去し、そして正常培地で置き換える。
5.トランスフェクション細胞を、組み込まれたDNAによって決定される方法に
従って選択し、そして/または同定する。
手順2:リポフェクション
1.InvitrogenからのPerFectトランスフェクションキットの脂質およびGibcoか
らのOptimemを用いてトランスフェクション溶液を作製する。
a.Optimemに脂質を添加(12μl/ml)
b.OptimemにDNAを添加(2μl/ml)
c.脂質/OptimemをDNA/Optimemと混合
d.37℃で約15分間インキュベート。
2.PBSを3回代えて細胞のコロニーを洗浄。
3.コロニーを1分間トリプシンに移す。
4.コロニーを少量のOptimemに移し、そしてパスツールピペットで引いて(pul
led)粉末にする。
5.支持細胞層を有する培地をウェルから除去し、そしてOptimemプラス脂質お
よびDNAで置き換える。
6.トリプシン処理した細胞をウェルに添加し、そして5時間インキュベートす
る。
7.Optimemを除去し、そして細胞培地(培地2)で置き換える。
手順3:エレクトロポレーション
1.コロニーをPBSで3回洗浄する。
2.2〜3分間トリプシン処理する。
3.コロニーを50μlのPBSに移し、そして細胞が脱凝集するまで粉細する。
4.650μlのPBSおよび100μgのDNAを(100μlのPBS中に)含むエレクトロポレ
ーションキュベットに細胞を有するPBSを移す。
5.キュベットを氷上で10分間放置する。
6.0.8kV、3μF、時間定数=0.1でエレクトロポレートする。
7.キュベットを氷上に10分間放置する。
8.キュベットの内容物を4つのウェル(それぞれ200μl)に分割し、そして30
0μlの培地2を各ウェルに添加する。
9.細胞を3時間放置し、そして(培地2を用いて)培地を変える。
10.さらに取り扱う前に一晩放置する。
付録8:細胞の凍結および解凍
1.細胞のコロニーを引いたピペット(drawn pipette)で取り除く。
2.コロニーを少量のPBSに迅速に移し、次いで少量の0.25ml凍結混合物へ移す
。
3.凍結混合物の滴を迅速に0.4mlの凍結混合物を含む凍結チューブに移す。
4.一晩の凍結のために-70℃のフリーザーに移し、次いで液体N2フリーザーに
移す。
解凍:
1.4.5〜9.5mlの培地を25mlユニバーサルに入れる。
2.凍結バイアルを水浴中で解凍し、次いでバイアルの内容物をユニバーサルへ
ピペットで入れる。
3.<1000rpm(600〜800が至適)で3〜5分間遠心分離する。
4.培地をDIA-M支持細胞層から吸引する。
5.培地をユニバーサルから吸引し、細胞の凝集塊を残す。
6.1mlの培地2をユニバーサルに添加し、そしてゆっくりと再懸濁する。
7.支持細胞層上に細胞をピペットで入れ(ウェルあたり0.5mlで)、そして培
養に戻す。
凍結混合物:
42% FCS
48% 培地3
10% DMSO
付録9:ESRF精製およびアッセイ
9.1 ESRF含有硫酸アンモニウムカットオフ馴化培地の調製
1.ESRF産生接着細胞株(D7A3-PE)をGMEM/10% FCS中でコンフルエンシー近く
まで増殖させる。現在、約30〜40個の大きな(175cm2)フラスコを用いている。
2.培地を除去し、細胞をPBSで2回リンスし、次いで、10mM HEPES、3μM亜セ
レン酸ナトリウム、1μg/mlトランスフェリン、および1μg/mlインスリンで補
充した無血清GMEM/Ham F12(1:1)に戻す。細胞にガスを供給し、そしてこの
培地中で最低3〜4時間、より便宜がよければ一晩インキュベーターに戻す。こ
れは、適合および洗浄工程である。
3.培地を除去し、そして3〜5日間にわたる馴化のために新鮮な無血清培地で
置き換える。フラスコあたり35mlの培地。
4.馴化培地を回収し、遠心分離して解離した細胞を除去し、そして滅菌濾過す
る。工程5に進む前に約1000mlの培地を回収する。
5.馴化培地を硫酸アンモニウムで35%飽和にする。飽和硫酸アンモニウムを5
ml/分で撹拌しながら低温室で添加し、そしてさらに60分間放置する。沈澱した
タンパク質を遠心分離によってペレット化し、そしてこれは、馴化培地中にて総
タンパク質の約20%を構成する(Bradfordアッセイ)。
6.沈殿物を2M尿素中で可溶化する。遠心分離(工程5)をポリプロピレンボ
トル中で行い、そして沈殿物はボトル長の下で(down)粘性のスメアとなる。こ
れを考慮して、可溶化を振動ローラー装置にて1時間室温で行う。6ボトル中に1
5〜20mlである。
7.可溶化された物質を、最終的に組織培養グレードのPBSに対して(低温室で
)一晩透析し、次いでアリコートにて凍結する。
9.2 アッセイ
多数の胚幹細胞株を、ESRF活性をアッセイするために用いた。最も一般的には
:
CP1 一般的形態学およびアルカリホスファターゼ組織化学用
COKO18 一般的形態学およびoct4発現(lacZレポーター活性によって検出
)用
基本的プロトコルは各場合において同一である。
1.ES細胞をゼラチン化した24ウェルプレート上に0.5ml GMEM/10% FCS中に5,0
00細胞/ウェルの密度で播種する。抗生物質を適切な濃度で用いる(ESRFサンプ
ルが濾過滅菌されていない場合)。
2.2〜3時間後、試験サンプルをウェルに添加し、そしてプレートを4日間イ
ンキュベーターに戻す。
3.4日後、細胞をアルカリホスファターゼ活性(Sigma Alkaline Phosphatase
Leukocyteキット、カタログ番号86-R)またはβガラクトシダーゼ活性(X-gal
染色)について染色する。
4.細胞およびコロニーを代表的ES細胞表現型について検査する:
−小さく丸い細胞
−コンパクトで丸いコロニー
−アルカリホスファターゼの高発現またはβガラクトシダーゼ活性によって反
映されるoct4の発現。
1ユニットのES細胞活性を、0.5mlアッセイにおいて上記の4日目の時点で代
表的ES細胞表現型を産生する最小量として定義する(この濃度で大部分の細胞が
ES細胞表現型を有さないことに注意)。
付録10:PE馴化培地の超遠心分離
1.PE-CMを上記のように調製した(付録9)。
2.PE-CMを100,000×gで75分間4℃で遠心分離した;(S=106)。
3.上清(S1)を除去し、そしてペレット(P1)を0.5mlの2M尿素中で可溶化し
た。
4.上清(S1)を265,000×gで18時間再び遠心分離した;(S=3.3)。
5.上清(S2)を除去し、そしてペレットを0.5mlの2M尿素(P2)中で可溶化
した。
6.S1、 S2、P1、およびP2を、Pharmacia PD10(S)またはBioGel P6-DG(P)カラ
ム上でPBSに脱塩/交換した。
7.サンプルをESRF活性についてアッセイした。
結果
S1 PE-CMに類似の活性
S2 活性を検出せず
P1 非常に少量の活性(PE-CMより小さい)
P2 非常に強い活性
付録11:ESRFのレクチンアフィニティークロマトグラフィー
1.25〜35%飽和硫酸アンモニウムカットオフPE馴化培地を液相等電点電気泳動
(Rotofor)に供した。
2.沈澱した物質(pI=4.25〜4.5)を2M尿素中で可溶化した。
3.可溶化した物質をPharmacia PD-10カラム上でレクチン緩衝液*に交換した。
4.200μlの交換された物質を、ダイズレクチン、レンチルレクチン、またはコ
ムギ胚芽凝集素を含むカラム(レクチン緩衝液で平衡化した)にロードし、30分
間放置し、次いでさらなる200μlを添加し、そして一晩カラムを低温室に放置し
た。
5.カラムを5×カラム容量のレクチン緩衝液で洗浄し;洗浄物を回収した。
6.カラムをレクチン緩衝液中に糖**を含む5×カラム容量で溶出し、そして
溶出された物質を回収した。
7.洗浄されそして糖溶出された物質を20mMリン酸ナトリウム(pH7.3)に交換
し、そしてESRF活性についてアッセイした。
*レクチン緩衝液 20mM リン酸ナトリウム(pH7.3)
1M NaCl
0.1mM CaCl2
0.1mM MnCl2 **糖 ダイズ − ガラクトース
レンチル − αメチルマンノシド
コムギ胚芽 − N-アセチルグルコサミン
結果
ダイズおよびレンチルレクチンカラム上で活性が保持され特異的に溶出された
が、コムギ胚芽凝集素上では活性は保持されず特異的に溶出されなかった。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Cytokines expressed by DIA / LIF-deficient embryonic stem cells for inhibition of differentiationField of the invention
The present invention relates to a substance capable of inhibiting the differentiation of embryonic stem (ES) cells. The present invention
Furthermore, methods of inducing and expanding ES cells, ES cells themselves, and novel factors
Cell lines that are useful for inducing and assaying E. coli.Background of the Invention
Embryonic stem cells are archetypal stem cells that have the ability to renew indefinitely and to differentiate and grow.
Has the ability to form all cell types found in somatic animals
. Such stem cells are described as pluripotent if they can differentiate into many cell types
Is done. These cells are fully involved in normal embryogenesis following reintroduction into the blastocyst
And contribute functionally differentiated progeny to all somatic tissues and germline
obtain. ES cells can also be induced to differentiate into a wide variety of cell types in culture
. In summary, this is an in vitro process responsible for tissue diversification in the developing embryo.
Is. Therefore, ES cells are used to analyze factors that control early embryo growth and differentiation.
Provides a unique system for
ES cells are fully involved in normal embryogenesis following reintroduction into the host embryo, and
Can contribute functionally differentiated progeny to all somatic tissues and the germline.
It has the following characteristics. Their ability to form gametes is responsible for transmitting genetic alterations to animals.
