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JP2006115767A - Method for growing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells - Google Patents

Method for growing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells Download PDF

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JP2006115767A
JP2006115767A JP2004307332A JP2004307332A JP2006115767A JP 2006115767 A JP2006115767 A JP 2006115767A JP 2004307332 A JP2004307332 A JP 2004307332A JP 2004307332 A JP2004307332 A JP 2004307332A JP 2006115767 A JP2006115767 A JP 2006115767A
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JP
Japan
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spermatogonial stem
stem cells
cells
cell
spermatogonial
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004307332A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shinohara
隆司 篠原
Yoshito Shinohara
美都 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyoto University NUC
Original Assignee
Kyoto University NUC
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Publication date
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
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Abstract

【課題】 未確定因子の影響が排除された、精原幹細胞の増殖方法を提供すること
【解決手段】 本発明は、精原幹細胞を無フィーダー又は無血清条件で培養することを含む、精原幹細胞の増殖方法を提供する。本発明の増殖方法を用いれば、フィーダー細胞や血清の不在下においても精原幹細胞を効率よく増殖させることが出来、未確定因子の影響を排除することができるので、従来法と比較して、より安定且つ簡易に、精原幹細胞としての能力を維持した状態で、精原幹細胞を増殖させることが可能である。また、精原幹細胞の臨床応用において、異種動物由来感染症の危険を回避することが出来る。従って本発明の増殖方法は、遺伝子改変動物(遺伝子導入動物、遺伝子欠損動物等)の作製、雄性不妊の治療方法および雄性不妊の治療剤の開発、生殖細胞レベルにおける遺伝子治療のための研究および薬剤の開発などに有用である。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for proliferating spermatogonial stem cells in which the influence of uncertain factors is eliminated. The present invention relates to spermatogonial cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in a feeder-free or serum-free condition. A method for proliferating stem cells is provided. By using the proliferation method of the present invention, it is possible to efficiently proliferate spermatogonial stem cells even in the absence of feeder cells and serum, and to eliminate the influence of undetermined factors. It is possible to proliferate spermatogonial stem cells in a more stable and simple manner while maintaining the ability as spermatogonial stem cells. Moreover, in the clinical application of spermatogonial stem cells, the risk of infectious diseases derived from different animals can be avoided. Therefore, the propagation method of the present invention includes the production of genetically modified animals (gene-transfected animals, gene-deficient animals, etc.), the development of treatment methods and treatment agents for male infertility, research and drugs for gene therapy at the germ cell level. It is useful for the development of
[Selection figure] None

Description

本発明は、精原幹細胞を無フィーダー又は無血清条件で培養することを含む、精原幹細胞の増殖方法、該方法により生体外で増殖された精原幹細胞、該精原幹細胞に由来する精子、胚、非ヒト子孫の製造方法、精原幹細胞を無フィーダー条件で培養することにより増殖させるための剤等に関する。   The present invention relates to a method of proliferating spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in a feeder-free or serum-free condition, spermatogonial stem cells proliferated in vitro by the method, spermatozoa derived from the spermatogonial stem cells, The present invention relates to a method for producing embryos, non-human progeny, an agent for proliferating spermatogonial stem cells by culturing them under feeder-free conditions, and the like.

精原幹細胞は自己再生能力を有するユニークな集団である。分化することを運命付けられている他の精原細胞と異なり、精原幹細胞は継続的に自己再生し、分化した前駆細胞を産生することが出来る(de Rooij DG, Russell LD. All you wanted to know about spermatogonia but were afraid to ask. J Androl 2000; 21: 776-798、Meistrich ML, van Beek MEAB. Spermatogonial stem cells. In: Desjardins, C, Ewing, L L (eds.), Cell and Molecular Biology of the Testis, New York: Oxford University Press; 1993: 266-295)。精原幹細胞はセルトリ細胞と密接に相互作用し、組織内に非ランダムに分布すると考えられている(Chiarini-Garcia H, Raymer AM, Russell LD. Non-random distribution of spermatogonia in rats: evidence of niches in the seminiferous tubules. Reproduction 2003; 126: 669-680)。一般的には、幹細胞は、幹細胞集団の増殖又は分化を制御する因子を提供する特殊な微小環境、即ちニッシェ(Schofield R. The relationship between the spleen colony-forming cell and the heamopoietic stem cells. Blood Cells 1978; 4: 7-25)の内に存在する。このニッシェはもともとは仮想的な存在であったが、Drosophilaにおける近年の研究により、精巣内における幹細胞−ニッシェ相互作用の分子機構が解明された(Kiger AA, White-Cooper H, Fuller MT. Somatic support cells restrict germline stem cell self-renewal and promote differentiation. Nature 2000; 407: 750-754、Tran J, Brenner TJ, DiNardo S. Somatic control over the germline stem cell lineage during Drosophila spermatogenesis. Nature 2000; 407: 754-757)。例えば、幹細胞はE−カドヘリンを介してニッシェ内に接着し(Yamashita YM., Leanne Jones D., Fuller MT. Orientation of asymmetric stem cell division by the APC tumor suppressor and centrosome. Science 2003; 301: 1547-1550)、そして幹細胞の未分化状態はJak−Statシグナリングにより維持されている(Kiger AA, Jones DL, Schulz C, Rogers MB, Fuller MT. Stem cell self-renewal specified by JAK-STAT activation in response to a support cell cue. Science 2001; 294: 2542-2545、Tulina N, Matunis E. Control of stem cell self-renewal in Drosophila spermatogenesis by JAK-STAT signaling. Science 2001; 294: 2546-2549)。他の自己再生組織における同様の研究が、幹細胞とニッシェを構成するストローマ細胞との密接な相互作用を明らかにした(Spradling A, Drummond-Barbosa D, Kai T. Stem cells find their niche. Nature 2001; 414: 98-104)。これらの研究は幹細胞生物学における微小環境の重要な役割を立証したが、如何なる因子が哺乳類における精原幹細胞の自己再生に関与し、いかにしてそれが幹細胞のふるまいに影響を及ぼすかについてはほとんど知られていない。   Spermatogonial stem cells are a unique population with the ability to self-renew. Unlike other spermatogonia that are destined to differentiate, spermatogonial stem cells can continually self-renew and produce differentiated progenitor cells (de Rooij DG, Russell LD. All you wanted to know about spermatogonia but were afraid to ask.J Androl 2000; 21: 776-798, Meistrich ML, van Beek MEAB.Spermatogonial stem cells.In: Desjardins, C, Ewing, LL (eds.), Cell and Molecular Biology of the Testis, New York: Oxford University Press; 1993: 266-295). Spermatogonial stem cells interact closely with Sertoli cells and are thought to be distributed non-randomly in tissues (Chiarini-Garcia H, Raymer AM, Russell LD. Non-random distribution of spermatogonia in rats: evidence of niches in the seminiferous tubules. Reproduction 2003; 126: 669-680). In general, stem cells are a specialized microenvironment that provides factors that control the growth or differentiation of a stem cell population, namely Schofield R. The relationship between the spleen colony-forming cell and the heamopoietic stem cells. Blood Cells 1978 ; 4: 7-25). This niche was originally hypothetical, but recent research at Drosophila has elucidated the molecular mechanism of stem cell-Niche interaction in the testis (Kiger AA, White-Cooper H, Fuller MT. Somatic support Nature 2000; 407: 750-754, Tran J, Brenner TJ, DiNardo S. Somatic control over the germline stem cell lineage during Drosophila spermatogenesis.Nature 2000; 407: 754-757 cells restrict germline stem cell self-renewal and promote differentiation. ). For example, stem cells adhere to Nische via E-cadherin (Yamashita YM., Leanne Jones D., Fuller MT. Orientation of asymmetric stem cell division by the APC tumor suppressor and centrosome. Science 2003; 301: 1547-1550 ), And the undifferentiated state of stem cells is maintained by Jak-Stat signaling (Kiger AA, Jones DL, Schulz C, Rogers MB, Fuller MT. Stem cell self-renewal specified by JAK-STAT activation in response to a support cell cue. Science 2001; 294: 2542-2545, Tulina N, Matunis E. Control of stem cell self-renewal in Drosophila spermatogenesis by JAK-STAT signaling. Science 2001; 294: 2546-2549). Similar studies in other self-renewing tissues revealed a close interaction between stem cells and stromal cells that make up the niche (Spradling A, Drummond-Barbosa D, Kai T. Stem cells find their niche. Nature 2001; 414: 98-104). Although these studies have established an important role for the microenvironment in stem cell biology, most of the factors are involved in spermatogonial stem cell self-renewal in mammals and how it affects stem cell behavior unknown.

この問題を研究するための価値のあるアプローチはインビトロにおいて幹細胞の自己再生分裂を再現することであろう。これは自己再生過程の最小限の外的要件を明らかにし、インビボにおける幹細胞‐ニッシェ相互作用についての重要な情報を提供するであろう。 近年、本願発明者らはマウス精原幹細胞を培養する方法を記載した(非特許文献1、PCT/JP2004/004612)。この方法においては、新生仔精巣からの精原幹細胞は、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、白血病抑制因子(LIF)等の存在下において、5ヶ月以上にわたり増殖することが可能であった。不妊レシピエント精巣内への移植後、培養細胞は幹細胞活性を保持し、精子形成を起こし、そして子孫を産生した。胚性幹細胞(ES細胞)及び胚性生殖細胞(EG細胞)のための系(Evans MJ, Kaufmann MH. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature 1981; 292: 154-156、Martin GR. Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 1981; 78: 7634-7638、Matsui Y, Zsebo K, Hogan BLM. Derivation of pluripotential embryonic stem cells from murine primordial germ cells in culture. Cell 1992; 70: 841-847、Resnick JL, Bixler LS, Cheng L, Donovan PJ. Long-term proliferation of mouse primordial germ cells in culture. Nature 1992; 359: 550-551)に加えて、当該方法は生殖系列細胞を増殖するための第3の方法である。これらの結果に基づき、本願発明者らはこの細胞を、他の2つの細胞型から区別するために、生殖系列幹細胞(GS細胞)と命名した。このGS細胞培養系は精原幹細胞の自己再生を支持し、幹細胞−ニッシェ相互作用をインビトロで解析する見込みのある道筋を開拓する。   A valuable approach to study this problem would be to reproduce the self-renewal division of stem cells in vitro. This will reveal the minimal external requirements of the self-renewal process and provide important information about stem cell-Niche interactions in vivo. In recent years, the present inventors have described a method for culturing mouse spermatogonial stem cells (Non-patent Document 1, PCT / JP2004 / 004612). In this method, spermatogonial stem cells from the neonatal testis were able to proliferate over 5 months in the presence of glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), leukemia inhibitory factor (LIF), and the like. After transplantation into the infertile recipient testis, the cultured cells retained stem cell activity, caused spermatogenesis, and produced offspring. A system for embryonic stem cells (ES cells) and embryonic germ cells (EG cells) (Evans MJ, Kaufmann MH. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature 1981; 292: 154-156, Martin GR. Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells.Proc Natl Acad Sci USA 1981; 78: 7634-7638, Matsui Y, Zsebo K, Hogan BLM.Derivation of pluripotential embryonic stem cells from murine primordial germ Cell 1992; 70: 841-847, Resnick JL, Bixler LS, Cheng L, Donovan PJ. Long-term proliferation of mouse primordial germ cells in culture. Nature 1992; 359: 550-551) The method is a third method for growing germline cells. Based on these results, the inventors named this cell a germline stem cell (GS cell) to distinguish it from the other two cell types. This GS cell culture system supports the self-renewal of spermatogonial stem cells and opens up a promising route to analyze stem cell-Niche interactions in vitro.

ここで、当該培養系において精原幹細胞の増殖をより促進させるためには、血清及びフィーダー細胞の存在下で精原幹細胞を培養することが好ましかった。しかしながら、培養における血清及びフィーダー細胞の使用は精原幹細胞を制御する因子についての我々の知識により制限されている。血清は複雑で、未確定な物質を含み、これは時折細胞の分化に影響を及ぼす(Barnes D, Sato G. Serum-free culture: a unifying approach. Cell; 1980: 22: 649-655)。例えば、神経幹細胞は血清を含む培養液中で培養された場合、前駆細胞へと分化し得る(Reynolds BA, Weiss S. Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science 1992; 255: 1707-1710)。幹細胞付着のための物理的支持を提供することに加えて、フィーダー細胞は、幹細胞との相互作用を通して、多様な未確定の因子を産生することにより、幹細胞へも影響を及ぼす。従って、血清又はフィーダー細胞の存在は、培養条件を複雑にし、これをコントロール不能にする。   Here, in order to further promote the proliferation of spermatogonial stem cells in the culture system, it was preferable to culture the spermatogonial stem cells in the presence of serum and feeder cells. However, the use of serum and feeder cells in culture is limited by our knowledge of the factors that control spermatogonial stem cells. Serum is complex and contains undefined substances, which sometimes affect cell differentiation (Barnes D, Sato G. Serum-free culture: a unifying approach. Cell; 1980: 22: 649-655). For example, neural stem cells can differentiate into progenitor cells when cultured in a culture medium containing serum (Reynolds BA, Weiss S. Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science 1992; 255: 1707-1710). In addition to providing physical support for stem cell attachment, feeder cells also affect stem cells by producing a variety of undetermined factors through interaction with stem cells. Thus, the presence of serum or feeder cells complicates the culture conditions and makes it uncontrollable.

哺乳動物の幹細胞をフィーダー細胞を用いずに増殖させる方法としては、特許文献1にフィーダー細胞を含まない培養物中で霊長類由来始原幹細胞を増殖させる方法が開示されている。該方法は、霊長類由来始原幹細胞を、繊維芽細胞の細胞外マトリックス上で、繊維芽細胞の馴化培地等を用いて培養することを含むが、精原幹細胞に関しては開示されていない。
また、非特許文献2には、新鮮な調製された精原幹細胞が、ラミニンに優先的に付着し、幹細胞濃度は、ラミニンコートされたプレートでの選択後に、3乃至8倍程度に濃縮され、β−及びα−インテグリンがマウス精原幹細胞の表面マーカーであることが開示されているが、精原幹細胞の増殖に関しては記載されていない。
WO99/20741号パンフレット カナツ−シノハラ,M(Kanatsu-Shinohara, M)ら著、バイオロジー オブ レプロダクション(Biology of Reproduction)、(米国)、第69巻、第2号、p.612-616、2003年 シノハラ,T(Shinohara, T)ら著、プロシーディングス オブ ザ ナショナル アカデミー オブ サイエンス オブ ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ(Proc Natl Acad Sci USA)、(米国)、第96巻、p.5504−5509、1999年
As a method for growing mammalian stem cells without using feeder cells, Patent Document 1 discloses a method for growing primate-derived primordial stem cells in a culture that does not contain feeder cells. The method includes culturing primate-derived primordial stem cells on the extracellular matrix of fibroblasts using a fibroblast conditioned medium or the like, but is not disclosed for spermatogonial stem cells.
In Non-Patent Document 2, freshly prepared spermatogonial stem cells adhere preferentially to laminin, and the stem cell concentration is concentrated about 3 to 8 times after selection on a laminin-coated plate, Although β 1 -and α 6 -integrins have been disclosed to be surface markers for mouse spermatogonial stem cells, there is no mention of proliferation of spermatogonial stem cells.
WO99 / 20741 pamphlet Kanatsu-Shinohara, M. et al., Biology of Reproduction, (USA), Vol. 69, No. 2, p. 612-616, 2003 Shinohara, T et al., Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America (Proc Natl Acad Sci USA), (USA), Vol. 96, p. 5504-5509, 1999

上記事情に鑑み、本発明は、無血清又は無フィーダー細胞での精原幹細胞の効率的且つ安定な培養を樹立することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to establish an efficient and stable culture of spermatogonial stem cells in serum-free or feeder-free cells.

上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、GS細胞等の精原幹細胞は血清及びフィーダー細胞の両者が不在である場合は効率的に増殖することが出来ないが、該細胞は血清又はフィーダー細胞の不在下においては効率的且つ安定に増殖し続けることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of earnest research to achieve the above-mentioned purpose, spermatogonial stem cells such as GS cells cannot efficiently proliferate in the absence of both serum and feeder cells. In the absence, it has been found that it can continue to grow efficiently and stably, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は以下に関する。
(1)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することを含む、精原幹細胞の増殖方法。
(2)該精原幹細胞は細胞外マトリクスを介して不溶性担体に接着する、上記(1)記載の方法。
(3)該細胞外マトリクスはラミニンである、上記(2)記載の方法。
(4)該精原幹細胞をGDNFレセプター作動性化合物を含む培地中で培養する、上記(1)記載の方法。
(5)該培地はLIFを更に含む、上記(4)記載の方法。
(6)該培地はEGF及びbFGFのうちの少なくとも何れかを更に含む、上記(4)記載の方法。
(7)該精原幹細胞を血清を含む培地中で培養する、上記(1)記載の方法。
(8)該精原幹細胞をフィーダー細胞の馴化培地を含まない培地中で培養する、上記(1)記載の方法。
(9)増殖した精原幹細胞は胚性表現型を有する、上記(1)記載の方法。
(10)該胚性表現型はSSEA−1の陽性発現である、上記(9)記載の方法。
(11)精原幹細胞を無血清培地中で培養することを含む、精原幹細胞の増殖方法。
(12)該培地はGDNFレセプター作動性化合物を含む、上記(11)記載の方法。
(13)該培地はLIFを更に含む、上記(12)記載の方法。
(14)該培地はEGF及びbFGFのうちの少なくとも何れかを更に含む、上記(12)記載の方法。
(15)該培地はB27を含む、上記(11)記載の方法。
(16)精原幹細胞をフィーダー細胞の存在下で培養することを含む、上記(11)記載の方法。
(17)培養に供される精原幹細胞は、実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地中で増殖可能な分化段階にある、上記(1)又は(11)記載の方法。
(18)培養に供される精原幹細胞は、精細管の基底膜に接触している分化段階にある、上記(17)記載の方法。
(19)培養に供される精原幹細胞は、インビトロ増殖のための増殖因子としてGDNFレセプター作動性化合物及びLIFを要する分化段階にある精原幹細胞を、GDNFレセプター作動性化合物及びLIFを含む培地中で培養することにより得られたものである、上記(17)記載の方法。
(20)精原幹細胞をGDNFレセプター作動性化合物を含む培地中で培養する、上記(17)記載の方法。
(21)該培地はLIFを含まない、上記(20)記載の方法。
(22)該培地は実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む、上記(20)記載の増殖方法。
(23)上記(1)又は(11)記載の方法を用いて、生体外で増殖された精原幹細胞。
(24)上記(23)記載の精原幹細胞を含んでなる不妊治療剤。
(25)以下の工程を含む、移植された精原幹細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程。
(26)以下の工程を含む、精子の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程。
(27)以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する胚の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程。
(28)以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程;
e)当該胚を宿主雌動物の子宮又は卵管に移入し、非ヒト子孫を得る工程。
(29)以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物を雌と自然交配し、非ヒト子孫を得る工程。
(30)以下の工程を含む、移植された精原幹細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程。
(31)以下の工程を含む、精子の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程。
(32)以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する胚の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程。
(33)以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程;
e)当該胚を宿主雌動物の子宮又は卵管に移入し、非ヒト子孫を得る工程。
(34)以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物を雌と自然交配し、非ヒト子孫を得る工程。
(35)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で細胞外マトリクスを介して不溶性担体に接着した状態で培養するための剤であって、細胞外マトリクス及び不溶性担体を含む剤。
(36)該細胞外マトリクスはラミニンである、上記(35)記載の剤。
(37)該細胞外マトリクスは不溶性担体の表面に結合している、上記(35)記載の剤。
(38)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することを含む、精原幹細胞の製造方法。
(39)精原幹細胞を無血清培地中で培養することを含む、精原幹細胞の製造方法。
(40)不妊治療剤を製造するための、上記(23)に記載の精原幹細胞の使用。
(41)上記(23)に記載の精原幹細胞を用いる、不妊の治療方法。
That is, the present invention relates to the following.
(1) A method for proliferating spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being adhered to an insoluble carrier.
(2) The method according to (1) above, wherein the spermatogonial stem cell adheres to an insoluble carrier via an extracellular matrix.
(3) The method according to (2) above, wherein the extracellular matrix is laminin.
(4) The method according to (1) above, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium containing a GDNF receptor agonist compound.
(5) The method according to (4) above, wherein the medium further contains LIF.
(6) The method according to (4) above, wherein the medium further contains at least one of EGF and bFGF.
(7) The method according to (1) above, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium containing serum.
(8) The method according to (1) above, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium not containing a conditioned medium for feeder cells.
(9) The method according to (1) above, wherein the proliferated spermatogonial stem cells have an embryonic phenotype.
(10) The method according to (9) above, wherein the embryonic phenotype is positive expression of SSEA-1.
(11) A method for expanding spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium.
(12) The method according to (11) above, wherein the medium contains a GDNF receptor agonist compound.
(13) The method according to (12) above, wherein the medium further contains LIF.
(14) The method according to (12) above, wherein the medium further contains at least one of EGF and bFGF.
(15) The method according to (11) above, wherein the medium contains B27.
(16) The method according to (11) above, comprising culturing spermatogonial stem cells in the presence of feeder cells.
(17) The spermatogonial stem cell to be cultured is in a differentiation stage capable of growing in a medium containing substantially only a GDNF receptor agonist compound as a spermatogonial stem cell growth cofactor, (1) or (11 ) The method described.
(18) The method according to (17) above, wherein the spermatogonial stem cells to be cultured are in a differentiation stage in contact with the basement membrane of the seminiferous tubule.
(19) A spermatogonial stem cell to be cultured is a spermatogonial stem cell in a differentiation stage requiring a GDNF receptor agonist compound and LIF as a growth factor for in vitro growth in a medium containing the GDNF receptor agonist compound and LIF. The method according to (17) above, wherein the method is obtained by culturing in the above.
(20) The method according to (17) above, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium containing a GDNF receptor agonist compound.
(21) The method according to (20) above, wherein the medium does not contain LIF.
(22) The growth method according to (20) above, wherein the medium contains substantially only a GDNF receptor agonist compound as a growth cofactor for spermatogonial stem cells.
(23) A spermatogonial stem cell grown in vitro using the method according to (1) or (11) above.
(24) A fertility treatment agent comprising the spermatogonial stem cell according to (23).
(25) A method for producing a non-human animal that forms sperm derived from transplanted spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) A step of transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell.
(26) A method for producing sperm, including the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of obtaining sperm from the non-human animal.
(27) A method for producing an embryo derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) A step of fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo.
(28) A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo;
e) transferring the embryo into the uterus or fallopian tube of the host female animal to obtain non-human offspring.
(29) A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of naturally mating the non-human animal with a female to obtain non-human offspring.
(30) A method for producing a non-human animal that forms sperm derived from transplanted spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) A step of transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell.
(31) A method for producing sperm, including the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of obtaining sperm from the non-human animal.
(32) A method for producing an embryo derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) A step of fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo.
(33) A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo;
e) transferring the embryo into the uterus or fallopian tube of the host female animal to obtain non-human offspring.
(34) A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of naturally mating the non-human animal with a female to obtain non-human offspring.
(35) An agent for culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in an adherent state to an insoluble carrier via an extracellular matrix, the agent comprising an extracellular matrix and an insoluble carrier.
(36) The agent according to (35) above, wherein the extracellular matrix is laminin.
(37) The agent according to (35) above, wherein the extracellular matrix is bound to the surface of an insoluble carrier.
(38) A method for producing spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in a state in which they are adhered to an insoluble carrier in the absence of feeder cells.
(39) A method for producing spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium.
(40) Use of the spermatogonial stem cell according to (23) above for producing an infertility therapeutic agent.
(41) A method for treating infertility using the spermatogonial stem cell according to (23) above.

本発明の増殖方法を用いれば、フィーダー細胞や血清の不在下においても精原幹細胞を効率よく増殖させることが出来、未確定因子の影響を排除することができるので、従来法と比較してより安定且つ簡易に、精原幹細胞としての能力を維持した状態で、精原幹細胞を増殖させることが可能である。また、精原幹細胞の臨床応用において、異種動物由来感染症の危険を回避することが出来る。従って本発明の増殖方法は、遺伝子改変動物(遺伝子導入動物、遺伝子欠損動物等)の作製、雄性不妊の治療方法および雄性不妊の治療剤の開発、生殖細胞レベルにおける遺伝子治療のための研究および薬剤の開発などに有用である。
更に、本発明の増殖方法は、フィーダー細胞や血清由来の未確定因子の影響を含まないので、精原幹細胞の増殖及び分化を制御する因子を評価するためのより確定的な試験を可能にし、精原幹細胞を支配する制御機構を理解する新たな機会を提供する。
By using the proliferation method of the present invention, it is possible to efficiently proliferate spermatogonial stem cells even in the absence of feeder cells and serum, and to eliminate the influence of undetermined factors. It is possible to proliferate spermatogonial stem cells stably and easily while maintaining the ability as spermatogonial stem cells. Moreover, in the clinical application of spermatogonial stem cells, the risk of infectious diseases derived from different animals can be avoided. Therefore, the propagation method of the present invention includes the production of genetically modified animals (gene-transfected animals, gene-deficient animals, etc.), the development of treatment methods and treatment agents for male infertility, research and drugs for gene therapy at the germ cell level. It is useful for the development of
Furthermore, since the proliferation method of the present invention does not include the influence of feeder cells and serum-derived uncertain factors, it enables a more definitive test for evaluating factors that control the proliferation and differentiation of spermatogonial stem cells, It provides a new opportunity to understand the regulatory mechanisms governing spermatogonial stem cells.

以下、本発明について詳述する。なお、初めに、本明細書中で用いられる用語の意味を説明し、次いで、本発明の各局面について述べる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the meaning of terms used in this specification will be described, and then each aspect of the present invention will be described.

精巣細胞とは、精巣を構成する全ての細胞を含み、例えば、精原幹細胞、雄性生殖細胞(gonocyte)、精原細胞、精細胞、精祖細胞、精母細胞、精娘細胞、精子、ライディヒ細胞、セルトリ細胞、間細胞、生殖細胞等が挙げられる。   Testicular cells include all cells that make up the testis, such as spermatogonial stem cells, male gonocytes, spermatogonia, sperm cells, spermatogonia, spermatocytes, sperm cells, sperm, Leydig Examples include cells, Sertoli cells, intercellular cells, germ cells and the like.

精原幹細胞とは、自己再生し、精子又はその前駆細胞(例えば精原細胞、精細胞、精祖細胞、精母細胞、精娘細胞等)へ分化し得る能力(精原幹細胞としての能力)を有する生殖系列細胞をいう。
精原幹細胞としては、例えば、始原生殖細胞(primordial germ cell)、雄性生殖細胞(gonocyte)、幹細胞である精原細胞(精原細胞のうち精原幹細胞としての能力を有する細胞)、生殖系列幹細胞(GS細胞)等が挙げられる。本発明において、精原幹細胞は、好ましくは、雄性生殖細胞(gonocyte)、幹細胞である精原細胞又は生殖系列幹細胞(GS細胞)である。本発明において用いられる精原幹細胞は、脊椎動物由来の細胞であれば特に限定されない。
A spermatogonial stem cell is capable of self-renewal and differentiation into a sperm or a progenitor cell thereof (for example, a spermatogonia cell, a sperm cell, a spermatogonia cell, a spermatocyte, a spermatogonia cell) Germline cells with
Examples of spermatogonial stem cells include primordial germ cells, male germ cells (gonocytes), spermatogonia that are stem cells (cells that have the ability as spermatogonial stem cells), germ line stem cells (GS cell) and the like. In the present invention, the spermatogonial stem cell is preferably a male gonocyte, a spermatogonial cell that is a stem cell, or a germ line stem cell (GS cell). The spermatogonial stem cell used in the present invention is not particularly limited as long as it is a vertebrate cell.

GS細胞とは、インビトロでGDNFレセプター作動性化合物依存的に増殖された精原幹細胞、例えば、非特許文献1に記載された方法により増殖された精原幹細胞をいう。   The GS cell refers to a spermatogonial stem cell proliferated in vitro in a GDNF receptor agonist compound-dependent manner, for example, a spermatogonial stem cell proliferated by the method described in Non-Patent Document 1.

細胞が精原幹細胞であるか否かは、例えば、(Proc Natl Acad Sci USA、第91巻、p.11298−11302、1994)等に記載された方法に従って、不妊の雄性動物の精細管内に対象の細胞を移入し、該細胞が精細管内で精子形成コロニーを形成する能力を有するか否かを試験することにより判別することができる。該試験の結果、精子形成コロニーを形成する能力を有する細胞は精原幹細胞であると判別される。   Whether or not the cell is a spermatogonial stem cell can be determined, for example, according to the method described in (Proc Natl Acad Sci USA, Vol. 91, p.11298-11302, 1994) and the like in the seminiferous tubule of an infertile male animal. Can be determined by transferring the cells and testing whether the cells have the ability to form spermatogenic colonies in the seminiferous tubules. As a result of the test, cells having the ability to form spermatogenic colonies are identified as spermatogonial stem cells.

脊椎動物としては、例えば、哺乳動物、鳥、魚、両生動物および爬虫類動物が挙げられる。哺乳動物としては、特に限られないが、例えば、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等のげっ歯類やウサギ等の実験動物、ブタ、ウシ、ヤギ、ウマ、ヒツジ、ミンク等の家畜、イヌ、ネコ等のペット、ヒト、サル、アカゲザル、マーモセット、オランウータン、チンパンジーなどの霊長類を挙げることが出来る。鳥類としては、ニワトリ、ウズラ、アヒル、ガチョウ、シチメンチョウ、オーストリッチ、エミュ、ホロホロ鳥、ハト等を挙げることができる。
本発明において、脊椎動物は、好ましくは哺乳動物である。
Vertebrate animals include, for example, mammals, birds, fish, amphibians and reptiles. Examples of mammals include, but are not limited to, laboratory animals such as rodents such as mice, rats, hamsters, guinea pigs, and rabbits, domestic animals such as pigs, cows, goats, horses, sheep, minks, dogs, cats, etc. Primates such as pets, humans, monkeys, rhesus monkeys, marmosets, orangutans and chimpanzees. Examples of birds include chickens, quails, ducks, geese, turkeys, ostrichs, emu, guinea fowls, and pigeons.
In the present invention, the vertebrate is preferably a mammal.

精原幹細胞の増殖補助因子とは、精原幹細胞としての能力を維持した状態での精原幹細胞の増殖を補助する物質(例えばサイトカイン)をいい、より具体的には、精原幹細胞としての能力を維持した状態での精原幹細胞の増殖を誘導する物質、精原幹細胞としての能力を維持した状態での精原幹細胞の増殖を増強する物質、精原幹細胞としての能力の維持に寄与する物質等が含まれる。
該増殖補助因子としては、GDNFレセプター作動性化合物、上皮細胞成長因子(EGF)、塩基性繊維芽細胞成長因子(bFGF)等の増殖因子、白血病抑制因子(LIF)等の分化抑制性サイトカイン等が挙げられる。
本発明の増殖方法において培地に含まれうる増殖補助因子は、動物由来のもの、好ましくは上述の哺乳動物由来のものであれば特に限定されない。
A spermatogonial stem cell growth cofactor refers to a substance (for example, cytokine) that assists the proliferation of spermatogonial stem cells while maintaining the ability as a spermatogonial stem cell, and more specifically, the ability as a spermatogonial stem cell. A substance that induces the proliferation of spermatogonial stem cells in the state of maintaining spermatogonial stem cells, a substance that enhances the proliferation of spermatogonial stem cells while maintaining the ability as spermatogonial stem cells, and a substance that contributes to maintaining the ability as spermatogonial stem cells Etc. are included.
Examples of the growth cofactor include GDNF receptor agonist, epidermal growth factor (EGF), growth factor such as basic fibroblast growth factor (bFGF), differentiation inhibitory cytokine such as leukemia inhibitory factor (LIF), and the like. Can be mentioned.
The growth cofactor that can be contained in the medium in the growth method of the present invention is not particularly limited as long as it is derived from an animal, preferably from the above-mentioned mammal.

GDNFレセプター作動性化合物とは、GDNFレセプター又は該レセプターの補助レセプターに結合して、該レセプターを介して細胞や生体を活性化し得る化合物を意味する。例えば、本発明の増殖方法において用いられたときに、GDNFレセプターを介して精原幹細胞の増殖を補助し、該細胞の増殖を達成し得る物質をいう。   The GDNF receptor agonist compound means a compound that can bind to a GDNF receptor or an auxiliary receptor of the receptor and activate a cell or a living body through the receptor. For example, it refers to a substance that, when used in the proliferation method of the present invention, can assist the proliferation of spermatogonial stem cells via the GDNF receptor and achieve the proliferation of the cells.

GDNFレセプター作動性化合物としては、例えば、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、ノルトリン(Neurturin)、ペルセフィン(Persephin)、アルテミン(Artemin)等が挙げられる。GDNFレセプター作動性化合物は、好ましくはGDNFである。   Examples of the GDNF receptor agonist compound include glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), Nordrin (Neurturin), Persephin (Persephin), Artemin (Artemin) and the like. The GDNF receptor agonist compound is preferably GDNF.

GDNFとしては、例えば、ヒト及びラット(WO93/06116号パンフレット)、マウス(例えばGene 203, 2, 149-157, 1997参照)等のGDNFが例示される。   Examples of GDNF include GDNF such as human and rat (WO93 / 06116 pamphlet), mouse (see, for example, Gene 203, 2, 149-157, 1997) and the like.

