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WO2023090427A1 - シート状網膜組織の製造方法 - Google Patents

シート状網膜組織の製造方法 Download PDF

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WO2023090427A1
WO2023090427A1 PCT/JP2022/042876 JP2022042876W WO2023090427A1 WO 2023090427 A1 WO2023090427 A1 WO 2023090427A1 JP 2022042876 W JP2022042876 W JP 2022042876W WO 2023090427 A1 WO2023090427 A1 WO 2023090427A1
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WO
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cells
retinal
cell
sheet
culture
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PCT/JP2022/042876
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English (en)
French (fr)
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道子 万代
政代 高橋
優 山▲崎▼
茉莉 堀内
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Sumitomo Pharma Co Ltd
RIKEN
Original Assignee
Sumitomo Pharmaceuticals Co Ltd
Sumitomo Chemical Co Ltd
Sumitomo Pharma Co Ltd
RIKEN
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Priority to IL312856A priority patent/IL312856A/en
Priority to CA3238664A priority patent/CA3238664A1/en
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    • C12N2533/00Supports or coatings for cell culture, characterised by material
    • C12N2533/50Proteins
    • C12N2533/54Collagen; Gelatin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2533/00Supports or coatings for cell culture, characterised by material
    • C12N2533/90Substrates of biological origin, e.g. extracellular matrix, decellularised tissue

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a sheet-shaped retinal tissue and a sheet-shaped retinal tissue.
  • Non-Patent Document 1 degenerative diseases of photoreceptors such as retinitis pigmentosa.
  • Non-Patent Document 2 and Patent Document 1 a method for obtaining multilayered retinal tissue from pluripotent stem cells (Non-Patent Document 2 and Patent Document 1), uniform pluripotent stem cell aggregates are formed in a serum-free medium containing Wnt signaling pathway inhibitors.
  • Non-Patent Document 3 and Patent Document 2 a method of obtaining retinal tissue by subjecting the obtained aggregates to suspension culture in the presence of a basement membrane preparation, followed by suspension culture in a serum medium
  • Non-Patent Document 4 and Patent Document 3 a method of obtaining retinal tissue by suspension culture of aggregates of pluripotent stem cells in a medium containing a BMP signaling pathway agonist
  • these retinal tissues are produced as sphere-like cell aggregates, and no method for producing sheet-like (flattened) retinal tissues is known.
  • the present invention provides a method for regenerating the neuroepithelial structure of retinal tissue from retinal cells, a method for producing a sheet-like retinal tissue by applying the method, and a sheet-like retinal tissue. aim. It is also a secondary object to provide a method for purifying retinal progenitor cells, which are more preferable as starting cells, and a method for exfoliating a wide sheet-like retinal tissue produced as described above.
  • the inventors came up with the idea of using the dispersed retinal cells as the starting cells to regenerate the neuroepithelial structure and produce a sheet-like retinal tissue. However, it was found that dispersing the retinal cells disrupts the Apical-Basal polarity of the cells, preventing the re-formation of the neuroepithelial structure.
  • the present inventors found that the above issue could be solved by adding a Wnt signaling pathway agent to dispersed retinal cells.
  • the present inventors have conducted extensive research in order to regenerate a better neuroepithelial structure.
  • (1) addition of ROCK inhibitor, SHH signaling pathway agent and/or fibroblast growth factor, Impure cells such as retinal pigment epithelial cells (RPE) are removed by culturing on a culture plate coated with an extracellular matrix that serves as a scaffold for cell adhesion and (3) improving the purity of retinal progenitor cells as starting cells. Further, the inventors have found that it can be removed, and have completed the present invention.
  • RPE retinal pigment epithelial cells
  • a method for producing a retinal tissue having an epithelial structure comprising: Suspension culture or adhesion culture of the dispersed retinal cell population in a medium containing a Wnt signaling pathway agent, The production method, wherein the retinal cell population contains one or more cells selected from the group consisting of retinal progenitor cells and photoreceptor progenitor cells.
  • the Wnt signaling pathway agonist is one or more substances selected from the group consisting of CHIR99021, BIO, Wnt2b and Wnt3a.
  • [6] The production method according to any one of [3] to [5], wherein the FGF signaling pathway agent is one or more fibroblast growth factors selected from the group consisting of FGF2, FGF4 and FGF8.
  • [8] The production method according to [7], wherein the adherent culture is performed using a culture vessel coated with an extracellular matrix and/or a temperature-sensitive polymer.
  • the production method according to any one of the above. comprising the step of differentiating pluripotent stem cells to obtain cell aggregates containing one or more cells selected from the group consisting of retinal progenitor cells and photoreceptor progenitor cells.
  • the manufacturing method according to any one of the above.
  • the step of increasing the proportion of retinal progenitor cells includes contacting the dispersed retinal cell population with a substance that binds to one or more antigens selected from the group consisting of CD9, CD39, CD90 and CXCR4, and binding the antigens.
  • the production method of [14] or [15] which comprises the step of obtaining an expressing cell population.
  • the step of increasing the proportion of retinal progenitor cells includes contacting the dispersed retinal cell population with a substance that binds to one or more antigens selected from the group consisting of SSEA1, CD66b, CD69 and CD84, and The production method of [16], comprising the step of obtaining a cell population whose expression level of is below a reference value.
  • the production method according to any one of [14] to [17], wherein the step of increasing the proportion of retinal progenitor cells includes the following steps: (1) culturing pluripotent stem cells in the presence of one or more selected from the group consisting of Shh signaling pathway agonists, ATP and A2A receptor agonists to produce cell aggregates; (2) a step of inducing differentiation of cell aggregates into retinal progenitor cells; (3) dispersing the cell aggregates and contacting them with a substance that binds to CD39; [19] The production method according to any one of [1] to [18], wherein the retinal progenitor cells and/or the photoreceptor progenitor cells account for 50% or more of the total number of cells contained in the retinal cell population.
  • a sheet-like retinal tissue consisting of a retinal cell layer having a multilayer structure, (1) the retinal cell layer having a multi-layered structure has polarities of the basal plane and the apical plane; (2) the retinal cell layer having a multi-layered structure contains one or more cells selected from the group consisting of retinal progenitor cells, photoreceptor progenitor cells and photoreceptor cells; (3) in each layer of the retinal cell layer, the orientation of the cells is approximately perpendicular to the layer direction, and (4) A sheet-like retinal tissue having a diameter of 8 mm or more.
  • the retinal cell layer having a multi-layered structure further includes a sheet-like retinal pigment epithelial cell attached to the retinal cell layer, and the retinal cell layer and the sheet-like retinal pigment epithelial cell are on the surface of each.
  • the tangential directions are approximately parallel, the apical surface of the retinal cell layer and the apical surface of the sheet-like retinal pigment epithelial cell face each other, and the retinal cell layer and the sheet-like retinal pigment epithelial cell
  • the sheet-like retinal tissue according to [25] wherein the two are joined by an adhesion factor present between them.
  • a method for increasing the proportion of retinal progenitor cells in a cell population comprising the step of contacting with a substance that binds to an antigen.
  • the method of [32] comprising contacting the cell population comprising the retinal progenitor cells with a substance that binds to one or more antigens selected from the group consisting of CD9, CD39, CD90 and CXCR4.
  • Method. A cell population that is positive for at least one factor selected from the group consisting of CD9, CD39, CD90, and CXCR4 and contains Rx-positive retinal progenitor cells at 90% or more of the total number of cells in the cell population. .
  • the present invention it is possible to provide a method for regenerating the layer structure of retinal tissue from retinal cells, a method for producing sheet-like retinal tissue by applying the method, and a sheet-like retinal tissue.
  • FIG. 1 is a bright-field micrograph showing the state of re-formation of KhES-1-derived aggregates dispersed into single cells one day after seeding in Example 1.
  • FIG. 1 is a bright-field micrograph showing the state of re-formation of 1231A3-derived aggregates dispersed into single cells in Example 1 one day after seeding.
  • 2 is a bright-field micrograph showing the morphology of aggregates re-formed one day after seeding after dispersing KhES-1-derived aggregates into single cells in Example 2.
  • FIG. 2 is a fluorescence micrograph showing the morphology of aggregates re-formed 7 days after seeding after KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells in Example 2.
  • FIG. 1 is a bright-field micrograph showing the state of re-formation of KhES-1-derived aggregates dispersed into single cells one day after seeding in Example 1.
  • FIG. 1 is a bright-field micrograph showing the state of re-formation of 1231A3-derived aggregates disper
  • FIG. 2 is a fluorescence micrograph showing the morphology of aggregates re-formed 14 days after seeding after dispersing KhES-1-derived aggregates into single cells in Example 2.
  • FIG. 2 is a graph showing the results of measurement of the area of aggregates in which KhES-1-derived single cells were reformed using Image J in Example 2.
  • FIG. (A) shows the area of the aggregates on the 1st, 7th and 14th days after seeding
  • (B) shows the aggregates on the 7th and 14th days relative to the area of the aggregates on the 1st day after seeding. The ratio of the areas of aggregates (area ratio) is shown.
  • FIG. 2 is a bright-field micrograph showing the morphology of aggregates formed one day after seeding after dispersing 1231A3-derived aggregates into single cells in Example 2.
  • FIG. 1 is a bright-field micrograph showing the morphology of aggregates formed one day after seeding after KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells in Example 3.
  • FIG. 2 is a fluorescence micrograph showing the morphology of aggregates formed on the 14th day after dissemination of KhES-1-derived aggregates into single cells in Example 3.
  • FIG. FIG. 10 is a bright-field microscope and fluorescence microscope photographs showing the morphology of aggregates formed on the 28th day after dissemination of KhES-1-derived aggregates into single cells in Example 3.
  • Example 3 KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (DAPI, Rx::Venus, Chx10) sections of aggregates 15 days after seeding were subjected to confocal laser scanning. It is a photograph showing the results of observation using a fluorescence microscope.
  • KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained ( ⁇ -catenin) sections of aggregates 15 days after seeding were analyzed using a confocal laser scanning fluorescence microscope. It is the photograph which shows the result of observation.
  • Example 3 KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (Collagen IV, Zo-1) sections of the aggregates 15 days after seeding were analyzed with a confocal laser scanning fluorescence microscope. It is the photograph which shows the result of using and observing.
  • KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (DAPI, Chx10, Ki67, Pax6) sections of aggregates 28 days after seeding were analyzed by confocal laser scanning fluorescence. It is a photograph showing the result of observation using a microscope.
  • Example 3 KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and sections of the aggregates 28 days after seeding were observed for Rx::Venus fluorescence using a confocal laser scanning fluorescence microscope. It is a photograph showing the results.
  • KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (Collagen IV, Zo-1) sections of the aggregates 28 days after seeding were analyzed with a confocal laser scanning fluorescence microscope. It is the photograph which shows the result of using and observing.
  • KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (DAPI, Rx::Venus, Collagen IV, Zo-1) sections of aggregates 28 days after seeding were prepared.
  • Example 3 KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (DAPI, Chx10, Ki67, Pax6) sections of aggregates 28 days after seeding were subjected to confocal laser scanning. It is a photograph showing the results of observation using a fluorescence microscope.
  • KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (CRX, RxRg, NRL, Recoverin) sections of aggregates 28 days after seeding were analyzed by confocal laser scanning fluorescence. It is a photograph showing the result of observation using a microscope.
  • Example 3 KhES-1-derived aggregates were dispersed into single cells, and immunostained (DAPI, Islet-1, Brn3, Calretinin) sections of aggregates 28 days after seeding were subjected to confocal laser It is a photograph showing the results of observation using a scanning fluorescence microscope.
  • KhES-1-derived aggregates at differentiation days 18, 25, 40, 61, and 75 were dispersed into single cells, 3 days after seeding,
  • Fig. 10 is a bright-field microscope and a fluorescence microscope photograph showing the state of re-formed aggregates on the 15th day and the 21st day.