Enables ES cells to be used as a means of reaching. This is Gentra
Gene discovery and mutation through strategy, and most importantly, heredity
Used for accurate genetic changes through child targeting.
Generally, when needed for research or medical use, stem cells
Must be isolated from the tissue sample by the
Even after deep separation, these stem cell preparations consist of mixed cell types and
Contains a high percentage of differentiated cells that are enriched for cells but are not classified as stem cells.
No.
In addition, most stem cells cannot be easily expanded in culture and stem cells
When attempts are made to culture and, more specifically, maintain established ES cell lines
The cells to be cultured, which usually contain a mixed population of cell types, grow at different rates
And stem cells become rapidly covered by non-stem cell types. Two exceptions
Embryonic stem cells from specific lines of a number of mice (129 and Black 6) were cultured in vitro.
Can be nourished. Therefore, the established lineage of embryonic stem cells is mouse strain 129 and Bla
ck6, or the early (31/TwoDay) culturing embryo cells
Can be obtained by
To date, proven embryonic stem cells with the capacity for germline transmission have been
Only established from inbred mice (especially strains 129 and C57BL / 6)
. They are the feeder layer of embryonic fibroblasts and / or leukocytes, which are cytokines.
Glycoprotein 130 (g), a disease inhibitory factor (LIF) or signal transducer
Culture of early embryo cells in the presence of related cytokines acting via p130)
(Yoshida et al., 1994). In the absence of a source of LIF, stem cells
Cannot differentiate and multiply. In contrast, DIA / LIF or DIA / LIF producing cells
ES cell cultures in the presence of a feeder cell layer retain their proliferative potential and
Maintain stem cell morphology and maintain stem cell markers (eg, alkaline phosphatase)
, Stage-specific embryonic antigen-1, and stem cell-specific transcription factor 0ct-3 / 4
) Is expressed. ES cells expanded in the presence of LIF retain pluripotency,
Eligible for generating germline chimeras when reintroduced into mouse blastocysts
(Nichols et al., 1990; 1994).
Cytokines are important in maintaining the pluripotent phenotype of ES cells in vitro
It is well known that it plays an important role. Therefore, it regulates the proliferation and differentiation of ES cells
The study of the factors involved was based on an apparent molecular weight of 45k, termed "differentiation inhibitory activity" or DIA.
The glycoprotein of Da was purified. It is a cytokine called "myeloid leukemia"
Inhibitor "or LIF. DIA / LIF has self-renewal of undifferentiated ES cells
And thereby allow their growth in vitro.
ES cells maintained in the presence of this factor retain their full developmental potential. Sa
In addition, ES cells are newly developed by direct culture of blastocysts in medium supplemented with DIA / LIF.
Can be established. (The term "cytokine" as used herein refers to extracellular
And affects cell survival and / or growth and / or differentiation
Refers to any substance obtained. Primarily, this term refers to proteins that can inhibit ES cell differentiation.
The like factor. )
In the absence of a source of DIA / LIF, stem cells cannot differentiate and proliferate.
In contrast, ES cultured in the presence of a feeder layer of DIA / LIF or DIA / LIF producing cells
Cells maintain their proliferative capacity, maintain their characteristic stem cell morphology, and
Cell marker proteins such as alkaline phosphatase and stage-specific
Gen-1 (SSEA-1)) (Williams et al., 1988; Smith et al., 1988). the most important
In particular, ES cells expanded in the presence of DIA / LIF retain pluripotency, and
If they are reintroduced into blastocysts, they are eligible to make chimeras (Nichols et al.)
Pease et al., 1990).
Further studies suggest that undifferentiated ES cells may be matrix-located (matrix-loc
differentiated cells express low levels of mRNA resulting in morphology
Contrastingly high levels of soluble DIA / LIF and matrix-associated DI
It reveals that it expresses both A / LIF. DIA with newly differentiated cells
Enhanced production of LIF / LIF balances differentiation and self-renewal in stem cell populations
It has been proposed that a mechanism for articulation can be provided. Physiological significance of DIA / LIF
Sex was attributed to the inability of homozygous DIA / LIF-deficient female mice to support embryo implantation.
Established by the finding that it is unfertile. However, DIA / LIF-/-embryos survive
It is possible. This observation indicates that other factors compensate for the lack of DIA / LIF expression during early development.
Suggest that you can. Many cytokines (DIA / LIF, interleukin-6 (IL
-6), ciliary neurotrophic factor (CNTF), and ON
(Including costatin M (OSM)) share the same effector molecule, gp130.
And was recently shown. This is probably due to the biology reported for these events.
Underlies considerable overlap in biological activity. Any of these cytokines
Activation of the gp130 signal transduction process is sufficient to support the self-renewal of ES cells.
Minutes. However, if any, any of these molecules will
Play a role in maintaining early stem cell regeneration or other factors (single or
It is not yet clear whether or not) are involved in this process.
Other mouse strains and more particularly other laboratory animals (eg, rats, rabbits,
And guinea pigs), livestock (eg, sheep, goats, horses, cattle, and pigs) and
Embryonic stem cells from other species, including primates, including humans and humans, and
There is an urgent need to maintain. There is a double demand for this.
First, gene targeting and other sophisticated genomic manipulation techniques (eg,
Chromosome modifications (Smith A.J.H. et al., 1995) were selected for other species, particularly for the pharmaceutical industry.
Genetic Adaptation for Use in Rats and Foreign Body Transplants
Pigs that need it). The second need is a donor for transplant
For the development of human ES cells as a universal source of cells. However,
Established strains of true embryonic stem cells other than embryonic stem cells
There are no known techniques for producing and maintaining. Also maintain ES cells
The only known method is to use either DIA / LIF or related cytokines as described above.
A feeder layer was used as a source of these or such cytokines. Public knowledge
Further disadvantage of the ES induction method in Escherichia coli is that expression of gp130 by donor embryonic cells is essential
That is.Description of prior art
`` Pluripotent Embryonic Stem Cell from the Rat Are Capable of Producin
g Chimeras "(Iannaccone, P.M. et al., Dev. Biol. 163, 288-
292 (1994)) was described in the paper as consisting of "diploid rat embryonic stem cells."
A cell line designated RESC-01 is described. In addition, the RESC-01 cell line was
Can be used to make chimeras by injection into the blastocyst "
I have. The article mentioned above did not characterize the RESC-01 cell line with reference to its karyotype,
And without such characterization, the data presented is for the RESC-01 cell line.
Is insufficient to support the claim that it consists of ES cells. This is RESC-01
Later disclosed information (personal information that the cell line has a mouse karyotype but not a rat).
Communication, not published). Therefore, "rat-derived
The ability to establish stem cell populations and use them to create chimeras
Steps to provide a significant addition to the repertoire of genetic engineering in Japan
The goal stated by Iannaccone et al. Has not been met until now.
It is easy.
Furthermore, the title is “lsolation of a primate embryonic stem cell line”.
The published paper (Thomson J.A. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.)
A cell line designated R278.5, which is stated to be, is described. But R278.5 has many
Have the characteristics of a true ES cell according to at least one of the following criteria:
Not shown to be a cell strain:
(i) Broad contribution to chimeras without tumor formation
(ii) Reconstitution of host tissue
(iii) transfer of functional gametes to chimeras and generations of offspring
GivingSummary of the Invention
Define the in vitro DIA / LIF contribution and examine factors that can regulate ES self-renewal.
In order to establish an assay system for the release, we studied both DIA / LIF genes.
ES cells with one copy deleted were generated. The present inventors describe herein that differentiation
DIA / LIF-deficient ES cells synthesize a novel soluble factor that inhibits ES cell differentiation
Report that. This factor differs from the previously characterized ES cell maintenance factor
And, most importantly, acts independently of direct activation of gp130. LIF
ES cells lacking the receptor were also generated. LIF negative and LIF receptor
Negative cells (LIF (-) and rLIF (-)) form a further aspect of the invention
Further useful in assay procedures.
As one aspect of the present invention, a novel site called ESRF (ES cell regeneration factor)
Cain is provided and it is in the absence of DIA / LIF and directly with gp130
It is characterized by its ability to inhibit the differentiation of ES cells without interaction.
More particularly, a cytokine called ESRF is provided, which comprises (i) D
In the absence of IA / LIF, and (ii) in the absence of cytokines acting via gp130
,
And (iii) the ability to inhibit ES cell differentiation in the absence of interaction with gp130
It is characterized by (iv) ES cells in the absence of interaction with the LIF receptor
The ability to inhibit differentiation is further used to characterize the cytokines of the invention.
Can be
The cytokine of the invention is further characterized by a feature selected from:
obtain:
-Distinguishable from DIA / LIF
-Distinguishable from IL-6 / sIL-6R
-Distinguishable from CNTF
-Distinguishable from oncostatin M
-Distinguishable from cardiotrophin-1
These are used individually or in combination. ("IL-6 / sIL-6R"
"Interleukin-6 / soluble interleukin receptor").
Cytokines, referred to herein as ESRF, are used in experimental animals (ie, rodents).
, Livestock and farm animals (eg, dogs, cats, sheep, horses, cows, pigs,
Directly or from any mammalian species, including primates, including humans
It is intended to include indirectly derived ESRF. Factor is internalized in the appropriate cell line.
It can be obtained by isolation of a causally produced factor or by recombinant expression.
As shown, cytokines of the present invention differentiate by a different mechanism than gp130.
And this feature further characterizes those features
Can be used as
Furthermore, its ability to inhibit ES cell differentiation can neutralize anti-DIA / LIF antisera.
Or neutralizing anti-IL-6 soluble receptor antiserum, or anti-CNTF antiserum
Cannot be excluded by neutralizing
The novel cytokines of the present invention generate cell lines that are deficient in DIA / LIF and
To identify the activity that inhibits the differentiation of ES cells in the supernatant from such cells
More discovered. These cells in crude or partially purified form
Supernatants from also form part of the invention. Therefore, the present invention further provides DIA / LI
At least one polypeptide which can be obtained from the supernatant of F-deficient cells and has the following characteristics:
Provide an at least partially purified composition comprising a tide:
-(I) in the absence of DIA / LIF, and (ii) cytokines acting through gp130.