GDNFレセプターとは、GDNFの結合物質であって、GDNFのシグナルを細胞内や生体内へ伝達可能な化合物を意味する。該レセプターとしては、特に、GDNFのシグナル媒介性レセプターであるcRetレセプターチロシンキナーゼが挙げられる。   The GDNF receptor means a compound that is a GDNF binding substance and can transmit a GDNF signal into cells or living bodies. Examples of the receptor include cRet receptor tyrosine kinase, which is a signal-mediated receptor for GDNF.

GDNFの補助レセプターとは、GDNFレセプター作動性化合物のシグナルを直接は細胞内や生体内へ伝達しないが、GDNFレセプター作動性化合物のシグナルを伝達するレセプターを活性化する化合物を意味する。このような化合物は、特に、そのメンバーがGDNFファミリーレセプターα:s(GFRα)と称されるレセプターである。これらはまた、GDNF、ペルセフィン、アルテミンおよびノルトリンのシグナル伝達レセプター複合体 (signaling receptor complex)と関係する。該ファミリーのレセプターとしては4メンバー(GFRα1〜4)(Jing, S., et al., Cell, 85, 9-10 (1996); Jing, S. Q., et al., J. Biol. Chem., 272, 33111-33117 (1997); Trean or, J. J., et al., Nature, 382, 80-83 (1996); Subanto, P., et al., Human Molecular Genetics, 6, 1267-1273 (1997))が既知である。これらは独立してシグナルを伝達することができるが、すべてがリガンド結合およびcRet活性化に不可欠である。   The GDNF co-receptor means a compound that does not directly transmit a signal of a GDNF receptor agonist compound into a cell or a living body but activates a receptor that transmits a signal of a GDNF receptor agonist compound. Such compounds are in particular receptors whose members are referred to as GDNF family receptor α: s (GFRα). They are also related to the signaling receptor complex of GDNF, percefin, artemin and northrin. The family of receptors includes 4 members (GFRα1-4) (Jing, S., et al., Cell, 85, 9-10 (1996); Jing, SQ, et al., J. Biol. Chem., 272 , 33111-33117 (1997); Trean or, JJ, et al., Nature, 382, 80-83 (1996); Subanto, P., et al., Human Molecular Genetics, 6, 1267-1273 (1997)) Is known. They can signal independently, but all are essential for ligand binding and cRet activation.

また、GDNFレセプター作動性化合物としては、GDNFレセプター又は該レセプターの補助レセプターを特異的に認識する抗体やその結合性フラグメント等も含まれる。   The GDNF receptor agonist compound includes an antibody that specifically recognizes the GDNF receptor or an auxiliary receptor of the receptor, a binding fragment thereof, and the like.

LIFとしては、例えば、ヒト(特表平1-502985号公報)、マウス(特表平1-502985号公報)、ヒツジ(特表平4-502554号公報)、ブタ(特表平4-502554号公報)、ウシ(特表平8-154681号公報)等のLIFが例示される。   Examples of LIFs include humans (Japanese National Publication No. Hei 1-502985), mice (Japanese National Publication No. Hei 1-502985), sheep (Japanese National Publication No. Hei 4-502554), pigs (Japanese National Publication Hei 4-502554). And LIF such as cattle (JP-A-854681).

EGFとしては、例えば、マウス(例えばNature, 257, 325-327, 1975参照)、ヒト(例えばProc Natl Acad Sci USA, 88, 415, 1991参照)等のEGFが例示される。   Examples of EGF include EGF such as mouse (see Nature, 257, 325-327, 1975), human (see Proc Natl Acad Sci USA, 88, 415, 1991), and the like.

bFGFとしては、例えば、ヒトbFGF(例えばEndocrine Rev., 8, 95, 1987参照)、ウシbFGF(例えばProc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 6963, 1984参照)、マウスbFGF(例えばDev. Biol., 138, 454-463, 1990参照)、ラットbFGF(例えばBiochem. Biophys. Res. Commun., 157, 256-263, 1988参照)等が例示される。   Examples of bFGF include human bFGF (see, for example, Endocrine Rev., 8, 95, 1987), bovine bFGF (see, for example, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 6963, 1984), and mouse bFGF (see, for example, Dev. Biol., 138, 454-463, 1990), rat bFGF (see, for example, Biochem. Biophys. Res. Commun., 157, 256-263, 1988) and the like.

また、上述の精原幹細胞の増殖補助因子は、本発明の増殖方法において用いられた際に、精原幹細胞の増殖を補助し、該細胞の増殖を達成し得る範囲において、精製された天然、合成又は組換えタンパク質、変異体タンパク質(挿入、置換および欠失変異体を含む)、フラグメント、および化学修飾されたそれらの誘導体を含む。また、同様の範囲内において、上述の各増殖補助因子の野生型のアミノ酸配列と実質的に相同なタンパク質も含む。   In addition, the above-mentioned spermatogonial stem cell growth cofactor, when used in the proliferation method of the present invention, assists in the proliferation of spermatogonial stem cells and is purified in the range where the proliferation of the cells can be achieved, Includes synthetic or recombinant proteins, mutant proteins (including insertion, substitution and deletion mutants), fragments, and chemically modified derivatives thereof. Further, within the same range, a protein substantially homologous to the wild-type amino acid sequence of each of the above-mentioned growth cofactors is included.

変異体タンパク質における挿入、置換又は欠失されるアミノ酸の数は通常1〜20個、好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個、最も好ましくは1又は2個である。   The number of amino acids to be inserted, substituted or deleted in the mutant protein is usually 1 to 20, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and most preferably 1 or 2.

「実質的に相同」とは、野生型のアミノ酸配列に対する相同性の程度が、好ましくは、70%以上、より好ましくは 80%以上、さらに好ましくは 90%以上、最も好ましくは 95%以上であることを意味する。相同性の割合(%)は、(Atlas of Protein Sequence and Structure v.5,p.124,National Biochemical Research Foundation,Washington,D.C.(1972))に記載されているとおり、配列の整列を助するために100アミノ酸長中に4個のギャップを導入しうる場合には、比較する配列中の同一のアミノ酸残基であって整列する2種の配列の小さい方に存在するアミノ酸残基の割合(%)として算出される。また、野生型のアミノ酸配列を有する上記各サイトカインに対する抗体との交差反応性に基づいて単離しうる任意のタンパク質、あるいは上記各サイトカインの野生型のアミノ酸配列をコードする遺伝子又は遺伝子セグメントとのストリンジェントな条件下におけるハイブリダイゼーションにより単離される遺伝子によりコードされるタンパク質が、実質的に相同なものとして含まれる。
上記ストリンジェントな条件としては、例えばサムブルックら(Sambrook,J.)の「大腸菌におけるクローン遺伝子の発現(Expression of cloned genes in E. coli)(Molecular Cloning:A laboratory manual(1989))Cold Spring harbor Laboratory Press,New York, USA, 9. 47-9. 62及び11.45-11.61」等に記載されたハイブリダイゼーション条件(例えば、ハイブリダイゼーション緩衝液(6.0×SSC、0.5%SDS、100μg/ml変性断片化サケ精子DNA)中68℃にてハイブリダイゼーションの後、以下の条件にて洗浄:洗浄液(2×SSC、0.5%SDS)中室温5分間、洗浄液(2×SSC、0.1%SDS)中室温15分、洗浄液(0.1×SSC、0.5%SDS)中37℃1時間、洗浄液(0.1×SSC、0.5%SDS)中68℃1時間)が例示される。
“Substantially homologous” means that the degree of homology to the wild-type amino acid sequence is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. Means that. The percent homology is to aid sequence alignment as described in (Atlas of Protein Sequence and Structure v.5, p.124, National Biochemical Research Foundation, Washington, DC (1972)). When four gaps can be introduced in the length of 100 amino acids, the percentage of amino acid residues that are the same amino acid residues in the compared sequences and are present in the smaller of the two sequences aligned (% ). In addition, any protein that can be isolated based on cross-reactivity with an antibody against each of the above cytokines having a wild type amino acid sequence, or a stringent gene or gene segment that encodes the wild type amino acid sequence of each of the above cytokines Proteins encoded by genes isolated by hybridization under mild conditions are included as being substantially homologous.
Examples of the stringent conditions include Sambrook, J., "Expression of cloned genes in E. coli (Molecular Cloning: A laboratory manual (1989)) Cold Spring harbor. Laboratory Press, New York, USA, 9. 47-9.62 and 11.45-11.61 ", etc. (for example, hybridization buffer (6.0 × SSC, 0.5% SDS, 100 μg / ml denatured fragmented salmon sperm DNA) after hybridization at 68 ° C. and then washed under the following conditions: washing solution (2 × SSC, 0.5% SDS) at room temperature for 5 minutes, washing solution (2 × SSC, 0. 1 minute SDS) at room temperature for 15 minutes, washing solution (0.1 × SSC, 0.5% SDS) at 37 ° C. for 1 hour, washing solution (0.1 × SSC, 0.5% SDS) at 68 ° C. for 1 hour) Illustrated.

血清とは、血液から凝固成分を除いた部分をいう。血清としては、脊椎動物由来の血清であれば特に限定されないが、好ましくは上述の哺乳動物由来の血清(例えばウシ胎仔血清(FCS)、ヒト血清等)である。血清は非動化等の処理が加えられていることが好ましい。
また本発明において、血清の代替添加物(例えばKnockout SerumReplacement (KSR)(Invitrogen社製)等)も血清に含まれる。
Serum refers to a portion of blood excluding coagulation components. The serum is not particularly limited as long as it is a vertebrate-derived serum, but is preferably the above-mentioned mammal-derived serum (for example, fetal calf serum (FCS), human serum, etc.). The serum is preferably subjected to a treatment such as deactivation.
In the present invention, serum supplements (for example, Knockout Serum Replacement (KSR) (manufactured by Invitrogen)) are also included in the serum.

フィーダー細胞とは、精原幹細胞と共に培養された際に、精原幹細胞としての能力を維持した状態での精原幹細胞の増殖を補助する環境を提供する、非精原幹細胞をいう。フィーダー細胞としては、特に限定されないが、例えば、繊維芽細胞(マウス胎仔繊維芽細胞(MEF)、マウス繊維芽細胞株STO等)等が挙げられる。フィーダー細胞は自体公知の方法、例えば放射線(ガンマ線等)照射や抗癌剤(マイトマイシンC等)処理等で不活化されていることが好ましい。   A feeder cell refers to a non-spermatogonial stem cell that provides an environment for assisting the proliferation of spermatogonial stem cells while maintaining the ability as a spermatogonial stem cell when cultured with spermatogonial stem cells. Although it does not specifically limit as a feeder cell, For example, a fibroblast (mouse embryo fibroblast (MEF), mouse | mouth fibroblast cell line STO etc.) etc. are mentioned. The feeder cells are preferably inactivated by a method known per se, for example, irradiation with radiation (eg gamma rays) or treatment with an anticancer agent (eg mitomycin C).

1.無フィーダー条件での精原幹細胞の増殖方法(方法I)
本発明の増殖方法(方法I)は、精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することを含む。
1. Method of proliferating spermatogonial stem cells under feeder-free conditions (Method I)
The proliferation method (Method I) of the present invention comprises culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being adhered to an insoluble carrier.

「フィーダー細胞の不在」とは、フィーダー細胞の実質的な不在、即ち培養物中のフィーダー細胞の数が、精原幹細胞としての能力を維持した状態での精原幹細胞の増殖を補助する環境を提供するには不十分である状態をいう。   “Absence of feeder cells” refers to an environment in which the substantial absence of feeder cells, that is, the number of feeder cells in the culture assists the proliferation of spermatogonial stem cells while maintaining the ability as a spermatogonial stem cell. A state that is insufficient to provide.

不溶性担体としては、本発明の増殖方法(方法I)において用いられた際に、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において特に限定されず、通常、細胞毒性がなく、滅菌可能で、タンパク質に親和性を有する部材を用いることができる。一般的にプラスチック系、ガラス系の部材が好ましい。しかし、不溶性担体は、金属やセラミックでもよく、一定の素材に限定されるものではない。   The insoluble carrier is not particularly limited as long as it can achieve proliferation of spermatogonial stem cells when used in the proliferation method (Method I) of the present invention, and is usually non-cytotoxic, sterilizable, A member having affinity can be used. In general, plastic or glass members are preferred. However, the insoluble carrier may be metal or ceramic and is not limited to a certain material.

プラスチック系部材とは、成形性に優れた熱硬化性、熱可塑性ポリマーであって、例えば、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリメチルペンテン、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、セルロース、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリルなどを使用することができるが、これらには限定されない。   Plastic members are thermosetting and thermoplastic polymers having excellent moldability, such as polystyrene, methacrylic resin, polymethylpentene, ethylene vinyl alcohol copolymer, polypropylene, cellulose, polyethylene, polysulfone, polyacrylonitrile. However, it is not limited to these.

ガラス系の部材とは、ケイ酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩などが、結晶化することなく、ガラス化したものを意味する。ガラス化傾向が強いという理由で、ケイ酸塩ガラスが好ましい。また、成形性に富み、対衝撃性が高いという理由で、ケイ酸塩ガラスを熱処理することによりつくる複合素材の一種である結晶化ガラスがより好ましい。   The glass-based member means a material in which silicate, borate, phosphate and the like are vitrified without being crystallized. Silicate glass is preferred because of its strong vitrification tendency. In addition, crystallized glass, which is a kind of composite material produced by heat-treating silicate glass, is more preferable because of its high formability and high impact resistance.

上記不溶性担体は、通常、シャーレ、プレート、フラスコ、ボトル、ビーズ、中空糸などの培養器材(培養に用いるための器具または材料)に成形して培養に提供される。   The above insoluble carrier is usually provided to culture after being formed into a culture device (apparatus or material for use in culture) such as a petri dish, a plate, a flask, a bottle, a bead, or a hollow fiber.

精原幹細胞の不溶性担体への接着の強度は、本発明の増殖方法(方法I)において、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において特に限定されないが、通常、物理的及び/又は化学的処理を施さなければ解離しない程度の強度である。該物理的処理としては、ピペッティングやタッピングによる処理等が挙げられる。該化学的処理としてはEDTA、EGTA等のキレート剤による処理や、トリプシン、コラゲナーゼ等のタンパク質分解酵素による処理等が挙げられる。   The strength of adhesion of spermatogonial stem cells to an insoluble carrier is not particularly limited in the range in which proliferation of spermatogonial stem cells can be achieved in the proliferation method (Method I) of the present invention, but usually physical and / or chemical treatment. The strength is such that it does not dissociate unless it is applied. Examples of the physical processing include processing by pipetting and tapping. Examples of the chemical treatment include treatment with a chelating agent such as EDTA and EGTA, treatment with a proteolytic enzyme such as trypsin and collagenase, and the like.

精原幹細胞の不溶性担体への接着の態様は、本発明の増殖方法(方法I)において、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において特に限定されず、精原幹細胞は直接的或いは間接的に不溶性担体に接着し得るが、好ましくは、該細胞は基質を介して間接的に不溶性担体に接着する。
換言すれば、精原幹細胞は、好ましくは、不溶性担体の表面に結合した基質に付着することにより、間接的に不溶性担体に接着する。
The mode of adhesion of the spermatogonial stem cell to the insoluble carrier is not particularly limited in the range in which the proliferation of the spermatogonial stem cell can be achieved in the proliferation method (Method I) of the present invention. Although it can adhere to an insoluble carrier, preferably the cells adhere indirectly to the insoluble carrier via a substrate.
In other words, the spermatogonial stem cells adhere indirectly to the insoluble carrier, preferably by attaching to a substrate bound to the surface of the insoluble carrier.

該基質は、本発明の増殖方法(方法I)において、精原幹細胞の不溶性担体への間接的な接着を媒介し、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において特に限定されない。該基質としては、例えば、細胞外マトリクス、ポリカチオン(ポリリジン等)等が挙げられるが、好ましくは細胞外マトリクスである。   The substrate is not particularly limited as long as it can mediate indirect adhesion of spermatogonial stem cells to an insoluble carrier and achieve proliferation of spermatogonial stem cells in the proliferation method (Method I) of the present invention. Examples of the substrate include an extracellular matrix and a polycation (polylysine, etc.), and an extracellular matrix is preferable.

細胞外マトリクスとは、細胞の外側の空間を構成する生体高分子をいう。細胞外マトリクスとしては、コラーゲン、エラスチン等の繊維性タンパク質、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸等のグルコサミノグリカンやプロテオグリカン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン等の細胞接着性タンパク質等が挙げられ、精原幹細胞の不溶性担体への接着を媒介し、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において特に限定されないが、好ましくは細胞接着性タンパク質であり、より好ましくはラミニンである。   The extracellular matrix refers to a biopolymer that constitutes the space outside the cell. Examples of the extracellular matrix include fibrous proteins such as collagen and elastin, glucosaminoglycans such as hyaluronic acid and chondroitin sulfate, and cell adhesion proteins such as proteoglycan, fibronectin, vitronectin, and laminin, and are insoluble in spermatogonial stem cells. Although it is not particularly limited as long as it can mediate adhesion to a carrier and achieve proliferation of spermatogonial stem cells, it is preferably a cell adhesion protein, more preferably laminin.

細胞外マトリクスは、本発明の増殖方法(方法I)において用いられた際に、精原幹細胞の不溶性担体への接着を媒介し、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において、精製された天然、合成又は組換えタンパク質、変異体タンパク質(挿入、置換および欠失変異体を含む)、フラグメント、および化学修飾されたそれらの誘導体を含む。また、同様の範囲内において、細胞外マトリクスの野生型アミノ酸配列と実質的に相同なタンパク質も含む。   When used in the proliferation method of the present invention (Method I), the extracellular matrix mediates the adhesion of spermatogonial stem cells to an insoluble carrier, and is purified to the extent that spermatogonial stem cell proliferation can be achieved. Synthetic, recombinant proteins, mutant proteins (including insertion, substitution and deletion mutants), fragments, and chemically modified derivatives thereof. In addition, within the same range, a protein substantially homologous to the wild-type amino acid sequence of the extracellular matrix is also included.

変異体タンパク質における挿入、置換又は欠失されるアミノ酸の数は通常1〜20個、好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個、最も好ましくは1又は2個である。   The number of amino acids to be inserted, substituted or deleted in the mutant protein is usually 1 to 20, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and most preferably 1 or 2.

「実質的に相同」とは、野生型のアミノ酸配列に対する相同性の程度が、好ましくは、70%以上、より好ましくは 80%以上、さらに好ましくは 90%以上、最も好ましくは 95%以上であることを意味する。相同性の割合(%)は、(Atlas of Protein Sequence and Structure v.5,p.124,National Biochemical Research Foundation,Washington,D.C.(1972))に記載されているとおり、配列の整列を助するために100アミノ酸長中に4個のギャップを導入しうる場合には、比較する配列中の同一のアミノ酸残基であって整列する2種の配列の小さい方に存在するアミノ酸残基の割合(%)として算出される。また、野生型のアミノ酸配列を有する上記細胞外マトリクスに対する抗体との交差反応性に基づいて単離しうる任意のタンパク質、あるいは上記各細胞外マトリクスの野生型のアミノ酸配列をコードする遺伝子又は遺伝子セグメントとのストリンジェントな条件下におけるハイブリダイゼーションにより単離される遺伝子によりコードされるタンパク質が、実質的に相同なものとして含まれる。
上記ストリンジェントな条件としては、例えばサムブルックら(Sambrook,J.)の「大腸菌におけるクローン遺伝子の発現(Expression of cloned genes in E. coli)(Molecular Cloning:A laboratory manual(1989))Cold Spring harbor Laboratory Press,New York, USA, 9. 47-9. 62及び11.45-11.61」等に記載されたハイブリダイゼーション条件(例えば、ハイブリダイゼーション緩衝液(6.0×SSC、0.5%SDS、100μg/ml変性断片化サケ精子DNA)中68℃にてハイブリダイゼーションの後、以下の条件にて洗浄:洗浄液(2×SSC、0.5%SDS)中室温5分間、洗浄液(2×SSC、0.1%SDS)中室温15分、洗浄液(0.1×SSC、0.5%SDS)中37℃1時間、洗浄液(0.1×SSC、0.5%SDS)中68℃1時間)が例示される。
“Substantially homologous” means that the degree of homology to the wild-type amino acid sequence is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. Means that. The percent homology is to aid sequence alignment as described in (Atlas of Protein Sequence and Structure v.5, p.124, National Biochemical Research Foundation, Washington, DC (1972)). When four gaps can be introduced in the length of 100 amino acids, the percentage of amino acid residues that are the same amino acid residues in the compared sequences and are present in the smaller of the two sequences aligned (% ). Any protein that can be isolated based on cross-reactivity with an antibody against the extracellular matrix having a wild-type amino acid sequence, or a gene or gene segment encoding the wild-type amino acid sequence of each extracellular matrix; Proteins encoded by genes isolated by hybridization under stringent conditions are included as being substantially homologous.
Examples of the stringent conditions include Sambrook, J., "Expression of cloned genes in E. coli (Molecular Cloning: A laboratory manual (1989)) Cold Spring harbor. Laboratory Press, New York, USA, 9. 47-9.62 and 11.45-11.61 ", etc. (for example, hybridization buffer (6.0 × SSC, 0.5% SDS, 100 μg / ml denatured fragmented salmon sperm DNA) after hybridization at 68 ° C. and then washed under the following conditions: washing solution (2 × SSC, 0.5% SDS) at room temperature for 5 minutes, washing solution (2 × SSC, 0. 1 minute SDS) at room temperature for 15 minutes, washing solution (0.1 × SSC, 0.5% SDS) at 37 ° C. for 1 hour, washing solution (0.1 × SSC, 0.5% SDS) at 68 ° C. for 1 hour) Illustrated.

ラミニンは、通常、生体内において基底層の細胞外に局在するタンパク質であり、α、β、γの3種類のサブユニット鎖がコイルド−コイル(coiled-coil)ドメインを介して十字架様に会合したヘテロ3量体タンパク質である。   Laminin is a protein that is usually localized outside the basal layer in vivo, and three subunit chains of α, β, and γ are associated in a cross-like manner via a coiled-coil domain. Heterotrimeric protein.

ラミニンを構成する3つのサブユニット鎖には各々複数のタイプがある。即ち、α鎖には5種類(α1、α2、α3、α4及びα5)、β鎖には3種類(β1、β2及びβ3)、γ鎖には3種類(γ1、γ2及びγ3)のタイプが存在する。例えば、α鎖としては、NCBIの公的な蛋白質データーベースにアクセス番号P25391(ヒトラミニンα1)、P19137(マウスラミニンα1)、P24043(ヒトラミニンα2)、Q60675(マウスラミニンα2)、Q16787(ヒトラミニンα3)、Q61789(マウスラミニンα3)、AAB17053(ラットラミニンα3)、Q16363(ヒトラミニンα4)、CAA70970(マウスラミニンα4)、CAC22310(ヒトラミニンα5)、Q61001(マウスラミニンα5)としてアミノ酸配列が登録されている蛋白質等、β鎖としては、NCBIの公的な蛋白質データーベースにアクセス番号P07942(ヒトラミニンβ1)、AAA39407(マウスラミニンβ1)、P55268(ヒトラミニンβ2)、Q61292(マウスラミニンβ2)、P15800(ラットラミニンβ2)、BAA22263(ヒトラミニンβ3)、Q61087(マウスラミニンβ3)、としてアミノ酸配列が登録されている蛋白質等、γ鎖としては、NCBIの公的な蛋白質データーベースにアクセス番号AAA59488(ヒトラミニンγ1)、P02468(マウスラミニンγ1)、Q13753(ヒトラミニンγ2)、Q61092(マウスラミニンγ2)、AAD36991(ヒトラミニンγ3)、AAF08983(マウスラミニンγ3)としてアミノ酸配列が登録されている蛋白質等をそれぞれ挙げることができる。ラミニンのサブユニット鎖のタイプは、本発明の増殖方法(方法I)に用いられたときに、精原幹細胞の不溶性担体への接着を媒介し、精原幹細胞の増殖を達成し得る限りにおいて、特に限定されない。   There are several types of the three subunit chains constituting laminin. That is, there are five types of α chain (α1, α2, α3, α4 and α5), three types of β chain (β1, β2 and β3), and three types of γ chain (γ1, γ2 and γ3). Exists. For example, as an α chain, access numbers P25391 (human laminin α1), P19137 (mouse laminin α1), P24043 (human laminin α2), Q60675 (mouse laminin α2), Q16787 (human laminin α3), NCBI public protein database, Proteins whose amino acid sequences are registered as Q61789 (mouse laminin α3), AAB17053 (rat laminin α3), Q16363 (human laminin α4), CAA70970 (mouse laminin α4), CAC22310 (human laminin α5), Q61001 (mouse laminin α5), etc. For the β chain, access numbers P07794 (human laminin β1), AAA39407 (mouse laminin β1), P55268 (human laminin) have been added to NCBI's official protein database. 2), proteins with amino acid sequences registered as Q61292 (mouse laminin β2), P15800 (rat laminin β2), BAA22263 (human laminin β3), Q61087 (mouse laminin β3), etc. Amino acid sequences are registered as access numbers AAA59488 (human laminin γ1), P02468 (mouse laminin γ1), Q13753 (human laminin γ2), Q61092 (mouse laminin γ2), AAD36991 (human laminin γ3), and AAF08893 (mouse laminin γ3). The protein etc. currently being mentioned can be mentioned, respectively. As long as the type of laminin subunit chain can mediate adhesion of spermatogonial stem cells to an insoluble carrier and achieve proliferation of spermatogonial stem cells when used in the proliferation method of the present invention (Method I), There is no particular limitation.

また、ラミニンには、異なるタイプのサブユニット鎖の組合せを有する12種類のアイソフォームが知られている。即ち、ラミニンには、ラミニン1(α1β1γ1)、ラミニン2(α2β1γ1)、ラミニン3(α1β2γ1)、ラミニン4(α2β2γ1)、ラミニン5(α3β3γ2)、ラミニン6(α3β1γ1)、ラミニン7(α3β2γ1)、ラミニン8(α4β1γ1)、ラミニン9(α4β2γ1)、ラミニン10(α5β1γ1)、ラミニン11(α5β2γ1)及びラミニン12(α2β1γ3)からなるアイソフォームが知られている。ラミニンのアイソフォームは、本発明の増殖方法(方法I)に用いられたときに、精原幹細胞の不溶性担体への接着を媒介し、精原幹細胞の増殖を達成し得る限りにおいて、特に限定されない。
また、現在見出されていないが、将来見出され得る新たなラミニンアイソフォームも、本発明の増殖方法(方法I)に用いられたときに、精原幹細胞の不溶性担体への接着を媒介し、精原幹細胞の増殖を達成し得る限り、本発明の範囲内である。
In addition, twelve types of isoforms having different types of subunit chain combinations are known for laminin. That is, laminin includes laminin 1 (α1β1γ1), laminin 2 (α2β1γ1), laminin 3 (α1β2γ1), laminin 4 (α2β2γ1), laminin 5 (α3β3γ2), laminin 6 (α3β1γ1), laminin 7 (α3β2γ1) Isoforms comprising (α4β1γ1), laminin 9 (α4β2γ1), laminin 10 (α5β1γ1), laminin 11 (α5β2γ1) and laminin 12 (α2β1γ3) are known. The laminin isoform is not particularly limited as long as it can mediate adhesion of spermatogonial stem cells to an insoluble carrier and achieve proliferation of spermatogonial stem cells when used in the proliferation method (Method I) of the present invention. .
In addition, new laminin isoforms that are not currently found but that may be found in the future also mediate adhesion of spermatogonial stem cells to insoluble carriers when used in the growth method of the present invention (Method I). As long as proliferation of spermatogonial stem cells can be achieved, it is within the scope of the present invention.

ラミニンは、本発明の増殖方法(方法I)において用いられた際に、精原幹細胞の不溶性担体への接着を媒介し、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において、単離・精製されたものであっても、他の化合物(例えば上述の他の細胞外マトリクス)との混合物であってもよい。   Laminin, when used in the proliferation method of the present invention (Method I), was isolated and purified to the extent that it can mediate adhesion of spermatogonial stem cells to an insoluble carrier and achieve proliferation of spermatogonial stem cells. Or a mixture with another compound (for example, the other extracellular matrix described above).

ラミニンと他の化合物との混合物としては、例えばラミニン産生細胞(例えば繊維芽細胞等)の細胞外マトリックス等が挙げられる。ラミニン産生細胞の細胞外マトリックスは、例えば、ラミニン産生細胞を細胞培養容器中で培養し、該細胞をEDTA含緩衝液等で除去し、細胞培養容器中の残留物を緩衝液で洗浄することによって調製することが出来る。或いは、マトリゲル(Matrigel)(Becton Dickinson)(マウス軟骨肉腫EHSが分泌する細胞外マトリクス成分の調製物。主成分としてラミニン、type IVコラーゲン等の基底膜成分を含む。) 等の市販品を用いてもよい。   Examples of the mixture of laminin and other compounds include an extracellular matrix of laminin producing cells (for example, fibroblasts). The extracellular matrix of laminin-producing cells can be obtained by, for example, culturing laminin-producing cells in a cell culture container, removing the cells with an EDTA-containing buffer solution, and washing the residue in the cell culture container with a buffer solution. Can be prepared. Alternatively, using commercially available products such as Matrigel (Becton Dickinson) (preparation of extracellular matrix components secreted by mouse chondrosarcoma EHS, including laminin and basement membrane components such as type IV collagen as main components) Also good.

精原幹細胞の基質への付着の態様は、本発明の増殖方法(方法I)において、精原幹細胞の増殖を達成し得る範囲において特に限定されず、基質の種類によっても異なるが、好ましくは精原幹細胞の細胞表面上の基質特異的なレセプターを介して、基質へ付着する。該レセプターとしては、基質が細胞外マトリクスである場合、インテグリン等の細胞接着分子が挙げられる。   The mode of attachment of the spermatogonial stem cells to the substrate is not particularly limited in the range in which the proliferation of the spermatogonial stem cells can be achieved in the proliferation method (Method I) of the present invention. It adheres to the substrate through a substrate-specific receptor on the cell surface of the progenitor stem cell. Examples of the receptor include cell adhesion molecules such as integrins when the substrate is an extracellular matrix.

細胞外マトリクスがラミニンである場合、精原幹細胞はラミニンレセプターを介してラミニンへ付着し得る。
ラミニンレセプターとしては、特に限定されないが、例えば、αβ、αβ、αβ、αβ、αβ、αβ、αβ等のインテグリンが挙げられる。ラミニンレセプターは、好ましくは、αβ、αβ、αβのインテグリンであり、より好ましくはαβインテグリンである。精原幹細胞は、αβインテグリンを高発現している(例えば非特許文献2参照)。
If the extracellular matrix is laminin, spermatogonial stem cells can attach to laminin via the laminin receptor.
The laminin receptor is not particularly limited. For example, integrin such as α 1 β 1 , α 2 β 1 , α 3 β 1 , α 6 β 1 , α 7 β 1 , α V β 3 , α 6 β 4 and the like can be used. Can be mentioned. The laminin receptor is preferably an integrin of α 3 β 1 , α 6 β 1 , α 6 β 4 , and more preferably an α 6 β 1 integrin. Spermatogonial stem cells highly express α 6 β 1 integrin (see, for example, Non-Patent Document 2).

不溶性担体の表面とは、不溶性担体に接着した状態で精原幹細胞を培養するとき、培養される精原幹細胞の不溶性担体への接着を可能にする部分をいい、具体的には、培地を加えたときに培地と接する部位をいう。   The surface of an insoluble carrier refers to a portion that enables adhesion of cultivated spermatogonial stem cells to the insoluble carrier when culturing spermatogonial stem cells in a state adhered to the insoluble carrier. The part that comes into contact with the culture medium.

精原幹細胞を、不溶性担体の表面に結合した基質に付着させ、間接的に不溶性担体に接着させた状態で培養する際、上記不溶性担体は、基質が表面に結合された不溶性担体を含む、あるいはかかる不溶性担体からなる上述の培養器材として提供され得る。   When spermatogonial stem cells are cultured in a state where they are attached to a substrate bound to the surface of an insoluble carrier and indirectly adhered to the insoluble carrier, the insoluble carrier includes an insoluble carrier having the substrate bound to the surface, or It can be provided as the above-described culture equipment comprising such an insoluble carrier.

例えば、培養器材がシャーレやプレートの場合は、底部に基質が結合されたプラスチックあるいはガラス部材であり得る。また、培養器材がビーズの場合は、通常使用されるプラスチックあるいはガラスの培養容器等に基質が結合されたビーズを充填し、培地で満たして精原幹細胞を培養することができる。あるいは、基質が結合された中空糸をホローファイバーモジュールに組み込んで、精原幹細胞を培養することもできる。前記中空糸素材としてはセルロース系(再生セルロース、アセテート)、合成高分子系(ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエステル系ポリマーアロイ)を用いることができる。培養器材の形態は、培養に供せられた際に、結合された基質へ、培養される精原幹細胞が付着し、精原幹細胞の増殖が達成可能な様に使用できるものであれば特に限定されない。   For example, when the culture equipment is a petri dish or a plate, it may be a plastic or glass member having a substrate bonded to the bottom. In the case where the culture equipment is beads, a plastic or glass culture container or the like that is usually used is filled with beads bound to a substrate, filled with a medium, and spermatogonial stem cells can be cultured. Alternatively, spermatogonial stem cells can be cultured by incorporating a hollow fiber to which a substrate is bound into a hollow fiber module. As the hollow fiber material, cellulose (regenerated cellulose, acetate) or synthetic polymer (polysulfone, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, ethylene vinyl alcohol copolymer, polyester polymer alloy) can be used. The form of the culture equipment is not particularly limited as long as it can be used so that the cultured spermatogonial stem cells adhere to the bound substrate and can be proliferated. Not.

基質を不溶性担体に結合する方法としては、一般的に、非共有結合(水素結合、イオン結合、疎水結合等)、共有結合等を使用した方法を用いることができる。   As a method for binding the substrate to the insoluble carrier, generally, a method using a non-covalent bond (hydrogen bond, ionic bond, hydrophobic bond, etc.), a covalent bond or the like can be used.

