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JP2017099381A - Cell sheet comprising amniotic fluid stem cell and method for producing the same - Google Patents

Cell sheet comprising amniotic fluid stem cell and method for producing the same Download PDF

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JP2017099381A
JP2017099381A JP2016225031A JP2016225031A JP2017099381A JP 2017099381 A JP2017099381 A JP 2017099381A JP 2016225031 A JP2016225031 A JP 2016225031A JP 2016225031 A JP2016225031 A JP 2016225031A JP 2017099381 A JP2017099381 A JP 2017099381A
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Japan
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cells
amniotic fluid
cell
cell sheet
positive
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Pending
Application number
JP2016225031A
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Japanese (ja)
Inventor
田中 守
Mamoru Tanaka
守 田中
麻里絵 福武
Marie Fukutake
麻里絵 福武
大吾 落合
Daigo Ochiai
大吾 落合
博隆 升田
Hirotaka Masuda
博隆 升田
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Keio University
Original Assignee
Keio University
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Abstract

【課題】羊水幹細胞を外科的治療や各種皮膚ケアに応用する技術を提供する。
【解決手段】羊水幹細胞を含む細胞シート。
【選択図】図4
A technique for applying amniotic fluid stem cells to surgical treatment and various skin care is provided.
A cell sheet containing amniotic fluid stem cells.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、羊水幹細胞を含む細胞シート及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a cell sheet containing amniotic fluid stem cells and a method for producing the same.

羊水は妊娠初期から分娩に至るまで卵膜内を満たしている液体であり、分娩の際には胎児娩出の前後に母体から体外へ流出し不要となるものである。胎児は羊水の中で浮遊して成長していく。羊水は、胎児及び胎盤から常に生成されていると考えられているが、詳細は未だに不明である。また、妊娠中期に行われる羊水検査では、羊水穿刺により羊水が採取される。この時、採取による羊水の減少が胎児に影響を及ぼすことはなく、羊水は再生され補充される。   Amniotic fluid is a fluid that fills the egg membrane from the beginning of pregnancy to delivery, and is no longer needed for delivery from the mother to the body before and after fetal delivery. The fetus floats and grows in amniotic fluid. Amniotic fluid is thought to be constantly generated from the fetus and placenta, but details are still unknown. In the amniotic fluid test performed in the second trimester, amniotic fluid is collected by amniocentesis. At this time, the decrease in amniotic fluid due to collection does not affect the fetus, and the amniotic fluid is regenerated and replenished.

羊水中には羊水細胞と呼ばれる細胞が含まれている。羊水細胞は胎生期の胎児の臓器由来の細胞である。非特許文献1には、ヒト羊水細胞からc−Kit(CD117)陽性細胞を取得したことが記載されている。   Amniotic fluid contains cells called amniotic fluid cells. Amniotic fluid cells are cells derived from fetal organs during the embryonic period. Non-Patent Document 1 describes that c-Kit (CD117) positive cells were obtained from human amniotic fluid cells.

Pozzobon M., et al., Isolation of c-Kit+ Human Amniotic Fluid Stem Cells from Second Trimester, Methods in molecular biology, 1035, 191-198, 2013.Pozzobon M., et al., Isolation of c-Kit + Human Amniotic Fluid Stem Cells from Second Trimester, Methods in molecular biology, 1035, 191-198, 2013.

羊水細胞は、幼若性を有しているため、分裂再生能力に優れ、可塑性を持ち、免疫寛容が大きいと考えられる。そこで、本発明は、羊水幹細胞をHLA型によらない外科的治療及び皮膚ケアに応用する技術を提供することを目的とする。   Since amniotic fluid cells are juvenile, they are considered to have excellent ability to divide and regenerate, have plasticity, and have high immune tolerance. Then, an object of this invention is to provide the technique which applies amniotic fluid stem cells to the surgical treatment and skin care which do not depend on HLA type | mold.

本発明は以下の態様を含む。
(1)羊水幹細胞を含む細胞シート。
(2)自家移植用又は他家移植用である、(1)に記載の細胞シート。
(3)前記羊水幹細胞がCD117陽性細胞である、(1)又は(2)に記載の細胞シート。
(4)細胞密度が3×10個/cm以上である、(1)〜(3)のいずれかに記載の細胞シート。
(5)CD117陽性羊水細胞を回収する工程と、回収した前記細胞を3×10個/cm以上の密度で培養基材上に播種してシート状に培養する工程と、前記培養基材から、前記細胞をシート状に剥離して回収する工程と、を含む、細胞シートの製造方法。
(6)前記培養基材は、表面に温度応答性ポリマーがコートされた培養基材である、(5)に記載の製造方法。
(7)(5)又は(6)に記載の製造方法により製造された細胞シート。
The present invention includes the following aspects.
(1) A cell sheet containing amniotic fluid stem cells.
(2) The cell sheet according to (1), which is used for autologous transplantation or allogeneic transplantation.
(3) The cell sheet according to (1) or (2), wherein the amniotic fluid stem cells are CD117 positive cells.
(4) The cell sheet according to any one of (1) to (3), wherein the cell density is 3 × 10 5 cells / cm 2 or more.
(5) a step of recovering CD117-positive amniotic fluid cells, a step of seeding the recovered cells on a culture substrate at a density of 3 × 10 5 cells / cm 2 or more and culturing in a sheet form, and the culture substrate And a step of separating and collecting the cells in a sheet form.
(6) The production method according to (5), wherein the culture substrate is a culture substrate having a surface coated with a temperature-responsive polymer.
(7) A cell sheet produced by the production method according to (5) or (6).