In the absence and (iii) in the absence of interaction with gp130, differentiate ES cells
Ability to inhibit.
(iv) Inhibiting the differentiation of ES cells in the absence of interaction with the LIF receptor
This ability can be further used to characterize a partially purified composition.
These may, if desired, be further characterized by features selected from:
RU:
-Distinguishable from DIA / LIF
-Distinguishable from IL-6 / sIL-6R
-Distinguishable from CNTF
-Distinguishable from oncostatin M
-Distinguishable from cardiotrophin-1.
These are used individually or in combination.
The at least partially purified polypeptide component of the composition may also comprise the invention
Is within the range.
Alternatively, the invention can be obtained by culturing cell line D7A3-PE, and
-Ability to inhibit ES cell differentiation
-Distinguishable from DIA / LIF
-Distinguishable from IL-6 / sIL-6R
-Distinguishable from CNTF
-Distinguishable from oncostatin M
-Distinguishable from cardiotrophin-1
Can be defined as a cytokine called ESRF.
The present invention further provides a method for producing a novel cytokine, ESRF,
This involves the steps of culturing ESRF-producing cell lines and isolating ESRF from their supernatants.
Process. Suitably, the ESRF producing cell line is cell line D7A3-PE or derived therefrom.
Including incoming cells. The deposited cell line D7A3-PE constitutes a further aspect of the present invention.
I do.
The present invention further provides a culture procedure utilizing ESRF. One proliferates ES cells
This is a method of growing cells in the presence of a cytokine called ESRF.
The step of causing The other is a method of establishing ES cells, which is called ESRF.
Culturing the early embryo in the presence of the cytokine to be produced. These steps are
, The only ES cell growth enhancer or other (eg, DIA / LIF or gp130
And other cytokines, including those that act via
And use ESRF. The growth and / or establishment of ES cells according to the invention
can be monitored by culturing cells containing a selectable marker such as t-4βgeo.
You. Further, the method of the present invention provides for the expansion of somatic stem cells (eg, hematopoietic stem cells).
Can be used to promote.
In certain embodiments of the invention, the cytokine of the invention is mediated by gp130.
In combination with a second cytokine known to act, undifferentiated embryonic stem cells
Used to induce, proliferate, and / or maintain vesicle culture. For example, a book
Combinations of the cytokines of the invention with LIF can produce embryonic stem cells of rat or other species.
Suitable for inducing, growing, and / or maintaining.
In this procedure for generating ES cells, cells expressing matrix-bound LIF
Embryos, which preferably do not contain the zona pellucida, may be cultured on a feeder layer.
It is profitable.
Suitable feeder layer cells are derived from fibroblasts. As an example, the matrix
Mouse embryonic fibroblasts transfected to express synthetic LIF
Can be A suitable stable transfected cell line is called DIA-M, and
n Collection of Animal Cell Cultures (ECACC) with accession number 96053101 in 1996
Deposited on May 31, 2009.
DIA-M was prepared using the matrix-bound form of mouse LIF (Rathjen et al., 1990) and IRES.
Stable transfection with expression vector containing cDNA for binding neo selectable marker
It was prepared as a cloned derivative of the cloned C3H10T1 / 2 mouse embryo fibroblasts. (Departure
See also WO 94/24301 for details of the current system).
Thus, in its more particular aspect, isolating embryonic stem cells from other species and
A new methodology for propagation is provided. The approach involves soluble LIF and
Matrix-bound isoforms of the embryonic stem cell regenerating factor (ESRF) and LIF, which are tocaines
Of genetically modified fibroblasts overexpressing the form (Rathjen et al., 1990)
Based on a new combination of feeder cell layers.
When using this protocol, rat embryonic stem cells are transformed into euploid rat karyotypes and
Endogenous growth while retaining characteristic stem cell morphology and marker expression
Can be In addition, a novel method for freezing and thawing ES cells has been described,
The procedure for chimera production is presented.
According to a further aspect of the invention, comprising DIA / LIF and / or gp130 interaction
Assay and / or detect growth factors that affect differentiation by a different mechanism
A method for issuing is provided. This method determines the presence of the sample to be assayed.
Culturing ES cells in the presence and absence of cells cultured in the absence of sample
Detecting the change in proliferation or differentiation compared to the LIF negative (ESF) cells.
Have LIF (-)) and / or LIF receptor negative (rLIF (-)) phenotype
It is characterized by
Particular embodiments of the invention are cytokines having the following physicochemical properties:
RU:
An apparent molecular weight in saline or 4M urea equal to 100,000 daltons
Or greater
・ Isoelectric point = 4.25 to 4.5
Stable above pH 3, but inactivated below pH 3
・ Inactivated by 0.5M NaOH
・ Suitable for reduction with 10 mM dithiothreitol for 30 minutes at 37 ° C
・ Inactivated by incubation with trypsin
・ Inactivated by incubation at 50 ° C
・ Stable for long term (6 months) storage at 4 ℃
・ Stable for freezing / thawing
Stable on exposure to 4M urea
・ Stable in 1% CHAPS or CHAPSO
・ Inactivated by 0.01% SDS
The invention further provides at least five, and preferably at least, of the following features:
7, and furthermore, the cell line is non-mouse
Provide an established line of embryonic stem cells characterized by having a karyotype:
(i) The characteristic morphology of stem cells, which is a small dense cell with a high nucleus to cytoplasm ratio
Agglomerate growth as small tightly packed cells
including),
(ii) (a) alkaline phosphatase, (b) stage-specific embryo antigen-1, (c) from Oct-3 / 4
Expression of one or more specific markers selected,
(iii) non-expression of differentiation markers (eg, H19 RNA),
(iv) considerable or unlimited growth potential,
(v) stability against freezing and thawing,
(vi) stable euploid karyotype,
(vii) cytokine dependent growth,
(viii) Cytokine withdrawal, aggregation, or chemical differentiation inducer
More inducible in vitro differentiation,
(ix) Ability to form teratocarcinoma, including derivatives of endoderm, mesoderm, and ectoderm
Power,
(x) colonies through the production of somatic stem cells and functionally differentiated progeny
The ability to colonize and / or reconstitute host tissue;
(xi) forming the host embryo into a colony with the contribution of the functionally differentiated progeny to the chimera
Ability to
(xii) produce functional gametes in chimeras and viable progeny
Ability to
(xiii) Ability to incorporate exogenous DNA.
Such cells preferably have at least one of the identified characteristics (i) to (viii).
5 and preferably at least 7 and most preferably
Further characterized by having at least one of the characteristics (ix) to (xiii)
It is.
The established strain of the embryo cell provided by the present invention is not necessarily the above (i) to (xii
It is understood that it is not necessary to show each and every feature of i). Therefore,
For a given species, one or more features may not be present. For example, feature (ii)
In rodent embryonic stem cells, all three specific markers described above (ie,
, (A) alkaline phosphatase, (b) stage-specific embryonic antigen-1, and (c) Oct-3 / 4)
I can do it. However, stage-specific embryonic antigen-1 (feature (ii) (b)) has been identified for other species, especially primates.
Are not present or undetectable in embryonic stem cells of large mammals
possible.
In addition, they may have a long gestation period and / or reach maturity after a long period
It is impractical for mammals to indicate the presence of features (x) and (xi)
Maybe. Also, due to ethical and legal constraints, certain species, such as humans,
May not be able to demonstrate features (x) and (xi).
Description of the drawings
The invention will now be described in more detail, by way of example, with particular reference to the accompanying drawings, in which:
Described in:
Figure 1 shows the response of lif-r-/-ES cells to cytokines
Figure 2 shows a phase contrast micrograph of rat ES cells
Fig. 3 Spread of metaphase chromosomes from rat ES cells
Figures 4A and 4B A. of rat ES cells. Alkaline phosphatase and B. Oc
Shows marker expression in t-4 immunostaining
Figures 5A, 5B, and 5C. Trophoblast, B. Body wall endoderm, and C.
Shows differentiation to bipolar cells
The production, isolation and characterization of ESRF according to the present invention will be described in more detail by way of example.
It is described here.
Example 1
1.1 Generation of DIA / LIF-deficient ES cell lines
In order to disrupt DIA / LIF function in ES cells, both alleles of the gene must be
It was deleted by the same recombination. ES cells in which one copy of the gene has been inactivated,
The entire coding sequence of the DIA / LIF gene has been replaced by a selectable HPRT minigene.
Using a replacement vector. Transfection into HPRT-deficient E14TG2a cells
After the recombination event, HAT-resistant ES cell clones that have undergone a recombination event are placed outside the homologous 3 'arm.
Identified by DNA hybridization analysis using the side probe. Expected
DNA from positive clones with appropriate restriction enzymes
Digested and hybridized to the 5 'external probe. A total of 11 exactly
The clones targeted were identified from a primary screen of 89 colonies.
One germline eligible clone D6 was used for the second allele deletion
. Insert the hygromycin resistance cassette into the HPRT marker in the targeting vector
Was replaced with In parental cells, this construct is comparable to the frequency obtained with the HPRT vector.
Homologous replacement events occurred at a comparable frequency (10%). This second construct in the D6 clone
And transfectants into hygromycin
Isolated by selection on B. Three classes of homologous recombination were screened.
Identified in 162 colonies: recombination to previously targeted allele
Occurred in 30% of the clones; 5 'or 3' homology regions of the wild-type allele.
Area integration was detected in four cases; and only three clones were wild-type
Received allele replacement. For these three clones, the DIA / LIF code
Column deletion confirmed by absence of hybridization with full-length cDNA probe
did. On the other hand, clones that have undergone recombination into only one homology arm retain the gene.
I carried it. DIA / LIF mRNA loss using a sensitive ribonuclease protection assay
And confirmed. After induction of differentiation, E14TG2a ES cells were previously described for other ES cell lines.
