外胚层间充质干细胞及其产生方法技术

技术编号:26180482 阅读:18 留言:0更新日期:2020-10-31 14:42
本发明专利技术人发现由坏死组织损伤诱导的外周血中循环的外胚层间充质干细胞有助于损伤组织的再生。基于该发现,提供了外胚层间充质干细胞、其产生方法以及具有多能干细胞诱导活性的物质的筛选方法,所述筛选方法使用外周血中的由坏死组织损伤诱导的细胞作为指标。

Ectodermal mesenchymal stem cells and their production methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外胚层间充质干细胞及其产生方法
本专利技术涉及外胚层间充质干细胞及其产生方法。本专利技术还涉及用于筛选多能干细胞诱导剂的方法。
技术介绍
骨髓液等中含有的间充质干细胞(MSC)具有分化为各种组织(诸如骨、软骨、脂肪、肌肉、神经和上皮)的效力(多谱系分化效力)。因此,近年来,使用MSC提供再生医学(细胞移植疗法)的尝试已经变得广泛。然而,已知的是,先前在再生医学中使用的MSC当它们在体外连续传代时逐渐丢失其增殖能力和多谱系分化效力。因此,需要找到具有比普通MSC更高的促进组织再生的能力的细胞或具有体内活化/诱导细胞的作用的物质,并提供比常规再生医学更有效的治疗方法。引文列表专利文献专利文献1:WO2012/147470非专利文献非专利文献1:PNAS2011Apr19;108(16):6609-14。专利技术概述技术问题本专利技术的一个目标是提供外胚层间充质干细胞及其产生方法。本专利技术的另一个目标是提供用于筛选多能干细胞诱导剂的方法。问题的解决方案本专利技术人已经发现,由坏死组织损伤诱导并在外周血中循环的外胚层间充质干细胞(EMSC)有助于损伤组织的再生。该发现基于本专利技术人先前报道的以下机制的发现(PNAS2011Apr19;108(16):6609-14),其中“从大疱性表皮松解中剥落的表皮中的坏死组织释放的HMGB1引起骨髓间充质干细胞经由外周血循环积聚在剥落的表皮部位,以诱导受损皮肤的再生”,并且进一步基于这次获得的结果,即“当将大疱性表皮松解小鼠的皮肤移植在异种共生模型的一侧并将HMGB1的片段肽移植在另一侧时,PDGFRα谱系-阳性细胞积聚在皮肤移植部位以再生表皮”和“当在小鼠中产生软骨损伤并且施用HMGB1的片段肽时,P0谱系-阳性细胞经由外周血循环积聚在软骨损伤部位,以再生软骨组织”等。本专利技术人还获得了实验结果,表明外周血中的EMSC的来源可能是骨髓中的某种PDGFRα-阳性细胞,并且外周血中的EMSC可能是其胚胎起源是从颅神经折叠的表皮侧生成的外胚层间充质的细胞。基于此类发现,本专利技术人已经使用由坏死组织损伤诱导的外周血中的细胞作为指标完成了外胚层间充质干细胞的专利技术、其产生方法以及用于筛选具有多能干细胞诱导活性的物质的方法。本专利技术人先前已经发现,由HMGB1蛋白的A-盒的N-末端的位置1-44的氨基酸序列(MGKGDPKKPRGKMSSYAFFVQTCREEHKKKHPDASVNFSEFSKK)组成的肽(下文中被称为“HA1-44肽”)将多能干细胞诸如间充质干细胞(MSC)从骨髓动员至外周血中,以在各种疾病模型中发挥治疗作用。这次,本专利技术人已经新发现,HA1-44肽的施用引起生物体中的反应((i)外周血中的PDGFRα-阳性细胞群的构型变化,(ii)外周血中的PDGFRα-阳性细胞数增加,以及(iii)椎骨骨髓中的PDGFRα-阳性细胞的基因表达变化)。然后,本专利技术人已经发现了使用这些反应作为指标来筛选与HA1-44肽具有类似活性的物质、即多能干细胞诱导剂的方法,并且完成了本专利技术。即,本专利技术提供了基于与以上(i)至(iii)中任一项相同的反应是否通过将测试物质施用于受试者诸如动物发生而确定测试物质是否具有与HA1-44肽相似的活性(促进多能干细胞的诱导和/或动员和/或促进组织再生的活性)的方法。本专利技术人还已经分析了由HA1-44肽动员至外周血和受损组织中并有助于组织的再生的细胞的细节。