Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2772585C2 - SC-β CELLS AND COMPOSITIONS AND METHODS FOR THEIR CREATION - Google Patents

SC-β CELLS AND COMPOSITIONS AND METHODS FOR THEIR CREATION Download PDF

Info

Publication number
RU2772585C2
RU2772585C2 RU2019108582A RU2019108582A RU2772585C2 RU 2772585 C2 RU2772585 C2 RU 2772585C2 RU 2019108582 A RU2019108582 A RU 2019108582A RU 2019108582 A RU2019108582 A RU 2019108582A RU 2772585 C2 RU2772585 C2 RU 2772585C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
cell
positive
nkx6
pdx1
Prior art date
Application number
RU2019108582A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019108582A3 (en
RU2019108582A (en
Inventor
Куинн П. ПЕТЕРСОН
Фелиция Джей. ПАЙЛИУКА
Дуглас А. МЕЛТОН
Джеффри Р. МИЛЛМАН
Майкл Сарис СЕГЕЛ
Мадс ГЮРТЛЕР
Алиреза РЕЗАНИЯ
Бенджамин ФРАЕР
Original Assignee
Президент Энд Феллоус Оф Гарвард Колледж
Янссен Биотех, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Президент Энд Феллоус Оф Гарвард Колледж, Янссен Биотех, Инк. filed Critical Президент Энд Феллоус Оф Гарвард Колледж
Publication of RU2019108582A publication Critical patent/RU2019108582A/en
Publication of RU2019108582A3 publication Critical patent/RU2019108582A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2772585C2 publication Critical patent/RU2772585C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology, in particular to methods for differentiating PDX1-positive pancreatic precursor cells to NKX6.1-positive pancreatic precursor cells using a culture medium. In this case, the culture medium contains KGF, SANT1 and retinoic acid (RA) and does not contain a protein kinase C (PKC) activator or does not contain an inhibitor of BMP signal path.
EFFECT: obtaining SC-β cells and compositions.
11 cl, 17 dwg, 6 tbl, 1 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[1] Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США №61/833898, поданной 11 июня 2013 г., и предварительной заявки на патент США №61/972212, поданной 28 марта 2014 г., полное содержание которых включено в данный документ посредством ссылки.[1] This application claims priority in U.S. Provisional Application No. 61/833,898, filed June 11, 2013, and U.S. Provisional Application No. 61/972,212, filed March 28, 2014, the entire contents of which are incorporated herein by links.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[2] Существующие на сегодняшний день исследования позволяют получать только аномально функционирующие инсулин-экспрессирующие клетки, которые не секретируют должное количество инсулина в ответ на последовательное изменение уровней глюкозы, или панкреатические клетки-предшественники, которые могут созревать в функционирующие инсулин-экспрессирующие клетки только через 3 месяца после трансплантации в мышь-хозяина, (Cheng et. al., 2012; D'Amour et al., 2005; D'Amour et al., 2006; Kroon et al., 2008; Nostra et al., 2011; Rezania et al., 2012; Schulz et al., 2012; Xie et al., 2013). В отличие от нормальных островковых клеток или диспергированных взрослых β-клеток, которые высвобождают высокие уровни инсулина в ответ на высокие уровни глюкозы при проведении анализа «стимулированной глюкозой секреции инсулина» (GSIS) и могут делать это неоднократно, инсулин-экспрессирующие клетки, полученные пи помощи существующих способов из hPSC, не способны должным образом секретировать инсулин в ответ на добавление разных концентраций глюкозы. Соответственно, существует потребность в способе получения клеток из hPSC, которые демонстрируют фенотип нормальных островковых клеток или взрослых β-клеток.[2] Current research only produces abnormally functioning insulin-expressing cells that do not secrete adequate amounts of insulin in response to successive changes in glucose levels, or pancreatic progenitor cells that can mature into functioning insulin-expressing cells after only 3 months after transplantation into the host mouse, (Cheng et. al., 2012; D'Amour et al., 2005; D'Amour et al., 2006; Kroon et al., 2008; Nostra et al., 2011; Rezania et al., 2012; Schulz et al., 2012; Xie et al., 2013). Unlike normal islet cells or dispersed adult β-cells, which release high levels of insulin in response to high glucose levels in a glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) assay and can do so repeatedly, insulin-expressing cells obtained by existing methods from hPSC are not able to properly secrete insulin in response to the addition of different concentrations of glucose. Accordingly, there is a need for a method to obtain cells from hPSCs that exhibit the phenotype of normal islet cells or adult β-cells.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[3] В некоторых аспектах в изобретении предложена полученная из стволовой клетки β-летка (SC-β).[3] In some aspects, the invention provides a stem cell-derived β-letter (SC-β).

[4] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка является зрелой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует in vitro ответ, состоящий в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS). В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует iv vivo ответ GSIS. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует in vitro и in vivo ответы, состоящие в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS). В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует ответ GSIS по меньшей мере на одну стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует ответ GSIS по меньшей мере на две последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует ответ GSIS по меньшей мере на три последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают непосредственно сразу после трансплантации клетки человеку или животному. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают приблизительно в течение 24 часов после трансплантации клетки в организм человека или животного. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают приблизительно в течение двух недель после трансплантации клетки в организм человека или животного. В некоторых вариантах реализации изобретения индекс стимуляции, характеризуемый по соотношению инсулина, секретируемого в ответ на высокие концентрации глюкозы и низкие концентрации глюкозы, сходен с индексом стимуляции эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения индекс стимуляции превышает или равен 1, или превышает или равен 1,1, или превышает или равен 1,3, или превышает или равен 2, или превышает или равен 2,3, или превышает или равен 2,6. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует цитокин-индуцированный апоптоз в ответ на цитокин. В некоторых вариантах реализации изобретения цитокин выбран из группы, состоящей из интерлейкина-1β (ИЛ-β), интерферона-γ (ИНФ-γ), фактора некроза опухолей-α (ФНО-α) и их комбинаций. В некоторых вариантах реализации изобретения секреция инсулина из клетки усиливается в ответ на противодиабетический агент. В некоторых вариантах реализации изобретения противодиабетический агент содержит стимулятор секреции, выбранный из группы, состоящей из инкретиномиметика, сульфонилмочевины, меглитинида и их комбинаций. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка является моногормональной. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует морфологию, которая имеет сходство с морфологией эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения под электронным микроскопом в клетке наблюдаются инкапсулированные кристаллические инсулиновые гранулы, которые имеют сходство с инсулиновыми гранулами эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует низкий коэффициент репликации. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует стимулированный глюкозой поток Са2+ (GSCF), который имеет сходство с GSCF эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует ответ GSCF по меньшей мере на одну стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует ответ GSCF по меньшей мере на две стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует ответ GSCF по меньшей мере на три стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка демонстрирует увеличенный кальциевый поток. В некоторых вариантах реализации изобретения увеличенный кальциевый поток включает увеличенный приток или повышенное соотношение между притоком при низких и высоких концентрациях глюкозы. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка экспрессирует по меньшей мере одну маркерную характеристику эндогенной зрелой панкреатической β-клетки, выбранную из группы, состоящей из инсулина, С-пептида, PDX1, MAFA, NKX6-1, РАХ6, NEUROD1, глюкокиназы (GCK), SLC2A1, PCSK1, KCNJ11, АВСС8, SLC30A8, SNAP25, RAB3A, GAD2, PTPRN, NKX2-2, Рах4. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка не экспрессирует по меньшей мере один маркер, выбранный из группы, состоящей из а) гормона, выбранного из группы, состоящей из i) глюкагона (GCG) и ii) соматостатина (SST); или b) маркера ацинарных клеток, выбранного из группы, состоящей из i) амилазы и ii) карбоксипептидазы А (СРА1); с) маркера α-клеток, выбранного из группы, состоящей из i) GCG, ii) Arx, iii) Irx1 и Irx2; и d) маркера дуктальных клеток, выбранного из группы, состоящей из i) CFTR и ii) Sox9. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дифференцирована in vitro из инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника, выбранной из группы, состоящей из Nkx6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника, Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника и плюрипотентной стволовой клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентная стволовая клетка выбрана из группы, состоящей из эмбриональной стволовой клетки и индуцированной плюрипотентной стволовой клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка является человеческой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка не является генетически модифицированной. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка является генетически модифицированной. В некоторых вариантах реализации изобретения количество инсулина, вырабатываемого на клетку, составляет между 0,5 и 10 мкМЕ на 1000 клеток за 30 минут инкубации при высокой концентрации глюкозы. В некоторых вариантах реализации изобретения количество инсулина, вырабатываемого на клетку, составляет приблизительно 2,5 мкМЕ на 1000 клеток за 30 минут инкубации при высокой концентрации глюкозы. В некоторых вариантах реализации изобретения инкубацию проводят ex vivo.[4] In some embodiments, the cell is mature. In some embodiments, the cell exhibits an in vitro glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) response. In some embodiments, the cell demonstrates an iv vivo GSIS response. In some embodiments, the cell exhibits in vitro and in vivo glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) responses. In some embodiments, the cell exhibits a GSIS response to at least one glucose stimulation. In some embodiments, the cell demonstrates a GSIS response to at least two consecutive glucose stimulations. In some embodiments, the cell demonstrates a GSIS response to at least three consecutive glucose stimulations. In some embodiments of the invention, the GSIS response is observed immediately after transplantation of the cell to a human or animal. In some embodiments of the invention, a GSIS response is observed within approximately 24 hours after transplantation of the cell into a human or animal body. In some embodiments of the invention, the GSIS response is observed within approximately two weeks after transplantation of the cell into the human or animal body. In some embodiments of the invention, the stimulation index, characterized by the ratio of insulin secreted in response to high glucose concentrations and low glucose concentrations, is similar to the stimulation index of an endogenous mature pancreatic β-cell. In some embodiments, the stimulation index is greater than or equal to 1, or greater than or equal to 1.1, or greater than or equal to 1.3, or greater than or equal to 2, or greater than or equal to 2.3, or greater than or equal to 2.6. In some embodiments, the cell exhibits cytokine-induced apoptosis in response to a cytokine. In some embodiments, the cytokine is selected from the group consisting of interleukin-1β (IL-β), interferon-γ (IFN-γ), tumor necrosis factor-α (TNF-α), and combinations thereof. In some embodiments of the invention, the secretion of insulin from the cell is enhanced in response to an antidiabetic agent. In some embodiments, the antidiabetic agent comprises a secretion stimulant selected from the group consisting of an incretin mimetic, a sulfonylurea, meglitinide, and combinations thereof. In some embodiments of the invention, the cell is monohormonal. In some embodiments, the cell exhibits a morphology that resembles that of an endogenous mature pancreatic β cell. In some embodiments of the invention under an electron microscope, encapsulated crystalline insulin granules are observed in the cell, which resemble the insulin granules of an endogenous mature pancreatic β-cell. In some embodiments, the cell exhibits a low replication rate. In some embodiments, the cell exhibits a glucose-stimulated Ca 2+ flux (GSCF) that resembles the GSCF of an endogenous mature pancreatic β-cell. In some embodiments, the cell exhibits a GSCF response to at least one glucose stimulation. In some embodiments, the cell exhibits a GSCF response to at least two glucose stimulations. In some embodiments, the cell exhibits a GSCF response to at least three glucose stimulations. In some embodiments, the cell exhibits increased calcium flux. In some embodiments of the invention, increased calcium flux includes increased influx or an increased ratio between influx at low and high glucose concentrations. In some embodiments, the cell expresses at least one endogenous mature pancreatic β-cell marker selected from the group consisting of insulin, C-peptide, PDX1, MAFA, NKX6-1, PAX6, NEUROD1, glucokinase (GCK), SLC2A1 , PCSK1, KCNJ11, ABCC8, SLC30A8, SNAP25, RAB3A, GAD2, PTPRN, NKX2-2, Pax4. In some embodiments, the cell does not express at least one marker selected from the group consisting of a) a hormone selected from the group consisting of i) glucagon (GCG) and ii) somatostatin (SST); or b) an acinar cell marker selected from the group consisting of i) amylase and ii) carboxypeptidase A (CPA1); c) an α cell marker selected from the group consisting of i) GCG, ii) Arx, iii) Irx1 and Irx2; and d) a ductal cell marker selected from the group consisting of i) CFTR and ii) Sox9. In some embodiments, the cell is differentiated in vitro from an insulin-positive endocrine cell, or a progenitor thereof, selected from the group consisting of a Nkx6-1 positive pancreatic progenitor cell, a Pdx1-positive pancreatic progenitor cell, and a pluripotent stem cell. In some embodiments, the pluripotent stem cell is selected from the group consisting of an embryonic stem cell and an induced pluripotent stem cell. In some embodiments of the invention, the cell is human. In some embodiments of the invention, the cell is not genetically modified. In some embodiments of the invention, the cell is genetically modified. In some embodiments, the amount of insulin produced per cell is between 0.5 and 10 μIU per 1000 cells per 30 minutes of high glucose incubation. In some embodiments, the amount of insulin produced per cell is approximately 2.5 μIU per 1000 cells per 30 minutes of high glucose incubation. In some embodiments of the invention, the incubation is carried out ex vivo.

[5] В некоторых аспектах в изобретении предложена клеточная линия, содержащая клетку SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения клеточная линия стабильно экспрессирует инсулин. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки могут быть заморожены, разморожены и амплифицированы со временем удвоения, составляющим между около 24 и 44 часами, без значительных морфологических изменений на протяжении по меньшей мере 30 пассажей.[5] In some aspects, the invention provides a cell line containing an SC-β cell. In some embodiments of the invention, the cell line stably expresses insulin. In some embodiments of the invention, cells can be frozen, thawed and amplified with a doubling time of between about 24 and 44 hours without significant morphological changes for at least 30 passages.

[6] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ генерации клетки SC-β из инсулин-позитивных эндокринных клеток, включающий приведение популяции клеток, содержащей инсулин-позитивные эндокринные клетки, в контакт в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, по меньшей мере с двумя факторами созревания β-клеток, включающими а) ингибитор сигнального пути трансформирующего фактора роста β (TGF-β) и b) активатор сигнального пути тиреоидного гормона, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки в популяции в клетку SC-β.[6] In some aspects, the invention provides a method for generating an SC-β cell from insulin-positive endocrine cells, comprising contacting a population of cells containing insulin-positive endocrine cells under conditions that stimulate cell clustering with at least two factors β-cell maturation, comprising a) a transforming growth factor β (TGF-β) signaling pathway inhibitor and b) a thyroid hormone signaling pathway activator to induce in vitro maturation of at least one insulin-positive endocrine cell in a population into an SC-β cell .

[7] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ по меньшей мере на одну стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ по меньшей мере на две последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ по меньшей мере на три последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения морфология клетки SC-β имеет сходство с морфологией эндогенной зрелой β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vitro и/или in vivo ответы, состоящие в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS). В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают непосредственно сразу после трансплантации клетки SC-β в организм субъекта. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают приблизительно в течение 24 часов после трансплантации клетки SC-β в организм субъекта. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают приблизительно в течение двух недель после трансплантации клетки SC-β в организм субъекта. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения сигнальный путь TGF-β включает киназную сигнализацию рецептора TGF-β типа I. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор II Alk5. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает аналог или производное ингибитора II Alk5. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,1 мкМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает трийодотиронин (Т3). В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток необязательно приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток не приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 10 нМ-1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 100 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает стауроспорин. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение популяции клеток в контакт по меньшей мере с одним дополнительным фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор муковисцидозного трансмембранного регулятора проводимости (CFTR). В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором CFTR в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором CFTR в концентрации 10 нМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор CFTR включает Gly-H101. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор O-GlcNAказы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором О-GlcNAказы в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором О-GlcNAказы в концентрации 10 нМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор О-GlcNAказы включает Тиамет-G. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток культивируют в подходящей культуральной среде. В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда включает дополненную островковую среду 1066 от Connought Medical Research Laboratories (CMRLS) или компонент CMRLS. В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена сывороткой. В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена 10% фетальной бычьей сывороткой. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток содержат в суспензионной культуре на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере одной из инсулин-позитивных эндокринных клеток в популяции клеток по меньшей мере в одну клетку SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет по меньшей мере 7 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 7 дней до 21 дня. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 7 до 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 10 до 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения факторы созревания β-клеток пополняют через день. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 1% инсулин-позитивных эндокринных клеток в популяции клеток индуцируют до созревания в клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 99% инсулин-позитивных эндокринных клеток в популяции индуцируют до созревания в клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 30% из полученных клеток в популяции включают клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β экспрессируют С-пептид, инсулин, NKX6-1, Pdx1 и коэкспрессируют NKX6-1 и С-пептид. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки также экспрессируют Pdx1 и NKX6-1. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки получают из популяции плюрипотентных стволовых клеток, выбранных из группы, состоящей из эмбриональных стволовых клеток и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β включают человеческие клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения генерация клеток SC-β in vitro является масштабируемой.[7] In some embodiments, the SC-β cell demonstrates a response to at least one stimulation with glucose. In some embodiments, the SC-β cell demonstrates a response to at least two consecutive glucose stimulations. In some embodiments, the SC-β cell demonstrates a response to at least three consecutive glucose stimulations. In some embodiments, the morphology of the SC-β cell resembles that of an endogenous mature β cell. In some embodiments, the SC-β cell exhibits in vitro and/or in vivo glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) responses. In some embodiments of the invention, the GSIS response is observed immediately after transplantation of the SC-β cell into the subject's body. In some embodiments of the invention, a GSIS response is observed within approximately 24 hours after transplantation of the SC-β cell into the subject's body. In some embodiments of the invention, a GSIS response is observed within approximately two weeks after transplantation of the SC-β cell into the subject's body. In some embodiments, the cell population is contacted with a TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with an inhibitor of the TGF-β signaling pathway at a concentration of 10 μm. In some embodiments, the TGF-β signaling pathway includes TGF-β type I receptor kinase signaling. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an Alk5 II inhibitor. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an analog or derivative of an Alk5 II inhibitor. In some embodiments, the cell population is contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM-10 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1 μM. In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises triiodothyronine (T3). In some embodiments, the cell population is optionally contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, the cell population is not contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, the cell population is contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 10 nM-1 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 100 nM. In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises staurosporine. In some embodiments of the invention, this method includes bringing the population of cells into contact with at least one additional factor maturation β-cells. In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) inhibitor. In some embodiments, the cell population is contacted with a CFTR inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with a CFTR inhibitor at a concentration of 10 nM-10 μM. In some embodiments, the CFTR inhibitor comprises Gly-H101. In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises an O-GlcNAcase inhibitor. In some embodiments, the cell population is contacted with an O-GlcNAcase inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with an O-GlcNAcase inhibitor at a concentration of 10 nM-10 μM. In some embodiments, the O-GlcNAcase inhibitor comprises Thiamet-G. In some embodiments of the invention, the cell population is cultured in a suitable culture medium. In some embodiments, a suitable culture medium includes Connought Medical Research Laboratories (CMRLS) 1066 Supplemented Islet Medium or a CMRLS component. In some embodiments of the invention, CMRLS is supplemented with serum. In some embodiments of the invention, CMRLS is supplemented with 10% fetal bovine serum. In some embodiments of the invention, the conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. In some embodiments, the cell population is maintained in suspension culture for a period of time sufficient to induce in vitro maturation of at least one of the insulin-positive endocrine cells in the cell population into at least one SC-β cell. In some embodiments of the invention, the time period is at least 7 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 7 days to 21 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 7 to 14 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 10 to 14 days. In some embodiments of the invention, the time period is 14 days. In some embodiments of the invention, β-cell maturation factors are replenished every other day. In some embodiments of the invention, at least 1% of the insulin-positive endocrine cells in the cell population are induced to mature into SC-β cells. In some embodiments, at least 99% of the insulin-positive endocrine cells in a population are induced to mature into SC-β cells. In some embodiments of the invention, at least 30% of the resulting cells in the population include SC-β cells. In some embodiments, the SC-β cells express C-peptide, insulin, NKX6-1, Pdx1 and co-express NKX6-1 and C-peptide. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells also express Pdx1 and NKX6-1. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are obtained from a population of pluripotent stem cells selected from the group consisting of embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells. In some embodiments, the SC-β cells include human cells. In some embodiments of the invention, the in vitro generation of SC-β cells is scalable.

[8] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция клеток SC-β, полученных в соответствии с описанными в данном документе способами.[8] In some aspects, the invention provides an isolated population of SC-β cells obtained in accordance with the methods described herein.

[9] В некоторых аспектах в изобретении предложена микрокапсула, содержащая инкапсулированную в ней выделенную популяцию клеток SC-β.[9] In some aspects, the invention provides a microcapsule containing an isolated population of SC-β cells encapsulated therein.

[10] В некоторых аспектах в изобретении предложена композиция, содержащая популяцию клеток SC-β, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[10] In some aspects, the invention provides a composition comprising a population of SC-β cells obtained in accordance with the method described herein.

[11] В некоторых аспектах в изобретении предложен метод анализа, включающий выделенную популяцию клеток SC-β, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[11] In some aspects, the invention provides an assay method comprising an isolated population of SC-β cells obtained in accordance with the method described herein.

[12] В некоторых вариантах реализации изобретения метод анализа предназначен для выявления одного или более кандидатных агентов, которые стимулируют или ингибируют судьбу β-клеток, выбранную из группы, состоящей из пролиферации β-клеток, репликации β-клеток, гибели β-клеток, функцию β-клеток, восприимчивость β-клеток к иммунной атаке или восприимчивость β-клеток к дедифференцировке или дифференцировке. В некоторых вариантах реализации изобретения метод анализа предназначен для выявления одного или более кандидатных агентов, которые стимулируют дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника по меньшей мере в одну клетку SC-β.[12] In some embodiments, the assay is designed to identify one or more candidate agents that promote or inhibit β-cell fate selected from the group consisting of β-cell proliferation, β-cell replication, β-cell death, function β-cells, the susceptibility of β-cells to immune attack, or the susceptibility of β-cells to dedifferentiation or differentiation. In some embodiments, the assay is designed to identify one or more candidate agents that stimulate the differentiation of at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into at least one SC-β cell.

[13] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ лечения нуждающегося в этом субъекта, включающий введение субъекту композиции, содержащей выделенную популяцию клеток SC-β, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β инкапсулированы в микрокапсуле. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β получены из популяции плюрипотентных стволовых клеток, полученных от того субъекта, которому вводят клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β получены из популяции клеток iPS (индуцированных плюрипотентных стволовых клеток), при этом клетки iPS получены из клетки, полученной от того субъекта, которому вводят клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект болен диабетом или подвержен повышенному риску развития диабета. В некоторых вариантах реализации изобретения диабет выбран из группы из диабета I типа, диабета II типа, диабета 1,5 типа и преддиабета. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект имеет метаболическое нарушение или подвержен повышенному риску развития метаболического нарушения.[13] In some aspects, the invention provides a method of treating a subject in need thereof, comprising administering to the subject a composition comprising an isolated population of SC-β cells obtained in accordance with the method described herein. In some embodiments, the SC-β cells are encapsulated in a microcapsule. In some embodiments, the SC-β cells are derived from a population of pluripotent stem cells derived from the subject to whom the SC-β cells are administered. In some embodiments, the SC-β cells are derived from a population of iPS (induced pluripotent stem cells) cells, wherein the iPS cells are derived from a cell derived from the subject to whom the SC-β cells are administered. In some embodiments of the invention, the subject has diabetes or is at increased risk of developing diabetes. In some embodiments, diabetes is selected from the group of type I diabetes, type II diabetes, type 1.5 diabetes, and prediabetes. In some embodiments of the invention, the subject has a metabolic disorder or is at increased risk of developing a metabolic disorder.

[14] В некоторых аспектах изобретение относится к применению выделенной популяции клеток SC-β, полученных способами по любому из пп. 41-102, для введения нуждающемуся в этом субъекту.[14] In some aspects, the invention relates to the use of an isolated population of SC-β cells obtained by methods according to any one of paragraphs. 41-102 for administration to a subject in need thereof.

[15] В некоторых вариантах реализации изобретения субъекту вводят выделенную популяцию клеток SC-β, инкапсулированных в микрокапсулах. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект болен диабетом или подвержен повышенному риску развития диабета. В некоторых вариантах реализации изобретения диабет выбран из группы из диабета I типа, диабета II типа, диабета 1,5 типа и преддиабета. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект имеет метаболическое нарушение или подвержен повышенному риску развития метаболического нарушения.[15] In some embodiments, the subject is administered an isolated population of SC-β cells encapsulated in microcapsules. In some embodiments of the invention, the subject has diabetes or is at increased risk of developing diabetes. In some embodiments, diabetes is selected from the group of type I diabetes, type II diabetes, type 1.5 diabetes, and prediabetes. In some embodiments of the invention, the subject has a metabolic disorder or is at increased risk of developing a metabolic disorder.

[16] В некоторых аспектах в изобретении предложена культуральная среда, содержащая а) ингибитор Alk5, b) трийодотиронин (Т3), необязательно, с) стауроспорин и необязательно, d) CMRLS или компонент CMRLS.[16] In some aspects, the invention provides a culture medium containing a) an Alk5 inhibitor, b) triiodothyronine (T3), optionally, c) staurosporine, and optionally, d) CMRLS or a component of CMRLS.

[17] В некоторых аспектах изобретение относится к применению культуральной среды, чтобы индуцировать in vitro созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют in vitro и/или in vivo ответ GSIS.[17] In some aspects, the invention relates to the use of a culture medium to induce in vitro maturation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the SC-β cells exhibit an in vitro and/or in vivo GSIS response.

[18] некоторых аспектах в изобретении предложен способ получения NKX6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника из Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника, включающий приведение популяции клеток, содержащей Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники в контакт в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, по меньшей мере с двумя факторами созревания β-клеток, включающими а) по меньшей мере один фактор роста из семейства факторов роста фибробластов (FGF), b) ингибитор пути «звукового ежа» и, необязательно, с) низкую концентрацию активатора сигнального пути ретиноевой кислоты (RA), на протяжении периода, составляющего по меньшей мере пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют NKX6-1.[18] In some aspects, the invention provides a method for producing a NKX6-1 positive pancreatic progenitor cell from a Pdx1 positive pancreatic progenitor cell, comprising bringing a population of cells containing Pdx1 positive pancreatic progenitor cells into contact under conditions that stimulate cell clustering. , with at least two β-cell maturation factors, including a) at least one growth factor from the fibroblast growth factor (FGF) family, b) a sonic hedgehog pathway inhibitor, and optionally c) a low concentration of retinoic acid signaling pathway activator. acid (RA), over a period of at least five days, to induce the differentiation of at least one Pdx1-positive pancreatic progenitor cell in the population into NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells, while NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells express NKX6-1.

[19] В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 1 нг/мл-100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 50 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает фактор роста кератиноцитов (KGF). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF выбран из группы, состоящей из FGF2, FGF8B, FGF10 и FGF21. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток не приводят в контакт с активатором сигнального пути RA. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,01 мкМ-1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает RA. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором пути SHH («звукового ежа») в концентрации 0,1 мкМ-0,5 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором пути SHH в концентрации 0,25 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор пути SHH включает Sant1. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает обработку популяции клеток по меньшей мере одним дополнительным фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток обрабатывают по меньшей мере одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 2 нг/мл-200 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток обрабатывают по меньшей мере одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 20 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF выбран из группы, состоящей из бетацеллюлина и EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток культивируют в подходящей культуральной среде. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения факторы созревания β-клеток пополняют через день. В некоторых вариантах реализации изобретения в суспензионную культуру на протяжении 5 дней не добавляют активатор протеинкиназы С. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор протеинкиназы С удаляют из суспензионной культуры перед истечением периода в 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор протеинкиназы С включает PdbU. В некоторых вариантах реализации изобретения в суспензионную культуру на протяжении 5 дней не добавляют ингибитор сигнального пути BMP (костного морфогенетического белка). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP удаляют из суспензионной культуры перед истечением периода в 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP включает LDN193189. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 10% Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 95% Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1, NKX6-1 и FoxA2. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают из популяции плюрипотентных стволовых клеток, выбранных из группы, состоящей из эмбриональных стволовых клеток и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.[19] In some embodiments, the cell population is contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 1 ng/mL-100 ng/mL. In some embodiments, the cell population is contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 50 ng/mL. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes keratinocyte growth factor (KGF). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family is selected from the group consisting of FGF2, FGF8B, FGF10 and FGF21. In some embodiments, the cell population is not brought into contact with an activator of the RA signaling pathway. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.01 μM-1.0 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM. In some embodiments, the RA signaling pathway activator includes RA. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with an inhibitor of the SHH pathway ("sonic hedgehog") at a concentration of 0.1 μm-0.5 μm. In some embodiments, the cell population is contacted with an SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.25 μM. In some embodiments, the SHH pathway inhibitor comprises Sant1. In some embodiments of the invention, the method comprises treating the cell population with at least one additional β-cell maturation factor. In some embodiments of the invention, at least one additional β-cell maturation factor includes at least one growth factor from the EGF family. In some embodiments of the invention, the cell population is treated with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 2 ng/ml-200 ng/ml. In some embodiments of the invention, the cell population is treated with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 20 ng/ml. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family is selected from the group consisting of betacellulin and EGF. In some embodiments of the invention, the cell population is cultured in a suitable culture medium. In some embodiments of the invention, conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. In some embodiments of the invention, β-cell maturation factors are replenished every other day. In some embodiments, no protein kinase C activator is added to the suspension culture for 5 days. In some embodiments, the protein kinase C activator is removed from the suspension culture before the 5 day period has elapsed. In some embodiments, the protein kinase C activator comprises PdbU. In some embodiments of the invention, no inhibitor of the BMP (bone morphogenetic protein) signaling pathway is added to the suspension culture for 5 days. In some embodiments, the BMP signaling inhibitor is removed from the suspension culture before the 5 day period has elapsed. In some embodiments, the BMP signaling inhibitor comprises LDN193189. In some embodiments, at least 10% of the Pdx1 positive pancreatic progenitors in a population are induced to differentiate into NKX6-1 positive pancreatic progenitors. In some embodiments, at least 95% of the Pdx1 positive pancreatic progenitors in a population are induced to differentiate into NKX6-1 positive pancreatic progenitors. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells express Pdx1, NKX6-1, and FoxA2. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are obtained from a population of pluripotent stem cells selected from the group consisting of embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells.

[20] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, полученных в соответствии с описанными в данном документе способами.[20] In some aspects, the invention provides an isolated population of NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells obtained in accordance with the methods described herein.

[21] В некоторых аспектах в изобретении предложена микрокапсула, содержащая инкапсулированную в ней выделенную популяцию NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников.[21] In some aspects, the invention provides a microcapsule containing an isolated population of NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells encapsulated therein.

[22] В некоторых аспектах в изобретении предложена композиция, содержащая популяцию NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[22] In some aspects, the invention provides a composition comprising a population of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells obtained according to the method described herein.

[23] В некоторых аспектах в изобретении предложен метод анализа, включающий выделенную популяцию NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[23] In some aspects, the invention provides an assay method comprising an isolated population of NKX6-1 positive pancreatic progenitors obtained according to the method described herein.

[24] В некоторых вариантах реализации изобретения метод анализа предназначен для выявления одного или более кандидатных агентов, которые стимулируют дифференцировку по меньшей мере одной Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника или ее предшественника в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники.[24] In some embodiments, the assay is designed to identify one or more candidate agents that stimulate the differentiation of at least one Pdx1-positive pancreatic progenitor cell or its progenitor into NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells.

[25] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ лечения нуждающегося в этом субъекта, включающий введение субъекту композиции, содержащей выделенную популяцию NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[25] In some aspects, the invention provides a method of treating a subject in need thereof, comprising administering to the subject a composition comprising an isolated population of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells obtained in accordance with the method described herein.

[26] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получены из популяции плюрипотентных стволовых клеток, полученных от того субъекта, которому вводят NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники инкапсулированы в микрокапсуле. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект болен диабетом или подвержен повышенному риску развития диабета. В некоторых вариантах реализации изобретения диабет выбран из группы из диабета I типа, диабета II типа, диабета 1,5 типа и преддиабета. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект имеет метаболическое нарушение или подвержен повышенному риску развития метаболического нарушения.[26] In some embodiments, the NKX6-1 positive pancreatic progenitors are derived from a population of pluripotent stem cells derived from the subject receiving the NKX6-1 positive pancreatic progenitors. In some embodiments, the NKX6-1 positive pancreatic progenitors are encapsulated in a microcapsule. In some embodiments of the invention, the subject has diabetes or is at increased risk of developing diabetes. In some embodiments, diabetes is selected from the group of type I diabetes, type II diabetes, type 1.5 diabetes, and prediabetes. In some embodiments of the invention, the subject has a metabolic disorder or is at increased risk of developing a metabolic disorder.

[27] В некоторых аспектах изобретение относится к применению выделенной популяции NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, полученных способами по любому из пп. 113-142, для дифференцировки в клетки SC-β.[27] In some aspects, the invention relates to the use of an isolated population of NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells obtained by the methods of any one of paragraphs. 113-142 for differentiation into SC-β cells.

[28] В некоторых аспектах изобретение относится к применению выделенной популяции NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, полученных описанным в данном документе способом, для введения нуждающемуся в этом субъекту.[28] In some aspects, the invention relates to the use of an isolated population of NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells, obtained as described herein, for administration to a subject in need thereof.

[29] В некоторых вариантах реализации изобретения субъекту вводят выделенную популяцию NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, инкапсулированных в микрокапсулах. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект болен диабетом или подвержен повышенному риску развития диабета. В некоторых вариантах реализации изобретения диабет выбран из группы из диабета I типа, диабета II типа, диабета 1,5 типа и преддиабета. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект имеет метаболическое нарушение или подвержен повышенному риску развития метаболического нарушения.[29] In some embodiments, the subject is administered an isolated population of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells encapsulated in microcapsules. In some embodiments of the invention, the subject has diabetes or is at increased risk of developing diabetes. In some embodiments, diabetes is selected from the group of type I diabetes, type II diabetes, type 1.5 diabetes, and prediabetes. In some embodiments of the invention, the subject has a metabolic disorder or is at increased risk of developing a metabolic disorder.

[30] В некоторых аспектах в изобретении предложена культуральная среда, содержащая a) KGF, b) SANT1) и, необязательно, с) RA, при этом культуральная среда практически не содержит PdbU и LDN 193189. В некоторых вариантах реализации изобретение относится к применению культуральной среды по п. 160, чтобы индуцировать in vitro дифференцировку Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники.[30] In some aspects, the invention provides a culture medium containing a) KGF, b) SANT1), and optionally c) RA, wherein the culture medium is substantially free of PdbU and LDN 193189. In some embodiments, the invention relates to the use of culture 160 to induce in vitro differentiation of Pdx1 positive pancreatic progenitors into NKX6-1 positive pancreatic progenitors.

[31] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ получения инсулин-позитивной эндокринной клетки из NKX6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника, включающий приведение популяции клеток, содержащей NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники в контакт в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, по меньшей мере с двумя факторами созревания β-клеток, включающими а) ингибитор сигнального пути TGF-β и b) активатор сигнального пути тиреоидного гормона, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной NKX6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника в популяции по меньшей мере в одну инсулин-позитивную эндокринную клетку, при этом по меньшей мере одна инсулин-позитивная панкреатическая клетка-предшественник экспрессирует инсулин. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения сигнальный путь TGF-β включает киназную сигнализацию рецептора TGF-β типа I. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор II Alk5. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,1 мкМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает трийодотиронин (Т3). В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение популяции клеток в контакт по меньшей мере с одним дополнительным фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор γ-секретазы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 0,1 мкМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает XXI. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает DAPT. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 2 нг/мл-200 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 20 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает бетацеллюлин. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает низкую концентрацию активатора сигнального пути ретиноевой кислоты (RA). В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,01 мкМ-1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает RA. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор пути «звукового ежа» (SHH). В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором пути SHH в концентрации 0,1 мкМ-0,5 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором пути SHH в концентрации 0,25 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор пути SHH включает Sant1. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток необязательно приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток не приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 10 нМ-1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 100 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает стауроспорин. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает обработку популяции клеток глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток обрабатывают глюкозой в концентрации 1 мМ-50 мМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток обрабатывают глюкозой в концентрации, составляю 25 мМ. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток содержат в суспензионной культуре на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной из NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в инсулин-позитивную эндокринную клетку. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный период времени составляет по меньшей мере 7 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения факторы созревания β-клеток пополняют в суспензионной культуре через день. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 15% из NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 99% из NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают из популяции плюрипотентных стволовых клеток, выбранных из группы, состоящей из эмбриональных стволовых клеток и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.[31] In some aspects, the invention provides a method for producing an insulin-positive endocrine cell from an NKX6-1-positive pancreatic progenitor cell, comprising bringing a population of cells containing NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into contact under conditions that stimulate clustering cells with at least two β-cell maturation factors comprising a) an inhibitor of the TGF-β signaling pathway and b) an activator of the thyroid hormone signaling pathway to induce differentiation of at least one NKX6-1-positive pancreatic progenitor cell in a population of at least one insulin-positive endocrine cell, wherein at least one insulin-positive pancreatic progenitor cell expresses insulin. In some embodiments, the cell population is contacted with a TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with an inhibitor of the TGF-β signaling pathway at a concentration of 10 μm. In some embodiments, the TGF-β signaling pathway includes TGF-β type I receptor kinase signaling. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an Alk5 II inhibitor. In some embodiments, the cell population is contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM-10 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1 μM. In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises triiodothyronine (T3). In some embodiments of the invention, this method includes bringing the population of cells into contact with at least one additional factor maturation β-cells. In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a γ-secretase inhibitor. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with an inhibitor of γ-secretase at a concentration of 0.1 μm-10 μm. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 1 μm. In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises XXI. In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises DAPT. In some embodiments of the invention, at least one additional β-cell maturation factor includes at least one growth factor from the EGF family. In some embodiments, the cell population is contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 2 ng/mL-200 ng/mL. In some embodiments, the cell population is contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 20 ng/mL. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes betacellulin. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes EGF. In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a low concentration of a retinoic acid (RA) signaling pathway activator. In some embodiments, the cell population is contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.01 μM-1.0 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM. In some embodiments, the RA signaling pathway activator includes RA. In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a sonic hedgehog (SHH) pathway inhibitor. In some embodiments, the cell population is contacted with an SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.1 μM-0.5 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with an SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.25 μM. In some embodiments, the SHH pathway inhibitor comprises Sant1. In some embodiments, the cell population is optionally contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, the cell population is not contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, the cell population is contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 10 nM-1 μM. In some embodiments, the cell population is contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 100 nM. In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises staurosporine. In some embodiments of the invention, this method includes the treatment of a population of cells with glucose. In some embodiments of the invention, the cell population is treated with glucose at a concentration of 1 mm-50 mm. In some embodiments of the invention, the cell population is treated with glucose at a concentration of 25 mm. In some embodiments of the invention, the conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. In some embodiments, the cell population is maintained in suspension culture for a period of time sufficient to induce differentiation of at least one of the NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells in the population into an insulin positive endocrine cell. In some embodiments of the invention, the specified period of time is at least 7 days. In some embodiments of the invention, β-cell maturation factors are replenished in suspension culture every other day. In some embodiments, at least 15% of the NKX6-1 positive pancreatic progenitors in the population are induced to differentiate into insulin positive endocrine cells. In some embodiments, at least 99% of the NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells in the population are induced to differentiate into insulin positive endocrine cells. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3, and/or insulin. In some embodiments, the NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are derived from a population of pluripotent stem cells selected from the group consisting of embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells.

[32] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция инсулин-позитивных эндокринных клеток, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[32] In some aspects, the invention provides an isolated population of insulin-positive endocrine cells obtained in accordance with the method described herein.

[33] В некоторых аспектах в изобретении предложена микрокапсула, содержащая инкапсулированную в ней выделенную популяцию инсулин-позитивных эндокринных клеток. В некоторых вариантах реализации в изобретении предложена композиция, содержащая популяцию инсулин-позитивных эндокринных клеток, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[33] In some aspects, the invention provides a microcapsule containing an isolated population of insulin-positive endocrine cells encapsulated therein. In some embodiments, the invention provides a composition comprising a population of insulin-positive endocrine cells obtained in accordance with the method described herein.

[34] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ лечения нуждающегося в этом субъекта, включающий введение субъекту композиции, содержащей выделенную популяцию инсулин-позитивных эндокринных клеток, полученных в соответствии с описанным в данном документе способом.[34] In some aspects, the invention provides a method of treating a subject in need thereof, comprising administering to the subject a composition comprising an isolated population of insulin-positive endocrine cells obtained in accordance with the method described herein.

[35] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки получены из популяции плюрипотентных стволовых клеток, полученных от того субъекта, которому вводят инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки инкапсулированы в микрокапсуле. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект болен диабетом или подвержен повышенному риску развития диабета. В некоторых вариантах реализации изобретения диабет выбран из группы из диабета I типа, диабета II типа, диабета 1,5 типа и преддиабета. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект имеет метаболическое нарушение или подвержен повышенному риску развития метаболического нарушения.[35] In some embodiments, the insulin-positive endocrine cells are derived from a population of pluripotent stem cells derived from the subject to whom the insulin-positive endocrine cells are administered. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are encapsulated in a microcapsule. In some embodiments of the invention, the subject has diabetes or is at increased risk of developing diabetes. In some embodiments, diabetes is selected from the group of type I diabetes, type II diabetes, type 1.5 diabetes, and prediabetes. In some embodiments of the invention, the subject has a metabolic disorder or is at increased risk of developing a metabolic disorder.

[36] В некоторых аспектах изобретение относится к применению выделенной популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток, полученных описанным в данном документе способом, для дифференцировки в клетки SC-β.[36] In some aspects, the invention relates to the use of an isolated population of insulin-positive endocrine cells, obtained as described herein, for differentiation into SC-β cells.

[37] В некоторых аспектах изобретение относится к применению выделенной популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток, полученных описанным в данном документе способом, для введения нуждающемуся в этом субъекту.[37] In some aspects, the invention relates to the use of an isolated population of insulin-positive endocrine cells, obtained as described herein, for administration to a subject in need thereof.

[38] В некоторых вариантах реализации изобретения субъекту вводят выделенную популяцию инсулин-позитивных эндокринных клеток, инкапсулированных в микрокапсулах. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект болен диабетом или подвержен повышенному риску развития диабета. В некоторых вариантах реализации изобретения диабет выбран из группы из диабета I типа, диабета II типа, диабета 1,5 типа и преддиабета. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект имеет метаболическое нарушение или подвержен повышенному риску развития метаболического нарушения.[38] In some embodiments, the subject is administered an isolated population of insulin-positive endocrine cells encapsulated in microcapsules. In some embodiments of the invention, the subject has diabetes or is at increased risk of developing diabetes. In some embodiments, diabetes is selected from the group of type I diabetes, type II diabetes, type 1.5 diabetes, and prediabetes. In some embodiments of the invention, the subject has a metabolic disorder or is at increased risk of developing a metabolic disorder.

[39] В некоторых аспектах в изобретении предложена культуральная среда, содержащая а) ингибитор сигнального пути TGF-β, b) активатор пути ТН (тиреоидного гормона) и по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток, выбранный из группы, состоящей из i) XXI, ii) бетацеллюлина, iii) низкой концентрации активатора сигнального пути RA и iv) ингибитора пути SHH.[39] In some aspects, the invention provides a culture medium comprising a) a TGF-β signaling pathway inhibitor, b) a TH (thyroid hormone) pathway activator, and at least one additional β-cell maturation factor selected from the group consisting of i ) XXI, ii) betacellulin, iii) low concentration of RA signaling pathway activator and iv) SHH pathway inhibitor.

[40] В некоторых аспектах изобретение относится к применению культуральной среды по п. 221, чтобы индуцировать in vitro дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки.[40] In some aspects, the invention relates to the use of the culture medium of claim 221 to induce in vitro differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells into insulin positive endocrine cells.

[41] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ получения клеток SC-β, включающий: приведение Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в контакт в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток с i) ингибитором сигнального пути трансформирующего фактора роста β (TGF-β), ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона и, необязательно, iii) ингибитором протеинкиназы, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере одной из Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют ответ GSIS in vitro и/или in vivo.[41] In some aspects, the invention provides a method for producing SC-β cells, comprising: bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into contact under conditions that stimulate cell clustering with i) an inhibitor of the signaling pathway transforming growth factor β (TGF-β), ii) a thyroid hormone signaling pathway activator, and optionally iii) a protein kinase inhibitor to induce in vitro maturation of at least one of Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the SC-β cells exhibit a GSIS response in vitro and/or in vivo.

[42] В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают (i) непосредственно сразу после трансплантации клетки SC-β в организм субъекта; (ii) в течение приблизительно 24 часов после трансплантации клетки в организм субъекта; или (iii) в течение приблизительно двух недель после трансплантации клетки в организм субъекта. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют ответ (i) по меньшей мере на одну стимуляцию глюкозой; (ii) по меньшей мере на две последовательные стимуляции глюкозой; или (iii) по меньшей мере на три последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения морфология клеток SC-β имеет сходство с морфологией эндогенных β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения сигнальный путь TGF-β включает киназную сигнализацию рецептора TGF-β типа I. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор II Alk5. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,1 мкМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает трийодотиронин (Т3). В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки не приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 10 нМ-1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 100 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает стауроспорин. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в контакт с ингибитором муковисцидозного трансмембранного регулятора проводимости (CFTR). В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором CFTR в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором CFTR в концентрации 10 нМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор CFTR включает Gly-Н101. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в контакт с ингибитором O-GlcNАказы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором О-GlcNAказы в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором О-GlcNAказы в концентрации 10 нМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор О-GlcNAказы включает Тиамет-G. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки культивируют в подходящей культуральной среде. В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда включает дополненную островковую среду 1066 от Connought Medical Research Laboratories (CMRLS) или компонент CMRLS. В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена сывороткой. В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена 10% фетальной бычьей сывороткой. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки содержат в суспензионной культуре на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет по меньшей мере 7 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 7 дней до 21 дня. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 7 до 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют через день. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 30% полученных клеток содержат клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β экспрессируют С-пептид, инсулин, NKX6-1, Pdx1 и коэкспрессируют NKX6-1 и С-пептид. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β включают человеческие клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения генерация клеток SC-β in vitro является масштабируемой.[42] In some embodiments, the GSIS response is observed (i) immediately after transplantation of the SC-β cell into the subject's body; (ii) within approximately 24 hours of transplantation of the cell into the subject's body; or (iii) within about two weeks after transplantation of the cell into the subject's body. In some embodiments, the SC-β cells demonstrate a response to (i) at least one stimulation with glucose; (ii) at least two consecutive glucose stimulations; or (iii) at least three consecutive glucose stimulations. In some embodiments of the invention, the morphology of SC-β cells is similar to the morphology of endogenous β-cells. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with a TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with a TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 10 μM. In some embodiments, the TGF-β signaling pathway includes TGF-β type I receptor kinase signaling. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an Alk5 II inhibitor. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM-10 μM. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1 μM. In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises triiodothyronine (T3). In some embodiments of the invention Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are not contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 10 nM-1 μM. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 100 nM. In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises staurosporine. In some embodiments, said method comprises contacting Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells with a cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) inhibitor. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells are contacted with a CFTR inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells are contacted with a CFTR inhibitor at a concentration of 10 nM-10 μM. In some embodiments, the CFTR inhibitor comprises Gly-H101. In some embodiments of the invention, this method includes bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into contact with an inhibitor of O-GlcNase. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with an O-GlcNAcase inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with an O-GlcNAcase inhibitor at a concentration of 10 nM-10 μM. In some embodiments, the O-GlcNAcase inhibitor comprises Thiamet-G. In some embodiments of the invention Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are cultured in a suitable culture medium. In some embodiments, a suitable culture medium includes 1066 supplemented islet medium from Connought Medical Research Laboratories (CMRLS) or a CMRLS component. In some embodiments of the invention, CMRLS is supplemented with serum. In some embodiments of the invention, CMRLS is supplemented with 10% fetal bovine serum. In some embodiments of the invention, conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. In some embodiments, the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are kept in suspension culture for a period of time sufficient to induce in vitro maturation of at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells. In some embodiments of the invention, the time period is at least 7 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 7 days to 21 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 7 to 14 days. In some embodiments of the invention, the time period is 14 days. In some embodiments, the suspension culture is replenished every other day. In some embodiments of the invention, at least 30% of the resulting cells contain SC-β cells. In some embodiments, the SC-β cells express C-peptide, insulin, NKX6-1, Pdx1 and co-express NKX6-1 and C-peptide. In some embodiments, the SC-β cells include human cells. In some embodiments of the invention, the in vitro generation of SC-β cells is scalable.

[43] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки получают путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором сигнального пути TGF-β и ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин.[43] In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are obtained by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) an inhibitor of the TGF-β signaling pathway and ii ) a thyroid hormone signaling pathway activator to induce differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells, while being Pdx1-positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin.

[44] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 100 нМ-100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения сигнальный путь TGF-β включает киназную сигнализацию рецептора TGF-β типа I. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор II Alk5. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,1 мкМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает трийодотиронин (Т3). В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение в контакт Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников по меньшей мере с одним компонентом из i) ингибитора пути SHH, ii) активатора сигнального пути RA, iii) ингибитора γ-секретазы, iv) по меньшей мере одного фактора роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF) и, необязательно, v) ингибитора протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором пути SHH в концентрации 0,1 мкМ-0,5 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором пути SHH в концентрации 0,25 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор пути SHH включает Sant1. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,01 мкМ-1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает RA. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 0,1 мкМ-10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает XXI. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает DAPT. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 2 нг/мл-200 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 20 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает бетацеллюлин. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники не приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 10 нМ-1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 100 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает стауроспорин. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает обработку популяции клеток глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток обрабатывают глюкозой в концентрации 1 мМ-50 мМ. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток обрабатывают глюкозой в концентрации, составляю 25 мМ. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники содержат в суспензионной культуре на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых из Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный период времени составляет по меньшей мере 7 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют через день. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 15% Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников индуцируют до дифференцировки в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 99% Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников индуцируют до дифференцировки в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки.[44] In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 100 nM-100 μM. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 10 μM. In some embodiments, the TGF-β signaling pathway includes TGF-β type I receptor kinase signaling. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an Alk5 II inhibitor. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM-10 μM. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1 μM. In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises triiodothyronine (T3). In some embodiments, said method comprises contacting Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells with at least one of i) an SHH pathway inhibitor, ii) an RA signaling pathway activator, iii) a γ-secretase inhibitor , iv) at least one growth factor from the epidermal growth factor (EGF) family, and optionally v) a protein kinase inhibitor. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.1 μM-0.5 μM. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.25 μM. In some embodiments, the SHH pathway inhibitor comprises Sant1. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.01 μM-1.0 μM. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM. In some embodiments, the RA signaling pathway activator includes RA. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 0.1 μM-10 μM. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 1 μM. In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises XXI. In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises DAPT. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 2 ng/mL-200 ng/mL. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 20 ng/mL. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes betacellulin. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes EGF. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are not contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 10 nM-1 μM. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 100 nM. In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises staurosporine. In some embodiments of the invention, this method includes the treatment of a population of cells with glucose. In some embodiments of the invention, the cell population is treated with glucose at a concentration of 1 mm-50 mm. In some embodiments of the invention, the cell population is treated with glucose at a concentration of 25 mm. In some embodiments of the invention, conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are maintained in suspension culture for a period of time sufficient to induce differentiation of at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells in Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells. In some embodiments of the invention, the specified period of time is at least 7 days. In some embodiments, the suspension culture is replenished every other day. In some embodiments, at least 15% of the Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are induced to differentiate into Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells. In some embodiments, at least 99% of Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are induced to differentiate into Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells.

[45] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) низкими концентрациями активатора сигнального пути RA, на протяжении периода времени, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1.[45] In some embodiments of the invention, Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are obtained by bringing Pdx1-positive pancreatic progenitor cells under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least one inhibitor of the SHH pathway, and optionally iii) low concentrations of an RA signaling pathway activator over a period of five days to induce differentiation of at least some Pdx1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors, while Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6-1.

[46] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 1 нг/мл-100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 50 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает фактор роста кератиноцитов (KGF). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF выбран из группы, состоящей из FGF2, FGF8B, FGF10 и FGF21. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,1 мкМ-0,5 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,25 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один ингибитор пути SHH включает Sant1. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,01 мкМ-1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает RA. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение в контакт Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 2 нг/мл-200 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 20 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает бетацеллюлин. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники культивируют в подходящей культуральной среде. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют через день. В некоторых вариантах реализации изобретения в суспензионную культуру на протяжении 5 дней не добавляют активатор протеинкиназы С. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор протеинкиназы С удаляют из суспензионной культуры перед истечением периода в 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор протеинкиназы С включает PdbU. В некоторых вариантах реализации изобретения в суспензионную культуру на протяжении 5 дней не добавляют ингибитор сигнального пути BMP. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP удаляют из суспензионной культуры перед истечением периода в 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP включает LDN193189. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 10% Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 95% Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников индуцируют до дифференцировки в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники.[46] In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 1 ng/mL-100 ng/mL. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 50 ng/mL. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes keratinocyte growth factor (KGF). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family is selected from the group consisting of FGF2, FGF8B, FGF10 and FGF21. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.1 μM-0.5 μM. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.25 μM. In some embodiments of the invention, at least one inhibitor of the SHH pathway includes Sant1. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.01 μM-1.0 μM. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM. In some embodiments, the RA signaling pathway activator includes RA. In some embodiments of the invention, this method includes contacting Pdx1-positive pancreatic progenitor cells with at least one growth factor from the EGF family. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 2 ng/mL-200 ng/mL. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 20 ng/mL. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes betacellulin. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes EGF. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are cultured in a suitable culture medium. In some embodiments of the invention, conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. In some embodiments, the suspension culture is replenished every other day. In some embodiments, no protein kinase C activator is added to the suspension culture for 5 days. In some embodiments, the protein kinase C activator is removed from the suspension culture before the 5 day period has elapsed. In some embodiments, the protein kinase C activator comprises PdbU. In some embodiments of the invention, no inhibitor of the BMP signaling pathway is added to the suspension culture for 5 days. In some embodiments, the BMP signaling inhibitor is removed from the suspension culture before the 5 day period has elapsed. In some embodiments, the BMP signaling inhibitor comprises LDN193189. In some embodiments, at least 10% of the Pdx1 positive pancreatic progenitors in a population are induced to differentiate into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors. In some embodiments, at least 95% of the Pdx1 positive pancreatic progenitors are induced to differentiate into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors.

[47] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ генерации клеток SC-β из плюрипотентных клеток, включающий: а) дифференцировку плюрипотентных стволовых клеток в популяции в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники; b) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) активатором сигнального пути RA, через день на протяжении периода, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1; с) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором сигнального пути TGF-β, b) активатором сигнального пути ТН и, необязательно, с) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, ii) активатором сигнального пути RA, iii) ингибитором γ-секретазы и vi) по меньшей мере одним фактором роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF), через день на протяжении периода, составляющего пять-семь дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин; и d) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором сигнального пути трансформирующего фактора роста β (TGF-β), ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона и, необязательно, iii) ингибитором протеинкиназы, через день на протяжении периода, составляющего от семи до 14 дней, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют ответ GSIS in vitro и/или in vivo.[47] In some aspects, the invention provides a method for generating SC-β cells from pluripotent cells, comprising: a) differentiating pluripotent stem cells in a population into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells; b) differentiating at least some of the Pdx1 positive pancreatic progenitors into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors by contacting the Pdx1 positive pancreatic progenitors under conditions that promote cell clustering with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least one SHH pathway inhibitor, and optionally iii) an RA signaling pathway activator, every other day for a period of five days to induce differentiation of at least some Pdx1-positive pancreatic progenitors in a population of NKX6-1 positive pancreatic progenitors, wherein the NKX6-1 positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6-1; c) differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic cells - precursors under conditions that promote cell clustering, in contact with i) an inhibitor of the TGF-β signaling pathway, b) an activator of the TH signaling pathway, and optionally c) at least one inhibitor of the SHH pathway, ii) an activator of the RA signaling pathway, iii) a γ-secretase inhibitor; and vi) at least one growth factor from the epidermal growth factor (EGF) family, every other day for a period of five to seven days, to induce differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells express yut Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin; and d) differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells by bringing the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) a transforming growth factor β (TGF-β) signaling pathway inhibitor, ii) a thyroid hormone signaling pathway activator, and optionally iii) a protein kinase inhibitor, every other day for a period of seven to 14 days, to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the SC-β cells exhibit a GSIS response in vitro and/or in vivo.

[48] В некоторых вариантах реализации в изобретении предложен способ получения клеток SC-β из плюрипотентных клеток, включающий: а) дифференцировку по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в популяции в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники; b) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) KGF, ii) Sant1 и, необязательно, iii) низкими концентрациями RA, через день на протяжении периода, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1; с) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт с i) ингибитором II Alk5, ii) Т3 и, необязательно, iii) Sant1, iv) RA, v) XXI и vi) бетацеллюлином, через день на протяжении периода, составляющего пять-семь дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин; и d) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором II Alk5, ii) Т3 и, необязательно, iii) стауроспорином, через день на протяжении периода, составляющего от семи до 14 дней, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют ответ GSIS in vitro и/или in vivo.[48] In some embodiments, the invention provides a method for obtaining SC-β cells from pluripotent cells, comprising: a) differentiating at least some of the pluripotent cells in the population into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells; b) differentiating at least some of the Pdx1 positive pancreatic progenitors into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors by contacting the Pdx1 positive pancreatic progenitors under conditions that promote cell clustering with i) KGF, ii) Sant1 and optionally iii) low concentrations of RA, every other day for a period of five days to induce differentiation of at least some of the Pdx1-positive pancreatic progenitors in the population into NKX6-1-positive pancreatic cells- progenitors, with NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells expressing Pdx1 and NKX6-1; c) differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic cells - precursors in contact with i) Alk5 inhibitor II, ii) T3 and optionally iii) Sant1, iv) RA, v) XXI and vi) betacellulin every other day for a period of five to seven days to induce differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells express Pdx1, NKX6- 1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin; and d) differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells by bringing the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) Alk5 inhibitor II, ii) T3, and optionally iii) staurosporine, every other day for a period of seven to 14 days to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6 -1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the SC-β cells exhibit a GSIS response in vitro and/or in vivo.

[49] В некоторых аспектах в изобретении предложен искусственный островок, содержащий клетки SC-β, дифференцированные in vitro из плюрипотентных стволовых клеток.[49] In some aspects, the invention provides an artificial islet containing SC-β cells differentiated in vitro from pluripotent stem cells.

[50] В некоторых аспектах в изобретении предложена искусственная поджелудочная железа, содержащая клетки SC-β, дифференцированные in vitro из плюрипотентных стволовых клеток.[50] In some aspects, the invention provides an artificial pancreas comprising SC-β cells differentiated in vitro from pluripotent stem cells.

[51] При практической реализации настоящего изобретения, как правило, применяют, если не указано иное, традиционные методы клеточной биологии, клеточного культивирования, молекулярной биологии, трансгенной биологии, микробиологии, технологии рекомбинантных нуклеиновых кислот (например, ДНК), иммунологии и РНК-интерференции (РНКи), которые соответствуют данной области техники. Неограничивающие описания конкретных методов можно найти в следующих публикациях: Ausubel, F., et al., (eds.), Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols in Immunology, Current Protocols in Protein Science и Current Protocols in Cell Biology, все издательства John Wiley & Sons, N.Y., декабрь, 2008; Sambrook, Russell, and Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 2001; Harlow, E. and Lane, D., Antibodies - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1988; Freshney, R.I., "Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique", 5th ed., John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2005. Неограничивающую информацию в отношении терапевтических агентов и человеческих заболеваний можно найти в Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, 11th Ed., McGraw Hill, 2005, Katzung, B. (ed.) Basic and Clinical Pharmacology, McGraw-Hill/Appleton & Lange; 10th ed. (2006) или 11th edition (July 2009). Неограничивающую информацию в отношении генов и генетических нарушений можно найти в McKusick, V.A.: Mendelian Inheritance in Man. A Catalog of Human Genes and Genetic Disorders. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1998 (12th edition) или более свежих он-лайн базах данных: Online Mendelian Inheritance in Man, OMIM™. McKusick-Nathans Institute of Genetic Medicine, Johns Hopkins University (Baltimore, MD) и National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine (Bethesda, MD), по состоянию на 1 мая 2010 г., World Wide Web URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/ и в Online Mendelian Inheritance in Animals (OMIA), базе данных по генам, наследственным нарушениям и характеристикам разных видов животных (отличных от людей и мышей), на http://omia.angis.org.au/contact.shtml. Все патенты, патентные публикации и другие публикации (например, научные статьи, книги, веб-страницы и базы данных), упоминаемые в данном документе, в полном объеме включены посредством ссылки. В случае наличия противоречий между описанием изобретения и включенными ссылками, приоритет имеет описание изобретения (включая любые его изменения, которые могут основываться на включенной ссылке). Если не указано иное, в данном документе используются стандартные, принятые в данной области техники значения терминов. В данном документе используются стандартные аббревиатуры для разных терминов.[51] In the practice of the present invention, as a rule, unless otherwise indicated, conventional methods of cell biology, cell culture, molecular biology, transgenic biology, microbiology, recombinant nucleic acid technology (for example, DNA), immunology and RNA interference are used. (RNAi), which correspond to the art. Non-limiting descriptions of specific methods can be found in the following publications: Ausubel, F., et al., (eds.), Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols in Immunology, Current Protocols in Protein Science, and Current Protocols in Cell Biology, all published by John Wiley & Sons, N.Y., December 2008; Sambrook, Russell, and Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 2001; Harlow, E. and Lane, D., Antibodies - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1988; Freshney, R.I., "Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique", 5th ed., John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2005. Non-limiting information regarding therapeutic agents and human diseases can be found in Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, 11th Ed., McGraw Hill, 2005, Katzung, B. (ed.) Basic and Clinical Pharmacology, McGraw-Hill/Appleton &Lange; 10th ed. (2006) or 11th edition (July 2009). Non-limiting information regarding genes and genetic disorders can be found in McKusick, V.A.: Mendelian Inheritance in Man. A Catalog of Human Genes and Genetic Disorders. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1998 (12th edition) or more recent online databases: Online Mendelian Inheritance in Man, OMIM™. McKusick-Nathans Institute of Genetic Medicine, Johns Hopkins University (Baltimore, MD) and National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine (Bethesda, MD), accessed May 1, 2010, World Wide Web URL: http:/ /www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/ and in the Online Mendelian Inheritance in Animals (OMIA), a database of genes, hereditary disorders and characteristics of different animal species (other than humans and mice), at http://omia .angis.org.au/contact.shtml. All patents, patent publications, and other publications (eg, scientific articles, books, web pages, and databases) referenced in this document are incorporated by reference in their entirety. In the event of any conflict between the specification and the incorporated references, the specification (including any modifications thereof that may be based on the incorporated reference) shall prevail. Unless otherwise indicated, this document uses standard, accepted in the art meanings of terms. This document uses standard abbreviations for various terms.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS

[52] Файл патента или заявки содержит по меньшей мере одно графическое изображение, выполненное в цвете. Копии этого патента или патентной заявки с цветными графическими материалами будут предоставлены патентным ведомством по запросу и после уплаты необходимого взноса.[52] The file of the patent or application contains at least one graphic image, made in color. Color graphic copies of this patent or patent application will be made available by the Patent Office upon request and upon payment of the required fee.

[53] На ФИГ. 1А и 1В показано сравнение ранее опубликованного контрольного способа дифференцировки и нового способа управляемой дифференцировки. На ФИГ. 1А показана схема сравнения типового способа управляемой дифференцировки согласно изобретению для получения INS+ клеток из hPSC и ранее опубликованного контрольного способа дифференцировки. ФИГ. 1В иллюстрирует гистологические срезы недифференцированных HUES8 (вверху), дифференцировавших в DE (середина) и дифференцировавших в РР1 (внизу) и окрашенных ОСТ4, SOX17 и PDX1, соответственно, при применении ранее опубликованного контрольного способа дифференцировки. Масштабная метка = 100 мкм.[53] In FIG. 1A and 1B show a comparison of a previously published control differentiation method and a new guided differentiation method. FIG. 1A shows a schematic comparison of an exemplary guided differentiation method according to the invention for generating INS+ cells from hPSCs and a previously published control differentiation method. FIG. 1B illustrates histological sections of undifferentiated HUES8 (top), DE-differentiated (middle) and PP1-differentiated (bottom), and stained with OCT4, SOX17, and PDX1, respectively, using a previously published control differentiation method. Scale mark = 100 µm.

[54] ФИГ. 2А, 2В и 2С демонстрируют, что полученные из стволовых клеток β-клетки (SC-β), полученные in vitro, секретируют инсулин в ответ на многоразовую последовательную стимуляцию высокими концентрациями глюкозы, как первичные человеческие β-клетки. ФИГ. 2А, 2В и 2С представляют собой графики, иллюстрирующие полученные метом ELISA измерения человеческого инсулина, секретируемого из SC-β (ФИГ. 2А), первичных β-клеток (ФИГ. 2В) и клеток РН (ФИГ. 2С), которые последовательно стимулировали 2, 20, 2, 20, 2 и 20 мМ глюкозы. После последовательной стимуляции низкими/высокими концентрациями глюкозы клетки деполяризовали при помощи 30 мМ KCl.[54] FIG. 2A, 2B and 2C demonstrate that in vitro derived stem cell-derived β-cells (SC-β) secrete insulin in response to repeated sequential stimulation with high concentrations of glucose, like primary human β-cells. FIG. 2A, 2B, and 2C are graphs illustrating ELISA-derived measurements of human insulin secreted from SC-β (FIG. 2A), primary β-cells (FIG. 2B), and RN cells (FIG. 2C) that were sequentially stimulated with 2 , 20, 2, 20, 2 and 20 mM glucose. Following sequential low/high glucose stimulation, cells were depolarized with 30 mM KCl.

[55] ФИГ. 3А, 3В и 3С демонстрируют дополнительные биологические реплики полученных in vitro клеток SC-β, которые секретируют инсулин в ответ на многоразовую последовательную стимуляцию высокими концентрациями глюкозы, как первичные β-клетки. Левые панели такие же, как на ФИГ. 2. Клетки SC-β (SC-β; ФИГ. 3А), первичные β-клетки (1° β; ФИГ. 3В) и клетки РН (ФИГ. 3С) последовательно стимулировали 2, 20, 2, 20, 2 и 20 мМ глюкозы и 30 мМ KCl, а уровень человеческого инсулина измеряли при помощи ELISA.[55] FIG. 3A, 3B and 3C show additional biological replicas of in vitro derived SC-β cells that secrete insulin in response to repeated sequential stimulation with high concentrations of glucose as primary β cells. The left panels are the same as in FIG. 2. SC-β cells (SC-β; FIG. 3A), primary β-cells (1° β; FIG. 3B) and RN cells (FIG. 3C) were sequentially stimulated 2, 20, 2, 20, 2 and 20 mm glucose and 30 mm KCl, and the level of human insulin was measured using ELISA.

[56] ФИГ. 4А, 4В, 4С, 4D и 4Е демонстрируют наличие в клетках SC-β цитозольного потока Са2+ в ответ на многоразовую последовательную стимуляцию высокими концентрациями глюкозы, как в случае первичных β-клеток. ФИГ. 4А представляет собой схему, представляющую выявление цитозольного Са2+ на уровне популяции и уровне одиночной клетки при помощи окрашивания Fluo-4 AM. Измерения на уровне популяции проводили на отдельных цельных кластерах (обозначенных на схеме большим красным кругом), а индивидуальные клетки в пределах интактных кластеров (обозначенных маленькими красными кругами) анализировали методом анализа одиночных клеток. ФИГ. 4В представляет собой график, иллюстрирующий популяционные измерения динамической нормированной интенсивности флуоресценции Fluo-4 для клеток SC-β, первичных β-клеток и клеток РН, последовательно стимулируемых 2, 20, 2, 20, 2 и 20 мМ глюкозы и 30 мМ KCl. На ФИГ. 4С показаны флуоресцентные изображения, полученные при окрашивании Fluo-4 AM, применяемом для анализа одиночных клеток. На ФИГ. 4D показаны типовые изображения, на которых указано расположение одиночных клеток, которые демонстрировали ответ на 3 (желтый), 2 (оранжевый), 1 (синий) и 0 (красный) стимуляций глюкозой. На ФИГ. 4Е показан графический количественный анализ частоты появления клеток SC-β (n=156), первичных β-клеток (n=114) и клеток РН (n=138), которые демонстрировали ответ на 20 мМ глюкозы. Масштабная метка = 100 мкм.[56] FIG. 4A, 4B, 4C, 4D and 4E demonstrate cytosolic Ca 2+ flux in SC-β cells in response to repeated sequential stimulation with high concentrations of glucose, as in the case of primary β-cells. FIG. 4A is a diagram showing cytosolic Ca 2+ detection at population and single cell levels by Fluo-4 AM staining. Population-level measurements were performed on individual whole clusters (indicated by the large red circle in the diagram), and individual cells within intact clusters (indicated by small red circles) were analyzed by single cell analysis. FIG. 4B is a graph illustrating population measurements of dynamic normalized Fluo-4 fluorescence intensity for SC-β cells, primary β cells, and PH cells stimulated sequentially with 2, 20, 2, 20, 2, and 20 mM glucose and 30 mM KCl. FIG. 4C shows fluorescent images obtained with Fluo-4 AM staining used for single cell analysis. FIG. 4D shows exemplary images indicating the location of single cells that responded to 3 (yellow), 2 (orange), 1 (blue), and 0 (red) glucose stimulations. FIG. 4E shows a graphical quantification of the frequency of SC-β cells (n=156), primary β cells (n=114), and PH cells (n=138) that showed a response to 20 mM glucose. Scale mark = 100 µm.

[57] ФИГ. 5А, 5В, 5С, 5D, 5Е и 5F демонстрируют, что SC-β экспрессируют маркеры человеческих β-клеток на уровне белковой и генной экспрессии. На ФИГ. 5А показаны иммуногистохимические изображения клеток, окрашенных на С-пептид (зеленый), NKX6-1 (красный) и соматостатин (серый). На ФИГ. 5В показаны иммуногистохимические изображения клеток, окрашенных на С-пептид (зеленый) и PDX1 (красный). На ФИГ. 5С показаны иммуногистохимические изображения клеток, окрашенных на С-пептид (зеленый) и глюкагон (красный) соответствующим красителем DAPI (синий). На ФИГ. 5D показаны типовые точечные графики по данным проточной цитометрии и процентное соотношение клеток в популяции, окрашенных на С-пептид и NKX6-1. На ФИГ. 5Е показан иерархический кластерный анализ на основе всех генов, для которых проводили измерения при помощи микроматричного анализа недифференцированных HUES8, клеток РН, фетальных β-клеток и первичных взрослых β-клеток, отсортированных на основании INS (данные из Hrvatin et al. (Hrvatin et al., 2014)), и клеток SC-β (SC-β), отсортированных на основании INS и NKX6-1. На ФИГ. 5F показана теплокарта 100 генов, обладающих наибольшей изменчивостью среди всех образцов. CP = С-пептид, SST = соматостатин, GCG = глюкагон. Масштабная метка = 100 мкм.[57] FIG. 5A, 5B, 5C, 5D, 5E and 5F demonstrate that SC-β express markers of human β-cells at the level of protein and gene expression. FIG. 5A shows immunohistochemical images of cells stained for C-peptide (green), NKX6-1 (red), and somatostatin (grey). FIG. 5B shows immunohistochemical images of cells stained for C-peptide (green) and PDX1 (red). FIG. 5C shows immunohistochemical images of cells stained for C-peptide (green) and glucagon (red) with the respective DAPI dye (blue). FIG. 5D shows exemplary flow cytometry dot plots and the percentage of cells in the population stained for C-peptide and NKX6-1. FIG. 5E shows a hierarchical cluster analysis based on all genes measured by microarray analysis of undifferentiated HUES8, PH cells, fetal β-cells and primary adult β-cells sorted based on INS (data from Hrvatin et al. (Hrvatin et al. ., 2014)), and SC-β (SC-β) cells sorted based on INS and NKX6-1. FIG. 5F shows a heat map of the 100 genes with the highest variability among all samples. CP = C-peptide, SST = somatostatin, GCG = glucagon. Scale mark = 100 µm.

[58] ФИГ. 6 иллюстрирует гистологию кластера клеток SC-β, окрашенных на DAPI (синий), инсулин (зеленый), С-пептид (красный). Масштабная метка = 100 мкм.[58] FIG. 6 illustrates the histology of a cluster of SC-β cells stained for DAPI (blue), insulin (green), C-peptide (red). Scale mark = 100 µm.

[59] ФИГ. 7А, 7В и 7С демонстрируют дополнительное гистологическое окрашивание клеток SC-β. ФИГ. 7А иллюстрирует окрашивание на С-пептида (зеленый) и ISL1 (красный). ФИГ. 7В иллюстрирует окрашивание на С-пептид (зеленый) и MAFA (красный). ФИГ. 7С иллюстрирует окрашивание на С-пептид (зеленый) и MAFB (красный). Масштабная метка = 100 мкм.[59] FIG. 7A, 7B and 7C show additional histological staining of SC-β cells. FIG. 7A illustrates staining for C-peptide (green) and ISL1 (red). FIG. 7B illustrates staining for C-peptide (green) and MAFA (red). FIG. 7C illustrates staining for C-peptide (green) and MAFB (red). Scale mark = 100 µm.

[60] На ФИГ. 8А, 8В и 8С показаны типовые точечные графики по данным проточной цитометрии и процентное соотношение клеток SC-β и клеток РН в популяции, окрашенных на С-пептид и SST (ФИГ. 8А), С-пептид и GCG (ФИГ. 8В) и SST и GCG (ФИГ. 8С).[60] FIG. 8A, 8B and 8C show exemplary flow cytometric dot plots and the percentage of SC-β cells and PH cells in the population stained for C-peptide and SST (FIG. 8A), C-peptide and GCG (FIG. 8B) and SST and GCG (FIG. 8C).

[61] ФИГ. 9А, 9В и 9С демонстрируют, что гранулы SC-β клеток структурно сходны с гранулами первичных человеческих β-клеток. На ФИГ. 9А показаны полученные при помощи электронного микроскопа изображения гранул, на которых выделены типовые кристаллизованные гранулы инсулина (красный), ранние гранулы инсулина (желтый) и смешанные эндокринные гранулы (синий). Масштабная метка = 500 нм. На ФИГ. 9В показаны увеличенные изображения гранул, выделенных на (ФИГ. 9А). Масштабная метка = 500 нм. На ФИГ. 9С показаны полученные при помощи электронного микроскопа изображения клеток, меченых при помощи иммунологического окрашивания золотом, иллюстрирующие гранулы, которые содержат инсулин (менее крупные 5 нм черные точки) и/или глюкагон (более крупные 15 нм черные точки). Типовые частицы золота отмечены красными стрелками (инсулин) и синими стрелками (глюкагон). Масштабная метка = 100 нм.[61] FIG. 9A, 9B and 9C demonstrate that SC-β cell granules are structurally similar to primary human β cell granules. FIG. 9A shows electron microscope images of granules highlighting typical crystallized insulin granules (red), early insulin granules (yellow), and mixed endocrine granules (blue). Scale mark = 500 nm. FIG. 9B shows enlarged images of the granules highlighted in (FIG. 9A). Scale mark = 500 nm. FIG. 9C shows electron microscope images of cells labeled with immunological gold staining illustrating beads that contain insulin (smaller 5 nm black dots) and/or glucagon (larger 15 nm black dots). Typical gold particles are marked with red arrows (insulin) and blue arrows (glucagon). Scale mark = 100 nm.

[62] ФИГ. 10А и 10В демонстрируют, что полученные из стволовых клеток β-клетки (SC-β), полученные из hiPSC in vitro, секретируют инсулин в ответ на многоразовую последовательную стимуляцию высокими концентрациями глюкозы, как первичные человеческие β-клетки. ФИГ. 10А и 10В представляют собой графики, иллюстрирующие полученные метом ELISA измерения человеческого инсулина, секретируемого из SC-β, полученных из недиабетических клеток (ФИГ. 10А) и диабетических клеток 1 типа (ФИГ. 10В), последовательно стимулируемых 2, 20, 2, 20, 2 и 20 мМ глюкозы.[62] FIG. 10A and 10B demonstrate that stem cell-derived β-cells (SC-β) derived from hiPSC in vitro secrete insulin in response to repeated sequential stimulation with high concentrations of glucose, like primary human β-cells. FIG. 10A and 10B are graphs illustrating method ELISA measurements of human insulin secreted from SC-β derived from non-diabetic cells (FIG. 10A) and type 1 diabetic cells (FIG. 10B) sequentially stimulated with 2, 20, 2, 20 , 2 and 20 mM glucose.

[63] На ФИГ. 11А, 11В, 11С, 11D, 11Е и 11F показаны типовые точечные графики по данным проточной цитометрии и процентное соотношение клеток, окрашенных на С-пептид и NKX6-1, из множественных линий hiPSC. На ФИГ. 11А, 11В и 11С показаны типовые точечные графики по данным проточной цитометрии и процентное соотношение клеток, окрашенных на С-пептид и NKX6-1, из недиабетических линий hiPSC. На ФИГ. 11D, 11Е и 11F показаны типовые точечные графики по данным проточной цитометрии и процентное соотношение клеток, окрашенных на С-пептид и NKX6-1, из диабетических линий hiPSC 1 типа.[63] In FIG. 11A, 11B, 11C, 11D, 11E and 11F show exemplary flow cytometry scatter plots and percentage of cells stained for C-peptide and NKX6-1 from multiple hiPSC lines. FIG. 11A, 11B and 11C show exemplary flow cytometric dot plots and percentage of cells stained for C-peptide and NKX6-1 from non-diabetic hiPSC lines. FIG. 11D, 11E and 11F show exemplary flow cytometric dot plots and percentage of cells stained for C-peptide and NKX6-1 from type 1 diabetic hiPSC lines.

[64] ФИГ. 12А, 12В, 12С и 12D демонстрируют, что трансплантированные клетки SC-β быстро начинают функционировать in vivo. ФИГ. 12А представляет собой график, иллюстрирующий полученные метом ELISA измерения человеческого инсулина из сыворотки крови отдельных мышей, которым трансплантировали клетки SC-β (культивируемые на протяжении 1 недели на конечном in vitro этапе), первичные человеческие β-клетки (1° β) или клетки РН. Измерения проводили до (белые столбики) и через 30 минут после (черные столбики) инъекции глюкозы мышам через две недели после трансплантации. На ФИГ. 12В показаны иммуногистохимические изображения трансплантированных клеток с (ФИГ. 12А), окрашенных на С-пептид (зеленый) и PDX1 (красный), для подтверждения наличия трансплантата. ФИГ. 12С представляет собой график, иллюстрирующий полученные метом ELISA измерения человеческого инсулина из сыворотки крови отдельных мышей, которым трансплантировали панкреатические клетки-предшественники. Измерения проводили до (белые столбики) и через 30 минут после (черные столбики) инъекции глюкозы мышам через две недели после трансплантации. ФИГ. 12D представляет собой график, иллюстрирующий полученные метом ELISA измерения человеческого инсулина из сыворотки крови отдельных мышей, которым трансплантировали клетки SC-β, культивируемые на протяжении 2 недель на конечном in vitro этапе. Измерения проводили через 30 минут после (черные столбики) инъекции глюкозы мышам через две недели после трансплантации, н/о = не определено Масштабная метка = 100 мкм.[64] FIG. 12A, 12B, 12C, and 12D demonstrate that transplanted SC-β cells rapidly begin to function in vivo. FIG. 12A is a graph illustrating ELISA measurements of human insulin from the serum of individual mice transplanted with SC-β cells (cultured for 1 week at the final in vitro step), primary human β cells (1° β), or PH cells. . Measurements were made before (white bars) and 30 minutes after (black bars) injection of glucose into mice two weeks after transplantation. FIG. 12B shows immunohistochemical images of transplanted cells with (FIG. 12A) stained for C-peptide (green) and PDX1 (red) to confirm the presence of a graft. FIG. 12C is a graph illustrating ELISA measurements of human insulin from the serum of individual mice transplanted with pancreatic progenitor cells. Measurements were made before (white bars) and 30 minutes after (black bars) injection of glucose into mice two weeks after transplantation. FIG. 12D is a graph illustrating ELISA measurements of human insulin from the serum of individual mice transplanted with SC-β cells cultured for 2 weeks at the final in vitro stage. Measurements were taken 30 minutes after (black bars) glucose injection in mice two weeks after transplantation, n/a = not determined Scale mark = 100 µm.

[65] ФИГ. 13А и 13В иллюстрируют дополнительные гистологические срезы клеток SC-β и клеток РН, трансплантированных мышам за 2 недели. На ФИГ. 13А на небольшом увеличении показаны изображения трансплантатов, окрашенных на DAPI (синий), С-пептид (зеленый) и GCG (красный). Масштабная метка = 200 мкМ. На ФИГ. 13В на большем увеличении показаны изображения трансплантатов, окрашенных на С-пептид (зеленый) и GCG (красный). Масштабная метка = 100 мкМ.[65] FIG. 13A and 13B illustrate additional histological sections of SC-β cells and PH cells transplanted into mice for 2 weeks. FIG. 13A shows low magnification images of grafts stained for DAPI (blue), C-peptide (green), and GCG (red). Scale mark = 200 µM. FIG. 13B shows higher magnification images of grafts stained for C-peptide (green) and GCG (red). Scale mark = 100 μM.

[66] ФИГ. 14А, 14В и 14С демонстрируют применение сред на последнем этапе дифференцировки, чтобы дать возможность клеткам SC-β секретировать больше инсулина in vivo. На ФИГ. 14А показана схема, иллюстрирующая применение различных сред на различных этапах процесса дифференцировки. ФИГ. 14В иллюстрирует, что добавление дополнительных факторов, таких как Sant1, XXI и SSP, в среду CMRL на последнем этапе дифференцировки приводит к лучшему ответу клеток SC-β, состоящему в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS), согласно определению индекса стимуляции при стимуляции высокой и низкой концентрациями глюкозы. ФИГ. 14С иллюстрирует, что добавление дополнительных факторов, таких как Sant1, XXI и SSP, в среду CMRL на последнем этапе дифференцировки приводит к лучшему ответу клеток SC-β, состоящему в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS), согласно измерению количества высвобождаемого инсулина.[66] FIG. 14A, 14B and 14C demonstrate the use of media at the last stage of differentiation to enable SC-β cells to secrete more insulin in vivo. FIG. 14A is a diagram illustrating the use of various media at various stages of the differentiation process. FIG. 14B illustrates that addition of additional factors such as Sant1, XXI, and SSP to CMRL medium at the last stage of differentiation results in a better response of SC-β cells consisting of glucose-stimulated insulin secretion (GSIS), as determined by the stimulation index when stimulated with high and low concentrations of glucose. FIG. 14C illustrates that the addition of additional factors such as Sant1, XXI and SSP to CMRL medium at the last stage of differentiation results in a better response of SC-β cells consisting of glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) as measured by the amount of insulin released.

[67] ФИГ. 15А, 15В, 15С, 15D, 15Е, 15F, 15G, 15Н и 15I демонстрируют модификации протокола, которые могут повысить выживаемость и качество получаемых клеток SC-β. ФИГ. 15А представляет собой схематическую иллюстрацию протокола. ФИГ. 15В показывает, насколько больше чистых кластеров эндокринных клеток NKX6.1+ можно получить (ФИГ. 15В), применяя модифицированный протокол. ФИГ. 15С демонстрирует, как применение ингибитора Rock на этапах 3-5 может улучшить выживаемость клеток. ФИГ. 15D демонстрирует, как применение активина А вместе с никотинамидом может привести к понижающей регуляции SOX2 и улучшить выживаемость клеток. ФИГ. 15Е показывает, что SOX2 и NKX6-1 являются взаимоисключающими. ФИГ. 15F демонстрирует, как применение стауроспорина на этапе 6 позволяет генерировать практически чистую популяцию эндокринных клеток, а ФИГ. 15G демонстрирует, как применение стауроспорина на этапе 6 позволяет получить более высокое процентное содержание клеток NKX6-1/С-пептид+. ФИГ. 15I демонстрирует, как применение XXI в комбинации с Alk5i и Т3 на этапах 5-6 увеличивает популяцию NeuroD+ по сравнению с применением только Alk5i и Т3 (ФИГ. 15Н).[67] FIG. 15A, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, 15G, 15H, and 15I demonstrate protocol modifications that can improve survival and quality of resulting SC-β cells. FIG. 15A is a schematic illustration of the protocol. FIG. 15B shows how much more pure NKX6.1+ endocrine cell clusters can be obtained (FIG. 15B) using the modified protocol. FIG. 15C demonstrates how the use of a Rock inhibitor in steps 3-5 can improve cell survival. FIG. 15D demonstrates how the use of activin A together with nicotinamide can lead to downregulation of SOX2 and improve cell survival. FIG. 15E shows that SOX2 and NKX6-1 are mutually exclusive. FIG. 15F demonstrates how the use of staurosporine in step 6 generates a substantially pure population of endocrine cells, and FIG. 15G demonstrates how the use of staurosporine in step 6 results in a higher percentage of NKX6-1/C-peptide+ cells. FIG. 15I demonstrates how using XXI in combination with Alk5i and T3 in steps 5-6 increases the NeuroD+ population compared to using Alk5i and T3 alone (FIG. 15H).

[68] ФИГ. 16А, 16В, 16С, 16D, 16Е, 16F, 16G, 16Н и 16I демонстрируют клиническое применение клеток SC-β в качестве терапии диабета или платформы по разработке новых лекарственных препаратов. ФИГ. 16А представляет собой схематическую иллюстрацию применения клеток SC-β для лечения диабета или скрининга лекарственных препаратов для улучшения функции или репликации. ФИГ. 16В представляет собой таблицу, в которой приведены исследуемые лекарства против диабета и их общая терапевтическая категория. ФИГ. 16С представляет собой график, иллюстрирующий полученные метом ELISA измерения человеческого инсулина из высеянных клеток SC-β, обработанных указанными лекарственными препаратами в 2 и 20 мМ глюкозы. Указанные p-величины позволяют сравнить значение уровня инсулина в 20 мМ глюкозы между лекарственным препаратом и контролем. ФИГ. 16D представляет собой иммунофлуоресцентное изображение диспергированных и высеянных клеток SC-β, окрашенных DAPI (синий), С-пептидом (зеленый) и Ki67 (красный), без обработки. ФИГ. 16Е представляет собой иммунофлуоресцентное изображение диспергированных и высеянных клеток SC-β, окрашенных DAPI (синий), С-пептидом (зеленый) и Ki67 (красный), обработанных пролактином на протяжении 48 часов. ФИГ. 16F показан графический количественный анализ доли клеток, которые коэкспрессируют С-пептид и Ki67. *р<0,05. ФИГ. 16G представляет собой график, иллюстрирующий измерения уровня глюкозы в крови натощак для мышей Акиты, которым трансплантировали клетки SC-β (n=6) или клетки РН (n=6). *р<0,05 при сравнении двух групп клеток в один день. ФИГ. 16Н представляет собой график, иллюстрирующий измерения уровня глюкозы в крови у мышей Акиты с прогрессирующим диабетом, которым трансплантировали клетки SC-β или клетки РН. Измерения проводили до (белые столбики) и через 20 минут после (черные столбики) инъекции глюкозы мышам через 2 недели после трансплантации. Насыщение при измерениях уровня глюкозы наблюдали при 550 мг/дл. *р<0,05 при сравнении двух групп клеток в одно и то же время после инъекции глюкозы. ФИГ. 16I представляет собой график, иллюстрирующий полученные метом ELISA измерения человеческого инсулина из сыворотки мышей Акиты через 20 минут после инъекции глюкозы. Мышей стимулировали глюкозой через 2 недели после трансплантации. *р<0,05 при сравнении двух групп клеток. Масштабная метка = 50 мкм.[68] FIG. 16A, 16B, 16C, 16D, 16E, 16F, 16G, 16H, and 16I demonstrate the clinical use of SC-β cells as a diabetes therapy or drug discovery platform. FIG. 16A is a schematic illustration of the use of SC-β cells for the treatment of diabetes or screening for drugs to improve function or replication. FIG. 16B is a table listing the investigational diabetes drugs and their general therapeutic category. FIG. 16C is a graph illustrating human insulin measurements obtained by the ELISA method from seeded SC-β cells treated with the indicated drugs in 2 and 20 mM glucose. These p-values allow comparison of the insulin level in 20 mM glucose between drug and control. FIG. 16D is an untreated immunofluorescence image of dispersed and seeded SC-β cells stained with DAPI (blue), C-peptide (green) and Ki67 (red). FIG. 16E is an immunofluorescence image of dispersed and seeded SC-β cells stained with DAPI (blue), C-peptide (green), and Ki67 (red) treated with prolactin for 48 hours. FIG. 16F shows a graphical quantification of the proportion of cells that co-express C-peptide and Ki67. *p<0.05. FIG. 16G is a graph illustrating fasting blood glucose measurements for Akita mice transplanted with SC-β cells (n=6) or PH cells (n=6). *p<0.05 when comparing two groups of cells on the same day. FIG. 16H is a graph illustrating blood glucose measurements in advanced diabetic Akita mice transplanted with SC-β cells or PH cells. Measurements were taken before (white bars) and 20 minutes after (black bars) injection of glucose into mice 2 weeks after transplantation. Saturation in glucose measurements was observed at 550 mg/dL. *p<0.05 comparing two groups of cells at the same time after glucose injection. FIG. 16I is a graph illustrating ELISA measurements of human insulin from the serum of Akita mice 20 minutes after glucose injection. Mice were stimulated with glucose 2 weeks after transplantation. *p<0.05 when comparing two groups of cells. Scale mark = 50 µm.

[69] ФИГ. 17 представляет собой график, иллюстрирующий массу тела мышей Акиты, которым трансплантировали клетки SC-β (n=6) или клетки РН (n=6). *р<0,05 при сравнении двух групп клеток во временную точку, соответствующую 18 и 28 дням.[69] FIG. 17 is a graph illustrating the body weight of Akita mice transplanted with SC-β cells (n=6) or PH cells (n=6). *p<0.05 when comparing two groups of cells at the time point corresponding to 18 and 28 days.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[70] Аспекты изобретения относятся к композициям, способам, наборам и агентам для генерации полученных из стволовых клеток β-клеток (SC-β) (например, зрелых панкреатических β-клеток) по меньшей мере из одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника (например, клеток iPS, hESC, клеток дефинитивной энтодермы, клеток подзародышевой полости, Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, Ngn3-позитивных эндокринных клеток-предшественников и т.д.), а также к клеткам SC-β, полученным при помощи этих композиций, способов, наборов и агентов, для применения в клеточной терапии, методах анализа (например, скрининге лекарственных препаратов) и разных способах лечения.[70] Aspects of the invention relate to compositions, methods, kits, and agents for generating stem cell-derived β-cells (SC-β) (e.g., mature pancreatic β-cells) from at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof. (e.g., iPS cells, hESCs, definitive endoderm cells, subembryonic cavity cells, Pdx1-positive pancreatic progenitors, Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors, Ngn3-positive endocrine progenitors, etc. ), as well as SC-β cells produced by these compositions, methods, kits, and agents for use in cell therapy, assay methods (eg, drug screening), and various treatments.

[71] Кроме того, аспекты изобретения относятся к способам идентификации клеток SC-β, которые выявляются на основании морфологических критериев без необходимости в применении селектируемого маркера, а также функциональных характеристик, таких как способность экспрессировать инсулин, секретировать инсулин в ответ на одну или более стимуляций глюкозой, демонстрировать зрелый ответ GSIS и образовывать островки в ткани поджелудочной железы in vivo, и, как правило, содержат небольшие веретеноподобные клетки диаметром около 9-15 мкм.[71] In addition, aspects of the invention relate to methods for identifying SC-β cells that are detected based on morphological criteria without the need for a selectable marker, as well as functional characteristics, such as the ability to express insulin, secrete insulin in response to one or more stimulations. glucose, exhibit a mature GSIS response, and form islets in pancreatic tissue in vivo, and typically contain small, spindle-shaped cells about 9-15 µm in diameter.

[72] Кроме того, аспекты изобретения относятся к способам выявления факторов созревания β-клеток. Для специалиста в данной области техники очевидно или не трудно при помощи известных в данной области техники методов анализа проверить, является ли конкретный фактор созревания β-клеток функциональным. Например, способность фактора созревания β-клеток преобразовывать по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника в клетку SC-β можно оценить при помощи описанных в данном документе методов анализа. Другие удобные методы анализа включают определение способности активировать транскрипцию репортерной конструкции, содержащей сайт связывания β-клеточного маркера, функционально связанный с нуклеотидной последовательностью, кодирующей выявляемый маркер, такой как люцифераза. Один из методов анализа включает определение того, индуцирует ли кандидатный фактор созревания β-клеток превращение по меньшей мере одной инсулин-позитивоной эндокринной клетки в клетку SC-β, или экспрессию β-клеточных маркеров, или проявление функциональных характеристик зрелой β-клетки, как описано в данном документе. Определение экспрессии β-клеточных маркеров можно проводить при помощи любого подходящего метода, например, иммуноблоттинга. Такие методы анализа можно легко адаптировать, чтобы выявить или подтвердить наличие активности агентов, которые напрямую преобразуют по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника в клетку SC-β.[72] In addition, aspects of the invention relate to methods for detecting β-cell maturation factors. It is obvious or not difficult for a person skilled in the art to check whether a particular β-cell maturation factor is functional using methods known in the art. For example, the ability of the β-cell maturation factor to convert at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell can be assessed using the assay methods described herein. Other convenient assays include determining the ability to activate transcription of a reporter construct containing a β-cell marker binding site operably linked to a nucleotide sequence encoding a detectable marker, such as luciferase. One assay involves determining whether a candidate β-cell maturation factor induces at least one insulin-positive endocrine cell to become an SC-β cell, or expression of β-cell markers, or functional characteristics of a mature β-cell, as described. in this document. Determination of the expression of β-cell markers can be carried out using any suitable method, for example, immunoblotting. Such assays can be readily adapted to detect or confirm the activity of agents that directly convert at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof to an SC-β cell.

[73] In vitro-созревшие клетки SC-β (т.е. панкреатические β-клетки), полученные в соответствии с описанными в данном документе способами изобретения, демонстрируют большое количество преимуществ, например, они осуществляют стимулированную глюкозой секрецию инсулина in vitro, сходны по генной экспрессии и ультраструктуре с человеческими островковыми β-клетками, секретируют человеческий инсулин и облегчают гипергликемию при трансплантации мышам, представляют новую платформу для клеточной терапии (например, трансплантации в организм нуждающегося в этом субъекта дополнительных и/или функциональных β-клеток), скрининга лекарственных препаратов (например, для выработки/секреции инсулина, выживаемости, дифференцировки и т.д.), исследований (например, определения разницы между функционированием нормальных и диабетических β-клеток) и тканевой инженерии (например, применения клеток SC-β в качестве первого типа клеток при реконструкции островка).[73] In vitro-mature SC-β cells (i.e., pancreatic β-cells) obtained in accordance with the methods of the invention described herein demonstrate a large number of advantages, for example, they perform glucose-stimulated insulin secretion in vitro, are similar by gene expression and ultrastructure with human islet β-cells, secrete human insulin and alleviate hyperglycemia when transplanted into mice, represent a new platform for cell therapy (for example, transplantation into the body of a subject in need of additional and/or functional β-cells), drug screening drugs (eg, insulin production/secretion, survival, differentiation, etc.), research (eg, determining the difference between normal and diabetic β-cell function), and tissue engineering (eg, using SC-β cells as a first type cells during islet reconstruction).

[74] ОПРЕДЕЛЕНИЯ[74] DEFINITIONS

[75] Для удобства ниже собраны отдельные термины, употребляемые в данном документе - в описании изобретения, примерах и прилагаемой формуле изобретения. Если не указано иное, все употребляемые в данном документе технические и научные термины имеют значения, которые обычно подразумеваются специалистом в данной области техники, к которой относится данное изобретение.[75] For convenience, individual terms used in this document - in the description of the invention, examples and the attached claims - are collected below. Unless otherwise indicated, all technical and scientific terms used herein have the meanings that are generally understood by a person skilled in the art to which this invention pertains.

[76] Термин «дифференцированная клетка», согласно определению этого термина в данном документе, означает любую первичную клетку, которая в своей нативной форме не является плюрипотентной. Согласно другому определению, термин «дифференцированная клетка» относится к клетке более специализированного типа, полученной из клетки менее специализированного типа (например, стволовой клетки, такой как индуцированная плюрипотентная стволовая клетка) в процессе клеточной дифференцировки. Не ограничиваясь теорией, можно сказать, что в ходе нормального онтогенеза плюрипотентная стволовая клетка может дифференцироваться сначала в энтодермальную клетку, которая способна формировать клетки поджелудочной железы и другие типы клеток энтодермы. Дальнейшая дифференцировка энтодермальных клеток приводит к запуску панкреатического пути, при этом ~98% клеток становятся экзокринными, дуктулярными или матричными клетками, а ~2% становятся эндокринными клетками. Ранние эндокринные клетки являются предшественниками островков, которые затем могут дифференцироваться в инсулин-вырабатывающие клетки (например, функциональные эндокринные клетки), которые секретируют инсулин, глюкагон, соматостатин или панкреатический полипептид. Энтодермальные клетки также могут дифференцироваться в другие клетки энтодермального происхождения, например, клетки легких, печение, кишечника, в ил очко во и железы и т.д.[76] The term "differentiated cell", as defined herein, means any primary cell that is not pluripotent in its native form. According to another definition, the term "differentiated cell" refers to a cell of a more specialized type, derived from a cell of a less specialized type (eg, a stem cell, such as an induced pluripotent stem cell) during the process of cellular differentiation. Without being limited by theory, it can be said that during normal ontogeny, a pluripotent stem cell can differentiate first into an endodermal cell, which is capable of forming pancreatic cells and other types of endoderm cells. Further differentiation of endodermal cells triggers the pancreatic pathway, with ~ 98% of cells becoming exocrine, ductular, or matrix cells and ~ 2% becoming endocrine cells. Early endocrine cells are the precursors of islets, which can then differentiate into insulin-producing cells (eg, functional endocrine cells) that secrete insulin, glucagon, somatostatin, or a pancreatic polypeptide. Endodermal cells can also differentiate into other cells of endodermal origin, such as cells of the lung, liver, intestines, eyes, and glands, etc.

[77] Употребляемый в данном документе термин «соматическая клетка» относится к любым клеткам, формирующим тело организма, в отличие от клеток зародышевой линии. В случае млекопитающих клетками зародышевой линии (также известным как «гаметы») являются сперматозоиды и яйцеклетки, которые сливаются во время оплодотворения, образуя клетку, называемую зиготой, из которой развивается весь эмбрион млекопитающего. Клетки любого другого типа в организме млекопитающего - за исключением сперматозоидов и яйцеклеток, клеток, из которых они образуются (гаметоцитов) и недифференцированных стволовых клеток - являются соматическими клетками: внутренние органы, кожа, кости, кровь и соединительная ткань состоят из соматических клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения соматическая клетка является «неэмбриональной соматической клеткой», под которой подразумевается соматическая клетка, которая не присутствует в эмбрионе или не получена из эмбриона, и не является результатом пролиферации такой клетки in vitro. В некоторых вариантах реализации изобретения соматическая клетка является «соматической клеткой взрослого организма», под которой подразумевается соматическая клетка, которая присутствует в организме или получена из организма, отличного от эмбриона или зародыша, или является результатом пролиферации такой клетки in vitro. Если не указано иное, способы преобразования по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в инсулин-вырабатывающую, глюкозочувствительную клетку могут быть осуществлены как in vivo, так и in vitro (при этом in vivo способы практикуют, когда по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник присутствует в организме субъекта, a in vitro способы практикуют, используя по меньшей мере одну выделенную инсулин-позитивную эндокринную клетки или ее предшественника, содержащуюся в культуре).[77] As used herein, the term "somatic cell" refers to any cells that form the body of an organism, as opposed to germline cells. In the case of mammals, germline cells (also known as "gametes") are sperm and eggs that fuse during fertilization to form a cell called a zygote from which the entire mammalian embryo develops. Every other type of cell in the mammalian body - with the exception of sperm and eggs, the cells from which they are formed (gametocytes) and undifferentiated stem cells - are somatic cells: internal organs, skin, bones, blood and connective tissue are made up of somatic cells. In some embodiments of the invention, the somatic cell is a "non-embryonic somatic cell", which means a somatic cell that is not present in the embryo or is not derived from the embryo, and is not the result of the proliferation of such a cell in vitro. In some embodiments, the somatic cell is an "adult somatic cell", which refers to a somatic cell that is present in the body or derived from an organism other than an embryo or fetus, or is the result of the proliferation of such a cell in vitro. Unless otherwise indicated, methods for converting at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into an insulin-producing, glucose-sensitive cell can be performed both in vivo and in vitro (in vivo methods are practiced when at least one the insulin-positive endocrine cell or precursor thereof is present in the subject, and the in vitro methods are practiced using at least one isolated insulin-positive endocrine cell or precursor contained in culture).

[78] Употребляемый в данном документе термин «взрослая клетка» относится к клетке, которую можно обнаружить в организме после эмбрионального развития.[78] As used herein, the term "adult cell" refers to a cell that can be found in the body after embryonic development.

[79] Употребляемый в данном документе термин «энтодермальная клетка» относится к клетке из одного из трех первичных слоев зародышевых клеток на очень ранней эмбриональной стадии (другими двумя слоями зародышевых клеток являются мезодерма и эктодерма). Энтодерма является наиболее глубоким слоем из трех. Энтодерма может дифференцироваться сначала в первичную кишечную трубку эмбриона, а затем в выстилку дыхательного и пищеварительного трактов (например, кишечника), печень и поджелудочную железу.[79] As used herein, the term "endodermal cell" refers to a cell from one of the three primary germ cell layers at a very early embryonic stage (the other two germ cell layers are mesoderm and ectoderm). The endoderm is the deepest layer of the three. The endoderm may differentiate first into the primary intestinal tube of the embryo, and then into the lining of the respiratory and digestive tracts (eg, intestines), liver, and pancreas.

[80] Употребляемый в данном документе термин «клетка энтодермального происхождения» относится к любой клетке, которая развилась или дифференцировалась из энтодермальной клетки. Например, клетка энтодермального происхождения включает клетки печени, легких, поджелудочной железы, вилочковой железы, кишечника, желудка и щитовидной железы. Не ограничиваясь теорией, клетки-предшественники печени и поджелудочной железы (также называемые панкреатическими клетками-предшественниками) развиваются из клеток энтодермы в зародышевой передней кишке. Вскоре после спецификации клетки-предшественники печени и поджелудочной железы быстро приобретают существенно отличающиеся клеточные функции и регенеративные способности. Эти изменения вызваны индуктивными сигналами и генетическими регуляторными факторами, которые среди позвоночных являются высококонсервативными. Заинтересованности в развитии и регенерации органов способствовала острая необходимость в гепатоцитах и панкреатических β-клетках при терапевтическом лечении печеночной недостаточности и диабета I типа. Исследования, проводимые на различных модельных организмах и на людях, позволили обнаружить эволюционно консервативные индуктивные сигналы и системы транскрипционных факторов, которые приводят к дифференцировке клеток печени и поджелудочной железы и служат руководством для стимуляции дифференцировки гепатоцитов и β-клеток из различных типов стволовых клеток и клеток-предшественников.[80] As used herein, the term "cell of endodermal origin" refers to any cell that has developed or differentiated from an endodermal cell. For example, a cell of endodermal origin includes cells of the liver, lung, pancreas, thymus, intestine, stomach, and thyroid. Without being limited by theory, liver and pancreatic progenitors (also referred to as pancreatic progenitors) develop from endoderm cells in the fetal foregut. Shortly after specification, progenitor cells of the liver and pancreas quickly acquire significantly different cellular functions and regenerative abilities. These changes are driven by inductive signals and genetic regulatory factors that are highly conserved among vertebrates. Interest in organ development and regeneration has been fueled by the urgent need for hepatocytes and pancreatic β-cells in the therapeutic treatment of liver failure and type I diabetes. Studies conducted in various model organisms and in humans have revealed evolutionarily conserved inductive signals and transcription factor systems that lead to the differentiation of liver and pancreatic cells and serve as a guide for stimulating the differentiation of hepatocytes and β-cells from various types of stem cells and cells- predecessors.