基質を非共有結合により不溶性担体に結合させる方法としては、例えば、基質を含む適当な緩衝液(例えばリン酸緩衝液等)中に不溶性担体を静置する方法が挙げられる。該方法の条件(緩衝液の種類、緩衝液中の基質の濃度、静置時間等)は、本発明の増殖方法(方法I)において該基質が結合した不溶性担体が用いられた際に、精原幹細胞の増殖を達成できる範囲において、適宜設定することが可能である。例えば基質がラミニン等の細胞外マトリクスであり、不溶性担体がプラスチックである場合、0.05〜200μg/mLの濃度で基質を含む中性リン酸緩衝生理食塩水中に不溶性担体を0.05〜24時間程度静置することによって、基質が不溶性担体に結合する。   Examples of the method for binding the substrate to the insoluble carrier by non-covalent bonding include a method in which the insoluble carrier is allowed to stand in an appropriate buffer solution (for example, a phosphate buffer solution) containing the substrate. The conditions of the method (type of buffer solution, concentration of substrate in buffer solution, standing time, etc.) are as follows when the insoluble carrier bound to the substrate is used in the growth method of the present invention (Method I). It can be set as appropriate as long as the proliferation of the progenitor stem cells can be achieved. For example, when the substrate is an extracellular matrix such as laminin and the insoluble carrier is plastic, the insoluble carrier is added to 0.05 to 24 in neutral phosphate buffered saline containing the substrate at a concentration of 0.05 to 200 μg / mL. By allowing to stand for about an hour, the substrate binds to the insoluble carrier.

共有結合による結合方法としては、例えば不溶性担体表面を、官能基を有するシランカップリング剤で処理する方法が挙げられる。官能基の例としては、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基、チオール基を導入することができる。シランカップリング剤の例としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等を用いることができる(例えば特開2003−189843号公報参照)。   Examples of the covalent bonding method include a method of treating the surface of an insoluble carrier with a silane coupling agent having a functional group. As examples of functional groups, amino groups, aldehyde groups, epoxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, and thiol groups can be introduced. Examples of silane coupling agents include γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, and the like. It can be used (for example, refer to JP2003-189843A).

不溶性担体に導入された官能基と基質との具体的な結合方法としては、例えば架橋剤を用いた方法が挙げられる。架橋剤の例としては、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド、N,N’−カルボジジイミダゾール、グルタルアルデヒド、無水コハク酸、無水フタル酸、ヘキサメチレンジイソチアネートなどが挙げられる。   As a specific method for binding the functional group introduced to the insoluble carrier and the substrate, for example, a method using a cross-linking agent may be mentioned. Examples of crosslinking agents include diethylene glycol diglycidyl ether, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide, N, N′-carbodidiimidazole, glutaraldehyde, succinic anhydride, phthalic anhydride, hexamethylene And diisothianate.

さらに基質の結合方法の一例として、特許3056512号公報に詳述されている光化学反応を用いた方法を用いることができる。かかる方法によれば、まず、アジド基等の官能基を有する化合物またはそのような化合物を含む物質を、不溶性担体の表面にコートする。このコーティングの上に、結合させる物質、本発明においては基質を存在させる。次に、前記表面上に紫外線を照射し、光化学反応によってアジド基の窒素原子と基質に存在する炭素原子とを共有結合させることができる。   Furthermore, as an example of a substrate binding method, a method using a photochemical reaction detailed in Japanese Patent No. 3056512 can be used. According to this method, first, a compound having a functional group such as an azide group or a substance containing such a compound is coated on the surface of an insoluble carrier. On top of this coating is present the substance to be bound, in the present invention the substrate. Next, the surface is irradiated with ultraviolet rays, and the nitrogen atom of the azide group and the carbon atom present in the substrate can be covalently bonded by a photochemical reaction.

この時、アジド基を有する化合物は、例えば、アジド基を導入したポリアクリル酸、ポリメタクリレート、ポリアリルアミン等が挙げられるが、これらには限定されない。また、アジド基を導入したポリ−L−リジン等のポリアミノ酸、ゼラチン等のタンパク質やアルギン酸、ヒアルロン酸等の多糖類のような生体高分子を用いることもできる。かかる化合物のコーティングは、アジド基等の官能基を有する化合物を溶解した溶液を担体表面に滴下し、乾燥するなどして容易に行うことができる。また、紫外線の照射は、水銀灯等の光源を使用して、320nm以上の波長で行うことが好ましい。   In this case, examples of the compound having an azide group include, but are not limited to, polyacrylic acid, polymethacrylate, polyallylamine and the like into which an azide group is introduced. In addition, polyamino acids such as poly-L-lysine into which an azide group is introduced, proteins such as gelatin, and biopolymers such as polysaccharides such as alginic acid and hyaluronic acid can also be used. Coating of such a compound can be easily performed by dropping a solution in which a compound having a functional group such as an azide group is dissolved on the surface of the carrier and drying. Moreover, it is preferable to irradiate ultraviolet rays at a wavelength of 320 nm or more using a light source such as a mercury lamp.

基質の結合方法の別の例としては、不溶性担体の表面に、アジド基および基質と共有結合可能な官能基を有する低分子化合物の薄膜を形成した後、紫外線照射により前記低分子化合物を固定し、さらに基質を共有結合させる方法がある。この時の官能基としてはスクシンイミド、マレイミド、ヨード酢酸などを用いることができる。しかし、これらは基質の結合方法の例であって、これらに限定されるものではない。   As another example of the substrate binding method, after forming a thin film of a low molecular compound having an azide group and a functional group capable of covalently bonding to the substrate on the surface of an insoluble carrier, the low molecular compound is immobilized by ultraviolet irradiation. In addition, there is a method of covalently bonding a substrate. As the functional group at this time, succinimide, maleimide, iodoacetic acid and the like can be used. However, these are examples of substrate binding methods and are not limited thereto.

本発明の増殖方法(方法I)において用いられる培地の基礎培地は、自体公知のものを用いることができ、特に限定されないが、例えばDMEM、EMEM、RPMI−1640、α−MEM、F−12、F−10、M−199、HAM、ATCC−CRCM30、DM−160、DM−201、BME、SFM−101、Fischer、McCoy’s 5A、Leibovitz’s L−15 、RITC80−7、HF−C1、MCDB107、NCTC135、Waymouth’s MB752/1、StemPro−34 SFM等が挙げられる。また、ES細胞培養用等に改変された培地を用いてもよく、上記基礎培地の混合物を用いてもよい。   As the basal medium of the medium used in the growth method (Method I) of the present invention, a per se known medium can be used, and is not particularly limited. For example, DMEM, EMEM, RPMI-1640, α-MEM, F-12, F-10, M-199, HAM, ATCC-CRCM30, DM-160, DM-201, BME, SFM-101, Fischer, McCoy's 5A, Leibovitz's L-15, RITC80-7, HF-C1, MCDB107, NCTC135, Waymout's MB752 / 1, StemPro-34 SFM, etc. are mentioned. Further, a medium modified for ES cell culture or the like may be used, or a mixture of the above basal medium may be used.

本発明の増殖方法(方法I)において用いられる培地は、通常の細胞培養で用いられる自体公知の添加物を含むことができる。添加物としては、特に限定されないが、例えば成長因子(例えばインスリン等)、鉄源(例えばトランスフェリン等)、ポリアミン類(例えばプトレシン等)、ミネラル(例えばセレン酸ナトリウム等)、糖類(例えばグルコース等)、有機酸(例えばピルビン酸、乳酸等)、血清蛋白質(例えばアルブミン等)、アミノ酸(例えばL−グルタミン等)、還元剤(例えば2−メルカプトエタノール等)、ビタミン類(例えばアスコルビン酸、d−ビオチン等)、ステロイド(例えばβ−エストラジオール、プロゲステロン等)、抗生物質(例えばストレプトマイシン、ペニシリン、ゲンタマイシン等)、緩衝剤(例えばHEPES等)、栄養添加物(例えばStemPro-Nutrient Supplement等)等が挙げられる。
当該添加物は、それぞれ自体公知の濃度範囲内で培地に含まれることが好ましい。
The medium used in the growth method (Method I) of the present invention may contain additives known per se used in normal cell culture. The additive is not particularly limited, but for example, growth factors (such as insulin), iron sources (such as transferrin), polyamines (such as putrescine), minerals (such as sodium selenate), saccharides (such as glucose) , Organic acids (eg pyruvic acid, lactic acid etc.), serum proteins (eg albumin etc.), amino acids (eg L-glutamine etc.), reducing agents (eg 2-mercaptoethanol etc.), vitamins (eg ascorbic acid, d-biotin etc.) Etc.), steroids (eg β-estradiol, progesterone etc.), antibiotics (eg streptomycin, penicillin, gentamicin etc.), buffers (eg HEPES etc.), nutritional additives (eg StemPro-Nutrient Supplement etc.) and the like.
The additive is preferably contained in the medium within a concentration range known per se.

本発明の増殖方法(方法I)に用いられる培地は、精原幹細胞の増殖補助因子を含み得る。   The medium used in the growth method (Method I) of the present invention may contain a spermatogonial stem cell growth cofactor.

即ち、本発明の増殖方法(方法I)に用いられる培地は、好ましくは、GDNFレセプター作動性化合物を含む。GDNFレセプター作動性化合物は、精原幹細胞の増殖の補助、特に増殖の誘導又は増強、精原幹細胞としての能力の維持等に極めて有用である。
培地中に含まれるGDNFレセプター作動性化合物の濃度は、本発明の増殖方法(方法I)において精原幹細胞の増殖を補助し、該細胞の増殖を達成しうる濃度であれば特に限定されないが、通常0.05ng/ml〜100mg/ml、例えば0.5ng/ml〜100μg/ml、好ましくは0.5ng/ml〜10μg/ml、より好ましくは0.5ng/ml〜1μg/ml、更に好ましくは0.5〜200ng/ml、よりいっそう好ましくは0.5〜50ng/ml、最も好ましくは2〜20ng/mlである。
That is, the medium used in the growth method (Method I) of the present invention preferably contains a GDNF receptor agonist compound. The GDNF receptor agonist compound is extremely useful for assisting the proliferation of spermatogonial stem cells, particularly for inducing or enhancing proliferation, maintaining the ability as a spermatogonial stem cell, and the like.
The concentration of the GDNF receptor agonist compound contained in the medium is not particularly limited as long as it is a concentration capable of assisting the proliferation of spermatogonial stem cells and achieving the proliferation of the cells in the proliferation method of the present invention (Method I), Usually 0.05 ng / ml to 100 mg / ml, for example 0.5 ng / ml to 100 μg / ml, preferably 0.5 ng / ml to 10 μg / ml, more preferably 0.5 ng / ml to 1 μg / ml, more preferably 0.5 to 200 ng / ml, more preferably 0.5 to 50 ng / ml, most preferably 2 to 20 ng / ml.

本発明の増殖方法(方法I)において用いられる培地は、更にLIFを含んでいてもよい。LIFが培地中に含まれる場合、その濃度は、精原幹細胞の増殖を補助し、該細胞の増殖を達成しうる濃度であれば特に限定されないが、通常10〜10units/ml、例えば10〜10units/ml、好ましくは10〜10units/ml、より好ましくは3×10〜5×10units/mlである。 The medium used in the growth method (Method I) of the present invention may further contain LIF. When LIF is contained in the medium, the concentration thereof is not particularly limited as long as it is a concentration that assists the proliferation of spermatogonial stem cells and can achieve the proliferation of the cells, but usually 10 to 10 6 units / ml, for example 10 -10 5 units / ml, preferably 10 2 to 10 4 units / ml, more preferably 3 × 10 2 to 5 × 10 3 units / ml.

本発明の増殖方法(方法I)において用いられる培地は、更にEGF及びbFGFの少なくともいずれかを含むことが出来る。EGF及びbFGFは、精原幹細胞の増殖の補助、特に増殖の誘導又は増強に有用であり、当該因子を培地に添加することで、より安定且つ効率的に精原幹細胞を増殖させることが出来る。   The medium used in the growth method (Method I) of the present invention can further contain at least one of EGF and bFGF. EGF and bFGF are useful for assisting proliferation of spermatogonial stem cells, particularly for inducing or enhancing proliferation, and by adding the factor to the medium, spermatogonial stem cells can be more stably and efficiently proliferated.

bEGFが培地中に含まれる場合、その濃度は、精原幹細胞の増殖を補助し、該細胞の増殖を達成しうる濃度であれば特に限定されないが、通常濃度0.05ng/ml〜100mg/ml、例えば0.5ng/ml〜100μg/ml、好ましくは0.5ng/ml〜10μg/ml、より好ましくは0.5ng/ml〜1μg/ml、更に好ましくは0.5〜200ng/ml、よりいっそう好ましくは0.5〜50ng/ml、最も好ましくは2〜30ng/mlである。   When bEGF is contained in the medium, the concentration thereof is not particularly limited as long as it is a concentration that assists the proliferation of spermatogonial stem cells and can achieve the proliferation of the cells, but a normal concentration of 0.05 ng / ml to 100 mg / ml For example, 0.5 ng / ml to 100 μg / ml, preferably 0.5 ng / ml to 10 μg / ml, more preferably 0.5 ng / ml to 1 μg / ml, still more preferably 0.5 to 200 ng / ml, and more Preferably it is 0.5 to 50 ng / ml, most preferably 2 to 30 ng / ml.

bFGFが培地中に含まれる場合、その濃度は、精原幹細胞の増殖を補助し、該細胞の増殖を達成しうる濃度であれば特に限定されないが、通常濃度0.05ng/ml〜100mg/ml、例えば0.5ng/ml〜100μg/ml、好ましくは0.5ng/ml〜10μg/ml、より好ましくは0.5ng/ml〜1μg/ml、更に好ましくは0.5〜200ng/ml、よりいっそう好ましくは0.5〜50ng/ml、最も好ましくは2〜20ng/mlである。   When bFGF is contained in the medium, the concentration thereof is not particularly limited as long as it is a concentration capable of assisting the proliferation of spermatogonial stem cells and achieving the proliferation of the cells, but a normal concentration of 0.05 ng / ml to 100 mg / ml For example, 0.5 ng / ml to 100 μg / ml, preferably 0.5 ng / ml to 10 μg / ml, more preferably 0.5 ng / ml to 1 μg / ml, still more preferably 0.5 to 200 ng / ml, and more Preferably it is 0.5 to 50 ng / ml, most preferably 2 to 20 ng / ml.

また、本発明の増殖方法(方法I)において用いられる培地は、血清を含むことが好ましい。フィーダー細胞の不在下において、血清は精原幹細胞の増殖の補助、特に増殖の誘導又は増強に有用であり、血清を培地に添加することで、より安定且つ効率的に精原幹細胞を増殖させることが出来る。
血清の濃度は特に限定されないが、通常、0.1〜30(v/v)%の範囲である。
The medium used in the growth method (Method I) of the present invention preferably contains serum. In the absence of feeder cells, serum is useful for assisting proliferation of spermatogonial stem cells, particularly for inducing or enhancing proliferation, and by adding serum to the medium, spermatogonial stem cells can be more stably and efficiently grown. I can do it.
The concentration of serum is not particularly limited, but is usually in the range of 0.1 to 30 (v / v)%.

ここで、培地に血清が、例えば2〜30(v/v)%、好ましくは10〜30(v/v)%という高濃度で含まれる場合、培地にEGF及びbFGFのうちの何れか若しくは両者が含まれなくても、極めて安定した精原幹細胞の増殖が達成され得る。   Here, when serum is contained in the medium at a high concentration of, for example, 2 to 30 (v / v)%, preferably 10 to 30 (v / v)%, either or both of EGF and bFGF are contained in the medium. Even without the inclusion of, a very stable proliferation of spermatogonial stem cells can be achieved.

また、本発明の増殖方法(方法I)においては、特に限定はされないが、培地へのフィーダー細胞の馴化培地の添加を要しない。これにより、より確実に異種動物由来感染症の危険を回避しつつ、安定且つ簡易に、精原幹細胞を増殖させることが可能となる。   In the growth method (Method I) of the present invention, although not particularly limited, it is not necessary to add a conditioned medium of feeder cells to the medium. This makes it possible to proliferate spermatogonial stem cells stably and easily while avoiding the risk of heterologous animal-derived infections more reliably.

ここで「フィーダー細胞の馴化培地」とは、フィーダー細胞由来の可溶性因子を含む培地をいい、フィーダー細胞の培養後培地の上清を回収することにより調製することができる。   As used herein, “feeder cell conditioned medium” refers to a medium containing soluble factors derived from feeder cells, and can be prepared by collecting the supernatant of the medium after culturing the feeder cells.

本発明の増殖方法(方法I)に供される精原幹細胞は、脊椎動物由来の細胞であれば、生体から直接単離された細胞であっても、あるいは生体から単離された後に、生体外で培養された細胞(例えばGS細胞)であってもよい。   As long as the spermatogonial stem cells used in the proliferation method (Method I) of the present invention are cells derived from vertebrates, they may be cells directly isolated from living organisms, or after being isolated from living organisms, It may be a cell cultured outside (for example, a GS cell).

本発明の増殖方法(方法I)において、培養に生体から直接単離された精原幹細胞を用いる場合、まず、雄性動物の精巣より、精原幹細胞を含む精巣細胞を自体公知の方法で採取する。
この場合、用いる雄性動物は、出生前であっても、出生後であってもよいが、出生後の動物が入手が容易であり、好ましい。出生後の動物の齢は特に限定されず、新生仔、幼児、成体、老体のいずれであってもよい。
In the growth method (Method I) of the present invention, when spermatogonial stem cells isolated directly from a living body are used for culture, first, testicular cells containing spermatogonial stem cells are collected from male testis by a method known per se. .
In this case, the male animal to be used may be before birth or after birth, but an animal after birth is preferable because it is easily available. The age of the animal after birth is not particularly limited and may be any of a newborn, an infant, an adult, and an old body.

例えば精巣を摘出し、摘出された精巣をコラゲナーゼ、トリプシン、DNase等の分解酵素で消化することにより、精巣細胞を分散させる(例えば、非特許文献1等を参照)。精巣細胞は培地等により洗浄され、本発明の増殖方法(方法I)に供される。   For example, the testis is removed, and the extracted testis is digested with a degrading enzyme such as collagenase, trypsin, or DNase to disperse testis cells (see, for example, Non-Patent Document 1). Testicular cells are washed with a medium or the like and used for the growth method (Method I) of the present invention.

また、当該精巣細胞から、精原幹細胞を濃縮し、濃縮された精原幹細胞を得て、これを本発明の増殖方法(方法I)に用いてもよい。当該濃縮方法としては、例えば精原幹細胞に特異的に発現する細胞表面抗原を認識する抗体を用いて、セルソーターや、抗体磁性マイクロビーズ等により該細胞を濃縮する方法などが挙げられる。例えば、α6−インテグリン、c−kit、CD9等の細胞表面抗原を指標に精原幹細胞を濃縮することができる(例えば、Proc Natl Acad Sci USA, 97, 8346-8351, 2001等を参照)。あるいはヘキスト等のdyeを用いて精原幹細胞を濃縮することも可能である(例えば、Development, 131, 479-487, 2004等を参照)。   Alternatively, spermatogonial stem cells may be concentrated from the testis cells to obtain concentrated spermatogonial stem cells, which may be used in the proliferation method (method I) of the present invention. Examples of the concentration method include a method of concentrating the cells using a cell sorter, an antibody magnetic microbead, or the like using an antibody that recognizes a cell surface antigen specifically expressed in spermatogonial stem cells. For example, spermatogonial stem cells can be concentrated using cell surface antigens such as α6-integrin, c-kit, and CD9 as an index (see, for example, Proc Natl Acad Sci USA, 97, 8346-8351, 2001). Alternatively, spermatogonial stem cells can be concentrated using a dye such as Hoechst (see, for example, Development, 131, 479-487, 2004, etc.).

次に、上述の精巣細胞を、上記培地中に懸濁し、細胞培養用容器内に播種し、培養する(第一の培養)。
精原幹細胞を基質(例えばラミニン)を介して不溶性担体に接着させた状態で培養する場合は、当該細胞培養用容器として、基質によりコートされたものが用いられる。以下の培養に用いられる細胞培養用容器も同様である。この結果、播種された精巣細胞に含まれる精原幹細胞は、基質に付着し、該基質を介して不溶性担体(細胞培養用容器)に接着する。
Next, the testis cells described above are suspended in the medium, seeded in a cell culture vessel, and cultured (first culture).
When spermatogonial stem cells are cultured in a state where they are adhered to an insoluble carrier via a substrate (for example, laminin), a cell-coated vessel coated with the substrate is used. The same applies to the cell culture vessel used for the following culture. As a result, the spermatogonial stem cells contained in the seeded testis cells adhere to the substrate and adhere to the insoluble carrier (cell culture container) through the substrate.

第一の培養を継続することのみによっても、精原幹細胞を増殖させることは可能であるが、好ましくは、第一の培養の開始から約6〜18時間後(例えば一晩培養後)に、第一の培養における培養細胞、好ましくは接着している培養細胞(少なからず精原幹細胞を含む)を、EDTA処理、トリプシン処理等により分散し、別の細胞培養用容器へ継代する(第二の培養)。
継代された細胞は、培養条件によっても異なるが、通常継代後1週間以内に、細胞培養用容器の底面にコロニーを形成する。コロニー形成は顕微鏡等を用いて確認することができる。該コロニーは、細胞間架橋(intercellular bridge)と桑実胚(morula)様構造等により特徴付けられる形態を有している。
Although it is possible to proliferate spermatogonial stem cells only by continuing the first culture, it is preferable that about 6 to 18 hours after the start of the first culture (for example, after overnight culture), The cultured cells in the first culture, preferably the cultured cells (including at least spermatogonial stem cells) are dispersed by EDTA treatment, trypsin treatment, etc., and subcultured to another cell culture vessel (second Culture).
Although the passaged cells differ depending on the culture conditions, colonies are usually formed on the bottom surface of the cell culture vessel within one week after the passage. Colony formation can be confirmed using a microscope or the like. The colony has a form characterized by an intercellular bridge and a morula-like structure.

好ましくは、第二の培養の開始から通常5〜14日後、細胞をトリプシン処理等により分散し、培地中に再度懸濁して、更に新しい細胞培養用容器へ継代する(第三の培養)。同様に継代を繰り返すことで、通常、培養開始から4週間経過後には、平坦な形状の体細胞は消滅する。継代の間隔、細胞の希釈率は、培養条件によって適宜判断されるが、例えば2〜5日間隔、1〜1/4希釈(培養初期においては好ましくは1〜1/2希釈)が例示される。また、確立されたGS細胞(即ち安定したコロニー形成を有するGS細胞)の継代の間隔、細胞の希釈率としては、例えば2〜5日間隔、1/4〜1/10希釈が例示される。   Preferably, usually 5 to 14 days after the start of the second culture, the cells are dispersed by trypsin treatment or the like, resuspended in the medium, and further subcultured into a new cell culture container (third culture). By repeating the passage in the same manner, flat somatic cells usually disappear after 4 weeks from the start of culture. The interval between passages and the dilution rate of the cells are appropriately determined depending on the culture conditions. Examples include an interval of 2 to 5 days and a dilution of 1 to 1/4 (preferably a dilution of 1 to 1/2 at the beginning of the culture). The In addition, examples of the passage interval of established GS cells (ie, GS cells having stable colony formation) and the cell dilution rate include, for example, intervals of 2 to 5 days, and dilution of 1/4 to 1/10. .

培養開始後、通常約3〜6週間で、精原幹細胞のコロニーは安定する。   The spermatogonial stem cell colony is stabilized usually after about 3 to 6 weeks after the start of the culture.

ここで、血清が培地中に含まれる場合、当該血清は精原幹細胞の培養開始時(例えば第一の培養時)の培地には、好ましくは濃度0.1〜5(v/v)%、より好ましくは0.3〜3(v/v)%という比較的低濃度で含まれ、上記精原幹細胞を継代した後(例えば第二の培養以降)の培地中には、好ましくは濃度2〜30(v/v)%、より好ましくは5〜20(v/v)%程度の濃度で含まれ得る。
このようにすることによって、培養開始時に精原幹細胞と共に培養中に含まれる繊維芽細胞等の精原幹細胞以外の細胞の増殖を抑制することが出来る。
Here, when serum is contained in the medium, the serum is preferably contained in the medium at the start of spermatogonial stem cell culture (for example, during the first culture) at a concentration of 0.1 to 5 (v / v)%, More preferably, it is contained at a relatively low concentration of 0.3 to 3 (v / v)%. In the medium after passage of the spermatogonial stem cells (for example, after the second culture), the concentration is preferably 2 It may be contained at a concentration of about ˜30 (v / v)%, more preferably about 5 to 20 (v / v)%.
By doing in this way, proliferation of cells other than spermatogonial stem cells, such as a fibroblast contained in culture | cultivation with a spermatogonial stem cell at the time of a culture | cultivation start, can be suppressed.

なお、上記継代後も、培地に含まれる血清濃度は比較的低濃度であってもよいが、この場合、培地にEGF及びbFGFのうちの何れか若しくは両者が含まれることが好ましい。   It should be noted that the serum concentration contained in the medium may be relatively low even after the passage, but in this case, it is preferable that either or both of EGF and bFGF are contained in the medium.

本発明の増殖方法(方法I)において、培養に生体外で培養された精原幹細胞を用いる場合には、例えば、まず上述と同様に雄性動物の精巣より、精原幹細胞を含む精巣細胞を採取し、これを例えば非特許文献1等に記載の方法等によりフィーダー細胞の存在下で培養した後に、精原幹細胞を回収し、これを本発明の増殖方法(方法I)に供する。回収される精原幹細胞はGS細胞であり得る。
フィーダー細胞の存在下での精原幹細胞の培養条件は、上述の基質を用いないこと、フィーダー細胞を用いることを除いて、本発明の増殖方法(方法I又はII)の条件と同様であり得る。
In the proliferation method (Method I) of the present invention, when spermatogonial stem cells cultured in vitro are used, for example, testis cells containing spermatogonial stem cells are first collected from the testes of male animals as described above. Then, after culturing this in the presence of feeder cells by the method described in Non-Patent Document 1, etc., spermatogonial stem cells are recovered and used for the proliferation method (Method I) of the present invention. The recovered spermatogonial stem cells can be GS cells.
The culture conditions of spermatogonial stem cells in the presence of feeder cells can be the same as the conditions of the growth method (Method I or II) of the present invention except that the above-mentioned substrate is not used and feeder cells are used. .

本発明の増殖方法(方法I)を用いることにより、精原幹細胞は、フィーダー細胞の不在下で、通常2ヶ月以上、好ましくは4ヶ月以上、より好ましくは6ヶ月以上にわたり、精原幹細胞としての能力を維持しながら安定に増殖することができる。   By using the proliferation method of the present invention (Method I), spermatogonial stem cells can be used as spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells, usually for 2 months or more, preferably 4 months or more, more preferably 6 months or more. It can grow stably while maintaining its ability.

また、本発明の増殖方法(方法I)を用いれば、精原幹細胞を、フィーダー細胞の不在下で、通常50日間で2〜10倍程度、好ましくは50日間で4〜10倍程度にまで、精原幹細胞としての能力を維持しながら増殖させることが出来る。 Furthermore, using the method of growth present invention (Method I), spermatogonial stem cells, in the absence of feeder cells, 2-10 6 times the usual 50 days, preferably about 4 to 10 6 fold in 50 days Until the spermatogonial stem cell is maintained, it can be proliferated.

なお、本発明の増殖方法(方法I)における細胞培養条件は、細胞培養技術において通常用いられている培養条件を用いることができる。例えば、培養温度は通常約30〜40℃の範囲であり、好ましくは約37℃が例示される。CO濃度は通常約1〜10%の範囲であり、好ましくは約5%が例示される。湿度は通常約70〜100%の範囲であり、好ましくは約95〜100%が例示される。 In addition, the cell culture conditions in the growth method (Method I) of the present invention can be those normally used in cell culture technology. For example, the culture temperature is usually in the range of about 30 to 40 ° C, preferably about 37 ° C. The CO 2 concentration is usually in the range of about 1 to 10%, preferably about 5%. The humidity is usually in the range of about 70 to 100%, preferably about 95 to 100%.

本発明の増殖方法(方法I)により増殖された精原幹細胞は、精原幹細胞としての能力を高い効率で維持しているが、フィーダー細胞の存在下で増殖された精原幹細胞とは異なる形質を有し得る。   The spermatogonial stem cells grown by the proliferation method (Method I) of the present invention maintain the ability as a spermatogonial stem cell with high efficiency, but have a trait different from that of spermatogonial stem cells grown in the presence of feeder cells. Can have.

例えば、本発明の増殖方法(方法I)により増殖された精原幹細胞は、胚性表現型を有する。胚性表現型とは、胚細胞(例えば始原生殖細胞)に特異的な形質であり、出生後の体細胞は通常有さないものをいう。   For example, spermatogonial stem cells grown by the growth method (Method I) of the present invention have an embryonic phenotype. An embryonic phenotype is a trait specific to embryonic cells (eg, primordial germ cells) and does not usually have somatic cells after birth.

フィーダー細胞の存在下で増殖された精原幹細胞は、フローサイトメーターによる解析によれば、例えばマウスの細胞である場合、通常、β1−インテグリン、α6−インテグリン、EE2、EpCAM及びc−kitからなる群から選ばれる少なくともいずれかの細胞表面抗原が陽性であり、好ましくは、全てが陽性である。また、c−kitは好ましくは弱陽性である。また、当該精原幹細胞は、SSEA−1及びフォルスマン抗原からなる群から選ばれる少なくともいずれかの細胞表面抗原が陰性であり、好ましくはいずれの抗原も陰性である(例えば非特許文献1参照)。   The spermatogonial stem cells proliferated in the presence of feeder cells are usually composed of β1-integrin, α6-integrin, EE2, EpCAM and c-kit, for example, in the case of mouse cells, according to analysis by a flow cytometer. At least any cell surface antigen selected from the group is positive, preferably all are positive. Moreover, c-kit is preferably weakly positive. In addition, the spermatogonial stem cell is negative for at least one cell surface antigen selected from the group consisting of SSEA-1 and Forssman antigen, preferably negative for any antigen (see, for example, Non-Patent Document 1). .

これに対して、本発明の増殖方法(方法I)により増殖された精原幹細胞はSSEA−1が陽性である。また、c−kitの発現が低く、その発現レベルは、フローサイトメーターによるピーク蛍光強度として、フィーダー細胞存在下で増殖された精原幹細胞の1/2〜1/100程度であり得る。その他の細胞表面抗原の発現は、フィーダー細胞の存在下で増殖された精原幹細胞と同様である。   In contrast, spermatogonial stem cells grown by the proliferation method of the present invention (Method I) are positive for SSEA-1. Moreover, the expression level of c-kit is low, and the expression level can be about 1/2 to 1/100 of spermatogonial stem cells grown in the presence of feeder cells as peak fluorescence intensity by a flow cytometer. The expression of other cell surface antigens is similar to spermatogonial stem cells grown in the presence of feeder cells.

ここで細胞表面マーカーの発現が「陽性」とは、細胞表面マーカーが細胞表面上に発現しており、当該細胞表面マーカーに対する特異的抗体による特異的結合が確認できることをいう。「弱陽性」とは、他の細胞と比較して、細胞表面マーカーの発現量が相対的に弱い、細胞表面マーカーの発現量の弱い集団が相対的に多い、又は細胞表面マーカーを発現している細胞集団の割合が相対的に少ないこと等をいう。   Here, the expression “positive” of the cell surface marker means that the cell surface marker is expressed on the cell surface, and specific binding by a specific antibody against the cell surface marker can be confirmed. “Weak positive” means that the expression level of the cell surface marker is relatively weak compared to other cells, the population whose expression level of the cell surface marker is relatively weak, or the cell surface marker is expressed. It means that the ratio of the cell population is relatively small.

マウス以外の動物種の精原幹細胞においても、細胞表面マーカーの発現様式はマウスと同様である。ただし、当該動物種が生来的に保有していないマーカーがある場合は、当該マーカーは解析から除外されるなど、種差が考慮される。   In spermatogonial stem cells of animal species other than mice, the expression pattern of cell surface markers is the same as in mice. However, if there is a marker that the animal species does not inherently possess, the species difference is taken into account, for example, the marker is excluded from the analysis.

SSEA−1の陽性発現は、本発明の増殖方法(方法I)が、精原幹細胞上の細胞表面マーカー発現を変化させ、胚性表現型を誘導し、精原幹細胞がより原始的な特徴を獲得することを可能にし得ることを示唆する。   The positive expression of SSEA-1 indicates that the proliferation method of the present invention (Method I) changes the expression of cell surface markers on spermatogonial stem cells, induces embryonic phenotype, and spermatogonial stem cells have more primitive characteristics. Suggest that it may be possible to gain.

また、フィーダー細胞の存在下で増殖された精原幹細胞は、通常塊状のコロニーを形成するが、本発明の増殖方法(方法I)により増殖された精原幹細胞は、繊維芽細胞様の外観を呈し、塊状を含む様々なパターンのコロニーを形成し得る。コロニーの一部は鎖を形成するか、網状構造を形成し、これは、精原細胞移植の後に、インビボで観察される精原幹細胞の増殖パターンに類似する(例えば、Nagano M, Avarbock M R, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436参照)。
従って、本発明の増殖方法(方法I)は、精原幹細胞のよりインビボに近い状態でのコロニー増殖を可能にし、インビボにおける精原幹細胞の増殖パターンをより忠実に再現する点においても、精原幹細胞の研究等において、有用である。
In addition, spermatogonial stem cells grown in the presence of feeder cells usually form massive colonies, but spermatogonial stem cells grown by the proliferation method of the present invention (Method I) have a fibroblast-like appearance. Various patterns of colonies including lumps can be formed. Some of the colonies form chains or form a network, which is similar to the spermatogonial stem cell proliferation pattern observed in vivo after spermatogonia transplantation (eg, Nagano M, Avarbock MR, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. See Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436).
Therefore, the proliferation method (Method I) of the present invention enables colony growth in a state closer to in vivo of spermatogonial stem cells, and also more accurately reproduces the proliferation pattern of spermatogonial stem cells in vivo. This is useful in stem cell research and the like.