本発明によれば、羊水幹細胞をHLA型によらない外科的治療及び皮膚ケアに応用する技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which applies amniotic fluid stem cells to the surgical treatment and skin care which do not depend on HLA type | mold can be provided.

(a)〜(c)は実験例2でCD117抗体によって分離した後の羊水細胞の光学顕微鏡写真である。(a)は倍率4倍の写真であり、(b)は倍率10倍の写真であり、(c)は倍率20倍の写真である。(A)-(c) are the optical microscope photographs of the amniotic fluid cell after isolate | separating with CD117 antibody in Experimental example 2. FIG. (A) is a photograph of 4 times magnification, (b) is a photograph of 10 times magnification, and (c) is a photograph of 20 times magnification. (a)〜(h)は、実験例2において、CD117陽性羊水細胞の表面抗原マーカーをフローサイトメトリーにより解析した結果を示すグラフである。(A)-(h) is a graph which shows the result of having analyzed the surface antigen marker of CD117 positive amniotic fluid cell by the flow cytometry in Experimental example 2. FIG. (a)は、実験例2において、CD117陽性羊水細胞を骨に分化誘導し、Alizarin Red S染色によって骨に分化したことを確認した結果を示す写真である。倍率は20倍である。(b)は、実験例2において、CD117陽性羊水細胞を脂肪組織に分化誘導し、Oil Red染色によって脂肪に分化したことを確認した結果を示す写真である。倍率は20倍である。(c)は、実験例2において、CD117陽性羊水細胞を軟骨組織に分化誘導し、Alcian Blue染色及びヘマトキシリン・エオジン(HE)染色によって軟骨組織に分化したことを確認した結果を示す写真である。倍率は40倍である。(A) is a photograph showing the results of confirming that CD117-positive amniotic fluid cells were induced to differentiate into bone and differentiated into bone by Alizarin Red S staining in Experimental Example 2. The magnification is 20 times. (B) is a photograph showing the result of confirming that CD117-positive amniotic fluid cells were induced to differentiate into adipose tissue and differentiated into fat by Oil Red staining in Experimental Example 2. The magnification is 20 times. (C) is a photograph showing the results of confirming that CD117-positive amniotic fluid cells were induced to differentiate into cartilage tissue and differentiated into cartilage tissue by Alcian Blue staining and hematoxylin-eosin (HE) staining in Experimental Example 2. The magnification is 40 times. 実験例3で製造した細胞シートの写真である。6 is a photograph of a cell sheet produced in Experimental Example 3. (a)は、実験例4における細胞シートのHE染色結果を示す写真である。(b)は、実験例4において、細胞シートを抗ビメンチン抗体で染色した結果を示す写真である。(A) is a photograph showing the result of HE staining of a cell sheet in Experimental Example 4. (B) is a photograph showing the result of staining a cell sheet with an anti-vimentin antibody in Experimental Example 4. (a)は、実験例5における対照群の創部の代表的な写真である。また、(b)は、実験例5における治療群の創部の代表的な写真である。(A) is a representative photograph of the wound of the control group in Experimental Example 5. Further, (b) is a representative photograph of the wound of the treatment group in Experimental Example 5. 実験例5における対照群及び治療群の創部面積の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the wound area of the control group in Example 5, and a treatment group. (a)及び(b)は、実験例5における、創傷作製から21日目の創部のピクロシリウスレッド染色の結果を示す写真である。(A) And (b) is a photograph which shows the result of the Picrosirius red dyeing | staining of the wound part of Experimental Example 5 on the 21st day from wound preparation.

[細胞シート]
1実施形態において本発明は、羊水幹細胞を含む細胞シートを提供する。本実施形態の細胞シートは、細胞シートを構成する細胞に羊水幹細胞を含んでいる。羊水幹細胞は低侵襲で採取することができ、採取しても胎児への悪影響を及ぼさないことから、治療用幹細胞として使用する場合の倫理的な問題が少ない。
[Cell sheet]
In one embodiment, the present invention provides a cell sheet comprising amniotic fluid stem cells. The cell sheet of this embodiment includes amniotic fluid stem cells in the cells constituting the cell sheet. Amniotic fluid stem cells can be collected in a minimally invasive manner, and even if collected, there are few ethical problems when used as therapeutic stem cells.

羊水幹細胞としては、例えばCD117陽性細胞が挙げられる。実施例において後述するように、CD117陽性羊水幹細胞は、骨、軟骨、脂肪組織等への分化能を有することが確認できており、治療用幹細胞として有用である。羊水幹細胞は羊水中に存在し、その羊水は妊娠中に一定量を採取しても、自然に再生され補充され得ることから羊水幹細胞を複数回にわたり回収することも可能である。そのため、出生後に本法による治療が予測される胎児に対しては出生前に十分量の治療用細胞を確保可能である。また、本邦では胎児染色体検査目的に年間約2万件の羊水検査が行われており、正常核型であることが判明し無事に出産を終えると、培養された羊水細胞は医療廃棄物として破棄されている。このため、臍帯血バンクのようなバンク化も現実的である。   Examples of amniotic fluid stem cells include CD117 positive cells. As will be described later in the Examples, CD117-positive amniotic fluid stem cells have been confirmed to have the ability to differentiate into bone, cartilage, adipose tissue, etc., and are useful as therapeutic stem cells. Amniotic fluid stem cells are present in amniotic fluid, and even if a certain amount of amniotic fluid is collected during pregnancy, it can be naturally regenerated and supplemented, so that amniotic fluid stem cells can be collected multiple times. Therefore, it is possible to secure a sufficient amount of therapeutic cells before birth for a fetus expected to be treated by this method after birth. In Japan, about 20,000 amniotic fluid tests are conducted annually for fetal chromosome testing, and when the normal karyotype is found and childbirth is completed successfully, the cultured amniotic fluid cells are discarded as medical waste. Has been. For this reason, banking like a cord blood bank is also realistic.