[81] Употребляемый в данном документе термин «дефинитивная энтодерма» относится к клетке, дифференцировавшейся из энтодермальной клетки, которая может дифференцироваться в клетку SC-β (например, панкреатическую β-клетку). Клетка дефинитивной энтодермы экспрессирует маркер Sox17. Другие маркеры, характерные для клеток дефинитивной энтодермы, включают, но не ограничиваются этим, MIXL2, GATA4, HNF3b, GSC, FGF17, VWF, CALCR, FOXQ1, CXCR4, церберус, ОТХ2, гузекоид, C-Kit, CD99, CMKOR1 и CRIP1. В частности, клетки дефинитивной энтодермы, описанные в данном документе, экспрессируют Sox17 и, в некоторых вариантах реализации изобретения, Sox17 и HNF3B, и не экспрессируют GATA4, SPARC, APF или DAB на значительном уровне. Клетки дефинитивной энтодермы не являются позитивными в отношении маркера Pdx1 (например, они являются Pdx1-негативными). Клетки дефинитивной энтодермы обладают способностью дифференцироваться в клетки, включая клетки печени, легких, поджелудочной железы, вилочковой железы, кишечника, желудка и щитовидной железы. Экспрессию Sox17 и других маркеров дефинитивной энтодермы можно оценить любым известным специалисту в данной области техники способом, таким как иммунохимия, например, при помощи анти-Sox17 антитела, или количественная ОТ-ПЦР.[81] As used herein, the term "definitive endoderm" refers to a cell differentiated from an endodermal cell that can differentiate into an SC-β cell (eg, a pancreatic β cell). The definitive endoderm cell expresses the Sox17 marker. Other markers specific to cells of the definitive endoderm include, but are not limited to, MIXL2, GATA4, HNF3b, GSC, FGF17, VWF, CALCR, FOXQ1, CXCR4, cerberus, OTX2, goosecoid, C-Kit, CD99, CMKOR1, and CRIP1. In particular, the definitive endoderm cells described herein express Sox17 and, in some embodiments, Sox17 and HNF3B, and do not express GATA4, SPARC, APF, or DAB at a significant level. Definitive endoderm cells are not positive for the Pdx1 marker (eg, they are Pdx1 negative). The cells of the definitive endoderm have the ability to differentiate into cells, including cells of the liver, lung, pancreas, thymus, intestine, stomach, and thyroid. Expression of Sox17 and other markers of the definitive endoderm can be assessed by any method known to one of skill in the art, such as immunochemistry, for example with an anti-Sox17 antibody, or quantitative RT-PCR.

[82] Термин «панкреатическая энтодерма» относится к клетке энтодермального происхождения, которая способна дифференцироваться во множественные панкреатические линии, включая панкреатические β-клетки, но уже не может дифференцироваться в непанкреатические линии.[82] The term "pancreatic endoderm" refers to a cell of endodermal origin that is capable of differentiating into multiple pancreatic lineages, including pancreatic β-cells, but can no longer differentiate into non-pancreatic lineages.

[83] Употребляемый в данном документе термин «клетка первичной кишечной трубки» или «клетка кишечной трубки» относится к клетке, дифференцированной из энтодермальной клетки, которая может дифференцироваться в клетку SC-β (например, панкреатическую β-клетку). Клетка первичной кишечной трубки экспрессирует по меньшей мере один из следующих маркеров: HNF1-β, HNF3-β или HNF4-α. Клетки первичной кишечной трубки обладают способностью дифференцироваться в клетки, включая клетки легких, печени, поджелудочной железы, желудка и кишечника. Экспрессию HNF1-β и других маркеров первичной кишечной трубки можно оценить любым известным специалисту в данной области техники способом, таким как иммунохимия, например при помощи анти-HNF1-β антитела.[83] As used herein, the term "primary intestinal tube cell" or "intestinal tube cell" refers to a cell differentiated from an endodermal cell that can differentiate into an SC-β cell (eg, a pancreatic β cell). The primary intestinal tube cell expresses at least one of the following markers: HNF1-β, HNF3-β, or HNF4-α. The cells of the primary intestinal tube have the ability to differentiate into cells, including those of the lungs, liver, pancreas, stomach, and intestines. The expression of HNF1-β and other markers of the primary intestinal tube can be assessed by any method known to the person skilled in the art, such as immunochemistry, for example using an anti-HNF1-β antibody.

[84] Термины «панкреатическая клетка-предшественник», «панкреатическая эндокринная клетка-предшественник», «панкреатический предшественник» или «панкреатический эндокринный предшественник» взаимозаменяемо употребляются в данном документе и относятся к стволовой клетке, которая способна стать экспрессирующей панкреатические гормоны клеткой, способной формировать панкреатические эндокринные клетки, панкреатические экзокринные клетки или панкреатические дуктальные клетки. Эти клетки предназначены для дифференцировки по меньшей мере в один тип панкреатических клеток, например, бета-клетки, которые вырабатывают инсулин; альфа-клетки, которые вырабатывают глюкагон; дельта-клетки (или D-клетки), которые вырабатывают соматостатин; и/или F-клетки, которые вырабатывают панкреатический полипептид. Такие клетки экспрессируют по меньшей мере один из следующих маркеров: NGN3, NKX2.2, NeuroD, ISL-1, Рах4, Рах6 или ARX.[84] The terms "pancreatic progenitor cell", "pancreatic endocrine progenitor cell", "pancreatic progenitor", or "pancreatic endocrine progenitor" are used interchangeably herein and refer to a stem cell that is capable of becoming a pancreatic hormone-expressing cell capable of forming pancreatic endocrine cells, pancreatic exocrine cells, or pancreatic ductal cells. These cells are designed to differentiate into at least one type of pancreatic cell, such as beta cells that produce insulin; alpha cells that produce glucagon; delta cells (or D cells), which produce somatostatin; and/or F cells that produce a pancreatic polypeptide. Such cells express at least one of the following markers: NGN3, NKX2.2, NeuroD, ISL-1, Pax4, Pax6 or ARX.

[85] Употребляемый в данном документе термин «pdx1-позитивная панкреатическая клетка-предшественник» относится к клетке, которая является клеткой панкреатической энтодермы (ПЭ), которая может дифференцироваться в клетки SC-β, такие как панкреатические β-клетки. Pdx1-позитивная панкреатическая клетка-предшественник экспрессирует маркер Pdx1. Другие маркеры включают, но не ограничиваются этим, Cdcp1 или Ptfla, или HNF6, или NRx2.2. Экспрессию Pdx1 можно оценить любым известным специалисту в данной области техники способом, таким как иммунохимия с применением анти-Pdx1 антитела или количественная ОТ-ПЦР.[85] As used herein, the term "pdx1-positive pancreatic progenitor cell" refers to a cell that is a pancreatic endoderm (PE) cell that can differentiate into SC-β cells such as pancreatic β cells. The Pdx1-positive pancreatic progenitor cell expresses the Pdx1 marker. Other markers include, but are not limited to, Cdcp1 or Ptfla or HNF6 or NRx2.2. Pdx1 expression can be assessed by any method known to those skilled in the art, such as immunochemistry using an anti-Pdx1 antibody or quantitative RT-PCR.

[86] Употребляемый в данном документе термин «pdx1-позитивная, NKX6-1-позитивная панкреатическая клетка-предшественник» относится к клетке, которая является клеткой панкреатической энтодермы (ПЭ), которая может дифференцироваться в инсулин-вырабатывающие клетки, такие как панкреатические β-клетки. pdx1-позитивная, NKX6-1-позитивная панкреатическая клетка-предшественник экспрессирует маркеры Pdx1 и NKX6-1. Другие маркеры включают, но не ограничиваются этим, Cdcp1 или Ptfla, или HNF6, или NRx2.2. Экспрессию NKX6-1 можно оценить любым известным специалисту в данной области техники способом, таким как иммунохимия с применением анти-NKX6-1 антитела или количественная ОТ-ПЦР.[86] As used herein, the term "pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cell" refers to a cell that is a pancreatic endoderm (PE) cell that can differentiate into insulin-producing cells such as pancreatic β- cells. The pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cell expresses the Pdx1 and NKX6-1 markers. Other markers include, but are not limited to, Cdcp1 or Ptfla or HNF6 or NRx2.2. Expression of NKX6-1 can be assessed by any method known to one of skill in the art, such as immunochemistry using an anti-NKX6-1 antibody or quantitative RT-PCR.

[87] Употребляемый в данном документе термин «Ngn3-позитивная эндокринная клетка-предшественник» относится к предшественникам панкреатических эндокринных клеток, экспрессирующим транскрипционный фактор нейрогенин-3 (Ngn3). Клетки-предшественники являются более дифференцированными, чем мультипотентные стволовые клетки, и могут дифференцироваться только в небольшое количество типов клеток. В частности, Ngn3-позитивные эндокринные клетки-предшественники обладают способностью дифференцироваться в пять типов панкреатических эндокринных клеток (α, β, δ, ε и РР). Экспрессию Ngn3 можно оценить любым известным специалисту в данной области техники способом, таким как иммунохимия с применением анти-Ngn3 антитела или количественная ОТ-ПЦР.[87] As used herein, the term "Ngn3-positive endocrine progenitor cell" refers to progenitors of pancreatic endocrine cells expressing the neurogenin-3 (Ngn3) transcription factor. Progenitor cells are more differentiated than multipotent stem cells and can only differentiate into a small number of cell types. In particular, Ngn3-positive endocrine progenitor cells have the ability to differentiate into five types of pancreatic endocrine cells (α, β, δ, ε and PP). Expression of Ngn3 can be assessed by any method known to those skilled in the art, such as immunochemistry using an anti-Ngn3 antibody or quantitative RT-PCR.

[88] Термины «NeuroD» и «NeuroD1» взаимозаменяемо употребляются в данном документе и обозначают белок, экспрессируемый в панкреатических эндокринных клетках-предшественниках, и кодирующий его ген.[88] The terms "NeuroD" and "NeuroD1" are used interchangeably herein and refer to a protein expressed in pancreatic endocrine progenitor cells and the gene encoding it.

[89] Термины «инсулин-позитивная β-подобная клетка» и «инсулин-позитивная эндокринная клетка» относятся к клетке (например, панкреатической эндокринной клетке), которая демонстрирует по меньшей мере один маркер, характерный для панкреатической β-клетки, а также экспрессирует инсулин но не демонстрирует характерный для эндогенной β-клетки ответ GSIS.[89] The terms “insulin-positive β-like cell” and “insulin-positive endocrine cell” refer to a cell (e.g., pancreatic endocrine cell) that exhibits at least one marker characteristic of a pancreatic β-cell and also expresses insulin but does not exhibit the characteristic endogenous β-cell GSIS response.

[90] Термин «ее предшественник», употребляемый в отношении инсулин-позитивной эндокринной клетки, относится к любой клетке, которая способна дифференцироваться в инсулин-позитивную эндокринную клетку, включая, например, плюрипотентную стволовую клетку, клетку дефинитивной энтодермы, клетку первичной кишечной трубки, панкреатическую клетку-предшественник или эндокринную клетку-предшественник, при культивировании в условиях, подходящих для дифференцировки клетки-предшественника в инсулин-позитивную эндокринную клетку.[90] The term "its progenitor" as used in relation to an insulin-positive endocrine cell refers to any cell that is capable of differentiating into an insulin-positive endocrine cell, including, for example, a pluripotent stem cell, a definitive endoderm cell, a primary intestinal tube cell, a pancreatic progenitor cell or an endocrine progenitor cell, when cultured under conditions suitable for differentiation of the progenitor cell into an insulin-positive endocrine cell.

[91] Термины «полученная из стволовой клетки β-клетка», «клетка SC-β», «функциональная β-клетка», «функциональная панкреатическая β-клетка» и «зрелая клетка SC-β» относятся к клетками (например, панкреатическим β-клеткам), которые демонстрируют по меньшей мере один маркер, характерный для панкреатической β-клетки (например, PDX-1 или NKX6-1), экспрессируют инсулин и демонстрируют характерный для эндогенной зрелой β-клетки ответ GSIS. В некоторых вариантах реализации изобретения «клетка SC-β» включает зрелые панкреатические β-клетки. Следует понимать, что клетки SC-β не обязательно должны быть получены (например, напрямую) из стволовых клеток, так как способы согласно изобретению дают возможность получать клетки SC-β из любой инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника, используя в качестве исходного материала любую клетку (например, можно использовать эмбриональные стволовые клетки, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, клетки-предшественники, частично перепрограммированные соматические клетки (например, соматическую клетку, которая была перепрограммирована до промежуточного состояния между индуцированной плюрипотентной стволовой клеткой и соматической клеткой, из которой она была получена), мультипотентные клетки, тотипотентные клетки, трансдифференцированные версии любых из вышеуказанных клеток и т.д., так как изобретение не ограничено в этом смысле). В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют ответ на многократную стимуляцию глюкозой (например, по меньшей мере одну, по меньшей мере две или по меньшей мере три или более последовательные стимуляции глюкозой). В некоторых вариантах реализации изобретения ответ имеет сходство с ответом эндогенных островков (например, человеческих островков) на многократную стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения морфология клетки SC-β имеет сходство с морфологией эндогенной β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vitro ответ GSIS, который имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vivo ответ GSIS, который имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует как in vitro, так и in vivo ответ GSIS, который имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки. Ответ GSIS клетки SC-β можно наблюдать в течение двух недель после трансплантации клетки SC-β в организм хозяина (например, человека или животного). В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин в клетках SC-β пакуется в секреторные гранулы. В некоторых вариантах реализации изобретения в клетках SC-β наблюдаются инкапсулированные кристаллические гранулы инсулина. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β имеют индекс стимуляции, превышающий 1. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β имеют индекс стимуляции, превышающий 1,1. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β имеют индекс стимуляции, превышающий 2. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют цитокин-индуцированный апоптоз в ответ на цитокины. В некоторых вариантах реализации изобретения секреция инсулина из клеток SC-β повышается в ответ на известные противодиабетические лекарственные препараты (например, стимуляторы секреции). В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β являются моногормональными. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β не характеризуются аномальной коэкспрессией других гормонов, таких как глюкагон, соматостатин или панкреатический полипептид. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют низкий коэффициент репликации. В некоторых вариантах реализации изобретения в клетках SC-β повышается внутриклеточный Са2+ в ответ на глюкозу. Употребляемый в данном документе термин «экзокринная клетка» относится к клетке экзокринной железы, т.е. железы, секреция которой осуществляется через проток. В конкретных вариантах реализации изобретения экзокринные клетки относятся к панкреатической экзокринной клетке, которая является панкреатической клеткой, которая вырабатывает ферменты, которые секретируются в тонкий кишечник. Эти ферменты помогают расщеплять пищу, когда она проходит через желудочно-кишечный тракт. Панкреатические экзокринные клетки также известны как островки Лангерганса, которые секретируют два гормона - инсулин и глюкагон. Панкреатическая экзокринная клетка может относиться к одному из нескольких типов: клетки альфа-2 (которые вырабатывают гормон глюкагон); или β-клетки (которые вырабатывают гормон инсулин); и клетки альфа-1 (которые вырабатывают регуляторный агент соматостатин). В контексте данного документа не вырабатывающие инсулин экзокринные клетки относятся к клетками альфа-2 или клеткам альфа-1. Следует отметить, что термин «панкреатические экзокринные клетки» включает в себя «панкреатические эндокринные клетки», которые относятся к панкреатической клетке, которая вырабатывает гормоны (например, инсулин (вырабатываемый β-клетками), глюкагон (вырабатываемый клетками альфа-2), соматостатин (вырабатываемый дельта-клетками) и панкреатический полипептид (вырабатываемый F-клетками), которые секретируются в кровоток.[91] The terms "stem cell-derived β-cell", "SC-β cell", "functional β-cell", "functional pancreatic β-cell" and "mature SC-β cell" refer to cells (e.g., pancreatic β-cells) that exhibit at least one marker characteristic of the pancreatic β-cell (eg, PDX-1 or NKX6-1), express insulin, and exhibit a GSIS response characteristic of the endogenous mature β-cell. In some embodiments, "SC-β cell" includes mature pancreatic β cells. It should be understood that SC-β cells need not be derived (eg, directly) from stem cells, as the methods of the invention make it possible to obtain SC-β cells from any insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof, using as starting material any cell (for example, embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells, progenitor cells, partially reprogrammed somatic cells can be used (for example, a somatic cell that has been reprogrammed to an intermediate state between the induced pluripotent stem cell and the somatic cell from which it was derived ), multipotent cells, totipotent cells, transdifferentiated versions of any of the above cells, etc., as the invention is not limited in this sense). In some embodiments, the SC-β cells exhibit a response to multiple glucose stimulations (eg, at least one, at least two, or at least three or more consecutive glucose stimulations). In some embodiments, the response resembles that of endogenous islets (eg, human islets) to repeated glucose stimulation. In some embodiments of the invention, the morphology of the SC-β cell resembles that of an endogenous β-cell. In some embodiments, the SC-β cell exhibits an in vitro GSIS response that resembles the endogenous β-cell GSIS response. In some embodiments, the SC-β cell exhibits an in vivo GSIS response that resembles the endogenous β-cell GSIS response. In some embodiments, the SC-β cell exhibits both in vitro and in vivo a GSIS response that resembles the endogenous β-cell GSIS response. The GSIS response of an SC-β cell can be observed up to two weeks after transplantation of the SC-β cell into a host (eg, human or animal). In some embodiments, the insulin in SC-β cells is packaged into secretory granules. In some embodiments of the invention, encapsulated insulin crystalline granules are observed in SC-β cells. In some embodiments, the SC-β cells have a stimulation index greater than 1. In some embodiments, the SC-β cells have a stimulation index greater than 1.1. In some embodiments, the SC-β cells have a stimulation index greater than 2. In some embodiments, the SC-β cells exhibit cytokine-induced apoptosis in response to cytokines. In some embodiments, insulin secretion from SC-β cells is increased in response to known anti-diabetic drugs (eg, secretagogues). In some embodiments, the SC-β cells are monohormonal. In some embodiments, the SC-β cells are not characterized by abnormal co-expression of other hormones such as glucagon, somatostatin, or pancreatic polypeptide. In some embodiments of the invention, SC-β cells show a low replication rate. In some embodiments of the invention, intracellular Ca 2+ is increased in SC-β cells in response to glucose. As used herein, the term "exocrine cell" refers to a cell of an exocrine gland, i. gland, the secretion of which is carried out through the duct. In specific embodiments, exocrine cells refer to a pancreatic exocrine cell, which is a pancreatic cell that produces enzymes that are secreted into the small intestine. These enzymes help break down food as it passes through the gastrointestinal tract. Pancreatic exocrine cells are also known as the islets of Langerhans, which secrete two hormones, insulin and glucagon. A pancreatic exocrine cell can be one of several types: alpha-2 cells (which produce the hormone glucagon); or β-cells (which produce the hormone insulin); and alpha-1 cells (which produce the regulatory agent somatostatin). In the context of this document non-insulin producing exocrine cells refer to alpha-2 cells or alpha-1 cells. It should be noted that the term "pancreatic exocrine cells" includes "pancreatic endocrine cells", which refers to a pancreatic cell that produces hormones (e.g., insulin (produced by β-cells), glucagon (produced by alpha-2 cells), somatostatin ( produced by delta cells) and a pancreatic polypeptide (produced by F cells), which are secreted into the bloodstream.

[92] В контексте данного документа термин «инсулин-вырабатывающая клетка» относится к клетке, дифференцированной из панкреатической клетки-предшественника, или ее предшественнику, который секретирует инсулин. Инсулин-вырабатывающая клетка, в контексте описанного в данном документе термина, включает панкреатические β-клетки, а также панкреатические β-подобные клетки (например, инсулин-позитивные эндокринные клетки), которые синтезируют (т.е. транскрибируют ген инсулина, транслируют мРНК проинсулина и модифицируют мРНК проинсулина в белок инсулина), экспрессируют (т.е. проявляют фенотипический признак, который несет ген инсулина) или секретируют (высвобождают инсулин во внеклеточное пространство) инсулин постоянным или индуцибельным образом. Популяцию инсулин-вырабатывающих клеток, например, полученных в ходе дифференцировки инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников в клетки SC-β в соответствии со способами настоящего изобретения, могут составлять панкреатические β-клетки или β-подобные клетки (например, клетки, которые обладают по меньшей мере одной или по меньшей мере двумя характеристиками эндогенной β-клетки и демонстрируют ответ GSIS, сходный с ответом эндогенной взрослой β-клетки). Новизна представленных композиций и способов не нивелируется наличием в популяции клеток, которые вырабатывают инсулин естественным путем (например, β-клеток). Также предполагается, что популяция инсулин-вырабатывающих клеток, например, полученных раскрытыми в данном документе способами, может содержать зрелые панкреатические β-клетки или клетки SC-β, а также может содержать не вырабатывающие инсулин клетки (т.е. клетки с фенотипом, подобным β-клеткам за исключением того, что они не вырабатывают или не секретируют инсулин).[92] As used herein, the term "insulin-producing cell" refers to a cell differentiated from a pancreatic progenitor cell, or a progenitor thereof, that secretes insulin. An insulin-producing cell, as used herein, includes pancreatic β-cells as well as pancreatic β-like cells (e.g., insulin-positive endocrine cells) that synthesize (i.e., transcribe the insulin gene, translate proinsulin mRNA and modify proinsulin mRNA into insulin protein), express (ie, exhibit the phenotypic trait that the insulin gene carries), or secrete (release insulin into the extracellular space) insulin in a constant or inducible manner. The population of insulin-producing cells, for example, obtained by differentiation of insulin-positive endocrine cells or their progenitors into SC-β cells in accordance with the methods of the present invention, may be pancreatic β-cells or β-like cells (for example, cells that have at least one or at least two characteristics of an endogenous β-cell and exhibit a GSIS response similar to that of an endogenous adult β-cell). The novelty of the presented compositions and methods is not offset by the presence in the population of cells that produce insulin naturally (for example, β-cells). It is also contemplated that a population of insulin-producing cells, such as those obtained by the methods disclosed herein, may contain mature pancreatic β-cells or SC-β cells, and may also contain non-insulin-producing cells (i.e., cells with a phenotype similar to β-cells except that they do not produce or secrete insulin).

[93] Употребляемые в данном документе термины «эндогенная β-клетка», «эндогенная зрелая панкреатическая β-клетка» или «эндогенная панкреатическая β-клетка» относятся к инсулин-вырабатывающей клетке поджелудочной железы или клетке, обладающей фенотипом панкреатической β-клетки (β-клетки). Фенотип панкреатической β-клетки хорошо известен специалистам в данной области техники и включает, например, секрецию инсулина в ответ на повышение уровня глюкозы, экспрессию маркеров, таких как с-пептид, полипептид Pdx1 и Glut 2, а также четкие морфологические характеристики, такие как образование островков в поджелудочной железе in vivo, и, как правило, включает небольшие веретеноподобные клетки диаметром около 9-15 мкм.[93] As used herein, the terms "endogenous β-cell", "endogenous mature pancreatic β-cell" or "endogenous pancreatic β-cell" refer to an insulin-producing pancreatic cell or a cell having the phenotype of a pancreatic β-cell (β -cells). The phenotype of the pancreatic β cell is well known to those skilled in the art and includes, for example, insulin secretion in response to elevated glucose levels, expression of markers such as c-peptide, Pdx1 polypeptide and Glut 2, and distinct morphological features such as the formation islets in the pancreas in vivo, and typically includes small, spindle-shaped cells about 9-15 µm in diameter.

[94] Употребляемые в данном документе термины «клетка SC-β», «панкреатическая β-подобная клетка» и «зрелая панкреатическая β-подобная клетка» относятся к клеткам, полученным раскрытыми в данном документе способами, которые экспрессируют по меньшей мере 15% количества инсулина, экспрессируемого эндогенной панкреатической β-клеткой, или по меньшей мере около 20%, или по меньшей мере около 30%, или по меньшей мере около 40%, или по меньшей мере около 50%, или по меньшей мере около 60%, или по меньшей мере около 70%, или по меньшей мере около 80%, или по меньшей мере около 90%, или по меньшей мере около 100%, или более 100%, например, по меньшей мере около 1,5-кратное, или по меньшей мере около 2-кратное, или по меньшей мере около 2,5-кратное, или по меньшей мере около 3-кратное, или по меньшей мере около 4-кратное, или по меньшей мере около 5-кратное, или более чем 5-кратное количество инсулина, секретируемого эндогенной панкреатической β-клеткой, или, в альтернативном варианте, демонстрируют по меньшей мере одну или по меньшей мере две характеристики эндогенной панкреатической β-клетки, например, без ограничений, секрецию инсулина в ответ на глюкозу и экспрессию маркеров β-клеток, таких как, например, с-пептид, Pdx1 и glut-2. В одном варианте реализации изобретения клетка SC-β не является иммортализованной клеткой (например, пролиферирует в культуре в течение неопределенного времени). В одном варианте реализации изобретения клетка SC-β не является трансформированной клеткой, например, клеткой, которая демонстрирует трансформационные свойства, такие как рост в мягком агаре или отсутствие контактного торможения.[94] As used herein, the terms "SC-β cell", "pancreatic β-like cell", and "mature pancreatic β-like cell" refer to cells produced by the methods disclosed herein that express at least 15% of the amount insulin expressed by an endogenous pancreatic β-cell, or at least about 20%, or at least about 30%, or at least about 40%, or at least about 50%, or at least about 60%, or at least about 70%, or at least about 80%, or at least about 90%, or at least about 100%, or more than 100%, such as at least about 1.5 times, or at least about 2 times, or at least about 2.5 times, or at least about 3 times, or at least about 4 times, or at least about 5 times, or more than 5 times multiple of the amount of insulin secreted by the endogenous pancreatic β-cell, or alternatively, demonstrate have at least one or at least two endogenous pancreatic β-cell characteristics, such as, without limitation, insulin secretion in response to glucose, and expression of β-cell markers such as, for example, c-peptide, Pdx1 and glut-2. In one embodiment, the SC-β cell is not an immortalized cell (eg, proliferates in culture indefinitely). In one embodiment, the SC-β cell is not a transformed cell, eg, a cell that exhibits transformational properties such as growth in soft agar or lack of contact inhibition.

[95] Термин «маркер β-клеток» относится, без ограничений, к белкам, пептидам, нуклеиновым кислотам, полиморфизму белков и нуклеиновых кислот, сплайс-вариантам, фрагментам белков или нуклеиновых кислот, элементам и другим аналитам, которые специфически экспрессируются или присутствуют в панкреатических β-клетках. Типовые маркеры β-клеток включают, но не ограничиваются этим, полипептид панкреатического и дуоденального гомеобокса 1 (Pdx1), инсулин, с-пептид, амилин, Е-кадгерин, Hnf3β, PCI/3, В2, Nkx2.2, NKX6-1, GLUT2, РС2, ZnT-8, Isll, Рах6, Рах4, NeuroD, Hnflb, Hnf-6, Hnf-3beta и MafA a также те, которые описаны в Zhang et al., Diabetes. 50(10):2231-6 (2001). В некоторых вариантах реализации изобретения маркер β-клеток представляет собой ядерный маркер β-клеток В некоторых вариантах реализации изобретения маркер β-клеток представляет собой Pdx1 или РН3.[95] The term "β-cell marker" refers, without limitation, to proteins, peptides, nucleic acids, protein and nucleic acid polymorphisms, splice variants, protein or nucleic acid fragments, elements, and other analytes that are specifically expressed or present in pancreatic β-cells. Exemplary β-cell markers include, but are not limited to, pancreatic and duodenal homeobox 1 (Pdx1) polypeptide, insulin, c-peptide, amylin, E-cadherin, Hnf3β, PCI/3, B2, Nkx2.2, NKX6-1, GLUT2, PC2, ZnT-8, Isll, Pax6, Pax4, NeuroD, Hnflb, Hnf-6, Hnf-3beta and MafA as well as those described in Zhang et al., Diabetes. 50(10):2231-6 (2001). In some embodiments, the β-cell marker is a nuclear β-cell marker. In some embodiments, the β-cell marker is Pdx1 or PH3.

[96] Термин «панкреатический эндокринный маркер» относится, без ограничений, к белкам, пептидам, нуклеиновым кислотам, полиморфизму белков и нуклеиновых кислот, сплайс-вариантам, фрагментам белков или нуклеиновых кислот, элементам и другим аналитам, которые специфически экспрессируются или присутствуют в панкреатических эндокринных клетках. Типовые маркеры панкреатических эндокринных клеток включают, но не ограничиваются этим, Ngn-3, NeuroD и Islet-1.[96] The term "pancreatic endocrine marker" refers, without limitation, to proteins, peptides, nucleic acids, protein and nucleic acid polymorphisms, splice variants, protein or nucleic acid fragments, elements, and other analytes that are specifically expressed or present in pancreatic endocrine cells. Exemplary pancreatic endocrine cell markers include, but are not limited to, Ngn-3, NeuroD, and Islet-1.

[97] Употребляемый в данном документе термин «не вырабатывающая инсулин клетка» означает любую клетку энтодермального происхождения, которая естественным путем не синтезирует, не экспрессирует или не секретирует инсулин постоянно или после индукции. Таким образом, в употребляемый в данном документе термин «не вырабатывающие инсулин клетки» не входят панкреатические β-клетки. Примеры не вырабатывающих инсулин клеток, которые можно использовать в способах согласно настоящему изобретению, включают панкреатические клетки, отличные от β-клеток, такие как вырабатывающие амилазу клетки, ацинарные клетки, клетки из клеточных линий дуктальной аденокарциномы (например, клетки CD18, CD11 и Capan-I (смотрите Busik et al., 1997; Schaffert et al. 1997). Также можно использовать непанкреатические клетки энтодермального происхождения, например, непанкреатические стволовые клетки других эндокринных или экзокринных органов, включая, например, клетки печени, клетки вилочковой железы, клетки щитовидной железы, клетки кишечника, клетки легких и клетки гипофиза. В некоторых вариантах реализации изобретения не вырабатывающие инсулин энтодермальные клетки могут быть клетками млекопитающих или, более конкретно, клетками человека. В данном документе приведены примеры осуществления предложенного способа с применением панкреатических неостровковых клеток млекопитающих, панкреатических вырабатывающих амилазу клеток млекопитающих, панкреатических ацинарных клеток млекопитающих.[97] As used herein, the term "non-insulin producing cell" refers to any cell of endodermal origin that does not naturally synthesize, express or secrete insulin continuously or after induction. Thus, the term "non-insulin producing cells" as used herein does not include pancreatic β-cells. Examples of non-insulin producing cells that can be used in the methods of the present invention include pancreatic cells other than β-cells such as amylase-producing cells, acinar cells, cells from ductal adenocarcinoma cell lines (e.g., CD18, CD11, and Capan- I (see Busik et al., 1997; Schaffert et al. 1997) Non-pancreatic cells of endodermal origin may also be used, for example, non-pancreatic stem cells of other endocrine or exocrine organs, including, for example, liver cells, thymus cells, thyroid cells. , intestinal cells, lung cells, and pituitary cells.In some embodiments, the non-insulin-producing endodermal cells can be mammalian cells or, more specifically, human cells.This document provides examples of the proposed method using mammalian pancreatic non-islet cells, pancreatically x mammalian amylase-producing cells, mammalian pancreatic acinar cells.

[98] Термин «фенотип» относится к одной или некоторому количеству общих биологических характеристик, которые свойственны клетке или организму под воздействием определенных внешних условий и факторов вне зависимости от фактического генотипа.[98] The term "phenotype" refers to one or more general biological characteristics that are characteristic of a cell or organism under the influence of certain external conditions and factors, regardless of the actual genotype.

[99] Употребляемый в данном документе термин «плюрипотентный» относится к клетке, обладающей способностью в разных условиях дифференцироваться в более чем один дифференцированный тип клеток и предпочтительно дифференцироваться в типы клеток, характерные для всех трех зародышевых слоев клеток. Плюрипотентные клетки характеризуются главным образом своей способностью дифференцироваться в более чем один тип клеток, предпочтительно в клетки всех трех зародышевых слоев, например, при применении метода анализа формирования тератомы у бестимусных мышей. О плюрипотентности также свидетельствует экспрессия маркеров эмбриональных стволовых (ES) клеток, хотя предпочтительным признаком плюрипотентности является демонстрация способности дифференцироваться в клетки каждого из трех зародышевых слоев. Следует отметить, что самого по себе культивирования таких клеток недостаточно, чтобы определить их плюрипотентность. Перепрограммированные плюрипотентные клетки (например, в контексте определения этого термина в данном документе, клетки iPS) также обладают характерной способностью к продленному пассированию без утраты способности к росту по сравнению с исходными родительскими клетками, которые в общем случае обладают способностью к ограниченному количеству делений в культуре.[99] As used herein, the term "pluripotent" refers to a cell that has the ability under different conditions to differentiate into more than one differentiated cell type and preferentially differentiate into cell types characteristic of all three germ layers of cells. Pluripotent cells are characterized primarily by their ability to differentiate into more than one cell type, preferably into cells from all three germ layers, for example, using the athymic mouse teratoma formation assay. Pluripotency is also indicated by the expression of embryonic stem (ES) cell markers, although the preferred sign of pluripotency is the ability to differentiate into cells from each of the three germ layers. It should be noted that culturing such cells by itself is not enough to determine their pluripotency. Reprogrammed pluripotent cells (e.g., as used herein, iPS cells) also have the characteristic ability to pass for extended periods without losing the ability to grow, compared to the original parental cells, which generally have a limited number of divisions in culture.

[100] Употребляемые в данном документе термины «клетка iPS» и «индуцированная плюрипотентная стволовая клетка» используются взаимозаменяемо и относятся к плюрипотентной стволовой клетке, искусственно полученной (например, путем индукции или полного обращения) из неплюрипотентной клетки, как правило, соматической клетки взрослого организма, например, путем индукции усиленной экспрессии одного или более генов.[100] As used herein, the terms "iPS cell" and "induced pluripotent stem cell" are used interchangeably and refer to a pluripotent stem cell artificially derived (e.g., by induction or complete reversal) from a non-pluripotent cell, typically an adult somatic cell. for example, by inducing increased expression of one or more genes.

[101] Термины «клетка-предшественник» или «предшественник» употребляются в данном документе взаимозаменяемо и относятся к клеткам, имеющим клеточный фенотип, который является более примитивным (т.е. относится к более раннему этапу развития или прогресса, чем полностью дифференцированная клетка) по сравнению с клетками, которые могут получиться из них в процессе дифференцировки. Часто клетки-предшественники обладают значительным или очень высоким пролиферативным потенциалом. Из клеток-предшественников может развиться большое количество различных типов дифференцированных клеток или один тип дифференцированных клеток в зависимости от пути развития и от окружающей среды, в которой развиваются и дифференцируются клетки.[101] The terms "precursor cell" or "progenitor" are used interchangeably herein and refer to cells having a cellular phenotype that is more primitive (i.e., refers to an earlier stage of development or progress than a fully differentiated cell) compared to the cells that can be obtained from them in the process of differentiation. Often progenitor cells have significant or very high proliferative potential. Progenitor cells can develop into a large number of different types of differentiated cells or a single type of differentiated cell, depending on the developmental pathway and the environment in which the cells develop and differentiate.

[102] Употребляемый в данном документе термин «стволовая клетка» относится к недифференцированной клетке, способной пролиферировать и развиваться в новые клетки-предшественники, обладающие способностью генерировать большое количество материнских клеток, которые в свою очередь могут развиваться в дифференцированные или дифференцируемые дочерние клетки. Сами дочерние клетки могут быть индуцированы, чтобы пролиферировать и давать потомство, которое впоследствии дифференцируется в один или более зрелых типов клеток, при этом сохраняется одна или более клеток со способностью к развитию как у родительских клеток. Термин «стволовая клетка» относится к подгруппе клеток-предшественников, которые обладают возможностью или способностью при определенных обстоятельствах дифференцироваться в более специализированный или дифференцированный фенотип и которые при определенных обстоятельствах сохраняют способность пролиферировать без какой-либо значительной дифференцировки. В одном варианте реализации изобретения термин стволовая клетка в общем случае относится к материнской клетке природного происхождения, чьи потомки (потомство) специализируются, часто в разных направлениях, путем дифференцировки, например, приобретая полностью индивидуальные признаки, как это происходит во время прогрессирующей диверсификации эмбриональных клеток и тканей. Клеточная дифференцировка является сложным процессом, как правило, занимающим большое количество этапов деления клеток. Дифференцированная клетка может быть получена из мультипотентной клетки, которая в свою очередь получена из мультипотентной клетки, и т.д. Хотя любые из этих мультипотентных клеток могут считаться стволовыми клетками, диапазон типов клеток, которые могут развиться из каждой из них, может существенно варьироваться. Некоторые дифференцированные клетки также обладают способностью развиваться в клетки с большей способностью к развитию. Такая способность может быть природной или может быть индуцирована искусственно обработкой разными факторами. Во многих биологических системах стволовые клетки являются также «мультипотентными», так как они могут дать потомство, принадлежащее более чем одному типу клеток, хотя это не является необходимым условием для «стволовой клетки». Самообновление представляет другую классическую часть определения стволовых клеток и является важным в контексте данного документа. Согласно теории, самообновление может происходить по любому из двух механизмов. Стволовые клетки могут делиться ассиметрично, при этом одна дочерняя клетка остается стволовой, а другая дочерняя клетка экспрессирует какую-либо отличную специфическую функцию и фенотип. В альтернативном варианте некоторые из стволовых клеток в популяции могут делиться симметрично в два этапа, таким образом, в целом в популяции сохраняется некоторое количество стволовых клеток, при этом другие клетки в популяции дают исключительно дифференцированное потомство. Формально, возможна ситуация, в которой клетки, которые изначально были стволовыми клетками, могут развиться до дифференцированного фенотипа, но потом «реверсировать» и снова экспрессировать фенотип стволовых клеток; это явление специалисты в данной области техники часто называют «дедифференцировкой» или «перепрограммированием», или «ретродифференцировкой». Употребляемый в данном документе термин «плюрипотентная стволовая клетка» включает эмбриональные стволовые клетки, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, плацентарные стволовые клетки и т.д.[102] As used herein, the term "stem cell" refers to an undifferentiated cell capable of proliferating and developing into new progenitor cells with the ability to generate a large number of mother cells, which in turn can develop into differentiated or differentiable daughter cells. The daughter cells themselves can be induced to proliferate and give rise to progeny that subsequently differentiate into one or more mature cell types while retaining one or more cells with the ability to develop like the parent cells. The term "stem cell" refers to a subgroup of progenitor cells that have the ability or capacity under certain circumstances to differentiate into a more specialized or differentiated phenotype and which, under certain circumstances, retain the ability to proliferate without any significant differentiation. In one embodiment of the invention, the term stem cell generally refers to a mother cell of natural origin, whose progeny (progeny) specialize, often in different directions, by differentiation, for example, acquiring completely individual characteristics, as occurs during the progressive diversification of embryonic cells and fabrics. Cell differentiation is a complex process, usually involving a large number of cell division steps. A differentiated cell may be derived from a multipotent cell, which in turn is derived from a multipotent cell, and so on. While any of these multipotent cells can be considered stem cells, the range of cell types that can develop from each of them can vary greatly. Some differentiated cells also have the ability to develop into cells with a greater ability to develop. This ability may be natural or may be artificially induced by treatment with various factors. In many biological systems, stem cells are also "multipotent" in that they can produce offspring belonging to more than one cell type, although this is not a necessary condition for a "stem cell". Self-renewal represents another classic part of the definition of stem cells and is important in the context of this document. According to the theory, self-renewal can occur through either of two mechanisms. Stem cells can divide asymmetrically, with one daughter cell remaining a stem cell and the other daughter cell expressing some distinct specific function and phenotype. Alternatively, some of the stem cells in the population may divide symmetrically in two steps, such that the population as a whole retains some stem cells while other cells in the population produce highly differentiated progeny. Formally, it is possible for cells that were originally stem cells to develop to a differentiated phenotype, but then "reverse" and re-express the stem cell phenotype; this phenomenon is often referred to by those skilled in the art as "dedifferentiation" or "reprogramming" or "retrodifferentiation". As used herein, the term "pluripotent stem cell" includes embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells, placental stem cells, and the like.

[103] В контексте клеточного онтогенеза прилагательное «дифференцированный» или «дифференцирующийся» является относительным понятием, обозначающим «дифференцированную клетку» - клетку, которая осуществила больший прогресс на пути развития, чем клетка, с которой ее сравнивают. Таким образом, стволовые клетки могут дифференцироваться в линейно-специфические клетки-предшественники (такие как мезодермальные стволовые клетки), которые в свою очередь могут в процессе развития дифференцироваться в другие типы клеток-предшественников (такие как предшественники кардиомиоцитов), а затем в конечную дифференцированную клетку, которая играет характерную роль в определенном типе ткани и может сохранять или не сохранять способность к дальнейшей пролиферации.[103] In the context of cellular ontogeny, the adjective "differentiated" or "differentiating" is a relative term denoting a "differentiated cell" - a cell that has made more developmental progress than the cell to which it is being compared. Thus, stem cells can differentiate into lineage-specific progenitor cells (such as mesodermal stem cells), which in turn can differentiate during development into other progenitor cell types (such as cardiomyocyte progenitors) and then into the final differentiated cell. , which plays a characteristic role in a certain type of tissue and may or may not retain the ability to further proliferate.

[104] Термин «эмбриональная стволовая клетка» используют для обозначения плюрипотентных стволовых клеток внутренней клеточной массы эмбриональной бластоцисты (смотрите патенты США №5843780, 6200806). Такие клетки можно получить из внутренней клеточной массы бластоцист, полученных при переносе ядра соматической клетки (смотрите, например, патенты США №5945577, 5994619, 6235970). Отличительные характеристики эмбриональной стволовой клетки определяют фенотип эмбриональной стволовой клетки. Соответственно, клетка имеет фенотип эмбриональной стволовой клетки, если она обладает одной или более уникальными характеристиками эмбриональной стволовой клетки настолько, чтобы клетку можно было отличить от других клеток. Типовые отличительные характеристики эмбриональной стволовой клетки включают, без ограничений, профиль генной экспрессии, способность к пролиферации, способность к дифференцировке, кариотип, восприимчивость к конкретным условиям культивирования и тому подобное.[104] The term "embryonic stem cell" is used to refer to the pluripotent stem cells of the inner cell mass of the embryonic blastocyst (see US Pat. Nos. 5,843,780, 6,200,806). Such cells can be obtained from the inner cell mass of blastocysts obtained by somatic cell nuclear transfer (see, for example, US patent No. 5945577, 5994619, 6235970). The distinctive characteristics of the embryonic stem cell determine the phenotype of the embryonic stem cell. Accordingly, a cell has an embryonic stem cell phenotype if it has one or more of the unique characteristics of an embryonic stem cell to the extent that the cell can be distinguished from other cells. Exemplary distinguishing characteristics of an embryonic stem cell include, without limitation, gene expression profile, proliferation ability, differentiation ability, karyotype, susceptibility to specific culture conditions, and the like.

[105] Термин «взрослая стволовая клетка» или «ASC» («adult stem cell») используют для обозначения любой мультипотентной стволовой клетки, полученной из неэмбриональной ткани, включая фетальную, ювенильную и ткань взрослого организма. Стволовые клетки выделяли из большого количества тканей взрослого организма, включая кровь, костный мозг, головной мозг, обонятельный эпителий, кожу, щитовидную железу, скелетные мышцы и сердечные мышцы. Любые из этих стволовых клеток можно охарактеризовать на основании генной экспрессии, восприимчивости к факторам и морфологии в культуре. Типовые взрослые стволовые клетки включают нейральные стволовые клетки, стволовые клетки нейрального гребня, мезенхимальные стволовые клетки, гематопоэтические стволовые клетки и панкреатические стволовые клетки. Как указано выше, стволовые клетки были обнаружены практически во всех тканях. Соответственно, в настоящем изобретении предполагается, что популяции стволовых клеток могут быть выделены практически из любой животной ткани.[105] The term "adult stem cell" or "ASC" ("adult stem cell") is used to refer to any multipotent stem cell derived from non-embryonic tissue, including fetal, juvenile and adult tissue. Stem cells have been isolated from a wide variety of adult tissues, including blood, bone marrow, brain, olfactory epithelium, skin, thyroid, skeletal muscle, and cardiac muscle. Any of these stem cells can be characterized based on gene expression, susceptibility to factors, and morphology in culture. Exemplary adult stem cells include neural stem cells, neural crest stem cells, mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, and pancreatic stem cells. As stated above, stem cells have been found in virtually all tissues. Accordingly, the present invention contemplates that stem cell populations can be isolated from virtually any animal tissue.

[106] Термин «поджелудочная железа» относится к железистому органу, который секретирует пищеварительные ферменты и гормоны. У людей поджелудочная железа представляет собой желтоватый орган около 7 дюймов (17,8 см) в длину и 1,5 дюймов (3,8 см) в ширину. Она расположена под желудком и соединена с тонким кишечником - мускулистой трубкоподобной частью желудочно-кишечного тракта, простирающейся от нижнего окончания желудка (привратника) до анального отверстия. Большая часть ткани поджелудочной железы состоит из гроздевидных кластеров клеток, которые вырабатывают прозрачную жидкость (поджелудочный сок), который поступает в двенадцатиперстную кишку через общий проток вместе с желчью из печени. Поджелудочный сок содержит три пищеварительных фермента: триптазу, амилазу и липазу, которые вместе с ферментами кишечника завершают расщепление, соответственно, белков, углеводов и жиров. Среди вырабатывающих ферменты клеток поджелудочной железы рассеяны небольшие группы эндокринных клеток, называемые островками Лангерганса, которые секретируют два гормона - инсулин и глюкагон. Панкреатические островки содержат несколько типов клеток: клетки альфа-2, которые вырабатывают гормон глюкагон; β-клетки (также называемые в данном документе "панкреатическими β-клетками»), которые вырабатывают гормон инсулин; и клетки альфа-1, которые вырабатывают регуляторный агент соматостатин. Эти гормоны секретируются непосредственно в кровоток и вместе они регулируют уровень глюкозы в крови. Инсулин снижает уровень сахара в крови и повышает количество гликогена (формы запасания углеводов) в печени; глюкагон оказывает противоположное действие. Неспособность секретирующих инсулин клеток функционировать должным образом приводит к диабету или сахарному диабету.[106] The term "pancreas" refers to a glandular organ that secretes digestive enzymes and hormones. In humans, the pancreas is a yellowish organ about 7 inches (17.8 cm) long and 1.5 inches (3.8 cm) wide. It is located below the stomach and is connected to the small intestine, the muscular, tube-like part of the gastrointestinal tract that extends from the lower end of the stomach (pylorus) to the anus. Most of the pancreatic tissue is made up of clusters of cells that produce a clear fluid (pancreatic juice) that enters the duodenum through the common duct along with bile from the liver. Pancreatic juice contains three digestive enzymes: tryptase, amylase, and lipase, which, together with intestinal enzymes, complete the digestion of proteins, carbohydrates, and fats, respectively. Scattered among the enzyme-producing cells of the pancreas are small groups of endocrine cells called the islets of Langerhans, which secrete two hormones, insulin and glucagon. The pancreatic islets contain several types of cells: alpha-2 cells, which produce the hormone glucagon; β-cells (also referred to herein as "pancreatic β-cells"), which produce the hormone insulin, and alpha-1 cells, which produce the regulatory agent somatostatin. These hormones are secreted directly into the bloodstream and together they regulate blood glucose levels. Insulin lowers blood sugar and increases the amount of glycogen (a storage form of carbohydrates) in the liver, glucagon has the opposite effect.The inability of insulin-secreting cells to function properly leads to diabetes or diabetes mellitus.

[107] Употребляемый в данном документе термин «перепрограммирование» относится к процессу, который изменяет или обращает состояние дифференцировки соматической клетки. Перед перепрограммированием клетка может быть частично или полностью дифференцирована. Перепрограммирование включает полное обращение состояния дифференцировки соматической клетки в плюрипотентную клетку. Такое полное обращение дифференцировки приводит к получению индуцированной плюрипотентной (iPS) клетки. В контексте данного документа перепрограммирование также включает частичное обращение состояния дифференцировки клеток, например, в мультипотентное состояние или в соматическую клетку, которая не является ни плюрипотентной, ни мультипотентной, но представляет собой клетку, которая утратила одну или более специфических характеристик дифференцированной клетки, из которой она была получена, например, в случае прямого перепрограммирования дифференцированной клетки в отличный тип соматической клетки. В общем случае перепрограммирование включает изменение, например, обращение, по меньшей мере некоторых наследуемых особенностей нуклеотидной модификации (например, метилирования), конденсации хроматина, эпигенетических изменений, геномного импринтинга и т.д., которые происходят во время клеточной дифференцировки, когда зигота развивается во взрослый организм.[107] As used herein, the term "reprogramming" refers to a process that alters or reverses the differentiation state of a somatic cell. Before reprogramming, the cell may be partially or completely differentiated. Reprogramming involves the complete reversal of the state of differentiation of a somatic cell into a pluripotent cell. This complete reversal of differentiation results in an induced pluripotent (iPS) cell. In the context of this document, reprogramming also includes the partial reversal of a cell differentiation state, for example, to a multipotent state or to a somatic cell that is neither pluripotent nor multipotent, but is a cell that has lost one or more specific characteristics of the differentiated cell from which it was obtained, for example, in the case of direct reprogramming of a differentiated cell into a different type of somatic cell. In general, reprogramming involves changing, for example, reversing, at least some of the inherited features of nucleotide modification (e.g., methylation), chromatin condensation, epigenetic changes, genomic imprinting, etc., that occur during cell differentiation when the zygote develops into adult organism.

[108] Употребляемый в данном документе термин «агент» обозначает любое соединение или вещество, такое как, без ограничений, небольшая молекула, нуклеиновая кислота, полипептид, пептид, лекарственный препарат, ион и т.д. «Агент» может представлять собой любое химическое вещество, соединение или компонент, включая, без ограничений, синтетические и природные белковые и небелковые соединения. В некоторых вариантах реализации изобретения агент представляет собой нуклеиновую кислоту, аналоги нуклеиновой кислоты, белки, антитела, пептиды, аптамеры, олигомеры нуклеиновых кислот, аминокислоты или углеводы, включая, без ограничений, белки, олигонуклеотиды, рибозимы, ДНК-ферменты, гликопротеины, мшРНК, липопротеины, аптамеры, а также их модификации и комбинации и т.д. В определенных вариантах реализации изобретения агенты представляют собой небольшие молекулы, содержащие химический компонент. Например, химические компоненты включают незамещенные или замещенные алкильные, ароматические или гетероциклические соединения, включая макролиды, лептомицины и близкие к ним природные продукты и аналоги. Может быть известно, что соединения обладают желаемой активностью и/или свойствами, или их можно выбрать из библиотеки различных соединений.[108] As used herein, the term "agent" refers to any compound or substance, such as, without limitation, a small molecule, nucleic acid, polypeptide, peptide, drug, ion, etc. An "agent" can be any chemical, compound, or component, including, without limitation, synthetic and naturally occurring proteinaceous and non-proteinaceous compounds. In some embodiments, the agent is a nucleic acid, nucleic acid analogs, proteins, antibodies, peptides, aptamers, nucleic acid oligomers, amino acids, or carbohydrates, including, but not limited to, proteins, oligonucleotides, ribozymes, DNA enzymes, glycoproteins, shRNA, lipoproteins, aptamers, as well as their modifications and combinations, etc. In certain embodiments of the invention, the agents are small molecules containing a chemical moiety. For example, chemical moieties include unsubstituted or substituted alkyl, aromatic, or heterocyclic compounds, including macrolides, leptomycins, and related natural products and analogs. The compounds may be known to have the desired activity and/or properties, or they may be selected from a library of various compounds.

[109] Употребляемый в данном документе термин «приведение в контакт» (т.е. приведение по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт с фактором созревания β-клеток или комбинацией факторов созревания β-клеток) включает в себя совместную in vitro инкубацию фактора созревания β-клеток и клетки (например, добавление факторов созревания β-клеток к клеткам в культуре). В некоторых вариантах реализации изобретения термин «приведение в контакт» не включает в себя in vivo воздействие на клетки соединений, как описано в данном документе, которое может возникать в организме субъекта естественным путем (т.е. воздействие, которое может возникать в результате естественного физиологического процесса). Этап приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт с фактором созревания β-клеток, как описано в вариантах реализации изобретения, связанных с получением клеток SC-β, можно проводить любым подходящим способом. Например, можно проводить обработку клеток в адгезивной культуре или в суспензионной культуре. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки обрабатывают в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток. В изобретении предусмотрены любые условия, которые стимулируют кластеризацию клеток. Примеры условий, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают, без ограничений, суспензионную культуру в планшетах для тканевого культивирования с низкой адгезией, роллерных флаконах, планшетах AggreWell. В некоторых вариантах реализации изобретения авторы изобретения наблюдали, что кластеры оставались стабильными в средах, содержащих 10% сыворотку. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают среду с низким содержанием сыворотки.[109] As used herein, the term "contacting" (i.e., bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with a β-cell maturation factor or combination of β-cell maturation factors) includes co-incubation of β-cell maturation factor and the cell in vitro (eg, adding β-cell maturation factors to cells in culture). In some embodiments, the term "contacting" does not include in vivo cell exposure to compounds as described herein that may occur naturally in the subject's body (i.e., exposure that may occur as a result of natural physiological process). The step of bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with the β-cell maturation factor, as described in the embodiments of the invention related to the production of SC-β cells, can be carried out by any suitable method. For example, the cells can be treated in an adherent culture or in a suspension culture. In some embodiments of the invention, cells are treated under conditions that stimulate cell clustering. The invention contemplates any conditions that stimulate cell clustering. Examples of conditions that promote cell clustering include, without limitation, suspension culture in low adhesion tissue culture plates, roller bottles, AggreWell plates. In some embodiments of the invention, the inventors observed that the clusters remained stable in media containing 10% serum. In some embodiments of the invention, conditions that stimulate cell clustering include a low serum environment.

[110] Следует понимать, что клетки, которые приводят в контакт с фактором созревания β-клеток, также можно одновременно или последовательно приводить в контакт с другим агентом, таким как фактор роста или другим дифференцировочным агентом или средами для стабилизации клеток или для дополнительной дифференцировки клеток.[110] It should be understood that cells that are brought into contact with a β-cell maturation factor can also be simultaneously or sequentially brought into contact with another agent, such as a growth factor or other differentiation agent, or media for cell stabilization or for further cell differentiation. .

[111] Аналогично, по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника можно привести в контакт по меньшей мере с одним фактором созревания β-клеток, а затем привести в контакт по меньшей мере с другим фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения клетку приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором созревания β-клеток, при этом приведение в контакт разделено во времени, а в некоторых вариантах реализации изобретения клетку приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором созревания β-клеток практически одновременно. В некоторых вариантах реализации изобретения клетку приводят в контакт по меньшей мере с двумя, по меньшей мере с тремя, по меньшей мере с четырьмя, по меньшей мере с пятью, по меньшей мере с шестью, по меньшей мере с семью, по меньшей мере с восемью, по меньшей мере с девятью или по меньшей мере с 10 факторами созревания β-клеток.[111] Similarly, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof can be contacted with at least one β-cell maturation factor and then contacted with at least another β-cell maturation factor. In some embodiments, the cell is brought into contact with at least one β-cell maturation factor, wherein the contact is separated in time, and in some embodiments, the cell is brought into contact with at least one β-cell maturation factor substantially simultaneously. In some embodiments of the invention, the cell is brought into contact with at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight with at least nine or at least 10 β-cell maturation factors.

[112] В контексте данного документе термин «клеточная культуральная среда» (также называемая в данном документе «культуральной средой» или «средой») - это среда для культивирования клеток, содержащая питательные вещества, которые поддерживают жизнеспособность клеток и способствуют пролиферации. Клеточная культуральная среда может содержать любые из следующих компонентов в подходящей комбинации: соль(и), буфер(ы), аминокислоты, глюкозу или другой(ие) сахар(а), антибиотики, сыворотку или заменитель сыворотки, а также другие компоненты, такие как факторы роста пептидов и т.д. Клеточные культуральные среды, традиционно применяемые для конкретных типов клеток, известны специалистам в данной области техники.[112] As used herein, the term "cell culture medium" (also referred to herein as "culture medium" or "medium") is a cell culture medium containing nutrients that maintain cell viability and promote proliferation. The cell culture medium may contain any of the following in suitable combination: salt(s), buffer(s), amino acids, glucose or other sugar(s), antibiotics, serum or serum substitute, and other components such as peptide growth factors, etc. Cell culture media traditionally used for specific cell types are known to those skilled in the art.

[113] Термин «клеточная линия» относится к популяции большей частью или практически идентичных клеток, которые, как правило, были получены из одной родительской клетки или из определенной и/или практически идентичной популяции родительских клеток. Клеточная линия могла находиться или ее можно содержать в культуре на протяжении продленного периода времени (например, месяцев, лет или неограниченного периода времени). Она могла подвергаться спонтанному или индуцированному процессу трансформации, следствием которого стала неограниченная продолжительность жизни клеток в культуре. Клеточные линии включают все известные в данной области техники клеточные линии. Следует понимать, что со временем клетки накапливают мутации и возможные эпигенетические изменения, вследствие чего по меньшей мере некоторые свойства отдельных клеток клеточной линии могут отличаться по сравнению друг с другом. В некоторых вариантах реализации изобретения клеточная линия содержит описанную в данном документе клетку SC-β.[113] the Term "cell line" refers to a population of mostly or almost identical cells, which, as a rule, were obtained from the same parent cell or from a specific and/or almost identical population of parent cells. The cell line could be or can be kept in culture for an extended period of time (eg, months, years, or an unlimited period of time). It could undergo a spontaneous or induced transformation process, which resulted in an unlimited lifespan of cells in culture. Cell lines include all cell lines known in the art. It should be understood that over time, cells accumulate mutations and possible epigenetic changes, whereby at least some of the properties of individual cells of a cell line may differ from each other. In some embodiments, the cell line contains the SC-β cell described herein.

[114] Термин «экзогенный» относится к веществу, присутствующему в клетке или организме, отличном от его нативного источника. Например, термины «экзогенная нуклеиновая кислота» или «экзогенный белок» относятся к нуклеиновой кислоте или белку, которые были внесены посредством осуществляемого человеком процесса в биологическую систему, такую как клетка или организм, в которой они обычно не присутствуют или в которой они присутствуют в меньших количествах. Вещество считается экзогенным, если оно внесено в клетку или предшественника клетки, которая наследует это вещество. Термин «эндогенный», напротив, относится к веществу, которое является нативным для биологической системы.[114] The term "exogenous" refers to a substance present in a cell or organism other than its native source. For example, the terms "exogenous nucleic acid" or "exogenous protein" refer to a nucleic acid or protein that has been introduced by a human process into a biological system, such as a cell or organism, in which it is not normally present or in which it is present in lesser amounts. quantities. A substance is considered exogenous if it is introduced into a cell or progenitor cell that inherits the substance. The term "endogenous", in contrast, refers to a substance that is native to a biological system.

[115] Термин «экспрессия» относится к клеточным процессам, связанным с выработкой РНК и белков и, в зависимости от ситуации, секрецией белков, включая при необходимости, но не ограничиваясь этим, например, транскрипцию, трансляцию, сворачивание, модификацию и процессинг.«Продукты экспрессии» включают РНК, транскрибированную с гена, и полипептиды, полученные посредством трансляции мРНК, транскрибированной с гена.[115] The term "expression" refers to cellular processes associated with the production of RNA and proteins and, as appropriate, the secretion of proteins, including, if necessary, but not limited to, for example, transcription, translation, folding, modification and processing. Expression products"include RNA transcribed from the gene and polypeptides obtained by translation of the mRNA transcribed from the gene.

[116] Употребляемые в данном документе термины «генетически модифицированная» или «сконструированная» клетка относятся к клетке, в которую посредством осуществляемого человеком процесса была внесена экзогенная нуклеиновая кислота (или потомству такой клетки, которое унаследовало по меньшей мере часть этой нуклеиновой кислоты). Нуклеиновая кислота может, например, содержать последовательность, которая является экзогенной для клетки, она может содержать нативные последовательности (т.е. последовательности, которые можно обнаружить в клетках в их естественном состоянии), но в порядке, который не является естественным (например, когда кодирующая область связана с промотором другого гена), или измененные версии нативных последовательностей и т.д. Процесс переноса нуклеиновой кислоты в клетку может быть осуществлен любым подходящим способом. Подходящие способы включают опосредуемую фосфатом кальция или липидами трансфекцию, электропорацию и трансдукцию или инфекцию вирусным вектором. В некоторых вариантах реализации изобретения в геном клетки интегрирован полинуклеотид или его часть. Нуклеиновая кислота может впоследствии быть удалена или исключена из генома, при условии, что такое удаление или исключение приводит к выявляемому изменению в клетке по сравнению с немодифицированной, но в остальном эквивалентной клеткой. Следует понимать, что термин генетически модифицированный включает внесение модифицированной РНК непосредственно в клетку (например, синтетической модифицированной РНК). Такие синтетические модифицированные РНК включают модификации, которые позволяют предотвратить быстрое разрушение эндо- и экзонуклеазами и избежать или снизить клеточный естественный иммунный или интерфероновый ответ на РНК. Модификации включают, но не ограничиваются этим, например, (а) концевые модификации, например, модификации 5' конца (фосфорилирование, дефосфорилирование, конъюгацию, инвертированные связи и т.д.), модификации 3' конца (конъюгацию, ДНК-нуклеотиды, инвертированные связи и т.д.), (b) модификации оснований, например, замещение модифицированными основаниями, стабилизирующими основаниями, дестабилизирующими основаниями или основаниями, которые способны к спариванию с расширенным набором партнеров, или конъюгированными основаниями, (с) модификации сахаров (например, в позиции 2' или в позиции 4') или замещение сахара, а также (d) модификации межнуклеозидных связей, включая модификацию или замещение фосфодиэфирных связей. В случае, когда такие модификации препятствуют трансляции (т.е. приводят к снижению трансляции на 50% или более чем в случае отсутствия модификации, например, согласно данным анализа in vitro трансляции кроличьих ретикулоцитов), такая модификация не подходит для применения в описанных в данном документе способах и композициях. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β является генетически модифицированной так, чтобы экспрессировать нейрогенин 3. В некоторых вариантах реализации изобретения генетическая модификация клетки SC-β включает внесение синтетической модифицированной мРНК, кодирующей нейрогенин 3. Считается, что генетическая модификация клеток SC-β синтетической модифицированной мРНК, кодирующей нейрогенин 3, повышает выработку инсулина из клеток. Ожидается, что такая генетическая модификация любой вырабатывающей инсулин клетки будет повышать выработку инсулина в этой клетке.[116] As used herein, the terms "genetically modified" or "engineered" cell refer to a cell into which, by a human process, an exogenous nucleic acid has been introduced (or the progeny of such a cell that has inherited at least a portion of that nucleic acid). A nucleic acid may, for example, contain a sequence that is exogenous to a cell, it may contain native sequences (i.e., sequences that can be found in cells in their natural state), but in an order that is not natural (for example, when the coding region is linked to the promoter of another gene), or altered versions of native sequences, etc. The process of transferring a nucleic acid into a cell can be carried out in any suitable manner. Suitable methods include calcium phosphate or lipid mediated transfection, electroporation, and transduction or infection with a viral vector. In some embodiments of the invention, a polynucleotide or a portion thereof is integrated into the cell's genome. The nucleic acid may subsequently be removed or omitted from the genome, provided that such removal or omission results in a detectable change in the cell compared to an unmodified but otherwise equivalent cell. It should be understood that the term genetically modified includes the introduction of modified RNA directly into the cell (eg, synthetically modified RNA). Such synthetic modified RNAs include modifications that prevent rapid degradation by endo- and exonucleases and avoid or reduce the cellular natural immune or interferon response to the RNA. Modifications include, but are not limited to, for example (a) terminal modifications, e.g., 5' end modifications (phosphorylation, dephosphorylation, conjugation, inverted bonds, etc.), 3' end modifications (conjugation, DNA nucleotides, bonds, etc.), (b) base modifications, for example, substitution with modified bases, stabilizing bases, destabilizing bases or bases that are capable of pairing with an extended set of partners, or conjugated bases, (c) sugar modifications (for example, in position 2' or position 4') or sugar substitution, and (d) modification of internucleoside bonds, including modification or replacement of phosphodiester bonds. In the event that such modifications interfere with translation (i.e., result in a reduction in translation of 50% or more in the absence of modification, for example, as determined by in vitro analysis of rabbit reticulocyte translation), such modification is not suitable for use in the applications described in this document methods and compositions. In some embodiments, the SC-β cell is genetically modified to express neurogenin 3. In some embodiments, the genetic modification of the SC-β cell includes the introduction of a synthetically modified mRNA encoding neurogenin 3. It is believed that the genetic modification of SC-β cells with synthetic modified mRNA encoding neurogenin 3 increases insulin production from cells. It is expected that such a genetic modification of any insulin-producing cell will increase insulin production in that cell.

[117] В некоторых аспектах в изобретении предложена клетка SC-β, генетически модифицированная так, чтобы содержать выявляемый маркер в локусе инсулина. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β модифицирована так, чтобы оба аллеля в локусе инсулина были замещены выявляемым маркером. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β генетически модифицирована так, чтобы выявляемый маркер был вставлен в локус инсулина и экспрессировался вместе с инсулином в клетке SC-β в ответ на стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β генетически модифицирована так, чтобы выявляемый маркер был вставлен в локус инсулина вместо инсулина и экспрессировался вместо инсулина в клетке SC-β в ответ на стимуляцию глюкозой. Предполагается, что в локус инсулина может быть вставлен любой выявляемый маркер, включая, например, нуклеиновую кислоту, кодирующую флуоресцентный белок (например, ЗФБ). Специалистам в данной области техники понятно, что такие генетически модифицированные клетки SC-β можно применять в различных методах скрининга, например, для выявления агентов, которые стимулируют экспрессию и/или секрецию инсулина из β-клеток, путем анализа выявляемого маркера в ответ на агент. Например, клетку SC-β генетически модифицированную так, чтобы ген инсулина был замещен (например, ЗФБ) в обоих аллелях, можно привести в контакт с исследуемым агентом, и те агенты, которые приводят к флуоресценции клеток SC-β вследствие экспрессии ЗФБ, можно считать кандидатными агентами, которые способны активировать экспрессию гена инсулина в β-клетках. Другими словами, выявляемый маркер можно использовать как суррогатный маркер экспрессии инсулина в таких генетически модифицированных клетках SC-β.[117] In some aspects, the invention provides an SC-β cell genetically modified to contain a detectable marker at the insulin locus. In some embodiments, the SC-β cell is modified so that both alleles at the insulin locus are replaced with a detectable marker. In some embodiments, the SC-β cell is genetically modified such that a detectable marker is inserted into the insulin locus and co-expressed with insulin in the SC-β cell in response to glucose stimulation. In some embodiments, the SC-β cell is genetically modified such that a detectable marker is inserted at the insulin locus in place of insulin and expressed instead of insulin in the SC-β cell in response to glucose stimulation. It is contemplated that any detectable marker can be inserted into the insulin locus, including, for example, a nucleic acid encoding a fluorescent protein (eg, GFP). Those skilled in the art will appreciate that such genetically modified SC-β cells can be used in various screening methods, for example, to detect agents that stimulate the expression and/or secretion of insulin from β cells by analyzing a detectable marker in response to the agent. For example, an SC-β cell genetically modified so that the insulin gene is substituted (for example, GFP) in both alleles can be brought into contact with the agent of interest, and those agents that cause SC-β cells to fluoresce due to GFP expression can be considered candidate agents that are capable of activating insulin gene expression in β-cells. In other words, the detectable marker can be used as a surrogate marker for insulin expression in such genetically modified SC-β cells.

[118] Употребляемый в данном документе термин «идентичность» относится к степени сходства последовательностей из двух или более нуклеиновых кислот или полипептидов. Процент идентичности между представляющей интерес последовательностью и второй последовательностью в окне оценки, например, на протяжении представляющей интерес последовательности, можно оценить путем выравнивания последовательностей, определения количества остатков (нуклеотидов или аминокислот) в пределах окна сравнения, которые находятся напротив идентичного остатка, разрешая при этом внесение гэпов, чтобы максимизировать идентичность, деления на общее количество остатков в представляющей интерес последовательности или во второй последовательности (в зависимости от того, какая из них длиннее), попадающее в окно сравнения, и умножения на 100. При расчете количества идентичных остатков, необходимых для достижения конкретного процента идентичности, дробные числа следует округлять до ближайшего целого числа. Процент идентичности можно рассчитать при помощи большого количества известных в данной области техники компьютерных программ. Например, такие компьютерные программы как BLAST2, BLASTN, BLASTP, Gapped BLAST и т.д., создают выравнивания и подсчитывают процент идентичности между представляющими интерес последовательностями. Алгоритм Karlin and Altschul (Karlin and Altschul, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:22264-2268, 1990), модифицированный согласно Karlin and Altschul, Proc. Natl. Acad. ScL USA 90:5873-5877, 1993, входит в программы NBLAST и XBLAST, разработанные Altschul et al. (Altschul, et al., J. MoI. Biol. 215:403-410, 1990). Чтобы получить выравнивания, содержащие в целях сравнения гэпы, используют Gapped BLAST, описанную Altschul et al. (Altschul, et al. Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402, 1997). При использовании программ BLAST и Gapped BLAST можно применять параметры по умолчанию соответствующих программ. Можно использовать матрицу РАМ250 или BLOSUM62. Программное обеспечения для проведения анализа BLAST находится в открытом доступе Национального центра биотехнологической информации (NCBI). Для ознакомления с этими программами, смотрите веб-сайт с URL-адресом: «ncbi.nlm nih.gov». В конкретном варианте реализации изобретения процент идентичности рассчитывают, используя BLAST2 с параметрами по умолчанию, предоставляемыми NCBI.[118] As used herein, the term "identity" refers to the degree of sequence similarity between two or more nucleic acids or polypeptides. The percentage identity between a sequence of interest and a second sequence within an evaluation window, e.g., over the sequence of interest, can be assessed by aligning the sequences, determining the number of residues (nucleotides or amino acids) within the comparison window that are opposite the identical residue, while allowing the insertion gaps to maximize identity, dividing by the total number of residues in the sequence of interest or in the second sequence (whichever is longer) that falls within the comparison window, and multiplying by 100. When calculating the number of identical residues required to achieve a specific percentage of identity, fractional numbers should be rounded to the nearest whole number. Percent identity can be calculated using a wide variety of computer programs known in the art. For example, computer programs such as BLAST2, BLASTN, BLASTP, Gapped BLAST, etc. create alignments and calculate percent identity between sequences of interest. Algorithm of Karlin and Altschul (Karlin and Altschul, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:22264-2268, 1990), modified according to Karlin and Altschul, Proc. Natl. Acad. ScL USA 90:5873-5877, 1993, included in the NBLAST and XBLAST programs developed by Altschul et al. (Altschul, et al., J. MoI. Biol. 215:403-410, 1990). To obtain alignments containing gaps for comparison purposes, Gapped BLAST was used as described by Altschul et al. (Altschul, et al. Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402, 1997). When using the BLAST and Gapped BLAST programs, you can use the default settings of the respective programs. You can use the PAM250 or BLOSUM62 matrix. BLAST analysis software is publicly available from the National Center for Biotechnology Information (NCBI). For these programs, see the website with the URL: "ncbi.nlm nih.gov". In a specific embodiment of the invention, percent identity is calculated using BLAST2 with default parameters provided by NCBI.

[119] Употребляемый в данном документе термин «выделенный» или «частично очищенный» в случае нуклеиновой кислоты или полипептида относится к нуклеиновой кислоте или полипептиду, отделенным по меньшей мере от одного из других компонентов (например, нуклеиновой кислоты или полипептида), которые присутствуют вместе с нуклеиновой кислотой или полипептидом в природном источнике и/или которые присутствовали бы вместе с нуклеиновой кислотой или полипептидом в случае экспрессии клеткой или секретировались в случае секретируемых полипептидов. Химически синтезированные нуклеиновая кислота или полипептид или синтезированные посредством in vitro транскрипции/трансляции считаются «выделенными».[119] As used herein, the term "isolated" or "partially purified" in the case of a nucleic acid or polypeptide refers to a nucleic acid or polypeptide separated from at least one of the other components (e.g., nucleic acid or polypeptide) that are present together. with the nucleic acid or polypeptide in a natural source and/or which would be present with the nucleic acid or polypeptide if expressed by the cell or secreted in the case of secreted polypeptides. A chemically synthesized nucleic acid or polypeptide or synthesized by in vitro transcription/translation are considered "isolated".

[120] Употребляемый в данном документе термин «выделенная клетка» относится к клетке, которая была удалена из организма, в котором она изначально находилась, или к потомству этой клетки. Необязательно, клетку культивировали in vitro, например, в присутствии других клеток. Необязательно, позже клетку вносят во второй организм или повторно вносят в организм, из которого она (или клетка, чьим потомством она является) была выделена.[120] As used herein, the term "isolated cell" refers to a cell that has been removed from the organism in which it was originally located, or to the progeny of this cell. Optionally, the cell was cultured in vitro, eg in the presence of other cells. Optionally, the cell is later introduced into a second organism or re-introduced into the organism from which it (or the cell of which it is a progeny) was isolated.

[121] Термин «выделенная популяция», употребляемый в данном документе в отношении выделенной популяции клеток, относится к популяции клеток, которая была удалена из и отделена от смешанной гетерогенной популяции клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения выделенная популяция является в значительной степени очищенной популяцией клеток по сравнению с гетерогенной популяцией, из которой клетки были выделены или обогащены.[121] The term "isolated population" as used herein in relation to an isolated population of cells refers to a population of cells that has been removed from and separated from a mixed heterogeneous population of cells. In some embodiments, the isolated population is a substantially purified population of cells compared to the heterogeneous population from which the cells were isolated or enriched.

[122] Термин «в значительной степени чистый», употребляемый в отношении конкретной клеточной популяции, относится к популяции клеток, которая является по меньшей мере на около 75%, предпочтительно по меньшей мере на около 85%, более предпочтительно по меньшей мере на около 90% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на около 95% чистой по сравнению с клетками, составляющими общую популяцию клеток. Тогда термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции клеток SC-β, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются клетками SC-β, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции клеток SC-β, при этом расширенная популяция клеток SC-β является в значительной степени чистой популяцией клеток SC-β.[122] The term "substantially pure" as used in relation to a particular cell population refers to a population of cells that is at least about 75%, preferably at least about 85%, more preferably at least about 90% % and most preferably at least about 95% pure compared to the cells constituting the total cell population. Then the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a population of SC-β cells refer to a population of cells that contains less than about 20%, more preferably less than about 15%, 10%, 8%, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not SC-β cells, as used herein. In some embodiments, the present invention includes methods for expanding a population of SC-β cells, wherein the expanded population of SC-β cells is a substantially pure population of SC-β cells.

[123] Аналогично, термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются инсулин-позитивными эндокринными клетками, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток, при этом расширенная популяция инсулин-позитивных эндокринных клеток является в значительной степени чистой популяцией инсулин-позитивных эндокринных клеток.[123] Similarly, the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a population of insulin-positive endocrine cells refer to a population of cells that contains less than about 20%, more preferably less than about 15%, 10 %, 8%, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not insulin-positive endocrine cells, as used herein. In some embodiments, the present invention includes methods for expanding the population of insulin-positive endocrine cells, wherein the expanded population of insulin-positive endocrine cells is a substantially pure population of insulin-positive endocrine cells.

[124] Аналогично, термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции Ngn3-позитивных эндокринных клеток-предшественников, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются Ngn3-позитивными эндокринными клетками-предшественниками или их потомством, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции Ngn3-позитивных эндокринных клеток-предшественников, при этом расширенная популяция Ngn3-позитивных эндокринных клеток-предшественников является в значительной степени чистой популяцией Ngn3-позитивных эндокринных клеток-предшественников.[124] Similarly, the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a population of Ngn3-positive endocrine progenitor cells refer to a population of cells that contains less than about 20%, more preferably less than about 15% , 10%, 8%, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not Ngn3-positive endocrine progenitor cells or progeny thereof, according to interpretation of these terms in this document. In some embodiments, the present invention includes methods for expanding a population of Ngn3-positive endocrine progenitors, wherein the expanded population of Ngn3-positive endocrine progenitors is a substantially pure population of Ngn3-positive endocrine progenitors.

[125] Аналогично, термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются Pdx1-позитивными, NKX6-1-позитивными панкреатическими клетками-предшественниками или их потомством, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, при этом расширенная популяция Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников является в значительной степени чистой популяцией Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников.[125] Similarly, the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a population of Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells refer to a population of cells that contains less than about 20%, more preferably less than about 15%, 10%, 8%, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not Pdx1 positive, NKX6- 1-positive pancreatic progenitor cells or their progeny, as used herein. In some embodiments, the present invention includes methods for expanding the population of Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors, wherein the expanded population of Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors is a substantially pure population of Pdx1- positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells.

[126] Аналогично, термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3 %, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются Pdx1 -позитивными панкреатическими клетками-предшественниками или их потомством, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции Pdx1 -позитивных панкреатических клеток-предшественников, при этом расширенная популяция Pdx1 -позитивных панкреатических клеток-предшественников является в значительной степени чистой популяцией Pdx1 -позитивных панкреатических клеток-предшественников.[126] Similarly, the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a population of Pdx1-positive pancreatic progenitors refer to a population of cells that contains less than about 20%, more preferably less than about 15% , 10%, 8%, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not Pdx1-positive pancreatic progenitors or progeny thereof, according to interpretation of these terms in this document. In some embodiments, the invention includes methods for expanding a population of Pdx1 positive pancreatic progenitors, wherein the expanded population of Pdx1 positive pancreatic progenitors is a substantially pure population of Pdx1 positive pancreatic progenitors.

[127] Аналогично, термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции клеток первичной кишечной трубки, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются клетками первичной кишечной трубки или их потомством, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции клеток первичной кишечной трубки, при этом расширенная популяция клеток первичной кишечной трубки является в значительной степени чистой популяцией клеток первичной кишечной трубки.[127] Similarly, the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a population of cells of the primary intestinal tube, refer to a population of cells that contains less than about 20%, more preferably less than about 15%, 10% , 8%, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not primary intestinal tube cells or their progeny, as used herein . In some embodiments, the present invention includes methods for expanding a population of primary intestinal tube cells, wherein the expanded population of primary intestinal tube cells is a substantially pure population of primary intestinal tube cells.

[128] Аналогично, термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции клеток дефинитивной энтодермы, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются клетками дефинитивной энтодермы или их потомством, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции клеток дефинитивной энтодермы, при этом расширенная популяция клеток дефинитивной энтодермы является в значительной степени чистой популяцией клеток дефинитивной энтодермы.[128] Similarly, the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a definitive endoderm cell population refer to a cell population that contains less than about 20%, more preferably less than about 15%, 10%, 8%, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not definitive endoderm cells or progeny thereof, as used herein. In some embodiments, the present invention includes methods for expanding the definitive endoderm cell population, wherein the expanded definitive endoderm cell population is a substantially pure definitive endoderm cell population.

[129] Аналогично, термины «в значительной степени чистый» или «преимущественно очищенный», употребляемые в отношении популяции плюрипотентных клеток, относятся к популяции клеток, которая содержит менее чем около 20%, более предпочтительно менее чем около 15%, 10%, 8%, 7%, наиболее предпочтительно менее чем около 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее 1% клеток, которые не являются плюрипотентными клетками или их потомством, согласно трактовке этих терминов в данном документе. В некоторых вариантах реализации в настоящее изобретение включены способы расширения популяции плюрипотентных клеток, при этом расширенная популяция плюрипотентных клеток является в значительной степени чистой популяцией плюрипотентных клеток.[129] Similarly, the terms "substantially pure" or "substantially purified" as used in relation to a population of pluripotent cells refer to a population of cells that contains less than about 20%, more preferably less than about 15%, 10%, 8 %, 7%, most preferably less than about 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, or less than 1% of cells that are not pluripotent cells or their progeny, as used herein. In some embodiments, the present invention includes methods for expanding a population of pluripotent cells, wherein the expanded population of pluripotent cells is a substantially pure population of pluripotent cells.

[130] Термины «обогащающий» или «обогащенный» взаимозаменяемо употребляются в данном документе и означают, что выход (часть) клеток одного типа увеличивается по меньшей мере на 10% по сравнению с частью клеток этого типа в стартовой культуре или препарате.[130] The terms "enriching" or "enriched" are used interchangeably herein and mean that the yield (part) of cells of one type is increased by at least 10% compared to the part of cells of that type in the starter culture or preparation.

[131] Термины «обновление» или «самообновление», или «пролиферация» взаимозаменяемо употребляются в данном документе и относятся к способности стволовых клеток обновляться путем деления на такие же неспециализированные типы клеток на протяжении длительного периода времени и/или от многих месяцев до лет. В некоторых случаях пролиферация относится к увеличению числа клеток путем повторных делений единичных клеток на две идентичные дочерние клетки.[131] The terms "renewal" or "self-renewal" or "proliferation" are used interchangeably herein and refer to the ability of stem cells to renew themselves by dividing into the same non-specialized cell types over an extended period of time and/or many months to years. In some cases, proliferation refers to an increase in the number of cells by repeated divisions of single cells into two identical daughter cells.

[132] Употребляемый в данном документе термин «линии дифференцировки» описывает клетки общего происхождения или клетки с общим путем развития. Например, в контексте клетки, которая имеет энтодермальное происхождение или принадлежит «энтодермальной линии дифференцировки», это означает, что клетка была получена из клетки энтодермы и может дифференцироваться согласно пути, ограниченному энтодермальной линией дифференцировки, например, согласно одному или более путям развития линии дифференцировки, которые дают начало клеткам дефинитивной энтодермы, которые, в свою очередь, могут дифференцироваться в клетки печени, вилочковой железы, поджелудочной железы, легких и кишечника.[132] As used herein, the term "lines of differentiation" describes cells of a common origin or cells with a common developmental path. For example, in the context of a cell that is of endodermal origin or belongs to an "endodermal lineage", this means that the cell has been derived from an endoderm cell and can differentiate along a pathway limited by the endodermal lineage, e.g., along one or more lineage developmental pathways, which give rise to cells of the definitive endoderm, which, in turn, can differentiate into cells of the liver, thymus, pancreas, lungs and intestines.

[133] Употребляемый в данном документе термин «ксеногенный» относится к клетками, полученным от разных видов.[133] As used herein, the term "xenogeneic" refers to cells derived from different species.

[134] Употребляемый в данном документе термин «маркер» используется для описания характеристик и/или фенотипа клетки. Маркеры можно использовать для селекции клеток, обладающих представляющими интерес характеристиками. Маркеры зависят от конкретных клеток. Маркеры являются характеристиками, как морфологическими, функциональными или биохимическими (ферментативными) характеристиками клетки конкретного типа, так и молекул, которые экспрессирует этот тип клеток. Предпочтительно такие маркеры являются белками и более предпочтительно содержат эпитопы для антител или другие связывающие молекулы, известные в данной области техники. При этом маркер может содержать любую молекулу, которую можно обнаружить в клетке, включая, но не ограничиваясь этим, белки (пептиды и полипептиды), липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты и стероиды. Примеры морфологических характеристик или признаков включают, но не ограничиваются этим, форму, размер и соотношение между ядром и цитоплазмой. Примеры функциональных характеристик или признаков включают, но не ограничиваются этим, способность связываться с конкретными субстратами, способность включать в свой состав или исключать конкретные красители, способность к миграции в конкретных условиях и способность дифференцироваться согласно конкретным линиям дифференцировки. Маркеры можно выявлять любыми известными специалисту в данной области техники способами. Также маркерами может являться отсутствие какой-либо морфологической характеристики или отсутствие белков, липидов и т.д. Маркеры могут представлять собой панель уникальных характеристик, соответствующих наличию или отсутствию полипептидов, и других морфологических характеристик.[134] As used herein, the term "marker" is used to describe the characteristics and/or phenotype of a cell. The markers can be used to select cells having characteristics of interest. The markers are cell specific. Markers are characteristics, both morphological, functional, or biochemical (enzymatic) characteristics of a particular cell type, and the molecules that that cell type expresses. Preferably, such markers are proteins and more preferably contain antibody epitopes or other binding molecules known in the art. In this case, the marker may contain any molecule that can be found in the cell, including, but not limited to, proteins (peptides and polypeptides), lipids, polysaccharides, nucleic acids and steroids. Examples of morphological characteristics or features include, but are not limited to, shape, size, and the ratio between nucleus and cytoplasm. Examples of functional characteristics or traits include, but are not limited to, the ability to bind to specific substrates, the ability to include or exclude specific dyes, the ability to migrate under specific conditions, and the ability to differentiate according to specific lineages. The markers can be detected by any means known to the person skilled in the art. Also, markers can be the absence of any morphological characteristic or the absence of proteins, lipids, etc. The markers can be a panel of unique characteristics corresponding to the presence or absence of polypeptides and other morphological characteristics.

[135] Термин «модулировать» употребляется в соответствии со своим значением, принятым в данной области техники, т.е. означает вызывать или способствовать качественному или количественному изменению, преобразованию или модификации в представляющем интерес процессе, пути или явлении. Без ограничений, таким изменением может быть повышение, снижение или изменение относительной силы или активности разных компонентов или направлений процесса, пути или явления. «Модулятор» представляет собой агент, который вызывает или способствует качественному или количественному изменению, преобразованию или модификации в представляющем интерес процессе, пути или явлении.[135] The term "modulate" is used in accordance with its meaning adopted in the art, ie. means to cause or contribute to a qualitative or quantitative change, transformation or modification in a process, pathway or phenomenon of interest. Without limitation, such a change may be an increase, decrease, or change in the relative strength or activity of different components or directions of a process, pathway, or phenomenon. A "modulator" is an agent that causes or promotes a qualitative or quantitative change, transformation, or modification in a process, pathway, or phenomenon of interest.

[136] Употребляемый в данном документе термин «ДНК» означает дезоксирибонуклеиновую кислоту.[136] As used herein, the term "DNA" means deoxyribonucleic acid.

[137] Термин «полинуклеотид» взаимозаменяемо употребляется в данном документе с термином «нуклеиновая кислота» и обозначает полимер из нуклеозидов. Как правило, полинуклеотид согласно данному изобретению состоит из нуклеозидов, которые можно обнаружить в ДНК или РНК в их естественном состоянии (например, аденозин, тимидин, гуанозин, цитидин, уридин, дезоксиаденозин, дезокситимидин, дезоксигуанозин и дезоксицитидин), соединенных фосфодиэфирными связями. При этом указанный термин также включает молекулы, содержащие нуклеозиды или аналоги нуклеозидов, содержащие химически или биологически модифицированные основания, модифицированные скелеты и т.д., в не зависимости от того, можно ли их обнаружить в нуклеиновых кислотах природного происхождения, и такие молекулы могут быть предпочтительными в определенных применениях. В случае упоминания в данной заявке полинуклеотида, следует понимать, что подразумевается как ДНК, так и РНК, и, в каждом случае, как одно-, так и двухцепочечная форма (а также комплементарные молекулы одноцепочечных молекул). В контексте данного документа «полинуклеотидная последовательность» может относиться к самому полинуклеотидному материалу и/или к информации о последовательности (т.е. порядку букв, применяемых в качестве аббревиатур оснований), которая биохимически характеризует конкретную нуклеиновую кислоту. Представленная в данном документе полинуклеотидная последовательность представлена в направлении от 5' до 3', если не указано иное.[137] The term "polynucleotide" is used interchangeably herein with the term "nucleic acid" and refers to a polymer of nucleosides. Typically, a polynucleotide of the invention consists of nucleosides that can be found in DNA or RNA in their natural state (e.g., adenosine, thymidine, guanosine, cytidine, uridine, deoxyadenosine, deoxythymidine, deoxyguanosine, and deoxycytidine) linked by phosphodiester linkages. However, this term also includes molecules containing nucleosides or nucleoside analogs containing chemically or biologically modified bases, modified skeletons, etc., whether or not they can be found in nucleic acids of natural origin, and such molecules can be preferred in certain applications. Whenever a polynucleotide is mentioned in this application, it is to be understood that both DNA and RNA are meant, and in each case both single and double stranded forms (as well as complementary molecules of single stranded molecules). As used herein, "polynucleotide sequence" may refer to the polynucleotide material itself and/or sequence information (ie, the order of letters used as base abbreviations) that biochemically characterizes a particular nucleic acid. Presented in this document, the polynucleotide sequence is presented in the direction from 5' to 3', unless otherwise indicated.

[138] Употребляемый в данном документе термин «полипептид» относится к полимеру из аминокислот. Термины «белок» и «полипептид» взаимозаменяемо употребляются в данном документе. Пептид представляет собой относительно короткий полипептид, как правило, длиной от 2 до 60 аминокислот. Полипептиды в контексте данного документа, как правило, содержат аминокислоты, такие как 20 L-аминокислот, которые наиболее часто входят в состав белков. При этом можно использовать другие известные в данной области техники аминокислоты и/или аналоги аминокислот. Одна или более аминокислот в полипептиде могут быть модифицированы, например, путем добавления химического компонента, такого как углеводная группа, фосфатная группа, группа жирной кислоты или линкер для конъюгации, функционализации и т.д. Полипептид, который содержит ковалентно или нековалентно связанный с ним неполипептидный компонент, считается «полипептидом». Типовые модификации включают гликозилирование и пальмитоилирование. Полипептиды могут быть выделены из природных источников, получены при помощи технологии рекомбинантных ДНК, синтезированы химическим путем, таким как традиционный твердофазный пептидный синтез, и т.д. Употребляемый в данном документе термин «полипептидная последовательность» или «аминокислотная последовательность» может относиться к самому полипептидному материалу и/или к информации о последовательности (т.е. порядку букв или трехбуквенных кодов, применяемых в качестве аббревиатур названий аминокислот), которая биохимически характеризует полипептид. Представленная в данном документе полипептидная последовательность представлена в направлении от N-конца до С-конца, если не указано иное.[138] As used herein, the term "polypeptide" refers to a polymer of amino acids. The terms "protein" and "polypeptide" are used interchangeably herein. A peptide is a relatively short polypeptide, typically 2 to 60 amino acids in length. Polypeptides in the context of this document, as a rule, contain amino acids, such as 20 L-amino acids, which are most often found in proteins. Other amino acids and/or analogs of amino acids known in the art may be used. One or more amino acids in a polypeptide may be modified, for example, by adding a chemical moiety such as a carbohydrate group, a phosphate group, a fatty acid group, or a linker for conjugation, functionalization, etc. A polypeptide that contains a non-polypeptide component covalently or non-covalently associated with it is considered a "polypeptide". Typical modifications include glycosylation and palmitoylation. Polypeptides can be isolated from natural sources, produced by recombinant DNA technology, synthesized by chemical means such as conventional solid phase peptide synthesis, and so on. As used herein, the term "polypeptide sequence" or "amino acid sequence" may refer to the polypeptide material itself and/or sequence information (i.e., the order of letters or three-letter codes used as abbreviations for amino acid names) that characterizes the polypeptide biochemically. . Presented in this document, the polypeptide sequence is presented in the direction from the N-terminus to the C-terminus, unless otherwise indicated.

[139] Термин «вариант», употребляемый по отношению к полипептиду, может представлять собой, например, полипептид, по меньшей мере на 80%, 85%, 90%, 95%, 98% или 99% идентичен полноразмерному полипептиду. Вариант может быть фрагментом полноразмерного полипептида. Вариант может быть сплайс-вариантом природного происхождения. Вариант может быть полипептидом, по меньшей мере на 80%, 85%, 90%, 95%, 98% или 99% идентичным фрагменту полипептида, при этом длина фрагмента составляет по меньшей мере 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% или 99% полной длины полипептида дикого типа, или его доменом, обладающим представляющей интерес активностью, такой как способность выявлять присутствие клетки SC-β или инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника, из которой была получена клетка SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения длина домена составляет по меньшей мере 100, 200, 300 или 400 аминокислот, начиная с любой аминокислотной позиции в последовательности и простираясь в направлении С-конца. Предпочтительно избегать известных в данной области техники вариаций, направленных на устранение или значительное снижение активности белка. В некоторых вариантах реализации изобретения в варианте отсутствует N- и/или С-концевая часть полноразмерного полипептида, например, отсутствуют вплоть до 10, 20 или 50 аминокислот с любого конца. В некоторых вариантах реализации изобретения полипептид имеет последовательность зрелого (полноразмерного) полипептида, под которым подразумевается полипептид, в котором была удалена одна или более часть, такая как сигнальный пептид, в ходе нормального внутриклеточного протеолитического процессинга (например, в ходе котрансляционного или посттрансляционного процессинга). В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых белок получен путем, отличным от выделения его из клеток, которые экспрессируют его естественным образом, белок представляет собой химерный полипептид, что означает, что он содержит части, полученные от двух или более разных видов. В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых белок получен путем, отличным от выделения его из клеток, которые экспрессируют его естественным образом, белок представляет собой производное, что означает, что белок содержит дополнительные последовательности, неродственные этому белку, при условии, что эти последовательности существенно не снижают биологическую активность белка.[139] The term "variant" as used in relation to a polypeptide can be, for example, a polypeptide that is at least 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, or 99% identical to the full length polypeptide. The variant may be a fragment of a full length polypeptide. The variant may be a naturally occurring splice variant. A variant may be a polypeptide that is at least 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, or 99% identical to a polypeptide fragment, whereby the length of the fragment is at least 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, or 99% of the full length of the wild-type polypeptide, or a domain thereof, having an activity of interest, such as the ability to detect the presence of an SC-β cell or an insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof, from which an SC-β cell was obtained. In some embodiments, the domain is at least 100, 200, 300, or 400 amino acids long, starting at any amino acid position in the sequence and extending towards the C-terminus. It is preferred to avoid variations known in the art to eliminate or significantly reduce protein activity. In some embodiments, the variant is missing the N- and/or C-terminal portion of the full-length polypeptide, eg, missing up to 10, 20, or 50 amino acids from either end. In some embodiments, the polypeptide has the sequence of a mature (full-length) polypeptide, which refers to a polypeptide in which one or more parts, such as a signal peptide, have been removed during normal intracellular proteolytic processing (for example, during co-translational or post-translational processing). In some embodiments of the invention, in which the protein is obtained by other than isolation from cells that express it naturally, the protein is a chimeric polypeptide, which means that it contains parts obtained from two or more different species. In some embodiments of the invention, in which the protein is obtained by other than isolation from cells that express it naturally, the protein is a derivative, which means that the protein contains additional sequences that are unrelated to this protein, provided that these sequences are significantly do not reduce the biological activity of the protein.

[140] Употребляемый в данном документе термин «функциональный фрагмент» означает полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, которая меньше по размеру, но в значительной степени гомологична полипептиду, чьим фрагментом он является, и при этом полипептидная последовательность функционального фрагмента обладает по меньшей мере около 50% или 60%, или 70%, или 80%, или 90%, или 100% или более чем 100%, например, 1,5-кратным, 2-кратным, 3-кратным, 4-кратным или более чем 4-кратным эффективным биологическим воздействием по сравнению с полипептидом, чьим фрагментом он является. Функциональные фрагменты полипептидов могут обладать дополнительными функциями, которые могут включать сниженную антигенность, повышенную способность связывать ДНК (как в случае транскрипционных факторов) или измененную способность связывать РНК (как в случае регулировки стабильности или разрушения РНК).[140] As used herein, the term "functional fragment" means a polypeptide having an amino acid sequence that is smaller but substantially homologous to the polypeptide of which it is a fragment, and wherein the polypeptide sequence of the functional fragment has at least about 50% or 60% or 70% or 80% or 90% or 100% or more than 100% e.g. 1.5x, 2x, 3x, 4x or more than 4x effective biological effect compared to the polypeptide of which it is a fragment. Functional polypeptide fragments may have additional functions, which may include reduced antigenicity, increased DNA binding capacity (as in the case of transcription factors), or altered RNA binding capacity (as in the case of regulation of RNA stability or degradation).

[141] Термин «вектор» относится к молекуле ДНК, несущей, в котором последовательность ДНК, может быть вставлен для введения в клетку-хозяина. Предпочтительными векторами являются те, которые способны к автономной репликации и/или экспрессии нуклеиновых кислот, с которыми они связаны. Векторы, способные управлять экспрессией генов, с которыми они функционально связаны, называются в данном документе «экспрессионными векторами». Таким образом, «экспрессионный вектор» представляет собой специализированный вектор, который содержит необходимые регуляторные области, которые нужны для экспрессии представляющего интерес гена в клетке-хозяине. В некоторых вариантах реализации изобретения представляющий интерес ген функционально связан с другой последовательностью в векторе. Векторы могут быть вирусными векторами и невирусными векторами. В случае применения вирусных векторов предпочтительно, чтобы вирусные векторы были дефективными по репликации, чего можно достичь, например, путем удаления всех нуклеиновых кислот вируса, которые кодируют репликацию. Дефективный по репликации вирусный вектор сохраняет свои инфицирующие свойства и внедряется в клетку так же само, как и реплицирующийся аденовирусный вектор, при этом после попадания в клетку дефективный по репликации вирусный вектор не способен репродуцироваться или размножаться. Также к векторам относятся липосомы и наночастицы, а также другие средства доставки молекулы ДНК в клетку.[141] The term "vector" refers to a DNA molecule carrying, in which the DNA sequence can be inserted for introduction into the host cell. Preferred vectors are those capable of autonomous replication and/or expression of the nucleic acids to which they are associated. Vectors capable of directing the expression of genes to which they are operatively linked are referred to herein as "expression vectors". Thus, an "expression vector" is a specialized vector that contains the necessary regulatory regions needed for the expression of a gene of interest in a host cell. In some embodiments, the gene of interest is operably linked to another sequence in the vector. The vectors may be viral vectors and non-viral vectors. In the case of viral vectors, it is preferred that the viral vectors be replication defective, which can be achieved, for example, by removing all viral nucleic acids that encode replication. The replication-deficient viral vector retains its infecting properties and invades the cell in the same way as the replicating adenoviral vector, while after entering the cell, the replication-defective viral vector is unable to reproduce or multiply. Also, vectors include liposomes and nanoparticles, as well as other means of delivering a DNA molecule into a cell.

[142] Термин «функционально связанный» означает, что регуляторные последовательности, необходимые для экспрессии кодирующей последовательности, размещены в молекуле ДНК в соответствующих позициях относительно кодирующей последовательности так, чтобы оказывать влияние на экспрессию кодирующей последовательности. Это же определение иногда применяют для расположения кодирующих последовательностей и транскрипционных регуляторных элементов (например, промоторов, энхансеров и терминационных элементов) в экспрессионном векторе. Термин «функционально связанный» включает наличие соответствующего стартового сигнала (например, ATG) в начале полинуклеотидной последовательности, предназначенной для экспрессии, и сохранение правильной рамки считывания для того, чтобы сделать возможной экспрессию полинуклеотидной последовательности под управлением регулирующей экспрессию последовательности и выработку желаемого полипептида, кодируемого полинуклеотидной последовательностью.[142] The term "operably linked" means that the regulatory sequences necessary for the expression of the coding sequence are located in the DNA molecule at appropriate positions relative to the coding sequence so as to influence the expression of the coding sequence. The same definition is sometimes applied to the location of coding sequences and transcriptional regulatory elements (eg, promoters, enhancers, and termination elements) in an expression vector. The term "operably linked" includes the presence of an appropriate start signal (e.g., ATG) at the beginning of the polynucleotide sequence to be expressed and maintaining the correct reading frame to allow expression of the polynucleotide sequence under the control of an expression control sequence and production of the desired polypeptide encoded by the polynucleotide. sequence.

[143] Термин «вирусные векторы» относится к применению вирусов или вирус-ассоциированных векторов в качестве носителей нуклеотидных конструкций для внесения в клетку. Конструкции могут быть интегрированы и упакованы в нереплицирующиеся дефективные вирусные геномы, такие как аденовирус, аденоассоциированный вирус (AAV) или вирус простого герпеса (HSV) или другие, включая ретровирусные и лентивирусные векторы, для инфекции или трансдукции клеток. Вектор может встраиваться или не встраиваться в клеточный геном. При необходимости конструкции могут содержать вирусные последовательности для трансфекции. В альтернативном варианте конструкция может быть включена в состав векторов, способных к эписомальной репликации, например, векторов EPV и EBV.[143] The term "viral vectors" refers to the use of viruses or virus-associated vectors as carriers of nucleotide constructs for introduction into a cell. The constructs can be integrated and packaged into non-replicating defective viral genomes such as adenovirus, adeno-associated virus (AAV) or herpes simplex virus (HSV) or others, including retroviral and lentiviral vectors, for infection or cell transduction. The vector may or may not integrate into the cellular genome. If desired, the constructs may contain viral sequences for transfection. Alternatively, the construct may be incorporated into vectors capable of episomal replication, such as the EPV and EBV vectors.

[144] Термины «регуляторная последовательность» и «промотор» взаимозаменяемо употребляются в данном документе и относятся к нуклеотидным последовательностям, таким как сигналы инициации, энхансеры и промоторы, которые индуцируют или регулируют транскрипцию кодирующих белок последовательностей, с которыми они функционально связаны. В некоторых примерах транскрипция рекомбинантного гена находится под управлением промоторной последовательности (или другой транскрипционной регуляторной последовательности), которая управляет экспрессией рекомбинантного гена в том типе клеток, в котором должна происходить экспрессия. Также следует понимать, что рекомбинантный ген может находиться под управлением транскрипционных регуляторных последовательностей, которые являются такими же или которые отличаются от тех последовательностей, которые управляют транскрипцией природной формы белка. В некоторых случаях промоторная последовательность распознается клеточным аппаратом синтеза или внесенным аппаратом синтеза, необходимым для инициации транскрипции определенного гена.[144] The terms "regulatory sequence" and "promoter" are used interchangeably herein and refer to nucleotide sequences, such as initiation signals, enhancers, and promoters, that induce or regulate transcription of the protein coding sequences to which they are operably linked. In some examples, the transcription of the recombinant gene is under the control of a promoter sequence (or other transcriptional control sequence) that controls the expression of the recombinant gene in the cell type in which expression is to occur. It should also be understood that the recombinant gene may be under the control of transcriptional regulatory sequences that are the same as or that are different from those sequences that control the transcription of the natural form of the protein. In some cases, the promoter sequence is recognized by the cellular machinery of synthesis or introduced by the synthesis machinery necessary to initiate transcription of a particular gene.

[145] Употребляемый в данном документе термин «транскрипционный фактор» относится к белку, который связывается с определенными частями ДНК посредством ДНК-связывающих доменов и является частью системы, которая управляет переносом (или транскрипцией) генетической информации с ДНК в РНК. В контексте данного документа «пролиферирующий» или «пролиферация» относится к увеличению количества клеток в популяции (росту) посредством клеточного деления. Обычно подразумевается, что пролиферация клеток является результатом скоординированной активации множественных путей сигнальной трансдукции в ответ на факторы внешней среды, включая факторы роста и другие митогены. Клеточную пролиферацию также может стимулировать освобождение от воздействия внутри- и внеклеточных сигналов и механизмов, которые блокируют или негативно влияют на пролиферацию клеток.[145] As used herein, the term "transcription factor" refers to a protein that binds to specific portions of DNA via DNA-binding domains and is part of a system that directs the transfer (or transcription) of genetic information from DNA to RNA. As used herein, "proliferating" or "proliferation" refers to an increase in the number of cells in a population (growth) through cell division. It is generally understood that cell proliferation is the result of coordinated activation of multiple signal transduction pathways in response to environmental factors, including growth factors and other mitogens. Cell proliferation can also be stimulated by the release of intra- and extracellular signals and mechanisms that block or adversely affect cell proliferation.

[146] Термин «селектируемый маркер» относится к гену, РНК или белку, который при экспрессии придает клетке селектируемый фенотип, такой как устойчивость к цитотоксическим или цитостатическим агентам (например, устойчивость к антибиотикам), прототрофность в отношении питательных веществ или экспрессия конкретного белка, который можно использовать как базис для того, чтобы различать клетки, которые экспрессируют белок, и клетки, которые не его экспрессируют.Белки, чью экспрессию можно легко выявить, такие как флуоресцентный или люминесцентный белок или фермент, чье воздействие на субстрат приводит к выработке окрашенного, флуоресцентного или люминесцентного вещества («выявляемых маркеров»), составляют подгруппу селектируемых маркеров. Наличие селектируемого маркера, связанного с элементами, управляющими экспрессией, нативными для гена, который обычно селективно или эксклюзивно экспрессируется в плюрипотентных клетках, дает возможность выявлять и отбирать соматические клетки, которые были перепрограммированы в плюрипотентное состояние. Можно использовать большое количество генов селектируемых маркеров, таких как ген устойчивости к неомицину (neo), ген устойчивости к пуромицину (puro), ген гуанинфосфорибозилтрансферазы (gpt), дигидрофолатредуктазы (DHFR), аденозиндеаминазы (ada), пуромицин-N-ацетилтрансферазы (РАС), ген устойчивости к гигромицину (hyg), ген множественной лекарственной устойчивости (mdr), ген тимидинкиназы (TK), гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансферазы (HPRT) и ген hisD. Выявляемые маркеры включают зеленый флуоресцентный белок (ЗФБ), синий, сапфировый, желтый, красный, оранжевый и голубой флуоресцентные белки, а также варианты любого из них. Также можно использовать люминесцентные белки, такие как люцифераза (например, люцифераза светляков или Renilla luciferase). Для специалиста в данной области техники очевидно, что употребляемый в данном документе термин «селектируемый маркер» может относиться к гену или к продукту генной экспрессии, например, к кодируемому белку.[146] The term "selectable marker" refers to a gene, RNA, or protein that, when expressed, confers on a cell a selectable phenotype, such as resistance to cytotoxic or cytostatic agents (e.g., antibiotic resistance), nutrient prototrophy, or expression of a particular protein, which can be used as a basis for distinguishing between cells that express a protein and cells that do not. Proteins whose expression can be easily detected, such as a fluorescent or luminescent protein, or an enzyme whose action on a substrate leads to the production of a colored, fluorescent or luminescent substance (“detectable markers”) constitute a subgroup of selectable markers. The presence of a selectable marker associated with expression control elements native to a gene that is normally selectively or exclusively expressed in pluripotent cells makes it possible to identify and select somatic cells that have been reprogrammed to a pluripotent state. A large number of selectable marker genes can be used, such as neomycin resistance gene (neo), puromycin resistance gene (puro), guanine phosphoribosyl transferase (gpt), dihydrofolate reductase (DHFR), adenosine deaminase (ada), puromycin-N-acetyltransferase (PAC) gene , hygromycin resistance gene (hyg), multidrug resistance gene (mdr), thymidine kinase (TK), hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HPRT) gene, and hisD gene. Detectable markers include green fluorescent protein (GFP), blue, sapphire, yellow, red, orange and blue fluorescent proteins, as well as variants of any of them. Luminescent proteins such as luciferase (eg firefly luciferase or Renilla luciferase) can also be used. One of ordinary skill in the art will appreciate that the term "selectable marker" as used herein may refer to a gene or a product of gene expression, such as an encoded protein.