本発明の増殖方法(方法I)により増殖された精原幹細胞は、半永久的に凍結保存することが可能であって、必要に応じて融解・起眠して使用することができる。当該精原幹細胞は凍結保存・融解後も精原幹細胞としての能力を維持する。凍結保存においては、ジメチルスルホキシドとウシ胎仔血清アルブミンを含有するセルバンカー(DIA-IATRON社製)等の自体公知の細胞凍結保存用組成物中に細胞を懸濁し、−80〜−200℃、好ましくは−196℃(液体窒素中)の条件で細胞を保存する。   The spermatogonial stem cells proliferated by the proliferation method (Method I) of the present invention can be cryopreserved semipermanently, and can be used after thawing and sleeping as needed. The spermatogonial stem cells maintain their ability as spermatogonial stem cells even after cryopreservation and thawing. In cryopreservation, cells are suspended in a cell cryopreservation composition known per se such as a cell banker (manufactured by DIA-IATRON) containing dimethyl sulfoxide and fetal bovine serum albumin, and is preferably -80 to -200 ° C. Preserve cells at -196 ° C (in liquid nitrogen).

本発明の増殖方法(方法I)により増殖された精原幹細胞を凍結保存後起眠させる際には、常法に従って溶媒中で融解し、懸濁して細胞浮遊液とする。融解の方法も特に限定されないが、例えば、37℃の恒温槽中で、10%胎仔ウシ血清を含有するDMEM(DMEM/FCS)を用いて行うことができる。具体的には、恒温槽に凍結チューブを浮かべ、凍結させた細胞へDMEM/FCSを滴下して融解する。細胞を遠心して洗浄した後、培地に再度懸濁する。   When the spermatogonial stem cells grown by the growth method (Method I) of the present invention are cryopreserved and then put to sleep, they are thawed and suspended in a solvent according to a conventional method to obtain a cell suspension. The method of thawing is also not particularly limited, and for example, it can be performed using DMEM (DMEM / FCS) containing 10% fetal calf serum in a constant temperature bath at 37 ° C. Specifically, a freezing tube is floated on a thermostatic bath, and DMEM / FCS is dropped and thawed on the frozen cells. The cells are washed by centrifugation and then resuspended in the medium.

一度起眠した当該精原幹細胞を、培養後、再度凍結しても、当該細胞の精原幹細胞としての能力は維持される。   Even if the spermatogonial stem cells once asleep are cultured and then frozen again, the ability of the cells as spermatogonial stem cells is maintained.

本発明の増殖方法(方法I)を用いれば、フィーダー細胞の不在下においても、精原幹細胞を、精原幹細胞としての能力を維持した状態で効率よく、安定に増殖させることが可能である。   By using the proliferation method (Method I) of the present invention, it is possible to efficiently and stably proliferate spermatogonial stem cells while maintaining the ability as spermatogonial stem cells even in the absence of feeder cells.

また、本発明は、精原幹細胞を細胞外マトリクスを介して不溶性担体に接着した状態で培養するための剤であって、細胞外マトリクス及び不溶性担体を含む剤に関する。   The present invention also relates to an agent for culturing spermatogonial stem cells in an adherent state to an insoluble carrier via an extracellular matrix, the agent comprising an extracellular matrix and an insoluble carrier.

一態様において、該剤は細胞外マトリクスが表面に結合された不溶性担体を含む、あるいはかかる不溶性担体からなる上述の培養器材として提供され得る。細胞外マトリクスや不溶性担体の種類、培養器材の種類、細胞外マトリクスの不溶性担体表面への結合様式等は上述の通りである。   In one embodiment, the agent may be provided as the above-described culture device comprising or consisting of an insoluble carrier having an extracellular matrix bound to the surface. The types of extracellular matrix and insoluble carrier, the types of culture equipment, the binding mode of the extracellular matrix to the surface of the insoluble carrier and the like are as described above.

また、細胞外マトリクスと不溶性担体とは分離されて包装され、キットの態様で提供されてもよい。この場合、細胞外マトリクスは、細胞外マトリクスを含有する緩衝液、或いは粉末等の状態であり得る。細胞外マトリクスは、生理学的に許容される担体、賦形剤、、防腐剤、安定剤、結合剤、溶解補助剤、非イオン性界面活性剤、緩衝剤、保存剤、酸化防止剤等を更に含む組成物として提供されてもよい。   Further, the extracellular matrix and the insoluble carrier may be separated and packaged and provided in the form of a kit. In this case, the extracellular matrix can be in a state of a buffer solution containing the extracellular matrix or a powder. The extracellular matrix further includes physiologically acceptable carriers, excipients, preservatives, stabilizers, binders, solubilizers, nonionic surfactants, buffers, preservatives, antioxidants, etc. It may be provided as a composition comprising.

上記剤中の細胞外マトリクスの含有量は、本発明の増殖方法(方法I)に用いられた際に、精原幹細胞の増殖が達成しうる範囲において、特に限定されず、当業者であれば容易に設定することが出来る。   The content of the extracellular matrix in the agent is not particularly limited as long as spermatogonial stem cells can be proliferated when used in the proliferation method (Method I) of the present invention. It can be set easily.

また、上記剤と、上述の基礎培地、添加物、増殖補助因子、血清等を組合わせることによって、精原幹細胞を細胞外マトリクスを介して不溶性担体に接着した状態で培養するためのキットとすることもできる。これらの構成要素は必要に応じて予め混合しておくことも出来る。   In addition, a kit for culturing spermatogonial stem cells adhered to an insoluble carrier via an extracellular matrix by combining the above-mentioned agent with the above-mentioned basal medium, additives, growth cofactors, serum, etc. You can also These components can be mixed in advance as required.

上記剤(又はキット)を本発明の増殖方法(方法I)において用いることによって、容易に精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で増殖させることが可能である。   By using the above agent (or kit) in the proliferation method (Method I) of the present invention, it is possible to easily proliferate spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells.

2.無血清条件での精原幹細胞の増殖方法(方法II)
本発明の増殖方法(方法II)は、精原幹細胞を無血清培地中で培養することを含む。
2. Method of proliferating spermatogonial stem cells under serum-free conditions (Method II)
The growth method (Method II) of the present invention includes culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium.

本発明の増殖方法(方法II)において用いられる培地の基礎培地、該培地に加えられ得る添加物、精原幹細胞の増殖補助因子は方法Iと同様である。   The basal medium of the medium used in the growth method (Method II) of the present invention, the additive that can be added to the medium, and the growth cofactor for spermatogonial stem cells are the same as in Method I.

本発明の増殖方法(方法II)において用いられる培地には、精原幹細胞の増殖をより増強させるために、B27が補充されることが好ましい。   The medium used in the growth method (Method II) of the present invention is preferably supplemented with B27 in order to enhance the proliferation of spermatogonial stem cells.

B27とは、神経細胞等の無血清培養に用いられる培養添加剤であり、その組成は、例えば(J. Neurosci. Res., vol. 35, p. 567-576, 1993)や、(Brain Res., vol. 494, p. 65-74, 1989)等に開示されており、公知である。より具体的には、B27はd−ビオチン、アルブミン(BSA等)、カタラーゼ、L−カルニチン塩酸、コルチコステロン、エタノールアミン塩酸、D−ガラクトース(無水)、グルタチオン(還元)、インスリン(ウシ等、Zn)、リノール酸、リノレン酸、プロゲステロン、プトレシン 2塩酸、セレン酸ナトリウム(1000×等)、スーパーオキシドディスムターゼ、T−3/アルブミン複合体、DL α−トコフェロール(ビタミンE)、DL α−トコフェロール酢酸(ビタミンE酢酸)、トランスフェリン(ヒト等、Iron-poor)及びビタミンA酢酸を含む組成物をいう。ここで、上述の組成からDL α−トコフェロール(ビタミンE)、DL α−トコフェロール酢酸(ビタミンE酢酸)、スーパーオキシドディスムターゼ、カタラーゼ、グルタチオン及びビタミンA酢酸からなる群から選ばれる1又は2以上の構成要素を除いた組成物もB27に含まれるものとする。
B27における各構成要素の含有量は、本発明の増殖方法(方法II)において、精原幹細胞の増殖を増強させうる範囲で、特に限定されないが、例えば(Brewer, GJ, Torricelli, J.R., Evage, E.K., Price, P.J., Optimized Survival of Hipocampal Neurons in B27 Supplemented Neurobasal. A new Serum-free Medium Combination., J. Neurosci. Res., vol. 35, p. 567-576, 1993)や、(Brain Res., vol. 494, p. 65-74, 1989)等に開示された濃度が挙げられる。
B27としては、B-27 Supplement(商品名)、B-27 Supplement Minus AO(商品名)、B-27 Supplement Minus Vitamin A(商品名)(以上、Invitrogen社製)等の市販品を用いてもよい。
B27の培地への添加量は、本発明の増殖方法(方法II)において、精原幹細胞の増殖を増強させうる範囲で、特に限定されないが、例えばB-27 Supplement (Invitrogen社製)であれば、1〜100μl/ml、好ましくは5〜40μl/ml程度、培地に添加される。
B27 is a culture additive used for serum-free culture of nerve cells and the like, and its composition is, for example, (J. Neurosci. Res., Vol. 35, p. 567-576, 1993) or (Brain Res , vol. 494, p. 65-74, 1989) and the like. More specifically, B27 is d-biotin, albumin (BSA, etc.), catalase, L-carnitine hydrochloride, corticosterone, ethanolamine hydrochloride, D-galactose (anhydrous), glutathione (reduced), insulin (bovine etc., Zn), linoleic acid, linolenic acid, progesterone, putrescine dihydrochloric acid, sodium selenate (1000 ×, etc.), superoxide dismutase, T-3 / albumin complex, DL α-tocopherol (vitamin E), DL α-tocopherol acetic acid (Vitamin E acetic acid), transferrin (human etc., Iron-poor) and the composition containing vitamin A acetic acid. Here, one or more components selected from the group consisting of DL α-tocopherol (vitamin E), DL α-tocopherol acetic acid (vitamin E acetic acid), superoxide dismutase, catalase, glutathione and vitamin A acetic acid from the above-mentioned composition The composition excluding the elements is also included in B27.
The content of each component in B27 is not particularly limited as long as the proliferation of spermatogonial stem cells can be enhanced in the proliferation method (Method II) of the present invention. For example, (Brewer, GJ, Torricelli, JR, Evage, EK, Price, PJ, Optimized Survival of Hipocampal Neurons in B27 Supplemented Neurobasal.A new Serum-free Medium Combination., J. Neurosci. Res., Vol. 35, p. 567-576, 1993) and (Brain Res. , vol. 494, p. 65-74, 1989) and the like.
As B27, commercial products such as B-27 Supplement (trade name), B-27 Supplement Minus AO (trade name), and B-27 Supplement Minus Vitamin A (trade name) (above, manufactured by Invitrogen) may be used. Good.
The amount of B27 added to the medium is not particularly limited as long as the proliferation of spermatogonial stem cells can be enhanced in the proliferation method (Method II) of the present invention. For example, B-27 Supplement (manufactured by Invitrogen) can be used. 1-100 μl / ml, preferably about 5-40 μl / ml is added to the medium.

本発明の増殖方法(方法II)においては、精原幹細胞をフィーダー細胞の存在下で培養することが好ましい。精原幹細胞をフィーダー細胞の存在下で培養することにより、精原幹細胞がフィーダー細胞に接着し、より効率的に増殖コロニーを形成することができる。
フィーダー細胞を用いる場合には、通常例えば6穴プレートの1穴あたり、10〜10個程度の細胞数が用いられる。
In the proliferation method (Method II) of the present invention, spermatogonial stem cells are preferably cultured in the presence of feeder cells. By culturing spermatogonial stem cells in the presence of feeder cells, spermatogonial stem cells can adhere to the feeder cells and more efficiently form proliferating colonies.
When using feeder cells, for example, about 10 5 to 10 6 cells are usually used per well of a 6-well plate.

本発明の増殖方法(方法II)に供される精原幹細胞は、脊椎動物由来の細胞であれば、生体から直接単離された細胞であっても、あるいは生体から単離された後に、生体外で培養された細胞(例えばGS細胞)であってもよい。
好ましくは、本発明の増殖方法(方法II)に供される精原幹細胞は、生体から単離された後に、生体外で血清を含有する培地中で培養された細胞である。
The spermatogonial stem cells used in the proliferation method (method II) of the present invention may be cells directly isolated from a living body, as long as they are cells derived from vertebrates, or after being isolated from a living body, It may be a cell cultured outside (for example, a GS cell).
Preferably, the spermatogonial stem cells subjected to the proliferation method (Method II) of the present invention are cells that have been isolated from a living body and then cultured in a medium containing serum in vitro.

本発明の増殖方法(方法II)において、培養に生体外で培養された精原幹細胞を用いる場合には、例えば、まず上述と同様に雄性動物の精巣より、精原幹細胞を含む精巣細胞を採取し、これを非特許文献1等に記載の方法や、上記方法I等により血清を含む培地中で培養した後に、精原幹細胞を回収し、これを本発明の増殖方法(方法II)に供する。回収される精原幹細胞はGS細胞であり得る。
血清の存在下での精原幹細胞の培養条件は、血清含有培地を用いることを除いて、本発明の培養方法(方法I又は方法II)の条件と同様であり得る。
In the growth method (Method II) of the present invention, when spermatogonial stem cells cultured in vitro are used, for example, testis cells containing spermatogonial stem cells are first collected from the testes of male animals as described above. Then, after culturing it in a medium containing serum by the method described in Non-Patent Document 1 or the like, or the above method I or the like, spermatogonial stem cells are recovered and used for the proliferation method (method II) of the present invention. . The recovered spermatogonial stem cells can be GS cells.
The culture conditions of spermatogonial stem cells in the presence of serum can be the same as the conditions of the culture method (Method I or Method II) of the present invention except that a serum-containing medium is used.

本発明の増殖方法(方法II)を用いることにより、精原幹細胞は、血清の不在下で、通常2ヶ月以上、好ましくは4ヶ月以上、より好ましくは6ヶ月以上にわたり、精原幹細胞としての能力を維持しながら安定に増殖することができる。   By using the proliferation method of the present invention (Method II), spermatogonial stem cells can be used as spermatogonial stem cells in the absence of serum, usually for 2 months or more, preferably 4 months or more, more preferably 6 months or more. It is possible to grow stably while maintaining

また、本発明の増殖方法(方法II)を用いれば、精原幹細胞を、血清の不在下で、通常50日間で2〜10倍程度、好ましくは50日間で10〜10倍程度、より好ましくは50日間で10〜10倍程度にまで、精原幹細胞としての能力を維持しながら増殖させることが出来る。
驚くべきことに、本発明の増殖方法(方法II)により、無血清培地中で精原幹細胞を培養することにより、血清含有培地中での培養と比較して、極めて高い効率(例えば1.5倍以上、好ましくは2倍以上高い効率)の増殖を達成することが可能である。
Furthermore, using the method of growth present invention (Method II), spermatogonial stem cells, in the absence of serum, 2 to 10 9 times the usual 50 days, preferably 10 to 10 9 times at 50 days, and more Preferably, it can be expanded to about 10 2 to 10 9 times in 50 days while maintaining the ability as a spermatogonial stem cell.
Surprisingly, by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium by the growth method of the present invention (Method II), compared to culture in a serum-containing medium, the efficiency is very high (eg 1.5 It is possible to achieve growth that is twice or more, preferably twice or more efficient.

なお、本発明の増殖方法(方法II)における細胞培養条件は、上記方法Iと同様に、細胞培養技術において通常用いられている培養条件を用いることができる。   As the cell culture conditions in the growth method (Method II) of the present invention, the culture conditions usually used in the cell culture technique can be used as in Method I above.

本発明の増殖方法(方法II)により増殖された精原幹細胞は、フローサイトメーターによる解析によれば、例えばマウスの細胞である場合、通常、β1−インテグリン、α6−インテグリン、EE2、EpCAM及びc−kitからなる群から選ばれる少なくともいずれかの細胞表面抗原が陽性であり、好ましくは、全てが陽性である。また、c−kitは好ましくは弱陽性である。また、当該精原幹細胞は、SSEA−1及びフォルスマン抗原からなる群から選ばれる少なくともいずれかの細胞表面抗原が陰性であり、好ましくはいずれの抗原も陰性である。   When the spermatogonial stem cells grown by the proliferation method of the present invention (method II) are, for example, mouse cells, according to analysis by a flow cytometer, they are usually β1-integrin, α6-integrin, EE2, EpCAM and c. -At least one cell surface antigen selected from the group consisting of kits is positive, preferably all are positive. Moreover, c-kit is preferably weakly positive. In addition, the spermatogonial stem cell is negative for at least one cell surface antigen selected from the group consisting of SSEA-1 and Forssman antigen, preferably negative for any antigen.

なお、マウス以外の動物種の精原幹細胞においても、細胞表面マーカーの発現様式はマウスと同様である。ただし、当該動物種が生来的に保有していないマーカーがある場合は、当該マーカーは解析から除外されるなど、種差が考慮される。   In the spermatogonial stem cells of animal species other than mice, the expression pattern of cell surface markers is the same as that of mice. However, if there is a marker that the animal species does not inherently possess, the species difference is taken into account, for example, the marker is excluded from the analysis.

本発明の増殖方法(方法II)により増殖された精原幹細胞は、上記方法Iと同様に、半永久的に凍結保存することが可能であって、必要に応じて融解・起眠して使用することができる。   The spermatogonial stem cells grown by the proliferation method (Method II) of the present invention can be cryopreserved semipermanently as in Method I above, and are used after thawing and sleeping as needed. be able to.

本発明の増殖方法(方法II)を用いれば、無血清条件においても、精原幹細胞を、精原幹細胞としての能力を維持した状態で極めて高い効率で、安定に増殖させることが可能である。   By using the proliferation method (Method II) of the present invention, it is possible to stably proliferate spermatogonial stem cells with extremely high efficiency while maintaining the ability as spermatogonial stem cells even under serum-free conditions.

3.培養に供される精原幹細胞の分化段階
本発明の増殖方法(方法I又はII)に供される精原幹細胞には、以下の2つの分化段階が存在し得ることが開示される。
(A)インビトロ増殖のための増殖因子としてGDNFレセプター作動性化合物及びLIFを要する分化段階(以下分化段階(A)とする)。
(B)実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地中で増殖可能な分化段階(以下分化段階(B)とする)。
3. Differentiation stages of spermatogonial stem cells subjected to culture It is disclosed that the following two differentiation stages may exist in the spermatogonial stem cells subjected to the proliferation method (Method I or II) of the present invention.
(A) A differentiation stage requiring a GDNF receptor agonist compound and LIF as growth factors for in vitro growth (hereinafter referred to as differentiation stage (A)).
(B) A differentiation stage (hereinafter referred to as differentiation stage (B)) capable of growing in a medium containing substantially only a GDNF receptor agonist compound as a growth cofactor for spermatogonial stem cells.

換言すれば、分化段階(A)にある精原幹細胞のインビトロにおけるGDNFレセプター作動性化合物依存的増殖には、LIFを要するが、分化段階(B)にある精原幹細胞のインビトロにおけるGDNFレセプター作動性化合物依存的増殖にはLIFを要しない。   In other words, in vitro GDNF receptor agonist-dependent compound-dependent proliferation of spermatogonial stem cells in differentiation stage (A) requires LIF, but in vitro GDNF receptor agonism of spermatogonial stem cells in differentiation stage (B) Compound dependent growth does not require LIF.

精原幹細胞が上述のいずれの分化段階にあるかは、例えば上述の増殖方法(方法I又はII)や、非特許文献1に記載の増殖方法によって、精原幹細胞をGDNFレセプター作動性化合物及びLIFを含む培地(培地(A)とする)、又は実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地(培地(B)とする)中で培養し、精原幹細胞が増殖するか否かを試験することで、当業者であれば容易に判別することが出来る。
分化段階(A)の精原幹細胞は、上記培地(A)中で増殖することができるが、上記(B)中では増殖することができない。
一方、分化段階(B)の精原幹細胞は、上記培地(A)中及び上記培地(B)中で増殖することができる。
Which differentiation stage the spermatogonial stem cell is in is determined by, for example, the spermatogonial stem cell by GDNF receptor agonist compound and LIF by the above-described proliferation method (method I or II) or the proliferation method described in Non-Patent Document 1. Is cultured in a medium containing medium (referred to as medium (A)) or a medium containing substantially only a GDNF receptor agonist compound as a growth cofactor for spermatogonial stem cells (referred to as medium (B)). A person skilled in the art can easily determine whether or not the cells proliferate.
The spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) can proliferate in the medium (A), but cannot proliferate in the (B).
On the other hand, the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) can be grown in the medium (A) and the medium (B).

上記試験においては、その感度を増幅させるため、上記培地(A)及び(B)にEGF及びbFGFの少なくとも何れか若しくは両方を添加してもよい。   In the above test, in order to amplify the sensitivity, at least one or both of EGF and bFGF may be added to the media (A) and (B).

「実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地」とは、上述の基礎培地、添加物、血清等に由来する成分を除き、GDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として、精原幹細胞の増殖を補助しうる濃度で含む培地をいう。
即ち、該培地は、LIF、EGF、bFGF等のGDNFレセプター作動性化合物以外の増殖補助因子を精原幹細胞の増殖を補助しうる濃度では含まない。
「実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地」としては、例えば上述の基礎培地、添加物、血清及びGDNFレセプター作動性化合物からなる培地が挙げられる。
“A medium containing substantially only a GDNF receptor agonist compound as a spermatogonial stem cell growth cofactor” means that only a GDNF receptor agonist compound is purified except for the components derived from the above-mentioned basal medium, additives, and serum. As a prosthetic cell growth cofactor, a medium containing a concentration capable of assisting the proliferation of spermatogonial stem cells.
That is, the medium does not contain growth cofactors other than GDNF receptor agonist compounds such as LIF, EGF, bFGF, etc., at a concentration capable of supporting the proliferation of spermatogonial stem cells.
Examples of the “medium containing substantially only a GDNF receptor agonist compound as a spermatogonial stem cell growth cofactor” include, for example, the above-mentioned basal medium, additives, serum and a medium comprising a GDNF receptor agonist compound.

また、種々の発生(成長)段階又は齢にある雄性動物の精巣から精原幹細胞を採取し、上述の増殖方法(方法I又はII)や、非特許文献1に記載の増殖方法によって、該細胞を上記培地(A)及び培地(B)中で培養し、精原幹細胞の増殖の有無を試験することで、上述の各分化段階の精原幹細胞を含む雄性動物の発生(成長)段階又は齢を、当業者であれば容易に決定することが出来る。   In addition, spermatogonial stem cells are collected from the testes of male animals at various developmental (growth) stages or ages, and the cells are obtained by the proliferation method described above (method I or II) or the proliferation method described in Non-Patent Document 1. Are cultured in the medium (A) and the medium (B) and tested for the presence or absence of proliferation of spermatogonial stem cells, so that the development (growth) stage or age of a male animal containing the spermatogonial stem cells in each differentiation stage described above Can be easily determined by those skilled in the art.

一態様において、雄性動物の精巣の組織切片を顕微鏡下観察し(例えばInt. J. Androl., vol. 4, p. 475-493(1981) 、Cell Tiss. Res., vol. 154, p. 443-470(1974) などに記載の方法による)、そこに含まれる精原幹細胞の組織学的特徴等を指標として、精原幹細胞が上述のいずれの分化段階にあるかを判別することが出来る。
組織学的には、精原幹細胞は、雄性動物の出生前〜新生時期には精細管の管腔に存在しており、この時期の精原幹細胞を雄性生殖細胞(gonocyte)という。その後、雄性生殖細胞(gonocyte)は精細管の基底膜へ移動し、該基底膜と接触し、精原細胞へと分化し、精子形成を開始する。
ここで、精原幹細胞が精細管の管腔に存在している分化段階にあることを指標として、該細胞が上記分化段階(A)にあるとし得る。
また、精原幹細胞が精細管の基底膜に接触している分化段階にあることを指標として、該細胞が上記分化段階(B)にあるとし得る。
In one embodiment, a testis tissue section of a male animal is observed under a microscope (see, for example, Int. J. Androl., Vol. 4, p. 475-493 (1981), Cell Tiss. Res., Vol. 154, p. 443-470 (1974) etc.), and the histological characteristics of the spermatogonial stem cells contained therein can be used as an index to determine which differentiation stage the spermatogonial stem cells are in .
Histologically, spermatogonial stem cells are present in the lumen of the seminiferous tubule before and after the birth of male animals, and the spermatogonial stem cells at this time are called male gonocytes. Thereafter, male gonocytes move to the basement membrane of the seminiferous tubule, come into contact with the basement membrane, differentiate into spermatogonia, and initiate spermatogenesis.
Here, the spermatogonial stem cells can be considered to be in the differentiation stage (A) by using as an indicator that the spermatogonial stem cells are in the differentiation stage existing in the lumen of the seminiferous tubule.
Moreover, it can be said that the spermatogonial stem cell is in the differentiation stage (B), using as an index the differentiation stage in which the spermatogonial stem cell is in contact with the basement membrane of the seminiferous tubule.

即ち、精原幹細胞が雄性生殖細胞(gonocyte)であることを指標として、該細胞が上記分化段階(A)にあるとし得る。
また、精原幹細胞が精原細胞であることを指標として、該細胞が上記分化段階(B)にあるとし得る。
That is, it can be assumed that the spermatogonial stem cell is in the differentiation stage (A) with the index that the spermatogonial stem cell is a male gonocyte.
In addition, it can be assumed that the spermatogonial stem cell is in the differentiation stage (B), using the spermatogonial stem cell as an index.

より具体的には、上記分化段階(A)にある精原幹細胞として、例えばマウスでは出生後4〜6日(例えば4日)、ラットでは出生後4〜6日(例えば4日)より前の分化段階にある精原幹細胞を挙げることができる。
また、上記分化段階(B)にある精原幹細胞として、上述の時期以降の分化段階にある精原幹細胞を挙げることができる。
More specifically, the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) are, for example, 4 to 6 days (for example, 4 days) after birth in mice and 4 to 6 days (for example, 4 days) after birth in rats. Mention may be made of spermatogonial stem cells in the differentiation stage.
Examples of the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) include spermatogonial stem cells in the differentiation stage after the above-mentioned period.

本発明の増殖方法(方法I又はII)においては、上述の分化段階(A)、(B)いずれの分化段階の精原幹細胞を用いることも可能である。
本発明の増殖方法に供され得る上記分化段階(A)あるいは(B)にある精原幹細胞は、それぞれ上述の指標等に基づいて、方法Iに記載の方法等によって当該精原幹細胞を含む雄性動物の精巣より、上記方法により精巣細胞を採取することにより、該精原幹細胞を含む細胞集団として得ることが出来る。
In the proliferation method (Method I or II) of the present invention, spermatogonial stem cells in any of the differentiation stages (A) and (B) described above can be used.
The spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) or (B) that can be subjected to the proliferation method of the present invention are males containing the spermatogonial stem cells by the method described in Method I based on the above-described indicators and the like, respectively. By collecting testicular cells from the testis of an animal by the above method, a cell population containing the spermatogonial stem cells can be obtained.

ここで、「上記分化段階(A)(あるいは(B))にある精原幹細胞を含む精巣」とは、含まれる精原幹細胞のうち、少なくとも10%、好ましくは50%以上、より好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上、最も好ましくは100%が上記分化段階(A)(あるいは(B))にある精原幹細胞である精巣をいう。   Here, “the testis containing spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) (or (B))” means at least 10%, preferably 50% or more, more preferably 80% of the spermatogonial stem cells contained. % Or more, more preferably 90% or more, and most preferably 100% is a testis which is a spermatogonial stem cell in the differentiation stage (A) (or (B)).

また、上記分化段階(B)にある精原幹細胞は、上記分化段階(A)にある精原幹細胞を、GDNFレセプター作動性化合物及びLIFを含む培地中で培養することにより得ることが出来る。   The spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) can be obtained by culturing the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) in a medium containing a GDNF receptor agonist compound and LIF.

該分化段階(A)にある精原幹細胞を培養し、上記分化段階(B)にある精原幹細胞を得る際の培養条件は、以下の点を除き、上述の本発明の増殖方法(方法I又はII)、或いは非特許文献1に記載された方法における培養条件と同様である。
(1)培地がGDNFレセプター作動性化合物及びLIFを含むこと。
(2)培養期間が1〜30日間程度で十分であること。
The culture conditions for culturing the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) and obtaining the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) are the above-described proliferation method (method I) of the present invention except for the following points. Or II), or the culture conditions in the method described in Non-Patent Document 1.
(1) The medium contains a GDNF receptor agonist compound and LIF.
(2) A culture period of about 1 to 30 days is sufficient.

該方法により得られた精原幹細胞が、上記分化段階(B)にあるか否かは、上述の培養方法によって、該細胞を実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地中で培養し、精原幹細胞の増殖の有無を試験することで、当業者であれば容易に判定することができる。   Whether or not the spermatogonial stem cells obtained by the method are in the differentiation stage (B) is determined according to the above-described culture method, by using only the GDNF receptor agonist compound as a growth factor of spermatogonial stem cells. A person skilled in the art can easily determine whether or not the spermatogonial stem cells have been grown by culturing in a medium containing

本発明の増殖方法(方法I又はII)において、GDNFレセプター作動性化合物依存的に精原幹細胞を増殖させる場合、上記分化段階(A)にある精原幹細胞を用いるときには、培地はLIFを含むことが好ましい。   In the proliferation method (Method I or II) of the present invention, when spermatogonial stem cells are proliferated in a GDNF receptor agonist-dependent manner, when the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) are used, the medium contains LIF. Is preferred.

また反対に、本発明の増殖方法(方法I又はII)において、GDNFレセプター作動性化合物依存的に精原幹細胞を増殖させる場合、上記分化段階(B)にある精原幹細胞を用いるときには、培地はLIFを含まなくてもよい。
LIFを含まない培地とは、実質的にLIFを含まない培地、即ちLIFを精原幹細胞の増殖を補助し得る濃度では含まない培地をいう。
On the other hand, in the proliferation method (Method I or II) of the present invention, when spermatogonial stem cells are proliferated in a GDNF receptor agonist-dependent manner, when the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) are used, the medium is The LIF may not be included.
A medium not containing LIF refers to a medium that does not substantially contain LIF, that is, a medium that does not contain LIF at a concentration capable of assisting the growth of spermatogonial stem cells.

また本発明の増殖方法(方法I又はII)において、GDNFレセプター作動性化合物依存的に精原幹細胞を増殖させる場合、上記分化段階(B)にある精原幹細胞を用いるときには、培地は実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地であってもよい。   In the proliferation method (Method I or II) of the present invention, when spermatogonial stem cells are proliferated in a GDNF receptor agonist compound-dependent manner, when the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) are used, the medium is substantially A medium containing only a GDNF receptor agonist compound as a growth cofactor for spermatogonial stem cells may be used.

上記分化段階(B)にある精原幹細胞を、本発明の増殖方法(方法I又はII)に従って、GDNFレセプター作動性化合物を含む培地中で培養することにより増殖させた結果として得られる新たな精原幹細胞も分化段階(B)を維持している。   A new spermatogonia obtained as a result of growing the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) by culturing them in a medium containing a GDNF receptor agonist compound according to the proliferation method (Method I or II) of the present invention. Progenitor stem cells also maintain the differentiation stage (B).

本発明の増殖方法(方法I又はII)において、特に、上記分化段階(B)にある精原幹細胞を用いた場合、培養の安定がフィーダー細胞又は血清に依存せず、且つLIFにも依存しない、極めて安定で、効率的で、操作性がよく且つ経済的な培養を達成することが出来る。   In the proliferation method (Method I or II) of the present invention, particularly when spermatogonial stem cells in the differentiation stage (B) are used, the culture stability does not depend on feeder cells or serum, and does not depend on LIF. Very stable, efficient, operable and economical culture can be achieved.

4.増殖された精原幹細胞に由来する精子、胚、非ヒト子孫等の製造方法
本発明の増殖方法(方法I又はII)によって増殖された精原幹細胞は、精原幹細胞としての能力を高い効率で維持しているので、該細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植することにより、該移植された細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物を製造することが出来る。移植された精原幹細胞は、精細管内において増殖し、精子形成コロニーを形成する。
4). Method for producing sperm, embryo, non-human progeny, etc. derived from the proliferated spermatogonial stem cell The spermatogonial stem cell proliferated by the proliferating method of the present invention (method I or II) has a high efficiency as a spermatogonial stem cell. Therefore, a non-human animal that forms sperm derived from the transplanted cell can be produced by transplanting the cell into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal. The transplanted spermatogonial stem cells grow in the seminiferous tubule and form a spermatogenic colony.

不妊非ヒト動物としては、ブスルファン等の抗癌剤投与によって不妊化された非ヒト雄性動物や、遺伝的に精子形成能力を欠損している非ヒト雄性動物(例えばWマウスなど)等が挙げられる(非特許文献1、Proc Natl Acad Sci USA, vol. 91, No. 24, p. 11298-11302, 1994等を参照)。   Examples of infertile non-human animals include non-human male animals sterilized by administration of anticancer agents such as busulfan, and non-human male animals (eg, W mice) that are genetically deficient in spermatogenic ability. (See Patent Document 1, Proc Natl Acad Sci USA, vol. 91, No. 24, p. 11298-11302, 1994).

