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WO2018038042A1 - ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2dオルガノイド及びその使用 - Google Patents

ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2dオルガノイド及びその使用 Download PDF

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WO2018038042A1
WO2018038042A1 PCT/JP2017/029743 JP2017029743W WO2018038042A1 WO 2018038042 A1 WO2018038042 A1 WO 2018038042A1 JP 2017029743 W JP2017029743 W JP 2017029743W WO 2018038042 A1 WO2018038042 A1 WO 2018038042A1
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WO
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organoid
human
diarrhea virus
cells
culture
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PCT/JP2017/029743
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊朗 佐藤
片山 和彦
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.)
Keio University
Original Assignee
Keio University
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Publication date
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Priority to CN201780051453.9A priority patent/CN109661460A/zh
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    • C12N2770/00011Details
    • C12N2770/16011Caliciviridae
    • C12N2770/16051Methods of production or purification of viral material

Definitions

  • the present invention relates to a 2D organoid for infection / proliferation culture of human diarrhea virus and use thereof. More specifically, 2D organoid for infection / proliferation culture of human diarrhea virus, 2D organoid culture for infection / proliferation culture of human diarrhea virus, method for producing human diarrhea virus, human diarrhea virus production kit, human diarrhea
  • the present invention relates to a 2D organoid culture kit for infection / proliferation culture of scab virus and a method for producing 2D organoid for infection / proliferation culture of human diarrhea virus.
  • Non-Patent Document 1 a cell culture system using mouse norovirus has been established (for example, see Non-Patent Document 1).
  • a human virus cannot be used in the cell culture system described in Non-Patent Document 1, it cannot be applied to human virus research, and development of a human virus cell culture system has been awaited.
  • human intestinal epithelial stem cells are cultured in the presence of a cell culture medium containing a basic medium for human cells, which is adhered onto an extracellular matrix and supplemented with a BMP inhibitor, a mitogenic growth factor and a Wnt agonist.
  • a BMP inhibitor a basic medium for human cells
  • the cell culture medium of Patent Document 1 contains a p38 inhibitor, the culture method using such a medium may cause differentiation suppression or cell death, and there is room for improvement.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing a large amount of human diarrhea virus in vitro, an organoid therefor, and a method for producing the organoid.
  • the present inventors used a cultured organoid obtained by improving the method for producing an organoid derived from the human small intestine to infect and proliferate human diarrhea virus.
  • the present inventors have found that it can be cultured and have completed the present invention.
  • the 3D organoid obtained in Step 1 is dispersed to prepare a single cell, the single cell is monolayer cultured on an extracellular matrix, and a human intestinal lumen containing differentiated villi cells and goblet cells is prepared.
  • Step 2 In the cultures of Step 1 and Step 2, i) Wnt agonist, ii) Insulin-like growth factor 1 (IGF1), Fibroblast growth factor 2 (FGF2), EGF (Epidmal Growth Factor) and Epiregulin (Epiregulin; EREG), at least one selected from the group consisting of iii) bone morphogenetic protein (BMP) inhibitor, iv) transforming growth factor- ⁇ (transforming-transforming factor) A cell culture medium containing at least one selected from the group consisting of ⁇ ; TGF- ⁇ ) inhibitor and v) ⁇ secretase inhibitor is used [1. 2D organoids for infection / proliferation culture of the human diarrhea virus described in the above.
  • IGF1 Insulin-like growth factor 1
  • FGF2 Fibroblast growth factor 2
  • EGF Epiregulin
  • EREG Epiregulin
  • BMP bone morphogenetic protein
  • transforming growth factor- ⁇ transforming-transforming factor
  • the Wnt agonist is at least one selected from the group consisting of Wnt protein, R-spondin, and GSK-3 ⁇ inhibitor .
  • the Wnt protein consists of Wnt1, Wnt2, Wnt2b, Wnt3, Wnt3a, Wnt4, Wnt5a, Wnt5b, Wnt6, Wnt7a, Wnt7b, Wnt8a, Wnt8b, Wnt9a, Wt10a, Wt9a
  • the 2D organoid for infection / proliferation culture of human diarrhea virus according to any one of [3] to [5].
  • R-spondin is at least one selected from the group consisting of R-spondin 1, R-spondin 2, R-spondin 3, and R-spondin 4 2D organoid for infection / proliferation culture of the human diarrhea virus described in 1.
  • the BMP inhibitor is Noggin, Gremlin, Chordin, a chodin-like protein containing a chodin domain, follistatin, a follistatin-related protein containing a follistatin domain, DAN, a DAN-like protein containing a DAN cysteine knot domain,
  • the 2D organoid for infection / proliferation culture of human diarrhea virus according to any one of [2] to [8], wherein the BMP inhibitor is Noggin.
  • the 2D organoid for human diarrhea virus infection / proliferation culture according to any one of [2] to [9], wherein the Wnt agonist is Wnt protein and R-spondin.
  • the TGF- ⁇ inhibitor is at least one selected from the group consisting of A83-01, SB-431542, SB-505124, SB-525334, SD-208, LY-36494, and SJN-2511. 2]-[10] 2D organoid for human diarrhea virus infection / proliferation culture as described in any one of [10].
  • the human diarrhea virus 2D organoid described in any one of [1] to [14] is infected with the human diarrhea virus, and the infected 2D organoid is cultured to human.
  • a method for producing human diarrhea virus comprising the step 3 of infecting and proliferating culture of diarrhea virus.
  • IGF1 Insulin-like growth factor 1
  • FGF2 fibroblast growth factor 2
  • EGF Epigulin factor G
  • epigulin factor G At least one selected from the group consisting of EREG
  • BMP bone morphogenetic protein
  • TGF- ⁇ transforming growth factor- ⁇
  • Human diarrhea virus infection / proliferation culture 2 provided with a cell culture medium containing at least one selected from the group
  • the 2D organoid culture kit for human diarrhea virus infection / proliferation culture according to [18], wherein the cell culture medium further comprises animal-derived bile.
  • Wnt agonist ii) Insulin-like growth factor 1 (IGF1), fibroblast growth factor 2 (FGF2), EGF (Epidmal Growth factor) At least one selected from the group consisting of EREG), iii) bone morphogenetic protein (BMP) inhibitors, iv) transforming growth factor- ⁇ (TGF- ⁇ ) inhibitors, and v)
  • a human diarrhea virus production kit comprising a cell culture medium containing at least one selected from the group consisting of ⁇ -secretase inhibitors.
  • the 3D organoid obtained in Step 1 is dispersed to prepare a single cell, the single cell is monolayer cultured on an extracellular matrix, and a human intestinal lumen containing differentiated villi cells and goblet cells is prepared.
  • Step 1 and Step 2 i) Wnt agonist, ii) Insulin-like growth factor 1 (IGF1), Fibroblast growth factor 2 (FGF2), EGF (Epidmalal At least one selected from the group consisting of Growth Factor) and Epiregulin (EREG), iii) bone morphogenetic protein (BMP) inhibitor, iv) transforming growth factor- ⁇ (transforming growth factor) Human diarrhea using a cell culture medium comprising at least one selected from the group consisting of - ⁇ ) inhibitors and v) ⁇ -secretase inhibitors
  • a method for producing a large amount of human diarrhea virus by in vitro growth and culture, and a method for producing an organoid therefor can be provided.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of qRT-PCR in Example 2.
  • the upper row is an immunostained image of an organoid infected with Norovirus in Example 2.
  • the lower part is a schematic diagram of the upper part.
  • (A) to (c) are optical micrographs of 2D organoids in Experimental Example 3.
  • (A) And (b) is a graph which shows the result of qRT-PCR in Experimental example 4.
  • the present invention includes a step 1 of obtaining a 3D organoid by three-dimensionally culturing human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or a tissue containing at least one of these cells on an extracellular matrix.
  • a human intestinal lumen containing a differentiated villous cell and goblet cell prepared by dispersing the 3D organoid obtained in Step 1 to prepare a single cell, culturing the single cell in a monolayer on an extracellular matrix Step 2 for obtaining a 2D Olguide having a monolayer structure of epithelial cells, and infecting the 2D organoid obtained in Step 2 with human diarrhea virus and culturing the infected 2D organoid Human diarrhea virus, which has a step 3 for infecting and proliferating and cultivating human diarrhea using a predetermined cell culture medium in the culture of steps 1, 2 and 3 above.
  • cultivation of the process 1, the process 2, and the process 3 is demonstrated.
  • the media used for the culture in step 1, step 2, and step 3 may all be the same medium or may be different from each other.
  • Cell culture medium The media used in this embodiment are i) Wnt agonist, ii) Insulin-like growth factor 1 (IGF1), fibroblast growth factor 2 (FGF2), EGF (Epidmal Growth) Factor) and at least one selected from the group consisting of epiregulin (EREG), iii) bone morphogenetic protein (BMP) inhibitor, iv) transforming growth factor- ⁇ ; TGF-T; A cell culture medium comprising at least one selected from the group consisting of ⁇ ) inhibitors and v) ⁇ -secretase inhibitors.
  • IGF1 Insulin-like growth factor 1
  • FGF2 fibroblast growth factor 2
  • EGF Epiregulin
  • BMP bone morphogenetic protein
  • TGF-T TGF-T
  • a cell culture medium comprising at least one selected from the group consisting of ⁇ ) inhibitors and v) ⁇ -secretase inhibitors.
  • a p38 inhibitor is not substantially contained, and human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or tissues containing at least one of these cells are cultured for a long period of time. can do.
  • human intestinal epithelial cells include differentiated human intestinal epithelial cells and human intestinal epithelial stem cells obtained from human intestinal epithelial tissue.
  • the “human intestinal epithelial stem cell” means a cell having a long-term self-replicating function and a differentiation ability into a human intestinal epithelial differentiated cell, and means a stem cell derived from human intestinal epithelial tissue.
  • organoid means a three-dimensional cellular tissue that is self-assembled by accumulating cells in a controlled space at high density.
  • substantially free means that the specific component is not included at all, or only a concentration that does not exhibit the function of the specific component is included.
  • substantially does not contain a p38 inhibitor means that it contains no p38 inhibitor at all, or contains only a concentration that does not cause differentiation suppression and cell death by the p38 inhibitor.
  • the cell culture medium according to this embodiment preferably contains at least one selected from the group consisting of IGF1, FGF2, EGF, and epiregulin, and it can be appropriately selected which of the four types of factors is contained.
  • the cell culture medium according to the present embodiment preferably contains IGF1 and epiregulin, FGF2 and epiregulin, or IGF1 and FGF2, and more preferably contains IGF1 and FGF2.
  • organoids can be efficiently produced from human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or tissues containing at least one of these cells, substantially free of EGF and p38 inhibitors. Can be formed.
  • the cell culture medium according to this embodiment includes any serum-free cell culture basic medium.
  • the cell culture medium according to this embodiment is preferably for human cells.
  • serum-free cell culture basic medium examples include a prescribed synthetic medium buffered to pH 7.2 or more and pH 7.6 or less with a carbonate-based buffer. More specifically, Advanced Dulbecco's Modified Eagle Medium / Ham F- supplemented with glutamine, insulin, B27 supplement (Thermo Fisher), N-Acetyl-L-cysteine (Wako Pure Chemicals), penicillin or streptomycin, and transferrin. 12 mixed medium (Dulbecco's Modified Eagle Medium: Nutrient Mixture F-12; DMEM / F12).
  • RPMI 1640 medium Rossell Park Memorial Institute 1640 medium
  • DMEM / F12 DMEM / F12
  • Advanced RPMI medium DMEM / F12
  • the cell culture medium according to the present embodiment is substantially free of uncertain components such as fetal bovine serum (FBS) or fetal calf serum.
  • the cell culture medium may contain 5% serum.
  • Wnt agonist means an agent that activates T-cell factor (hereinafter also referred to as TCF) / lymphoen enhancer factor (hereinafter also referred to as LEF) -mediated transcription in cells. To do.
  • Wnt agonists are not limited to Wnt family proteins, but include Wnt agonists that bind to and activate Frizzled receptor family members, inhibitors of intracellular ⁇ -catenin degradation, and activators of TCF / LEF.
  • the Wnt agonist is preferably at least one selected from the group consisting of Wnt protein, R-spondin, and GSK-3 ⁇ inhibitor, and more preferably Wnt protein and R-spondin.
  • the Wnt agonist is at least 10%, preferably at least 20%, more preferably at least 30%, even more preferably at least 50%, particularly preferably at least compared to the level of Wnt activity in the absence of the Wnt agonist. 90%, most preferably 100%, stimulates Wnt activity in cells.
  • the Wnt activity can be examined by measuring the transcription activity of Wnt using methods known to those skilled in the art, for example, pTOPFLASH and pFOPFLASH Tcf luciferase reporter constructs (reference: Korinek et al., 1997. Science 275). : 1784-1787).
  • a Wnt agonist is preferably contained in the culture of human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or tissues containing at least one of these cells. More preferably, the Wnt agonist contained in the cell culture medium according to the present embodiment includes a complex of Wnt protein and afamin, a complex of Wnt protein and afamin, and R-spondin (R-spondin). More preferably, both are included.
  • R-spondin R-spondin
  • Wnt protein The origin of Wnt protein which is a kind of Wnt agonist is not particularly limited, and Wnt proteins derived from various organisms can be used. Among these, a mammal-derived Wnt protein is preferable. Examples of mammals include humans, mice, rats, cows, pigs, rabbits and the like. Mammalian Wnt proteins include Wnt1, Wnt2, Wnt2b, Wnt3, Wnt3a, Wnt4, Wnt5a, Wnt5b, Wnt6, Wnt7a, Wnt7b, Wnt8a, Wnt8b, Wnt9a, Wnt9a, Wnt9a, tnt. In the cell culture medium according to the present embodiment, a plurality of Wnt proteins may be used in combination.
  • Examples of the method for producing Wnt protein include a method for producing Wnt protein-expressing cells.
  • the cell origin biological species, culture form, etc.
  • Wnt protein-expressing cells include L cells that stably express mouse Wnt3a (ATCC CRL-2647), L cells that stably express mouse Wnt5a (ATCC CRL-2814), and the like.
  • Wnt protein-expressing cells can be prepared using a known gene recombination technique.
  • a Wnt protein-expressing cell can be prepared.
  • the base sequence of the gene encoding the desired Wnt protein can be obtained from a known database such as GenBank.
  • the Wnt protein expressed by the Wnt protein-expressing cell may be a fragment of the Wnt protein or may contain an amino acid sequence other than the amino acid sequence of the Wnt protein as long as it has Wnt activity.
  • the amino acid sequence other than the amino acid sequence of the Wnt protein is not particularly limited, and examples thereof include an amino acid sequence of an affinity tag.
  • the amino acid sequence of the Wnt protein does not need to be completely identical to the amino acid sequence that can be obtained from a known database such as GenBank, and is substantially identical to the amino acid sequence that can be obtained from the known database as long as it has Wnt activity.
  • amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence of Wnt protein that can be obtained from a known database such as GenBank for example, one to several amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence that can be obtained from a known database. Amino acid sequences and the like.
  • amino acid sequence in which one to several amino acids have been deleted, substituted, or added means, for example, a degree that can be deleted, substituted, or added by a known mutant peptide production method such as site-directed mutagenesis. Of amino acids (preferably 10 or less, more preferably 7 or less, and even more preferably 6 or less) is deleted, substituted or added.
  • the identity with an amino acid sequence that can be obtained from a known database is at least 80% or more, preferably at least 85% or more, more preferably at least 90% or more, More preferred are amino acid sequences that are at least 92% or more, particularly preferably at least 95% or more, and most preferably at least 99% or more.
  • the activity of Wnt protein can be confirmed by, for example, a TCF reporter assay.
  • the TCF reporter assay introduces a luciferase gene having a binding sequence of T-cell factor (TCF), which is a transcription factor that is specifically activated when a Wnt signal enters a cell, and activates Wnt protein activity.
  • TCF T-cell factor
  • This is a method for simply evaluating the intensity of luciferase by luminescence of luciferase (reference: Molenaar et al., Cell, 86, 391, 1996.).
  • a method of quantitatively evaluating the amount of ⁇ -catenin by Western blotting utilizing the stabilization of intracellular ⁇ -catenin when a Wnt signal is input (reference: Shibamoto et al. , Gene to cells, 3,659, 1998.) and the like.
  • Wnt proteins that give signals to cells via non-canonical pathways such as Wnt5a
  • a method for evaluating the activity of Wnt proteins by evaluating phosphorylation of Dvl2 that is an intracellular adapter protein (reference) Literature: Kikuchi et al., EMBO J., 29, 3470, 2010.) can be used.
  • R-spondin examples of R-spondin, which is a type of Wnt agonist, include the R-spondin family consisting of R-spondin 1, R-spondin 2, R-spondin 3, and R-spondin 4.
  • the R-spondin family is a secreted protein and is known to be involved in activation and regulation of the Wnt signaling pathway.