[147] В некоторых вариантах реализации изобретения селектируемый маркер обеспечивает клеткам, которые его экспрессируют, преимущество, связанное с пролиферацией и/или жизнеспособностью, по сравнению с клетками, которые его не экспрессируют или которые экспрессируют его на существенно меньшем уровне. Такое преимущество, связанное с пролиферацией и/или жизнеспособностью, как правило, возникает, когда клетки содержат в определенных условиях, т.е. «селективных условиях». Чтобы убедиться в эффективности селекции, популяцию клеток можно содержать в условиях и на протяжении достаточного периода времени, чтобы клетки, которые не экспрессируют маркер, не пролиферировали и/или не выживали и были исключены из популяции или их количество составляло только очень малую часть популяции. Процесс селекции клеток, которые экспрессируют маркер, который обеспечивает преимущество, связанное с пролиферацией и/или жизнеспособностью, путем содержания популяции клеток в селективных условиях так, чтобы большей частью или полностью исключить клетки, которые не экспрессируют данный маркер, называется в данном документе «позитивной селекцией», а маркер считается «применимым для позитивной селекции». Негативная селекция и маркеры, применимые для негативной селекции, также представляют интерес в контексте некоторых описанных в данном документе способов. Экспрессия таких маркеров обеспечивает клеткам, которые экспрессируют маркер, недостаток, связанный с пролиферацией и/или жизнеспособностью, по сравнению с клетками, которые не экспрессируют маркер или которые экспрессируют его на существенно меньшем уровне (или, другими словами, клетки, которые не экспрессируют маркер, обладают преимуществом, связанным с пролиферацией и/или жизнеспособностью, по сравнению с клетками, которые экспрессируют маркер). Следовательно, клетки, которые экспрессируют маркер, могут быть большей частью или полностью исключены из популяции клеток при содержании в селективных условиях на протяжении достаточного периода времени.[147] In some embodiments, the selectable marker provides cells that express it with a proliferation and/or viability advantage over cells that do not express it or that express it at a substantially lower level. Such a proliferation and/or viability advantage generally occurs when the cells are kept under certain conditions, ie. "selective conditions". To ensure selection is effective, a population of cells can be maintained under conditions and for a sufficient period of time so that cells that do not express the marker do not proliferate and/or survive and are excluded from the population or constitute only a very small part of the population. The process of selecting cells that express a marker that provides a proliferation and/or viability advantage by maintaining a population of cells under selective conditions so as to largely or completely eliminate cells that do not express that marker is referred to herein as "positive selection". ", and the marker is considered "usable for positive selection". Negative selection and markers applicable for negative selection are also of interest in the context of some of the methods described herein. The expression of such markers provides cells that express the marker with a proliferation and/or viability disadvantage compared to cells that do not express the marker or that express it at a significantly lower level (or, in other words, cells that do not express the marker, have a proliferation and/or viability advantage over cells that express the marker). Therefore, cells that express the marker can be largely or completely excluded from the cell population when maintained under selective conditions for a sufficient period of time.

[148] В контексте данного документа термин «репортерный ген» включает в себя любой ген, генетически внесенный в клетку, который дополняет фенотип стволовой клетки. Раскрытые в данном изобретении репортерные гены включают флуоресцентные, люминесцентные, ферментативные и придающие устойчивость гены, а также другие гены, которые специалисты в данной области техники могут без труда выявить. В некоторых вариантах реализации изобретения репортерные гены используют в качестве маркеров для выявления конкретных стволовых клеток, кардиоваскулярных стволовых клеток и их дифференцированного потомства. В общем случае репортерный ген функционально связан с последовательностями, которые управляют его экспрессией способом, который зависит от одного или более условий, которые отслеживают путем определения экспрессии репортерного гена. В некоторых случаях экспрессию репортерного гена можно определить в живых клетках. В случаях, когда используется анализ репортерных генов в живых клетках, экспрессию репортерного гена можно отслеживать для некоторого количества временных точек, например, 2, 3, 4, 5, 6, 8 или 10 или более временных точек. В некоторых случаях, когда используется анализ репортерных генов в живых клетках, экспрессию репортерного гена отслеживают с частотой, составляющей по меньшей мере от около 10 до около 24 часов, например, 20 минут, 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часов, 6 часов, 7 часов, 8 часов, 9 часов, 10 часов, 12 часов, 18 часов, или другой частотой, составляющей любое целочисленное значение от около 10 минут до около 24 часов.[148] As used herein, the term "reporter gene" includes any gene genetically introduced into a cell that complements the phenotype of a stem cell. The reporter genes disclosed herein include fluorescent, luminescent, enzymatic, and resistance-conferring genes, as well as other genes that can be readily identified by those skilled in the art. In some embodiments, reporter genes are used as markers to identify specific stem cells, cardiovascular stem cells, and their differentiated progeny. In general, a reporter gene is operably linked to sequences that control its expression in a manner that depends on one or more conditions that are monitored by determining the expression of the reporter gene. In some cases, reporter gene expression can be determined in living cells. In cases where live cell reporter gene analysis is used, reporter gene expression can be monitored for a number of time points, such as 2, 3, 4, 5, 6, 8, or 10 or more time points. In some instances where live cell reporter gene assays are used, reporter gene expression is monitored at a frequency of at least about 10 to about 24 hours, such as 20 minutes, 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours. hours, 6 hours, 7 hours, 8 hours, 9 hours, 10 hours, 12 hours, 18 hours, or any other integer value from about 10 minutes to about 24 hours.

[149] Термины «субъект» и «индивид» взаимозаменяемо употребляются в данном документе и относятся к животному, например, человеку, из организма которого можно получить клетки и/или по отношению к которому применяют лечение, включая профилактическое лечение клетками, как описано в данном документе. В случае лечения тех инфекций, патологических или болезненных состояний, которые являются специфическими для конкретного животного, такого как человек, термин субъект относится к этому конкретному животному. Выражения «не относящиеся к человеку животные» и «не относящиеся к человеку млекопитающие» взаимозаменяемо употребляются в данном документе и включают таких млекопитающих, как крысы, мыши, кролики, овцы, кошки, собаки, коровы, свиньи и обезьяны. Термин «субъект» также включает любых позвоночных, включая, но не ограничиваясь этим, млекопитающих, рептилий, амфибий и рыб. При этом субъект преимущественно является млекопитающим, таким как человек, или относится к другим млекопитающим, таким как домашние млекопитающие, например, собаки, кошки, лошади и тому подобные, или сельскохозяйственным млекопитающим, например, коровам, свиньям и тому подобным.[149] The terms “subject” and “individual” are used interchangeably herein and refer to an animal, such as a human, from which cells can be obtained and/or treated, including prophylactic treatment with cells, as described herein. document. In the case of the treatment of those infections, pathological or disease states that are specific to a particular animal, such as a human, the term subject refers to that particular animal. The terms "non-human animals" and "non-human mammals" are used interchangeably herein and include mammals such as rats, mice, rabbits, sheep, cats, dogs, cows, pigs, and monkeys. The term "subject" also includes any vertebrate, including, but not limited to, mammals, reptiles, amphibians, and fish. Wherein, the subject is predominantly a mammal, such as a human, or other mammals, such as domestic mammals, such as dogs, cats, horses, and the like, or agricultural mammals, such as cows, pigs, and the like.

[150] Термины «диабет» и «сахарный диабет» взаимозаменяемо употребляются в данном документе. Согласно определению Всемирной организации здравоохранения в случае сахарного диабета диагностическое значение уровня глюкозы в плазме натощак составляет 7,0 ммоль/л (126 мг/дл) и выше (в цельной крови - 6,1 ммоль/л или 110 мг/дл) или уровень глюкозы через 2 часа после еды составляет 11,1 ммоль/л или выше (200 мг/дл или выше). Другие показатели, позволяющие предположить или указывающие на высокий риск наличия сахарного диабета, включают повышенное артериальное давление, составляющее 140/90 мм рт. ст. или выше; повышенный уровень плазменных триглицеридов (1,7 ммоль/л; 150 мг/дл) и низкий уровень холестерина липопротеинов высокой плотности (менее 0,9 ммоль/л, 35 мг/дл для мужчин; менее 1,0 ммоль/л, 39 мг/дл для женщин); центральное ожирение (у мужчин: соотношение между объемом талии и бедер превышает 0,90; у женщин: соотношение между объемом талии и бедер превышает 0,85) и/или индекс массы тела, превышающий 30 кг/м2; микроальбуминурию, при которой скорость выделения альбумина с мочой составляет 20 мкг/мин или выше, или соотношение альбумин: креатинин составляет 30 мг/г или выше). Термин диабет включает в себя все формы диабета, например, I типа, II типа и типа 1,5.[150] The terms "diabetes" and "diabetes mellitus" are used interchangeably herein. According to the World Health Organization definition, in the case of diabetes mellitus, the diagnostic value of fasting plasma glucose is 7.0 mmol/L (126 mg/dL) and higher (in whole blood - 6.1 mmol/L or 110 mg/dL) or the level glucose 2 hours after a meal is 11.1 mmol/L or higher (200 mg/dL or higher). Other indicators that suggest or indicate a high risk of diabetes include high blood pressure of 140/90 mm Hg. Art. or higher; elevated plasma triglycerides (1.7 mmol/L; 150 mg/dL) and low HDL cholesterol (less than 0.9 mmol/L, 35 mg/dL for men; less than 1.0 mmol/L, 39 mg /dl for women); central obesity (men: waist-to-hip ratio greater than 0.90; women: waist-to-hip ratio greater than 0.85) and/or a body mass index greater than 30 kg/m 2 ; microalbuminuria, in which the urinary albumin excretion rate is 20 µg/min or more, or the albumin:creatinine ratio is 30 mg/g or more). The term diabetes includes all forms of diabetes, such as type I, type II and type 1.5.

[151] Термины «обрабатывать» («лечить»), «обработка» («лечение») и т.д., употребляемые в отношении выделенной клетки, включают воздействие на клетку процесса или условия любого типа или проведение любого типа манипуляции или процедуры с клеткой. При употреблении в отношении субъекта эти термины относятся к осуществлению медицинского или хирургического ухода, наблюдения или лечения индивида. Обычно у индивида наблюдается заболевание или повреждение или имеется повышенный риск возникновения заболевания по сравнению со среднестатическим членом популяции и ему необходимы такие уход, наблюдение или лечение.[151] The terms "treat" ("treat"), "processing" ("treatment"), etc., used in relation to an isolated cell, include exposing the cell to a process or condition of any type, or performing any type of manipulation or procedure with cell. When used in relation to a subject, these terms refer to the provision of medical or surgical care, observation or treatment of an individual. Typically, an individual has a disease or injury or is at an increased risk of developing a disease compared to the average member of the population and is in need of such care, observation or treatment.

[152] Употребляемый в данном документе термин «лечение» относится к введению субъекту эффективного количества композиции так, чтобы наблюдать у субъекта ослабление по меньшей мере одного симптома заболевания или улучшение заболевания, например, благоприятные или желаемые клинические результаты. В контексте данного изобретения благоприятные или желаемые клинические результаты включают, но не ограничиваются этим, облегчение одного или более симптомов, снижение степени заболевания, стабилизацию (т.е. отсутствие ухудшения) состояния заболевания, приостановку или замедление прогрессирования заболевания, улучшение или облегчение состояния заболевания и ремиссию (как частичную, так и полную), как выявляемые, так и не выявляемые. Лечение может относиться к продлению времени жизни по сравнению с ожидаемым временем жизни без лечения. Таким образом, для специалиста в данной области техники очевидно, что лечение может приводить к улучшению болезненного состояния, но при этом не приводить к полному излечению заболевания. Употребляемый в данном документе термин «лечение» включает профилактику. В альтернативном варианте лечение является «эффективным», если прогрессирование заболевание замедляется или останавливается. «Лечение» также может означать продление времени жизни по сравнению с ожидаемым временем жизни без лечения. Нуждающиеся в лечении включают тех, у кого уже было диагностировано сердечное патологическое состояние, а также тех, для кого существует высокая вероятность развития сердечного патологического состояния вследствие генетической чувствительности или других факторов, таких как вес, режим питания и состояние здоровья.[152] As used herein, the term "treatment" refers to administering to a subject an effective amount of a composition such that the subject experiences an amelioration of at least one symptom of a disease or an improvement in the disease, eg, favorable or desired clinical results. In the context of this invention, beneficial or desirable clinical results include, but are not limited to, alleviation of one or more symptoms, reduction in the degree of the disease, stabilization (i.e., no worsening) of the state of the disease, arrest or slowing of the progression of the disease, improvement or alleviation of the state of the disease, and remission (both partial and complete), both detected and not detected. Treatment may refer to prolongation of survival compared to life expectancy without treatment. Thus, one of ordinary skill in the art will recognize that treatment may lead to an improvement in the disease state, but may not lead to a complete cure of the disease. As used herein, the term "treatment" includes prophylaxis. Alternatively, the treatment is "effective" if the progression of the disease is slowed or stopped. "Treatment" can also mean prolonging the lifespan compared to the expected lifespan without treatment. Those in need of treatment include those who have already been diagnosed with a cardiac condition as well as those who are at high risk of developing a cardiac condition due to genetic susceptibility or other factors such as weight, diet and health status.

[153] Употребляемые в данном документе термины «введение», «внесение» и «трансплантация» используются взаимозаменяемо в контексте внесения клеток, например, клеток SC-β согласно изобретению, в организм субъекта способом или путем, который приводит по меньшей мере к частичному размещению внесенных клеток в необходимом участке. Клетки, например, клетки SC-β (например, панкреатические β-клетки или панкреатические β-подобные клетки), можно имплантировать непосредственно в поджелудочную железу или, в альтернативном варианте, их можно вводить любым подходящим путем, который приводит к доставке в необходимый участок в организме субъекта, при этом по меньшей мере часть имплантированных клеток или компонентов клеток остается жизнеспособной. Период жизнеспособности клеток после введения в организм субъекта может составлять от нескольких часов, например, двадцать четыре часа, до нескольких дней и вплоть до нескольких лет. В некоторых случаях клетки также можно вводить не в поджелудочную железу, а, например, в печень или подкожно, например, в капсуле (например, микрокапсуле), чтобы сохранить имплантированные клетки в месте имплантации и избежать миграции имплантированных клеток.[153] As used herein, the terms "introduction", "introduction" and "transplantation" are used interchangeably in the context of introducing cells, for example, SC-β cells according to the invention, into the body of a subject by a method or route that results in at least partial placement introduced cells in the required area. Cells, such as SC-β cells (eg, pancreatic β-cells or pancreatic β-like cells), can be implanted directly into the pancreas or, alternatively, they can be administered by any suitable route that results in delivery to the desired site in the body of the subject, while at least part of the implanted cells or cell components remain viable. The period of viability of cells after introduction into the body of a subject can be from several hours, for example, twenty-four hours, to several days and up to several years. In some cases, the cells can also be administered not to the pancreas, but, for example, to the liver or subcutaneously, for example, in a capsule (eg, microcapsule), in order to keep the implanted cells at the implantation site and avoid the migration of the implanted cells.

[154] Употребляемые в данном документе выражения «парентеральное введение» и «вводимый парентерально» означают режимы введения, отличные от энтерального и местного введения, осуществляемые обычно путем инъекции и включающие, без ограничений, внутривенную, внутримышечную, внутриартериальную, интратекальную, интравентрикулярную, интракапсулярную, внутриглазную, интракардиальную, интрадермальную, внутрибрюшинную, транстрахеальную, подкожную, внутрикожную, внутрисуставную, субкапсулярную, субарахноидальную, интраспинальную, интрацереброспинальную и внутригрудинную инъекцию и инфузию. Употребляемые в данном документе выражения «системное введение», «вводимый системно», «периферическое введение» и «вводимый периферически» означают введение кардиоваскулярных стволовых клеток и/или их потомства, и/или соединения, и/или другого материала отличным от прямого введения в центральную нервную систему путем, так, чтобы он попадал в организм животного и подвергался метаболизму и другим подобным процессам, например, как в случае подкожного введения.[154] As used herein, the expressions "parenteral administration" and "parenterally administered" mean modes of administration other than enteral and topical administration, usually by injection and including, without limitation, intravenous, intramuscular, intraarterial, intrathecal, intraventricular, intracapsular, intraocular, intracardiac, intradermal, intraperitoneal, transtracheal, subcutaneous, intradermal, intraarticular, subcapsular, subarachnoid, intraspinal, intracerebrospinal and intrasternal injection and infusion. As used herein, the expressions "systemic administration", "systemically administered", "peripherally administered" and "peripherally administered" mean the administration of cardiovascular stem cells and/or their progeny and/or a compound and/or other material other than direct administration into the central nervous system in such a way that it enters the body of the animal and undergoes metabolism and other such processes, for example, as in the case of subcutaneous administration.

[155] Термин «ткань» относится к группе или слою специализированных клеток, которые вместе выполняют определенные функции. Термин «тканеспецифический» относится к источнику клеток из определенной ткани.[155] The term "tissue" refers to a group or layer of specialized cells that together perform certain functions. The term "tissue-specific" refers to the source of cells from a particular tissue.

[156] Термины «сниженный», «уменьшенный», «уменьшение», «снижение» или «ингибирование» в общем случае используются для обозначения снижения на статически значимую величину. При этом, во избежание сомнений, «уменьшенный», «уменьшение» или «снижение» или «ингибирование» означает снижение по меньшей мере на 10% по сравнению с контрольным уровнем, например, снижение по меньшей мере на около 20% или по меньшей мере на около 30%, или по меньшей мере на около 40%, или по меньшей мере на около 50%, или по меньшей мере на около 60%, или по меньшей мере на около 70%, или по меньшей мере на около 80%, или по меньшей мере на около 90%, или вплоть до 100% снижения включительно (т.е. отсутствие уровней по сравнению с контрольным образцом), или любое снижение, соответствующее значению в диапазоне 10-100% по сравнению с контрольным уровнем.[156] The terms "reduced", "reduced", "decrease", "decrease" or "inhibition" are generally used to mean a decrease by a statically significant amount. However, for the avoidance of doubt, "reduced", "reduction" or "reduction" or "inhibition" means a reduction of at least 10% compared to a control level, for example, a reduction of at least about 20% or at least by about 30%, or at least about 40%, or at least about 50%, or at least about 60%, or at least about 70%, or at least about 80%, or at least about 90%, or up to and including 100% reduction (i.e., no levels compared to the control), or any reduction corresponding to a value in the range of 10-100% compared to the control.

[157] Термины «повышенный», «повышать» или «увеличивать», или «активировать» в общем случае используются для обозначения повышения на статически значимую величину; во избежание сомнений, термины «повышенный», «повышать» или «увеличивать», или «активировать» означают повышение по меньшей мере на 10% по сравнению с контрольным уровнем, например, повышение по меньшей мере на около 20% или по меньшей мере на около 30%, или по меньшей мере на около 40%, или по меньшей мере на около 50%, или по меньшей мере на около 60%, или по меньшей мере на около 70%, или по меньшей мере на около 80%, или по меньшей мере на около 90%, или вплоть до 100% повышения включительно, или любое повышение, соответствующее значению в диапазоне 10-100% по сравнению с контрольным уровнем, или по меньшей мере около 2-кратное, или по меньшей мере около 3-кратное, или по меньшей мере около 4-кратное, или по меньшей мере около 5-кратное, или по меньшей мере около 10-кратное повышение, или любое повышение, соответствующее диапазону от 2-кратного до 10-кратного превышения контрольного уровня.[157] The terms "increased", "increase" or "increase" or "activate" are generally used to mean an increase by a statically significant amount; for the avoidance of doubt, the terms "increased", "increase" or "increase", or "activate" means an increase of at least 10% over a control level, e.g., an increase of at least about 20% or at least about 30%, or at least about 40%, or at least about 50%, or at least about 60%, or at least about 70%, or at least about 80%, or at least about 90%, or up to and including 100% increase, or any increase corresponding to a value in the range of 10-100% compared to the control level, or at least about 2-fold, or at least about 3- fold, or at least about 4-fold, or at least about 5-fold, or at least about 10-fold increase, or any increase corresponding to the range from 2-fold to 10-fold higher than the control level.

[158] Термин «статистически значимый» или «значительно» относится к статистической значимости и в общем случае означает двойное стандартное отклонение (2СО) концентрации маркера от нормы или ниже. Данный термин относится к статистическому свидетельству наличия разницы. Он определяется как вероятность принятия решения об отбрасывании нулевой гипотезы, когда нулевая гипотеза в действительности является истинной. Это решение часто принимают, используя р-значение.[158] The term "statistically significant" or "significantly" refers to statistical significance and generally means twice the standard deviation (2SD) of the marker concentration from or below normal. This term refers to the statistical evidence of a difference. It is defined as the probability of deciding to reject the null hypothesis when the null hypothesis is in fact true. This decision is often made using a p-value.

[159] Употребляемые в данном документе термины «содержащий» или «содержит» используются в отношении композиций, способов и их соответствующего(их) компонента(ов), которые имеют значение для данного изобретения, но также касаются включения произвольных элементов, как существенных, так и нет.[159] As used herein, the terms "comprising" or "comprises" are used in relation to compositions, methods and their respective component(s) that are relevant to this invention, but also refer to the inclusion of arbitrary elements, both essential and and no.

[160] Употребляемый в данном документе термин «состоит преимущественно из» относится к тем элементам, которые необходимы для данного варианта реализации изобретения. Термин допускает наличие дополнительных элементов, которые не оказывают существенного влияния на основную(ые) или функциональную(ые) характеристику(и) этого варианта реализации изобретения.[160] As used herein, the term "consists predominantly of" refers to those elements that are necessary for this embodiment of the invention. The term allows for the presence of additional elements that do not significantly affect the main(s) or functional(s) characteristic(s) of this embodiment of the invention.

[161] Термин «состоящий из» относится к описанным в данном документе композициям, способам и их соответствующим компонентам, которые не включают в себя элементы, не приведенные в этом описании варианта реализации изобретения.[161] The term "consisting of" refers to the compositions, methods, and their respective components described herein, which do not include elements not listed in this description of an embodiment of the invention.

[162] В описании изобретения и прилагающейся формуле изобретения употребление формы единственного числа включает отсылку на множественное число, если иное четко не предусмотрено контекстом. Таким образом, например, отсылка на «способ» относится к одному или более способам и/или этапам описываемого в данном документе способа, что становится очевидным для специалистов в данной области техники после прочтения описания изобретения и т.д.[162] In the description of the invention and the accompanying claims, the use of the singular form includes reference to the plural, unless otherwise clearly provided by the context. Thus, for example, reference to "method" refers to one or more of the methods and/or steps of the method described herein, as will become apparent to those skilled in the art upon reading the specification, etc.

[163] Стволовые клетки[163] Stem Cells

[164] Стволовые клетки - это клетки, которые сохраняют способность к самообновлению посредством митотического клеточного деления и могут дифференцироваться в широкий диапазон специализированных типов клеток. Двумя основными типами стволовых клеток млекопитающих являются: эмбриональные стволовые (ES) клетки, которые находятся в бластоцистах, и взрослые стволовые клетки, которые находятся в тканях взрослого организма. В развивающемся эмбрионе стволовые клетки могут дифференцироваться во все специализированные эмбриональные ткани. Во взрослых организмах стволовые клетки и клетки-предшественники служат системой репарации организма, восполняя популяцию специализированных клеток, а также поддерживают нормальное обновление регенеративных органов, таких как кровь, кожа или ткани кишечника. Плюрипотентные стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки, происходящие из любого из трех зародышевых слоев.[164] Stem cells are cells that retain the ability to self-renew through mitotic cell division and can differentiate into a wide range of specialized cell types. The two main types of mammalian stem cells are embryonic stem (ES) cells, which are found in blastocysts, and adult stem cells, which are found in adult tissues. In the developing embryo, stem cells can differentiate into all specialized embryonic tissues. In adult organisms, stem cells and progenitor cells serve as the body's repair system, replenishing a population of specialized cells, and also support the normal renewal of regenerative organs such as blood, skin, or intestinal tissue. Pluripotent stem cells can differentiate into cells derived from any of the three germ layers.

[165] Хотя определенные варианты реализации изобретения описаны ниже в связи с применением стволовых клеток для получения клеток SC-β (например, панкреатических β-клеток или β-подобных клеток) или их предшественников, вместо или вместе со стволовыми клетками можно использовать зародышевые клетки для получения по меньшей мере одной клетки SC-β при помощи протоколов, аналогичных описанным в данном документе иллюстративным протоколам. Подходящие зародышевые клетки можно получить, например, из примордиальных клеток, которые присутствуют в человеческом эмбриональном материале, взятом приблизительно через 8-11 недель после последнего менструального цикла. Иллюстративные способы получения зародышевых клеток описаны, например, в Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998 и патенте США №6090622.[165] Although certain embodiments of the invention are described below in connection with the use of stem cells to produce SC-β cells (e.g., pancreatic β-cells or β-like cells) or their progenitors, germ cells can be used instead of or together with stem cells to obtaining at least one SC-β cell using protocols similar to the exemplary protocols described herein. Suitable germ cells can be obtained, for example, from primordial cells that are present in human embryonic material taken approximately 8-11 weeks after the last menstrual cycle. Illustrative methods for obtaining germ cells are described, for example, in Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. sci. USA 95:13726, 1998 and US Pat. No. 6,090,622.

[166] Клетки ES, например, человеческие эмбриональные стволовые клетки (hESC) или мышиные эмбриональные стволовые клетки (mESC) со способностью к практически бесконечной репликации и возможностью дифференцироваться в большинство типов клеток представляют собой в принципе неограниченный стартовый материал для генерации дифференцированных клеток для клинической терапии (http://stemcells.nih.gov/info/scireport/2006report.htm, 2006). Одним из возможных применений клеток ES является получение новых панкреатических β-клеток для заместительной клеточной терапии диабета I типа путем получения энтодермы, например, дефинитивной энтодермы, из, например, hESC, и дальнейшей дифференцировки дефинитивной энтодермы по меньшей мере в одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника, а затем дифференцировки по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β.[166] ES cells, such as human embryonic stem cells (hESC) or mouse embryonic stem cells (mESC), with the ability to replicate almost endlessly and differentiate into most cell types, represent in principle an unlimited starting material for generating differentiated cells for clinical therapy. (http://stemcells.nih.gov/info/scireport/2006report.htm, 2006). One possible application of ES cells is to generate new pancreatic β-cells for cell replacement therapy of type I diabetes by obtaining endoderm, e.g. definitive endoderm, from e.g. hESC, and further differentiation of definitive endoderm into at least one insulin-positive endocrine cell. or its precursor, and then differentiating at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor into an SC-β cell.

[167] hESC описаны, например, в Cowan et al. (N Engl. J. Med. 350:1353, 2004) и Thomson et al. (Science 282:1145, 1998); эмбриональные стволовые клетки других приматов, стволовые клетки макака-резуса (Thomson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7844, 1995), стволовые клетки мармозетки (Thomson et al., Biol. Reprod. 55:254, 1996) и человеческие эмбриональные зародышевые (hEG) клетки (Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998) также можно применять в описанных в данном документе способах. mESC описаны, например, в Tremml et al. (Curr Protoc Stem Cell Biol. Chapter 1: Unit 1С.4, 2008). Стволовые клетки могут быть, например, унипотентными, тотипотентными, мультипотентными или плюрипотентными. В некоторых примерах в раскрытых в данном документе способах можно применять любые полученные от приматов клетки, которые способны давать потомство, которые являются производными по меньшей мере одного зародышевого слоя или всех трех зародышевых слоев.[167] hESCs are described, for example, in Cowan et al. (N Engl. J. Med. 350:1353, 2004) and Thomson et al. (Science 282:1145, 1998); embryonic stem cells from other primates, rhesus monkey stem cells (Thomson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7844, 1995), marmoset stem cells (Thomson et al., Biol. Reprod. 55:254, 1996) and human embryonic germ (hEG) cells (Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998) can also be used in the methods described herein. mESCs are described, for example, in Tremml et al. (Curr Protoc Stem Cell Biol. Chapter 1: Unit 1C.4, 2008). Stem cells can be, for example, unipotent, totipotent, multipotent, or pluripotent. In some examples, the methods disclosed herein can use any primate-derived cells that are capable of producing offspring that are derived from at least one germ layer or all three germ layers.

[168] В некоторых примерах клетки ES могут быть выделены, например, так, как описано в Cowan et al. (N Engl. J. Med. 350:1353, 2004) и патенте США №5843780, а также в Thomson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7844, 1995. Например, hESC можно получить из клеток человеческих бластоцист, используя способы, описанные в Thomson et al. (патент США No. 6,200,806; Science 282:1145, 1998; Curr. Top. Dev. Biol. 38:133 ff., 1998) и Reubinoff et al., Nature Biotech. 18:399, 2000. Эквивалентные hESC типы клеток включают их плюрипотентные производные, такие как клетки, подобные клеткам первичной эктодермы (EPL), как изложено, например, в WO 01/51610 (Bresagen). hESC также можно получить из человеческих предимплантационных эмбрионов. В альтернативном варианте можно использовать in vitro оплодотворенные (IVF) эмбрионы или можно выращивать одноклеточные человеческие эмбрионы до стадии бластоцисты (Bongso et al., Hum Reprod 4: 706, 1989). Эмбрионы культивируют до достижения стадии бластоцисты в среде G1.2 и G2.2 (Gardner et al., Fertil. Steril. 69:84, 1998). Из сформированных бластоцист удаляют блестящую оболочку путем кратковременного воздействия проназой (Sigma). Внутреннюю клеточную массу можно выделить при помощи иммунохирургии, во время которой бластоцисты на протяжении 30 мин подвергают воздействию 1:50 раствора кроличьей античеловеческой антисыворотки к клеткам селезенки, затем трижды на протяжении 5 мин промывают в DMEM и на протяжении 3 мин подвергают воздействию 1:5 раствора комплемента морской свинки (Gibco) (Solter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 72:5099, 1975). После двух дополнительных промываний в DMEM лизированные клетки трофэктодермы удаляют из интактной внутренней клеточной массы (ВКМ) путем осторожного пипетирования, а ВКМ высевают на питающие слои mEF. Через 9-15 дней продукт разрастания внутренней клеточной массы можно разделять на группы путем обработки не содержащим кальция и магния фосфатно-солевым буфером (PBS) с 1 мМ ЭДТА, путем обработки диспазой или трипсином или путем механического разделения при помощи микропипетки; а затем пересевать на mEF в свежую среду. Растущие колонии, обладающие недифференцированной морфологией, можно по отдельности собирать при помощи микропипетки, механически разделять на группы и пересевать. ES-подобная морфология имеет характеристики компактных колоний с очевидно высоким соотношением между ядром и цитоплазмой и ярко выраженными ядрышками. Затем полученные в результате hESC можно обычным образом разделять каждые 1-2 недели, например, путем кратковременной обработки трипсином, обработки PBS Дульбекко (содержащим 2 мМ ЭДТА), обработки коллагеназой типа IV (около 200 Е/мл; Gibco) или путем сбора отдельных колоний при помощи микропипетки. В некоторых примерах оптимальные размеры групп составляют около 50-100 клеток. mESC можно получить, используя способы, описанные, например, в Conner et al. (Curr. Prot. in Mol. Biol. Unit 23.4, 2003).[168] In some examples, ES cells can be isolated, for example, as described in Cowan et al. (N Engl. J. Med. 350:1353, 2004) and US Pat. No. 5,843,780, and Thomson et al., Proc. Natl. Acad. sci. USA 92:7844, 1995. For example, hESC can be obtained from human blastocyst cells using the methods described in Thomson et al. (U.S. Patent No. 6,200,806; Science 282:1145, 1998; Curr. Top. Dev. Biol. 38:133 ff., 1998) and Reubinoff et al., Nature Biotech. 18:399, 2000. HESC-equivalent cell types include their pluripotent derivatives, such as cells like primary ectoderm (EPL) cells, as set forth, for example, in WO 01/51610 (Bresagen). hESC can also be obtained from human pre-implantation embryos. Alternatively, in vitro fertilized (IVF) embryos may be used, or single-celled human embryos may be grown to the blastocyst stage (Bongso et al., Hum Reprod 4: 706, 1989). Embryos are cultured to the blastocyst stage in G1.2 and G2.2 media (Gardner et al., Fertil. Steril. 69:84, 1998). The zona pellucida is removed from the formed blastocysts by short exposure to pronase (Sigma). The internal cell mass can be isolated by immunosurgery, during which the blastocysts are exposed for 30 minutes to a 1:50 solution of rabbit anti-human antiserum against spleen cells, then washed three times for 5 minutes in DMEM and exposed to a 1:5 solution for 3 minutes. guinea pig complement (Gibco) (Solter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 72:5099, 1975). After two additional washes in DMEM, lysed trophectoderm cells are removed from the intact inner cell mass (ECM) by gentle pipetting, and the ECM is seeded onto mEF feed sheets. After 9-15 days, the outgrowth of the inner cell mass can be grouped by treatment with calcium- and magnesium-free phosphate-buffered saline (PBS) with 1 mM EDTA, by treatment with dispase or trypsin, or by mechanical separation using a micropipette; and then subcult on mEF to fresh medium. Growing colonies with undifferentiated morphology can be collected individually with a micropipette, mechanically grouped and subcultured. The ES-like morphology has the characteristics of compact colonies with an apparently high nucleus-to-cytoplasm ratio and prominent nucleoli. The resulting hESCs can then be routinely separated every 1-2 weeks, e.g., by short trypsin treatment, Dulbecco's PBS treatment (containing 2 mM EDTA), type IV collagenase treatment (about 200 U/mL; Gibco), or by picking single colonies. using a micropipette. In some examples, optimal group sizes are about 50-100 cells. mESC can be obtained using the methods described, for example, in Conner et al. (Curr. Prot. in Mol. Biol. Unit 23.4, 2003).

[169] Эмбриональные стволовые клетки могут быть выделены из бластоцист представителей приматов (патент США №5843780; Thomson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7844, 1995). Человеческие эмбриональные стволовые (hES) можно получить из клеток человеческих бластоцист, используя способы, описанные в Thomson et al. (патент США №6200806; Science 282:1145, 1998; Curr. Top. Dev. Biol. 38:133 ff., 1998) и в Reubinoff et al, Nature Biotech. 18:399, 2000. Эквивалентные hES клеткам типы клеток включают их плюрипотентные производные, такие как клетки, подобные клеткам первичной эктодермы (EPL), как изложено, например, в WO 01/51610 (Bresagen).[169] Embryonic stem cells can be isolated from primate blastocysts (US Pat. No. 5,843,780; Thomson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7844, 1995). Human embryonic stem (hES) can be obtained from human blastocyst cells using the methods described in Thomson et al. (US patent No. 6200806; Science 282:1145, 1998; Curr. Top. Dev. Biol. 38:133 ff., 1998) and in Reubinoff et al, Nature Biotech. 18:399, 2000. HES cell-equivalent cell types include their pluripotent derivatives, such as cells like primary ectoderm cells (EPL), as set forth, for example, in WO 01/51610 (Bresagen).

[170] В некоторых альтернативных вариантах реализации изобретения клетки hES можно получить из человеческих предимплантационных эмбрионов. В альтернативном варианте можно использовать in vitro оплодотворенные (IVF) эмбрионы или можно выращивать одноклеточные человеческие эмбрионы до стадии бластоцисты (Bongso et al., Hum Reprod 4: 706, 1989). Эмбрионы культивируют до достижения стадии бластоцисты в среде G1.2 и G2.2 (Gardner et al., Fertil. Steril. 69:84, 1998). Из сформированных бластоцист удаляют блестящую оболочку путем кратковременного воздействия проназой (Sigma). Внутреннюю клеточную массу выделяют при помощи иммунохирургии, во время которой бластоцисты на протяжении 30 мин подвергают воздействию 1:50 раствора кроличьей античеловеческой антисыворотки к клеткам селезенки, затем трижды на протяжении 5 мин промывают в DMEM и на протяжении 3 мин подвергают воздействию 1:5 раствора комплемента морской свинки (Gibco) (Sorter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 72:5099, 1975). После двух дополнительных промываний в DMEM лизированные клетки трофэктодермы удаляют из интактной внутренней клеточной массы (ВКМ) путем осторожного пипетирования, а ВКМ высевают на питающие слои mEF.[170] In some alternative embodiments of the invention, hES cells can be obtained from human pre-implantation embryos. Alternatively, in vitro fertilized (IVF) embryos may be used, or single-celled human embryos may be grown to the blastocyst stage (Bongso et al., Hum Reprod 4: 706, 1989). Embryos are cultured to the blastocyst stage in G1.2 and G2.2 media (Gardner et al., Fertil. Steril. 69:84, 1998). The zona pellucida is removed from the formed blastocysts by short exposure to pronase (Sigma). The inner cell mass is isolated by immunosurgery, during which the blastocysts are exposed for 30 min to a 1:50 solution of rabbit anti-human antiserum against spleen cells, then washed three times for 5 min in DMEM and exposed to a 1:5 solution of complement for 3 min. guinea pig (Gibco) (Sorter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 72:5099, 1975). After two additional washes in DMEM, lysed trophectoderm cells are removed from the intact inner cell mass (ECM) by gentle pipetting, and the ECM is seeded onto mEF feed sheets.

[171] Через 9-15 дней продукт разрастания внутренней клеточной массы разделяют на группы путем обработки не содержащим кальция и магния фосфатно-солевым буфером (PBS) с 1 мМ ЭДТА, путем обработки диспазой или трипсином или путем механического разделения при помощи микропипетки; а затем пересевают на mEF в свежую среду. Растущие колонии, обладающие недифференцированной морфологией, по отдельности собирают при помощи микропипетки, механически разделяют на группы и пересевают. ES-подобная морфология имеет характеристики компактных колоний с очевидно высоким соотношением между ядром и цитоплазмой и ярко выраженными ядрышками. Затем полученные в результате клетки ES обычным образом разделяют каждые 1-2 недели путем кратковременной обработки трипсином, обработки PBS Дульбекко (содержащим 2 мМ ЭДТА), обработки коллагеназой типа IV (~200 Е/мл; Gibco) или путем сбора отдельных колоний при помощи микропипетки. Оптимальные размеры групп составляют около 50-100 клеток.[171] After 9-15 days, the outgrowth of the inner cell mass is divided into groups by treatment with calcium and magnesium-free phosphate-buffered saline (PBS) with 1 mm EDTA, by treatment with dispase or trypsin, or by mechanical separation using a micropipette; and then subcultured to mEF in fresh medium. Growing colonies with undifferentiated morphology are collected individually with a micropipette, mechanically divided into groups and subcultured. The ES-like morphology has the characteristics of compact colonies with an apparently high nucleus-to-cytoplasm ratio and prominent nucleoli. The resulting ES cells are then routinely separated every 1-2 weeks by brief trypsin treatment, Dulbecco's PBS treatment (containing 2 mM EDTA), type IV collagenase ( ~ 200 U/mL; Gibco), or by collecting single colonies using a micropipette. . The optimal group sizes are about 50-100 cells.

[172] В некоторых вариантах реализации изобретения человеческие эмбриональные зародышевые клетки (hEG) представляют собой плюрипотентные стволовые клетки, которые можно использовать в описанных в данном документе способах для дифференцировки в клетки первичной энтодермы. hEG клетки можно получить из примордиальных клеток, которые присутствуют в человеческом эмбриональном материале, взятом приблизительно через 8-11 недель после последнего менструального цикла. Подходящие способы получения описаны в Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998 и патенте США №6090622, которые в полном объеме включены в данный документ посредством ссылки.[172] In some embodiments, human embryonic germ cells (hEG) are pluripotent stem cells that can be used in the methods described herein to differentiate into primary endoderm cells. hEG cells can be obtained from primordial cells that are present in human fetal material taken approximately 8-11 weeks after the last menstrual cycle. Suitable preparation methods are described in Shamblott et al., Proc. Natl. Acad. sci. USA 95:13726, 1998 and US Pat. No. 6,090,622, which are incorporated herein by reference in their entirety.

[173] Вкратце, половые тяжи обрабатывают так, чтобы сформировать дезагрегированные клетки. Среда для выращивания EG состоит из DMEM, 4500 мг/л D-глюкозы, 2200 мг/л мМ NaHCO3; 15% подходящей ES фетальной телячьей сыворотки (BRL); 2 мМ глутамина (BRL); 1 мМ пирувата натрия (BRL); 1000-2000 Е/мл человеческого рекомбинантного фактора, ингибирующего лейкемию (LIF, Genzyme); 1-2 нг/мл человеческого рекомбинантного bFGF (Genzyme); и 10 мкМ форсколина (в 10% ДМСО). Девяностошестилуночные планшеты для тканевого культивирования покрывают субконфлюэнтным слоем питающих клеток (например, клеток STO, АТСС № CRL 1503), культивируют на протяжении 3 дней в модифицированной среде для выращивания EG, не содержащей LIF, bFGF или форсколин, в каждую из лунок добавляют ~0,2 мл инактивированной γ-облучением в 5000 рад суспензии первичных зародышевых клеток (ПЗК). Первый пассаж завершают через 7-10 дней в среде для выращивания EG, перенося содержимое каждой лунки в одну из лунок 24-луночного планшета для культивирования, предварительно обработанного облученными мышиными фибробластами STO. Клетки культивируют с ежедневным замещением среды до момента наблюдения клеточной морфологии, соответствующей EG клеткам, как правило, это происходит через 7-30 дней или 1-4 пассажа.[173] Briefly, sex cords are processed to form disaggregated cells. EG growth medium consists of DMEM, 4500 mg/l D-glucose, 2200 mg/l mM NaHCO 3 ; 15% suitable ES fetal bovine serum (BRL); 2 mM glutamine (BRL); 1 mM sodium pyruvate (BRL); 1000-2000 U/ml human recombinant leukemia inhibitory factor (LIF, Genzyme); 1-2 ng/ml human recombinant bFGF (Genzyme); and 10 μM forskolin (in 10% DMSO). Ninety-six well tissue culture plates are coated with a subconfluent layer of feeder cells (e.g., STO cells, ATCC # CRL 1503), cultured for 3 days in modified EG growth medium containing no LIF, bFGF, or forskolin, ~ 0. 2 ml of inactivated γ-irradiation in 5000 rad suspension of primary germ cells (PGC). The first passage is completed after 7-10 days in EG growth medium by transferring the contents of each well to one of the wells of a 24-well culture plate pretreated with irradiated STO mouse fibroblasts. Cells are cultured with daily medium replacement until a cell morphology consistent with EG cells is observed, typically after 7-30 days or 1-4 passages.

[174] В определенных примерах перед обработкой по меньшей мере одним фактором созревания β-клеток в соответствии с раскрытыми в данном документе способами стволовые клетки могут быть недифференцированными (например, клетка, не относящаяся к конкретной линии дифференцировки), в то время как в других примерах может быть желательно дифференцировать стволовые клетки в один или более промежуточных типов клеток перед обработкой по меньшей мере одним фактором созревания β-клеток, описанным в данном документе. Например, стволовые клетки могут демонстрировать морфологические, биологические или физические характеристики недифференцированных клеток, по которым их можно отличить от дифференцированных клеток эмбриона или зрелого организма. В некоторых примерах недифференцированные клетки могут проявляться в двух измерениях при наблюдении в микроскоп колоний клеток с высоким значением соотношения ядро/цитоплазма и ярко выраженными ядрышками. Стволовые клетки могут быть сами по себе (например, при фактическом отсутствии каких-либо недифференцированных клеток) или их можно использовать в присутствии дифференцированных клеток. В определенных примерах стволовые клетки можно культивировать в присутствии подходящих питательных веществ и, необязательно, других клеток, так, чтобы стволовые клетки могли расти и, необязательно, дифференцироваться. Например, в культуре могут находиться эмбриональные фибробласты или подобные фибробластам клетки, чтобы способствовать росту стволовых клеток. Фибробласты могут присутствовать на одном из этапов роста стволовых клеток, но не обязательно на всех этапах. Например, фибробласты можно добавлять в культуры стволовых клеток на первом этапе культивирования и не добавлять в культуры стволовых клеток на одном или более из последующих этапов культивирования.[174] In certain examples, prior to treatment with at least one β-cell maturation factor in accordance with the methods disclosed herein, the stem cells may be undifferentiated (e.g., a cell not related to a particular lineage), while in other examples it may be desirable to differentiate stem cells into one or more intermediate cell types prior to treatment with at least one β-cell maturation factor described herein. For example, stem cells may display morphological, biological, or physical characteristics of undifferentiated cells by which they can be distinguished from differentiated cells of an embryo or mature organism. In some instances, undifferentiated cells may appear in two dimensions when viewed microscopically in colonies of cells with a high nucleus/cytoplasm ratio and prominent nucleoli. Stem cells can be on their own (eg, in the virtual absence of any undifferentiated cells) or they can be used in the presence of differentiated cells. In certain instances, stem cells can be cultured in the presence of suitable nutrients and optionally other cells so that the stem cells can grow and optionally differentiate. For example, embryonic fibroblasts or fibroblast-like cells may be present in culture to promote stem cell growth. Fibroblasts may be present at one of the stages of stem cell growth, but not necessarily at all stages. For example, fibroblasts can be added to stem cell cultures in the first culture step and not added to stem cell cultures in one or more of the subsequent culture steps.

[175] Стволовые клетки, применяемые во всех аспектах настоящего изобретения, могут представлять собой любые клетки, полученные из любого типа ткани (например, эмбриональной ткани, такой как фетальная или префетальная ткань, или ткани взрослого организма), при этом стволовые клетки характеризуются способностью в соответствующих условиях давать потомство, принадлежащее разным типам клеток, например, производным по меньшей мере одного из 3 зародышевых слоев (энтодермы, мезодермы и эктодермы). Эти типы клеток могут находиться в форме стабильной клеточной линии или они могут быть напрямую получены из первичной эмбриональной ткани и использованы непосредственно для дифференцировки. Включены клетки, приведенные в реестре человеческих эмбриональных стволовых клеток НИЗ, например, hESBGN-01, hESBGN-02, hESBGN-03, hESBGN-04 (BresaGen, Inc.); HES-1, HES-2, HES-3, HES-4, HES-5, HES-6 (ES Cell International); Miz-hES1 (MizMedi Hospital-Seoul National University); HSF-1, HSF-6 (University of California at San Francisco); и H1, H7, H9, H13, H14 (Wisconsin Alumni Research Foundation (WiCell Research Institute)). В некоторых вариантах реализации изобретения источник человеческих стволовых клеток или плюрипотентных стволовых клеток, используемых для химически индуцированной дифференцировки в зрелые инсулин-позитивные клетки, не связан с разрушением человеческого эмбриона.[175] Stem cells used in all aspects of the present invention can be any cell derived from any type of tissue (for example, embryonic tissue such as fetal or prefetal tissue, or adult tissues), and the stem cells are characterized by the ability to appropriate conditions to give offspring belonging to different types of cells, for example, derivatives of at least one of 3 germ layers (endoderm, mesoderm and ectoderm). These cell types may be in the form of a stable cell line, or they may be directly obtained from primary embryonic tissue and used directly for differentiation. Included are cells listed in the NIH human embryonic stem cell registry, eg hESBGN-01, hESBGN-02, hESBGN-03, hESBGN-04 (BresaGen, Inc.); HES-1, HES-2, HES-3, HES-4, HES-5, HES-6 (ES Cell International); Miz-hES1 (MizMedi Hospital-Seoul National University); HSF-1, HSF-6 (University of California at San Francisco); and H1, H7, H9, H13, H14 (Wisconsin Alumni Research Foundation (WiCell Research Institute)). In some embodiments of the invention, the source of human stem cells or pluripotent stem cells used for chemically induced differentiation into mature insulin-positive cells is not associated with the destruction of the human embryo.

[176] В другом варианте реализации изобретения стволовые клетки могут быть выделены из ткани, включая солидную ткань. В некоторых вариантах реализации изобретения ткань представляет собой кожную, жировую ткань (например, жировую клетчатку), мышечную ткань, сердце или сердечную ткань. В других вариантах реализации изобретения ткань представляет собой, без ограничений, например, пуповинную кровь, плаценту, костный мозг или хрящ.[176] In another embodiment, stem cells can be isolated from tissue, including solid tissue. In some embodiments of the invention, the tissue is skin, adipose tissue (eg, adipose tissue), muscle tissue, heart, or cardiac tissue. In other embodiments of the invention, the tissue is, without limitation, for example, cord blood, placenta, bone marrow, or cartilage.

[177] Представляющие интерес стволовые клетки также включают эмбриональные клетки разных типов, примером которых могут служить человеческие эмбриональные стволовые (hES) клетки, описанные в Thomson et al. (1998) Science 282:1145; эмбриональные стволовые клетки других приматов, такие как стволовые клетки макака-резуса (Thomson et al. (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7844); стволовые клетки мармозетки (Thomson et al. (1996) Biol. Reprod. 55:254); и человеческие эмбриональные зародышевые (hEG) клетки (Shambloft et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998). Также интерес представляют стволовые клетки, принадлежащие определенной линии дифференцировки, такие как мезодермальные стволовые клетки и другие ранние кардиогенные клетки (смотрите Reyes et al. (2001) Blood 98:2615-2625; Eisenberg & Bader (1996) Circ Res. 78(2):205-16; и т.д.). Эти стволовые клетки могут быть получены от любых видов млекопитающих, например, от человека, лошадей, жвачных, свиней, собак, кошек, грызунов, например, мышей, крыс, хомяков, приматов и т.д. В некоторых вариантах реализации изобретения человеческий эмбрион не подвергают разрушению для получения источника плюрипотентной клетки, используемой в способах и композициях, раскрытых в данном документе.[177] Stem cells of interest also include different types of embryonic cells, exemplified by the human embryonic stem (hES) cells described in Thomson et al. (1998) Science 282:1145; embryonic stem cells from other primates, such as rhesus monkey stem cells (Thomson et al. (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7844); marmoset stem cells (Thomson et al. (1996) Biol. Reprod. 55:254); and human embryonic germ (hEG) cells (Shambloft et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13726, 1998). Also of interest are lineage-specific stem cells such as mesodermal stem cells and other early cardiogenic cells (see Reyes et al. (2001) Blood 98:2615-2625; Eisenberg & Bader (1996) Circ Res. 78(2) :205-16; etc.). These stem cells can be obtained from any mammalian species, such as humans, horses, ruminants, pigs, dogs, cats, rodents, such as mice, rats, hamsters, primates, etc. In some embodiments of the invention, the human embryo is not subjected to destruction to obtain a source of pluripotent cells used in the methods and compositions disclosed herein.

[178] Клетки ES считаются недифференцированными, если они не принадлежат конкретной линии дифференцировки. Такие клетки демонстрируют морфологические характеристики, которые отличают их от дифференцированных клеток эмбриона или взрослого организма. Специалисты в данной области техники легко определят недифференцированные клетки ES, которые, как правило, проявляются в двух измерениях при наблюдении в микроскоп колоний клеток с высоким значением соотношения ядро/цитоплазма и ярко выраженными ядрышками. Недифференцированные клетки ES экспрессируют гены, которые можно использовать в качестве маркеров для определения наличия недифференцированных клеток, и чьи полипептидные продукты можно использовать в качестве маркеров для негативной селекции. Например, смотрите заявку на патент США №2003/0224411 A1; Bhattacharya (2004) Blood 103(8):2956-64; и Thomson (1998), выше, каждая из которых включена в данный документ посредством ссылки. Линии человеческих клеток ES экспрессируют маркеры клеточной поверхности, которые характерны для недифференцированных клеток ES обезьян и клеток ES человека, включая стадиеспецифический эмбриональный антиген (SSEA)-3, SSEA-4, TRA-1-60, TRA-1-81 и щелочную фосфатазу. Гликолипид глобо-серии GL7, который несет эпитоп SSEA-4, образуется путем добавления сиаловой кислоты к гликолипиду глобо-серии GbS, который несет эпитоп SSEA-3. Таким образом, GL7 вступает в реакцию с антителами как к SSEA-3, так и к SSEA-4. Линии недифференцированных человеческих клеток ES не окрашиваются SSEA-1, но дифференцированные клетки интенсивно окрашиваются SSEA-I. Способы пролиферации hES клеток в недифференцированной форме описаны в WO 99/20741, WO 01/51616 и WO 03/020920.[178] ES cells are considered undifferentiated if they do not belong to a particular lineage. Such cells exhibit morphological characteristics that distinguish them from differentiated embryonic or adult cells. Those skilled in the art will readily recognize undifferentiated ES cells, which typically appear in two dimensions when viewed microscopically in colonies of cells with a high nucleus/cytoplasm ratio and prominent nucleoli. Undifferentiated ES cells express genes that can be used as markers to detect the presence of undifferentiated cells and whose polypeptide products can be used as markers for negative selection. For example, see US Patent Application No. 2003/0224411 A1; Bhattacharya (2004) Blood 103(8):2956-64; and Thomson (1998), supra, each of which is incorporated herein by reference. Human ES cell lines express cell surface markers that are characteristic of undifferentiated monkey ES cells and human ES cells, including stage-specific embryonic antigen (SSEA)-3, SSEA-4, TRA-1-60, TRA-1-81, and alkaline phosphatase. The GL7 globo-series glycolipid, which carries the SSEA-4 epitope, is formed by adding sialic acid to the GbS globo-series glycolipid, which carries the SSEA-3 epitope. Thus, GL7 reacts with both SSEA-3 and SSEA-4 antibodies. Undifferentiated human ES cell lines do not stain with SSEA-1, but differentiated cells stain strongly with SSEA-I. Methods for the proliferation of hES cells in undifferentiated form are described in WO 99/20741, WO 01/51616 and WO 03/020920.

[179] Смесь клеток из подходящего источника эндотелиальных, мышечных и/или нервных стволовых клеток можно получить от млекопитающего-донора известными в данной области техники способами. Подходящим источником является гематопоэтическое микроокружение. Например, у пациента можно набирать циркулирующую периферическую кровь, предпочтительно мобилизованную (т.е. стимулированную). В альтернативном варианте можно получить костный мозг от млекопитающего, например пациента-человека, проходящего аутотрансплантацию. В некоторых вариантах реализации изобретения стволовые клетки можно получить из жировой ткани субъектов, например, при помощи CELUTION™ SYSTEM от Cytori, как раскрыто в патентах США №7390484 и 7429488, которые в полном объеме включены в данный документ посредством ссылки.[179] A mixture of cells from a suitable source of endothelial, muscle and/or neural stem cells can be obtained from a mammalian donor by methods known in the art. A suitable source is the hematopoietic microenvironment. For example, circulating peripheral blood, preferably mobilized (ie, stimulated), can be collected from a patient. Alternatively, bone marrow may be obtained from a mammal, such as a human patient undergoing autotransplantation. In some embodiments, stem cells can be obtained from the adipose tissue of subjects, for example, using the Cytori CELUTION™ SYSTEM as disclosed in US Pat.

[180] В некоторых вариантах реализации изобретения в раскрытых в данном документе способах применяют человеческие клетки пуповинной крови (HUCBC). Человеческие клетки UBC считаются богатым источником гематопоэтических и мезенхимальных клеток-предшественников (Broxmeyer et al., 1992 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:4109-4113). Ранее пуповинная и плацентарная кровь считались побочными продуктами, обычно сопровождающими рождение ребенка. Клетки пуповинной крови используют как источник трансплантируемых стволовых клеток и клеток-предшественников и как источник репопулирующих клеток костного мозга для лечения злокачественных заболеваний (т.е. острой лимфоидной лейкемии, острой миелоидной лейкемии, хронической миелоидной лейкемии, миелодиспластического синдрома и нейробластомы) и незлокачественных заболеваний, таких как анемия Фанкони и апластическая анемия (Kohli-Kumar et al., 1993 Br. J. Haematol. 85:419-422; Wagner et al., 1992 Blood 79; 1874-1881; Lu et al., 1996 Crit. Rev. Oncol. Hematol 22:61-78; Lu et al., 1995 Cell Transplantation 4:493-503). Важным преимуществом HUCBC является незрелый иммунитет этих клеток, очень сходный с фетальными клетками, что существенно снижает риск отторжения организмом-хозяином (Taylor & Bryson, 1985J. Immunol. 134:1493-1497). Человеческая пуповинная кровь содержит мезенхимальные и гематопоэтические клетки-предшественники, а также эндотелиальные клетки-предшественники, которые можно экспансировать в тканевой культуре (Broxmeyer et al., 1992 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:4109-4113; Kohli-Kumar et al., 1993 Br. J. Haematol. 85:419-422; Wagner et al., 1992 Blood 79; 1874-1881; Lu et al., 1996 Crit. Rev. Oncol. Hematol 22:61-78; Lu et al., 1995 Cell Transplantation 4:493-503; Taylor & Bryson, 1985J. Immunol. 134:1493-1497 Broxmeyer, 1995 Transfusion 35:694-702; Chen et al., 2001 Stroke 32:2682-2688; Nieda et al., 1997 Br. J. Haematology 98:775-777; Erices et al., 2000 Br. J. Haematology 109:235-242). Общее содержание гематопоэтических клеток-предшественников в пуповинной крови равно или превышает содержание в костном мозге и, кроме того, количество высокопролиферативных гематопоэтических клеток в восемь раз выше в HUCBC чем в костном мозге и они экспрессируют гематопоэтические маркеры, такие как CD14, CD34 и CD45 (Sanchez-Ramos et al., 2001 Exp. Neur. 171:109-115; Bicknese et al., 2002 Cell Transplantation 11:261-264; Lu et al., 1993 J. Exp Med. 178:2089-2096).[180] In some embodiments, the methods disclosed herein use human umbilical cord blood cells (HUCBC). Human UBC cells are considered a rich source of hematopoietic and mesenchymal progenitor cells (Broxmeyer et al., 1992 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:4109-4113). Previously, cord and placental blood were considered by-products that usually accompany the birth of a child. Cord blood cells are used as a source of transplantable stem and progenitor cells and as a source of repopulating bone marrow cells for the treatment of malignant diseases (i.e., acute lymphoid leukemia, acute myeloid leukemia, chronic myeloid leukemia, myelodysplastic syndrome, and neuroblastoma) and non-malignant diseases, such as Fanconi anemia and aplastic anemia (Kohli-Kumar et al., 1993 Br. J. Haematol. 85:419-422; Wagner et al., 1992 Blood 79; 1874-1881; Lu et al., 1996 Crit. Rev Oncol Hematol 22:61-78; Lu et al., 1995 Cell Transplantation 4:493-503). An important advantage of HUCBC is the immature immunity of these cells, very similar to fetal cells, which greatly reduces the risk of host rejection (Taylor & Bryson, 1985J. Immunol. 134:1493-1497). Human cord blood contains mesenchymal and hematopoietic progenitors, as well as endothelial progenitors, which can be expanded in tissue culture (Broxmeyer et al., 1992 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:4109-4113; Kohli-Kumar et al., 1993 Br. J. Haematol. 85:419-422; Wagner et al., 1992 Blood 79; 1874-1881; Lu et al., 1996 Crit. Rev. Oncol. Hematol 22:61-78; Lu et al. al., 1995 Cell Transplantation 4:493-503; Taylor & Bryson, 1985 J. Immunol. 134:1493-1497 Broxmeyer, 1995 Transfusion 35:694-702; Chen et al., 2001 Stroke 32:2682-2688; Nieda et al. al., 1997 Br. J. Haematology 98:775-777; Erices et al., 2000 Br. J. Haematology 109:235-242). The total content of hematopoietic progenitors in cord blood is equal to or greater than that in bone marrow and, in addition, the number of highly proliferative hematopoietic cells is eight times higher in HUCBC than in bone marrow and they express hematopoietic markers such as CD14, CD34 and CD45 (Sanchez - Ramos et al., 2001 Exp Neur 171:109-115; Bicknese et al., 2002 Cell Transplantation 11:261-264; Lu et al., 1993 J. Exp Med 178:2089-2096).

[181] В другом варианте реализации изобретения плюрипотентные клетки представляют собой клетки в гематопоэтическом микроокружении, таком как циркулирующая периферическая кровь, предпочтительно из мононуклеарной фракции периферической крови, пуповинная кровь, костный мозг, фетальная печень или желточный мешок млекопитающих. Стволовые клетки, в особенности нейральные стволовые клетки, также могут быть получены из центральной нервной системы, включая оболочку головного мозга.[181] In another embodiment, the pluripotent cells are cells in the hematopoietic microenvironment, such as circulating peripheral blood, preferably from peripheral blood mononuclear fraction, cord blood, bone marrow, fetal liver, or mammalian yolk sac. Stem cells, especially neural stem cells, can also be obtained from the central nervous system, including the lining of the brain.

[182] В другом варианте реализации изобретения плюрипотентные клетки, присутствующие в эмбриоидных тельцах, получают, собирая клетки ES с кратковременной обработкой протеазами и создавая возможность роста небольших групп недифференцированных человеческих ESC в суспензионной культуре. Дифференцировку индуцируют, убирая кондиционированную среду. Полученные в результате эмбриоидные тельца высевают на полутвердые субстраты. Образование дифференцированных клеток можно наблюдать через время, составляющее от около 7 дней до около 4 недель. Отбор жизнеспособных дифференцирующихся клеток из in vitro культур стволовых клеток проводят путем частичной диссоциации эмбриоидных телец или сходных структур для получения клеточных агрегатов. Отбор агрегатов, содержащих представляющие интерес клетки, проводят на основании фенотипических признаков, используя методы, которые позволяют в значительной степени сохранить контакты между клетками в агрегате.[182] In another embodiment, the pluripotent cells present in the embryoid bodies are obtained by harvesting ES cells with a short protease treatment and allowing small groups of undifferentiated human ESCs to grow in suspension culture. Differentiation is induced by removing the conditioned medium. The resulting embryoid bodies are plated on semi-solid substrates. The formation of differentiated cells can be observed after a time ranging from about 7 days to about 4 weeks. The selection of viable differentiating cells from in vitro cultures of stem cells is carried out by partial dissociation of embryoid bodies or similar structures to obtain cell aggregates. The selection of aggregates containing cells of interest is carried out on the basis of phenotypic traits, using methods that allow to a large extent to preserve the contacts between cells in the aggregate.

[183] В альтернативном варианте реализации изобретения стволовые клетки могут представлять собой перепрограммированные стволовые клетки, такие как стволовые клетки, полученные из соматических или дифференцированных клеток. В таком варианте реализации изобретения дедифференцированные стволовые клетки могут, например, представлять собой, без ограничений, неопластические клетки, опухолевые клетки и раковые клетки или альтернативно индуцированные перепрограммированные клетки, такие как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или клетки iPS.[183] In an alternative embodiment, the stem cells may be reprogrammed stem cells, such as stem cells derived from somatic or differentiated cells. In such an embodiment, the dedifferentiated stem cells may, for example, be, without limitation, neoplastic cells, tumor cells, and cancer cells, or alternatively, induced reprogrammed cells such as induced pluripotent stem cells or iPS cells.

[184] Клонирование и клеточное культивирование[184] Cloning and cell culture

[185] Иллюстративные методы молекулярной генетики и генной инженерии, которые можно применять в описанных в данном документе способах, можно найти, например, в современных изданиях Molecular Cloning: A Laboratory Manual., (Sambrook et al., Cold Spring Harbor); Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells (Miller & Calos eds.); и Current Protocols in Molecular Biology (F.M. Ausubel et al. eds., Wiley & Sons). Материалы, касающиеся клеточной биологии, химии белков и методы, связанные с антителами, можно найти, например, в Current Protocols in Protein Science (J.E. Colligan et al. eds., Wiley & Sons); Current Protocols in Cell Biology (J.S. Bonifacino et al., Wiley & Sons) и Current protocols in Immunology (J.E. Colligan et al. eds., Wiley & Sons.). Иллюстративные реагенты, клонирующие векторы и наборы для проведения генетических манипуляций можно приобрести на коммерческом основании, например, от BioRad, Stratagene, Invitrogen, ClonTech и Sigma-Aldrich Co.[185] Illustrative methods of molecular genetics and genetic engineering that can be used in the methods described herein can be found, for example, in modern editions of Molecular Cloning: A Laboratory Manual., (Sambrook et al., Cold Spring Harbor); Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells (Miller & Calos eds.); and Current Protocols in Molecular Biology (F.M. Ausubel et al. eds., Wiley & Sons). Materials relating to cell biology, protein chemistry, and antibody-related techniques can be found, for example, in Current Protocols in Protein Science (J.E. Colligan et al. eds., Wiley &Sons); Current Protocols in Cell Biology (J.S. Bonifacino et al., Wiley & Sons) and Current protocols in Immunology (J.E. Colligan et al. eds., Wiley & Sons.). Exemplary reagents, cloning vectors, and genetic manipulation kits are commercially available from, for example, BioRad, Stratagene, Invitrogen, ClonTech, and Sigma-Aldrich Co.

[186] Общее описание подходящих методов клеточного культивирования можно найти, например, в современном издании Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique (R.I. Freshney ed., Wiley & Sons); General Techniques of Cell Culture (M.A. Harrison & I.F. Rae, Cambridge Univ. Press) и Embryonic Stem Cells: Methods and Protocols (K. Turksen ed., Humana Press). Подходящие питательные вещества и реагенты для тканевого культивирования доступны, например, от Gibco/BRL, Nalgene-Nunc International., Sigma Chemical Co. и ICN Biomedicals.[186] A general description of suitable cell culture techniques can be found, for example, in the current Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique (R.I. Freshney ed., Wiley &Sons); General Techniques of Cell Culture (M.A. Harrison & I.F. Rae, Cambridge Univ. Press) and Embryonic Stem Cells: Methods and Protocols (K. Turksen ed., Humana Press). Suitable tissue culture nutrients and reagents are available from, for example, Gibco/BRL, Nalgene-Nunc International., Sigma Chemical Co. and ICN Biomedicals.

[187] Специалист в данной области техники может в течение длительного времени выращивать плюрипотентные стволовые клетки в культуре, применяя условия культивирования, которые стимулируют пролиферацию, но не стимулируют дифференцировку. Типовая содержащая сыворотку среда для клеток ES состоит из 80% DMEM (например, Knock-Out DMEM, Gibco), 20% химически определенной фетальной бычьей сыворотки (FBS, Hyclone) заместителя сыворотки (WO 98/30679), 1% заменимых аминокислот, 1 мМ L-глутамина и 0,1 мМ β-меркаптоэтанола. Непосредственно перед применением добавляют человеческий bFGF до 4 нг/мл (WO 99/20741, Geron Corp.). Традиционно клетки ES культивируют на слое питающих клеток, как правило, фибробластов, полученных из эмбриональной или фетальной ткани.[187] A person skilled in the art can grow pluripotent stem cells in culture for a long time using culture conditions that stimulate proliferation but do not stimulate differentiation. A typical serum-containing medium for ES cells consists of 80% DMEM (e.g. Knock-Out DMEM, Gibco), 20% chemically defined fetal bovine serum (FBS, Hyclone) replacement serum (WO 98/30679), 1% non-essential amino acids, 1 mM L-glutamine and 0.1 mM β-mercaptoethanol. Just prior to use, human bFGF is added to 4 ng/ml (WO 99/20741, Geron Corp.). Traditionally, ES cells are cultured on a layer of nurse cells, usually fibroblasts, derived from embryonic or fetal tissue.

[188] Ученые из Geron обнаружили, что плюрипотентные SC можно сохранять в недифференцированном состоянии даже в отсутствие питающих клеток. Среда для не содержащих питающих компонентов культур включает подходящий культуральный субстрат, а именно - внеклеточную матрицу, такую как Matrigel® или ламинин. Как правило, ферментативное расщепление прекращают до того момента, когда клетки становятся полностью диспергированными (например, это соответствует около 5 мин обработки коллагеназой IV). Группы, содержащие от ~10 до 2000 клеток затем высевают непосредственно на субстрат без дополнительного рассеивания.[188] Scientists at Geron found that pluripotent SCs can be maintained in an undifferentiated state even in the absence of nurse cells. The nutrient-free culture medium includes a suitable culture substrate, namely an extracellular matrix such as Matrigel® or laminin. Typically, enzymatic digestion is stopped until the cells are completely dispersed (eg, this corresponds to about 5 minutes of collagenase IV treatment). Groups containing ~ 10 to 2000 cells are then seeded directly onto the substrate without additional scatter.

[189] Не содержащие питающих компонентов культуры поддерживают при помощи питательной среды, содержащей факторы, которые стимулируют пролиферацию клеток без дифференцировки. Такие факторы можно вносить в среду путем культивирования среды с клетками, секретирующими такие факторы, такими как облученные (~4000 рад) первичные мышиные эмбриональные фибробласты, теломеризованные мышиные фибробласты или подобные фибробластам клетки, полученные из клеток pPS. Среду можно кондиционировать путем высевания питающих компонентов с плотностью ~5-6×104 см-2 в бессывороточную среду, такую как KO DMEM, дополненную 20% заместителя сыворотки и 4 нг/мл bFGF. Среду, кондиционированную на протяжении 1-2 дней, дополняют дополнительным bFGF и применяют для поддержания культуры плюрипотентных SC на протяжении 1-2 дней. Особенности метода не содержащей питающих компонентов культуры дополнительно обсуждаются в международной патентной публикации WO 01/51616; и в Xu et al., Nat. Biotechnol. 19:971, 2001.[189] Nutrient-free cultures are maintained with a nutrient medium containing factors that stimulate cell proliferation without differentiation. Such factors can be introduced into the medium by culturing the medium with cells secreting such factors, such as irradiated ( ~ 4000 rad) primary mouse embryonic fibroblasts, telomerized mouse fibroblasts, or fibroblast-like cells derived from pPS cells. The medium can be conditioned by seeding feedstock at a density of ~ 5-6×10 4 cm -2 in serum-free medium such as KO DMEM supplemented with 20% serum replacement and 4 ng/ml bFGF. Medium conditioned for 1-2 days is supplemented with additional bFGF and used to maintain a culture of pluripotent SCs for 1-2 days. Features of the nutrient-free culture method are further discussed in International Patent Publication WO 01/51616; and in Xu et al., Nat. Biotechnol. 19:971, 2001.

[190] При наблюдении в микроскоп клетки ES характеризуются высоким соотношением между ядром и цитоплазмой и ярко выраженными ядрышками, а также образованием компактных колоний со слабо выраженными межклеточными контактами. Клетки ES приматов экспрессируют стадиеспецифические эмбриональные антигены (SSEA) 3 и 4, а также маркеры, выявляемые при помощи антител, называемых Tra-1-60 и Tra-1-81 (Thomson et al., Science 282:1145, 1998). Клетки ES мышей можно использовать в качестве положительного контроля в случае SSEA-1 и в качестве отрицательного контроля в случае SSEA-4, Tra-1-60 и Tra-1-81. SSEA-4 в обязательном порядке присутствует в клетках человеческой эмбриональной карциномы (hEC). Дифференцировка плюрипотентных SC in vitro приводит к прекращению экспрессии SSEA-4, Tra-1-60 и Tra-1-81 и повышению экспрессии SSEA-1, который также можно обнаружить в недифференцированных клетках hEG.[190] When observed under a microscope, ES cells are characterized by a high ratio between the nucleus and cytoplasm and pronounced nucleoli, as well as the formation of compact colonies with weak intercellular contacts. Primate ES cells express stage-specific embryonic antigens (SSEA) 3 and 4, as well as markers detected by antibodies called Tra-1-60 and Tra-1-81 (Thomson et al., Science 282:1145, 1998). Mouse ES cells can be used as a positive control for SSEA-1 and as a negative control for SSEA-4, Tra-1-60 and Tra-1-81. SSEA-4 is compulsorily present in human embryonic carcinoma (hEC) cells. Differentiation of pluripotent SCs in vitro leads to the cessation of expression of SSEA-4, Tra-1-60 and Tra-1-81 and an increase in the expression of SSEA-1, which can also be found in undifferentiated hEG cells.

[191] Полученная из стволовых клеток β-клетка (SC-β)[191] Stem cell-derived β-cell (SC-β)

[192] В некоторых аспектах в изобретении предложена полученная из стволовой клетки β-клетка (SC-β). Раскрытые в данном документе клетки SC-β обладают многими отличительными признаками β-клеток, но отличаются от них в некоторых аспектах (например, профилях генной экспрессии). В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β не является нативной. В контексте данного документа «не являющаяся нативной» означает, что клетки SC-β существенно отличаются в некоторых аспектах от существующих в природе β-клеток, т.е. нативных β-клеток. При этом следует понимать, что эти существенные различия, как правило, относятся к структурным признакам, которые могут приводить к получению клеток SC-β, демонстрирующих определенные функциональные отличия, например при том, что уровни генной экспрессии клеток SC-β отличаются от нативных β-клеток, клетки SC-β ведут себя сходным с нативными β-клетками образом, но некоторые функции могут быть изменены (например, улучшены) по сравнению с нативными β-клетками. Например, как показано на ФИГ. 2Е, ответ клеток SC-β на 20 мМ глюкозы происходит с большей частотой по сравнению с частотой, демонстрируемой нативными β-клетками. Другие различия между клетками SC-β и нативными β-клетками станут очевидны для специалиста в данной области техники на основании раскрытых в данном документе данных.[192] In some aspects, the invention provides a stem cell-derived β-cell (SC-β). The SC-β cells disclosed herein share many of the hallmarks of β cells but differ from them in some aspects (eg, gene expression profiles). In some embodiments, the SC-β cell is not native. In the context of this document, "non-native" means that the SC-β cells are significantly different in some respects from naturally occurring β-cells, ie. native β-cells. It should be understood, however, that these significant differences typically relate to structural features that can result in SC-β cells exhibiting certain functional differences, for example, when gene expression levels of SC-β cells differ from native β- cells, SC-β cells behave in a manner similar to native β-cells, but some functions can be changed (eg improved) compared to native β-cells. For example, as shown in FIG. 2E, the response of SC-β cells to 20 mM glucose occurs at a higher frequency than that exhibited by native β cells. Other differences between SC-β cells and native β cells will become apparent to those skilled in the art based on the data disclosed herein.

[193] Клетки SC-β согласно изобретению обладают многими характерными признаками β-клеток, которые важны для нормального функционирования β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ, состоящий в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS) in vitro. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ GSIS in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vitro и in vivo ответы GSIS. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS имеет сходство с ответом GSIS эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ GSIS по меньшей мере на одну стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ GSIS по меньшей мере на две последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ GSIS по меньшей мере на три последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS имеет сходство с ответом GSIS эндогенных человеческих островков на многократную стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают непосредственно сразу после трансплантации клетки в организм человека или животного. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают приблизительно в течение 24 часов после трансплантации клетки в организм человека или животного. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают приблизительно в течение одной недели после трансплантации клетки в организм человека или животного. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают приблизительно в течение двух недель после трансплантации клетки в организм человека или животного. В некоторых вариантах реализации изобретения индекс стимуляции, характеризуемый по соотношению инсулина, секретируемого в ответ на высокие концентрации глюкозы и низкие концентрации глюкозы, сходен с индексом стимуляции эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует индекс стимуляции, превышающий 1. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует индекс стимуляции, превышающий или равный 1. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует индекс стимуляции, превышающий 1,1. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует индекс стимуляции, превышающий или равный 1,1. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует индекс стимуляции, превышающий 2. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует индекс стимуляции, превышающий или равный 2. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует индекс стимуляции, составляющий по меньшей мере 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9 или 5,0 или более.[193] The SC-β cells of the invention have many characteristics of β-cells that are important for the normal functioning of β-cells. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) response in vitro. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a GSIS response in vivo. In some embodiments, the SC-β cell demonstrates in vitro and in vivo GSIS responses. In some embodiments, the GSIS response resembles the GSIS response of an endogenous mature pancreatic β cell. In some embodiments, the SC-β cell demonstrates a GSIS response to at least one glucose stimulation. In some embodiments, the SC-β cell demonstrates a GSIS response to at least two consecutive glucose stimulations. In some embodiments, the SC-β cell demonstrates a GSIS response to at least three consecutive glucose stimulations. In some embodiments, the GSIS response resembles the GSIS response of endogenous human islets to repeated glucose stimulation. In some embodiments of the invention, the GSIS response is observed immediately after transplantation of the cell into the human or animal body. In some embodiments of the invention, a GSIS response is observed within approximately 24 hours after transplantation of the cell into a human or animal body. In some embodiments of the invention, a GSIS response is observed within approximately one week after transplantation of the cell into a human or animal body. In some embodiments of the invention, the GSIS response is observed within approximately two weeks after transplantation of the cell into the human or animal body. In some embodiments of the invention, the stimulation index, characterized by the ratio of insulin secreted in response to high glucose concentrations and low glucose concentrations, is similar to the stimulation index of an endogenous mature pancreatic β-cell. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a stimulation index greater than 1. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a stimulation index greater than or equal to 1. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a stimulation index greater than 1, one. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a stimulation index greater than or equal to 1.1. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a stimulation index greater than 2. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a stimulation index greater than or equal to 2. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a stimulation index of at least least 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3 .3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 , 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 or 5.0 or more.

[194] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует цитокин-индуцированный апоптоз в ответ на цитокины. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует цитокин-индуцированный апоптоз в ответ на цитокин, выбранный из группы, состоящей из интерлейкина-1β (ИЛ-β), интерферона-γ (ИНФ-γ), фактора некроза опухолей α (ФНО-α) и их комбинаций.[194] In some embodiments, the SC-β cell exhibits cytokine-induced apoptosis in response to cytokines. In some embodiments, the SC-β cell exhibits cytokine-induced apoptosis in response to a cytokine selected from the group consisting of interleukin-1β (IL-β), interferon-γ (IFN-γ), tumor necrosis factor α (TNF- α) and their combinations.

[195] В некоторых вариантах реализации изобретения секреция инсулина из клетки SC-β усиливается в ответ на известные противодиабетические лекарственные препараты (например, противодиабетические лекарственные препараты, которые воздействуют на β-клетки ex vivo или in vitro, и/или противодиабетические лекарственные препараты в общем случае in vivo). В данном изобретении предусмотрен любой противодиабетический лекарственный препарат. В некоторых вариантах реализации изобретения секреция инсулина из клетки SC-β усиливается в ответ на стимулятор секреции. В некоторых вариантах реализации изобретения стимулятор секреции выбран из группы, состоящей из инкретиномиметика, сульфонилмочевины, меглитинида и их комбинаций.[195] In some embodiments, insulin secretion from the SC-β cell is increased in response to known antidiabetic drugs (e.g., antidiabetic drugs that act on β cells ex vivo or in vitro, and/or antidiabetic drugs in general). case in vivo). The present invention provides for any anti-diabetic drug. In some embodiments of the invention, insulin secretion from the SC-β cell is enhanced in response to a secretion stimulator. In some embodiments, the secretion stimulant is selected from the group consisting of an incretin mimetic, a sulfonylurea, meglitinide, and combinations thereof.

[196] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β является моногормональной. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует морфологию, которая имеет сходство с морфологией эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения в клетке SC-β инкапсулированы кристаллические инсулиновые гранулы. В некоторых вариантах реализации изобретения в клетке SC-β под электронным микроскопом наблюдаются инкапсулированные кристаллические инсулиновые гранулы, которые имеют сходство с инсулиновыми гранулами эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует низкий коэффициент репликации. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует низкий коэффициент репликации. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует низкую, но повышенную скорость репликации согласно данным по окрашиванию на С-пептид и Ki67 в ответ на обработку пролактином.[196] In some embodiments, the SC-β cell is monohormonal. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a morphology that resembles that of an endogenous mature pancreatic β cell. In some embodiments, the SC-β cell encapsulates crystalline insulin beads. In some embodiments of the invention, encapsulated crystalline insulin granules are observed in the SC-β cell under an electron microscope, which resemble the insulin granules of an endogenous mature pancreatic β-cell. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a low replication rate. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a low replication rate. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a low but increased replication rate as measured by C-peptide and Ki67 staining in response to prolactin treatment.

[197] В некоторых вариантах реализации изобретения в клетке SC-β повышается внутриклеточный Са2+ в ответ на глюкозу. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует стимулированный глюкозой поток Са2+ (GSCF), который имеет сходство с GSCF эндогенной зрелой панкреатической β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ GSCF по меньшей мере на три последовательных стимуляции глюкозой, который имеет сходство с ответом GSCF эндогенной зрелой панкреатической β-клетки на многократную стимуляцию глюкозой.[197] In some embodiments of the invention in the cell SC-β increases intracellular Ca 2+ in response to glucose. In some embodiments, the SC-β cell exhibits glucose-stimulated Ca 2+ flux (GSCF) that resembles the GSCF of an endogenous mature pancreatic β cell. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a GSCF response to at least three consecutive glucose stimulations that resembles the GSCF response of an endogenous mature pancreatic β cell to multiple glucose stimulations.

[198] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β экспрессирует по меньшей мере одну маркерную характеристику эндогенной зрелой панкреатической β-клетки, выбранную из группы, состоящей из инсулина, С-пептида, PDX1, MAFA, NKX6-1, РАХ6, NEUROD1, глюкокиназы (GCK), SLC2A1, PCSK1, KCNJ11, АВСС8, SLC30A8, SNAP25, RAB3A, GAD2 и PTPRN.[198] In some embodiments, the SC-β cell expresses at least one endogenous mature pancreatic β-cell marker selected from the group consisting of insulin, C-peptide, PDX1, MAFA, NKX6-1, PAX6, NEUROD1, glucokinases (GCK), SLC2A1, PCSK1, KCNJ11, ABCC8, SLC30A8, SNAP25, RAB3A, GAD2 and PTPRN.

[199] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β не экспрессирует по меньшей мере один маркер (например, маркер, не экспрессируемый эндогенными зрелыми панкреатическими β-клетками), выбранный из группы, состоящей из а) гормона, выбранного из группы, состоящей из i) глюкагона (GCG) и ii) соматостатина (SST); b) маркера ацинарных клеток, выбранного из группы, состоящей из i) амилазы и ii) карбоксипептидазы А (СРА1), c) маркера α-клеток, выбранного из группы, состоящей из i) GCG, Arx, Irx1 и Irx2, d) маркера дуктальных клеток, выбранного из группы, состоящей из i) CFTR и ii) Sox9.[199] In some embodiments, the SC-β cell does not express at least one marker (e.g., a marker not expressed by endogenous mature pancreatic β-cells) selected from the group consisting of a) a hormone selected from the group consisting of i) glucagon (GCG); and ii) somatostatin (SST); b) acinar cell marker selected from the group consisting of i) amylase and ii) carboxypeptidase A (CPA1), c) α-cell marker selected from the group consisting of i) GCG, Arx, Irx1 and Irx2, d) marker ductal cells selected from the group consisting of i) CFTR and ii) Sox9.

[200] Клетки SC-β дифференцированы in vitro из любой стартовой клетки, так как изобретение не ограничено типом стартовой клетки, из которой получены клетки SC-β. Типовые стартовые клетки включают, без ограничений, инсулин-позитивные эндокринные клетки или любых их предшественников, таких как Nkx6-1-позитивная панкреатическая клетка-предшественник, Pdx1-позитивная панкреатическая клетка-предшественник и плюрипотентная стволовая клетка, эмбриональная стволовая клетка и индуцированная плюрипотентная стволовая клетка. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β дифференцированы in vitro из перепрограммированной клетки, частично перепрограммированной клетки (т.е. соматической клетки, например, фибробласта, который был частично перепрограммирован так, чтобы существовать в промежуточном состоянии между индуцированной плюрипотентной клеткой и соматической клеткой, из которой он был получен), трансдифференцированной клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытые в данном документе клетки SC-β могут быть дифференцированы in vitro из инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β дифференцирована in vitro из клетки-предшественника, выбранной из группы, состоящей из Nkx6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника, Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника и плюрипотентной стволовой клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентная стволовая клетка выбрана из группы, состоящей из эмбриональной стволовой клетки и индуцированной плюрипотентной стволовой клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β или плюрипотентная стволовая клетка, из которой получена клетка SC-β, принадлежат человеку. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β принадлежит человеку.[200] SC-β cells are differentiated in vitro from any starter cell, as the invention is not limited to the type of starter cell from which the SC-β cells are derived. Exemplary starter cells include, without limitation, insulin positive endocrine cells or any progenitors thereof such as Nkx6-1 positive pancreatic progenitor cell, Pdx1 positive pancreatic progenitor cell and pluripotent stem cell, embryonic stem cell and induced pluripotent stem cell. . In some embodiments, SC-β cells are differentiated in vitro from a reprogrammed cell, a partially reprogrammed cell (i.e., a somatic cell, e.g., a fibroblast, that has been partially reprogrammed to exist in an intermediate state between an induced pluripotent cell and a somatic cell, from which it was derived) of the transdifferentiated cell. In some embodiments, the SC-β cells disclosed herein can be differentiated in vitro from an insulin positive endocrine cell or a precursor thereof. In some embodiments, the SC-β cell is differentiated in vitro from a progenitor cell selected from the group consisting of an Nkx6-1 positive pancreatic progenitor cell, a Pdx1 positive pancreatic progenitor cell, and a pluripotent stem cell. In some embodiments, the pluripotent stem cell is selected from the group consisting of an embryonic stem cell and an induced pluripotent stem cell. In some embodiments, the SC-β cell or the pluripotent stem cell from which the SC-β cell is derived is human. In some embodiments, the SC-β cell is human.

[201] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β не является генетически модифицированной. В некоторых вариантах реализации изобретения в отсутствие генетической модификации клеток клетка SC-β обладает общими признаками с нативными β-клетками. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β является генетически модифицированной.[201] In some embodiments, the SC-β cell is not genetically modified. In some embodiments of the invention, in the absence of genetic modification of cells, the SC-β cell shares features with native β-cells. In some embodiments of the invention, the SC-β cell is genetically modified.

[202] В некоторых вариантах реализации изобретения количество инсулина, вырабатываемого на клетку SC-β, составляет по меньшей мере 0,5 мкМЕ на 1000 клеток за 30 минут инкубации (например, ex vivo) при высокой концентрации глюкозы.[202] In some embodiments, the amount of insulin produced per SC-β cell is at least 0.5 μIU per 1000 cells per 30 minutes of incubation (eg, ex vivo) at a high glucose concentration.

[203] В некоторых вариантах реализации изобретения количество инсулина, вырабатываемого на клетку SC-β, составляет по меньшей мере 1, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4, по меньшей мере 5, по меньшей мере 6, по меньшей мере 7, по меньшей мере 8 или по меньшей мере 9 мкМЕ на 1000 клеток за 30 минут инкубации при высокой концентрации глюкозы. В некоторых вариантах реализации изобретения количество инсулина, вырабатываемого на клетку SC-β, составляет 0,5-10 мкМЕ на 1000 клеток за 30 минут инкубации при высокой концентрации глюкозы. В некоторых вариантах реализации изобретения количество инсулина, вырабатываемого на клетку SC-β, составляет приблизительно 2,5 мкМЕ на 1000 клеток за 30 минут инкубации при высокой концентрации глюкозы.[203] In some embodiments, the amount of insulin produced per SC-β cell is at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8 or at least 9 μIU per 1000 cells per 30 minutes of high glucose incubation. In some embodiments, the amount of insulin produced per SC-β cell is 0.5-10 μIU per 1000 cells per 30 minutes of high glucose incubation. In some embodiments, the amount of insulin produced per SC-β cell is approximately 2.5 μIU per 1000 cells per 30 minutes of high glucose incubation.

[204] В некоторых аспектах в изобретении предложена клеточная линия, содержащая описанную в данном документе клетку SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β стабильно экспрессируют инсулин. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β может быть заморожена, разморожена и амплифицирована со временем удвоения, составляющим около 24-44 часов, без значительных морфологических изменений на протяжение по меньшей мере 30 пассажей.[204] In some aspects, the invention provides a cell line containing the SC-β cell described herein. In some embodiments, the SC-β cells stably express insulin. In some embodiments of the invention, the SC-β cell can be frozen, thawed and amplified with a doubling time of about 24-44 hours without significant morphological changes for at least 30 passages.

[205] Генерация клеток SC-β[205] Generation of SC-β cells

[206] Аспекты изобретения относятся к генерации клеток SC-β (например, панкреатических β-клеток). В общем случае, по меньшей мере одна клетка SC-β или ее предшественник, например, панкреатические клетки-предшественники, полученные в соответствии с раскрытыми в данном документе способами, могут содержать смесь или комбинацию разных клеток, например, смесь клеток, таких как Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, панкреатические клетки-предшественники, коэкспрессирующие Pdx1 и NKX6-1, Ngn3-позитивная эндокринная клетка-предшественник, инсулин-позитивная эндокринная клетка (например, β-подобная клетка) и инсулин-позитивная эндокринная клетка и/или другие плюрипотентные или стволовые клетки.[206] Aspects of the invention relate to the generation of SC-β cells (eg, pancreatic β-cells). In general, at least one SC-β cell or progenitor thereof, e.g., pancreatic progenitor cells, obtained in accordance with the methods disclosed herein, may contain a mixture or combination of different cells, for example, a mixture of cells, such as Pdx1- positive pancreatic progenitor cells, pancreatic progenitor cells co-expressing Pdx1 and NKX6-1, Ngn3-positive endocrine progenitor cell, insulin-positive endocrine cell (e.g., β-like cell), and insulin-positive endocrine cell, and/or other pluripotent or stem cells.

[207] По меньшей мере одна клетка SC-β или ее предшественник может быть получена в соответствии с любым подходящим протоколом культивирования для дифференцировки стволовой клетки или плюрипотентной клетки до желаемой стадии дифференцировки. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна клетка SC-β или ее предшественник получены путем культивирования по меньшей мере одной плюрипотентной клетки на протяжении периода времени и в условиях, подходящих для того, чтобы по меньшей мере одна плюрипотентная клетка дифференцировалась по меньшей мере в одну клетку SC-β или ее предшественника.[207] At least one SC-β cell or its precursor can be obtained in accordance with any suitable culture protocol for differentiating a stem cell or pluripotent cell to the desired stage of differentiation. In some embodiments of the invention, at least one SC-β cell or its precursor is obtained by culturing at least one pluripotent cell for a period of time and under conditions suitable for at least one pluripotent cell to differentiate into at least one an SC-β cell or its precursor.

[208] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна клетка SC-β или ее предшественник принадлежат в значительной степени очищенной популяции клеток SC-β или их предшественников. В некоторых вариантах реализации изобретения популяция клеток SC-β или их предшественников содержит смесь плюрипотентных клеток или дифференцированных клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения популяция клеток SC-β или их предшественников практически не содержит, или не содержит эмбриональных стволовых клеток или плюрипотентных клеток или клеток iPS.[208] In some embodiments, the at least one SC-β cell or progenitor thereof belongs to a substantially purified population of SC-β cells or progenitors thereof. In some embodiments of the invention, the population of SC-β cells or their progenitors contains a mixture of pluripotent cells or differentiated cells. In some embodiments of the invention, the population of SC-β cells or their progenitors contains little or no embryonic stem cells or pluripotent cells or iPS cells.

[209] В некоторых вариантах реализации изобретения соматическая клетка, например, фибробласт, может быть выделена из организма субъекта, например, в виде биопсии ткани, такой как, например, биопсия кожи, и перепрограммирована в индуцированную плюрипотентную стволовую клетку для дополнительной дифференцировки для получения по меньшей мере одной клетки SC-β или ее предшественника для применения в описанных в данном документе композициях и способах. В некоторых вариантах реализации изобретения соматическую клетку, например, фибробласт, поддерживают в культуре известными специалисту в данной области техники способами, а в некоторых вариантах реализации изобретения размножают перед преобразованием в клетки SC-β раскрытыми в данном документе способами.[209] In some embodiments, a somatic cell, such as a fibroblast, can be isolated from a subject's body, such as in the form of a tissue biopsy, such as, for example, a skin biopsy, and reprogrammed into an induced pluripotent stem cell for further differentiation to obtain at least one SC-β cell or progenitor thereof for use in the compositions and methods described herein. In some embodiments, the somatic cell, such as a fibroblast, is maintained in culture by methods known to one of skill in the art, and in some embodiments, is propagated prior to transformation into SC-β cells by the methods disclosed herein.

[210] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одну клетку SC-β или ее предшественника поддерживают в культуре известными специалисту в данной области техники способами, а в некоторых вариантах реализации изобретения размножают перед преобразованием в клетки SC-β раскрытыми в данном документе способами.[210] In some embodiments, at least one SC-β cell or its progenitor is maintained in culture by methods known to one of skill in the art, and in some embodiments, propagated prior to conversion to SC-β cells by the methods disclosed herein.

[211] Кроме того, по меньшей мере одна клетка SC-β или ее предшественник, например, панкреатическая клетка-предшественник, может принадлежать любому виду млекопитающих, а неограничивающие примеры таких клеток включают мышиную, бычью, обезьянью, свиную, лошадиную, овечью или человеческую клетку. Для удобства и упрощения описание способов, приведенное в данном документе, относится по меньшей мере к одной клетке SC-β или ее предшественнику, принадлежащей млекопитающему, но следует понимать, что все описанные в данном документе способы легко можно применить к другим типам клеток, к которым принадлежит по меньшей мере одна клетка SC-β или ее предшественник. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна клетка SC-β или ее предшественник получена от человека.[211] In addition, at least one SC-β cell or its precursor, for example, a pancreatic progenitor cell, may be from any mammalian species, and non-limiting examples of such cells include murine, bovine, simian, porcine, equine, ovine, or human. cell. For convenience and simplification, the description of the methods provided herein refers to at least one mammalian SC-β cell or progenitor thereof, but it should be understood that all methods described herein can readily be applied to other cell types to which at least one SC-β cell or its precursor belongs to. In some embodiments of the invention, at least one SC-β cell or its precursor is derived from a human.

[212] Индукция дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток в клетки дефинитивной энтодермы[212] Induction of differentiation of pluripotent stem cells into definitive endoderm cells

[213] В аспекты изобретения включены клетки дефинитивной энтодермы. Клетки дефинитивной энтодермы, применяемые в данном документе, можно получить из любого источника или сгенерировать в соответствии с любым подходящим протоколом. В некоторых аспектах плюрипотентные стволовые клетки, например, iPSC или hESC, дифференцированы в клетки энтодермы. В некоторых аспектах клетки энтодермы дополнительно дифференцированы, например, в клетки подзародышевой полости, Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, Ngn3-позитивные эндокринные клетки-предшественники или инсулин-позитивные эндокринные клетки, с последующей индукцией или созреванием в клетки SC-β.[213] Included in aspects of the invention are cells of the definitive endoderm. The definitive endoderm cells used herein can be obtained from any source or generated according to any suitable protocol. In some aspects, pluripotent stem cells, such as iPSCs or hESCs, are differentiated into endoderm cells. In some aspects, endoderm cells are further differentiated, for example, into subembryonic cavity cells, Pdx1-positive pancreatic progenitors, NKX6-1-positive pancreatic progenitors, Ngn3-positive endocrine progenitors, or insulin-positive endocrine cells, followed by induction or maturation into SC-β cells.

[214] В некоторых вариантах реализации изобретения стволовые клетки можно высевать на новый субстрат или можно заменять среду, чтобы удалить внеклеточный матрикс или растворимые факторы, которые ингибируют дифференцировку. Иногда это называют «методом прямой дифференцировки», который в общих чертах описан в международной патентной публикации WO 01/51616 и патентной публикации США 2002/0019046, которые в полном объеме включены в данный документ посредством ссылки. В методе прямой дифференцировки обычно предпочтительно начинать с не содержащей питающих компонентов культуры стволовых клеток, чтобы избежать потенциальных осложнений в процессе дифференцировки, причиной которых могут быть остаточные питающие клетки. Другой подход состоит в помещении недифференцированных стволовых клеток в суспензионную культуру, которая будет приводить к постоянному образованию агрегатов из дифференцированных и недифференцированных клеток. Например, стволовые клетки можно собирать при помощи кратковременной обработки коллагеназой, разбивать на кластеры и пассировать в культуральных планшетах, покрытых неадгезивными клетками. Агрегаты можно подкармливать каждые несколько дней, а затем собирать через соответствующий период времени, как правило, составляющий 4-8 дней. В зависимости от условий агрегаты в общем случае начинают формировать гетерогенную популяцию из разных типов клеток, включая достаточно часто встречающиеся клетки энтодермы. Затем агрегаты можно диспергировать и пересевать на субстраты, такие как ламинин или фибронектин, для следующего этапа процесса дифференцировки; или пассировать в суспензионной культуре, используя, например, неадгезивные планшеты и подходящую среду.[214] In some embodiments, the stem cells can be seeded on a new substrate, or the medium can be changed to remove extracellular matrix or soluble factors that inhibit differentiation. This is sometimes referred to as the "direct differentiation method", which is broadly described in International Patent Publication WO 01/51616 and US Patent Publication 2002/0019046, which are incorporated herein by reference in their entirety. In a direct differentiation method, it is generally preferable to start with a nutrient-free stem cell culture to avoid potential complications in the differentiation process that can be caused by residual nurse cells. Another approach is to place undifferentiated stem cells in suspension culture, which will result in continuous aggregate formation of differentiated and undifferentiated cells. For example, stem cells can be harvested by short exposure to collagenase, clustered, and passaged in culture plates coated with non-adherent cells. Aggregates can be fed every few days and then harvested after an appropriate period of time, typically 4-8 days. Depending on the conditions, the aggregates generally begin to form a heterogeneous population of different types of cells, including fairly common endoderm cells. The aggregates can then be dispersed and plated on substrates such as laminin or fibronectin for the next step in the differentiation process; or passage in suspension culture using, for example, non-adherent plates and a suitable medium.

[215] Во время прямой дифференцировки или дифференцировки в агрегатах можно отслеживать наличие клеток энтодермы, используя подходящие маркеры, такие как те, которые приведены в патенте США №7326572. В некоторых предпочтительных вариантах реализации изобретения во время дифференцировки можно отслеживать наличие клеток энтодермы, используя такие маркеры, как Sox17. После получения достаточной доли клеток энтодермы, клетки можно пересевать или проводить другие манипуляции, чтобы начать другой этап дифференцировки. В определенных условиях дифференцировку или поддержание клеток можно усилить, если клетки будут находиться в микрокластерах (например, от 50 до 5000 клеток). Дополнительные этапы дифференцировки, предусматриваемые изобретением, приведены на Фиг. 1.[215] During direct differentiation or differentiation in aggregates, the presence of endoderm cells can be monitored using suitable markers such as those described in US Pat. No. 7,326,572. In some preferred embodiments, the presence of endoderm cells can be monitored during differentiation using markers such as Sox17. Once a sufficient proportion of endoderm cells has been obtained, the cells can be subcultured or otherwise manipulated to initiate another stage of differentiation. Under certain conditions, cell differentiation or maintenance can be enhanced by having cells in microclusters (eg, 50 to 5000 cells). Additional differentiation steps contemplated by the invention are shown in FIG. one.

[216] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы получают путем приведения в контакт (например, культивирования) плюрипотентной стволовой клетки с соединением по формуле (I), как описано в патенте США №8507274 («274-м патенте»), включенном в данный документ посредством ссылки. Соединение, имеющее формулу (I) согласно описанию в 274-м патенте, представляет собой небольшую молекулу, способную проникать в клетку и регулировать клеточные процессы путем модуляции путей сигнальной трансдукции, генной экспрессии или метаболизма, и эффективно применяется в протоколах дифференцировки стволовых клеток. Небольшие молекулы можно синтезировать в большом количестве и с высокой степенью чистоты, а также их удобно доставлять или удалять, что обеспечивает их большой потенциал в терапевтических применениях. Было проведено огромное количество исследований для определения новых небольших молекул, которые могут поддерживать самообновление клеток ES (Chen et al., 2006; Desbordes et al., 2008), мышиных клеток ES с кардиогенной спецификацией (Wu et al., 2004) или нейральных клеток-предшественников (Diamandis et al., 2007), а также индуцировать отдельные типы клеток, в частности, нейрональные и мышечные клетки (обзор авторства Ding and Schultz, 2004). Ожидается, что соединения по формуле (I) из 274-го патента можно применять для дифференцировки плюрипотентной стволовой клетки в клетку дефинитивной энтодермы.[216] In some embodiments, definitive endoderm cells are obtained by contacting (e.g., culturing) a pluripotent stem cell with a compound of formula (I) as described in US Pat. this document by reference. The compound having formula (I) as described in the 274th patent is a small molecule capable of entering the cell and regulating cellular processes by modulating signal transduction, gene expression or metabolism pathways, and is effectively used in stem cell differentiation protocols. Small molecules can be synthesized in large quantities and with a high degree of purity, and they are also conveniently delivered or removed, which provides them with great potential in therapeutic applications. A huge amount of research has been done to identify new small molecules that can support self-renewal of ES cells (Chen et al., 2006; Desbordes et al., 2008), mouse ES cells with a cardiogenic specification (Wu et al., 2004), or neural cells α-progenitors (Diamandis et al., 2007), as well as inducing certain cell types, in particular neuronal and muscle cells (reviewed by Ding and Schultz, 2004). It is expected that the compounds of formula (I) of the 274th patent can be used to differentiate a pluripotent stem cell into a definitive endoderm cell.

[217] В некоторых вариантах реализации изобретения соединение по формуле (I) из 274-го патента содержит:[217] In some embodiments of the invention, the compound of formula (I) of the 274th patent contains:

[218][218]

[219]

Figure 00000001
[219]
Figure 00000001

[220] где:[220] where:

[221] R1 и R2 независимо представляют собой Н, алкил, алкенил, алкинил, арил, гетероарил, циклил или циклил, каждый из которых может быть необязательно замещенным и/или в его скелет может быть вставлен один или более элемент из О, N, S, S(O) и С(О);[221] R 1 and R 2 are independently H, alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, cyclyl, or cyclyl, each of which may be optionally substituted and/or one or more of O, N, S, S(O) and C(O);

[222] R3 и R4 независимо представляют собой Н, галоген, алкил, алкенил, алкинил, алкокси, арил, гетероарил, циклил или циклил, каждый из которых может быть необязательно замещенным, или R3 и R4 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют необязательно замещенный циклил или гетероциклил; и[222] R 3 and R 4 are independently H, halogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, alkoxy, aryl, heteroaryl, cyclyl, or cyclyl, each of which may be optionally substituted, or R 3 and R 4 together with a carbon atom, to which they are attached form an optionally substituted cyclyl or heterocyclyl; and

[223] L представляет собой C110 алкиленил, C2-C10 алкениленил или C2-C10 алкиниленил, каждый из которых может быть необязательно замещенным и/или в его скелет может быть вставлен один или более элемент из О, N, S, S(O) и С(О).[223] L is C 1 -C 10 alkylenyl, C 2 -C 10 alkenylene, or C 2 -C 10 alkynylene, each of which may be optionally substituted and/or one or more of O, N, S, S(O) and C(O).

[224] В некоторых вариантах реализации изобретения соединение по формуле (I) из 274-го патента содержит приведенный ниже IDE1:[224] In some embodiments of the invention, the compound of formula (I) of the 274th patent contains the following IDE1:

[225]

Figure 00000002
[225]
Figure 00000002

[226] В некоторых вариантах реализации изобретения соединение по формуле (I) из 274-го патента содержит приведенный ниже IDE2:[226] In some embodiments of the invention, the compound of formula (I) of the 274th patent contains the following IDE2:

[227]

Figure 00000003
[227]
Figure 00000003

[228] В 274-ом патенте описаны способы подтверждения подлинности полученной таким образом клетки дефинитивной энтодермы, а также способы выделения, хранения, размножения и дополнительной дифференцировки дефинитивной энтодермы, которые, как понятно специалисту в данной области техники, можно применять в описанных в данном документе композициях и способах.[228] The 274th patent describes methods for verifying the identity of the definitive endoderm cell thus obtained, as well as methods for isolating, storing, propagating and further differentiating the definitive endoderm, which, as it is clear to a person skilled in the art, can be used in the described in this document compositions and methods.

[229] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы можно получать путем дифференцировки по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в популяции в клетки дефинитивной энтодермы, например, путем приведения популяции плюрипотентных клеток в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из суперсемейства TGF-β и ii) активатором сигнального пути WNT, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в клетки дефинитивной энтодермы, при этом клетки дефинитивной энтодермы экспрессируют по меньшей мере один маркер, характерный для дефинитивной энтодермы.[229] In some embodiments, definitive endoderm cells can be obtained by differentiating at least some of the pluripotent cells in a population into definitive endoderm cells, for example, by contacting a population of pluripotent cells with i) at least one growth factor from the TGF- β and ii) a WNT signaling pathway activator to induce differentiation of at least some pluripotent cells into definitive endoderm cells, wherein the definitive endoderm cells express at least one marker characteristic of the definitive endoderm.

[230] В изобретении предусматривается применение любого фактора роста из суперсемейства TGF-β, который индуцирует дифференцировку плюрипотентных стволовых клеток в клетки дефинитивной энтодермы (например, одного или в комбинации с активатором сигнального пути WNT). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β включает активин А. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β включает фактор роста и дифференцировки 8 (GDF8).[230] The invention contemplates the use of any growth factor from the TGF-β superfamily that induces differentiation of pluripotent stem cells into definitive endoderm cells (eg, alone or in combination with a WNT signaling pathway activator). In some embodiments, at least one growth factor from the TGF-β superfamily comprises activin A. In some embodiments, at least one growth factor from the TGF-β superfamily comprises growth and differentiation factor 8 (GDF8).

[231] В изобретении предусматривается применение любого активатора сигнального пути WNT, который индуцирует дифференцировку плюрипотентных стволовых клеток в клетки дефинитивной энтодермы (например, одного или в комбинации с фактором роста из суперсемейства TGF-β). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути WNT включает CHIR99021. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути WNT включает рекомбинантный белок Wnt3a.[231] The invention contemplates the use of any WNT signaling activator that induces differentiation of pluripotent stem cells into definitive endoderm cells (eg, alone or in combination with a growth factor from the TGF-β superfamily). In some embodiments, the WNT signaling pathway activator comprises CHIR99021. In some embodiments, the WNT signaling pathway activator comprises a recombinant Wnt3a protein.