  • KhES-1-derived aggregates (BMP4+/BMP4-) with differentiation days of 40 days were dispersed into single cells, and re-formed on days 3, 15, and 21 after seeding.
  • 1 is bright-field microscope and fluorescence microscope (Rx::Venus) photographs showing the state of aggregates.
  • Fig. 10 is fluorescence micrographs showing the morphology of aggregates formed 1 day and 7 days after inoculation of dispersed retinal cells cryopreserved in various cryopreservation solutions in Example 6.
  • Example 6 the viable cell rate (A) after the dispersed retinal cells cryopreserved in various cryopreservation solutions and the aggregates reformed using the ensconced retinal cells It is a graph which shows the area (B) of.
  • FIG. 10 is a photograph showing the results of observing a section immunostained for basement membrane expressed in retinal tissue formed by suspension culture in Example 7 using a confocal laser scanning fluorescence microscope.
  • FIG. FIG. 10 is an immunohistochemical staining image showing the results of examination of Laminin isoforms expressed in mouse fetal neural retinal tissue in Example 7.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs confirming re-formation of sheet-like retinal tissue in adherent culture from a single-cell suspension of retinal cells under conditions 1 to 3 in Example 8.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs confirming re-formation of sheet-like retinal tissue in adherent culture from a single-cell suspension of retinal cells under conditions 1 to 3 in Example 8.
  • FIG. 10 is a bright-field micrograph and a fluorescence micrograph showing the results of confirming the effects of various factors on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 9.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effects of various factors on the re-formation of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 9.
  • FIG. FIG. 10 is a bright-field micrograph, a fluorescence micrograph, and a confocal laser scanning fluorescence micrograph showing the results of examining the concentration and addition period of CHIR99021 in the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 10.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of examining the concentration and addition period of CHIR99021 in the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 10.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of examining the concentration and addition period of CHIR99021 in the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 10.
  • FIG. 11 is a bright-field micrograph, bright-field and fluorescence micrographs, and a fluorescence micrograph showing the results of examining the scaffold at the time of seeding onto the Transwell in regenerating sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 11.
  • FIG. 12 is a bright-field micrograph and a fluorescence micrograph showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing the results of confirming the effect of CHIR99021 on the regeneration of sheet-like retinal tissue in adherent culture in Example 12.
  • FIG. FIG. 13 is a fluorescence micrograph showing the results of examining the effect of maintaining retinal cells by various factors in Example 13.
  • FIG. 10 is a fluorescence micrograph showing the results of examination of effective conditions for maintaining and culturing retinal progenitor cells in Example 14.
  • FIG. FIG. 10 is a stereomicroscopic photograph showing the result of re-sheeting on collagen in Example 15.
  • FIG. FIG. 16 is a fluorescence micrograph showing a graft for transplantation prepared from a re-sheeted retinal cell sheet in Example 16.
  • FIG. 10 is a fluorescence stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing the results of observation of the fundus of the retina after transplantation in Example 16.
  • FIG. FIG. 10 is a graph showing the results of FACS analysis for sorting Rx::Venus-positive fractions from a cell population dispersed into single cells in Example 17.
  • FIG. (A) is a dot plot and (B) is a histogram plot.
  • FIG. 10 shows stereomicroscopic and fluorescent stereomicroscopic photographs of cell populations with and without sorting in Example 17.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs of observed cell populations with/without sorting in Example 17.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs of observed cell populations with/without sorting in Example 17.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs of observed cell populations with/without sorting in Example 17.
  • FIG. 17 shows bright-field microscopic and fluorescent microscopic photographs of sorted cell populations in Example 17.
  • FIG. FIG. 10 is a fluorescence micrograph of observation of Rx::Venus-positive cell populations when various proteins were added in Example 18.
  • FIG. 10 is a fluorescence microscope photograph of an Rx::Venus-positive cell population when various low-molecular-weight compounds were added in Example 18.
  • FIG. 10 is fluorescence micrographs of observed Rx::Venus-positive cell populations when different concentrations of FGF2, FGF4 and FGF8 were added in Example 18.
  • FIG. FIG. 10 is a bright-field microscope and fluorescence microscope photographs showing aggregate re-formation and retinal differentiation effects by sorting and addition of FGF8 in Example 19.
  • FIG. 10 is a graph showing bright-field and fluorescence micrographs and FACS analysis results showing aggregate re-formation and retinal differentiation effects by sorting and addition of FGF8 in Example 19.
  • FIG. 10 is a graph showing bright-field and fluorescence micrographs and FACS analysis results showing aggregate re-formation and retinal differentiation effects by addition of FGF8 in Example 19.
  • FIG. 10 is a bright-field microscope and fluorescence microscope photographs showing the effect of addition of FGF8 upon re-sheeting in Example 20.
  • FIG. FIG. 10 is a bright-field microscope and fluorescence microscope photographs showing the effect of addition of FGF8 upon re-sheeting in Example 20.
  • FIG. FIG. 10 is a bright-field microscope and fluorescence microscope photographs showing the effect of addition of FGF8 upon re-sheeting in Example 20.
  • FIG. 10 is a graph showing bright-field and fluorescence micrographs and FACS analysis results showing re-sheeting and retinal differentiation effects due to the addition of FGF8 in Example 20.
  • FIG. FIG. 10 is stereomicroscopic and fluorescence stereomicroscopic photographs showing changes over time of the re-sheeted retinal sheet in Example 21.
  • FIG. FIG. 10 shows markers focused on in surface antigen screening in Example 22.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of cell sorting using various surface antigens in Example 22.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of cell sorting using various surface antigens in Example 22.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of cell sorting using various surface antigens in Example 22.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of cell sorting using various surface antigens in Example 22.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of cell sorting using various surface antigens in Example 22.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of cell sorting using various surface antigens in Example 22.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of cell sorting using various surface antigens in Example 22.
  • FIG. 10 is a bright-field microscope and a fluorescence microscope photograph showing the state of differentiation into Brain Organoids in Example 23.
  • FIG. 10 is a confocal laser scanning fluorescence micrograph of observation of the state of differentiation into brain organoids in Example 23.
  • FIG. FIG. 10 is a graph showing FACS analysis results for expression of CD39, CD73, and CXCR4 in Brain Organoids in Example 23.
  • FIG. FIG. 10 is bright-field microscope and fluorescence microscope photographs showing the results of differentiation induction by SAG at different concentrations in Example 24.
  • FIG. 10 is a FACS analysis result and a numerical graph of the expression of CD39 and CXCR4 after induction of differentiation with different concentrations of SAG in Example 24.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing immunostained images of tissues differentiated by different concentrations of SAG in Example 24.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing immunostained images of tissues differentiated by different concentrations of SAG in Example 24.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing FACS analysis results for CD39 and BV421 expression after SAG at different concentrations and immunostaining images of tissues differentiated by different concentrations of SAG in Example 24.
  • FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing immunostained images of tissues differentiated by different concentrations of SAG in Example 24.
  • FIG. FIG. 10 is confocal laser scanning fluorescence micrographs showing immunostained images of tissues differentiated by different concentrations of SAG in Example 24.
  • FIG. 10 is a graph showing FACS analysis results showing the results of examination of substances capable of enhancing the expression of CD39 in Example 25.
  • FIG. FIG. 10 is a graph showing numerical results of FACS analysis showing the results of examining substances capable of enhancing the expression of CD39 in Example 25.
  • FIG. 10 is bright-field microscope and fluorescence microscope photographs showing the process of observing the Islet-1 KO hESC-retinal sheet (dd74) prepared with FGF8- and FGF8+ and cutting out a graft for transplantation in Example 26.
  • FIG. Fig. 10 is a FACS dot plot showing the results of screening of various surface antigens of NR in comparison with Brain Organoid in Example 27;
  • FIG. 10 is a FACS dot plot showing the results of screening for various surface antigens of NR in Example 27.
  • FIG. FIG. 10 is a FACS dot plot showing the results of time course of CD9 expression in hESC-retina in Example 28.
  • FIG. 10 is a FACS dot plot showing the results of analyzing the expression of CD9 and SSEA-1 in hESC-retina in Example 29.
  • FIG. FIG. 10 is a FACS dot plot showing the results of a purification study using CD9, CD90, CXCR4 and SSEA-1 in hESC-retina in Example 30.
  • FIG. 10 is a FACS dot plot showing the results of a purification study using CD9, CD90, CXCR4 and SSEA-1 in hESC-retina in Example 30.
  • FIG. FIG. 10 is a graph showing the results of purification studies using CD9, CD90, CXCR4 and SSEA-1 in hESC-retina in Example 30.
  • FIG. 10 is a photograph showing the results of a purification study using CD9, CD90, CXCR4 and SSEA-1 in hESC-retina in Example 30.
  • FIG. FIG. 10 is a photograph showing the results of a purification study using CD9, CD90, CXCR4 and SSEA-1 in hESC-retina in Example 30.
  • FIG. FIG. 10 is a FACS diagram showing the results of time-course changes in the expression of CD9 and SSEA-1 in hESC-retina in Example 31.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing the process of examining the combination of an RPE sheet and a retinal sheet using gelatin in Example 32.
  • FIG. 10 shows stereomicroscopic and fluorescence microscopic photographs of an RPE sheet cultured on Transwell and a resheeted neural retina used for gelatin complexing in Example 32.
  • FIG. FIG. 10 is stereomicroscopic photographs showing the process of peeling the RPE sheet and the re-sheeted neural retina from Transwell and adding gelatin in Example 32.
  • FIG. FIG. 10 is stereomicroscopic photographs showing the process of adding gelatin to the RPE sheet and the re-sheeted neural retina in Example 32.
  • FIG. FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing the process of combining the RPE sheet and the re-sheeted neural retina in Example 32.
  • FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing that the RPE sheet and the re-sheeted neural retina are combined and then lifted using tweezers in Example 32.
  • FIG. FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing that the RPE sheet and the re-sheeted neural retina are combined and then cut out using scissors in Example 32.
  • FIG. FIG. 10 shows stereomicroscopic and fluorescence microscopic photographs of cross-sections cut out from the composite RPE sheet and the re-sheeted neural retina in Example 32.
  • FIG. FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs of observation of aspiration and ejection of the cut composite RPE sheet and the re-sheeted neural retina in Example 32.
  • FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs of an RPE sheet cultured on Transwell and a resheeted neural retina used for conjugation using fibrin in Example 33.
  • FIG. FIG. 10 is a stereomicroscope and fluorescence micrographs showing the process of compounding examination for peeling the RPE sheet and the re-sheeted neural retina from Transwell in Example 33.
  • FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing the process of investigating the combination of adding fibrinogen and thorombin to the recovered RPE sheet and re-sheeting in Example 33.
  • FIG. FIG. 12 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing the process of combining the RPE sheet and the re-sheeted neural retina in Example 33.
  • FIG. FIG. 12 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing the process of combining the RPE sheet and the re-sheeted neural retina in Example 33.
  • FIG. FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing that the RPE sheet and the re-sheeted neural retina are combined and then lifted using tweezers in Example 33.
  • FIG. FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing a state in which the RPE sheet and the re-sheeted neural retina are combined in Example 33.
  • FIG. FIG. 10 is a stereoscopic microscope and fluorescence microscope photographs showing the process of examining composites in which the RPE sheet is peeled off from the Transwell mesh in Example 33.
  • FIG. 10 is a schematic diagram and photographs showing the results of examination for discharging unnecessary hydrogel using a cell shifter in Example 34.
  • FIG. FIG. 10 is a photograph showing the process of preparing a planarized sheet on a temperature-sensitive culture dish and peeling it off in Example 35.
  • FIG. 10 is a schematic diagram and photographs showing the results of examination for discharging unnecessary hydrogel using a cell shifter in Example 34.
  • FIG. 10 is a photograph showing the process of preparing a planarized sheet on a temperature-sensitive culture dish and peeling it off in Example 35.