  • a plurality of R-spondins may be used in combination.
  • R-spondin activity it may be a fragment of R-spondin or may contain an amino acid sequence other than the amino acid sequence of R-spondin.
  • the concentration of Wnt protein contained in the cell culture medium according to the present embodiment is preferably 50 ng / mL or more, more preferably 100 ng / mL or more and 10 ⁇ g / mL or less, and 200 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less. More preferably, it is 300 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less.
  • Wnt agonist is preferably added to the culture medium every two days, and the cell culture medium is preferably replaced with a fresh one every four days.
  • GSK-3 ⁇ inhibitor Known GSK-3 ⁇ inhibitors include CHIR-99021, CHIR-98014 (Sigma-Aldrich), lithium (Sigma), Kenpaulon (Biomol International, Leost, M. et al. (2000) Eur J Biochem 267, 5983-5994. ), 6-bromoindirubin-30-acetoxime (Meyer, L et al. (2003) Chem. Biol. 10, 1255-1266), SB 216863 and SB 415286 (Sigma-Aldrich), and GSK-3 and axin FRAT family members and FRAT-derived peptides that block the interaction of A review is provided by Meijer et al., Which is incorporated herein by reference.
  • afamin means a glycoprotein belonging to the albumin family, and is known to exist in blood or body fluid.
  • the serum normally added to the medium used for cell culture contains afamin derived from the animal from which the serum was collected. Since serum contains impurities other than afamin, it is preferable to use afamin alone without using serum in the cell culture medium according to this embodiment.
  • the origin of the afamin contained in the cell culture medium according to the present embodiment is not particularly limited, and afamin derived from various organisms can be used. Among these, afamin derived from mammals is preferable. Examples of mammals include those similar to the above-mentioned [Wnt protein].
  • the amino acid sequence of main mammalian afamin and the base sequence of the gene encoding it can be obtained from a known database such as GenBank, for example.
  • the amino acid sequence of human afamin is registered with AAA21612, the base sequence of the gene encoding it is registered with the accession number of L32140, the amino acid sequence of usiafamin is DAA28569, and the base sequence of the gene encoding it is GJ060968. It is registered with the accession number.
  • the afamin contained in the cell culture medium according to the present embodiment may be a natural afamin contained in serum or the like purified by a known method, or a recombinant afamin. Recombinant afamin can be produced by appropriately using known gene recombination techniques.
  • a method for producing recombinant afamin for example, DNA encoding afamin is inserted into a known expression vector, the obtained expression vector is introduced into an appropriate host cell to express recombinant afamin, and a known purification method is used. It can manufacture by refine
  • the recombinant afamin may be an afamin to which an affinity tag is added.
  • the affinity tag to be added is not particularly limited, and can be appropriately selected from known affinity tags.
  • the affinity tag is preferably an affinity tag recognized by a specific antibody, and examples thereof include a FLAG tab, a MYC tag, an HA tag, and a V5 tag.
  • Wnt protein has strong hydrophobicity because a specific serine residue is modified with a fatty acid (palmitoleic acid). Therefore, it is widely known that Wnt protein is very difficult to purify and store because it easily aggregates or denatures in an aqueous solution.
  • Wnt protein binds to afamin in a one-to-one relationship in aqueous solution to form a complex, solubilizing while maintaining high physiological activity (Active and water-soluble form of Wt protein is maintained by A serum glycoprotein afamin / ⁇ -albumin.Mihara E, Hirai H, Yamamoto H, Tamura-Kawakami K, Matano M, Kikuchi A, Sato T, T. Ef. 20;
  • a Wnt protein-afamin complex may be produced by culturing cells that express both Wnt protein and afamin, and by culturing Wnt protein-expressing cells and afamin-expressing cells, Wnt Protein-afamin complexes may be produced.
  • the activity of the Wnt protein in the Wnt protein-afamin complex can be evaluated using the same method as the above [Wnt protein].
  • the concentration of afamin contained in the cell culture medium according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 50 ng / mL or more and 10 ⁇ g / mL or less, more preferably 100 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less, More preferably, it is 300 ⁇ g / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less.
  • IGF1 Insulin-like growth factor 1
  • IGF1 insulin-like growth factor 1
  • GH growth hormone
  • the concentration of IGF1 contained in the cell culture medium according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 5 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less, more preferably 10 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less, More preferably, it is 50 ng / mL or more and 500 ng / mL or less.
  • human intestinal epithelial stem cells When the concentration of IGF1 contained in the cell culture medium according to the present embodiment is in the above range, human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or these cells, substantially free of p38 inhibitors, A tissue containing at least one of them can be cultured for a long time.
  • organoids can be formed with high efficiency from human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or tissues containing at least one of these cells.
  • IGF1 insulin growth factor 1
  • Fibroblast growth factor 2 is a basic fibroblast growth factor, which is a fibroblast growth factor receptor (FGFR).
  • FGF2 has the function of promoting the proliferation of vascular endothelial cells and organizing into a tubular structure, that is, promoting angiogenesis
  • human FGF2 has two isoforms, low molecular weight type (LWL) and high molecular weight type (HWL).
  • LWL is mainly present in the cytoplasm and acts by autocrine (autocrine), while HWL is in the nucleus and is active in the intracrine mechanism acting in the cell .
  • the concentration of FGF2 contained in the cell culture medium according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 5 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less, more preferably 10 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less, More preferably, it is 50 ng / mL or more and 500 ng / mL or less.
  • human intestinal epithelial stem cells When the concentration of FGF2 contained in the cell culture medium according to the present embodiment is in the above range, human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or these cells can be used without substantially including a p38 inhibitor.
  • a tissue containing at least one of them can be cultured for a long time.
  • organoids can be formed with high efficiency from human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or tissues containing at least one of these cells.
  • FGF2 FGF2
  • Epiregulin EREG
  • Epiregulin (EREG) is an EGF-like growth factor that specifically binds to ErbB1 and ErbB4 among tyrosine kinase (ErbB) family receptors (ErbB1 to 4). Keratinocytes, It is known to stimulate proliferation of hepatocytes, fibroblasts, and vascular endothelial cells, and EREG is expressed mainly in cancer tumors such as bladder, lung, kidney, colon, placenta, and peripheral blood leukocytes. is doing.
  • the concentration of EREG contained in the cell culture medium according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 5 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less, more preferably 10 ng / mL or more and 1 ⁇ g / mL or less, More preferably, it is 50 ng / mL or more and 500 ng / mL or less.
  • the human intestinal epithelial stem cell, the human intestinal epithelial cell, or any of these cells can be used without substantially including a p38 inhibitor.
  • a tissue containing at least one of them can be cultured for a long time.
  • organoids can be formed with high efficiency from human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or tissues containing at least one of these cells.
  • BMP inhibitor Bone morphogenetic protein (BMP) binds as a dimeric ligand to a receptor complex consisting of two different receptor serine / threonine kinases, type I and type II receptors. Type II receptors phosphorylate type I receptors resulting in activation of this receptor kinase. This type I receptor subsequently phosphorylates a specific receptor substrate (SMAD), which leads to transcriptional activity through signal transduction pathways.
  • a BMP inhibitor is, for example, an agent that blocks or inhibits the binding of a BMP molecule to a BMP receptor and binds to the BMP molecule to form a complex that neutralizes BMP activity. is there.
  • the BMP inhibitor is, for example, an agent that binds to the BMP receptor and prevents or inhibits the binding of the BMP molecule to the receptor, and acts as an antagonist or an inverse agonist.
  • the BMP inhibitor is preferably at least 50%, more preferably at least 70%, even more preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% compared to the level of BMP activity in the absence of this inhibitor.
  • Has inhibitory activity The BMP inhibitory activity can be evaluated by measuring the transcriptional activity of BMP using a method known to those skilled in the art (reference: Zilbergberg et al., BMC Cell Biol, 8:41, 2007.). .
  • the BMP inhibitor contained in the cell culture medium according to the present embodiment is preferably a natural BMP-binding protein, for example, a chordin-like protein such as Noggin, Gremlin, Chordin, and Chordin domain;
  • a chordin-like protein such as Noggin, Gremlin, Chordin, and Chordin domain
  • follistatin-related proteins such as follistatin and follistatin domains
  • DAN-like proteins such as DAN and DAN cysteine-knot domains
  • sclerostin / SOST decorin
  • ⁇ -2 macroglobulin a natural BMP-binding protein
  • a chodin-like protein or a DAN-like protein is preferable, and a chodin-like protein is more preferable.
  • Noggin is preferred as the chodin-like protein.
  • Chordin-like proteins and DAN-like proteins are diffusible proteins that can bind to BMP molecules with various affinities and inhibit the access of BMP molecules to signaling receptors. When culturing epithelial stem cells, the loss of stem cells can be prevented by adding these BMP inhibitors to the cell culture medium.
  • the concentration of the BMP inhibitor contained in the cell culture medium according to this embodiment is preferably 10 ng / mL or more and 100 ng / mL or less, more preferably 20 ng / mL or more and 100 ng / mL or less, and 50 ng / mL. More preferably, it is 100 ng / mL or less.
  • a BMP inhibitor to the culture medium every two days, and it is preferable to replace the culture medium with a fresh one every four days.
  • TGF- ⁇ inhibitor Transforming growth factor- ⁇ (TGF- ⁇ ) is a kind of growth factor and is produced in almost all cells such as kidney, bone marrow, and platelets. There are five subtypes ( ⁇ 1 to ⁇ 5) in TGF- ⁇ . TGF- ⁇ is also known to promote the proliferation of osteoblasts and the synthesis and proliferation of connective tissues such as collagen, and acts to suppress epithelial cell proliferation and osteoclasts. ing. In general, TGF- ⁇ inhibitors are, for example, those that prevent or inhibit TGF- ⁇ binding to the TGF- ⁇ receptor to form a complex that neutralizes TGF- ⁇ activity. It is a drug that binds to TGF- ⁇ . The TGF- ⁇ inhibitor is, for example, an agent that binds to the TGF- ⁇ receptor and prevents or inhibits the binding of TGF- ⁇ to the receptor, and acts as an antagonist or inverse agonist.
  • the TGF- ⁇ inhibitor is preferably at least 50%, more preferably at least 70%, even more preferably at least 80%, particularly preferably compared to the TGF- ⁇ activity level in the absence of the inhibitor. Has an inhibitory activity of 90% or more.
  • TGF- ⁇ inhibitory activity can be evaluated by methods known to those skilled in the art. Such an evaluation system includes a cell assay in which cells are stably transfected with a human PAI-1 promoter that moves a luciferase reporter gene or a reporter construct containing an Smad binding site (reference: De Gouville et al. , Br J Pharmacol, 145 (2): 166-177, 2005.).
  • TGF- ⁇ inhibitor contained in the cell culture medium examples include A83-01 (3- (6-methylpyridin-2-yl) -1-phenylthiocarbamoyl-4-quinoline-4- Ylpyrazole), ALK5 Inhibitor I (3- (pyridin-2-yl) -4- (4-quinonyl) -1H-pyrazole), LDN193189 (4- (6- (4- (piperazin-1-yl) phenyl) Pyrazolo [1,5-a] pyrimidin-3-yl) quinoline), SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) -5-pyridin-2-yl-1H-imidazole) -2-yl] benzamide), SB-505124 (2- (5-benzo [1,3] dioxol-5-yl-2-tert-butyl-3H-imida -4-yl) -6-methylpyridine hydrochlor
  • the concentration of the TGF- ⁇ inhibitor contained in the cell culture medium according to this embodiment is preferably 100 nM or more and 10 ⁇ M or less, more preferably 500 nM or more and 5 ⁇ M or less, and further preferably 500 nM or more and 2 ⁇ M or less. preferable.
  • a TGF- ⁇ inhibitor it is preferable to add a TGF- ⁇ inhibitor to the culture medium every two days, and it is preferable to replace the culture medium with a fresh one every four days.
  • the ⁇ -secretase inhibitor is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more, particularly preferably 90%, compared to the level of ⁇ -secretase activity in the absence of this inhibitor. It has the above inhibitory activity.
  • the gamma secretase inhibitory activity can be evaluated by methods known to those skilled in the art.
  • Examples of ⁇ -secretase contained in the cell culture medium according to the present embodiment include BMS 299897, DAPT, DBZ, JLK6, L-685,458, LY411575, and the like.
  • LY411575 is particularly preferable.
  • the concentration of the ⁇ -secretase inhibitor contained in the cell culture medium according to this embodiment is preferably 1 nM to 10 ⁇ M, and more preferably 100 nM to 1 ⁇ M.
  • the ⁇ -secretase inhibitor is preferably used in the monolayer culture in step 2.
  • a ⁇ -secretase inhibitor is added to the culture medium every two days, and it is preferable to add it to the culture medium for 4 days.
  • mitogenic growth factor examples include epidermal growth factor (EGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), keratin, and the like. Examples include a family of growth factors such as keratinocyte growth factor (KGF). These mitogenic growth factors may be used in combination.
  • EGF epidermal growth factor
  • BDNF brain-derived neurotrophic factor
  • KGF keratinocyte growth factor
  • EGF is a powerful mitogen for various cultured ectoderm cells and mesoderm cells, and has a significant effect on the specific cell differentiation of some fibroblasts.
  • the EGF precursor exists as a membrane-bound molecule that is cleaved by proteolysis to produce a 53-amino acid peptide hormone that stimulates the cell.
  • EGF is particularly preferable.
  • the concentration of EGF contained in the cell culture medium according to this embodiment is preferably 5 ng / mL or more and 500 ng / mL or less, more preferably 10 ng / mL or more and 400 ng / mL or less, and 50 ng / mL or more and 200 ng or less. / ML or less is more preferable.
  • KGF is contained in the cell culture medium
  • the content is preferably the same as that of KGF.
  • KGF1 and KGF2 also known as FGF7 and FGF10
  • the total content of KGF is preferably in the above range.
  • the cell culture medium according to this embodiment may further contain a Rock (Rho-kinase) inhibitor.
  • the Rock inhibitor include Y-27632 ((R)-(+)-trans-4- (1-aminoethyl) -N- (4-pyridyl) cyclohexanecarboxamide dihydrochloride monohydrate), fasudil (HA1077) (5- (1,4-diazepan-1-ylsulfonyl) isoquinoline), H-1152 ((S)-(+)-2-methyl-1-[(4-methyl-5-isoquinolinyl) sulfonyl ] -Hexahydro-1H-1,4-diazepine dihydrochloride) and the like.
  • Y-27632 is used as a Rock inhibitor, it is preferably added during the first two days of culturing stem cells dispersed in single cells.
  • Y-27632 contained in the cell culture medium according to this embodiment is
  • the cell culture medium according to this embodiment may further contain gastrin (or a suitable substitute such as Leu15-gastrin).
  • the concentration of gastrin (or a suitable substitute) contained in the cell culture medium according to the present embodiment may be, for example, 1 ng / mL to 10 ⁇ g / mL, for example, 1 ng / mL to 1 ⁇ g / mL, It may be 5 ng / mL or more and 100 ng / mL or less.
  • the cell culture medium according to this embodiment may further contain at least one amino acid.
  • the amino acids contained in the cell culture medium according to this embodiment include L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine, L-cystine, L-glutamic acid, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L- Examples include valine and combinations thereof.
  • the concentration of L-glutamine contained in the cell culture medium is 0.05 g / L or more and 1 g / L or less (usually 0.1 g / L or more and 0.75 g / L or less).
  • the other amino acids contained in the cell culture medium are 0.001 g / L or more and 1 g / L (usually 0.01 g / L or more and 0.15 g / L or less). Amino acids may be synthetically derived.
  • the cell culture medium according to this embodiment may further contain at least one kind of vitamin.
  • vitamins contained in the cell culture medium according to the present embodiment include thiamine (vitamin B1), riboflavin (vitamin B2), niacin (vitamin B3), calcium D-pantothenate (vitamin B5), pyridoxal / pyridoxamine / pyridoxine. (Vitamin B6), folic acid (vitamin B9), cyanocobalamin (vitamin B12), ascorbic acid (vitamin C), calciferol (vitamin D2), DL- ⁇ tocopherol (vitamin E), biotin (vitamin H), menadione (vitamin K) ) And the like.
  • the cell culture medium according to the present embodiment may further contain at least one inorganic salt.
  • the inorganic salt contained in the cell culture medium according to the present embodiment is for helping to maintain the osmotic balance of the cells and for helping to regulate the membrane potential.
  • Specific examples of the inorganic salt include calcium, copper, iron, magnesium, potassium, sodium, and zinc salts. Salts are usually used in the form of chlorides, phosphates, sulfates, nitrates, and bicarbonates.
  • the more specific salt CaCl 2, CuSO 4 -5H 2 O, Fe (NO 3) -9H 2 O, FeSO 4 -7H 2 O, MgCl, MgSO 4, KCl, NaHCO 3, NaCl, Na 2 HPO 4 , Na 2 HPO 4 —H 2 O, ZnSO 4 -7H 2 O, and the like.