[232] Специалисту в данной области техники понятно, что концентрации применяемых агентов (например, факторов роста) могут варьироваться. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из суперсемейства TGF-β в концентрации 10 нг/мл - 1000 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из суперсемейства TGF-β в концентрации 100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из суперсемейства TGF-β в концентрации 20 нг/мл, 30 нг/мл, 40 нг/мл, 50 нг/мл, 60 нг/мл, 70 нг/мл, 80 нг/мл или 90 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из суперсемейства TGF-β в концентрации 91 нг/мл, 92 нг/мл, 93 нг/мл, 94 нг/мл, 95 нг/мл, 96 нг/мл, 97 нг/мл, 98 нг/мл или 99 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из суперсемейства TGF-β в концентрации 110 нг/мл, 120 нг/мл, 130 нг/мл, 140 нг/мл, 150 нг/мл, 160 нг/мл, 170 нг/мл, 180 нг/мл или 190 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из суперсемейства TGF-β в концентрации 101 нг/мл, 102 нг/мл, 103 нг/мл, 104 нг/мл, 105 нг/мл, 106 нг/мл, 107 нг/мл, 108 нг/мл или 109 нг/мл.[232] One skilled in the art will appreciate that the concentrations of agents (eg, growth factors) employed may vary. In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with at least one growth factor from the TGF-β superfamily at a concentration of 10 ng/mL - 1000 ng/mL. In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with at least one growth factor from the TGF-β superfamily at a concentration of 100 ng/mL. In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with at least one growth factor from the TGF-β superfamily at a concentration of 20 ng/mL, 30 ng/mL, 40 ng/mL, 50 ng/mL, 60 ng/mL, 70 ng/ml, 80 ng/ml or 90 ng/ml. In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with at least one growth factor from the TGF-β superfamily at a concentration of 91 ng/mL, 92 ng/mL, 93 ng/mL, 94 ng/mL, 95 ng/mL, 96 ng/ml, 97 ng/ml, 98 ng/ml or 99 ng/ml. In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with at least one growth factor from the TGF-β superfamily at a concentration of 110 ng/mL, 120 ng/mL, 130 ng/mL, 140 ng/mL, 150 ng/mL, 160 ng/ml, 170 ng/ml, 180 ng/ml or 190 ng/ml. In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with at least one growth factor from the TGF-β superfamily at a concentration of 101 ng/mL, 102 ng/mL, 103 ng/mL, 104 ng/mL, 105 ng/mL, 106 ng/ml, 107 ng/ml, 108 ng/ml or 109 ng/ml.

[233] В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути WNT в концентрации 1,4 мкг/мл - 140 мкг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути WNT в концентрации 14 мкг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути WNT в концентрации 2 мкг/мл, 3 мкг/мл, 4 мкг/мл, 5 мкг/мл, 6 мкг/мл, 7 мкг/мл, 8 мкг/мл, 9 мкг/мл, 10 мкг/мл, 11 мкг/мл, 12 мкг/мл или 13 мкг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути WNT в концентрации 15 мкг/мл, 16 мкг/мл, 17 мкг/мл, 18 мкг/мл, 19 мкг/мл, 20 мкг/мл, 21 мкг/мл, 22 мкг/мл, 23 мкг/мл, 24 мкг/мл, 25 мкг/мл, 26 мкг/мл, 27 мкг/мл, 28 мкг/мл, 29 мкг/мл или 30 мкг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути WNT в концентрации 13,1 мкг/мл, 13,2 мкг/мл, 13,3 мкг/мл, 13,4 мкг/мл, 13,5 мкг/мл, 13,6 мкг/мл, 13,7 мкг/мл, 13,8 мкг/мл или 13,9 мкг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути WNT в концентрации 14,1 мкг/мл, 14,2 мкг/мл, 14,3 мкг/мл, 14,4 мкг/мл, 14,5 мкг/мл, 14,6 мкг/мл, 14,7 мкг/мл, 14,8 мкг/мл или 14,9 мкг/мл.[233] In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with a WNT signaling pathway activator at a concentration of 1.4 μg/mL - 140 μg/mL. In some embodiments, the pluripotent cells are contacted with a WNT signaling pathway activator at a concentration of 14 μg/ml. In some embodiments of the invention, pluripotent cells are brought into contact with a WNT signaling pathway activator at a concentration of 2 μg/ml, 3 μg/ml, 4 μg/ml, 5 μg/ml, 6 μg/ml, 7 μg/ml, 8 μg/ml. ml, 9 µg/ml, 10 µg/ml, 11 µg/ml, 12 µg/ml or 13 µg/ml. In some embodiments of the invention, pluripotent cells are brought into contact with a WNT signaling pathway activator at a concentration of 15 μg/ml, 16 μg/ml, 17 μg/ml, 18 μg/ml, 19 μg/ml, 20 μg/ml, 21 μg/ml. ml, 22 µg/ml, 23 µg/ml, 24 µg/ml, 25 µg/ml, 26 µg/ml, 27 µg/ml, 28 µg/ml, 29 µg/ml or 30 µg/ml. In some embodiments of the invention, pluripotent cells are brought into contact with a WNT signaling pathway activator at a concentration of 13.1 μg/ml, 13.2 μg/ml, 13.3 μg/ml, 13.4 μg/ml, 13.5 μg/ ml, 13.6 µg/ml, 13.7 µg/ml, 13.8 µg/ml or 13.9 µg/ml. In some embodiments of the invention, pluripotent cells are brought into contact with a WNT signaling pathway activator at a concentration of 14.1 μg/ml, 14.2 μg/ml, 14.3 μg/ml, 14.4 μg/ml, 14.5 μg/ml. ml, 14.6 µg/ml, 14.7 µg/ml, 14.8 µg/ml or 14.9 µg/ml.

[234] В общем случае плюрипотентные клетки содержат в подходящей культуральной среде (например, в суспензионной культуре) на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в клетки дефинитивной энтодермы. Типовая подходящая культуральная среда приведена ниже в Таблице 1.[234] In general, the pluripotent cells are maintained in a suitable culture medium (eg, in suspension culture) for a period of time sufficient to induce differentiation of at least some of the pluripotent cells into definitive endoderm cells. A typical suitable culture medium is shown in Table 1 below.

[235][235]

Figure 00000004
Figure 00000004

[236] В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда для дифференцировки плюрипотентных клеток в клетки дефинитивной энтодермы включает среду S1.[236] In some embodiments, a suitable culture medium for differentiating pluripotent cells into definitive endoderm cells includes S1 medium.

[237] В некоторых вариантах реализации изобретения приведение в контакт плюрипотентных клеток осуществляют в суспензионной культуре. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру поддерживают в роллерном флаконе. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет 3 дня. В некоторых вариантах реализации изобретения в первый день в суспензионную культуру добавляют по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β и активатор сигнального пути WNT. В некоторых вариантах реализации изобретения на второй день в суспензионной культуре пополняют по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β. В некоторых вариантах реализации изобретения на второй день в суспензионной культуре не пополняют активатор сигнального пути WNT. В некоторых вариантах реализации изобретения на второй день из суспензионной культуры удаляют активатор сигнального пути WNT. В некоторых вариантах реализации изобретения на второй день в суспензионной культуре пополняют по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β, а активатор сигнального пути WNT удаляют или не пополняют в суспензионной культуре на второй день. В некоторых вариантах реализации изобретения на третий день в суспензионной культуре не пополняют ни по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β, ни активатор сигнального пути WNT. В некоторых вариантах реализации изобретения на третий день из суспензионной культуры удаляют как по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β, так и активатор сигнального пути WNT.[237] In some embodiments of the invention, bringing into contact pluripotent cells is carried out in suspension culture. In some embodiments of the invention, the suspension culture is maintained in a roller bottle. In some embodiments of the invention, the time period is 3 days. In some embodiments, at least one growth factor from the TGF-β superfamily and a WNT signaling pathway activator are added to the suspension culture on the first day. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the TGF-β superfamily is replenished in the suspension culture on the second day. In some embodiments of the invention, the WNT signaling pathway activator is not replenished in the suspension culture on the second day. In some embodiments, the WNT signaling pathway activator is removed from the suspension culture on the second day. In some embodiments, at least one growth factor from the TGF-β superfamily is replenished in the suspension culture on the second day and the WNT signaling pathway activator is removed or not replenished in the suspension culture on the second day. In some embodiments of the invention, neither at least one growth factor from the TGF-β superfamily nor the WNT signaling pathway activator is replenished in the suspension culture on the third day. In some embodiments of the invention, on the third day, both at least one growth factor from the TGF-β superfamily and the WNT signaling pathway activator are removed from the suspension culture.

[238] При помощи указанных способов можно индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной плюрипотентной клетки в популяции клеток в клетку дефинитивной энтодермы. В общем случае при помощи описанного в данном документе способа можно осуществить дифференцировку любой плюрипотентной клетки в клетку дефинитивной энтодермы. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки включают индуцированные плюрипотентные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки включают эмбриональные стволовые клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения плюрипотентные клетки включают клетки человека.[238] Using these methods, at least one pluripotent cell in a population of cells can be induced to differentiate into a definitive endoderm cell. In general, any pluripotent cell can be differentiated into a definitive endoderm cell using the method described herein. In some embodiments, the pluripotent cells include induced pluripotent cells. In some embodiments, the pluripotent cells include embryonic stem cells. In some embodiments, the pluripotent cells include human cells.

[239] В некоторых вариантах реализации изобретения дифференцировки по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в популяции в клетки дефинитивной энтодермы достигают путем приведения популяции плюрипотентных клеток в контакт с i) активином А и ii) CHIR99021, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в популяции в клетки дефинитивной энтодермы, при этом клетки дефинитивной энтодермы экспрессируют по меньшей мере один маркер, характерный для дефинитивной энтодермы.[239] In some embodiments, differentiation of at least some of the pluripotent cells in the population into definitive endoderm cells is achieved by contacting the population of pluripotent cells with i) Activin A and ii) CHIR99021 to induce differentiation of at least some of the pluripotent cells in the population. into cells of the definitive endoderm, wherein the cells of the definitive endoderm express at least one marker characteristic of the definitive endoderm.

[240] Другие способы получения клеток дефинитивной энтодермы известны в данной области техники, включая, например, способы, которые приведены в патентной заявке Соединенных Штатов US 2006/0003446 авторства G. Keller, et al.; US 2006/0003313 авторства K.

Figure 00000005
, et al., US 2005/0158853 авторства K.
Figure 00000005
, et al. и US 2005/0260749 авторства Jon Odorico, et al., соответствующие разделы которых включены в данный документ посредством ссылки.[240] Other methods for producing definitive endoderm cells are known in the art, including, for example, those described in United States patent application US 2006/0003446 by G. Keller, et al.; US 2006/0003313 by K.
Figure 00000005
, et al., US 2005/0158853 by K.
Figure 00000005
et al. and US 2005/0260749 by Jon Odorico, et al., the relevant sections of which are incorporated herein by reference.

[241] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дефинитивной энтодермы, полученная описанными в данном документе способами, экспрессирует по меньшей мере один маркер, выбранный из группы, состоящей из: Nodal, Tmprss2, Tmem30b, St14, Spink3, Sh3gl2, Ripk4, Rab15, Npnt, Clic6, Cldn8, Cacna1b, Bnipl, Anxa4, Emb, FoxA1, Sox17 и Rbm35a, при этом в клетке дефинитивной энтодермы наблюдается повышенная экспрессия по меньшей мере одного маркера на статистически значимую величину по сравнению с плюрипотентной стволовой клеткой, из которой она была получена. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дефинитивной энтодермы, полученная описанными в данном документе способами, не экспрессирует в статистически значимом количестве по меньшей мере один маркер, выбранный из группы, состоящей из: Gata4, SPARC, AFP и Dab2, по сравнению с плюрипотентной стволовой клеткой, из которой она была получена. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дефинитивной энтодермы, полученная описанными в данном документе способами, не экспрессирует в статистически значимом количестве по меньшей мере один маркер, выбранный из группы, состоящей из: Zicl, Рах6, Flk1 и CD31, по сравнению с плюрипотентной стволовой клеткой, из которой она была получена.[241] In some embodiments, the definitive endoderm cell obtained by the methods described herein expresses at least one marker selected from the group consisting of: Nodal, Tmprss2, Tmem30b, St14, Spink3, Sh3gl2, Ripk4, Rab15, Npnt , Clic6, Cldn8, Cacna1b, Bnipl, Anxa4, Emb, FoxA1, Sox17 and Rbm35a, while in the cell of the definitive endoderm there is an increased expression of at least one marker by a statistically significant amount compared to the pluripotent stem cell from which it was obtained. In some embodiments of the invention, the definitive endoderm cell obtained by the methods described herein does not express in a statistically significant amount at least one marker selected from the group consisting of: Gata4, SPARC, AFP and Dab2, compared to a pluripotent stem cell, from which it was derived. In some embodiments of the invention, the definitive endoderm cell obtained by the methods described herein does not express in a statistically significant amount at least one marker selected from the group consisting of: Zicl, Pax6, Flk1 and CD31, compared with a pluripotent stem cell, from which it was derived.

[242] В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дефинитивной энтодермы, полученная описанными в данном документе способами, характеризуется более высоким на статистически значимую величину уровнем фосфорилирования Smad2 по сравнению с плюрипотентной стволовой клеткой, из которой она была получена. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дефинитивной энтодермы, полученная описанными в данном документе способами, обладает способностью формировать кишечную трубку in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дефинитивной энтодермы, полученная описанными в данном документе способами, может дифференцироваться в клетку с морфологией, характерной для клетки кишечника, и при этом клетка с морфологией, характерной для клетки кишечника, экспрессирует FoxA2 и/или Claudin6. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка дефинитивной энтодермы, полученная описанными в данном документе способами, может дополнительно дифференцироваться в клетку энтодермального происхождения.[242] In some embodiments, the definitive endoderm cell obtained by the methods described herein has a statistically significant higher level of Smad2 phosphorylation compared to the pluripotent stem cell from which it was obtained. In some embodiments of the invention, the definitive endoderm cell obtained by the methods described herein has the ability to form an intestinal tube in vivo. In some embodiments, a definitive endoderm cell produced by the methods described herein can differentiate into a cell with a gut cell morphology, wherein the cell with a gut cell morphology expresses FoxA2 and/or Claudin6. In some embodiments, a definitive endoderm cell produced by the methods described herein can further differentiate into a cell of endoderm origin.

[243] В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию плюрипотентных стволовых клеток культивируют в присутствии по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток перед какой-либо дифференцировкой или на первой стадии дифференцировки. Можно применять любую плюрипотентную стволовую клетку, такую как человеческая плюрипотентная стволовая клетка или человеческая клетка iPS, или любую обсуждаемую в данном документе плюрипотентную стволовую клетку или другие подходящие плюрипотентные стволовые клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения описанный в данном документе фактор созревания β-клеток может присутствовать в культуральной среде популяции плюрипотентных стволовых клеток или его можно добавлять повторно или периодически во время роста (например, репликации или размножения) популяции плюрипотентных стволовых клеток. В определенных примерах популяцию плюрипотентных стволовых клеток можно подвергать воздействию по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток перед какой-либо дифференцировкой. В других примерах популяцию плюрипотентных стволовых клеток можно подвергать воздействию по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток на первой стадии дифференцировки.[243] In some embodiments, a population of pluripotent stem cells is cultured in the presence of at least one β-cell maturation factor prior to any differentiation or in the first stage of differentiation. Any pluripotent stem cell, such as a human pluripotent stem cell or a human iPS cell, or any pluripotent stem cell or other suitable pluripotent stem cells discussed herein may be used. In some embodiments, the β-cell maturation factor described herein may be present in the culture medium of the pluripotent stem cell population, or it may be added repeatedly or intermittently during growth (eg, replication or expansion) of the pluripotent stem cell population. In certain instances, a population of pluripotent stem cells may be exposed to at least one β-cell maturation factor prior to any differentiation. In other examples, a population of pluripotent stem cells can be exposed to at least one β-cell maturation factor in the first stage of differentiation.

[244] Индукция дифференцировки клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки[244] Induction of differentiation of definitive endoderm cells into cells of the primary intestinal tube

[245] Аспекты изобретения включают клетки первичной кишечной трубки. Применяемые в данном документе клетки первичной кишечной трубки могут быть получены из любого источника или сгенерированы в соответствии с любым подходящим протоколом. В некоторых аспектах клетки дефинитивной энтодермы дифференцируются в клетки первичной кишечной трубки. В некоторых аспектах клетки первичной кишечной трубки дополнительно дифференцируются, например, в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, Ngn3-позитивные эндокринные клетки-предшественники, инсулин-позитивные эндокринные клетки с последующей индукцией или созреванием в клетки SC-β.[245] Aspects of the invention include cells of the primary intestinal tube. Used in this document, the cells of the primary intestinal tube can be obtained from any source or generated in accordance with any suitable protocol. In some aspects, the cells of the definitive endoderm differentiate into cells of the primary intestinal tube. In some aspects, primary intestinal tube cells further differentiate, for example, into Pdx1-positive pancreatic progenitors, NKX6-1-positive pancreatic progenitors, Ngn3-positive endocrine progenitors, insulin-positive endocrine cells, followed by induction or maturation into SC-β cells.

[246] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки можно получить путем дифференцировки по меньшей мере некоторых клеток дефинитивной энтодермы в популяции в клетки первичной кишечной трубки, например, путем приведения клеток дефинитивной энтодермы в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства факторов роста фибробластов (FGF), чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки, при этом клетки первичной кишечной трубки экспрессируют по меньшей мере один маркер, характерный для клеток первичной кишечной трубки.[246] In some embodiments, primary intestinal tube cells can be obtained by differentiating at least some of the definitive endoderm cells in a population into primary intestinal tube cells, for example, by contacting the definitive endoderm cells with at least one growth factor from the family of factors fibroblast growth (FGF) to induce differentiation of at least some cells of the definitive endoderm into cells of the primary intestinal tube, wherein the cells of the primary intestinal tube express at least one marker characteristic of cells of the primary intestinal tube.

[247] В изобретении предусмотрено применение любого фактора роста из семейства FGF, который индуцирует дифференцировку клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки (например, один или в комбинации с другими факторами). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает фактор роста кератиноцитов (KGF). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF2. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF8B. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF10. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF21.[247] The invention contemplates the use of any growth factor from the FGF family that induces differentiation of definitive endoderm cells into primary intestinal tube cells (eg, alone or in combination with other factors). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes keratinocyte growth factor (KGF). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF2. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF8B. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF10. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF21.

[248] Специалисту в данной области техники понятно, что концентрации применяемых факторов роста могут варьироваться. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 5 нг/мл -500 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 10 нг/мл, 15 нг/мл, 20 нг/мл, 25 нг/мл, 30 нг/мл, 35 нг/мл или 40 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 60 нг/мл, 65 нг/мл, 70 нг/мл, 75 нг/мл, 80 нг/мл, 85 нг/мл, 90 нг/мл, 95 нг/мл или 100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 41 нг/мл, 42 нг/мл, 43 нг/мл, 44 нг/мл, 45 нг/мл, 46 нг/мл, 47 нг/мл, 48 нг/мл или 49 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 51 нг/мл, 52 нг/мл, 53 нг/мл, 54 нг/мл, 55 нг/мл, 56 нг/мл, 57 нг/мл, 58 нг/мл или 59 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 50 нг/мл.[248] One skilled in the art will appreciate that the concentrations of growth factors used may vary. In some embodiments of the invention, cells of the definitive endoderm are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 5 ng/ml -500 ng/ml. In some embodiments of the invention, cells of the definitive endoderm are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 10 ng/ml, 15 ng/ml, 20 ng/ml, 25 ng/ml, 30 ng/ml, 35 ng /ml or 40 ng/ml. In some embodiments of the invention, cells of the definitive endoderm are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 60 ng/ml, 65 ng/ml, 70 ng/ml, 75 ng/ml, 80 ng/ml, 85 ng /ml, 90ng/ml, 95ng/ml or 100ng/ml. In some embodiments of the invention, cells of the definitive endoderm are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 41 ng/ml, 42 ng/ml, 43 ng/ml, 44 ng/ml, 45 ng/ml, 46 ng /ml, 47ng/ml, 48ng/ml or 49ng/ml. In some embodiments of the invention, cells of the definitive endoderm are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 51 ng/ml, 52 ng/ml, 53 ng/ml, 54 ng/ml, 55 ng/ml, 56 ng /ml, 57ng/ml, 58ng/ml or 59ng/ml. In some embodiments, cells of the definitive endoderm are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 50 ng/mL.

[249] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы культивируют в подходящей культуральной среде.[249] In some embodiments, the definitive endoderm cells are cultured in a suitable culture medium.

[250] В общем случае клетки дефинитивной энтодермы содержат в подходящей культуральной среде (например, суспензионной культуре) на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки. Типовая подходящая культуральная среда приведена ниже в Таблице 2.[250] In general, definitive endoderm cells are maintained in a suitable culture medium (eg, suspension culture) for a period of time sufficient to induce differentiation of at least some of the definitive endoderm cells into primary intestinal tube cells. A typical suitable culture medium is shown in Table 2 below.

[251][251]

Figure 00000006
Figure 00000006

[252] В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда для дифференцировки клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки включает среду S2.[252] In some embodiments, a suitable culture medium for differentiating definitive endoderm cells into primary intestinal tube cells includes S2 medium.

[253] В некоторых вариантах реализации изобретения приведение в контакт клеток дефинитивной энтодермы проводят в суспензионной культуре. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру поддерживают в роллерном флаконе. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 2 дней до 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет 3 дня. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют через день.[253] In some embodiments of the invention, bringing into contact cells of the definitive endoderm is carried out in suspension culture. In some embodiments of the invention, the suspension culture is maintained in a roller bottle. In some embodiments of the invention, the time period is from 2 days to 5 days. In some embodiments of the invention, the time period is 3 days. In some embodiments, the suspension culture is replenished every other day.

[254] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки дефинитивной энтодермы можно получить путем дифференцировки по меньшей мере некоторых клеток дефинитивной энтодермы в популяции в клетки первичной кишечной трубки, например, путем приведения клеток дефинитивной энтодермы в контакт с KGF, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки, при этом клетки первичной кишечной трубки экспрессируют по меньшей мере один маркер, характерный для дефинитивной энтодермы.[254] In some embodiments, definitive endoderm cells can be obtained by differentiating at least some of the definitive endoderm cells in a population into primary intestinal tube cells, for example, by contacting definitive endoderm cells with KGF to induce differentiation of at least some of the cells. of the definitive endoderm into cells of the primary intestinal tube, wherein the cells of the primary intestinal tube express at least one marker characteristic of the definitive endoderm.

[255] Индукция дифференцировки клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники[255] Inducing differentiation of primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells

[256] Аспекты изобретения включают Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. Применяемые в данном документе Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники могут быть получены из любого источника или сгенерированы в соответствии с любым подходящим протоколом. В некоторых аспектах клетки первичной кишечной трубки дифференцируются в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых аспектах Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники дополнительно дифференцируются, например, в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, Ngn3-позитивные эндокринные клетки-предшественники, инсулин-позитивные эндокринные клетки с последующей индукцией или созреванием в клетки SC-β.[256] Aspects of the invention include Pdx1 positive pancreatic progenitor cells. Used in this document Pdx1-positive pancreatic progenitor cells can be obtained from any source or generated in accordance with any suitable protocol. In some aspects, the cells of the primary intestinal tube differentiate into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells. In some aspects, Pdx1 positive pancreatic progenitors further differentiate, for example, into NKX6-1 positive pancreatic progenitors, Ngn3 positive endocrine progenitors, insulin positive endocrine cells, followed by induction or maturation into SC-β cells.

[257] В некоторых аспектах Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники можно получить путем дифференцировки по меньшей мере некоторых клеток первичной кишечной трубки в популяции в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, например, путем приведения клеток первичной кишечной трубки в контакт с i) по меньшей мере одним ингибитором сигнального пути костного морфогенетического белка (BMP), ii) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, iii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, iv) по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты (RA); и v) по меньшей мере одним активатором протеинкиназы С, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1.[257] In some aspects, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells can be obtained by differentiating at least some of the primary intestinal tube cells in a population into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells, for example, by bringing primary intestinal tube cells into contact with i) at least one bone morphogenetic protein (BMP) signaling pathway inhibitor, ii) at least one growth factor from the FGF family, iii) at least one SHH pathway inhibitor, iv) at least one retinoic acid (RA) signaling pathway activator; and v) at least one protein kinase C activator to induce differentiation of at least some cells of the primary intestinal tube into Pdx1-positive pancreatic progenitors, wherein the Pdx1-positive pancreatic progenitors express Pdx1.

[258] В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора сигнального пути BMP, который индуцирует дифференцировку клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты и по меньшей мере одним активатором протеинкиназы С). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP включает LDN193189.[258] The invention contemplates the use of any inhibitor of the BMP signaling pathway that induces differentiation of primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one growth factor from the FGF family, at least one an SHH pathway inhibitor, at least one retinoic acid signaling pathway activator, and at least one protein kinase C activator). In some embodiments, the BMP signaling inhibitor comprises LDN193189.

[259] В изобретении предусмотрено применение любого фактора роста из семейства FGF, который индуцирует дифференцировку клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним ингибитором сигнального пути BMP, по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты и по меньшей мере одним активатором протеинкиназы С). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает фактор роста кератиноцитов (KGF). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF выбран из группы, состоящей из FGF2, FGF8B, FGF10 и FGF21.[259] The invention contemplates the use of any growth factor from the FGF family that induces differentiation of primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one inhibitor of the BMP signaling pathway, at least one an SHH pathway inhibitor, at least one retinoic acid signaling pathway activator, and at least one protein kinase C activator). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes keratinocyte growth factor (KGF). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family is selected from the group consisting of FGF2, FGF8B, FGF10 and FGF21.

[260] В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора пути SHH, который индуцирует дифференцировку клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним ингибитором сигнального пути BMP, по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты и по меньшей мере одним активатором протеинкиназы С). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор пути SHH включает Sant1.[260] The invention contemplates the use of any SHH pathway inhibitor that induces differentiation of primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one inhibitor of the BMP signaling pathway, at least one growth factor from the FGF family, at least one retinoic acid signaling pathway activator, and at least one protein kinase C activator). In some embodiments, the SHH pathway inhibitor comprises Sant1.

[261] В изобретении предусмотрено применение любого активатора сигнального пути RA, который индуцирует дифференцировку клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним ингибитором сигнального пути BMP, по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и по меньшей мере одним активатором протеинкиназы С). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает ретиноевую кислоту.[261] The invention contemplates the use of any RA signaling pathway activator that induces differentiation of primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one BMP signaling pathway inhibitor, at least one growth from the FGF family, at least one SHH pathway inhibitor, and at least one protein kinase C activator). In some embodiments, the RA signaling pathway activator comprises retinoic acid.

[262] В изобретении предусмотрено применение любого активатора протеинкиназы С (PKC), который индуцирует дифференцировку клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним ингибитором сигнального пути BMP, по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор PKC включает PdbU. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор PKC включает ТРВ.[262] The invention provides for the use of any protein kinase C (PKC) activator that induces differentiation of primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one BMP signaling pathway inhibitor, at least one growth factor from the FGF family, at least one SHH pathway inhibitor, and at least one retinoic acid signaling pathway activator). In some embodiments, the PKC activator includes PdbU. In some embodiments of the invention, the PKC activator includes TRV.

[263] Специалисту в данной области техники понятно, что концентрации применяемых агентов (например, факторов роста) могут варьироваться. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути BMP в концентрации 20 нМ - 2000 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути BMP в концентрации 30 40 нМ, 50 нМ, 60 нМ, 70 нМ, 80 нМ, 90 нМ, 100 нМ, 110 нМ, 120 нМ, 130 нМ, 140 нМ, 150 нМ, 160 нМ, 170 нМ, 180 нМ или 190 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути BMP в концентрации 191 нМ, 192 нМ, 193 нМ, 194 нМ, 195 нМ, 196 нМ, 197 нМ, 198 нМ или 199 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути BMP в концентрации 300 нМ, 400 нМ, 500 нМ, 600 нМ, 700 нМ, 800 нМ, 900 нМ, 1000 нМ, 1100 нМ, 1200 нМ, 1300 нМ, 1400 нМ, 1500 нМ, 1600 нМ, 1700 нМ, 1800 нМ или 1900 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути BMP в концентрации 210 нМ, 220 нМ, 230 нМ, 240 нМ, 250 нМ, 260 нМ, 270 нМ, 280 нМ или 290 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с ингибитором сигнального пути BMP в концентрации 200 нМ.[263] One skilled in the art will appreciate that the concentrations of agents (eg, growth factors) employed may vary. In some embodiments of the invention, cells of the primary intestinal tube are brought into contact with an inhibitor of the BMP signaling pathway at a concentration of 20 nM - 2000 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a BMP signaling pathway inhibitor at a concentration of 30-40 nM, 50 nM, 60 nM, 70 nM, 80 nM, 90 nM, 100 nM, 110 nM, 120 nM, 130 nM, 140 nM, 150 nM, 160 nM, 170 nM, 180 nM or 190 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a BMP signaling pathway inhibitor at a concentration of 191 nM, 192 nM, 193 nM, 194 nM, 195 nM, 196 nM, 197 nM, 198 nM, or 199 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a BMP signaling pathway inhibitor at a concentration of 300 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM, 800 nM, 900 nM, 1000 nM, 1100 nM, 1200 nM, 1300 nM, 1400 nM, 1500 nM, 1600 nM, 1700 nM, 1800 nM or 1900 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a BMP signaling pathway inhibitor at a concentration of 210 nM, 220 nM, 230 nM, 240 nM, 250 nM, 260 nM, 270 nM, 280 nM, or 290 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a BMP signaling pathway inhibitor at a concentration of 200 nM.

[264] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 5 нг/мл - 500 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 10 нг/мл, 15 нг/мл, 20 нг/мл, 25 нг/мл, 30 нг/мл, 35 нг/мл или 40 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 60 нг/мл, 65 нг/мл, 70 нг/мл, 75 нг/мл, 80 нг/мл, 85 нг/мл, 90 нг/мл, 95 нг/мл или 100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 41 нг/мл, 42 нг/мл, 43 нг/мл, 44 нг/мл, 45 нг/мл, 46 нг/мл, 47 нг/мл, 48 нг/мл или 49 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 51 нг/мл, 52 нг/мл, 53 нг/мл, 54 нг/мл, 55 нг/мл, 56 нг/мл, 57 нг/мл, 58 нг/мл или 59 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 50 нг/мл.[264] In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 5 ng/mL - 500 ng/mL. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 10 ng/mL, 15 ng/mL, 20 ng/mL, 25 ng/mL, 30 ng/mL, 35 ng/ml or 40 ng/ml. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 60 ng/mL, 65 ng/mL, 70 ng/mL, 75 ng/mL, 80 ng/mL, 85 ng/ml, 90 ng/ml, 95 ng/ml or 100 ng/ml. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 41 ng/mL, 42 ng/mL, 43 ng/mL, 44 ng/mL, 45 ng/mL, 46 ng/ml, 47 ng/ml, 48 ng/ml or 49 ng/ml. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 51 ng/mL, 52 ng/mL, 53 ng/mL, 54 ng/mL, 55 ng/mL, 56 ng/ml, 57 ng/ml, 58 ng/ml or 59 ng/ml. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 50 ng/mL.

[265] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути SHH в концентрации 0,1 мкМ - 0,5 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути SHH в концентрации 0,11 мкМ, 0,12 мкМ, 0,13 мкМ, 0,14 мкМ, 0,15 мкМ, 0,16 мкМ, 0,17 мкМ, 0,18 мкМ, 0,19 мкМ, 0,2 мкМ, 0,21 мкМ, 0,22 мкМ, 0,23 мкМ или 0,24 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути SHH в концентрации 0,26 мкМ, 0,27 мкМ, 0,28 мкМ, 0,29 мкМ, 0,30 мкМ, 0,31 мкМ, 0,32 мкМ, 0,33 мкМ, 0,34 мкМ, 0,35 мкМ, 0,36 мкМ, 0,37 мкМ, 0,38 мкМ, 0,39 мкМ, 0,40 мкМ, 0,41 мкМ, 0,42 мкМ, 0,43 мкМ, 0,44 мкМ, 0,45 мкМ, 0,46 мкМ, 0,47 мкМ, 0,48 мкМ, 0,49 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути SHH в концентрации 0,25 мкМ.[265] In some embodiments of the invention, cells of the primary intestinal tube are brought into contact with at least one inhibitor of the SHH signaling pathway at a concentration of 0.1 μm - 0.5 μm. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one SHH signaling pathway inhibitor at a concentration of 0.11 μM, 0.12 μM, 0.13 μM, 0.14 μM, 0.15 μM, 0. 16 µM, 0.17 µM, 0.18 µM, 0.19 µM, 0.2 µM, 0.21 µM, 0.22 µM, 0.23 µM or 0.24 µM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one SHH signaling pathway inhibitor at a concentration of 0.26 μM, 0.27 μM, 0.28 μM, 0.29 μM, 0.30 μM, 0. 31 µM, 0.32 µM, 0.33 µM, 0.34 µM, 0.35 µM, 0.36 µM, 0.37 µM, 0.38 µM, 0.39 µM, 0.40 µM, 0, 41 µM, 0.42 µM, 0.43 µM, 0.44 µM, 0.45 µM, 0.46 µM, 0.47 µM, 0.48 µM, 0.49 µM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with at least one inhibitor of the SHH signaling pathway at a concentration of 0.25 μM.

[266] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,01 мкМ - 1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,02 мкМ, 0,03 мкМ, 0,04 мкМ, 0,05 мкМ, 0,06 мкМ, 0,07 мкМ, 0,08 мкМ или 0,09 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,20 мкМ, 0,30 мкМ, 0,40 мкМ, 0, 05 мкМ, 0,60 мкМ, 0,70 мкМ, 0,80 мкМ или 0,90 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,1 мкМ.[266] In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.01 μM - 1.0 μM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with RA signaling pathway activator at a concentration of 0.02 μM, 0.03 μM, 0.04 μM, 0.05 μM, 0.06 μM, 0.07 μM, 0 .08 µM or 0.09 µM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.20 μM, 0.30 μM, 0.40 μM, 0.05 μM, 0.60 μM, 0.70 μM, 0 .80 µM or 0.90 µM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM.

[267] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором PKC в концентрации 50 нМ - 5000 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором PKC в концентрации 100 нМ, 150 нМ, 200 нМ, 250 нМ, 300 нМ, 350 нМ, 400 нМ, 450 нМ, 460 нМ, 470 нМ, 480 нМ или 490 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором PKC в концентрации 491 нМ, 492 нМ, 493 нМ, 494 нМ, 495 нМ, 496 нМ, 497 нМ, 498 нМ или 499 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором PKC в концентрации 600 нМ, 700 нМ, 800 нМ, 900 нМ, 1000 нМ, 1100 нМ, 1200 нМ, 1300 нМ, 1400 нМ, 1500 нМ, 1600 нМ, 1700 нМ, 1800 нМ, 1900 нМ или 2000 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором PKC в концентрации 501 нМ, 502 нМ, 503 нМ, 504 нМ, 505 нМ, 506 нМ, 507 нМ, 508 нМ, or 509 нМ, 510 нМ, 520 нМ, 530 нМ, 540 нМ, 550 нМ, 560 нМ, 570 нМ, 580 нМ или 590 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки приводят в контакт с активатором PKC в концентрации 500 нМ.[267] In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a PKC activator at a concentration of 50 nM - 5000 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a PKC activator at a concentration of 100 nM, 150 nM, 200 nM, 250 nM, 300 nM, 350 nM, 400 nM, 450 nM, 460 nM, 470 nM, 480 nM, or 490 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a PKC activator at a concentration of 491 nM, 492 nM, 493 nM, 494 nM, 495 nM, 496 nM, 497 nM, 498 nM, or 499 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a PKC activator at a concentration of 600 nM, 700 nM, 800 nM, 900 nM, 1000 nM, 1100 nM, 1200 nM, 1300 nM, 1400 nM, 1500 nM, 1600 nM, 1700 nM, 1800 nM, 1900 nM or 2000 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a PKC activator at a concentration of 501 nM, 502 nM, 503 nM, 504 nM, 505 nM, 506 nM, 507 nM, 508 nM, or 509 nM, 510 nM, 520 nM , 530 nM, 540 nM, 550 nM, 560 nM, 570 nM, 580 nM or 590 nM. In some embodiments, primary intestinal tube cells are contacted with a PKC activator at a concentration of 500 nM.

[268] В общем случае клетки первичной кишечной трубки содержат в подходящей культуральной среде (например, суспензионной культуре) на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. Типовая подходящая культуральная среда приведена ниже в Таблице 3.[268] In general, primary intestinal tube cells are maintained in a suitable culture medium (eg, suspension culture) for a period of time sufficient to induce differentiation of at least some primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells. A typical suitable culture medium is shown in Table 3 below.

[269][269]

Figure 00000007
Figure 00000007

[270] В некоторых вариантах реализации изобретения в качестве подходящей культуральной среды для дифференцировки клеток первичной кишечной трубки в панкреатические клетки-предшественники можно использовать среду S3.[270] In some embodiments of the invention, S3 medium can be used as a suitable culture medium for differentiating primary intestinal tube cells into pancreatic progenitor cells.

[271] В некоторых вариантах реализации изобретения приведение в контакт клеток первичной кишечной трубки проводят в суспензионной культуре. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру поддерживают в роллерном флаконе. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет по меньшей мере 2 дня. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют каждый день.[271] In some embodiments of the invention, bringing into contact the cells of the primary intestinal tube is carried out in suspension culture. In some embodiments of the invention, the suspension culture is maintained in a roller bottle. In some embodiments of the invention, the time period is at least 2 days. In some embodiments of the invention, the suspension culture is replenished every day.

[272] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки первичной кишечной трубки можно получить путем дифференцировки по меньшей мере некоторых клеток первичной кишечной трубки в популяции в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, например, путем приведения клеток первичной кишечной трубки в контакт с i) LDN193189, ii) KGF, iii) Sant1; iv) RA; и iv) PdbU, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1.[272] In some embodiments, primary intestinal tube cells can be obtained by differentiating at least some of the primary intestinal tube cells in a population into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells, for example, by contacting primary intestinal tube cells with i) LDN193189, ii) KGF, iii) Sant1; iv) RA; and iv) PdbU to induce differentiation of at least some cells of the primary intestinal tube into Pdx1 positive pancreatic progenitors, wherein the Pdx1 positive pancreatic progenitors express Pdx1.

[273] Индукция дифференцировки Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6-1 + панкреатические клетки-предшественники[273] Induction of differentiation of Pdx1-positive pancreatic progenitors into NKX6-1 + pancreatic progenitors

[274] Аспекты изобретения включают NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. Применяемые в данном документе NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники могут быть получены из любого источника или сгенерированы в соответствии с любым подходящим протоколом. В некоторых аспектах Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники дифференцируются в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых аспектах NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники дополнительно дифференцируются, например, в Ngn3-позитивные эндокринные клетки-предшественники или инсулин-позитивные эндокринные клетки с последующей индукцией или созреванием в клетки SC-β.[274] Aspects of the invention include NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells. The NKX6-1 positive pancreatic progenitors used herein can be obtained from any source or generated according to any suitable protocol. In some aspects, Pdx1 positive pancreatic progenitors differentiate into NKX6-1 positive pancreatic progenitors. In some aspects, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells further differentiate, for example, into Ngn3 positive endocrine progenitor cells or insulin positive endocrine cells, followed by induction or maturation into SC-β cells.

[275] В некоторых аспектах способ получения NKX6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника из Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника включает приведение популяции клеток (например, в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток), содержащей Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники в контакт по меньшей мере с двумя факторами созревания β-клеток, включающими а) по меньшей мере один фактор роста из семейства факторов роста фибробластов (FGF), b) ингибитор пути «звукового ежа» и, необязательно, с) низкую концентрацию активатора сигнального пути ретиноевой кислоты (RA), на протяжении периода времени, составляющего по меньшей мере пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника в популяции в NKX6-1-позитивную панкреатическую клетку-предшественника, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют NKX6-1.[275] In some aspects, a method for producing a NKX6-1 positive pancreatic progenitor cell from a Pdx1 positive pancreatic progenitor cell comprises bringing a cell population (e.g., under conditions that promote cell clustering) containing Pdx1 positive pancreatic progenitor cells into contact with at least two β-cell maturation factors, including a) at least one growth factor from the fibroblast growth factor (FGF) family, b) an inhibitor of the sonic hedgehog pathway, and optionally c) a low concentration of retinoic acid signaling pathway activator acid (RA) over a period of at least five days to induce differentiation of at least one Pdx1-positive pancreatic progenitor cell in the population into an NKX6-1-positive pancreatic progenitor cell, wherein the NKX6-1- positive pancreatic progenitor cells express NKX6-1.

[276] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) низкими концентрациями активатора сигнального пути RА, на протяжении периода времени, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1.[276] In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors are produced by contacting Pdx1-positive pancreatic progenitors under conditions that promote cell clustering with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least one inhibitor of the SHH pathway, and optionally iii) low concentrations of RA signaling pathway activator over a period of five days to induce differentiation of at least some Pdx1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors, while Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6-1.

[277] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и iii) активатором сигнального пути RA, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 HNKX6-1.[277] In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors are obtained by contacting Pdx1 positive pancreatic progenitors with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least at least one SHH pathway inhibitor; and iii) an RA signaling pathway activator to induce differentiation of at least some Pdx1-positive pancreatic progenitors into Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors, wherein Pdx1-positive, NKX6- 1-positive pancreatic progenitors express Pdx1 HNKX6-1.

[278] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают из популяции плюрипотентных клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают из популяции клеток iPS. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают из популяции клеток ESC. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают из популяции клеток дефинитивной энтодермы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают из популяции клеток первичной кишечной трубки.[278] In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are obtained from a population of pluripotent cells. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are obtained from a population of iPS cells. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are obtained from a population of ESC cells. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are obtained from a population of definitive endoderm cells. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are obtained from a population of cells of the primary intestinal tube.

[279] В изобретении предусмотрено применение любого фактора роста из семейства FGF, который индуцирует дифференцировку Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним ингибитором пути SHH или, необязательно, по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает фактор роста кератиноцитов (KGF). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF выбран из группы, состоящей из FGF2, FGF8B, FGF10 и FGF21.[279] The invention provides for the use of any growth factor from the FGF family that induces the differentiation of Pdx1-positive pancreatic progenitor cells into NKX6-1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one SHH pathway inhibitor or optionally at least one retinoic acid signaling pathway activator). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes keratinocyte growth factor (KGF). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family is selected from the group consisting of FGF2, FGF8B, FGF10 and FGF21.

[280] В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора пути SHH, который индуцирует дифференцировку Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF или по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор пути SHH включает Sant1.[280] The invention contemplates the use of any inhibitor of the SHH pathway that induces differentiation of Pdx1-positive pancreatic progenitors into NKX6-1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one growth factor from the FGF family or at least one retinoic acid signaling pathway activator). In some embodiments, the SHH pathway inhibitor comprises Sant1.

[281] В изобретении предусмотрено применение любого активатора сигнального пути RA, который индуцирует дифференцировку Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, один или в комбинации с по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF или по меньшей мере одним ингибитором пути SHH). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает ретиноевую кислоту.[281] The invention contemplates the use of any RA signaling pathway activator that induces differentiation of Pdx1-positive pancreatic progenitors into NKX6-1-positive pancreatic progenitors (e.g., alone or in combination with at least one growth factor from the FGF family or at least one SHH pathway inhibitor). In some embodiments, the RA signaling pathway activator comprises retinoic acid.

[282] В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение популяции клеток (например, Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников) в контакт по меньшей мере с одним дополнительным фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF. В изобретении предусмотрено применение любого фактора роста из семейства EGF, который облегчает дифференцировку Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники (например, вместе с любой комбинацией из по меньшей мере одного фактора роста из семейства FGF, по меньшей мере одного ингибитора пути SHH и, необязательно, по меньшей мере одного активатора сигнального пути RA). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает бетацеллюлин. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает EGF.[282] In some embodiments of the invention, this method includes bringing a population of cells (eg, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells) into contact with at least one additional maturation factor β-cells. In some embodiments of the invention, at least one additional β-cell maturation factor includes at least one growth factor from the EGF family. In some embodiments of the invention, this method includes bringing Pdx1-positive pancreatic progenitor cells into contact with at least one growth factor from the EGF family. The invention provides for the use of any growth factor from the EGF family that facilitates the differentiation of Pdx1-positive pancreatic progenitor cells into NKX6-1-positive pancreatic progenitors (for example, together with any combination of at least one growth factor from the FGF family, according to at least one SHH pathway inhibitor and optionally at least one RA signaling pathway activator). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes betacellulin. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes EGF.

[283] Специалисту в данной области техники понятно, что концентрации применяемых агентов (например, факторов роста) могут варьироваться. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 1 нг/мл - 100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 5 нг/мл, 10 нг/мл, 15 нг/мл, 20 нг/мл, 25 нг/мл, 30 нг/мл, 35 нг/мл или 40 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 60 нг/мл, 65 нг/мл, 70 нг/мл, 75 нг/мл, 80 нг/мл, 85 нг/мл, 90 нг/мл, 95 нг/мл или 100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 41 нг/мл, 42 нг/мл, 43 нг/мл, 44 нг/мл, 45 нг/мл, 46 нг/мл, 47 нг/мл, 48 нг/мл или 49 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 51 нг/мл, 52 нг/мл, 53 нг/мл, 54 нг/мл, 55 нг/мл, 56 нг/мл, 57 нг/мл, 58 нг/мл или 59 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства FGF в концентрации 50 нг/мл.[283] One skilled in the art will appreciate that the concentrations of agents (eg, growth factors) employed may vary. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 1 ng/mL - 100 ng/mL. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 5 ng/ml, 10 ng/ml, 15 ng/ml, 20 ng/ml, 25 ng/ml. ml, 30 ng/ml, 35 ng/ml or 40 ng/ml. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 60 ng/ml, 65 ng/ml, 70 ng/ml, 75 ng/ml, 80 ng/ml. ml, 85 ng/ml, 90 ng/ml, 95 ng/ml or 100 ng/ml. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 41 ng/ml, 42 ng/ml, 43 ng/ml, 44 ng/ml, 45 ng/ml. ml, 46 ng/ml, 47 ng/ml, 48 ng/ml or 49 ng/ml. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 51 ng/ml, 52 ng/ml, 53 ng/ml, 54 ng/ml, 55 ng/ml. ml, 56 ng/ml, 57 ng/ml, 58 ng/ml or 59 ng/ml. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the FGF family at a concentration of 50 ng/mL.

[284] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,1 мкМ - 0,5 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,11 мкМ, 0,12 мкМ, 0,13 мкМ, 0,14 мкМ, 0,15 мкМ, 0,16 мкМ, 0,17 мкМ, 0,18 мкМ, 0,19 мкМ, 0,2 мкМ, 0,21 мкМ, 0,22 мкМ, 0,23 мкМ или 0,24 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,26 мкМ, 0,27 мкМ, 0,28 мкМ, 0,29 мкМ, 0,30 мкМ, 0,31 мкМ, 0,32 мкМ, 0,33 мкМ, 0,34 мкМ, 0,35 мкМ, 0,36 мкМ, 0,37 мкМ, 0,38 мкМ, 0,39 мкМ, 0,40 мкМ, 0,41 мкМ, 0,42 мкМ, 0,43 мкМ, 0,44 мкМ, 0,45 мкМ, 0,46 мкМ, 0,47 мкМ, 0,48 мкМ, 0,49 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,25 мкМ.[284] In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one inhibitor of the SHH pathway at a concentration of 0.1 μM - 0.5 μM. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one inhibitor of the SHH pathway at a concentration of 0.11 μM, 0.12 μM, 0.13 μM, 0.14 μM, 0.15 μM, 0.16 µM, 0.17 µM, 0.18 µM, 0.19 µM, 0.2 µM, 0.21 µM, 0.22 µM, 0.23 µM or 0.24 µM. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.26 μM, 0.27 μM, 0.28 μM, 0.29 μM, 0.30 μM, 0.31 µM, 0.32 µM, 0.33 µM, 0.34 µM, 0.35 µM, 0.36 µM, 0.37 µM, 0.38 µM, 0.39 µM, 0.40 µM, 0.41 µM, 0.42 µM, 0.43 µM, 0.44 µM, 0.45 µM, 0.46 µM, 0.47 µM, 0.48 µM, 0.49 µM. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.25 μM.

[285] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути НА в концентрации 0,01 мкМ - 1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,02 мкМ, 0,03 мкМ, 0,04 мкМ, 0,05 мкМ, 0,06 мкМ, 0,07 мкМ, 0,08 мкМ или 0,09 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,20 мкМ, 0,30 мкМ, 0,40 мкМ, 0, 05 мкМ, 0,60 мкМ, 0,70 мкМ, 0,80 мкМ или 0,90 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,1 мкМ.[285] In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with an activator of the HA signaling pathway at a concentration of 0.01 μM - 1.0 μM. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.02 μM, 0.03 μM, 0.04 μM, 0.05 μM, 0.06 μM, 0.07 µM, 0.08 µM or 0.09 µM. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.20 μM, 0.30 μM, 0.40 μM, 0.05 μM, 0.60 μM, 0.70 µM, 0.80 µM or 0.90 µM. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM.

[286] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 2 нг/мл - 200 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 3 нг/мл, 4 нг/мл, 5 нг/мл, 6 нг/мл, 7 нг/мл, 8 нг/мл, 9 нг/мл, 10 нг/мл, 11 нг/мл, 12 нг/мл, 13 нг/мл, 14 нг/мл, 16 нг/мл, 17 нг/мл, 18 нг/мл или 19 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 30 нг/мл, 35 нг/мл, 40 нг/мл, 45 нг/мл, 50 нг/мл, 55 нг/мл, 60 нг/мл, 65 нг/мл, 70 нг/мл, 75 нг/мл, 80 нг/мл, 85 нг/мл, 90 нг/мл, 95 нг/мл или 100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 21 нг/мл, 22 нг/мл, 23 нг/мл, 24 нг/мл, 25 нг/мл, 26 нг/мл, 27 нг/мл, 28 нг/мл или 29 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 20 нг/мл.[286] In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 2 ng/mL - 200 ng/mL. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 3 ng/ml, 4 ng/ml, 5 ng/ml, 6 ng/ml, 7 ng/ml. ml, 8 ng/ml, 9 ng/ml, 10 ng/ml, 11 ng/ml, 12 ng/ml, 13 ng/ml, 14 ng/ml, 16 ng/ml, 17 ng/ml, 18 ng/ml ml or 19 ng/ml. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 30 ng/ml, 35 ng/ml, 40 ng/ml, 45 ng/ml, 50 ng/ml. ml, 55 ng/ml, 60 ng/ml, 65 ng/ml, 70 ng/ml, 75 ng/ml, 80 ng/ml, 85 ng/ml, 90 ng/ml, 95 ng/ml or 100 ng/ml ml. In some embodiments of the invention, Pdx1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 21 ng/ml, 22 ng/ml, 23 ng/ml, 24 ng/ml, 25 ng/ml. ml, 26 ng/ml, 27 ng/ml, 28 ng/ml or 29 ng/ml. In some embodiments, Pdx1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 20 ng/mL.

[287] В общем случае Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники содержат в подходящей культуральной среде на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. Типовая подходящая культуральная среда приведена выше в Таблице 3. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру поддерживают в роллерном флаконе. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет по меньшей мере 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют через день. В некоторых вариантах реализации изобретения факторы созревания β-клеток пополняют через день.[287] In general, Pdx1-positive pancreatic progenitors are maintained in a suitable culture medium for a period of time sufficient to induce differentiation of at least some of the Pdx1-positive pancreatic progenitors in the population into Pdx1-positive, NKX6-1- positive pancreatic progenitor cells. An exemplary suitable culture medium is shown in Table 3 above. In some embodiments, conditions that promote cell clustering include suspension culture. In some embodiments of the invention, the suspension culture is maintained in a roller bottle. In some embodiments of the invention, the time period is at least 5 days. In some embodiments, the suspension culture is replenished every other day. In some embodiments of the invention, β-cell maturation factors are replenished every other day.

[288] В некоторых вариантах реализации изобретения в суспензионную культуру на протяжении 5 дней не добавляют активатор протеинкиназы С. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор протеинкиназы С удаляют из суспензионной культуры перед истечением периода в 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор протеинкиназы С включает PdbU. В некоторых вариантах реализации изобретения в суспензионную культуру на протяжении 5 дней не добавляют ингибитор сигнального пути BMP. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP удаляют из суспензионной культуры перед истечением периода в 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP включает LDN193189.[288] In some embodiments, no protein kinase C activator is added to the suspension culture for 5 days. In some embodiments, the protein kinase C activator is removed from the suspension culture before the 5 day period has elapsed. In some embodiments, the protein kinase C activator comprises PdbU. In some embodiments of the invention, no inhibitor of the BMP signaling pathway is added to the suspension culture for 5 days. In some embodiments, the BMP signaling inhibitor is removed from the suspension culture before the 5 day period has elapsed. In some embodiments, the BMP signaling inhibitor comprises LDN193189.

[289] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 10% Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 95% Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников индуцируют до дифференцировки в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники.[289] In some embodiments, at least 10% of the Pdx1-positive pancreatic progenitors in a population are induced to differentiate into Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors. In some embodiments, at least 95% of the Pdx1 positive pancreatic progenitors are induced to differentiate into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors.

[290] В общем случае любая Pdx1-позитивная панкреатическая клетка-предшественник может дифференцироваться в Pdx1-позитивную, NKX6-1-позитивную панкреатическую клетку-предшественника. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1, NKX6-1 и/или FoxA2.[290] In general, any Pdx1 positive pancreatic progenitor cell can differentiate into a Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cell. In some embodiments, the NKX6-1 positive pancreatic progenitors express Pdx1, NKX6-1 and/or FoxA2.

[291] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники получают путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) низкими концентрациями активатора сигнального пути RA, на протяжении периода времени, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1.[291] In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors are produced by contacting Pdx1-positive pancreatic progenitors under conditions that promote cell clustering with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least one inhibitor of the SHH pathway, and optionally iii) low concentrations of an RA signaling pathway activator over a period of five days to induce differentiation of at least some Pdx1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors, while Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6-1.

[292] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники можно получить путем дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) активатором сигнального пути RA через день на протяжении периода времени, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1.[292] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitors can be obtained by differentiating at least some of the Pdx1-positive pancreatic progenitors into Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors by bringing Pdx1- positive pancreatic progenitor cells under conditions that promote cell clustering, in contact with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least one inhibitor of the SHH pathway, and optionally iii) an RA signaling pathway activator every other day over a period of five days to induce differentiation of at least some of the Pdx1-positive pancreatic progenitors in the population into NKX6-1-positive pancreatic progenitors, wherein the NKX6-1-positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6 -one.

[293] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники можно получить путем дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, например, путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) активатором сигнального пути RA, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1.[293] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitors can be obtained by differentiating at least some of the Pdx1-positive pancreatic progenitors in a population into Pdx1-positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors, e.g. , by bringing Pdx1-positive pancreatic progenitor cells into contact with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least one SHH pathway inhibitor, and optionally iii) an RA signaling pathway activator to induce differentiation of at least least some Pdx1-positive pancreatic progenitors in the population into NKX6-1-positive pancreatic progenitors, while NKX6-1-positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6-1.

[294] Индукция дифференцировки NKX6-1+ панкреатических клеток-предшественников инсулин + эндокринные клетки[294] Induction of differentiation of NKX6-1+ pancreatic insulin progenitor cells + endocrine cells

[295] Аспекты изобретения включают инсулин-позитивные эндокринные клетки. Применяемые в данном документе инсулин-позитивные эндокринные клетки могут быть получены из любого источника или сгенерированы в соответствии с любым подходящим протоколом. В некоторых аспектах NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники дифференцируются в инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых аспектах инсулин-позитивные эндокринные клетки дополнительно дифференцируются, например, путем индукции или созревания в клетки SC-β.[295] Aspects of the invention include insulin-positive endocrine cells. As used herein, the insulin-positive endocrine cells may be obtained from any source or generated according to any suitable protocol. In some aspects, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells differentiate into insulin positive endocrine cells. In some aspects, insulin-positive endocrine cells further differentiate, for example, by induction or maturation into SC-β cells.

[296] В некоторых аспектах способ получения инсулин-позитивных эндокринных клеток из NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников включает приведение популяции клеток (например, в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток), содержащей NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, в контакт по меньшей мере с двумя факторами созревания β-клеток, включающими а) ингибитор сигнального пути TGF-β и b) активатор сигнального пути тиреоидного гормона, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной NKX6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника в популяции в инсулин-позитивную эндокринную клетку, при этом инсулин-позитивная панкреатическая клетка-предшественник экспрессирует инсулин.[296] In some aspects, a method of obtaining insulin-positive endocrine cells from NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells includes bringing a population of cells (for example, under conditions that stimulate cell clustering) containing NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells, in contact with at least two β-cell maturation factors, including a) an inhibitor of the TGF-β signaling pathway and b) an activator of the thyroid hormone signaling pathway, to induce the differentiation of at least one NKX6-1-positive pancreatic progenitor cell in a population of an insulin-positive endocrine cell, wherein the insulin-positive pancreatic progenitor cell expresses insulin.

[297] В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора сигнального пути TGF-β, который индуцирует дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки (например, один или в комбинации с другими факторами созревания β-клеток, например, активатором сигнального пути тиреоидного гормона). В некоторых вариантах реализации изобретения сигнальный путь TGF-β включает киназную сигнализацию рецептора TGF-β типа I. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор II Alk5.[297] The invention contemplates the use of any TGF-β signaling inhibitor that induces differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells into insulin positive endocrine cells (e.g., alone or in combination with other β cell maturation factors, e.g., activator of the thyroid hormone signaling pathway). In some embodiments, the TGF-β signaling pathway includes TGF-β type I receptor kinase signaling. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an Alk5 II inhibitor.

[298] В изобретении предусмотрено применение любого активатора сигнального пути тиреоидного гормона, который индуцирует дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки (например, один или в комбинации с другими факторами созревания β-клеток, например, ингибитором сигнального пути TGF-β). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает трийодотиронин (Т3).[298] The invention contemplates the use of any thyroid hormone signaling pathway activator that induces differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells into insulin positive endocrine cells (e.g., alone or in combination with other β-cell maturation factors, e.g. signaling pathway TGF-β). In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises triiodothyronine (T3).

[299] В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение популяции клеток (например, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников) в контакт по меньшей мере с одним дополнительным фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт по меньшей мере с одним компонентом из i) ингибитора пути SHH, ii) активатора сигнального пути RA, iii) ингибитора γ-секретазы, iv) по меньшей мере одного фактора роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF) и, необязательно, v) ингибитора протеинкиназы.[299] In some embodiments, the method comprises contacting a population of cells (eg, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells) with at least one additional β-cell maturation factor. In some embodiments, said method comprises contacting Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells with at least one of i) an SHH pathway inhibitor, ii) an RA signaling pathway activator, iii) a γ-secretase inhibitor. , iv) at least one growth factor from the epidermal growth factor (EGF) family, and optionally v) a protein kinase inhibitor.

[300] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор γ-секретазы. В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора γ-секретазы, который способен индуцировать дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в инсулин-позитивные эндокринные клетки (например, один или в комбинации с любым компонентом из ингибитора сигнального пути TGF-β и/или активатора сигнального пути тиреоидного гормона). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает XXI. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает DAPT.[300] In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a γ-secretase inhibitor. The invention contemplates the use of any γ-secretase inhibitor that is capable of inducing differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells in a population into insulin positive endocrine cells (e.g., alone or in combination with any component of a TGF-β signaling pathway inhibitor and/or or an activator of the thyroid hormone signaling pathway). In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises XXI. In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises DAPT.

[301] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF. В изобретении предусмотрено применение любого фактора роста из семейства EGF, который способен индуцировать дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в инсулин-позитивные эндокринные клетки (например, один или в комбинации с любым компонентом из ингибитора сигнального пути TGF-β и/или активатора сигнального пути тиреоидного гормона). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает бетацеллюлин. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает EGF.[301] In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor includes at least one growth factor from the EGF family. The invention contemplates the use of any growth factor from the EGF family that is capable of inducing differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells in a population into insulin positive endocrine cells (e.g., alone or in combination with any component of a TGF-β signaling inhibitor and /or an activator of the thyroid hormone signaling pathway). In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes betacellulin. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes EGF.

[302] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает низкую концентрацию активатора сигнального пути ретиноевой кислоты (RA). В изобретении предусмотрено применение любого активатора сигнального пути RA, который индуцирует дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки (например, один или в комбинации с любым компонентом из ингибитора сигнального пути TGF-β и/или активатора сигнального пути тиреоидного гормона). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает RA.[302] In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a low concentration of retinoic acid (RA) signaling pathway activator. The invention contemplates the use of any RA signaling pathway activator that induces differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells into insulin positive endocrine cells (e.g., alone or in combination with any component of a TGF-β signaling inhibitor and/or a signaling activator). thyroid hormone pathway). In some embodiments, the RA signaling pathway activator includes RA.

[303] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор пути «звукового ежа» (SHH). В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора пути SHH, который индуцирует дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки (например, один или в комбинации с любым компонентом из ингибитора сигнального пути TGF-β и/или активатора сигнального пути тиреоидного гормона). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор пути SHH включает Sant1.[303] In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a sonic hedgehog (SHH) pathway inhibitor. The invention contemplates the use of any SHH pathway inhibitor that induces differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitors into insulin positive endocrine cells (e.g., alone or in combination with any component of a TGF-β signaling inhibitor and/or a signaling pathway activator). thyroid hormone). In some embodiments, the SHH pathway inhibitor comprises Sant1.

[304] В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток (например, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников) обрабатывают глюкозой.[304] In some embodiments, a population of cells (eg, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells) is treated with glucose.

[305] В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток необязательно приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток не приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора протеинкиназы, который способен индуцировать дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в инсулин-позитивные эндокринные клетки (например, один или в комбинации с любым компонентом из ингибитора сигнального пути TGF-β и/или активатора сигнального пути тиреоидного гормона). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает стауроспорин.[305] In some embodiments, the cell population is optionally contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, the cell population is not contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments of the invention, a population of cells is brought into contact with a protein kinase inhibitor. The invention contemplates the use of any protein kinase inhibitor that is capable of inducing differentiation of NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells in a population into insulin-positive endocrine cells (e.g., alone or in combination with any component of a TGF-β signaling inhibitor and/or an activator thyroid hormone signaling pathway). In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises staurosporine.

[306] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки получают путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт с i) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, ii) активатором сигнального пути RA, iii) ингибитором γ-секретазы, iv) ингибитором сигнального пути TGF-β, v) активатором сигнального пути ТН и vi) по меньшей мере одним фактором роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF), чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин.[306] In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are obtained by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into contact with i) at least one SHH pathway inhibitor, ii) an RA signaling pathway activator, iii ) a γ-secretase inhibitor, iv) an inhibitor of the TGF-β signaling pathway, v) an activator of the TH signaling pathway, and vi) at least one growth factor from the epidermal growth factor (EGF) family to induce the differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin.

[307] Специалисту в данной области техники понятно, что концентрации применяемых агентов (например, факторов роста) могут варьироваться.[307] One skilled in the art will appreciate that the concentrations of agents (eg, growth factors) used may vary.

[308] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 100 нМ - 100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 100 нМ, 200 нМ, 300 нМ, 400 нМ, 500 нМ, 600 нМ, 700 нМ, 800 нМ или 900 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 2 мкМ, 3 мкМ, 4 мкМ, 5 мкМ, 6 мкМ, 7 мкМ, 8 мкМ или 9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 9,1 мкМ, 9,2 мкМ, 9,3 мкМ, 9,4 мкМ, 9,5 мкМ, 9,6 мкМ, 9,7 мкМ, 9,8 мкМ или 9,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 11 мкМ, 12 мкМ, 13 мкМ, 14 мкМ, 15 мкМ, 16 мкМ, 17 мкМ, 18 мкМ или 19 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-J3 в концентрации 10,1 мкМ, 10,2 мкМ, 10,3 мкМ, 10,4 мкМ, 10,5 мкМ, 10,6 мкМ, 10,7 мкМ, 10,8 мкМ или 10,9 мкМ.[308] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 100 nM - 100 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 10 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 100 nM, 200 nM, 300 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM , 800 nM or 900 nM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 2 μM, 3 μM, 4 μM, 5 μM, 6 μM, 7 μM, 8 μM or 9 μM. In some embodiments of the invention, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one inhibitor of the TGF-β signaling pathway at a concentration of 9.1 μM, 9.2 μM, 9.3 μM, 9.4 μM, 9.5 µM, 9.6 µM, 9.7 µM, 9.8 µM or 9.9 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 11 μM, 12 μM, 13 μM, 14 μM, 15 μM, 16 μM, 17 μM , 18 µM or 19 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one inhibitor of the TGF-J3 signaling pathway at a concentration of 10.1 μM, 10.2 μM, 10.3 μM, 10.4 μM, 10.5 µM, 10.6 µM, 10.7 µM, 10.8 µM or 10.9 µM.

[309] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,1 мкМ - 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,2 мкМ, 0,3 мкМ, 0,4 мкМ, 0,5 мкМ, 0,6 мкМ, 0,7 мкМ, 0,8 мкМ или 0,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1,1 мкМ, 1,2 мкМ, 1,3 мкМ, 1,4 мкМ, 1,5 мкМ, 1,6 мкМ, 1,7 мкМ, 1,8 мкМ или 1,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 2 мкМ, 3 мкМ, 4 мкМ, 5 мкМ, 6 мкМ, 7 мкМ, 8 мкМ или 9 мкМ.[309] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM - 10 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1 μM. In some embodiments of the invention, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.2 μM, 0.3 μM, 0.4 μM, 0.5 μM, 0.6 μM, 0.7 µM, 0.8 µM or 0.9 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1.1 μM, 1.2 μM, 1.3 μM, 1.4 μM, 1.5 μM, 1.6 µM, 1.7 µM, 1.8 µM or 1.9 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 2 μM, 3 μM, 4 μM, 5 μM, 6 μM, 7 μM, 8 μM, or 9 μM.

[310] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 0,1 мкМ - 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 0,2 мкМ, 0,3 мкМ, 0,4 мкМ, 0,5 мкМ, 0,6 мкМ, 0,7 мкМ, 0,8 мкМ или 0,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 1,1 мкМ, 1,2 мкМ, 1,3 мкМ, 1,4 мкМ, 1,5 мкМ, 1,6 мкМ, 1,7 мкМ, 1,8 мкМ или 1,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором γ-секретазы в концентрации 2 мкМ, 3 мкМ, 4 мкМ, 5 мкМ, 6 мкМ, 7 мкМ, 8 мкМ или 9 мкМ.[310] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 0.1 μM - 10 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 1 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 0.2 μM, 0.3 μM, 0.4 μM, 0.5 μM, 0.6 μM, 0 .7 µM, 0.8 µM or 0.9 µM. In some embodiments of the invention, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 1.1 μM, 1.2 μM, 1.3 μM, 1.4 μM, 1.5 μM, 1 .6 µM, 1.7 µM, 1.8 µM or 1.9 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a γ-secretase inhibitor at a concentration of 2 μM, 3 μM, 4 μM, 5 μM, 6 μM, 7 μM, 8 μM, or 9 μM.

[311] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 2 нг/мл - 200 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 3 нг/мл, 4 нг/мл, 5 нг/мл, 6 нг/мл, 7 нг/мл, 8 нг/мл, 9 нг/мл, 10 нг/мл, 11 нг/мл, 12 нг/мл, 13 нг/мл, 14 нг/мл, 16 нг/мл, 17 нг/мл, 18 нг/мл или 19 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 30 нг/мл, 35 нг/мл, 40 нг/мл, 45 нг/мл, 50 нг/мл, 55 нг/мл, 60 нг/мл, 65 нг/мл, 70 нг/мл, 75 нг/мл, 80 нг/мл, 85 нг/мл, 90 нг/мл, 95 нг/мл или 100 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 21 нг/мл, 22 нг/мл, 23 нг/мл, 24 нг/мл, 25 нг/мл, 26 нг/мл, 27 нг/мл, 28 нг/мл или 29 нг/мл. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства EGF в концентрации 20 нг/мл.[311] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 2 ng/ml - 200 ng/ml. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 3 ng/mL, 4 ng/mL, 5 ng/mL, 6 ng/mL, 7 ng/mL, 8 ng/mL, 9 ng/mL, 10 ng/mL, 11 ng/mL, 12 ng/mL, 13 ng/mL, 14 ng/mL, 16 ng/mL, 17 ng/mL, 18 ng/ml or 19 ng/ml. In some embodiments of the invention, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are brought into contact with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 30 ng/ml, 35 ng/ml, 40 ng/ml, 45 ng/ml, 50 ng/mL, 55 ng/mL, 60 ng/mL, 65 ng/mL, 70 ng/mL, 75 ng/mL, 80 ng/mL, 85 ng/mL, 90 ng/mL, 95 ng/mL or 100 ng/ml. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 21 ng/mL, 22 ng/mL, 23 ng/mL, 24 ng/mL, 25 ng/ml, 26 ng/ml, 27 ng/ml, 28 ng/ml or 29 ng/ml. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one growth factor from the EGF family at a concentration of 20 ng/mL.

[312] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,01 мкМ - 1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,02 мкМ, 0,03 мкМ, 0,04 мкМ, 0,05 мкМ, 0,06 мкМ, 0,07 мкМ, 0,08 мкМ или 0,09 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,20 мкМ, 0,30 мкМ, 0,40 мкМ, 0, 05 мкМ, 0,60 мкМ, 0,70 мкМ, 0,80 мкМ или 0,90 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с активатором сигнального пути RA в концентрации 0,1 мкМ.[312] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.01 μM - 1.0 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.02 μM, 0.03 μM, 0.04 μM, 0.05 μM, 0.06 μM, 0 .07 µM, 0.08 µM or 0.09 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.20 μM, 0.30 μM, 0.40 μM, 0.05 μM, 0.60 μM, 0 .70 µM, 0.80 µM or 0.90 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with an RA signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM.

[313] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с низкой концентрацией активатора сигнального пути RA с концентрацией, составляющей 0,01 мкМ - 1,0 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с низкой концентрацией активатора сигнального пути RA с концентрацией, составляющей 0,02 мкМ, 0,03 мкМ, 0,04 мкМ, 0,05 мкМ, 0,06 мкМ, 0,07 мкМ, 0,08 мкМ или 0,09 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с низкой концентрацией активатора сигнального пути RA с концентрацией, составляющей 0,20 мкМ, 0,30 мкМ, 0,40 мкМ, 0, 05 мкМ, 0,60 мкМ, 0,70 мкМ, 0,80 мкМ или 0,90 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с низкой концентрацией активатора сигнального пути RA с концентрацией, составляющей 0,1 мкМ.[313] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a low concentration of RA signaling pathway activator at a concentration of 0.01 μM - 1.0 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a low concentration of RA signaling pathway activator at a concentration of 0.02 μM, 0.03 μM, 0.04 μM, 0.05 μM, 0. 06 µM, 0.07 µM, 0.08 µM or 0.09 µM. In some embodiments of the invention, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells are contacted with a low concentration of RA signaling pathway activator at a concentration of 0.20 μM, 0.30 μM, 0.40 μM, 0.05 μM, 0 .60 µM, 0.70 µM, 0.80 µM, or 0.90 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a low concentration of 0.1 μM RA signaling pathway activator.

[314] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,1 мкМ - 0,5 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,11 мкМ, 0,12 мкМ, 0,13 мкМ, 0,14 мкМ, 0,15 мкМ, 0,16 мкМ, 0,17 мкМ, 0,18 мкМ, 0,19 мкМ, 0,2 мкМ, 0,21 мкМ, 0,22 мкМ, 0,23 мкМ или 0,24 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,26 мкМ, 0,27 мкМ, 0,28 мкМ, 0,29 мкМ, 0,30 мкМ, 0,31 мкМ, 0,32 мкМ, 0,33 мкМ, 0,34 мкМ, 0,35 мкМ, 0,36 мкМ, 0,37 мкМ, 0,38 мкМ, 0,39 мкМ, 0,40 мкМ, 0,41 мкМ, 0,42 мкМ, 0,43 мкМ, 0,44 мкМ, 0,45 мкМ, 0,46 мкМ, 0,47 мкМ, 0,48 мкМ, 0,49 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором пути SHH в концентрации 0,25 мкМ.[314] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.1 μM - 0.5 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.11 μM, 0.12 μM, 0.13 μM, 0.14 μM, 0.15 µM, 0.16 µM, 0.17 µM, 0.18 µM, 0.19 µM, 0.2 µM, 0.21 µM, 0.22 µM, 0.23 µM or 0.24 µM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.26 μM, 0.27 μM, 0.28 μM, 0.29 μM, 0.30 µM, 0.31 µM, 0.32 µM, 0.33 µM, 0.34 µM, 0.35 µM, 0.36 µM, 0.37 µM, 0.38 µM, 0.39 µM, 0.40 μM, 0.41 μM, 0.42 μM, 0.43 μM, 0.44 μM, 0.45 μM, 0.46 μM, 0.47 μM, 0.48 μM, 0.49 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with at least one SHH pathway inhibitor at a concentration of 0.25 μM.

[315] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 10 нМ - 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 100 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 20 нМ, 30 нМ, 40 нМ, 50 нМ, 60 нМ, 70 нМ, 80 нМ или 90 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 110 нМ, 120 нМ, 130 нМ, 140 нМ, 150 нМ, 160 нМ, 170 нМ, 180 нМ или 190 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 200 нМ, 300 нМ, 400 нМ, 500 нМ, 600 нМ, 700 нМ, 800 нМ или 900 нМ.[315] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 10 nM - 1 μM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 100 nM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 20 nM, 30 nM, 40 nM, 50 nM, 60 nM, 70 nM, 80 nM, or 90 nM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 110 nM, 120 nM, 130 nM, 140 nM, 150 nM, 160 nM, 170 nM, 180 nM, or 190 nM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 200 nM, 300 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM, 800 nM, or 900 nM.

[316] В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с глюкозой в концентрации 1 мМ - 50 мМ. В некоторых вариантах реализации изобретения NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники приводят в контакт с глюкозой в концентрации 25 мМ.[316] In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells are contacted with glucose at a concentration of 1 mM - 50 mM. In some embodiments, NKX6-1 positive pancreatic progenitors are contacted with 25 mM glucose.

[317] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором сигнального пути TGF-β, b) активатором сигнального пути ТН и, необязательно, с) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, ii) активатором сигнального пути RA, iii) ингибитором γ-секретазы и vi) по меньшей мере одним фактором роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF), через день на протяжении периода времени, составляющего от пяти до семи дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин.[317] In some embodiments, insulin-positive endocrine cells can be obtained by differentiating at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells. by contacting Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells under conditions that promote cell clustering with i) an inhibitor of the TGF-β signaling pathway, b) an activator of the TH signaling pathway, and optionally c) at least one SHH pathway inhibitor, ii) an RA signaling pathway activator, iii) a γ-secretase inhibitor, and vi) at least one growth factor from the epidermal growth factor (EGF) family, every other day for a period of five to seven days, to induce differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX 6-1, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin.

[318] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки, например, путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт с i) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, ii) активатором сигнального пути RA, iii) ингибитором γ-секретазы, iv) ингибитором сигнального пути TGF-β, v) активатором сигнального пути ТН и vi) по меньшей мере одним фактором роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF), чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин.[318] In some embodiments, insulin-positive endocrine cells can be obtained by differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors in a population into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells, for example, by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into contact with i) at least one SHH pathway inhibitor, ii) RA signaling pathway activator, iii) γ-secretase inhibitor, iv) inhibitor signaling pathway TGF-β, v) an activator of the TH signaling pathway, and vi) at least one growth factor from the family of epidermal growth factors (EGF) to induce the differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells c Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1, insulin-positive endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin.

[319] В общем случае популяцию клеток содержат в подходящей культуральной среде на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной NKX6-1-позитивной панкреатической клетки-предшественника в популяции в инсулин-позитивную эндокринную клетку. Типовая подходящая культуральная среда приведена в Таблице 4.[319] In general, a population of cells is maintained in a suitable culture medium for a period of time sufficient to induce differentiation of at least one NKX6-1 positive pancreatic progenitor cell in the population into an insulin positive endocrine cell. A typical suitable culture medium is shown in Table 4.

[320] [320]

Figure 00000008
Figure 00000008

[321] В некоторых вариантах реализации изобретения в качестве подходящей культуральной среды для дифференцировки NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки можно использовать среду ВЕ5. В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда приведена в Таблице 5.[321] In some embodiments, BE5 medium can be used as a suitable culture medium for differentiating NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells into insulin positive endocrine cells. In some embodiments of the invention, a suitable culture medium is shown in Table 5.

[322] В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени соответствует периоду времени, достаточному, чтобы максимизировать количество клеток, коэкспрессирующих С-пептид и Nkx6-1. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет по меньшей мере 5 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 5 дней до 7 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный период времени составляет по меньшей мере 7 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют каждый день (например, факторами созревания β-клеток). В некоторых вариантах реализации изобретения период времени, составляющий от 5 дней до 7 дней, позволяет максимизировать количество клеток, коэкспрессирующих С-пептид и Nkx6-1.[322] In some embodiments, conditions that promote cell clustering include suspension culture. In some embodiments of the invention, the time period corresponds to a period of time sufficient to maximize the number of cells co-expressing C-peptide and Nkx6-1. In some embodiments of the invention, the time period is at least 5 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 5 days to 7 days. In some embodiments of the invention, the specified period of time is at least 7 days. In some embodiments of the invention, the suspension culture is replenished every day (eg, β-cell maturation factors). In some embodiments of the invention, a period of time ranging from 5 days to 7 days, allows you to maximize the number of cells co-expressing C-peptide and Nkx6-1.

[323] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 15% из NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в инсулин-позитивные эндокринные клетки.[323] In some embodiments, at least 15% of the NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells in the population are induced to differentiate into insulin-positive endocrine cells.

[324] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 99% из NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции индуцируют до дифференцировки в инсулин-позитивные эндокринные клетки.[324] In some embodiments, at least 99% of the NKX6-1 positive pancreatic progenitors in a population are induced to differentiate into insulin positive endocrine cells.

[325] Индукция созревания инсулин + эндокринных клеток в клетки SC-β[325] Induction of maturation of insulin + endocrine cells into SC-β cells

[326] Аспекты изобретения включают клетки SC-β. Применяемые в данном документе клетки SC-β могут быть получены из любого источника или сгенерированы в соответствии с любым подходящим протоколом. В некоторых аспектах инсулин-позитивные эндокринные клетки индуцируют до созревания в клетки SC-β.[326] Aspects of the invention include SC-β cells. Used in this document, the SC-β cells can be obtained from any source or generated in accordance with any suitable protocol. In some aspects, insulin-positive endocrine cells are induced to mature into SC-β cells.

[327] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ генерации зрелых глюкозозависимых β-клеток из инсулин-позитивных эндокринных клеток, включающий приведение популяции клеток (например, в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток), содержащей инсулин-позитивные эндокринные клетки, в контакт по меньшей мере с двумя факторами созревания β-клеток, включающими а) ингибитор сигнального пути трансформирующего фактора роста β (TGF-β), b) активатор сигнального пути тиреоидного гормона (ТН), чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки в популяции в клетку SC-β.[327] In some aspects, the invention provides a method for generating mature glucose-dependent β-cells from insulin-positive endocrine cells, comprising bringing a population of cells (for example, under conditions that stimulate cell clustering) containing insulin-positive endocrine cells into contact with at least with at least two β-cell maturation factors, including a) a transforming growth factor-β (TGF-β) signaling inhibitor, b) a thyroid hormone (TH) signaling pathway activator to induce in vitro maturation of at least one insulin-positive endocrine cell in the population into the SC-β cell.

[328] Аспекты изобретения включают генерацию клеток SC-β, которые по форме и функциональности имеют сходство с эндогенными зрелыми β-клетками, но при этом отличаются от нативных β-клеток. Клетки SC-β могут демонстрировать ответ по меньшей мере на одну стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют ответ по меньшей мере на две последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют ответ по меньшей мере на три последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют ответ на многократную (например, последовательную) стимуляцию глюкозой, который имеет сходство с ответом эндогенных человеческих островков на многократную стимуляцию глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β способны высвобождать или секретировать инсулин в ответ на две последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β способны высвобождать или секретировать инсулин в ответ на три последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β способны высвобождать или секретировать инсулин в ответ на четыре последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β способны высвобождать или секретировать инсулин в ответ на пять последовательных стимуляций глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β высвобождают или секретируют инсулин в ответ на постоянные последовательные стимуляции глюкозой. В некоторых вариантах реализации изобретения можно проводить анализ клеток, чтобы определить, отвечают ли они на последовательные стимуляции глюкозой, путем определения наличия систематического повышения внутриклеточного Са2+, как описано в приведенных в данном документе примерах.[328] Aspects of the invention include the generation of SC-β cells that are similar in form and function to endogenous mature β-cells, but differ from native β-cells. SC-β cells may respond to at least one glucose stimulation. In some embodiments, the SC-β cells exhibit a response to at least two consecutive glucose stimulations. In some embodiments, the SC-β cells demonstrate a response to at least three consecutive glucose stimulations. In some embodiments, the SC-β cells exhibit a response to multiple (eg, sequential) glucose stimulation that resembles the response of endogenous human islets to multiple glucose stimulation. In some embodiments, the SC-β cells are capable of releasing or secreting insulin in response to two successive glucose stimulations. In some embodiments, the SC-β cells are capable of releasing or secreting insulin in response to three successive glucose stimulations. In some embodiments, the SC-β cells are capable of releasing or secreting insulin in response to four successive glucose stimulations. In some embodiments, the SC-β cells are capable of releasing or secreting insulin in response to five successive glucose stimulations. In some embodiments of the invention, the SC-β cells release or secrete insulin in response to continuous sequential stimulations with glucose. In some embodiments of the invention, cells can be analyzed to determine if they respond to successive glucose stimulations by determining the presence of a systematic increase in intracellular Ca 2+ as described in the examples provided herein.

[329] В некоторых вариантах реализации изобретения морфология клеток SC-β имеет сходство с морфологией эндогенных β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vitro ответ, состоящий в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS). В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует ответ GSIS in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vitro и in vivo ответы GSIS. В некоторых вариантах реализации изобретения in vitro и/или in vivo ответ GSIS имеет сходство с ответами GSIS эндогенных зрелых β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vitro ответ (GSIS), который имеет сходство с ответом GSIS эндогенных β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β демонстрирует in vivo ответ GSIS, который имеет сходство с ответом GSIS эндогенных β-клеток. Ответ GSIS можно наблюдать непосредственно сразу после трансплантации в организм субъекта-человека или субъекта-животного. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают в течение двух недель после трансплантации клетки SC-β в организм субъекта-человека или субъекта-животного. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS наблюдают в течение двух недель после трансплантации клетки SC-β в организм субъекта-человека или субъекта-животного. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS клетки SC-β наблюдают вплоть до трех недель, четырех недель, пяти недель, шести недель, семи недель, восьми недель, девяти недель, десяти недель, 11 недель, 12 недель, 13 недель, 14 недель, 15 недель, 16 недель, 17 недель, 18 недель, 6 месяцев, 7 месяцев, 8 месяцев, 9 месяцев, 10 месяцев, 11 месяцев или вплоть до 1 года или более после трансплантации клетки SC-β в организм субъекта-человека или субъекта-животного.[329] In some embodiments of the invention, the morphology of SC-β cells resembles the morphology of endogenous β-cells. In some embodiments, the SC-β cell exhibits an in vitro glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) response. In some embodiments, the SC-β cell exhibits a GSIS response in vivo. In some embodiments, the SC-β cell exhibits in vitro and in vivo GSIS responses. In some in vitro and/or in vivo embodiments, the GSIS response resembles the GSIS responses of endogenous mature β-cells. In some embodiments, the SC-β cell exhibits an in vitro response (GSIS) that resembles the GSIS response of endogenous β-cells. In some embodiments, the SC-β cell exhibits an in vivo GSIS response that resembles the GSIS response of endogenous β-cells. The GSIS response can be observed immediately after transplantation into the body of a human or animal subject. In some embodiments, a GSIS response is observed within two weeks of transplantation of the SC-β cell into a human or animal subject. In some embodiments, a GSIS response is observed within two weeks of transplantation of the SC-β cell into a human or animal subject. In some embodiments, the SC-β cell GSIS response is observed up to three weeks, four weeks, five weeks, six weeks, seven weeks, eight weeks, nine weeks, ten weeks, 11 weeks, 12 weeks, 13 weeks, 14 weeks, 15 weeks, 16 weeks, 17 weeks, 18 weeks, 6 months, 7 months, 8 months, 9 months, 10 months, 11 months, or up to 1 year or more after transplantation of an SC-β cell into a human subject or subject- animal.

[330] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β демонстрируют по меньшей мере один маркер зрелых эндогенных панкреатических β-клеток. Типовые маркеры включают, без ограничений, Pdx1, HNF6, Ptf1a, Sox9, FoxA2, Nkx2.2, Ngn3 и NKX6-1. В некоторых вариантах реализации изобретения в клетках SC-β наблюдается повышающая регуляция экспрессии маркера, выбранного из группы, состоящей из HNF6, Ptf1a, Sox9, FoxA2, Nkx2.2, Ngn3 и NKX6-1, на статистически значимую величину по сравнению с плюрипотентными стволовыми клетками (например, эмбриональными стволовыми клетками или индуцированными плюрипотентными клетками), из которых были получены клетки SC-β.[330] In some embodiments, the SC-β cells display at least one marker of mature endogenous pancreatic β cells. Exemplary markers include, without limitation, Pdx1, HNF6, Ptf1a, Sox9, FoxA2, Nkx2.2, Ngn3, and NKX6-1. In some embodiments, expression of a marker selected from the group consisting of HNF6, Ptf1a, Sox9, FoxA2, Nkx2.2, Ngn3, and NKX6-1 is upregulated in SC-β cells by a statistically significant amount compared to pluripotent stem cells. (eg, embryonic stem cells or induced pluripotent cells) from which the SC-β cells were derived.

[331] В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора сигнального пути TGF-β, который индуцирует дифференцировку и/или созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β (например, один или в любой комбинации по меньшей мере с одним активатором сигнального пути тиреоидного гормона (ТН) или, необязательно, ингибитором протеинкиназы). В некоторых вариантах реализации изобретения сигнальный путь TGF-β включает киназную сигнализацию рецептора TGF-β типа I. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор II Alk5.[331] The invention contemplates the use of any TGF-β signaling inhibitor that induces differentiation and/or maturation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells (e.g., alone or in any combination with at least one thyroid hormone signaling pathway activator (TH) or optionally a protein kinase inhibitor). In some embodiments, the TGF-β signaling pathway includes TGF-β type I receptor kinase signaling. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an Alk5 II inhibitor.

[332] В изобретении предусмотрено применение любого активатора сигнального пути тиреоидного гормона, который индуцирует дифференцировку и/или созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β (например, один или в любой комбинации по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β или, необязательно, ингибитором протеинкиназы). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает Т3.[332] The invention contemplates the use of any thyroid hormone signaling pathway activator that induces differentiation and/or maturation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells (e.g., alone or in any combination with at least one TGF-β signaling inhibitor or optionally a protein kinase inhibitor). In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises T3.

[333] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные клетки необязательно приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки не приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы. В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора протеинкиназы, который индуцирует дифференцировку и/или созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β (например, один или в любой комбинации по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β и/или активатором сигнального пути тиреоидного гормона). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает стауроспорин.[333] In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive cells are optionally contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments of the invention Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are not contacted with a protein kinase inhibitor. In some embodiments, Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor. The invention contemplates the use of any protein kinase inhibitor that induces differentiation and/or maturation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells (e.g., alone or in any combination with at least one TGF-β signaling inhibitor and/or signaling pathway activator thyroid hormone). In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises staurosporine.

[334] В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение популяции клеток (например, инсулин-позитивных эндокринных клеток) в контакт по меньшей мере с одним дополнительным фактором созревания β-клеток.[334] In some embodiments of the invention, this method includes bringing a population of cells (eg, insulin-positive endocrine cells) in contact with at least one additional factor maturation β-cells.

[335] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор муковисцидозного трансмембранного регулятора проводимости (CFTR). В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных клеток в контакт с ингибитором CFTR. В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора CFTR, который индуцирует дифференцировку и/или созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β (например, один или в любой комбинации по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β и/или активатором сигнального пути тиреоидного гормона, и, необязательно, ингибитором протеинкиназы). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор CFTR включает Gly-H101.[335] In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises a cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) inhibitor. In some embodiments of the invention, this method includes bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive cells into contact with a CFTR inhibitor. The invention contemplates the use of any CFTR inhibitor that induces differentiation and/or maturation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells (e.g. alone or in any combination with at least one TGF-β signaling inhibitor and/or signaling pathway activator thyroid hormone, and optionally a protein kinase inhibitor). In some embodiments, the CFTR inhibitor comprises Gly-H101.

[336] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один дополнительный фактор созревания β-клеток включает ингибитор О-GlcNAказы. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ включает приведение Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных клеток в контакт с ингибитором O-GlcNAказы. В изобретении предусмотрено применение любого ингибитора O-GlcNAказы, который индуцирует дифференцировку и/или созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β (например, один или в любой комбинации по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β и/или активатором сигнального пути тиреоидного гормона, и, необязательно, ингибитором протеинкиназы). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор O-GlcNAказы включает Тиамет-G.[336] In some embodiments, the at least one additional β-cell maturation factor comprises an O-GlcNAcase inhibitor. In some embodiments of the invention, this method includes bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive cells into contact with an inhibitor of O-GlcNAcase. The invention contemplates the use of any O-GlcNAcase inhibitor that induces differentiation and/or maturation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells (e.g. alone or in any combination with at least one TGF-β signaling inhibitor and/or activator thyroid hormone signaling pathway, and optionally a protein kinase inhibitor). In some embodiments, the O-GlcNAcase inhibitor comprises Thiamet-G.

[337] Специалисту в данной области техники понятно, что концентрации применяемых агентов (например, факторов роста) могут варьироваться. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 100 нМ - 100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 200 нМ, 300 нМ, 400 нМ, 500 нМ, 600 нМ, 700 нМ, 800 нМ или 900 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 2 мкМ, 3 мкМ, 4 мкМ, 5 мкМ, 6 мкМ, 7 мкМ, 8 мкМ или 9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 9,1 мкМ, 9,2 мкМ, 9,3 мкМ, 9,4 мкМ, 9,5 мкМ, 9,6 мкМ, 9,7 мкМ, 9,8 мкМ или 9,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 11 мкМ, 12 мкМ, 13 мкМ, 14 мкМ, 15 мкМ, 16 мкМ, 17 мкМ, 18 мкМ или 19 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт по меньшей мере с одним ингибитором сигнального пути TGF-β в концентрации 10,1 мкМ, 10,2 мкМ, 10,3 мкМ, 10,4 мкМ, 10,5 мкМ, 10,6 мкМ, 10,7 мкМ, 10,8 мкМ или 10,9 мкМ.[337] One skilled in the art will appreciate that the concentrations of agents (eg, growth factors) used may vary. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are brought into contact with at least one inhibitor of the TGF-β signaling pathway at a concentration of 100 nm - 100 μm. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are brought into contact with at least one inhibitor of the TGF-β signaling pathway at a concentration of 10 μm. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 200 nM, 300 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM, 800 nM, or 900 nM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 2 μM, 3 μM, 4 μM, 5 μM, 6 μM, 7 μM, 8 μM, or 9 μM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with at least one inhibitor of the TGF-β signaling pathway at a concentration of 9.1 μM, 9.2 μM, 9.3 μM, 9.4 μM, 9.5 μM , 9.6 μM, 9.7 μM, 9.8 μM, or 9.9 μM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with at least one TGF-β signaling inhibitor at a concentration of 11 μM, 12 μM, 13 μM, 14 μM, 15 μM, 16 μM, 17 μM, 18 μM, or 19 μM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with at least one inhibitor of the TGF-β signaling pathway at a concentration of 10.1 μM, 10.2 μM, 10.3 μM, 10.4 μM, 10.5 μM , 10.6 µM, 10.7 µM, 10.8 µM or 10.9 µM.

[338] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,1 мкМ - 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 0,2 мкМ, 0,3 мкМ, 0,4 мкМ, 0,5 мкМ, 0,6 мкМ, 0,7 мкМ, 0,8 мкМ или 0,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 1,1 мкМ, 1,2 мкМ, 1,3 мкМ, 1,4 мкМ, 1,5 мкМ, 1,6 мкМ, 1,7 мкМ, 1,8 мкМ или 1,9 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с активатором сигнального пути тиреоидного гормона в концентрации 2 мкМ, 3 мкМ, 4 мкМ, 5 мкМ, 6 мкМ, 7 мкМ, 8 мкМ или 9 мкМ.[338] In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.1 μM - 10 μM. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1 μM. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 0.2 μM, 0.3 μM, 0.4 μM, 0.5 μM, 0.6 μM, 0.7 μM , 0.8 µM or 0.9 µM. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are brought into contact with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 1.1 μM, 1.2 μM, 1.3 μM, 1.4 μM, 1.5 μM, 1.6 μM , 1.7 µM, 1.8 µM or 1.9 µM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with a thyroid hormone signaling pathway activator at a concentration of 2 μM, 3 μM, 4 μM, 5 μM, 6 μM, 7 μM, 8 μM, or 9 μM.

[339] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 10 нМ - 1 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 100 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 20 нМ, 30 нМ, 40 нМ, 50 нМ, 60 нМ, 70 нМ, 80 нМ или 90 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 110 нМ, 120 нМ, 130 нМ, 140 нМ, 150 нМ, 160 нМ, 170 нМ, 180 нМ или 190 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором протеинкиназы в концентрации 200 нМ, 300 нМ, 400 нМ, 500 нМ, 600 нМ, 700 нМ, 800 нМ или 900 нМ.[339] In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 10 nM - 1 μM. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 100 nM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 20 nM, 30 nM, 40 nM, 50 nM, 60 nM, 70 nM, 80 nM, or 90 nM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 110 nM, 120 nM, 130 nM, 140 nM, 150 nM, 160 nM, 170 nM, 180 nM, or 190 nM. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells are contacted with a protein kinase inhibitor at a concentration of 200 nM, 300 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM, 800 nM, or 900 nM.

[340] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором CFTR в концентрации 100 нМ - 100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором CFTR в концентрации 10 нМ - 10 мкМ.[340] In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with a CFTR inhibitor at a concentration of 100 nM - 100 μM. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with a CFTR inhibitor at a concentration of 10 nM - 10 μM.

[341] В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором O-GlcNAказы в концентрации 100 нМ - 100 мкМ. В некоторых вариантах реализации изобретения Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки приводят в контакт с ингибитором О-GlcNAказы в концентрации 10 нМ - 10 мкМ.[341] In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with an O-GlcNAcase inhibitor at a concentration of 100 nM - 100 μM. In some embodiments, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are contacted with an O-GlcNAcase inhibitor at a concentration of 10 nM - 10 μM.

[342] В некоторых вариантах реализации изобретения клетку SC-β можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором сигнального пути трансформирующего фактора роста-β (TGF-β), ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона и, необязательно, iii) ингибитором протеинкиназы, через день на протяжении периода, составляющего от семи до 14 дней, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют ответ GSIS in vitro и/или in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки.[342] In some embodiments, an SC-β cell can be obtained by differentiating at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells by bringing Pdx1-positive, NKX6-1- positive, insulin-positive endocrine cells under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) a transforming growth factor-β (TGF-β) signaling pathway inhibitor, ii) a thyroid hormone signaling pathway activator, and optionally iii) a protein kinase inhibitor, every other day for a period of seven to 14 days to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the SC-β cells exhibit GSIS response in vitro and/or in vivo. In some embodiments, the GSIS response resembles the endogenous β-cell GSIS response.

[343] В некоторых вариантах реализации изобретения клетку SC-β можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в популяции в клетки SC-β, например, путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в контакт с i) ингибитором сигнального пути трансформирующего фактора роста-β (TGF-β), ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона и, необязательно, iii) ингибитором протеинкиназы, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-вырабатывающих эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют in vitro и/или in vivo ответ GSIS, который имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки.[343] In some embodiments, an SC-β cell can be obtained by differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells in a population into SC-β cells, e.g., by converting Pdx1-positive , NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells in contact with i) a transforming growth factor-β (TGF-β) signaling pathway inhibitor, ii) a thyroid hormone signaling pathway activator, and optionally iii) a protein kinase inhibitor to induce in in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-producing endocrine cells into SC-β cells, wherein SC-β cells exhibit an in vitro and/or in vivo GSIS response that resembles the GSIS response endogenous β-cell.

[344] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ получения клеток SC-β, включающий: приведение Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в контакт в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток с i) ингибитором сигнального пути трансформирующего фактора роста β (TGF-β), ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона и, необязательно, iii) ингибитором протеинкиназы, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере одной из Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют ответ GSIS in vitro и/или in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки.[344] In some aspects, the invention provides a method for producing SC-β cells, comprising: bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into contact under conditions that stimulate cell clustering with i) an inhibitor of the signaling pathway transforming growth factor β (TGF-β), ii) a thyroid hormone signaling pathway activator, and optionally iii) a protein kinase inhibitor to induce in vitro maturation of at least one of Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the SC-β cells exhibit a GSIS response in vitro and/or in vivo. In some embodiments, the GSIS response resembles the endogenous β-cell GSIS response.

[345] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ генерации клеток SC-β из плюрипотентных клеток, включающий: а) дифференцировку плюрипотентных клеток в популяции в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники; b) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, й) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) активатором сигнального пути RA, через день на протяжении периода времени, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1; с) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором сигнального пути TGF-β, b) активатором сигнального пути ТН и, необязательно с) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, ii) активатором сигнального пути RA, iii) ингибитором γ-секретазы и vi) по меньшей мере одним фактором роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF), через день на протяжении периода времени, составляющего от пяти до семи дней чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин; и d) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором сигнального пути трансформирующего фактора роста-β (TGF-β), ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона и, необязательно, iii) ингибитором протеинкиназы, через день на протяжении периода времени, составляющего от семи до 14 дней, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют ответ GSIS in vitro и/или in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS имеет сходство с ответом GSIS эндогенных зрелых β-клеток.[345] In some aspects, the invention provides a method for generating SC-β cells from pluripotent cells, comprising: a) differentiating the pluripotent cells in the population into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells; b) differentiating at least some of the Pdx1 positive pancreatic progenitors into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors by contacting the Pdx1 positive pancreatic progenitors under conditions that promote cell clustering with i) at least one growth factor from the FGF family, i) at least one SHH pathway inhibitor, and optionally iii) an RA signaling pathway activator, every other day for a period of five days to induce differentiation of at least some Pdx1- positive pancreatic progenitors in the population into NKX6-1 positive pancreatic progenitors, wherein the NKX6-1 positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6-1; c) differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic cells - precursors under conditions that promote cell clustering, in contact with i) an inhibitor of the TGF-β signaling pathway, b) an activator of the TH signaling pathway, and optionally c) at least one inhibitor of the SHH pathway, ii) an activator of the RA signaling pathway, iii) an inhibitor γ-secretases and vi) at least one growth factor from the epidermal growth factor (EGF) family, every other day for a period of five to seven days to induce differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive some endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin; and d) differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells by bringing the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) a transforming growth factor-β (TGF-β) signaling pathway inhibitor, ii) a thyroid hormone signaling pathway activator, and optionally iii) a protein kinase inhibitor, every other day for a period of seven to 14 days to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the SC-β cells exhibit a GSIS response in vitro and/or in vivo. In some embodiments, the GSIS response resembles the GSIS response of endogenous mature β-cells.

[346] В некоторых аспектах в изобретении предложен способ генерации клеток SC-β из плюрипотентных клеток, включающий: а) дифференцировку по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в популяции в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники; b) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) KGF, ii) Sant1 и, необязательно, iii) низкими концентрациями RA, через день на протяжении периода времени, составляющего пять дней, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1; с) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором II Alk5, ii) Т3 и, необязательно, iii) Sant1, iv) RA, v) XXI и vi) бетацеллюлином, через день на протяжении периода времени, составляющего от пяти до семи дней чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин; и d) дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток, в контакт с i) ингибитором II Alk5, ii) Т3 и, необязательно, iii) стауроспорином, через день на протяжении периода времени, составляющего от семи до 14 дней, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки SC-β демонстрируют in vitro и in vivo ответ GSIS, который имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки.[346] In some aspects, the invention provides a method for generating SC-β cells from pluripotent cells, comprising: a) differentiating at least some of the pluripotent cells in the population into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells; b) differentiating at least some of the Pdx1 positive pancreatic progenitors into Pdx1 positive, NKX6-1 positive pancreatic progenitors by contacting the Pdx1 positive pancreatic progenitors under conditions that promote cell clustering with i) KGF, ii) Sant1 and optionally iii) low concentrations of RA, every other day for a period of five days to induce differentiation of at least one Pdx1-positive pancreatic progenitor cell in the population into NKX6-1-positive pancreatic cells -progenitors, with NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells expressing Pdx1 and NKX6-1; c) differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic cells - precursors under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) Alk5 inhibitor II, ii) T3 and optionally iii) Sant1, iv) RA, v) XXI and vi) betacellulin, every other day for a period of time ranging from five to seven days to induce differentiation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1 -positive, insulin-positive endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin; and d) differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells by bringing the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells under conditions that stimulate cell clustering, in contact with i) inhibitor II Alk5, ii) T3 and optionally iii) staurosporine, every other day for a period of time ranging from seven to 14 days, to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein SC-β cells exhibit an in vitro and in vivo GSIS response that resembles the endogenous β-cell GSIS response.

[347] В общем случае Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки содержат в подходящей культуральной среде на протяжении периода времени, достаточного, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β. Типовая подходящая культуральная среда приведена выше в Таблице 4 и ниже в Таблице 5.[347] In general, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells are kept in a suitable culture medium for a period of time sufficient to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1- positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells. An exemplary suitable culture medium is shown in Table 4 above and Table 5 below.

[348] [348]

Figure 00000009
Figure 00000009

[349] В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда включает дополненную островковую среду 1066 от Connought Medical Research Laboratories (CMRLS). В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда включает компонент CMRLS (например, вспомогательный цинк). В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда приведена в Таблице 3. В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена сывороткой (например, человеческой). В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена заместителями сыворотки (например, KOSR). В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена фетальной бычьей сывороткой. В некоторых вариантах реализации изобретения CMRLS дополнена 10% фетальной бычьей сывороткой. В некоторых вариантах реализации изобретения подходящая культуральная среда для дифференцировки инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β включает среду S3. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток включают суспензионную культуру. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет по меньшей мере 7 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 7 дней до 21 дня. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 7 до 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет от 10 до 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения период времени составляет 14 дней. В некоторых вариантах реализации изобретения суспензионную культуру пополняют через день (например, факторами созревания β-клеток).[349] In some embodiments, a suitable culture medium includes 1066 supplemented islet medium from Connought Medical Research Laboratories (CMRLS). In some embodiments of the invention, a suitable culture medium includes a CMRLS component (eg, auxiliary zinc). In some embodiments of the invention, a suitable culture medium is shown in Table 3. In some embodiments of the invention, CMRLS is supplemented with serum (eg, human). In some embodiments, the CMRLS is supplemented with serum substituents (eg, KOSR). In some embodiments of the invention, CMRLS is supplemented with fetal bovine serum. In some embodiments of the invention, CMRLS is supplemented with 10% fetal bovine serum. In some embodiments, a suitable culture medium for differentiating insulin-positive endocrine cells into SC-β cells includes S3 medium. In some embodiments of the invention, the conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. In some embodiments of the invention, the time period is at least 7 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 7 days to 21 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 7 to 14 days. In some embodiments of the invention, the time period is from 10 to 14 days. In some embodiments of the invention, the time period is 14 days. In some embodiments, the suspension culture is replenished every other day (eg, with β-cell maturation factors).

[350] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 1%, по меньшей мере 2%, по меньшей мере 3%, по меньшей мере 4%, по меньшей мере 5%, по меньшей мере 6%, по меньшей мере 7%, по меньшей мере 8%, по меньшей мере 9%, по меньшей мере 10%, по меньшей мере 20%, по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50% Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток индуцируют до созревания в клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 99% Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток индуцируют до созревания в клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере 30% полученных клеток содержат клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки β экспрессируют С-пептид, инсулин, NKX6-1, Pdx1 и коэкспрессируют NKX6-1 и С-пептид.[350] In some embodiments, at least 1%, at least 2%, at least 3%, at least 4%, at least 5%, at least 6%, at least 7%, at least 8%, at least 9%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50% Pdx1 positive, NKX6-1 positive , insulin-positive endocrine cells are induced to mature into SC-β cells. In some embodiments, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 99% Pdx1 positive, NKX6-1 positive, insulin positive endocrine cells are induced to mature into SC-β cells. In some embodiments of the invention, at least 30% of the resulting cells contain SC-β cells. In some embodiments, the β cells express C-peptide, insulin, NKX6-1, Pdx1 and co-express NKX6-1 and C-peptide.

[351] В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β включают человеческие клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения генерация клеток SC-β in vitro является масштабируемой.[351] In some embodiments, the SC-β cells include human cells. In some embodiments of the invention, the in vitro generation of SC-β cells is scalable.