  • a “stem cell” means an undifferentiated cell having differentiation potential and proliferation potential (especially self-renewal potential).
  • Stem cells include subpopulations such as pluripotent stem cells, multipotent stem cells, and unipotent stem cells, depending on their differentiation potential.
  • Pluripotent stem cells are capable of being cultured in vitro and capable of differentiating into all cell lineages belonging to the three germ layers (ectoderm, mesoderm, endoderm) and/or extra-embryonic tissues (pluripotent stem cells). It refers to stem cells that have pluripotency.
  • Multipotent stem cells refer to stem cells that have the ability to differentiate into multiple, but not all, types of tissues and cells.
  • a unipotent stem cell means a stem cell that has the ability to differentiate into a specific tissue or cell.
  • pluripotent stem cells can be derived from fertilized eggs, cloned embryos, germ stem cells, tissue stem cells, somatic cells, etc.
  • pluripotent stem cells include embryonic stem cells (ES cells), EG cells (embryonic germ cells), induced pluripotent stem cells (iPS cells), and the like.
  • Pluripotent stem cells also include Muse cells (multi-lineage differentiating stress-ending cells) obtained from mesenchymal stem cells (MSCs) and GS cells produced from germ cells (eg, testis).
  • Embryonic stem cells Human embryonic stem cells were established in 1998 and are being used in regenerative medicine. Embryonic stem cells can be produced by culturing inner cell aggregates on feeder cells or in a medium containing bFGF. Methods for producing embryonic stem cells are described, for example, in WO96/22362, WO02/101057, US5,843,780, US6,200,806, US6,280,718 and the like. Embryonic stem cells can be obtained from designated institutions or can be purchased commercially. For example, human embryonic stem cells KhES-1, KhES-2 and KhES-3 are available from Institute for Frontier Medical Sciences, Kyoto University. Crx::Venus strain and Rx::Venus strain (both derived from KhES-1), which are human embryonic stem cells, are available from RIKEN.
  • “Induced pluripotent stem cells” are cells in which pluripotency is induced by reprogramming somatic cells by known methods.
  • Induced pluripotent stem cells were established in mouse cells by Yamanaka et al. in 2006 (Cell, 2006, 126 (4), pp. 663-676). Induced pluripotent stem cells were also established in human fibroblasts in 2007, and have pluripotency and self-renewal ability like embryonic stem cells (Cell, 2007, 131(5), pp.861-872; Science , 2007, 318(5858), pp.1917-1920; Nat. Biotechnol., 2008, 26(1), pp.101-106).
  • Induced pluripotent stem cells are specifically differentiated somatic cells such as fibroblasts and peripheral blood mononuclear cells into Oct3/4, Sox2, Klf4, Myc (c-Myc, N-Myc, L-Myc), Examples include cells reprogrammed to induce pluripotency by expressing any combination of a plurality of genes selected from a reprogramming gene group including Glis1, Nanog, Sall4, lin28, Esrrb and the like. Preferred combinations of reprogramming factors include (1) Oct3/4, Sox2, Klf4 and Myc (c-Myc or L-Myc), (2) Oct3/4, Sox2, Klf4, Lin28 and L-Myc (Stem Cells, 2013;31:458-466).
  • induced pluripotent stem cells can be induced from somatic cells by addition of compounds, etc., in addition to the method of producing by direct reprogramming by gene expression (Science, 2013, 341, pp. 651- 654).
  • induced pluripotent stem cell lines for example, 201B7 cells, 201B7-Ff cells, 253G1 cells, 253G4 cells, 1201C1 cells, 1205D1 cells, and 1210B2 cells established at Kyoto University.
  • 1231A3 cells are available from Kyoto University and iPS Academia Japan.
  • established induced pluripotent stem cell lines for example, Ff-I01 cells, Ff-I14 cells and QHJI01s04 cells established at Kyoto University are available from Kyoto University.
  • pluripotent stem cells are preferably embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells, more preferably induced pluripotent stem cells.
  • pluripotent stem cells are human pluripotent stem cells, preferably human induced pluripotent stem cells (iPS cells) or human embryonic stem cells (ES cells).
  • iPS cells human induced pluripotent stem cells
  • ES cells human embryonic stem cells
  • Pluripotent stem cells such as human iPS cells can be subjected to maintenance culture and expansion culture by methods well known to those skilled in the art.
  • Nerve tissue refers to tissues composed of nervous system cells such as the developing or adult cerebrum, midbrain, cerebellum, spinal cord, retina, peripheral nerves, forebrain, hindbrain, telencephalon, and diencephalon. means. Nerve tissue sometimes forms an epithelial structure (neuroepithelium) with a layered structure, and the abundance of neuroepithelium in cell aggregates can be evaluated by bright-field observation using an optical microscope.
  • Neuron progenitor cells refers to cells other than epidermal cells among ectodermal-derived tissues. That is, it includes cells such as nervous system progenitor cells, neurons (nerve cells), glia, neural stem cells, neuron progenitor cells and glial progenitor cells. Nervous system cells also include cells that constitute the retinal tissue described below (retinal cells), retinal progenitor cells, retinal layer-specific nerve cells, neural retinal cells, and retinal pigment epithelial cells. Neural cells can be identified using markers such as Nestin, TuJ1, PSA-NCAM and N-cadherin.
  • Neuron/Neuronal cell is a functional cell that forms a neural circuit and contributes to information transmission. It can be identified using the expression of a mature neuron marker such as NeuN as an index.
  • Neural precursor cells are aggregates of progenitor cells including neural stem cells, neuronal progenitor cells and glial progenitor cells, and have the ability to proliferate and generate neurons and glia.
  • Neural progenitor cells can be identified using markers such as Nestin, GLAST, Sox2, Sox1, Musashi, and Pax6.
  • neural cell marker-positive and proliferation marker Ki67, pH3, MCM-positive cells can also be identified as neural progenitor cells.
  • Retinal tissue means a tissue in which one or more types of retinal cells that make up each retinal layer in the living retina exist in a certain order
  • Neurona is a retinal tissue, which means a tissue containing an inner neural retinal layer that does not contain a retinal pigment epithelial layer among the retinal layers described later.
  • Retinal cells means cells that constitute each retinal layer in the living retina or their progenitor cells.
  • Retinal cells include photoreceptors (rod photoreceptors, cone photoreceptors), horizontal cells, amacrine cells, interneurons, retinal ganglion cells (ganglion cells), bipolar cells (rod bipolar cells, cone photoreceptors) bipolar cells), Muller glial cells, retinal pigment epithelial (RPE) cells, ciliary bodies, their progenitor cells (e.g., photoreceptor progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, retinal pigment epithelial progenitor cells, etc.), neural retinal progenitor cells, Cells such as retinal progenitor cells include, but are not limited to.
  • neural retinal cells cells constituting the neural retinal layer (also referred to as neural retinal cells or neural-related cells), specifically, photoreceptor cells (rod photoreceptors, cone vision cells) cells), horizontal cells, amacrine cells, interneurons, retinal ganglion cells (ganglion cells), bipolar cells (rod bipolar cells, cone bipolar cells), Müller glial cells, and their progenitor cells (e.g., optic cell progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, etc.). That is, neuroretinal cells do not include retinal pigment epithelial cells and ciliary body cells.
  • mature retinal lineage cells refers to cells that can be contained in the retinal tissue of an adult human, and specifically includes photoreceptors (rod photoreceptors, cone photoreceptors), horizontal cells, amacrine cells, interneurons Differentiated cells such as nerve cells, retinal ganglion cells (ganglion cells), bipolar cells (rod bipolar cells, cone bipolar cells), Müller glial cells, retinal pigment epithelial (RPE) cells, ciliary cells, etc. do.
  • Immature retinal cells means progenitor cells committed to differentiate into mature retinal cells (eg, photoreceptor progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, retinal progenitor cells, etc.).
  • Photoreceptor progenitor cells, horizontal cell progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, amacrine cell progenitor cells, retinal ganglion cell progenitor cells, Müller glial progenitor cells, and retinal pigment epithelial progenitor cells are, respectively, photoreceptor cells, horizontal cells, and bipolar cells. , amacrine cells, retinal ganglion cells, Müller glial cells, and retinal pigment epithelial cell-committed progenitor cells.
  • Retinal progenitor cell means any immature photoreceptor cell, horizontal cell progenitor, bipolar cell progenitor, amacrine cell progenitor, retinal ganglion cell progenitor, Müller glial cell, retinal pigment epithelial progenitor, etc.
  • Progenitor cells capable of differentiating into various retinal lineage cells which are ultimately photoreceptor cells, rod photoreceptors, cone photoreceptors, horizontal cells, bipolar cells, amacrine cells, retinal ganglion cells, and retinal pigment epithelial cells It refers to progenitor cells that can differentiate into any mature retinal lineage cell such as.
  • Neuroretinal cells refers to immature neuroretinal cells such as photoreceptor progenitor cells, horizontal cell progenitor cells, bipolar cell progenitor cells, amacrine cell progenitor cells, retinal ganglion cell progenitor cells, and Muller glial cells.
  • progenitor cells that can also differentiate into any mature neuroretinal system such as photoreceptors, rod photoreceptors, cone photoreceptors, horizontal cells, bipolar cells, amacrine cells, retinal ganglion cells, etc. It refers to progenitor cells that can also differentiate into cells. Neural retinal progenitor cells do not have the ability to differentiate into retinal pigment epithelial cells.
  • Photoreceptor cells exist in the photoreceptor layer of the retina in vivo and have the role of absorbing light stimuli and converting them into electrical signals.
  • cone photoreceptors cone photoreceptors that function in the light and rods that function in the dark
  • rod photoreceptors respectively.
  • S cone photoreceptors that express S-opsin and receive blue light
  • L cone photoreceptors that express L-opsin and receive red light
  • M-opsin are expressed. Mention may be made of M cone photoreceptors that receive green light. Photoreceptors differentiate from photoreceptor precursor cells and mature.
  • a person skilled in the art can determine whether a cell is a photoreceptor cell or a photoreceptor progenitor cell, for example, using the cell markers described later (Crx and Blimp1 expressed in photoreceptor progenitor cells, Recoverin expressed in photoreceptor cells, mature It can be easily confirmed by the expression of rhodopsin, S-Opsin, M/L-Opsin, etc. expressed in photoreceptor cells, the formation of an outer segment structure, and the like.
  • the photoreceptor precursor cells are Crx-positive cells and the photoreceptors are rhodopsin, S-Opsin and M/L-Opsin-positive cells.
  • the rod photoreceptors are NRL and Rhodopsin positive cells.
  • S cone photoreceptors are S-opsin positive cells
  • L cone photoreceptors are L-opsin positive cells
  • M cone photoreceptors are M-opsin positive cells.
  • neuroretinal cells can be confirmed by the presence or absence of expression of neuroretinal cell-related genes (hereinafter sometimes referred to as “neuroretinal cell markers” or “neuroretinal markers”).
  • neuroretinal cell markers or “neuroretinal markers”
  • a person skilled in the art can easily confirm the presence or absence of expression of a neuroretinal cell marker or the ratio of neuroretinal cell marker-positive cells in a cell population or tissue. Examples thereof include a technique using an antibody, a technique using a nucleic acid primer, and a technique using a sequence reaction.
  • the expression of the protein of the neuroretinal cell marker for example, by flow cytometry (FACS) using a commercially available antibody, immunostaining, etc., specific neuroretinal cell marker-positive cells can be confirmed by dividing the number of cells by the total number of cells.
  • FACS flow cytometry
  • RNA of neuroretinal cell markers can be confirmed by, for example, PCR, semi-quantitative PCR, or quantitative PCR (eg, real-time PCR).
  • a technique using a sequence reaction the expression of RNA of a neuroretinal cell marker can be confirmed using, for example, a nucleic acid sequencer (eg, next-generation sequencer).