本実施形態の細胞シートは、後述する細胞シートの製造方法により製造することができるものであり、羊水幹細胞をシート状に培養させたものである。したがって、本実施形態の細胞シートは、「羊水幹細胞から製造された細胞シート」、あるいは、「羊水幹細胞をシート状に培養させて得られた細胞シート」等といい換えることもできる。   The cell sheet of the present embodiment can be produced by a cell sheet production method described later, and is obtained by culturing amniotic fluid stem cells in a sheet form. Therefore, the cell sheet of the present embodiment can be referred to as “a cell sheet produced from amniotic fluid stem cells” or “a cell sheet obtained by culturing amniotic fluid stem cells into a sheet”.

また、羊水幹細胞をシート状に培養する過程で羊水幹細胞が分化し、幹細胞としての性質が失われた細胞からなるシートも本発明に包含される。このように、本実施形態の細胞シートは、細胞シートを構成する細胞の少なくとも一部が羊水幹細胞であることが好ましいが、分化した細胞であってもよい。   Moreover, the sheet | seat which consists of a cell from which the amniotic fluid stem cell differentiated in the process of culture | cultivating an amniotic fluid stem cell in the sheet form, and the property as a stem cell was lost is also included by this invention. Thus, in the cell sheet of this embodiment, it is preferable that at least a part of the cells constituting the cell sheet are amniotic fluid stem cells, but they may be differentiated cells.

本実施形態の細胞シートは、シート状の形状を有していることから外科的治療等に利用することが容易である。例えば、出生前に超音波診断等により診断された、胎児の先天性疾患の治療等に本実施形態の細胞シートを利用することができる。このような先天性疾患としては、例えば、口蓋裂、口唇裂、先天性心疾患、臍帯ヘルニア、腹壁破裂、脊髄髄膜瑠等が挙げられる。本実施形態の細胞シートは、これらの疾患の治療前の臓器保護や、治療後の創傷治癒促進、ケロイド治療、アンチエージングを含む各種皮膚ケア等の目的に使用することができる。   Since the cell sheet of this embodiment has a sheet-like shape, it can be easily used for surgical treatment or the like. For example, the cell sheet of this embodiment can be used for the treatment of congenital fetal diseases diagnosed by ultrasonic diagnosis or the like before birth. Examples of such congenital diseases include cleft palate, cleft lip, congenital heart disease, umbilical hernia, abdominal wall rupture, and spinal meningostomy. The cell sheet according to the present embodiment can be used for organ protection before treatment of these diseases, wound healing promotion after treatment, keloid treatment, various skin care including anti-aging, and the like.

また、本実施形態の細胞シートは、出生前の羊水穿刺により採取された羊水から予め作製しておくことができるため、出生後に直ちに自家移植による治療に利用することも可能である。また、本実施形態の細胞シートは、免疫寛容が大きいことから、自家移植のみならず他家移植に利用した場合においても拒絶反応が少ないと考えられる。   In addition, since the cell sheet of this embodiment can be prepared in advance from amniotic fluid collected by amniocentesis before birth, it can be used for treatment by autologous transplantation immediately after birth. In addition, since the cell sheet of the present embodiment has high immune tolerance, it is considered that there is little rejection even when used not only for autotransplantation but also for allogeneic transplantation.

本実施形態の細胞シートは、細胞密度が3×10個/cm以上であることが好ましい。実施例において後述するように、上記の範囲の細胞密度の細胞シートは、形状を維持することができる十分な強度を有しており、取り扱いが容易であり応用しやすい特長を有する。 The cell sheet of this embodiment preferably has a cell density of 3 × 10 5 cells / cm 2 or more. As will be described later in Examples, a cell sheet having a cell density in the above range has a strength sufficient to maintain its shape, and is easy to handle and easy to apply.

[細胞シートの製造方法]
1実施形態において、本発明は、CD117陽性羊水細胞を回収する工程と、回収した前記細胞を3×10個/cm以上の密度で培養基材上に播種してシート状に培養する工程と、前記培養基材から、前記細胞をシート状に剥離して回収する工程と、を含む、細胞シートの製造方法を提供する。本発明の羊水幹細胞は、通常の幹細胞と異なり、羊水から細胞を採取する際に非接着性の培養ディッシュにおいて接着した細胞を取得し継代したものである。そして、驚くべきことに約3×10個/cmという高濃度でプラスチックディッシュに播種したところ、3日間という短期間で多分化能を有する幹細胞からなる細胞シートを作成することができた。
[Method for producing cell sheet]
In one embodiment, the present invention includes a step of recovering CD117-positive amniotic fluid cells, and a step of seeding the recovered cells on a culture substrate at a density of 3 × 10 5 cells / cm 2 or more and culturing in a sheet form. And a step of peeling and collecting the cells from the culture substrate in a sheet form. Unlike normal stem cells, the amniotic fluid stem cells of the present invention are obtained by substituting and substituting adherent cells in a non-adhesive culture dish when cells are collected from amniotic fluid. Surprisingly, when seeded on a plastic dish at a high concentration of about 3 × 10 5 cells / cm 2, a cell sheet composed of stem cells having multipotency could be prepared in a short period of 3 days.