  • the cell culture medium according to the present embodiment may further contain at least one sugar that can be a carbon energy source.
  • the sugar contained in the cell culture medium according to this embodiment include glucose, galactose, maltose, fructose, and the like. Among them, as the sugar, glucose is preferable, and D-glucose (dextrose) is particularly preferable.
  • the concentration of sugar contained in the cell culture medium according to this embodiment is preferably 1 g / L or more and 10 g / L.
  • the cell culture medium according to the present embodiment may further contain at least one trace element.
  • the trace elements contained in the cell culture medium according to the present embodiment include barium, bromine, cobalt, iodine, manganese, chromium, copper, nickel, selenium, vanadium, titanium, germanium, molybdenum, silicon, iron, fluorine, Examples thereof include silver, rubidium, tin, zirconium, cadmium, zinc, aluminum, or ions thereof.
  • the cell culture medium according to the present embodiment may further contain at least one additional drug.
  • agents include nutrients or growth factors that have been reported to improve stem cell culture, such as cholesterol / transferrin / albumin / insulin / progesterone, putrescine, selenite / other factors, and the like.
  • the cell culture medium according to this embodiment may further contain animal-derived bile.
  • animal-derived bile As will be described later in Examples, the growth of human diarrhea virus can be significantly promoted by adding animal-derived bile to the cell culture medium.
  • animal-derived bile include bovine bile extract and porcine bile extract. These bile extracts may be commercially available.
  • Step 1 is a step of obtaining a 3D organoid by three-dimensionally culturing human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or a tissue containing at least one of these cells on an extracellular matrix.
  • step 1 an extracellular matrix preparation step of preparing an extracellular matrix, a human intestinal epithelial stem cell, a human intestinal epithelial cell in the extracellular matrix, or a tissue containing at least one of these cells, an extracellular matrix
  • an organoid formation step for forming an organoid is demonstrated in detail below.
  • an “extracellular matrix (ECM)” means a supramolecular structure that exists outside a cell in an organism. This ECM provides a scaffold for the growth of epithelial stem cells, epithelial tumor cells, or tissues containing them.
  • ECM includes various polysaccharides, water, elastin, and glycoproteins.
  • glycoproteins include collagen, entactin (Nidogen), fibronectin, laminin and the like.
  • Examples of the ECM preparation method include a method using connective tissue cells. More specifically, after culturing ECM-producing cells, such as fibroblasts, these cells are removed and the ECM is anchored by adding epithelial stem cells, epithelial cells, epithelial tumor cells, or tissues containing them. Can be used as
  • ECM-producing cells include chondrocytes that mainly produce collagen and proteoglycan, mainly type IV collagen, laminin, interstitial procollagen, and fibroblasts that produce fibronectin, mainly collagen (type I, type III And V type), chondroitin sulfate proteoglycan, hyaluronic acid, fibronectin, and colonic myofibroblasts producing tenascin-C.
  • chondrocytes that mainly produce collagen and proteoglycan
  • type IV collagen mainly laminin, interstitial procollagen
  • fibroblasts that produce fibronectin
  • collagen type I, type III And V type
  • chondroitin sulfate proteoglycan mainly hyaluronic acid
  • fibronectin hyaluronic acid
  • colonic myofibroblasts producing tenascin-C.
  • a commercially available ECM may be used.
  • ECMs examples include, for example, extracellular matrix proteins (manufactured by Invitrogen), basement membrane preparations derived from Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) mouse sarcoma cells (for example, Matrigel (registered trademark) (manufactured by BD Biosciences)) ) And the like.
  • EHS Engelbreth-Holm-Swarm
  • Matrigel registered trademark
  • ECM ProNectin
  • a mixture of natural ECM and synthetic ECM may also be used.
  • ECM When ECM is used to culture stem cells, long-term survival of stem cells and continuous presence of undifferentiated stem cells can be enhanced. In the absence of ECM, the stem cell culture cannot be cultured for an extended period of time and no continuous presence of undifferentiated stem cells is observed. Furthermore, in the presence of ECM, organoids that cannot be cultured in the absence of ECM can be cultured.
  • the ECM usually sinks to the bottom of the dish where the cells are suspended.
  • the cell culture medium described above may be added and diffused into the ECM. Cells in the medium can become anchored to the ECM by interacting with the surface structure of the ECM, for example by interacting with integrins.
  • ECM may be used by coating a culture vessel or the like.
  • ECM when using fibronectin ratio to be coated in a culture vessel, it is preferably 1 [mu] g / cm 2 or more 250 [mu] g / cm 2 or less, more preferably 1 [mu] g / cm 2 or more 150 [mu] g / cm 2 or less 8 ⁇ g / cm 2 or more and 125 ⁇ g / cm 2 or less is more preferable.
  • Matrigel registered trademark
  • the adhesion of the 2D organoid to the culture substrate tends to be good.
  • a human intestinal epithelial stem cell, a human intestinal epithelial cell, or a tissue containing at least one of these cells is prepared.
  • Examples of methods for isolating human intestinal epithelial cells from human intestinal epithelial tissue include methods known in the art.
  • crypts can be isolated by incubating the chelator and the isolated tissue. After washing this tissue, the human intestinal epithelial cell layer is peeled off from the submucosa with a glass slide and cut into small pieces. Thereafter, it is incubated in a solution containing trypsin or, preferably, at least one of EDTA and EGTA. For example, using at least one of filtration and centrifuge, undigested tissue fragments and crypt-derived Separate single cells. Instead of trypsin, other proteolytic enzymes such as collagenase and dispase I may be used.
  • Examples of methods for isolating stem cells from human intestinal epithelial tissue include methods known in the art.
  • Stem cells express at least one of Lgr5 and Lgr6 (Lgr5 and Lgr6 belong to a large G protein-coupled receptor (GPCR) superfamily) on the surface thereof.
  • GPCR G protein-coupled receptor
  • a cell suspension is prepared from human intestinal epithelial tissue, the cell suspension is brought into contact with a chemical substance that binds to at least one of Lgr5 and Lgr6, and the Lgr5 and Lgr6
  • a method of separating a chemical substance that binds to at least one of them and isolating a stem cell from the bound compound is mentioned.
  • the chemical substance that binds to at least one of Lgr5 and Lgr6 is, for example, an antibody, and more specifically, for example, a monoclonal antibody that specifically recognizes and binds to at least one of Lgr5 and Lgr6 (
  • monoclonal antibodies including mouse and rat monoclonal antibodies).
  • stem cells expressing at least one of Lgr5 and Lgr6 can be isolated using, for example, magnetic beads or through a fluorescence activated cell sorter.
  • Organoid formation process involves cell seeding, before the cells are dried, the above-mentioned cell culture medium is added and cultured.
  • the culture temperature is preferably 30 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, and more preferably about 37 ° C.
  • the culture time can be appropriately adjusted depending on the cells used.
  • Organoids can be formed after about 1 to 2 weeks from the start of the culture. In contrast to cells that could conventionally only be maintained for 2 to 3 months, in step 1, cells can be maintained and cultured for a long period of 3 months or longer (preferably about 10 months). it can. By step 1, a 3D organoid is obtained (see FIG. 1).
  • the culture may be performed under low oxygen.
  • organoids can be formed with high efficiency from human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, human intestinal epithelial tumor cells, or tissues containing at least one of these cells. .
  • the oxygen concentration is preferably 0.1% or more and 15% or less, more preferably 0.3% or more and 10% or less, and more preferably 0.5% or more and 5%. More preferably, it is as follows.
  • Step 2 is a step of preparing a single cell by dispersing the 3D organoid obtained in Step 1, and culturing the single cell in a monolayer on an extracellular matrix to obtain a 2D organoid.
  • the site infected with human diarrhea virus is the inner part of the intestinal tract. Therefore, it is necessary to break down the 3D organoid to expose the inner part.
  • the method for preparing a single cell by dispersing the 3D organoid is not particularly limited, and examples thereof include a physical method and an enzyme treatment method.
  • the enzyme treatment method is preferable from the viewpoint of not damaging the cells. Examples of the enzyme used in the enzyme treatment method include trypsin and the like, those mentioned in the above [Adhesion step].
  • the cells are seeded on the extracellular matrix prepared in the same manner as in [Extracellular matrix preparation step] and allowed to stand. Seeded cells can adhere to the ECM by interacting with the surface structure of the ECM, for example by interacting with integrins.
  • step 2 a 2D organoid is obtained (see FIG. 1).
  • Step 3 is a step of infecting the 2D organoid obtained in Step 2 with human diarrhea virus and culturing the infected 2D organoid (see FIG. 1).
  • the cell surface where the 2D organoid is in contact with the liquid medium also includes the inner surface of the 3D organoid, so that the human diarrhea virus is efficiently infected.
  • human diarrhea viruses include rotaviruses, noroviruses, sapoviruses, astroviruses, intestinal adenoviruses, parecoviruses, and ichiviruses, with noroviruses being preferred. As will be described later in the Examples, human diarrhea virus is propagated in Step 3.
  • human diarrhea virus of this embodiment it can be produced by artificially mass-cultivating human diarrhea virus in large quantities in vitro, elucidating the pathology of human diarrhea virus, It can be used to develop disinfectants and vaccines.
  • the present invention provides i) a Wnt agonist, ii) insulin-like growth factor 1 (IGF1), fibroblast growth factor 2 (FGF2), EGF (Epidmal Growth) Factor) and at least one selected from the group consisting of epiregulin (EREG), iii) bone morphogenetic protein (BMP) inhibitor, iv) transforming growth factor- ⁇ ; TGF-T;
  • a human diarrhea virus comprising a cell culture medium containing at least one selected from the group consisting of ⁇ ) inhibitors and v) ⁇ secretase inhibitors Provide a manufacturing kit.
  • kit of this embodiment is a 2D organoid culture kit for human diarrhea virus infection / proliferation culture.
  • the cell culture medium may further contain animal-derived bile.
  • animal-derived bile As will be described later in Examples, the growth of human diarrhea virus can be significantly promoted by adding animal-derived bile to the cell culture medium.
  • animal-derived bile examples include bovine bile extract and porcine bile extract. These bile extracts may be commercially available.
  • the cell culture medium may be serum-free.
  • the kit of this embodiment may further include a cell culture instrument, instructions for use, etc. in addition to the cell culture medium.
  • a cell culture instrument examples include a cell culture plate, but are not limited thereto.
  • the kit of this embodiment can be suitably used in a method for producing human diarrhea virus.
  • human diarrhea virus can be produced more easily and in a short time.
  • the present invention includes a step 1 of obtaining a 3D organoid by three-dimensionally culturing human intestinal epithelial stem cells, human intestinal epithelial cells, or a tissue containing at least one of these cells on an extracellular matrix.
  • a single cell is prepared by dispersing with a proteolytic enzyme from the 3D organoid obtained in the step 1, and the single cell is monolayer cultured on an extracellular matrix, and includes differentiated villi cells and goblet cells.
  • IGF1 Insulin-like growth factor 1
  • FGF2 Fibroblast growth factor 2
  • EGF Epiperal Growth Factor
  • EREG epiregulin
  • BMP bone morphogenetic protein
  • transforming growth factor Provided is a method for producing an organoid using a cell culture medium containing at least one selected from the group consisting of a ⁇ (transforming growth factor- ⁇ ; TGF- ⁇ ) inhibitor and v) a ⁇ secretase inhibitor.
  • Step 1 and Step 2 are the same as those described in [Method for producing human diarrhea virus].
  • 2D organoids include goblet cells that are Mucin2 positive cells.
  • 2D organoids can be applied to regenerative medicine, basic medical research on epithelial cells, drug response screening, drug discovery research using disease-derived epithelial organoids, and the like.
  • the present invention provides a 2D organoid culture for human diarrhea virus infection and growth culture.
  • the 2D organoid for infection / proliferation culture of human diarrhea virus is the same as described above.
  • the “culture” includes a cell culture medium and an extracellular matrix in addition to the 2D organoid.
  • the cell culture medium may be serum-free.
  • the cell culture medium may contain animal-derived bile.
  • the extracellular matrix may be Matrigel (registered trademark).
  • the present invention relates to a method for screening a disinfectant for human diarrhea virus, particularly norovirus, a disinfectant drug discovery, identification of the infected cell of the virus, an infection mechanism, and a prophylactic / therapeutic agent for diarrhea symptoms caused by the virus Provides a means of developing drug discovery, prevention and treatment drug discovery.
  • the organoid is cultured in a multiwell plate such as a 96-well plate or a 384-well plate.
  • a library of molecules is used to identify molecules that affect this organoid and / or infected human virus.
  • the library include an antibody fragment library, a peptide phage display library, a peptide library (for example, LOPAP (trademark), manufactured by Sigma Aldrich), a lipid library (manufactured by BioMol), a synthetic compound library (for example, LOPAP (trademark), Sigma Aldrich). Or a natural compound library (Specs, manufactured by TimTec).
  • a gene library may be used.
  • gene libraries include cDNA libraries, antisense libraries, siRNA, and other non-coding RNA libraries.
  • Specific methods include exposing to human diarrhea virus-infected cells and multiple concentrations of human diarrhea virus test agent over a period of time and evaluating the culture at the end of the exposure time.
  • the 2D organoids of this embodiment can replace the use of cell lines such as Caco-2 cells in toxicity assays for new candidate drugs or known or new dietary supplements.
  • Wnt3a having a final concentration of 300 ng / mL
  • IGF1 manufactured by Biolegend
  • FGF2 having a final concentration of 50 ng / mL
  • EGF having a final concentration of 50 ng / mL
  • a medium was prepared by adding SB202190 (manufactured by Sigma Aldrich) having a final concentration of 10 ⁇ M and LY411575 (manufactured by Sigma Aldrich) having a final concentration of 1 ⁇ M in the following combinations.
  • SB202190 manufactured by Sigma Aldrich
  • LY411575 manufactured by Sigma Aldrich
  • Matrigel registered trademark
  • intestinal stem cells epithelial cells
  • the cultured intestinal stem cells were seeded in a 48-well plate together with 25 ⁇ L of Matrigel (registered trademark) (manufactured by BD Bioscience). 100 ⁇ L of the WNRA + IGF1 + FGF2 medium prepared in (1) was added to each well and cultured at 37 ° C. After culturing, the medium was changed every 2 days and cultured for 7 days to obtain 3D organoids.
  • Matrigel registered trademark
  • a 2D organoid was formed and infected with norovirus. Specifically, the organoid was disrupted using TrypLE (trademark) Express (Thermo Fischer SCIENTIFIC) into single cells. This single cell was divided into three and washed with each medium (WENRAS medium (growth medium), ENRA medium (differentiation medium 1), ENRAL medium (differentiation medium 2)), and then Y-27632 (Rock) with a final concentration of 10 ⁇ M. It was suspended in each medium containing an inhibitor (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). This cell suspension was spread at 1 ⁇ 10 5 cells / well in each well and allowed to stand for 3 hours or more to adhere to the plate.
  • Viral RNA was purified from the sampled medium using High Pure Viral RNA Kit (Roche Life Science) to obtain 30 ⁇ L of viral RNA suspension.
  • the increase rate of Norovirus genome in the organoid culture supernatant when differentiation medium 1 was used was overwhelmingly higher than when growth medium was used. From this, it was confirmed that the cultured organoid using the differentiation medium 1 infects and proliferates human norovirus.
  • organoids cultured in each medium 6 days after infection were immunostained with DAPI staining, and anti-human norovirus RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) antibody and anti-Mucin2 antibody.
  • DAPI staining was performed with DAPI staining, and anti-human norovirus RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) antibody and anti-Mucin2 antibody.
  • RdRp anti-human norovirus RNA-dependent RNA polymerase
  • FIG. 4 (a) to 4 (c) are optical micrographs of 2D organoids under various conditions.
  • FIG. 4 (a) shows the results of using a 96-well plate without coating
  • FIG. 4 (b) shows the results of using collagen I as the extracellular matrix
  • FIG. 4 (c) shows Matrigel (extracellular matrix). This is a result of using (registered trademark).
  • Table 3 shows combinations of media used for 3D organoid culture and 2D organoid culture.
  • “+” represents that it was added, and “ ⁇ ” represents that it was not added.
  • Viral RNA was purified from the sampled medium using High Pure Viral RNA Kit (Roche Life Science) to obtain 30 ⁇ L of viral RNA suspension.
  • FIG. 5 (a) shows the results of groups 1 to 4
  • FIG. 5 (b) shows the results of groups 5 to 8.
  • human diarrhea virus can be produced by proliferating and culturing in vitro in large quantities, elucidating the pathology of human diarrhea virus, developing antiviral drugs and disinfectants, and developing vaccines. Etc. can be useful.