  • Neuroretinal cell markers include Rx (also referred to as Rax) and PAX6 expressed in retinal progenitor cells, Rx, PAX6 and Chx10 (also referred to as Vsx2) expressed in neural retinal progenitor cells, Crx expressed in photoreceptor progenitor cells and Blimp 1 and the like.
  • Chx10 strongly expressed in bipolar cells, PKC ⁇ , Go ⁇ , VSX1 and L7 expressed in bipolar cells, TuJ1 and Brn3 expressed in retinal ganglion cells, Calretinin and HPC-1 expressed in amacrine cells, and horizontal cells expressed Calbindin, Recoverin expressed in photoreceptors and photoreceptor precursor cells, Rhodopsin expressed in rod cells, Nrl expressed in rod photoreceptors and rod photoreceptor precursor cells, S-opsin and LM expressed in cone photoreceptors -opsin, RXR- ⁇ expressed in pyramidal cells, pyramidal photoreceptor progenitor cells and ganglion cells, among cone photoreceptors, TR ⁇ 2 and OTX2 expressed in pyramidal photoreceptors that appear at the early stage of differentiation or their progenitor cells and Pax6, which are commonly expressed in OC2, horizontal cells, amacrine cells and ganglion cells.
  • “Positive cells” means cells that express a specific marker on the cell surface or inside the cell.
  • “Chx10-positive cells” means cells expressing Chx10 protein.
  • Retinal pigment epithelial cells means epithelial cells that exist outside the neural retina in the living retina.
  • a person skilled in the art can determine whether a cell is a retinal pigment epithelial cell by, for example, expression of a cell marker (MITF, Pax6, PMEL17, TYRP1, TRPM1, ALDH1A3, GPNMB, RPE65, CRALBP, MERTK, BEST1, TTR, etc.). It can be easily confirmed by the presence of melanin granules (dark brown), tight junctions between cells, and characteristic polygonal/cobblestone-like cell morphology.
  • the retinal pigment epithelial cells are RPE65-positive cells, MITF-positive cells, or RPE65-positive and MITF-positive cells.
  • Retinal pigment epithelial cell sheet means a single-layered or multi-layered sheet-like structure composed of single or multiple cells in which retinal pigment epithelial cells adhere to each other by biological bonding in at least two-dimensional directions.
  • Retinal layer means each layer that constitutes the retina, specifically, the retinal pigment epithelium layer, the photoreceptor layer, the outer limiting membrane, the outer nuclear layer, the outer reticular layer, the inner nuclear layer, the inner reticular layer, Mention may be made of the ganglion cell layer, the nerve fiber layer and the inner limiting membrane.
  • neural retinal layer means each layer that constitutes the neural retina, and specifically includes photoreceptor layer, outer limiting membrane, outer nuclear layer, outer reticular layer, inner nuclear layer, inner plexiform layer, ganglion cell. Layers, nerve fiber layers and inner limiting membranes may be mentioned.
  • the "photoreceptor layer” is formed on the outermost side of the neural retina and includes one or more selected from the group consisting of photoreceptors (rod photoreceptors, cone photoreceptors), photoreceptor progenitor cells and retinal progenitor cells. It means the retinal layer containing many cells. Each layer other than the photoreceptor layer is called the inner layer. Which retinal layer each cell constitutes can be confirmed by a known method, for example, the presence or absence or degree of expression of a cell marker.
  • the layer containing proliferating neuroretinal progenitor cells is called the "neuroblastic layer", and the inner neuroblatic layer and the outer neuroblastic layer are called.
  • the neutral layer the layer containing proliferating neuroretinal progenitor cells
  • the inner neuroblatic layer and the outer neuroblastic layer are called.
  • It can be determined by a method well known to those skilled in the art, for example, by color gradation (the outer neuroblastic layer is light and the inner neuroblastic layer is dark) under a bright field microscope.
  • Ciliary body includes the developing process and adult “ciliary body”, “ciliary body margin”, and “Ciliary body”. Markers of the "ciliary body” include Zic1, MAL, HNF1beta, FoxQ1, CLDN2, CLDN1, GPR177, AQP1 and AQP4.
  • the "ciliary marginal zone (CMZ)" is, for example, a tissue present in the boundary region between the neural retina and the retinal pigment epithelium in the living retina, and contains retinal tissue stem cells (retinal stem cells) areas can be mentioned.
  • the ciliary margin is also called the ciliary margin or the retinal margin and the ciliary margin, ciliary margin and retinal margin are equivalent tissues.
  • ciliary body periphery plays an important role in supplying retinal progenitor cells and differentiated cells to retinal tissue, maintaining retinal tissue structure, and the like.
  • Marker genes for the ciliary body periphery include, for example, Rdh10 gene (positive), Otx1 gene (positive) and Zic1 (positive).
  • a "ciliary rim-like structure" is a structure similar to the ciliary rim.
  • Cerebral tissue refers to cells that constitute the fetal or adult cerebrum (e.g., cortical neural precursor cells, dorsal cerebral nervous system precursor cells, ventral cerebral nervous system precursor cells, cerebral layers structure-specific nerve cells (neurons), layer 1 neurons, layer 2 neurons, layer 3 neurons, layer 4 neurons, layer 5 neurons, layer 6 neurons, glial cells (astrocytes and oligodendrocytes), These progenitor cells, etc.) mean a tissue in which one type or at least a plurality of types are arranged in a layered and three-dimensional manner.
  • the fetal cerebrum is also called the forebrain or telencephalon.
  • the presence of each cell can be confirmed by a known method, for example, the presence or absence or degree of cell marker expression.
  • Cerebral layer means each layer that constitutes the adult cerebrum or the fetal cerebrum, specifically, the molecular layer, the outer nuclear layer, the outer pyramidal cell layer, the inner granular layer, the neuronal layer (inner pyramidal cell layer), polymorphic cell layer, first layer, second layer, third layer, fourth layer, fifth layer, sixth layer, cortical zone, intermediate zone, subventricular zone, and ventricular zone ( ventricular zone).
  • Cerebral nervous system progenitor cells include neuron progenitor cells, first layer neuron progenitor cells, second layer neuron progenitor cells, third layer neuron progenitor cells, fourth layer neuron progenitor cells, fifth layer neuron progenitor cells, Six-layer neuron progenitor cells, astrocyte progenitor cells, oligodendrocyte progenitor cells and the like can be mentioned. Each cell is committed to differentiation into layer 1 neurons, layer 2 neurons, layer 3 neurons, layer 4 neurons, layer 5 neurons, layer 6 neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. are progenitor cells that
  • “Cerebral Nervous System Progenitor Cells” are layer 1 neurons, layer 2 neurons, layer 3 neurons, layer 4 neurons, layer 5 neurons, layer 6 neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. It includes multipotent stem cells (multipotent neural stem cells) that have differentiation potential (multipotency) into at least multiple lineages.
  • Cerebral layer-specific neurons means cells that make up the cerebral layer and are specific to the cerebral layer. Cerebral layer-specific neurons include layer 1 neurons, layer 2 neurons, layer 3 neurons, layer 4 neurons, layer 5 neurons, layer 6 neurons, cerebral excitatory neurons, cerebral inhibitory neurons, etc. can be mentioned.
  • Cerebral cell markers include FoxG1 (also known as Bf1) expressed in cerebral cells, Sox2 and Nestin expressed in cerebral nervous system progenitor cells, Pax6 and Emx2 expressed in dorsal cerebral nervous system progenitor cells, and ventral cerebral nervous system progenitor cells.
  • Cell Aggregate is not particularly limited as long as a plurality of cells adhere to each other to form a three-dimensional structure, for example, cells dispersed in a medium such as a medium It refers to a mass formed by aggregation, a mass of cells formed through cell division, or the like. Cell aggregates also include those forming a specific tissue.
  • a "sphere-like cell aggregate” means a cell aggregate having a three-dimensional shape close to a sphere.
  • a three-dimensional shape close to a sphere is a shape that has a three-dimensional structure, for example, a spherical shape that exhibits a circular or elliptical shape when projected onto a two-dimensional surface, and a shape that is formed by fusing a plurality of spherical shapes. (for example, a shape formed by overlapping two to four circles or ellipses when projected in two dimensions).
  • the core portion of the aggregate has a vesicular layered structure, and is characterized in that the central portion is dark and the outer edge portion is bright under a bright field microscope.
  • Epithelial tissue is a tissue formed by cells that cover the surface of the body surface, lumen (such as the digestive tract), and body cavity (such as the pericardial cavity) without gaps. Cells forming epithelial tissue are called epithelial cells. Epithelial cells have an apical-basal cell polarity. Epithelial cells can form a layer of cells by forming strong connections between epithelial cells through adherence junctions and/or tight junctions. Epithelial tissue is a tissue made up of one to ten and several layers of these cell layers. Tissues that can form epithelial tissue also include fetal and/or adult retinal tissue, cerebrospinal tissue, ocular tissue, nerve tissue, and the like. The neural retina as used herein is also an epithelial tissue. By “epithelial structure” is meant a structure characteristic of epithelial tissue (eg, having polar basal and apical surfaces).
  • a “continuous epithelial tissue” is a tissue having a continuous epithelial structure.
  • a continuous epithelial structure is a state in which the epithelial tissue is continuous.
  • a continuous epithelial tissue means, for example, 10 to 10 7 cells tangentially to the epithelial tissue, preferably 30 to 10 7 cells tangentially, more preferably 10 2 to 10 7 cells side by side. It is the state of being.
  • the continuous epithelial structure formed in the retinal tissue has an apical surface peculiar to the epithelial tissue, and the apical surface forms the neural retinal layer. They are formed generally parallel and continuously on the surface of the retinal tissue.
  • an apical surface is formed on the surface of the aggregate, and 10 cells or more, preferably 30 cells or more, more preferably tangential to the surface.
  • Photoreceptor cells or photoreceptor precursor cells of 100 cells or more, more preferably 400 cells or more are arranged regularly and continuously.
  • the epithelial tissue is polarized into an "apical surface” and a "basal surface” and a “basement membrane.”
  • basement membrane refers to the basal layer (basement membrane) produced by epithelial cells, which contains a large amount of laminin and type IV collagen and has a thickness of 50-100 nm.
  • the “basal surface” refers to the surface (superficial surface) formed on the “basement membrane” side.
  • the “apical surface” refers to the surface (superficial surface) formed on the side opposite to the “basement membrane”.
  • the “apical surface” is a photoreceptor in which an outer limiting membrane is formed and photoreceptors and photoreceptor precursor cells are present in retinal tissue in which the developmental stage has progressed to the extent that photoreceptors or photoreceptor precursor cells are observed. It refers to the surface in contact with the layer (outer nuclear layer).
  • apical surface includes apical surface markers (eg, atypical-PKC (hereinafter abbreviated as "aPKC”), Tight Junction marker (Zo-1), ERM proteins Ezrin, E-cadherin, N- It can be identified by an immunostaining method or the like well known to those skilled in the art using an antibody against cadherin).
  • One aspect of the present invention is a cell aggregate containing retinal tissue having an epithelial structure (or multilayer structure) from a dispersed retinal cell population (herein, "cell aggregate containing retinal tissue” is simply " It is a manufacturing method for manufacturing a retinal tissue.
  • the method includes suspension or adherent culture of a dispersed retinal cell population in a medium containing a Wnt signaling pathway agonist.
  • the dispersed retinal cell population contains one or more cells selected from the group consisting of retinal progenitor cells and photoreceptor progenitor cells.
  • Retinal tissue is as defined above.
  • the retinal tissue includes neural retinal tissue, and may include both neural retinal tissue and retinal pigment epithelium tissue.
  • the retinal cells are as defined above, and in one aspect, the retinal cells include one or more cells selected from the group consisting of retinal progenitor cells and photoreceptor progenitor cells, and photoreceptor cells. (rod photoreceptors, cone photoreceptors), horizontal cells, amacrine cells, retinal ganglion cells (ganglion cells), bipolar cells (rod bipolar cells, cone bipolar cells), Müller glial cells, etc. It's okay.