As noted, both relatively high levels of matrix tie and diffusion types
Expresses DIA / LIF mRNA. In contrast, protected fragments are undifferentiated or differentiated
Is not detectable in RNA preparations from isolated double knockout ES cells. These fruits
The experiment clearly confirms that the DIA / LIF deletion is a null mutation. Two independent ku
Similar phenotypes of the loan, D1C2 and D7A3 (these are separate during drug selection)
(Isolated from each plate) are reported in the following experiments.
1.2 Ability for in vivo differentiation of homozygous DIA / LIF negative ES cells
Chimeras were generated using DIA / LIF deficient ES cell clones. DIC2 and D7A3 ES
Cells were injected into C57BL / 6 blastocysts and chimeric progeny were produced. Chimera in the sand
High ES cell contribution, as judged by sandy coat colour
did. This was confirmed by glucose phosphate isomerase isozyme analysis.
Confirmed by determining the extent of ES cell contribution to blood and tail of 5 chimeric mice
did. Both clones were cloned as indicated by the production of viable germline progeny.
Contributed to gamete formation. These results generate a double knockout ES cell line
That the two selections applied for did not destroy their normal viability
Establish.
1.3 Stem cell regeneration can occur in the absence of DIA / LIF
ES cell differentiation in high-density monolayer cultures does not result in complete elimination of stem cells
. The present inventors have previously proposed a model for feedback regulation of stem cell regeneration. This
Here, the synthesis of DIA / LIF by newly differentiated ES cells is replaced by the remaining undifferentiated stem cells.
Contributes to rescue. The validity of this hypothesis was determined by stem cell rescue after differentiation induction.
Were tested by investigating the capacity of DIA / LIF-deficient ES cells for wild
ES cells of the mutant, heterozygous, and homozygous mutants were
Induced by exposure to xybenzamide (MBA) and differentiated at high cell density.
After an additional 4 days in the basal medium (is), the number of undifferentiated ES colonies was determined by morphological examination and
And alkaline phosphatase staining. Types of undifferentiated ES colonies
Similar numbers were recovered from wild-type and two heterozygous ES cell cultures. Contrast
In addition, the number of ES colonies was about 3-fold lower than the two DIA / LIF negative ES clones.
won. This decrease is due to autocrine or paracrine production of DIA / LIF.
Key components in the feedback regulation of stem cell regeneration in differentiating ES cell cultures
Confirm that it is a component. Importantly, however, stem cell regeneration is
It was not completely eliminated in the absence. This is because another regulator is acting in this system.
Suggest dynamic.
1.4 Inhibition of ES cell differentiation by soluble factor (ESRF)
Excludes that culture conditions may have conferred selection for rare differentiation-deficient mutants
The ability of DIA / LIF-deficient ES cells to rescue stem cells in co-culture assays.
And further investigated. A convenient indicator cell line is the β-galactosidase reporter
-Homologous recombination of DIA / LIF negative ES cells into the Oct-4 locus
Generated. Β-gala in such targeted clones
Cuctosidase expression is restricted to undifferentiated stem cells. The indicator cells are used for the MBA-induced
Were plated on the layer of the wild type or mutant clone. Four days later, the index group
The number of undifferentiated ES cell colonies of interest was stained for β-galactosidase activity.
Decided. Again, the results indicate the ability of DIA / LIF-deficient differentiated cells to inhibit ES cell differentiation.
Indicates that the force is reduced but not eliminated in relation to the parent cell line. Retinoid induction
Similar results were obtained using the differentiated cells as feeder layers.
To determine whether this effect was due to a diffusive factor, a second type of co-culture was used.
A nutrition experiment was conducted. Here, indicator cells were plated on a microporous insert on a differentiated cell layer.
I did it. The insertion membrane prevents cell-cell contact between the two cell populations,
Allows access to diffusible factors. Both parent and Oct-4-tagged ES cells
As an index for staining for alkaline phosphatase and β-galactosidase
Used. Similar results were obtained in both cases. Larger in wild-type culture
Activity is significantly reduced but not eliminated in the presence of neutralizing DIA / LIF antiserum. This
This indicates that wild-type cells also synthesize active factors other than DIA / LIF. Anti-DIA
Residual activity in the presence of / LIF is comparable to the activity produced by DIA / LIF negative cells.
It was similar. This indicates that response factor expression is significantly increased in these cells.
Suggests that it is not regulated.
These data indicate that soluble factors other than DIA / LIF (single
Or multiple) are synthesized by both wild-type and DIA / LIF-deficient differentiated cells.
And confirm. However, mutant cells or wild-type cells in the presence of neutralizing anti-DIA / LIF
A reduced number of colonies produced in response to vesicles produces a limited amount of this factor
Indicates that
1.5 Isolation of differentiated cell lines expressing high levels of stem cell regeneration factor (ESRF)
In order to facilitate the characterization of stem cell regenerative activity, we have proposed a DIA / LIF negative
A differentiated cell line was established from the embryoid body outgrowth of active ES cells. Several
These cell lines have activity levels that are easily detectable in their culture supernatants.
Occurred. One cell line (designated D7A3-PE) can grow indefinitely and undifferentiated E
It can produce high levels of soluble factors that can maintain S cells. Their characteristic forms
In addition, ES cells cultured in D7A3-PE conditioned medium contained alkaline phosphatase.
And Rex-1 mRNA, and β-galacto retained in Oct-4 tagged cells
Undifferentiated markers, such as sidase activity, continued to be expressed. This conditioned medium
Was effective in several independent ES cell lines. Conditioned media or partial purification
ES cells cultured in the presence of ESRF formed closely rounded colonies.
This morphologically distinguishes both differentiated cells and ES cells maintained in DIA / LIF.
obtain. ES cells are continuously passaged in the presence of ESRF and have the potential for multilineage differentiation.
Hold power. The active agent can be concentrated at least 20-fold by centrifugation and
Disrupted by incubation with lipsin. This is a proteolytic
Is consistent with being a molecule. This may be due to heating to 50 ° C or to pH 3
Inactivated by less than acidification.
1.6 Purification and biochemical properties
For ESRF purification, conditioned media is prepared from D7A3-PE cells in the absence of serum
. 150 cm cells containing normal growth mediumTwoInoculate into tissue culture flasks and
Grow to near fluence. The culture is then washed with PBS and G
MEM and 100 μM 2-mercaptoethanol, 1 μg / ml insulin, 5 μg / ml
5 of Ham F12 basal medium supplemented with transferrin and 10 nM sodium selenite
Transfer to defined medium consisting of a 0:50 mixture. Incubate the culture for 4 hours, then
Discard the medium and replace with fresh defined medium (50 ml / flask). this
Media is conditioned by incubating with D7A3-PE cells at 37 ° C for 96 hours
I do. The medium is then harvested and replaced. Three consecutive collections each
It can be obtained from a culture. Clarifying the harvested medium by centrifugation, and
Destruction
Pass the bacteria through a 0.2 μm filter. The ability to inhibit the differentiation of ES cells is 1/10
It can be routinely detected in unfractionated, conditioned medium. However, for four days of full activity
The assay requires less than 25% dilution. The activity in the conditioned medium was determined by freezing and thawing.
Stable on digestion, but incubated at 50 ° C for 30 minutes, acidic to pH 2
Upon incubation or with trypsin. 100,000 dal
Limitations in Amicon cells using membranes with tons of apparent molecular weight cutoff
The activity can be concentrated by filtration. Biological activity can be recovered quantitatively,
Suggest that the ESRF has a molecular weight greater than 100,000 daltons.
ESRF was quantitatively recovered from the conditioned medium by serial dilution with saturated ammonium sulfate.
Take it. ESRF activity is recovered in the 25-35% fraction. This fraction contains 20-25% of total
Contains Parkin. Upon reconstitution in 1/100 volume of starting medium, a viscous solution is obtained. This
It splits into a fluid phase and a gel phase during cryopreservation. Both phases are biologically active
Including certain ESRFs. The gel material forms a highly glycosylated extracellular matrix.
It seems to consist of minutes. ESRF, ink with salt buffer, more effectively 0.1% CHAPS
Can be extracted from the gel by evaporation. This finding indicates that ESRF has an affinity for ECM components
Is suggested. Consistent with this, significant levels of ESRF activity were
Incubate from A3-PE cell monolayer with basal medium containing 0.1% CHAPS for 2 hours
(Under such conditions, the cells were significantly lysed)
Can survive without evidence). Isoforms in which ESRF specifically associates with extracellular matrix
May be present in To obtain ESRF-containing fractions by ammonium sulfate precipitation
Another protocol is shown in Appendix 9.
Ultracentrifugation studies (see Appendix 10) show that ESRF activity is
Does not significantly associate with organs, but is a soluble protein or protein complex
And suggest.
The maximum concentration required for biological activity is 1.5 nM (urea resolubilized ammonium sulfate
Based on the protein content of the um precipitated material (see Appendix 9)) and
Estimate that the child mass is equal to 100,000 daltons.
Further fractionation of the ESRF can be achieved with a lectin column. ESRF is a soy lectin
And lentil lectin, but not wheat embryo agglutinin
(Attachment 11). Biological activity is not affected by the addition of heparin to the assay medium.
No.
Size exclusion chromatography of the ammonium sulfate fraction (50 mM sodium phosphate)
ESRF is better than BSA when using TSK G3000SWXL HPLC column in pH buffer (pH 7.2).
Moved as one peak with a short retention time. It has a molecular weight of 100-150
, 000 daltons.
ESRF can be further purified by liquid phase isoelectric focusing of ammonium sulfate fraction material.
You. Electrophoresis was performed in the presence of 1% CHAPS and 2% ampholytes in BioRad Rotofor cells
Can be done below. ESRF is recovered quantitatively in 2-4 fractions at pH 4.25-4.5. ESR
F is insoluble in these fractions, but cultured for ES cell bioassay
Redissolve upon direct addition to medium or upon adjusting buffer pH. SDS game
Electrophoresis has two apparent molecular weights of 115,000 and 180,000 daltons.