移植された精原幹細胞を高い効率で生着させる観点から、該不妊非ヒト動物の動物種は、移植される精原幹細胞の動物種と同一であることが好ましい。また、該不妊非ヒト動物の系統も、移植される精原幹細胞の系統と同一であることが更に好ましい。   From the viewpoint of engrafting the transplanted spermatogonial stem cells with high efficiency, the animal species of the infertile non-human animal is preferably the same as the animal species of the spermatogonial stem cell to be transplanted. Further, it is more preferable that the infertile non-human animal strain is the same as the transplanted spermatogonial stem cell strain.

動物種及び/又は系統が不妊非ヒト動物と移植される精原幹細胞との間で異なっている場合は、移植された細胞が拒絶される可能性を減弱する目的で、不妊非ヒト動物は免疫不全動物であることが好ましい。
該免疫不全動物としては、遺伝的に免疫機能を欠損している非ヒト動物(例えばヌードマウス等)や、T細胞等の免疫担当細胞の細胞表面抗原(例えばCD4等)に対する抗体を投与すること等により免疫寛容を誘導した非ヒト動物等が挙げられる。
If the animal species and / or lineage is different between infertile non-human animals and transplanted spermatogonial stem cells, the infertile non-human animals are immune in order to reduce the possibility of transplanted cells being rejected. A deficient animal is preferred.
Examples of the immunodeficient animal include administration of an antibody against a cell surface antigen (eg, CD4) of a non-human animal (eg, a nude mouse) that is genetically deficient in immune function or an immunocompetent cell such as a T cell. Non-human animals in which immune tolerance has been induced by such as.

また、上述の方法によって得られた、移植された精原幹細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物から精子を採取することにより、本発明の増殖方法(方法I又はII)によって増殖された精原幹細胞由来の精子を製造することが出来る。   In addition, the spermatozoa proliferated by the proliferation method (method I or II) of the present invention by collecting spermatozoa from non-human animals that form spermatozoa derived from transplanted spermatogonial stem cells obtained by the above-described method. Progenitor stem cell-derived sperm can be produced.

更に、上述の方法により得られた精子を卵に受精させ、胚を得ることにより、本発明の増殖方法(方法I又はII)によって増殖された精原幹細胞由来の胚を製造することが出来る。
卵とは精子が受精可能な雌性配偶子をいう。卵としては、例えば、卵細胞、卵母細胞等が挙げられる。
精子と卵の受精は、顕微受精、IVF等の周知の方法により行うことができる。
Furthermore, the spermatogonial stem cell-derived embryo propagated by the proliferation method (Method I or II) of the present invention can be produced by fertilizing the sperm obtained by the above-described method into an egg and obtaining an embryo.
An egg is a female gamete that can be fertilized by a sperm. Examples of eggs include egg cells and oocytes.
Fertilization of sperm and eggs can be performed by well-known methods such as microinsemination and IVF.

また、上述の方法により得られた胚を、宿主雌動物の子宮又は卵管に移入し、非ヒト子孫を得ることにより、本発明の増殖方法(方法I又はII)によって増殖された精原幹細胞由来の非ヒト子孫を製造することが出来る。   In addition, the spermatogonial stem cells propagated by the proliferation method (Method I or II) of the present invention by transferring the embryo obtained by the above-described method into the uterus or fallopian tube of a host female animal to obtain non-human offspring. Non-human progeny of origin can be produced.

宿主雌動物は、特に限定されないが、好ましくは偽妊娠動物である。偽妊娠動物は、正常性周期の雌動物を、精管結紮などにより去勢した雄動物と交配することにより得ることができる。
胚が移入された宿主雌動物は、妊娠し、本発明の増殖方法(方法I又はII)によって増殖された精原幹細胞由来の非ヒト子孫を出産する。
The host female animal is not particularly limited, but is preferably a pseudopregnant animal. A pseudopregnant animal can be obtained by mating a female animal having a normal cycle with a male animal castrated by vagina ligation or the like.
The host female animal into which the embryo has been transferred becomes pregnant and gives birth to non-human progeny derived from spermatogonial stem cells that have been propagated by the propagation method of the present invention (Method I or II).

また、上述の方法により得られた、移植された精原幹細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物と雌とを自然交配し、非ヒト子孫を得ることによっても、本発明の増殖方法(方法I又はII)によって増殖された精原幹細胞に由来する非ヒト子孫を製造することが出来る。
該自然交配に用いられる雌は、通常、野生型雌動物である。
The proliferation method (method) of the present invention can also be obtained by naturally mating a non-human animal that forms a sperm derived from a transplanted spermatogonial stem cell obtained by the above-described method with a female to obtain a non-human offspring. Non-human progeny derived from spermatogonial stem cells grown by I or II) can be produced.
The female used for the natural mating is usually a wild type female animal.

本発明の増殖方法(方法I又はII)を用いれば、精原幹細胞としての能力を維持した状態で長期間にわたって、安定に、精原幹細胞を増殖させることが可能であるので、自体公知の方法で、本発明の増殖方法により増殖された精原幹細胞の遺伝子を改変し、例えば、特定の外来遺伝子が導入された精原幹細胞や、特定の遺伝子を欠損した精原幹細胞等の遺伝子改変精原幹細胞を製造することができる。   By using the proliferation method (Method I or II) of the present invention, it is possible to stably proliferate spermatogonial stem cells over a long period of time while maintaining the ability as spermatogonial stem cells. The gene of a spermatogonial stem cell proliferated by the proliferation method of the present invention is modified, for example, a spermatogonial stem cell into which a specific foreign gene has been introduced, a spermatogonial stem cell lacking a specific gene, etc. Stem cells can be produced.

精原幹細胞への遺伝子導入の方法としては、例えば、特定の遺伝子が機能的に発現できるように構築されたベクターを精原幹細胞に導入する。ベクターとしては、プラスミドベクター、ウイルスベクター等を用いることができる。また、ウイルスベクターとしては、レトロウイルス、アデノウイルス、センチウイルス、ヘルペスウイルス、アデノ随伴ウイルス、パルボウイルス、セムリキ森林ウイルス、ワクシニアウイルス等が挙げられる。   As a method for introducing a gene into a spermatogonial stem cell, for example, a vector constructed so that a specific gene can be functionally expressed is introduced into a spermatogonial stem cell. As the vector, a plasmid vector, a viral vector, or the like can be used. Examples of viral vectors include retrovirus, adenovirus, centivirus, herpes virus, adeno-associated virus, parvovirus, Semliki Forest virus, vaccinia virus and the like.

ベクターを精原幹細胞に導入する方法としては、例えば、リン酸カルシウム法、DEAEデキストラン法、エレクトロポレーション法、又はリポフェクション法等の一般的な遺伝子導入法が挙げられる。ウイルスをベクターに用いる場合には、上述の一般的な遺伝子導入法によりウイルスのゲノムを細胞に導入してもよいし、ウイルス粒子を、細胞へ感染させることによっても、該ウイルスのゲノムを細胞に導入することができる。   Examples of the method for introducing a vector into spermatogonial stem cells include general gene introduction methods such as the calcium phosphate method, the DEAE dextran method, the electroporation method, and the lipofection method. When a virus is used as a vector, the virus genome may be introduced into the cell by the general gene transfer method described above, or the virus genome may be introduced into the cell by infecting the cell with a virus particle. Can be introduced.

また、本発明の増殖方法(方法I又はII)を用いれば、外来遺伝子が安定に導入された安定な遺伝子改変精原幹細胞を選択することが出来る。例えば、ベクターと同時にマーカー遺伝子を細胞へ導入し、マーカー遺伝子の性質に応じた方法で細胞を培養すればよい。例えば、マーカー遺伝子が、宿主細胞に致死活性を示す選抜薬剤に対する薬剤耐性を付与する遺伝子である場合には、該薬剤を添加した培地を用いて、ベクターが導入された細胞を培養すれば良い。薬剤耐性付与遺伝子と選抜薬剤の組み合わせとしては、例えば、ネオマイシン耐性付与遺伝子とネオマイシンとの組み合わせ、ハイグロマイシン耐性付与遺伝子とハイグロマイシンとの組み合わせ、ブラストサイジンS耐性付与遺伝子とブラストサイジンSとの組み合わせなどをあげることができる。   Further, by using the growth method (Method I or II) of the present invention, stable genetically modified spermatogonial stem cells into which a foreign gene has been stably introduced can be selected. For example, a marker gene may be introduced into a cell simultaneously with a vector, and the cell may be cultured by a method according to the nature of the marker gene. For example, when the marker gene is a gene that confers drug resistance to a selected drug exhibiting lethal activity on the host cell, the cell into which the vector has been introduced may be cultured using a medium containing the drug. Examples of combinations of a drug resistance-conferring gene and a selective drug include, for example, a combination of a neomycin resistance-conferring gene and neomycin, a combination of a hygromycin resistance-conferring gene and hygromycin, and a blasticidin S resistance-conferring gene and blasticidin S. Combinations can be given.

また、同様の方法を用いて、特定の遺伝子を欠損した精原幹細胞を得ることも可能である。特定の遺伝子を欠損した精原幹細胞を得る方法としては、例えばターゲッティングベクターを用いた相同的組換え(ジーンターゲッティング法)が挙げられる。即ち、特定の遺伝子の染色体DNAを単離し、そのエキソン部分にネオマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子を代表とする薬剤耐性遺伝子、あるいはlacZ(β−ガラクトシダーゼ遺伝子)、cat(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子)を代表とするレポーター遺伝子等を挿入することによりエキソンの機能を破壊するか、あるいはエキソン間のイントロン部分に遺伝子の転写を終結させるDNA配列(例えば、polyA付加シグナルなど)を挿入し、完全なメッセンジャーRNAを合成できなくすること等によって、結果的に遺伝子を破壊するように構築したDNA配列を有するDNA鎖(ターゲッティングベクター)を、相同組換え法により精原幹細胞の染色体に導入し、得られた細胞について当該特定の遺伝子のDNA上あるいはその近傍のDNA配列をプローブとしたサザンハイブリダイゼーション解析あるいはターゲッティングベクター上のDNA配列とターゲッティングベクター作製に使用した特定の遺伝子のDNA以外の近傍領域のDNA配列をプライマーとしたPCR法により解析し、特定の遺伝子を欠損した精原幹細胞を選択することにより得ることができる。或いは、組織特異的又は発達段階特異的な様式で特定の遺伝子を欠失させるCre−loxP系等を用いてもよい(Marth, J.D. (1996) Clin.Invest. 97:1999−2002; Wagner, K.U. ら (1997) Nucleic Acids Res. 25:4323−43 30)。   It is also possible to obtain spermatogonial stem cells lacking a specific gene using the same method. Examples of a method for obtaining spermatogonial stem cells lacking a specific gene include homologous recombination (gene targeting method) using a targeting vector. That is, a chromosomal DNA of a specific gene is isolated and a neomycin resistance gene, a drug resistance gene typified by a hygromycin resistance gene, or lacZ (β-galactosidase gene) or cat (chloramphenicol acetyltransferase gene) ) Is inserted into the intron part between exons to insert a DNA sequence that terminates gene transcription (eg, polyA addition signal, etc.) Obtained by introducing a DNA strand (targeting vector) having a DNA sequence constructed so as to result in gene disruption by making it impossible to synthesize messenger RNA into the chromosome of spermatogonial stem cells by homologous recombination. The cell PCR using Southern hybridization analysis using the DNA sequence of or near the DNA of the gene as a probe, or the DNA sequence of the targeting vector other than the DNA sequence of the specific gene used for the targeting vector and the targeting vector. It can be obtained by analyzing by the method and selecting spermatogonial stem cells lacking a specific gene. Alternatively, a Cre-loxP system or the like that deletes a specific gene in a tissue-specific or developmental stage-specific manner may be used (Marth, JD (1996) Clin. Invest. 97: 1999-2002; Wagner, KU et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25: 4323-43 30).

このようにして得られた、遺伝子改変精原幹細胞を用いて、上述と同様の方法によって、遺伝子改変精原幹細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物、遺伝子改変精原幹細胞に由来する精子(遺伝子改変精子)、遺伝子改変精原幹細胞に由来する胚(遺伝子改変胚)、遺伝子改変精原幹細胞に由来する非ヒト子孫(遺伝子改変非ヒト子孫あるいは遺伝子改変非ヒト動物)等を製造することが出来る。   Using the genetically modified spermatogonial stem cells obtained in this manner, the same method as described above, non-human animals that form sperm derived from genetically modified spermatogonial stem cells, sperm derived from genetically modified spermatogonial stem cells ( Genetically modified sperm), embryos derived from genetically modified spermatogonial stem cells (gene modified embryos), non-human progeny derived from genetically modified spermatogonial stem cells (genetically modified non-human progeny or genetically modified non-human animals), etc. I can do it.

また、本発明の増殖方法(方法I又はII)、該方法により増殖された精原幹細胞は、雄の不妊治療に有用である。   The proliferation method (Method I or II) of the present invention and the spermatogonial stem cells grown by the method are useful for the treatment of male infertility.

例えば、不妊患者の精巣からバイオプシーで精原幹細胞を採取し、本発明の増殖方法(方法I又はII)によって試験管中で培養させる。そして、当該不妊患者の精細管中に増殖した精原幹細胞を注入(マイクロインジェクション)して、患者の精巣の精細管の中に培養細胞由来の精子形成を起させるという手法によって、実施することができる。この手法は、例えば、化学療法や放射線治療によって不妊になった場合に、特に効果的である。
このように、上記精原幹細胞は雄性動物の不妊治療に利用可能であるため、上記精原幹細胞を含む特に男性を対象とした不妊治療剤も本発明の範囲内である。
For example, spermatogonial stem cells are collected by biopsy from the testes of infertile patients and cultured in a test tube by the proliferation method (Method I or II) of the present invention. Then, the spermatogonial stem cells proliferated in the seminiferous tubules of the infertile patient are injected (microinjection), and the spermatogenesis derived from the cultured cells is caused to occur in the seminiferous tubules of the patient's testis. it can. This technique is particularly effective when infertility is caused by, for example, chemotherapy or radiotherapy.
Thus, since the said spermatogonial stem cell can be utilized for the infertility treatment of a male animal, the fertility treatment agent especially for males containing the said spermatogonial stem cell is also within the scope of the present invention.

また、本発明の増殖方法(方法I又はII)、該方法により増殖された精原幹細胞は、生殖細胞レベルにおける遺伝子治療に有用である。   In addition, the proliferation method (Method I or II) of the present invention and the spermatogonial stem cells grown by the method are useful for gene therapy at the germ cell level.

例えば、特定の遺伝子に変異を有する患者から、バイオプシーで精原幹細胞を採取し、本発明の増殖方法(方法I又はII)によって試験管中で培養させる。そして、上述の遺伝子改変方法等により、該変異遺伝子を正常に機能する遺伝子と置換した精原幹細胞を作製し、その変異が子孫に伝わらないようにするという治療方法である。このような治療方法においても、精原幹細胞の維持および増殖が必要となるが、この場合に、本発明の増殖方法(方法I又はII)を有効に利用することができる。   For example, spermatogonial stem cells are collected by biopsy from a patient having a mutation in a specific gene and cultured in a test tube by the growth method of the present invention (Method I or II). Then, a spermatogonial stem cell in which the mutated gene is replaced with a gene that functions normally by the above-described gene modification method or the like is prepared, and the mutation is prevented from being transmitted to offspring. Such a treatment method also requires the maintenance and proliferation of spermatogonial stem cells. In this case, the proliferation method (Method I or II) of the present invention can be used effectively.

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited at all by the Example shown below.

(実施例1)
〔1〕材料及び方法
(1)動物
GS細胞はDBA/2バックグラウンドへかけ合せたトランスジェニックマウス系統C57BL6/Tg14(act-EGFP-OsbY01)(Greenと呼ぶ)(大阪大学の岡部博士より提供された)から現存プロトコール(Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616)に従って樹立された。減数分裂後にEGFP発現のレベルは徐々に減弱するが、当該マウスの精原細胞及び精母細胞(spermatocyte)は、EGFP遺伝子を発現する(Okabe M, Ikawa M, Kominami K, Nakanishi T, Nishimune Y. ‘Green mice’ as a source of ubiquitous green cells. FEBS Lett 1997; 407: 313-319)。従って、移植後においてドナー細胞は容易に見分けられる。本実施例において用いられた全てのGS細胞は0乃至2日齢の新生マウスに由来した。
無フィーダー培養のために、完全に樹立されたGS細胞が、ラミニンコートプレート上で培養された。ラミニンコートプレートは、培養ディッシュを20μg/mlの濃度でラミニン(BD Biosciences)を含むPBSにより37℃で一晩処理した後、該溶液を除去し、PBSで2回洗浄することにより調製した。
基礎培養培地は、StemPro サプリメント(Invitrogen)、25μg/ml インシュリン、100μg/ml トランスフェリン、60μM プトレシン、30nM セレン酸ナトリウム、6mg/ml D−(+)−グルコース、30μg/ml ピルビン酸、1μl/ml DL−乳酸(Sigma)、5mg/ml ウシアルブミン(ICN Biomedicals)、2mM L−グルタミン、5×10−5M 2−メルカプトエタノール、MEMビタミン溶液(Invitrogen)、MEM非必須アミノ酸溶液(Invitrogen)、10−4M アスコルビン酸、10μg/ml d−ビオチン、30ng/ml β−エストラジオール、及び60ng/ml プロゲステロン(Sigma)が補充されたStemPro-34 SFM(Invitrogen)であった。使用した増殖補助因子は、20ng/ml マウスEGF(BD Biosciences)、10ng/ml ヒトbFGF(BD Biosciences)、10 U/ml ESGRO(マウス白血病抑制因子:LIF、Invitrogen)、及び10ng/ml 組換えラットGDNF(R&D Systems)であった。増殖補助因子は必要に応じて加えられた。MEF馴化培地は既述の通り調製された(Xu C, Inokuma MS, Denham J, Golds K, Kundu P, Gold JD, Carpenter MK. Feeder-free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 2001; 19: 971-974)。血清補充培地はFCS(JRH Biosciences)を無血清培地へ加えることにより調製された。MEF上での無血清培養実験においては、基礎培養培地にB27(Invitrogen) 20μl/mlが必要とされる増殖補助因子と共に培地に補充された。
細胞は5%の二酸化炭素を含む空気中で、37℃にて維持された。
Example 1
[1] Materials and Methods (1) Animals GS cells are transgenic mouse strain C57BL6 / Tg14 (act-EGFP-OsbY01) (referred to as Green) crossed to DBA / 2 background (provided by Dr. Okabe, Osaka University) From existing protocols (Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69 : 612-616). Although the level of EGFP expression gradually decreases after meiosis, the spermatogonia and spermatocytes of the mouse express the EGFP gene (Okabe M, Ikawa M, Kominami K, Nakanishi T, Nishimune Y. 'Green mice' as a source of ubiquitous green cells. FEBS Lett 1997; 407: 313-319). Thus, donor cells are easily distinguished after transplantation. All GS cells used in this example were derived from 0-2 day old newborn mice.
For feeder-free culture, fully established GS cells were cultured on laminin-coated plates. Laminin-coated plates were prepared by treating culture dishes with PBS containing laminin (BD Biosciences) at a concentration of 20 μg / ml overnight at 37 ° C., then removing the solution and washing twice with PBS.
The basal culture medium was StemPro supplement (Invitrogen), 25 μg / ml insulin, 100 μg / ml transferrin, 60 μM putrescine, 30 nM sodium selenate, 6 mg / ml D-(+)-glucose, 30 μg / ml pyruvic acid, 1 μl / ml DL Lactic acid (Sigma), 5 mg / ml bovine albumin (ICN Biomedicals), 2 mM L-glutamine, 5 × 10 −5 M 2-mercaptoethanol, MEM vitamin solution (Invitrogen), MEM non-essential amino acid solution (Invitrogen), 10 StemPro-34 SFM (Invitrogen) supplemented with 4 M ascorbic acid, 10 μg / ml d-biotin, 30 ng / ml β-estradiol, and 60 ng / ml progesterone (Sigma). The growth cofactors used were 20 ng / ml mouse EGF (BD Biosciences), 10 ng / ml human bFGF (BD Biosciences), 10 3 U / ml ESGRO (mouse leukemia inhibitory factor: LIF, Invitrogen), and 10 ng / ml recombination. Rat GDNF (R & D Systems). Growth cofactors were added as needed. MEF conditioned medium was prepared as previously described (Xu C, Inokuma MS, Denham J, Golds K, Kundu P, Gold JD, Carpenter MK. Feeder-free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 2001; 19: 971-974). Serum supplemented media was prepared by adding FCS (JRH Biosciences) to serum free media. In serum-free culture experiments on MEF, the medium was supplemented with the required growth cofactors for B27 (Invitrogen) 20 μl / ml in the basal culture medium.
The cells were maintained at 37 ° C. in air containing 5% carbon dioxide.

(2)抗体及び染色
使用された一次抗体は、ラット抗EpCAM(G8.8)、マウス抗SSEA-1(MC-480)(発生研究ハイブリドーマバンク、アイオワ大学)、ラット抗ヒトα6−インテグリン(CD49f)(GoH3)、ビオチン化ハムスター抗ラットβ1−インテグリン(CD29)(Ha2/5)、ビオチン化ラット抗CD9抗原(KMC8)、アロフィコシアニン(APC)-接合ラット抗マウスc-kit(CD117)(2B8)(BD Biosciences)であった。APC-接合ヤギ抗ラットIgG(Cedarlane Laboratories)、APC-接合ストレプトアビジン(BD Biosciences)、及びAlexa Fluor 633-接合ヤギ抗マウスIgM(Molecular Probes)が、二次抗体として使用された。細胞染色技術については既述の通り(Shinohara T, Avarbock MR, Brinster RL. β1- and α6-integrin are surface markers on mouse spermatogonial stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 5504-5509)。細胞はFACS-Caliburシステムを用いて解析され、10,000イベントが集められた(BD Biosciences)。
(2) Antibody and staining The primary antibodies used were rat anti-EpCAM (G8.8), mouse anti-SSEA-1 (MC-480) (Developmental Research Hybridoma Bank, University of Iowa), rat anti-human α6-integrin (CD49f). ) (GoH3), biotinylated hamster anti-rat β1-integrin (CD29) (Ha2 / 5), biotinylated rat anti-CD9 antigen (KMC8), allophycocyanin (APC) -conjugated rat anti-mouse c-kit (CD117) (2B8 ) (BD Biosciences). APC-conjugated goat anti-rat IgG (Cedarlane Laboratories), APC-conjugated streptavidin (BD Biosciences), and Alexa Fluor 633-conjugated goat anti-mouse IgM (Molecular Probes) were used as secondary antibodies. The cell staining technique is as described above (Shinohara T, Avarbock MR, Brinster RL. Β1- and α6-integrin are surface markers on mouse spermatogonial stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 5504-5509). Cells were analyzed using a FACS-Calibur system and 10,000 events were collected (BD Biosciences).

(3)マーカー遺伝子発現の解析
全RNAがTrizol(Invitrogen)を用いて単離された。RT‐PCRのためにfirst−strand cDNAがSuperscriptTMII(RNase H- 逆転写酵素、Invitrogen)により合成され、PCRがrTaq(Takara)を用いて行われた。Oct-4、Rex-1、neurogenin3(ngn3)、c-ret、Mvh、Fragilis及びStellaのためのRT‐PCRは特異的プライマーを用いて、既述の通り行われた(Keller G, Kennedy M, Papayannopoulou T, Wiles MV. Hematopoietic commitment during embryonic stem cell differentiation in culture. Mol Cell Biol 1993; 13: 473-486、Feng L-X, Chen Y, Dettin L, Reijo Pera RA, Herr JC, Goldberg E, Dym M. Generation and in vitro differentiation of a spermatogonial cell line. Science 2002; 297: 392-395、Goolsby J, Marty MC, Heletz D, Chiappelli J, Tashko G, Yarnell D, Fishman PS, Dhib-Jalbut S, Bever Jr CT, Trisler D. Hematopoietic progenitors express neural genes. Proc Natl Acad Sci USA 2003; 100: 14926-14931、Yoshida S, Takakura A, Ohbo K, Abe K, Wakabayashi J, Yamamoto M, Suda T, Nabeshima Y. Neurogenin3 delineates the earliest stages of spermatogenesis in the mouse testis. Dev Biol 2004; 269: 447-458、Toyooka Y, Tsunekawa N, Akasu R, Noce T. Embryonic stem cells can form germ cells in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 2003; 100: 11457-11462)。
(3) Analysis of marker gene expression Total RNA was isolated using Trizol (Invitrogen). First-strand cDNA for RT-PCR was synthesized by Superscript II (RNase H - reverse transcriptase, Invitrogen) and PCR was performed using rTaq (Takara). RT-PCR for Oct-4, Rex-1, neurogenin3 (ngn3), c-ret, Mvh, Fragilis and Stella was performed as described (Keller G, Kennedy M, Papayannopoulou T, Wiles MV. Hematopoietic commitment during embryonic stem cell differentiation in culture.Mole Cell Biol 1993; 13: 473-486, Feng LX, Chen Y, Dettin L, Reijo Pera RA, Herr JC, Goldberg E, Dym M. Generation and in vitro differentiation of a spermatogonial cell line. Science 2002; 297: 392-395, Goolsby J, Marty MC, Heletz D, Chiappelli J, Tashko G, Yarnell D, Fishman PS, Dhib-Jalbut S, Bever Jr CT, Trisler D. Hematopoietic progenitors express neural genes.Proc Natl Acad Sci USA 2003; 100: 14926-14931, Yoshida S, Takakura A, Ohbo K, Abe K, Wakabayashi J, Yamamoto M, Suda T, Nabeshima Y. Neurogenin3 delineates the earliest stages of spermatogenesis in the mouse testis. Dev Biol 2004; 269: 447-458, Toyooka Y, Tsunekawa N, Akasu R, Noce T. Embryonic stem cells can form germ cells in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 2003; 100: 11457-11462).

(4)移植及び解析
およそ5μlのドナー細胞懸濁液がWBB6F1-W/Wv(Wと呼ぶ;Japan SLCより購入した)レシピエント精巣の精細管内へ輸出管を通して注入された(Silvers WK. Dominant spotting, Patch, and Rump-White. In: Silvers WK (ed.), The Coat Colors of Mice, New York: Springer; 1979: 206-223、Ogawa T, Arechaga JM, Avarbock MR, Brinster RL. Transplantation of testis germinal cells into mouse seminiferous tubules. Int J Dev Biol 1997; 41: 111-122)。各レシピエントの精巣では、注入物が細管の75〜80%を占めた。レシピエントマウスに対して50μgの抗CD4抗体(GK1.5)が、移植から0、2、4日後に腹腔内に投与され、異質遺伝的なドナー細胞に対する寛容が誘導された(Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki, N, Inoue K, Ogura A, Toyokuni S, Honjo T, Shinohara T. Allogeneic offspring produced by male germ line stem cell transplantation into infertile mouse testis. Biol Reprod 2003; 68: 167-173)。
コロニーをカウントするために、レシピエントマウス精巣は、ドナー細胞移植後2ヶ月で回収されUV光下にて蛍光を観察することにより解析された(Okabe M, Ikawa M, Kominami K, Nakanishi T, Nishimune Y. ‘Green mice’ as a source of ubiquitous green cells. FEBS Lett 1997; 407: 313-319)。宿主精巣細胞は内在性の蛍光を有さないので、ドナー生殖細胞は特異的に見分けられた。生殖細胞のクラスターは、細管の全周囲を占め、少なくとも0.1mmの長さを有する場合に、コロニーと定義された(Nagano M, Avarbock M R, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436)。全ての動物実験のプロトコルは、京都大学の動物保護および使用制度委員会によって承認されたものである。
(4) Transplantation and analysis Approximately 5 μl of donor cell suspension was injected through the export tube into the seminiferous tubule of the recipient testis (referred to as WBB6F1-W / W v, purchased from Japan SLC) (Silvers WK. Dominant spotting, Patch, and Rump-White.In: Silvers WK (ed.), The Coat Colors of Mice, New York: Springer; 1979: 206-223, Ogawa T, Arechaga JM, Avarbock MR, Brinster RL.Transplantation of testis germinal cells into mouse seminiferous tubules. Int J Dev Biol 1997; 41: 111-122). In each recipient's testis, the infusion accounted for 75-80% of the tubules. 50 μg of anti-CD4 antibody (GK1.5) was administered intraperitoneally to recipient mice at 0, 2, 4 days after transplantation to induce tolerance to heterogeneous donor cells (Kanatsu-Shinohara M Ogonuki, N, Inoue K, Ogura A, Toyokuni S, Honjo T, Shinohara T. Allogeneic offspring produced by male germ line stem cell transplantation into infertile mouse testis. Biol Reprod 2003; 68: 167-173).
To count colonies, recipient mouse testes were collected 2 months after donor cell transplantation and analyzed by observing fluorescence under UV light (Okabe M, Ikawa M, Kominami K, Nakanishi T, Nishimune). Y. 'Green mice' as a source of ubiquitous green cells. FEBS Lett 1997; 407: 313-319). Donor germ cells were specifically identified because host testis cells do not have intrinsic fluorescence. A germ cell cluster is defined as a colony if it occupies the entire circumference of the tubule and has a length of at least 0.1 mm (Nagano M, Avarbock MR, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436). All animal experiment protocols were approved by the Kyoto University Animal Protection and Use System Committee.

(5)顕微受精
レシピエント精巣の精細管は慎重に解剖され、生殖細胞が機械的に回収された。顕微受精が既述のように行われた(Kimura Y, Yanagimachi R. Intracytoplasmic sperm injection in the mouse. Biol Reprod 1995; 52: 709-720)。24時間培養後に4細胞期に達した胚がday-1偽妊娠ICR雌マウスの卵管に移入された。19.5日目に取り出された生育胎仔は、ICR里親マウスの授乳によって育てられた。
(5) Micro-insemination The seminiferous tubule of the recipient testis was carefully dissected and the germ cells were mechanically recovered. Microinsemination was performed as previously described (Kimura Y, Yanagimachi R. Intracytoplasmic sperm injection in the mouse. Biol Reprod 1995; 52: 709-720). Embryos that reached the 4-cell stage after 24 hours of culture were transferred to the fallopian tubes of day-1 pseudopregnant ICR female mice. Growing fetuses removed on the 19.5th day were raised by lactating ICR foster mice.

〔2〕結果
(1)GS細胞の無血清培養
精原幹細胞の無血清培養系を樹立するために、本願発明者らは初めに、血清がGS細胞を樹立するために必要とされるか否かを試験した(図1A、左上)。精巣細胞が、樹立プロトコル[Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616]に従って新生仔のGreenマウスから調製され、そしてゼラチンコートされたプレートで培養した。培地にEGF、bFGF、LIF、およびGDNFが補充された。血清の非存在下でわずかな細胞がプレートに付着し、その殆どは培地中に浮遊していた。細胞は時折、凝集を形成したが、生殖細胞の明白な増殖は認められなかった。しかし血清の存在下では、細胞のいくらかは次の日までにゼラチンコートされたプレートに付着し、浮遊している細胞を勢いよくピペッティングすることによって回収することができた。これらの細胞は比較的雄性生殖細胞(gonocyte)に富み、さらなる培養のために、新しい培養プレートに移された。これらの細胞を低濃度(0.3乃至2%)の血清中で培養した場合、線維芽細胞性の体細胞は培養開始の2〜3日後までに培養プレート上で増殖を始めた。生殖細胞の大多数が体細胞に付着し、5〜7日目までに生殖細胞コロニーを形成し始めた。対照的に、高濃度(5〜15%)の血清を培地に添加した場合、生殖細胞は体細胞でさらに増殖し、コロニーを形成した。しかしこれらのコロニーは、線維芽細胞の大量の増殖に起因して、最終的に消失した。これらの結果は、GS細胞を樹立するためには培地に血清を添加することが望ましいが、高濃度の血清の存在は生殖細胞コロニーの繁殖を抑制することを示す。
[2] Results (1) Serum-free culture of GS cells In order to establish a serum-free culture system of spermatogonial stem cells, the inventors of the present application first determine whether serum is required to establish GS cells. (Fig. 1A, upper left). Testicular cells have been established by the establishment protocol [Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616] prepared from neonatal Green mice and cultured in gelatin-coated plates. The medium was supplemented with EGF, bFGF, LIF, and GDNF. In the absence of serum, few cells attached to the plate, most of which were suspended in the medium. The cells occasionally formed aggregates, but no obvious germ cell proliferation was observed. However, in the presence of serum, some of the cells attached to the gelatin-coated plate by the next day and could be recovered by vigorously pipetting the floating cells. These cells were relatively rich in gonocytes and were transferred to new culture plates for further culture. When these cells were cultured in low concentrations (0.3-2%) of serum, fibroblastic somatic cells started to grow on the culture plate by 2-3 days after the start of culture. The majority of germ cells attached to somatic cells and began to form germ cell colonies by 5-7 days. In contrast, when high concentrations (5-15%) of serum were added to the medium, germ cells proliferated further on somatic cells and formed colonies. However, these colonies eventually disappeared due to the massive proliferation of fibroblasts. These results indicate that, in order to establish GS cells, it is desirable to add serum to the medium, but the presence of a high concentration of serum suppresses the growth of germ cell colonies.