  • the retinal lineage cells are neuroretinal lineage cells.
  • the retinal cell population to be used may be derived from living tissue or from pluripotent stem cells, and is preferably obtained by inducing differentiation of pluripotent stem cells.
  • a person skilled in the art can prepare living tissue-derived retinal cells from living body-derived retinal tissue using well-known techniques. For example, there is a method of detaching the RPE after eyeectomy and recovering it, and a method of directly extracting the neural retina.
  • One aspect of the present invention is a method for producing cell aggregates containing nerve tissue (eg, cerebral (telencephalic) tissue) having an epithelial structure (or multilayer structure) from a dispersed nervous system cell population.
  • the method includes adherent or suspension culture of a dispersed neural cell population in a medium containing a Wnt signaling pathway agent.
  • the nervous system cells preferably comprise neural progenitor cells (eg, cerebral nervous system progenitor cells).
  • the neural cell population to be used may be derived from living tissue or pluripotent stem cells, and is preferably obtained by inducing differentiation of pluripotent stem cells.
  • Pluripotent stem cell-derived retinal cells as starting cells for the production method of the present invention can be obtained by inducing differentiation of pluripotent stem cells.
  • retinal cell aggregates can be obtained by inducing differentiation of pluripotent stem cells using a differentiation-inducing factor.
  • Differentiation-inducing factors include basement membrane preparations, BMP signaling pathway agents, Wnt signaling pathway inhibitors, IGF signaling pathway agents, and the like.
  • One embodiment includes a method for producing a retinal cell aggregate by self-organization.
  • Self-organization refers to the mechanism by which a population of cells autonomously produces complex structures.
  • SFEB Spherum-free Floating Culture of Embryoid Bodies-like aggregates
  • SFEBq method WO2009/148170
  • aggregates of retinal cells can be prepared by a method including the following steps (A), (B) and (C).
  • step (A) may further include a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or a Sonic hedgehog signaling pathway active substance.
  • step (B) may contain a Sonic hedgehog signaling pathway agonist and/or a Wnt signaling inhibitor, as described later.
  • a basal medium for cell growth (also referred to as a basal medium) can be used as the medium for the preparation of retinal cell aggregates.
  • the basal medium for cell growth is not particularly limited as long as the cells can be cultured, and a basal medium commercially available as a medium for cell growth can be used as appropriate.
  • a culture medium can be mentioned.
  • a medium supplemented with N2 medium which is a supplementary medium, may be used.
  • the TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor refers to a substance that inhibits the TGF ⁇ family signaling pathway, that is, a substance that inhibits the signaling pathway transmitted by the Smad family. -364947, SB505124, A-83-01 etc.), Nodal/Activin signaling pathway inhibitors (e.g. SB431542, A-83-01 etc.) and BMP signaling pathway inhibitors (e.g. LDN193189, Dorsomorphin etc.) be able to. These substances are commercially available.
  • a sonic hedgehog (hereinafter sometimes referred to as “Shh” or “SHH”) signal transduction pathway agent is a substance capable of enhancing signal transduction mediated by Shh.
  • Shh signaling pathway active substances include, for example, SHH, partial peptides of SHH, PMA (Purmorphamine), SAG (Smoothened Agonist) and the like.
  • the concentration of the TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and Sonic hedgehog signaling pathway active substance may be any concentration that can induce differentiation into retinal lineage cells.
  • SB431542 is usually used at a concentration of 0.1-200 ⁇ M, preferably 2-50 ⁇ M.
  • A-83-01 is usually used at a concentration of 0.05-50 ⁇ M, preferably 0.5-5 ⁇ M.
  • LDN193189 is usually used at a concentration of 1-2000 nM, preferably 10-300 nM.
  • SAG is usually used at a concentration of 1-2000 nM, preferably 10-700 nM.
  • PMA is usually used at a concentration of 0.002-20 ⁇ M, preferably 0.02-2 ⁇ M.
  • the undifferentiated maintenance factor is not particularly limited as long as it is a substance that suppresses the differentiation of pluripotent stem cells.
  • Undifferentiation maintenance factors commonly used by those skilled in the art include FGF signal transduction pathway agents, TGF ⁇ family signal transduction pathway agents, insulin and the like.
  • FGF signaling pathway agonists include fibroblast growth factors (eg, bFGF, FGF4 and FGF8).
  • TGF ⁇ family signaling pathway agonists include TGF ⁇ signaling pathway agonists and Nodal/Activin signaling pathway agonists.
  • TGF ⁇ signaling pathway agonists include, for example, TGF ⁇ 1 and TGF ⁇ 2.
  • Nodal/Activin signaling pathway agonists include, for example, Nodal, ActivinA, and ActivinB.
  • the medium in step (A) preferably contains bFGF as an undifferentiated maintenance factor.
  • the undifferentiated maintenance factor concentration in the medium used in step (A) is a concentration that can maintain the undifferentiated state of the cultured pluripotent stem cells, and can be appropriately set by a person skilled in the art.
  • concentration is usually about 4 to 500 ng/mL, preferably about 10 to 200 ng/mL, more preferably 30 to 150 ng. /mL.
  • Essential 8 medium is DMEM/F12 medium with L-ascorbic acid-2-phosphate magnesium (64 mg/L), sodium selenium (14 ⁇ g/L), insulin (19.4 mg/L), NaHCO3 (543 mg/L) as additives. /L), transferrin (10.7 mg/L), bFGF (100 ng/mL), and TGF ⁇ family signaling pathway agonists (TGF ⁇ 1 (2 ng/mL) or Nodal (100 ng/mL)) (Nature Methods, 8, 424-429 (2011)).
  • feeder-free media include S-medium (manufactured by DS Pharma Biomedical), StemPro (manufactured by Life Technologies), hESF9 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008 Sep 9; 105(36): 13409-14), mTeSR1 (manufactured by STEMCELL Technologies), mTeSR2 (manufactured by STEMCELL Technologies), TeSR-E8 (manufactured by STEMCELL Technologies), or StemFit (manufactured by Ajinomoto).
  • S-medium manufactured by DS Pharma Biomedical
  • StemPro manufactured by Life Technologies
  • hESF9 Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008 Sep 9; 105(36): 13409-14
  • mTeSR1 manufactured by STEMCELL Technologies
  • mTeSR2 manufactured by STEMCELL Technologies
  • TeSR-E8 manufactured by STEMCELL Technologies
  • StemFit manufactured by Ajinomoto
  • an appropriate matrix may be used as a scaffold to provide the pluripotent stem cells with a scaffold that replaces feeder cells.
  • Matrices that can be used as scaffolds include laminin (Nat Biotechnol 28, 611-615, (2010)), laminin fragments (Nat Commun 3, 1236, (2012)), basement membrane preparations (Nat Biotechnol 19, 971- 974, (2001)), gelatin, collagen, heparan sulfate proteoglycan, entactin, vitronectin and the like.
  • the culture time of the pluripotent stem cells in the step (A) is the same as in the step (although it is not particularly limited as long as the effect of improving the quality of the cell aggregates formed in B) can be achieved, it is usually 0.5 to 144 hours. In one aspect, preferably 2 to 96 hours, more preferably 6 to 48 hours, even more preferably 12 to 48 hours, even more preferably 18 to 28 hours (eg, 24 hours).
  • the medium used in step (B) can be serum-containing medium or serum-free medium.
  • a serum-free medium is preferably used.
  • a serum-free medium supplemented with an appropriate amount of serum substitute such as commercially available KSR can be used.
  • the amount of KSR added to the serum-free medium is usually about 1% to about 30%, preferably about 2% to about 20%.
  • dispersed cells are prepared by dispersing the cells obtained in step (A).
  • the "dispersed cells” obtained by the dispersion operation are, for example, 70% (preferably 80% or more) single cells and 2-50 cell clusters of 30% or less (preferably 20% or less). state to do. Dispersed cells include a state in which cell-to-cell adhesion (for example, surface adhesion) is almost lost.
  • a suspension of dispersed cells is seeded in a culture vessel, and the dispersed cells are cultured under non-adhesive conditions to the culture vessel, whereby a plurality of cells aggregate to form aggregates. do.
  • a certain number of dispersed stem cells are placed in each well of a multi-well plate (U bottom, V bottom) such as a 96-well plate, and the stem cells are statically cultured, the cells rapidly aggregate. , one aggregate is formed in each well (SFEBq method).
  • the medium used in step (B) comprises a Sonic hedgehog signaling pathway agonist.
  • retinal cell aggregates can be prepared by a method comprising the following steps (A), (B) and (C):
  • C A step of further floating-cultivating the cell aggregates obtained in step (B) in a medium containing a BMP signaling pathway agent.
  • the Sonic hedgehog signaling pathway agent is preferably contained in the medium from the start of suspension culture.
  • the medium may be supplemented with a ROCK inhibitor (eg Y-27632).
  • the culture time is, for example, 12 hours to 6 days.
  • the medium used in step (B) is selected from the group consisting of BMP signaling pathway agents, Wnt signaling pathway agents, TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors, and TGF ⁇ family signaling pathway agents. It is a medium to which the above (preferably all) is not added.
  • step (B) the expression of CD39, which is a cell surface marker for retinal progenitor cells or neural retinal progenitor cells (Rx-positive cells) described below, is increased by culturing in a medium containing a Sonic hedgehog signaling pathway agent. do.
  • CD39 expression is increased by adding a high concentration (100 nM to 1000 nM, eg, 300 nM) of SAG from the start of suspension culture (Day 0) in step (B).
  • a high concentration 100 nM to 1000 nM, eg, 300 nM
  • the tissue containing CD39-positive cells obtained by adding 300 nM of SAG is Chx10-positive, Lhx2-positive, and NKX2.1-negative, and thus is retinal tissue.
  • the ventral (CoupTF1 positive) retinal tissue is induced.
  • the dorsal (ALDH1A1 positive) retinal tissue is induced in the retinal tissue obtained without the addition of SAG in step (B).
  • step (B) ATP, ATP analogs (AMP-PNP, etc.) and A2A receptor agonists (adenosine, CGS 21680 (3-[4-[2-[[6-amino-9-[(2R,3R,4S ,5S)-5-(ethylcarbamoyl)-3,4-dihydroxy-oxolan-2-yl]purin-2-yl]amino]ethyl]phenyl]propanoicacid), etc.) culturing also increases the percentage of CD39-positive cells in the induced tissue.
  • a BMP signaling pathway agonist is a substance that can enhance the signaling pathway mediated by BMP.
  • BMP signaling pathway agents include BMP proteins such as BMP2, BMP4 or BMP7, GDF proteins such as GDF7, anti-BMP receptor antibodies, and BMP partial peptides.
  • BMP2 protein, BMP4 protein and BMP7 protein are available from, for example, R&D Systems, and GDF7 protein is available from, for example, Wako Pure Chemical Industries.
  • the medium used in step (C) includes, for example, serum-free medium or serum medium (preferably serum-free medium) supplemented with a BMP signaling pathway agent. Serum-free medium and serum medium can be prepared as described above.
  • the medium used in step (C) contains one or more (preferably all) selected from the group consisting of Wnt signaling pathway agents, TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors, and TGF ⁇ family signaling pathway agents. No supplemented medium.
  • the medium used in step (C) is a medium to which no active substance of the Sonic hedgehog signaling pathway is added.
  • the medium used in step (C) is a medium to which a Wnt signaling pathway active substance may be added.
  • the concentration of the BMP signal transduction pathway agent may be any concentration that can induce differentiation into retinal cells.
  • the concentration is about 0.01 nM to about 1 ⁇ M, preferably about 0.1 nM to about 100 nM, more preferably about 1 nM to about 10 nM, still more preferably about 1.5 nM (55 ng/mL).
  • the BMP signaling pathway agent may be added after about 24 hours from the start of suspension culture in step (A), and within several days (for example, within 15 days) after the start of suspension culture. good too.