Indicates that major proteins are specific to the active fraction.
For further purification of ESRF, heparin-agarose affinity chromatography
Can be achieved by Samples in 20 mM phosphate buffer (pH 3.5) containing 0.1% CHAPS
To load. Under these conditions, most substances bind to the column and
ESRF can be significantly purified. ESRF does not elute at 100 mM salt,
Elution over high salt concentrations. A miscellaneous elution profile is associated with altered glycosylation.
Suggest movement. (Similarly, the miscible elution profile also
Torography). Very low levels of biologically active fraction
(Not detectable at 280 nm). Protein is also known as Kumashi
-10 times greater than required for blue staining, conventional silver staining, or full biological activity
Periodate pre-incubation of SDS PAGE gels loaded with high amounts of material
Silver staining (in combination with improved staining of glycoproteins)
It is not detectable. The presence of low amounts of protein indicates that ESRF is complete at nanomolar concentrations.
Indicates that it is fully active.
Biotinylated and collected fractions of active material after SDS PAGE in the presence of reducing agents
And immunoblotting of heteroduplexes with apparent molecular weights of 70,000-80,000.
Showed presence. No other bands were seen. This observation indicates that these fractions
Confirm that it has been purified. In addition, natural ESRF is disulfide-bonded.
Indicates that it is likely to be a dimer.
The concentration of IL-6 in the conditioned media was determined using a sensitive B9 cell proliferation assay.
The conditioned medium induced B9 cell proliferation, but the mitogenic response was less than 5 pg / ml IL-6.
Equilibrated in concentration. Neutralizing IL-6 soluble receptor
It was confirmed by using the putter antibody RS13. Biological activity is completely inhibited by the presence of RS13
Was. In contrast, inhibition of ES cell differentiation by D7A3-PE cell conditioned medium
Was not modified by This is because this low level of IL-6 affects the effectiveness of this medium
Indicates not to. The results further indicate that the conditioned medium is mitotic for BAF-mgp130 cells.
Demonstrated by the finding that it was not mitogenic. The latter is soluble IL-6 receptor
Response to IL-6 only in the presence of the
A positive result is that D7A3-PE cell conditioned media does not contain any IL-6 soluble receptor.
And
Potential improvement of CNTF can be achieved by specific immunodepletion of conditioned media containing 4-68 anti-CNTF mAB and
And the use of neutralizing anti-CNTF antisera. Both treatments were D7A3-PE cell-conditioned.
Did not affect the ability of the activated media to inhibit ES cell differentiation. In addition, the activity
Retained by the addition of RS13 anti-IL-6R antiserum to anti-CNTF-depleted medium.
These results indicate that both IL-6 / sIL-6R and CNTF had differentiated DIA / LIF-deficient ES
Confirm that they are not responsible for the inhibition of ES cell differentiation by cells.
1.7 Self-renewal factors are mouse oncostatin M and cardiotrophin-1
different
Mouse cardiotrophin-1 has a molecular weight of 22,000 daltons. mouse
Oncostatin M has a molecular weight of 30-40,000 daltons. ESRF, in contrast,
It has an apparent molecular weight of more than 100,000 daltons. It is the presence of 4M urea
Even below, it is determined by an ultrafiltration membrane with a cutoff of 100,000 daltons.
Size exclusion stored quantitatively and corresponding to molecular weights above 100,000 daltons
Has chromatographic mobility.
1.8 ESRF is active in LIF receptor-deficient ES cells
LIF and related cytokines are derived from low-affinity LIF receptor and gp130
Act through a heterodimeric receptor. ES lacking the LIF receptor
Cells were generated by two rounds of gene targeting. These cells are transformed into IL-6 and LI
Soluble IL-6 receptor acts via gp130 homodimer not involved in F receptor
Can be used to grow. LIF receptor negative ES cells
Is pluripotent and contributes to multiple tissues in chimeras. These are LIF, C
Self-renewal response to NTF, Oncostatin M, or Cardiotrophin-1
Not shown. However, as shown in FIG. 1, LIF receptor-deficient ES cells were
To maintain responsiveness. This finding indicates that ESRF differs from the cytokine LIF group.
Confirm that it becomes.
1.9 Self-renewal factor (ESRF) does not act through direct interaction with gp130
All cytokines that can maintain ES cell self-renewal described to date are gp
It works through a receptor complex containing 130 signal transducers. Mo
A noclonal antibody is raised against mouse gp130, which is gp130-mediated
May block sexual signaling (Saito et al., Unpublished data). Of these antibodies
In the presence, ES cell responses to DIA / LIF, IL-6 / sIL-6R, CNTF, and human OSM
Are inhibited, and the cells differentiate (Saito et al., Unpublished data). About ES cells
The activity of all WEHI-3B cell conditioned media (the source of mouse cardiotrophin-1)
It is completely eliminated by anti-mouse gp130.
Two different neutralizing anti-mouse gp130 antibodies maintain ES cell self-renewal by ESRF
The impact on the system was investigated. In the presence of ESRF, both antibodies can be used by wild-type ES cells.
Alkaline phosphatase positive undifferentiated colonies or Oct-4
Β-galactosidase positive G418 resistant undifferentiated cells by the targeted cells
None of Ronnie's production was inhibited (Mountford et al., 1994). Assay
Antibody integrity at the endpoint was determined by IL-6 / sIL-6R in mitogenic stimulation of BAF-mgp130 cells.
Confirmed by retention of ability to block intense.
The results of these experiments with neutralizing antibodies to mouse gp130 have been shown to
Effect of ESRF in contrast to the effects of all ES cell self-renewal factors described above
Show that it is not mediated by direct activation of gp130.
Addition of cytokines acting on ES cells through gp130 activates STAT3 and
Immediately leads to the induction of the early gene tisll. However, under the same conditions, ESRF addition
, A clear increase in STAT3 activity as determined by gel shift analysis,
And does not cause induction of tisll transcript by RNase protection assay. This is ES
RF action is based on a unique intracellular signaling pathway (single or multiple) from gp130 signaling.
Number).
The biological response of ES cells to ESRF also affects their LIF or related
It is distinguishable from the response to Itokine. ES cells are characteristic in the presence of ESRF
Are more compact and very closely rounded colonies (this is the culture surface
(Having a tendency to peel off from). In the transition to LIF-containing media,
These colonies are slightly flatter and thinner, characteristic of ES cells cultured in LIF.
Take a look. Undifferentiated colonies are maintained for at least 11 days using ESRF alone
I can do it. However, colony size is dependent on LIF's effectiveness in promoting continued stem cell expansion.
In contrast to the fruits, it does not seem to increase after the first four days. Against stem cell proliferation
The additive or synergistic effect is the sub-optimal amount of LIF and ESRF
It is clear in the combination of. These data represent differences in the self-renewal process.
Matches the effect.
1.10 Mouse ES cells maintained using ESRF retain pluripotency
ESRF maintains the undifferentiated phenotype of ES cells in vitro. This effect is less
Both last for 11 days. However, growth was limited and the cultures spread after about 4 days.
Stop. This is because cultures grown in the presence of LIF (which
In contrast to a continuous increase). ES cells maintained in ESRF are chimeras
Cells to determine whether they can contribute to
Cultured for 4 days in the presence. These were then placed in a medium containing LIF prior to blastocyst injection.
Transfer to promote the spread of stem cells. This protocol was applied to the ES cell line Zin40
. It carries a constitutively expressed nuclear-localized β-galactosidase marker
You
You.
Zin40 cells plated in control medium undergo complete differentiation and
Did not give rise to any ES cell colonies when re-plated in the presence of LIF
Was. However, cells plated during ESRF retain undifferentiation as described above.
Many alkaline phosphatase positives during re-plating
Stem cell colonies resulted. From the replated and expanded culture
Cells contribute to the widespread presence of β-galactosidase positive cells in the middle-mature embryo
Thus, it contributed extensively to the chimeras as determined. These chimeric embryos
Was morphologically normal. The level of Zin40 contribution is the same as that maintained in LIF alone.
Comparable to levels obtained from co-injection of vesicles.
1.11 Use of ESRF
Regulation of the equilibrium between stem cell regeneration and differentiation is a consequence of tissue diversification and embryonic development during embryogenesis.
It is important for tissue regeneration and repair in somatic mammals. Generation of DIA / LIF-deficient ES cells
Has studied the role of this cytokine in stem cell regeneration and differentiation,
And allowed the characterization of other factors involved in the regulation of this process. This result
The result is that DIA / LIF-deficient differentiated cultures retain a particular ability to maintain a population of undifferentiated cells.
Make sure you have. This finding has factors and factors other than those characterized to date.
And signaling pathways have the ability to maintain self-renewal of pluripotent ES cells.
Show. This is of fundamental importance for the isolation and expansion of stem cells from other species
Can be proved.
Proliferation and differentiation of mouse pluripotent embryonic stem (ES) cells by specific cytokines
Control. In vitro proliferation of ES cells is related to the signaling factor gp130
Maintained through activation of intracellular processes. Different sites in ES cell culture
In an attempt to define the relative contribution of Cain to self-renewal, we found that
Generating ES cells lacking a functional gene for Itokine differentiation inhibitory activity (DIA / LIF)
Was. These cells are significantly reduced in stem cell regeneration when induced to differentiate.
Demonstrated ability. This is the primary regulation of DIA / LIF present in normal ES cell cultures.
Indicates a nodal cytokine. However, undifferentiated ES cell colonies still show DIA /
It is also produced in the complete absence of LIF. This is due to differentiated ES cell progeny,
Due to the secretion of soluble, macromolecular activity. In addition to DIA / LIF, cytokines
Ciliary neurotrophic factor (CNTF), soluble interleukin-6 receptor
-Interleukin-6 and cardiotrophin in combination with (IL-6 / sIL-6R)
1, and Oncostatin M each activate gp130 and expand ES cells
I support. The involvement of either CNTF or IL-6 / sIL-6R in our system,
It has been prevented through the use of neutralizing antisera against these factors. The most important thing
That is, the effect of all the above cytokines on ES cells is
In the presence of neutralizing antibodies, the activity is abolished, while the activity in D7A3-PE conditioned medium has no effect.