次に本願発明者らは、樹立されたGS細胞がインビトロ増殖のために血清を必要とするか否かを決定した。EGFP発現GS細胞が、1%血清の存在下で新生仔のGreenマウス精巣から樹立された。培養細胞がコンフルエントになった時に、新しいプレートに継代(×1−1/2希釈)された。培養開始後3〜4週間以内は、度重なる継代に伴いわずかな線維芽細胞性体細胞が存在し、そしてGS細胞はさらなる増殖のためにマイトマイシンC処理MEFに移された。培養開始の63日後、本願発明者らはEGFP発現GS細胞を無血清培養に移した。この培養において本願発明者らは、培地から血清を取り除き、幹細胞増殖を増大させるために培地にB27を補充した。MEFに移す際、GS細胞はMEFに付着し、これらの細胞はGS細胞の特徴的な形態を維持した(図1A、中上)。血清含有培養中のGS細胞と同様に、これらの細胞は無血清条件下で4乃至6日毎に継代された。しかし細胞増殖は無血清条件において、さらに劇的であった;GS細胞は1%血清を含む培地において5日後に約5倍に増殖したが、無血清培地においては、同じ培養期間で12倍まで増殖した。フローサイトメトリー分析は血清の除去に起因して細胞表面マーカー発現において有意な変化を示さなかった:GS細胞は、EpCAM[Anderson R, Schaible K, Heasman J, Wylie CC. Expression of the homophilic adhesion molecule, Ep-CAM, in the mammalian germ line. J Reprod Fertil. 1999; 116: 379-384]、CD9[Kanatsu-Shinohara M, Toyokuni S, Shinohara T. CD9 is a surface marker on mouse and rat male germline stem cells. Biol Reprod 2004; 70: 70-75]、α6−インテグリンおよびβ−1インテグリン[Shinohara T, Avarbock MR, Brinster RL. β1- andα6-integrin are surface markers on mouse spermatogonial stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 5504-5509]を強く発現した;これらの細胞は、c−kit[Yoshinaga K, Nishikawa S, Ogawa M, Hayashi S-I, Kunisada T, Fujimoto T, Nishikawa S-I. Role of c-kit in mouse spermatogenesis: identification of spermatogonia as a specific site of c-kit expression and function. Development 1991; 113: 689-699]を弱く発現し、そしてSSEA−1[Solter D, Knowles BB. Monoclonal antibody defining a stage-specific mouse embryonic antigen (SSEA-1). Proc Natl Acad Sci USA 1978; 75: 5565-5569]を発現しなかった(図2A)。RT−PCR分析は、培養細胞が他の始原生殖細胞(PGC)マーカーまたは精原細胞マーカー(Oct−4を含む)[Pesce M, Scholer HR. Oct-4: gatekeeper in the beginnings of mammalian development. Stem Cells 2001; 19: 271-278]を発現したことを示した(図2B)。   The inventors then determined whether the established GS cells require serum for in vitro growth. EGFP-expressing GS cells were established from neonatal Green mouse testis in the presence of 1% serum. When the cultured cells became confluent, they were passaged (diluted 1-1 / 2) to a new plate. Within 3-4 weeks after the start of culture, few fibroblastic somatic cells were present with repeated passages, and GS cells were transferred to mitomycin C-treated MEF for further expansion. After 63 days from the start of culture, the present inventors transferred EGFP-expressing GS cells to serum-free culture. In this culture, the inventors removed serum from the medium and supplemented the medium with B27 to increase stem cell proliferation. When transferred to MEF, GS cells attached to MEF and these cells maintained the characteristic morphology of GS cells (FIG. 1A, middle top). Similar to GS cells in serum-containing cultures, these cells were passaged every 4-6 days under serum-free conditions. However, cell growth was even more dramatic in serum-free conditions; GS cells grew approximately 5-fold after 5 days in medium containing 1% serum, but up to 12-fold in the same culture period in serum-free medium Proliferated. Flow cytometric analysis showed no significant change in cell surface marker expression due to serum removal: GS cells were expressed in EpCAM [Anderson R, Schaible K, Heasman J, Wylie CC. Expression of the homophilic adhesion molecule, J Reprod Fertil. 1999; 116: 379-384], CD9 [Kanatsu-Shinohara M, Toyokuni S, Shinohara T. CD9 is a surface marker on mouse and rat male germline stem cells. Biol Reprod 2004; 70: 70-75], α6-integrin and β-1 integrin [Shinohara T, Avarbock MR, Brinster RL. Β1- and α6-integrin are surface markers on mouse spermatogonial stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 5504-5509]; these cells are c-kit [Yoshinaga K, Nishikawa S, Ogawa M, Hayashi SI, Kunisada T, Fujimoto T, Nishikawa SI. Role of c-kit in mouse spermatogenesis: identification of spermatogonia as a specific site of c-kit expressi on and function. Development 1991; 113: 689-699], and SSEA-1 [Solter D, Knowles BB. Monoclonal antibody defining a stage-specific mouse embryonic antigen (SSEA-1). Proc Natl Acad Sci USA 1978; 75: 5565-5569] (FIG. 2A). RT-PCR analysis shows that cultured cells may be other primordial germ cell (PGC) markers or spermatogonia markers (including Oct-4) [Pesce M, Scholer HR. Oct-4: gatekeeper in the beginnings of mammalian development. Stem Cells 2001; 19: 271-278] were expressed (FIG. 2B).

培養細胞が、精細管を集団化する能力を有するか否かを試験するために、本願発明者らは、精原細胞移植技術[Brinster RL, Zimmermann JW. Spermatogenesis following male germ-cell transplantation. Proc Natl Acad Sci USA 1994; 91: 11298-11302]を用いた。この技術はコンピテントな精原幹細胞を、不妊の動物の空の精細管を再集団化させ、成熟した精子へと分化させることができる。無血清培養物中で6乃至25日間培養したEGFP発現GSが、免疫抑制されたWマウス[Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki, N, Inoue K, Ogura A, Toyokuni S, Honjo T, Shinohara T. Allogeneic offspring produced by male germ line stem cell transplantation into infertile mouse testis. Biol Reprod 2003; 68: 167-173]の精細管へと移植された(図3A)。Wはc−kit遺伝子[Geissler EN, Ryan MA, Housman DE. The dominant white spotting (W) locus of the mouse encodes the c-kit proto-oncogene. Cell 1988; 55: 185-192]の変異の結果、分化しつつある生殖細胞を欠損している(図3B);従って、レシピエント精巣における精子形成はいずれも、培養したドナー細胞に由来する。様々な数の継代の後、細胞は再度移植され、この期間の間の幹細胞の数の増加を測定した。移植の2ヵ月後、レシピエントマウスは屠殺され、そして精巣中のコロニーが、UV光照射の下で計数された。結果を表1に示す。   In order to test whether cultured cells have the ability to cluster seminiferous tubules, the inventors of the present invention have introduced a spermatogonia transplant technique [Brinster RL, Zimmermann JW. Spermatogenesis following male germ-cell transplantation. Proc Natl Acad Sci USA 1994; 91: 11298-11302] was used. This technique allows competent spermatogonial stem cells to repopulate the empty seminiferous tubules of infertile animals and differentiate into mature sperm. EGFP-expressing GS cultured in serum-free culture for 6 to 25 days was immunosuppressed W mice [Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki, N, Inoue K, Ogura A, Toyokuni S, Honjo T, Shinohara T. Allogeneic offspring It was transplanted into the seminiferous tubule of produced by male germ line stem cell transplantation into infertile mouse testis. Biol Reprod 2003; 68: 167-173] (FIG. 3A). W is the result of mutation of the c-kit gene [Geissler EN, Ryan MA, Housman DE. The dominant white spotting (W) locus of the mouse encodes the c-kit proto-oncogene. Cell 1988; 55: 185-192] It is deficient in differentiating germ cells (FIG. 3B); therefore, all spermatogenesis in the recipient testis is derived from cultured donor cells. After various numbers of passages, the cells were re-implanted and the increase in the number of stem cells during this period was measured. Two months after transplantation, recipient mice were sacrificed and colonies in the testes were counted under UV light irradiation. The results are shown in Table 1.

表1は無血清培養中の精原幹細胞の増殖を示す。表中の値は平均値±標準誤差である。それぞれの移植について、少なくとも4つのレシピエント精巣からの結果である。aは、無血清培養の開始から移植までの日数である。bは、2つの時点の間における全細胞数又は幹細胞数の増加である。なお、細胞数及び幹細胞数の増加の値は、無血清培養開始から6日後の値を1としたときのものである。   Table 1 shows the proliferation of spermatogonial stem cells in serum-free culture. The values in the table are mean ± standard error. Results from at least 4 recipient testes for each transplant. a is the number of days from the start of serum-free culture to transplantation. b is the increase in total cell number or stem cell number between the two time points. In addition, the value of the increase in the number of cells and the number of stem cells is the value when the value after 6 days from the start of serum-free culture is 1.

表1に示すように、幹細胞数の約6.5×10倍の増殖が、培養中の46日の間(培養開始後6日から52日までの間)に観察された。この間、総細胞数は、8.5×10倍増加した(図1B)。移植コロニーの生着率が10%と仮定すると[Nagano M, Avarbock M R, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436]、培養物中の幹細胞の濃度は、6.6×10−3〜1.3×10−2の範囲であった。レシピエントの精巣の組織学的分析は、正常に見える精子形成の存在を確認した(図3C)。成熟した精子形成細胞が精細管中で観察された。細胞は少なくとも3ヶ月の間、無血清条件で増殖し続けた。これらの結果は、GS細胞は無血清条件で増殖し得ること、およびこれらの細胞は、精細管環境中へと移された場合に正常な精子形成を起こす能力を有することを示す。 As shown in Table 1, proliferation of about 6.5 × 10 7 times the number of stem cells was observed during 46 days in culture (from 6 to 52 days after the start of culture). During this time, the total cell number increased by 8.5 × 10 7 times (FIG. 1B). Assuming that the transplant colony survival rate is 10% [Nagano M, Avarbock MR, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436], in culture The stem cell concentration ranged from 6.6 × 10 −3 to 1.3 × 10 −2 . Histological analysis of the recipient's testis confirmed the presence of spermatogenesis that appeared normal (FIG. 3C). Mature spermatogenic cells were observed in the seminiferous tubules. The cells continued to grow in serum-free conditions for at least 3 months. These results indicate that GS cells can grow in serum-free conditions and that these cells have the ability to cause normal spermatogenesis when transferred into the seminiferous tubule environment.

(2)GS細胞の無フィーダー培養
次いで、本願発明者らは、GS細胞増殖におけるフィーダー細胞の役割を調査した。ラミニンがGS細胞増殖を支持する際に、MEFに取って換わり得るか否かを試験するために、60日間MEF上で培養されたEGFP発現GS細胞が、ラミニン上に移された。
この実験において、本願発明者らは種々の組み合わせのサイトカインを試験すると同時に、いくつかの実験において、MEFフィーダー細胞からの馴化培地の効果をも試験した。なぜならば、それは無フィーダー培地条件下で未分化でいるために、ヒトES細胞にとって必須であるからである[Xu C, Inokuma MS, Denham J, Golds K, Kundu P, Gold JD, Carpenter MK. Feeder-free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 2001; 19: 971-974]。表2に結果を示す。
(2) Non-feeder culture of GS cells Next, the present inventors investigated the role of feeder cells in GS cell proliferation. To test whether laminin can replace MEF in supporting GS cell proliferation, EGFP-expressing GS cells cultured on MEF for 60 days were transferred onto laminin.
In this experiment, the inventors tested various combinations of cytokines, and in some experiments also tested the effect of conditioned media from MEF feeder cells. Because it is undifferentiated under feeder-free medium conditions, it is essential for human ES cells [Xu C, Inokuma MS, Denham J, Golds K, Kundu P, Gold JD, Carpenter MK. Feeder -Free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 2001; 19: 971-974]. Table 2 shows the results.

表2は、無フィーダー培養における精原幹細胞の増殖を示す。表中の値は平均値±標準誤差である。少なくとも4つのレシピエント精巣からの結果をしめす。EはEGFを、FはbFGFを、GはGDNFを、LはLIFを、CMは馴化培地を、それぞれ示す。aは、無フィーダー培養の開始から移植までの日数である。bは、2つの時点の間における全細胞数又は幹細胞数の増加である。なお、試験1における細胞数及び幹細胞数の増加の値は、無フィーダー培養開始から31日の値を1としたときのものである。   Table 2 shows the proliferation of spermatogonial stem cells in feeder-free culture. The values in the table are mean ± standard error. Show results from at least 4 recipient testes. E represents EGF, F represents bFGF, G represents GDNF, L represents LIF, and CM represents conditioned medium. a is the number of days from the start of feeder-free culture to transplantation. b is the increase in total cell number or stem cell number between the two time points. In addition, the value of increase in the number of cells and the number of stem cells in Test 1 is the value when the value on the 31st from the start of feeder-free culture is 1.

表2に示されるように、GS細胞は、試験した5つ全ての条件下で増殖することができた。これらの細胞は、培地がGDNFを含む限り、増殖し続け、そして、1%FCSを含む培地中でのGS細胞増殖を促進するためには、EGF又はbFGFのいずれかで十分であった。しかし、細胞はたとえ培地がEGFおよびbFGFの両方を補充されていても、GDNFの非存在下で増殖できなかった。GDNFの補充の後にのみ、細胞は増殖を再開した。本願発明者らは、GS細胞増殖に対する、LIFまたはMEFの培養上清の特定の効果を見出せなかった。無フィーダー培養においては、培地に血清を添加することが好ましかった。なぜならば、GS細胞は、無血清培地中で培養された場合、ラミニンに付着しなかったからである。   As shown in Table 2, GS cells were able to grow under all five conditions tested. These cells continued to grow as long as the medium contained GDNF and either EGF or bFGF was sufficient to promote GS cell growth in medium containing 1% FCS. However, the cells could not grow in the absence of GDNF, even though the medium was supplemented with both EGF and bFGF. Only after replenishment of GDNF cells resumed growth. The inventors have not found a specific effect of the culture supernatant of LIF or MEF on GS cell proliferation. In feeder-free culture, it was preferable to add serum to the medium. This is because GS cells did not adhere to laminin when cultured in serum-free medium.

ラミニンへ移すと、GS細胞はそれらの形態を徐々に変化させた。GS細胞はMEFフィーダー細胞上において、概して塊を形成した(図1A、左上)が、これらの細胞はラミニン上では塊を含む様々なパターンを形成し(図1A、右上)、そして線維芽細胞様の外観を有していた(図1A、左下)。時折細胞は鎖を形成するか、または網状構造を形成した(図1A、中下)。これは精原細胞移植の後に、インビボで観察された精原幹細胞の増殖パターンに類似していた[Nagano M, Avarbock M R, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436]。無フィーダー培養における細胞の形態は、細胞密度に依存するようであった。一般的に細胞は低い細胞密度で塊を形成する傾向があるが、高い細胞密度では、線維芽細胞状になる。比較的高い密度で播種した場合、GS細胞はウェルの底で増殖および分散し、ウェルの表面全体を覆った(図1A、右下)。   When transferred to laminin, GS cells gradually changed their morphology. GS cells generally formed clumps on MEF feeder cells (FIG. 1A, upper left), but these cells formed various patterns on the laminin, including clumps (FIG. 1A, upper right), and fibroblast-like (Fig. 1A, lower left). Occasionally cells formed chains or formed a network (FIG. 1A, middle bottom). This was similar to the spermatogonial stem cell proliferation pattern observed in vivo after spermatogonia transplantation [Nagano M, Avarbock MR, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Reprod 1999; 60: 1429-1436]. Cell morphology in feeder-free culture appeared to depend on cell density. In general, cells tend to form clumps at a low cell density, but at high cell densities, they become fibroblasts. When seeded at a relatively high density, GS cells grew and dispersed at the bottom of the well and covered the entire surface of the well (FIG. 1A, lower right).

表現型を確認するために、培養細胞を細胞表面マーカーの発現について、フローサイトメトリーを用いて分析した(図2A)。ラミニン上における細胞は、MEF上におけるGS細胞に類似する表現型を有していた;しかし、c−kitの発現が低下したのみならず、SSEA−1の発現が開始された。MEF上におけるGS細胞は、SSEA−1を発現しない[Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616]のに対して、ラミニン上における有意な割合の細胞は、この分子を発現した。サイトカインの型に関わらず、細胞表面マーカー発現において、有意な差異は認められなかった(データ示さず)。RT−PCR分析は、培養細胞がPGCマーカー(Fragilis,Stella)を発現するのみならず、精原細胞マーカー(ngn3)[Yoshida S, Takakura A, Ohbo K, Abe K, Wakabayashi J, Yamamoto M, Suda T, Nabeshima Y. Neurogenin3 delineates the earliest stages of spermatogenesis in the mouse testis. Dev Biol 2004; 269: 447-458,Saitou M, Barton SC, Surani MA. A molecular programme for the specification of germ cell fate in mice. Nature 2002; 418: 293-300]もまた発現することを示した(図2B)。SSEA−1は、PGC上において発現されるが、通常精原細胞上においては発現されないので、このことは、無フィーダー培養が細胞表面マーカー発現を変化させ、そして、部分的な胚性表現型を誘導することを示唆した。   To confirm the phenotype, cultured cells were analyzed for expression of cell surface markers using flow cytometry (FIG. 2A). Cells on laminin had a phenotype similar to GS cells on MEF; however, not only was c-kit expression decreased, but SSEA-1 expression was initiated. GS cells on MEF do not express SSEA-1 [Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616], whereas a significant proportion of cells on laminin expressed this molecule. Regardless of the type of cytokine, there was no significant difference in cell surface marker expression (data not shown). RT-PCR analysis shows that cultured cells not only express PGC markers (Fragilis, Stella) but also spermatogonia markers (ngn3) [Yoshida S, Takakura A, Ohbo K, Abe K, Wakabayashi J, Yamamoto M, Suda. T, Nabeshima Y. Neurogenin3 delineates the earliest stages of spermatogenesis in the mouse testis. Dev Biol 2004; 269: 447-458, Saito M, Barton SC, Surani MA.A molecular program for the specification of germ cell fate in mice. 2002; 418: 293-300] was also expressed (FIG. 2B). Since SSEA-1 is expressed on PGC, but not normally on spermatogonia, this indicates that feeder-free culture changes cell surface marker expression and a partial embryonic phenotype. Suggested to induce.

培養した細胞が、なおも精細管を集団化し、そして精子形成を生じる能力を保持しているか否かを試験するために、様々な期間(9乃至39日の範囲)培養されたEGFP発現GS細胞がトリプシンを用いて回収され、免疫抑制Wマウスの精細管内へと微注入された(図3D)。4乃至31継代の後35乃至186日目で細胞が再度収集され、この期間の間の幹細胞の数の増加を測定した。同じサイトカインの組み合わせを有する、少なくとも2つの異なる培養物が移植された。レシピエントの精巣におけるコロニー数の分析は、幹細胞数がサイトカインの組み合わせに関わらず、5つ全ての実験において増加したことを示した。幹細胞のコロニー形成効率を10%と仮定すると[Nagano M, Avarbock M R, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436]、幹細胞の濃度は、4.3×10−4乃至1.3×10−2の範囲であった。総細胞数は、6ヶ月の培養期間の間に、約1.2×10倍に増加した(図1B)。組織切片は、レシピエントの精巣における精子形成の存在を確認し、そして精子形成細胞の全てのステージが見出された(図3E)。 EGFP-expressing GS cells cultured for various periods (range 9-39 days) to test whether cultured cells still retain the ability to cluster seminiferous tubules and produce spermatogenesis Was recovered using trypsin and microinjected into the seminiferous tubules of immunosuppressed W mice (FIG. 3D). Cells were harvested again 35-186 days after passage 4 to 31 and the increase in the number of stem cells during this period was measured. At least two different cultures with the same cytokine combination were transplanted. Analysis of the number of colonies in the recipient's testis showed that the number of stem cells increased in all five experiments, regardless of the cytokine combination. Assuming that the colony formation efficiency of stem cells is 10% [Nagano M, Avarbock MR, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436] The range was 4.3 × 10 −4 to 1.3 × 10 −2 . The total cell number increased approximately 1.2 × 10 9 fold during the 6 month culture period (FIG. 1B). Tissue sections confirmed the presence of spermatogenesis in the recipient's testis and all stages of spermatogenic cells were found (FIG. 3E).

これらの生殖細胞が機能的に正常であることをさらに確認するために、本願発明者らは顕微受精(不妊の動物およびヒトから子孫を導くために一般的に用いられる技術[Kimura Y, Yanagimachi R. Intracytoplasmic sperm injection in the mouse. Biol Reprod 1995; 52: 709-720,Palermo G, Joris H, Devroey P, Van Steirteghem AC. Pregnancies after intracytoplasmic injection of single spermatozoon into an oocyte. Lancet 1992; 340: 17-18])を用いて、培養細胞から子孫を作成することを試みた。EGFP発現GS細胞が、無フィーダー条件で4ヶ月培養され、3匹の免疫抑制されたWマウスへと移植された。移植の4ヶ月後、2匹のレシピエントが屠殺された。それらの精巣が、機械的に分離され、生きている精子形成細胞が、集団化した管の断片のピペッティングを繰り返すことにより回収された;EGFP発現がUV光の下で確認された。細胞懸濁液が凍結され、液体窒素中で保存された。21日間の保存の後、成熟した精子または伸長した精子細胞(spermatide)が、C57BL/6×DBA/2 F1マウス由来の卵母細胞へと微注入された。合計83個の卵を構築し、2細胞期へと成長した56個の卵が、顕微受精の次の日に、5匹の偽妊娠雌性レシピエントへと移入された。これらのレシピエント雌は、合計11匹の子孫を産み、そしてこれらのうち9匹は、成体へと成長した(4匹の雄および5匹の雌)。これらの子孫は繁殖力があり、そして次の世代へとEGFP遺伝子を伝達することができた(図3F)。従ってこれらの結果は、無フィーダー培養におけるGS細胞は、精細管でコロニー形成する能力を保持し、正常に分化して繁殖力のある子孫を産生し得ることを示す。   In order to further confirm that these germ cells are functionally normal, the inventors of the present invention have used microinsemination (a technique commonly used to derive offspring from infertile animals and humans [Kimura Y, Yanagimachi R Intracytoplasmic sperm injection in the mouse. Biol Reprod 1995; 52: 709-720, Palermo G, Joris H, Devroey P, Van Steirteghem AC. Pregnancies after intracytoplasmic injection of single spermatozoon into an oocyte. Lancet 1992; 340: 17-18 ]) To try to make offspring from the cultured cells. EGFP-expressing GS cells were cultured for 4 months under feeder-free conditions and transplanted into 3 immunosuppressed W mice. Two recipients were sacrificed 4 months after transplantation. Their testis were mechanically isolated and live spermatogenic cells were recovered by repeated pipetting of the clustered tube segments; EGFP expression was confirmed under UV light. The cell suspension was frozen and stored in liquid nitrogen. After 21 days of storage, mature sperm or elongated spermatide were microinjected into oocytes from C57BL / 6 × DBA / 2 F1 mice. A total of 83 eggs were constructed and 56 eggs grown to the 2-cell stage were transferred to 5 pseudopregnant female recipients the day after microinsemination. These recipient females gave a total of 11 offspring and 9 of these grew to adulthood (4 males and 5 females). These offspring were fertile and were able to transfer the EGFP gene to the next generation (FIG. 3F). These results therefore indicate that GS cells in feeder-free culture retain the ability to colonize seminiferous tubules and can differentiate normally and produce fertile offspring.

〔3〕考察
実施例1において本願発明者らは、精原幹細胞がインビトロにおいて血清又は体細胞性フィーダー細胞の完全不在下で、増殖可能であることを示した。血清及びフィーダー細胞は多くの未確定の成分を含有し、それらは添加された物質の効果を覆い隠し、幹細胞分化に影響を及ぼす(Barnes D, Sato G. Serum-free culture: a unifying approach. Cell; 1980: 22: 649-655)。本願発明者らは、以前の試験において血清を用いた(Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616)。なぜなら、新生仔の雄性生殖細胞(gonocyte)からのGS細胞の初期発生の効率的な誘導には、培地へ血清を添加することが好ましいからである。無血清条件下で精原幹細胞を培養するための多くの試みがなされているが(Kubota H, Avarbock MR, Brinster RL. Culture conditions and single growth factors affect fate determination of mouse spermatogonial stem cells. Biol Reprod 2004; 71: 722-731、Dirami G, Ravindranath N, Pursel V, Dym M. Effects of stem cell factor and granulocyte macrophage-colony stimulating factor on survival of porcine type A spermatogonia cultured in KSOM. Biol Reprod 1999; 61:225-230、Creemers LB, den Ouden K, van Pelt AMM, de Rooij DG. Maintenance of adult mouse type A spermatogonia in vitro: influence of serum and growth factors and comparison with prepubertal spermatogonial cell culture. Reproduction 2002; 124: 791-799)、精原幹細胞の長期の増殖を誘導することは不可能であった。実施例1において、本願発明者らは、GS細胞培養の開始及び維持は異なる過程のようであり、完全に樹立されたGS細胞の維持には血清を要さないことを見出した。GS細胞培養が新生仔期にある雄性生殖細胞(gonocyte)から始まり、樹立されたGS細胞が精原細胞の特徴を有するならば(Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616)、雄性生殖細胞(gonocyte)はインビトロ培養の間に精原細胞の特徴を獲得すると思われ、血清中の何らかの成分がこの転換を引き起こすものと考えられる。雄性生殖細胞(gonocyte)からの精原細胞の発生は、おそらくは多数の分化段階を含み、それは形質学的変化や幹細胞の細胞表面マーカーの変化へ反映される(Ryu B-Y, Orwig KE, Kubota H, Avarbock MR, Brinster RL. Phenotypic and functional characteristics of male germline stem cells in rats. Dev Biol 2004; 274: 158-170、Dettin L, Ravindranas N, Hofmann MC, Dym M. Morphological characterization of the spermatogonial subtypes in neonatal mouse testis. Biol Reprod 2003; 69: 1565-1571、McLean DJ, Friel PJ, Johnston DS, Griswold MD. Characterization of spermatogonial stem cell maturation and differentiation in neonatal mice. Biol Reprod 2003; 69: 2085-2091)。最近の研究も、思春期前の生殖細胞は、インビトロにおいて2倍生存可能であることを示している(Creemers LB, den Ouden K, van Pelt AMM, de Rooij DG. Maintenance of adult mouse type A spermatogonia in vitro: influence of serum and growth factors and comparison with prepubertal spermatogonial cell culture. Reproduction 2002; 124: 791-799)。雄性生殖細胞(gonocyte)から精原細胞又はGS細胞への転換に影響を及ぼす因子を決定するために更なる研究が必要であるが、樹立されたGS細胞の無血清培養は精原幹細胞の増殖及び分化を制御するメカニズムを特徴付けるのに有用であろう。重要なことには、実施例1の結果はGS細胞の成長は無血清条件下においても刺激されることを示した。他の幹細胞培養の報告と一致して、無血清条件は精原幹細胞の改良された培養条件であり、GS細胞の自己再生過程についての我々の理解を増大させるのみならず、GS細胞のより効率的な操作を可能にするであろう。
[3] Discussion In Example 1, the present inventors have shown that spermatogonial stem cells can proliferate in vitro in the complete absence of serum or somatic feeder cells. Serum and feeder cells contain many undefined components that mask the effects of added substances and affect stem cell differentiation (Barnes D, Sato G. Serum-free culture: a unifying approach. Cell ; 1980: 22: 649-655). The inventors used serum in previous studies (Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A, Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male. germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616). This is because it is preferable to add serum to the medium for efficient induction of early development of GS cells from newborn male gonocytes. Many attempts have been made to culture spermatogonial stem cells under serum-free conditions (Kubota H, Avarbock MR, Brinster RL. Culture conditions and single growth factors affect fate determination of mouse spermatogonial stem cells. Biol Reprod 2004; 71: 722-731, Dirami G, Ravindranath N, Pursel V, Dym M. Effects of stem cell factor and granulocyte macrophage-colony stimulating factor on survival of porcine type A spermatogonia cultured in KSOM. Biol Reprod 1999; 61: 225-230 , Creamers LB, den Ouden K, van Pelt AMM, de Rooij DG.Maintenance of adult mouse type A spermatogonia in vitro: influence of serum and growth factors and comparison with prepubertal spermatogonial cell culture.Reproduction 2002; 124: 791-799), It was impossible to induce long-term proliferation of spermatogonial stem cells. In Example 1, the inventors have found that the initiation and maintenance of GS cell culture appears to be a different process and that no serum is required to maintain a fully established GS cell. If GS cell culture begins with neonatal male gonocytes and the established GS cells have spermatogonia characteristics (Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Inoue K, Miki H, Ogura A , Toyokuni S, Shinohara T. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biol Reprod 2003; 69: 612-616), male germ cells (gonocytes) It seems that some characteristic is acquired, and some component in the serum is thought to cause this conversion. The development of spermatogonia from male gonocytes probably involves a number of differentiation stages, which are reflected in changes in phenotypic and stem cell surface markers (Ryu BY, Orwig KE, Kubota H, Avarbock MR, Brinster RL. Phenotypic and functional characteristics of male germline stem cells in rats.Dev Biol 2004; 274: 158-170, Detin L, Ravindranas N, Hofmann MC, Dym M. Morphological characterization of the spermatogonial subtypes in neonatal mouse testis Biol Reprod 2003; 69: 1565-1571, McLean DJ, Friel PJ, Johnston DS, Griswold MD. Characterization of spermatogonial stem cell maturation and differentiation in neonatal mice. Biol Reprod 2003; 69: 2085-2091). Recent studies have also shown that prepubertal germ cells are twice as viable in vitro (Creemers LB, den Ouden K, van Pelt AMM, de Rooij DG. Maintenance of adult mouse type A spermatogonia in in vitro: influence of serum and growth factors and comparison with prepubertal spermatogonial cell culture. Reproduction 2002; 124: 791-799). Although further research is needed to determine factors that affect the conversion of male gonocytes to spermatogonia or GS cells, serum-free culture of established GS cells is the growth of spermatogonial stem cells. And may be useful to characterize the mechanisms that control differentiation. Importantly, the results of Example 1 showed that GS cell growth was stimulated even under serum-free conditions. Consistent with other stem cell culture reports, serum-free conditions are improved culture conditions for spermatogonial stem cells that not only increase our understanding of the GS cell self-renewal process, but also increase the efficiency of GS cells. Will be possible.

幹細胞は通常、インビボにおいて未分化状態を維持するためにストローマ細胞を要する(Spradling A, Drummond-Barbosa D, Kai T. Stem cells find their niche. Nature 2001; 414: 98-104)。ストローマ細胞はまた、インビトロにおける幹細胞の生存を増強する(Spradling A, Drummond-Barbosa D, Kai T. Stem cells find their niche. Nature 2001; 414: 98-104);造血幹細胞を用いた古典的な研究は、幹細胞活性が骨髄フィーダーなしでは急速に失われることを示した(Dexter TM, Spooncer E. Growth and differentiation in the hematopoietic system. Annu Rev Cell Biol 1987; 3: 423-441)。同様に、PGCも生存又はEG細胞への転換のために繊維芽細胞フィーダーを要する(Matsui Y, Zsebo K, Hogan BLM. Derivation of pluripotential embryonic stem cells from murine primordial germ cells in culture. Cell 1992; 70: 841-847、Resnick JL, Bixler LS, Cheng L, Donovan PJ. Long-term proliferation of mouse primordial germ cells in culture. Nature 1992; 359: 550-551)。精原幹細胞培養においては、マウス精原幹細胞はインビトロでSTOフィーダー上でおよそ4ヶ月にわたり生存できるが、培養皿上で直接培養した場合は1週間以内に消失したことが当初報告され(Nagano M, Avarbock MR, Leonida EB, Brinster CJ, Brinster RL. Culture of mouse spermatogonial stem cells. Tissue Cell 1998; 30: 389-397)、これはインビトロにおいて精原幹細胞を維持するためにはフィーダー層が必須であることを示した。しかしながら、その後に引続き行われた研究は、STOフィーダー上においてさえ培養物中の精原幹細胞の数は減少し、幹細胞の10から20%のみが、インビトロにおいて1週間後に回収できたことを明らかにした(Nagano M, Ryu B-Y, Brinster CJ, Avarbock MR, Brinster RL. Maintenance of mouse male germ line stem cells in vitro. Biol Reprod 2003; 68: 2207-2214)。同様の結果が最近ラットについて報告された(Orwig KE, Avarbock MR, Brinster RL. Retrovirus-mediated modification of male germline stem cells in rats. Biol Reprod 2002; 67: 874-879、Kent Hamra F, Schultz N, Chapman KM, Grellhesl DM, Cronkhite JT, Hammer RE, Garbers DL. Defining the spermatogonial stem cell. Dev Biol 2004; 269: 393-410)。フィーダー細胞のタイプは幹細胞の生存に影響を与える;ラット精原幹細胞はSTO細胞上よりもセルトリ細胞上においてより長期に生存することが報告されたが、(Kent Hamra F, Schultz N, Chapman KM, Grellhesl DM, Cronkhite JT, Hammer RE, Garbers DL. Defining the spermatogonial stem cell. Dev Biol 2004; 269: 393-410)、他の研究においては、セルトリ細胞はマウスにおいては精原幹細胞に対してネガティブな効果を有することが示されている(Nagano M, Ryu B-Y, Brinster CJ, Avarbock MR, Brinster RL. Maintenance of mouse male germ line stem cells in vitro. Biol Reprod 2003; 68: 2207-2214)。これらの培養条件は精原幹細胞の長期間の増殖を誘導することは出来ないが、GS細胞培養条件の開発は、インビトロにおける精原幹細胞の自己再生分裂におけるフィーダー細胞の必要性を評価する機会を提供する。実施例1の結果は、ラミニンがMEFフィーダー層の代わりに用いられ得ることを立証し、精原幹細胞の自己再生分裂の誘導にフィーダー層は必須ではないことを示唆している。   Stem cells usually require stromal cells to maintain an undifferentiated state in vivo (Spradling A, Drummond-Barbosa D, Kai T. Stem cells find their niche. Nature 2001; 414: 98-104). Stromal cells also enhance stem cell survival in vitro (Spradling A, Drummond-Barbosa D, Kai T. Stem cells find their niche. Nature 2001; 414: 98-104); classical studies with hematopoietic stem cells Have shown that stem cell activity is rapidly lost without bone marrow feeder (Dexter ™, Spooncer E. Growth and differentiation in the hematopoietic system. Annu Rev Cell Biol 1987; 3: 423-441). Similarly, PGC requires a fibroblast feeder for survival or conversion to EG cells (Matsui Y, Zsebo K, Hogan BLM. Derivation of pluripotential embryonic stem cells from murine primordial germ cells in culture. Cell 1992; 70: 841-847, Resnick JL, Bixler LS, Cheng L, Donovan PJ. Long-term proliferation of mouse primordial germ cells in culture. Nature 1992; 359: 550-551). In spermatogonial stem cell culture, mouse spermatogonial stem cells can survive in vitro on STO feeders for approximately 4 months, but were initially reported to disappear within one week when cultured directly on culture dishes (Nagano M, Avarbock MR, Leonida EB, Brinster CJ, Brinster RL. Culture of mouse spermatogonial stem cells. Tissue Cell 1998; 30: 389-397), which requires a feeder layer to maintain spermatogonial stem cells in vitro showed that. However, subsequent studies revealed that even on STO feeders, the number of spermatogonial stem cells in the culture was reduced and only 10-20% of the stem cells could be recovered after 1 week in vitro. (Nagano M, Ryu BY, Brinster CJ, Avarbock MR, Brinster RL. Maintenance of mouse male germ line stem cells in vitro. Biol Reprod 2003; 68: 2207-2214). Similar results were recently reported for rats (Orwig KE, Avarbock MR, Brinster RL. Retrovirus-mediated modification of male germline stem cells in rats. Biol Reprod 2002; 67: 874-879, Kent Hamra F, Schultz N, Chapman KM, Grellhesl DM, Cronkhite JT, Hammer RE, Garbers DL. Defining the spermatogonial stem cell. Dev Biol 2004; 269: 393-410). Feeder cell type affects stem cell survival; rat spermatogonial stem cells have been reported to survive longer on Sertoli cells than on STO cells, but have been reported (Kent Hamra F, Schultz N, Chapman KM, Grellhesl DM, Cronkhite JT, Hammer RE, Garbers DL. Defining the spermatogonial stem cell. Dev Biol 2004; 269: 393-410), in other studies, Sertoli cells have a negative effect on spermatogonial stem cells in mice (Nagano M, Ryu BY, Brinster CJ, Avarbock MR, Brinster RL. Maintenance of mouse male germ line stem cells in vitro. Biol Reprod 2003; 68: 2207-2214). Although these culture conditions cannot induce long-term proliferation of spermatogonial stem cells, the development of GS cell culture conditions provides an opportunity to assess the need for feeder cells in the self-renewal division of spermatogonial stem cells in vitro. provide. The results of Example 1 demonstrate that laminin can be used in place of the MEF feeder layer, suggesting that the feeder layer is not essential for induction of self-renewal division of spermatogonial stem cells.