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Abstract

細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程1と、 前記工程1で得られた前記3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている2Dオルガイドを取得する工程2によって得られる、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。

Description

ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド及びその使用
 本発明は、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド及びその使用に関する。より詳細には、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養物、ヒト下痢症ウイルスの製造方法、ヒト下痢症ウイルス製造キット、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養キット及びヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法に関する。本願は、2016年8月24日に、日本に出願された特願2016-163711号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 ヒトノロウイルス等のヒト下痢症ウイルスに感染した場合に、治療効果の高い抗ウイルス薬は未だ存在していない。ヒト下痢症ウイルスの多くは腸管上皮でしか感染,増殖することができないため、in vitroで人工的に大量に作り出すことができず、治療薬開発の大きな問題となっている。
 係る問題に対して、マウスノロウイルスを用いた細胞培養系が確立されている(例えば、非特許文献1参照。)。しかしながら、非特許文献1記載の細胞培養系では、ヒトウイルスを用いることができないため、ヒトウイルスの研究へ応用することができずヒトウイルスの細胞培養系の開発が待たれていた。
 一方、ヒト腸管上皮細胞の長期培養は長らく不可能であった。これは、ヒト腸管上皮幹細胞の維持に必要な増殖因子が不明であったためと考えられる。近年、ヒト腸管上皮幹細胞を、細胞外マトリクス上に接着し、BMP阻害剤、分裂促進増殖因子及びWntアゴニストが添加された、ヒト細胞用の基本培地を含む細胞培養培地の存在下で培養することにより、長期間のヒト腸管上皮幹細胞を維持し分化させたオルガノイド培養に成功している(例えば、特許文献1を参照。)。
特許第5458112号公報
環境感染誌vol.24,no.6,2009
 しかしながら、特許文献1の細胞培養培地はp38阻害剤を含むため、係る培地を用いた培養方法では、分化抑制又は細胞死を引き起こすことがあり、改良の余地があった。
 本発明は、上記課題を解決するために、ヒト下痢症ウイルスをin vitroで大量に製造する方法、並びに、そのためのオルガノイド及びそのオルガノイド作製方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ヒト小腸由来のオルガノイドの製造方法を改良して得られた培養オルガノイドを使用することにより、ヒト下痢症ウイルスを感染させ増殖培養できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、本発明は以下の態様を含む。
[1]細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程1と、
 前記工程1で得られた前記3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている2Dオルガイドを取得する工程2によって得られる、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[2]前記工程1及び工程2の培養において、i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を用いる[1]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[3]前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質、R-スポンジン、及びGSK-3β阻害剤からなる群から選択される少なくとも一種である[2]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[4]前記細胞培養培地がIGF1及びFGF2を含む[2]又は[3]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[5]前記Wntタンパク質がその安定化物質アファミンとの複合体を形成している[3]又は[4]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[6]前記Wntタンパク質が、Wnt1、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt3a、Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt7b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a、Wnt9b、Wnt10a、Wnt10b、Wnt11、Wnt16からなる群から選ばれる少なくとも一種である[3]~[5]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[7]前記R-スポンジンがR-スポンジン1、R-スポンジン2、R-スポンジン3、及びR-スポンジン4からなる群から選ばれる少なくとも一種である[3]~[6]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[8]前記BMP阻害剤がノギン(Noggin)、グレムリン、コーディン、コーディンドメインを含むコーディン様タンパク質、フォリスタチン、フォリスタチンドメインを含むフォリスタチン関連タンパク質、DAN、DANシステインノットドメインを含むDAN様タンパク質、スクレロスチン/SOST、及びα-2マクログロブリンからなる群から選ばれる少なくとも一種である[2]~[7]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[9]前記BMP阻害剤がノギン(Noggin)である[2]~[8]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[10]前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質及びR-スポンジンである[2]~[9]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[11]前記TGF-β阻害剤が、A83-01、SB-431542、SB-505124、SB-525334、SD-208、LY-36494、及びSJN-2511からなる群から選ばれる少なくとも一種である[2]~[10]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[12]前記TGF-β阻害剤が、A83-01である[2]~[11]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[13]前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む[2]~[12]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[14]前記工程1及び工程2における細胞外マトリクスがマトリゲル(登録商標)である[1]~[13]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
[15][1]~[14]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養物。
[16]無血清である[15]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養物。
[17][1]~[14]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドに、ヒト下痢症ウイルスを感染させて、感染した2Dオルガノイドを培養してヒト下痢症ウイルスを感染・増殖培養する工程3を有するヒト下痢症ウイルスの製造方法。
[18]i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を備えるヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養キット。
[19]前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む[18]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養キット。
[20]i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を備えるヒト下痢症ウイルス製造キット。
[21]前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質及びR-スポンジンである[20]に記載のヒト下痢症ウイルス製造キット。
[22]前記Wntタンパク質がその安定化物質アファミンとの複合体を形成している[21]に記載のヒト下痢症ウイルス製造キット。
[23]前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む[20]~[22]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルス製造キット。
[24]細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程1と、
 前記工程1で得られた前記3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている2Dオルガイドを取得する工程2と、を有し、
 前記工程1及び工程2の培養において、i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を用いるヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
[25]前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質及びR-スポンジンである[24]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
[26]前記Wntタンパク質がその安定化物質アファミンとの複合体を形成している[25]に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
[27]前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む[24]~[26]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
[28]前記工程1及び工程2における細胞外マトリクスがマトリゲル(登録商標)である[24]~[27]のいずれか一つに記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
 本発明によれば、ヒト下痢症ウイルスをin vitroで増殖培養することにより大量に製造する方法、及びそのためのオルガノイドの製造方法を提供できる。
本実施形態のヒト下痢症ウイルスの増殖培養による製造方法の説明図である。 実施例2におけるqRT-PCRの結果を示すグラフである。 上段は、実施例2におけるノロウイルスを感染させたオルガノイドの免疫染色像である。下段は、上段の模式図である。 (a)~(c)は実験例3における2Dオルガノイドの光学顕微鏡写真である。 (a)及び(b)は実験例4におけるqRT-PCRの結果を示すグラフである。
[ヒト下痢症ウイルスの製造方法]
 一実施形態として、本発明は、細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程1と、前記工程1で得られた前記3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている2Dオルガイドを取得する工程2と、前記工程2で得られた2Dオルガノイドに、ヒト下痢症ウイルスを感染させて、感染した2Dオルガノイドを培養してヒト下痢症ウイルスを感染・増殖培養する工程3と、を有し、前記工程1、工程2、及び工程3の培養において、所定の細胞培養培地を用いるヒト下痢症ウイルスの製造方法を提供する。先ず、工程1、工程2、及び工程3の培養に用いられる培地について説明する。なお、本実施形態において、工程1、工程2、及び工程3の培養に用いられる培地は、全て同一の培地であってもよいし、それぞれ異なる培地であってもよい。
(細胞培養培地)
 本実施形態に用いられる培地は、i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地である。
 本実施形態に係る細胞培養培地によれば、実質的にp38阻害剤を含まず、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を長期間培養することができる。
 本明細書において、ヒト腸管上皮細胞とはヒト腸管上皮組織から取得した分化したヒト腸管上皮細胞及びヒト腸管上皮幹細胞を含む。「ヒト腸管上皮幹細胞」とは、長期間の自己複製機能とヒト腸管上皮分化細胞への分化能をもつ細胞を意味し、ヒト腸管上皮組織に由来する幹細胞を意味する。
 本明細書において、「オルガノイド」とは、細胞を制御した空間内に高密度に集積させることにより自己組織化した立体的な細胞組織体を意味する。
 本明細書において、「実質的に含まない」とは、特定成分を全く含まない、若しくは特定成分が有する機能を発揮しない程度の濃度しか含まないことを意味する。
 よって、「実質的にp38阻害剤を含まない」とは、p38阻害剤を全く含まない、又はp38阻害剤による分化抑制及び細胞死が起きない程度の濃度しか含まないことを意味する。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、IGF1、FGF2、EGF及びエピレグリンからなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、前記4種類の因子のいずれを含有するかは適宜選択することができる。中でも、本実施形態に係る細胞培養培地は、IGF1及びエピレグリン、FGF2及びエピレグリン、又は、IGF1及びFGF2を含むことが好ましく、IGF1及びFGF2を含むことがより好ましい。
 上記因子を含むことにより、実質的にEGF及びp38阻害剤を含まずとも、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織から高効率でオルガノイドを形成させることができる。
(細胞培養基本培地)
 本実施形態に係る細胞培養培地には、あらゆる無血清の細胞培養基本培地が含まれる。本実施形態に係る細胞培養培地は、ヒト細胞用であることが好ましい。
 係る無血清の細胞培養基本培地としては、例えば、炭酸系の緩衝液でpH7.2以上pH7.6以下に緩衝化されている規定の合成培地等が挙げられる。より具体的には、グルタミン、インスリン、B27 supplement(Thermo Fisher)、N-Acetyl-L-cystein(和光純薬)、ペニシリン又はストレプトマイシン、及びトランスフェリンが補充されたアドバンスト-ダルベッコ改変イーグル培地/ハムF-12混合培地(Dulbecco’s Modified Eagle Medium:Nutrient Mixture F-12;DMEM/F12)が挙げられる。
 また、アドバンスト-ダルベッコ改変イーグル培地/ハムF-12混合培地に替えてRPMI1640培地(Roswell Park Memorial Institute 1640 medium)、DMEM/F12、並びに、アドバンストRPMI培地等も挙げられる。
 上記本実施形態に係る細胞培養培地は、ウシ胎仔血清(fetal bovine serum(FBS)又はfetal calf serum)等の不確定な成分を実質的に含まない。また、上記細胞培養培地に5%血清を含んでもよい。
(Wntアゴニスト)
 本明細書において、「Wntアゴニスト」とは、細胞内でT-cell factor(以下、TCFともいう。)/lymphoid enhancer factor(以下、LEFともいう。)介在性の転写を活性化する薬剤を意味する。よって、Wntアゴニストは、Wntファミリータンパク質に限定されず、Frizzled受容体ファミリーメンバーに結合して活性化するWntアゴニスト、細胞内β-カテニン分解の阻害剤、及びTCF/LEFの活性化物質を包含する。Wntアゴニストは、Wntタンパク質、R-スポンジン、及びGSK-3β阻害剤からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましく、Wntタンパク質及びR-スポンジンであることがより好ましい。
 Wntアゴニストは、該Wntアゴニストの非存在下でのWnt活性のレベルと比較して、少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、さらに好ましくは少なくとも50%、特に好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは100%、細胞においてWnt活性を刺激する。Wnt活性は、当業者にとって公知の方法を用いて、例えばpTOPFLASH及びpFOPFLASH Tcfルシフェラーゼレポーターコンストラクトによって、Wntの転写活性を測定することにより調べることができる(参考文献:Korinek et al.,1997.Science 275:1784-1787)。
 ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織の培養においては、Wntアゴニストが含まれることが好ましい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるWntアゴニストとしては、Wntタンパク質とアファミンとの複合体が含まれることがより好ましく、Wntタンパク質とアファミンとの複合体及びR-スポンジン(R-spondin)の両方が含まれることが更に好ましい。本実施形態に係る細胞培養培地において、Wntタンパク質とアファミンとの複合体及びR-スポンジンを含むことで、ヒト腸管上皮幹細胞又はヒト腸管上皮細胞は、オルガノイドをより高効率で形成することができる。
(Wntタンパク質)
 Wntアゴニストの一種であるWntタンパク質としては、由来は特に限定されず、各種生物由来のWntタンパク質を用いることができる。中でも、哺乳動物由来のWntタンパク質であることが好ましい。哺乳動物としては、例えば、ヒト、マウス、ラット、ウシ、ブタ、ウサギ等が挙げられる。哺乳動物のWntタンパク質としては、Wnt1、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt3a、Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt7b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a、Wnt9b、Wnt10a、Wnt10b、Wnt11、Wnt16等が挙げられる。本実施形態に係る細胞培養培地において、Wntタンパク質は複数種を組み合わせて用いてもよい。