It is not to receive. These findings suggest that ES cell self-renewal is a gp130-independent signal.
And differentiated ES cell derivatives activate this pathway
Confirm that the secretion factor is secreted.
The cell line designated D7A3-PE is the European Collection of Animal Cell Cultures
(ECCAC) and deposited on November 18, 1994 under deposit number 94111845.
Example 2-Induction of non-mouse ES cells
Despite serious efforts in some laboratories, it is called ES-like cells from rats.
To date, only one report has been established (Iannacone et al. [1994] Dev. Biol
.)Met. However, as mentioned above, Iannacone cells later developed a mouse karyotype.
And no rat karyotype. Therefore, ESRF rat ES cells
Potential applications for the induction of spores were being investigated.
2.1 Induction and proliferation of rat embryonic stem cells in the presence of ESRF
Rat blastocysts were transformed into C3H10T1 in standard ES cell culture medium containing LIF and ESRF.
/ 2-derived feeder cells were cultured on the irradiated feeder cell layer. Pick up inner cell clumps
, Trypsin, and replated in the same conditions. occured
Colonies of small, morphologically undifferentiated cells are individually picked, separated, and
And plated again. In this manner, stem cell cultures are harvested with approximately 50% of Fischer
And Sprague Dawley rat blastocysts and low percentages of BDIX and DA strains
of
It started reproducibly from blastocysts. Maintain undifferentiated cells for an extended period
Can be widely spread by normal passage. Freeze them by the usual procedure, and
Can be recovered from storage in liquid nitrogen.
More specifically, the procedure is as follows:
2.2 Protocol for rat ES cell induction
2.2.1 Female rats are mated with males and checked every morning for the presence of sperm in the vagina.
You. Pregnant blastocysts in the morning of the fifth day (the day when spermatozoa were found = day 1) were added to Medium 1 (Appendix 1).
) To flush from the uterus. If present, clear the zona pellucida with acid T
Removed by brief exposure to yrode medium.
2.2.2 Feeder layer is prepared from DIA-M fibroblasts. DIA-M cells are mouse L
Matrix-related morphology from clonal derivatives of IF (Rathjen et al., 1990)
Stable transfection with an expression vector containing cDNA and IRES-linked neo selectable marker
This is a cloned derivative of C3H10T1 / 2 mouse embryo fibroblasts. these
The cells express high levels of the recombinant matrix LIF. Feeder layer, 15m in diameter
Approximately 75,000 gamma-irradiated DIA-M cells into a 4 m cell culture plate (from Nunclon).
It is made by distributing the cells. Add 0.5 ml of Medium 2 (Appendix 1) to each well
Add.
2.2.3. The zona-free embryos are cultured in these wells for 5 days. Embryo supported
After adhering to the bearing layer (after 2-3 days), the medium (medium 2) is changed daily.
2.2.4 After 4 days of culture, large clumps of cells were individually picked from the feeder layer and
Roughly disrupted by trituration with a Pasteur pipette, and the DIA-M feeder layer (top
Wells containing 0.5 ml of Medium 3 (Appendix 1) per well
Individually.
Dish with 7% CO in airTwoIncubate at 37 ° C in
I can. These culture conditions are used in all further steps.
2.2.5 Small, clear, small colonies of morphologically undifferentiated cells
It can be found in the wells 1-7 days later. If large enough, try these
Pick up for processing or crushing. (See step 5). Small for trypsinization
If so, transfer the colony to a fresh support layer intect. Or
If the wells contain less differentiated tissue, remove the colonies from the monolayer.
And may allow for redeposition.
2.2.6 Colonies for trypsinization were briefly digested with phosphate buffered saline.
Rinse only three times, and then add 0.05% trypsin and 0.5% EDTA containing 0.5 mM EDTA.
Incubate for 45-60 seconds in chicken serum. Then add them to a small amount of medium
3 to break up into single cells and small clumps by grinding
Add to wells (described in step 3 above). Alternatively, colonies are trypsinized
Without treatment, cut them apart with a glass needle and finely draw a pipette (
finelyd rawn pipette to physically aggregate the fragments by grinding them.
May be broken into agglomerates.
2.2.7 The cell line is maintained by repeating the passage of the above colonies. 1
As the number of colonies per well increases, transfer the culture to several wells.
Can be separated and / or transferred to large wells.
2.2.8 Cells were karyotyped at intervals of 3-4 passages and euploids were detailed in Appendix 2.
Ensure that it is maintained according to the protocols described.
2.2.9 Cells were separated by oct-4 protein (Appendix 3), oct-4
mRNA (Appendix 4), alkaline phosphatase (Appendix 5), and SSEA-1 (Appendix 6)
Is tested for expression.
2.2.10 Cultures with penicillin and streptomycin or gentamicin
In the presence of any of the Change the type of antibiotic used every 3-4 weeks
Additionally, the risk of developing antibiotic resistant strains of the microorganism is minimized.
2.2.11 To produce a chimeric animal, cells are isolated as described in step 5 above.
Dissociate in trypsin and introduce into host embryo. For chimera production
Three examples of the protocol are described below:
a) In the early fibroblast stage, host embryos are placed on the morning of the fifth day of pregnancy (early blastocyst stage).
The female rat uterus is flushed with medium 1. And put them in Medium 4
The cells are cultured for 24 hours and the separated cells are injected into the blastocyst cavity the next morning. Embryo
Allow to recover for 2 hours in incubator, then transfer to rat uterus on day 5 of pseudopregnancy
Move.
b) Collect the host embryo at the early blastocyst stage in the same manner as in 2.2.11.a. Apart them
Immediately injected with these cells and immediately transferred to rat uterus on day 4 of pseudopregnancy
Move.
c) Host embryos were transferred from the oviducts of rats on the fourth day of gestation (8-cell stage) using Medium 1
Let me rush. Using a micromanipulator, cut the transparent zone into narrow strips (sl
it) and introduce some cells into the sub-zona region. Then
The embryos are returned to the female uterus on day 5 of pseudopregnancy.
2.2.12 Cells and host blastocysts are strains with different coat colors
And chimeric animals can be identified by color approximately one week after birth. is there
Alternatively, microsatellite markers can be used to distinguish donor cell and host-derived populations.
Can be used to
2.2.13 Cells can be transfected by the procedure described in Appendix 7.
2.2.14 Cells may be frozen by the procedure described in Appendix 8.
2.3 Conclusion
Both LIF and ESRF are required for the maintenance of undifferentiated cells. Either
When these components are removed, the culture is fully differentiated into trophoblast cells.
The status of ES cells in undifferentiated cells after an extended culture period can be one or more of the following:
(I) maintenance of apparent ES cell morphology; (ii) cytokine cessation
(Iii) expression of early embryo and ES cell-specific antigen SSEA-1,
(Iv) Expression of pluripotent cell-specific transcription factor Oct-3 / 4, (v) alkaline phosphatase
And (vi) non-expression of H19.
The characteristic stem cell morphology of the rat ES cell culture is shown in FIG. These cells are
Morphologically indistinguishable from mouse ES cells cultured under the same conditions. Culture
The chromosome complement is shown in FIG. Marker expression is shown in FIG. 4;
Rephosphatase, lower panel shows Oct-4 immunostaining. Figure 5 shows an example of rat ES cell differentiation
Showing: a. Trophoblast, b. Body wall endoderm, c. Unidentified bipolar cells.
These findings indicate that ESRF uses LIF (or gp130) to enable the establishment of ES cells.
Provide other direct examples that can cooperate with other cytokines acting through the
2.4 Further characterization of rat ES cells
Using the protocol we presented in Section 2.2, we used rat embryos.
Cell lines can be reproducibly obtained from blastocysts. This is mouse ES cells grown under the same conditions
And morphologically identical. This cell is small, has a high nucleus to cytoplasm ratio,
It grows closely packed together into clumps with a round, smooth, transparent appearance.
These colonies are morphologically distinct from mouse ES cell clumps under the same conditions.
I cannot separate. The majority of the cells in these cultures will maintain the undifferentiated phenotype.
Nevertheless, some degree of differentiation occurs. Cells consist of endoderm and giant cells
Most often differentiate as vesicles or other trophoblast-like cells, but other cell morphologies
Seen occasionally.
In addition to having the characteristic morphology of mouse ES cells, rat cells
Express Kerr. Alkaline phosphatase is found in rat and mouse primordial germ cells.
Expressed by vesicles, as well as mouse ES cells. Rat cell line obtained by the present inventors
Is also strongly positive for alkaline phosphatase, but
If so, the expression of this enzyme is stopped. Rat cells are SSEA-1 (stage-specific embryonic antigen)
Positive staining with antibodies against 1), which also
Expressed by ES cells. Finally, immunohistochemical staining was performed using oct-4 (primitive
Totipotent cells such as germ cells, blastocyst inner cell mass, and mouse ES cells
Is a transcription factor that is only expressed by the rat cells)
This is illustrated.
We maintain a cell line with these morphological characteristics,
Oct-3 / 4, SSEA-1, and oct-3 / 4 for more than 25 passages in vitro (over 3 months).
And alkaline phosphatase.
We believe that these are truly rat by testing their karyotype.
I have confirmed that it is a cell. These are 42 modal chromosome numbers
And is characteristic of rats and is not found in normal mouse strains
It has a middle centromeric chromosome and a submetacentric chromosome. cell
Strains remain euploid at high passage numbers.
If cells are frozen according to the protocol in Appendix 8, colonies will be grown in liquid nitrogen
Store in and then thaw and culture without increasing the incidence of differentiation or ploidy changes
Can be maintained in.
The maintenance of the undifferentiated phenotype in these strains depends on three factors.
Factors are these if the cell line survives for more than a few passages and remains undifferentiated.