作为结果,本专利技术人已经发现(i)通过HA1-44肽有助于促进组织再生的外周血中的细胞是源自椎骨骨髓的PDGFRα-阳性细胞,(ii)与源自其他骨骼的骨髓的PDGFRα-阳性细胞相比,源自椎骨骨髓的PDGFRα-阳性细胞具有更大的分化为骨、软骨和/或脂肪的效力,并且(iii)少量具有与源自椎骨骨髓的PDGFRα-阳性细胞相同的发育谱系(Prx1谱系-阴性)的PDGFRα-阳性细胞也存在于来自其他骨骼的骨髓中。基于这些发现,本专利技术人已经发现,通过在皿上培养源自含有MSC的生物组织、诸如骨髓或外周血的细胞群以形成集落,亚克隆各集落,和选择表现出向骨、软骨和/或脂肪的高分化效力的细胞克隆,可以获得比通过常规方法(其收集骨髓并在皿上培养)获得的MSC具有更高的促进组织再生的能力的多能干细胞,并且已经完成了本专利技术。具体地,本专利技术涉及以下内容:A)外胚层间充质干细胞。B)用于产生外胚层间充质干细胞的方法。C)通过根据项目B)所述的方法获得的细胞。D)由MSC血液中动员物质诱导的外周血中的细胞或细胞群。E)椎骨骨髓中的细胞或细胞群,其通过由高迁移率族盒1(HMGB1)蛋白的A-框的N-末端的位置1-44的氨基酸序列(SEQIDNO:1)组成的肽(下文也称为“HA1-44肽”)诱导。F)用于产生根据项目D)或E)所述的细胞或细胞群的方法。G)用于从含有间充质干细胞(MSC)的生物组织获得、分离和/或富集具有与椎骨骨髓中的PDGFRα-阳性细胞类似的高组织再生促进能力的细胞的方法。H)通过根据项目G)所述的方法获得的细胞或细胞群。I)用于促进组织再生的组合物,其含有外胚层间充质干细胞。J)用于筛选具有多能干细胞的诱导活性的物质的方法,其使用由坏死组织损伤诱导的外周血中的细胞作为指标。K)用于筛选具有多能干细胞的诱导活性的物质的方法,其使用HA1-44肽作为阳性对照和有助于体内组织再生的多能干细胞的反应作为指标。L)用于确定已经向其施用MSC血液中动员物质的受试者中预期的组织再生促进作用的方法,其使用外周血中的集落形成Pα细胞作为指标。更具体地,本专利技术涉及以下内容。a)集落形成PDGFR-阳性细胞,其具有以下特征i)和特征ii)和/或iii):i)具有分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞的效力;ii)具有分化为表皮细胞的效力;iii)是P0谱系-阳性的。b)根据项目a)所述的细胞,其中所述细胞是PDGFRα-阳性的。c)根据项目a)或b)所述的细胞,其中所述细胞具有选自以下的一种或多种特征:Pα+、Pαlin+、P0lin+、Prx1lin-、Sox1lin-、LepRlin-、CD34+和Sca1-。d)椎骨骨髓来源的细胞,其为PDGFRα-阳性、CD34-阳性和Sca1-阴性的。e)用于产生集落形成PDGFR-阳性细胞的方法,其包括以下步骤1)至4)中的任何一个:1)从具有坏死组织损伤的受试者收集外周血,和在固相上培养所述外周血;2)从具有坏死组织损伤的受试者收集外周血,在固相上培养所述外周血,且然后选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:Pα+、Pαlin+、P0lin+、Prx1lin-、Sox1lin-、LepRlin-、CD34+和Sca1-;3)从具有坏死组织损伤的受试者收集外周血,和从所述外周血选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:Pα+、Pαlin+、P0lin+、P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.集落形成PDGFR-阳性细胞,其具有以下特征i)和特征ii)和/或iii):/ni)具有分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞的效力;/nii)具有分化为表皮细胞的效力;/niii)是P0谱系-阳性的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171201 US 62/5933101.集落形成PDGFR-阳性细胞,其具有以下特征i)和特征ii)和/或iii):
i)具有分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞的效力;
ii)具有分化为表皮细胞的效力;
iii)是P0谱系-阳性的。