  • the BMP signaling pathway agent is added to the medium on day 1 to day 15, more preferably day 1 to day 9, most preferably day 3 after the start of suspension culture. do.
  • the concentration can be adjusted to about 1-10 nM and cultured in the presence of BMP4 for, for example, 1-12 days, preferably 2-9 days, more preferably 2-5 days.
  • part or all of the medium can be replaced with a medium containing BMP4 about once or twice to maintain the same concentration of BMP4.
  • the concentration of BMP4 can be reduced stepwise.
  • the concentration of the BMP signaling pathway agent (BMP4) may be reduced.
  • Culture conditions such as culture temperature and CO 2 concentration in the above steps (A) to (C) can be appropriately set.
  • the culture temperature is, for example, about 30°C to about 40°C, preferably about 37°C.
  • the CO 2 concentration is, for example, about 1% to about 10%, preferably about 5%.
  • retinal cells at various stages of differentiation can be produced as retinal cells contained in the cell aggregate. That is, manufacturing retinal cells in cell aggregates containing immature retinal cells (e.g., retinal progenitor cells, photoreceptor progenitor cells) and mature retinal cells (e.g., photoreceptors) in various proportions can do. By prolonging the culture period in step (C), the proportion of mature retinal cells can be increased.
  • immature retinal cells e.g., retinal progenitor cells, photoreceptor progenitor cells
  • mature retinal cells e.g., photoreceptors
  • step (B) and/or step (C) can also use the method disclosed in WO2017/183732. That is, in step (B) and/or step (C), cell aggregates can be formed by suspension culture in a medium further containing a Wnt signaling pathway inhibitor.
  • the Wnt signaling pathway inhibitor used in step (B) and/or step (C) is not particularly limited as long as it can suppress signal transduction mediated by Wnt, and includes proteins, nucleic acids, and low-molecular-weight compounds. and so on. Wnt-mediated signals are transmitted through Wnt receptors that exist as heterodimers of Frizzled (Fz) and LRP5/6 (low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6).
  • Wnt signaling pathway inhibitors include, for example, substances that directly act on Wnt or Wnt receptors (anti-Wnt neutralizing antibodies, anti-Wnt receptor neutralizing antibodies, etc.), expression of genes encoding Wnt or Wnt receptors inhibitory substances (e.g., antisense oligonucleotides, siRNA, etc.), substances that inhibit the binding of Wnt receptors and Wnt (soluble Wnt receptors, dominant-negative Wnt receptors, etc., Wnt antagonists, Dkk1, Cerberus protein, etc.), Substances that inhibit physiological activity resulting from signal transduction by Wnt receptors [CKI-7 (N-(2-aminoethyl)-5-chloroisoquinoline-8-sulfonamide), D4476 (4-[4-(2, 3-dihydro-1,4-benzodioxin-6-yl)-5-(2-pyridinyl)-1H-imidazol-2-yl]benzamide), IWR
  • Wnt signaling pathway inhibitors CKI-7, D4476, IWR-1-endo (IWR1e), IWP-2 and the like are known Wnt signaling pathway inhibitors, and commercially available products and the like are available as appropriate.
  • IWR1e is preferably used as the Wnt signaling pathway inhibitor.
  • the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in step (B) may be any concentration that can induce good cell aggregate formation.
  • the concentration is about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 0.3 ⁇ M to about 30 ⁇ M, more preferably about 1 ⁇ M to about 10 ⁇ M, still more preferably about 3 ⁇ M.
  • a Wnt signaling pathway inhibitor other than IWR-1-endo it is preferably used at a concentration exhibiting Wnt signaling pathway inhibitory activity equivalent to that of IWR-1-endo.
  • step (B) the earlier the timing of adding the Wnt signaling pathway inhibitor to the medium, the better.
  • the Wnt signaling pathway inhibitor is usually added within 6 days, preferably within 3 days, more preferably within 1 day, more preferably within 12 hours, and more preferably within 12 hours from the start of suspension culture in step (B). is added to the medium at the start of suspension culture in Specifically, for example, a basal medium supplemented with a Wnt signaling pathway inhibitor can be added, or part or all of the medium can be replaced with the basal medium.
  • the period during which the cells obtained in step (A) are allowed to act on the Wnt signaling pathway inhibitor in step (B) is not particularly limited.
  • step (B) It is allowed to act until the end of step (B) (immediately before the addition of the BMP signal transduction pathway agonist). More preferably, exposure to the Wnt signaling pathway inhibitor is continued even after completion of step (B) (that is, during step (C)), as described later. In one aspect, as described later, even after the end of step (B) (that is, during the period of step (C)), the Wnt signaling pathway inhibitor is continuously allowed to act until retinal tissue is formed. good too.
  • step (C) any of the Wnt signaling pathway inhibitors described above can be used as the Wnt signaling pathway inhibitor.
  • the Wnt signaling pathway inhibitor used in step (B) and The same type is used in step (C).
  • the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in step (C) may be any concentration that can induce retinal progenitor cells and retinal tissue.
  • the concentration is about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 0.3 ⁇ M to about 30 ⁇ M, more preferably about 1 ⁇ M to about 10 ⁇ M, still more preferably about 3 ⁇ M.
  • a Wnt signaling pathway inhibitor other than IWR-1-endo it is preferably used at a concentration exhibiting Wnt signaling pathway inhibitory activity equivalent to that of IWR-1-endo.
  • the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in the medium of step (C) is preferably 50 to 150, more preferably 80, when the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in the medium of step (B) is 100. ⁇ 120, more preferably 90-110, more preferably equivalent to the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor in the medium in step (B).
  • a Wnt signaling pathway inhibitor is added to the medium at the start of step (C). More preferably, after the Wnt signaling pathway inhibitor is added in step (B), it is continuously contained in the medium in step (C) (that is, from the start of step (B)). More preferably, after the Wnt signaling pathway inhibitor is added at the start of suspension culture in step (B), it is also continuously contained in the medium in step (C).
  • a BMP signaling agent eg, BMP4
  • BMP4 may be added to the culture obtained in step (B) (aggregate suspension in medium containing a Wnt signaling pathway inhibitor).
  • the period for which the Wnt signaling pathway inhibitor is allowed to act is not particularly limited. 2 days to 30 days, more preferably 6 days to 20 days, 8 days to 18 days, 10 days to 18 days, or 10 days to 17 days (eg, 10 days) from time.
  • the period for which the Wnt signaling pathway inhibitor is allowed to act is calculated from the start of suspension culture in step (B). As a point, it is preferably 3 days to 15 days (eg, 5 days, 6 days, 7 days), more preferably 6 days to 10 days (eg, 6 days).
  • Cell aggregates obtained by the above-described method are cultured in a serum-free medium or serum medium containing a Wnt signaling pathway agonist and/or an FGF signaling pathway inhibitor for a period of about 2 to 4 days (step (D )), then in a serum-free medium or serum medium containing no Wnt signaling pathway agonists and FGF signaling pathway inhibitors for about 30 to 200 days (30 to 150 days, 50 to 120 days, 60 days to By culturing (step (E)) for 90 days, a neural retina containing ciliary rim-like structures can also be produced.
  • the Wnt signaling pathway agonist is not particularly limited as long as it can enhance signal transduction mediated by Wnt.
  • Specific Wnt signaling pathway agonists include, for example, GSK3 ⁇ inhibitors (eg, 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO), CHIR99021, Kenpaullone).
  • GSK3 ⁇ inhibitors eg, 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO)
  • CHIR99021 e.g, 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO)
  • BIO 6-bromoindirubin-3'-oxime
  • CHIR99021 Kenpaullone
  • the range is about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 1 ⁇ M to about 30 ⁇ M.
  • the FGF signaling pathway inhibitor is not particularly limited as long as it can inhibit signal transduction mediated by FGF.
  • FGF signaling pathway inhibitors include SU-5402, AZD4547, BGJ398 and the like.
  • SU-5402 is added at a concentration of about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 1 ⁇ M to about 30 ⁇ M, more preferably about 5 ⁇ M.
  • the medium used in step (D) is selected from BMP signaling pathway agonists, Wnt signaling pathway inhibitors, SHH signaling pathway agonists, TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors, and TGF ⁇ family signaling pathway agonists. It is a medium to which one or more (preferably all) selected from the group is not added.
  • a part or all of the above step (E) can be cultured using the continuous epithelial tissue maintenance medium disclosed in WO2019/017492. That is, the continuous epithelial structure of the neural retina can be maintained by culturing using the continuous epithelial tissue maintenance medium.
  • a neurobasal medium eg, Thermo Fisher Scientific, 21103049
  • a B27 supplement eg, Thermo Fisher Scientific, 12587010
  • the culture in the step (E) should be replaced step by step with a continuous epithelial tissue maintenance medium in order to achieve both differentiation and/or maturation of retinal cells (especially photoreceptors) and maintenance of a continuous epithelial structure. is preferred.
  • the basal medium for cell growth e.g., DMEM/F12 medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 1% N2 supplement, and 100 ⁇ M taurine
  • the next 10 to 40 days for the first 10 to 30 days.
  • the basal medium for cell growth e.g., DMEM/F12 medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 1% N2 supplement, and 100 ⁇ M taurine
  • a medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 2% B27 supplement, 2 mM glutamine, and 100 ⁇ M taurine can be used for culture.
  • Thyroid hormone signaling pathway regardless of whether a cell growth basal medium, a continuous epithelial tissue maintenance medium, or a mixed medium thereof is used in part or all of the above step (E) Further agents may be included.
  • a cell growth basal medium, a continuous epithelial tissue maintenance medium, or a mixed medium thereof is used in part or all of the above step (E)
  • Further agents may be included.
  • the ratio of bipolar cells, amacrine cells, ganglion cells, horizontal cells, etc. contained in the neural retina was low, and the ratio of photoreceptor precursor cells was increased. Production of aggregates of retinal cells becomes possible.
  • thyroid hormone signaling pathway agonists include, for example, triiodothyronine (hereinafter sometimes abbreviated as T3), thyroxine (hereinafter sometimes abbreviated as T4), thyroid hormone receptor (preferably TR ⁇ receptor). Agonist etc. are mentioned.
  • thyroid hormone receptor agonists known to those skilled in the art, WO 97/21993, WO 2004/066929, WO 2004/093799, WO 2000/039077, WO 2000/039077, Publication No. 2001/098256, International Publication No. 2003/018515, International Publication No. 2003/084915, International Publication No. 2002/094319, International Publication No.
  • T3 When using T3 as an active substance of the thyroid hormone signaling pathway, it can be added to the medium in a range of, for example, 0.1 to 1000 nM. More preferably 1 to 500 nM; more preferably 10 to 100 nM; still more preferably 30 to 90 nM; still more preferably concentrations around 60 nM that have thyroid hormone signaling enhancing activity equivalent to T3.
  • T4 When used as the thyroid hormone signaling pathway agonist, it can be added to the medium in a range of, for example, 1 nM to 500 ⁇ M. Preferably it ranges from 50 nM to 50 ⁇ M; more preferably from 500 nM to 5 ⁇ M.
  • any concentration may be used as long as the agonist activity is comparable to that of T3 or T4 at the concentrations described above.
  • the medium used in step (E) may contain L-glutamine, taurine, serum, etc. as appropriate.
  • the medium used in step (E) is a BMP signaling pathway agonist, FGF signaling pathway inhibitor, Wnt signaling pathway agonist, Wnt signaling pathway inhibitor, SHH signaling pathway agonist, TGF ⁇ family A medium to which one or more (preferably all) selected from the group consisting of signal transduction pathway inhibitors and TGF ⁇ family signal transduction pathway active substances are not added.
  • retinal cell aggregates can be prepared by a method comprising the following steps (A) to (E): (A) A culture medium containing a factor for maintaining undifferentiated pluripotent stem cells in the absence of feeder cells and optionally containing a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or a sonic hedgehog signaling pathway agonist culturing in (B) The cells obtained in step (A) are subjected to suspension culture in a medium that may contain a Wnt signaling pathway inhibitor and/or Sonic hedgehog signaling pathway active substance to form cell aggregates.