(CD117陽性羊水細胞を回収する工程)
本工程では、羊水細胞からCD117陽性細胞を回収する。羊水細胞としては、羊水穿刺により採取した羊水に含まれる細胞を用いることができる。
(Step of collecting CD117-positive amniotic fluid cells)
In this step, CD117 positive cells are collected from the amniotic fluid cells. As the amniotic fluid cells, cells contained in amniotic fluid collected by amniocentesis can be used.

CD117陽性細胞の回収は、羊水採取直後に行ってもよいが、羊水に含まれる羊水細胞の数が少ないことから、羊水細胞をある程度培養して増殖させた後にCD117陽性細胞の回収を行うほうが作業しやすい。   CD117 positive cells may be collected immediately after collection of amniotic fluid. However, since the number of amniotic fluid cells contained in the amniotic fluid is small, it is better to collect CD117 positive cells after the amniotic fluid cells are cultured to some extent and proliferated. It's easy to do.

羊水細胞の増殖では、細胞接着因子等が表面にコートされていない、非コートの培養基材を用いることが好ましく、培養基材に接着した細胞を用いる。培養基材の材質としては、例えばポリスチレン、ガラス等が挙げられる。   For the growth of amniotic fluid cells, it is preferable to use an uncoated culture substrate that is not coated with a cell adhesion factor or the like, and cells that adhere to the culture substrate are used. Examples of the material for the culture substrate include polystyrene and glass.

CD117陽性羊水細胞の回収は、CD117に対する抗体を用いた、セルソーターによる分離、磁気ビーズ及びマグネティックスタンドを用いた分離等により行うことができる。回収したCD117陽性羊水細胞は、再び培養して増殖させてもよい。しかしながら、CD117陽性羊水細胞(羊水幹細胞)の分化を抑制する観点から、CD117陽性羊水細胞を回収した後の細胞培養は最小限にすることが好ましい。   The recovery of CD117-positive amniotic fluid cells can be performed by separation using a cell sorter using an antibody against CD117, separation using a magnetic bead and a magnetic stand, or the like. The collected CD117-positive amniotic fluid cells may be cultured again and grown. However, from the viewpoint of suppressing the differentiation of CD117-positive amniotic fluid cells (amniotic fluid stem cells), it is preferable to minimize the cell culture after collecting the CD117-positive amniotic fluid cells.

(シート状に培養する工程)
本工程では、回収したCD117陽性羊水細胞をシート状に培養する。例えば、CD117陽性羊水細胞を、培養基材上にある程度高密度に播種して培養することにより、シート状に培養することができる。
(Process of culturing in sheet form)
In this step, the collected CD117-positive amniotic fluid cells are cultured in a sheet form. For example, CD117-positive amniotic fluid cells can be cultured in a sheet form by seeding and cultivating CD117-positive amniotic fluid cells to a certain degree of density on a culture substrate.

実施例において後述するように、CD117陽性羊水細胞を3〜6×10個/cm以上の密度で培養基材上に播種してシート状に培養すると、シート形状を維持することができる十分な強度を有する細胞シートを形成することができる。播種するCD117陽性羊水細胞の細胞密度の上限は、特に制限されない。細胞シートの形成に要する培養時間としては、例えば約3日間が挙げられるが限定されない。 As will be described later in the examples, when the CD117-positive amniotic fluid cells are seeded on a culture substrate at a density of 3 to 6 × 10 5 cells / cm 2 or more and cultured in a sheet shape, the sheet shape can be maintained sufficiently. A cell sheet having a sufficient strength can be formed. The upper limit of the cell density of CD117 positive amniotic fluid cells to be seeded is not particularly limited. Examples of the culture time required for forming the cell sheet include, but are not limited to, about 3 days.

(細胞をシート状に剥離して回収する工程)
本工程では、シート状に培養したCD117陽性羊水細胞を培養基材から剥離する。CD117陽性羊水細胞は、物理的な損傷を与えずにシート状に剥離することが好ましい。
(Process to peel and collect cells into a sheet)
In this step, CD117-positive amniotic fluid cells cultured in a sheet form are peeled from the culture substrate. CD117-positive amniotic fluid cells are preferably detached in a sheet form without causing physical damage.

例えば、培養基材として、表面に温度応答性ポリマーがコートされた培養基材を用い、当該培養基材上でシート状にCD117陽性羊水細胞を培養することにより、細胞に物理的な損傷を与えずにシート状に剥離することができる。   For example, using a culture substrate coated with a temperature-responsive polymer on the surface as a culture substrate, and culturing CD117-positive amniotic fluid cells in a sheet form on the culture substrate, the cells are physically damaged. Without peeling off into a sheet.