興味深いことに、無フィーダー培養条件とMEFに基づく培養との間には多くの相違点があることに気づく。例えばラミニン上のGS細胞は、様々なタイプのコロニーを形成する傾向があり、鎖状(chain)から塊状(clump)にまで及ぶが、MEF上のGS細胞は通常、塊(clump)を形成する。鎖状のコロニーの形成は精細管環境中への精原細胞移植後の精子形成コロニーを思い出させる(Nagano M, Avarbock M R, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436)。逆に塊タイプのコロニーの形成は、GDNFをセルトリ細胞において過剰発現させたときに、インビボにおいても観察されている(Yomogida K, Yagura Y, Tadokoro Y, Nishimune Y. Dramatic expansion of germinal stem cells by ectopically expressed human glial cell line-derived neurotrophic factor in mouse Sertoli cells. Biol Reprod 2003; 69: 1303-1307)。GDNFは精原幹細胞の自己再生分裂のための必須の因子である(Meng X, Lindahl M, Hyvonen ME, Parvinen M, de Rooij DG, Hess MW, Raatikainen-Ahokas A, Sainio K, Rauvala H, Lakso M, Pichel JG, Westphal H, Saarma M, Sariola H. Regulation of cell fate decision of undifferentiated spermatogonia by GDNF. Science 2000; 287: 1489-1493);GDNFの過剰発現は生殖細胞の分化の欠失を引き起こし、インビボにおいて精原幹細胞の塊形成及び増殖を誘導する(Yomogida K, Yagura Y, Tadokoro Y, Nishimune Y. Dramatic expansion of germinal stem cells by ectopically expressed human glial cell line-derived neurotrophic factor in mouse Sertoli cells. Biol Reprod 2003; 69: 1303-1307)。これらの観察は、コロニーの形態はGDNFの量に依存し、精原幹細胞は正常には鎖形成を伴いながら増殖し、幹細胞の増殖が強力に刺激された時には塊を形成することを示唆した。実施例1においては、GDNFは実験を通じて同一の濃度にて用いられたので、該結果はMEFフィーダー細胞はGDNFの効果を増強するか、又は精原幹細胞の増殖を刺激する何か他の分子を分泌することによりポジティブな効果を発揮する事を示唆する。これは、ラミニン上におけるGS細胞増殖が、MEF系を用いたときのそれよりもより遅いという観察によって支持される。従って、幹細胞とMEFとの間の細胞−細胞相互作用が追加的な成長刺激を提供し、これがコロニー形態の変化として現れたのかもしれない。   Interestingly, we notice that there are many differences between feeder-free culture conditions and MEF-based culture. For example, GS cells on laminin tend to form various types of colonies, ranging from chain to clump, whereas GS cells on MEF usually form clump. . The formation of chain colonies reminds us of spermatogenic colonies after spermatogonia transplantation into the seminiferous tubule environment (Nagano M, Avarbock MR, Brinster RL. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biol Reprod 1999; 60: 1429-1436). Conversely, formation of clump-type colonies has also been observed in vivo when GDNF is overexpressed in Sertoli cells (Yomogida K, Yagura Y, Tadokoro Y, Nishimune Y. Dramatic expansion of germinal stem cells by ectopically). expressed human glial cell line-derived neurotrophic factor in mouse Sertoli cells. Biol Reprod 2003; 69: 1303-1307). GDNF is an essential factor for spermatogonial stem cell self-renewal division (Meng X, Lindahl M, Hyvonen ME, Parvinen M, de Rooij DG, Hess MW, Raatikainen-Ahokas A, Sainio K, Rauvala H, Lakso M , Pichel JG, Westphal H, Saarma M, Sariola H. Regulation of cell fate decision of undifferentiated spermatogonia by GDNF. Science 2000; 287: 1489-1493); overexpression of GDNF causes loss of germ cell differentiation and in vivo Induces mass formation and proliferation of spermatogonial stem cells (Yomogida K, Yagura Y, Tadokoro Y, Nishimune Y. Dramatic expansion of germinal stem cells by ectopically expressed human glial cell line-derived neurotrophic factor in mouse Sertoli cells. Biol Reprod 2003 ; 69: 1303-1307). These observations suggested that colony morphology was dependent on the amount of GDNF, spermatogonial stem cells normally proliferated with chain formation, and formed a mass when stem cell proliferation was strongly stimulated. In Example 1, GDNF was used at the same concentration throughout the experiment, so the results indicate that the MEF feeder cells either enhance the effect of GDNF or stimulate some other molecule that stimulates spermatogonial stem cell proliferation. It suggests that it produces a positive effect by secreting. This is supported by the observation that GS cell growth on laminin is slower than that when using the MEF system. Thus, cell-cell interactions between stem cells and MEFs provided additional growth stimuli that may have manifested as changes in colony morphology.

無フィーダー培養の他の予期しない特徴は、表面マーカー発現における変化であった。特にSSEA-1の発現は思いもよらないものであった。SSEA-1は初期胚及びPGC上に発現するが、その発現は妊娠中期後に消失する(Cooke JE, Godin I, Ffrench-Constant C, Heasman J, Wylie C. Culture and manipulation of primordial germ cells. In: Wassarman, P. M., DePamphilis, M. L. (eds.), Guide to techniques in mouse development, San Diego: Academic Press; 1993: 37-58)。しかし同時に、ラミニン上のGS細胞は、出生後精巣中の未分化精原細胞のマーカーである(Yoshida S, Takakura A, Ohbo K, Abe K, Wakabayashi J, Yamamoto M, Suda T, Nabeshima Y. Neurogenin3 delineates the earliest stages of spermatogenesis in the mouse testis. Dev Biol 2004; 269: 447-458)ngn3も発現した。c-kitを発現している細胞の割合も、無フィーダー培養において減少した。従って、GS細胞における遺伝子発現のパターンは培養環境によって影響される。無フィーダー培養において、なぜGS細胞がそのような胚性マーカーを発現し始めるのか、不明である。これは非生理学的環境に対する、精原幹細胞の異常な反応を反映しているという可能性を排除する事は出来ないが、インビボにおいてSSEA-1を発現する精原幹細胞の稀な集団が存在し得る。幹細胞は極めてわずかしか存在せず(10精巣細胞中に2乃至3個のみ)(Meistrich ML, van Beek MEAB. Spermatogonial stem cells. In: Desjardins, C, Ewing, L L (eds.), Cell and Molecular Biology of the Testis, New York: Oxford University Press; 1993: 266-295、Tegelenbosch RAJ, de Rooij DG. A quantitative study of spermatogonial multiplication and stem cell renewal in the C3H/101 F1 hybrid mouse. Mutation Res 1993; 290: 193-200)、その様な稀な集団が、精巣切片において通常の免疫組織学的方法を用いた検出を逃れる事があり得る。近年の研究も精原幹細胞集団のヘテロジェナイティを示唆している(Tadokoro Y, Yomogida K, Ohta H, Tohada A, Nishimune Y. Homeostatic regulation of germinal stem cell proliferation by the GDNF/FSH pathway. Mech Dev 2002; 113: 29-39)。そのような集団の増殖はインビボで体細胞により、そしてインビトロにおいてMEFフィーダーによっても阻害されており、しかし無フィーダー条件下での培養が当該細胞集団におけるその相対頻度を変化させたのかもしれない。あるいは、おそらくGS細胞は、より原始的な特徴を有する細胞へと変化する能力を有する。PGCは特殊な条件下で培養されたときに、ES様細胞(EG細胞)へと転換できることがよく知られている。EG細胞は、もっぱら性交後8.5乃至12.5日(dpc)のPGCに由来してきたが(Matsui Y, Zsebo K, Hogan BLM. Derivation of pluripotential embryonic stem cells from murine primordial germ cells in culture. Cell 1992; 70: 841-847.、Resnick JL, Bixler LS, Cheng L, Donovan PJ. Long-term proliferation of mouse primordial germ cells in culture. Nature 1992; 359: 550-551)、出生後の生殖細胞も同様の特徴を保持しているかもしれない。GS細胞は出生後の雄性生殖細胞(gonocyte)に由来しており、生殖系列に運命づけられている点でEG細胞とは異なっている。しかしながら、実施例1の結果が示す通り、培養条件の改変はGS細胞に幹細胞の性質を誘導することが可能であり、該細胞がより原始的な特徴を獲得することを可能にし得る。 Another unexpected feature of feeder-free culture was a change in surface marker expression. In particular, the expression of SSEA-1 was unexpected. SSEA-1 is expressed on early embryos and PGCs, but its expression disappears after midgestation (Cooke JE, Godin I, French-Constant C, Heasman J, Wylie C. Culture and manipulation of primordial germ cells. In: Wassarman, PM, DePamphilis, ML (eds.), Guide to techniques in mouse development, San Diego: Academic Press; 1993: 37-58). At the same time, however, GS cells on laminin are markers of undifferentiated spermatogonia in the postnatal testis (Yoshida S, Takakura A, Ohbo K, Abe K, Wakabayashi J, Yamamoto M, Suda T, Nabeshima Y. Neurogenin3 Dev Biol 2004; 269: 447-458) ngn3 was also expressed. delineates the earliest stages of spermatogenesis in the mouse testis. The proportion of cells expressing c-kit also decreased in feeder-free culture. Therefore, the pattern of gene expression in GS cells is affected by the culture environment. It is unclear why GS cells begin to express such embryonic markers in feeder-free culture. Although this cannot exclude the possibility that it reflects an abnormal response of spermatogonial stem cells to a non-physiological environment, there is a rare population of spermatogonial stem cells that express SSEA-1 in vivo. obtain. Stem cells are extremely not only there just (104 testis cells 2 to 3 only) (Meistrich ML, van Beek MEAB Spermatogonial stem cells In:... Desjardins, C, Ewing, LL (eds), Cell and Molecular Biology of the Testis, New York: Oxford University Press; 1993: 266-295, Tegelenbosch RAJ, de Rooij DG.A quantitative study of spermatogonial multiplication and stem cell renewal in the C3H / 101 F1 hybrid mouse.Mutation Res 1993; 290: 193-200), such a rare population may escape detection using normal immunohistological methods in testis sections. Recent studies also suggest heterogeneity of spermatogonial stem cell populations (Tadokoro Y, Yomogida K, Ohta H, Tohada A, Nishimune Y. Homeostatic regulation of germinal stem cell proliferation by the GDNF / FSH pathway. Mech Dev 2002 ; 113: 29-39). Growth of such populations is inhibited in vivo by somatic cells and also by MEF feeders in vitro, but culture under feeder-free conditions may have changed its relative frequency in the cell population. Alternatively, perhaps GS cells have the ability to turn into cells with more primitive features. It is well known that PGC can be transformed into ES-like cells (EG cells) when cultured under special conditions. EG cells have been derived exclusively from 8.5 to 12.5 days (dpc) PGC after sexual intercourse (Matsui Y, Zsebo K, Hogan BLM. Derivation of pluripotential embryonic stem cells from murine primordial germ cells in culture. Cell 1992; 70: 841-847., Resnick JL, Bixler LS, Cheng L, Donovan PJ. Long-term proliferation of mouse primordial germ cells in culture. Nature 1992; 359: 550-551). May hold the characteristics of. GS cells are different from EG cells in that they are derived from postnatal male germocytes and are destined for the germline. However, as the results of Example 1 show, modification of the culture conditions can induce stem cell properties in GS cells and may allow the cells to acquire more primitive features.

異なるコロニーの形態や表面マーカー発現にも関わらず、ラミニン上のGS細胞は、不妊マウス内への移植により、精子形成コロニー及び子孫を産生する能力を保持している。自己再生の能力を幹細胞の特徴として定義するならば、その結果は、培養細胞は精原幹細胞としての幹細胞活性を有することを示している。最近の研究において、成熟した精細管中での胎仔の生殖系列細胞の挙動が報告された(Ohta H, Wakayama T, Nishimune Y. Commitment of fetal male germ cells to spermatogonial stem cells during mouse embryonic development. Biol Reprod 2004; 1286-1291):これによれば、12.5dpc胚からのPGCは精子形成コロニーを産生出来ないが、14.5dpc後の雄性生殖細胞(gonocyte)は精細管を集団化し、精子形成コロニーを産生できる。これらの結果に基づけば、PGCは12.5から14.5dpcの間に精原細胞へと運命づけられるのかもしれない。実施例1においては、SSEA-1の発現はGS細胞の胎仔性形質を示唆したが、精子形成は移植レシピエントにおいて効率よく起こり、これはラミニン上のGS細胞は、SSEA-1発現に関わらず、機能的に精原幹細胞と同等であることを示す。まとめると、実施例1の結果は、精原幹細胞の自己再生分裂には体細胞ストローマ細胞との直接的な接触は不要であり、サイトカイン(増殖補助因子)やラミニンがニッシェ機能の少なくともいくつかの局面に取って代わることが出来る事を立証している。   Despite the different colony morphology and surface marker expression, GS cells on laminin retain the ability to produce spermatogenic colonies and offspring upon transplantation into infertile mice. If the ability of self-renewal is defined as a characteristic of stem cells, the results indicate that cultured cells have stem cell activity as spermatogonial stem cells. Recent studies have reported the behavior of embryonic germline cells in mature seminiferous tubules (Ohta H, Wakayama T, Nishimune Y. Commitment of fetal male germ cells to spermatogonial stem cells during mouse embryonic development. Biol Reprod 2004; 1286-1291): According to this, PGCs from 12.5 dpc embryos cannot produce spermatogenic colonies, but male germ cells after 14.5 dpc collect tubules and spermatogenic colonies Can be produced. Based on these results, PGC may be destined for spermatogonia between 12.5 and 14.5 dpc. In Example 1, SSEA-1 expression suggested fetal traits of GS cells, but spermatogenesis occurred efficiently in transplant recipients, indicating that GS cells on laminin were not affected by SSEA-1 expression. , Functionally equivalent to spermatogonial stem cells. In summary, the results of Example 1 show that self-renewal of spermatogonial stem cells does not require direct contact with somatic stromal cells, and cytokines (growth cofactors) and laminin are at least some of the Nische functions. It proves that it can replace the situation.

血清含有培養中ではラミニンはMEFに置き換わることが可能であったが、無血清条件下ではGS細胞を効率よくラミニン上で増殖させることは困難であった。血清中の何の因子がラミニンへのGS細胞の接着を促進するのかは不明である。GS細胞は同一の無血清培地中で、MEFへは付着できたが、ラミニンへの付着は減少した:従って、MEFはおそらくはGS細胞の付着を介在する他の分子を発現しているか、又は血清は該分子或いは代替分子を提供することにより、MEFの代わりとなることが出来る。MEF細胞は、ラミニン、タイプIVコラーゲン及びファイブロネクチンを含む、多様な細胞外マトリクス分子をその表面に分泌する(Xu C, Inokuma MS, Denham J, Golds K, Kundu P, Gold JD, Carpenter MK. Feeder-free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 2001; 19: 971-974)。基底膜の組成は異なる組織において有意に相違するが、ラミニンのみが精原幹細胞のための最善の微小環境を提供するものではないかもしれない。例えば、Drosphilaにおける遺伝学的研究は、分化又は幹細胞をニッシェへつなぎとめておくことにおけるE‐カドヘリンの重要な役割を立証している(Yamashita YM., Leanne Jones D., Fuller MT. Orientation of asymmetric stem cell division by the APC tumor suppressor and centrosome. Science 2003; 301: 1547-1550)。カドヘリン分子はマウスにおけるPGCや精原細胞上にも発現しており(Bendel-Stenzel MR, Gomperts M, Anderson R, Heasman J, Wylie C. The role of cadherins during primordial germ cell migration and early gonad formation in the mouse. Mech Dev 2000; 91: 143-152、Wu JC, Gregory CW, DePhilip RM. Expression of E-cadherin in immature rat and mouse testis and in rat Sertoli cell cultures. Biol Reprod 1993; 49: 1353-1361)、該分子はほ乳類の精原幹細胞の生物学においても同様の役割を果たしているかもしれない。接着分子は幹細胞のための重要なシグナルを送達するので(Gonzalez-Reyes A. Stem cells, niches and cadherins: a view from Drosophila. J Cell Sci 2003; 116: 949-954)、幹細胞‐ニッシェ相互作用に含まれる他の候補分子を同定する事が重要であり、それは本発明の増殖方法の更なる改良に役立ち得る。   Laminin could replace MEF in serum-containing cultures, but it was difficult to efficiently grow GS cells on laminin under serum-free conditions. It is unclear what factor in serum promotes GS cell adhesion to laminin. GS cells were able to adhere to MEF in the same serum-free medium, but adhesion to laminin was reduced: therefore, MEF probably expresses other molecules that mediate GS cell attachment or serum Can substitute for MEF by providing the molecule or an alternative molecule. MEF cells secrete a variety of extracellular matrix molecules, including laminin, type IV collagen and fibronectin (Xu C, Inokuma MS, Denham J, Golds K, Kundu P, Gold JD, Carpenter MK. Feeder). -Free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 2001; 19: 971-974). Although the composition of the basement membrane is significantly different in different tissues, only laminin may not provide the best microenvironment for spermatogonial stem cells. For example, genetic studies in Drosphila have demonstrated an important role for E-cadherin in keeping differentiated or stem cells tethered to the niche (Yamashita YM., Leanne Jones D., Fuller MT. Orientation of asymmetric stem cell division by the APC tumor suppressor and centrosome. Science 2003; 301: 1547-1550). The cadherin molecule is also expressed on PGC and spermatogonia in mice (Bendel-Stenzel MR, Gomperts M, Anderson R, Heasman J, Wylie C. The role of cadherins during primordial germ cell migration and early gonad formation in the mouse. Mech Dev 2000; 91: 143-152, Wu JC, Gregory CW, DePhilip RM.Expression of E-cadherin in immature rat and mouse testis and in rat Sertoli cell cultures.Biol Reprod 1993; 49: 1353-1361), The molecule may play a similar role in mammalian spermatogonial stem cell biology. Adhesion molecules deliver important signals for stem cells (Gonzalez-Reyes A. Stem cells, niches and cadherins: a view from Drosophila. J Cell Sci 2003; 116: 949-954). It is important to identify other candidate molecules that are included, which can help to further refine the growth methods of the present invention.

本発明は、インビトロにおいて、明確な条件下で精原幹細胞の自己再生分裂を再現する第一の段階を提供するが、自己再生分裂とそのニッシェへの関与のより詳細な解析を可能にするために、より改良された培養系を開発していくことが望まれる。例えば、非対称分裂や自己再生分裂のような、特定のタイプの自己再生を導く培養条件を樹立する事が重要であろう(Meistrich ML, van Beek MEAB. Spermatogonial stem cells. In: Desjardins, C, Ewing, L L (eds.), Cell and Molecular Biology of the Testis, New York: Oxford University Press; 1993: 266-295)。この意味で、無血清培養系及び無フィーダー培養系は、個々の因子の幹細胞への影響を評価するためのより確定的な試験を可能にするので、本発明の増殖方法は極めて有用である。決定的な因子の特定は、精原幹細胞の自己再生分裂がどのようにして制御されているかについての我々の知識を増大させ、雄性生殖系列改変のためのより効率的な技術の発展を我々にもたらすであろう。   The present invention provides a first step to reproduce the self-renewal division of spermatogonial stem cells under defined conditions in vitro, but allows for a more detailed analysis of self-renewal division and its involvement in the niche In addition, it is desirable to develop a more improved culture system. For example, it may be important to establish culture conditions that lead to specific types of self-renewal, such as asymmetric division and self-renewal division (Meistrich ML, van Beek MEAB. Spermatogonial stem cells. In: Desjardins, C, Ewing , LL (eds.), Cell and Molecular Biology of the Testis, New York: Oxford University Press; 1993: 266-295). In this sense, the growth method of the present invention is extremely useful because the serum-free culture system and feeder-free culture system allow a more definitive test for evaluating the influence of individual factors on stem cells. The identification of decisive factors increases our knowledge of how spermatogonial stem cell self-renewal division is controlled and enables us to develop more efficient techniques for male germline modification. Will bring.

(参考例1)
〔1〕実験方法および実験材料
(1)動物
精巣細胞は、DBA/2マウス、あるいはDBA/2バックグラウンドへかけあわせたトランスジェニックマウス系統C57BL6/Tg14(act-EGFP-Osby01)(以下 Green miceと呼ぶことがある)の新生仔(0日齢)、仔(5日齢)又は成体(4〜5週齢)から、2段階酵素分解によって集められ、培養に使用された。
培養された細胞は、Wマウス(4週齢、Japan SLC製)へ移植された。Wレシピエントを使用した実験では、50μgの抗CD4抗体(GK1.5)が、移植から0、2、4日後に腹腔内に投与され、異質遺伝的なドナー細胞への耐性が誘導された。全ての動物実験のプロトコルは、京都大学の動物保護および使用制度委員会によって承認されたものである。
(Reference Example 1)
[1] Experimental methods and materials (1) Animals Testis cells are DBA / 2 mice, or transgenic mouse strain C57BL6 / Tg14 (act-EGFP-Osby01) crossed to DBA / 2 background (hereinafter referred to as Green mice). From newborn pups (0 days of age), pups (5 days of age) or adults (4-5 weeks of age), which may be called, were collected by two-stage enzymatic degradation and used for culture.
The cultured cells were transplanted into W mice (4 weeks old, manufactured by Japan SLC). In experiments using W recipients, 50 μg of anti-CD4 antibody (GK1.5) was administered intraperitoneally at 0, 2, 4 days after transplantation to induce tolerance to allogeneic donor cells. All animal experiment protocols were approved by the Kyoto University Animal Protection and Use System Committee.

(2)培養条件
基礎培養培地としては、実施例1と同様の添加物が補充されたStemPro-34 SFM (Invitrogen社製)培地を使用した。GDNF、EGF、bFGF、LIF及び胎仔ウシ血清は実施例1と同様のものを使用した。GDNF及び胎仔ウシ血清は、それぞれ、10ng/ml、1(v/v)%の濃度で、特にことわりのある場合を除き、常に培地に添加した。EGF、bFGF及びLIFは、特にことわりのある場合を除き、それぞれ、20ng/ml、10ng/ml、10units/mlの濃度で適宜培地に添加した。
細胞は5%の二酸化炭素を含む空気中で、37℃で維持された。
(2) Culture conditions StemPro-34 SFM (manufactured by Invitrogen) medium supplemented with the same additives as in Example 1 was used as the basal culture medium. GDNF, EGF, bFGF, LIF and fetal calf serum were the same as in Example 1. GDNF and fetal bovine serum were always added to the medium at concentrations of 10 ng / ml and 1 (v / v)%, respectively, unless otherwise noted. EGF, bFGF and LIF may Except where otherwise specified, each, 20 ng / ml, were added to the appropriate medium at a concentration of 10ng / ml, 10 3 units / ml.
The cells were maintained at 37 ° C. in air containing 5% carbon dioxide.

(3)精原幹細胞の採取
精巣細胞はコラゲナーゼ(タイプIV、シグマ社製)およびトリプシン(インビトロゲン社製)を用いた2段階酵素分解によって採集された。
即ち、マウスの精巣を摘出し、PBS中で白膜を除去し、1mg/mlコラゲナーゼ(I型)を含むハンクス液中、37℃にて適宜振蘯しながら15分間インキュベートし、精細管をほぐした。PBSにより2回洗浄してはがれた間質の細胞を除去した後、1.4mg/ml DNaseを含む0.25%トリプシン液中で37℃にて適宜振蘯しながら15分間インキュベートし、精細管をばらばらにした。PBSを加え、トリプシンを不活性化した後、ピペッティングを行って細胞浮遊液を得た。
(3) Collection of spermatogonial stem cells Testicular cells were collected by two-stage enzymatic degradation using collagenase (type IV, Sigma) and trypsin (Invitrogen).
Specifically, the mouse testis was removed, the white membrane was removed in PBS, and incubated for 15 minutes at 37 ° C in a Hanks solution containing 1 mg / ml collagenase (type I) to loosen the seminiferous tubule. It was. After removing stromal cells separated by washing twice with PBS, the cells were incubated in a 0.25% trypsin solution containing 1.4 mg / ml DNase at 37 ° C. for 15 minutes with appropriate shaking. Was broken apart. PBS was added to inactivate trypsin and then pipetting was performed to obtain a cell suspension.

新生仔の精巣を用いた場合には、上記細胞浮遊液をそのまま培養に用いた。
一方、仔又は成体の精巣を用いた場合は、上記細胞浮遊液を20〜30μmのナイロンメッシュに通して未消化細胞塊を除去し、600×gで5分間遠心して精巣細胞を回収し、更に、該精巣細胞から抗CD9抗体を用いて磁気ビーズ法により、CD9陽性細胞として精原幹細胞を濃縮した。
When a newborn testis was used, the cell suspension was used as it was for culturing.
On the other hand, when a testicle of a pup or adult is used, the cell suspension is passed through a 20-30 μm nylon mesh to remove undigested cell mass, and centrifuged at 600 × g for 5 minutes to collect testicular cells. From the testis cells, spermatogonial stem cells were concentrated as CD9-positive cells by a magnetic bead method using an anti-CD9 antibody.

回収された精原幹細胞は培地中に分散され、ゼラチンコートされたプレート、あるいはマイトマイシンCで不活性化されたマウス胎仔繊維芽細胞(MEF)上へ移された(第一の培養)。   The collected spermatogonial stem cells were dispersed in the medium and transferred onto gelatin-coated plates or mouse embryo fibroblasts (MEF) inactivated with mitomycin C (first culture).

第一の培養の開始から一晩培養後に、第一の培養における培養細胞、好ましくは浮遊している培養細胞(少なからず精原幹細胞を含む)を、別の細胞培養用容器へ継代した(第二の培養)。継代された細胞は、培養条件によっても異なるが、通常継代後1週間以内に、細胞培養用容器の底面にコロニーを形成した。   After overnight culture from the start of the first culture, the cultured cells in the first culture, preferably the suspended cultured cells (including not only spermatogonial stem cells), were subcultured to another cell culture container ( Second culture). Although the passaged cells differed depending on the culture conditions, colonies formed on the bottom of the cell culture vessel usually within one week after the passage.

第二の培養の開始から5〜14日後、細胞をトリプシン処理等により分散し、培地中に再度懸濁して、更に新しい培養用プレートへ継代した(第三の培養)。同様に継代を繰り返すことで、平坦な形状の体細胞は消滅した。2度目あるいは3度目の継代以降は、細胞をフィーダー細胞の存在下で培養した。細胞は2〜5日毎に、1〜1/4希釈(培養初期においては好ましくは1〜1/2希釈)で継代された。3〜4週間までには、細胞は比較的安定した状態におちついた。その後、細胞は2〜5日毎に、1/4〜1/10希釈で継代された。   Five to 14 days after the start of the second culture, the cells were dispersed by trypsin treatment or the like, resuspended in the medium, and further subcultured to a new culture plate (third culture). Similarly, by repeating the passage, the flat somatic cells disappeared. After the second or third passage, the cells were cultured in the presence of feeder cells. Cells were passaged every 2-5 days at a dilution of 1-1 / 4 (preferably a dilution of 1-1 / 2 at the beginning of the culture). By 3-4 weeks, the cells settled in a relatively stable state. Thereafter, the cells were passaged at 1 / 4-1 / 10 dilution every 2-5 days.

一部の実験においては、培養によって得られた精原幹細胞(GS細胞)を増殖補助因子としてGDNFのみを含み、LIF、EGF及びbFGFを含有しない培地中で培養した。   In some experiments, spermatogonial stem cells (GS cells) obtained by culture were cultured in a medium containing only GDNF as a growth cofactor and not containing LIF, EGF, and bFGF.

(4)抗体染色
上記条件で培養された細胞の性質を確認するために、従来公知の精子形成細胞に対する分子マーカーの発現を調べるフローサイトメトリーが、以下のようにして実施された。
一次抗体として、実施例1で用いられた抗体に加えて、ラット抗マウスCD9抗体(BDバイオサイエンス社製)、ラット抗TDA抗原(EE2)(大阪大学西宗博士より提供)が使用された。二次抗体としては、実施例1と同一の抗体が用いられた。細胞染色及び解析は実施例1と同様に実施された。
(4) Antibody Staining In order to confirm the properties of cells cultured under the above conditions, flow cytometry for examining expression of molecular markers on spermatogenic cells known in the art was performed as follows.
As the primary antibody, in addition to the antibody used in Example 1, rat anti-mouse CD9 antibody (BD Bioscience) and rat anti-TDA antigen (EE2) (provided by Dr. Nishimune, Osaka University) were used. As the secondary antibody, the same antibody as in Example 1 was used. Cell staining and analysis were performed as in Example 1.

(5)培養された精原幹細胞の移植
上記の培養方法によって得られた精原幹細胞を含む約2μlのドナー細胞懸濁液は、輸出管を通してWマウスの精巣へ導入された。各レシピエントの精巣では、注入物が細管の75〜80%を占めた。成体のレシピエントマウスは、アバーティンインジェクソン(640mg/kg)によって麻酔された。
コロニーをカウントするために、レシピエントマウスのテストでは、ドナー細胞移植後7〜8週間でレシピエント精巣を摘出し、紫外線下で蛍光を観察することによって解析された。ホストの精巣細胞は内因性の蛍光発光を有しないため、ドナー細胞は、明確に特定された。細胞の集団は、精細管の全周囲を占め、少なくとも0.1mmの長さを有する場合に、コロニーと定義された。
(5) Transplantation of cultured spermatogonial stem cells About 2 μl of donor cell suspension containing spermatogonial stem cells obtained by the above culture method was introduced into the testes of W mice through an export tube. In each recipient's testis, the infusion accounted for 75-80% of the tubules. Adult recipient mice were anesthetized with Avertin Inxon (640 mg / kg).
To count colonies, the recipient mice were analyzed by removing the recipient testes and observing fluorescence under ultraviolet light 7-8 weeks after donor cell transplantation. Donor cells were clearly identified because host testis cells do not have intrinsic fluorescence. A population of cells was defined as a colony if it occupied the entire perimeter of the seminiferous tubule and had a length of at least 0.1 mm.

(6)組織学的解析
新生仔(0日齢)、仔(5日齢)および成体(4〜5週齢)のマウスの精巣が採取され、常法により組織切片が作成された。切片はヌクレアー・ファスト・レッド(nuclear fast red)にて染色され、顕微鏡下観察された。
(6) Histological analysis Testes of newborn (0 day old), offspring (5 day old) and adult (4-5 week old) mice were collected, and tissue sections were prepared by a conventional method. The sections were stained with nuclear fast red and observed under a microscope.