  • step (C) a step of further floating-cultivating the cell aggregate obtained in step (B) in a medium containing a BMP signaling pathway agent;
  • step (D) The cell aggregates obtained in step (C) are treated in a serum-free or serum medium containing Wnt signaling pathway agonists and/or FGF signaling pathway inhibitors for about 2 to 4 days. culturing for a period of time, and (E) applying the cell aggregate obtained in step (D) to serum-free medium or A step of culturing in a serum medium for about 30 to 200 days.
  • retinal cell aggregates can be prepared by a method comprising the following steps (A′) to (E′):
  • A' Pluripotent stem cells were treated in the absence of feeder cells for 12 hours in a medium containing an undifferentiated maintenance factor and containing a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or a sonic hedgehog signaling pathway agonist. culturing for ⁇ 48 hours,
  • B' The cells obtained in step (A') were treated in a medium containing Wnt signaling pathway inhibitors and/or Sonic hedgehog signaling pathway agonists for 12 hours to 72 days (24 hours to 48 hours).
  • step (C') step of suspension culture of the cell aggregates obtained in step (B') for an additional 8 to 15 days (10 to 13 days) in a medium containing a BMP signaling pathway agent;
  • step (D') the cell aggregates obtained in step (C') in a serum-free or serum medium containing Wnt signaling pathway agonists and/or FGF signaling pathway inhibitors for 2 to 4 days culturing, and
  • the cell aggregates obtained in step (D') are free of Wnt signaling pathway agonists and FGF signaling pathway inhibitors and may contain thyroid hormone signaling pathway agonists.
  • the step (E′) is culturing in a cell growth basal medium for 10 to 30 days, and then mixing a cell growth basal medium and a continuous epithelial tissue maintenance medium containing a thyroid hormone signaling agent for 10 to 40 days. Culturing in medium and further culturing in continuous epithelial tissue maintenance medium containing a thyroid hormone signaling agent for 20 to 140 days.
  • step (E') comprises culturing for 20 to 60 days (30 to 50 days) in the presence of a thyroid hormone signaling pathway agonist.
  • the culture period from step (B') to step (E') is 70 to 100 days (80 to 90 days).
  • the timing of collecting the retinal tissue containing retinal cells as starting cells is the timing when the retinal tissue contains at least one type of cell selected from the group consisting of retinal progenitor cells, neural retinal progenitor cells and photoreceptor progenitor cells. There is no particular limitation, if any. A period when the retinal tissue contains many retinal progenitor cells and/or neural retinal progenitor cells is preferred.
  • a dispersed retinal cell population may be prepared as starting cells from retinal tissue 10 to 100 days (preferably 9 to 45 days) after the start of suspension culture, as will be described later. .
  • Pluripotent stem cell-derived nervous system cells as starting cells for the production method of the present invention can be induced by inducing differentiation of pluripotent stem cells. Many methods have been reported for inducing aggregates of pluripotent stem cells into neural cells or neural tissue by suspension culture.
  • WO2005/123902, WO2009/148170, WO2008/035110, WO2011/055855, WO2016/063985 Cell Stem Cell, 3, 519-32 (2008), Nature, 472, 51-56 (2011), Cell Stem Cell, 10 (6), 771-775 (2012), Nature Biotechnology, 27(3), 275-80 (2009), ProcNatl Acad Sci USA, 110(50), 20284-9 (2013), etc. but not limited to:
  • Such various neural cell or neural tissue induction methods are applied to the aggregates obtained in step (B), and the aggregates obtained in step (B) are treated under appropriate neural differentiation induction conditions. By culturing, aggregates containing neural cells or neural tissue can be produced.
  • nerve cells eg, cerebral cells (cerebral tissue)
  • cerebral cells Cerebral tissue
  • a method for producing cerebral tissue comprising the following steps (A'') to (C''): (A'') pluripotent stem cells in the absence of feeder cells in a medium containing 1) a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or Sonic hedgehog signaling pathway agonist, and 2) an undifferentiated maintenance factor culturing in (B'') a step of floating culturing the cells obtained in step (A'') to form cell aggregates; and (C'') the aggregates obtained in step (B''), Suspension culture in the absence of a differentiation-inducing agent (e.g., BMP signaling pathway agonist) or in the presence of a differentiation-inducing agent (e.g., TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and/or Wnt signaling pathway inhibitor), Obtaining aggregates containing nerve tissue (cerebral tissue).
  • a differentiation-inducing agent e.g., BMP signaling pathway agonist
  • a differentiation-inducing agent e.g.,
  • Steps (A'') and (B'') can be performed in the same manner as steps (A) and (B) of the method for producing retinal tissue described above.
  • the cells may be cultured in a medium that does not contain a substance that activates or inhibits a specific signal transduction such as a differentiation inducer, such as a BMP signaling pathway agent. Since the cell aggregates are destined to differentiate into nerves by steps (A'') and (B''), they spontaneously differentiate into nerves (eg, cerebrum) by culturing in a basal medium.
  • a differentiation inducer such as a BMP signaling pathway agent
  • a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor or a Wnt signaling pathway inhibitor may be added alone to the medium as a differentiation inducer, but it is preferable to combine the two. These differentiation-inducing factors may be added from step (B'').
  • TGF ⁇ family signaling pathway inhibitors used in steps (B'') and (C'') include TGF ⁇ signaling pathway inhibitors, Nodal/Activin signaling pathway inhibitors and BMP signaling pathway inhibitors. can be done. These factors are the same as those mentioned above.
  • the TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor is preferably SB431542, A-83-01 or LDN193189.
  • the Wnt signaling pathway inhibitor used in steps (B'') and (C'') is not particularly limited as long as it can suppress signal transduction mediated by Wnt, and includes proteins, nucleic acids, and small molecules. It may be any of compounds and the like. Wnt-mediated signals are transmitted through Wnt receptors that exist as heterodimers of Frizzled (Fz) and LRP5/6 (low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6).
  • Wnt signaling pathway inhibitors examples include substances that act directly on Wnt or Wnt receptors (anti-Wnt antibodies, anti-Wnt receptor antibodies, etc.), substances that suppress the expression of genes encoding Wnt or Wnt receptors ( For example, antisense oligonucleotides, siRNA, etc.), substances that inhibit the binding of Wnt receptors and Wnt (soluble Wnt receptors, dominant negative Wnt receptors, etc., Wnt antagonists, Dkk1, Cerberus protein, etc.), by Wnt receptors Substances that inhibit physiological activity caused by signal transduction [CKI-7 (N-(2-aminoethyl)-5-chloroisoquinoline-8-sulfonamide), D4476 (4-[4-(2,3-dihydro- 1,4-benzodioxin-6-yl)-5-(2-pyridinyl)-1H-imidazol-2-yl]benzamide), IWR-1-endo (IWR1e
  • Wnt signaling pathway inhibitors preferably include IWR1e.
  • the concentration of the Wnt signaling pathway inhibitor may be any concentration that can induce the differentiation of cells forming pluripotent stem cell aggregates into cerebral cells.
  • the concentration is about 0.1 ⁇ M to about 100 ⁇ M, preferably about 0.3 ⁇ M to about 30 ⁇ M, more preferably about 1 ⁇ M to about 10 ⁇ M, still more preferably about 3 ⁇ M.
  • Add to. When a Wnt signaling pathway inhibitor other than IWR-1-endo is used, it is preferably used at a concentration exhibiting Wnt signaling pathway inhibitory activity equivalent to that of IWR1e.
  • step (B'') Such culturing induces differentiation of the aggregate-forming cells obtained in step (B'') into cerebral nervous system progenitor cells, and aggregates containing cerebral nervous system progenitor cells can be obtained.
  • the fact that an aggregate containing cerebral nervous system progenitor cells was obtained means, for example, that the aggregate contains cells expressing markers of cerebral nervous system progenitor cells such as FoxG1, Lhx2, PAX6, and Emx2. This can be confirmed by
  • step (C'') aggregates formed in step (B'') are treated in serum-free medium or serum medium until cells expressing the FoxG1 gene begin to emerge. and a step of floating culture. In one aspect, the step (C'' ) is performed.
  • the timing of recovery of neural tissue containing nervous system cells as starting cells is not particularly limited as long as the neural tissue (cerebral tissue) contains neural progenitor cells or cerebral nervous system progenitor cells. A period when these cells are abundant is preferred.
  • nervous tissue Cerebral tissue
  • 10 days to 100 days (preferably 15 days to 40 days) after the start of suspension culture a dispersed nervous system cell population as starting cells as described later is obtained. Just prepare.
  • Dispersion means that cells and tissues are subjected to dispersion treatment such as enzymatic treatment or physical treatment, and aggregates of small cell pieces or cells (Cell clump) (2 cells or more and 100 cells or less, preferably 50 cells or less, 30 cells or less , 20 cells or less, 10 cells or less, 5 cells or less; for example, aggregates of 2 to 5 cells) or to separate to single cells.
  • a dispersed cell population refers to a collection of a certain number of cell fragments, aggregates of cells, or single cells.
  • a "dispersed retinal cell population” means a dispersed cell population, and can be obtained by dispersing a cell aggregate such as a biological tissue or a cell aggregate. The dispersed retinal cell population is preferably obtained by dispersing the retinal cell aggregates described above.
  • the dispersing method may be any method as long as the cells can be dispersed while they are alive, and examples thereof include mechanical dispersing treatment, cell dispersion treatment, and cell protective agent addition treatment. These treatments may be combined. Preferably, a cell dispersion treatment is performed, followed by a mechanical dispersion treatment.
  • Mechanical dispersion methods include pipetting or scraping with a scraper.
  • cell dispersions used for cell dispersion treatment include solutions containing enzymes such as trypsin, collagenase, hyaluronidase, elastase, pronase, DNase, and papain, and chelating agents such as ethylenediaminetetraacetic acid. can be done.
  • enzymes such as trypsin, collagenase, hyaluronidase, elastase, pronase, DNase, and papain
  • chelating agents such as ethylenediaminetetraacetic acid.
  • Commercially available cell dispersions such as TrypLE Select (manufactured by Life Technologies), TrypLE Express (manufactured by Life Technologies), and nerve cell dispersions (Fuji Film) can also be used.
  • Cytoprotective agents used in cytoprotective agent treatment can include FGF signaling pathway agonists, heparin, IGF signaling pathway agonists, serum, or serum replacement.
  • Rho-associated coiled-coil containing protein kinase (ROCK” or "Rho kinase") is added during dispersion. ) inhibitors (ROCK inhibitors) or Myosin inhibitors may be added.
  • ROCK inhibitors include Y-27632, Fasudil (HA1077), H-1152 and the like.
  • Inhibitors of myosin include blebbistatin.
  • Preferred cytoprotective agents include ROCK inhibitors.
  • the dispersed retinal cell population (or nervous system cell population) contains single cells, for example, 70% or more, preferably 80% or more of the total number of cells in the cell population are single cells. and a state in which clumps of 2 to 50 cells are present in 30% or less, preferably 20% or less of the total number of cells in the cell population.
  • cell-to-cell adhesion for example, surface adhesion
  • the dispersed retinal cell population is more preferably composed of single cells as much as possible, and such a dispersed retinal cell population (or nervous system cell population) is , can be obtained by removing clumps of cells that have not become single cells.
  • the method for removing cell clumps is not particularly limited, and examples thereof include removal of clumps using a membrane filter (cell strainer).
  • dispersed cells include a state in which cell-cell junctions (eg, adherens junctions) are almost absent.
  • unnecessary cells such as retinal pigment epithelial cells may be included in the retinal tissue.
  • unnecessary cells such as retinal pigment epithelial cells may be included in the retinal tissue. Examples include the case where retinal tissue is collected from a living body, and the case where step (D) and step (E) in the above-described method for producing retinal tissue from pluripotent stem cells are performed.