温度応答性ポリマーとしては、特に制限されないが、ポリ−N−イソプピルアクリルアミド(PIPAAm)等が挙げられる。温度応答性ポリマーがコートされた培養基材としては、一般的に市販されているものを使用してもよい。ポリ−N−イソプピルアクリルアミドがコートされた培養基材の場合、32℃を境に基材表面が可逆的に疎水性と親水性に変化する。そこで、37℃でCD117陽性羊水細胞をシート状に培養した後、培養基材を32℃未満の温度、例えば20〜25℃で15分程度インキュベートすることにより、細胞に物理的な損傷を与えることなくシート状に剥離させることができる。剥離させた細胞シートは、回収して外科的治療等に利用することができる。   Although it does not restrict | limit especially as a temperature-responsive polymer, Poly-N-isopropyl acrylamide (PIPAAm) etc. are mentioned. As a culture substrate coated with a temperature-responsive polymer, a commercially available one may be used. In the case of a culture substrate coated with poly-N-isopropylacrylamide, the substrate surface reversibly changes to hydrophobic and hydrophilic at 32 ° C. Therefore, after culturing CD117-positive amniotic fluid cells at 37 ° C. in a sheet form, the cells are physically damaged by incubating the culture substrate at a temperature below 32 ° C., for example, at 20 to 25 ° C. for about 15 minutes. And can be peeled into a sheet. The detached cell sheet can be collected and used for surgical treatment or the like.

次に実験例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。   Next, although an experiment example is shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to the following experiment examples.

[実験例1]
(ヒト羊水細胞の培養)
ヒト羊水細胞を採取して培養した。ヒト羊水としては、慶應義塾大学病院倫理委員会承認のもと、染色体検査を目的に慶應義塾大学病院で羊水検査を実施した患者のうち、同意の得られた患者のヒト羊水を用いた。羊水検査の実施時期は妊娠15週から妊娠17週であり、採取した羊水の検体量は5〜10mLであった。また、羊水中の羊水細胞の数は1〜2×10/mLであった。
[Experimental Example 1]
(Culture of human amniotic fluid cells)
Human amniotic fluid cells were collected and cultured. As the human amniotic fluid, the human amniotic fluid of the patient who obtained the consent among the patients who performed the amniotic fluid test at the Keio University Hospital for the purpose of chromosome examination with the approval of the Keio University Hospital Ethics Committee was used. The amniotic fluid test was carried out from 15 weeks of gestation to 17 weeks of gestation, and the sample amount of collected amniotic fluid was 5 to 10 mL. The number of amniotic fluid cells in the amniotic fluid was 1-2 × 10 4 / mL.

ヒト羊水を遠心分離し、上清を除いた後、コートされていないカバーガラスを乗せた35mmディッシュに播種し、37℃で培養した。培地は、Chang Medium C Lyophilized Kit(IrvineScientific社)に、2mMペニシリン及びストレプトマイシン、2mM L−グルタミンを添加したものを用いた。   Human amniotic fluid was centrifuged, the supernatant was removed, and then seeded on a 35 mm dish with an uncoated cover glass and cultured at 37 ° C. The medium used was Chang Medium C Lyophilized Kit (Irvine Scientific) supplemented with 2 mM penicillin and streptomycin, 2 mM L-glutamine.

培地の量は、2mL/35mmディッシュとした。5〜7日目に培地交換を行い、10〜12日目に初回の継代を行った。初回継代後は、培地をExpansion mediumに変更し、プラスティック製100mmディッシュで培養した。細胞が80〜90%コンフルエントになったところで継代を繰り返した。   The amount of the medium was 2 mL / 35 mm dish. The medium was changed on days 5 to 7, and the first passage was performed on days 10 to 12. After the first passage, the medium was changed to Expansion medium and cultured in a plastic 100 mm dish. The passage was repeated when the cells were 80-90% confluent.

Expansion mediumの組成は、MEM Alpha(Gibco社)培地中、20%Chang Medium、15%ウシ胎児血清(biowest社)、2mMペニシリン及びストレプトマイシ、2mM L−グルタミンであった。   The composition of the expansion medium was 20% Chang Medium, 15% fetal calf serum (bioest), 2 mM penicillin and streptomyces, 2 mM L-glutamine in MEM Alpha (Gibco) medium.

[実験例2]
(CD117陽性細胞の解析)
実験例1において、Expansion mediumに変更してから2回継代後のヒト羊水細胞から、CD117陽性細胞を分離して解析を行った。
[Experiment 2]
(Analysis of CD117 positive cells)
In Experimental Example 1, CD117 positive cells were separated from human amniotic fluid cells after passage 2 times after changing to the expansion medium, and analyzed.

より具体的には、まず、市販のキット(商品名「CD117 MicroBead Kit」、「MS MACS(R) Columns」、「MiniMACS(TM)Separator」、いずれもミルテニーバイオテク社)を用いてCD117陽性細胞を回収した。続いて、回収したCD117陽性細胞をExpansion mediumを用いて更に培養した。   More specifically, first, CD117 positive cells using a commercially available kit (trade name “CD117 MicroBead Kit”, “MS MACS (R) Columns”, “MiniMACS (TM) Separator”, all Miltenyi Biotech). Was recovered. Subsequently, the collected CD117-positive cells were further cultured using an expansion medium.

図1(a)〜(c)は、培養した羊水細胞の光学顕微鏡写真である。図1(a)は倍率4倍の写真であり、図1(b)は倍率10倍の写真であり、図1(c)は倍率20倍の写真である。   1 (a) to (c) are optical micrographs of cultured amniotic fluid cells. FIG. 1A is a photograph at a magnification of 4 times, FIG. 1B is a photograph at a magnification of 10 times, and FIG. 1C is a photograph at a magnification of 20 times.