Should be present in the system. Medium must contain soluble DIA / LIF and ESRF
(See section 2.1), and the cells are preferably divided (m
Itotically) proliferate in feeder layers of inactive DIA-M cells (Section 2.2.2). LIF
Or if any of the ESRFs are removed from the system, will the cells all eventually differentiate?
(Mostly as trophoblast-like cells) or die (Table 1, below). Once established
The rat cells are then placed on a separate feeder cell layer or gelatin-coated plastic.
Even on a rack, it can be propagated. Late passage cells can also grow in the absence of ESRF.
You.
Maximum passage number
With DIA / LIF, ESRF, and DIA-M support layers> 25
Without DIA / LIF 1-2
No ESRF 4
No DIA / M support layer 4-5
The chimera is introduced into the host embryo using the procedure described in Section 2.2.11,
It can be produced from these cells.
Genetically modified rats can be used for transgene integration or for rat ES cells.
Gene targeting followed by chimera production and germline transmission
Can be born.
2.5 ESRF activity in human teratocarcinoma cells
Conditioned media and ammonium sulfate for the pluripotent human teratocarcinoma cell line GCT 27X1
The effect of fractionated ESRF was tested. Assays were performed on feeder layers in serum-containing media.
Includes growth of cell colonies from single cells in the presence for 10-14 days. Cells
Observe daily using a phase contrast microscope. Under the conditions of this assay, control
Cell viability and colony formation in the medium is low. ESRF preparations have consistently
The positive effect of stem cell survival in these assays was illustrated. Cell viability
Enhanced early in the assay, and final colony counts are substantially increased
did. Therefore, ESRF or its related activities may be in vitro in human pluripotent cells.
Active in promoting the survival of shaped cancer stem cells.
Appendix 1: Medium
Medium 1: Flash medium. PB1 containing 10% fetal calf serum and antibiotics (Whitt
ingham, D., 1971. Culture of mouse ova. J Reprod Fert (Suppl. 14): 7-21
See).
Medium 2: ESRF medium. 80% GMEM, 20% fetal calf serum, 2000 units human DIA / ml,
And 50 units / ml penicillin, 50 mg / ml streptomycin, or 50 mg / ml
One of gentamicin. Semi-purified ESRF was determined by bioassay of mouse ES cells.
Add at a defined concentration (see Appendix 9).
Medium 3: Gardner G1 or G2 (Barnes et al., 1995, Human Reproduction 10: 3243-3).
247).
Appendix 2: Cell karyotype analysis
1. Colonies of cells for karyotyping were picked from the dishes and harvested from medium in medium 3.
Incubate for 2 hours in a dish containing a feeder layer of DIA-M cells in 8 mg / ml Colcemid
.
2. Remove cell clumps and in PBS (Dulbecco's phosphate buffered saline) several times
Rinse easily.
3. The aggregates are treated with hypotonic saline (1% sodium citrate for more than one week).
Rinse briefly, transfer to fresh saline and add 8-10
Leave for a minute.
4. Transfer the clumps to a hard watch glass and remove excess hypotonic saline.
5. The dishes were then prepared freshly in 3: 1 fixative (1 part per 3 parts of absolute ethanol).
Of glacial acetic acid) and leave for 1 hour.
6. Transfer the cell clumps to a clean microscope slide and allow the fixative to almost completely evaporate.
Observe under a microscope until it develops.
7. Then, 2-4 drops of 60% acetic acid are added to the cells to break up the tissue.
8. Continue to move the drops around the slide by blowing until they are completely evaporated
I can.
9. Slides are stained in 2% Giemsa stain in Giemsa buffer (from Gurr)
. They can be attached or tested without attachment.
Appendix 3: Immunohistochemical staining for oct-4 protein
1. The medium is removed from the wells and the cells are washed with complete PBS (1.5 mM MgCl2 and 1 mM C
Wash twice with Dulbecco's phosphate buffered saline containing aCl2.
2. Cells are fixed in 3.7 formalin in complete PBS for 10 minutes.
3. Cells are permeabilized with 0.2% Triton in complete PBS for 15 minutes.
4. Cells were harvested using the Vectastain Elite ABC kit (supplied by Vector Laboratories).
Block for 20 minutes in goat serum at the dilution indicated in the protocol described in (1).
5. Primary antibody (affinity-purified anti-oct-4 antiserum from rabbit (Palmieri
1995)) is diluted 1: 5000 in PBS and added to the cells for 30 minutes.
6. Wash cells for 10 minutes in PBS.
7. Biotinylated secondary antibody (goat anti-rabbit) was prepared using Vectastain kit (Vector Labora).
tories) and add to the cells for 30 minutes.
8. Wash cells for 10 minutes in PBS.
9. `` ABC reagent '' was prepared according to the protocol of Vectastain kit (Vector Laboratories).
And allowed to stand for 30 minutes, and added to the cells for 30 minutes.
Ten. Wash cells for 10 minutes in PBS.
11. The peroxidase substrate was replaced with the VIP key supplied by Vector Laboratories.
And prepare according to the instructions.
12. Peroxidase substrate is applied to cells for 2-10 minutes until color of the appropriate intensity develops.
During the addition.
13. Wash cells in tap water for 5 minutes.
14. Cells should be examined and photographed at once.
Appendix 4: In situ staining for oct-4ml mRNA
Note: Make all solutions with DEPC-treated water
1. The probe was combined with 1.75 mM digoxigenin-11-UTP in the synthesis mixture and oct-4
Stul fragment of Bluescript plasmid carrying the POU homeodomain of the gene
Synthesize from
2. The cells conjugated to the cell culture plate are transferred to PBS (Dulbecco's phosphate buffered saline).
Fix overnight at 4 ° C. in 4% paraformaldehyde in brine).
3. Rinse them with PBT (PBS + 0.1% Tween) and a series of graded (grad)
ed series) dehydrate in methanol (25%, 50%, 75% and 100%) and
Store at -20 ° C until needed.
4. The cells are rehydrated through a series of methanol, rinsed with PBT, and RIPA (1
1% NP-40, 0.5% NaD0C, 0.1% SDS, 1 mM EDTA, and 50 mM T in 50 mM NaCl
ris) 3 times.
5. Cells are first purified with 1: 1 hybridization buffer: PBT (hybridase
Solution buffer: 0.05% of a stock solution of 100 mg / ml heparin, and 0.1% Tween
20 in 50% formaldehyde in 10 × SSC (pH 4.5)
Wash with% hybridization buffer.
6. Hybridization buffer and enzyme containing herring sperm DNA (100 μg / ml)
Add mother transfer RNA (10 mg / ml) to the cells and incubate the dish at 70 ° C overnight.
Lab.
7. The probe was denatured, added to the wells at a dilution of 1: 100 to 1: 200, and the dishes were removed.
Incubate at 70 ° C overnight.
8. After hybridization of cells, washing buffer (2 × SSC containing 0.1% Tween 20)
Wash briefly at 65 ° C with 50% formaldehyde in water). After this wash,
Wash three more times for 20 minutes each.
9. The cells are cooled to room temperature and TBST (0.8% NaCl, 0.02% KCl, 2.5%
(ris-HCl (pH 7.5)) three times.
Ten. Sheep serum was protected by heating at 70 ° C for 30 minutes with regular shaking.
Activate. 10% inactivated sheep serum in TBST is added to the cells and the plate is
Let warm for 1 hour.
11. Serum is removed and in 1% sheep serum diluted to a concentration of 1: 2000 in TBST
With an anti-digoxigenin alkaline phosphatase-binding Fab fragment.
Store dishes at 4 ° C. overnight.
12. The cells are briefly washed three times with TBST at room temperature and then exposed for a total of at least 2 hours.
Wash three times.
13. Cells are washed with alkaline phosphatase buffer (100 mM NaCl, 50 mM MgCl2, 0.1% Tw
een 20, 100 mM Tris (pH 9)) three times.
14. The wash was removed and cells were harvested at 4.5 / ml of alkaline phosphatase buffer.
Stain in the dark in a solution of μl NBT and 3.5 μl BCIP (x-phosphatase)
.
15. When the appropriate intensity of staining is observed, the reaction is repeated three times in PBT containing 1 mM EDTA.
To stop. Cells can be stored in this solution for a short time at 4 ° C.
You.
Appendix 5: Alkaline phosphatase staining of cultured cells
1. Grow cells in tissue culture dishes for at least 1 hour in cold 80% ethanol.
Fix for a while. They can be stored at 20 ° C. in this fixation for several weeks.
2. Cells were digested with 50% absolute ethanol, 30% absolute ethanol, and two changes of steam.
Rehydrate by washing for 20 minutes each in a solution of running water.
3. Cells were harvested with 0.05% Fast Red TR Salt. 0.01% alpha naphthyl phosphate, 0.03
% MgClTwoAnd 0.25% borax for 5-10 minutes.
4. The cells are washed in distilled water and observed immediately. If necessary, wash cells with water
May be stored in 50% glycerin.
Appendix 6: Immunohistochemical staining of SSEA-1
1. Handle cells growing on the feeder layer attached to the glass cover glass.
Place in well for ease. These are treated with PBS (Dulbecco's phosphate buffered
Wash twice in saline).
2. Primary antibody (monoclonal anti-SSEA-1 from J. Ansell) was added to 0.15% BS
Dilute 1: 1000 with serum-free medium containing A and buffer with Hepes. This is a cell
And incubate the dishes at 4 ° C. for 45 minutes.
3. The cells are washed three times with cooling medium.
4. The secondary antibody (FITC-labeled anti-mouse IgM) was diluted 1:10 in medium and incubated at 4 ° C for 30 minutes.
Add to cells.
5. The cells are washed three times with cooling medium.
6. The cells are washed three times with cold PBS.
7. Cells are fixed in cold 95% methanol / 5% acetic acid for 3 minutes.
8. Rinse cells with PBS, remove coverslips, and place on glass slides
Flip over a few drops of 10% PBS: 90% glycerin.
9. The slides are examined under a fluorescence microscope.
Appendix 7: Transfection of cells
Procedure 1: Calcium phosphate co-precipitation.