 Wntタンパク質を製造する方法としては、例えば、Wntタンパク質発現細胞を用いて製造する方法等が挙げられる。Wntタンパク質発現細胞において、細胞の由来(生物種、培養形態等)は特に限定されず、Wntタンパク質を安定発現する細胞であればよく、Wntタンパク質を一過性に発現する細胞でもよい。Wntタンパク質発現細胞としては、例えば、マウスWnt3aを安定発現するL細胞(ATCC CRL-2647)、マウスWnt5aを安定発現するL細胞(ATCC CRL-2814)等が挙げられる。また、Wntタンパク質発現細胞は、公知の遺伝子組換え技術を用いて作製することができる。すなわち、所望のWntタンパク質をコードするDNAを公知の発現ベクターに挿入し、得られた発現ベクターを適切な宿主細胞に導入することにより、Wntタンパク質発現細胞を作製することができる。所望のWntタンパク質をコードする遺伝子の塩基配列は、例えば、GenBank等の公知のデータベースから取得することができる。
 Wntタンパク質発現細胞により発現されるWntタンパク質は、Wnt活性を有する限り、Wntタンパク質のフラグメントでもよく、Wntタンパク質のアミノ酸配列以外のアミノ酸配列を含むものでもよい。Wntタンパク質のアミノ酸配列以外のアミノ酸配列について、特に限定はなく、例えばアフィニティータグのアミノ酸配列等が挙げられる。また、Wntタンパク質のアミノ酸配列は、GenBank等の公知のデータベースから取得できるアミノ酸配列と完全に一致している必要はなく、Wnt活性を有する限り、公知のデータベースから取得できるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列であってもよい。
 GenBank等の公知のデータベースから取得できるWntタンパク質のアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列としては、例えば、公知のデータベースから取得できるアミノ酸配列において、1~数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列等が挙げられる。
 「1~数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列」とは、例えば、部位特異的突然変異誘発法等の公知の変異ペプチド作製法等により、欠失、置換若しくは付加できる程度の数(10個以下が好ましく、7個以下がより好ましく、6個以下がさらに好ましい。)のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されていることを意味する。
 また、実質的に同一のアミノ酸配列としては、例えば、公知のデータベースから取得できるアミノ酸配列との同一性が、少なくとも80%以上であり、好ましくは少なくとも85%以上、より好ましくは少なくとも90%以上、さらに好ましくは少なくとも92%以上、特に好ましくは少なくとも95%以上、最も好ましくは少なくとも99%以上であるアミノ酸配列等が挙げられる。
 Wntタンパク質の活性は、例えば、TCFレポーターアッセイにより確認することができる。一般的に、TCFレポーターアッセイとは、Wntシグナルが細胞に入ると特異的に活性化される転写因子であるT-cell factor(TCF)の結合配列を持つルシフェラーゼ遺伝子を導入し、Wntタンパク質の活性の強さをルシフェラーゼの発光によって、簡便に評価する方法である(参考文献:Molenaar et al.,Cell,86,391,1996.)。TCFレポーターアッセイ以外の方法としては、Wntシグナルが入ると細胞内のβカテニンが安定化することを利用して、βカテニンの量をウエスタンブロッティグによって定量評価する方法(参考文献:Shibamoto et al.,Gene to cells,3,659,1998.)等が挙げられる。また、Wnt5a等のように、non-canonical pathwayを介して細胞にシグナルを与えるWntタンパク質については、細胞内アダプタータンパク質であるDvl2のリン酸化を評価することでWntタンパク質の活性を評価する方法(参考文献:Kikuchi et al.,EMBO J.,29,3470,2010.)等を用いることができる。
(R-スポンジン(R-spondin))
 Wntアゴニストの一種であるR-スポンジンとしては、R-スポンジン1、R-スポンジン2、R-スポンジン3、及びR-スポンジン4からなるR-スポンジンファミリーが挙げられる。R-スポンジンファミリーは、分泌タンパク質であり、Wntシグナル伝達経路の活性化及び制御に関わることが知られている。本実施形態に係る細胞培養培地において、R-スポンジンを複数種組み合わせて用いてもよい。
 R-スポンジン活性を有する限り、R-スポンジンのフラグメントでもよく、R-スポンジンのアミノ酸配列以外のアミノ酸配列を含むものでもよい。
(含有量)
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるWntタンパク質の濃度は、50ng/mL以上であることが好ましく、100ng/mL以上10μg/mL以下であることがより好ましく、200ng/mL以上1μg/mL以下であることがさらに好ましく、300ng/mL以上1μg/mL以下であることが特に好ましい。ヒト腸管上皮幹細胞の培養中、好ましくは2日ごとにWntアゴニストを培養培地に添加し、好ましくは4日ごとに細胞培養培地を新鮮なものに交換する。
(GSK-3β阻害剤)
 公知のGSK-3β阻害剤は、CHIR-99021、CHIR-98014(Sigma-Aldrich)、リチウム(Sigma)、ケンパウロン(Biomol International,Leost,M. et al.(2000)Eur J Biochem 267,5983-5994)、6-ブロモインジルビン-30-アセトキシム(Meyer,L et al.(2003)Chem.Biol.10,1255-1266)、SB 216763およびSB 415286(Sigma-Aldrich)、並びにGSK-3とaxinとの相互作用を阻止するFRATファミリーメンバー及びFRAT由来ペプチドを含む。概説は、参照により本明細書に組み入れられる、Meijer et al.(2004)Trends in Pharmacological Sciences 25,471-480に示されている。GSK-3β阻害のレベルを決定するための方法およびアッセイは当業者に公知であり、例えば、Liao et al.(2004),Endocrinology,145(6)2941-2949に記載の方法およびアッセイを含む。
(アファミン)
 本明細書において、「アファミン」とは、アルブミンファミリーに属する糖タンパク質を意味し、血液又は体液中に存在することが知られている。細胞培養に用いる培地に通常添加される血清には、当該血清を採取した動物由来のアファミンが含まれている。血清中にはアファミン以外の不純物等を含むため、本実施形態に係る細胞培養培地においては、血清を用いずに、アファミンを単独で使用することが好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるアファミンは、由来は特に限定されず、各種生物由来のアファミンを用いることができる。中でも、哺乳動物由来のアファミンであることが好ましい。哺乳動物としては、例えば、上述の[Wntタンパク質]と同様のものが挙げられる。主な哺乳動物のアファミンのアミノ酸配列及びこれをコードする遺伝子の塩基配列は、例えば、GenBank等の公知のデータベースから取得することができる。例えば、GenBankにおいて、ヒトアファミンのアミノ酸配列はAAA21612、これをコードする遺伝子の塩基配列はL32140のアクセッション番号で登録されており、ウシアファミンのアミノ酸配列はDAA28569、これをコードする遺伝子の塩基配列はGJ060968のアクセッション番号で登録されている。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるアファミンは、血清等に含まれる天然のアファミンを公知の方法で精製したものでもよく、組換えアファミンであってもよい。組換えアファミンは、公知の遺伝子組換え技術を適宜用いることにより製造することができる。
 組換えアファミンの製造方法としては、例えば、アファミンをコードするDNAを公知の発現ベクターに挿入し、得られた発現ベクターを適切な宿主細胞に導入して組換えアファミンを発現させ、公知の精製方法を用いて精製することにより製造することができる。組換えアファミンは、アフィニティータグを付加したアファミンであってもよい。付加するアフィニティータグは特に限定されず、公知のアフィニティータグから適宜選択して用いることができる。アフィニティータグとしては、特異的抗体により認識されるアフィニティータグであることが好ましく、例えば、FLAGタブ、MYCタグ、HAタグ、V5タグ等が挙げられる。
 上述のWntタンパク質は、特定のセリン残基が脂肪酸(パルミトレイン酸)で修飾されているため、強い疎水性を有する。そのため、Wntタンパク質は、水溶液中では凝集又は変性しやすいため、精製及び保存が非常に難しいことが広く知られている。
 一方、この特定のセリン残基の脂肪酸による修飾は、Wntタンパク質の生理活性に必須であり、Frizzled受容体ファミリーメンバーとの結合に関与することが報告されている。
 また、水溶液中において、Wntタンパク質がアファミンと1対1で結合し複合体を形成し、高い生理活性を保ちながら、可溶化する知見もある(Active and water-soluble form of lipidated Wnt protein is maintained by A serum glycoprotein afamin/α-albumin.Mihara E,Hirai H,Yamamoto H,Tamura-Kawakami K,Matano M,Kikuchi A,Sato T,Takagi J.Elife.2016 Feb 23;5.)。
 係る知見に基づき、Wntタンパク質及びアファミンの両方を発現する細胞を培養する方法により、Wntタンパク質-アファミン複合体を製造してもよく、Wntタンパク質発現細胞とアファミン発現細胞を共培養する方法により、Wntタンパク質-アファミン複合体を製造してもよい。Wntタンパク質-アファミン複合体中のWntタンパク質の活性は、上述の[Wntタンパク質]と同様の方法を用いて、評価することができる。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるアファミンの濃度は、特に限定されないが、50ng/mL以上10μg/mL以下であることが好ましく、100ng/mL以上1μg/mL以下であることがより好ましく、300μg/mL以上1μg/mL以下であることがさらに好ましい。
(インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1))
 一般的に、「インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)」は、別名ソマトメジンCとも呼ばれ、主に、肝臓で成長ホルモン(GH)による刺激により分泌される因子である。人体の殆どの細胞(特に、筋肉、骨、肝臓、腎臓、神経、皮膚及び肺等の細胞)は、IGF1の影響を受けることが知られている。IGF1は、インスリン様効果に加え、細胞成長(特に、神経細胞)及び発達、並びに、細胞DNA合成を調節する機能を有する。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるIGF1の濃度は、特に限定されないが、5ng/mL以上1μg/mL以下であることが好ましく、10ng/mL以上1μg/mL以下であることがより好ましく、50ng/mL以上500ng/mL以下であることがさらに好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるIGF1の濃度が上記範囲であることにより、実質的にp38阻害剤を含まずとも、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を長期間培養することができる。
 また、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織から高効率でオルガノイドを形成させることができる。
 また、ヒト腸管上皮幹細胞の培養中、2日ごとにIGF1を培養培地に添加することが好ましく、4日ごとに培養培地を新鮮なものに交換することが好ましい。
(線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2))
 一般的に、「線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)とは、塩基性の線維芽細胞増殖因子であって、線維芽細胞増殖因子受容体(fibroblast growth factor receptor;FGFR)と結合し、血管内皮細胞の増殖促進と筒状構造への組織化、すなわち血管新生を促進する機能を有する。また、ヒトFGF2は低分子量型(LWL)と高分子量型(HWL)の2つのアイソフォームを持つことが知られている。LWLは主に細胞質に存在し、自己分泌(オートクリン)で作用し、一方、HWLは核内にあり、細胞内で作用するイントラクリン機構で活性を示す。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるFGF2の濃度は、特に限定されないが、5ng/mL以上1μg/mL以下であることが好ましく、10ng/mL以上1μg/mL以下であることがより好ましく、50ng/mL以上500ng/mL以下であることがさらに好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるFGF2の濃度が上記範囲であることにより、実質的にp38阻害剤を含まずとも、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を長期間培養することができる。
 また、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織から高効率でオルガノイドを形成させることができる。
 また、ヒト腸管上皮幹細胞の培養中、2日ごとにFGF2を培養培地に添加することが好ましく、4日ごとに培養培地を新鮮なものに交換することが好ましい。
(エピレグリン(Epiregulin;EREG))
 一般的に、「エピレグリン(Epiregulin;EREG)とは、チロシンキナーゼ(ErbB)ファミリー受容体(ErbB1~4)のうち、ErbB1及びErbB4に特異的に結合するEGF様成長因子である。ケラチン生成細胞、肝細胞、繊維芽細胞、及び血管内皮細胞の増殖を刺激することが知られている。また、EREGは、主に膀胱、肺、腎臓、大腸等のガン腫瘍、胎盤、及び末梢血白血球において発現している。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるEREGの濃度は、特に限定されないが、5ng/mL以上1μg/mL以下であることが好ましく、10ng/mL以上1μg/mL以下であることがより好ましく、50ng/mL以上500ng/mL以下であることがさらに好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるEREGの濃度が上記範囲であることにより、実質的にp38阻害剤を含まずとも、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を長期間培養することができる。
 また、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織から高効率でオルガノイドを形成させることができる。
 また、ヒト腸管上皮幹細胞の培養中、2日ごとにEREGを培養培地に添加することが好ましく、4日ごとに培養培地を新鮮なものに交換することが好ましい。
(BMP阻害剤)
 骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)は、二量体リガンドとして二種類の異なる受容体セリン/スレオニンキナーゼ、I型及びII型受容体からなる受容体複合体に結合する。II型受容体はI型受容体をリン酸化し、その結果、この受容体キナーゼが活性化される。このI型受容体は、続いて特異的な受容体基質(SMAD)をリン酸化し、その結果、シグナル伝達経路によって転写活性が導かれる。一般的に、BMP阻害剤は、例えば、BMP受容体へのBMP分子の結合を阻止又は阻害するものであって、BMP活性を中和する複合体を形成するためにBMP分子に結合する薬剤である。また、BMP阻害剤は、例えば、BMP受容体と結合し、BMP分子の受容体への結合を阻止又は阻害するものであって、アンタゴニスト又は逆アゴニストとして作用する薬剤である。
 BMP阻害剤は、この阻害剤の非存在下でのBMP活性レベルと比較して、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは、90%以上の阻害活性を有する。BMP阻害活性は、当業者にとって公知の方法(参考文献:Zilberberg et al.,BMC Cell Biol,8:41,2007.)を用いて、BMPの転写活性を測定することによって、評価することができる。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるBMP阻害剤としては、天然のBMP結合タンパク質であることが好ましく、例えば、ノギン(Noggin)、グレムリン、コーディン(Chordin)、コーディンドメイン等のコーディン様タンパク質;フォリスタチン(Follistatin)、フォリスタチンドメイン等のフォリスタチン関連タンパク質;DAN、DANシステイン-ノットドメイン等のDAN様タンパク質;スクレロスチン/SOST、デコリン、α-2マクログロブリン等が挙げられる。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるBMP阻害剤としては、中でも、コーディン様タンパク質又はDAN様タンパク質が好ましく、コーディン様タンパク質がより好ましい。コーディン様タンパク質としては、ノギンが好ましい。コーディン様タンパク質やDAN様タンパク質は拡散性タンパク質であり、様々な親和度でBMP分子に結合し、シグナル伝達受容体へのBMP分子の接近を阻害することができる。上皮幹細胞を培養する場合において、これらのBMP阻害剤を細胞培養培地に添加することにより、幹細胞の喪失を妨げることができる。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるBMP阻害剤の濃度は、10ng/mL以上100ng/mL以下であることが好ましく、20ng/mL以上100ng/mL以下であることがより好ましく、50ng/mL以上100ng/mL以下であることがさらに好ましい。幹細胞の培養中、2日ごとにBMP阻害剤を培養培地に添加することが好ましく、4日ごとに培養培地を新鮮なものに交換することが好ましい。
(TGF-β阻害剤)