[352] Выделенные популяции клеток[352] Isolated Cell Populations

[353] Аспекты изобретения относятся к выделенным популяциям клеток, полученных в соответствии с описанными в данном документе способами. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β получают путем приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт по меньшей мере с одним описанным в данном документе фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β получают путем приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт по меньшей мере с двумя описанными в данном документе факторами созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β получают путем приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт по меньшей мере с тремя описанными в данном документе факторами созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β получают путем приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт по меньшей мере с четырьмя описанными в данном документе факторами созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β получают путем приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт по меньшей мере с пятью описанными в данном документе факторами созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β получают путем приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт по меньшей мере с семью, по меньшей мере с восемью, по меньшей мере с девятью или по меньшей мере с десятью описанными в данном документе факторами созревания β-клеток.[353] Aspects of the invention relate to isolated populations of cells obtained in accordance with the methods described herein. In some embodiments, a population of SC-β cells is obtained by bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with at least one β-cell maturation factor described herein. In some embodiments, a population of SC-β cells is obtained by bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with at least two of the β-cell maturation factors described herein. In some embodiments, a population of SC-β cells is obtained by bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with at least three β-cell maturation factors described herein. In some embodiments, a population of SC-β cells is obtained by bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with at least four of the β-cell maturation factors described herein. In some embodiments, a population of SC-β cells is obtained by bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with at least five β-cell maturation factors described herein. In some embodiments, a population of SC-β cells is obtained by bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten the β-cell maturation factors described herein.

[354] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция клеток дефинитивной энтодермы. Выделенную популяцию клеток дефинитивной энтодермы можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в популяции в клетки дефинитивной энтодермы, например, путем приведения популяции плюрипотентных клеток в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из суперсемейства TGF-β и ii) активатором сигнального пути Wnt, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток в популяции в клетки дефинитивной энтодермы, при этом клетки дефинитивной энтодермы экспрессируют по меньшей мере один маркер, характерный для дефинитивной энтодермы.[354] In some aspects, the invention provides an isolated population of definitive endoderm cells. An isolated population of definitive endoderm cells can be obtained by differentiating at least some of the pluripotent cells in the population into definitive endoderm cells, for example by contacting the population of pluripotent cells with i) at least one growth factor from the TGF-β superfamily and ii) a signaling activator a Wnt pathway to induce differentiation of at least some of the pluripotent cells in the population into definitive endoderm cells, wherein the definitive endoderm cells express at least one marker characteristic of the definitive endoderm.

[355] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция клеток первичной кишечной трубки. Выделенную популяцию клеток первичной кишечной трубки можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых клеток дефинитивной энтодермы в популяции в клетки первичной кишечной трубки, например, путем приведения клеток дефинитивной энтодермы в контакт по меньшей мере с одним фактором роста из семейства факторов роста фибробластов (FGF), чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки, при этом клетки первичной кишечной трубки экспрессируют по меньшей мере один маркер, характерный для дефинитивной энтодермы.[355] In some aspects, the invention provides an isolated population of primary intestinal tube cells. An isolated population of primary intestinal tube cells can be obtained by differentiating at least some of the definitive endoderm cells in the population into primary intestinal tube cells, for example, by contacting the definitive endoderm cells with at least one growth factor from the fibroblast growth factor (FGF) family, to induce differentiation of at least some cells of the definitive endoderm into cells of the primary intestinal tube, wherein the cells of the primary intestinal tube express at least one marker characteristic of the definitive endoderm.

[356] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников. Выделенную популяцию Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых клеток первичной кишечной трубки в популяции в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, например, путем приведения клеток первичной кишечной трубки в контакт с i) по меньшей мере одним ингибитором сигнального пути костного морфогенетического белка (BMP), ii) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, iii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH, iv) по меньшей мере одним активатором сигнального пути ретиноевой кислоты (RA) и v) по меньшей мере одним активатором протеинкиназы С, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1.[356] In some aspects, the invention provides an isolated population of Pdx1-positive pancreatic progenitor cells. An isolated population of Pdx1-positive pancreatic progenitors can be obtained by differentiating at least some of the primary intestinal tube cells in the population into Pdx1-positive pancreatic progenitors, for example by contacting the primary intestinal tube cells with i) at least one inhibitor bone morphogenetic protein (BMP) signaling pathway, ii) at least one growth factor from the FGF family, iii) at least one SHH pathway inhibitor, iv) at least one retinoic acid (RA) signaling pathway activator, and v) at least at least one protein kinase C activator to induce differentiation of at least some cells of the primary intestinal tube into Pdx1-positive pancreatic progenitors, wherein the Pdx1-positive pancreatic progenitors express Pdx1.

[357] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников. Выделенную популяцию NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, например, путем приведения Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт с i) по меньшей мере одним фактором роста из семейства FGF, ii) по меньшей мере одним ингибитором пути SHH и, необязательно, iii) активатором сигнального пути RA, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной Pdx1-позитивной панкреатической клетки-предшественника в популяции в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, при этом NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники экспрессируют Pdx1 и NKX6-1.[357] In some aspects, the invention provides an isolated population of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells. An isolated population of NKX6-1 positive pancreatic progenitors can be obtained by differentiating at least some of the Pdx1-positive pancreatic progenitors in the population into Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitors, e.g., by converting Pdx1-positive pancreatic progenitor cells in contact with i) at least one growth factor from the FGF family, ii) at least one SHH pathway inhibitor, and optionally iii) an RA signaling pathway activator to induce differentiation of at least one Pdx1-positive pancreatic progenitor cells in the population into NKX6-1 positive pancreatic progenitors, wherein the NKX6-1 positive pancreatic progenitors express Pdx1 and NKX6-1.

[358] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция инсулин-позитивных эндокринных клеток. Выделенную популяцию инсулин-позитивных эндокринных клеток можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в популяции в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки, например, путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в контакт с i) ингибитором сигнального пути TGF-β, ii) активатором сигнального пути ТН и, необязательно, по меньшей мере одним дополнительным фактором созревания β-клеток, выбранным из группы, состоящей из i) по меньшей мере одного ингибитора пути SHH, ii) активатора сигнального пути RA, iii) ингибитора γ-секретазы, iv) и vi) по меньшей мере одного фактора роста из семейства эпидермальных факторов роста (EGF), чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки, при этом Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки экспрессируют Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 и/или инсулин.[358] In some aspects, the invention provides an isolated population of insulin-positive endocrine cells. An isolated population of insulin-positive endocrine cells can be obtained by differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells in the population into Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells, for example, by bringing Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into contact with i) a TGF-β signaling inhibitor, ii) a TH signaling pathway activator, and optionally at least one additional β-cell maturation factor selected from the group , consisting of i) at least one SHH pathway inhibitor, ii) an RA signaling pathway activator, iii) a γ-secretase inhibitor, iv) and vi) at least one growth factor from the epidermal growth factor (EGF) family to induce differentiation at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells to Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells, while Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells express Pdx1, NKX6-1, NKX2-2, Mafb, glis3, Sur1, Kir6.2, Znt8, SLC2A1, SLC2A3 and/or insulin .

[359] В некоторых аспектах в изобретении предложена выделенная популяция клеток SC-β. Выделенную популяцию клеток SC-β можно получить посредством дифференцировки по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в популяции в клетки SC-β, например, путем приведения Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в контакт с i) ингибитором сигнального пути трансформирующего фактора роста-β (TGF-β), ii) активатором сигнального пути тиреоидного гормона и, необязательно, iii) ингибитором протеинкиназы, чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, при этом клетки β демонстрируют ответ GSIS in vitro и/или in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения ответ GSIS имеет сходство с ответом GSIS эндогенной β-клетки.[359] In some aspects, the invention provides an isolated population of SC-β cells. An isolated population of SC-β cells can be obtained by differentiating at least some of the Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells in the population into SC-β cells, e.g. , insulin-positive endocrine cells in contact with i) a transforming growth factor-β (TGF-β) signaling pathway inhibitor, ii) a thyroid hormone signaling pathway activator, and optionally iii) a protein kinase inhibitor to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, wherein the β cells exhibit a GSIS response in vitro and/or in vivo. In some embodiments, the GSIS response resembles the endogenous β-cell GSIS response.

[360] Аспекты изобретения включают микрокапсулы, содержащие выделенные популяции описанных в данном документе клеток (например, клеток β). Микрокапсулы хорошо известны в данной области техники. Подходящие примеры микрокапсул описаны в литературе (например, Jahansouz et al., "Evolution of β-Cell Replacement Therapy in Diabetes Mellitus: Islet Cell Transplantation" Journal of Transplantation 2011; Volume 2011, Article ID 247959; Orive et al., "Application of cell encapsulation for controlled delivery of biological therapeutics", Advanced Drug Delivety Reviews (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.addr.2013.07.009; Hernandez et al., "Microcapsules and microcarriers for in situ cell delivery", Advanced Drug Delivery Reviews 2010; 62:711-730; Murua et al., "Cell microencapsulation technology: Towards clinical application", Journal of Controlled Release 2008; 132:76-83; и Zanin et al., "The development of encapsulated cell technologies as therapies for neurological and sensory diseases", Journal of Controlled Release 2012; 160:3-13). Микрокапсулы можно приготовить разными способами. Типовые микрокапсулы содержат альгинатное ядро, окруженное поликатионным слоем, покрытым наружной альгинатной мембраной. Поликатионная мембрана образуем полупроницаемую мембрану, которая обеспечивает стабильность и биосовместимость. Примеры поликатионов включают, без ограничений, поли-L-лизин, поли-L-орнитин, хитозан, модифицированный лактозой хитозан и фотополимеризованные биоматериалы. В некоторых вариантах реализации изобретения альгинатное ядро модифицировано, например, так, чтобы получить остов, содержащий альгинатное ядро, содержащее ковалентно конъюгированные олигопептиды с последовательностью RGD (аргинин, глицин, аспарагиновая кислота). В некоторых вариантах реализации изобретения альгинатное ядро модифицировано, например, так, чтобы получить ковалентно усиленную микрокапсулу, содержащую хемоферментативно сконструированный альгинат с повышенной стабильностью. В некоторых вариантах реализации изобретения альгинатное ядро модифицировано, например, так, чтобы получить мембраномиметические пленки, образуемые посредством in-situ полимеризации акрилатных функционализированных фосфолипидов. В некоторых вариантах реализации изобретения микрокапсулы состоят из ферментативно модифицированных при помощи эпимераз альгинатов. В некоторых вариантах реализации изобретения микрокапсулы содержат ковалентные связи между соседними слоями мембраны микрокапсулы. В одном варианте реализации изобретения микрокапсула содержит капсулу размером ниже границы просеивания, содержащую альгинат, сопряженный с фенольными компонентами. В некоторых вариантах реализации изобретения микрокапсула содержит остов, содержащий альгинат-агарозу. В некоторых вариантах реализации изобретения клетку SC-β модифицируют ПЭГ перед инкапсуляцией в альгинате. В некоторых вариантах реализации изобретения выделенные популяции клеток, например, клеток SC-β, инкапсулируют в фотореактивных липосомах и альгинате. Следует понимать, что применяемый в микрокапсулах альгинат можно заменить другими подходящими биоматериалами, включая, без ограничений, ПЭГ, хитозан, полые волокна ПЭС, коллаген, гиалуроновую кислоту, декстран с RGD, EHD и PEGDA, PMBV и PVA, PGSAS, агарозу, агарозу с желатином, PLGA и их многослойные варианты реализации.[360] Aspects of the invention include microcapsules containing isolated populations of cells described herein (eg, β cells). Microcapsules are well known in the art. Suitable examples of microcapsules are described in the literature (e.g., Jahansouz et al., "Evolution of β-Cell Replacement Therapy in Diabetes Mellitus: Islet Cell Transplantation" Journal of Transplantation 2011; Volume 2011, Article ID 247959; Orive et al., "Application of cell encapsulation for controlled delivery of biological therapeutics", Advanced Drug Delivety Reviews (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.addr.2013.07.009; Hernandez et al., "Microcapsules and microcarriers for in situ cell delivery", Advanced Drug Delivery Reviews 2010; 62:711-730; Murua et al., "Cell microencapsulation technology: Towards clinical application", Journal of Controlled Release 2008; 132:76-83; and Zanin et al., " The development of encapsulated cell technologies as therapies for neurological and sensory diseases", Journal of Controlled Release 2012; 160:3-13). Microcapsules can be prepared in a variety of ways. Typical microcapsules contain an alginate core surrounded by a polycationic layer covered with an outer alginate membrane. The polycationic membrane forms a semi-permeable membrane that provides stability and biocompatibility. Examples of polycations include, without limitation, poly-L-lysine, poly-L-ornithine, chitosan, lactose-modified chitosan, and photopolymerized biomaterials. In some embodiments of the invention, the alginate core is modified, for example, so as to obtain a backbone containing an alginate core containing covalently conjugated oligopeptides with the sequence RGD (arginine, glycine, aspartic acid). In some embodiments of the invention, the alginate core is modified, for example, to obtain a covalently reinforced microcapsule containing a chemoenzymatically engineered alginate with increased stability. In some embodiments of the invention, the alginate core is modified, for example, so as to obtain membrane mimetic films formed by in-situ polymerization of acrylate functionalized phospholipids. In some embodiments, the microcapsules are composed of alginates enzymatically modified with epimerases. In some embodiments of the invention, the microcapsules contain covalent bonds between adjacent layers of the membrane of the microcapsule. In one embodiment of the invention, the microcapsule contains a capsule below the sieving boundary containing alginate coupled with phenolic components. In some embodiments of the invention, the microcapsule contains a backbone containing alginate-agarose. In some embodiments, the SC-β cell is modified with PEG prior to encapsulation in alginate. In some embodiments, isolated cell populations, such as SC-β cells, are encapsulated in photoreactive liposomes and alginate. It should be understood that the alginate used in microcapsules can be replaced by other suitable biomaterials, including, but not limited to, PEG, chitosan, PES hollow fibers, collagen, hyaluronic acid, dextran with RGD, EHD and PEGDA, PMBV and PVA, PGSAS, agarose, agarose with gelatin, PLGA and their multilayer implementations.

[361] В некоторых вариантах реализации изобретения композиции, содержащие популяции клеток, полученные в соответствии с описанными в данном документе способами, также можно использовать в качестве функционального компонента в механическом устройстве, сконструированном для получения одного или более эндокринных полипептидов клеток панкреатических островков. Наипростейшая форма указанного устройства содержит популяцию панкреатических бета-клеток (например, полученную из популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников), ограниченную полупроницаемой мембраной, которая препятствует прохождению популяции клеток, удерживая их внутри устройства, но не препятствует прохождению инсулина, глюкагона или соматостатина, секретируемых популяцией клеток. Вышеуказанное включает микроинкапсулированную популяцию бета-клеток, как правило, в форме клеточных кластеров, чтобы сделать возможным взаимодействие, которое ингибирует дифференцировку. Например, в патенте США №4391909 описаны островковые клетки, инкапсулированные в сферической полупроницаемой мембране, состоящей из полисахаридных полимеров с мол. массой >3000, которые перекрестно связаны между собой таким образом, что мембрана является проницаемой для белков размера инсулина, но непроницаемой для молекул с мол. массой более 100000. В патенте США №6023009 описаны островковые клетки, инкапсулированные в полупроницаемой мембране, состоящей из агарозы и агаропектина. Микрокапсулы такого происхождения предназначены для введения в брюшную полость пациента с диабетом и считается, что они обладают определенными преимуществами, связанными с уменьшением проблем гистосовместимости или восприимчивости к бактериям.[361] In some embodiments of the invention, compositions containing populations of cells obtained in accordance with the methods described herein can also be used as a functional component in a mechanical device designed to obtain one or more endocrine polypeptides of pancreatic islet cells. The simplest form of said device contains a population of pancreatic beta cells (e.g. derived from a population of insulin-positive endocrine cells or their progenitors) delimited by a semi-permeable membrane that impedes the passage of the cell population by keeping them within the device, but does not impede the passage of insulin, glucagon, or somatostatin. secreted by the cell population. The above includes a microencapsulated population of beta cells, typically in the form of cell clusters, to allow interaction that inhibits differentiation. For example, US Pat. weighing >3000, which are cross-linked in such a way that the membrane is permeable to proteins of the size of insulin, but impermeable to molecules with a mol. weighing over 100,000. US Pat. No. 6,023,009 describes islet cells encapsulated in a semi-permeable membrane composed of agarose and agaropectin. Microcapsules of this origin are intended to be inserted into the abdominal cavity of a diabetic patient and are believed to have certain advantages in reducing histocompatibility problems or susceptibility to bacteria.

[362] Также предусмотрены другие разработанные устройства, содержащие популяцию панкреатических бета-клеток, полученных из инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников в соответствии с описанными в данном документе способами, предназначенные как для имплантации пациентам с диабетом, так и для экстракорпоральной терапии. В патенте США №4378016 описана искусственная эндокринная железа, содержащая экстракорпоральный сегмент, подкожный сегмент и сменную капсулу, содержащую вырабатывающие гормоны клетки. В патенте США №5674289 описана биосинтетическая поджелудочная железа, содержащая островковую полость, отделенную полупроницаемой мембраной от одной или более сосудистых полостей с доступом к окружающей ткани. Применяемые устройства, как правило, содержат полость, приспособленную для удержания островковых клеток, и полость, отделенную от островковых клеток полупроницаемой мембраной, которая собирает секретируемые из островковых клеток белки и которая также может пропускать обратный сигнал к островковым клеткам, например, относительно уровня циркулирующей глюкозы.[362] Also provided are other developed devices containing a population of pancreatic beta cells derived from insulin-positive endocrine cells or their precursors in accordance with the methods described herein, intended for both implantation in patients with diabetes and for extracorporeal therapy. US Pat. No. 4,378,016 describes an artificial endocrine gland comprising an extracorporeal segment, a subcutaneous segment, and a replaceable capsule containing hormone-producing cells. US Pat. No. 5,674,289 describes a biosynthetic pancreas comprising an insular cavity separated by a semi-permeable membrane from one or more vascular cavities with access to surrounding tissue. The devices used typically comprise a cavity adapted to contain the islet cells and a cavity separated from the islet cells by a semi-permeable membrane that collects proteins secreted from the islet cells and which can also transmit a feedback signal to the islet cells, for example regarding circulating glucose levels.

[363] Аспекты изобретения включают методы анализа, связанные с выделенными популяциями описанных в данном документе клеток (например, клеток SC-β). В некоторых вариантах реализации изобретения указанные методы анализа можно использовать для выявления одного или более кандидатных агентов, которые стимулируют или ингибируют судьбу β-клеток, выбранную из группы, состоящей из пролиферации β-клеток, репликации β-клеток и гибели β-клеток, функцию β-клеток, восприимчивость β-клеток к атакам иммунной системы или восприимчивость β-клеток к дедифференцировке или дифференцировке. В некоторых вариантах реализации изобретения указанные методы анализа можно использовать для выявления одного или более кандидатных агентов, которые стимулируют дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения указанные методы анализа можно использовать для выявления одного или более кандидатных агентов, которые стимулируют выработку инсулина β-клетками или повышение выработки или секреции инсулина.[363] Aspects of the invention include assay methods associated with isolated populations of cells described herein (eg, SC-β cells). In some embodiments, these assay methods can be used to identify one or more candidate agents that promote or inhibit β-cell fate selected from the group consisting of β-cell proliferation, β-cell replication, and β-cell death, β-cell function. -cells, the susceptibility of β-cells to attacks by the immune system, or the susceptibility of β-cells to dedifferentiate or differentiate. In some embodiments of the invention, these methods of analysis can be used to identify one or more candidate agents that stimulate the differentiation of at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor into SC-β cells. In some embodiments of the invention, these methods of analysis can be used to identify one or more candidate agents that stimulate the production of insulin by β-cells or increase the production or secretion of insulin.

[364] В изобретении предусмотрены способы, в которых клетки SC-β получены в соответствии с описанными в данном документе способами из клеток iPS, полученных из клеток, экстрагированных или выделенных из организма индивидов, страдающих от заболевания (например, диабета, ожирения или нарушения, связанного с β-клетками), и эти клетки SC-β сравнивают с нормальными β-клетками из организма здоровых индивидов, у которых отсутствует заболевание, чтобы выявить различия между клетками SC-β и нормальными β-клетками, которые могут служить маркерами заболевания (например, эпигенетическими и/или генетическими). В некоторых вариантах реализации изобретения β-клетки получают от индивида с диабетом и сравнивают с нормальными β-клетками, а затем β-клетки перепрограммируют в клетки iPS и проводят анализ клеток iPS на наличие эпигенетических и/или генетических маркеров, которые присутствуют в β-клетках, полученных от индивида с диабетом, но не присутствуют в нормальных β-клетках, чтобы определить эти маркеры (например, преддиабетические). В некоторых вариантах реализации изобретения клетки iPS и/или SC-β, полученные от пациентов с диабетом, использую для скрининга агентов (например, агентов, которые способны модулировать гены, отвечающие за диабетический фенотип).[364] The invention provides methods in which SC-β cells are obtained in accordance with the methods described herein from iPS cells obtained from cells extracted or isolated from the body of individuals suffering from a disease (for example, diabetes, obesity, or a disorder, associated with β-cells), and these SC-β cells are compared with normal β-cells from healthy individuals who do not have disease to reveal differences between SC-β cells and normal β-cells that can serve as markers of disease (for example , epigenetic and/or genetic). In some embodiments, β-cells are obtained from an individual with diabetes and compared with normal β-cells, and then β-cells are reprogrammed into iPS cells and the iPS cells are analyzed for epigenetic and/or genetic markers that are present in β-cells derived from an individual with diabetes but not present in normal β-cells to identify these markers (eg, pre-diabetic). In some embodiments, iPS and/or SC-β cells obtained from diabetic patients are used to screen for agents (eg, agents that are capable of modulating genes responsible for the diabetic phenotype).

[365] Способы дифференцировки инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β[365] Methods for differentiating insulin-positive endocrine cells into SC-β cells

[366] Генерация клеток SC-β посредством преобразования по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника с применением способов согласно изобретению имеет большое количество преимуществ. Во-первых, способы согласно изобретению дают возможность генерировать аутологические клетки SC-β, которые являются специфическими и генетически соответствующими индивиду. В общем случае аутологические клетки с меньшей вероятностью, чем неаутологические, могут стать предметом иммунологического отторжения. Клетки получают из по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника, например, панкреатической клетки-предшественника, полученной путем перепрограммирования соматической клетки (например, фибробласта) от индивида в индуцированное плюрипотентное состояние и последующего культивирования плюрипотентных клеток для дифференцировки по меньшей мере некоторых плюрипотентных клеток по меньшей мере в одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника, с последующей трансплантацией по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в организм индивида так, чтобы по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник созревала in vivo в клетку SC-β, или индукцией созревания in vitro по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β.[366] Generation of SC-β cells by converting at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor using the methods of the invention has many advantages. First, the methods of the invention enable the generation of autologous SC-β cells that are specific and genetically appropriate for an individual. In general, autologous cells are less likely than non-autologous cells to be subject to immunological rejection. Cells are derived from at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof, e.g., a pancreatic progenitor cell, obtained by reprogramming a somatic cell (e.g., fibroblast) from an individual into an induced pluripotent state and then culturing the pluripotent cells to differentiate at least some pluripotent cells into at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor, followed by transplantation of at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor into the body of the individual so that at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor matures in vivo into an SC-β cell, or by inducing in vitro maturation of at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell.

[367] В некоторых вариантах реализации изобретения субъект, из организма которого получают по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника, является субъектом-млекопитающим, таким как субъект-человек. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект страдает от нарушения, связанного с β-клетками. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект страдает от диабета. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект страдает от преддиабета. В таких вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник может дифференцироваться в клетку SC-β ex vivo при помощи описанных в данном документе способов, а затем ее можно вводить субъекту, из организма которого были собраны клетки, чтобы осуществить лечение субъекта от нарушения, связанного с β-клетками (например, диабета).[367] In some embodiments, the subject from which at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof is obtained is a mammalian subject, such as a human subject. In some embodiments of the invention, the subject suffers from a disorder associated with β-cells. In some embodiments of the invention, the subject suffers from diabetes. In some embodiments of the invention, the subject suffers from prediabetes. In such embodiments, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof can be differentiated into an SC-β cell ex vivo using the methods described herein, and then it can be administered to the subject from whose body the cells were collected to carry out treating a subject for a β-cell related disorder (eg, diabetes).

[368] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник находится в организме субъекта (in vivo) и преобразуется, становясь клеткой SC-β, при помощи описанных в данном документе способов in vivo. В некоторых вариантах реализации изобретения преобразование по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β in vivo может быть достигнуто путем введения субъекту композиции, содержащей по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть факторов созревания β-клеток, как описано в данном документе. В некоторых вариантах реализации изобретения преобразование по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β in vivo может быть достигнуто путем введения субъекту композиции, содержащей по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять или по меньшей мере шесть факторов созревания β-клеток, как описано в данном документе.[368] In some embodiments, at least one insulin-positive endocrine cell, or progenitor thereof, resides in the subject (in vivo) and is converted to become an SC-β cell using the in vivo methods described herein. In some embodiments, conversion of at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof to an SC-β cell in vivo can be achieved by administering to a subject a composition comprising at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six β-cell maturation factors, as described herein. In some embodiments, conversion of at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof to an SC-β cell in vivo can be achieved by administering to a subject a composition comprising at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, or at least six β-cell maturation factors, as described herein.

[369] В некоторых вариантах реализации изобретения приведение в контакт можно осуществлять путем содержания по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в культуральной среде, содержащей один или более факторов созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник может быть генетически сконструированной. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник может быть генетически сконструированной, чтобы экспрессировать один или более факторов созревания β-клеток, как описано в данном документе, например, экспрессировать по меньшей мере один полипептид, выбранный из полипептида панкреатического и дуоденального гомеобокса 1 (PDX-1), инсулина, с-пептида, амилина, Е-кадгерина, Hnf3β, PCI/3, B2, Nkx2.2, NKX6-1, GLUT2, PC2, ZnT-8 или в значительной степени гомологичных им аминокислотных последовательностей, или их функциональных фрагментов или функциональных вариантов.[369] In some embodiments of the invention, bringing into contact can be carried out by maintaining at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor in a culture medium containing one or more β-cell maturation factors. In some embodiments of the invention, at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor may be genetically engineered. In some embodiments, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof may be genetically engineered to express one or more β-cell maturation factors as described herein, e.g., to express at least one polypeptide selected from pancreatic and duodenal homeobox 1 polypeptide (PDX-1), insulin, c-peptide, amylin, E-cadherin, Hnf3β, PCI/3, B2, Nkx2.2, NKX6-1, GLUT2, PC2, ZnT-8, or a significant the degree of their homologous amino acid sequences, or their functional fragments or functional variants.

[370] В случае, если по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника содержат в in vitro условиях, можно применять традиционные условия и способы для тканевого культивирования, известные специалистам в данной области техники. Способы выделения и культивирования разных клеток известны специалистам в данной области техники.[370] In the event that at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor is maintained under in vitro conditions, conventional tissue culture conditions and methods known to those skilled in the art can be used. Methods for isolating and culturing different cells are known to those skilled in the art.

[371] В общем случае, в способах согласно изобретению по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника можно культивировать в стандартных условиях температуры, рН и других внешних условиях, например, в виде адгезивных клеток на планшетах для тканевого культивирования при 37°С и в атмосфере, содержащей 5-10% С02. Клетки и/или культуральную среду соответствующим образом модифицируют, чтобы достичь преобразования клеток SC-β, как описано в данном документе. В определенных вариантах реализации изобретения по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника, например, панкреатическую клетку-предшественника можно культивировать на или в присутствии материала, который имитирует одну или более характеристик внеклеточного матрикса или содержит один или более компонентов внеклеточного матрикса или базальной мембраны. В некоторых вариантах реализации изобретения применяют Matrigel™. Другие материалы включают белки или их смеси, такие как желатин, коллаген, фибронектин и т.д. В определенных вариантах реализации изобретения по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника можно культивировать в присутствии слоя питающих клеток. Такие клетки могут быть, например, мышиного или человеческого происхождения. Также они могут быть облученными, химически инактивированными путем обработки химическим инактиватором, таким как митомицин с, или каким-либо другим способом обработанными, чтобы при необходимости ингибировать их пролиферацию. В других вариантах реализации изобретения по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника культивируют без питающих клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки или их предшественников культивируют в условиях, которые стимулируют кластеризацию клеток. В контексте данного документа «условия, которые стимулируют кластеризацию клеток» относятся в к любым условиям, которые стимулируют кластеризацию клеток во время дифференцировки в клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток включают суспензионную культуру. В Boretti and Gooch (Tissue Eng. 2006 Apr; 12(4):939-48) сообщается, что культивирование в менее адгезивных условиях (среда с низким содержанием сыворотки, субстрат с низкой адгезивностью) стимулировали кластеризацию клеток при трансдифференцировке панкреатических дуктальных эпителиальных клеток взрослого организма в бета-клетки in vitro. Соответственно, не ограничиваясь теорией, в некоторых вариантах реализации изобретения условия, которые стимулируют кластеризацию клеток, включают минимально адгезивные условия, например, среду с низким содержанием сыворотки, субстрат с низкой адгезивностью.[371] In general, in the methods of the invention, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof can be cultured under standard temperature, pH, and other environmental conditions, e.g., as adherent cells on tissue culture plates at 37°C. C and in an atmosphere containing 5-10% CO2. The cells and/or culture medium are suitably modified to achieve SC-β cell transformation as described herein. In certain embodiments, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof, e.g., a pancreatic progenitor cell, can be cultured on or in the presence of a material that mimics one or more characteristics of the extracellular matrix or contains one or more components of the extracellular matrix or basal membranes. In some embodiments of the invention, Matrigel™ is used. Other materials include proteins or mixtures thereof such as gelatin, collagen, fibronectin, etc. In certain embodiments of the invention, at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor can be cultured in the presence of a layer of feeder cells. Such cells may, for example, be of murine or human origin. They may also be irradiated, chemically inactivated by treatment with a chemical inactivator such as mitomycin c, or otherwise treated to inhibit their proliferation if desired. In other embodiments of the invention, at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor is cultured without feeding cells. In some embodiments of the invention, insulin-positive endocrine cells or their precursors are cultured under conditions that stimulate cell clustering. As used herein, "conditions that stimulate cell clustering" refers to any conditions that stimulate cell clustering during differentiation into SC-β cells. In some embodiments of the invention, the conditions that stimulate cell clustering include suspension culture. Boretti and Gooch (Tissue Eng. 2006 Apr; 12(4):939-48) report that culturing under less adhesive conditions (low serum medium, low adhesive substrate) stimulated cell clustering in transdifferentiation of adult pancreatic ductal epithelial cells. organism into beta cells in vitro. Accordingly, without being limited by theory, in some embodiments of the invention, the conditions that stimulate cell clustering include minimally adhesive conditions, for example, a medium with low serum content, a substrate with low adhesiveness.

[372] В некоторых примерах можно применять факторы созревания β-клеток, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника путем обработки или приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в контакт с эффективным количеством описанного в данном документе фактора созревания β-клеток, чтобы дифференцировать по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника по меньшей мере в одну клетку SC-β (например, зрелую панкреатическую β-клетку).[372] In some examples, β-cell maturation factors can be used to induce differentiation of at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof by treating or bringing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into contact with an effective amount β-cell maturation factor described herein to differentiate at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into at least one SC-β cell (eg, mature pancreatic β-cell).

[373] Соответственно, в данный документ включены клетки и композиции, полученные описанными в данном документе способами. Точное количество и тип фактора созревания β-клеток могут варьироваться в зависимости от количества инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников, необходимой стадии дифференцировки и количества прошедших стадий дифференцировки.[373] Accordingly, cells and compositions prepared by the methods described herein are included herein. The exact amount and type of β-cell maturation factor may vary depending on the number of insulin-positive endocrine cells or their progenitors, the necessary stage of differentiation, and the number of stages of differentiation that have passed.

[374] В определенных примерах фактор созревания β-клеток присутствует в эффективном количестве. В контексте данного документа «эффективное количество» относится к количеству соединения, которое должно присутствовать для дифференцировки по меньшей мере 10% или по меньшей мере 20%, или по меньшей мере 30% клеток в популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников в клетки SC-β.[374] In certain examples, the β-cell maturation factor is present in an effective amount. As used herein, "effective amount" refers to the amount of a compound that must be present for at least 10%, or at least 20%, or at least 30% of the cells in a population of insulin-positive endocrine cells or their progenitors to differentiate into SC cells. -β.

[375] В дополнительных примерах факторы созревания β-клеток могут присутствовать в культуральной среде по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника или, в альтернативном варианте, факторы созревания β-клеток можно добавлять к по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетке или ее предшественнику на некоторых стадиях роста.[375] In further examples, β-cell maturation factors may be present in the culture medium of at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof, or alternatively, β-cell maturation factors may be added to at least one insulin-positive endocrine cell. cell or its precursor at some stage of growth.

[376] Подтверждение наличия и идентификация клеток SC-β[376] Confirmation of presence and identification of SC-β cells

[377] Можно использовать любые известные специалисту в данной области техники средства, чтобы подтвердить наличие клетки SC-β, например, зрелой панкреатической β-клетки, полученной посредством индукции дифференцировки по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника путем ее обработки по меньшей мере одним фактором созревания β-клеток, как описано в данном документе.[377] Any means known to the person skilled in the art can be used to confirm the presence of an SC-β cell, for example, a mature pancreatic β-cell obtained by inducing the differentiation of at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor by treating it with at least one β-cell maturation factor, as described herein.

[378] В некоторых вариантах реализации изобретения наличие маркеров β-клеток, например, химически индуцированных клеток SC-β, может быть подтверждено путем определения наличия или отсутствия одного или более маркеров, характерных для эндогенной β-клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ может включать определение положительной экспрессии (например, наличия) маркера зрелых β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения маркер можно выявить, используя реагент, например, реагент для выявления NKX6-1 и С-пептида. В частности, клетки SC-β согласно данному документу экспрессируют NKX6-1 и С-пептид и не экспрессируют на значительном уровне другие маркеры, которые были бы характерны для незрелых β-клеток (например, MafB). Реагентом для маркера может служить, например, антитело к этому маркеру или праймеры для реакции ОТ-ПЦР или ПЦР, например, полуколичественной или количественной реакции ОТ-ПЦР или ПЦР. Такие маркеры можно использовать для определения получения клетки SC-β. Антитело или другой выявляющий реагент могут быть связаны с меткой, например, радиоактивной, флуоресцентной (например, ЗФБ) или колориметрической меткой для использования при выявлении. Если выявляющим реагентом является праймер, он может быть предоставлен в виде сухого препарата, например, лиофилизированного, или в растворе.[378] In some embodiments, the presence of β-cell markers, such as chemically induced SC-β cells, can be confirmed by determining the presence or absence of one or more endogenous β-cell markers. In some embodiments of the invention, this method may include determining the positive expression (eg, presence) of a marker of mature β-cells. In some embodiments of the invention, the marker can be detected using a reagent, for example, a reagent for the detection of NKX6-1 and C-peptide. In particular, SC-β cells according to this document express NKX6-1 and C-peptide and do not significantly express other markers that would be characteristic of immature β-cells (eg, MafB). The reagent for the marker can be, for example, an antibody to this marker or primers for a RT-PCR or PCR reaction, for example, a semi-quantitative or quantitative RT-PCR or PCR reaction. Such markers can be used to determine the production of SC-β cells. The antibody or other detection reagent may be associated with a label, such as a radioactive, fluorescent (eg, GFB), or colorimetric label, for use in detection. If the detection reagent is a primer, it may be provided as a dry preparation, eg lyophilized, or in solution.

[379] Развитие по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β можно отслеживать путем определения экспрессии маркеров, характерных для зрелых β-клеток. В некоторых способах экспрессию определенных маркеров определяют путем выявления наличия или отсутствия маркера. В альтернативном варианте экспрессию определенных маркеров можно определить путем измерения уровня наличия маркера в клетках клеточной культуры или клеточной популяции. В некоторых способах определяют экспрессию маркеров, характерных для клеток SC-β, а также отсутствие значительной экспрессии маркеров, характерных для инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников, например, плюрипотентных стволовых клеток или панкреатических клеток-предшественников, из которых они были получены.[379] The development of at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor into an SC-β cell can be monitored by determining the expression of markers characteristic of mature β-cells. In some methods, the expression of certain markers is determined by detecting the presence or absence of the marker. Alternatively, the expression of certain markers can be determined by measuring the level of presence of the marker in the cells of a cell culture or cell population. Some methods determine the expression of markers characteristic of SC-β cells, as well as the absence of significant expression of markers characteristic of insulin-positive endocrine cells or their progenitors, for example, pluripotent stem cells or pancreatic progenitors from which they were derived.

[380] Как описано в связи с отслеживанием получения клеток SC-β (например, зрелых панкреатических β-клеток) из инсулин-позитивных эндокринных клеток, для определения экспрессии маркеров можно использовать качественные или полуколичественные методы, такие как методы иммуноблоттинга и иммуноцитохимии, известные специалистам в данной области техники. В альтернативном варианте можно точно количественно оценить экспрессию маркеров, используя такую методику, как количественная ПЦР, широко известными в данной области техники способами. Кроме того, следует понимать, что на полипептидном уровне многие маркеры панкреатических островковых экспрессирующих гормоны клеток являются секретируемыми белками. Следовательно, можно использовать методы для определения внеклеточного содержания маркеров, такие как ELISA.[380] As described in connection with tracking the production of SC-β cells (e.g., mature pancreatic β-cells) from insulin-positive endocrine cells, qualitative or semi-quantitative methods, such as immunoblotting and immunocytochemistry methods known in the art, can be used to determine marker expression. in this field of technology. Alternatively, the expression of the markers can be accurately quantified using a technique such as quantitative PCR, methods well known in the art. In addition, it should be understood that at the polypeptide level, many markers of pancreatic islet hormone-expressing cells are secreted proteins. Therefore, methods for determining the extracellular content of markers, such as ELISA, can be used.

[381] Клетки SC-β также могут характеризоваться понижающей регуляцией маркеров, характерных для плюрипотентных стволовых клеток, из которых были индуцированы клетки SC-β. Например, клетки SC-β, полученные из плюрипотентных стволовых клеток, могут в зрелом состоянии характеризоваться статистически значимой понижающей регуляцией маркеров плюрипотентных стволовых клеток - щелочной фосфатазы (АР), NANOG, ОСТ-4, SOX-2, SSEA4, TRA-1-60 или TRA-1-81 - по сравнению с плюрипотентными стволовыми клетками, из которых они были получены. Другие маркеры, экспрессируемые плюрипотентными стволовыми клетками, включают, но не ограничиваются этим, щелочную фосфатазу (АР); ABCG2; стадиеспецифический эмбриональный антиген-1 (SSEA-1); SSEA-3; SSEA-4; TRA-1-60; TRA-1-81; Tra-2-49/6Е; ERas/ECATS, Е-кадгерин; βIII-тубулин; α-актин гладких мышц (α-SMA); фактор роста фибробластов 4 (Fgf4), Cripto, Dax1; цинкпальцевый белок 296 (Zfp296); N-ацетилтрансферазу-1 (Nat1); (ассоциированный с клетками ES транскрипт 1 (ЕСАТ1); ESG1/DPPAS/ECAT2; ЕСАТ3; ЕСАТ6; ЕСАТ7; ЕСАТ8; ЕСАТ9; ЕСАТ10; ЕСАТ15-1; ЕСАТ15-2; Fth117; Sa114; транскрипционный фактор недифференцированных эмбриональных клеток (Utf1); Rex1; р53; G3PDH; теломеразу, включая TERT; молчащие гены Х-хромосомы; Dnmt3a; Dnmt3b; TRIM28; F-бокс-содержащий белок 15 (Fbx15); Nanog/ECAT4; Oct3/4; Sox2; Klf4; c-Myc; Esrrb; TDGF1; GABRB3; Zfp42, FoxD3; GDF3; CYP25A1; фактор плюрипотентности 2 (DPPA2); точку разрыва, ассоциированную с Т-клеточной лимфомой 1 (Tel1); DPPA3/Stella; DPPA4; Dnmt3L; Sox15; Stat3; Grb2; SV40 большой Т-антиген; HPV16 E6; HPV16 E7, β-катенин и Bmi1 и другие общие маркеры плюрипотентности, при этом, по меньшей мере для одного или более из них в зрелом состоянии наблюдается понижающая регуляция на статистически значимую величину по сравнению с плюрипотентными стволовыми клетками, из которых они были получены.[381] SC-β cells can also be characterized by down-regulation of markers characteristic of the pluripotent stem cells from which SC-β cells were induced. For example, SC-β cells derived from pluripotent stem cells may in the mature state be characterized by statistically significant downregulation of pluripotent stem cell markers - alkaline phosphatase (AP), NANOG, OST-4, SOX-2, SSEA4, TRA-1-60 or TRA-1-81 compared to the pluripotent stem cells from which they were derived. Other markers expressed by pluripotent stem cells include, but are not limited to, alkaline phosphatase (AP); ABCG2; stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA-1); SSEA-3; SSEA-4; TRA-1-60; TRA-1-81; Tra-2-49/6E; ERas/ECATS, E-cadherin; βIII-tubulin; α-smooth muscle actin (α-SMA); fibroblast growth factor 4 (Fgf4), Cripto, Dax1; zinc finger protein 296 (Zfp296); N-acetyltransferase-1 (Nat1); (ES cell-associated transcript 1 (ECAT1); ESG1/DPPAS/ECAT2; ECAT3; ECAT6; ECAT7; ECAT8; ECAT9; ECAT10; ECAT15-1; ECAT15-2; Fth117; Sa114; undifferentiated embryonic cell transcription factor (Utf1); Rex1; p53; G3PDH; telomerase, including TERT; X-chromosome silent genes; Dnmt3a; Dnmt3b; TRIM28; F-box containing protein 15 (Fbx15); Nanog/ECAT4; Oct3/4; Sox2; Klf4; c-Myc; Esrrb; TDGF1; GABRB3; Zfp42, FoxD3; GDF3; CYP25A1; pluripotency factor 2 (DPPA2); breakpoint associated with T-cell lymphoma 1 (Tel1); DPPA3/Stella; DPPA4; Dnmt3L; Sox15; Stat3; Grb2; SV40 large T antigen; HPV16 E6; HPV16 E7, β-catenin and Bmi1 and other common markers of pluripotency, with at least one or more of them downregulated by a statistically significant amount in the mature state compared to pluripotent stem cells from which they were derived.

[382] Понятно, что настоящее изобретение не ограничено маркерами, приведенными в данном документе как маркеры зрелых β-клеток, при этом настоящее изобретение также включает маркеры, такие как маркеры клеточной поверхности, антигены и другие генные продукты, включая EST, РНК (включая микроРНК и антисмысловые РНК), ДНК (включая гены и кДНК), а также их фрагменты.[382] It is understood that the present invention is not limited to markers referred to herein as markers of mature β-cells, while the present invention also includes markers such as cell surface markers, antigens and other gene products, including EST, RNA (including miRNA and antisense RNA), DNA (including genes and cDNA), as well as their fragments.

[383] Обогащение, выделение и очистка клеток SC-β[383] Enrichment, isolation and purification of SC-β cells

[384] Другой аспект настоящего изобретения относится к выделению популяции клеток SC-β из гетерогенной популяции клеток, при этом такая смешанная популяция клеток содержит клетки SC-β и инсулин-позитивные эндокринные клетки или их предшественники, из которых были получены клетки SC-β. Популяцию клеток SC-β, полученных любыми вышеописанными способами, можно обогащать, выделять и/или очищать при помощи любого маркера клеточной поверхности, присутствующего на клетках SC-β, который не присутствует на инсулин-позитивных эндокринных клетках или их предшественниках, из которых они были получены. Такие маркеры клеточной поверхности также называются аффинными метками, специфическими для клеток SC-β. Примерами аффинных меток, специфических для клеток SC-β, являются антитела, лиганды или другие связывающие агенты, специфические к молекуле маркера, такой как полипептид, присутствующий на клеточной поверхности клеток SC-β, который практически не присутствует на других типах клеток (например, инсулин-позитивных эндокринных клетках или их предшественниках). В некоторых способах антитело, которое связывается с антигеном клеточной поверхности на клетке SC-β (например, человеческой клетке SC-β), используют в качестве аффинной метки для обогащения, выделения или очистки химически индуцированных (например, путем приведения в контакт по меньшей мере с одним фактором созревания β-клеток, как описано в данном документе) клеток SC-β, полученных описанными в данном документе способами. Такие антитела известны и коммерчески доступны.[384] Another aspect of the present invention relates to the isolation of a population of SC-β cells from a heterogeneous population of cells, wherein such a mixed population of cells contains SC-β cells and insulin-positive endocrine cells or their progenitors from which the SC-β cells were derived. The population of SC-β cells produced by any of the methods described above can be enriched, isolated and/or purified with any cell surface marker present on the SC-β cells that is not present on the insulin-positive endocrine cells or their progenitors from which they were derived. received. Such cell surface markers are also referred to as SC-β cell-specific affinity tags. Examples of affinity tags specific to SC-β cells are antibodies, ligands, or other binding agents specific to a marker molecule, such as a polypeptide present on the cell surface of SC-β cells, that is substantially absent from other cell types (e.g., insulin -positive endocrine cells or their precursors). In some methods, an antibody that binds to a cell surface antigen on an SC-β cell (e.g., a human SC-β cell) is used as an affinity tag to enrich, isolate, or purify chemically induced (e.g., by contacting at least one β-cell maturation factor as described herein) of SC-β cells produced by the methods described herein. Such antibodies are known and commercially available.

[385] Способы применения антител для обогащения, выделения и/или очистки клеток SC-β известны специалисту в данной области техники. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения реагент, такой как антитело, инкубируют вместе с популяцией клеток, содержащей клетки SC-β, при этом популяцию клеток обрабатывают, чтобы снизить внутриклеточную и субстратную адгезию. Затем популяцию клеток промывают, центрифугируют и перерастворяют. В некоторых вариантах реализации изобретения, если антитело не помечено меткой, клеточную суспензию затем инкубируют с вторичным антителом, таким как ФИТЦ-конъюгированное антитело, которое способно связываться с первичным антителом. Затем клетки SC-β промывают, центрифугируют и перерастворяют в буфере. Затем суспензию клеток SC-β анализируют и проводят сортировку при помощи клеточного сортера с активацией флуоресценции (FACS). Связанные антителами флуоресцентные перепрограммированные клетки собирают отдельно от несвязанных нефлуоресцентных клеток (например, незрелых инсулин-вырабатывающих клеток), отделяя, таким образом, клетки SC-β от других клеток, присутствующих в клеточной суспензии, например, инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников или незрелых инсулин-вырабатывающих клеток (например, других дифференцированных типов клеток).[385] Methods for using antibodies to enrich, isolate, and/or purify SC-β cells are known to those skilled in the art. For example, in some embodiments of the invention, a reagent, such as an antibody, is incubated with a cell population containing SC-β cells, while the cell population is treated to reduce intracellular and substrate adhesion. The cell population is then washed, centrifuged and redissolved. In some embodiments, if the antibody is not labeled, the cell suspension is then incubated with a secondary antibody, such as a FITC-conjugated antibody, that is capable of binding to the primary antibody. The SC-β cells are then washed, centrifuged and redissolved in buffer. The SC-β cell suspension is then analyzed and sorted using a Fluorescence Activated Cell Sorter (FACS). Antibody-bound fluorescent reprogrammed cells are harvested separately from unbound non-fluorescent cells (e.g., immature insulin-producing cells), thus separating SC-β cells from other cells present in the cell suspension, e.g., insulin-positive endocrine cells or their progenitors or immature insulin-producing cells (eg, other differentiated cell types).

[386] В другом варианте реализации описанных в данном документе способов композицию выделенных клеток, содержащую клетки SC-β, можно дополнительно очищать, используя альтернативный способ на основании аффинности или при помощи дополнительных этапов сортировки с применением таких же или отличных маркеров, специфических для клеток SC-β. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения используют сортировку FACS, чтобы сначала отделить клетки SC-β, которые экспрессируют NKX6-1, как один, так и вместе с экспрессией С-пептида или, в альтернативном варианте, с раскрытым в данном документе маркером β-клеток, от клеток, которые не экспрессируют один из этих маркеров (например, негативных клеток) в популяции клеток. Вторая сортировка FAC, например, сортировка позитивных клеток с применением FACS для выделения клеток, являющихся позитивными в отношении маркера, отличного от используемого на первом этапе сортировки, позволяет обогатить популяцию клеток перепрограммированными клетками.[386] In another embodiment of the methods described herein, an isolated cell composition containing SC-β cells can be further purified using an alternative method based on affinity or using additional sorting steps using the same or different markers specific for SC cells. -β. For example, in some embodiments, FACS sorting is used to first separate SC-β cells that express NKX6-1, either alone or together with C-peptide expression, or alternatively with the β- marker disclosed herein. cells, from cells that do not express one of these markers (eg, negative cells) in the cell population. A second FAC sort, such as a positive cell sort using FACS to isolate cells that are positive for a marker different from that used in the first sort, allows the cell population to be enriched with reprogrammed cells.

[387] В альтернативном варианте реализации изобретения сортировку FACS применяют для разделения клеток при помощи негативной сортировки в отношении маркера, который присутствует на большинстве инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников, но не присутствует на клетках SC-β.[387] In an alternative embodiment, FACS sorting is used to separate cells by negative sorting for a marker that is present on most insulin-positive endocrine cells or progenitors but not present on SC-β cells.

[388] В некоторых вариантах реализации описанных в данном документе способов клетки SC-β флуоресцентно метят без применения антитела, а затем отделяют от немеченых клеток при помощи клеточного сортера с активацией флуоресценции (FACS). В таких вариантах реализации изобретения нуклеиновую кислоту, кодирующую ЗФБ, ЖФБ, или другую нуклеиновую кислоту, кодирующую экспрессируемый флуоресцентный маркерный ген, такой как ген, кодирующий люциферазу, используют, чтобы пометить перепрограммированные клетки, применяя вышеописанные методы. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одну копию нуклеиновой кислоты, кодирующей ЗФБ или его биологически активный фрагмент, вносят по меньшей мере в одну инсулин-позитивную эндокринную клетку, которую сначала химически индуцируют до клетки SC-β, ниже промотора, экспрессируемого в клетке SC-β, такого как промотор инсулина, так, чтобы экспрессия генного продукта ЗФБ или его биологически активного фрагмента находилась под управлением промотора инсулина.[388] In some embodiments of the methods described herein, SC-β cells are fluorescently labeled without the use of an antibody and then separated from unlabeled cells using a fluorescence activated cell sorter (FACS). In such embodiments, a nucleic acid encoding a GFB, an VPB, or another nucleic acid encoding an expressible fluorescent marker gene, such as a gene encoding a luciferase, is used to label reprogrammed cells using the methods described above. For example, in some embodiments of the invention, at least one copy of the nucleic acid encoding the GFP or a biologically active fragment thereof is introduced into at least one insulin-positive endocrine cell, which is first chemically induced to an SC-β cell, downstream of the promoter expressed in an SC-β cell, such as an insulin promoter, such that the expression of the GFP gene product or a biologically active fragment thereof is under the control of the insulin promoter.

[389] Кроме вышеописанных процедур, химически индуцированные клетки SC-β также можно выделять при помощи других способов выделения клеток. Кроме того, клетки SC-β также можно обогащать или выделять методами серийного субкультивирования в условиях роста, которые стимулируют селективное выживание или селективную экспансию клеток SC-β. Такие методы известны специалистам в данной области техники и могут включать применение таких агентов, как, например, инсулин, представители семейства TGF-бета, включая активин А, TGF-бета 2 и 3, костные морфогенетические белки (ВМР-2, -3, -4, -5, -6, -7, - 11, -12 и -13), факторы роста фибробластов 1 и 2, тромбоцитарный фактор роста АА и ВВ, тромбоцитарно-обогащеннаую плазму, инсулин-подобные факторы роста (IGF-I, II), фактор роста и дифференцировки (GDF-5, -6, -7, -8, -10, -11,-15), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста гепатоцитов (HGF), плеотрофин, эндотелии, эпидермальный фактор роста (EGF), бета-целлюлин. Другие фармацевтические соединения могут включать, например, никотинамид, глюкагон-подобный пептид-I (GLP-1) и II, миметитело GLP-1 и 2, эксендин-4, ретиноевую кислоту, паратиреоидный гормон.[389] In addition to the procedures described above, chemically induced SC-β cells can also be isolated using other cell isolation methods. In addition, SC-β cells can also be enriched or isolated by serial subculturing methods under growth conditions that promote selective survival or selective expansion of SC-β cells. Such methods are known to those skilled in the art and may include the use of agents such as, for example, insulin, members of the TGF-beta family including activin A, TGF-beta 2 and 3, bone morphogenetic proteins (BMP-2, -3, - 4, -5, -6, -7, -11, -12 and -13), fibroblast growth factors 1 and 2, platelet-derived growth factor AA and BB, platelet-rich plasma, insulin-like growth factors (IGF-I, II), growth and differentiation factor (GDF-5, -6, -7, -8, -10, -11, -15), vascular endothelial growth factor (VEGF), hepatocyte growth factor (HGF), pleotrophin, endothelium, epidermal growth factor (EGF), beta cellulin. Other pharmaceutical compounds may include, for example, nicotinamide, glucagon-like peptide-I (GLP-1) and II, GLP-1 and 2 mimetitel, exendin-4, retinoic acid, parathyroid hormone.

[390] Используя описанные в данном документе способы, можно получать in vitro обогащенные, выделенные и/или очищенные популяции клеток SC-β из инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников (которые были дифференцированы из плюрипотентных стволовых клеток описанными в данном документе способами). В некоторых вариантах реализации изобретения предпочтительные способы обогащения, выделения и/или очистки относятся к in vitro получению человеческих клеток SC-β из человеческих инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников которые были дифференцированы из человеческих плюрипотентных стволовых клеток или из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS). В варианте реализации изобретения, в котором клетки SC-β дифференцированы из инсулин-позитивных эндокринных клеток, которые были ранее получены из клеток дефинитивной энтодермы, которые были ранее получены из клеток iPS, клетки SC-β могут быть аутологическими для субъекта, из организма которого были получены клетки для генерации клеток iPS.[390] Using the methods described herein, enriched, isolated and/or purified populations of SC-β cells can be obtained in vitro from insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof (that have been differentiated from pluripotent stem cells by the methods described herein). In some embodiments, preferred enrichment, isolation, and/or purification methods relate to the in vitro production of human SC-β cells from human insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof that have been differentiated from human pluripotent stem cells or from human induced pluripotent stem cells ( iPS). In an embodiment in which SC-β cells are differentiated from insulin-positive endocrine cells that were previously derived from definitive endoderm cells that were previously derived from iPS cells, the SC-β cells may be autologous to the subject from which the received cells to generate iPS cells.

[391] Используя описанные в данном документе способы, выделенные клеточные популяции клеток SC-β обогащают в отношении содержания клеток SC-β по меньшей мере в от около 2 до около 1000 раз по сравнению с популяцией клеток до химической индукции популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут быть обогащены по меньшей мере в от около 5 до около 500 раз по сравнению с популяцией до химической индукции популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. В других вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут быть обогащены по меньшей мере в от около 10 до около 200 раз по сравнению с популяцией до химической индукции популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. В других вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут быть обогащены в от около 20 до около 100 раз по сравнению с популяцией до химической индукции популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. В других вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут быть обогащены по меньшей мере в от около 40 до около 80 раз по сравнению с популяцией до химической индукции популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. В определенных вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут быть обогащены по меньшей мере в от около 2 до около 20 раз по сравнению с популяцией до химической индукции популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников.[391] Using the methods described herein, isolated cell populations of SC-β cells are enriched in terms of content of SC-β cells by at least about 2 to about 1000 times compared with the cell population prior to chemical induction of the population of insulin-positive endocrine cells or their predecessors. In some embodiments of the invention, SC-β cells can be enriched by at least about 5 to about 500 times compared to the population before chemical induction of the population of insulin-positive endocrine cells or their progenitors. In other embodiments, the SC-β cells can be enriched by at least about 10 to about 200 times the population prior to chemical induction of the population of insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof. In other embodiments of the invention, SC-β cells can be enriched in from about 20 to about 100 times compared with the population before chemical induction of the population of insulin-positive endocrine cells or their precursors. In other embodiments, the SC-β cells can be enriched by at least about 40 to about 80 times the population prior to chemical induction of the population of insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof. In certain embodiments of the invention, SC-β cells can be enriched by at least about 2 to about 20 times compared to the population before chemical induction of the population of insulin-positive endocrine cells or their progenitors.

[392] Композиции, содержащие клетки SC-β[392] Compositions containing SC-β cells

[393] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям клеток, таким как клеточные культуры или клеточные популяции, содержащим клетки SC-β, при этом клетки SC-β были получены по меньшей мере из одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции клеток содержат инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции клеток содержат NKX6-1-панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции клеток содержат Pdx1-панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции клеток содержат клетки первичной кишечной трубки. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции клеток содержат клетки дефинитивной энтодермы.[393] Some embodiments of the present invention relate to cell compositions, such as cell cultures or cell populations, containing SC-β cells, wherein the SC-β cells were derived from at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor. In some embodiments of the invention, the cell compositions contain insulin-positive endocrine cells. In some embodiments, cell compositions comprise NKX6-1 pancreatic progenitor cells. In some embodiments, cell compositions comprise Pdx1 pancreatic progenitor cells. In some embodiments, the cell compositions comprise primary intestinal tube cells. In some embodiments of the invention, the cell compositions contain cells of the definitive endoderm.

[394] В соответствии с определенными вариантами реализации изобретения, химически индуцированные клетки SC-β представляют собой клетки млекопитающих, а в предпочтительном варианте реализации изобретения такие клетки SC-β являются человеческими клетками SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки были получены из клеток дефинитивной энтодермы, например, из человеческих стволовых клеток дефинитивной энтодермы. В соответствии с определенными вариантами реализации изобретения, химически индуцированные Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники являются клетками млекопитающих, а в предпочтительном варианте реализации изобретения такие Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники являются человеческими Pdx1-позитивными панкреатическими клетками-предшественниками.[394] According to certain embodiments, the chemically induced SC-β cells are mammalian cells, and in a preferred embodiment, such SC-β cells are human SC-β cells. In some embodiments, the insulin-positive endocrine cells are derived from definitive endoderm cells, such as human definitive endoderm stem cells. In accordance with certain embodiments of the invention, the chemically induced Pdx1 positive pancreatic progenitors are mammalian cells, and in a preferred embodiment, such Pdx1 positive pancreatic progenitors are human Pdx1 positive pancreatic progenitors.

[395] Другие варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям, таким как выделенная клеточная популяция или клеточная культура, содержащим клетки SC-β, полученные раскрытыми в данном документе способами. В некоторых вариантах реализации настоящее изобретение относится к композициям, таким как выделенные клеточные популяции или клеточные культуры, содержащим химически индуцированные клетки SC-β, полученные раскрытыми в данном документе способами. В таких вариантах реализации изобретения клетки SC-β составляют менее чем около 90%, менее чем около 85%, менее чем около 80%, менее чем около 75%, менее чем около 70%, менее чем около 65%, менее чем около 60%, менее чем около 55%, менее чем около 50%, менее чем около 45%, менее чем около 40%, менее чем около 35%, менее чем около 30%, менее чем около 25%, менее чем около 20%, менее чем около 15%, менее чем около 12%, менее чем около 10%, менее чем около 8%, менее чем около 6%, менее чем около 5%, менее чем около 4%, менее чем около 3%, менее чем около 2% или менее чем около 1% общего количества клеток в популяции клеток SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения композиция содержит популяцию клеток SC-β, которые составляют более чем около 90% общего количества клеток в клеточной популяции, например, по меньшей мере около 95% или по меньшей мере 96%, или по меньшей мере 97%, или по меньшей мере 98% или по меньшей мере около 99%, или по меньшей мере около 100% общего количества клеток в клеточной популяции являются клетками SC-β.[395] Other embodiments of the present invention relate to compositions, such as an isolated cell population or cell culture, containing SC-β cells produced by the methods disclosed herein. In some embodiments, the present invention relates to compositions, such as isolated cell populations or cell cultures, containing chemically induced SC-β cells produced by the methods disclosed herein. In such embodiments, SC-β cells are less than about 90%, less than about 85%, less than about 80%, less than about 75%, less than about 70%, less than about 65%, less than about 60 %, less than about 55%, less than about 50%, less than about 45%, less than about 40%, less than about 35%, less than about 30%, less than about 25%, less than about 20%, less than about 15%, less than about 12%, less than about 10%, less than about 8%, less than about 6%, less than about 5%, less than about 4%, less than about 3%, less than about 2% or less than about 1% of the total number of cells in the SC-β cell population. In some embodiments, the composition comprises a population of SC-β cells that is greater than about 90% of the total number of cells in the cell population, such as at least about 95%, or at least 96%, or at least 97%, or at least 98% or at least about 99% or at least about 100% of the total number of cells in the cell population are SC-β cells.

[396] Определенные другие варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям, таким как выделенные клеточные популяции или клеточные культуры, содержащим комбинацию клеток SC-β и инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников, из которых были получены клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки, из которых были получены клетки SC-β, составляют менее чем около 25%, менее чем около 20%, менее чем около 15%, менее чем около 10%, менее чем около 5%, менее чем около 4%, менее чем около 3%, менее чем около 2% или менее чем около 1% общего количества клеток в выделенной клеточной популяции или культуре.[396] Certain other embodiments of the present invention relate to compositions, such as isolated cell populations or cell cultures, containing a combination of SC-β cells and insulin-positive endocrine cells or their progenitors from which SC-β cells were derived. In some embodiments, insulin-positive endocrine cells from which SC-β cells were derived are less than about 25%, less than about 20%, less than about 15%, less than about 10%, less than about 5%. less than about 4%, less than about 3%, less than about 2%, or less than about 1% of the total number of cells in the isolated cell population or culture.

[397] Дополнительные варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям, таким как выделенные клеточные популяции или клеточные культуры, полученным описанными в данном документе способами, которые содержат химически индуцированные клетки SC-β как основной тип клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения описанные в данном документе способы и процессы дают возможность получать выделенные клеточные культуры и/или клеточные популяции, содержащие по меньшей мере около 99%, по меньшей мере около 98%, по меньшей мере около 97%, по меньшей мере около 96%, по меньшей мере около 95%, по меньшей мере около 94%, по меньшей мере около 93%, по меньшей мере около 92%, по меньшей мере около 91%, по меньшей мере около 90%, по меньшей мере около 89%, по меньшей мере около 88%, по меньшей мере около 87%, по меньшей мере около 86%, по меньшей мере около 85%, по меньшей мере около 84%, по меньшей мере около 83%, по меньшей мере около 82%, по меньшей мере около 81%, по меньшей мере около 80%, по меньшей мере около 79%, по меньшей мере около 78%, по меньшей мере около 77%, по меньшей мере около 76%, по меньшей мере около 75%, по меньшей мере около 74%, по меньшей мере около 73%, по меньшей мере около 72%, по меньшей мере около 71%, по меньшей мере около 70%, по меньшей мере около 69%, по меньшей мере около 68%, по меньшей мере около 67%, по меньшей мере около 66%, по меньшей мере около 65%, по меньшей мере около 64%, по меньшей мере около 63%, по меньшей мере около 62%, по меньшей мере около 61%, по меньшей мере около 60%, по меньшей мере около 59%, по меньшей мере около 58%, по меньшей мере около 57%, по меньшей мере около 56%, по меньшей мере около 55%, по меньшей мере около 54%, по меньшей мере около 53%, по меньшей мере около 52%, по меньшей мере около 51% или по меньшей мере около 50% клеток SC-β.[397] Additional embodiments of the present invention relate to compositions, such as isolated cell populations or cell cultures, obtained by the methods described herein, which contain chemically induced SC-β cells as the main cell type. In some embodiments, the methods and processes described herein make it possible to obtain isolated cell cultures and/or cell populations containing at least about 99%, at least about 98%, at least about 97%, at least about 96%, at least about 95%, at least about 94%, at least about 93%, at least about 92%, at least about 91%, at least about 90%, at least about 89 %, at least about 88%, at least about 87%, at least about 86%, at least about 85%, at least about 84%, at least about 83%, at least about 82% at least about 81%, at least about 80%, at least about 79%, at least about 78%, at least about 77%, at least about 76%, at least about 75%, at least about 74%, at least about 73%, at least about 72%, at least about 71%, at least about 70%, at least about 69%, at least about 68%, at least about 67%, at least about 66%, at least about 65%, at least about 64%, at least about 63%, at least at least about 62%, at least about 61%, at least about 60%, at least about 59%, at least about 58%, at least about 57%, at least about 56%, at least about 55%, at least about 54%, at least about 53%, at least about 52%, at least about 51%, or at least about 50% of SC-β cells.

[398] В другом варианте реализации изобретения выделенные клеточные популяции или композиции клеток (или клеточные культуры) содержат человеческие клетки SC-β. В других вариантах реализации изобретения описанные в данном документе способы и процессы дают возможность получать выделенные клеточные популяции, содержащие по меньшей мере около 50%, по меньшей мере около 45%, по меньшей мере около 40%, по меньшей мере около 35%, по меньшей мере около 30%, по меньшей мере около 25%, по меньшей мере около 24%, по меньшей мере около 23%, по меньшей мере около 22%, по меньшей мере около 21%, по меньшей мере около 20%, по меньшей мере около 19%, по меньшей мере около 18%, по меньшей мере около 17%, по меньшей мере около 16%, по меньшей мере около 15%, по меньшей мере около 14%, по меньшей мере около 13%, по меньшей мере около 12%, по меньшей мере около 11%, по меньшей мере около 10%, по меньшей мере около 9%, по меньшей мере около 8%, по меньшей мере около 7%, по меньшей мере около 6%, по меньшей мере около 5%, по меньшей мере около 4%, по меньшей мере около 3%, по меньшей мере около 2% или по меньшей мере около 1% клеток SC-β. В предпочтительных вариантах реализации изобретения выделенные клеточные популяции могут содержать человеческие клетки SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения процентное содержание клеток SC-β в клеточных культурах или популяциях рассчитывают без учета питающих клеток, оставшихся в культуре.[398] In another embodiment, the isolated cell populations or cell compositions (or cell cultures) contain human SC-β cells. In other embodiments, the methods and processes described herein make it possible to obtain isolated cell populations containing at least about 50%, at least about 45%, at least about 40%, at least about 35%, at least at least about 30%, at least about 25%, at least about 24%, at least about 23%, at least about 22%, at least about 21%, at least about 20%, at least about 19%, at least about 18%, at least about 17%, at least about 16%, at least about 15%, at least about 14%, at least about 13%, at least about 12%, at least about 11%, at least about 10%, at least about 9%, at least about 8%, at least about 7%, at least about 6%, at least about 5% %, at least about 4%, at least about 3%, at least about 2%, or at least about 1% of SC-β cells. In preferred embodiments, the isolated cell populations may contain human SC-β cells. In some embodiments of the invention, the percentage of SC-β cells in cell cultures or populations is calculated without taking into account the feeding cells remaining in the culture.

[399] Другие варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям, таким как выделенные клеточные популяции или клеточные культуры, содержащим смесь клеток SC-β и инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников, из которых они были дифференцированы. Например, можно получить клеточные культуры или клеточные популяции, содержащие по меньшей мере около 5 клеток SC-β на каждые 95 инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. В других вариантах реализации изобретения можно получить клеточные культуры или клеточные популяции, содержащие по меньшей мере около 95 клеток SC-β на каждые 5 инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. Кроме того, предусмотрены клеточные культуры или клеточные популяции, содержащие другие соотношения клеток SC-β и инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников. Например, можно получить композиции, содержащие по меньшей мере около 1 клетки SC-β на каждые 1000000 или по меньшей мере 100000 клеток, или по меньшей мере 10000 клеток, или по меньшей мере 1000 клеток, или 500, или по меньшей мере 250, или по меньшей мере 100, или по меньшей мере 10 инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников.[399] Other embodiments of the present invention relate to compositions, such as isolated cell populations or cell cultures, containing a mixture of SC-β cells and insulin-positive endocrine cells or their progenitors from which they were differentiated. For example, you can get cell cultures or cell populations containing at least about 5 SC-β cells for every 95 insulin-positive endocrine cells or their precursors. In other embodiments, cell cultures or cell populations can be obtained containing at least about 95 SC-β cells for every 5 insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof. In addition, cell cultures or cell populations containing other ratios of SC-β cells and insulin-positive endocrine cells or their precursors are contemplated. For example, compositions containing at least about 1 SC-β cell for every 1,000,000 or at least 100,000 cells, or at least 10,000 cells, or at least 1,000 cells, or 500, or at least 250 cells, or at least 100 or at least 10 insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof.

[400] Дополнительные варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям, таким как клеточные культуры или клеточные популяции, содержащим человеческие клетки, включая человеческую клетку SC-β, которая обладает по меньшей мере одной характеристикой эндогенной β-клетки.[400] Additional embodiments of the present invention relate to compositions, such as cell cultures or cell populations, containing human cells, including a human SC-β cell, which has at least one characteristic of an endogenous β-cell.

[401] В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения клеточные культуры и/или клеточные популяции клеток SC-β содержат человеческие клетки SC-β, которые являются нерекомбинантными клетками. В таких вариантах реализации изобретения клеточные культуры и/или клеточные популяции не содержат или практически не содержат рекомбинантных человеческих клеток SC-β.[401] In preferred embodiments of the present invention, cell cultures and/or cell populations of SC-β cells contain human SC-β cells that are non-recombinant cells. In such embodiments, cell cultures and/or cell populations contain no or substantially no recombinant human SC-β cells.

[402] Факторы созревания β-клеток[402] β-cell maturation factors

[403] Аспекты изобретения включают приведение инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников в контакт с факторами созревания β-клеток, например, чтобы индуцировать созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток или дифференцировку их предшественников в клетки SC-β (например, зрелые панкреатические β-клетки). Термин «фактор созревания β-клеток» относится к агенту, который стимулирует или способствует преобразованию по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор созревания β-клеток индуцирует дифференцировку плюрипотентных клеток (например, iPSC или hESC) в клетки дефинитивной энтодермы, например, в соответствии с описанным в данном документе способом. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор созревания β-клеток индуцирует дифференцировку клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки, например, в соответствии с описанным в данном документе способом. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор созревания β-клеток индуцирует дифференцировку клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, например, в соответствии с описанным в данном документе способом. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор созревания β-клеток индуцирует дифференцировку Pdx1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6-1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, например, в соответствии с описанным в данном документе способом. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор созревания β-клеток индуцирует дифференцировку NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки, например, в соответствии с описанным в данном документе способом. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор созревания β-клеток индуцирует созревание инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, например, в соответствии с описанным в данном документе способом.[403] Aspects of the invention include bringing insulin-positive endocrine cells or their precursors into contact with β-cell maturation factors, for example, to induce maturation of insulin-positive endocrine cells or differentiation of their progenitors into SC-β cells (for example, mature pancreatic β- cells). The term "beta cell maturation factor" refers to an agent that stimulates or facilitates the transformation of at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor into an SC-beta cell. In some embodiments of the invention, the β-cell maturation factor induces the differentiation of pluripotent cells (eg, iPSC or hESC) into definitive endoderm cells, for example, in accordance with the method described herein. In some embodiments of the invention, the β-cell maturation factor induces the differentiation of definitive endoderm cells into cells of the primary intestinal tube, for example, in accordance with the method described herein. In some embodiments, the β-cell maturation factor induces differentiation of primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells, for example, in accordance with the method described herein. In some embodiments, the β cell maturation factor induces the differentiation of Pdx1 positive pancreatic progenitors into NKX6-1 positive pancreatic progenitors, for example, according to the method described herein. In some embodiments, the β cell maturation factor induces the differentiation of NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells into insulin positive endocrine cells, for example, in accordance with the method described herein. In some embodiments of the invention, the β-cell maturation factor induces the maturation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells, for example, in accordance with the method described herein.

[404] В общем случае можно применять по меньшей мере один описанный в данном документе фактор созревания β-клеток один или в комбинации с другими факторами созревания β-клеток для генерации клеток SC-β в соответствии с раскрытыми в данном документе способами. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять, по меньшей мере шесть, по меньшей мере семь, по меньшей мере восемь, по меньшей мере девять или по меньшей мере десять описанных в данном документе факторов созревания β-клеток используют в способах генерации клеток SC-β.[404] In general, at least one β-cell maturation factor described herein, alone or in combination with other β-cell maturation factors, can be used to generate SC-β cells in accordance with the methods disclosed herein. In some embodiments, at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten of the β-cell maturation factors described herein are used in methods for generating SC-β cells.

[405] Суперсемейство трансформирующих факторов роста β (TGF-β)[405] Transforming Growth Factor β (TGF-β) Superfamily

[406] Аспекты изобретения относятся к применению факторов роста из суперсемейства трансформирующих факторов роста β (TGF-β) в качестве факторов созревания β-клеток. Суперсемейство «TGF-β» обозначает белки, имеющие структурные и функциональные характеристики известных представителей семейства TGFβ. Характеристики белков семейства TGFβ хорошо известны, как в отношении структурного, так и функционального аспектов. Оно включает группы белков TGFβ, ингибины (включая ингибин А и ингибин В), активины (включая активин А, активин В и активин АВ), MIS (ингибирующая субстанция Мюллера), BMP (костные морфогенетические белки), dpp (декапентаплегический), Vg-1, MNSF (моноклональный неспецифический фактор супрессии) и другие. Активность этого семейства белков основана на специфическом связывании с определенными рецепторами на разных типах клеток. Представители этого семейства содержат области, обладающие идентичностью последовательностей, в частности, в С-конце, которые соответствуют их функции. Семейство TGFβ включает более ста различных белков, все из которых содержат по меньшей мере одну область, обладающую идентичностью аминокислотных последовательностей. Представители указанного семейства включают, но не ограничиваются этим, следующие белки, определяемые по их номерам доступа в GenBank: Р07995, Р18331, Р08476, Q04998, Р03970, Р43032, Р55102, Р27092, Р42917, Р09529, Р27093, Р04088, Q04999, Р17491, Р55104, Q9WUK5, Р55103, O88959, O08717, Р58166, O61643, Р35621, Р09534, Р48970, Q9NR23, Р25703, Р30884, Р12643, Р49001, Р21274, O46564, O19006, Р22004, Р20722, Q04906, Q07104, Р30886, Р18075, Р23359, Р22003, Р34821, Р49003, Q90751, Р21275, Q06826, Р30885, Р34820, Q29607, Р12644, Q90752, O46576, Р27539, Р48969, Q26974, Р07713, Р91706, Р91699, Р27091, O42222, Q24735, Р20863, O18828, Р55106, Q9PTQ2, O14793, O08689, O42221, O18830, O18831, O18836, O35312, O42220, Р43026, Р43027, Р43029, O95390, Q9R229, O93449, Q9Z1W4, Q9BDW8, Р43028, Q7Z4P5, Р50414, Р17246, Р54831, Р04202, Р01137, Р09533, Р18341, O19011, Q9Z1Y6, Р07200, Q9Z217, O95393, Р55105, Р30371, Q9MZE2, Q07258, Q96S42, Р97737, ААА97415.1, NP-776788.1, NP-058824.1, EAL24001.1, 1S4Y, NP-001009856.1, NP-032406.1, NP-999193.1, XP-519063.1, AAG17260.1, CAA40806.1, NP-001009458.1, AAQ55808.1, AAK40341.1, AAP33019.1, AAK21265.1, AAC59738.1, CAI46003.1, B40905, AAQ55811.1, AAK40342.1, XP-540364.1, P55102, AAQ55810.1, NP-990727.1, CAA51163.1, AAD50448.1, JC4862, PN0504, BAB17600.1, AAH56742.1, BAB17596.1, CAG06183.1, CAG05339.1, BAB17601.1, CAB43091.1, A36192, AAA49162.1, AAT42200.1, NP-789822.1, AAA59451.1, AAA59169.1, XP-541000.1, NP-990537.1, NP-002184.1, AAC14187.1, AAP83319.1, AAA59170.1, BAB16973.1, AAM66766.1, WFPGBB, 1201278C, AAH30029.1, CAA49326.1, XP-344131.1, ААН48845.1, ХР-148966.3,148235, В41398, ААН77857.1, ААВ26863.1, 1706327А, ВАА83804.1, NP-571143.1, CAG00858.1, ВАВ17599.1, ВАВ17602.1, ААВ61468.1, PN0505, PN0506, САВ43092.1, ВАВ17598.1, ВАА22570.1, ВАВ16972.1, ВАС81672.1, ВАА12694.1, ВАА08494.1, В36192, С36192, ВАВ16971.1, NP-034695.1, AAA49160.1, CAA62347.1, AAA49161.1, AAD30132.1, CAA58290.1, NP-005529.1, XP-522443.1, AAM27448.1, XP-538247.1, AAD30133.1, AAC36741.1, AAH10404.1, NP-032408.1, AAN03682.1, XP-509161.1, AAC32311.1, NP-651942.2, AAL51005.1, AAC39083.1, AAH85547.1, NP-571023.1, CAF94113.1, EAL29247.1, AAW30007.1, AAH90232.1, A29619, NP-001007905.1, AAH73508.1, AAD02201.1, NP-999793.1, NP-990542.1, AAF19841.1, AAC97488.1, AAC60038.1, NP 989197.1, NP-571434.1, EAL41229.1, AAT07302.1, CAI19472.1, NP-031582.1, AAA40548.1, XP-535880.1, NP-037239.1, AAT72007.1, XP-418956.1, CAA41634.1, BAC30864.1, CAA38850.1, CAB81657.2, CAA45018.1, CAA45019.1, BAC28247.1, NP-031581.1, NP-990479.1, NP-999820.1, AAB27335.1, S45355, CAB82007.1, XP-534351.1, NP-058874.1, NP-031579.1, 1REW, AAB96785.1, AAB46367.1, CAA05033.1, BAA89012.1, 1ES7, AAP20870.1, BAC24087.1, AAG09784.1, BAC06352.1, AAQ89234.1, AAM27000.1, AAH30959.1, CAG01491.1, NP-571435.1, 1REU, AAC60286.1, BAA24406.1, A36193, AAH55959.1, AAH54647.1, AAH90689.1, CAG09422.1, BAD16743.1, NP-032134.1, XP-532179.1, AAB24876.1, AAH57702.1, AAA82616.1, CAA40222.1, CAB90273.2, XP-342592.1, XP-534896.1, XP-534462.1, 1LXI, XP-417496.1, AAF34179.1, AAL73188.1, CAF96266.1, AAB34226.1, AAB33846.1, AAT12415.1, AA033819.1, AAT72008.1, AAD38402.1, BAB68396.1, CAA45021.1, AAB27337.1, AAP69917.1, AAT12416.1, NP-571396.1, CAA53513.1, AAO33820.1, AAA48568.1, BAC02605.1, BAC02604.1, BAC02603.1, BAC02602.1, BAC02601.1, BAC02599.1, BAC02598.1, BAC02597.1, BAC02595.1, BAC02593.1, BAC02592.1, BAC02590.1, AAD28039.1, AAP74560.1, AAB94786.1, NP-001483.2, XP-528195.1, NP-571417.1, NP-001001557.1, AAH43222.1, AAM33143.1, CAG10381.1, BAA31132.1, EAL39680.1, EAA12482.2, P34820, AAP88972.1, AAP74559.1, CAI16418.1, AAD30538.1, XP- 345502.1, NP-038554.1, CAG04089.1, CAD60936.2, NP-031584.1, B55452, AAC60285.1, BAA06410.1, AAH52846.1, NP-031580.1, NP-036959.1, CAA45836.1, CAA45020.1, Q29607, AAB27336.1, XP-547817.1, AAT12414.1, AAM54049.1, AAH78901.1, AA025745.1, NP-570912.1, XP-392194.1, AAD20829.1, AAC97113.1, AAC61694.1, AAH60340.1, AAR97906.1, BAA32227.1, BAB68395.1, BAC02895.1, AAW51451.1, AAF82188.1, XP-544189.1, NP-990568.1, ВАС80211.1, AAW82620.1, AAF99597.1, NP-571062.1, CAC44179.1, AAB97467.1, AAT99303.1, AAD28038.1, AAH52168.1, NP-001004122.1, CAA72733.1, NP-032133.2, XP-394252.1, XP-224733.2, JH0801, AAP97721.1, NP-989669.1, S43296, P43029, A55452, AAH32495.1, XP-542974.1, NP-032135.1, AAK30842.1, AAK27794.1, BAC30847.1, EAA12064.2, AAP97720.1, XP-525704.1, AAT07301.1, BAD07014.1, CAF94356.1, AAR27581.1, AAG13400.1, AAC60127.1, CAF92055.1, XP-540103.1, AAO20895.1, CAF97447.1, AAS01764.1, BAD08319.1, CAA10268.1, NP-998140.1, AAR03824.1, AAS48405.1, AAS48403.1, AAK53545.1, AAK84666.1, XP-395420.1, AAK56941.1, AAC47555.1, AAR88255.1, EAL33036.1, AAW47740.1, AAW29442.1, NP-722813.1, AAR08901.1, AAO15420.2, CAC59700.1, AAL26886.1, AAK71708.1, AAK71707.1, CAC51427.2, AAK67984.1, AAK67983.1, AAK28706.1, P07713, P91706, P91699, CAG02450.1, AAC47552.1, NP-005802.1, XP-343149.1, AW34055.1, XP-538221.1, AAR27580.1, XP- 125935.3, AAF21633.1, AAF21630.1, AAD05267.1, Q9Z1W4, NP-031585.2, NP-571094.1, CAD43439.1, CAF99217.1, CAB63584.1, NP-722840.1, CAE46407.1, XP-417667.1, BAC53989.1, BAB19659.1, AAM46922.1, AAA81169.1, AAK28707.1, AAL05943.1, AAB 17573.1, CAH25443.1, CAG10269.1, BAD16731.1, EAA00276.2, AAT07320.1, AAT07300.1, AAN15037.1, CAH25442.1, AAK08152.2, 2009388A, AAR12161.1, CAG01961.1, CAB63656.1, CAD67714.1, CAF94162.1, NP-477340.1, EAL24792.1, NP-001009428.1, AAB86686.1, AAT40572.1, AAT40571.1, AAT40569.1, NP-033886.1, AAB49985.1, AAG39266.1, Q26974, AAC77461.1, AAC47262.1, BAC05509.1, NP-055297.1, XP-546146.1, XP-525772.1, NP-060525.2, AAH33585.1, AAH69080.1, CAG12751.1, AAH74757.2, NP-034964.1, NP-038639.1, 042221, AAF02773.1, NP-062024.1, AAR18244.1, AAR14343.1, XP-228285.2, AAT40573.1, AAT94456.1, AAL35278.1, AAL35277.1, AAL17640.1, AAC08035.1, AAB86692.1, CAB40844.1, BAC38637.1, BAB16046.1, AAN63522.1, NP-571041.1, AAB04986.2, AAC26791.1, AAB95254.1, BAA11835.1, AAR18246.1, XP-538528.1, BAA31853.1, AAK18000.1, XP-420540.1, AAL35276.1, AAQ98602.1, CAE71944.1, AAW50585.1, AAV63982.1, AAW29941.1, AAN87890.1, AAT40568.1, CAD57730.1, AAB81508.1, AAS00534.1, AAC59736.1, BAB79498.1, AAA97392.1, AAP85526.1, NP-999600.2, NP-878293.1, BAC82629.1, CAC60268.1, CAG04919.1, AAN10123.1, CAA07707.1 AAK20912.1, AAR88254.1, CAC34629.1, AAL35275.1, AAD46997.1, AAN03842.1, NP-571951.2, CAC50881.1, AAL99367.1, AAL49502.1, AAB71839.1, AAB65415.1, NP-624359.1, NP-990153.1, AAF78069.1, AAK49790.1, NP-919367.2, NP-001192.1, XP-544948.1, AAQ18013.1, AAV38739.1, NP-851298.1, CAA67685.1, AAT67171.1, AAT37502.1, AAD27804.1, AAN76665.1, BAC11909.1, XP-421648.1, CAB63704.1, NP-037306.1, A55706, AAF02780.1, CAG09623.1, NP-067589.1, NP-035707.1, AAV30547.1, AAP49817.1, BAC77407.1, AAL87199.1, CAG07172.1, B36193, CAA33024.1, NP-001009400.1, AAP36538.1, XP-512687.1, XP-510080.1, AAH05513.1, 1KTZ, AAH14690.1, AAA31526.1.[406] Aspects of the invention relate to the use of growth factors from the transforming growth factor β (TGF-β) superfamily as β cell maturation factors. The "TGF-β" superfamily refers to proteins having the structural and functional characteristics of known members of the TGFβ family. The characteristics of the TGFβ family proteins are well known, both in terms of structural and functional aspects. It includes the TGFβ protein groups, inhibins (including inhibin A and inhibin B), activins (including activin A, activin B, and activin AB), MIS (Mullerian inhibitory substance), BMP (bone morphogenetic proteins), dpp (decapentaplegic), Vg- 1, MNSF (monoclonal non-specific suppression factor) and others. The activity of this family of proteins is based on specific binding to certain receptors on different cell types. Members of this family contain regions with sequence identity, in particular at the C-terminus, which correspond to their function. The TGFβ family includes more than a hundred different proteins, all of which contain at least one region with amino acid sequence identity. Members of this family include, but are not limited to, the following proteins, identified by their GenBank accession numbers: P07995, P18331, P08476, Q04998, P03970, P43032, P55102, P27092, P42917, P09529, P27093, P04088, Q04999, P17491, P55104 , Q9WUK5, Р55103, O88959, O08717, Р58166, O61643, Р35621, Р09534, Р48970, Q9NR23, Р25703, Р30884, Р12643, Р49001, Р21274, O46564, O19006, Р22004, Р20722, Q04906, Q07104, Р30886, Р18075, Р23359, Р22003 , Р34821, Р49003, Q90751, Р21275, Q06826, Р30885, Р34820, Q29607, Р12644, Q90752, O46576, Р27539, Р48969, Q26974, Р07713, Р91706, Р91699, Р27091, O42222, Q24735, Р20863, O18828, Р55106, Q9PTQ2, O14793 , O08689, O42221, O18830, O18831, O18836, O35312, O42220, Р43026, Р43027, Р43029, O95390, Q9R229, O93449, Q9Z1W4, Q9BDW8, Р43028, Q7Z4P5, Р50414, Р17246, Р54831, Р04202, Р01137, Р09533, Р18341, O19011 , Q9Z1Y6, P07200, Q9Z217, O95393, P55105, P30371, Q9MZE2, Q07258, Q96S42, P97737, AAA97415.1, NP-776788.1, NP-058824.1, EAL24001.1, 1S04Y, NP-09-09 856.1 NP-032406.1 NP-999193.1 XP-519063.1 AAG17260.1 CAA40806.1 NP-001009458.1 AAQ55808.1 AAK40341.1 AAP33019.1 AAK21AI265.1 B40905 AAQ55811.1 AAK40342.1 XP-540364.1 P55102 AAQ55810.1 NP-990727.1 CAA51163.1 AAD50448.1 JC4862 PN0504 BAB17600.1 AAH56742.1 BAB1796 1, CAG05339.1, BAB17601.1, CAB43091.1, A36192, AAA49162.1, AAT42200.1, NP-789822.1, AAA59451.1, AAA59169.1, XP-541000.1, NP-990537.1, NP-002184.17.18 1, AAP83319.1, AAA59170.1, BAB16973.1, AAM66766.1, WFPGBB, 1201278C, AAH30029.1, CAA49326.1, XP-344131.1, AAH48845.1, XP-148966.3,148235, B41385.17.17 AAB26863.1, 1706327A, BAA83804.1, NP-571143.1, CAG00858.1, BAB17599.1, BAB17602.1, AAB61468.1, PN0505, PN0506, CAB43092.1, BAB17598.1, BAA22570.1 BAC81672.1, BAA12694.1, BAA08494.1, B36192, C36192, BAB16971.1, NP-034695.1, AAA49160.1, CAA62347.1, AAA49161.1, AAD30132.1, CAA58290.1, NP-005.1, XP-005522 522443.1, AAM27448.1, XP-538247.1, AAD30133.1, AAC367 41.1 AAH10404.1 AAW30007.1, AAH90232.1, A29619, NP-001007905.1, AAH73508.1, AAD02201.1, NP-999793.1, NP- 990542.1 .1 AAT07302.1 , CAA45018.1 , CAA45019.1 , BAC28247.1 , NP-031581.1 .1 AAB46367.1 CAA05033.1 BAA89012.1 1ES7 AAP20870.1 BAC24087.1 AAG09784.1 BAC06352.1 -571435.1, 1REU, AAC60286.1, BAA24406.1, A36193, AAH55959.1, AAH54647.1, AAH90689.1, CAG09422.1, BAD16743.1, NP-032134.1, XP-532179.1, AAB24876.02, AAB24876.02 , AAA82616.1, CAA40222.1, CAB90273.2, XP-342592.1, XP-534896.1, X P-534462.1 1LXI XP-417496.1 AAF34179.1 AAL73188.1 CAF96266.1 AAB34226.1 AAB33846.1 AAT12415.1 CAA45021.1 AAB27337.1 AAP69917.1 AAT12416.1 NP-571396.1 CAA53513.1 AAO33820.1 AAA48568.1 BAC02605.1 BAC02604.1 BAC02603.1 BAC02602.1 1, BAC02599.1, BAC02598.1, BAC02597.1, BAC02595.1, BAC02593.1, BAC02592.1, BAC02590.1, AAD28039.1, AAP74560.1, AAB94786.1, NP-571417.1 NP-001001557.1 AAH43222.1 AAM33143.1 CAG10381.1 BAA31132.1 EAL39680.1 EAA12482.2 P34820 AAP88972.1 AAP74559.1 XP- 345502.1 NP-038554.1 CAG04089.1 CAD60936.2 NP-031584.1 B55452 AAC60285.1 BAA06410.1 AAH52846.1 NP-031580.1 NP-036959.1 Q29607 AAB27336.1 XP-547817.1 AAT12414.1 AAM54049.1 AAH78901.1 AA025745.1 NP-570912.1 XP-392194.1 AAD20829.1 AAC97113.1 AAC61694.1 AAH1.1 AAR97906.1, BAA32227.1, BAB68395.1, BAC02895.1, AAW51451.1, AAF82188.1, XP-5 AAF99597.1 NP-032133.2 XP-394252.1 XP-224733.2 JH0801 AAP97721.1 NP-989669.1 S43296 P43029 A55452 AAH32495.1 XP-542974.1 NP-032135.1 BAK30827.1 1, EAA12064.2, AAP97720.1, XP-525704.1, AAT07301.1, BAD07014.1, AAR27581.1, AAG13400.1, AAC60127.1, CAF92055.1 CAF97447.1 AAS01764.1 BAD08319.1 CAA10268.1 NP-998140.1 AAR03824.1 AAS48405.1 AAS48403.1 AAK53545.1 AAK84666.1 XP-395420.1 AAK56941.15 AAC4755 1 AAR88255.1 AAK67984.1 AAK67983.1 AAK28706.1 P07713 P91706 P91699 CAG02450.1 AAC47552.1 NP-005802.1 XP-343149.1 AW34055.1 XP-538221.1 AAR27580.1 XP AAF21633.1, AAF21630.1, AAD05267.1, Q9Z1W4, NP-031585.2, NP-57 1094.1 CAD43439.1 CAF99217.1 CAB63584.1 NP-722840.1 CAE46407.1 XP-417667.1 BAC53989.1 BAB19659.1 AAM46922.1 AAA81169.1 AAK28707.13.1 AAB 17573.1, CAH25443.1, CAG10269.1, BAD16731.1, EAA00276.2, AAT07320.1, AAT07300.1, AAN15037.1, CAH25442.1, AAK08152.2, 2009388A, AAR12161.1, CAG01965 .1, CAF94162.1, NP-477340.1, EAL24792.1, NP-001009428.1, AAB86686.1, AAT40572.1, AAT40571.1, AAT40569.1, NP-033886.1, AAB49985.1, AAG3 , Q26974, AAC77461.1, AAC47262.1, BAC05509.1, NP-055297.1, XP-546146.1, XP-525772.1, NP- 060525.2 AAF02773.1 , AAB86692.1, CAB40844.1, BAC38637.1, BAB16046.1, AAN63522.1, NP- 571041.1 .1, AAK18000.1, XP-420540.1, AAL35276.1, AAQ98602.1, CAE71944.1 , AAW50585.1, AAV63982.1, AAW29941.1, AAN87890.1, AAT40568.1, CAD57730.1, AAB81508.1, AAS00534.1, AAC59736.1, BAB79498.1, AAA97392.1, AAP85526.1, NP -999600.2, NP-878293.1, BAC82629.1, CAC60268.1, CAG04919.1, AAN10123.1, CAA07707.1 NP-571951.2 CAC50881.1 AAL99367.1 AAL49502.1 AAB71839.1 AAB65415.1 NP-624359.1 NP-990153.1 AAF78069.1 AAK49790.1 NP-919367.2 NP-001192 544948.1 AAQ18013.1 AAV38739.1 NP-851298.1 CAA67685.1 AAT67171.1 AAT37502.1 AAD27804.1 AAN76665.1 BAC11909.1 XP-421648.1 CAB63704.1 A55706 AAF02780.1 CAG09623.1 NP-067589.1 NP-035707.1 AAV30547.1 AAP49817.1 BAC77407.1 AAL87199.1 CAG07172.1 B36193 CAA33024.1 1, XP-512687.1, XP-510080.1, AAH05513.1, 1KTZ, AAH14690.1, AAA31526.1.

[407] Предусматривается, что любой фактор роста из суперсемейства TGF-β, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах.[407] It is contemplated that any growth factor from the TGF-β superfamily that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC cell -β can be used in the methods, compositions and kits described herein.

[408] Фактор роста из TGF-β может быть получен природным или рекомбинантным путем. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из суперсемейства TGF-β включает активин А. Термин «активин А» включает фрагменты и производные активина А. Последовательность типового активина А раскрыта в виде SEQ ID №: 1 в патентной публикации США №2009/0155218 («публикация 218»). Другие неограничивающие примеры активина А приведены в SEQ ID №: 2-16 публикации 218, а неограничивающие примеры нуклеиновых кислот, кодирующих активин А, приведены в SEQ ID №: 33-34 публикации 218. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из суперсемейства TGF-β содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную SEQ ID №: 1 из публикации 218.[408] The growth factor from TGF-β can be obtained naturally or recombinantly. In some embodiments, a growth factor from the TGF-β superfamily includes activin A. The term "activin A" includes activin A fragments and derivatives. publication 218”). Other non-limiting examples of activin A are shown in SEQ ID nos: 2-16 of Publication 218, and non-limiting examples of nucleic acids encoding Activin A are shown in SEQ ID nos: 33-34 of Publication 218. In some embodiments, a growth factor from the TGF- β contains a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to SEQ ID NO: 1 of Publication 218.

[409] В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из суперсемейства TGF-β включает фактор роста и дифференцировки 8 (GDF8). Термин «GDF8» включает фрагменты и производные GDF8. Последовательности полипептидов GDF8 доступны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из суперсемейства TGF-β содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную человеческой полипептидной последовательности GDF8 (номер доступа в GenBank ЕАХ10880).[409] In some embodiments, the growth factor from the TGF-β superfamily includes growth and differentiation factor 8 (GDF8). The term "GDF8" includes fragments and derivatives of GDF8. The sequences of the GDF8 polypeptides are available to those skilled in the art. In some embodiments, a growth factor from the TGF-β superfamily comprises a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to the human GDF8 polypeptide sequence (GenBank accession number EAX10880).

[410] В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из суперсемейства TGF-β включает фактор роста, близкородственный GDF8, например, фактор роста и дифференцировки 11 (GDF11). Полипептидные последовательности GDF11 доступны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из суперсемейства TGF-β содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную человеческой полипептидной последовательности GDF11 (номер доступа в GenBank AAF21630).[410] In some embodiments, a growth factor from the TGF-β superfamily includes a growth factor closely related to GDF8, such as growth and differentiation factor 11 (GDF11). GDF11 polypeptide sequences are available to those skilled in the art. In some embodiments, a growth factor from the TGF-β superfamily comprises a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to the human GDF11 polypeptide sequence (GenBank accession number AAF21630).

[411] В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β.[411] In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include at least one growth factor from the TGF-β superfamily.

[412] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β может быть замещен агентом, имитирующим по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β.Типовые агенты, которые имитируют по меньшей мере один фактор роста из суперсемейства TGF-β, включают, без ограничений, IDE1 и IDE2.[412] In some embodiments, at least one growth factor from the TGF-β superfamily may be replaced by an agent that mimics at least one growth factor from the TGF-β superfamily. Exemplary agents that mimic at least one growth factor from the superfamily TGF-β include, without limitation, IDE1 and IDE2.

[413] Ингибиторы сигнального пути TGF-β[413] TGF-β signaling inhibitors

[414] Аспекты изобретения относятся к применению ингибиторов сигнального пути TGF-β в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой ингибитор сигнального пути TGF-β, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор сигнального пути TGF-β.[414] Aspects of the invention relate to the use of inhibitors of the TGF-β signaling pathway as factors in maturation of β-cells. It is contemplated that any inhibitor of the TGF-β signaling pathway that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell can be use in the methods, compositions and kits described herein. In certain embodiments of the invention, the methods, compositions and kits disclosed herein do not include an inhibitor of the TGF-β signaling pathway.

[415] В некоторых вариантах реализации изобретения сигнальный путь TGF-β включает киназную сигнализацию рецептора TGF-β типа I (TGF-β RI). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор II ALK5 (CAS 446859-33-2, АТФ-конкурентный ингибитор TGF-B RI киназы, также известный как RepSox, название согласно IUPAC: 2-[5-(6-метилпиридин-2-ил)-1Н-пиразол-4-ил]-1,5-нафтиридин. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β является аналогом или производным ингибитора II ALK5.[415] In some embodiments, the TGF-β signaling pathway includes TGF-β type I receptor kinase signaling (TGF-β RI). In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor comprises an ALK5 inhibitor II (CAS 446859-33-2, ATP-competitive TGF-B RI kinase inhibitor, also known as RepSox, IUPAC name: 2-[5-(6- methylpyridin-2-yl)-1H-pyrazol-4-yl]-1,5-naphthyridine In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is an analog or derivative of an ALK5 inhibitor II.

[416] В некоторых вариантах реализации изобретения аналог или производное ингибитора II ALK5 представляет собой соединение по формуле I, как описано в патентной публикации США №2012/0021519, в полном объеме включенной в данный документ посредством ссылки.[416] In some embodiments, the ALK5 inhibitor II analog or derivative is a compound of Formula I as described in US Patent Publication No. 2012/0021519, incorporated herein by reference in its entirety.

[417] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой ингибитор рецептора TGF-β, описанный в патентной публикации США №2010/0267731. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β включает ингибитор ALK5, описанный в патентных публикациях США №2009/0186076 и 2007/0142376.[417] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is a TGF-β receptor inhibitor as described in US Patent Publication No. 2010/0267731. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor includes an ALK5 inhibitor as described in US Pat. Nos. 2009/0186076 and 2007/0142376.

[418] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой А 83-01. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой А 83-01. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит А 83-01.[418] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is A 83-01. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not A 83-01. In some embodiments, the compositions and methods described herein do not include A 83-01.

[419] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой SB 431542. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой SB 431542. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит SB 431542.[419] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is SB 431542. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not SB 431542. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes SB 431542.

[420] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой D 4476. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой D 4476. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит D 4476.[420] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is D 4476. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not D 4476. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes D 4476.

[421] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой GW 788388. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой GW 788388. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит GW 788388.[421] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is GW 788388. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not GW 788388. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes GW 788388.

[422] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой LY 364947. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой LY 364947. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит LY 364947.[422] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is LY 364947. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not LY 364947. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes LY 364947.

[423] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой LY 580276. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой LY 580276. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит LY 580276.[423] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is LY 580276. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not LY 580276. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes LY 580276.

[424] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой SB 525334. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой SB 525334. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит SB 525334.[424] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is SB 525334. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not SB 525334. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes SB 525334.

[425] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой SB 505124. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой SB 505124. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит SB 505124.[425] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is SB 505124. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not SB 505124. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes SB 505124.

[426] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой SD 208. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой SD 208. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит SD 208.[426] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is SD 208. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not SD 208. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes SD 208.

[427] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой GW 6604. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой GW 6604. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит GW 6604.[427] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is GW 6604. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not GW 6604. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes GW 6604.

[428] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β представляет собой GW 788388. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути TGF-β не представляет собой GW 788388. В некоторых вариантах реализации изобретения в описанные в данном документе композиции и способы не входит GW 788388.[428] In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is GW 788388. In some embodiments, the TGF-β signaling inhibitor is not GW 788388. In some embodiments, the compositions and methods described herein are not includes GW 788388.

[429] Следующие соединения из набора вышеописанных соединений можно получить из различных источников: LY-364947, SB-525334, SD-208 и SB-505124 доступны от Sigma, P.O. Box 14508, St. Louis, Mo., 63178-9916; 616452 и 616453 доступны от Calbiochem (EMD Chemicals, Inc.), 480 S. Democrat Road, Gibbstown, N.J., 08027; GW788388 и GW6604 доступны от GlaxoSmithKline, 980 Great West Road, Brentford, Middlesex, TW8 9GS, United Kingdom; LY580276 доступно от Lilly Research, Indianapolis, Ind. 46285; и SM16 доступно от Biogen Idee, P.O. Box 14627, 5000 Davis Drive, Research Triangle Park, N.C., 27709-4627.[429] The following compounds from the set of compounds described above can be obtained from various sources: LY-364947, SB-525334, SD-208 and SB-505124 are available from Sigma, P.O. Box 14508, St. Louis, Mo., 63178-9916; 616452 and 616453 are available from Calbiochem (EMD Chemicals, Inc.), 480 S. Democrat Road, Gibbstown, N.J., 08027; GW788388 and GW6604 available from GlaxoSmithKline, 980 Great West Road, Brentford, Middlesex, TW8 9GS, United Kingdom; LY580276 is available from Lilly Research, Indianapolis, Ind. 46285; and SM16 available from Biogen Idea, P.O. Box 14627, 5000 Davis Drive, Research Triangle Park, N.C., 27709-4627.

[430] Сигнальный путь WNT[430] WNT Signaling Pathway

[431] Аспекты изобретения относятся к применению активаторов сигнального пути WNT в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой активатор сигнального пути WNT, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах.[431] Aspects of the invention relate to the use of WNT signaling pathway activators as β-cell maturation factors. It is contemplated that any WNT signaling activator that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its precursor into an SC-β cell may be used in the methods, compositions and kits described herein.

[432] В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути WNT включает CHIR99021. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути WNT включает производное CHIR99021, например, соль CHIR99021, например, трихлоргидрат - хлористоводородную соль CHIR99021. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути WNT включает рекомбинантный белок Wnt3a. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути WNT включает ингибитор киназы гликогенсинтазы 3 (GSK3). Типовые ингибиторы GSK3 включают, без ограничений, 3F8, А 1070722, AR-A 014418, BIO, BIO-ацетоксим, FRAT-ид, 10Z-гимениальдизин, индирубин-3-оксим, кенпауллон, L803, L803-mts, карбонат лития, NSC 693868, SB 216763, SB 415286, TC-G 24, TCS 2002, TCS 21311, TWS 119, а также аналоги и производные любых из этих соединений. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит активатор сигнального пути WNT.[432] In some embodiments, the WNT signaling pathway activator includes CHIR99021. In some embodiments, the WNT signaling pathway activator comprises a derivative of CHIR99021, eg, a salt of CHIR99021, eg, trihydrochloride - hydrochloride salt of CHIR99021. In some embodiments, the WNT signaling pathway activator comprises a recombinant Wnt3a protein. In some embodiments, the WNT signaling pathway activator comprises a glycogen synthase kinase 3 (GSK3) inhibitor. Exemplary GSK3 inhibitors include, without limitation, 3F8, A 1070722, AR-A 014418, BIO, BIO-acetoxime, FRAT-ide, 10Z-hymenialdizin, indirubin-3-oxime, kenpaullon, L803, L803-mts, lithium carbonate, NSC 693868, SB 216763, SB 415286, TC-G 24, TCS 2002, TCS 21311, TWS 119, as well as analogues and derivatives of any of these compounds. In certain embodiments of the invention, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a WNT signaling pathway activator.

[433] Семейство факторов роста фибробластов (FGF)[433] Fibroblast Growth Factor (FGF) Family

[434] Аспекты изобретения относятся к применению факторов роста из семейства FGF в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой фактор роста из семейства FGF, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит фактор роста из семейства FGF.[434] Aspects of the invention relate to the use of growth factors from the FGF family as β-cell maturation factors. It is contemplated that any growth factor from the FGF family that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its precursor into an SC-β cell may be used. in the methods, compositions and kits described herein. In certain embodiments of the invention, the methods, compositions and kits disclosed herein do not include a growth factor from the FGF family.

[435] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает фактор роста кератиноцитов (KGF). Полипептидные последовательности KGF доступны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства FGF содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную человеческой полипептидной последовательности KGF (номер доступа в GenBank ААВ21431).[435] In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes keratinocyte growth factor (KGF). The KGF polypeptide sequences are available to those skilled in the art. In some embodiments of the invention, a growth factor from the FGF family contains a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70 %, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to the human KGF polypeptide sequence (GenBank accession number AAB21431).

[436] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF2. Полипептидные последовательности FGF2 доступны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства FGF содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную человеческой полипептидной последовательности FGF2 (номер доступа в GenBank NP 001997).[436] In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF2. FGF2 polypeptide sequences are available to those skilled in the art. In some embodiments of the invention, a growth factor from the FGF family contains a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70 %, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to the human FGF2 polypeptide sequence (GenBank accession number NP 001997).

[437] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF8B. Полипептидные последовательности FGF8B доступны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства FGF содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную человеческой полипептидной последовательности FGF8B (номер доступа в GenBank ААВ40954).[437] In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF8B. FGF8B polypeptide sequences are available to those skilled in the art. In some embodiments of the invention, a growth factor from the FGF family contains a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70 %, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to the human FGF8B polypeptide sequence (GenBank accession number AAB40954).