1. Cells are trypsinized and freshly loaded with feeder layer and normal medium
Transfer to well.
2. Dish at 37 ° C with 2.5% COTwoAnd put it in the incubator.
3. Transfection mixture (50μl / ml BES, 0.012M CaClTwo, And 1 μg /
(to the final concentration of ml DNA) to the wells and incubate the cells overnight
You.
4. The transfection mixture is removed the next morning and replaced with normal medium.
5. Transfected cells into a method determined by integrated DNA
Therefore, select and / or identify.
Step 2: Lipofection
1. Lipids and Gibco from the PerFect transfection kit from Invitrogen?
A transfection solution is prepared using Optimem et al.
a. Add lipid to Optimem (12μl / ml)
b. Add DNA to Optimem (2μl / ml)
c. Mix lipid / Optimem with DNA / Optimem
d. Incubate at 37 ° C for about 15 minutes.
2. Wash the cell colonies three times with PBS.
3. Transfer colonies to trypsin for 1 minute.
4. Transfer the colonies to a small amount of Optimem and pull with a Pasteur pipette (pul
led) Make powder.
5. The medium with the feeder layer is removed from the wells and the Optimem plus lipids and
And replace with DNA.
6. Add trypsinized cells to wells and incubate for 5 hours
You.
7. Remove Optimem and replace with cell culture medium (medium 2).
Step 3: Electroporation
1. Wash colonies three times with PBS.
2. Trypsinize for 2-3 minutes.
3. Transfer colonies to 50 μl of PBS and grind until cells are disaggregated.
4. Electroporation containing 650 μl of PBS and 100 μg of DNA (in 100 μl of PBS)
Transfer PBS with cells to the solution cuvette.
5. Leave the cuvette on ice for 10 minutes.
6. Electroporate at 0.8 kV, 3 μF, time constant = 0.1.
7. Leave the cuvette on ice for 10 minutes.
8. The contents of the cuvette were divided into 4 wells (200 μl each) and 30
Add 0 μl of Medium 2 to each well.
9. The cells are left for 3 hours and the medium is changed (using medium 2).
10. Leave overnight before handling further.
Appendix 8: Freezing and thawing cells
1. Remove colonies of cells with a drawn pipette.
2. Quickly transfer colonies to a small volume of PBS, then to a small volume of 0.25 ml frozen mixture
.
3. Quickly transfer the drops of the frozen mixture to a cryotube containing 0.4 ml of the frozen mixture.
4. Transfer to -70 ° C freezer for overnight freezing, then add liquid NTwoTo the freezer
Move.
Thaw:
1. Put 4.5-9.5 ml of medium into 25 ml universal.
2. Thaw frozen vials in a water bath, then transfer vial contents to universal
Pipette in.
3. Centrifuge at <1000 rpm (600-800 is optimal) for 3-5 minutes.
4. The medium is aspirated from the DIA-M feeder layer.
5. The medium is aspirated from the universal, leaving clumps of cells.
6. Universally add 1 ml of Medium 2 and slowly resuspend.
7. Pipette cells (0.5 ml per well) onto feeder layer and culture
Return to nutrition.
Frozen mixture:
42% FCS
48% medium 3
10% DMSO
Appendix 9: ESRF purification and assays
9.1 Preparation of conditioned medium containing ammonium sulfate cut-off containing ESRF
1. ESRF-producing adherent cell line (D7A3-PE) near confluency in GMEM / 10% FCS
Propagate to growth. Currently, about 30-40 large (175cmTwo) A flask is used.
2. The medium is removed, the cells are rinsed twice with PBS, then 10 mM HEPES, 3 μM
Supplemented with sodium renate, 1 μg / ml transferrin, and 1 μg / ml insulin
Return to filled serum-free GMEM / Ham F12 (1: 1). Gas the cells, and
Return to incubator in medium for a minimum of 3-4 hours, or more conveniently overnight. This
This is an adaptation and cleaning process.
3. Remove the medium and use fresh serum-free medium for 3-5 days of acclimation
replace. 35 ml of medium per flask.
4. The conditioned medium is collected, centrifuged to remove dissociated cells, and sterile filtered.
You. Collect about 1000 ml of medium before proceeding to step 5.
5. The conditioned medium is 35% saturated with ammonium sulfate. 5 saturated ammonium sulfate
Add in cold room with stirring at ml / min and leave for another 60 minutes. Settled
The protein is pelleted by centrifugation, which is
Make up about 20% of the protein (Bradford assay).
6. The precipitate is solubilized in 2M urea. Centrifuge (Step 5) to polypropylene bottle
Perform in a jar and the precipitate gives a viscous smear down the bottle length. This
Taking this into account, the solubilization is performed for 1 hour at room temperature using a vibrating roller device. 1 in 6 bottles
5-20 ml.
7. The solubilized material is finally applied to tissue culture grade PBS (in a cold room).
) Dialyze overnight, then freeze in aliquots.
9.2 Assay
A number of embryonic stem cell lines were used to assay ESRF activity. Most commonly
:
CP1 for general morphology and histochemistry of alkaline phosphatase
COKO18 general morphology and oct4 expression (detected by lacZ reporter activity
)for
The basic protocol is the same in each case.
1. ES cells were placed on a gelatinized 24-well plate in 0.5 ml GMEM / 10% FCS,
Seed at a density of 00 cells / well. Use antibiotics at appropriate concentrations (ESRF sump
If the filter is not sterile filtered).
After 2-3 hours, test samples are added to the wells and the plates are incubated for 4 days.
Return to incubator.
3.4 days later, cells were washed with alkaline phosphatase activity (Sigma Alkaline Phosphatase).
Leukocyte kit, Catalog No. 86-R) or β-galactosidase activity (X-gal
Staining).
4. Test cells and colonies for a representative ES cell phenotype:
-Small round cells
− Compact and round colonies
-High expression of alkaline phosphatase or β-galactosidase activity
Expression of oct4 reflected.
One unit of ES cell activity was transferred at day 4 above in a 0.5 ml assay.
Defined as the minimal amount that produces a tabular ES cell phenotype (at which concentration most cells
Note that it does not have an ES cell phenotype).
Appendix 10: Ultracentrifugation of PE conditioned media
1. PE-CM was prepared as described above (Appendix 9).
2. PE-CM was centrifuged at 100,000 × g for 75 minutes at 4 ° C .; (S = 106).
3. The supernatant (S1) is removed and the pellet (P1) is solubilized in 0.5 ml of 2M urea
Was.
4. The supernatant (S1) was centrifuged again at 265,000 × g for 18 hours; (S = 3.3).
5. Remove the supernatant (S2) and solubilize the pellet in 0.5 ml of 2M urea (P2)
did.
6. Replace S1, S2, P1, and P2 with Pharmacia PD10 (S) or BioGel P6-DG (P)
Desalted / exchanged to PBS on a system.
7. Samples were assayed for ESRF activity.
result
Activity similar to S1 PE-CM
No S2 activity detected
P1 Very low activity (smaller than PE-CM)
P2 Very strong activity
Appendix 11: Lectin affinity chromatography of ESRF
1. Liquid phase isoelectric focusing of 25-35% saturated ammonium sulfate cut-off PE conditioned medium
(Rotofor).
2. The precipitated material (pI = 4.25-4.5) was solubilized in 2M urea.
3. The solubilized material is transferred to a lectin buffer on a Pharmacia PD-10 column.*Was replaced.
4. Transfer 200 μl of the exchanged material to soy lectin, lentil lectin or
Load onto a column containing wheat germ agglutinin (equilibrated with lectin buffer) and allow 30 minutes
And then add another 200 μl and leave the column in the cold room overnight.
Was.
5. The column was washed with 5 × column volume of lectin buffer; the wash was collected.
6. Sugar in lectin buffer**Elute with 5 × column volumes containing
The eluted material was collected.
7. Exchange washed and sugar-eluted material for 20 mM sodium phosphate, pH 7.3
And assayed for ESRF activity.
*Lectin buffer 20mM sodium phosphate (pH7.3)
1M NaCl
0.1mM CaClTwo
0.1mM MnClTwo **Sugar soybean-galactose
Lentil-α-methyl mannoside
Wheat germ-N-acetylglucosamine
result
Active retention and specific elution on soybean and lentil lectin columns
However, the activity was not retained on wheat germ agglutinin and was not specifically eluted.
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
(C12N 15/09
C12R 1:91)
(C12N 5/10
C12R 1:91)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
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DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK
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MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR
,TT,UA,UG,US,UZ,VN
(72)発明者 チャンバーズ,イアン ポール
イギリス国 イーエイチ9 3ジェイキュ
ー エディンバラ,ウェスト メインズ
ロード(番地なし),キングス ビルディ
ングス,ザ ユニバーシティ オブ エデ
ィンバラ,センター フォー ゲノム リ
サーチ内
(72)発明者 ビューアー,ミア リディア
イギリス国 イーエイチ9 3ジェイキュ
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ングス,ザ ユニバーシティ オブ エデ
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(72)発明者 スミス,オースティン ジェラルド
イギリス国 イーエイチ9 3ジェイキュ
ー エディンバラ,ウェスト メインズ
ロード(番地なし),キングス ビルディ
ングス,ザ ユニバーシティ オブ エデ
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サーチ内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) (C12N 15/09 C12R 1:91) (C12N 5/10 C12R 1:91) (81) Designated country EP ( AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, UG), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ) , TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, I , IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN (72) Inventors Chambers, Ian Paul United Kingdom Road (no address), Kings Buildings, The University of Edinburgh, Center for Genome Research (72) Inventor Viewer, Mia Lydia United Kingdom E9 93 Jewish Edinburgh, West Mains Road (no address), Kings Building Ngth, The University of Edinburgh, Center for Geno Li in the search (72) inventor Smith, Austin Gerald UK Ieichi 9 3 Jeikyu over Edinburgh, West Mains Road (no address), Kings Birudi Holdings, the University of Ede Inbara, Center for genome Li in the search