 形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)は、増殖因子の一種であり、腎臓、骨髄、血小板等ほぼすべての細胞で産生される。TGF-βには、5種類のサブタイプ(β1~β5)が存在する。また、TGF-βは、骨芽細胞の増殖、並びに、コラーゲンのような結合組織の合成及び増殖を促進し、上皮細胞の増殖や破骨細胞に対しては抑制的に作用することが知られている。一般的に、TGF-β阻害剤は、例えば、TGF-β受容体へのTGF-βの結合を阻止又は阻害するものであって、TGF-β活性を中和する複合体を形成するためにTGF-βに結合する薬剤である。また、TGF-β阻害剤は、例えば、TGF-β受容体と結合し、TGF-βの受容体への結合を阻止又は阻害するものであって、アンタゴニスト又は逆アゴニストとして作用する薬剤である。
 TGF-β阻害剤は、この阻害剤の非存在下でのTGF-β活性レベルと比較して、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは、90%以上の阻害活性を有する。TGF-β阻害活性は、当業者にとって公知の方法で評価することができる。係る評価系としては、ルシフェラーゼレポーター遺伝子を動かすヒトPAI-1プロモーター又はSmad結合部位を含むレポーター構築物を用いて細胞が安定にトランスフェクトされている細胞アッセイが挙げられる(参考文献:De Gouville et al.,Br J Pharmacol,145(2):166-177,2005.)。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるTGF-β阻害剤としては、例えば、A83-01(3-(6-メチルピリジン-2-イル)-1-フェニルチオカルバモイル-4-キノリン-4-イルピラゾール)、ALK5 Inhibitor I(3-(ピリジン-2-イル)-4-(4-キノニル)-1H-ピラゾール)、LDN193189(4-(6-(4-(ピペラジン-1-イル)フェニル)ピラゾロ[1,5-a]ピリミジン-3-イル)キノリン)、SB431542(4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-ピリジン‐2‐イル-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミド)、SB-505124(2-(5-ベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル-2-tert-ブチル-3H-イミダゾール-4-イル)-6-メチルピリジン塩酸塩水和物)、SD-208(2-(5-クロロ-2-フルオロフェニル)プテリジン-4-イル)ピリジン-4-イル-アミン)、SB-525334(6-[2-(1,1-ジメチルエチル)-5-(6-メチル-2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-4-イル]キノキサリン)、LY-364947(4-[3-(2-ピリジニル)-1H-ピラゾール-4-イル]-キノリン)、LY2157299(4-[2-(6-メチル-ピリジン-2-イル)-5,6-ジヒドロ-4H-ピロロ[1,2-b]ピラゾール-3-イル]-キノリン-6-カルボン酸アミド)、TGF-β RI Kinase Inhibitor II 616452(2-(3-(6-メチルピリジン-2-イル)-1H-ピラゾール-4-イル)-1,5-ナフチリジン)、TGF-β RI Kinase Inhibitor III 616453(2-(5-ベンゾ[1,3]ジオキソール-4-イル-2-tert-ブチル-1H-イミダゾール-4-イル)-6-メチルピリジン, HCl)、TGF-β RI Kinase Inhibitor IX 616463(4-((4-((2,6-ジメチルピリジン-3-イル)オキシ)ピリジン-2-イル)アミノ)ベンゼンスルホンアミド)、TGF-β RI Kinase Inhibitor VII 616458(1-(2-((6,7-ジメトキシ-4-キノリル)オキシ)-(4,5-ジメチルフェニル)-1-エタノン)、TGF-β RI Kinase Inhibitor VIII 616459(6-(2-tert-ブチル-5-(6-メチル-ピリジン-2-イル)-1H-イミダゾール-4-イル)-キノキサリン)、AP12009(TGF-β2アンチセンス化合物“Trabedersen”)、Belagenpumatucel-L(TGF-β2アンチセンス遺伝子修飾同種異系腫瘍細胞ワクチン)、CAT-152(Glaucoma-lerdelimumab(抗-TGF-β-2モノクローナル抗体))、CAT-192(Metelimumab(TGFβ1を中和するヒトIgG4モノクローナル抗体)、GC-1008(抗-TGF-βモノクローナル抗体)等が挙げられる。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるTGF-β阻害剤としては、中でも、A83-01が好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるTGF-β阻害剤の濃度は、100nM以上10μM以下であることが好ましく、500nM以上5μM以下であることがより好ましく、500nM以上2μM以下であることがさらに好ましい。幹細胞の培養中、2日ごとにTGF-β阻害剤を培養培地に添加することが好ましく、4日ごとに培養培地を新鮮なものに交換することが好ましい。
(γセクレターゼ阻害剤)
 γセクレターゼ阻害剤は、この阻害剤の非存在下でのγセクレターゼ活性レベルと比較して、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは、90%以上の阻害活性を有する。γセクレターゼ阻害活性は、当業者にとって公知の方法で評価することができる。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるγセクレターゼとしては、例えば、BMS299897、DAPT、DBZ,JLK6、L-685,458、LY411575等が挙げられる。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるγセクレターゼとしては、中でも、LY411575が好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるγセクレターゼ阻害剤の濃度は、1nM以上10μM以下であることが好ましく、100nM以上1μM以下であることがさらに好ましい。
 細胞1個あたりのヒト下痢症ウイルスの生産量増加の観点から、γセクレターゼ阻害剤は、工程2の単層培養で用いることが好ましい。幹細胞の培養中、2日ごとにγセクレターゼ阻害剤を培養培地に添加することが好ましく、4日間培養培地に添加することが好ましい。
(分裂促進増殖因子)
 本実施形態に係る細胞培養培地に含まれていてもよい分裂促進増殖因子としては、例えば、上皮増殖因子(Epidermal Growth Factor;EGF)、脳由来神経栄養因子(brain derived neurotrophic factor;BDNF)、ケラチン生成細胞増殖因子(keratinocyte growth factor;KGF)等の増殖因子のファミリーが挙げられる。これらの分裂促進増殖因子は複数種類を組み合わせて用いてもよい。
 EGFは、様々な培養外胚葉性細胞及び中胚葉性細胞に対する強力な分裂促進因子であり、一部の繊維芽細胞の、特異的細胞の分化に顕著な影響を有する。EGF前駆体は、タンパク質分解により切断されて、細胞を刺激する53-アミノ酸ペプチドホルモンを生成させる、膜結合分子として存在する。
 前記細胞培養培地に含まれていてもよい分裂促進増殖因子としては、中でも、EGFが好ましい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるEGFの濃度は、5ng/mL以上500ng/mL以下であることが好ましく、10ng/mL以上400ng/mL以下であることがより好ましく、50ng/mL以200ng/mL以下であることがさらに好ましい。
 また、前記細胞培養培地にKGFを含む場合においても、KGFと同様の含有量であることが好ましい。複数のKGF、例えばKGF1及びKGF2(FGF7及びFGF10としても知られている。)を使用する場合は、KGFの総含有量が上記範囲であることが好ましい。幹細胞の培養中、2日ごとに分裂促進増殖因子を培養培地に添加することが好ましく、4日ごとに培養培地を新鮮なものに交換することが好ましい。
(その他成分)
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、Rock(Rho-キナーゼ)阻害剤を含んでいてもよい。Rock阻害剤としては、例えば、Y-27632((R)-(+)-トランス-4-(1-アミノエチル)-N-(4-ピリジル)シクロヘキサンカルボキサミド二塩酸塩一水和物)、ファスジル(HA1077)(5-(1,4-ジアゼパン-1-イルスルホニル)イソキノリン)、H-1152((S)-(+)-2-メチル-1-[(4-メチル-5-イソキノリニル)スルホニル]-ヘキサヒドロ-1H-1,4-ジアゼピン二塩酸塩)等が挙げられる。Rock阻害剤として、Y-27632を用いる場合は、単細胞に分散された幹細胞の培養の最初の2日間に添加することが好ましい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるY-27632は、約10μMであることが好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、ガストリン(又はLeu15-ガストリン等の適切な代替物)が添加されてもよい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるガストリン(又は適切な代替物)濃度は、例えば1ng/mL以上10μg/mLであってよく、例えば1ng/mL以上1μg/mL以下であってよく、例えば5ng/mL以上100ng/mL以下であってよい。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、少なくとも1種のアミノ酸を含んでもよい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるアミノ酸としては、例えば、L-アラニン、L-アルギニン、L-アスパラギン、L-アスパラギン酸、L-システイン、L-シスチン、L-グルタミン酸、L-グルタミン、L-グリシン、L-ヒスチジン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リジン、L-メチオニン、L-フェニルアラニン、L-プロリン、L-セリン、L-スレオニン、L-トリプトファン、L-チロシン、L-バリン、及びその組み合わせ等が挙げられる。一般的に、細胞培養培地に含まれるL-グルタミンの濃度は0.05g/L以上1g/L以下(通常、0.1g/L以上0.75g/L以下)である。細胞培養培地に含まれるその他のアミノ酸は、0.001g/L以上1g/L(通常、0.01g/L以上0.15g/L以下)である。アミノ酸は合成由来でもよい。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、少なくとも1種のビタミンを含んでいてもよい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれるビタミンとしては、例えば、チアミン(ビタミンB1)、リボフラビン(ビタミンB2)、ナイアシン(ビタミンB3)、D-パントテン酸カルシウム(ビタミンB5)、ピリドキサール/ピリドキサミン/ピリドキシン(ビタミンB6)、葉酸(ビタミンB9)、シアノコバラミン(ビタミンB12)、アスコルビン酸(ビタミンC)、カルシフェロール(ビタミンD2)、DL-αトコフェロール(ビタミンE)、ビオチン(ビタミンH)、メナジオン(ビタミンK)等が挙げられる。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、少なくとも1種の無機塩を含んでいてもよい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれる無機塩は、細胞の浸透圧平衡の維持を助けるために、および膜電位の調節を助けるためのものである。無機塩の具体例としては、カルシウム、銅、鉄、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、亜鉛の塩が挙げられる。塩は、通常、塩化物、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、及び重炭酸塩の形で用いられる。さらに具体的な塩には、CaCl、CuSO-5HO、Fe(NO)-9HO、FeSO-7HO、MgCl、MgSO、KCl、NaHCO、NaCl、NaHPO、NaHPO-HO、ZnSO-7HO等が挙げられる。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、少なくとも1種の炭素エネルギー源となり得る糖を含んでいてもよい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれる糖としては、例えば、グルコース、ガラクトース、マルトース、フルクトース等が挙げられる。中でも、糖としては、グルコースが好ましく、D-グルコース(デキストロース)が特に好ましい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれる糖の濃度は、1g/L以上10g/Lであることが好ましい。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、少なくとも1種の微量元素を含んでいてもよい。本実施形態に係る細胞培養培地に含まれる微量元素としては、例えば、バリウム、ブロミウム、コバルト、ヨウ素、マンガン、クロム、銅、ニッケル、セレン、バナジウム、チタン、ゲルマニウム、モリブデン、ケイ素、鉄、フッ素、銀、ルビジウム、スズ、ジルコニウム、カドミウム、亜鉛、アルミニウム又はこれらのイオン等が挙げられる。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、さらに、少なくとも1種の付加的な薬剤を含んでいてもよい。係る薬剤としては、幹細胞培養を改善することが報告されている栄養素又は増殖因子、例えば、コレステロール/トランスフェリン/アルブミン/インシュリン/プロゲステロン、プトレシン、亜セレン酸塩/他の因子等が挙げられる。
 本実施形態に係る細胞培養培地は、動物由来胆汁を更に含んでいてもよい。実施例において後述するように、細胞培養培地に動物由来胆汁を添加することにより、ヒト下痢症ウイルスの増殖を顕著に促進することができる。動物由来胆汁としては、ウシ胆汁抽出物、ブタ胆汁抽出物等が挙げられる。これらの胆汁抽出物は市販されているものであってもよい。
(工程1)
 工程1は、細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程である。
 工程1において、細胞外マトリクスを調製する細胞外マトリクス調製工程と、細胞外マトリクス中のヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を、細胞外マトリクス上に接着させる接着工程と、前記接着工程後に、上述の細胞培養培地を添加し、前記ヒト腸管上皮幹細胞、前記ヒト腸管上皮細胞、又は前記これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を培養し、オルガノイドを形成させるオルガノイド形成工程と、を備えることが好ましい。工程1が備える好ましい工程について、以下に詳細に説明する。
《細胞外マトリクス調製工程》
 一般的に、「細胞外マトリクス(Extracellular Matrix;ECM)」とは、生物において細胞の外に存在する超分子構造を意味する。このECMは、上皮幹細胞、上皮腫瘍細胞、又はそれらを含む組織が増殖するための足場となる。
 ECMは、様々な多糖、水、エラスチン、及び糖タンパク質を含む。糖タンパク質としては、例えば、コラーゲン、エンタクチン(ナイドジェン)、フィブロネクチン、ラミニン等が挙げられる。
 ECMの調製方法としては、例えば、結合組織細胞を用いる方法等が挙げられる。より具体的には、ECM産生細胞、例えば、線維芽細胞を培養した後に、これらの細胞を取り出し、上皮幹細胞、上皮細胞、上皮腫瘍細胞、又はそれらを含む組織を添加することによって、ECMを足場として用いることができる。
 ECM産生細胞としては、例えば、主にコラーゲン及びプロテオグリカンを産生する軟骨細胞、主にIV型コラーゲン、ラミニン、間質プロコラーゲン、及びフィブロネクチンを産生する線維芽細胞、主にコラーゲン(I型、III型、及びV型)、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヒアルロン酸、フィブロネクチン、及びテネイシン-Cを産生する結腸筋線維芽細胞等が挙げられる。または、市販のECMを用いてもよい。市販のECMとしては、例えば、細胞外マトリクスタンパク質(Invitrogen社製)、Engelbreth-Holm-Swarm(EHS)マウス肉腫細胞に由来する基底膜調製物(例えば、マトリゲル(登録商標)(BD Biosciences社製))等が挙げられる。ProNectin(SigmaZ378666)等の合成ECMを用いてもよい。また、天然ECM及び合成ECMの混合物を用いてもよい。
 幹細胞を培養するためにECMを使用する場合、幹細胞の長期生存及び未分化幹細胞の継続的存在を強化することができる。ECMの非存在下では、幹細胞培養物を長期間にわたって培養することができず、未分化幹細胞の継続的存在は観察されない。さらに、ECMが存在すると、ECMの非存在下では培養することができないオルガノイドを培養することができる。
 ECMは、通常、細胞が懸濁されたディッシュの底に沈んでいる。例えば、ECMが37℃で凝固するときに、上述の細胞培養培地を加えて、ECMの中に拡散させて用いてもよい。培地中の細胞は、ECMの表面構造と相互作用することによって、例えば、インテグリンと相互作用することによってECMに固着することができる。
 ECMは培養容器等にコーティングして用いてもよい。ECMとして、フィブロネクチンを用いる場合、培養容器中にコーティングされる割合は、1μg/cm以上250μg/cm以下であることが好ましく、1μg/cm以上150μg/cm以下であることがより好ましく、8μg/cm以上125μg/cm以下であることがさらに好ましい。
 細胞外マトリクスとしては、マトリゲル(登録商標)を用いることが好ましい。実施例において後述するように細胞外マトリクスとしてマトリゲル(登録商標)を使用すると、2Dオルガノイドの培養基材への接着が良好になる傾向がある。
《接着工程》
 続いて、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又はそれら細胞のうち少なくともいずれか一方を含む組織を準備する。
 ヒト腸管上皮組織からヒト腸管上皮細胞を単離する方法としては、当技術分野において公知の方法が挙げられる。例えば、キレート剤と単離組織とを恒温放置することによって、陰窩を単離することができる。この組織を洗浄した後、硝子スライドでヒト腸管上皮細胞層を粘膜下層から剥離し、細切する。この後、トリプシン又は、好ましくはEDTA及びEGTAのうち少なくともいずれか一方を含む液中で恒温放置し、例えば、ろ過及び遠心機の少なくともいずれか一方を用いて、未消化の組織断片と陰窩由来の単一細胞とを分離する。トリプシンの代わりに、その他のタンパク質分解酵素、例えばコラゲナーゼ及びディスパーゼIのうち少なくともいずれか一方を使用してもよい。