[438] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF10. Полипептидные последовательности FGF10 доступны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства FGF содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную человеческой полипептидной последовательности FGF10 (номер доступа в GenBank CAG46489).[438] In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF10. FGF10 polypeptide sequences are available to those skilled in the art. In some embodiments of the invention, a growth factor from the FGF family contains a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70 %, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to the human FGF10 polypeptide sequence (GenBank accession number CAG46489).

[439] В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства FGF включает FGF21. Полипептидные последовательности FGF21 доступны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства FGF содержит полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 60%, по меньшей мере на 70%, по меньшей мере на 80%, по меньшей мере на 90%, по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 99% или более идентичную человеческой полипептидной последовательности FGF21 (номер доступа в GenBank AAQ89444.1).[439] In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the FGF family includes FGF21. FGF21 polypeptide sequences are available to those skilled in the art. In some embodiments of the invention, a growth factor from the FGF family contains a polypeptide having an amino acid sequence of at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70 %, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% or more identical to the human FGF21 polypeptide sequence (GenBank accession number AAQ89444.1).

[440] Ингибиторы сигнального пути костного морфогенетического белка (BMP)[440] Bone morphogenetic protein (BMP) signaling pathway inhibitors

[441] Аспекты изобретения относятся к применению ингибиторов сигнального пути BMP в качестве факторов созревания β-клеток. Сигнальное семество BMP представляет собой разнотипную подгруппу суперсемейства TGF-β (Sebald et al. Biol. Chem. 385: 697-710, 2004). Более двадцати известных лигандов BMP относятся к трем разным рецепторам типа II (BMPRII, ActRIIa и ActRIIb) и по меньшей мере трем рецепторам типа I (ALK2, ALK3 и ALK6). Димерные лиганды облегчают сборку рецепторных гетеромеров, создавая возможность серин-треонинкиназам конститутивно-активного рецептора типа II фосфорилировать серин-треонинкиназы рецептора типа I. Активированные рецепторы типа I фосфорилируют BMP-чувствительные (BR-) эффекторы SMAD (SMAD 1, 5 и 8), чтобы облегчить ядерную транслокацию в комплексе со SMAD4, ко-SMAD, который также облегчает сигнализацию TGF. Кроме того, BMP-сигналы могут активировать внутриклеточные эффекторы, такие как MAPK р38, SMAD-независимым образом (Nohe et al. Cell Signal 16:291-299, 2004). Растворимые антагонисты BMP, такие как ноггин, хордин, гремлин и фоллистатин, ограничивают сигнализацию BMP путем секвестрации лигандов.[441] Aspects of the invention relate to the use of inhibitors of the BMP signaling pathway as β-cell maturation factors. The BMP signaling family is a heterogeneous subgroup of the TGF-β superfamily (Sebald et al. Biol. Chem. 385: 697-710, 2004). More than twenty known BMP ligands are for three different type II receptors (BMPRII, ActRIIa and ActRIIb) and at least three type I receptors (ALK2, ALK3 and ALK6). Dimeric ligands facilitate the assembly of receptor heteromers by allowing the constitutively active type II receptor serine threonine kinases to phosphorylate the type I receptor serine threonine kinases. facilitate nuclear translocation in conjunction with SMAD4, a co-SMAD that also facilitates TGF signaling. In addition, BMP signals can activate intracellular effectors such as MAPK p38 in an SMAD-independent manner (Nohe et al. Cell Signal 16:291-299, 2004). Soluble BMP antagonists such as noggin, chordin, gremlin, and follistatin limit BMP signaling by ligand sequestration.

[442] Предусматривается, что любой ингибитор сигнального пути BMP, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор сигнального пути BMP.[442] It is contemplated that any inhibitor of the BMP signaling pathway that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell, can be used in the methods, compositions and kits described herein. In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a BMP signaling pathway inhibitor.

[443] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP включает LDN 193189 (также известный как LDN193189, 1062368-24-4, LDN-193189, DM 3189, DM-3189, название согласно IUPAC: 4-[6-(4-пиперазин-1-илфенил)пиразоло[1,5-а]пиримидин-3-ил]хинолон).[443] In some embodiments, the BMP signaling inhibitor comprises LDN 193189 (also known as LDN193189, 1062368-24-4, LDN-193189, DM 3189, DM-3189, IUPAC name: 4-[6-(4- piperazin-1-ylphenyl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl]quinolone).

[444] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP включает аналог или производное LDN 193189, например, соль, гидрат, сольвент, эфир или пролекарство LDN 193189. В некоторых вариантах реализации изобретения производное (например, соль) LDN 193189 включает гидрохлорид LDN 193189.[444] In some embodiments, the BMP signaling inhibitor comprises an analog or derivative of LDN 193189, such as a salt, hydrate, solvent, ester, or prodrug of LDN 193189. In some embodiments, the derivative (eg, salt) of LDN 193189 includes the hydrochloride of LDN 193189 .

[445] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути BMP включает соединение по формуле I из патентной публикации США №2011/0053930.[445] In some embodiments, the BMP signaling pathway inhibitor comprises a compound of Formula I of US Patent Publication No. 2011/0053930.

[446] Сигнальный путь «звукового ежа» (SHH)[446] Sonic hedgehog signaling pathway (SHH)

[447] Аспекты изобретения относятся к применению ингибиторов сигнального пути SHH в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой ингибитор сигнального пути SHH, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах.[447] Aspects of the invention relate to the use of inhibitors of the SHH signaling pathway as β-cell maturation factors. It is contemplated that any inhibitor of the SHH signaling pathway that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell may be used in the methods, compositions and kits described herein.

[448] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает Sant1. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает SANT2. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает SANT3. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает SANT4. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает Cur61414. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает форсколин. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает томатидин. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает AY9944. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает трипаранол. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает соединение А или соединение В (как раскрыто в пат. публ. США №2004/0060568). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути SHH включает стероидный алкалоид, который антагонизирует сигнализацию «ежа» (например, циклопамин или его производное), как раскрыто в пат. публ. США №2006/0276391. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор сигнального пути SHH.[448] In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises Sant1. In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises SANT2. In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises SANT3. In some embodiments, the SHH signaling pathway inhibitor comprises SANT4. In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises Cur61414. In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises forskolin. In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises tomatidine. In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises AY9944. In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises triparanol. In some embodiments, the SHH signaling pathway inhibitor comprises Compound A or Compound B (as disclosed in US Pat. Publication No. 2004/0060568). In some embodiments, the SHH signaling inhibitor comprises a steroidal alkaloid that antagonizes hedgehog signaling (eg, cyclopamine or a derivative thereof), as disclosed in US Pat. publ. USA No. 2006/0276391. In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include an inhibitor of the SHH signaling pathway.

[449] Сигнальный путь ретиноевой кислоты[449] Retinoic acid signaling pathway

[450] Аспекты изобретения относятся к применению модуляторов сигнализации ретиноевой кислоты в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой модулятор сигнализации ретиноевой кислоты, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах.[450] Aspects of the invention relate to the use of retinoic acid signaling modulators as β-cell maturation factors. It is contemplated that any retinoic acid signaling modulator that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell may be used in the methods, compositions and kits described herein.

[451] В некоторых вариантах реализации изобретения модулятор сигнализации ретиноевой кислоты включает активатор сигнализации ретиноевой кислоты. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает ретиноевую кислоту. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути RA включает агониста рецепторов ретиноевой кислоты. Типовые агонисты рецепторов ретиноевой кислоты включают, без ограничений, CD 1530, AM 580, TTNPB, CD 437, Ch 55, BMS 961, AC 261066, AC 55649, AM 80, BMS 753, тазаротен, адапален и CD 2314.[451] In some embodiments, the retinoic acid signaling modulator includes a retinoic acid signaling activator. In some embodiments, the RA signaling pathway activator comprises retinoic acid. In some embodiments, the RA signaling pathway activator comprises a retinoic acid receptor agonist. Exemplary retinoic acid receptor agonists include, without limitation, CD 1530, AM 580, TTNPB, CD 437, Ch 55, BMS 961, AC 261066, AC 55649, AM 80, BMS 753, tazarotene, adapalene, and CD 2314.

[452] В ннекоторых вариантах реализации изобретения модулятор сигнализации ретиноевой кислоты включает ингибитор сигнализации ретиноевой кислоты. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути ретиноевой кислоты включает DEAB (название согласно IUPAC: 2-[2-(диэтиламино)этокси]-3-проп-2-енилбензальдегид). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути ретиноевой кислоты включает аналог или производное DEAB.[452] In some embodiments, the retinoic acid signaling modulator comprises a retinoic acid signaling inhibitor. In some embodiments, the retinoic acid signaling inhibitor comprises DEAB (IUPAC name: 2-[2-(diethylamino)ethoxy]-3-prop-2-enylbenzaldehyde). In some embodiments, the inhibitor of the retinoic acid signaling pathway includes an analog or derivative of DEAB.

[453] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор сигнального пути ретиноевой кислоты включает антагониста рецепторов ретиноевой кислоты. В некоторых вариантах реализации изобретения антагонист рецепторов ретиноевой кислоты включает (Е)-4-[2-(5,6-дигидро-5,5-диметил-8-фенил-2-нафталенил)этенил]бензойную кислоту, (Е)-4-[[(5,6-дигидро-5,5-диметил-8-фенилэтинил)-2-нафталенил]этенил]бензойную кислоту, (Е)-4-[2-[5,6-дигидро-5,5-диметил-8-(2-нафталенил)-2-нафталенил]этенил]бензойную кислоту и (Е)-4-[2-[5,6-дигидро-5,5-диметил-8-(4-метоксифенил)-2-нафталенил]этенил]бензойную кислоту. В некоторых вариантах реализации изобретения антагонист рецепторов ретиноевой кислоты включает BMS 195614 (CAS№253310-42-8), ER 50891 (CAS№187400-85-7), BMS 493 (CAS№170355-78-9), CD 2665 (CAS№170355-78-9), LE 135 (CAS№155877-83-1), BMS 453 (CAS №166977-43-1) или MM 11253 (CAS№345952-44-5).[453] In some embodiments, the inhibitor of the retinoic acid signaling pathway comprises a retinoic acid receptor antagonist. In some embodiments, the retinoic acid receptor antagonist comprises (E)-4-[2-(5,6-dihydro-5,5-dimethyl-8-phenyl-2-naphthalenyl)ethenyl]benzoic acid, (E)-4 -[[(5,6-dihydro-5,5-dimethyl-8-phenylethynyl)-2-naphthalenyl]ethenyl]benzoic acid, (E)-4-[2-[5,6-dihydro-5,5- dimethyl-8-(2-naphthalenyl)-2-naphthalenyl]ethenyl]benzoic acid and (E)-4-[2-[5,6-dihydro-5,5-dimethyl-8-(4-methoxyphenyl)-2 -naphthalenyl]ethenyl]benzoic acid. In some embodiments, the retinoic acid receptor antagonist comprises BMS 195614 (CAS#253310-42-8), ER 50891 (CAS#187400-85-7), BMS 493 (CAS#170355-78-9), CD 2665 (CAS No. 170355-78-9), LE 135 (CAS No. 155877-83-1), BMS 453 (CAS No. 166977-43-1) or MM 11253 (CAS No. 345952-44-5).

[454] В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит модулятор сигнализации ретиноевой кислоты. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит активатор сигнального пути ретиноевой кислоты. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор сигнального пути ретиноевой кислоты.[454] In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a retinoic acid signaling modulator. In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a retinoic acid signaling pathway activator. In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include an inhibitor of the retinoic acid signaling pathway.

[455] Протеинкиназа С[455] Protein kinase C

[456] Аспекты изобретения относятся к применению активаторов протеинкиназы С в качестве факторов созревания β-клеток. Протеинкиназы С относятся к одному из наибольших семейств протеинкиназных ферментов и имеют множество изоформ. Традиционные изоформы включают a, βI, βII, γ; новые изоформы включают δ, ε, η, Θ; и атипичные изоформы включают ζ, и ι/λ. Ферменты PKC являются преимущественно цитозольными, но при активации транслоцируются на мембрану. В цитоплазме PKC фосфорилируется другими киназами или автофосфорилируется. Для активации некоторых изоформ PKC (например, PKC-ε) необходима молекула для связывания с сайтом связывания диацилглицерина («DAG») или сайтом связывания фосфатидилсерина («PS»). Другие способны активироваться без привлечения каких-либо вторичных связывающих мессенджеров. Активаторы PKC, которые связываются с сайтом DAG, включают, но не ограничиваются этим, бриостатин, пикологи, форболовые эфиры, аплисиатоксин и гнидимакрин. Активаторы PKC, которые связываются с сайтом PS, включают, но не ограничиваются этим, полиненасыщенные жирные кислоты и их производные. Предусматривается, что любой активатор протеинкиназы С, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах.[456] Aspects of the invention relate to the use of protein kinase C activators as β-cell maturation factors. Protein kinase C belongs to one of the largest families of protein kinase enzymes and has many isoforms. Traditional isoforms include a, βI, βII, γ; new isoforms include δ, ε, η, Θ; and atypical isoforms include ζ, and ι/λ. PKC enzymes are predominantly cytosolic, but when activated, they translocate to the membrane. In the cytoplasm, PKC is phosphorylated by other kinases or autophosphorylated. Activation of some PKC isoforms (eg, PKC-ε) requires a molecule to bind to a diacylglycerol ("DAG") or phosphatidylserine ("PS") binding site. Others are able to activate without the involvement of any secondary binding messengers. PKC activators that bind to the DAG site include, but are not limited to, bryostatin, picologists, phorbol esters, aplisiatoxin, and gnidimacrin. PKC activators that bind to the PS site include, but are not limited to, polyunsaturated fatty acids and their derivatives. It is contemplated that any protein kinase C activator that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell may be used in the described applications. herein, methods, compositions and kits.

[457] В некоторых вариантах реализации изобретения активатор PKC включает PdbU. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор PKC включает ТРВ. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор PKC включает циклопропанированные полиненасыщенные жирные кислоты, циклопропанированные мононенасыщенные жирные кислоты, циклопропанированные полиненасыщенные жирные спирты, циклопропанированные мононенасыщенные жирные спирты, циклопропанированные полиненасыщенные эфиры жирных кислот, циклопропанированные мононенасыщенные эфиры жирных кислот, циклопропанированные полиненасыщенные сульфаты жирных кислот, циклопропанированные мононенасыщенные сульфаты жирных кислот, циклопропанированные полиненасыщенные фосфаты жирных кислот, циклопропанированные мононенасыщенные фосфаты жирных кислот, макроциклические лактоны, производные DAG, изопреноиды, октилиндолактам V, гнидимакрин, ирипаллидал, ингенол, нафталенсульфонамиды, ингибиторы диацилглицеринкиназы, фактор роста фибробластов 18 (FGF-18), фактор роста инсулина, гормоны и активаторы факторов роста, как описано в публикации WIPO №WO/2013/071282. В некоторых вариантах реализации изобретения бриостатин включает бриостатин-1, бриостатин-2, бриостатин-3, бриостатин-4, бриостатин-5, бриостатин-6, бриостатин-7, бриостатин-8, бриостатин-9, бриостатин-10, бриостатин-11, бриостатин-12, бриостатин-13, бриостатин-14, бриостатин-15, бриостатин-16, бриостатин-17 или бриостатин-18. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит активатор протеинкиназы С.[457] In some embodiments, the PKC activator includes PdbU. In some embodiments of the invention, the PKC activator includes TRV. In some embodiments, the PKC activator includes cyclopropanated polyunsaturated fatty acids, cyclopropanated monounsaturated fatty acids, cyclopropanated polyunsaturated fatty alcohols, cyclopropanated monounsaturated fatty alcohols, cyclopropanated polyunsaturated fatty acid esters, cyclopropanated monounsaturated fatty acid esters, acids, cyclopropanated polyunsaturated fatty acid phosphates, cyclopropanated monounsaturated fatty acid phosphates, macrocyclic lactones, DAG derivatives, isoprenoids, octylindolactam V, gnidimacrine, iripallidal, ingenol, naphthalenesulfonamides, diacylglycerol kinase inhibitors, fibroblast growth factor 18 (FGF-18), insulin growth factor, hormones and growth factor activators as described in WIPO Publication No. WO/2013/071282. In some embodiments, bryostatin includes bryostatin-1, bryostatin-2, bryostatin-3, bryostatin-4, bryostatin-5, bryostatin-6, bryostatin-7, bryostatin-8, bryostatin-9, bryostatin-10, bryostatin-11 , bryostatin-12, bryostatin-13, bryostatin-14, bryostatin-15, bryostatin-16, bryostatin-17 or bryostatin-18. In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a protein kinase C activator.

[458] Ингибиторы γ-секретазы[458] γ-Secretase Inhibitors

[459] Аспекты изобретения относятся к применению ингибиторов γ-секретазы в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой ингибитор γ-секретазы, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах. Известно множество ингибиторов γ-секретазы. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает XXI. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор γ-секретазы включает DAPT. Дополнительные типовые ингибиторы γ-секретазы включают, без ограничений, ингибиторы γ-секретазы, описанные в патентах США №7049296, 8481499, 8501813 и в публикации WIPO №WO/2013/052700. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор γ-секретазы.[459] Aspects of the invention relate to the use of γ-secretase inhibitors as β-cell maturation factors. It is contemplated that any γ-secretase inhibitor that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell may be used in the methods, compositions and kits described herein. There are many inhibitors of γ-secretase. In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises XXI. In some embodiments, the γ-secretase inhibitor comprises DAPT. Additional exemplary γ-secretase inhibitors include, but are not limited to, the γ-secretase inhibitors described in US Pat. In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a γ-secretase inhibitor.

[460] Активаторы сигнального пути тиреоидного гормона[460] Thyroid hormone signaling pathway activators

[461] Аспекты изобретения относятся к применению активаторов сигнального пути тиреоидного гормона в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой активатор сигнального пути тиреоидного гормона, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах. В определенных вариантах реализации любого описанного в данном документе аспекта в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит активатор сигнального пути тиреоидного гормона. В определенных вариантах реализации любого описанного в данном документе аспекта в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит Т3 или аналог Т3, описанный в данном документе.[461] Aspects of the invention relate to the use of thyroid hormone signaling pathway activators as β-cell maturation factors. It is contemplated that any thyroid hormone signaling pathway activator that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell may be used. in the methods, compositions and kits described herein. In certain embodiments of any aspect described herein, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a thyroid hormone signaling pathway activator. In certain embodiments of any aspect described herein, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include T3 or the T3 analog described herein.

[462] В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает трийодотиронин (Т3). В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает аналог или производное Т3. Типовые аналоги Т3 включают, но не ограничиваются этим, селективные и неселективные тиромиметики, селективный агонист-GC-1 TRβ, СС-24,4-гидрокси-РСВ 106, МВ07811, МВ07344,3,5-дийодотиропропионовую кислоту (DITPA); селективный агонист GC-1 TR-β; 3-йодотиронамин (Т(1)АМ) и 3,3',5-трийодотироуксусную кислоту (Triac) (биоактивные метаболиты гормона тироксина (Т(4)); KB-2115 и KB-141; тиронамины; SKF L-94901; DIBIT; 3'-АС-Т2; тетрайодотироуксусную кислоту (Tetrac) и трийодотироуксусную кислоту (Triac) (путем окислительного дезаминирования и декарбоксилирования аланиновой цепи тироксина [Т4] и трийодотиронина [Т3]), 3,3',5'-трийодотиронин (rT3) (путем дейодирования Т4 и Т3), 3,3'-дийодотиронин (3,3'-Т2) и 3,5-дийодотиронин (Т2) (путем дейодирования Т4, Т3 и rT3) и 3-йодотиронамин (Т1АМ) и тиронамин (Т0АМ) (путем дейодирования и аминокислотного декарбоксилирования Т4 и Т3), а также структурные аналоги ТН, такие как 3,5,3'-трийодотиропропионовая кислота (Triprop), 3,5-дибром-3-пиридазинон-1-тиронин (L-940901), N-[3,5-диметил-4-(4'-гидрокси-3'-изопропилфенокси)-фенил]-оксаминовая кислота (CGS 23425), 3,5-диметил-4-[(4'-гидрокси-3'-изопропилбензил)-фенокси]уксусная кислота (GC-1), 3,5-дихлор-4-[(4-гидрокси-3-изопропилфенокси)-фенил]уксусная кислота (KB-141) и 3,5-дийодотиропропионовая кислота (DITPA).[462] In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises triiodothyronine (T3). In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator comprises a T3 analog or derivative. Exemplary T3 analogs include, but are not limited to, selective and non-selective thyromimetics, selective agonist-GC-1 TRβ, CC-24,4-hydroxy-RSV 106, MB07811, MB07344,3,5-diiodotyropropionic acid (DITPA); selective agonist GC-1 TR-β; 3-iodothyronamine (T(1)AM) and 3,3',5-triiodothyroacetic acid (Triac) (bioactive metabolites of thyroxine hormone (T(4)); KB-2115 and KB-141; thyronamines; SKF L-94901; DIBIT; 3'-AC-T2; tetraiodothyroacetic acid (Tetrac) and triiodothyroacetic acid (Triac) (by oxidative deamination and decarboxylation of the alanine chain of thyroxine [T4] and triiodothyronine [T3]), 3,3',5'-triiodothyronine (rT3 ) (by deiodination of T4 and T3), 3,3'-diiodothyronine (3,3'-T2) and 3,5-diiodothyronine (T2) (by deiodination of T4, T3 and rT3) and 3-iodothyronamine (T1AM) and thyronamine (T0AM) (by deiodination and amino acid decarboxylation of T4 and T3), as well as structural analogs of TH, such as 3,5,3'-triiodotyropropionic acid (Triprop), 3,5-dibromo-3-pyridazinone-1-thyronine (L -940901), N-[3,5-dimethyl-4-(4'-hydroxy-3'-isopropylphenoxy)-phenyl]-oxamic acid (CGS 23425), 3,5-dimethyl-4-[(4'- hydroxy-3'-isopropylbenzyl)phenoxy]acetic acid (GC-1), 3,5-dichloro-4-[(4-hydroxy-3-isopropylphenoxy)phenyl]acetate acetic acid (KB-141); and 3,5-diiodotyropropionic acid (DITPA).

[463] В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона включает пролекарство или прогормон Т3, такой как тиреоидный гормон Т4 (например, тироксин или L-3,5,3',5'-тетрайодотиронин).[463] In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator includes a T3 prodrug or prohormone, such as T4 thyroid hormone (eg, thyroxine or L-3,5,3',5'-tetraiodothyronine).

[464] В некоторых вариантах реализации изобретения активатор сигнального пути тиреоидного гормона представляет собой композицию йодотиронина, описанную в патенте США №7163918.[464] In some embodiments, the thyroid hormone signaling pathway activator is the iodothyronine composition described in US Pat. No. 7,163,918.

[465] Семейство эпидермалъных факторов роста (EGF)[465] Epidermal growth factors (EGF) family

[466] Аспекты изобретения относятся к применению факторов роста из семейства EGF в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой фактор роста из семейства EGF, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает бетацеллюлин. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF включает EGF. Эпидермальный фактор роста (EGF) представляет собой 53-аминокислотный цитокин, который протеолитически отщепляется от предшественника крупного интегрального мембранного белка. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства EGF включает вариант полипептида EGF, например, выделенный полипептид эпидермального фактора роста, обладающий по меньшей мере 90% аминокислотной идентичности с человеческой полипептидной последовательностью EGF дикого типа, как раскрыто в патенте США №7084246. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства EGF включает сконструированный мутант EGF, который связывается с и агонизирует рецептор EGF, как раскрыто в патенте США №8247531. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один фактор роста из семейства EGF замещен агентом, который активирует сигнальный путь семейства EGF. В некоторых вариантах реализации изобретения фактор роста из семейства EGF включает соединение, которое имитирует EGF. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит фактор роста из семейства EGF.[466] Aspects of the invention relate to the use of growth factors from the EGF family as β-cell maturation factors. It is contemplated that any growth factor from the EGF family that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its precursor into an SC-β cell may be used. in the methods, compositions and kits described herein. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes betacellulin. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family includes EGF. Epidermal growth factor (EGF) is a 53-amino acid cytokine that is proteolytically cleaved from a large integral membrane protein precursor. In some embodiments, a growth factor from the EGF family comprises a variant EGF polypeptide, e.g., an isolated epidermal growth factor polypeptide having at least 90% amino acid identity with a wild-type human EGF polypeptide sequence as disclosed in US Pat. No. 7,084,246. In some embodiments, a growth factor from the EGF family comprises an engineered EGF mutant that binds to and agonizes the EGF receptor as disclosed in US Pat. No. 8,247,531. In some embodiments of the invention, at least one growth factor from the EGF family is replaced by an agent that activates the signaling pathway of the EGF family. In some embodiments, a growth factor from the EGF family includes a compound that mimics EGF. In certain embodiments of the invention, the methods, compositions and kits disclosed herein do not include a growth factor from the EGF family.

[467] Ингибиторы протеинкиназы[467] Protein kinase inhibitors

[468] Аспекты изобретения относятся к применению ингибиторов протеинкиназы в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой ингибитор протеинкиназы, который способен, один или в комбинации с другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах.[468] Aspects of the invention relate to the use of protein kinase inhibitors as β-cell maturation factors. It is contemplated that any protein kinase inhibitor that is capable, alone or in combination with other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or progenitor thereof into an SC-β cell may be used in the methods described herein. , compositions and sets.

[469] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает стауроспорин. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы включает аналог стауроспорина. Типовые аналоги стауроспорина включают, без ограничений, Ro-31-8220, соединение бисиндолилмалеимида (Bis), 10'-{5''-[(метоксикарбонил)амино]-2''-метил}-фениламинокарбонилстауроспорин, старалог (смотрите, например, Lopez et al., "Staurosporine-derived inhibitors broaden the scope of analog-sensitive kinase technology", J. Am. Chem. Soc. Soc. 2013; 135(48): 18153-18159) и cgp41251.[469] In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises staurosporine. In some embodiments, the protein kinase inhibitor comprises a staurosporine analogue. Exemplary staurosporine analogs include, but are not limited to, Ro-31-8220, a bisindolylmaleimide (Bis) compound, 10'-{5''-[(methoxycarbonyl)amino]-2''-methyl}-phenylaminocarbonyl staurosporine, staralog (see e.g., Lopez et al., "Staurosporine-derived inhibitors broaden the scope of analog-sensitive kinase technology", J. Am. Chem. Soc. Soc. 2013; 135(48): 18153-18159) and cgp41251.

[470] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы представляет собой ингибитор PKCβ. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор протеинкиназы представляет собой ингибитор PKCβ с нижеприведенной структурой или производное, аналог или вариант соединения ниже:[470] In some embodiments, the protein kinase inhibitor is a PKCβ inhibitor. In some embodiments, the protein kinase inhibitor is a PKCβ inhibitor with the following structure, or a derivative, analog, or variant of the compound below:

Figure 00000010
Figure 00000010

[471] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор PKCβ представляет собой соединение GSK-2 с нижеприведенной структурой или производное, аналог или вариант соединения ниже:[471] In some embodiments, the PKCβ inhibitor is a GSK-2 compound with the following structure, or a derivative, analog, or variant of the compound below:

Figure 00000011
Figure 00000011

[472] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор PKC представляет собой бисиндолилмалеимид. Типовые бисиндолилмалеимиды включают, без ограничений, бисиндолилмалеимид I, бисиндолилмалеимид II, бисиндолилмалеимид III, гидрохлорид или производное, аналог или вариант. В некоторых вариантах реализации изобретения производное, аналог или вариант выбраны из производного, аналога или варианта соединения, выбранного из соединений:[472] In some embodiments, the PKC inhibitor is bisindolylmaleimide. Exemplary bisindolylmaleimides include, without limitation, bisindolylmaleimide I, bisindolylmaleimide II, bisindolylmaleimide III, hydrochloride or derivative, analogue or variant. In some embodiments, the derivative, analog, or variant is selected from a derivative, analog, or variant of a compound selected from:

Figure 00000012
Figure 00000012

[473] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор PKC представляет собой псевдогиперицин или производное, аналог или вариант соединения ниже:[473] In some embodiments, the PKC inhibitor is pseudohypericin or a derivative, analog, or variant of the compound below:

Figure 00000013
Figure 00000013

[474] В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор PKC представляет собой индорублин-3-моноксим, 5-йодо или производное, аналог или вариант соединения ниже:[474] In some embodiments, the PKC inhibitor is indorublin-3-monoxime, 5-iodo, or a derivative, analog, or variant of the compound below:

Figure 00000014
Figure 00000014

[475] В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор протеинкиназы.[475] In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a protein kinase inhibitor.

[476] Ингибитор муковисцидозного трансмембранного регулятора проводимости (CFTR)[476] Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) inhibitor

[477] Аспекты изобретения относятся к применению ингибиторов CFTR в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой ингибитор CFTR, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах.[477] Aspects of the invention relate to the use of CFTR inhibitors as β-cell maturation factors. It is contemplated that any CFTR inhibitor that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell may be used in the procedures described in herein, methods, compositions and kits.

[478] Многочисленные применяемые в данном документе ингибиторы CFTR доступны специалистам в данной области техники. Типовые ингибиторы CFTR включают, без ограничений, ингибиторы CFTR агонистов рецепторов LPA2, раскрытые в пат. публ. США №2007/0078111, гидразин-содержащие ингибиторы CFTR, раскрытые в патенте США №7888332, и ингибиторы CFTR, раскрытые в публикации WIPO №WO/2008/121877, соединение ингибитора CFTR, раскрытое в пат. публ. США №2008/0269206. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор CFTR включает поровый глицин-гидразин-поглощающий ингибитор CFTR. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор CFTR включает Gly-H101. В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор CFTR включает производное или аналог Gly-H101 (смотрите, например, Muanprasat et al., "Discovery of Glyciine Hydrazide Pore-occluding CFTR Inhibitors", J. Gen. PHysiol 2004; 124(2): 125-137). В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор CFTR.[478] Numerous CFTR inhibitors used herein are available to those skilled in the art. Exemplary CFTR inhibitors include, without limitation, LPA2 receptor agonist CFTR inhibitors as disclosed in US Pat. publ. No. 2007/0078111, hydrazine-containing CFTR inhibitors disclosed in US Pat. publ. USA No. 2008/0269206. In some embodiments, the CFTR inhibitor comprises a pore glycine hydrazine uptake CFTR inhibitor. In some embodiments, the CFTR inhibitor comprises Gly-H101. In some embodiments, the CFTR inhibitor comprises a derivative or analogue of Gly-H101 (see, for example, Muanprasat et al., "Discovery of Glyciine Hydrazide Pore-occluding CFTR Inhibitors", J. Gen. PHysiol 2004; 124(2): 125- 137). In certain embodiments of the invention, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include a CFTR inhibitor.

[479] Ингибитор O-GlcNАказы[479] O-GlcNAse inhibitor

[480] Аспекты изобретения относятся к применению ингибиторов О-GlcNAказы в качестве факторов созревания β-клеток. Предусматривается, что любой ингибитор O-GlcNАказы, который способен, один или в комбинации с одним или более другими факторами созревания β-клеток, индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-вырабатывающей эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, можно применять в описанных в данном документе способах, композициях и наборах. Многочисленные применяемые в данном документе ингибиторы O-GlcNАказы доступны специалистам в данной области техники. Типовые ингибиторы O-GlcNАказы включают, без ограничений, проницаемые ингибиторы гликозидазы (смотрите, например, публикацию WIPO №WO/2013/169576 и WO/2013/166654), и селективные ингибиторы гликозидазы (смотрите, например, публикацию WIPO №WO/2013/000084 и WO/2013/000085). В некоторых вариантах реализации изобретения ингибитор O-GlcNАказы включает Тиамет-G. В определенных вариантах реализации изобретения в раскрытые в данном документе способы, композиции и наборы не входит ингибитор O-GlcNАказы.[480] Aspects of the invention relate to the use of O-GlcNAcase inhibitors as β-cell maturation factors. It is contemplated that any inhibitor of the O-GlcNAcase that is capable, alone or in combination with one or more other β-cell maturation factors, of inducing differentiation of at least one insulin-producing endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell may be used in the methods, compositions and kits described herein. Numerous O-GlcNAse inhibitors used herein are available to those skilled in the art. Exemplary O-GlcNAse inhibitors include, without limitation, permeable glycosidase inhibitors (see, for example, WIPO Publication No. WO/2013/169576 and WO/2013/166654), and selective glycosidase inhibitors (see, for example, WIPO Publication No. WO/2013/ 000084 and WO/2013/000085). In some embodiments, the O-GlcNAse inhibitor comprises Thiamet-G. In certain embodiments, the methods, compositions, and kits disclosed herein do not include an O-GlcNase inhibitor.

[481] Смешанные композиции[481] Mixed compositions

[482] Другой аспект настоящего изобретения относится к смешиванию инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников и по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток, например, чтобы индуцировать дифференцировку по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетки SC-β.[482] Another aspect of the present invention relates to mixing insulin-positive endocrine cells or their precursors and at least one β-cell maturation factor, for example, to induce the differentiation of at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor into SC- β.

[483] В другом аспекте настоящее изобретение относится к композиции, такой как реакционная смесь, содержащая по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника (например, популяцию инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников для дифференцировки в клетки SC-β) и по меньшей мере один фактор созревания β-клеток. В альтернативном варианте настоящее изобретение относится к реакционной смеси, содержащей (i) популяцию клеток SC-β, полученную путем химической индукции дифференцировки популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников для дифференцировки в клетку SC-β, и (ii) по меньшей мере один фактор созревания β-клеток.[483] In another aspect, the present invention provides a composition, such as a reaction mixture, comprising at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof (e.g., a population of insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof for differentiation into SC-β cells) and at least one β-cell maturation factor. In an alternative embodiment, the present invention relates to a reaction mixture containing (i) a population of SC-β cells obtained by chemically inducing differentiation of a population of insulin-positive endocrine cells or their progenitors to differentiate into an SC-β cell, and (ii) at least one factor of maturation of β-cells.

[484] В некоторых вариантах реализации изобретения концентрация по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток, добавляемого в реакционную смесь, является достаточной дозой для индукции дифференцировки по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β, как описано в данном документе.[484] In some embodiments, the concentration of at least one β-cell maturation factor added to the reaction mixture is a sufficient dose to induce differentiation of at least one insulin-positive endocrine cell or its progenitor into an SC-β cell, as described in this document.

[485] В некоторых вариантах реализации изобретения композиция содержит концентрацию по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток, составляющую от около 25 нМ до 10 мкМ или от около 25 нМ до 50 нМ, или от около 50 нМ до 100 нМ, или от около 100 нМ до 200 нМ, или от около 200 нМ до около 500 нМ, или от около 500 нМ до около 1 мкМ, или от около 1 мкМ до 2 мкМ, или от около 2 мкМ до 5 мкМ, или от около 5 мкМ до 10 мкМ.[485] In some embodiments, the composition comprises a concentration of at least one β-cell maturation factor of about 25 nM to 10 µM, or about 25 nM to 50 nM, or about 50 nM to 100 nM, or about 100 nM to 200 nM, or about 200 nM to about 500 nM, or about 500 nM to about 1 µM, or about 1 µM to 2 µM, or about 2 µM to 5 µM, or about 5 µM to 10 µM.

[486] В некоторых вариантах реализации изобретения композиция или смесь содержит концентрацию по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток, составляющую по меньшей мере около 5 нМ, по меньшей мере около 7 нМ, по меньшей мере около 10 нМ, по меньшей мере около 12 нМ, по меньшей мере около 15 нМ, по меньшей мере около 17 нМ, по меньшей мере около 20 нМ, по меньшей мере около 25 нМ, по меньшей мере около 30 нМ, по меньшей мере около 35 нМ, по меньшей мере около 40 нМ, по меньшей мере около 45 нМ, по меньшей мере около 50 нМ, по меньшей мере около 100 нМ или по меньшей мере около 200 нМ, или по меньшей мере около 300 нМ, или по меньшей мере около 400 нМ, или по меньшей мере около 500 нМ, или более чем 500 нМ, или любое целое число в диапазоне 10-500 нМ, или любое целое число в диапазоне 5-50 нМ, или любое целое число в диапазоне 50-100 нМ, или любое целое число в диапазоне 100 нМ-200 нМ, или любое целое число в диапазоне 200 нМ-500 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения композиция или смесь содержит концентрацию по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток, составляющую по меньшей мере около 0,1 мкМ или по меньшей мере около 0,2 мкМ, или по меньшей мере около 0,3 мкМ, или по меньшей мере около 0,4 мкМ, или по меньшей мере около 0,5 мкМ, или по меньшей мере около 1 мкМ, по меньшей мере около 1,5 мкМ, по меньшей мере около 2 мкМ, по меньшей мере около 2,5 мкМ, по меньшей мере около 3 мкМ, по меньшей мере около 3,5 мкМ, по меньшей мере около 4 мкМ, по меньшей мере около 4,5 мкМ, по меньшей мере около 5 мкМ, по меньшей мере около 6 мкМ, по меньшей мере около 7 мкМ, по меньшей мере около 8 мкМ, по меньшей мере около 9 мкМ, или по меньшей мере около 10 мкМ, или более чем 10 мкМ, или любое целое число в диапазоне 0,1-0,5 мкМ, или любое целое число в диапазоне 0,5-10 мкМ, или любое целое число в диапазоне 0,1-10 мкМ, или любое целое число в диапазоне 0,5-5 мкМ, или любое целое число в диапазоне 5 мкМ-10 мкМ.[486] In some embodiments, the composition or mixture comprises a concentration of at least one β-cell maturation factor of at least about 5 nM, at least about 7 nM, at least about 10 nM, at least about 12 nM, at least about 15 nM, at least about 17 nM, at least about 20 nM, at least about 25 nM, at least about 30 nM, at least about 35 nM, at least about 40 nM , at least about 45 nM, at least about 50 nM, at least about 100 nM, or at least about 200 nM, or at least about 300 nM, or at least about 400 nM, or at least about 500 nM, or greater than 500 nM, or any integer in the range 10-500 nM, or any integer in the range 5-50 nM, or any integer in the range 50-100 nM, or any integer in the range 100 nM -200 nM, or any integer in the range 200 nM-500 nM. In some embodiments, the composition or mixture contains a concentration of at least one β-cell maturation factor of at least about 0.1 μM, or at least about 0.2 μM, or at least about 0.3 μM, or at least about 0.4 µM, or at least about 0.5 µM, or at least about 1 µM, at least about 1.5 µM, at least about 2 µM, at least about 2.5 μM, at least about 3 μM, at least about 3.5 μM, at least about 4 μM, at least about 4.5 μM, at least about 5 μM, at least about 6 μM, at least at least about 7 μM, at least about 8 μM, at least about 9 μM, or at least about 10 μM, or greater than 10 μM, or any integer in the range of 0.1-0.5 μM, or any an integer in the range 0.5-10 µM, or any integer in the range 0.1-10 µM, or any integer in the range 0.5-5 µM, or any integer in the range 5 µM-10 µM.

[487] Композиции и наборы[487] Compositions and sets

[488] В данном документе описаны композиции, которые содержат описанную в данном документе клетку (например, клетку SC-β или зрелую панкреатическую β-клетку). В некоторых вариантах реализации изобретения композиция также содержит описанный в данном документе фактор созревания β-клеток и/или клеточные культуральные среды. Также в данном документе описаны композиции, содержащие описанные в данном документе соединения (например, клеточные культуральные среды, содержащие одно или более описанных в данном документе соединений). В данном документе описаны наборы.[488] This document describes compositions that contain the cell described herein (eg, SC-β cell or mature pancreatic β-cell). In some embodiments of the invention, the composition also contains the β-cell maturation factor described herein and/or cell culture media. Also described herein are compositions containing the compounds described herein (eg, cell culture media containing one or more of the compounds described herein). This document describes the kits.

[489] Другой аспект настоящего изобретения относится к наборам для практической реализации раскрытых в данном документе способов и для получения раскрытых в данном документе клеток SC-β или зрелых панкреатических β-клеток. В одном аспекте набор содержит по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника и по меньшей мере один фактор созревания β-клеток, как описано в данном документе, и, необязательно, набор может дополнительно содержать инструкции для преобразования по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в популяцию клеток SC-β при помощи описанных в данном документе способов. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере два фактора созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере три фактора созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере четыре фактора созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере пять факторов созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере шесть факторов созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере семь факторов созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере восемь факторов созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере девять факторов созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит по меньшей мере десять факторов созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит факторы созревания β-клеток для дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток в клетки дефинитивной энтодермы. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит факторы созревания β-клеток для дифференцировки клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит факторы созревания β-клеток для дифференцировки клеток первичной кишечной трубки в Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит факторы созревания β-клеток для дифференцировки NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит факторы созревания β-клеток для дифференцировки инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β.[489] Another aspect of the present invention relates to kits for practicing the methods disclosed herein and for producing SC-β cells or mature pancreatic β-cells disclosed herein. In one aspect, the kit contains at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof and at least one β-cell maturation factor as described herein, and optionally, the kit may further contain instructions for converting at least one insulin α-positive endocrine cell or its progenitor into the SC-β cell population using the methods described herein. In some embodiments, the kit contains at least two β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least three β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least four β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least five β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least six β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least seven β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least eight β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least nine β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains at least ten β-cell maturation factors. In some embodiments, the kit contains β-cell maturation factors for differentiating pluripotent stem cells into definitive endoderm cells. In some embodiments, the kit contains β-cell maturation factors for differentiating definitive endoderm cells into primary intestinal tube cells. In some embodiments, the kit contains β-cell maturation factors for differentiating primary intestinal tube cells into Pdx1-positive pancreatic progenitor cells. In some embodiments, the kit contains β cell maturation factors for differentiating NKX6-1 positive pancreatic progenitor cells into insulin positive endocrine cells. In some embodiments, the kit contains β-cell maturation factors for differentiating insulin-positive endocrine cells into SC-β cells.

[490] В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит любую комбинацию факторов созревания β-клеток, например, для дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток в клетки дефинитивной энтодермы, дифференцировки клеток дефинитивной энтодермы в клетки первичной кишечной трубки, дифференцировки клеток первичной кишечной трубки Pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники, дифференцировки NKX6-1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в инсулин-позитивные эндокринные клетки и дифференцировки инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β.[490] In some embodiments, the kit contains any combination of β-cell maturation factors, for example, to differentiate pluripotent stem cells into definitive endoderm cells, differentiate definitive endoderm cells into primary intestinal tube cells, differentiate primary intestinal tube cells from Pdx1-positive pancreatic cells -progenitors, differentiation of NKX6-1-positive pancreatic progenitor cells into insulin-positive endocrine cells, and differentiation of insulin-positive endocrine cells into SC-β cells.

[491] В одном варианте реализации изобретения набор может содержать плюрипотентную стволовую клетку для применения в качестве положительного контроля, например, для оценки или мониторинга эффективности или способности соединения по формуле (I) химически индуцировать дифференцировку плюрипотентной стволовой клетки по меньшей мере в одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника и впоследствии в клетку SC-β. Соответственно, набор может содержать достаточное количество по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток, чтобы индуцировать дифференцировку контрольной популяции плюрипотентных стволовых клеток (положительный контроль), а также индуцировать дифференцировку представляющей интерес популяции плюрипотентных стволовых клеток (например, предпочитаемой пользователем плюрипотентной стволовой клетки, например, клетки iPS) по меньшей мере в одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника или в клетку SC-β.[491] In one embodiment of the invention, the kit may contain a pluripotent stem cell for use as a positive control, for example, to evaluate or monitor the effectiveness or ability of a compound of formula (I) to chemically induce differentiation of a pluripotent stem cell into at least one insulin-positive an endocrine cell or its precursor and subsequently into an SC-β cell. Accordingly, the kit may contain a sufficient amount of at least one β-cell maturation factor to induce differentiation of a control population of pluripotent stem cells (positive control) as well as to induce differentiation of a population of pluripotent stem cells of interest (e.g., a user's preferred pluripotent stem cell, e.g. , iPS cells) into at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor cell or SC-β cell.

[492] В некотором варианте реализации изобретения соединение в наборе может предоставляться в водонепроницаемом или газонепроницаемом контейнере, который в некоторых вариантах реализации изобретения практически не содержит других компонентов набора. Соединение может поставляться в более чем одном контейнере, например, оно может поставляться в контейнере, содержащем достаточное количество реагентов для предопределенного количества реакций, например, 1, 2, 3 или большего числа отдельных реакций для индукции плюрипотентных стволовых клеток в клетки дефинитивной энтодермы и впоследствии в инсулин-позитивные эндокринные клетки, и впоследствии в клетки SC-β. Фактор созревания β-клеток может предоставляться в любой форме, например, жидкой, сухой или лиофилизированной форме. Предпочтительно, чтобы описанное в данном документе соединение(я) (например, факторы созревания β-клеток) было в значительной степени очищенным и/или стерильным. Если описанное в данном документе соединение(я) предоставлено в виде жидкого раствора, жидкий раствор предпочтительно представляет собой водный раствор, при этом предпочтительным является стерильный водный раствор. Если описанное в данном документе соединение(я) предоставлено в сухой форме, восстановление в общем случае проводят путем добавления подходящего растворителя. Растворитель, например, стерильная вода или буфер, необязательно может предоставляться в наборе.[492] In some embodiment, the compound in the kit may be provided in a waterproof or gas-tight container, which, in some embodiments, contains substantially no other components of the kit. The compound may be supplied in more than one container, for example, it may be supplied in a container containing sufficient reagents for a predetermined number of reactions, for example 1, 2, 3 or more individual reactions to induce pluripotent stem cells into definitive endoderm cells and subsequently into insulin-positive endocrine cells, and subsequently into SC-β cells. The β-cell maturation factor may be provided in any form, such as liquid, dry or lyophilized form. It is preferred that the compound(s) described herein (eg, β-cell maturation factors) be substantially purified and/or sterile. When the compound(s) described herein is provided as a liquid solution, the liquid solution is preferably an aqueous solution, with a sterile aqueous solution being preferred. When the compound(s) described herein is provided in dry form, recovery is generally carried out by adding a suitable solvent. A solvent, such as sterile water or a buffer, may optionally be provided in a kit.

[493] В некоторых вариантах реализации изобретения набор необязательно дополнительно содержит информационный материал. Информационный материал может быть описательным, инструктирующим, маркетинговым или другим материалом, который относится к описанным в данном документе способам и/или применению описанного в данном документе соединения(й) в описанных в данном документе способах.[493] In some embodiments of the invention, the kit optionally additionally contains information material. Information material may be descriptive, instructional, marketing or other material that relates to the methods described herein and/or the use of the compound(s) described herein in the methods described herein.

[494] Информационный материал из наборов не ограничен по своему инструктирующему или информативному материалу. В одном варианте реализации изобретения информационный материал может включать информацию о производстве соединения, молекулярной массе соединения, концентрации, сроке годности, информацию о номере партии и месте производства и так далее. В одном варианте реализации изобретения информационный материал относится к способам введения соединения. Кроме того, информационный материал из наборов не ограничен по своей форме. Во многих случаях информационный материал, например, инструкции, предоставлен в напечатанном виде, например, в виде печатного текста, изображения и/или фотографии, например, этикетки или печатного листа. При этом информационный материал также может предоставляться в других форматах, таких как брайлевская печать, машиночитаемый материал, видеозапись или аудиозапись. В другом варианте реализации изобретения информационный материал из наборов содержит контактную информацию, например, физический адрес, адрес электронной почты, веб-сайт или номер телефона, где пользователь набора может получить исчерпывающую информацию об описанном в данном документе соединении и/или его применении в описанных в данном документе способах. Конечно, информационный материал также может предоставляться в любом комбинированном формате.[494] The information material of the kits is not limited in its instructive or informative material. In one embodiment of the invention, the information material may include information about the production of the compound, the molecular weight of the compound, concentration, expiration date, information about the lot number and place of production, and so on. In one embodiment of the invention, the informational material relates to methods of administering the compound. In addition, the information material of the kits is not limited in its form. In many cases, the information material, such as instructions, is provided in printed form, such as printed text, an image, and/or a photograph, such as a label or printed sheet. However, the information material may also be provided in other formats such as Braille, machine-readable material, videotape or audiotape. In another embodiment of the invention, the information material from the kits contains contact information, for example, a physical address, an email address, a website or a telephone number, where the user of the kit can obtain comprehensive information about the connection described herein and / or its use in those described in methods in this document. Of course, the information material may also be provided in any combination of formats.

[495] В одном варианте реализации изобретения информационный материал может содержать инструкции по введению описанного в данном документе соединения(й) (например, фактора созревания β-клеток) подходящим образом для осуществления описанных в данном документе способов, например, в подходящей дозировке, лекарственной форме или подходящим путем введения (например, в дозировке, лекарственной форме или путем введения, описанными в данном документе) (например, в клетку in vitro или клетку in vivo). В другом варианте реализации изобретения информационный материал может содержать инструкции по введению описанного в данном документе соединения(й) подходящему субъекту, например, человеку, например, человеку с риском наличия описанного в данном документе нарушения, или в клетку in vitro.[495] In one embodiment, the communication material may contain instructions for administering the compound(s) described herein (e.g., β-cell maturation factor) in an appropriate manner to carry out the methods described herein, e.g., in a suitable dosage, dosage form or by a suitable route of administration (eg, in the dosage, dosage form, or route of administration described herein) (eg, into an in vitro cell or an in vivo cell). In another embodiment, the communication material may contain instructions for administering the compound(s) described herein to a suitable subject, eg, a human, eg, a human at risk of having the disorder described herein, or into a cell in vitro.

[496] Кроме описанного в данном документе соединения(й), композиция из набора может содержать другие ингредиенты, такие как растворитель или буфер, стабилизатор, консервант, вкусовая добавка (например, нейтрализатор горечи или подсластитель), ароматизатор или другой косметический ингредиент и/или дополнительный агент, например, для индукции плюрипотентных стволовых клеток (например, in vitro) или для лечения описанного в данном документе патологического состояния или нарушения. В альтернативном варианте в набор могут быть включены другие ингредиенты, но в составе других композиций или в других контейнерах, чем описанное в данном документе соединение. В таких вариантах реализации изобретения набор может содержать инструкции по смешиванию описанного в данном документе соединения(й) и других ингредиентов или по применению описанного в данном документе соединения(й) вместе с другими ингредиентами, например, инструкции по смешиванию двух агентов перед введением.[496] In addition to the compound(s) described herein, a kit composition may contain other ingredients such as a solvent or buffer, stabilizer, preservative, flavoring agent (e.g., bittering agent or sweetener), flavoring or other cosmetic ingredient, and/or an additional agent, for example, for the induction of pluripotent stem cells (eg, in vitro) or for the treatment of a pathological condition or disorder described herein. Alternatively, other ingredients may be included in the kit, but in different compositions or in different containers than the compound described herein. In such embodiments, the kit may contain instructions for mixing the compound(s) described herein and other ingredients, or for using the compound(s) described herein with other ingredients, such as instructions for mixing the two agents prior to administration.

[497] Описанный в данном документе фактор созревания β-клеток может предоставляться в любой форме, например, жидкой, сухой или лиофилизированной форме. Предпочтительно, чтобы описанное в данном документе соединение(я) было в значительной степени очищенным и/или стерильным. Если описанное в данном документе соединение(я) предоставлено в виде жидкого раствора, жидкий раствор предпочтительно представляет собой водный раствор, при этом предпочтительным является стерильный водный раствор. Если описанное в данном документе соединение(я) предоставлено в сухой форме, восстановление в общем случае проводят путем добавления подходящего растворителя. Растворитель, например, стерильная вода или буфер, необязательно может предоставляться в наборе.[497] The β-cell maturation factor described herein may be provided in any form, such as liquid, dry, or lyophilized form. It is preferred that the compound(s) described herein be substantially purified and/or sterile. When the compound(s) described herein is provided as a liquid solution, the liquid solution is preferably an aqueous solution, with a sterile aqueous solution being preferred. When the compound(s) described herein is provided in dry form, recovery is generally carried out by adding a suitable solvent. A solvent, such as sterile water or a buffer, may optionally be provided in a kit.

[498] Набор может содержать один или более контейнеров для композиции, содержащей по меньшей мере один описанный в данном документе фактор созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит отдельные контейнеры (например, два отдельных контейнера для двух агентов), перегородки или отделения для композиции(й) и информационного материала. Например, композиция может находиться в бутылочке, флаконе или шприце, а информационный материал может находиться в пластиковом файле или пакете. В других вариантах реализации изобретения отдельные элементы набора находятся в одном неразделенном контейнере. Например, композиция находится в бутылочке, флаконе или шприце с присоединенным информационным материалом в форме этикетки. В некоторых вариантах реализации изобретения набор содержит множество (например, упаковку) отдельных контейнеров, в каждом из которых содержится одна или более единичных дозировочных форм (например, описанная в данном документе дозировочная форма) описанного в данном документе соединения. Например, набор содержит множество шприцов, ампул, пакетов из фольги или блистерных упаковок, в каждой из которых содержится единичная доза описанного в данном документе соединения. Контейнеры из наборов могут быть воздухонепроницаемыми, водостойкими (например, устойчивыми к изменению влажности или испарению) и/или светонепроницаемыми.[498] The kit may contain one or more containers for a composition containing at least one β-cell maturation factor described herein. In some embodiments of the invention, the kit contains separate containers (for example, two separate containers for two agents), partitions or compartments for composition(s) and informational material. For example, the composition may be in a bottle, vial or syringe, and the communication material may be in a plastic file or bag. In other embodiments of the invention, the individual elements of the set are in the same non-separated container. For example, the composition is in a bottle, vial or syringe with attached information material in the form of a label. In some embodiments, a kit comprises a plurality (eg, a package) of individual containers, each containing one or more unit dosage forms (eg, a dosage form described herein) of a compound described herein. For example, a kit contains a plurality of syringes, ampoules, foil packs, or blister packs, each containing a single dose of a compound described herein. The containers of the kits may be airtight, waterproof (eg, resistant to changes in moisture or evaporation), and/or light-tight.

[499] Набор необязательно содержит устройство, подходящее для введения композиции, например, шприц, ингалятор, пипетку, щипцы, мерную ложку, капельницу (например, глазную капельницу), тампон (например, хлопковый тампон или тампон из древесного материала) или любое подобное устройство для доставки. В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство представляет собой устройство медицинского имплантата, например, упакованного для хирургического проведения.[499] The kit optionally comprises a device suitable for administering the composition, such as a syringe, inhaler, pipette, tongs, measuring spoon, dropper (eg, eye dropper), swab (eg, cotton swab or wood swab), or any similar device. For delivery. In a preferred embodiment of the invention, the device is a medical implant device, for example, packaged for surgery.

[500] Также набор также может содержать компонент для выявления маркера клеток SC-β, например, описанного в данном документе маркера, например, реагента для выявления позитивных клеток SC-β. Или в некоторых вариантах реализации изобретения набор также может содержать реагенты для выявления негативных маркеров клеток SC-β для негативной селекции клеток SC-β или для определения клеток, которые не экспрессируют негативные маркеры (например, клеток SC-β). Реагенты могут представлять собой, например, антитело к маркеру или праймеры для реакции ОТ-ПЦР или ПЦР, например, полуколичественной или количественной реакции ОТ-ПЦР или ПЦР. Такие маркеры можно использовать для определения получения клетки iPS. Если выявляющим реагентом является антитело, оно может быть предоставлено в виде сухого препарата, например, лиофилизированного, или в растворе. Антитело или другой выявляющий реагент могут быть связаны с меткой, например, радиоактивной, флуоресцентной (например, ЗФБ) или колориметрической меткой для использования при выявлении. Если выявляющим реагентом является праймер, он может быть предоставлен в виде сухого препарата, например, лиофилизированного, или в растворе.[500] Also, the kit may also contain a component for detecting a marker of SC-β cells, for example, the marker described herein, for example, a reagent for detecting positive SC-β cells. Or, in some embodiments, the kit may also contain reagents for detecting negative markers of SC-β cells, for negative selection of SC-β cells, or for detecting cells that do not express negative markers (eg, SC-β cells). Reagents can be, for example, an antibody to a marker or primers for a RT-PCR or PCR reaction, for example, a semi-quantitative or quantitative RT-PCR or PCR reaction. Such markers can be used to determine iPS cell production. If the detection reagent is an antibody, it may be provided as a dry preparation, eg lyophilized, or in solution. The antibody or other detection reagent may be associated with a label, such as a radioactive, fluorescent (eg, GFB), or colorimetric label, for use in detection. If the detection reagent is a primer, it may be provided as a dry preparation, eg lyophilized, or in solution.

[501] Может существовать необходимость в проведении анализа кариотипа клеток SC-β. Соответственно, набор может содержать компонент для кариотипирования, например, зонд, краситель, субстрат, фермент, антитело или другие реагенты, применяемые для получения кариотипа клетки.[501] There may be a need to analyze the karyotype of SC-β cells. Accordingly, the kit may contain a component for karyotyping, for example, a probe, dye, substrate, enzyme, antibody, or other reagents used to obtain a karyotype of the cell.

[502] Набор может содержать клетки SC-β, например, зрелые панкреатические β-клетки, полученные из инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников того же типа, например, для применения в качестве положительного контрольного типа клеток.[502] The kit may contain SC-β cells, eg, mature pancreatic β cells, derived from insulin-positive endocrine cells or their precursors of the same type, eg, for use as a positive control cell type.

[503] Также набор может содержать информационные материалы, например, инструкции, для применения двух или более компонентов, включенных в набор.[503] Also, the kit may contain informational materials, such as instructions, for the use of two or more components included in the kit.

[504] Информационный материал может быть описательным, инструктирующим, маркетинговым или другим материалом, который относится к описанным в данном документе способам и/или применению описанного в данном документе соединения(й) для дифференцировки плюрипотентной стволовой клетки в соответствии с описанными в данном документе способами. В одном варианте реализации изобретения информационный материал может включать информацию о производстве соединения, молекулярной массе соединения, концентрации, сроке годности, информацию о номере партии и месте производства и так далее. В одном варианте реализации изобретения информационный материал относится к способам культивирования популяции инсулин-позитивных эндокринных клеток в присутствии по меньшей мере одного описанного в данном документе фактора созревания β-клеток.[504] Information material may be descriptive, instructional, marketing, or other material that relates to the methods described herein and/or the use of the compound(s) described herein to differentiate a pluripotent stem cell in accordance with the methods described herein. In one embodiment of the invention, the information material may include information about the production of the compound, the molecular weight of the compound, concentration, expiration date, information about the lot number and place of production, and so on. In one embodiment, the information material relates to methods for culturing a population of insulin-positive endocrine cells in the presence of at least one β-cell maturation factor described herein.

[505] Способы введения клеток[505] Methods for administering cells

[506] В одном варианте реализации изобретения описанные в данном документе клетки, например, популяция клеток SC-β, являются трансплантируемыми, например, популяцию клеток SC-β можно вводить субъекту. В некотором варианте реализации изобретения субъект, которому вводят популяцию клеток SC-β, является тем же субъектом, от которого была получена плюрипотентная стволовая клетка для дифференцировки в клетку SC-β (например, для аутологической клеточной терапии). В некоторых вариантах реализации изобретения субъект является другим субъектом. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект страдает от диабета, например, диабета I типа, или является нормальным субъектом. Например, клетки для трансплантации (например, композиция, содержащая популяцию клеток SC-β) могут находиться в форме, подходящей для трансплантации, например, трансплантации органов.[506] In one embodiment, the cells described herein, for example, a population of SC-β cells, are transplantable, for example, a population of SC-β cells can be administered to a subject. In some embodiment, the subject to which the SC-β cell population is administered is the same subject from which the pluripotent stem cell was derived for differentiation into an SC-β cell (eg, for autologous cell therapy). In some embodiments of the invention, the subject is another subject. In some embodiments of the invention, the subject suffers from diabetes, for example, type I diabetes, or is a normal subject. For example, cells for transplantation (eg, a composition containing a population of SC-β cells) may be in a form suitable for transplantation, for example, organ transplantation.

[507] Указанный способ может дополнительно включать введение клеток нуждающемуся в этом субъекту, например, субъекту-млекопитающему, например, субъекту-человеку. Источником клеток может являться млекопитающее, предпочтительно человек. Источником или реципиентом клеток также может быть не являющийся человеком субъект, например, животная модель. Термин «млекопитающее» включает организмы, которые включают мышей, крыс, коров, овец, свиней, кроликов, коз, лошадей, обезьян, собак, кошек и, предпочтительно, людей. Аналогично, трансплантируемые клетки могут быть получены из любого из этих организмов, включая нечеловеческий трансгенный организм. В одном варианте реализации изобретения трансплантируемые клетки являются генетически сконструированными, например, клетки содержат экзогенный ген или были генетически сконструированы так, чтобы инактивировать или изменить эндогенный ген.[507] Said method may further comprise administering the cells to a subject in need, such as a mammalian subject, such as a human subject. The source of the cells may be a mammal, preferably a human. The source or recipient of the cells can also be a non-human subject, such as an animal model. The term "mammal" includes organisms that include mice, rats, cows, sheep, pigs, rabbits, goats, horses, monkeys, dogs, cats, and preferably humans. Likewise, transplantable cells can be obtained from any of these organisms, including a non-human transgenic organism. In one embodiment, the transplanted cells are genetically engineered, for example, the cells contain an exogenous gene or have been genetically engineered to inactivate or alter an endogenous gene.

[508] Композицию, содержащую популяцию клеток SC-β можно вводить субъекту при помощи имплантируемого устройства. Имплантируемые устройства и связанные с ними технологии известны в данной области техники и применимы в качестве систем доставки в том случае, когда необходима продолжительная доставка или доставка с временно-ограниченным высвобождением соединений или композиций, описанных в данном документе. Кроме того, система доставки на основе имплантируемого устройства применима для нацеливания на конкретные точки при доставке соединения или композиции (например, определенные участки, органы). Negrin et al., Biomaterials, 22(6):563 (2001). В данном изобретении также можно применять технологию временно-ограниченного высвобождения, в которой задействованы альтернативные способы доставки. Например, препараты с временно-ограниченным высвобождением на основе полимерных технологий, технологий замедленного высвобождения и технологий инкапсуляции (например, полимерной, липосомной) также можно применять для доставки соединений или композиций, описанных в данном документе.[508] A composition containing a population of SC-β cells can be administered to a subject using an implantable device. Implantable devices and related technologies are known in the art and are useful as delivery systems when sustained or time-limited delivery of the compounds or compositions described herein is required. In addition, an implantable device-based delivery system is useful for targeting specific sites for delivery of a compound or composition (eg, specific sites, organs). Negrin et al., Biomaterials, 22(6):563 (2001). The present invention may also employ time-limited release technology that utilizes alternative delivery methods. For example, time-limited release formulations based on polymeric technologies, sustained release technologies, and encapsulation (eg, polymeric, liposomal) technologies can also be used to deliver the compounds or compositions described herein.

[509] Фармацевтические композиции, содержащие популяцию инсулин-вырабатывающих глюкозочувствителъных клеток[509] Pharmaceutical compositions containing a population of insulin-producing glucose-responsive cells

[510] Для введения субъекту популяцию клеток, полученную раскрытыми в данном документе способами, например, популяцию клеток SC-β (полученную путем приведения по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки в контакт по меньшей мере с одним фактором созревания β-клеток (например, одним, двумя, тремя, четырьмя, пятью или более описанными в данном документе факторами созревания β-клеток)), можно вводить субъекту, например, в составе фармацевтически приемлемых композиций. Эти фармацевтически приемлемые композиции содержат терапевтически эффективное количество популяции клеток SC-β, как описано выше, смешанных вместе с одним или более фармацевтически приемлемыми носителями (добавками) и/или разбавителями.[510] For administration to a subject, a population of cells obtained by the methods disclosed herein, for example, a population of SC-β cells (obtained by bringing at least one insulin-positive endocrine cell into contact with at least one β-cell maturation factor (for example , one, two, three, four, five or more of the β-cell maturation factors described herein)) can be administered to a subject, for example, in pharmaceutically acceptable compositions. These pharmaceutically acceptable compositions contain a therapeutically effective amount of a population of SC-β cells, as described above, admixed together with one or more pharmaceutically acceptable carriers (additives) and/or diluents.

[511] Как более подробно описано ниже, фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению можно специальным образом готовить для введения в твердой или жидкой форме, включая те, которые подходят для: (1) перорального введения, например, жидкие лекарственные формы (водные или неводные растворы или суспензии), таблетки для рассасывания, драже, капсулы, пилюли, таблетки (например, предназначенные для буккального, подъязычного или системного всасывания), болюсы, порошки, гранулы, пасты для языка; (2) парентерального введения, например, путем подкожной, внутримышечной, внутривенной или эпидуральной инъекции как, например, стерильный раствор или суспензия или препарат с замедленным высвобождением; (3) местного введения, например, крем, мазь или накожные пластырь или спрей с контролируемым высвобождением; (4) интравагинального или ректального, например, в виде пессария, крема или пена; (5) подъязычного; (6) глазного; (7) трансдермального; (8) трансмукозального; или (9) назального введения. Кроме того, соединения можно имплантировать или инъецировать в организм пациента при помощи системы доставки лекарственных препаратов. Смотрите, например, Urquhart, et al., Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 24: 199-236 (1984); Lewis, ed. "Controlled Release of Pesticides and Pharmaceuticals" (Plenum Press, New York, 1981); патент США №3773919; и патент США №353270960.[511] As described in more detail below, the pharmaceutical compositions of the present invention can be specially formulated for administration in solid or liquid form, including those suitable for: (1) oral administration, for example, liquid dosage forms (aqueous or non-aqueous solutions or suspensions), lozenges, dragees, capsules, pills, tablets (eg intended for buccal, sublingual or systemic absorption), boluses, powders, granules, tongue pastes; (2) parenteral administration, for example by subcutaneous, intramuscular, intravenous or epidural injection such as a sterile solution or suspension or sustained release preparation; (3) topical administration, eg, a controlled release cream, ointment, or skin patch or spray; (4) intravaginal or rectal, for example, in the form of a pessary, cream or foam; (5) sublingual; (6) ophthalmic; (7) transdermal; (8) transmucosal; or (9) nasal administration. In addition, the compounds can be implanted or injected into a patient's body using a drug delivery system. See, for example, Urquhart, et al., Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 24:199-236 (1984); Lewis, ed. "Controlled Release of Pesticides and Pharmaceuticals" (Plenum Press, New York, 1981); US patent No. 3773919; and US Patent No. 353270960.

[512] Употребляемый в данном документе термин «фармацевтически приемлемый» относится к тем соединениям, материалам, композициям и/или дозировочным формам, которые с медицинской точки зрения подходят для применения в контакте с тканями людей и животных без проявлений излишней токсичности, раздражения, аллергических реакций или других проблем или осложнений и характеризуются рациональным соотношением благоприятный эффект/риск.[512] As used herein, the term “pharmaceutically acceptable” refers to those compounds, materials, compositions, and/or dosage forms that are medically suitable for use in contact with human and animal tissues without undue toxicity, irritation, or allergic reactions. or other problems or complications and are characterized by a rational ratio of beneficial effect/risk.

[513] Употребляемый в данном документе термин «фармацевтически приемлемый носитель» обозначает фармацевтически приемлемый материал, композицию или среду, такие как жидкий или твердый наполнитель, разбавитель, вспомогательное вещество, вспомогательное вещество в процессе производства (например, лубрикант, тальк, стеарат кальция или цинка или стерическая кислота) или инкапсулирующий растворитель материал, принимающий участие в переносе определенного соединения из одного органа или части тела в другой орган или часть тела. Каждый носитель должен быть «приемлемым» в смысле совместимости с другими ингредиентами препарата и безвредным для пациента. Некоторые примеры материалов, которые могут служить в качестве фармацевтически приемлемых носителей, включают: (1) сахара, такие как глюкоза, лактоза и сахароза; (2) крахмалы, такие как кукурузный крахмал и картофельный крахмал; (3) целлюлозу и ее производные, такие как карбоксиметилцеллюлоза натрия, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, микрокристаллическая целлюлоза и ацетатцеллюлоза; (4) порошкообразный трагакант; (5) солод; (6) желатин; (7) смазывающие агенты, такие как стеарат магния, лаурилсульфат натрия и тальк; (8) вспомогательные вещества, такие как кокосовое масло и воски для суппозиториев; (9) масла, такие как арахисовое масло, хлопковое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, оливковое масло, кукурузное масло и соевое масло; (10) гликоли, такие как пропиленгликоль; (11) полиоли, такие как глицерин, сорбитол, маннитол и полиэтиленгликоль (ПЭГ); (12) эфиры, такие как этилолеат и этиллаурат; (13) агар; (14) буферные агенты, такие как гидроксид магния и гидроксид алюминия; (15) альгиновую кислоту; (16) апирогенную воду; (17) изотонический солевой раствор; (18) раствор Рингера; (19) этиловый спирт; (20) рН забуференные растворы; (21) полиэфиры, поликарбонаты и/или полиангидриды; (22) объемообразующие агенты, такие как полипептиды и аминокислоты (23) сывороточные компоненты, такие как сывороточный альбумин, ЛПВП и ЛПНП; (22) С212 спирты, такие как этанол; и (23) другие нетоксичные совместимые вещества, применяемые в фармацевтических препаратах. Также в препарате могут присутствовать смачивающие агенты, красители, разделительные агенты, покрывающие агенты, подсластители, вкусовые добавки, ароматизаторы, консерванты и антиоксиданты. Такие термины как «вспомогательное вещество», «носитель», «фармацевтически приемлемый носитель» и им подобные взаимозаменяемо употребляются в данном документе.[513] As used herein, the term “pharmaceutically acceptable carrier” refers to a pharmaceutically acceptable material, composition, or medium such as a liquid or solid excipient, diluent, excipient, manufacturing aid (e.g., lubricant, talc, calcium or zinc stearate). or steric acid) or a solvent-encapsulating material that is involved in the transfer of a specific compound from one organ or body part to another organ or body part. Each carrier must be "acceptable" in the sense of being compatible with the other ingredients of the formulation and harmless to the patient. Some examples of materials that can serve as pharmaceutically acceptable carriers include: (1) sugars such as glucose, lactose and sucrose; (2) starches such as corn starch and potato starch; (3) cellulose and its derivatives such as sodium carboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, microcrystalline cellulose and cellulose acetate; (4) powdered tragacanth; (5) malt; (6) gelatin; (7) lubricants such as magnesium stearate, sodium lauryl sulfate and talc; (8) excipients such as coconut oil and suppository waxes; (9) oils such as peanut oil, cottonseed oil, safflower oil, sesame oil, olive oil, corn oil and soybean oil; (10) glycols such as propylene glycol; (11) polyols such as glycerin, sorbitol, mannitol and polyethylene glycol (PEG); (12) esters such as ethyl oleate and ethyl laurate; (13) agar; (14) buffering agents such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide; (15) alginic acid; (16) pyrogen-free water; (17) isotonic saline solution; (18) Ringer's solution; (19) ethyl alcohol; (20) pH buffered solutions; (21) polyesters, polycarbonates and/or polyanhydrides; (22) bulking agents such as polypeptides and amino acids (23) serum components such as serum albumin, HDL and LDL; (22) C 2 -C 12 alcohols such as ethanol; and (23) other non-toxic compatible substances used in pharmaceutical preparations. Wetting agents, colorants, separating agents, coating agents, sweeteners, flavors, flavors, preservatives, and antioxidants may also be present in the formulation. Terms such as "excipient", "carrier", "pharmaceutically acceptable carrier" and the like are used interchangeably herein.

[514] Выражение «терапевтически эффективное количество», употребляемое в данном документе в отношении популяции клеток, означает, что количество соответствующих клеток в популяции клеток, например, клеток SC-β или зрелых панкреатических β-клеток, или композиции, содержащей клетки SC-β согласно настоящему изобретению, эффективно в смысле оказания желаемого терапевтического действия по меньшей мере в субпопуляции клеток в организме животного при рациональном соотношении благоприятный эффект/риск применимо к любому виду лечения. Например, это такое количество популяции клеток SC-β, вводимое субъекту, которого достаточно, чтобы привести к статистически значимому, выявляемому изменению по меньшей мере одного симптома диабета 1 типа, 1,5 типа или 2 типа, такого как уровень гликозилированного гемоглобина, уровень глюкозы в крови натощак, гипоинсулинемия и т.д. Способы определения терапевтически эффективного количества хорошо известны специалистам в данной области техники. В общем случае терапевтически эффективное количество может варьироваться в зависимости от истории болезни субъекта, возраста, состояния, пола, а также степени тяжести и типа патологического состояния субъекта и введения других фармацевтически активных агентов.[514] The expression "therapeutically effective amount" as used herein in relation to a population of cells means that the number of appropriate cells in a population of cells, for example, SC-β cells or mature pancreatic β-cells, or a composition containing SC-β cells according to the present invention, is effective in the sense of producing the desired therapeutic effect in at least a subpopulation of cells in the body of the animal with a rational benefit/risk ratio applicable to any type of treatment. For example, this is an amount of a population of SC-β cells administered to a subject that is sufficient to result in a statistically significant, detectable change in at least one symptom of type 1, type 1.5, or type 2 diabetes, such as glycated hemoglobin level, glucose level fasting blood, hypoinsulinemia, etc. Methods for determining a therapeutically effective amount are well known to those skilled in the art. In general, the therapeutically effective amount may vary depending on the subject's medical history, age, condition, sex, as well as the severity and type of the subject's condition and the administration of other pharmaceutically active agents.

[515] Употребляемый в данном документе термин «вводить» относится к внесению композиции в организм субъекта способом или путем, который приводит по меньшей мере к частичной локализации композиции в необходимом месте организма таким образом, чтобы был произведен необходимый эффект. Описанное в данном документе соединение или композицию можно вводить любым подходящим способом, известным в данной области техники, включая, но не ограничиваясь этим, пероральный или парентеральный пути, включая внутривенное, внутримышечное, подкожное, трансдермальное, дыхательное (аэрозольное), ингаляционное, назальное, ректальное и местное (включая буккальное и подъязычное) введение.[515] As used herein, the term "administer" refers to introducing a composition into a subject's body in a manner or manner that results in at least partial localization of the composition at the desired location in the body so that the desired effect is produced. The compound or composition described herein may be administered by any suitable route known in the art, including, but not limited to, oral or parenteral routes, including intravenous, intramuscular, subcutaneous, transdermal, respiratory (aerosol), inhalation, nasal, rectal and topical (including buccal and sublingual) administration.

[516] Типовые режимы введения включают, но не ограничиваются этим, инъекцию, инфузию, инсталляцию, ингаляцию или проглатывание. «Инъекция» включает, без ограничений, внутривенную, внутримышечную, внутриартериальную, интратекальную, интравентрикулярную, интракапсулярную, внутриглазную, интракардиальную, интрадермальную, внутрибрюшинную, транстрахеальную, подкожную, внутрикожную, внутрисуставную, субкапсулярную, субарахноидальную, интраспинальную, интрацереброспинальную и внутригрудинную инъекцию и инфузию. В предпочтительных вариантах реализации изобретения композиции вводят путем внутривенной инфузии или инъекции.[516] Typical modes of administration include, but are not limited to, injection, infusion, installation, inhalation, or ingestion. "Injection" includes, without limitation, intravenous, intramuscular, intraarterial, intrathecal, intraventricular, intracapsular, intraocular, intracardiac, intradermal, intraperitoneal, transtracheal, subcutaneous, intradermal, intraarticular, subcapsular, subarachnoid, intraspinal, intracerebrospinal, and intrasternal injection and infusion. In preferred embodiments, the compositions are administered by intravenous infusion or injection.

[517] Под «лечением», «предотвращением» или «облегчением» заболевания или нарушения подразумевается задержка или предотвращения начала такого заболевания или нарушения, обращение, смягчение, облегчение, подавление, замедление или остановка прогрессирования, усугубления или ухудшения прогрессирования или тяжести патологического состояния, связанных с таким заболеванием или нарушением. В одном варианте реализации изобретения происходит смягчение симптомов заболевания или нарушения по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 20%, по меньшей мере на 30%, по меньшей мере на 40% или по меньшей мере на 50%.[517] By "treating", "preventing" or "alleviating" a disease or disorder is meant delaying or preventing the onset of such disease or disorder, reversing, alleviating, alleviating, suppressing, slowing or stopping the progression, aggravating or aggravating the progression or severity of a condition, associated with such disease or disorder. In one embodiment, the symptoms of the disease or disorder are alleviated by at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, or at least fifty%.

[518] Лечение диабета определяют стандартными медицинскими способами. Целью лечения диабета является снижение уровня сахара до уровня, настолько близкого к нормальному, насколько это возможно в рамках безопасности. Обычно поставленными целями являются 80-120 миллиграммов на децилитр (мг/дл) натощак и 100-140 мг/дл перед сном. Конкретный лечащий врач может ставить перед пациентом разные цели в зависимости от других факторов, например, от того, как часто у пациента наблюдается гипогликемическая реакция. Применяемые медицинские исследования включают исследования крови и мочи пациента для определения уровня сахара в крови, исследования уровня гликозилированного гемоглобина (HbA1c; измерение среднего уровня глюкозы в крови за последние 2-3 месяца, нормальный диапазон которого составляет 4-6%), исследования уровней холестерина и жира, а также исследования уровня белка в моче. Такие исследования являются стандартными исследованиями, известными специалистам в данной области техники (смотрите, например, American Diabetes Association, 1998). Успешную программу лечения также можно определить, уменьшив количество пациентов в программе, имеющих осложнения, связанные с диабетом, например, заболевания глаз, заболевание почек или нервные заболевания.[518] Treatment of diabetes is determined by standard medical methods. The goal of diabetes treatment is to bring your blood sugar levels as close to normal as possible within safety limits. Typically goals are 80-120 milligrams per deciliter (mg/dL) on an empty stomach and 100-140 mg/dL at bedtime. A particular physician may set different goals for the patient depending on other factors, such as how often the patient has a hypoglycemic reaction. Medical tests used include testing the patient's blood and urine to determine blood sugar levels, testing glycated hemoglobin (HbA1c; measuring the average blood glucose level over the past 2-3 months, with a normal range of 4-6%), testing cholesterol levels, and fat, as well as a study of the level of protein in the urine. Such studies are standard studies known to those skilled in the art (see, for example, American Diabetes Association, 1998). A successful treatment program can also be determined by reducing the number of patients in the program who have complications associated with diabetes, such as eye disease, kidney disease, or nerve disease.

[519] Задержка начала диабета у субъекта относится к задержке появления по меньшей мере одного симптома диабета, например, гипергликемии, гипоинсулинемии, диабетической ретинопатии, диабетической нефропатии, слепоты, потери памяти, почечной недостаточности, сердечно-сосудистого заболевания (включая ишемическую болезнь сердца, заболевание периферических артерий, цереброваскулярное заболевание, атеросклероз и повышенное кровяное давление), невропатии, вегетативной дисфункции, гипергликемической гиперосмолярной комы или их комбинаций, по меньшей мере на 1 неделю, по меньшей мере на 2 недели, по меньшей мере на 1 месяц, по меньшей мере на 2 месяца, по меньшей мере на 6 месяцев, по меньшей мере на 1 год, по меньшей мере на 2 года, по меньшей мере на 5 лет, по меньшей мере на 10 лет, по меньшей мере на 20 лет, по меньшей мере на 30 лет, по меньшей мере на 40 лет и более, и может включать всю продолжительность жизни субъекта.[519] Delaying the onset of diabetes in a subject refers to delaying the onset of at least one symptom of diabetes, for example, hyperglycemia, hypoinsulinemia, diabetic retinopathy, diabetic nephropathy, blindness, memory loss, kidney failure, cardiovascular disease (including coronary heart disease, peripheral arterial disease, cerebrovascular disease, atherosclerosis, and high blood pressure), neuropathy, autonomic dysfunction, hyperglycemic hyperosmolar coma, or combinations thereof, for at least 1 week, at least 2 weeks, at least 1 month, at least 2 months At least 6 months At least 1 year At least 2 years At least 5 years At least 10 years At least 20 years At least 30 years, at least 40 years or more, and may include the entire lifespan of the subject.

[520] В определенных вариантах реализации изобретения субъект является млекопитающим, например, приматом, например, человеком. Термины «пациент» и «субъект» взаимозаменяемо употребляются в данном документе. Предпочтительно субъект является млекопитающим. Млекопитающее может являться человеком, обезьяной, мышью, крысой, собакой, кошкой, лошадью или коровой, но не ограничивается этими примерами. Отличные от людей млекопитающие могут быть преимущественно использованы в качестве субъектов, которые представляют животные модели диабета 1 типа, диабета 2 типа, сахарного диабета или преддиабетических состояний. Кроме того, описанные в данном документе способы можно применять для лечения одомашненных животных и/или домашних животных. Субъектом может быть самец или самка. Субъектом может быть тот, у кого ранее были диагностированы или выявлены диабет (например, 1 типа или 2 типа), одно или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетическое состояние и, необязательно, кто ранее проходил лечение от диабета, одного или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетического состояния. Субъектом также может быть тот, кто не страдает от диабета или преддиабетического состояния. Субъектом также может быть тот, у кого были диагностированы или выявлены диабет, одно или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетическое состояние, но кто демонстрировал улучшение в отношении известных факторов риска диабета в результате получения одного или более видов лечения диабета, одного или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетического состояния. В альтернативном варианте субъектом также может быть тот, у кого ранее не были диагностированы диабет, одно или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетическое состояние. Например, субъектом может быть тот, кто демонстрирует наличие одного или более факторов риска диабета, осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетического состояния, или субъект, который не демонстрирует факторов риска диабета, или субъект, бессимптомный в отношении диабета, одного или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетического состояния. Субъектом также может быть тот, кто страдает или подвержен риску возникновения диабета или преддиабетического состояния. Субъектом также может быть тот, у кого были диагностированы или выявлены одно или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетическое состояние по определению данного документа, или, в альтернативном варианте, субъектом может быть тот, у кого не были ранее диагностированы или выявлены одно или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетическое состояние.[520] In certain embodiments of the invention, the subject is a mammal, such as a primate, such as a human. The terms "patient" and "subject" are used interchangeably herein. Preferably the subject is a mammal. The mammal may be a human, monkey, mouse, rat, dog, cat, horse, or cow, but is not limited to these examples. Non-human mammals can advantageously be used as subjects that represent animal models of type 1 diabetes, type 2 diabetes, diabetes mellitus, or pre-diabetic conditions. In addition, the methods described herein can be used to treat domesticated animals and/or companion animals. The subject may be male or female. The subject may be someone who has previously been diagnosed or diagnosed with diabetes (e.g., type 1 or type 2), one or more complications associated with diabetes, or a pre-diabetic condition, and optionally who has previously been treated for diabetes, one or more complications. associated with diabetes, or a pre-diabetic condition. The subject may also be someone who is not suffering from diabetes or a pre-diabetic condition. A subject may also be someone who has been diagnosed or identified with diabetes, one or more diabetes-related complications, or a pre-diabetic condition, but who has demonstrated improvement in known risk factors for diabetes as a result of receiving one or more diabetes treatments, one or more complications associated with diabetes, or a pre-diabetic condition. Alternatively, the subject may also be one who has not previously been diagnosed with diabetes, one or more complications associated with diabetes, or a pre-diabetic condition. For example, a subject may be one who demonstrates the presence of one or more risk factors for diabetes, complications associated with diabetes, or a pre-diabetic condition, or a subject who does not demonstrate risk factors for diabetes, or a subject asymptomatic for diabetes, one or more complications, associated with diabetes, or pre-diabetic condition. The subject may also be one who suffers from or is at risk of developing diabetes or a pre-diabetic condition. A subject may also be one who has been diagnosed or identified with one or more diabetes-related complications or a pre-diabetic condition as defined herein, or alternatively, a subject may be one who has not previously been diagnosed or identified with one or more more complications associated with diabetes, or a pre-diabetic condition.

[521] Употребляемое в данном документе выражение «субъект, нуждающийся в клетках SC-β» относится к субъекту, у которого диагностирован или выявлен, или который подвержен риску развития диабета (например, 1 типа, 1,5 типа или 2 типа), одного или более осложнений, связанных с диабетом, или преддиабетического состояния.[521] As used herein, "a subject in need of SC-β cells" refers to a subject who is diagnosed or identified with or at risk of developing diabetes (e.g., type 1, type 1.5, or type 2), one or more complications associated with diabetes, or a pre-diabetic condition.

[522] Субъекта, нуждающегося в популяции клеток SC-β, можно определить при помощи любых способов, применяемых для диагностирования диабета. Например, диабет 1 типа можно диагностировать при помощи теста на гликозилированный гемоглобин (А1С), теста на случайный уровень глюкозы в крови и/или теста на уровень глюкозы в крови натощак. Параметры диагностирования диабета известны в данной области техники и без проблем доступны специалистам в данной области техники.[522] A subject in need of a population of SC-β cells can be determined using any of the methods used to diagnose diabetes. For example, type 1 diabetes can be diagnosed with a glycosylated hemoglobin (A1C) test, a random blood glucose test, and/or a fasting blood glucose test. Diagnosis parameters for diabetes are known in the art and readily available to those skilled in the art.

[523] В некоторых вариантах реализации изобретения способы согласно изобретению дополнительно включают отбор субъекта, который нуждается в дополнительных клетках SC-β. Субъекта, нуждающегося в популяции клеток SC-β, можно выбрать на основании представленных симптомов, таких как симптомы диабета 1 типа, 1,5 типа или 2 типа. Типовые симптомы диабета включают, но не ограничиваются этим, повышенную жажду (полидипсию), частое мочеиспускание (полиурию), повышенное чувство голода (полифагию), повышенную утомляемость, потерю массы, гипергликемию, низкие уровни инсулина, высокое содержание сахара в крови (например, уровни сахара, превышающие 250 мг, превышающие 300 мг), наличие кетонов в моче, утомляемость, сухую и/или раздраженную кожу, нечеткость зрения, медленно заживающие порезы и раны, большее, чем обычно, количество инфекционных заболеваний, онемение и покалывание в стопах, диабетическую ретинопатию, диабетическую нефропатию, слепоту, потерю памяти, почечную недостаточность, сердечно-сосудистое заболевание (включая ишемическую болезнь сердца, заболевание периферических артерий, цереброваскулярное заболевание, атеросклероз и повышенное кровяное давление), невропатию, вегетативную дисфункцию, гипергликемическую гиперосмолярную кому или их комбинации.[523] In some embodiments, the methods of the invention further comprise selecting a subject in need of additional SC-β cells. A subject in need of a population of SC-β cells can be selected based on the symptoms presented, such as symptoms of type 1, type 1.5, or type 2 diabetes. Typical symptoms of diabetes include, but are not limited to, increased thirst (polydipsia), frequent urination (polyuria), increased hunger (polyphagia), increased fatigue, weight loss, hyperglycemia, low insulin levels, high blood sugar (e.g., levels sugars greater than 250 mg, greater than 300 mg), urinary ketones, fatigue, dry and/or irritated skin, blurred vision, slow-healing cuts and wounds, more infections than usual, numbness and tingling in the feet, diabetic retinopathy, diabetic nephropathy, blindness, memory loss, renal failure, cardiovascular disease (including ischemic heart disease, peripheral arterial disease, cerebrovascular disease, atherosclerosis, and high blood pressure), neuropathy, autonomic dysfunction, hyperglycemic hyperosmolar coma, or combinations thereof.

[524] В некоторых вариантах реализации изобретения композиция, содержащая популяцию клеток SC-β для введения субъекту, может дополнительно содержать фармацевтически активный агент, например, такой как известные в данной области техники агенты для лечения диабета или агенты, обладающие гипогликемической активностью, например, ингибиторы дипептидилпептидазы 4 (DPP-4) (например, алоглиптин, линаглиптин, саксаглиптин, ситаглиптин, вилдаглиптин и берберин), бигуаниды (например, метформин, буформин и фенформин), модуляторы рецептора, активируемого пролифератором пероксисом (PPAR), такие как тиазолидиндионы (TZD) (например, пиоглитазон, ривоглитазон, розиглитазон и троглитазон), двойные агонисты PPAR (например, алеглитазар, мураглитазар и тезаглитазар), сульфонилмочевины (например, ацетогексамид, карбутамид, хлорпропамид, гликлазид, толбутамид, толазамид, глибенкламид (глибурид), глипизид, гликуидон, гликлопирамид и глимепирид), меглитиниды («глиниды») (например, натеглинид, репаглинид и митиглинид), глюкагон-подобный пептид-1 (GLP-1) и его аналоги (например, эксендин-4, эксенатид, лираглутид, альбиглютид), инсулин и аналоги инсулина (например, инсулин лизпро, инсулин аспарт, инсулин глулизин, инсулин гларгин, инсулин детемир, эксубера и НПХ-инсулин), ингибиторы альфа-глюкозидазы (например, акарбоза, миглитол и воглибоза), аналоги амилина (например прамлинтид), ингибиторы натрий-зависимого котранспортера глюкозы Т2 (SGLT Т2) (например, дапаглифлозин, ремоглифлозин и серглифлозин) и другие (например, бенфлуорекс и толрестат).[524] In some embodiments, a composition comprising a population of SC-β cells to be administered to a subject may further comprise a pharmaceutically active agent, such as those known in the art for the treatment of diabetes or agents having hypoglycemic activity, such as inhibitors dipeptidyl peptidases 4 (DPP-4) (eg, alogliptin, linagliptin, saxagliptin, sitagliptin, vildagliptin, and berberine), biguanides (eg, metformin, buformin, and phenformin), peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) modulators such as thiazolidinediones (TZD) (eg, pioglitazone, rivoglitazone, rosiglitazone, and troglitazone), dual PPAR agonists (eg, aleglitazar, muraglitazar, and tezaglitazar), sulfonylureas (eg, acetohexamide, carbutamide, chlorpropamide, gliclazide, tolbutamide, tolazamide, glibenclamide (glyburide), glipizide, gliquidone, glycopyramide and glimepiride), meglitinides (“glinides”) (for example, nateglinide, repaglinide, and miti glinide), glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and its analogs (eg, exendin-4, exenatide, liraglutide, albiglutide), insulin and insulin analogs (eg, insulin lispro, insulin aspart, insulin glulisine, insulin glargine, insulin detemir, Exubera, and NPH insulin), alpha-glucosidase inhibitors (eg, acarbose, miglitol, and voglibose), amylin analogs (eg, pramlintide), sodium-dependent glucose cotransporter T2 (SGLT T2) inhibitors (eg, dapagliflozin, remogliflozin, and sergliflozin ) and others (for example, benfluorex and tolrestat).

[525] При диабете 1 типа происходит нежелательное разрушение β-клеток вследствие непрерывного аутоиммунного ответа. Следовательно, этот аутоиммунный ответ можно ослабить, применяя соединения, которые подавляют или блокируют такой аутоиммунный ответ. В некоторых вариантах реализации изобретения композиция, содержащая популяцию клеток SC-β для введения субъекту, может дополнительно содержать фармацевтически активный агент, который является модулятором иммунного ответа. Употребляемый в данном документе термин «модулятор иммунного ответа» относится к соединению (например, небольшой молекуле, антителу, пептиду, нуклеиновой кислоте или реагенту для генной терапии), которое подавляет аутоиммунный ответ у субъекта. Не ограничиваясь теорией, можно сказать, что модулятор иммунного ответа подавляет аутоиммунный ответ путем подавления активности, активации или экспрессии воспалительных цитокинов (например, ИЛ-12, ИЛ-23 или ИЛ-27) или STAT-4. Типовые модуляторы иммунного ответа включают, но не ограничиваются этим, представителей группы, состоящей из лизофиллина (LSF) и аналогов и производных LSF, описанных в патенте США №6774130, содержание которого в полном объеме включено в данный документ посредством ссылки.[525] In type 1 diabetes, unwanted destruction of β-cells occurs due to a continuous autoimmune response. Therefore, this autoimmune response can be attenuated by the use of compounds that suppress or block such an autoimmune response. In some embodiments, a composition comprising a population of SC-β cells to be administered to a subject may further comprise a pharmaceutically active agent that is an immune response modulator. As used herein, the term "immune response modulator" refers to a compound (eg, small molecule, antibody, peptide, nucleic acid, or gene therapy reagent) that suppresses an autoimmune response in a subject. Without being limited by theory, it can be said that the immune response modulator suppresses the autoimmune response by suppressing the activity, activation or expression of inflammatory cytokines (for example, IL-12, IL-23 or IL-27) or STAT-4. Exemplary immune response modulators include, but are not limited to, members of the group consisting of lysophyllin (LSF) and LSF analogues and derivatives described in US Pat. No. 6,774,130, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

[526] Композицию, содержащую клетки SC-β, можно вводить субъекту в одно время или в разное время с введением фармацевтически активного агента или содержащей его композиции. При введении в разное время композиции, содержащие популяцию клеток SC-β и/или фармацевтически активный агент для введения субъекту, можно вводить в течении 5 минут, 10 минут, 20 минут, 60 минут, 2 часов, 3 часов, 4, часов, 8 часов, 12 часов, 24 часов после введения другого. Если композиции, содержащие популяцию клеток SC-β, и композицию, содержащую фармацевтически активный агент, вводят в разных фармацевтических композициях, путь введения может быть разным. В некоторых вариантах реализации изобретения субъекту вводят композицию, содержащую клетки SC-β. В других вариантах реализации изобретения субъекту вводят композицию, содержащую фармацевтически активный агент. В другом варианте реализации изобретения субъекту вводят композиции, содержащие популяцию клеток SC-β, смешанных с фармацевтически активным агентом. В другом варианте реализации изобретения субъекту вводят композицию, содержащую популяцию клеток SC-β, и композицию, содержащую фармацевтически активный агент, при этом введение происходит практически в одно время или последовательно друг за другом.[526] A composition containing SC-β cells can be administered to a subject at the same time or at different times with the introduction of a pharmaceutically active agent or composition containing it. When administered at different times, compositions containing a population of SC-β cells and/or a pharmaceutically active agent for administration to a subject may be administered over 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 60 minutes, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 8 hours. hours, 12 hours, 24 hours after the introduction of another. If the compositions containing the SC-β cell population and the composition containing the pharmaceutically active agent are administered in different pharmaceutical compositions, the route of administration may be different. In some embodiments of the invention, the subject is administered a composition containing SC-β cells. In other embodiments of the invention, the subject is administered a composition containing a pharmaceutically active agent. In another embodiment, the subject is administered compositions containing a population of SC-β cells admixed with a pharmaceutically active agent. In another embodiment of the invention, a composition containing a population of SC-β cells and a composition containing a pharmaceutically active agent are administered to the subject, with the introduction occurring at approximately the same time or sequentially one after the other.

[527] Токсичность и терапевтическую эффективность введения композиций, содержащих популяцию клеток SC-β, можно определить при помощи стандартных фармацевтических процедур в клеточных культурах или на экспериментальных животных, например, чтобы определить LD50 (дозу, летальную для 50% популяции) и ED50 (дозу, терапевтически эффективную для 50% популяции). Предпочтительными являются композиции, содержащие популяцию клеток SC-β, которые демонстрируют высокие терапевтические индексы.[527] The toxicity and therapeutic efficacy of administration of compositions containing a population of SC-β cells can be determined using standard pharmaceutical procedures in cell cultures or in experimental animals, for example, to determine the LD50 (dose lethal to 50% of the population) and ED50 (dose , therapeutically effective for 50% of the population). Compositions containing a population of SC-β cells that exhibit high therapeutic indices are preferred.

[528] Количество композиции, содержащей популяцию клеток SC-β, можно протестировать на нескольких общеизвестных животных моделях.[528] The number of compositions containing a population of SC-β cells can be tested in several well-known animal models.

[529] Не страдающая ожирением диабетические (NOD) мышь несет генетический дефект, который приводит к инсулиту, проявляющемуся в возрасте нескольких недель (Yoshida et al., Rev. Immunogenet. 2:140, 2000). У 60-90% самок через 20-30 недель развивается сахарный клинический диабет. Иммунная патология аналогична той, которая наблюдается при I типе диабета у человека. Другими моделями диабета I типа служат мыши, несущие трансгенные мутации и мутации, связанные с генным нокаутом (Wong et al., Immunol. Rev. 169:93, 1999). Недавно в Lenzen et al. (Diabetologia 44:1189, 2001) сообщалось о крысиной модели спонтанного диабета I типа. Также у мышей можно индуцировать гипергликемию (>500 мг глюкозы/дл) путем проведения единичной внутрибрюшинной инъекции стрептозотоцина (Soria et al., Diabetes 49:157, 2000) или путем последовательного применения низких доз стрептозотоцина (Ito et al., Environ. Toxicol. Pharmacol. 9:71, 2001). Чтобы исследовать эффективность имплантированных островковых клеток, у мышей отслеживают возвращение глюкозы до нормальных уровней (<200 мг/дл).[529] Non-obese diabetic (NOD) mice carry a genetic defect that results in insulitis manifesting at a few weeks of age (Yoshida et al., Rev. Immunogenet. 2:140, 2000). In 60-90% of females, clinical diabetes mellitus develops after 20-30 weeks. Immune pathology is similar to that observed in type I diabetes in humans. Other models of type I diabetes are mice carrying transgenic and knockout mutations (Wong et al., Immunol. Rev. 169:93, 1999). Recently in Lenzen et al. (Diabetologia 44:1189, 2001) a rat model of spontaneous type I diabetes has been reported. Hyperglycemia (>500 mg glucose/dl) can also be induced in mice by a single intraperitoneal injection of streptozotocin (Soria et al., Diabetes 49:157, 2000) or by sequential application of low doses of streptozotocin (Ito et al., Environ. Toxicol. Pharmacol 9:71, 2001). To investigate the efficacy of implanted islets, mice are monitored for glucose to return to normal levels (<200 mg/dl).

[530] Более крупные животные являются хорошей моделью для исследования осложнений при хронической гипергликемии. Собакам можно привить инсулиновую зависимость путем удаления поджелудочной железы (J. Endocrinol. 158:49, 2001) или кормлением галактозой (Kador et al., Arch. Opthalmol. 113:352, 1995). Также существует наследственная модель диабета I типа у собак кеесхондов (Am. J. Pathol. 105:194, 1981). Одна из первых работ с собачьей моделью (Banting et al., Can. Med. Assoc. J. 22:141, 1922) привела к тому, что в феврале 1925 года два канадца совершили длительное океанское путешествие в Стокгольм.[530] Larger animals are a good model for studying the complications of chronic hyperglycemia. Dogs can be made insulin dependent by pancreas removal (J. Endocrinol. 158:49, 2001) or by feeding galactose (Kador et al., Arch. Opthalmol. 113:352, 1995). There is also a hereditary model for type I diabetes in Keeshond dogs (Am. J. Pathol. 105:194, 1981). One of the earliest works with the canine model (Banting et al., Can. Med. Assoc. J. 22:141, 1922) resulted in two Canadians making a long ocean voyage to Stockholm in February 1925.

[531] В качестве иллюстрации, пробное исследование можно провести путем имплантации клеток SC-β в организм следующих животных: а) недиабетических бестимусных (дефицитных в отношении Т-клеток) мышей; b) бестимусных мышей с индуцированным обработкой стрептозотоцином диабетом; и с) бестимусных мышей в процессе регенерации островков после частичной резекции поджелудочной железы. Количество трансплантированных клеток эквивалентно ~1000-2000 нормальных человеческих β-клеток, имплантированных под почечную капсулу, в печень или в поджелудочную железу. В случае недиабетических мышей конечными точками могут быть оценка выживаемости трансплантата (по результатам гистологического исследования) и определение выработки инсулина методами биохимического анализа, RIA, ELISA и иммуногистохимии. Для обработанных стрептозотоцином животных и животных с частичной резекцией поджелудочной железы также можно проводить оценку выживаемости, метаболической регуляции (глюкозы в крови) и увеличения массы.[531] By way of illustration, a pilot study can be carried out by implanting SC-β cells in the body of the following animals: a) non-diabetic athymic (deficient in relation to T-cells) mice; b) athymic mice with streptozotocin treatment-induced diabetes; and c) Nude mice during islet regeneration after partial pancreatic resection. The number of transplanted cells is equivalent to ~ 1000-2000 normal human β-cells implanted under the renal capsule, in the liver or in the pancreas. In the case of non-diabetic mice, endpoints may be graft survival (by histology) and insulin production by chemistry, RIA, ELISA, and immunohistochemistry. For streptozotocin-treated animals and animals with partial pancreatic resection, survival, metabolic regulation (blood glucose) and weight gain can also be assessed.

[532] В некоторых вариантах реализации изобретения данные, полученные после анализа клеточной культуры и в животных исследованиях, можно использовать при подборе диапазона дозировок для применения на людях. Дозировка таких соединений предпочтительно соответствует диапазону циркулирующих концентраций, который включает ED50 с низкой или отсутствующей токсичностью. Дозировка может варьироваться в пределах этого диапазона в зависимости от применяемой дозировочной формы и пути введения.[532] In some embodiments of the invention, data obtained after analysis of cell culture and in animal studies can be used in the selection of a range of dosages for use in humans. The dosage of such compounds preferably corresponds to a range of circulating concentrations that includes an ED50 with little or no toxicity. The dosage may vary within this range depending on the dosage form used and the route of administration.

[533] Терапевтически эффективную дозу композиции, содержащей популяцию клеток SC-β, также можно изначально оценить при помощи анализа клеточных культур. Дозу можно определить на животных моделях in vivo, чтобы достичь секреции инсулина в соответствующей концентрации в ответ на уровень циркулирующей глюкозы в плазме крови. В альтернативном варианте действие любой конкретной дозировки можно отслеживать при помощи подходящего метода биоанализа.[533] A therapeutically effective dose of a composition containing a population of SC-β cells can also be initially estimated using cell culture analysis. The dose can be determined in in vivo animal models to achieve insulin secretion at an appropriate concentration in response to circulating plasma glucose levels. Alternatively, the effect of any particular dosage can be monitored using an appropriate bioassay method.

[534] Для принятия решений в отношении длительности и частоты лечения врачи-специалисты, как правило, отслеживают состояние субъектов, чтобы определить, оказывает ли лечение благоприятное терапевтической воздействие, и чтобы определить, нужно ли уменьшить или увеличить дозировку, уменьшить или увеличить частоту введения, прервать лечение, продолжить лечение или внести другие изменения в схему лечения. Режим дозирования может варьироваться от одного раза в неделю до ежедневного в зависимости от количества клинических факторов, таких как чувствительность субъекта к полипептидам. Необходимое количество можно вводить за один раз или делить на дробные дозы, например, 2-4 дробные дозы, и вводить на протяжении определенного периода времени, например, через соответствующие интервалы на протяжении дня или в соответствии с другим режимом. Такие дробные дозы можно вводить в виде единичных дозировочных форм. В некоторых вариантах реализации изобретения введение является постоянным, например, одна или более доз ежедневно на протяжении периода, составляющего недели или месяцы. Примерами режимов дозирования является ежедневное введение, дважды в день, три раза в день или четыре или более раз в день на протяжении периода, составляющего 1 неделю, 2 недели, 3 недели, 4 недели, 1 месяц, 2 месяцы, 3 месяца, 4 месяца, 5 месяцев или 6 месяцев или более.[534] To make decisions regarding the duration and frequency of treatment, medical specialists typically monitor the condition of the subjects to determine whether the treatment has a beneficial therapeutic effect, and to determine whether to reduce or increase the dosage, reduce or increase the frequency of administration, interrupt treatment, continue treatment, or make other changes to the treatment regimen. The dosage regimen may vary from once a week to daily, depending on a number of clinical factors such as the subject's sensitivity to the polypeptides. The required amount can be administered at one time or divided into fractional doses, such as 2-4 fractional doses, and administered over a period of time, such as at appropriate intervals throughout the day or according to another regimen. Such fractional doses may be administered as unit dosage forms. In some embodiments of the invention, the introduction is constant, for example, one or more doses daily over a period of weeks or months. Examples of dosing regimens are daily, twice a day, three times a day, or four or more times a day over a period of 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 4 weeks, 1 month, 2 months, 3 months, 4 months. , 5 months or 6 months or more.

[535] В другом аспекте изобретения в способах предложено применение популяции клеток SC-β, как раскрыто в данном документе. В одном варианте реализации изобретения раскрытую в данном документе выделенную популяцию клеток SC-β можно применять для производства фармацевтической композиции для проведения трансплантации нуждающимся в лечении субъектам, например, субъекту, который болен или подвержен риску развития диабета, например, без ограничений, субъектам с наследственным или приобретенным диабетом. В одном варианте реализации изобретения выделенная популяция клеток SC-β может быть генетически модифицированной. В другом аспекте субъект может быть болен или подвержен риску возникновения диабета и/или метаболического нарушения. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытая в данном документе выделенная популяция клеток SC-β может быть аутологической и/или аллогенной. В некоторых вариантах реализации изобретения субъект является млекопитающим, а в других вариантах реализации изобретения млекопитающее является человеком.[535] In another aspect of the invention, the methods provide for the use of a population of SC-β cells as disclosed herein. In one embodiment of the invention, the isolated population of SC-β cells disclosed herein can be used to manufacture a pharmaceutical composition for transplantation to subjects in need of treatment, for example, a subject who is ill or at risk of developing diabetes, for example, without limitation, subjects with hereditary or acquired diabetes. In one embodiment, the isolated population of SC-β cells may be genetically modified. In another aspect, the subject may be ill or at risk for diabetes and/or a metabolic disorder. In some embodiments, the isolated population of SC-β cells disclosed herein may be autologous and/or allogeneic. In some embodiments, the subject is a mammal, and in other embodiments, the mammal is a human.