続いて、CD117陽性羊水細胞の性質を確認するため、フローサイトメトリーにより表面抗原マーカーの確認を行った。図2(a)〜(h)は、フローサイトメトリー解析の結果を示すグラフである。その結果、間葉系幹細胞マーカーである、CD29(図2(a))、CD44(図2(b))、CD73(図2(c))、CD90(図2(d))、CD105(図2(e))は陽性であった。また、単球、造血幹細胞、白血球のマーカーである、CD14(図2(f))、CD34(図2(g))、CD45(図2(h))は陰性であった。以上の結果は、CD117陽性羊水細胞が間葉系幹細胞マーカーを発現していることを示す。   Subsequently, in order to confirm the properties of CD117-positive amniotic fluid cells, surface antigen markers were confirmed by flow cytometry. 2A to 2H are graphs showing the results of flow cytometry analysis. As a result, CD29 (FIG. 2 (a)), CD44 (FIG. 2 (b)), CD73 (FIG. 2 (c)), CD90 (FIG. 2 (d)), CD105 (FIG. 2), which are mesenchymal stem cell markers. 2 (e)) was positive. Further, CD14 (FIG. 2 (f)), CD34 (FIG. 2 (g)), and CD45 (FIG. 2 (h)), which are markers for monocytes, hematopoietic stem cells and leukocytes, were negative. The above results indicate that CD117-positive amniotic fluid cells express mesenchymal stem cell markers.

また、CD117陽性羊水細胞を骨、軟骨及び脂肪組織に分化誘導し、これらの組織への分化能を有しているか否かを検討した。図3(a)は、CD117陽性羊水細胞を骨に分化誘導し、Alizarin Red S染色によって骨に分化したことを確認した結果を示す写真である。倍率は20倍である。図3(b)は、CD117陽性羊水細胞を脂肪組織に分化誘導し、Oil Red染色によって脂肪に分化したことを確認した結果を示す写真である。倍率は20倍である。図3(c)は、CD117陽性羊水細胞を軟骨組織に分化誘導し、Alcian Blue染色及びヘマトキシリン・エオジン(HE)染色によって軟骨組織に分化したことを確認した結果を示す写真である。倍率は40倍である。その結果、CD117陽性羊水細胞が、骨、軟骨及び脂肪組織への分化能を有することが確認された。   In addition, CD117-positive amniotic fluid cells were induced to differentiate into bone, cartilage and adipose tissue, and it was examined whether or not they had the ability to differentiate into these tissues. FIG. 3 (a) is a photograph showing the results of confirming that CD117-positive amniotic fluid cells were induced to differentiate into bone and differentiated into bone by Alizarin Red S staining. The magnification is 20 times. FIG. 3 (b) is a photograph showing the result of confirming that CD117-positive amniotic fluid cells were induced to differentiate into adipose tissue and differentiated into fat by Oil Red staining. The magnification is 20 times. FIG. 3 (c) is a photograph showing the results of confirming that CD117-positive amniotic fluid cells were induced to differentiate into cartilage tissue and differentiated into cartilage tissue by Alcian Blue staining and hematoxylin-eosin (HE) staining. The magnification is 40 times. As a result, it was confirmed that CD117-positive amniotic fluid cells have the ability to differentiate into bone, cartilage and adipose tissue.

以上の結果から、CD117陽性羊水細胞を間葉系幹細胞として利用することができることが確認された。   From the above results, it was confirmed that CD117-positive amniotic fluid cells can be used as mesenchymal stem cells.

[実験例3]
(細胞シートの製造)
温度応答性ポリマーを用いると、トリプシン処理等を行わなくても、温度を変化させることで細胞をディッシュから剥離させることができる。そこで、温度応答性ポリマーでコートされたディッシュを用いることにより、CD117陽性羊水細胞で細胞シートを製造することを試みた。
[Experiment 3]
(Manufacture of cell sheets)
When a temperature-responsive polymer is used, cells can be detached from the dish by changing the temperature without performing trypsin treatment or the like. Therefore, an attempt was made to produce a cell sheet with CD117-positive amniotic fluid cells by using a dish coated with a temperature-responsive polymer.

ディッシュとしては、温度応答性ポリマーであるポリ−N−イソプピルアクリルアミド(PIPAAm)が均一に固定化されたディッシュ(商品名「Up Cell(登録商標)3.5cmディッシュ」、セルシード社)を使用した。このディッシュは、32℃を境に基材表面が可逆的に疎水性と親水性に変化するものである。   As the dish, a dish (trade name “Up Cell (registered trademark) 3.5 cm dish”, Cellseed) in which poly-N-isopropylacrylamide (PIPAAm), which is a temperature-responsive polymer, was uniformly immobilized was used. . In this dish, the surface of the substrate reversibly changes to hydrophobic and hydrophilic at 32 ° C.

ディッシュに播種する細胞密度、培養時間等を検討した結果、次の条件により、CD117陽性羊水細胞で細胞シートを製造することに成功した。   As a result of examining the cell density, culture time, and the like to be seeded on the dish, a cell sheet was successfully produced with CD117-positive amniotic fluid cells under the following conditions.