 ヒト腸管上皮組織から幹細胞を単離する方法として、当技術分野において公知の方法が挙げられる。幹細胞は、その表面上でLgr5及びLgr6のうち少なくともいずれか一方(Lgr5及びLgr6は大型のGタンパク質共役受容体(GPCR)スーパーファミリーに属する)を発現する。単離方法としては、ヒト腸管上皮組織から細胞縣濁液を調製し、この細胞縣濁液を、Lgr5及びLgr6のうち少なくともいずれか一方と結合する化学物質に接触させ、このLgr5及びLgr6のうち少なくともいずれか一方と結合する化学物質を分離し、この結合化合物から幹細胞を単離する方法挙げられる。
 Lgr5及びLgr6のうち少なくともいずれか一方と結合する化学物質としては、例えば、抗体、より具体的には、例えばLgr5及びLgr6のうち少なくともいずれか一方を特異的に認識し、それに結合するモノクローナル抗体(例えば、マウス及びラットモノクローナル抗体を含むモノクローナル抗体等)が挙げられる。このような抗体を用いて、例えば磁性ビーズを活用して、又は蛍光活性化細胞ソーターを通じて、Lgr5及びLgr6のうち少なくともいずれか一方を発現している幹細胞を単離することができる。
 上述の方法により単離されたヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、ヒト腸管上皮腫瘍細胞、又はそれら細胞のうち少なくともいずれか一方を含む組織を、前記調製工程で得られた細胞マトリクスに包埋して、プレートに播種し、静置する。播種された細胞は、ECMの表面構造と相互作用することによって、例えば、インテグリンと相互作用することによってECMに接着することができる。
《オルガノイド形成工程》
 続いて、細胞播種後、細胞が乾かないうちに、上述の細胞培養培地を添加し、培養する。培養温度は30℃以上40℃以下が好ましく、37℃程度がより好ましい。培養時間は用いる細胞によって適宜調製することができる。培養開始からから1~2週間程度後で、オルガノイドを形成させることができる。また、従来では2~3ヶ月しか細胞維持培養することができなかった細胞に対し、工程1では、3ヶ月以上の長期間(好ましくは、10ヶ月程度)においても、細胞を維持培養することができる。工程1により、3Dオルガノイドが得られる(図1参照。)。
 また、オルガノイド形成工程において、低酸素下で培養を行ってもよい。低酸素下で培養を行うことにより、ヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又はヒト腸管上皮腫瘍細胞、又はそれら細胞のうち少なくともいずれか一方を含む組織から高効率でオルガノイドを形成させることができる。
 本実施形態における低酸素下とは、酸素濃度が、0.1%以上15%以下であることが好ましく、0.3%以上10%以下であることがより好ましく、0.5%以上5%以下であることがさらに好ましい。
(工程2)
 工程2は、前記工程1で得られた3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養して2Dオルガノイドを得る工程である。
 図1に示すように、3Dオルガノイドにおいて、ヒト下痢症ウイルスに感染する部位は、腸管の内側の部分である。したがって、3Dオルガノイドを崩して、内側の部分を露呈させる必要がある。
 3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製する方法としては、特に限定されず、物理的方法、酵素処理法等が挙げられるが、細胞を傷つけない観点から酵素処理法が好ましい。酵素処理法に用いられる酵素としては、トリプシン等、上記[接着工程]において挙げたものと同様のものが挙げられる。
 続いで、上記[細胞外マトリクス調製工程]と同様にして調製された細胞外マトリクス上に播種し、静置する。播種された細胞は、ECMの表面構造と相互作用することによって、例えば、インテグリンと相互作用することによってECMに接着することができる。
 続いて、細胞播種後、細胞が乾かないうちに、上述の分化培地を添加し、単層培養する。工程2により、2Dオルガノイドが得られる(図1参照。)。
(工程3)
 工程3は、前記工程2で得られた2Dオルガノイドに、ヒト下痢症ウイルスを感染させて、感染した2Dオルガノイドを培養する工程である(図1参照。)。2Dオルガノイドが液体培地と接する細胞表面は、3Dオルガノイドの内側の面も含むため、ヒト下痢症ウイルスが効率よく感染する。
 ヒト下痢症ウイルスとしては、ロタウイルス、ノロウイルス、サポウイルス、アストロウイルス、腸管アデノウイルス、パレコウイルス、アイチウイルス等が挙げられ、ノロウイルスが好ましい。実施例にて後述するように、工程3により、ヒト下痢症ウイルスが増殖する。
 本実施形態のヒト下痢症ウイルスの製造方法によれば、in vitroで人工的に大量にヒト下痢症ウイルス増殖培養することにより作り出すことができ、ヒト下痢症ウイルスに対する病態の解明、抗ウイルス薬や消毒薬の開発、ワクチンの開発等に役立てることができる。
[キット]
 1実施形態において、本発明は、i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を備えるヒト下痢症ウイルス製造キットを提供する。
 本実施形態のキットは、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養キットであるということもできる。
 本実施形態のキットにおいて、上記の細胞培養培地は動物由来胆汁を更に含んでいてもよい。実施例において後述するように、細胞培養培地に動物由来胆汁を添加することにより、ヒト下痢症ウイルスの増殖を顕著に促進することができる。
 動物由来胆汁としては、ウシ胆汁抽出物、ブタ胆汁抽出物等が挙げられる。これらの胆汁抽出物は市販されているものであってもよい。
 本実施形態のキットにおいて、上記の細胞培養培地は無血清であってもよい。
 本実施形態のキットは、上記細胞培養培地のほか、細胞培養器具、使用説明書等をさらに備えるものであってもよい。細胞培養器具等としては、細胞培養プレート等を挙げることができるが、これに限定されない。
 本実施形態のキットは、ヒト下痢症ウイルスの製造方法に好適に用いることができる。ヒト下痢症ウイルスの製造方法に使用する試薬類をキット化することにより、より簡便かつ短時間にヒト下痢症ウイルスを製造することができる。
[オルガノイドの製造方法]
 1実施形態において、本発明は、細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程1と、前記工程1で得られた前記3Dオルガノイドからタンパク質分解酵素により分散して単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている2Dオルガイドを取得する工程2と、を有し、前記工程1及び工程2の培養において、i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を用いるオルガノイドの製造方法を提供する。
 工程1及び工程2の詳細は、[ヒト下痢症ウイルスの製造方法]で述べた工程と同様である。実施例で後述するように、2Dオルガノイドは、Mucin2陽性細胞である杯細胞を含む。
 2Dオルガノイドは、再生医療、上皮細胞の基礎医学研究、薬物応答のスクリーニング、疾患由来上皮オルガノイドを用いた創薬研究等に応用することができる。
[培養物]
 1実施形態において、本発明は、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養物を提供する。ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドは、上述したものと同様である。ここで、「培養物」は、2Dオルガノイドに加えて、細胞培養培地及び細胞外マトリクスを含むものである。本実施形態の培養物において、細胞培養培地は無血清であってもよい。また、細胞培養培地は動物由来胆汁を含んでいてもよい。また、細胞外マトリクスはマトリゲル(登録商標)であってもよい。
[用途]
 一実施形態として、本発明は、ヒト下痢症ウイルス、特にノロウイルスの消毒薬のスクリーニング方法、消毒薬創薬、該ウイルスの感染細胞、感染メカニズムの特定、該ウイルスによって生じる下痢症状の予防・治療薬のスクリーニング、予防・治療薬創薬の開発手段を提供する。
 ヒト下痢症ウイルスへの薬物応答のスクリーニングにおいて、上述の2Dオルガノイドを用いる場合、オルガノイドを例えば96ウェルプレート又は384ウェルプレート等のマルチウェルプレート中で培養する。分子のライブラリを使用して、このオルガノイド及び/又は感染ヒトウイルスに影響を与える分子を同定する。ライブラリとしては、例えば、抗体断片ライブラリ、ペプチドファージディスプレイライブラリ、ペプチドライブラリ(例えばLOPAP(商標)、Sigma Aldrich社製)、脂質ライブラリ(BioMol社製)、合成化合物ライブラリ(例えばLOPAP(商標)、Sigma Aldrich社製)又は天然化合物ライブラリ(Specs、TimTec社製)等が挙げられる。さらに、遺伝子ライブラリを用いてもよい。遺伝子ライブラリとしては、例えば、cDNAライブラリ、アンチセンスライブラリ、siRNA、又はその他の非コードRNAライブラリ等が挙げられる。具体的な方法としては、ある一定の時間にわたりヒト下痢症ウイルス感染細胞及びヒト下痢症ウイルス試験薬剤の複数の濃度に曝露し、曝露時間終了時に、培養物を評価する方法が挙げられる。
 さらに、本実施形態の2Dオルガノイドは、新規候補薬物又は既知若しくは新規栄養補助食品の毒性アッセイにおいてCaco-2細胞等の細胞株の使用に代わるものとなり得る。
 以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実験例1]
(細胞培養培地の調製)
 まず、市販のAdvanced DMEM/F-12培地(Thermo Ficher SCIENTIFIC社製)に、終濃度1μg/mLとなるようにヒト組換えR-スポンジン1(R&D systems社製)を添加し、終濃度100ng/mLとなるようにノギン(Peprotech社製)を添加し、終濃度500nMとなるようにA83-01(Tocris社製)を添加した(以下、「NRA培地」と呼ぶ。)。
 さらに、終濃度300ng/mLのWnt3a、終濃度500ng/mLのIGF1(Biolegend社製)、終濃度50ng/mLのFGF2(peprotech社製)、終濃度50ng/mLのEGF(Thermo Ficher SCIENTIFIC社製)、終濃度10μMのSB202190(Sigma Aldrich社製)、及び終濃度1μMのLY411575(Sigma Aldrich社製)のそれぞれを以下の組み合わせで添加した培地を用意した。
 ・WNRA+IGF1+FGF2培地
 ・WENRAS培地
 ・ENRA培地
 ・ENRAL培地
 略語の意味を以下に示す。
 W;Wnt3A
 E;EGF
 N;Noggin
 R;Rspondin1
 A;A-83-01
 S;SB202190
 L;LY411575
[実験例2]
(オルガノイドを用いたノロウイルスの増殖)
《腸管幹細胞の培養》
 慶應義塾大学医学部倫理委員会で承認された倫理研究計画に基づき、説明と同意を得られた健常者および消化管腫瘍患者より、消化管腫瘍から少なくとも5cm以上離れた部分を正常粘膜として採取した。採取した組織はEDTA又はリベラーゼTHにより上皮細胞を抽出し、マトリゲル(登録商標)に包埋した。
 上皮細胞(以下、「腸管幹細胞」と呼ぶ。)を含むマトリゲル(登録商標)を48ウェルプレートに播種し、培養した。具体的には、下記の通りである。
 培養した腸管幹細胞を、25μLのマトリゲル(登録商標)(BD Bioscience社製)と共に、48ウェルプレートに播種した。(1)で調製したWNRA+IGF1+FGF2培地をウェルに100μLずつ添加し、37℃で培養した。培養から、2日毎に培地交換を行い、7日間培養し、3Dオルガノイドを得た。
《プレートの作製》
 PBS(-)で希釈した2.5%マトリゲル(登録商標)を、96ウェルプレートに50μL/ウェルで添加し、37℃で1時間以上インキュベートした。その後、各ウェルをPBS(-)で3回洗い、以下の細胞培養に使用した。
《オルガノイドの平面培養及びノロウイルス感染》
 2Dオルガノイドを形成し、ノロウイルスを感染させた。具体的には、上記のオルガノイドをTrypLE(商標)Express(Thermo Ficher SCIENTIFIC社製)を用いて崩し、単一細胞にした。この単一細胞を3つに分け、各培地(WENRAS培地(増殖培地)、ENRA培地(分化培地1)、ENRAL培地(分化培地2))で洗浄した後、終濃度10μMのY-27632(Rock阻害剤;和光純薬社製)入りの各培地に懸濁した。この細胞懸濁液を、1×10cells/ウェルで各ウェルに撒き、3時間以上静置しプレートに接着させた。
 次いで、10%乳剤を各分化培地で10倍希釈した糞便ノロウイルスを5μL/ウェル加えて3時間インキュベートした。その後、PBS(-)で3回洗浄し、各培地を250μL/ウェルいれると同時に20μLサンプリングした(day0)。その後、感染後1日、2日、3日、6日の培地を20μLサンプリングした(day1、day2、day3、day6)。
《ノロウイルスRNAの精製》
 サンプリングした培地からHigh Pure Viral RNA Kit(Roche Life Science社製)を用いてウイルスRNAを精製し、30μLのウイルスRNA懸濁液を得た。
《リアルタイムqRT-PCRによるノロウイルスゲノムの測定》
 10コピー/μLのテンプレートDNAから10倍の希釈系列を作製し、これをスタンダードとした。表1に示す組成で、リアルタイムqRT-PCRミックスを作製した。また、表2に示すサイクルでqRT-PCRを行った。qRT-PCRの結果を図2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 図2に示すように、分化培地1を用いた場合の、オルガノイド培養上清中のノロウイルスゲノムの増加倍率は、増殖培地を用いた場合と比べて圧倒的に高かった。このことから、分化培地1を用いた培養オルガノイドにより、ヒトノロウイルスを感染・増殖させることが確認された。
 また、感染後6日後の各培地で培養したオルガノイドを、DAPI染色、並びに、抗ヒトノロウイルスRNA依存性RNAポリメラーゼ(RdRp)抗体及び抗Mucin2抗体で免疫染色した。このオルガノイドの蛍光染色像を図3に示す。
 図3の真中図及び右図に示すように、RdRpの発現が確認された。これにより、ノロウイルスがオルガノイドに感染して増殖していることが確認された。また、図3の真中図及び右図に示すように、Mucin2の発現が確認された。これにより、オルガノイドが杯(ゴブレット)細胞に分化していることが確認された。
[実験例3]
(細胞外マトリクスの検討)
 発明者らは、2Dオルガノイドの細胞接着が安定しない場合があることを見出した。
そこで、細胞外マトリクスを検討した。細胞外マトリクスとしてはコラーゲンI及びマトリゲル(登録商標)を使用した。
《プレートの作製》
 PBS(-)で希釈した2.5%マトリゲル(登録商標)又は10%コラーゲンIを、96ウェルプレートに50μL/ウェルで添加し、37℃で1時間以上インキュベートした。その後、各ウェルをPBS(-)で3回洗い、以下の細胞培養に使用した。また、比較のためにコーティングなしの96ウェルプレートを使用した。
《3Dオルガノイドの形成》
 実験例2と同様にして腸管幹細胞を培養し、3Dオルガノイドを得た。
《2Dオルガノイドの形成》
 得られたオルガノイドをTrypLE(商標)Express(Thermo Ficher SCIENTIFIC社製)を用いて崩し、単一細胞にした。この単一細胞をENRA培地(分化培地1)で洗浄した後、終濃度10μMのY-27632(Rock阻害剤;和光純薬社製)入りのENRA培地に懸濁した。この細胞懸濁液を、1×10cells/ウェルで各ウェルに撒き、翌日細胞の接着を観察した。
 図4(a)~(c)は各条件における2Dオルガノイドの光学顕微鏡写真である。図4(a)はコーティングなしの96ウェルプレートを使用した結果であり、図4(b)は細胞外マトリクスとしてコラーゲンIを使用した結果であり、図4(c)は細胞外マトリクスとしてマトリゲル(登録商標)を使用した結果である。
 その結果、細胞外マトリクスとしてマトリゲルを使用すると、2Dオルガノイドの基材への培養基材への接着が良好であることが明らかとなった。
[実験例4]
(細胞培養培地の検討)
 オルガノイドを用いたノロウイルスの増殖において、細胞培養培地に動物由来胆汁を添加し、その影響を検討した。また、3Dオルガノイドの培地及び2Dオルガノイドの培地として、実験例2で用いたWENRAS培地(増殖培地)及びENRA培地(分化培地1)を様々な組み合わせで用い、その影響を検討した。
《プレートの作製》
 PBS(-)で希釈した2.5%マトリゲル(登録商標)を、96ウェルプレートに50μL/ウェルで添加し、37℃で1時間以上インキュベートした。その後、各ウェルをPBS(-)で3回洗い、以下の細胞培養に使用した。
《3Dオルガノイドの形成》
 実験例2と同様にして腸管幹細胞を培養し、3Dオルガノイドを得た。この時、培地として実験例2で用いたWENRAS培地(増殖培地)又はENRA培地(分化培地1)を使用した。
《2Dオルガノイドの形成》
 得られた3DオルガノイドをTrypLE(商標)Express(Thermo Ficher SCIENTIFIC社製)を用いて崩し、単一細胞にした。この単一細胞をWENRAS培地(増殖培地)又はENRA培地(分化培地1)で洗浄した後、終濃度10μMのY-27632(Rock阻害剤;和光純薬社製)入りの各培地に懸濁した。また、各培地に0.1%ブタ胆汁抽出物(Bile extract porcine、BEP)を添加したものと添加しなかったものを用意した。この細胞懸濁液を、1×10cells/ウェルで各ウェルに撒き、3時間以上静置しプレートに接着させた。
 3Dオルガノイドの培養及び2Dオルガノイドの培養に用いた培地の組み合わせを下記表3に示す。表3中、「+」は添加したことを表し、「-」は添加していないことを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 次いで、10%乳剤を各分化培地で10倍希釈した糞便ノロウイルスを5μL/ウェル加えて3時間インキュベートした。その後、PBS(-)で3回洗浄し、各培地を250μL/ウェルいれると同時に20μLサンプリングした(day0)。その後、感染後1日、2日、3日、6日の培地を20μLサンプリングした(day1、day2、day3、day6)。
《ノロウイルスRNAの精製》
 サンプリングした培地からHigh Pure Viral RNA Kit(Roche Life Science社製)を用いてウイルスRNAを精製し、30μLのウイルスRNA懸濁液を得た。
《リアルタイムqRT-PCRによるノロウイルスゲノムの測定》
 実験例2と同様にしてリアルタイムqRT-PCRを行い、ノロウイルスの増殖を測定した。図5(a)及び(b)はqRT-PCRの結果を示すグラフである。図5(a)はグループ1~4の結果を示し、図5(b)はグループ5~8の結果を示す。
 その結果、3Dオルガノイドの培養及び2Dオルガノイドの培養の双方に分化培地を使用したグループ7及び8でノロウイルスの増殖が顕著に高いことが明らかとなった。また、培地に動物由来胆汁を含むグループ8でノロウイルスの増殖が更に顕著に高いことが明らかとなった。
 本発明によれば、in vitroで人工的に大量にヒト下痢症ウイルスを増殖培養することにより作り出すことができ、ヒト下痢症ウイルスに対する病態の解明、抗ウイルス薬や消毒薬の開発、ワクチンの開発等に役立てることができる。