2.根据权利要求1所述的细胞,其中所述细胞是PDGFRα-阳性的。


3.根据权利要求1或2所述的细胞,其中所述细胞具有选自以下的一种或多种特征:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性。


4.椎骨骨髓来源的细胞,其为PDGFRα-阳性、CD34-阳性和Sca1-阴性的。


5.用于产生集落形成PDGFR-阳性细胞的方法,其包括以下步骤1)至4)中的任何一个:
1)从具有坏死组织损伤的受试者收集外周血,和在固相上培养所述外周血;
2)从具有坏死组织损伤的受试者收集外周血,在固相上培养所述外周血,且然后选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性;
3)从具有坏死组织损伤的受试者收集外周血,和从所述外周血选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性;
4)从具有坏死组织损伤的受试者收集外周血,从所述外周血选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性,和在固相上培养所述细胞。


6.用于产生集落形成PDGFR-阳性细胞的方法,其包括以下步骤1)至4)中的任何一个:
1)在固相上培养从具有坏死组织损伤的受试者收集的外周血;
2)在固相上培养从具有坏死组织损伤的受试者收集的外周血,且然后选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性;
3)从由具有坏死组织损伤的受试者收集的外周血选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性;
4)从由具有坏死组织损伤的受试者收集的外周血选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性,和在固相上培养所述细胞。


7.用于产生集落形成PDGFR-阳性细胞的方法,其包括以下步骤1)至4)中的任何一个:
1)从受试者收集椎骨骨髓,和在固相上培养所述椎骨骨髓;
2)从受试者收集椎骨骨髓,在固相上培养所述椎骨骨髓,且然后选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性和Sox1谱系-阴性;
3)从受试者收集椎骨骨髓,和从所述椎骨骨髓选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性和Sox1谱系-阴性;
4)从受试者收集椎骨骨髓,从所述椎骨骨髓选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性和Sox1谱系-阴性,和在固相上培养所述细胞。


8.用于产生集落形成PDGFR-阳性细胞的方法,其包括以下步骤1)至4)中的任何一个:
1)在固相上培养从受试者收集的椎骨骨髓;
2)在固相上培养从受试者收集的椎骨骨髓,且然后选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性和Sox1谱系-阴性;
3)从由受试者收集的椎骨骨髓选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性和Sox1谱系-阴性;
4)从由受试者收集的椎骨骨髓选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性和Sox1谱系-阴性,和在固相上培养所述细胞。


9.通过如下获得的细胞群:将MSC血液中动员物质施用于受试者,从所述受试者收集外周血,和在固相上培养收集的外周血。


10.根据权利要求9所述的细胞群,其中所述MSC血液中动员物质是由SEQIDNO:1的氨基酸序列组成的肽。


11.用于产生细胞的方法,其包括以下步骤:将MSC血液中动员物质施用于受试者,从所述受试者收集外周血,和在固相上培养收集的外周血。


12.用于产生细胞的方法,其包括以下步骤:在固相上培养从已经向其施用MSC血液中动员物质的受试者收集的外周血。


13.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述MSC血液中动员物质是由SEQIDNO:1的氨基酸序列组成的肽。


14.通过如下获得的细胞群:1)将由SEQIDNO:1的氨基酸序列组成的肽施用于受试者,2)从所述受试者收集椎骨骨髓,和3)在固相上培养收集的椎骨骨髓或从收集的椎骨骨髓分选PDGFRα-阳性细胞。


15.用于产生细胞的方法,其包括以下步骤:1)将由SEQIDNO:1的氨基酸序列组成的肽施用于受试者,2)从所述受试者收集椎骨骨髓,和3)在固相上培养收集的椎骨骨髓或从收集的椎骨骨髓分选PDGFRα-阳性细胞。


16.用于产生细胞的方法,其包括以下步骤:在固相上培养从已经向其施用由SEQIDNO:1的氨基酸序列组成的肽的受试者收集的椎骨骨髓,或从收集的椎骨骨髓分选PDGFRα-阳性细胞。


17.用于产生细胞群的方法,其包括以下步骤:
1)在固相上培养来自含有间充质干细胞的生物组织的细胞群;
2)亚克隆步骤1)中获得的集落;
3)在诱导分化为骨、软骨和/或脂肪的培养基中培养通过亚克隆获得的细胞中的一部分,和测量骨、软骨和/或脂肪的分化标志物的表达水平;和
4)选择细胞克隆,所述细胞克隆显示与在以下情况下骨、软骨和/或脂肪的分化标志物的表达水平相比的高表达水平:在诱导分化为骨、软骨和/或脂肪的培养基中在固相上培养通过培养股骨骨髓获得的间充质干细胞。


18.用于产生细胞群的方法,其包括以下步骤:
1)在固相上培养源自含有间充质干细胞的生物组织的细胞群;和
2)选择具有选自以下的一种或多种特征的集落:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性。


19.根据权利要求18所述的方法,其中步骤2)是选择Prx1谱系-阴性集落的步骤。


20.用于产生细胞群的方法,其包括以下步骤:从源自含有间充质干细胞的生物组织的细胞群选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性。


21.用于产生细胞群的方法,其包括以下步骤:
1)从源自含有间充质干细胞的生物组织的细胞群选择性回收具有选自以下的一种或多种特征的细胞:PDGFRα-阳性、PDGFRα谱系-阳性、P0谱系-阳性、Prx1谱系-阴性、Sox1谱系-阴性、LepR谱系-阴性、CD34-阳性和Sca1-阴性;和
2)在固相上培养在步骤1)中回收的细胞。


22.通过根据权利要求5至8、11至13和15至21中任一项所述的方法获得的细胞或细胞群。
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【专利技术属性】
技术研发人员:玉井克人新保敬史佐佐木英嗣山崎尊彦
申请(专利权)人:斯特姆里姆有限公司国立大学法人大阪大学
类型:发明
国别省市:日本;JP

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