まず、CD117陽性羊水細胞を、3〜5×10個/ディッシュで上記のディッシュ(商品名「Up Cell(登録商標)3.5cmディッシュ」、セルシード社)に播種し、37℃で3日間培養した。CD117陽性羊水細胞としては、継代回数が5〜10回の細胞を使用した。続いて、ディッシュを20〜25℃で15分程度インキュベートすることにより、物理的に無傷な細胞をシート状に剥離させ、細胞シートを回収した。図4に製造した細胞シートの代表的な写真を示す。 First, CD117-positive amniotic fluid cells are seeded in the above dish (trade name “Up Cell (registered trademark) 3.5 cm dish”, Cellseed)) at 3 to 5 × 10 6 cells / dish and cultured at 37 ° C. for 3 days. did. As CD117-positive amniotic fluid cells, cells having 5 to 10 passages were used. Subsequently, by incubating the dish at 20 to 25 ° C. for about 15 minutes, physically intact cells were detached into a sheet shape, and the cell sheet was collected. FIG. 4 shows a representative photograph of the produced cell sheet.

細胞シートの製造に用いる細胞数について検討した結果、3×10個/3.5cmディッシュ(約3×10個/cm)以上の細胞密度で細胞を播種すると、取り扱いに十分な強度を有する厚みの細胞シートを得ることができる傾向にあった。 As a result of examining the number of cells used for the production of the cell sheet, when cells are seeded at a cell density of 3 × 10 6 cells / 3.5 cm dish (about 3 × 10 5 cells / cm 2 ) or more, sufficient strength for handling is obtained. There existed a tendency which can obtain the cell sheet of the thickness which has.

[実験例4]
(細胞シートの解析)
実験例3と同様にして作製した細胞シートのパラフィン包埋切片を作製し、病理組織学的検討を行った。具体的には、ヘマトキシリン・エオジン(HE)染色、及び間葉系細胞マーカーであるビメンチン(Vimentin)の免疫染色を行った。
[Experimental Example 4]
(Analysis of cell sheet)
Paraffin-embedded sections of cell sheets prepared in the same manner as in Experimental Example 3 were prepared and examined for histopathology. Specifically, hematoxylin and eosin (HE) staining and immunostaining of vimentin, a mesenchymal cell marker, were performed.

図5(a)は、細胞シートのHE染色結果を示す写真である。図5(b)は、細胞シートを抗ビメンチン抗体で染色した結果を示す写真である。その結果、CD117陽性羊水細胞で作製した細胞シートは、ビメンチン陽性であり、羊水が由来する間葉系細胞の特徴を有していることが明らかとなった。   FIG. 5A is a photograph showing the result of HE staining of the cell sheet. FIG. 5 (b) is a photograph showing the result of staining a cell sheet with an anti-vimentin antibody. As a result, it was revealed that the cell sheet prepared with CD117-positive amniotic fluid cells is vimentin-positive and has the characteristics of mesenchymal cells from which amniotic fluid is derived.

[実験例5]
(細胞シートがマウス皮膚創傷治癒に与える影響の検討)
8週齢のオスのBALB/cマウスにイソフルランによる吸入麻酔を導入した。続いて、マウスの背部に皮膚全層欠損創を1匹あたり2箇所ずつ作製した。創傷の一方を治療群とし、他方を対照群とした。治療群には、実験例3と同様にして作製した細胞シート(細胞数3×10個)を創部に貼付した。一方、対照群には何も貼付しなかった。続いて、創傷作製から7、14、21日目に創部を観察した。
[Experimental Example 5]
(Examination of the effect of cell sheet on mouse skin wound healing)
Inhalation anesthesia with isoflurane was introduced into 8-week-old male BALB / c mice. Subsequently, two full-thickness skin wounds were prepared on the back of the mouse. One of the wounds was the treatment group and the other was the control group. In the treatment group, a cell sheet (3 × 10 6 cells) prepared in the same manner as in Experimental Example 3 was attached to the wound. On the other hand, nothing was affixed to the control group. Subsequently, wounds were observed on days 7, 14, and 21 after wound preparation.

図6(a)は、対照群の創部の代表的な写真である。また、図6(b)は、治療群の創部の代表的な写真である。また、図7は、対照群及び治療群の創部面積の変化を示すグラフである。図7において、創部面積は、作製した創傷の面積を100%とした割合で示す。   FIG. 6 (a) is a representative photograph of the wound of the control group. Moreover, FIG.6 (b) is a typical photograph of the wound part of a treatment group. FIG. 7 is a graph showing changes in the wound area of the control group and the treatment group. In FIG. 7, the wound area is shown in a ratio where the area of the wound produced is 100%.

その結果、対照群及び治療群において、創部面積の縮小率に有意差は認められなかった。この結果から、ヒト細胞由来の細胞シートを、免疫不全でないマウスに移植したのにもかかわらず、拒絶反応を起こさず、創傷治癒を遅延させることもなく創部が治癒したことが明らかとなった。   As a result, there was no significant difference in the reduction rate of the wound area between the control group and the treatment group. From this result, it was clarified that the wound was healed without causing a rejection reaction and delaying wound healing despite transplantation of a cell sheet derived from human cells into a non-immune-deficient mouse.

また、創傷作製から14、21日目に頸椎脱臼によりマウスを安楽死させた後、皮膚組織を採取し、4%パラホルムアルデヒドリン酸緩衝液で固定し、パラフィン包埋切片を作製した。   In addition, mice were euthanized by cervical dislocation 14 and 21 days after wound preparation, and then skin tissue was collected and fixed with 4% paraformaldehyde phosphate buffer to prepare paraffin-embedded sections.