Claims (28)

  1.  細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程1と、
     前記工程1で得られた前記3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている2Dオルガイドを取得する工程2によって得られる、ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  2.  前記工程1及び工程2の培養において、i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を用いる請求項1に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  3.  前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質、R-スポンジン、及びGSK-3β阻害剤からなる群から選択される少なくとも一種である請求項2に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  4.  前記細胞培養培地がIGF1及びFGF2を含む請求項2又は3に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  5.  前記Wntタンパク質がその安定化物質アファミンとの複合体を形成している請求項3又は4に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  6.  前記Wntタンパク質が、Wnt1、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt3a、Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt7b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a、Wnt9b、Wnt10a、Wnt10b、Wnt11、Wnt16からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項3~5のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  7.  前記R-スポンジンが、R-スポンジン1、R-スポンジン2、R-スポンジン3、及びR-スポンジン4からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項3~6のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  8.  前記BMP阻害剤が、ノギン(Noggin)、グレムリン、コーディン、コーディンドメインを含むコーディン様タンパク質、フォリスタチン、フォリスタチンドメインを含むフォリスタチン関連タンパク質、DAN、DANシステインノットドメインを含むDAN様タンパク質、スクレロスチン/SOST、及びα-2マクログロブリンからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項2~7のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  9.  前記BMP阻害剤がノギン(Noggin)である請求項2~8のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  10.  前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質及びR-スポンジンである請求項2~9のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  11.  前記TGF-β阻害剤が、A83-01、SB-431542、SB-505124、SB-525334、SD-208、LY-36494、及びSJN-2511からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項2~10のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  12.  前記TGF-β阻害剤が、A83-01である請求項2~11のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  13.  前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む請求項2~12のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  14.  前記工程1及び工程2における細胞外マトリクスがマトリゲル(登録商標)である請求項1~13のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド。
  15.  請求項1~14のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養物。
  16.  無血清である請求項15に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養物。
  17.  請求項1~14のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドに、ヒト下痢症ウイルスを感染させて、感染した2Dオルガノイドを培養してヒト下痢症ウイルスを感染・増殖培養する工程3を有するヒト下痢症ウイルスの製造方法。
  18.  i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を備えるヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養キット。
  19.  前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む請求項18に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイド培養キット。
  20.  i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を備えるヒト下痢症ウイルス製造キット。
  21.  前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質及びR-スポンジンである請求項20に記載のヒト下痢症ウイルス製造キット。
  22.  前記Wntタンパク質がその安定化物質アファミンとの複合体を形成している請求項21に記載のヒト下痢症ウイルス製造キット。
  23.  前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む請求項20~22のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルス製造キット。
  24.  細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、3Dオルガノイドを得る工程1と、
     前記工程1で得られた前記3Dオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている2Dオルガイドを取得する工程2と、を有し、
     前記工程1及び工程2の培養において、i)Wntアゴニスト、ii)インスリン様成長因子1(Insulin-like growth factor1;IGF1)、線維芽細胞増殖因子2(Fibroblast growth factor 2;FGF2)、EGF(Epidermal Growth Factor)及びエピレグリン(Epiregulin;EREG)からなる群から選ばれる少なくとも一種、iii)骨形成因子(bone morphogenetic protein;BMP)阻害剤、iv)形質転換増殖因子-β(transforming growth factor-β;TGF-β)阻害剤、及びv)γセクレターゼ阻害剤からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む細胞培養培地を用いるヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
  25.  前記Wntアゴニストが、Wntタンパク質及びR-スポンジンである請求項24に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
  26.  前記Wntタンパク質がその安定化物質アファミンとの複合体を形成している請求項25に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
  27.  前記細胞培養培地が動物由来胆汁を更に含む請求項24~26のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
  28.  前記工程1及び工程2における細胞外マトリクスがマトリゲル(登録商標)である請求項24~27のいずれか一項に記載のヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用2Dオルガノイドの製造方法。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108588010A (zh) * 2018-04-26 2018-09-28 清华大学 二维培养系统在小鼠肠上皮干细胞体外培养中的应用
US10174289B2 (en) 2014-05-28 2019-01-08 Children's Hospital Medical Center Methods and systems for converting precursor cells into gastric tissues through directed differentiation
WO2020091020A1 (ja) * 2018-11-02 2020-05-07 公立大学法人名古屋市立大学 多能性幹細胞由来腸管オルガノイドの作製法
WO2020138447A1 (ja) 2018-12-27 2020-07-02 学校法人慶應義塾 抗ヒトノロウイルス剤
US10781425B2 (en) 2010-05-06 2020-09-22 Children's Hospital Medical Center Methods and systems for converting precursor cells into intestinal tissues through directed differentiation
JP6777837B1 (ja) * 2020-02-10 2020-10-28 花王株式会社 ヒトノロウイルス不活化評価法
WO2020235206A1 (ja) 2019-05-23 2020-11-26 学校法人慶應義塾 上皮細胞培養用培養容器及びその使用
US11066650B2 (en) 2016-05-05 2021-07-20 Children's Hospital Medical Center Methods for the in vitro manufacture of gastric fundus tissue and compositions related to same
JP2021145646A (ja) * 2020-03-23 2021-09-27 国立大学法人東京農工大学 細胞培養体及びその製造方法
WO2022118961A1 (ja) 2020-12-03 2022-06-09 学校法人慶應義塾 絨毛構造を有する2次元小腸オルガノイドの製造方法
JP2022543042A (ja) * 2019-08-01 2022-10-07 インダストリー-アカデミック コオペレイション ファウンデーション,ヨンセイ ユニバーシティ Wntタンパク質活性増進用の培地組成物
US11584916B2 (en) 2014-10-17 2023-02-21 Children's Hospital Medical Center Method of making in vivo human small intestine organoids from pluripotent stem cells
US11767515B2 (en) 2016-12-05 2023-09-26 Children's Hospital Medical Center Colonic organoids and methods of making and using same
JP2024520019A (ja) * 2022-03-30 2024-05-21 オルガノイドサイエンシーズ・リミテッド 腸オルガノイド製造用培地組成物
US12281334B2 (en) 2017-04-14 2025-04-22 Children's Hospital Medical Center Multi donor stem cell compositions and methods of making same
US12297457B2 (en) 2017-10-10 2025-05-13 Children's Hospital Medical Center Esophageal tissue and/or organoid compositions and methods of making same
US12379372B2 (en) 2017-12-21 2025-08-05 Children's Hospital Medical Center Digitalized human organoids and methods of using same
US12414967B2 (en) 2016-11-04 2025-09-16 Children's Hospital Medical Center Compositions and methods of treating liver disease
US12421500B2 (en) 2018-07-26 2025-09-23 Children's Hospital Medical Center Hepato-biliary-pancreatic tissues and methods of making same
US12428622B2 (en) 2018-09-12 2025-09-30 Children's Hospital Medical Center Organoid compositions for the production of hematopoietic stem cells and derivatives thereof
US12497597B2 (en) 2019-05-31 2025-12-16 Children's Hospital Medical Center Methods of generating and expanding hematopoietic stem cells

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2015261380B2 (en) 2014-05-16 2021-04-15 Koninklijke Nederlandse Akademie Van Wetenschappen Improved culture method for organoids
GB201819224D0 (en) 2018-11-26 2019-01-09 Koninklijke Nederlandse Akademie Van Wetenschappen Hepatocyte expansion methods
GB202109913D0 (en) * 2021-07-09 2021-08-25 Stichting Hubrecht Organoid Tech Organoid-derived monolayers and uses thereof
US20250215397A1 (en) * 2022-02-09 2025-07-03 Korea Research Institute Of Bioscience And Biotechnology Two-dimensional culture method having clear chemical composition for culturing three-dimensional intestinal organoid-derived intestinal stem cell aggregate
CN114921413B (zh) * 2022-05-31 2023-03-24 创芯国际生物科技(广州)有限公司 一种骨肉瘤类器官培养基及培养方法
CN114908194A (zh) * 2022-06-01 2022-08-16 昆明理工大学 用于检测消化道感染性疾病病原体的检测试剂

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012516685A (ja) * 2009-02-03 2012-07-26 コーニンクレッカ ネザーランド アカデミー ヴァン ウェテンシャッペン 上皮幹細胞および該幹細胞を含むオルガノイドのための培養培地
JP2014506801A (ja) * 2011-02-28 2014-03-20 プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ 細胞培養システム
WO2014132933A1 (ja) * 2013-02-26 2014-09-04 公立大学法人名古屋市立大学 人工多能性幹細胞を腸管上皮細胞へ分化誘導する方法
JP2016506246A (ja) * 2012-12-31 2016-03-03 ヤンセン バイオテツク,インコーポレーテツド 多能性幹細胞から膵臓内分泌細胞膵臓内分泌細胞への分化のための、空気−液体界面での、ヒト胚性幹細胞の培養
JP2016512958A (ja) * 2013-02-25 2016-05-12 ジェネンテック, インコーポレイテッド 上皮幹細胞の液体培養

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5458112A (en) 1977-10-19 1979-05-10 Hitachi Ltd Electronic controller for internal combustion engine
GB201111244D0 (en) * 2011-06-30 2011-08-17 Konink Nl Akademie Van Wetenschappen Knaw Culture media for stem cells
US20140328808A1 (en) * 2011-10-27 2014-11-06 National University Corporation Tokyo Medical And Dental University Technique for isolating/culturing colorectal epithelial stem cell, and technique for transplanting colorectal epithelium employing said technique
WO2016123474A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods to generate gastrointestinal epithelial tissue constructs
EP3356516B1 (en) * 2015-10-02 2021-11-10 Baylor College of Medicine Cultivation of human noroviruses
JP6376578B2 (ja) * 2016-02-18 2018-08-22 学校法人慶應義塾 細胞培養培地、培養方法、及びオルガノイド

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012516685A (ja) * 2009-02-03 2012-07-26 コーニンクレッカ ネザーランド アカデミー ヴァン ウェテンシャッペン 上皮幹細胞および該幹細胞を含むオルガノイドのための培養培地
JP2014506801A (ja) * 2011-02-28 2014-03-20 プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ 細胞培養システム
JP2016506246A (ja) * 2012-12-31 2016-03-03 ヤンセン バイオテツク,インコーポレーテツド 多能性幹細胞から膵臓内分泌細胞膵臓内分泌細胞への分化のための、空気−液体界面での、ヒト胚性幹細胞の培養
JP2016512958A (ja) * 2013-02-25 2016-05-12 ジェネンテック, インコーポレイテッド 上皮幹細胞の液体培養
WO2014132933A1 (ja) * 2013-02-26 2014-09-04 公立大学法人名古屋市立大学 人工多能性幹細胞を腸管上皮細胞へ分化誘導する方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATE SHOICH ET AL.: "Mini-Gut Organoids: Reconstitution of the Stem Cell Niche", ANNU. REV. CELL DEV. BIOL., vol. 31, 2015, pages 269 - 289, XP055471729, DOI: doi:10.1146/annurev-cellbio-100814-125218 *
ETTAYEBI KHALIL ET AL.: "Replication of human noroviruses in stem cell -derived human enteroids", SCIENCE, vol. 353, no. 6306, 25 August 2016 (2016-08-25), pages 1387 - 1393, XP055471758, DOI: doi:10.1126/science.aaf5080 *
MIHARA EMIKO ET AL.: "Active and water-soluble form of lipidated Wnt protein is maintained by a serum glycoprotein afamin/a-albumin", ELIFE, vol. 5, February 2016 (2016-02-01), pages ell621, XP055477142, DOI: doi:10.7554/eLife.11621 *
PAPAFRAGKOU EFSTATHIA ET AL.: "Challenges of Culturing Human Norovirus in Three-Dimensional Organoid Intestinal Cell Culture Models", PLOS ONE, vol. 8, no. 6, 2013, pages e63485, XP055471766, DOI: doi:10.1371/journal.pone.0063485 *
SATO TOSHIRO ET AL.: "Long-term Expansion of Epithelial Organoids From Human Colon, Adenoma, Adenocarcinoma, and Barrett's Epithelium", GASTROENTEROLOGY, vol. 141, 2011, pages 1762 - 1772, XP028325676, DOI: doi:10.1053/j.gastro.2011.07.050 *
See also references of EP3505620A4 *
SHIMOKAWA MARIKO ET AL.: "Back to 2D Culture for Ground State of Intestinal Stem Cells", CELL STEM CELL, vol. 17, 2016, pages 5 - 7, XP055471760, DOI: doi:10.1016/j.stem.2015.06.008 *

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10781425B2 (en) 2010-05-06 2020-09-22 Children's Hospital Medical Center Methods and systems for converting precursor cells into intestinal tissues through directed differentiation
US12258584B2 (en) 2010-05-06 2025-03-25 Children's Hospital Medical Center Methods and systems for converting precursor cells into intestinal tissues through directed differentiation
US11053477B2 (en) 2014-05-28 2021-07-06 Children's Hospital Medical Center Methods and systems for converting precursor cells into gastric tissues through directed differentiation
US12241090B2 (en) 2014-05-28 2025-03-04 Children's Hospital Medical Center Methods and systems for converting precursor cells into gastric tissues through directed differentiation
US10174289B2 (en) 2014-05-28 2019-01-08 Children's Hospital Medical Center Methods and systems for converting precursor cells into gastric tissues through directed differentiation
US11584916B2 (en) 2014-10-17 2023-02-21 Children's Hospital Medical Center Method of making in vivo human small intestine organoids from pluripotent stem cells
US11066650B2 (en) 2016-05-05 2021-07-20 Children's Hospital Medical Center Methods for the in vitro manufacture of gastric fundus tissue and compositions related to same
US12414967B2 (en) 2016-11-04 2025-09-16 Children's Hospital Medical Center Compositions and methods of treating liver disease
US11767515B2 (en) 2016-12-05 2023-09-26 Children's Hospital Medical Center Colonic organoids and methods of making and using same
US12281334B2 (en) 2017-04-14 2025-04-22 Children's Hospital Medical Center Multi donor stem cell compositions and methods of making same
US12297457B2 (en) 2017-10-10 2025-05-13 Children's Hospital Medical Center Esophageal tissue and/or organoid compositions and methods of making same
US12379372B2 (en) 2017-12-21 2025-08-05 Children's Hospital Medical Center Digitalized human organoids and methods of using same
CN108588010A (zh) * 2018-04-26 2018-09-28 清华大学 二维培养系统在小鼠肠上皮干细胞体外培养中的应用
CN108588010B (zh) * 2018-04-26 2022-03-08 清华大学 二维培养系统在小鼠肠上皮干细胞体外培养中的应用
US12421500B2 (en) 2018-07-26 2025-09-23 Children's Hospital Medical Center Hepato-biliary-pancreatic tissues and methods of making same
US12428622B2 (en) 2018-09-12 2025-09-30 Children's Hospital Medical Center Organoid compositions for the production of hematopoietic stem cells and derivatives thereof
WO2020091020A1 (ja) * 2018-11-02 2020-05-07 公立大学法人名古屋市立大学 多能性幹細胞由来腸管オルガノイドの作製法
WO2020138447A1 (ja) 2018-12-27 2020-07-02 学校法人慶應義塾 抗ヒトノロウイルス剤
KR20210135218A (ko) 2018-12-27 2021-11-12 각고호우징 게이오기주크 항인간 노로바이러스제
US20220220427A1 (en) * 2019-05-23 2022-07-14 Keio University Culture container for culturing epithelial cells and use thereof
JP2024028791A (ja) * 2019-05-23 2024-03-05 慶應義塾 上皮細胞培養用培養容器及びその使用
JPWO2020235206A1 (ja) * 2019-05-23 2020-11-26
WO2020235206A1 (ja) 2019-05-23 2020-11-26 学校法人慶應義塾 上皮細胞培養用培養容器及びその使用
CN113840903A (zh) * 2019-05-23 2021-12-24 学校法人庆应义塾 上皮细胞培养用培养容器及其使用
US12497597B2 (en) 2019-05-31 2025-12-16 Children's Hospital Medical Center Methods of generating and expanding hematopoietic stem cells
JP2022543042A (ja) * 2019-08-01 2022-10-07 インダストリー-アカデミック コオペレイション ファウンデーション,ヨンセイ ユニバーシティ Wntタンパク質活性増進用の培地組成物
WO2021161390A1 (ja) * 2020-02-10 2021-08-19 花王株式会社 ヒトノロウイルス不活化評価法
JP6777837B1 (ja) * 2020-02-10 2020-10-28 花王株式会社 ヒトノロウイルス不活化評価法
JP7445293B2 (ja) 2020-03-23 2024-03-07 国立大学法人東京農工大学 細胞培養体及びその製造方法
JP2021145646A (ja) * 2020-03-23 2021-09-27 国立大学法人東京農工大学 細胞培養体及びその製造方法
WO2022118961A1 (ja) 2020-12-03 2022-06-09 学校法人慶應義塾 絨毛構造を有する2次元小腸オルガノイドの製造方法
JP2024520019A (ja) * 2022-03-30 2024-05-21 オルガノイドサイエンシーズ・リミテッド 腸オルガノイド製造用培地組成物

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