〔2〕結果
(1)精原幹細胞の試験管内増殖について
新生仔マウス(0日齢)由来の精原幹細胞はGDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地中でフィーダー細胞と共に培養しても増殖は確認されず、コロニーを形成しなかったが(図4左上参照)、GDNF、EGF、bFGF及びLIF含有培地中においては、有意な増殖が観察され、コロニーを形成した(図4右上参照)。
一方、仔(5日齢)マウス由来の精原幹細胞はGDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地並びにGDNF、EGF、bFGF及びLIF含有培地のいずれを用いた場合においても有意な増殖が観察され、コロニーを形成した(図4左下及び右下)。
また、成体(4〜5週齢)マウス由来の精原幹細胞も、仔マウスと同様に、GDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地並びにGDNF、EGF、bFGF及びLIF含有培地のいずれを用いても有意な増殖が観察され、コロニーを形成した(データ示さず)。
[2] Results (1) Proliferation of spermatogonial stem cells in vitro The spermatogonial stem cells derived from newborn mice (0-day-old) do not proliferate even when cultured with feeder cells in GDNF, EGF and bFGF-free medium. Although it was not confirmed and a colony was not formed (see the upper left of FIG. 4), significant growth was observed in the medium containing GDNF, EGF, bFGF and LIF, and a colony was formed (see the upper right of FIG. 4).
On the other hand, spermatogonial stem cells derived from offspring (5-day-old) mice were observed to proliferate significantly when using any of GDNF, EGF and bFGF-containing LIF-free medium and GDNF, EGF, bFGF and LIF-containing medium, Colonies were formed (FIG. 4, lower left and lower right).
In addition, spermatogonial stem cells derived from adult (4 to 5 week-old) mice can use any of GDNF, EGF and bFGF-containing LIF-free medium and GDNF, EGF, bFGF and LIF-containing medium, as in the case of pup mice. Significant growth was observed and colonies formed (data not shown).

この実験における培養細胞(すなわち、精原幹細胞)のフィーダー細胞上での増殖の様子を図5のグラフに示す。このグラフにおいて、横軸は培養開始からの経過日数を、縦軸には相対的な細胞数を示す。図5に示すように、仔マウス由来の精原幹細胞はGDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地を用いた場合においても、約4ヶ月間にわたってログ・スケールで細胞増殖が持続することが確認された。培養開始から4ヶ月間で細胞数は約10倍に増殖した。GDNF、EGF、bFGF及びLIF含有培地を用いた場合においても、同様の増殖が確認された(データ示さず)。 The state of proliferation of the cultured cells (ie, spermatogonial stem cells) on the feeder cells in this experiment is shown in the graph of FIG. In this graph, the horizontal axis indicates the number of days elapsed from the start of culture, and the vertical axis indicates the relative number of cells. As shown in FIG. 5, spermatogonial stem cells derived from pups were confirmed to maintain cell growth on a log scale for about 4 months even when GDNF, EGF and bFGF-containing LIF-free medium was used. It was. Cell number four months from the start of the culture was grown to about 10 9 times. Similar growth was confirmed when media containing GDNF, EGF, bFGF and LIF were used (data not shown).

一方、新生仔マウス由来の精原幹細胞は、GDNF、EGF、bFGF及びLIF含有培地を用いた場合は、4ヶ月間にわたって、ログ・スケールで細胞増殖が持続することが確認されたが、GDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地を用いた場合には、ほとんど細胞増殖は観察されなかった(データ示さず)。   On the other hand, spermatogonial stem cells derived from newborn mice were confirmed to maintain cell growth on a log scale for 4 months when GDNF, EGF, bFGF and LIF-containing medium was used. Little cell growth was observed when EGF and bFGF containing LIF-free medium was used (data not shown).

また、新生仔のマウス由来の精原幹細胞をGDNF、EGF、bFGF及びLIF含有培地で5〜15日間培養した後に、培養細胞を回収し、該細胞をGDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地中でフィーダー細胞と共培養すると、仔マウス由来の精原幹細胞と同様に長期間にわたって細胞増殖が持続し、コロニーを形成した(データ示さず)。   In addition, spermatogonial stem cells derived from newborn mice were cultured in a medium containing GDNF, EGF, bFGF and LIF for 5 to 15 days, and then the cultured cells were collected, and the cells were collected in a medium containing no LIF containing GDNF, EGF and bFGF. When the cells were co-cultured with feeder cells, cell growth continued for a long period of time in the same manner as spermatogonial stem cells derived from pups, and colonies formed (data not shown).

更に、上記にて調製された新生仔マウス(0日齢)由来の精原幹細胞は、培養開始から4ヶ月後に、培地を15%FCS含有GDNF含有EGF、bFGF及びLIF不含培地に転換して、引続きフィーダー細胞と共培養することによっても、引き続き増殖を維持した(図6)。精原幹細胞の細胞数は、培地変換後5日で5.97±0.53倍(n=3)、11日で38.90±8.44倍(n=3)(いずれの値も平均値±標準誤差で示す)に増加した。   Furthermore, the spermatogonial stem cells derived from the newborn mouse (0 day old) prepared above were transformed into a medium containing 15% FCS-containing GDNF-containing EGF, bFGF and LIF after 4 months from the start of the culture. Subsequently, proliferation was continuously maintained by co-culturing with feeder cells (FIG. 6). The number of spermatogonial stem cells was 5.97 ± 0.53 times (n = 3) 5 days after medium change, 38.90 ± 8.44 times (n = 3) 11 days (all values are averages) Value ± indicated by standard error).

以上の結果から、精原幹細胞の分化段階には、以下の2つが存在することが示唆された。
(A)インビトロ増殖のための増殖因子としてグリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)及び白血病抑制因子(LIF)を要する分化段階(分化段階(A))。
(B)実質的にグリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地中で増殖可能な分化段階(分化段階(B))。
From the above results, it was suggested that the following two types exist in the differentiation stage of spermatogonial stem cells.
(A) A differentiation stage (growth stage (A)) requiring glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) and leukemia inhibitory factor (LIF) as growth factors for in vitro growth.
(B) A differentiation stage (differentiation stage (B)) capable of growing in a medium containing substantially only glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) as a growth auxiliary factor for spermatogonial stem cells.

また、新生動物の精原幹細胞は分化段階(A)にあり、仔及び成体動物の精原幹細胞は分化段階(B)にあることが明らかとなった。
更に、分化段階(A)にある精原幹細胞を、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)及び白血病抑制因子(LIF)を含む培地中で培養することにより、分化段階(B)へと分化することが示唆された。
It was also revealed that spermatogonial stem cells of newborn animals are in the differentiation stage (A), and spermatogonial stem cells of offspring and adult animals are in the differentiation stage (B).
Furthermore, the spermatogonial stem cells in the differentiation stage (A) are differentiated into the differentiation stage (B) by culturing in a medium containing glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) and leukemia inhibitory factor (LIF). Was suggested.

(2)培養細胞の性質について
仔グリーンマウス(Green Mouse)の精原幹細胞をフィーダー細胞の存在下、GDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地により増殖させ、細胞の表面の特徴をフローサイトメトリーによって解析した。このマウスのGFP遺伝子は、精原幹細胞を含むあらゆる場所で発現する。それゆえ、培養されたGFPを含む細胞は、UV照射下での観察によってフィーダー細胞から区別することができる。
結果を図7に示す。図7に示す各図は、(a)から順にα6−インテグリン、β1−インテグリン、EpCAM、EE2、c-kit、SSEA−1、CD9、フォルスマン抗原という分子マーカーを用いて解析を行った結果である。なお、黒の実線で囲む白色のカラムがコントロール免疫グロブリンの場合の結果であり、黒色カラムが各分子マーカー(抗体)の場合の結果である。
培養された細胞は、α6−インテグリン、β1−インテグリン、EpCAM、EE2、CD9に対してポジティブであった。
また、多くの細胞はc-kitに対してネガティブであったが、弱い発現が確認され、これによっていくつかのコロニーが分化していることが示唆された。
培養された細胞は、SSEA−1及びフォルスマン抗原が陰性であった。
これらの結果から、増殖された細胞の大部分は未分化の精原細胞の性質を有するということが分かった。
(2) Properties of cultured cells Spermatogonia stem cells of pupal green mice (Green Mouse) are grown in GDNF, EGF and bFGF containing LIF-free medium in the presence of feeder cells, and the surface characteristics of the cells are determined by flow cytometry. Analyzed. The mouse GFP gene is expressed everywhere including spermatogonial stem cells. Therefore, cultured cells containing GFP can be distinguished from feeder cells by observation under UV irradiation.
The results are shown in FIG. Each figure shown in FIG. 7 shows the results of analysis using molecular markers such as α6-integrin, β1-integrin, EpCAM, EE2, c-kit, SSEA-1, CD9, and Forssman antigen in order from (a). is there. In addition, the white column enclosed by the black solid line is the result in the case of the control immunoglobulin, and the black column is the result in the case of each molecular marker (antibody).
The cultured cells were positive for α6-integrin, β1-integrin, EpCAM, EE2, and CD9.
Although many cells were negative for c-kit, weak expression was confirmed, suggesting that some colonies were differentiated.
The cultured cells were negative for SSEA-1 and Forssman antigen.
From these results, it was found that the majority of the proliferated cells had the properties of undifferentiated spermatogonia.

(3)精原細胞移植技術による幹細胞活性の決定
上記(2)の結果に基づき、培養された細胞が本当に精原幹細胞であるか確認するために、精原細胞移植が実施された。
仔グリーンマウス(Green Mouse)の精原幹細胞がフィーダー細胞の存在下、GDNF、EGF及びbFGF含有LIF不含培地により29〜58日の期間培養され、収穫された細胞が、Wマウスの精細管へ移植された。移植実験におけるコロニーは、移植から7〜8週間後にUV照射下で蛍光によって確認された。
結果を図8に示す。本実験によって得られたWレシピエント精巣の解析では、外見上正常な精子形成を有する多数の精細管を満たした培養細胞によって、広大なコロニー形成が行われることが実証された(図8)。この結果、培養された細胞が精原幹細胞であることが確認された。
(3) Determination of stem cell activity by spermatogonia transplantation technique Based on the result of (2) above, spermatogonia transplantation was performed to confirm whether the cultured cells were really spermatogonial stem cells.
Green mouse spermatogonial stem cells were cultured for 29-58 days in LIF-free medium containing GDNF, EGF and bFGF in the presence of feeder cells, and the harvested cells were transferred to W mouse seminiferous tubules. Transplanted. Colonies in the transplantation experiments were confirmed by fluorescence under UV irradiation 7-8 weeks after transplantation.
The results are shown in FIG. Analysis of the W recipient testis obtained by this experiment demonstrated that vast colony formation was performed by cultured cells filled with numerous seminiferous tubules having apparently normal spermatogenesis (FIG. 8). As a result, it was confirmed that the cultured cells were spermatogonial stem cells.

(4)組織学的解析
新生仔(0日齢)、仔(5日齢)及び成体(4〜5週齢)のそれぞれのマウスの組織学的解析結果を図9に示す。
新生仔の精原幹細胞は精細管の管腔に存在しているが(図9d)、5日齢の仔においては、精原幹細胞は精細管の基底膜に接触しており(図9e)、成体においては精原幹細胞が精細管の基底膜に強固に接着している様子が観察された(図9f)。
以上より、上記組織学的特徴を指標として、精原幹細胞が上述のいずれの分化段階にあるかを判別可能であることが示唆された。
(4) Histological analysis FIG. 9 shows the results of histological analysis of each mouse of a newborn (0 day old), offspring (5 day old), and adult (4-5 week old).
Although neonatal spermatogonial stem cells are present in the lumen of the seminiferous tubule (FIG. 9d), in 5-day-old pups, the spermatogonial stem cells are in contact with the basement membrane of the seminiferous tubule (FIG. 9e), In adults, it was observed that spermatogonial stem cells were firmly adhered to the basement membrane of the seminiferous tubule (FIG. 9f).
From the above, it was suggested that it is possible to determine in which differentiation stage the spermatogonial stem cell is in the above-described differentiation stage using the histological feature as an index.

本発明の増殖方法を用いれば、フィーダー細胞や血清の不在下においても精原幹細胞を効率よく増殖させることが出来、未確定因子の影響を排除することができるので、従来法と比較して、より安定且つ簡易に、精原幹細胞としての能力を維持した状態で、精原幹細胞を増殖させることが可能である。また、精原幹細胞の臨床応用において、異種動物由来感染症の危険を回避することが出来る。従って本発明の増殖方法は、遺伝子改変動物(遺伝子導入動物、遺伝子欠損動物等)の作製、雄性不妊の治療方法および雄性不妊の治療剤の開発、生殖細胞レベルにおける遺伝子治療のための研究および薬剤の開発などに有用である。
更に、本発明の増殖方法は、フィーダー細胞や血清由来の未確定因子の影響を含まないので、精原幹細胞の増殖及び分化を制御する因子を評価するためのより確定的な試験を可能にし、精原幹細胞を支配する制御機構を理解する新たな機会を提供する。
By using the proliferation method of the present invention, it is possible to efficiently proliferate spermatogonial stem cells even in the absence of feeder cells and serum, and to eliminate the influence of undetermined factors. It is possible to proliferate spermatogonial stem cells in a more stable and simple manner while maintaining the ability as spermatogonial stem cells. Moreover, in the clinical application of spermatogonial stem cells, the risk of infectious diseases derived from different animals can be avoided. Therefore, the propagation method of the present invention includes the production of genetically modified animals (gene-transfected animals, gene-deficient animals, etc.), the development of treatment methods and treatment agents for male infertility, research and drugs for gene therapy at the germ cell level It is useful for the development of
Furthermore, since the proliferation method of the present invention does not include the influence of feeder cells and serum-derived uncertain factors, it enables a more definitive test for evaluating factors that control the proliferation and differentiation of spermatogonial stem cells, It provides a new opportunity to understand the regulatory mechanisms governing spermatogonial stem cells.

GS細胞のインビトロ成長を示す図である。Aは培養細胞の形態を示す写真である。左上のパネルはMEF上、血清含有培地中でのGS細胞を、中央上のパネルはMEF上、無血清培地中でのGS細胞を、右上のパネルはラミニン上でのGS細胞をそれぞれ示す。左下のパネルはラミニン上でのGS細胞を示し、丸いコロニーが観察される。中央下のパネルはラミニン上でのGS細胞を示し、生殖細胞の鎖形成が観察される。右下のパネルはラミニン上でのGS細胞を示し、培養ウェル中でコンフルエントなGS細胞が観察される。Bは無血清(Serum‐free)又は無フィーダー(Feeder‐free)条件におけるGS細胞の増殖を示すグラフである。スケールバーは100μmに相当する。It is a figure which shows the in vitro growth of a GS cell. A is a photograph showing the morphology of cultured cells. The upper left panel shows GS cells on MEF in serum-containing medium, the upper center panel shows GS cells on MEF and serum-free medium, and the upper right panel shows GS cells on laminin. The lower left panel shows GS cells on laminin and round colonies are observed. The lower center panel shows GS cells on laminin and germline chain formation is observed. The lower right panel shows GS cells on laminin, and confluent GS cells are observed in the culture wells. B is a graph showing the proliferation of GS cells in a serum-free or feeder-free condition. The scale bar corresponds to 100 μm. 培養細胞の形質的特徴付けを示す図である。Aは各分子マーカーを用いて、フローサイトメトリーによって培養細胞の性質を試験した結果を示すグラフである。縦軸には細胞数(個)を、横軸には相対的蛍光強度を示す。白色カラムは一次抗体を用いずに細胞を染色した場合(ネガティブコントロール)のヒストグラムを、黒色カラムは一次抗体を用いて細胞を染色した場合のヒストグラムを示す。上段(serum(−))は無血清培養に、下段(feeder(−))は無フィーダー培養にそれぞれ相当する。無血清培養においてはGS細胞を解析するためにEGFP陽性細胞のみがゲートされた。BはRT-PCR解析を示す図である。特異的プライマーを用いて、無血清(serum(−))又は無フィーダー(feeder(−))条件下でのGS細胞からのcDNAを増幅した。「MEF」は血清及びフィーダー存在下での培養に相当する。It is a figure which shows the characteristic characterization of a cultured cell. A is a graph showing the results of testing the properties of cultured cells by flow cytometry using each molecular marker. The vertical axis represents the number of cells (cells), and the horizontal axis represents the relative fluorescence intensity. The white column shows a histogram when cells are stained without using a primary antibody (negative control), and the black column shows a histogram when cells are stained with a primary antibody. The upper (serum (−)) corresponds to serum-free culture, and the lower (feeder (−)) corresponds to feeder-free culture. In serum-free culture, only EGFP positive cells were gated to analyze GS cells. B is a diagram showing RT-PCR analysis. Specific primers were used to amplify cDNA from GS cells under serum-free (serum (−)) or feeder-free (feeder (−)) conditions. “MEF” corresponds to culture in the presence of serum and feeder. 培養細胞からの精子形成および子孫の産生を示す写真である。Aは無血清培養からのEGFP発現ドナーGS細胞を受けたレシピエント精巣を示す。BはWマウス精巣の組織学的様相(非移植対照)を示し、分化した生殖細胞の不在が観察される。Cは無血清培養からのドナーGS細胞を受けたWマウス精巣の組織学的様相を示し、正常な様相の精子形成及び伸長した精子細胞(spermatid)がみられる。Dは無フィーダー培養からのGFP発現ドナーGS細胞を受けたレシピエント精巣を示す。Eは正常な精子形成を示すレシピエント精巣の組織学的様相を示す。Fは無フィーダー培養からのGS細胞に起因するF2子孫を示す。UV光下での緑色の蛍光により、ドナー導入遺伝子の存在が立証される(矢印)。対照同腹子においては蛍光は観察されない(矢頭)。スケールバーは1mm(A,D)、100μm(B,C)、50μm(E)にそれぞれ相当する。It is a photograph which shows spermatogenesis from a cultured cell and production of offspring. A shows a recipient testis that received EGFP-expressing donor GS cells from a serum-free culture. B shows the histological appearance of W mouse testis (non-transplanted control) and the absence of differentiated germ cells is observed. C shows the histological appearance of W mouse testis that received donor GS cells from serum-free culture, with normal appearance of spermatogenesis and extended spermatids. D shows recipient testis that received GFP-expressing donor GS cells from feeder-free culture. E shows the histological aspect of the recipient testis showing normal spermatogenesis. F shows F2 progeny due to GS cells from feeder-free culture. Green fluorescence under UV light establishes the presence of the donor transgene (arrow). No fluorescence is observed in control littermates (arrowheads). The scale bar corresponds to 1 mm (A, D), 100 μm (B, C), and 50 μm (E), respectively. 実施例における、マウスの精巣細胞からの精原幹細胞増殖コロニーの発達を顕微鏡で観察した結果を示す図である。左上図は新生仔のマウス精巣細胞のLIF(−)培地による培養、右上図は新生仔マウス精巣細胞のLIF(+)培地による培養、左下図は5日齢仔マウス精巣細胞のLIF(−)培地による培養、右下図は5日齢仔マウス精巣細胞のLIF(+)培地による培養をそれぞれ示す。スケールバーは50μmに相当する。In an Example, it is a figure which shows the result of having observed the development of the spermatogonial stem cell expansion colony from the testis cell of a mouse | mouth with the microscope. Upper left figure is culture of newborn mouse testis cells in LIF (-) medium, upper right figure is culture of newborn mouse testis cells in LIF (+) medium, lower left figure is LIF (-) of 5-day-old mouse testis cells Culture on medium, lower right figure shows culture of 5-day-old mouse testis cells in LIF (+) medium. The scale bar corresponds to 50 μm. 実施例において培養された精原幹細胞の増殖を示すグラフであり、具体的には、GFP標識でフィーダー細胞と区別できる精原幹細胞の数を測定したものである。縦軸には培養開始時の細胞数を1としたときの相対的細胞数(倍)を、横軸には培養開始後の日数を示す。It is a graph which shows the proliferation of the spermatogonial stem cell cultured in the Example, Specifically, the number of the spermatogonial stem cell which can be distinguished from a feeder cell by GFP label | marker is measured. The vertical axis represents the relative number of cells (times) when the number of cells at the start of culture is 1, and the horizontal axis represents the number of days after the start of culture. 15%FCS含有GDNF含有EGF、bFGF及びLIF不含培地中での精原幹細胞の増殖を示すグラフである。縦軸には培地転換時の細胞数を1としたときの相対的な細胞数(平均値±標準誤差)を、横軸には培地転換後の日数を示す。It is a graph which shows the proliferation of the spermatogonial stem cell in a 15% FCS containing GDNF containing EGF, bFGF, and LIF free medium. The vertical axis shows the relative number of cells (average value ± standard error) when the number of cells at the time of medium change is 1, and the horizontal axis shows the number of days after the medium change. の(a)〜(h)は、実施例において、各分子マーカーを用いて、フローサイトメトリーによって培養細胞の性質を試験した結果を示すグラフである。縦軸には細胞数(個)を、横軸には相対的蛍光強度を示す。白色カラムは一次抗体を用いずに細胞を染色した場合(ネガティブコントロール)のヒストグラムを、黒色カラムは一次抗体を用いて細胞を染色した場合のヒストグラムを示す。(a)〜(h)に示す各グラフは、分子マーカーとして、(a)から順に、α6−インテグリン、β1−インテグリン、EpCAM、EE2、c-kit、SSEA−1、CD9、フォルスマン抗原をそれぞれ用いた場合である。細胞数全体に対するゲート中の細胞の割合(%)は、それぞれ、(a)95.91%、(b)98.12%、(c)96.75%、(d)99.89%、(e)12.74%、(f)0.06%、(g)99.84%、(h)0.80%である。(A)-(h) is a graph which shows the result of having tested the property of the cultured cell by flow cytometry in each Example using each molecular marker. The vertical axis represents the number of cells (cells), and the horizontal axis represents the relative fluorescence intensity. The white column shows a histogram when cells are stained without using a primary antibody (negative control), and the black column shows a histogram when cells are stained with a primary antibody. Each graph shown in (a) to (h) shows α6-integrin, β1-integrin, EpCAM, EE2, c-kit, SSEA-1, CD9, and Forssman antigen in order from (a) as molecular markers. This is the case. The percentage of cells in the gate relative to the total number of cells is (a) 95.91%, (b) 98.12%, (c) 96.75%, (d) 99.89%, (e) 12.74%, (f), respectively. 0.06%, (g) 99.84%, (h) 0.80%. 実施例における、移植後の精原幹細胞からの精子形成を示す図である。UV照射下で蛍光を示すGFP標識された精原幹細胞由来の精子形成コロニーを示す。It is a figure which shows the sperm formation from the spermatogonial stem cell after a transplant in an Example. Figure 5 shows GFP-labeled spermatogonial stem cell-derived spermatogenic colonies that fluoresce under UV irradiation. 精巣の巨視的(上段(a)〜(c))及び組織学的(下段(d)〜(f))外観を示す図である。新生仔(0日齢)、仔(5日齢)及び成体(4〜5週齢)の精巣を、それぞれ左、中央、右に示す。新生仔から成体へ成熟するに伴い、精巣内に間質系細胞がより多く存在する。下段の挿入図内の矢印は生殖細胞(精原幹細胞)を示す。上段のスケールバーは2mm、下段挿入図のスケールバーは20μmに相当する。It is a figure which shows the macroscopic (upper stage (a)-(c)) and histological (lower stage (d)-(f)) external appearance of a testis. Newborn (0 day old), offspring (5 day old) and adult (4-5 week old) testis are shown on the left, center and right, respectively. As the newborn matures into adults, there are more stromal cells in the testis. Arrows in the lower inset indicate germ cells (spermatogonial stem cells). The upper scale bar corresponds to 2 mm and the lower scale bar corresponds to 20 μm.

Claims (39)

精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することを含む、精原幹細胞の増殖方法。   A method of proliferating spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state adhered to an insoluble carrier. 該精原幹細胞は細胞外マトリクスを介して不溶性担体に接着する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the spermatogonial stem cells adhere to an insoluble carrier via an extracellular matrix. 該細胞外マトリクスはラミニンである、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the extracellular matrix is laminin. 該精原幹細胞をGDNFレセプター作動性化合物を含む培地中で培養する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium containing a GDNF receptor agonist compound. 該培地はLIFを更に含む、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the medium further comprises LIF. 該培地はEGF及びbFGFのうちの少なくとも何れかを更に含む、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the medium further comprises at least one of EGF and bFGF. 該精原幹細胞を血清を含む培地中で培養する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium containing serum. 該精原幹細胞をフィーダー細胞の馴化培地を含まない培地中で培養する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium not containing a conditioned medium of feeder cells. 増殖した精原幹細胞は胚性表現型を有する、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the expanded spermatogonial stem cells have an embryonic phenotype. 該胚性表現型はSSEA−1の陽性発現である、請求項9に記載の方法。   10. The method of claim 9, wherein the embryonic phenotype is positive expression of SSEA-1. 精原幹細胞を無血清培地中で培養することを含む、精原幹細胞の増殖方法。   A method for growing spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium. 該培地はGDNFレセプター作動性化合物を含む、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the medium comprises a GDNF receptor agonist compound. 該培地はLIFを更に含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the medium further comprises LIF. 該培地はEGF及びbFGFのうちの少なくとも何れかを更に含む、請求項12に記載の方法。   The method according to claim 12, wherein the medium further comprises at least one of EGF and bFGF. 該培地はB27を含む、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the medium comprises B27. 精原幹細胞をフィーダー細胞の存在下で培養することを含む、請求項11に記載の方法。   The method according to claim 11, comprising culturing spermatogonial stem cells in the presence of feeder cells. 培養に供される精原幹細胞は、実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む培地中で増殖可能な分化段階にある、請求項1又は11に記載の方法。   The method according to claim 1 or 11, wherein the spermatogonial stem cells to be cultured are in a differentiation stage capable of growing in a medium containing substantially only a GDNF receptor agonist compound as a growth cofactor for spermatogonial stem cells. 培養に供される精原幹細胞は、精細管の基底膜に接触している分化段階にある、請求項17に記載の方法。   The method according to claim 17, wherein the spermatogonial stem cells to be cultured are in a differentiation stage in contact with the basement membrane of the seminiferous tubule. 培養に供される精原幹細胞は、インビトロ増殖のための増殖因子としてGDNFレセプター作動性化合物及びLIFを要する分化段階にある精原幹細胞を、GDNFレセプター作動性化合物及びLIFを含む培地中で培養することにより得られたものである、請求項17に記載の方法。   For spermatogonial stem cells to be cultured, spermatogonial stem cells in a differentiation stage requiring GDNF receptor agonist compound and LIF as growth factors for in vitro growth are cultured in a medium containing GDNF receptor agonist compound and LIF. The method according to claim 17, which is obtained by 精原幹細胞をGDNFレセプター作動性化合物を含む培地中で培養する、請求項17に記載の方法。   The method according to claim 17, wherein the spermatogonial stem cells are cultured in a medium containing a GDNF receptor agonist compound. 該培地はLIFを含まない、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the medium does not contain LIF. 該培地は実質的にGDNFレセプター作動性化合物のみを精原幹細胞の増殖補助因子として含む、請求項20に記載の増殖方法。   21. The growth method according to claim 20, wherein the culture medium contains substantially only a GDNF receptor agonist compound as a growth cofactor for spermatogonial stem cells. 請求項1又は11に記載の方法を用いて、生体外で増殖された精原幹細胞。   A spermatogonial stem cell grown in vitro using the method according to claim 1 or 11. 請求項23に記載の精原幹細胞を含んでなる不妊治療剤。   An infertility therapeutic agent comprising the spermatogonial stem cell according to claim 23. 以下の工程を含む、移植された精原幹細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程。
A method for producing a non-human animal that forms sperm derived from transplanted spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) A step of transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell.
以下の工程を含む、精子の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程。
A method for producing sperm comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of obtaining sperm from the non-human animal.
以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する胚の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程。
A method for producing an embryo derived from a spermatogonial stem cell, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) A step of fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo.
以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程;
e)当該胚を宿主雌動物の子宮又は卵管に移入し、非ヒト子孫を得る工程。
A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo;
e) transferring the embryo into the uterus or fallopian tube of the host female animal to obtain non-human offspring.
以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物を雌と自然交配し、非ヒト子孫を得る工程。
A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being attached to an insoluble carrier;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of naturally mating the non-human animal with a female to obtain non-human offspring.
以下の工程を含む、移植された精原幹細胞に由来する精子を形成する非ヒト動物の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程。
A method for producing a non-human animal that forms sperm derived from transplanted spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) A step of transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell.
以下の工程を含む、精子の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程。
A method for producing sperm comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of obtaining sperm from the non-human animal.
以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する胚の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程。
A method for producing an embryo derived from a spermatogonial stem cell, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) A step of fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo.
以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物から精子を得る工程;
d)当該精子を卵に受精させ、胚を得る工程;
e)当該胚を宿主雌動物の子宮又は卵管に移入し、非ヒト子孫を得る工程。
A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) obtaining sperm from said non-human animal;
d) fertilizing the sperm into an egg to obtain an embryo;
e) transferring the embryo into the uterus or fallopian tube of the host female animal to obtain non-human offspring.
以下の工程を含む、精原幹細胞に由来する非ヒト子孫の製造方法:
a)精原幹細胞を無血清培地中で培養することによって、精原幹細胞を増殖させる工程;
b)a)で増殖させた精原幹細胞を不妊非ヒト動物の精細管の中に移植し、当該精原幹細胞に由来する精子形成を起こした非ヒト動物を得る工程;
c)当該非ヒト動物を雌と自然交配し、非ヒト子孫を得る工程。
A method for producing non-human progeny derived from spermatogonial stem cells, comprising the following steps:
a) proliferating spermatogonial stem cells by culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium;
b) transplanting the spermatogonial stem cells grown in a) into the seminiferous tubule of an infertile non-human animal to obtain a non-human animal that has caused spermatogenesis derived from the spermatogonial stem cell;
c) A step of naturally mating the non-human animal with a female to obtain non-human offspring.
精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で細胞外マトリクスを介して不溶性担体に接着した状態で培養するための剤であって、細胞外マトリクス及び不溶性担体を含む剤。   An agent for culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in an adherent state to an insoluble carrier via an extracellular matrix, the agent comprising an extracellular matrix and an insoluble carrier. 該細胞外マトリクスはラミニンである、請求項35に記載の剤。   36. The agent of claim 35, wherein the extracellular matrix is laminin. 該細胞外マトリクスは不溶性担体の表面に結合している、請求項35に記載の剤。   36. The agent of claim 35, wherein the extracellular matrix is bound to the surface of an insoluble carrier. 精原幹細胞をフィーダー細胞の不在下で不溶性担体に接着した状態で培養することを含む、精原幹細胞の製造方法。   A method for producing spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in the absence of feeder cells in a state of being adhered to an insoluble carrier. 精原幹細胞を無血清培地中で培養することを含む、精原幹細胞の製造方法。   A method for producing spermatogonial stem cells, comprising culturing spermatogonial stem cells in a serum-free medium.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008104401A (en) * 2006-10-25 2008-05-08 Kyoto Univ Method for in vitro proliferation of spermatogonial stem cells
JP2015508653A (en) * 2012-02-14 2015-03-23 ワシントン ステイト ユニバーシティ Feeder-free method for culture of bovine and porcine spermatogonial stem cells
JP2017521079A (en) * 2014-07-14 2017-08-03 ワシントン ステイト ユニバーシティ NANOS knockout to excise germline cells
CN115141796A (en) * 2022-08-23 2022-10-04 中山大学 Culture medium for rockfish reproductive stem cells and long-term culture method thereof
CN119391630A (en) * 2024-11-13 2025-02-07 中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所 A method for culturing primary spermatogonial stem cells of Tibetan sheep

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003020920A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-13 Geron Corporation Culture system for rapid expansion of human embryonic stem cells
WO2004055155A2 (en) * 2002-12-16 2004-07-01 Technion Research & Development Foundation Ltd. Methods of preparing feeder cells-free, xeno-free human embryonic stem cells and stem cell cultures prepared using same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003020920A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-13 Geron Corporation Culture system for rapid expansion of human embryonic stem cells
WO2004055155A2 (en) * 2002-12-16 2004-07-01 Technion Research & Development Foundation Ltd. Methods of preparing feeder cells-free, xeno-free human embryonic stem cells and stem cell cultures prepared using same

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIOLOGY OF REPRODUCTION,APRIL 2004,VOL.71,P.722-731, JPN6010049018, ISSN: 0001707917 *
BRAIN RESEARCH PROTOCOLS,2001,VOL.6,P.91-99, JPN6010049021, ISSN: 0001707920 *
DEVELOPMENTAL BRAIN RESEARCH,2000,VOL.120,P.199-210, JPN6010049020, ISSN: 0001707919 *
メディカルサイエンスダイジェスト,2004年5月,VOL.30,NO.5,P.156-157, JPN6010049019, ISSN: 0001707918 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008104401A (en) * 2006-10-25 2008-05-08 Kyoto Univ Method for in vitro proliferation of spermatogonial stem cells
JP2015508653A (en) * 2012-02-14 2015-03-23 ワシントン ステイト ユニバーシティ Feeder-free method for culture of bovine and porcine spermatogonial stem cells
JP2017521079A (en) * 2014-07-14 2017-08-03 ワシントン ステイト ユニバーシティ NANOS knockout to excise germline cells
US12102069B2 (en) 2014-07-14 2024-10-01 Washington State University NANOS knock-out that ablates germline cells
CN115141796A (en) * 2022-08-23 2022-10-04 中山大学 Culture medium for rockfish reproductive stem cells and long-term culture method thereof
CN115141796B (en) * 2022-08-23 2023-09-19 中山大学 Culture medium for grouper germ stem cells and long-term culture method thereof
CN119391630A (en) * 2024-11-13 2025-02-07 中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所 A method for culturing primary spermatogonial stem cells of Tibetan sheep

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