[536] Применение раскрытой в данном документе выделенной популяции клеток SC-β обладает преимуществами по сравнению с существующими способами, так как популяция клеток SC-β может быть дифференцирована из инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников, полученных из стволовых клеток, например, клеток iPS, полученных или собранных у субъекта, которому вводят выделенную популяцию клеток SC-β. Это является огромным преимуществом, так как обеспечивает возобновляемый источник клеток SC-β, который может быть дифференцирован из стволовых клеток в инсулин-позитивные эндокринные клетки известными специалисту в данной области техники способами, а затем дополнительно дифференцирован описанными в данном документе способами в панкреатические β-подобные клетки или клетки, обладающие характеристиками панкреатических β-клеток, для трансплантации в организм субъекта, в частности, в значительной степени чистую популяцию зрелых панкреатических β-подобных клеток, которые не несут риски и ограничения клеток, полученных из других систем.[536] The use of the isolated population of SC-β cells disclosed herein has advantages over existing methods, since the population of SC-β cells can be differentiated from insulin-positive endocrine cells or their progenitors derived from stem cells, e.g. iPS obtained or collected from a subject who is injected with an isolated population of SC-β cells. This is a huge advantage as it provides a renewable source of SC-β cells that can be differentiated from stem cells into insulin-positive endocrine cells by methods known to those skilled in the art, and then further differentiated by methods described herein into pancreatic β-like cells. cells or cells having the characteristics of pancreatic β-cells for transplantation into a subject, in particular a substantially pure population of mature pancreatic β-like cells that do not bear the risks and limitations of cells derived from other systems.

[537] В другом варианте реализации изобретения выделенную популяцию клеток SC-β (например, зрелых панкреатических β-клеток или β-подобных клеток) можно применять в качестве моделей для изучения свойств дифференцировки в инсулин-вырабатывающие клетки, например, в панкреатические β-клетки или панкреатические β-подобные клетки, или путей развития клеток энтодермального происхождения в панкреатические β-клетки.[537] In another embodiment, an isolated population of SC-β cells (e.g., mature pancreatic β-cells or β-like cells) can be used as models to study differentiation properties into insulin-producing cells, such as pancreatic β-cells. or pancreatic β-like cells, or developmental pathways of cells of endodermal origin into pancreatic β-cells.

[538] В некоторых вариантах реализации изобретения инсулин-позитивные эндокринные клетки или клетки SC-β могут быть генетически сконструированы так, чтобы содержать маркеры, функционально связанные с промоторами, которые экспрессируются в случае экспрессии или секреции маркера, например, маркер может быть функционально связан с инсулиновым промотором и, таким образом, экспрессия маркера происходит, когда инсулин-позитивные эндокринные клетки или их предшественники дифференцируются в клетки SC-β, которые экспрессируют и секретируют инсулин. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β можно применять в качестве модели для изучения пути дифференцировки клеток, которые дифференцируются в островковые β-клетки или панкреатические β-подобные клетки.[538] In some embodiments, insulin-positive endocrine cells or SC-β cells can be genetically engineered to contain markers operably linked to promoters that are expressed when the marker is expressed or secreted, for example, the marker can be operably linked to insulin promoter and thus marker expression occurs when insulin-positive endocrine cells or their progenitors differentiate into SC-β cells that express and secrete insulin. In some embodiments, a population of SC-β cells can be used as a model for studying the differentiation pathway of cells that differentiate into islet β cells or pancreatic β-like cells.

[539] В других вариантах реализации изобретения инсулин-вырабатывающие глюкозочувствительные клетки можно применять в качестве моделей для изучения роли островковых β-клеток в поджелудочной железе и в развитии диабета и метаболических нарушений. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут принадлежать нормальному субъекту или субъекту, который несет мутацию и/или полиморфизм (например, в гене Pdx1, который приводит к инсулиннезависимому сахарному диабету с ранним началом (NIDDM), а также сахарному диабету взрослого типа у молодых 4 типа (MODY4), что может быть использовано для выявления небольших молекул и других терапевтических агентов, которые можно применять для лечения субъектов с диабетом, несущих мутацию или полиморфизм в Pdx1. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут быть генетически сконструированы так, чтобы исправить полиморфизм в гене Pdx1 перед введением субъекту при проведении терапевтического лечения субъекта с диабетом. В некоторых вариантах реализации изобретения клетки SC-β могут быть генетически сконструированы так, чтобы нести мутацию и/или полиморфизм.[539] In other embodiments of the invention, insulin-producing glucose-responsive cells can be used as models to study the role of islet β-cells in the pancreas and in the development of diabetes and metabolic disorders. In some embodiments, the SC-β cells may be from a normal subject or a subject that carries a mutation and/or polymorphism (e.g., in the Pdx1 gene that results in non-insulin-dependent early-onset diabetes mellitus (NIDDM) as well as adult-onset diabetes mellitus in juvenile type 4 (MODY4), which can be used to identify small molecules and other therapeutic agents that can be used to treat subjects with diabetes carrying a mutation or polymorphism in Pdx1.In some embodiments, SC-β cells can be genetically engineered so to correct a polymorphism in the Pdx1 gene prior to administration to a subject for therapeutic treatment of a subject with diabetes In some embodiments, SC-β cells can be genetically engineered to carry the mutation and/or polymorphism.

[540] В одном варианте реализации изобретение относится к способу лечения диабета или метаболического нарушения у субъекта, включающему введение эффективного количества композиции, содержащей раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β, субъекту с диабетом и/или метаболическим нарушением. В дополнительном варианте реализации в изобретении предложен способ лечения диабета, включающий введение композиции, содержащей раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β, субъекту, который болен или подвержен повышенному риску развития диабета, в эффективном количестве, достаточном для выработки инсулина в ответ на повышенный уровень глюкозы в крови.[540] In one embodiment, the invention relates to a method of treating diabetes or a metabolic disorder in a subject, comprising administering an effective amount of a composition comprising the SC-β cell population disclosed herein to a subject with diabetes and/or a metabolic disorder. In a further embodiment, the invention provides a method of treating diabetes, comprising administering a composition comprising a population of SC-β cells disclosed herein to a subject who is ill or at increased risk of developing diabetes, in an effective amount sufficient to produce insulin in response to elevated levels. blood glucose.

[541] В одном варианте реализации вышеуказанных способов субъект является человеком, а раскрытая в данном документе популяция клеток SC-β представляет собой человеческие клетки. В некоторых вариантах реализации в изобретении предусматривается, что раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β вводят непосредственно в поджелудочную железу субъекта или вводят системным образом. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно вводить в любом подходящем месте организма субъекта, например, в капсуле в кровеносный сосуд или печень, или в любом подходящем месте, где введенная популяция клеток SC-β может секретировать инсулин в ответ на повышенный уровень глюкозы в крови.[541] In one embodiment of the above methods, the subject is a human, and the population of SC-β cells disclosed herein is human cells. In some embodiments, the invention contemplates that the population of SC-β cells disclosed herein is administered directly to the subject's pancreas or is administered systemically. In some embodiments, the SC-β cell population disclosed herein may be administered at any suitable site in the subject's body, such as in a capsule in a blood vessel or liver, or any suitable site where the administered SC-β cell population can secrete insulin into response to elevated blood glucose levels.

[542] Настоящее изобретение также относится к способу лечения субъекта с диабетом или метаболическим нарушением, которое возникает вследствие генетического дефекта, физической травмы, негативного воздействия окружающей среды или загрязнения воздуха, плохого состояния здоровья, ожирения и других факторов риска диабета, известных специалисту в данной области техники. Эффективность лечения субъекта, которому вводят композицию, содержащую популяцию клеток SC-β, можно отслеживать по клинически принятым критериям и тестам, которые включают, например, (i) тест на гликированный гемоглобин (А1С), который дает информацию по среднему уровню сахара в крови субъекта за последние два-три месяца на основании определения процентного содержания сахара крови, присоединенного к гемоглобину - белку-переносчику кислорода в красных кровяных тельцах. Чем выше уровень сахара в крови, тем больше присоединенного к гемоглобину сахара. Уровень А1С, составляющий 6,5 процентов и выше в двух отдельных пробах, указывает на наличие у субъекта диабета. Величина 6-6,5% дает основание предположить у субъекта наличие преддиабета. (ii) Случайный уровень сахара в крови. Образец крови берут у субъекта в случайно определенное время, а случайный уровень сахара в крови, составляющий 200 миллиграммов на децилитр (мг/дл) - 11,1 миллимолей на литр (ммоль/л) или выше, свидетельствует о наличии у субъекта диабета, (iii) Тест на уровень сахара в крови натощак. Образец крови берут у субъекта после ночного голодания. Уровень сахара в крови натощак, составляющий 70-99 мг/дл (3,9 и 5,5 ммоль/л), является нормальным. Если уровень сахара в крови субъекта натощак составляет 126 мг/дл (7 ммоль/л) или выше в двух отдельных пробах, субъект имеет диабет. Уровень сахара в крови натощак, составляющий от 100 до 125 мг/дл (от 5,6 до 6,9 ммоль/л), указывает на наличие у субъекта преддиабета. (iv) Пероральный тест толерантности к глюкозе. Образец крови берут у субъекта после того, как субъект голодал на протяжении по меньшей мере восьми часов или ночи и выпил после этого сахарный раствор, а уровень сахара в крови определяют через два часа. Уровень сахара в крови, составляющий менее 140 мг/дл (7,8 ммоль/л), является нормальным. Уровень сахара в крови, составляющий от 140 до 199 мг/дл (от 7,8 до 11 ммоль/л), считается преддиабетическим. Иногда это называется нарушением толерантности к глюкозе (IGT). Уровень сахара в крови, составляющий 200 мг/дл (11,1 ммоль/л) или выше, указывает на наличие у субъекта диабета.[542] The present invention also relates to a method of treating a subject with diabetes or a metabolic disorder that results from a genetic defect, physical injury, environmental or air pollution, ill health, obesity, and other risk factors for diabetes known to those skilled in the art. technology. Treatment efficacy in a subject administered a composition comprising a population of SC-β cells can be monitored by clinically accepted criteria and tests that include, for example, (i) the glycated hemoglobin (A1C) test, which provides information on the subject's mean blood sugar level. over the past two to three months based on the determination of the percentage of blood sugar attached to hemoglobin, the oxygen carrier protein in red blood cells. The higher the blood sugar level, the more sugar attached to hemoglobin. An A1C level of 6.5 percent or more in two separate samples indicates that the subject has diabetes. A value of 6-6.5% suggests that the subject has prediabetes. (ii) Random blood sugar. A blood sample is taken from the subject at a random time, and a random blood sugar level of 200 milligrams per deciliter (mg/dL) - 11.1 millimoles per liter (mmol/L) or higher is indicative of the subject having diabetes, ( iii) Fasting blood sugar test. A blood sample is taken from the subject after an overnight fast. Fasting blood sugar levels of 70-99 mg/dL (3.9 and 5.5 mmol/L) are normal. If the subject's fasting blood sugar is 126 mg/dL (7 mmol/L) or higher on two separate samples, the subject has diabetes. A fasting blood sugar level of 100 to 125 mg/dL (5.6 to 6.9 mmol/L) indicates that the subject has prediabetes. (iv) Oral glucose tolerance test. A blood sample is taken from the subject after the subject has been fasting for at least eight hours or overnight and has subsequently drunk a sugar solution, and the blood sugar level is determined two hours later. A blood sugar level of less than 140 mg/dL (7.8 mmol/L) is normal. A blood sugar level of 140 to 199 mg/dL (7.8 to 11 mmol/L) is considered pre-diabetic. This is sometimes called impaired glucose tolerance (IGT). A blood sugar level of 200 mg/dL (11.1 mmol/L) or higher indicates that the subject has diabetes.

[543] В некоторых вариантах реализации изобретения эффект от введения раскрытой в данном документе популяции клеток SC-β нуждающемуся в этом субъекту связан с улучшением переносимости физической нагрузки или других показателей качества жизни, а также снижением смертности. Эффект от клеточной терапии популяцией клеток SC-β может проявляться в течение времени, составляющего от дней до недель после проведения процедуры. При этом благоприятные эффекты могут проявляться уже через несколько часов после проведения процедуры и могут длиться несколько лет. В некоторых вариантах реализации изобретения эффект от клеточной терапии популяцией клеток SC-β проявляется в течение двух недель после проведения процедуры.[543] In some embodiments, the effect of administering the population of SC-β cells disclosed herein to a subject in need thereof is associated with improved exercise tolerance or other quality of life measures, as well as reduced mortality. The effect of cell therapy with a population of SC-β cells can be manifested within a time ranging from days to weeks after the procedure. At the same time, beneficial effects can appear within a few hours after the procedure and can last for several years. In some embodiments of the invention, the effect of cell therapy with a population of SC-β cells is manifested within two weeks after the procedure.

[544] В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно применять для восстановления или регенерации тканей пациента-человека или другого субъекта, нуждающегося в таком лечении. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции, содержащие популяции клеток SC-β, можно вводить способом, который создает возможность приживления или миграции к необходимому участку ткани и восстановления или регенерации функционально дефицитной области. Доступны специальные устройства, которые приспособлены для введения клеток, способных восстанавливать популяцию β-клеток в поджелудочной железе или в другом необходимом месте. Соответственно, клетки SC-β можно вводить в поджелудочную железу реципиента путем инъекции или вводить путем внутримышечной инъекции.[544] In some embodiments, the SC-β cell population disclosed herein can be used to repair or regenerate tissues in a human patient or other subject in need of such treatment. In some embodiments of the invention, compositions containing populations of SC-β cells can be administered in a manner that allows engraftment or migration to a desired tissue site and repair or regeneration of a functionally deficient area. Special devices are available that are adapted to deliver cells capable of repopulating the β-cell population in the pancreas or other desired site. Accordingly, SC-β cells can be injected into the recipient's pancreas or administered by intramuscular injection.

[545] В некоторых вариантах реализации изобретения композиции, содержащие раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β, имеют множество применений в области клинической терапии, исследований, разработок и в коммерческих целях. Например, в терапевтических целях раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно вводить, чтобы повысить выработку инсулина в ответ на повышение уровня глюкозы в крови в случае любой очевидной необходимости, такой как врожденное нарушение метаболической функции, следствие патологического состояния (например, диабета) или результат характерной травмы (т.е. повреждения поджелудочной железы или утраты или повреждения островковых β-клеток). В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β вводят субъекту не только для того, чтобы помочь восстановить функцию поврежденных или в каком-либо другом смысле нездоровых тканей, но также, чтобы облегчить перестройку поврежденных тканей.[545] In some embodiments of the invention, compositions containing the population of SC-β cells disclosed herein have many applications in clinical therapy, research, development, and commercial purposes. For example, for therapeutic purposes, the population of SC-β cells disclosed herein can be administered to increase insulin production in response to an increase in blood glucose in case of any obvious need, such as an inborn metabolic disorder, a consequence of a pathological condition (for example, diabetes) or the result of a characteristic injury (ie, damage to the pancreas or loss or damage to islet β-cells). In some embodiments, the population of SC-β cells disclosed herein is administered to a subject not only to help restore the function of damaged or otherwise unhealthy tissues, but also to facilitate the remodeling of damaged tissues.

[546] Чтобы определить, подходят ли клеточные композиции для терапевтического введения, популяцию клеток SC-β можно сначала исследовать на подходящей животной модели. На одном уровне клетки оценивают в отношении их способности выживать и сохранять свой фенотип in vivo. Клеточные композиции, содержащие клетки SC-β, можно вводить иммунодефицитным животным (таким как бестимусные мыши, или животные с индуцированным химически или посредством облучения иммунодефицитом). Ткани собирают в период возобновления роста и оценивают наличие вводимых клеток или их потомства.[546] To determine whether cell compositions are suitable for therapeutic administration, a population of SC-β cells can first be examined in a suitable animal model. At one level, cells are evaluated for their ability to survive and maintain their phenotype in vivo. Cell compositions containing SC-β cells can be administered to immunodeficient animals (such as nude mice, or animals with chemically or radiation-induced immunodeficiency). Tissues are harvested during regrowth and assessed for the presence of injected cells or their progeny.

[547] Это можно осуществить путем введения клеток, которые экспрессируют выявляемую метку (такую как зеленый флуоресцентный белок или β-галактозидаза); которые были предварительно помечены (например, BrdU или [3Н] тимидином), или путем последующего выявления конститутивного клеточного маркера (например, с применением человеко-специфического антитела). Наличие и фенотип вводимой популяции клеток SC-β можно оценить методом иммуногистохимии или ELISA с применением человеко-специфического антитела или методом ОТ-ПЦР анализа с применением праймеров и гибридизационных условий, которые приводят к амплификации, специфической для человеческих полинуклеотидов в соответствии с опубликованными данными по последовательностям.[547] This can be done by introducing cells that express a detectable label (such as green fluorescent protein or β-galactosidase); that have been previously labeled (eg, with BrdU or [3H]thymidine), or by subsequent detection of a constitutive cell marker (eg, using a human-specific antibody). The presence and phenotype of an introduced SC-β cell population can be assessed by immunohistochemistry or ELISA using a human-specific antibody, or by RT-PCR analysis using primers and hybridization conditions that result in amplification specific to human polynucleotides consistent with published sequence data. .

[548] В данной области техники доступно и известно большое количество животных моделей для исследования диабета, например, как раскрыто в патенте США №6187991, который включен в данный документ посредством ссылки, а также моделей на основе грызунов; NOD (не страдающие ожирением мыши), мыши BB_DB, крысы KDP и мыши TCR и другие животные модели диабета, как описано в Rees et al, Diabet Med. 2005 April; 22(4):359-70; Srinivasan K, et al., Indian J Med. Res. 2007 March; 125(3):451-7; Chatzigeorgiou A, et al., In Vivo. 2009 March-April; 23(2):245-58, которые включены в данный документ посредством ссылки.[548] A large number of animal models for the study of diabetes are available and known in the art, for example, as disclosed in US Pat. No. 6,187,991, which is incorporated herein by reference, as well as rodent-based models; NOD (non-obese mice), BB_DB mice, KDP rats, and TCR mice and other animal models of diabetes as described in Rees et al, Diabet Med. April 2005; 22(4):359-70; Srinivasan K, et al., Indian J Med. Res. March 2007; 125(3):451-7; Chatzigeorgiou A, et al., In Vivo. 2009 March-April; 23(2):245-58, which are incorporated herein by reference.

[549] В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно вводить в любом физиологически приемлемом вспомогательном веществе, при этом клетки SC-β могут найти соответствующий участок для репликации, пролиферации и/или приживления. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно вносить при помощи инъекции, катетера и тому подобного. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно замораживать при температуре жидкого азота и хранить на протяжении длительного периода времени с возможностью применения после размораживания. В случае замораживания популяцию клеток SC-β обычно хранят в среде, содержащей 10% ДМСО, 50% ФТС, 40% RPMI 1640. После размораживания клетки можно размножить путем применения факторов роста и/или питающих клеток, имеющих отношение к культивированию клеток SC-β, как описано в данном документе.[549] In some embodiments, the population of SC-β cells disclosed herein can be administered in any physiologically acceptable adjuvant, wherein the SC-β cells can find an appropriate site for replication, proliferation and/or engraftment. In some embodiments, the SC-β cell population disclosed herein can be introduced by injection, catheter, or the like. In some embodiments, the SC-β cell population disclosed herein can be frozen at liquid nitrogen temperature and stored for an extended period of time, usable after thawing. If frozen, the SC-β cell population is usually stored in a medium containing 10% DMSO, 50% FBS, 40% RPMI 1640. After thawing, the cells can be expanded by the application of growth factors and/or nurse cells relevant to culturing SC-β cells. as described in this document.

[550] В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытая в данном документе популяция клеток SC-β может поставляться в форме фармацевтической композиции, содержащей изотоническое вспомогательное вещество, приготовленное в достаточно стерильных условиях для применения на людях. Для ознакомления с общими принципами приготовления медицинских препаратов стоит обратиться к Cell Therapy: Stem Cell Transplantation, Gene Therapy, and Cellular Immunotherapy, by G. Morstyn & W. Sheridan eds, Cambridge University Press, 1996; и Hematopoietic Stem Cell Therapy, E.D. Ball, J. Lister & P. Law, Churchill Livingstone, 2000. Выбор клеточного вспомогательного вещества и любых сопутствующих элементов для композиции, содержащей раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β, адаптируется в соответствии с путем и устройством, применяемым для введения. В некоторых вариантах реализации изобретения композиция, содержащая популяцию клеток SC-β, также может содержать или дополняться одним или более другими ингредиентами, которые облегчают приживление или функциональную мобилизацию клеток SC-β. Подходящие ингредиенты включают белки матрикса, которые способствуют или стимулируют адгезию клеток SC-β или комплементарных типов клеток, в частности, эпителиальных клеток. В другом варианте реализации изобретения композиция может содержать рассасывающиеся или биоразлагаемые матричные скаффолды.[550] In some embodiments, the SC-β cell population disclosed herein may be provided in the form of a pharmaceutical composition containing an isotonic excipient prepared under sufficiently sterile conditions for use in humans. For general principles of drug preparation, see Cell Therapy: Stem Cell Transplantation, Gene Therapy, and Cellular Immunotherapy, by G. Morstyn & W. Sheridan eds, Cambridge University Press, 1996; and Hematopoietic Stem Cell Therapy, E.D. Ball, J. Lister & P. Law, Churchill Livingstone, 2000. The choice of cellular excipient and any accompanying elements for a composition containing the SC-β cell population disclosed herein is adapted according to the route and device used for administration. In some embodiments, a composition comprising a population of SC-β cells may also contain or be supplemented with one or more other ingredients that facilitate engraftment or functional mobilization of SC-β cells. Suitable ingredients include matrix proteins that promote or stimulate adhesion of SC-β cells or complementary cell types, in particular epithelial cells. In another embodiment of the invention, the composition may contain resorbable or biodegradable matrix scaffolds.

[551] В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно генетически изменять с целью внесения генов, полезных для инсулин-вырабатывающих клеток, таких как панкреатические β-клетки, например, для исправления генетического дефекта у индивида, внесения селектируемого маркера и т.д., или генов, полезных для селекции против клеток, не вырабатывающих инсулин, дифференцировавшихся из по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника, или для селективного самоубийства имплантированных клеток SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β также можно генетически модифицировать, чтобы повысить выживаемость, регулировать пролиферацию и тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β можно генетически изменять при помощи трансфекции или трансдукции подходящим вектором, гомологичной рекомбинации или другим соответствующим способом так, чтобы клетки экспрессировали представляющий интерес ген. В одном варианте реализации изобретения популяцию клеток SC-β трансфицируют генами, кодирующими каталитический компонент теломеразы (TERT), как правило, под управлением гетерологичного промотора, который повышает экспрессию теломеразы по сравнению с той, которая наблюдается с эндогенным промотором (смотрите международную патентную заявку WO 98/14592, которая включена в данный документ посредством ссылки). В других вариантах реализации изобретения вносят селектируемый маркер, чтобы обеспечить большую степень очистки популяции клеток SC-β. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β можно генетически изменять при помощи содержащих вектор супернатантов на протяжении периода, составляющего 8-16 ч, а затем произвести обмен на среду для роста на 1-2 дня. Селекцию генетически измененных клеток SC-β можно проводить, используя агент для селекции по чувствительности к лекарственному препарату, такому как пуромицин, G418 или бластицидин, а затем повторить культивацию.[551] In some embodiments of the invention, the population of SC-β cells disclosed herein can be genetically modified to introduce genes useful for insulin-producing cells, such as pancreatic β cells, for example, to correct a genetic defect in an individual, introduce a selectable a marker, etc., or genes useful for selection against non-insulin producing cells differentiated from at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof, or for selective suicide of implanted SC-β cells. In some embodiments of the invention, the population of SC-β cells can also be genetically modified to increase survival, regulate proliferation, and the like. In some embodiments, the SC-β cell population disclosed herein can be genetically altered by transfection or transduction with an appropriate vector, homologous recombination, or other appropriate method such that the cells express a gene of interest. In one embodiment, a population of SC-β cells is transfected with genes encoding the telomerase catalytic component (TERT), typically under the control of a heterologous promoter, which increases telomerase expression over that seen with an endogenous promoter (see International Patent Application WO 98 /14592, which is incorporated herein by reference). In other embodiments of the invention, a selectable marker is introduced to provide a greater degree of purification of the SC-β cell population. In some embodiments, the SC-β cell population can be genetically modified with vector-containing supernatants over a period of 8-16 hours and then exchanged for growth medium for 1-2 days. Selection of genetically modified SC-β cells can be carried out using a drug susceptibility selection agent such as puromycin, G418 or blasticidin, and then culture is repeated.

[552] Генную терапию можно применять, чтобы модифицировать клетку для замещения генного продукта, чтобы облегчить регенерацию ткани, чтобы лечить заболевание или чтобы улучшить выживаемость клеток после имплантации субъекту (т.е. предотвратить отторжение).[552] Gene therapy can be used to modify a cell to replace a gene product, to facilitate tissue regeneration, to treat a disease, or to improve cell survival after implantation in a subject (i.e., prevent rejection).

[553] В альтернативном варианте реализации изобретения раскрытую в данном документе популяцию клеток SC-β также можно генетически изменять, чтобы повысить их способность участвовать в регенерации тканей или чтобы доставить терапевтический ген к месту введения. Вектор конструируют, используя известную кодирующую последовательность необходимого гена, функционально связанную с промотором, который является полиспецифическим или специфически активным в дифференцированном типе клеток. В частности, интерес представляют клетки, которые были генетически изменены, чтобы экспрессировать один или более факторов роста разных типов, таких как соматостатин, глюкагон и другие факторы.[553] In an alternative embodiment of the invention, the population of SC-β cells disclosed herein can also be genetically modified to increase their ability to participate in tissue regeneration or to deliver a therapeutic gene to the site of administration. The vector is constructed using the known coding sequence of the desired gene, operably linked to a promoter that is polyspecific or specifically active in a differentiated cell type. In particular, of interest are cells that have been genetically modified to express one or more different types of growth factors such as somatostatin, glucagon, and other factors.

[554] Для переноса экзогенных генов в раскрытые в данном документе клетки-мишени SC-β доступно много векторов. Эти векторы могут быть эписомными, например, плазмидами, векторами, полученными из вирусов, таких как цитомегаловирус, аденовирус и т.д., или могут быть интегрированы в геном клетки-мишени путем гомологичной рекомбинации или случайной интеграции, например, векторы, полученные из ретровирусов, таких как MMLV, HIV-1, ALV и т.д. В некоторых вариантах реализации изобретения можно также использовать комбинации ретровирусов и соответствующих пакующих клеточных линий, где капсидные белки остаются функциональными в отношении инфицирования раскрытых в данном документе клеток SC-β. Обычно клетки SC-β и вирус инкубируют на протяжении по меньшей мере 24 часов в культуральной среде. В некоторых вариантах реализации изобретения клеткам SC-β дают возможность расти в культуральной среде на протяжении коротких интервалов, составляющих в некоторых применениях 24-73 часа, или на протяжении по меньшей мере двух недель, и могут давать расти на протяжении пяти недель или более перед проведением анализа. Обычно применяемые ретровирусные векторы являются «дефективными», т.е. неспособными вырабатывать вирусные белки, необходимые для продуктивного инфицирования. Для репликации векторов необходим рост в пакующей клеточной линии.[554] Many vectors are available for transferring exogenous genes to the SC-β target cells disclosed herein. These vectors may be episomal, such as plasmids, vectors derived from viruses such as cytomegalovirus, adenovirus, etc., or may be integrated into the genome of the target cell by homologous recombination or random integration, such as vectors derived from retroviruses. such as MMLV, HIV-1, ALV, etc. In some embodiments, combinations of retroviruses and appropriate packaging cell lines can also be used, wherein the capsid proteins remain functional to infect the SC-β cells disclosed herein. Typically, the SC-β cells and the virus are incubated for at least 24 hours in the culture medium. In some embodiments, the SC-β cells are allowed to grow in the culture medium for short intervals, in some applications 24-73 hours, or for at least two weeks, and may be allowed to grow for five weeks or more before being analysis. Commonly used retroviral vectors are "defective", ie. unable to produce viral proteins necessary for productive infection. Growth in a packaging cell line is required for vector replication.

[555] Специфичность ретровируса к клетке-хозяину определяется оболочечным белком env (р120). Оболочечный белок обеспечивает пакующая клеточная линия. Оболочечные белки делятся по меньшей мере на три типа - экотропные, амфотропные и ксенотропные. Ретровирусы, упакованные экотропным оболочечным белком, например, MMLV, способны инфицировать большинство мышиных и крысиных типов клеток. Экотропные пакующие клеточные линии включают BOSC23 (Pear et al. (1993) P.N.A.S. 90:8392-8396). Ретровирусы, несущие амфотропный оболочечный белок, например, 4070А (Danos et al, supra.), способны инфицировать большинство типов клеток млекопитающих, включая людей, собак и мышей. Амфотропные пакующие клеточные линии включают PAl2 (Miller et al. (1985) Mol. Cell. Biol. 5:431-437); РА317 (Miller et al. (1986) Mol. Cell. Biol. 6:2895-2902); GRIP (Danos et al. (1988) PNAS 85:6460-6464). Ретровирусы, упакованные ксенотропным оболочечным белком, например, AKR env, способны инфицировать большинство типов клеток млекопитающих за исключением клеток мышей. В некоторых вариантах реализации изобретения векторы могут содержать гены, которые впоследствии необходимо удалять, например, при помощи системы рекомбиназы, такой как Cre/Lox, или разрушать клетки, которые их экспрессируют, например, путем включения генов, которые делают возможной селективную токсичность, таких как гены ТК вируса герпеса, Bc1-Xs и т.д.[555] The specificity of the retrovirus to the host cell is determined by the envelope protein env (p120). The envelope protein is provided by the packaging cell line. Shell proteins are divided into at least three types - ecotropic, amphotropic and xenotropic. Retroviruses packaged with an ecotropic envelope protein, such as MMLV, are capable of infecting most mouse and rat cell types. Ecotropic packaging cell lines include BOSC23 (Pear et al. (1993) P.N.A.S. 90:8392-8396). Retroviruses carrying an amphotropic envelope protein such as 4070A (Danos et al, supra.) are capable of infecting most mammalian cell types, including humans, dogs and mice. Amphotropic packaging cell lines include PAl2 (Miller et al. (1985) Mol. Cell. Biol. 5:431-437); PA317 (Miller et al. (1986) Mol. Cell. Biol. 6:2895-2902); GRIP (Danos et al. (1988) PNAS 85:6460-6464). Retroviruses packaged with a xenotropic envelope protein, such as AKR env, are capable of infecting most mammalian cell types with the exception of mouse cells. In some embodiments of the invention, the vectors may contain genes that subsequently need to be removed, for example, using a recombinase system, such as Cre/Lox, or destroy the cells that express them, for example, by including genes that allow selective toxicity, such as herpes virus TK genes, Bc1-Xs, etc.

[556] Подходящие индуцибельные промоторы активируются в необходимом типе клеток-мишеней, как в трансфицированных клетках, так и в их потомстве. Под активацией транскрипции подразумевается, что транскрипция в клетках-мишенях повышается по сравнению с базовым уровнем по меньшей мере в около 100 раз, более часто - по меньшей мере в около 1000 раз. Известны различные промоторы, которые индуцируются в разных типах клеток.[556] Appropriate inducible promoters are activated in the desired target cell type, both in transfected cells and in their progeny. By transcriptional activation is meant that transcription in target cells is at least about 100-fold higher than baseline, more often at least about 1000-fold. Various promoters are known to be induced in different cell types.

[557] В одном аспекте настоящего изобретения раскрытая в данном документе популяция клеток SC-β подходит для системного введения или для нацеливания на анатомический участок. Популяцию клеток SC-β можно, например, приживить в или вблизи поджелудочной железы субъекта, или можно вводить системно, например, без ограничений, путем внутриартериального или внутривенного введения. В альтернативных вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β согласно настоящему изобретению можно вводить различными путями, подходящими для имплантации в панкреатическую или секреторную систему, включая, но не ограничиваясь этим, парентеральный, включая внутривенное и внутриартериальное введение, интратекальное введение, интравентрикулярное введение, интрапаренхиматозное, внутричерепное, интрацистернальное, интрастриарное и интранигральное введение. Необязательно, популяцию клеток SC-β вводят вместе с иммуносупрессивным агентом.[557] In one aspect of the present invention, the population of SC-β cells disclosed herein is suitable for systemic administration or for targeting to an anatomical site. A population of SC-β cells can, for example, be engrafted in or near the pancreas of a subject, or can be administered systemically, for example, without limitation, by intra-arterial or intravenous administration. In alternative embodiments of the invention, the population of SC-β cells according to the present invention can be administered by various routes suitable for implantation into the pancreatic or secretory system, including, but not limited to, parenteral, including intravenous and intra-arterial administration, intrathecal administration, intraventricular administration, intraparenchymal, intracranial, intracisternal, intrastriatal and intragigral administration. Optionally, the SC-β cell population is administered together with an immunosuppressive agent.

[558] В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β можно вводить и дозировать в соответствии с надлежащей медицинской практикой, принимая во внимание клиническое состояние отдельного пациента, место и способ введения, режим введения, возраст, пол и массу тела пациента, а также другие факторы, известные практикующим медикам. Таким образом, в контексте данного документа фармацевтически «эффективное количество» определяется на основании известных в данной области техники соображений. Количество должно быть эффективным, чтобы достичь улучшения, включая, но не ограничиваясь этим, повышение уровня выживаемости или более быстрое выздоровление, или улучшение или исчезновение симптомов и других индикаторов, которые выбраны в качестве соответствующих показателей специалистами в данной области техники. Популяцию клеток SC-β можно вводить субъекту в следующих местах: клинике, клиническом кабинете, отделении скорой помощи, больничной палате, отделении интенсивной терапии, операционной комнате, отделении для катетеризация и радиологическом отделении.[558] In some embodiments, the population of SC-β cells can be administered and dosed in accordance with good medical practice, taking into account the clinical condition of the individual patient, the site and method of administration, the mode of administration, the age, sex and body weight of the patient, as well as other factors known to medical practitioners. Thus, in the context of this document, a pharmaceutically "effective amount" is defined based on considerations known in the art. The amount must be effective in order to achieve an improvement, including, but not limited to, increased survival or faster recovery, or improvement or disappearance of symptoms and other indicators, as selected as appropriate indicators by those skilled in the art. The SC-β cell population can be administered to a subject in the following locations: clinic, clinical room, emergency department, hospital ward, intensive care unit, operating room, cath ward, and radiology ward.

[559] В других вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β сохраняют для дальнейшей имплантации/инфузии. Популяцию клеток SC-β можно разделить на более чем одну аликвоту или единицу так, чтобы сохранить часть популяции клеток SC-β для дальнейшего применения, а часть сразу же ввести субъекту. Среднее или долгосрочное хранение всех или части клеток в банке клеток также входит в объем данного изобретения, как раскрыто в патентной заявке США №20030054331 и патентной заявке №WO 03024215, которые в полном объеме включены в данный документ посредством ссылки. В конце обработки концентрированные клетки можно загрузить в устройство для доставки, такое как шприц, для внесения в организм реципиента любыми известными специалисту в данной области техники способами.[559] In other embodiments, the SC-β cell population is maintained for further implantation/infusion. The SC-β cell population can be divided into more than one aliquot or unit so that a portion of the SC-β cell population is retained for further use and a portion immediately administered to the subject. Medium or long-term storage of all or part of the cells in a cell bank is also within the scope of this invention, as disclosed in US Patent Application No. 20030054331 and Patent Application No. WO 03024215, which are incorporated herein by reference in their entirety. At the end of the treatment, the concentrated cells can be loaded into a delivery device, such as a syringe, for administration to the recipient by any means known to those skilled in the art.

[560] В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β можно применять одну или в комбинации с другими клетками, тканями, фрагментами тканей, факторами роста, такими как VEGF и другими известными ангиогенными или артериогенными факторами роста, биологически активными или инертными соединениями, рассасывающимися пластиковыми матрицами или другими добавками, предназначенными для улучшения доставки, эффективности, переносимости или функционирования популяции. В некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β также можно модифицировать путем вставки ДНК или путем помещения в клеточную культуру таким образом, чтобы изменить, усилить или дополнить функцию клеток для достижения структурных или терапевтических целей. Например, специалистам в данной области техники известны способы переноса генов для стволовых клеток, как раскрыто в (Morizono et al., 2003; Mosca et al., 2000), которые могут включать способы вирусной трансфекции и, в частности, способы переноса генов с применением аденоассоциированных вирусов, как раскрыто в (Walther and Stein, 2000) и (Athanasopoulos et al., 2000). Также можно осуществлять способы на невирусном основании, как раскрыто в (Murarnatsu et al., 1998).[560] In some embodiments, a population of SC-β cells can be used alone or in combination with other cells, tissues, tissue fragments, growth factors such as VEGF and other known angiogenic or arteriogenic growth factors, biologically active or inert compounds, resorbable plastic matrices or other additives designed to improve delivery, efficacy, tolerability, or population performance. In some embodiments, the SC-β cell population can also be modified by insertion of DNA or by placement in cell culture in such a way as to alter, enhance, or supplement the function of the cells to achieve structural or therapeutic goals. For example, gene transfer methods for stem cells are known to those skilled in the art as disclosed in (Morizono et al., 2003; Mosca et al., 2000), which may include viral transfection methods and, in particular, gene transfer methods using adeno-associated viruses as disclosed in (Walther and Stein, 2000) and (Athanasopoulos et al., 2000). It is also possible to carry out methods on a non-viral basis, as disclosed in (Murarnatsu et al., 1998).

[561] В другом аспекте в некоторых вариантах реализации изобретения популяцию клеток SC-β можно комбинировать с геном, кодирующим проангиогенный(е) фактор(ы) роста. Также можно применять гены, кодирующие антиапоптические факторы или агенты. Добавление гена (или комбинации генов) можно проводить при помощи любого известного в данной области техники способа, включая, но не ограничиваясь этим, аденовирусную трансдукцию, «генные пушки», опосредуемую липосомами трансдукцию и опосредуемую ретровирусами или лентивирусами трансдукцию, плазмидный аденоассоциированный вирус. Клетки можно имплантировать вместе с материалом-носителем, несущим средство для генной доставки, способное высвобождать и/или презентировать гены в клетках через некоторое время так, что трансдукция может продолжаться или инициироваться. В частности, когда клетки и/или ткань, содержащую клетки, вводят пациенту, другому, чем тот пациент, от которого были получены клетки и/или ткань, пациенту, получающему клетки и/или ткань, можно вводить один или более иммуносупрессивных агентов, чтобы уменьшить и предпочтительно предотвратить отторжение трансплантата. Употребляемый в данном документе термин «иммуносупрессивный лекарственный препарат или агент» включает фармацевтические агенты, которые подавляют или препятствуют иммунной функции. Примеры иммуносупрессивных агентов, подходящих для раскрытых в данном документе способов, включают агенты, которые ингибируют пути костимуляции Т-клеток/В-клеток, такие как агенты, которые препятствуют спариванию Т-клеток и В-клеток посредством путей CTLA4 и В7, как раскрыто в патентной публикации США №2002/0182211, которая включена в данный документ посредством ссылки. В одном варианте реализации изобретения иммуносупрессивным агентом является циклоспорин А. Другие примеры включают микофенолата мофетил, рапамицин и антитимоцитарный глобулин. В одном варианте реализации изобретения иммуносупрессивный лекарственный препарат вводят по меньшей мере с одним терапевтическим агентом. Иммуносупрессивный лекарственный препарат вводят в форме, которая совместима с путем введения, и вводят в дозировке, достаточной, чтобы достичь желаемого терапевтического эффекта. В другом варианте реализации изобретения иммуносупрессивный лекарственный препарат вводят временно на протяжении достаточного времени, чтобы индуцировать переносимость в сердечно-сосудистых стволовых клетках согласно изобретению.[561] In another aspect, in some embodiments of the invention, a population of SC-β cells can be combined with a gene encoding proangiogenic(e) growth factor(s). You can also use genes encoding anti-apoptotic factors or agents. The addition of a gene (or combination of genes) can be carried out using any method known in the art, including, but not limited to, adenoviral transduction, gene guns, liposome mediated transduction and retrovirus or lentivirus mediated transduction, plasmid adeno-associated virus. The cells can be implanted together with a carrier material carrying a gene delivery agent capable of releasing and/or presenting the genes in the cells over time so that transduction can continue or be initiated. In particular, when cells and/or tissue containing cells are administered to a patient other than the patient from whom the cells and/or tissue were obtained, one or more immunosuppressive agents may be administered to the patient receiving the cells and/or tissue to reduce and preferably prevent graft rejection. As used herein, the term "immunosuppressive drug or agent" includes pharmaceutical agents that suppress or interfere with immune function. Examples of immunosuppressive agents suitable for the methods disclosed herein include agents that inhibit T cell/B cell costimulation pathways, such as agents that interfere with T cell and B cell mating via the CTLA4 and B7 pathways as disclosed in US Patent Publication No. 2002/0182211, which is incorporated herein by reference. In one embodiment, the immunosuppressive agent is cyclosporin A. Other examples include mycophenolate mofetil, rapamycin, and antithymocyte globulin. In one embodiment, the immunosuppressive drug is administered with at least one therapeutic agent. The immunosuppressive drug is administered in a form that is compatible with the route of administration and administered at a dosage sufficient to achieve the desired therapeutic effect. In another embodiment of the invention, an immunosuppressive drug is administered temporarily for a sufficient time to induce tolerance in cardiovascular stem cells according to the invention.

[562] Фармацевтические композиции, содержащие эффективные количества популяции клеток SC-β, также предусмотрены настоящим изобретением. Эти композиции содержат эффективное количество клеток SC-β, необязательно, в комбинации с фармацевтически приемлемым носителем, добавкой или вспомогательным веществом. В некоторых аспектах настоящего изобретения популяцию клеток SC-β вводят нуждающемуся в трансплантате субъекту в стерильном солевом растворе. В других аспектах настоящего изобретения популяцию клеток SC-β вводят в сбалансированном солевом растворе Хенкса (HBSS) или изолите S, рН 7,4. Также можно применять другие подходы, включая использование бессывороточной клеточной среды. В одном варианте реализации изобретения популяцию клеток SC-β вводят в плазме или фетальной бычьей сыворотке и ДМСО. При некоторых показаниях предпочтительным может являться системное введение популяции клеток SC-β субъекту, в то время как прямое введение в месте или вблизи пораженной и/или поврежденной ткани может быть предпочтительным при других показаниях.[562] Pharmaceutical compositions containing effective amounts of a population of SC-β cells are also provided by the present invention. These compositions contain an effective amount of SC-β cells, optionally in combination with a pharmaceutically acceptable carrier, additive or excipient. In some aspects of the present invention, a population of SC-β cells is administered to a subject in need of a transplant in a sterile saline solution. In other aspects of the present invention, the SC-β cell population is administered in Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) or Isolate S, pH 7.4. Other approaches may also be used, including the use of a serum-free cell medium. In one embodiment, the SC-β cell population is administered in plasma or fetal bovine serum and DMSO. In some indications, systemic administration of a population of SC-β cells to a subject may be preferred, while direct administration at or near diseased and/or damaged tissue may be preferred in other indications.

[563] В некоторых вариантах реализации изобретения популяция клеток SC-β, необязательно, может быть упакована в подходящий контейнер с инструкциями по необходимым действиям, таким как восстановление или размораживание (в случае замороженного продукта) популяции клеток SC-β перед введением субъекту.[563] In some embodiments, the SC-β cell population may optionally be packaged in a suitable container with instructions for the necessary actions, such as reconstituting or thawing (in the case of a frozen product) the SC-β cell population prior to administration to a subject.

[564] В одном варианте реализации изобретения раскрытую в данном документе выделенную популяцию клеток SC-β вводят вместе с агентом, способствующим дифференцировке. В одном варианте реализации изобретения клетки SC-β комбинируют с агентом, способствующим дифференцировке, для введения субъекту. В другом варианте реализации изобретения клетки вводят субъекту отдельно от агента, способствующего дифференцировке. Необязательно, если клетки вводят отдельно от агента, способствующего дифференцировке, существует временное разделение между введением клеток и агента, способствующего дифференцировке. Диапазон временного разделения может составлять от времени, менее минуты, до времени, соответствующего часам или дням. Определение оптимального времени и порядка введения является несложной и рутинной процедурой для специалиста в данной области техники.[564] In one embodiment, the isolated population of SC-β cells disclosed herein is administered together with a differentiation promoting agent. In one embodiment, the SC-β cells are combined with a differentiation promoting agent for administration to a subject. In another embodiment, the cells are administered to the subject separately from the differentiation promoting agent. Optionally, if the cells are administered separately from the differentiation promoting agent, there is a temporal separation between the administration of the cells and the differentiation promoting agent. The time division can range from less than a minute to hours or days. Determining the optimal time and order of administration is a simple and routine procedure for a person skilled in the art.

[565] Диагностирование диабета[565] Diagnosing Diabetes

[566] Диабет 1 типа представляет собой аутоиммунное заболевание, которое приводит к разрушению инсулин-вырабатывающих β-клеток поджелудочной железы. Недостаток инсулина приводит к повышению уровня глюкозы в крови натощак (составляющего 70-120 мг/дл у людей без диабета), которая начинает появляться в моче в количестве выше порога выведения (около 190-200 мг/дл для большинства людей). Согласно определению Всемирной организации здравоохранения в случае сахарного диабета диагностическая величина концентрации глюкозы в плазме крови натощак соответствует 7,0 ммоль/л (126 мг/дл) и выше (для цельной крови 6,1 ммоль/л или 110 мг/дл) или уровень глюкозы через 2 часа составляет 11,1 ммоль/л или выше (200 мг/дл или выше).[566] Type 1 diabetes is an autoimmune disease that results in the destruction of insulin-producing β-cells in the pancreas. The lack of insulin leads to an increase in fasting blood glucose (70-120 mg/dl in people without diabetes), which begins to appear in the urine above the elimination threshold (about 190-200 mg/dl for most people). According to the definition of the World Health Organization in the case of diabetes mellitus, the diagnostic value of fasting plasma glucose concentration corresponds to 7.0 mmol / l (126 mg / dl) and above (for whole blood 6.1 mmol / l or 110 mg / dl) or the level glucose after 2 hours is 11.1 mmol/L or higher (200 mg/dL or higher).

[567] Диабет 1 типа можно диагностировать, используя разные диагностические тесты, которые включают, но не ограничиваются этим, следующие: (1) тест на гликированный гемоглобин (А1С), (2) тест на случайный уровень глюкозы в крови и/или (3) тест на уровень глюкозы в крови натощак.[567] Type 1 diabetes can be diagnosed using various diagnostic tests, which include, but are not limited to, the following: (1) a glycated hemoglobin (A1C) test, (2) a random blood glucose test, and/or (3 ) fasting blood glucose test.

[568] Тест на гликированный гемоглобин (А1С) представляет собой анализ крови, который отображает средний уровень глюкозы в крови субъекта за предшествующие два-три месяца. В данном тесте определяют процентное содержание в крови глюкозы, присоединенной к гемоглобину, которое коррелирует с уровнем глюкозы в крови (например, чем выше уровень глюкозы в крови, тем больше гликозилированного гемоглобина). Уровень А1С, составляющий 6,5 процентов и выше в двух отдельных пробах, указывает на наличие диабета. Результат, составляющий 6-6,5%, считается преддиабетическим, что указывает на высокий риск развития диабета.[568] The glycated hemoglobin (A1C) test is a blood test that displays the average blood glucose level of a subject over the previous two to three months. This test determines the percentage of blood glucose attached to hemoglobin that correlates with blood glucose levels (for example, the higher the blood glucose level, the more glycated hemoglobin). An A1C level of 6.5 percent or more in two separate samples indicates the presence of diabetes. A result of 6-6.5% is considered pre-diabetic, indicating a high risk of developing diabetes.

[569] Тест на случайный уровень глюкозы в крови включает получение образца крови в случайную временную точку от субъекта, у которого подозревают наличие диабета. Уровень глюкозы в крови можно выражать в миллиграммах на децилитр (мг/дл) или миллимолях на литр (ммоль/л). Случайный уровень глюкозы в крови, составляющий 200 мг/дл (11,1 ммоль/л) или выше, указывает на вероятность наличия у субъекта диабета, в особенности в сочетании с любыми признаками и симптомами диабета, такими как частое мочеиспускание и повышенная жажда.[569] A random blood glucose test involves obtaining a blood sample at a random time point from a subject suspected of having diabetes. Blood glucose can be expressed in milligrams per deciliter (mg/dL) or millimoles per liter (mmol/L). An occasional blood glucose level of 200 mg/dL (11.1 mmol/L) or higher indicates the likelihood of the subject having diabetes, especially in combination with any signs and symptoms of diabetes such as frequent urination and increased thirst.

[570] Для проведения теста на уровень глюкозы в крови натощак образец получают после ночного голодания. Уровень глюкозы в крови натощак, составляющий менее 100 мг/дл (5,6 ммоль/л), считается нормальным. Уровень глюкозы в крови натощак, составляющий от 100 до 125 мг/дл (от 5,6 до 6,9 ммоль/л), считается преддиабетическим, а уровень, составляющий 126 мг/дл (7 ммоль/л) или выше в двух отдельных пробах, указывает на наличие диабета.[570] To perform a fasting blood glucose test, a sample is obtained after an overnight fast. A fasting blood glucose level of less than 100 mg/dL (5.6 mmol/L) is considered normal. A fasting blood glucose level of 100 to 125 mg/dL (5.6 to 6.9 mmol/L) is considered prediabetic, and a level of 126 mg/dL (7 mmol/L) or higher in two separate samples indicates the presence of diabetes.

[571] Диабет 1 типа можно отличить от диабета 2 типа при помощи С-пептидного анализа, в котором определяют выработку эндогенного инсулина. Наличие антиостровковых антител (к декарбоксилазе глутаминовой кислоты, инсулинома-ассоциированному пептиду-2 или инсулину) или отсутствие резистентности к инсулину, определяемые тестом на устойчивость к глюкозе, также указывают на 1 тип, тогда как у многих диабетиков 2 типа продолжается внутренняя выработка инсулина и наблюдается некоторая степень резистентности к инсулину.[571] Type 1 diabetes can be distinguished from type 2 diabetes using a C-peptide assay that measures endogenous insulin production. The presence of anti-islet antibodies (to glutamic acid decarboxylase, insulin-associated peptide-2, or insulin) or lack of insulin resistance, as determined by a glucose resistance test, also indicates type 1, while many type 2 diabetics continue to produce insulin internally and observe some degree of insulin resistance.

[572] Тестирование на предмет антител GAD 65 было предложено в качестве улучшенного теста для различия диабета 1 типа и 2 типа, так как оказалось, что иммунная система имеет отношение к этиологии диабета 1 типа.[572] Testing for GAD 65 antibodies has been proposed as an improved test to distinguish between type 1 and type 2 diabetes, as the immune system appears to be relevant to the etiology of type 1 diabetes.

[573] В некоторых вариантах реализации в настоящем изобретении предложены композиции для применения популяции клеток SC-β, полученных раскрытыми в данном документе способами, для восстановления функции островков у субъекта, нуждающегося в такой терапии. Любое патологическое состояние, связанное с нарушением выработки панкреатических гормонов (инсулина, глюкагона или соматостатина) или неспособностью должным образом регулировать секрецию, может считаться показанием для проведения лечения клетками (например, популяцией клеток SC-β), полученными в соответствии с данным изобретением. Особенный интерес представляет лечение сахарного диабета I типа (инсулин-зависимого).[573] In some embodiments, the present invention provides compositions for using a population of SC-β cells obtained by the methods disclosed herein to restore islet function in a subject in need of such therapy. Any pathological condition associated with impaired production of pancreatic hormones (insulin, glucagon or somatostatin) or inability to properly regulate secretion may be considered an indication for treatment with cells (for example, a population of SC-β cells) obtained in accordance with this invention. Of particular interest is the treatment of type I diabetes mellitus (insulin-dependent).

[574] Нуждающихся в лечении субъектов можно отбирать для проведения лечения на основании подтвержденной долгосрочной зависимости от введения экзогенного инсулина и приемлемого профиля риска. Субъект получает приблизительно 10000 клеток SC-β или клеточных эквивалентов на кг массы тела. Если клетки не являются аутологическими, чтобы преодолеть несовпадение аллотипов, перед проведением операции субъекту можно проводить лечение иммуносупрессивным агентом, таким как FK506 и рапамицин (перорально) и даклизумаб (внутривенно). Композицию, содержащую популяцию клеток SC-β, можно вводить через катетер в воротной вене. Затем можно провести ультразвуковое исследование брюшной полости субъекта и сделать анализы крови, чтобы определить функцию печени. Проводят отслеживание ежедневной необходимости в инсулине и при необходимости субъекту вводят второй трансплантат. Последующий мониторинг включает частые анализы крови для определения уровней лекарственных препаратов, иммунной функции, общего состояния здоровья и того, остается ли пациент инсулин-независимым.[574] Subjects in need of treatment may be selected for treatment based on proven long-term dependence on exogenous insulin administration and an acceptable risk profile. The subject receives approximately 10,000 SC-β cells or cell equivalents per kg of body weight. If the cells are not autologous, the subject may be treated with an immunosuppressive agent such as FK506 and rapamycin (oral) and daclizumab (intravenous) before surgery to overcome the allotype mismatch. A composition containing a population of SC-β cells can be administered through a catheter in the portal vein. An ultrasound of the subject's abdomen can then be done and blood tests done to determine liver function. The daily insulin requirement is monitored and, if necessary, a second graft is administered to the subject. Follow-up monitoring includes frequent blood tests to determine drug levels, immune function, general health, and whether the patient remains insulin independent.

[575] Общие подходы по уходу за диабетическими пациентами приведены в стандартных пособиях, таких как Textbook of Internal Medicine, 3rd Edition, авторства W.N. Kelley ed., Lippincott-Raven, 1997; и в специализированной литературе, такой как Diabetes Mellitus: A Fundamental and Clinical Text 2nd Edition, авторства D. Leroith ed., Lippincott Williams & Wilkins 2000; Diabetes (Atlas of Clinical Endocrinology Vol.2) авторства С.R. Kahn et al. eds., Blackwell Science 1999; и Medical Management of Type 1 Diabetes 3rd Edition, McGraw Hill 1998. Применение островковых клеток для лечения диабета I типа обсуждается в Cellular Inter-Relationships in the Pancreas: Implications for Islet Transplantation, авторства L. Rosenberg et al., Chapman & Hall 1999; и Fetal Islet Transplantation, авторства С.M. Peterson et al. eds., Kluwer 1995.[575] General approaches to the care of diabetic patients are given in standard textbooks such as the Textbook of Internal Medicine, 3rd Edition by W.N. Kelley ed., Lippincott-Raven, 1997; and in specialist literature such as Diabetes Mellitus: A Fundamental and Clinical Text 2nd Edition by D. Leroith ed., Lippincott Williams & Wilkins 2000; Diabetes (Atlas of Clinical Endocrinology Vol.2) by C.R. Kahn et al. eds., Blackwell Science 1999; and Medical Management of Type 1 Diabetes 3rd Edition, McGraw Hill 1998. The use of islet cells for the treatment of type I diabetes is discussed in Cellular Inter-Relationships in the Pancreas: Implications for Islet Transplantation by L. Rosenberg et al., Chapman & Hall 1999; and Fetal Islet Transplantation by C.M. Peterson et al. eds., Kluwer 1995.

[576] Как всегда, главная ответственность за выбор субъекта, режим введения и дозировку популяции клеток SC-β лежит на лечащем враче. В целях коммерческого распространения раскрытые в данном документе популяции клеток SC-β, как правило, поставляются в форме фармацевтической композиции, содержащей изотоническое вспомогательное вещество, приготовленное в достаточно стерильных условиях для применения на людях. Также в изобретение включены наборы популяций клеток SC-β, которые существуют в любое время на протяжении их производства, распространения или применения. Наборы популяций клеток SC-β содержат любую комбинацию двух или более описанных в данном изобретении клеточных популяций, примером которых может служить, без ограничений, дифференцировка клеток дефинитивной энтодермы в pdx1-позитивные панкреатические клетки-предшественники и их последующая дифференцировка, например, в инсулин-вырабатывающие клетки, такие как зрелые панкреатические β-клетки или зрелые панкреатические β-подобные клетки согласно определению этого термина в данном документе. В некоторых вариантах реализации изобретения клеточные композиции, содержащие популяции клеток SC-β, можно вводить (например, имплантировать в организм субъекта) в комбинации с другими типами клеток, например, другими дифференцированными типами клеток, которые иногда обладают таким же геномом. Все типы клеток в наборе могут быть упакованы вместе или в отдельных контейнерах в одном месте, или в разных местах, под управлением одной организации или разных организаций, находящихся в деловых отношениях.[576] As always, the primary responsibility for the selection of the subject, the mode of administration, and the dosage of the SC-β cell population lies with the attending physician. For purposes of commercial distribution, the SC-β cell populations disclosed herein are typically provided in the form of a pharmaceutical composition containing an isotonic excipient prepared under sufficiently sterile conditions for use in humans. Also included in the invention are sets of SC-β cell populations that exist at any time during their manufacture, distribution, or use. SC-β cell population sets comprise any combination of two or more of the cell populations described herein, exemplified by, but not limited to, differentiation of definitive endoderm cells into pdx1-positive pancreatic progenitor cells and their subsequent differentiation, e.g., into insulin-producing cells, such as mature pancreatic β-cells or mature pancreatic β-like cells as defined herein. In some embodiments, cell compositions containing populations of SC-β cells can be administered (eg, implanted in a subject) in combination with other cell types, eg, other differentiated cell types, which sometimes share the same genome. All cell types in a kit may be packaged together or in separate containers at the same location, or at different locations operated by the same organization or by different organizations in a business relationship.

[577] Для ознакомления с общими принципами приготовления медицинских препаратов читатель может обратиться к Cell Therapy: Stem Cell Transplantation, Gene Therapy, and Cellular Immunotherapy авторства G. Morstyn & W. Sheridan eds, Cambridge University Press, 1996. Композиция, необязательно, упакована в подходящий контейнер с инструкциями по применению, например, для лечения диабета.[577] For general principles of drug preparation, the reader may refer to Cell Therapy: Stem Cell Transplantation, Gene Therapy, and Cellular Immunotherapy by G. Morstyn & W. Sheridan eds, Cambridge University Press, 1996. The composition is optionally packaged in suitable container with instructions for use, e.g. for the treatment of diabetes.

[578] В некоторых вариантах реализации изобретения композиции, содержащие популяции клеток SC-β, также можно применять в качестве функционального компонента в механическом устройстве, сконструированном для получения одного или более эндокринных полипептидов панкреатических островковых клеток. Наипростейшая форма устройства содержит популяцию клеток SC-β, находящуюся за попу проницаемой мембраной, которая препятствует прохождению популяции клеток, оставляя их внутри устройства, но не препятствует прохождению инсулина, глюкагона или соматостатина, секретируемых популяцией клеток. Вышеуказанное включает микроинкапсулированную популяцию клеток SC-β, как правило, в форме клеточных кластеров, чтобы сделать возможным взаимодействие, которое ингибирует дедифференцировку. Например, в патенте США №4391909 описаны островковые клетки, инкапсулированные в сферической полупроницаемой мембране, состоящей из полисахаридных полимеров с мол. массой >3000, которые перекрестно связаны между собой таким образом, что мембрана является проницаемой для белков размера инсулина, но непроницаемой для молекул с мол. массой более 100000. В патенте США №6023009 описаны островковые клетки, инкапсулированные в полупроницаемой мембране, состоящей из агарозы и агаропектина. Микрокапсулы такого происхождения предназначены для введения в брюшную полость пациента с диабетом и считается, что они обладают определенными преимуществами, связанными с уменьшением проблем гистосовместимости или восприимчивости к бактериям.[578] In some embodiments, compositions containing populations of SC-β cells can also be used as a functional component in a mechanical device designed to produce one or more pancreatic islet cell endocrine polypeptides. The simplest form of the device contains a population of SC-β cells behind a poppy-permeable membrane that impedes the passage of the population of cells, leaving them inside the device, but does not interfere with the passage of insulin, glucagon, or somatostatin secreted by the cell population. The above includes a microencapsulated population of SC-β cells, typically in the form of cell clusters, to allow an interaction that inhibits dedifferentiation. For example, US Pat. weighing >3000, which are cross-linked in such a way that the membrane is permeable to proteins of the size of insulin, but impermeable to molecules with a mol. weighing over 100,000. US Pat. No. 6,023,009 describes islet cells encapsulated in a semi-permeable membrane composed of agarose and agaropectin. Microcapsules of this origin are intended to be inserted into the abdominal cavity of a diabetic patient and are believed to have certain advantages in reducing histocompatibility problems or susceptibility to bacteria.

[579] Также предусмотрено применение других разработанных устройств, содержащих популяцию клеток SC-β, предназначенных как для имплантации пациентам с диабетом, так и для экстракорпоральной терапии. В патенте США №4378016 описана искусственная эндокринная железа, содержащая экстракорпоральный сегмент, подкожный сегмент и сменную капсулу, содержащую вырабатывающие гормоны клетки. В патенте США №5674289 описана биосинтетическая поджелудочная железа, содержащая островковую полость, отделенную полупроницаемой мембраной от одной или более сосудистых полостей с доступом к окружающей ткани. Применяемые устройства, как правило, содержат полость, приспособленную для удержания островковых клеток, и полость, отделенную от островковых клеток полупроницаемой мембраной, которая собирает секретируемые из островковых клеток белки и которая также может пропускать обратный сигнал к островковым клеткам, например, относительно уровня циркулирующей глюкозы.[579] The use of other developed devices containing a population of SC-β cells, intended both for implantation in patients with diabetes and for extracorporeal therapy, is also envisaged. US Pat. No. 4,378,016 describes an artificial endocrine gland comprising an extracorporeal segment, a subcutaneous segment, and a replaceable capsule containing hormone-producing cells. US Pat. No. 5,674,289 describes a biosynthetic pancreas comprising an insular cavity separated by a semi-permeable membrane from one or more vascular cavities with access to surrounding tissue. The devices used typically comprise a cavity adapted to contain the islet cells and a cavity separated from the islet cells by a semi-permeable membrane that collects proteins secreted from the islet cells and which can also transmit a feedback signal to the islet cells, for example regarding circulating glucose levels.

[580] Способы определения факторов созревания β-клеток, которые повышают образование клеток SC-β или панкреатических β-клеток[580] Methods for determining β-cell maturation factors that increase the production of SC-β cells or pancreatic β-cells

[581] В данном документе описан способ определения фактора созревания β-клеток или агента, который повышает образование клеток SC-β (например, зрелых панкреатических β-клеток). В определенных примерах предложен многопараметрический и/или высокопроизводительный способ скрининга. Указанный способ включает обработку по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника по меньшей мере одним соединением (например, соединением из библиотеки или соединением, описанным в данном документе) и определение того, повышает ли соединение образование клеток SC-β, например, зрелых панкреатических β-клеток, из по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника. Клетка может быть определена как клетка SC-β (например, зрелая панкреатическая β-клетка) при помощи одного или более из описанных в данном документе маркеров. В некоторых примерах по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник может быть дифференцирована перед обработкой соединением из библиотеки. В других примерах в скрининговом анализе можно применять два или более соединений, как по отдельности, так и вместе. В дополнительных примерах по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник может быть помещена в мультилуночный планшет, а скрининг библиотеки соединений можно проводить путем добавления различных представителей библиотеки в разные лунки мультилуночного планшета. Подобный скрининг библиотек может помочь быстро определить соединения, которые приводят к генерации клеток SC-β, например, зрелых панкреатических β-клеток, из по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника.[581] This document describes a method for determining a β-cell maturation factor or an agent that enhances the production of SC-β cells (eg, mature pancreatic β-cells). In certain examples, a multivariable and/or high throughput screening method is provided. Said method comprises treating at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof with at least one compound (e.g., a compound from a library or a compound described herein) and determining whether the compound enhances SC-β cell formation, e.g., mature pancreatic β-cells, from at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor. A cell can be defined as an SC-β cell (eg, mature pancreatic β cell) using one or more of the markers described herein. In some examples, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof may be differentiated prior to treatment with a library compound. In other examples, two or more compounds can be used in a screening assay, either alone or together. In further examples, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof may be placed in a multiwell plate and a compound library screened by adding different members of the library to different wells of the multiwell plate. Such library screening can quickly identify compounds that result in the generation of SC-β cells, eg, mature pancreatic β cells, from at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof.

[582] В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ дополнительно включает выделение популяции клеток SC-β, например, панкреатических β-клеток (например, когда по меньшей мере 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 50%, 75% или более относятся к заданному типу клеток).[582] In some embodiments of the invention, this method further includes isolating a population of SC-β cells, for example, pancreatic β-cells (for example, when at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 50%, 75% or more of a given cell type).

[583] В некоторых вариантах реализации изобретения указанный способ дополнительно включает имплантацию клеток SC-β, полученных описанными в данном документе способами, в организм субъекта (например, субъекта с диабетом, например, диабетом I типа, II типа или 1,5 типа). В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β получена из стволовой клетки, полученной от субъекта. В некоторых вариантах реализации изобретения клетка SC-β получена из стволовой клетки, полученной от донора, отличного от субъекта, например, родственного субъекту.[583] In some embodiments, the method further comprises implanting the SC-β cells produced by the methods described herein into a subject (e.g., a subject with diabetes, e.g., type I, type II, or type 1.5 diabetes). In some embodiments, the SC-β cell is derived from a stem cell obtained from a subject. In some embodiments of the invention, the SC-β cell is derived from a stem cell obtained from a donor other than the subject, for example, related to the subject.

[584] В одном аспекте изобретение относится к клетке SC-β, например, зрелой панкреатической β-клетке, полученной описанным в данном документе способом. В другом аспекте изобретение относится к композиции, содержащей клетку SC-β, полученную описанным в данном документе способом.[584] In one aspect, the invention relates to a SC-β cell, eg, a mature pancreatic β cell, obtained by the method described herein. In another aspect, the invention relates to a composition containing an SC-β cell obtained as described herein.

[585] В другом аспекте изобретение относится к набору, содержащему инсулин-позитивные эндокринные клетки или их предшественников; по меньшей мере один описанный в данном документе фактор созревания β-клеток; и инструкции по применению инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников и по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток для получения клетки SC-β (например, зрелой панкреатической β-клетки). В некоторых вариантах реализации изобретения набор дополнительно содержит: компонент для выявления маркера зрелых β-клеток, например, описанного в данном документе маркера, например, реагент для выявления маркера созревания β-клеток, например, антитело к маркеру; и зрелую панкреатическую β-клетку, например, для применения в качестве контроля.[585] In another aspect, the invention relates to a kit containing insulin-positive endocrine cells or their precursors; at least one β-cell maturation factor described herein; and instructions for using the insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof and at least one β-cell maturation factor to produce an SC-β cell (eg, a mature pancreatic β-cell). In some embodiments of the invention, the kit further comprises: a component for detecting a marker of mature β-cells, for example, the marker described herein, for example, a reagent for detecting a marker of maturation of β-cells, for example, an antibody to the marker; and mature pancreatic β-cell, for example, for use as a control.

[586] В некоторых вариантах реализации изобретения набор дополнительно содержит: компонент для дифференцировки клетки энтодермы, например, клетки дефинитивной энтодермы, в клетку второго клеточного типа, например, по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника; и инструкции по применению описанной в данном документе клетки энтодермы (например, клетки дефинитивной энтодермы) и компонента для получения клетки второго типа, например, по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника. В некоторых вариантах реализации изобретения набор дополнительно содержит: компонент для выявления маркера клетки второго клеточного типа, например, описанного в данном документе маркера, например, реагент для выявления Pdx1, например, антитело к маркеру; и клетку второго клеточного типа, например, по меньшей мере одну инсулин-позитивную эндокринную клетку или ее предшественника, например, для применения в качестве контроля.[586] In some embodiments, the kit further comprises: a component for differentiating an endoderm cell, eg, a definitive endoderm cell, into a second cell type cell, eg, at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof; and instructions for using an endoderm cell (eg, a definitive endoderm cell) as described herein and a component to produce a second type of cell, eg, at least one insulin-positive endocrine cell or a precursor thereof. In some embodiments, the kit further comprises: a component for detecting a second cell type cell marker, eg, a marker described herein, eg, a Pdx1 detection reagent, eg, an antibody to the marker; and a cell of a second cell type, eg at least one insulin-positive endocrine cell or a precursor thereof, eg for use as a control.

[587] В одном аспекте изобретение относится к способу стимуляции дифференцировки инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников в клетки SC-β, включающему обеспечение по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника и обеспечение по меньшей мере одного фактора созревания β-клеток (например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более описанных в данном документе факторов созревания β-клеток) для дифференцировки по меньшей мере одной инсулин-позитивной эндокринной клетки или ее предшественника в клетку SC-β (например, зрелую панкреатическую β-клетку) после обработки стволовой клетки по меньшей мере одним фактором созревания β-клеток. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник получена от млекопитающего. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник получена от мыши или человека. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник получена при помощи культивирования эмбриональной стволовой клетки (например, эмбриональной стволовой клетки млекопитающего, такой как мышиная или человеческая эмбриональная стволовая клетка). В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере одна инсулин-позитивная эндокринная клетка или ее предшественник получена при помощи культивирования индуцированной плюрипотентной стволовой клетки (например, клетки iPs млекопитающего, такой как мышиная или человеческая клетка iPs).[587] In one aspect, the invention relates to a method of stimulating the differentiation of insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof into SC-β cells, comprising providing at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof and providing at least one maturation factor β- cells (e.g., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more of the β-cell maturation factors described herein) to differentiate at least one insulin-positive endocrine cell or progenitor thereof into an SC-β cell (eg, mature pancreatic β-cell) after treatment of the stem cell with at least one β-cell maturation factor. In some embodiments of the invention, at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor is obtained from a mammal. In some embodiments of the invention, at least one insulin-positive endocrine cell or its precursor is obtained from a mouse or a human. In some embodiments, at least one insulin-positive endocrine cell or precursor thereof is obtained by culturing an embryonic stem cell (eg, a mammalian embryonic stem cell, such as a mouse or human embryonic stem cell). In some embodiments, at least one insulin-positive endocrine cell or precursor thereof is obtained by culturing an induced pluripotent stem cell (eg, a mammalian iPs cell, such as a mouse or human iPs cell).

[588] В некоторых вариантах реализации изобретения множество инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников дифференцируются в множество зрелых панкреатических β-клеток или клеток SC-β, например, путем приведения множества инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников в контакт по меньшей мере с одним, по меньшей мере с двумя, по меньшей мере с тремя или более описанными в данном документе факторами созревания β-клеток.[588] In some embodiments, a plurality of insulin-positive endocrine cells, or precursors thereof, differentiate into a plurality of mature pancreatic β cells or SC-β cells, for example, by bringing the plurality of insulin-positive endocrine cells, or precursors thereof, into contact with at least one, at least two, at least three or more of the β-cell maturation factors described herein.

[589] В некоторых вариантах реализации изобретения множество инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников обрабатывают факторами созревания β-клеток на протяжении около 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 или более дней. В некоторых вариантах реализации изобретения множество инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников обрабатывают факторами созревания β-клеток в концентрации около 25 нМ, 50 нМ, 100 нМ, 150 нМ, 200 нМ, 250 нМ, 400 нМ, 500 нМ, 600 нМ, 700 нМ, 800 нМ, 1 мкМ, 2 мкМ, 3 мкМ, 4 мкМ, 5 мкМ или 10 мкМ. В некоторых вариантах реализации множество инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников обрабатывают факторами созревания β-клеток в концентрации около 250 нМ, 400 нМ, 500 нМ, 600 нМ, 700 нМ или 800 нМ. В некоторых вариантах реализации изобретения более чем около 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% или 90% инсулин-позитивных эндокринных клеток или их предшественников дифференцируются в зрелые панкреатические β-клетки или клетки SC-β.[589] In some embodiments, a plurality of insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof are treated with β-cell maturation factors for about 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 or more days. In some embodiments, a plurality of insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof are treated with β-cell maturation factors at a concentration of about 25 nM, 50 nM, 100 nM, 150 nM, 200 nM, 250 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM, 800 nM, 1 µM, 2 µM, 3 µM, 4 µM, 5 µM or 10 µM. In some embodiments, a plurality of insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof are treated with β-cell maturation factors at a concentration of about 250 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM, or 800 nM. In some embodiments, greater than about 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, or 90% of the insulin-positive endocrine cells or progenitors thereof differentiate into mature pancreatic β cells or SC- β.

[590] В некоторых аспектах в изобретении предложены искусственные островки, сконструированные при помощи описанных в данном документе клеток SC-β. В некоторых аспектах искусственный островок содержит одну или более клеток SC-β, дифференцированных in vitro из плюрипотентных стволовых клеток, например, в соответствии с описанным в данном документе способом.[590] In some aspects, the invention provides artificial islets constructed using the SC-β cells described herein. In some aspects, the artificial islet contains one or more SC-β cells differentiated in vitro from pluripotent stem cells, for example, in accordance with the method described herein.

[591] В некоторых аспектах в изобретении предложена искусственная поджелудочная железа, содержащая клетки SC-β, дифференцированные in vitro из плюрипотентных стволовых клеток.[591] In some aspects, the invention provides an artificial pancreas comprising SC-β cells differentiated in vitro from pluripotent stem cells.

[592] Следует понимать, что вышеприведенное подробное описание и нижеприведенные примеры являются исключительно иллюстративными и не ограничивают объем изобретения. Различные изменения и модификации раскрытых вариантов реализации изобретения, очевидные для специалистов в данной области техники, могут быть внесены без отступления от сущности и объема изобретения. Кроме того, все упоминаемые патенты, патентные заявки и публикации явным образом включены в данный документ посредством ссылки в целях описания и раскрытия, например, описанных в таких публикациях методологий, которые можно применять в связи с настоящим изобретением. Эти публикации представлены в отношении их содержания исключительно до даты подачи настоящей заявки. В этом отношении ничто не следует рассматривать как признание того, что авторы изобретения не имеют права датировать задним числом такое раскрытие изобретения на основании предыдущего изобретения или по каким-либо другим причинам. Все заявления относительно даты или утверждения относительно содержания таких документов основаны на информации, доступной авторам заявки, и не являются подтверждением корректности дат или содержания этих документов.[592] It should be understood that the above detailed description and the following examples are illustrative only and do not limit the scope of the invention. Various changes and modifications to the disclosed embodiments of the invention, obvious to those skilled in the art, may be made without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, all referenced patents, patent applications, and publications are expressly incorporated herein by reference for the purposes of describing and disclosing, for example, the methodologies described in such publications that may be applied in connection with the present invention. These publications are presented in respect of their content solely prior to the filing date of this application. In this regard, nothing should be taken as an admission that the inventors are not entitled to backdate such disclosure of the invention on the basis of a previous invention or for any other reason. All statements regarding the date or content of such documents are based on information available to the authors of the application and do not constitute an endorsement of the correctness of the dates or content of these documents.

* * ** * *

[593] Примеры[593] Examples

[594] Пример 1 - Генерация функциональных панкреатических β-клеток in vitro[594] Example 1 - Generation of functional pancreatic β-cells in vitro

[595] Краткое описание[595] Brief Description

[596] Генерация инсулин-вырабатывающих панкреатических β-клеток из стволовых клеток in vitro обеспечила бы беспрецедентный источник клеток для разработки лекарственных препаратов и трансплантационной терапии при диабете. При этом у инсулин-вырабатывающих клеток, которые ранее получали из человеческих плюрипотентных стволовых клеток (hPSC), отсутствуют многие характеристики подлинных β-клеток, включая in vitro и/или in vivo функцию. В описанной в данном документе работе продемонстрирован типовой масштабируемый протокол дифференцировки, который позволяет генерировать клетки SC-β из hPSC in vitro. На удивление и неожиданно эти клетки SC-β секретируют сравнимое с взрослыми β-клетками количество инсулина в ответ на множественную последовательную стимуляцию глюкозой, обеспечивают поток Са2+, экспрессируют маркеры, обнаруживаемые в β-клетках, и упаковывают инсулин в секреторные гранулы. В подтверждение концепции, клетки SC-β также отвечают на известные противодиабетические лекарственные препараты и пролиферативные стимуляторы in vitro. Кроме того, клетки SC-β секретируют высокие уровни человеческого инсулина в сыворотку крови мышей непосредственно после трансплантации, а трансплантация этих клеток незамедлительно облегчает симптомы гипергликемии у мышей с диабетом. Описанная в данном документе работа является важным шагом вперед в применении полученных из стволовых клеток β-клеток (т.е. клеток SC-β) для лечения диабета и для in vitro изучения β-клеток и скрининга лекарственных препаратов.[596] Generation of insulin-producing pancreatic β-cells from stem cells in vitro would provide an unparalleled source of cells for drug development and transplantation therapy in diabetes. However, insulin-producing cells previously derived from human pluripotent stem cells (hPSCs) lack many of the characteristics of true β-cells, including in vitro and/or in vivo function. The work described herein demonstrates an exemplary, scalable differentiation protocol that allows the generation of SC-β cells from hPSCs in vitro. Surprisingly and unexpectedly, these SC-β cells secrete comparable amounts of insulin to adult β-cells in response to multiple sequential glucose stimulation, provide Ca2+ flux, express markers found in β-cells, and package insulin into secretory granules. As a proof of concept, SC-β cells also respond to known antidiabetic drugs and proliferative stimulants in vitro. In addition, SC-β cells secrete high levels of human insulin into the serum of mice immediately after transplantation, and transplantation of these cells immediately alleviates the symptoms of hyperglycemia in diabetic mice. The work described herein is an important step forward in the use of stem cell-derived β-cells (ie, SC-β cells) for the treatment of diabetes and for in vitro β-cell studies and drug screening.

[597] Нижеприведенная работа демонстрирует несколько преимуществ клеток SC-β, полученных в соответствии с описанными в данном документе способами, например, клетки SC-β демонстрируют стимулированную глюкозой секрецию инсулина in vitro, имеют сходство с человеческими островковыми β-клетками в отношении генной экспрессии и ультраструктуры, секретируют человеческий инсулин и облегчают симптомы гипергликемии при трансплантации мышам, обеспечивают новую платформу для клеточной терапии (например, трансплантации субъекту, нуждающемуся в дополнительных и/или функциональных β-клетках), скрининга лекарственных препаратов (например, для выработки/секреции инсулина, выживаемости, дедифференцировки и т.д.), исследований (например, определение разницы в функциональности нормальных и диабетических β-клеток) и тканевой инженерии (например, применение клеток SC-β в качестве первого типа клеток при восстановлении островка).[597] The following work demonstrates several advantages of SC-β cells produced according to the methods described herein, for example, SC-β cells exhibit glucose-stimulated insulin secretion in vitro, have similarities to human islet β cells in terms of gene expression, and ultrastructures, secrete human insulin and alleviate symptoms of hyperglycemia when transplanted into mice, provide a new platform for cell therapy (e.g., transplantation into a subject in need of additional and/or functional β-cells), drug screening (e.g., insulin production/secretion, survival , dedifferentiation, etc.), research (eg, determining the difference in functionality between normal and diabetic β-cells), and tissue engineering (eg, using SC-β cells as the first cell type in islet repair).

[598] Введение[598] Introduction

[599] Открытие человеческих плюрипотентных стволовых клеток (hPSC) сделало реальной вероятность того, что когда-нибудь можно будет генерировать заместительные клетки и ткани для лечения болезней и скрининга лекарственных препаратов. Исследования последних десяти лет продвинули данную область ближе к цели путем разработки стратегий для генерации клеток, которые трудно получить каким-либо другим путем, таких как нейроны или кардиомиоциты (Kriks et al., 2011; Shiba et al., 2012). Эти клетки также были трансплантированы в животные модели и способны приживаться в организме-хозяине, в некоторых случаях, с благоприятным эффектом, таким как подавление аритмии при помощи полученных из стволовых клеток кардиомиоцитов (Shiba et al., 2012), восстановление способности к передвижению после повреждения позвоночника при помощи клеток-предшественников олигодендроцитов (Keirstead et al., 2005) или улучшение зрения после трансплантации эпителиальных клеток сетчатки в крысиных моделях слепоты (Lu et al., 2009).[599] The discovery of human pluripotent stem cells (hPSCs) has raised the possibility that replacement cells and tissues could someday be generated for disease treatment and drug screening. Research in the last ten years has brought this area closer to the goal by developing strategies for generating cells that are difficult to obtain in any other way, such as neurons or cardiomyocytes (Kriks et al., 2011; Shiba et al., 2012). These cells have also been transplanted into animal models and are able to take root in the host, in some cases with beneficial effects such as suppression of arrhythmias with stem cell-derived cardiomyocytes (Shiba et al., 2012), restoration of ambulation after injury spine with oligodendrocyte progenitor cells (Keirstead et al., 2005) or improved vision after transplantation of retinal epithelial cells in rat models of blindness (Lu et al., 2009).

[600] Одним из наиболее быстро распространяющихся заболеваний, которое можно лечить при помощи полученных из стволовых клеток тканей, является диабет, от которого страдает более 300 миллионов людей по всему миру согласно данным Международной Федерации Диабета. Диабет 1 типа возникает вследствие аутоиммунного разрушения β-клеток в панкреатических островках, в то время как более распространенный диабет 2 типа возникает вследствие резистентности к инсулину периферических тканей и дисфункции β-клеток. Таких пациентов, в частности тех, кто страдает от диабета 1 типа, можно потенциально лечить путем трансплантации новых функциональных β-клеток. Трансплантация трупных человеческих островков продемонстрировала, что благодаря этой стратегии пациенты могут стать инсулин-независимыми на срок от пяти лет и более, но этот подход очень ограничен вследствие нехватки донорских человеческих островков (Bellin et al., 2012). Создание неограниченного запаса человеческих β-клеток из стволовых клеток может сделать эту терапию доступной для миллионов новых пациентов. β-клетки представляют собой идеальную возможность для регенеративной медицины, так как необходима генерация только одного типа клеток и эти клетки можно размещать в любом месте организма в иммунопротективном устройстве (например, описанной в данном документе микрокапсуле) или материале с доступом к сосудистой системе.[600] One of the fastest growing diseases that can be treated with stem cell-derived tissue is diabetes, which affects more than 300 million people worldwide according to the International Diabetes Federation. Type 1 diabetes results from autoimmune destruction of β-cells in the pancreatic islets, while the more common type 2 diabetes results from peripheral tissue insulin resistance and β-cell dysfunction. Such patients, in particular those suffering from type 1 diabetes, could potentially be treated by transplantation of new functional β-cells. Cadaveric human islet transplantation has shown that patients can become insulin independent for five years or more with this strategy, but this approach is very limited due to the lack of donor human islets (Bellin et al., 2012). Generating an unlimited supply of human β-cells from stem cells could make this therapy available to millions of new patients. β-cells represent an ideal option for regenerative medicine as only one type of cell needs to be generated and these cells can be placed anywhere in the body in an immunoprotective device (e.g. the microcapsule described herein) or material with access to the vascular system.

[601] Проведение фармацевтического скрининга для поиска новых лекарственных препаратов, которые могут улучшить функцию или пролиферацию β-клеток, также тормозится ограниченной поставкой трупных островков и их высокой вариабельностью вследствие различий в причине смерти, донорском генетическом фоне и других факторах при их выделении. Следовательно, систематическая постоянная поставка клеток SC-β может обеспечить уникальную и чрезвычайно ценную платформу для поиска новых лекарственных препаратов против диабета.[601] Pharmaceutical screening for new drugs that can improve β-cell function or proliferation is also hampered by the limited supply of cadaveric islets and their high variability due to differences in cause of death, donor genetic background, and other factors in their isolation. Therefore, the systematic continuous supply of SC-β cells may provide a unique and extremely valuable platform for the discovery of new drugs against diabetes.

[602] На сегодняшний день в исследованиях наметился существенный прогресс в отношении генерации β-клеточной линии дифференцировки in vitro из hPSC. Теперь клетки дефинитивной энтодермы и следующие за ними панкреатические клетки-предшественники можно дифференцировать с высокой эффективностью (Kroon et al., 2008; D'Amour et al., 2006; D'Amour et al., 2005; Rezania et al., 2012). Важно то, что эти клетки могут дополнительно дифференцироваться в функциональные β-клетки в течение трех-четырех месяцев после трансплантации грызунам (Kroon et al., 2008; Rezania et al., 2012), что указывает на то, что они имеют дифференцировочный потенциал для развития в β-клетки при наличии достаточного времени и соответствующей стимуляции. К сожалению, процесс длиной в месяц, который происходит с клетками in vivo, остается черным ящиком и непонятно, будет ли этот процесс работать в случае пациентов-людей. Другая работа была сфокусирована на генерации инсулин-вырабатывающих клеток из человеческих панкреатических предшественников in vitro. Однако, полученные на сегодняшний день клетки не являются подлинными β-клетками. Эти клетки или не демонстрируют стимулированную глюкозой секрецию инсулина in vitro или не экспрессируют соответствующие маркеры β-клеток, такие как NKX6-1 или PDX1, или аномально экспрессируют другие гормоны, такие как глюкагон, или не функционируют после трансплантации in vivo или демонстрируют комбинацию этих аномальных признаков (D'Amour et al., 2006; Cheng et al., 2012; Narayanan et al., 2013; Xie et al., 2013; Nostro et al., 2011).[602] Significant progress has been made to date in the generation of a β-cell lineage in vitro from hPSCs. Now cells from the definitive endoderm and subsequent pancreatic progenitors can be differentiated with high efficiency (Kroon et al., 2008; D'Amour et al., 2006; D'Amour et al., 2005; Rezania et al., 2012) . Importantly, these cells can further differentiate into functional β-cells within three to four months after transplantation into rodents (Kroon et al., 2008; Rezania et al., 2012), indicating that they have a differentiation potential for development into β-cells, given sufficient time and appropriate stimulation. Unfortunately, the month-long process that occurs with cells in vivo remains a black box and it is not clear whether this process will work in the case of human patients. Other work has focused on generating insulin-producing cells from human pancreatic progenitors in vitro. However, the cells obtained to date are not genuine β-cells. These cells either do not show glucose-stimulated insulin secretion in vitro, or do not express appropriate β-cell markers such as NKX6-1 or PDX1, or abnormally express other hormones such as glucagon, or do not function after in vivo transplantation, or show a combination of these abnormalities. traits (D'Amour et al., 2006; Cheng et al., 2012; Narayanan et al., 2013; Xie et al., 2013; Nostro et al., 2011).

[603] В описанной в данном документе работе предложена стратегия фактически неограниченного крупномасштабного получения функциональных человеческих β-клеток из hPSC in vitro. Путем применения последовательной модуляции сигнальных путей в комбинации с 3-мерной клеточной культуральной системой можно генерировать моногормональные инсулин-вырабатывающие клетки (клетки SC-β), которые коэкспрессируют ключевые маркеры β-клеток и демонстрируют ультраструктурные признаки β-клеток. Кроме того, эти клетки имитируют функцию человеческих островков как in vitro, так и in vivo. И наконец, клетки демонстрируют подтверждение концепции их применения для двойной цели - in vitro скрининга лекарственных препаратов и in vivo трансплантационной терапии диабета.[603] The work described herein proposes a strategy for virtually unlimited large-scale production of functional human β-cells from hPSCs in vitro. By applying sequential modulation of signaling pathways in combination with a 3-dimensional cell culture system, monohormonal insulin-producing cells (SC-β cells) can be generated that co-express key β-cell markers and exhibit ultrastructural features of β-cells. In addition, these cells mimic the function of human islets both in vitro and in vivo. Finally, the cells show proof of concept for their dual purpose of in vitro drug screening and in vivo transplantation therapy for diabetes.

[604] Результаты[604] Results

[605] Генерация глюкозочувствительных секретирующих инсулин β-клеток из hPSC In Vitro[605] In Vitro Generation of Glucose-Sensitive Insulin-Secreting β Cells from hPSC

[606] Типовой способ генерации функциональных β-клеток из hPSC in vitro приведен на ФИГ. 1А. Чтобы получить большое количество β-клеток применяли масштабируемую культуральную систему на основе суспензии, которая дает возможность генерировать >108 hPSC и типов клеток на более поздних этапах дифференцировки (Schulz et al., 2012). Кластеры человеческих эмбриональных стволовых клеток HUES8 диаметром приблизительно в 100-200 мкм индуцировали до дефинитивной энтодермы высокой степени чистоты (>95% Sox17+) и далее до ранних панкреатических предшественников (>90% PDX1+), используя протоколы на основании материалов прошлых публикаций (ФИГ. 1В) (Schulz et al., 2012; Rezania et al., 2012). Далее был определен способ, в котором применяли продленное время в культуре с представителем семейства FGF - KGF, ингибитором «звукового ежа» Sant1 и низкой концентрацией ретиноевой кислоты для генерации высоких уровней кластеров панкреатических клеток-предшественников, коэкспрессирующих NKX6-1+/PDX1+ (>60% клеток NKX6-1+/PDX1+) (ФИГ. 1А.) Сообщалось, что трансплантация этих панкреатических клеток-предшественников мышам приводит к появлению функциональных β-клеток in vivo через 3-4 месяца (Rezania et al., 2012). Это использовали в качестве стартовой точки для разработки протокола для воспроизведения генерации функциональных β-клеток in vitro.[606] An exemplary method for generating functional β-cells from hPSCs in vitro is shown in FIG. 1A. To obtain a large number of β-cells, a scalable suspension-based culture system was used, which makes it possible to generate >10 8 hPSC and cell types at later stages of differentiation (Schulz et al., 2012). Clusters of human embryonic stem cells HUES8 approximately 100-200 µm in diameter were induced to high purity definitive endoderm (>95% Sox17+) and further to early pancreatic progenitors (>90% PDX1+) using protocols based on past publications (FIG. 1B ) (Schulz et al., 2012; Rezania et al., 2012). A method was further defined in which extended time in culture with a member of the FGF family, KGF, the sonic hedgehog inhibitor Sant1, and a low concentration of retinoic acid was used to generate high levels of pancreatic progenitor cell clusters co-expressing NKX6-1+/PDX1+ (>60 % NKX6-1+/PDX1+ cells) (FIG. 1A.) Transplantation of these pancreatic progenitor cells into mice has been reported to result in functional β-cells in vivo after 3-4 months (Rezania et al., 2012). This was used as a starting point to develop a protocol to replicate the generation of functional β-cells in vitro.

[607] Затем проводили дифференцировку NKX6-1+/PDX1+ панкреатических клеток-предшественников в экспрессирующие С-пептид эндокринные клетки, используя ранее опубликованный протокол (контрольная дифференцировка) или новый разработанный протокол (новая дифференцировка). Протокол контрольной дифференцировки позволял в течение нескольких месяцев получать клетки, которые представляли собой моногормональные ENS+ и INS+/GCG+ и INS+/SST+ полигормональные (РН) клетки. Аббревиатуру РН использовали для обозначения этих клеток. С другой стороны, протокол новой дифференцировки включал 2-3 недели проведения уникальных серий культуральных этапов, включающих ингибирование сигнализации «звукового ежа», сигнализацию ретиноевой кислоты, ингибирование гамма-секретазы, ингибирование сигнализации TGFβ, сигнализацию EGF, сигнализацию тиреоидного гормона и островковую среду CMRL 1066 (Nostro et al., 2011; Rezania et al., 2012; Thowfeequ et al., 2007; Aguayo-Mazzucato et al., 2013; D'Amour et al., 2006). Было сделано предположение, что С-пептид + клетки, полученные в соответствии с этим новым протоколом дифференцировки, были аналогичны первичным взрослым β-клеткам (1° β) и, следовательно, называются стволовыми β-клеткам (SC-β) (т.е. клетками SC-β).[607] NKX6-1+/PDX1+ pancreatic progenitor cells were then differentiated into C-peptide-expressing endocrine cells using a previously published protocol (control differentiation) or a newly developed protocol (new differentiation). The protocol of control differentiation allowed for several months to obtain cells that were monohormonal ENS+ and INS+/GCG+ and INS+/SST+ polyhormonal (PH) cells. The abbreviation PH was used to refer to these cells. On the other hand, the new differentiation protocol included 2-3 weeks of unique series of culture steps including sonic hedgehog signaling inhibition, retinoic acid signaling, gamma-secretase inhibition, TGFβ signaling inhibition, EGF signaling, thyroid hormone signaling, and CMRL 1066 islet medium. (Nostro et al., 2011; Rezania et al., 2012; Thowfeequ et al., 2007; Aguayo-Mazzucato et al., 2013; D'Amour et al., 2006). It was hypothesized that the C-peptide + cells produced according to this new differentiation protocol were analogous to primary adult β-cells (1° β) and hence referred to as β-stem cells (SC-β) (i.e. SC-β cells).

[608] Ключевым функциональным признаком β-клетки является ее способность систематически осуществлять стимулированную глюкозой секрецию инсулина (GSIS). Практически все существующие протоколы регулируемой дифференцировки генерируют инсулин-экспрессирующие клетки из hPSC, которые не демонстрируют GSIS in vitro (D'Amour et al., 2006). Сообщалось об одном протоколе, в котором в качестве исходной популяции применяли линии энтодермальных клеток-предшественников, который позволяет получать клетки, которые могут секретировать некоторое количество инсулина в ответ на единичную стимуляцию глюкозой (Cheng et al., 2012). В противоположность этому, клетки SC-β, полученные описанными в данном документе способами, могут отвечать по меньшей мере на три последовательные стимуляции высокими концентрациями глюкозы. Эти клетки секретировали высокие уровни инсулина образом, сходным с первичными взрослыми β-клетками, в то время как РН-клетки из контрольного протокола не отвечали на глюкозу (ФИГ. 2А-2С и ФИГ. 3А-2С). Индекс стимуляции, рассчитанный по соотношению между инсулином, секретируемым в ответ на высокую концентрацию глюкозы (20 мМ) и низкую концентрацию глюкозы (2 мМ), был схожим для клеток SC-β и первичных взрослых β-клеток, 2,3±0,9 и 2,3±1,4, соответственно. Кроме того, существовал небольшой процент стимуляции высокими концентрациями глюкозы, на которую ни клетки SC-β ни первичные взрослые β-клетки не отвечали. Кроме того, количество инсулина, секретируемого на клетку в ответ на 20 мМ глюкозы, для клеток SC-β было неотличимо от секретируемого первичными взрослыми β-клетками, 2,6±1,6 и 2,5±1,2 мкМЕ/103 клеток, соответственно. Вместе эти данные позволяют предположить, что in vitro функция клеток SC-β, полученных согласно новому протоколу дифференцировки, очень схожа с эквивалентными подлинными первичными взрослыми β-клетками.[608] A key functional feature of the β-cell is its ability to systematically perform glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). Virtually all existing regulated differentiation protocols generate insulin-expressing cells from hPSCs that do not exhibit GSIS in vitro (D'Amour et al., 2006). One protocol has been reported using endodermal progenitor cell lines as a starting population that produces cells that can secrete some insulin in response to a single glucose challenge (Cheng et al., 2012). In contrast, SC-β cells produced by the methods described herein can respond to at least three consecutive stimulations with high glucose concentrations. These cells secreted high levels of insulin in a manner similar to primary adult β-cells, while the PH cells from the control protocol did not respond to glucose (FIG. 2A-2C and FIG. 3A-2C). The stimulation index, calculated from the ratio between insulin secreted in response to high glucose concentration (20 mM) and low glucose concentration (2 mM), was similar for SC-β cells and primary adult β-cells, 2.3 ± 0.9 and 2.3±1.4, respectively. In addition, there was a small percentage of stimulation with high concentrations of glucose to which neither SC-β cells nor primary adult β-cells responded. In addition, the amount of insulin secreted per cell in response to 20 mM glucose for SC-β cells was indistinguishable from that secreted by primary adult β-cells, 2.6 ± 1.6 and 2.5 ± 1.2 µIU/10 3 cells, respectively. Together, these data suggest that the in vitro function of SC-β cells produced according to the new differentiation protocol is very similar to equivalent genuine primary adult β-cells.

[609] In vitro функциональность клеток SC-β, полученных согласно новому протоколу дифференцировки, позже была подтверждена путем определения изменения внутриклеточного Са2+. β-клетки чувствуют изменение уровней глюкозы посредством кальциевой сигнализации; повышение уровней глюкозы приводит к деполяризации мембраны, что приводит к притоку ионов кальция, который отвечает за запуск высвобождения инсулина (Mohammed et al., 2009). Этот приток кальция в клеточных кластерах, окрашенных Fluo-4 AM - флуоресцентным красителем, являющимся индикатором кальция, - отслеживали в режиме реального времени при помощи флуоресцентной микроскопии (ФИГ. 4А). Этот способ позволял анализировать приток кальция как на уровне популяции, так и на уровне одной клетки, и показал, что как клетки SC-β, так и первичные взрослые β-клетки отвечали на последовательную стимуляцию глюкозой путем систематического повышения внутриклеточного Са2+ схожим образом, согласующимся с нормальным GSIS, в то время как РН-клетки, полученные согласно контрольному протоколу дифференцировки, демонстрировали аномальный кальциевый ответ, согласующийся с их аномальным GSIS (ФИГ. 4В). При проведении анализа одиночных клеток большинство отдельных клеток SC-β и первичных взрослых β-клеток отвечали на 2-3 последовательные стимуляции глюкозой посредством потока кальция, в то время как большинство РН-клеток отвечали на 0 стимуляций (ФИГ. 4С-4Е). В отличие от β-клеток грызунов, известно, что человеческие β-клетки демонстрируют некоторую степень диссинхронии в ответ на высокие концентрации глюкозы (Rutter and Hodson, 2013). Эти данные показывают, что как вся популяция, так и отдельные клетки в кластерах клеток SC-β функционируют аналогично β-клеткам в выделенных островках и дополнительно подтверждают вывод, что клетки SC-β, полученные согласно новому протоколу дифференцировки, функционируют in vitro.[609] In vitro functionality of SC-β cells obtained according to the new protocol of differentiation was later confirmed by determining the change in intracellular Ca 2+ . β-cells sense changes in glucose levels through calcium signaling; an increase in glucose levels leads to membrane depolarization, which leads to an influx of calcium ions, which is responsible for triggering the release of insulin (Mohammed et al., 2009). This influx of calcium in cell clusters stained with Fluo-4 AM, a fluorescent dye that is an indicator of calcium, was monitored in real time using fluorescence microscopy (FIG. 4A). This method allowed calcium influx to be analyzed both at the population level and at the single cell level, and showed that both SC-β cells and primary adult β-cells responded to sequential glucose stimulation by systematically increasing intracellular Ca 2+ in a similar way, consistent with normal GSIS, while PH cells generated according to the differentiation control protocol exhibited an abnormal calcium response consistent with their abnormal GSIS (FIG. 4B). In single cell analysis, most individual SC-β cells and primary adult β cells responded to 2-3 consecutive glucose stimulations via calcium flux, while most PH cells responded to 0 stimulations (FIGS. 4C-4E). In contrast to rodent β-cells, human β-cells are known to exhibit some degree of dyssynchrony in response to high glucose concentrations (Rutter and Hodson, 2013). These data show that both the entire population and individual cells in SC-β cell clusters function similarly to β-cells in isolated islets and further support the conclusion that SC-β cells generated according to the new differentiation protocol function in vitro.

[610] Полученные из стволовых клеток β-клетки из hPSC имеют сходство с первичными человеческими β-клетками[610] Stem cell-derived β-cells from hPSCs have similarities to primary human β-cells

[611] После выявления того, что клетки SC-β функционируют подобно первичным взрослым β-клеткам in vitro, проводили анализ двух клеточных популяций в отношении экспрессии белка, экспрессии генов и ультраструктуры. В отличие от большинства полученных из hPSC инсулин-вырабатывающих клеток, о которых сообщалось ранее, эти клетки SC-β экспрессировали оба маркера нормальных β-клеток - PDX1 и NKX6-1 (ФИГ. 5А и 5В). Наблюдали редкие не относящиеся к β-клеткам гормоны, но они не колокализовались вместе с клетками, позитивными в отношении NKX6-1/С-пептида (ФИГ. 5С). SC-β демонстрировали позитивное окрашивание в отношении как инсулина, так и С-пептида -стехиометрического побочного продукта процессинга проинсулина, что указывает на то, что окрашивание инсулина связано с эндогенной клеточной выработкой инсулина (ФИГ. 6), и окрашивание в отношении ISL1, MAFA и MAFB (ФИГ. 7А-7С). Количественная оценка методом проточной цитометрии выявила, что описанные в данном документе способы дают возможность получать 40% NKX6-1/С-пептида, что аналогично процентному содержанию этих компонентов в трупных человеческих островках (ФИГ. 5D). Кроме того, только 8% всех С-пептид + клеток коэкспрессируют глюкагон и 4% коэкспрессируют соматостатин (ФИГ. 8А-8С.) Хотя ранее сообщалось, что в одном исследовании получили в значительной степени моногормональные клетки, не было показано, чтобы эти клетки экспрессировали ключевой для β-клеток маркер NKX6-1 или функционировали in vivo (Cheng 2012.) В одной из недавних работ было показано, что протоколы управляемой дифференцировки, которые позволяют генерировать более высокие уровни NKX6-1, приводят к получению лучших трансплантационных результатов в случае трансплантатов панкреатических клеток-предшественников (Rezania et al., 2013). Кроме того, исследования с условным генным нокаутом показали, что экспрессия NKX6-1 необходима для функционирования β-клеток в островках взрослых мышей, что позволяет предположить, что коэкспрессия этих факторов в наших клетках может помочь в объяснении их функциональных возможностей (Taylor et al., 2013).[611] After revealing that SC-β cells function like primary adult β-cells in vitro, the two cell populations were analyzed for protein expression, gene expression and ultrastructure. Unlike most previously reported hPSC-derived insulin-producing cells, these SC-β cells expressed both normal β-cell markers, PDX1 and NKX6-1 (FIGS. 5A and 5B). Rare non-β-cell hormones were observed, but they did not colocalize with cells positive for NKX6-1/C-peptide (FIG. 5C). SC-β stained positively for both insulin and C-peptide, a stoichiometric by-product of proinsulin processing, indicating that insulin staining is associated with endogenous cellular insulin production (FIG. 6), and staining for ISL1, MAFA and MAFB (FIGS. 7A-7C). Flow cytometry quantification revealed that the methods described herein yielded 40% NKX6-1/C peptide, which is similar to the percentage of these components in cadaveric human islets (FIG. 5D). In addition, only 8% of all C-peptide+ cells co-express glucagon and 4% co-express somatostatin (FIGS. 8A-8C). a key NKX6-1 marker for β-cells or functioned in vivo (Cheng 2012.) One recent study has shown that guided differentiation protocols that generate higher levels of NKX6-1 lead to better transplant outcomes in the case of transplants pancreatic progenitor cells (Rezania et al., 2013). In addition, conditional gene knockout studies have shown that NKX6-1 expression is required for β-cell function in adult mouse islets, suggesting that co-expression of these factors in our cells may help explain their functionality (Taylor et al., 2013).

[612] Улучшенная белковая экспрессия нескольких ключевых маркеров β-клеток свидетельствует о том, что транскрипционная сеть этих клеток лучше соответствует сети человеческих островковых β-клеток. В недавних работах было продемонстрировано, что INS+ РН-клетки, полученные согласно ранее описанным протоколам, не имеют сходства с взрослыми островковыми INS+ β-клетками (Hrvatin et al., 2014; Xie et al., 2013). Микроматричный анализ отсортированных INS+ клеток, полученных согласно ранее опубликованным протоколам, показал, что они кластеризуются с фетальными β-клетками, а не с функциональными взрослыми человеческими β-клетками, отсортированным тем же способом.[612] Improved protein expression of several key markers of β-cells indicates that the transcriptional network of these cells better matches the network of human islet β-cells. Recent studies have shown that INS+ PH cells obtained according to previously described protocols bear no resemblance to adult islet INS+ β cells (Hrvatin et al., 2014; Xie et al., 2013). Microarray analysis of sorted INS+ cells obtained according to previously published protocols showed that they clustered with fetal β-cells and not with functional adult human β-cells sorted in the same way.

[613] Чтобы сравнить клетки SC-β согласно изобретению с взрослыми человеческими островками, INS+/NKX6-1+ клетки сортировали тем же способом и проводили глобальный анализ генной экспрессии при помощи микроматрицы. В отличие от ранее описанных полученных из стволовых клеток INS+ РН-клеток, описанные в данном документе клетки SC-β более тесно кластеризовались с человеческими взрослыми β-клетками, чем с фетальными β-клетками или INS+ РН-клетками (ФИГ. 5Е). Кроме того, эти данные показывают, что экспрессия каноничных генов β-клеток, таких как PDX1, MNX1 и NKX2-2, имела больше сходства в случае клеток SC-β и взрослых человеческих β-клеток, чем ранее описанных INS+ РН-клеток. Анализ 100 наиболее дифференциально экспрессируемых генов в этом наборе данных также показал, что клетки SC-β и взрослые человеческие β-клетки имели больше сходства друг с другом, чем ранее описанные РН-клетки или фетальные β-клетки (ФИГ. 5F). Оставшиеся различия между клетками SC-β и человеческими взрослыми β-клетками можно исправить путем внесения небольших изменений в композицию культуральных сред во время поздних стадий дифференцировки.[613] In order to compare the SC-β cells of the invention with adult human islets, INS+/NKX6-1+ cells were sorted in the same manner and global microarray gene expression analysis was performed. In contrast to the previously described stem cell-derived INS+ PH cells, the SC-β cells described herein clustered more closely with human adult β cells than with fetal β cells or INS+ PH cells (FIG. 5E). In addition, these data show that the expression of canonical β-cell genes such as PDX1, MNX1 and NKX2-2 was more similar in SC-β cells and adult human β-cells than previously described INS+ PH cells. Analysis of the 100 most differentially expressed genes in this dataset also showed that SC-β cells and adult human β-cells had more similarity to each other than previously described PH cells or fetal β-cells (FIG. 5F). The remaining differences between SC-β cells and human adult β-cells can be corrected by making small changes in the composition of the culture media during late stages of differentiation.