続いて、作製した組織切片を、各種染色法(HE染色、マッソントリクローム染色、エラスチカワンギーソン染色、ピクロシリウスレッド染色)で染色して組織学的評価を行い、再上皮化、肉芽形成、コラーゲン組成を比較検討した。   Subsequently, the prepared tissue sections were stained with various staining methods (HE staining, Masson trichrome staining, Elastica van Gieson staining, Picrosirius red staining), and histological evaluation was performed. The formation and collagen composition were compared.

なお、マッソントリクローム染色は、膠原線維を選択的に染めることで、膠原線維と筋線維を染め分ける染色法である。また、エラスチカワンギーソン染色は、結合組織中の弾性線維と膠原線維を染め分け、かつ筋線維等との鑑別も可能である同時多目的染色法である。また、ピクロシリウスレッド染色は、組織切片中のI型コラーゲンとIII型コラーゲン線維を染め分ける染色法である。   Masson trichrome staining is a staining method that separates collagen fibers from muscle fibers by selectively staining collagen fibers. Elastica One-Geeson staining is a simultaneous multi-purpose staining method in which elastic fibers and collagen fibers in connective tissues are dyed separately and can be differentiated from muscle fibers. Picrosirius red staining is a staining method that separates type I collagen and type III collagen fibers in a tissue section.

その結果、マッソントリクローム染色にて創傷作製から14日目の創部の再上皮化率を比較したところ、両群間に有意差は認められなかった(n=5)。また、エラスチカワンギーソン染色にて創傷作製から14日目の肉芽組織面積を評価したところ、両群間に有意差は認められなかった(n=5)。   As a result, when the re-epithelialization rate of the wound on the 14th day after wound preparation was compared by Masson trichrome staining, no significant difference was observed between the two groups (n = 5). In addition, when the granulation tissue area on the 14th day after wound preparation was evaluated by elastica-van Gieson staining, no significant difference was observed between the two groups (n = 5).

一方、創傷作製から21日目には対照群、治療群のいずれにおいても創部は治癒したが、創傷作製から21日目の創部の組織をピクロシリウスレッド染色し、偏光顕微鏡観察によりコラーゲン組成を検討したところ、対照群ではI型コラーゲンの過剰発現が認められたのに対し、治療群においてはI型コラーゲンの発現は少なく、III型コラーゲンの割合が多く認められた(n=5)。   On the other hand, on the 21st day after wound preparation, the wound was healed in both the control group and the treatment group. However, the tissue of the wound on the 21st day after wound preparation was stained with Picrosirius red, and the collagen composition was determined by observation with a polarizing microscope. When examined, overexpression of type I collagen was observed in the control group, whereas in the treatment group, expression of type I collagen was low, and a large proportion of type III collagen was observed (n = 5).

図8(a)及び(b)は、ピクロシリウスレッド染色の結果を示す写真である。図8(a)は治療群の結果を示し、図8(b)は対照群の結果を示す。創傷治癒過程におけるI型コラーゲンの過剰発現は、ケロイド化や創部瘢痕化の原因となる現象である。この結果から、本細胞シートを患部に貼付することにより、拒絶反応を起こすことなしに遅延なく創傷治癒させることができ、創傷の合併症であるケロイド化や創部瘢痕化を抑制することができることが明らかとなった。   8A and 8B are photographs showing the results of Picrosirius red staining. FIG. 8 (a) shows the results of the treatment group, and FIG. 8 (b) shows the results of the control group. Overexpression of type I collagen during the wound healing process is a phenomenon that causes keloidization and scarring of the wound. From this result, by applying this cell sheet to the affected area, it is possible to heal wounds without delay without causing rejection, and it is possible to suppress keloidization and wound scarring which are complications of wounds. It became clear.

本発明によれば、羊水幹細胞を外科的治療や各種皮膚ケアに応用する技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which applies amniotic fluid stem cells to a surgical treatment and various skin care can be provided.

Claims (7)

羊水幹細胞を含む細胞シート。   A cell sheet containing amniotic fluid stem cells. 自家移植用又は他家移植用である、請求項1に記載の細胞シート。   The cell sheet according to claim 1, which is used for autologous transplantation or allogeneic transplantation. 前記羊水幹細胞がCD117陽性細胞である、請求項1又は2に記載の細胞シート。   The cell sheet according to claim 1 or 2, wherein the amniotic fluid stem cells are CD117 positive cells. 細胞密度が3×10個/cm以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の細胞シート。 The cell sheet according to claim 1, wherein the cell density is 3 × 10 5 cells / cm 2 or more. CD117陽性羊水細胞を回収する工程と、
回収した前記細胞を3×10個/cm以上の密度で培養基材上に播種してシート状に培養する工程と、
前記培養基材から、前記細胞をシート状に剥離して回収する工程と、
を含む、細胞シートの製造方法。
Recovering CD117 positive amniotic fluid cells;
Inoculating the collected cells on a culture substrate at a density of 3 × 10 5 cells / cm 2 or more and culturing in a sheet form;
A step of peeling and collecting the cells in a sheet form from the culture substrate;
A method for producing a cell sheet, comprising:
前記培養基材は、表面に温度応答性ポリマーがコートされた培養基材である、請求項5に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 5, wherein the culture substrate is a culture substrate having a surface coated with a temperature-responsive polymer. 請求項5又は6に記載の製造方法により製造された細胞シート。   A cell sheet produced by the production method according to claim 5 or 6.
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