[614] Так как профили генной и белковой экспрессии клеток SC-β имеют сходство с профилями первичных человеческих β-клеток, было сделано предположение, что клетки SC-β также должны упаковывать инсулиновый белок в соответствующие секреторные гранулы, как это происходит в случае подлинных β-клеток. β-клетки упаковывают инсулин в секреторные гранулы, которые изначально имеют бледно-серый цвет с ореолом вокруг, после чего созревают до темных кристаллизованных полигональных гранул со светлым ореолом (ФИГ. 9А). Предыдущие исследования INS+ клеток, полученных из стволовых клеток, выявили, что эти клетки содержат только полигормональные и альфа-подобные гранулы, которые представляют собой отличающиеся круглые гранулы с темным ореолом (D'Amour et al., 2006; Kroon et al., 2008). Эти результаты были воспроизведены в соответствии с контрольным протоколом, который позволил получить INS+ клетки, которые содержали только аномальные полигормональные и альфа-подобные гранулы и лишь несколько β-клеточных гранул (ФИГ. 9А). С другой стороны, описанные в данном документе способы позволяют генерировать клетки SC-β, которые упаковывают и кристаллизуют инсулиновый белок в прототипичные β-клеточные гранулы (ФИГ. 9А). Как развивающиеся инсулиновые гранулы, так и зрелые кристаллизованные инсулиновые гранулы наблюдали и в первичных человеческих β-клетках и в клетках SC-β (ФИГ. 9В). Для подтверждения белкового содержания этих гранул проводили иммунное мечение золотом с применением частиц против инсулина и глюкагона. В то время как гранулы РН-клеток характеризовались аномальным содержанием как инсулина, так и глюкагона, гранулы первичных человеческих β-клеток и клеток SC-β содержали только инсулин (ФИГ. 9С). Таким образом, ультраструктура клеток SC-β точно отражает структуру взрослых человеческих β-клеток.[614] Since the gene and protein expression profiles of SC-β cells are similar to those of primary human β-cells, it has been hypothesized that SC-β cells should also package insulin protein into appropriate secretory granules, as is the case with genuine β-cells. -cells. β-cells package insulin into secretory granules that are initially pale gray with a halo around them and then mature into dark, crystallized polygonal granules with a light halo (FIG. 9A). Previous studies of INS+ cells derived from stem cells revealed that these cells contain only polyhormonal and alpha-like granules, which are distinct round granules with a dark halo (D'Amour et al., 2006; Kroon et al., 2008) . These results were replicated according to a control protocol that yielded INS+ cells that contained only abnormal polyhormonal and alpha-like granules and only a few β-cell granules (FIG. 9A). On the other hand, the methods described herein allow the generation of SC-β cells that package and crystallize insulin protein into prototypical β-cell granules (FIG. 9A). Both developing insulin granules and mature crystallized insulin granules were observed in both primary human β-cells and SC-β cells (FIG. 9B). To confirm the protein content of these granules, immunolabeling with gold was performed using particles against insulin and glucagon. Whereas RN cell granules were characterized by abnormal levels of both insulin and glucagon, granules of primary human β-cells and SC-β cells contained only insulin (FIG. 9C). Thus, the ultrastructure of SC-β cells closely mirrors that of adult human β-cells.

[615] Генерация глюкозочувствительных инсулин-секретирующих β-клеток из hiPSC In Vitro[615] Generation of glucose-sensitive insulin-secreting β-cells from hiPSC In Vitro

[616] Новый протокол дифференцировки, применяемый для развития функциональных β-клеток из hPSC, который обсуждался выше, применяли повторно для генерации функциональных β-клеток из линий hiPSC in vitro. Линии hiPSC генерировали в Harvard iPSC Core, используя фибробласты кожной ткани, выращенные из клеток, полученных от пациентов без диабета или с диабетом 1 типа. В отличие от линии hPSC, которую генерировали из эмбрионов, линию hiPSC генерировали из человеческой ткани, чтобы показать, что функциональные β-клетки можно развивать непосредственно из клеток больных пациентов, т.е. пациентов с диабетом 1 типа.[616] The new differentiation protocol used to develop functional β-cells from hPSCs discussed above was reused to generate functional β-cells from hiPSC lines in vitro. hiPSC lines were generated in a Harvard iPSC Core using dermal tissue fibroblasts grown from cells obtained from non-diabetic or type 1 diabetic patients. Unlike the hPSC line, which was generated from embryos, the hiPSC line was generated from human tissue to show that functional β-cells can be developed directly from cells of sick patients, ie. patients with type 1 diabetes.

[617] Полученные в результате β-клетки стимулировали глюкозой, чтобы определить их способность систематически осуществлять стимулированную глюкозой секрецию инсулина (GSIS). Было обнаружено, что множественные β-клетки, полученные описанными в данном документе способами, могут отвечать по меньшей мере на три последовательные стимуляции высокими концентрациями глюкозы (ФИГ. 10А-10В). В этом конкретном эксперименте клетки hiPSC-β, полученные из недиабетической клеточной линии (1013-3FA), сравнивали с клетками hiPSC-β, полученными из диабетической клеточной линии 1 типа (1031SeVA). Индекс стимуляции, рассчитанный по соотношению между инсулином, секретируемым в ответ на высокую концентрацию глюкозы (20 мМ) и низкую концентрацию глюкозы (2 мМ), был большим для β-клеток, полученных из недиабетической клеточной линии по сравнению с β-клетками, полученными из диабетической клеточной линии 1 типа. Кроме того, количество инсулина, секретируемого на клетку в ответ на стимуляцию 2 мМ или 20 мМ глюкозы, было большим для β-клеток, полученных из диабетической клеточной линии 1 типа, чем для β-клеток, полученных из недиабетической клеточной линии. Вместе эти данные позволяют предположить, что in vitro функционирование клеток hiPSC-β, полученных из диабетической клеточной линии 1 типа, сходно с функционированием соответствующих им недиабетических клеток.[617] The resulting β-cells were stimulated with glucose to determine their ability to systematically carry out glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). It has been found that multiple β-cells produced by the methods described herein can respond to at least three consecutive stimulations with high glucose concentrations (FIGS. 10A-10B). In this particular experiment, hiPSC-β cells derived from a non-diabetic cell line (1013-3FA) were compared with hiPSC-β cells derived from a type 1 diabetic cell line (1031SeVA). The stimulation index, calculated from the ratio between insulin secreted in response to high glucose concentration (20 mM) and low glucose concentration (2 mM), was greater for β-cells derived from a non-diabetic cell line compared to β-cells derived from type 1 diabetic cell line. In addition, the amount of insulin secreted per cell in response to stimulation with 2 mM or 20 mM glucose was greater for β-cells derived from a type 1 diabetic cell line than for β-cells derived from a non-diabetic cell line. Together, these data suggest that in vitro functioning of hiPSC-β cells derived from a type 1 diabetic cell line is similar to that of their corresponding non-diabetic cells.

[618] После выявления того, что клетки hiPSC-β отвечают на глюкозу in vitro, авторы изобретения анализировали, насколько сходны недиабетические популяции и диабетические популяции 1 типа в отношении белковой экспрессии, генной экспрессии и ультраструктуры. Для определения экспрессии NKX6-1/C-пептида использовали три разные недиабетические клеточные линии и три разные диабетические клеточные линии 1 типа. Как и в случае hPSC, данные клетки hiPSC-β экспрессировали оба нормальных β-клеточных маркера PDX1 и NKX6-1 (ФИГ. 11А-11F). Количественная оценка методом проточной цитометрии выявила, что описанные в данном документе способы дают возможность получать около 40% NKX6-1/С-пептида, что аналогично процентному содержанию этих компонентов в трупных человеческих островках (ФИГ. 5D).[618] After identifying that hiPSC-β cells respond to glucose in vitro, the inventors analyzed how similar non-diabetic populations and type 1 diabetic populations are in terms of protein expression, gene expression and ultrastructure. Three different non-diabetic cell lines and three different type 1 diabetic cell lines were used to determine NKX6-1/C peptide expression. As with hPSC, these hiPSC-β cells expressed both normal β-cell markers PDX1 and NKX6-1 (FIGS. 11A-11F). Flow cytometry quantification revealed that the methods described herein yielded about 40% NKX6-1/C peptide, which is similar to the percentage of these components in cadaveric human islets (FIG. 5D).

[619] Полученные из стволовых клеток β-клетки функционируют in vivo после трансплантации[619] Stem cell-derived β-cells function in vivo after transplantation

[620] Описанные до этого момента данные относятся к генерации функциональных человеческих β-клеток in vitro. Чтобы дополнительно исследовать их способность функционировать in vivo, эти клетки трансплантировали под почечную капсулу мышей с ослабленным иммунитетом (ФИГ. 12A-12D и таблица S1).[620] The data described up to this point relate to the generation of functional human β-cells in vitro. To further explore their ability to function in vivo, these cells were transplanted under the renal capsule of immunocompromised mice (FIGS. 12A-12D and Table S1).

Figure 00000015
Figure 00000015

[621] При трансплантации взрослых человеческих островков человеческий инсулин выявляли в сыворотке крови этих мышей в течение двух недель. В противоположность этому, когда мышам трансплантировали ранее описанные панкреатические клетки-предшественники, через две недели после трансплантации никакого инсулина не выявляли (Kroon et al., 2008; Schulz et al., 2012; Rezania et al., 2012). Вместо этого клеткам требовалась 3-4-месячная плохо понятная фаза созревания in vivo. С другой стороны, клетки SC-β, как и человеческие островки, секретировали высокие уровни инсулина в кровоток организма-хозяина в ответ на стимуляцию глюкозой в течение двух недель после трансплантации (ФИГ. 12А). В качестве контроля трансплантировали также РН-клетки, полученные согласно ранее описанным протоколам, и обнаружили, что эти клетки не секретируют значительных уровней инсулина в ответ на глюкозу in vivo (ФИГ. 12А). Кроме того, также было подтверждено, что полученные панкреатические клетки-предшественники не вырабатывали выявляемый уровень инсулина in vivo в течение двух недель, как и было ранее описано (ФИГ. 12С).[621] When transplanting adult human islets, human insulin was detected in the serum of these mice for two weeks. In contrast, when previously described pancreatic progenitor cells were transplanted into mice, no insulin was detected two weeks after transplantation (Kroon et al., 2008; Schulz et al., 2012; Rezania et al., 2012). Instead, the cells required a 3-4 month poorly understood in vivo maturation phase. On the other hand, SC-β cells, like human islets, secreted high levels of insulin into the host circulation in response to glucose stimulation for two weeks after transplantation (FIG. 12A). PH cells prepared according to previously described protocols were also transplanted as controls and these cells were found not to secrete significant levels of insulin in response to glucose in vivo (FIG. 12A). In addition, it was also confirmed that the obtained pancreatic progenitor cells did not produce a detectable level of insulin in vivo for two weeks, as previously described (FIG. 12C).

[622] Некоторые инсулин-вырабатывающие клетки, которые не являются подлинными β-клетками, могут неконтролируемо секретировать инсулин в кровоток животного, функционируя скорее как инсулиновая гранула, чем как чувствительная β-клетка. Чтобы проверить, что клетки SC-β не только секретируют высокие уровни инсулина, но и делают это функционально чувствительным образом, измеряли количество человеческого инсулина в кровотоке мышей как до, так и после сильной стимуляции глюкозой. В обоих случаях, как трансплантатов человеческих островков, так и трансплантатов клеток SC-β, 9 из 12 исследуемых мышей демонстрировали функциональную стимулированную глюкозой секрецию инсулина in vivo через две недели после трансплантации (ФИГ. 12А).[622] Some insulin-producing cells that are not true β-cells can uncontrollably secrete insulin into the animal's bloodstream, functioning more like an insulin granule than a responsive β-cell. To verify that SC-β cells not only secrete high levels of insulin, but also do so in a functionally sensitive manner, the amount of human insulin in the bloodstream of mice was measured both before and after strong glucose stimulation. In both human islet transplants and SC-β cell transplants, 9 of 12 mice studied demonstrated functional glucose-stimulated insulin secretion in vivo two weeks after transplantation (FIG. 12A).

[623] После проведения конечной in vivo GSIS-стимуляции животных умерщвляли, а почки с трансплантатом изымали для анализа. Гистологические срезы этих почек выявили наличие крупных привитых областей человеческих клеток под почечной капсулой. Иммунфлуоресцентное окрашивание этих областей показало, что как клетки SC-β, так и привитые человеческие островки содержали высокие уровни инсулин-экспрессирующих клеток (ФИГ. 12В). Эти INS+ клетки также коэкспрессировали каноничный β-клеточный транскрипционный фактор PDX1, как и ожидалось для функциональных β-клеток. Анализ окрашивания на инсулин и глюкагон дополнительно выявил, что клетки SC-β после трансплантации оставались моногормональными (ФИГ. 13А-13В). Также при генерации по данному протоколу при помощи иммунофлуоресценции и метода проточной цитометрии наблюдали небольшую популяцию GCG+ клеток (ФИГ. 7 и ФИГ. 10), и эти клетки также наблюдали in vivo после трансплантации (ФИГ. 13).[623] After the final in vivo GSIS stimulation, the animals were sacrificed and the transplanted kidneys were removed for analysis. Histological sections of these kidneys revealed the presence of large grafted areas of human cells under the renal capsule. Immunofluorescent staining of these areas showed that both SC-β cells and grafted human islets contained high levels of insulin-expressing cells (FIG. 12B). These INS+ cells also coexpressed the canonical β-cell transcription factor PDX1, as expected for functional β-cells. Staining analysis for insulin and glucagon further revealed that SC-β cells remained monohormonal after transplantation (FIGS. 13A-13B). Also, a small population of GCG+ cells was observed when generated by this protocol by immunofluorescence and flow cytometry (FIG. 7 and FIG. 10), and these cells were also observed in vivo after transplantation (FIG. 13).

[624] Дополнительно было обнаружено, что секреция инсулина in vitro повышалась со временем, когда на последнем этапе дифференцировки применяли дополненные среды CMRL, содержащие ингибитор Alk5 и гормон Т3. Таким образом, клетки SC-β культивировали in vitro на протяжении дополнительной недели (две недели вместо одной недели в среде для последнего этапа) и проверяли, будут ли они также секретировать больше инсулина in vivo. После трансплантации этих более старых клеток неожиданно наблюдали в десять раз более высокие уровни инсулина, чем для такого же количества трансплантированных более молодых клеток SC-β (ФИГ. 12D). Таким образом, уровни инсулиновой функции, достигаемые in vivo с человеческими клетками SC-β, были сходны с достигаемыми при трансплантации человеческих островков. Вместе эти данные по трансплантации дают основание предположить, что клетки SC-β могут стать альтернативным клиническим вариантом для клеточной трансплантации, которая не зависит от нестабильных и ограниченных поставок донорских трупных островков или от плохо понятного и плохо контролируемого in vivo периода созревания из трансплантированных полученных из стволовых клеток панкреатических клеток-предшественников.[624] Additionally, in vitro insulin secretion was found to increase with time when supplemented CMRL media containing the Alk5 inhibitor and T3 hormone were used in the last stage of differentiation. Thus, SC-β cells were cultured in vitro for an additional week (two weeks instead of one week in the medium for the last stage) and tested whether they would also secrete more insulin in vivo. After transplantation of these older cells, unexpectedly ten times higher levels of insulin were observed than for the same number of transplanted younger SC-β cells (FIG. 12D). Thus, the levels of insulin function achieved in vivo with human SC-β cells were similar to those achieved with human islet transplantation. Together, these transplantation data suggest that SC-β cells may become an alternative clinical option for cell transplantation that is not dependent on unstable and limited supplies of donor cadaveric islets or a poorly understood and poorly controlled in vivo maturation period from transplanted stem-derived cells. pancreatic progenitor cells.

[625] Культуральные среды[625] Culture media

[626] Чтобы индуцировать in vitro созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, Pdx1-позитивные, NKX6-1-позитивные, инсулин-позитивные эндокринные клетки содержат в подходящей культуральной среде на протяжении достаточного периода времени. В настоящем изобретении, как упоминалось выше, было обнаружено, что применение сред CMRL, содержащих ингибитор Alk5 и гормон Т3, позволяет культивируемым in vitro клеткам SC-β секретировать больше инсулина in vivo. При этом было обнаружено, что добавление дополнительных факторов в среды CMRL на последнем этапе дифференцировки (стадия 6) (ФИГ. 14А) приводит к улучшению ответа, состоящего в стимулированной глюкозой секреции инсулина (GSIS), клетками SC-β, согласно как значению индекса стимуляции, определяемого соотношением между стимуляцией высокой и низкой концентрацией глюкозы, так и количеству высвобождаемого инсулина. Такие дополнительные факторы могут включать, но не ограничиваться этим, Sant1, XXI и SSP. Индекс стимуляции, рассчитанный по соотношению между инсулином, секретируемым в ответ на высокую концентрацию глюкозы (15 мМ) и низкую концентрацию глюкозы (2,5 мМ), был большим для клеток SC-β, которые содержали в среде CMRL, содержащей ингибитор Alk5, гормон Т3 и какой-либо компонент из Sant1, XXI или SSP, по сравнению с клетками SC-β, которые содержали только в среде CMRL, среде CMRL, содержащей ингибитор Alk5 и гормон Т3, или среде S3, содержащей ингибитор Alk5 и гормон Т3 (ФИГ. 14В). Кроме того, количество секретируемого инсулина было большим для клеток SC-β, которые содержали в среде CMRL, содержащей ингибитор Alk5, гормон Т3 и какой-либо компонент из Sant1, XXI или SSP, по сравнению с клетками SC-β, которые содержали только в среде CMRL, среде CMRL, содержащей ингибитор Alk5 и гормон Т3, или среде S3, содержащей ингибитор Alk5 и гормон Т3 (ФИГ. 14С). Вместе эти данные позволяют предположить, что важно не только содержание клеток SC-β в среде CMRL на конечном этапе дифференцировки, чтобы индуцировать созревание по меньшей мере некоторых Pdx1-позитивных, NKX6-1-позитивных, инсулин-позитивных эндокринных клеток в клетки SC-β, но и добавление определенных факторов, таких как Sant1, XXI или SSP в среду CMRL дополнительно усиливает стимулированную глюкозой секрецию инсулина (GSIS) в этих клетках.[626] In order to induce in vitro maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β, Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells contain in suitable culture medium for a sufficient period of time. In the present invention, as mentioned above, it has been found that the use of CMRL media containing the Alk5 inhibitor and T3 hormone allows in vitro cultured SC-β cells to secrete more insulin in vivo. It was found that the addition of additional factors to CMRL media at the last stage of differentiation (stage 6) (FIG. 14A) leads to an improvement in the response, consisting of glucose-stimulated insulin secretion (GSIS), by SC-β cells, according to both the value of the stimulation index , determined by the ratio between high and low glucose stimulation, and the amount of insulin released. Such additional factors may include, but are not limited to, Sant1, XXI, and SSP. The stimulation index, calculated from the ratio between insulin secreted in response to high glucose concentration (15 mM) and low glucose concentration (2.5 mM), was large for SC-β cells that were kept in CMRL medium containing the Alk5 inhibitor, the hormone T3 and any component from Sant1, XXI, or SSP, compared to SC-β cells maintained in CMRL medium alone, CMRL medium containing an Alk5 inhibitor and T3 hormone, or S3 medium containing an Alk5 inhibitor and T3 hormone (FIG. .14V). In addition, the amount of insulin secreted was greater for SC-β cells that were kept in CMRL containing the Alk5 inhibitor, T3 hormone, and any component from Sant1, XXI, or SSP, compared to SC-β cells that were kept only in CMRL medium, CMRL medium containing an Alk5 inhibitor and T3 hormone, or S3 medium containing an Alk5 inhibitor and T3 hormone (FIG. 14C). Together, these data suggest that it is not only the maintenance of SC-β cells in CMRL medium at the end of differentiation that is important to induce the maturation of at least some Pdx1-positive, NKX6-1-positive, insulin-positive endocrine cells into SC-β cells. , but the addition of certain factors such as Sant1, XXI, or SSP to CMRL medium further enhances glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) in these cells.

[627] Повышение выживаемости и функциональности клеток[627] Increasing Cell Survival and Functionality

[628] Одним из заданий в области техники стволовых клеток была генерация достаточного количества клеток SC-β, которые можно применять для скрининга лекарственных препаратов, моделирования заболеваний или в терапевтических целях. Например, клетки hES трудно культивировать с технической точки зрения, они подвержены апоптозу вследствие клеточного распада и диссоциации, претерпевают массовую гибель клеток, в частности, после полной диссоциации, и обладают низкой эффективностью клонирования. (Watanabe, K. et al., Nature Biotechnology 25, 681-686 (2007)). В результате количество жизнеспособных клеток SC-β на выходе может быть низким. Путем модификации протокола между этапами 3 и 6 так, как показано на ФИГ. 15А, можно генерировать более чистые NKX6.1+ эндокринные кластеры (ФИГ. 15В), что приводит к получению большего количества клеток SC-β для возможного терапевтического применения.[628] One of the challenges in stem cell technology has been to generate enough SC-β cells that can be used for drug screening, disease modeling, or therapeutic purposes. For example, hES cells are technically difficult to culture, prone to apoptosis due to cell decay and dissociation, undergo massive cell death, in particular after complete dissociation, and have low cloning efficiency. (Watanabe, K. et al., Nature Biotechnology 25, 681-686 (2007)). As a result, the number of viable SC-β cells at the output may be low. By modifying the protocol between steps 3 and 6 as shown in FIG. 15A, more pure NKX6.1+ endocrine cassettes can be generated (FIG. 15B), resulting in more SC-β cells for possible therapeutic use.

[629] На этапах 3-5, например, выживаемость клеток можно повысить путем добавления ингибитора rho-ассоциированной протеинкиназы или ингибитора Rock. Считается, что добавление ингибитора Rock повышает выживаемость клеток ES путем предотвращения индуцированного диссоциацией апоптоза и, таким образом, повышения эффективности клонирования. (Watanabe et al.) Примеры ингибиторов Rock включают, но не ограничиваются этим, Y-27632, Fasudil/HA1077 и Н-1152. В настоящем изобретении также было показано, что обработка клеток ингибитором Rock улучшает выживаемость клеток (ФИГ. 15С).[629] In steps 3-5, for example, cell survival can be improved by adding a rho-associated protein kinase inhibitor or a Rock inhibitor. It is believed that the addition of a Rock inhibitor improves the survival of ES cells by preventing dissociation-induced apoptosis and thus increasing cloning efficiency. (Watanabe et al.) Examples of Rock inhibitors include, but are not limited to, Y-27632, Fasudil/HA1077 and H-1152. The present invention has also shown that treatment of cells with a Rock inhibitor improves cell survival (FIG. 15C).

[630] Кроме обработки клеток ингибитором Rock, на этапах 3-4 клетки можно обрабатывать как одним активином А, так и в комбинации с никотинамидом. Было показано, что как активин А, так и никотинамид улучшают выживаемость клеток. Одним из путей, которым они улучшают выживаемость клеток, является понижающая регуляция SOX2 - маркера плюрипотентных стволовых клеток - от около 81% до около 47% (ФИГ. 15D). Так как SOX2 и NKX6-1 являются взаимоисключающими (ФИГ. 15Е), понижающая регуляция SOX2 приводит к повышающей регуляции NKX6-1- маркера зрелых панкреатических β-клеток.[630] In addition to treating the cells with the Rock inhibitor, in steps 3-4, cells can be treated either with activin A alone or in combination with nicotinamide. Both activin A and nicotinamide have been shown to improve cell survival. One way they improve cell survival is by down-regulating SOX2, a marker of pluripotent stem cells, from about 81% to about 47% (FIG. 15D). Since SOX2 and NKX6-1 are mutually exclusive (FIG. 15E), downregulation of SOX2 leads to upregulation of the NKX6-1 marker of mature pancreatic β cells.

[631] На этапах 5-6 выживаемость клеток можно дополнительно повысить путем обработки клеток стауроспорином. Стауроспорин известен как активатор дифференцировки нейрональных, глиальных клеток и нейросфер из клеток, подобных стволовым, и также считается индуктором апоптоза. (Schumacher, et al., Mol. Cell. Neurosci. 2003; 23(4): 669-680). В настоящем изобретении добавление стауроспорина приводило к получению практически чистой эндокринной популяции путем повышения процентного содержания хромогранина А - маркера панкреатических эндокринных клеток, (ФИГ. 15F) и повышения процентного содержания NKX6-1. C-peptide+ клеток (ФИГ. 15G).[631] In steps 5-6, cell survival can be further improved by treating the cells with staurosporine. Staurosporine is known to promote the differentiation of neuronal, glial, and neurosphere cells from stem-like cells and is also considered to be an inducer of apoptosis. (Schumacher, et al., Mol. Cell. Neurosci. 2003; 23(4): 669-680). In the present invention, the addition of staurosporine resulted in a substantially pure endocrine population by increasing the percentage of chromogranin A, a marker for pancreatic endocrine cells, (FIG. 15F) and increasing the percentage of NKX6-1. C-peptide+ cells (FIG. 15G).

[632] Наконец, выживаемость клеток можно дополнительно повысить путем обработки клеток культуральной средой, содержащей Alk5i, T3 в комбинации с XXI, ингибитором γ-секретазы, который улучшает созревание β-клеток. Как показано на ФИГ. 15Н и 15I, добавление XXI в среду на этапах 5 и 6 может увеличить популяцию NeuroD1+.[632] Finally, cell survival can be further enhanced by treating cells with culture media containing Alk5i, T3 in combination with XXI, a γ-secretase inhibitor that enhances β-cell maturation. As shown in FIG. 15H and 15I, addition of XXI to the medium in steps 5 and 6 can increase the NeuroD1+ population.

[633] Вместе эти данные позволяют предположить, что добавление определенных компонентов в клетки на различных стадиях процесса является важным для улучшения выживаемости клеток, а также для обогащения популяции клеток, которые могут дифференцироваться в терапевтически применимые клетки SC-β.[633] Together, these data suggest that the addition of certain components to cells at various stages of the process is important to improve cell survival as well as to enrich the population of cells that can differentiate into therapeutically useful SC-β cells.

[634] Применение клеток SC-β в трансляционной биологии[634] Application of SC-β cells in translational biology

[635] Основным заданием в области техники стволовых клеток была генерация дифференцированных типов клеток, которые достаточно близки прошедшим нормальное развитие эквивалентным клеткам для применения для скрининга лекарственных препаратов, моделирования заболеваний или в терапевтических целях. Оказалось, что клетки SC-β, полученные согласно новому протоколу дифференцировки, как обсуждалось в данном документе, функционируют как in vitro, так и in vivo образом, сходным с первичными человеческими β-клетками. Следовательно, было высказано предположение, что эти клетки можно применять в трансляционной медицине (ФИГ. 16А).[635] A major challenge in the field of stem cell technology has been the generation of differentiated cell types that are close enough to their normally developed equivalent cells to be used for drug screening, disease modeling, or therapeutic purposes. It turned out that SC-β cells obtained according to the new protocol of differentiation, as discussed in this document, function both in vitro and in vivo in a manner similar to primary human β-cells. Therefore, it has been suggested that these cells can be used in translational medicine (FIG. 16A).

[636] Одной из наиболее распространенных терапевтических стратегий лечения диабета 2 типа является введение пероральных противодиабетических лекарственных средств. Многие из этих фармацевтических агентов действуют непосредственно на β-клетки, повышая секрецию инсулина. Например, препараты сульфонилмочевины повышают секрецию эндогенного инсулина, блокируя калиевые каналы (Modi, 2007). На сегодняшний день скрининг лекарственных препаратов, проводимый на β-клетках, ограничен островками грызунов, трансформированными клеточными линиями или высоковариабельными и ограниченными поставками трупных человеческих островков. Учитывая, что метаболизм грызунов имеет только частичное сходство с метаболизмом человека, надежная постоянная поставка человеческих β-клеток для анализа оказалась бы очень полезной. В данном случае авторы изобретения проверяли, можно ли применять клетки SC-β для терапевтического скрининга in vitro.[636] One of the most common therapeutic strategies for the treatment of type 2 diabetes is the administration of oral antidiabetic drugs. Many of these pharmaceutical agents act directly on β-cells to increase insulin secretion. For example, sulfonylurea drugs increase endogenous insulin secretion by blocking potassium channels (Modi, 2007). To date, β-cell drug screening has been limited to rodent islets, transformed cell lines, or the highly variable and limited supply of cadaveric human islets. Given that rodent metabolism bears only partial resemblance to human metabolism, a reliable continuous supply of human β-cells for analysis would be very useful. In this case, the inventors tested whether SC-β cells can be used for in vitro therapeutic screening.

[637] Сначала авторы изобретения исследовали, могут ли клетки SC-β отвечать на существующие противодиабетические лекарственные препараты нескольких разных классов (ФИГ. 16В). LY2608204 является активатором глюкокиназы в клинических испытаниях, в то время как лираглутид, толбутамид и натеглинид представляют собой примеры агонистов GLP-1 и стимуляторов секреции (сульфонилмочевины и меглитиниды), соответственно, которые применяют в клинических условиях (Matschinsky, 2009; Modi, 2007; Vetere et al., 2014). Действительно, клетки SC-β продемонстрировали тенденцию к ответу на обработку этими лекарственными препаратами, повышая секрецию инсулина in vitro после стимуляции глюкозой (ФИГ. 16С). Эти данные являются исходным подтверждением того, что клетки SC-β могут обеспечить новую платформу для скрининга лекарственных препаратов в будущем.[637] First, the inventors investigated whether SC-β cells can respond to existing antidiabetic drugs of several different classes (FIG. 16B). LY2608204 is a glucokinase activator in clinical trials, while liraglutide, tolbutamide, and nateglinide are examples of GLP-1 agonists and secretagogues (sulfonylureas and meglitinides), respectively, that are used in clinical settings (Matschinsky, 2009; Modi, 2007; Vetere et al., 2014). Indeed, SC-β cells showed a tendency to respond to treatment with these drugs, increasing insulin secretion in vitro after glucose stimulation (FIG. 16C). These data provide initial evidence that SC-β cells may provide a new platform for drug screening in the future.

[638] После этого авторы изобретения исследовали, могут ли клетки SC-β моделировать репликацию β-клеток. Повышение массы β-клеток пациента может улучшить гликемический контроль путем выработки большего общего количества инсулина без надобности в повышении количество инсулина, вырабатываемого на β-клетку. На сегодняшний день буквально несколько лекарственных препаратов, которые стимулировали репликацию β-клеток в моделях на основе грызунов или клеточных линий, были транслированы в человеческие β-клетки. В ходе исследований массы островков во время человеческой беременности и исследований на грызунах с применением лечения пролактином было сделано предположение о наличии гормональной регуляции репликации β-клеток (Parsons et al., 1992; Labriola et al., 2007; Brelje et al., 2004). Авторы изобретения исследовали, может ли обработка пролактином повышать репликацию β-клеток в популяции клеток SC-β. После культивирования клеток SC-β с пролактином клетки окрашивали и фиксировали в отношении С-пептида и маркера пролиферации Ki67 (ФИГ. 16D и 16Е). Как и в случае первичных β-клеток, исходное количество Ki67+ пролиферирующих клеток SC-β было очень низким (0,20±0,08% Ki67+/С-пептид+) (ФИГ. 16F). Количественная оценка необработанных и обработанных пролактином клеток выявила тенденцию к повышенной пролиферации в случае пролактина (0,39±0,08% Ki67+/С-пептид+), что позволяет предположить, что клетки SC-β могут оказаться способными отвечать на пролиферативные стимулы при исследованиях репликации (ФИГ. 16F).[638] After that, the inventors investigated whether SC-β cells can model the replication of β-cells. Increasing a patient's β-cell mass can improve glycemic control by producing more total insulin without the need to increase the amount of insulin produced per β-cell. To date, literally a few drugs that have stimulated β-cell replication in rodent or cell line models have been translated into human β-cells. Studies of islet mass during human pregnancy and studies in rodents using prolactin treatment have suggested the presence of hormonal regulation of β-cell replication (Parsons et al., 1992; Labriola et al., 2007; Brelje et al., 2004) . The inventors investigated whether prolactin treatment could increase β-cell replication in a population of SC-β cells. After culturing SC-β cells with prolactin, the cells were stained and fixed for C-peptide and the proliferation marker Ki67 (FIGS. 16D and 16E). As with primary β cells, the initial number of Ki67+ proliferating SC-β cells was very low (0.20±0.08% Ki67+/C-peptide+) (FIG. 16F). Quantification of untreated and prolactin-treated cells revealed a trend towards increased proliferation in the case of prolactin (0.39±0.08% Ki67+/C-peptide+), suggesting that SC-β cells may be able to respond to proliferative stimuli in studies replication (FIG. 16F).

[639] Наконец, авторы изобретения исследовали, можно ли непосредственно применять клетки SC-β в качестве клеточной терапии для лечения диабета. В отличие от диабета 2 типа, повышение β-клеточной функции или β-клеточной репликации при помощи новых фармацевтических средств вероятно будет оказывать небольшой терапевтический эффект на пациентов с диабетом 1 типа, при котором панкреатические β-клетки разрушаются вследствие аутоиммунной атаки. Этих пациентов можно эффективно лечить путем замещения утраченных β-клеток донорными аллогенными островками согласно трансплантационному протоколу Эдмонтона (Shapiro et al., 2006).[639] Finally, the inventors investigated whether SC-β cells can be directly used as cell therapy for the treatment of diabetes. In contrast to type 2 diabetes, the enhancement of β-cell function or β-cell replication by new pharmaceuticals is likely to have little therapeutic effect in patients with type 1 diabetes, in which pancreatic β-cells are destroyed by autoimmune attack. These patients can be effectively treated by replacing lost β-cells with donor allogeneic islets according to the Edmonton transplant protocol (Shapiro et al., 2006).

[640] Одной из применяемых моделей тяжелого диабета являются мыши Акиты. Мыши Акиты несут мутацию в гене инсулина, которая приводит к неправильному сворачиванию белка, полному и необратимому разрушению β-клеток и прогрессирующей тяжелой гипергликемии. Восстановление мышей Акиты до нормогликемии можно осуществить путем трансплантации мышиных или человеческих островков в почечную капсулу (Pearson et al., 2008). Следовательно, клетки SC-β, полученные в соответствии с описанными в данном документе способами, исследовали, чтобы узнать, могут ли они регулировать диабетическую гипергликемию. Результаты показали, что трансплантация клеток SC-β, но не INS+ РН-клеток из ранее описанных протоколов, молодым мышам Акиты приводила к быстрому обращению прогрессирующей гипергликемии, наблюдаемой у этих животных (ФИГ. 16G). Измерения уровня глюкозы в крови натощак в случае мышей, которым трансплантировали клетки SC-β, в среднем соответствовали менее чем 200 мг/дл, в то время как те животные, которым трансплантировали контрольные РН-клетки, демонстрировали значительно более высокие уровни глюкозы в крови, составляющие более 400 мг/дл, наблюдаемые также и для мышей Акита, которым не проводили трансплантацию (ФИГ. 16G) (Pearson et al., 2008). Как и ожидалось, уровни человеческого инсулина были высокими в случае мышей, которым трансплантировали клетки SC-β, и практически не выявляемыми у контрольных животных, которым трансплантировали РН-клетки (ФИГ. 16Н). Мыши, которым трансплантировали клетки SC-β, также демонстрировали лучшее сохранение массы тела, чем контрольные мыши, что свидетельствует о нормальной функции инсулина (ФИГ. 17). Таким образом, клетки SC-β способны секретировать инсулин и останавливать и обращать прогрессирующую гипергликемию в диабетической мышиной модели практически сразу же после трансплантации.[640] One useful model for severe diabetes is the Akita mouse. Akita mice carry a mutation in the insulin gene that results in protein misfolding, complete and irreversible destruction of β-cells, and progressive severe hyperglycemia. Recovery of Akita mice to normoglycemia can be achieved by transplantation of mouse or human islets into the renal capsule (Pearson et al., 2008). Therefore, SC-β cells produced according to the methods described herein were investigated to see if they could regulate diabetic hyperglycemia. The results showed that transplantation of SC-β cells, but not INS+ PH cells from the previously described protocols, into young Akita mice resulted in a rapid reversal of the progressive hyperglycemia observed in these animals (FIG. 16G). Fasting blood glucose measurements in mice transplanted with SC-β cells averaged less than 200 mg/dL, while those transplanted with control PH cells showed significantly higher blood glucose levels. over 400 mg/dl, also seen in non-transplanted Akita mice (FIG. 16G) (Pearson et al., 2008). As expected, human insulin levels were high in mice transplanted with SC-β cells and virtually undetectable in control animals transplanted with PH cells (FIG. 16H). Mice transplanted with SC-β cells also showed better body weight maintenance than control mice, indicative of normal insulin function (FIG. 17). Thus, SC-β cells are able to secrete insulin and arrest and reverse progressive hyperglycemia in a diabetic mouse model almost immediately after transplantation.

[641] Обсуждение[641] Discussion

[642] Описанная в данном документе работа демонстрирует, что функциональные β-клетки можно генерировать непосредственно из hPSC и hiPSC in vitro. Вместе описанные в данном документе данные демонстрируют, что эти клетки (т.е. клетки SC-β) функционируют аналогично первичным человеческим β-клеткам как in vitro, так и in vivo после трансплантации. Клетки SC-β, полученные в соответствии с описанными в данном документе способами, представляют новые возможности для β-клеточного изучения и терапии. На сегодняшний день ограниченные поставки донорных трупных островков, высокая вариабельность среди образцов вследствие различий в характеристиках пациентов или в выделении и заведомо низкая репликация человеческих β-клеток in vitro сильно ограничивали поставки человеческих β-клеток. Это ограничение сужало трансплантационные возможности для пациентов, а также для высокопроизводительного скрининга лекарственных препаратов и моделирования заболеваний. Одному пациенту с массой тела 68 кг (150 фунтов) необходимо приблизительно 340-748 миллионов трансплантированных островковых клеток для эффективной борьбы с диабетом 1 типа при помощи трансплантации островков (McCall and Shapiro, 2012). Описанная в данном документе стратегия является эффективной и высокомасштабируемой, что делает практически возможным выращивание одной лабораторией от сотен миллионов до миллиардов клеток SC-β за раз. Основным клиническим преимуществом клеток SC-β по сравнению с ранее описанными видами терапии диабета на основании стволовых клеток является то, что эти клетки представляют собой первую возможность для клеточной терапии, для которой не требуется потенциально непредсказуемый период («черный ящик») дополнительной дифференцировки in vivo.[642] The work described herein demonstrates that functional β-cells can be generated directly from hPSC and hiPSC in vitro. Together, the data described herein demonstrate that these cells (ie, SC-β cells) function similarly to primary human β-cells both in vitro and in vivo after transplantation. Cells SC-β, obtained in accordance with the methods described in this document, represent new opportunities for β-cell research and therapy. To date, the limited supply of donor cadaveric islets, high inter-sample variability due to differences in patient characteristics or isolation, and the notoriously low replication of human β-cells in vitro have severely limited the supply of human β-cells. This limitation has limited transplant options for patients and for high-throughput drug screening and disease modeling. One 68 kg (150 lb) patient needs approximately 340-748 million islet transplants to effectively treat type 1 diabetes with islet transplantation (McCall and Shapiro, 2012). The strategy described herein is efficient and highly scalable, making it practical for a single laboratory to grow hundreds of millions to billions of SC-β cells at a time. The main clinical advantage of SC-β cells compared to previously described stem cell based therapies for diabetes is that these cells represent the first opportunity for cell therapy that does not require a potentially unpredictable black box period of additional differentiation in vivo. .

[643] В отличие от первичных человеческих β-клеток, клетки SC-β также можно получить из клеток с любым желаемым генетическим фоном. Клетки iPS, полученные от пациентов с диабетом или другими метаболическими синдромами, можно дифференцировать в клетки SC-β для моделирования заболеваний и исследования β-клеточной функции или восприимчивости к стрессу или иммунной атаке. Такие технологии как TALEN и CRISPR делают возможным редактирование генома клеток ES или iPS для внесения и исследования вариантов, определенных при помощи генетического анализа, такого как полногеномное ассоциативное сканирование (GWAS). Аналогично, теперь можно проводить сравнение ответов β-клеток на лекарственные препараты между совпадающими парами мутантных и немутантных β-клеток (Ding et al., 2013). Выявление и исследование новых биомаркеров для β-клеточной функции или фармакогенетики также можно осуществлять при помощи комбинации этих технологий. Таким образом, клетки SC-β обеспечивают новую, ориентированную на человека платформу для in vitro поиска лекарственных препаратов и изучения характеристик метаболизма и диабета.[643] Unlike primary human β-cells, SC-β cells can also be obtained from cells with any desired genetic background. iPS cells derived from patients with diabetes or other metabolic syndromes can be differentiated into SC-β cells to model diseases and study β-cell function or susceptibility to stress or immune attack. Technologies such as TALEN and CRISPR make it possible to edit the genome of ES or iPS cells to introduce and explore variants identified by genetic analysis such as genome-wide association scanning (GWAS). Similarly, it is now possible to compare β-cell drug responses between matched pairs of mutant and non-mutant β-cells (Ding et al., 2013). The identification and investigation of new biomarkers for β-cell function or pharmacogenetics can also be carried out using a combination of these technologies. Thus, SC-β cells provide a novel, human-centric platform for in vitro drug discovery and characterization of metabolism and diabetes.

[644] Генерация клеток SC-β также представляет потенциально важный шаг в направлении генерации островков и панкреатических органов в будущем. Включение панкреатических нишевых клеток, таких как мезенхимальные или эндотелиальные клетки, в культуры полученных из стволовых клеток панкреатических клеток может иметь благоприятный эффект (Sneddon et al., 2012; Lammert et al., 2001). Другие свидетельства позволяют предположить, что наличие альфа- и дельта-клеток может быть важным для точного регулирования β-клеточной функции (Rodriguez-Diaz et al., 2011). Кроме того, для тканевой инженерии панкреатических органов требуется внесение функциональных экзокринных и дуктальных тканей, по возможности, с тщательно проработанной архитектурой. Генерация клеток SC-β представляет собой шаг вперед по направлению к клиническому применению биологии стволовых клеток.[644] Generation of SC-β cells also represents a potentially important step towards the generation of islets and pancreatic organs in the future. The incorporation of pancreatic niche cells, such as mesenchymal or endothelial cells, into stem cell-derived pancreatic cell cultures may be beneficial (Sneddon et al., 2012; Lammert et al., 2001). Other evidence suggests that the presence of alpha and delta cells may be important for the fine regulation of β-cell function (Rodriguez-Diaz et al., 2011). In addition, tissue engineering of pancreatic organs requires the introduction of functional exocrine and ductal tissues, if possible, with carefully designed architecture. The generation of SC-β cells represents a step forward towards the clinical application of stem cell biology.

[645] Экспериментальные процедуры[645] Experimental Procedures

[646] Клеточная культура[646] Cell culture

[647] Линии hPSC содержали в недифференцированном состоянии в mTESR1 (StemCell Technologies Inc.; 05850) в 500 мл роллерных флаконах (Coming, VWR; 89089-814), размещаемых на плите 9-позиционной магнитной мешалки при скорости вращения 70 об/мин в инкубаторе при 37°С, 5% CO2 и 100% влажности. Основной применяемой линией была линия HUES8. Клетки диспергировали с аккутазой и высевали в одиночные ячейки при плотности 0,5 миллионов/мл в mTESR с 10 мкМ Y27632 (Abcam; ab120129). Среду mTESR1 меняли (м/в Y27632) через 48 часов. Через 24 часа после замены среды культуры разделяли, чтобы поддерживать диаметр кластеров в размере <300 мкм. Культуры регулярно исследовали в отношении патогенов, кариотипа и содержания маркеров плюрипотентности.[647] hPSC lines were maintained undifferentiated in mTESR1 (StemCell Technologies Inc.; 05850) in 500 ml roller bottles (Coming, VWR; 89089-814) placed on a 9-position magnetic stir bar at 70 rpm in incubator at 37°C, 5% CO 2 and 100% humidity. The main line used was the HUES8 line. Cells were dispersed with accutase and plated in single wells at a density of 0.5 million/ml in mTESR with 10 μM Y27632 (Abcam; ab120129). The mTESR1 medium was changed (m/w Y27632) after 48 hours. 24 hours after medium change, the cultures were separated to maintain a cluster diameter of <300 µm. Cultures were regularly examined for pathogens, karyotype, and content of pluripotency markers.

[648][648]

[649] Типовые среды, применяемые для управляемой дифференцировки, были следующими:[649] Typical environments used for controlled differentiation were as follows:

[650] Среда S1: MCDB131 (Cellgro; 15-100-CV) + 8 мМ D-(+)-Глюкозы (Sigma; G7528) + 2,46 г/л NaHCO3 (Sigma; S3817) + 2% FAF-BSA (Proliant; 68700) + ITS-X (Invitrogen; 51500056) 1:50,000 + 2 мМ Глутамакса (Invitrogen; 35050079) + 0,25 мМ Витамина С (Sigma Aldrich; A4544) + 1% Пен/Стреп (Cellgro; 30-002-CI).[650] Medium S1: MCDB131 (Cellgro; 15-100-CV) + 8 mM D-(+)-Glucose (Sigma; G7528) + 2.46 g/l NaHCO 3 (Sigma; S3817) + 2% FAF- BSA (Proliant; 68700) + ITS-X (Invitrogen; 51500056) 1:50,000 + 2 mM Glutamax (Invitrogen; 35050079) + 0.25 mM Vitamin C (Sigma Aldrich; A4544) + 1% Pen/Strep (Cellgro; 30 -002-CI).

[651] Среда S2: MCDB131 + 8 мМ D-Глюкозы + 1,23 г/л NaHCO3 + 2% FAF-BSA + ITS-X 1:50,000 + 2 мМ Глутамакса + 0,25 мМ Витамина С + 1% Пен/Стреп.[651] Medium S2: MCDB131 + 8 mM D-Glucose + 1.23 g/l NaHCO 3 + 2% FAF-BSA + ITS-X 1:50,000 + 2 mM Glutamax + 0.25 mM Vitamin C + 1% Pen / Strep.

[652] Среда S3: MCDB131 + 8 мМ D-Глюкозы + 1,23 г/л NaHCO3 + 2% FAF-BSA + ITS-X 1:200 + 2 мМ Глутамакса + 0,25 мМ Витамина С + 1% Пен/Стреп.[652] Medium S3: MCDB131 + 8 mM D-Glucose + 1.23 g/l NaHCO 3 + 2% FAF-BSA + ITS-X 1:200 + 2 mM Glutamax + 0.25 mM Vitamin C + 1% Pen / Strep.

[653] Среда ВЕ5: MCDB131 + 20 мМ D-Глюкозы + 1,754 г/л NaHCO3 + 2% FAF-BSA + ITS-X 1:200 + 2 мМ Глутамакса + 0,25 мМ Витамина С + 1% Пен/Стреп + Гепарин 10 мкг/мл (Sigma; H3149).[653] BE5 medium: MCDB131 + 20 mM D-Glucose + 1.754 g/L NaHCO 3 + 2% FAF-BSA + ITS-X 1:200 + 2 mM Glutamax + 0.25 mM Vitamin C + 1% Pen/Strep + Heparin 10 µg/ml (Sigma; H3149).

[654] CMRLS: Дополненная CMRL 1066 (Mediatech; 99-603-CV) + 10% ФБС (HyClone™, VWR; 16777) + 1% Пен/Стреп.[654] CMRLS: Augmented CMRL 1066 (Mediatech; 99-603-CV) + 10% FBS (HyClone™, VWR; 16777) + 1% Foam/Strep.

[655] Все среды подвергали стерилизации фильтрацией через 0,22 мкм фильтр для горловины бутылки (Corning). При всех последующих заменах сред в основные среды добавляли небольшие молекулы и факторы роста непосредственно перед заменой среды в вытяжном шкафу при низкой освещенности.[655] All media were sterilized by filtration through a 0.22 µm bottle neck filter (Corning). For all subsequent media changes, small molecules and growth factors were added to the base media immediately prior to media change in a fume hood under low light.

[656] Для инициации дифференцировки клеток SC-β клетки высевали при плотности 0,5 миллионов/мл, а дифференцировка начиналась через 48 часов. Замена сред проходила следующим образом -[656] To initiate differentiation of SC-β cells, cells were seeded at a density of 0.5 million/ml, and differentiation began after 48 hours. The replacement of environments took place as follows -

[657] День 1: S1 + 100 нг/мл Активина A (R&D Systems; 338-АС) + 3 мкМ Chir99021 (Stemgent; 04-0004-10)).[657] Day 1: S1 + 100 ng/ml Activin A (R&D Systems; 338-AC) + 3 μM Chir99021 (Stemgent; 04-0004-10)).

[658] День 2: S1 + 100 нг/мл Активин А. Дни 4, 6: S2 + 50 нг/мл KGF (Peprotech; AF-100-19)).[658] Day 2: S1 + 100 ng/ml Activin A. Days 4, 6: S2 + 50 ng/ml KGF (Peprotech; AF-100-19)).

[659] Дни 7, 8: S3 + 50 нг/мл KGF + 0,25 мкМ Sant1 (Sigma; S4572) + 2 мкМ Ретиноевой кислоты (RA) (Sigma; SML0559) + 200 нМ LDN193189 (только День 7) (Sigma; SML0559) + 500 нМ PdBU (EMD Millipore; 524390)).[659] Days 7, 8: S3 + 50 ng/mL KGF + 0.25 µM Sant1 (Sigma; S4572) + 2 µM Retinoic Acid (RA) (Sigma; SML0559) + 200 nM LDN193189 (Day 7 only) (Sigma ; SML0559) + 500 nM PdBU (EMD Millipore; 524390)).

[660] Дни 9, 11, 13: S3 + 50 нг/мл KGF + 0,25 мкМ Sant1 + 100 нМ RA.[660] Days 9, 11, 13: S3 + 50 ng/ml KGF + 0.25 μM Sant1 + 100 nM RA.

[661] Дни 14, 16: ВЕ5 + 0,25 мкМ Sant1 + 50 нМ RA + 1 мкМ XXI (EMD Millipore; 565790) + 10 мкМ Alk5i II (Axxora; ALX-270-445) + 1 мкМ L-3,3',5-Трииодотиронина (T3) (EMD Millipore; 64245) + 20 нг/мл Бетацеллюлина (Thermo Fisher Scientific; 50932345)).[661] Days 14, 16: BE5 + 0.25 μM Sant1 + 50 nM RA + 1 μM XXI (EMD Millipore; 565790) + 10 μM Alk5i II (Axxora; ALX-270-445) + 1 μM L-3, 3',5-Triiodothyronine (T3) (EMD Millipore; 64245) + 20 ng/ml Betacellulin (Thermo Fisher Scientific; 50932345)).

[662] Дни 18, 20: ВЕ5 + 25 нМ RA + 1 мкМ XXI + 10 мкМ Alk5i II + 1 мкМ T3 + 20 нг/мл Бетацеллюлина.[662] Days 18, 20: BE5 + 25 nM RA + 1 μM XXI + 10 μM Alk5i II + 1 μM T3 + 20 ng/ml Betacellulin.

[663] Дни 21-35 (замена среды через каждые два дня): CMRLS + 10 мкМ Alk5i II + 1 мкМ T3. Клетки исследовали методами in vitro анализа между 28 и 32 днями. Клетки трансплантировали на 28 день, если не указано иное.[663] Days 21-35 (media change every two days): CMRLS + 10 μM Alk5i II + 1 μM T3. Cells were examined by in vitro assays between 28 and 32 days. Cells were transplanted on day 28 unless otherwise noted.

[664] Альтернативный вариант, Дни 21-35: CMRLS + 10 мкМ Alk5i II + 1 мкМ T3 + Sant1.[664] Alternate, Days 21-35: CMRLS + 10 μM Alk5i II + 1 μM T3 + Sant1.

[665] Альтернативный вариант, Дни 21-35: CMRLS + 10 мкМ Alk5i II + 1 мкМ T3 + XXI.[665] Alternate, Days 21-35: CMRLS + 10 μM Alk5i II + 1 μM T3 + XXI.

[666] Альтернативный вариант, Дни 21-35: CMRLS + 10 мкМ Alk5i II + 1 мкМ T3 + SSP.[666] Alternate, Days 21-35: CMRLS + 10 μM Alk5i II + 1 μM T3 + SSP.

[667] Чтобы получить клетки по протоколу РН, которые бы имитировали предыдущие публикации, до 14 дня применяли тот же самый протокол дифференцировки. На 14 и 16 дни клетки подпитывали S3 + 1 мкМ Alk5i II, 200 нМ LDN193189 и 100 нМ RA (Rezania et al., 2012). На 18 день и далее клетки подпитывали через день S3 + 100 нМ RA. Клетки содержали в этой среде до проведения экспериментального анализа. Клетки содержали в культуре и исследовали через такое же количество дней в среде для дифференцировки, что и клетки SC-β, чтобы учесть влияние времени.[667] In order to obtain cells according to the PH protocol that would mimic previous publications, the same differentiation protocol was used up to day 14. On days 14 and 16, cells were fed with S3 + 1 µM Alk5i II, 200 nM LDN193189, and 100 nM RA (Rezania et al., 2012). On day 18 and beyond, cells were fed every other day with S3 + 100 nM RA. The cells were kept in this medium until the experimental analysis. Cells were maintained in culture and examined after the same number of days in differentiation medium as SC-β cells to account for the effect of time.

[668] Проточная цитометрия[668] Flow Cytometry

[669] Клетки диспергировали в суспензию, содержащую отдельные клетки, путем инкубации в TrypLE Express при 37°С на протяжении 10-30 мин в 15 мл пробирке Falcon. Начиная с 5 стадии, для кластеров требовалось больше времени, чтобы диссоциировать на отдельные клетки. Кластеры нужно было инкубировать в TrypLE Express, пока они не диссоциируют на отдельные клетки после смешивания путем осторожного пипетирования при помощи Р1000. TrypLE Express блокировали в 3-4 раза превосходящим объемом среды, а клетки центрифугировали на протяжении 5 мин при 1000 об/мин. Клетки дважды промывали в PBS и переносили в 1,7 мл безопасно запечатываемую микроцентрифужную пробирку (Bioscience Inc.; 11510). Удостоверившись, что количество клеток составляет 1-10 миллионов клеток на пробирку, объемы по 0,5-1 мл использовали следующим образом. Клетки повторно суспендировали в 4% параформальдегиде (ПФА) (Electron Microscopy Scienc Nm; 15710) и инкубировали на льду на протяжении 30 мин. Затем клетки промывали 3 раза в PBS с последующей инкубацией в блокирующем буфере (PBS + 0,1% TritonX100 (VWR; ЕМ-9400) + 5% ослиной сыворотки (Jackson Immunoresearch; 017-000-121)) на льду на протяжении 1 часа. После фиксации клетки становятся более устойчивыми к центрифугированию, поэтому после фиксации все центрифугирования проводили при 3000g на протяжении 3 мин. Затем клетки повторно суспендировали в блокирующем буфере с первичными антителами и инкубировали при 4°С на протяжении ночи.[669] Cells were dispersed into a suspension containing single cells by incubation in TrypLE Express at 37° C. for 10-30 minutes in a 15 ml Falcon tube. Starting from stage 5, the clusters took longer to dissociate into single cells. Clusters were to be incubated in TrypLE Express until they dissociated into single cells after mixing by gentle pipetting with P1000. TrypLE Express was blocked with 3-4 times the volume of the medium, and the cells were centrifuged for 5 min at 1000 rpm. Cells were washed twice in PBS and transferred to a 1.7 ml securely sealed microcentrifuge tube (Bioscience Inc.; 11510). After making sure that the number of cells is 1-10 million cells per tube, volumes of 0.5-1 ml were used as follows. Cells were resuspended in 4% paraformaldehyde (PFA) (Electron Microscopy Scienc Nm; 15710) and incubated on ice for 30 min. Cells were then washed 3 times in PBS followed by incubation in blocking buffer (PBS + 0.1% TritonX100 (VWR; EM-9400) + 5% donkey serum (Jackson Immunoresearch; 017-000-121)) on ice for 1 hour . After fixation, cells become more resistant to centrifugation; therefore, after fixation, all centrifugations were performed at 3000g for 3 min. The cells were then resuspended in blocking buffer with primary antibodies and incubated at 4° C. overnight.

[670] Первичные антитела применяли в соотношении 1:300, если не указано иное: козьи античеловеческие PDX-1/IPF1 (R&D Systems; AF2419), мышиные к NKX6-1 (University of Iowa, Developmental Hybridoma Bank; F55A12-супернатант) (1:100), кроличьи к хромогранину A (Abcam; ab15160), крысиные к инсулину (про-)/С-пептиду (Developmental Studies Hybridoma Bank at the University of Iowa; GN-ID4) (необходимо добавлять глюкагон и соматостатин). Клетки промывали 2 раза в блокирующем буфере, а затем инкубировали в блокирующем буфере вместе с вторичными антителами на льду на протяжении 2 часов (без доступа света). Вторичные антитела, конъюгированные с Alexa Fluor 488, 647 (Life Technologies) или РЕ (Thermo Fisher Scientific; NC9774252), использовали для визуализации первичных антител. Затем клетки промывали 3 раза в сортировочном буфере (PBS + 0,5% БСА (Sigma; A8412)) и в последний раз повторно суспендировали в 500-700 мкл сортировочного буфера, фильтровали через 40 мкм нейлоновую сетку в пробирки FACS (BD Falcon; 352235) и анализировали при помощи устройства LSR-II FACS (BD Biosciences), записывая по меньшей мере 30000 событий. Анализ результатов проводили при помощи программного обеспечения FlowJo.[670] Primary antibodies were used at a ratio of 1:300 unless otherwise indicated: goat anti-human PDX-1/IPF1 (R&D Systems; AF2419), mouse anti-NKX6-1 (University of Iowa, Developmental Hybridoma Bank; F55A12-supernatant) ( 1:100), rabbit to chromogranin A (Abcam; ab15160), rat to insulin (pro-)/C-peptide (Developmental Studies Hybridoma Bank at the University of Iowa; GN-ID4) (must add glucagon and somatostatin). Cells were washed 2 times in blocking buffer and then incubated in blocking buffer along with secondary antibodies on ice for 2 hours (without light). Secondary antibodies conjugated to Alexa Fluor 488, 647 (Life Technologies) or PE (Thermo Fisher Scientific; NC9774252) were used to visualize the primary antibodies. Cells were then washed 3 times in sorting buffer (PBS + 0.5% BSA (Sigma; A8412)) and resuspended one last time in 500-700 µl of sorting buffer, filtered through a 40 µm nylon mesh into FACS tubes (BD Falcon; 352235 ) and analyzed with an LSR-II FACS device (BD Biosciences) recording at least 30,000 events. The results were analyzed using the FlowJo software.

[671] Иммунофлуоресценция[671] Immunofluorescence

[672] Клетки диспергировали и высевали на 96-луночные планшеты. Через день пребывания в культуре клетки промывали в PBS и фиксировали в 4% ПФА на протяжении 20 мин при КТ. После 3 промываний в PBS клетки блокировали на протяжении 1 часа при КТ в PBS + 0,1% Triton Х-100 + 5% ослиной сыворотки. Все инкубации с первичными антителами проводили на протяжении ночи при 4°С в блокирующем растворе при разведении 1:500: применяли козьи античеловеческие PDX-1/IPF1, мышиные к NKX6-1, кроличьи к хромогранину А, крысиные к инсулину (про-)/С-пептиду, Ki67. На следующий день клетки промывали 2 раза в PBS с последующей инкубацией с вторичными антителами на протяжении 1 часа при КТ при разведении 1:500 (без доступа света). Вторичные антитела, конъюгированные с Alexa Fluor 488, 594 или 647 (Life Technologies), использовали для визуализации первичных антител. После 3 промываний в PBS все ядра были визуализированы окрашиванием DAPI (Invitrogen; D1306). Типовые изображения получали при помощи микроскопа Olympus IX51 или конфокального микроскопа Zeiss LSC 700. Процентное содержание целевых типов клеток оценивали при помощи системы многопараметрического анализа Array Scan Cellomics. В данном случае для каждой лунки получали и количественно оценивали 30 изображений. Чтобы получить значение процентного содержания целевых типов клеток, проводили количественную оценку клеток, меченых при помощи окрашивания антител, и общего количества клеток (на основании ядерного окрашивания DAPI).[672] Cells were dispersed and plated in 96-well plates. After a day in culture, the cells were washed in PBS and fixed in 4% PFA for 20 min at RT. After 3 washes in PBS, cells were blocked for 1 hour at RT in PBS + 0.1% Triton X-100 + 5% donkey serum. All incubations with primary antibodies were performed overnight at 4°C in blocking solution at a dilution of 1:500: goat anti-human PDX-1/IPF1, mouse anti-NKX6-1, rabbit anti-chromogranin A, rat insulin (pro-)/ C-peptide, Ki67. The next day, the cells were washed 2 times in PBS, followed by incubation with secondary antibodies for 1 hour at RT at a dilution of 1:500 (without light). Secondary antibodies conjugated to Alexa Fluor 488, 594 or 647 (Life Technologies) were used to visualize the primary antibodies. After 3 washes in PBS, all nuclei were visualized by DAPI staining (Invitrogen; D1306). Sample images were obtained using an Olympus IX51 microscope or a Zeiss LSC 700 confocal microscope. The percentage of target cell types was assessed using the Array Scan Cellomics multiparametric analysis system. In this case, 30 images were obtained and quantified for each well. Cells labeled with antibody staining and the total number of cells (based on nuclear DAPI staining) were quantified to obtain a percentage of target cell types.

[673] Иммуногистохимия[673] Immunohistochemistry

[674] Клеточные кластеры или островки фиксировали погружением в 4% ПФА на протяжении 1 часа при КТ. Затем образцы промывали 3 раза в PBS, погружали в Histogel™ и получали срезы для гистологического анализа. Затем 10 мкм срезы подвергали депарафинизации при помощи Histoclear (Thermoscientific; C78-2-G) и регидратировали. Для демаскирования антигенов препараты доставали из 0,1 М ЭДТА (Ambion; AM9261) и помещали в автоклав (Proteogenix; 2100 Retriever) на два часа. Затем препараты блокировали PBS + 0,1% Triton Х-100 + 5% ослиной сыворотки на протяжении 1 часа при КТ с последующей инкубацией в блокирующем растворе с первичными антителами на протяжении ночи при 4°С. Применяли следующие первичные антитела в соотношении 1:100, если не указано иное: козьи античеловеческие PDX-1/IPF1, мышиные к NKX6-1, кроличьи к хромогранину А, крысиные к инсулину (про-)/С-пептиду, глюкагону, соматостатину. На следующий день клетки промывали 2 раза в PBS с последующей инкубацией с вторичными антителами на протяжении 2 часов при КТ (без доступа света). Вторичные антитела, конъюгированные с Alexa Fluor 488 или 594, использовали для визуализации первичных антител. После промывания PBS гистологические препараты заливали в заливочную среду Vectashield с DAPI (Vector Laboratories; H-1200), закрывали покровными стеклами и заклеивали лаком для ногтей. Типовые изображения получали при помощи микроскопа Olympus IX51 или конфокального микроскопа Zeiss LSC 510 или 710.[674] Cell clusters or islets were fixed by immersion in 4% PFA for 1 hour at CT. The samples were then washed 3 times in PBS, immersed in Histogel™ and sectioned for histological analysis. The 10 μm sections were then deparaffinized with Histoclear (Thermoscientific; C78-2-G) and rehydrated. For antigen unmasking, preparations were removed from 0.1 M EDTA (Ambion; AM9261) and placed in an autoclave (Proteogenix; 2100 Retriever) for two hours. The preparations were then blocked with PBS + 0.1% Triton X-100 + 5% donkey serum for 1 hour at RT, followed by overnight incubation in blocking solution with primary antibodies at 4°C. The following primary antibodies were used in a ratio of 1:100, unless otherwise indicated: goat anti-human PDX-1/IPF1, mouse anti-NKX6-1, rabbit anti-chromogranin A, rat anti-insulin (pro-)/C-peptide, glucagon, somatostatin. The next day, the cells were washed 2 times in PBS, followed by incubation with secondary antibodies for 2 hours at RT (without light). Secondary antibodies conjugated to Alexa Fluor 488 or 594 were used to visualize the primary antibodies. After washing with PBS, the histological slides were embedded in Vectashield DAPI embedding medium (Vector Laboratories; H-1200), covered with coverslips, and sealed with nail polish. Typical images were obtained using an Olympus IX51 microscope or a Zeiss LSC 510 or 710 confocal microscope.

[675] Стимулированная глюкозой секреция инсулина[675] Glucose-stimulated insulin secretion

[676] Буфер Кребса (Krb): Di H2O с 128 мМ NaCl, 5 мМ KCl, 2,7 мМ CaCl2, 1,2 мМ MgCl2, 1 мМ Na2HPO4, 1,2 мМ KH2PO4, 5 мМ NaHCO3, 10 мМ ГЭПЭС (Life Technologies; 15630080), 0,1% БСА (Proliant; 68700). Растворы уравновешивали до 37°С в инкубаторе и использовали объемы по 1 мл в следующих протоколах. Приблизительно 0,5 миллионов клеток в виде кластеров переносили в автоклавированные 1,7 мл безопасно запечатываемые микроцентрифужные пробирки и 2 раза промывали в Krb. Затем кластеры преинкубировали в Krb с 2 мМ глюкозы на протяжении 2 часов в инкубаторе, чтобы удалить остаточный инсулин. Следует отметить, что во время всех инкубации крышки пробирок оставляли открытыми и накрытыми крышкой, которая делала возможным воздухообмен. Кластеры 2 раза промывали в Krb, а затем инкубировали в Krb, содержащем 2 мМ глюкозы, точно на протяжении 30 мин, а после инкубации собирали 200 мкл супернатанта (образец с низкой концентрацией глюкозы). Кластеры 2 раза промывали в Krb, а затем инкубировали в Krb с 20 мМ глюкозы точно на протяжении 30 мин, а после инкубации собирали 200 мкл супернатанта (образец с высокой концентрацией глюкозы). Стимуляцию низкой и высокой концентрациями глюкозы повторяли два дополнительных раза (всего 3 спаренных стимуляции). Наконец, кластеры промывали 2 раза в Krb, а затем инкубировали в Krb с 2 мМ глюкозы + 30 мМ KCl точно на протяжении 30 мин, а после инкубации собирали 200 мкл супернатанта (образец со стимуляцией поляризацией KCl). После стимуляции KCl кластеры диспергировали при помощи Tryple и подсчитывали при помощи Viacell (производитель), чтобы нормировать количество секретируемого инсулина относительно числа клеток.[676] Krebs buffer (Krb): Di H 2 O with 128 mM NaCl, 5 mM KCl, 2.7 mM CaCl 2 , 1.2 mM MgCl 2 , 1 mM Na 2 HPO 4 , 1.2 mM KH 2 PO 4 , 5 mM NaHCO 3 , 10 mM HEPES (Life Technologies; 15630080), 0.1% BSA (Proliant; 68700). The solutions were equilibrated to 37° C. in an incubator and 1 ml volumes were used in the following protocols. Approximately 0.5 million cells were transferred in clusters to autoclaved 1.7 ml securely sealed microfuge tubes and washed 2 times in Krb. The clusters were then pre-incubated in Krb with 2 mM glucose for 2 hours in an incubator to remove residual insulin. It should be noted that during all incubations, the lids of the tubes were left open and covered with a lid, which allowed air exchange. Clusters were washed 2 times in Krb and then incubated in Krb containing 2 mM glucose for exactly 30 minutes, and after incubation, 200 μl of supernatant (low glucose sample) was collected. Clusters were washed 2 times in Krb and then incubated in Krb with 20 mM glucose for exactly 30 minutes, and after incubation, 200 μl of supernatant (high glucose sample) was collected. Stimulation with low and high glucose concentrations was repeated two additional times (a total of 3 paired stimulations). Finally, the clusters were washed 2 times in Krb and then incubated in Krb with 2 mM glucose + 30 mM KCl for exactly 30 min, and after incubation, 200 μl of the supernatant (sample with KCl polarization stimulation) was collected. After KCl stimulation, the clusters were dispersed with Tryple and counted with Viacell (manufacturer) to normalize the amount of insulin secreted relative to the number of cells.

[677] Образцы супернатантов, содержащие секретированный инсулин, исследовали при помощи Human Ultrasensitive Insulin ELISA (ALPCO Diagnostics; 80-INSHUU-E01.1), а измерения для образцов проводили на спектрофотометре FLUOstar optima (BMG lantech) на 450 нм. Если ELISA не проводили в тот же день, образцы хранили при -80°С.Чтобы получить концентрации инсулина, соответствующие диапазону ELISA, обычно достаточно было разведения образцов от 1:100 до 1:200 в PBS.[677] Samples of supernatants containing secreted insulin were examined using Human Ultrasensitive Insulin ELISA (ALPCO Diagnostics; 80-INSHUU-E01.1) and samples were measured on a FLUOstar optima spectrophotometer (BMG lantech) at 450 nm. If the ELISA was not performed on the same day, the samples were stored at -80°C. In order to obtain insulin concentrations corresponding to the ELISA range, a dilution of the samples from 1:100 to 1:200 in PBS was usually sufficient.

[678] Электронная микроскопия[678] Electron microscopy

[679] Клеточные кластеры фиксировали при помощи смеси, содержащей 1,25% ПФА, 2,5% глутаральдегида и 0,03% пикриновой кислоты в 0,1 М буфере какодилата натрия (рН 7,4) на протяжении по меньшей мере 2 часов при КТ. Затем клеточные кластеры промывали в 0,1М какодилатном буфере, после чего фиксировали в смеси 1% тетраоксида осмия (OsO4) и 1,5% ферроцианида калия (KFeCN6) на протяжении по меньшей мере 2 часов при КТ, промывали в 0,1М какодилатном буфере, после чего фиксировали в смеси 1% тетраоксида осмия (OsO4)/1,5% ферроцианида калия (KFeCN6) на протяжении 1 часа, промывали в воде 3х и окрашивали в 1% водном уранилацетате на протяжении 1 часа с последующими 2 промываниями в воде и последующей дегидратацией в спирте разной степени очистки (10 мин каждый; 50%, 70%, 90%, 2×10 мин 100%). Затем образцы инкубировали в пропиленоксиде на протяжении 1 часа и фильтровали ON в 1:1 смеси пропиленоксида и ТААВ Epon (Marivac Canada Inc. St. Laurent, Canada). На следующий день образцы погружали в ТААВ Epon и полимеризовали при 60°С на протяжении 48 часов. При помощи микротома Reichert Ultracut-S получали ультратонкие срезы (около 60 нм), помещали на медную сетку, окрашивали 0,2% цитратом свинца и исследовали при помощи трансмиссионного электронного микроскопа JEOL 1200EX или TecnaiG2 Spirit BioTWIN. Изображения записывали при помощи камеры АМТ 2k CCD и анализировали при помощи программного обеспечения ImageJ.[679] Cell clusters were fixed with a mixture containing 1.25% PFA, 2.5% glutaraldehyde and 0.03% picric acid in 0.1 M sodium cacodylate buffer (pH 7.4) for at least 2 hours at CT. Cell clusters were then washed in 0.1 M cacodylate buffer, then fixed in a mixture of 1% osmium tetroxide (OsO4) and 1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) for at least 2 hours at RT, washed in 0.1 M cacodylate buffer , then fixed in 1% osmium tetroxide (OsO4)/1.5% potassium ferrocyanide (KFeCN6) for 1 hour, washed in water 3x and stained in 1% aqueous uranyl acetate for 1 hour followed by 2 washes in water and subsequent dehydration in alcohol of varying degrees of purification (10 min each; 50%, 70%, 90%, 2×10 min 100%). The samples were then incubated in propylene oxide for 1 hour and filtered with ON in a 1:1 mixture of propylene oxide and Epon TAAB (Marivac Canada Inc. St. Laurent, Canada). The next day, the samples were immersed in TAAB Epon and polymerized at 60°C for 48 hours. Using a Reichert Ultracut-S microtome, ultrathin sections (about 60 nm) were obtained, placed on a copper grid, stained with 0.2% lead citrate and examined using a transmission electron microscope JEOL 1200EX or TecnaiG 2 Spirit BioTWIN. Images were recorded using an AMT 2k CCD camera and analyzed using ImageJ software.

[680] Исследования трансплантации мышам с ТКИН и отсутствием естественных клеток-киллеров[680] Transplantation studies in SCID mice lacking natural killer cells

[681] 5 миллионов полученных из hPSC клеток в виде кластеров повторно суспендировали в среде RPMI1640 (Life technologies; 11875-093), разделяли на аликвоты в ПЦР-пробирки объемом 200 мкл и выдерживали на льду на протяжении 5-10 минут перед загрузкой в катетер. Для приготовления к загрузке клеток каждый катетер - инфузионную систему 23G ×

Figure 00000016
" (Terumo; SB*S23BL), соединенную с 2 мл шприцом, - промывали 1 мл среды RPMI с добавлением 5% сыворотки ФБС (Coming; 35-011-CV), затем загружали 0,6 мл среды RPMI без добавления сыворотки. Кластеры загружали через наконечник иглы катетера, который помещали вертикально на 5 минут при комнатной температуре, чтобы под воздействием гравитации они оказались внизу трубки катетера и около окончания иглы. Во время этапа приготовления клеток иммунодефицитных (ТКИН/отсутствие естественных клеток-киллеров) мышей (возраст?) анестезировали авертином 1,25% (250 мг/кг; 0,5 мл/25 г 1,25% авертина/массу тела), а операционное поле с левой стороны обривали и дезинфицировали бетадином и спиртом. Делали разрез длиной около 1 см, чтобы открыть почку и инъецировали кластеры под почечную капсулу путем введения иглы катетера под почечную капсулу и инъекции объема около 100 мкл, содержащего 5 миллионов эквивалентных клеток, собранных в кластеры. Брюшную полость зашивали рассасывающимися ПДС нитками (POLY-DOX; 2016-06)), а кожу зажимали хирургическими зажимами (Kent Scientific Corp; INS750346-2). Во время операции и восстановительного периода мышей размещали на оборудованном микроциркулирующим насосом одеяле (~37°С), чтобы способствовать быстрому восстановлению мышей после анестезии, и давали дозу 5 мг/мкг карпрофена непосредственно после операции и через 24 часа после первой дозы. Среднее время трансплантации составляло приблизительно 3 минуты на мышь. Через 14 дней после операции убирали зажимы и проводили осмотр мышей дважды в неделю.[681] 5 million clustered hPSC-derived cells were resuspended in RPMI1640 medium (Life technologies; 11875-093), aliquoted into 200 µl PCR tubes, and kept on ice for 5-10 minutes before loading into the catheter . To prepare for cell loading, each catheter is a 23G × infusion set
Figure 00000016
"(Terumo; SB*S23BL) connected to a 2 ml syringe, washed with 1 ml of RPMI medium with the addition of 5% PBS serum (Coming; 35-011-CV), then loaded with 0.6 ml of RPMI medium without addition of serum. Clusters were loaded through the tip of the catheter needle, which was placed vertically for 5 minutes at room temperature, so that under the influence of gravity they were at the bottom of the catheter tube and near the tip of the needle.During the cell preparation step of immunodeficient (SCID/lack of natural killer cells) mice (age?) anesthetized with avertin 1.25% (250 mg/kg; 0.5 ml/25 g 1.25% avertin/body weight) and the surgical field on the left side was shaved and disinfected with betadine and alcohol.A cut about 1 cm long was made to open the kidney and injected the clusters under the renal capsule by inserting a catheter needle under the renal capsule and injecting a volume of about 100 μl containing 5 million equivalent cells collected in clusters.The abdominal cavity was sutured with absorbable PDS sutures (POLY-DOX; 2016-06)), and the skin was clamped with surgical clamps (Kent Scientific Corp; INS750346-2). During the operation and recovery period, mice were placed on a microcirculatory pump-equipped blanket (~37°C) to promote rapid recovery of mice from anesthesia, and were given a dose of 5 mg/μg of carprofen immediately after surgery and 24 hours after the first dose. The average transplant time was approximately 3 minutes per mouse. The clamps were removed 14 days after the operation and the mice were examined twice a week.

[682] Через две недели восстановления после операции оценивали наличие человеческого инсулина и чувствительность к глюкозе трансплантированных клеток путем проведения теста на толерантность к глюкозе (GTT). После ночного голодания мышей на протяжении 16 часов проводили GTT путем ВБ (внутрибрюшинной) инъекции 2 г D-(+)-глюкозы/1 кг массы тела и забор крови до и/или после инъекции посредством пункции лицевой вены при помощи ланцета (Feather; 2017-01). После этого проводили количественную оценку человеческого инсулина при помощи набора для определения человеческого инсулина методом ELISA (ALPCO Diagnostics; 80-INSHUU-E01.1). Проводили диссекцию имплантатов, полученных из мышей с ТКИН, фиксировали в 4% ПФА (Electron Microscopy Scienc Nm; 15710), заливали в парафин и получали срезы для гистологического анализа.[682] After two weeks of recovery from surgery, human insulin availability and glucose sensitivity of transplanted cells were assessed by performing a glucose tolerance test (GTT). After an overnight fast of mice for 16 hours, GTT was performed by IP (intraperitoneal) injection of 2 g D-(+)-glucose/1 kg body weight and blood sampling before and/or after injection by puncture of the facial vein using a lancet (Feather; 2017 -01). Thereafter, human insulin was quantified using a human insulin ELISA kit (ALPCO Diagnostics; 80-INSHUU-E01.1). Implants derived from SCID mice were dissected, fixed in 4% PFA (Electron Microscopy Scienc Nm; 15710), embedded in paraffin, and sectioned for histological analysis.

[683] Кальциевая визуализация[683] Calcium Imaging

[684] Около 10-20 полученных из hPSC кластеров высевали на 96-луночные планшеты, покрытые матригелем, и давали возможность закрепиться в инкубаторе при 37°С, 5% CO2 и 100% влажности. Кластеры промывали предварительно разогретым (37°С) буфером Кребса с добавлением 2,5 мМ глюкозы, затем инкубировали с 50 мкМ Са2+-чувствительным флуоресцентным зондом Fluo4-AM (Life Technologies; F14217) в содержащем 2,5 мМ глюкозы буфере Krb на протяжении 45 минут в инкубаторе при 37°С. Кластеры промывали содержащим 2,5 мМ глюкозы буфером Krb, затем дополнительно инкубировали в инкубаторе при 37°С на протяжении дополнительных 15 минут. Затем кластеры сразу же помещали под микроскоп AxioZoom V16 (Carl Zeiss) для динамической визуализации с высоким разрешением разных групп кластеров в разных лунках. Возбуждение Fluo-4 происходило на 488 нм, а испускание записывали в диапазоне между 490 и 560 нм. Динамические серии изображений получали при разрешении для отдельной клетки, соответствующем 80х увеличению, каждые 17 секунд с визуализацией до 10 лунок на одном изображении. Увеличение стимуляции глюкозой и времени стимуляции во время визуализации было следующим. Визуализацию начинали с 5-минутной стимуляции 2 мМ глюкозы в Krb с последующей 5-минутной стимуляцией 20 мМ глюкозы в буфере Krb. Эти стимуляции низкой и высокой концентрациями глюкозы повторяли еще два раза, затем визуализацию заканчивали 5-минутной стимуляцией 30 мМ KCl в буфере Krb, а общее время визуализации составляло 35 минут. Между стимуляциями визуализацию прекращали, а кластеры промывали содержащим 2 мМ глюкозы буфером Krb, а затем добавляли следующий содержащий глюкозу буфер Krb. Изменение интенсивности флуоресценции за 35 минут визуализации анализировали в разрешении для отдельной клетки при помощи Imagej/Fiji, применяя StackReg для корректировки движения кластеров во время визуализации и систему ROI для измерения интенсивности флуоресценции клеток во время визуализации. Все 7 стимуляций, записанных в виде 5-минутных клипов, были объединены в одно видео VirtualDub и выложены на youtube для коллективное использования.[684] About 10-20 hPSC-derived clusters were seeded onto 96-well Matrigel coated plates and allowed to establish in an incubator at 37° C., 5% CO 2 and 100% humidity. Clusters were washed with prewarmed (37°C) Krebs buffer supplemented with 2.5 mM glucose, then incubated with 50 μM Ca 2+ sensitive fluorescent probe Fluo4-AM (Life Technologies; F14217) in Krb buffer containing 2.5 mM glucose on for 45 minutes in an incubator at 37°C. The clusters were washed with 2.5 mM glucose buffer Krb, then further incubated in an incubator at 37° C. for an additional 15 minutes. The clusters were then immediately placed under an AxioZoom V16 microscope (Carl Zeiss) for high resolution dynamic visualization of different groups of clusters in different wells. Fluo-4 excitation occurred at 488 nm and emission was recorded between 490 and 560 nm. Dynamic series of images were acquired at single cell resolution corresponding to 80x magnification every 17 seconds, imaging up to 10 wells per image. The increase in glucose stimulation and stimulation time during imaging was as follows. Imaging was started with a 5 min stimulation with 2 mM glucose in Krb followed by a 5 min stimulation with 20 mM glucose in Krb buffer. These low and high glucose stimulations were repeated two more times, then imaging was terminated with a 5 minute stimulation with 30 mM KCl in Krb buffer for a total imaging time of 35 minutes. Between stimulations, imaging was stopped and the clusters were washed with 2 mM glucose Krb buffer, and then the next glucose buffer Krb was added. The change in fluorescence intensity over 35 minutes of imaging was analyzed at single cell resolution using Imagej/Fiji, using StackReg to correct for cluster movement during imaging and an ROI system to measure cell fluorescence intensity during imaging. All 7 stimulations, recorded as 5-minute clips, were combined into one VirtualDub video and uploaded to youtube for collective use.

[685] Внутриклеточная проточная цитометрия и анализ генной экспрессии[685] Intracellular flow cytometry and gene expression analysis

[686] MARIS проводили, как описано в Hrvatin et al., 2014. Клетки собирали в суспензии из отдельных клеток, фиксировали в 4% ПФА на льду, инкубировали с первичными антителами, а затем с вторичными антителами в буфере, содержащем РНКазин. Затем проводили сортинг клеток методом FACS, чтобы получить по меньшей мере 100000 клеток на образец. После этого образцы инкубировали в расщепляющем буфере 50°С на протяжении 3 часов перед выделением РНК. Количественную оценку концентрации РНК проводили при помощи Nanodrop 1000. Двухцепочечную кДНК получали методом обратной транскрипции из по меньшей мере 100 нг общего количества РНК. Затем получали амплифицированную мРНК (кРНК) методом In vitro транскрипции на протяжении ночи с мечеными биотином нуклеотидами и концентрировали путем вакуумного центрифугирования при 30°С. По меньшей мере 750 нг кРНК на образец гибридизировали с Human HT-12 Expression BeadChips (Illumina), используя набор Whole-Genome Expression Direct Hybridization (Illumina). Чипы сканировали на Illumina Beadstation 500. Исходные данные корректировали путем вычитания фона и инвариантной нормировки. Перед расчетом кратности изменения ко всем средним замерам добавляли величину 20, чтобы убрать негативные сигналы, р-значения для разницы между средними сигналами рассчитывали в GenomeStudio по t-критерию и корректировали в соответствии с множественной проверкой гипотез по методу Бенджамини-Хохберга в комбинации с традиционной моделью уровня ложноположительных результатов Illumina (FDR).[686] MARIS was performed as described in Hrvatin et al., 2014. Cells were collected in single cell suspension, fixed in 4% PFA on ice, incubated with primary antibodies and then with secondary antibodies in RNase-containing buffer. The cells were then sorted by FACS to obtain at least 100,000 cells per sample. Thereafter, the samples were incubated in 50° C. digestion buffer for 3 hours before RNA isolation. RNA concentration was quantified using a Nanodrop 1000. Double-stranded cDNA was obtained by reverse transcription from at least 100 ng of total RNA. Then amplified mRNA (cRNA) was obtained by In vitro transcription overnight with biotin-labeled nucleotides and concentrated by vacuum centrifugation at 30°C. At least 750 ng of cRNA per sample was hybridized to Human HT-12 Expression BeadChips (Illumina) using the Whole-Genome Expression Direct Hybridization Kit (Illumina). The chips were scanned on an Illumina Beadstation 500. The original data were corrected by background subtraction and invariant normalization. Before calculating the fold change, a value of 20 was added to all means to remove negative signals, p-values for the difference between the mean signals were calculated in GenomeStudio using the t-test and adjusted according to multiple hypothesis testing using the Benjamini-Hochberg method in combination with the traditional model Illumina False Positive Rate (FDR).

СсылкиLinks

Aguayo-Mazzucato, C., Zavacki, A.M., Marinelarena, A., Hollister-Lock, J., Khattabi, I.E., Marsili, A., Weir, G.C., Sharma, A., Larsen, P.R., and Bonner-Weir, S. (2013). Thyroid Hormone Promotes Postnatal Rat Pancreatic β-Cell Development and Glucose-Responsive Insulin Secretion Through MAFA. Diabetes 62, 1569-580.Aguayo-Mazzucato, C., Zavacki, A.M., Marinelarena, A., Hollister-Lock, J., Khattabi, I.E., Marsili, A., Weir, G.C., Sharma, A., Larsen, P.R., and Bonner-Weir, S. (2013). Thyroid Hormone Promotes Postnatal Rat Pancreatic β-Cell Development and Glucose-Responsive Insulin Secretion Through MAFA. Diabetes 62, 1569-580.

Bellin, M.D., Barton, F.B., Heitman, A., Harmon, J., Balamurugan, A.N., Kandaswamy, R., Sutherland, D.E., Alejandro, R., and Hering, B.J. (2012). Potent Induction Immunotherapy Promotes Long-Term Insulin Independence After Islet Transplantation in Type 1 Diabetes. American Journal of Transplantation 12, 1576-583.Bellin, M.D., Barton, F.B., Heitman, A., Harmon, J., Balamurugan, A.N., Kandaswamy, R., Sutherland, D.E., Alejandro, R., and Hering, B.J. (2012). Potent Induction Immunotherapy Promotes Long-Term Insulin Independence After Islet Transplantation in Type 1 Diabetes. American Journal of Transplantation 12, 1576-583.

Brelje, T.C., Stout, L.E., Bhagroo, N.V., and Sorenson, R.L. (2004). Distinctive roles for prolactin and growth hormone in the activation of signal transducer and activator of transcription 5 in pancreatic islets of langerhans. Endocrinology 145, 4162-175.Brelje, T.C., Stout, L.E., Bhagroo, N.V., and Sorenson, R.L. (2004). Distinctive roles for prolactin and growth hormone in the activation of signal transducer and activator of transcription 5 in pancreatic islets of langerhans. Endocrinology 145, 4162-175.

Cheng, X., Ying, L., Lu, L.,

Figure 00000017
, A.M., Mills, J.A., Lm, H.C., Kotton, D.N., Shen, S.S., Nostro, M.C., et al. (2012). Self-renewing endodermal progenitor lines generated from human pluripotent stem cells. Cell Stem Cell 10, 371-384.Cheng, X., Ying, L., Lu, L.,
Figure 00000017
, AM, Mills, JA, Lm, HC, Kotton, DN, Shen, SS, Nostro, MC, et al. (2012). Self-renewing endodermal progenitor lines generated from human pluripotent stem cells. Cell Stem Cell 10, 371-384.

D'Amour, K.A., Agulnick, A.D., Eliazer, S., Kelly, O.G., Kroon, E., and Baetge, E.E. (2005). Efficient differentiation of human embryonic stem cells to definitive endoderm. Nat Biotechnol 23, 1534-541.D'Amour, K.A., Agulnick, A.D., Eliazer, S., Kelly, O.G., Kroon, E., and Baetge, E.E. (2005). Efficient differentiation of human embryonic stem cells to definitive endoderm. Nat Biotechnol 23, 1534-541.

D'Amour, K.A., Bang, A.G., Eliazer, S., Kelly, O.G., Agulnick, A.D., Smart, N.G., Moorman, M.A., Kroon, E., Carpenter, M.K., and Baetge, E.E. (2006). Production of pancreatic hormone-expressing endocrine cells from human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 24, 1392-1401.D'Amour, K.A., Bang, A.G., Eliazer, S., Kelly, O.G., Agulnick, A.D., Smart, N.G., Moorman, M.A., Kroon, E., Carpenter, M.K., and Baetge, E.E. (2006). Production of pancreatic hormone-expressing endocrine cells from human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 24, 1392-1401.

Ding, Q., Lee, Y.-K., Schaefer, E.K., Peters, D., Veres, A., Kim, K., Kuperwasser, N., Motola, D., Meissner, T., et al. (2013). A TALEN Genome-Editing System for Generating Human Stem Cell-Based Disease Models. Cell Stem Cell 12, 238-251.Ding, Q., Lee, Y.-K., Schaefer, E.K., Peters, D., Veres, A., Kim, K., Kuperwasser, N., Motola, D., Meissner, T., et al. (2013). A TALEN Genome-Editing System for Generating Human Stem Cell-Based Disease Models. Cell Stem Cell 12, 238-251.

Hrvatin, S., O'Donnell, C.W., Deng, F., Millman, J.R., Pagliuca, F.W., Dilorio, P., Rezania, A., Gifford, D.K., and Melton, D.A. (2014). Differentiated human stem cells resemble fetal, not adult, β cells. Proc Nati Acad Sci U S A, 201400709.Hrvatin, S., O'Donnell, C.W., Deng, F., Millman, J.R., Pagliuca, F.W., Dilorio, P., Rezania, A., Gifford, D.K., and Melton, D.A. (2014). Differentiated human stem cells resemble fetal, not adult, β cells. Proc Nati Acad Sci U S A, 201400709.

Keirstead, H.S., Nistor, G., Bernal, G., Totoiu, M., Cloutier, F., Sharp, K., and Steward, O. (2005). Human embryonic stem cell-derived oligodendrocyte progenitor cell transplants remyelinate and restore locomotion after spinal cord injury. The Journal of neuroscience 25, 4694-4705.Keirstead, H.S., Nistor, G., Bernal, G., Totoiu, M., Cloutier, F., Sharp, K., and Steward, O. (2005). Human embryonic stem cell-derived oligodendrocyte progenitor cell transplants remyelinate and restore locomotion after spinal cord injury. The Journal of neuroscience 25, 4694-4705.

Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, Y.M., Wakeman, D.R., Xie, Z., Carrillo-Reid, L., Auyeung, G., Antonacci, C., and Buch, A. (2011). Dopamine neurons derived from human ES cells efficiently engraft in animal models of Parkinson/'s disease. Nature 480, 547-551.Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, Y.M., Wakeman, D.R., Xie, Z., Carrillo-Reid, L., Auyeung, G., Antonacci, C., and Buch , A. (2011). Dopamine neurons derived from human ES cells efficiently engraft in animal models of Parkinson/'s disease. Nature 480, 547-551.

Kroon, E., Martinson, L.A., Kadoya, K., Bang, A.G., Kelly, O.G., Eliazer, S., Young, H., Richardson, M., Smart, N.G., et al. (2008). Pancreatic endoderm derived from human embryonic stem cells generates glucose-responsive insulin-secreting cells in vivo. Nat Biotechnol 26, 443-452.Kroon, E., Martinson, L.A., Kadoya, K., Bang, A.G., Kelly, O.G., Eliazer, S., Young, H., Richardson, M., Smart, N.G., et al. (2008). Pancreatic endoderm derived from human embryonic stem cells generates glucose-responsive insulin-secreting cells in vivo. Nat Biotechnol 26, 443-452.

Labriola, L., Montor, W.R., Krogh, K., Lojudice, F.H., Genzini, T., Goldberg, A.C., Eliaschewitz, F.G., and Sogayar, M.C. (2007). Beneficial effects of prolactin and laminin on human pancreatic islet-cell cultures. Mol Cell Endocrinol 263, 120-133.Labriola, L., Montor, W.R., Krogh, K., Lojudice, F.H., Genzini, T., Goldberg, A.C., Eliaschewitz, F.G., and Sogayar, M.C. (2007). Beneficial effects of prolactin and laminin on human pancreatic islet-cell cultures. Mol Cell Endocrinol 263, 120-133.

Lammert, E., Cleaver, O., and Melton, D. (2001). Induction of pancreatic differentiation by signals from blood vessels. Science 294, 564-67.Lammert, E., Cleaver, O., and Melton, D. (2001). Induction of pancreatic differentiation by signals from blood vessels. Science 294, 564-67.

Lu, B., Malcuit, C., Wang, S., Girman, S., Francis, P., Lemieux, L., Lanza, R., and Lund, R. (2009). Long-term safety and function of RPE from human embryonic stem cells in preclinical models of macular degeneration. Stem Cells 27, 2126-135.Lu, B., Malcuit, C., Wang, S., Girman, S., Francis, P., Lemieux, L., Lanza, R., and Lund, R. (2009). Long-term safety and function of RPE from human embryonic stem cells in preclinical models of macular degeneration. Stem Cells 27, 2126-135.

Matschinsky, F.M. (2009). Assessing the potential of glucokinase activators in diabetes therapy. Nature Reviews Drug Discovery 8, 399-416.Matschinsky, F.M. (2009). Assessing the potential of glucokinase activators in diabetes therapy. Nature Reviews Drug Discovery 8, 399-416.

McCall, M., and Shapiro, A.M.J. (2012). Update on Islet Transplantation. Cold Spring Harb Perspect Med 2, a007823.McCall, M., and Shapiro, A.M.J. (2012). Update on Islet Transplantation. Cold Spring Harb Perspect Med 2, a007823.

Modi, P. (2007). Diabetes beyond insulin: review of new drugs for treatment of diabetes mellitus. Curr Drug Discov Technol 4, 39-47.Modi, P. (2007). Diabetes beyond insulin: review of new drugs for treatment of diabetes mellitus. Curr Drug Discov Technol 4, 39-47.

Mohammed, J.S., Wang, Y., Harvat, T.A., Oberholzer, J., and Eddington, D.T. (2009). Microfluidic device for multimodal characterization of pancreatic islets. Lab Chip 9, 97-106.Mohammed, J.S., Wang, Y., Harvat, T.A., Oberholzer, J., and Eddington, D.T. (2009). Microfluidic device for multimodal characterization of pancreatic islets. Lab Chip 9, 97-106.

Narayanan, K., Lim, V.Y., Shen, J., Tan, Z.W., Rajendran, D., Luo, S.C., Gao, S., Wan, C.A., and Ying, J. (2013). Extracellular matrix-mediated differentiation of human embryonic stem cells: Differentiation to insulin-secreting beta cells. Tissue Eng Part A 20, 424-433.Narayanan, K., Lim, V.Y., Shen, J., Tan, Z.W., Rajendran, D., Luo, S.C., Gao, S., Wan, C.A., and Ying, J. (2013). Extracellular matrix-mediated differentiation of human embryonic stem cells: Differentiation to insulin-secreting beta cells. Tissue Eng Part A 20, 424-433.

Nostro, M.C., Sarangi, F., Ogawa, S., Holtzinger, A., Corneo, B., Li, X., Micallef, S.J., Park, I.H., Basford, C., et al. (2011). Stage-specific signaling through TGF{beta} family members and WNT regulates patterning and pancreatic specification of human pluripotent stem cells. Development 138, 861-871.Nostro, M.C., Sarangi, F., Ogawa, S., Holtzinger, A., Corneo, B., Li, X., Micallef, S.J., Park, I.H., Basford, C., et al. (2011). Stage-specific signaling through TGF{beta} family members and WNT regulates patterning and pancreatic specification of human pluripotent stem cells. Development 138, 861-871.

Parsons, J.A., Brelje, T.C., and Sorenson, R.L. (1992). Adaptation of islets of Langerhans to pregnancy: increased islet cell proliferation and insulin secretion correlates with the onset of placental lactogen secretion. Endocrinology 130, 1459-466.Parsons, J.A., Brelje, T.C., and Sorenson, R.L. (1992). Adaptation of islets of Langerhans to pregnancy: increased islet cell proliferation and insulin secretion correlates with the onset of placental lactogen secretion. Endocrinology 130, 1459-466.

Pearson, T., Greiner, D.L., and Shultz, L.D. (2008). Creation of "humanized" mice to study human immunity. Curr Protoc Immunol Chapter 15, Unit 15.21.Pearson, T., Greiner, D.L., and Shultz, L.D. (2008). Creation of "humanized" mice to study human immunity. Curr Protoc Immunol Chapter 15, Unit 15.21.

Rezania, A., Bruin, J.E., Riedel, M.J., Mojibian, M., Asadi, A., Xu, J., Gauvin, R., Narayan, K., Karanu, F., et al. (2012). Maturation of Human Embryonic Stem Cell-Derived Pancreatic Progenitors Into Functional Islets Capable of Treating Pre-existing Diabetes in Mice. Diabetes 61, 2016-029.Rezania, A., Bruin, J.E., Riedel, M.J., Mojibian, M., Asadi, A., Xu, J., Gauvin, R., Narayan, K., Karanu, F., et al. (2012). Maturation of Human Embryonic Stem Cell-Derived Pancreatic Progenitors Into Functional Islets Capable of Treating Pre-existing Diabetes in Mice. Diabetes 61, 2016-029.

Rezania, A., Bruin, J.E., Xu, J., Narayan, K., Fox, J.K., O'Neil, J.J., and Kieffer, T.J. (2013). Enrichment of human embryonic stem cell-derived NKX6-1-expressing pancreatic progenitor cells accelerates the maturation of insulin-secreting cells in vivo. Stem Cells 31, 2432-442.Rezania, A., Bruin, J.E., Xu, J., Narayan, K., Fox, J.K., O'Neil, J.J., and Kieffer, T.J. (2013). Enrichment of human embryonic stem cell-derived NKX6-1-expressing pancreatic progenitor cells accelerates the maturation of insulin-secreting cells in vivo. Stem Cells 31, 2432-442.

Rodriguez-Diaz, R., Dando, R., Jacques-Silva, M.C., Fachado, A., Molina, J., Abdulreda, M.H., Ricordi, C., Roper, S.D., Berggren, P.O., and Caicedo, A. (2011). Alpha cells secrete acetylcholine as a non-neuronal paracrine signal priming beta cell function in humans. Nat Med 17, 888-892.Rodriguez-Diaz, R., Dando, R., Jacques-Silva, M.C., Fachado, A., Molina, J., Abdulreda, M.H., Ricordi, C., Roper, S.D., Berggren, P.O., and Caicedo, A. (2011). Alpha cells secrete acetylcholine as a non-neuronal paracrine signal priming beta cell function in humans. Nat Med 17, 888-892.

Rutter, G.A., and Hodson, D.J. (2013). Minireview: Intraislet Regulation of Insulin Secretion in Humans. Molecular Endocrinology 27, 1984-995.Rutter, G.A., and Hodson, D.J. (2013). Minireview: Intraislet Regulation of Insulin Secretion in Humans. Molecular Endocrinology 27, 1984-995.

Schuiz, T.C., Lynn, F.C., Young, H.Y., Agulnick, A.D., Babin, M.J., Baetge, E.E., Bang, A.G., Bhoumik, A., Cepa, I., et al. (2012). A Scalable System for Production of Functional Pancreatic Progenitors from Human Embryonic Stem Cells. PLoS ONE 7, e37004.Schuiz, T.C., Lynn, F.C., Young, H.Y., Agulnick, A.D., Babin, M.J., Baetge, E.E., Bang, A.G., Bhoumik, A., Cepa, I., et al. (2012). A Scalable System for Production of Functional Pancreatic Progenitors from Human Embryonic Stem Cells. PLoS ONE 7, e37004.

Shapiro, A.M., Ricordi, C., Hering, B.J., Auchincloss, H., Lindblad, R., Robertson, R.P., Secchi, A., Brendel, M.D., Berney, T., et al. (2006). International trial of the Edmonton protocol for islet transplantation. N Engl J Med 355, 1318-330.Shapiro, A.M., Ricordi, C., Hering, B.J., Auchincloss, H., Lindblad, R., Robertson, R.P., Secchi, A., Brendel, M.D., Berney, T., et al. (2006). International trial of the Edmonton protocol for islet transplantation. N Engl J Med 355, 1318-330.

Shiba, Y., Fernandes, S., Zhu, W.Z., Filice, D., Muskheli, V., Kim, J., Palpant, N.J., Gantz, J., Moyes, K.W., and Reinecke, H (2012). Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts. Nature 489, 322-25.Shiba, Y., Fernandes, S., Zhu, W.Z., Filice, D., Muskheli, V., Kim, J., Palpant, N.J., Gantz, J., Moyes, K.W., and Reinecke, H (2012). Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts. Nature 489, 322-25.

Sneddon, J.B., Borowiak, M., and Melton, D.A. (2012). Self-renewal of embryonic-stem-cell-derived progenitors by organ-matched mesenchyme. Nature 491, 765-68.Sneddon, J.B., Borowiak, M., and Melton, D.A. (2012). Self-renewal of embryonic-stem-cell-derived progenitors by organ-matched mesenchyme. Nature 491, 765-68.

Taylor, B.L., Liu, F.F., and Sander, M. (2013). NKX6-1 Is Essential for Maintaining the Functional State of Pancreatic Beta Cells. Cell Rep 4, 1262-275.Taylor, B.L., Liu, F.F., and Sander, M. (2013). NKX6-1 Is Essential for Maintaining the Functional State of Pancreatic Beta Cells. Cell Rep 4, 1262-275.

Thowfeequ, S., Ralphs, K.L., Yu, W.-, Slack, J.M.W., and Tosh, D. (2007). Betacellulm inhibits amylase and glucagon production and promotes beta cell differentiation in mouse embryonic pancreas. Diabetologia 50, 1688-697.Thowfeequ, S., Ralphs, K.L., Yu, W.-, Slack, J.M.W., and Tosh, D. (2007). Betacellulm inhibits amylase and glucagon production and promotes beta cell differentiation in mouse embryonic pancreas. Diabetologia 50, 1688-697.

Vetere, A., Choudhary, A., Burns, S.M., and Wagner, B.K. (2014). Targeting the pancreatic β-cell to treat diabetes. Nature Reviews Drug DiscoveryVetere, A., Choudhary, A., Burns, S.M., and Wagner, B.K. (2014). Targeting the pancreatic β-cell to treat diabetes. Nature Reviews Drug Discovery

Xie, R., Everett, L.J., Lim, H.W., Patel, N.A., Schug, J., Kroon, E., Kelly, O.G., Wang, A., D'Amour, K.A., et al. (2013). Dynamic Chromatin Remodeling Mediated by Polycomb Proteins Orchestrates Pancreatic Differentiation of Human Embryonic Stem Cells. Cell Stem Cell 12, 224-237.Xie, R., Everett, L.J., Lim, H.W., Patel, N.A., Schug, J., Kroon, E., Kelly, O.G., Wang, A., D'Amour, K.A., et al. (2013). Dynamic Chromatin Remodeling Mediated by Polycomb Proteins Orchestrates Pancreatic Differentiation of Human Embryonic Stem Cells. Cell Stem Cell 12, 224-237.

Claims (11)

1. Способ дифференцировки PDX1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6.1-позитивные панкреатические клетки-предшественники с помощью культуральной среды, содержащей a) KGF, b) SANT1 и с) ретиноевую кислоту (RA), причем культуральная среда не содержит активатор протеинкиназы С (PKC).1. Method for differentiating PDX1-positive pancreatic progenitors into NKX6.1-positive pancreatic progenitors using a culture medium containing a) KGF, b) SANT1 and c) retinoic acid (RA), wherein the culture medium does not contain a protein kinase activator C (PKC). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активатором PKC является форбол-12,13-дибутират (PdBu) или ТРВ.2. The method of claim 1, wherein the PKC activator is phorbol 12,13-dibutyrate (PdBu) or TBP. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активатором PKC является PdBu.3. The method according to p. 1, characterized in that the PKC activator is PdBu. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активатором PCK является ТРВ.4. The method according to p. 1, characterized in that the PCK activator is TRB. 5. Способ дифференцировки PDX1-позитивных панкреатических клеток-предшественников в NKX6.1-позитивные панкреатические клетки-предшественники с помощью культуральной среды, содержащей a) KGF, b) SANT1 и с) ретиноевую кислоту, причем культуральная среда не содержит ингибитор сигнального пути BMP.5. A method for differentiating PDX1-positive pancreatic progenitors into NKX6.1-positive pancreatic progenitors using a culture medium containing a) KGF, b) SANT1 and c) retinoic acid, the culture medium not containing an inhibitor of the BMP signaling pathway. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ингибитором сигнального пути BMP является ноггин, хордин, гремлин и фоллистатин, а также LDN 193189.6. The method according to claim 5, characterized in that the inhibitor of the BMP signaling pathway is noggin, chordin, gremlin and follistatin, as well as LDN 193189. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ингибитором сигнального пути BMP является ноггин.7. The method according to claim 5, characterized in that the inhibitor of the BMP signaling pathway is noggin. 8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ингибитором сигнального пути BMP является хордин.8. The method according to claim 5, characterized in that the inhibitor of the BMP signaling pathway is chordine. 9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ингибитором сигнального пути BMP является гремлин.9. The method according to claim 5, characterized in that the inhibitor of the BMP signaling pathway is gremlin. 10. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ингибитором сигнального пути BMP является фоллистатин.10. The method according to claim 5, characterized in that the inhibitor of the BMP signaling pathway is follistatin. 11. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ингибитором сигнального пути BMP является LDN 193189.11. The method according to claim 5, characterized in that the inhibitor of the BMP signaling pathway is LDN 193189.
RU2019108582A 2013-06-11 2014-06-11 SC-β CELLS AND COMPOSITIONS AND METHODS FOR THEIR CREATION RU2772585C2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361833898P 2013-06-11 2013-06-11
US61/833,898 2013-06-11
US201461972212P 2014-03-28 2014-03-28
US61/972,212 2014-03-28

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016100219A Division RU2016100219A (en) 2013-06-11 2014-06-11 SC-β CELLS AND COMPOSITIONS AND METHODS FOR THEIR CREATION

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2022112050A Division RU2022112050A (en) 2022-05-04 SC-β CELLS AND COMPOSITIONS AND METHODS FOR THEIR CREATION

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019108582A RU2019108582A (en) 2019-07-05
RU2019108582A3 RU2019108582A3 (en) 2021-08-04
RU2772585C2 true RU2772585C2 (en) 2022-05-23

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011079017A2 (en) * 2009-12-23 2011-06-30 Centocor Ortho Biotech Inc. Differentiation of human embryonic stem cells

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011079017A2 (en) * 2009-12-23 2011-06-30 Centocor Ortho Biotech Inc. Differentiation of human embryonic stem cells

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СКУРИХИН Е. Г. и др., Дифференцировка стволовых и прогениторных b-клеток поджелудочной железы в инсулинсекретирующие клетки у мышей при сахарном диабете, Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2013, Т. 156. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12049646B2 (en) SC-beta cells and compositions and methods for generating the same
RU2772585C2 (en) SC-β CELLS AND COMPOSITIONS AND METHODS FOR THEIR CREATION