  • the retinal cell population may be dispersed after separating the region where unnecessary cells such as retinal pigment epithelial cells are present.
  • Retinal pigment epithelial cells can be distinguished by their morphology and pigment, and can be easily excised by those skilled in the art.
  • a step (purification step) for increasing the purity of the retinal progenitor cells or neural retinal progenitor cells may be performed as described later. Further, maintenance/expansion culture of the dispersed retinal cell population (or nervous system cell population) may be performed.
  • the medium is not particularly limited as long as it is a medium (DMEM medium, etc.) in which retinal cells (or neural cells) can survive and proliferate. Since a freeze-thawed retinal cell population can be used as starting cells for the production method of the present invention, it is also possible to cryopreserve the dispersed retinal cell population.
  • the cryopreservation solution is not particularly limited, and commercially available cryopreservation solutions can be used.
  • the ratio (purity) of retinal progenitor cells to the dispersed retinal cell population preferably may carry out a step (purification step) to increase the proportion (purity) of neural retinal progenitor cells.
  • a step purification step
  • manipulations such as cell sorting using specific markers expressed in retinal progenitor cells and/or neural retinal progenitor cells may be performed.
  • Cell sorting can be performed using well-known techniques such as FACS and MACS.
  • the step of increasing the proportion of retinal progenitor cells contained in the dispersed retinal lineage cell population suppresses the production of retinal pigment epithelial progenitor cells and/or retinal pigment epithelial cells. Whether or not the generation of retinal pigment epithelial progenitor cells and/or retinal pigment epithelial cells has been suppressed can be determined by culturing the dispersed retinal cell population by the culture method described later, and then measuring the markers and morphology of the retinal pigment epithelial cells described above.
  • retinal pigment epithelial cells It may be determined based on properties and the like whether or not retinal pigment epithelial cells have been generated. Suppressing the production of retinal pigment epithelial progenitor cells and/or retinal pigment epithelial cells means that the ratio of retinal pigment epithelial cells to the total number of cells after the above culture is the same as the step of increasing the ratio of retinal progenitor cells. It suffices if it is suppressed compared to the case. If the ratio of retinal pigment epithelial cells is about the level described in paragraph 0175, it can be determined that the generation of retinal pigment epithelial progenitor cells and/or retinal pigment epithelial cells is suppressed.
  • Rx and Chx10 are well known as markers (positive markers) of retinal progenitor cells.
  • these genes are expressed in cells, it is necessary to devise methods such as using cells in which the gene is linked to a fluorescent protein by genetic recombination technology, or cells in which the gene is replaced with a fluorescent protein ( ex: Rx::Venus cells).
  • CD9 Genbank ID: NM_001769.4, NM_001330312.2
  • CD24 Genbank ID: NM_001291737.1, NM_001291738.1, NM_001291739.1 , NM_001359084.1, NM_013230.3
  • CD29 Genbank ID: NM_002211.4, NM_033668.2, NM_133376.2
  • CD39 Genbank ID: NM_001098175.2, NM_001164178.1, N M_001164179.2, NM_001164181.1, NM_001164182 .2, NM_001164183.2, NM_001312654.1, NM_001320916.1, NM_001776.6
  • CD47 Genbank ID: NM_001777.3, NM_198793.2
  • CD49b Genbank ID: NM_002203.
  • CD49c (Genbank ID: NM_002204 .4), CD49f (Genbank ID: NM_000210.4, NM_001079818.3, NM_001316306.2, NM_001365529.2, NM_001365530.2), CD57 (Genbank ID: NM_001367973.1, NM_0 18644.3, NM_054025.3), CD73 ( Genbank ID: NM_001204813.1, NM_002526.4), CD82 (Genbank ID: NM_001024844.2, NM_002231.4), CD90 (Genbank ID: NM_001311160.2, NM_001311162.2, NM_ 001372050.1, NM_006288.5), CD164 ( Genbank ID: NM_001142401.2, NM_001142402.2, NM_001142403.3, NM_001142404.2, NM_001346500.2, NM_006016.6), CD200 (Genbank ID: NM_00
  • Preferred cell surface markers include, for example, CD9, CD39, CD90 and CXCR4.
  • the cell population containing the retinal progenitor cells is contacted with a substance (e.g., antibody, peptide, etc.) that binds to one or more antigens selected from the group consisting of CD9, CD39, CD90 and CXCR4, and the positive fraction is
  • a method for increasing the proportion of retinal progenitor cells in a cell population comprising sorting may be performed prior to initiating culture in a medium containing a Wnt signaling pathway agonist as described above. The method can reduce RPE cell contamination in the manufacturing methods described herein.
  • negative markers for these cells that is, markers whose expression is not observed in these cells, SSEA1 (Genbank ID: NM_002033.3), CD66b (Genbank ID: NM_001816.4), CD69 (Genbank ID: NM_001781. 2) and CD84 (Genbank ID: NM_001184879.2, NM_001184881.2, NM_001184882.1, NM_001330742.2, NM_003874.4).
  • the cell population containing the retinal progenitor cells is a substance (e.g., antibody) that binds to one or more antigens selected from the group consisting of CD9, CD39, CD90 and CXCR4, preferably further SSEA1, CD66b, Contact with a substance (e.g., antibody) that binds to one or more antigens selected from the group consisting of CD69 and CD84, and fractionating the former marker-positive fraction and the latter marker-negative fraction, A method of increasing the proportion of retinal progenitor cells in a cell population may be performed prior to initiating culture in medium containing a Wnt signaling pathway agonist.
  • a substance e.g., antibody
  • the dispersed retinal cell population is brought into contact with a substance (e.g., antibody) that binds to one or more antigens selected from the group consisting of SSEA1, CD66b, CD69 and CD84, and a negative fraction of these markers is separated.
  • the extracting step is a step of obtaining a cell population in which the expression level of the antigen is below the reference value.
  • the reference value can be arbitrarily set by those skilled in the art. For example, by obtaining a cell population treated with a fluorescently labeled antibody against the above-described antigen having a fluorescence intensity equivalent to that obtained when the cell population is treated with a fluorescently labeled isotype control antibody, a negative fraction can be separated. can be taken.
  • the method for improving the proportion of retinal progenitor cells and/or neural retinal progenitor cells in a cell population using a substance (e.g., antibody) that binds to the above-described positive and negative markers is the production described herein. It is not limited to the method as one step of the method.
  • a method for improving the proportion of retinal progenitor cells and/or neural retinal progenitor cells using a cell surface marker can also be used, for example, as one step in a method for producing other retinal tissue.
  • retinal progenitor cells and/or neural retinal progenitor cells may account for, for example, 30% or more of the total number of cells, and 50% or more of the total number of cells. preferably 80% or more of the total number of cells, and even more preferably 90% or more of the total number of cells.
  • At least one marker selected from the group consisting of CD9, CD39, CD90 and CXCR4 is positive, and Rx and / or Chx10 positive cells (retinal progenitor cells or neural retinal progenitor cells) in the cell population in an amount of 50% or more, preferably 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more.
  • the cell population is preferably negative for one or more, preferably two or more, three or more, or all antigens selected from the group consisting of SSEA1, CD66b, CD69 and CD84.
  • the term “negative” as used herein means that the value is equal to or less than the reference value described above.
  • the step of increasing the percentage of retinal progenitor cells comprises the steps of: (1) culturing pluripotent stem cells in the presence of one or more selected from the group consisting of Shh signaling pathway agonists, ATP and A2A receptor agonists to produce cell aggregates; (2) a step of inducing differentiation of cell aggregates into retinal progenitor cells; (3) A step of dispersing the cell aggregates and contacting them with a substance (eg, antibody) that binds to CD39.
  • a substance eg, antibody
  • a method for producing a retinal tissue according to the present invention includes adherent culture or suspension culture of a dispersed retinal cell population in a medium containing a Wnt signaling pathway agent. By any culture method, it is possible to regenerate an epithelial structure (multilayered structure) from the dispersed retinal cell population. Adherent culture is preferred for producing a sheet-like retinal tissue having an epithelial structure (or multilayer structure).
  • the production method according to the present invention can also be carried out using a dispersed nervous system cell population as starting cells. The case where the dispersed retinal cell population is used as the starting cells will be described below, but the same applies to the case where the dispersed nervous system cell population is used as the starting cells unless otherwise specified.
  • the medium used for culturing the dispersed retinal cell population is not particularly limited as long as the retinal cells can survive and proliferate.
  • the medium used to culture the dispersed retinal cell population includes a continuous epithelial tissue maintenance medium.
  • a neurobasal medium eg, Thermo Fisher Scientific, 21103049
  • a B27 supplement eg, Thermo Fisher Scientific, 12587010
  • a continuous epithelial tissue maintenance medium can be used as a continuous epithelial tissue maintenance medium.
  • the Wnt signaling pathway agent contained in the medium is not particularly limited as long as it can enhance signal transduction mediated by Wnt.
  • Specific Wnt signaling pathway agents include, for example, GSK3 ⁇ inhibitors (e.g., 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO), CHIR99021, Kenpaullone, Wnt proteins such as Wnt2b and Wnt3a, and partial peptides thereof.
  • the Wnt signaling pathway agonist is preferably selected from the group consisting of CHIR99021, BIO, Wnt2b and Wnt3a. 1 or more substances, 2 or more substances, or 3 or more substances that act on the Wnt signaling pathway.
  • Epithelial structures (or multilayer structures) with a surface/basement membrane polarity can be remodeled Wnt signaling pathway agonists can also inhibit rosette-like structure formation.
  • the concentration of the Wnt signaling pathway active substance may be any concentration that can induce the desired formation of cell aggregates (for example, reformation of epithelial structure (or multilayer structure)).
  • the concentration of the Wnt signaling pathway agonist for example when using CHIR99021, may be from 0.01 ⁇ M to 100 ⁇ M, preferably from 0.1 ⁇ M to 10 ⁇ M, more preferably from 1 ⁇ M to 10 ⁇ M.
  • the concentrations may be sufficient as long as they exhibit the same level of Wnt signal activating action as CHIR99021 at the concentrations described above.
  • a person skilled in the art can measure the Wnt signal activation action by a method such as confirmation of ⁇ -catenin expression.
  • the timing of adding the Wnt signaling pathway active substance is not particularly limited, but it is preferable to add it as soon as possible after the start of suspension culture or adherent culture for re-sheeting.
  • the number of days of culture in the medium containing the Wnt signaling pathway agent is not particularly limited as long as the effect of reforming the epithelial structure (or multi-layered structure) having the polarity of the apical surface/basement membrane is observed, for example, 1 day. ⁇ 14 days.
  • the medium further contains one or more substances selected from the group consisting of ROCK inhibitors, SHH (Sonic Hedgehog) signaling pathway agents and fibroblast growth factor (FGF) signaling pathway agents.
  • ROCK inhibitors SHH (Sonic Hedgehog) signaling pathway agents
  • FGF fibroblast growth factor
  • the ROCK inhibitor is not particularly limited as long as it can suppress the function of Rho kinase (ROCK).
  • ROCK Rho kinase
  • ROCK inhibitors RNA interference-inducing nucleic acids
  • ROCK inhibitors since other low-molecular-weight compounds are known as ROCK inhibitors, such compounds or derivatives thereof can also be used in the present invention (e.g., US Patent Application Publication Nos. 20050209261, 20050192304, No. 20040014755, No. 20040002508, No. 20040002507, No. 20030125344, No. 20030087919, and International Publication Nos.
  • ROCK inhibitors preferably include one or more substances selected from the group consisting of Y-27632, Fasudil (HA1077), H-1152.
  • a person skilled in the art can appropriately set the concentration of the ROCK inhibitor according to the experimental conditions. In one embodiment, any concentration may be used as long as it is capable of promoting reaggregation of dispersed retinal progenitor cell populations.
  • Y-27632 when used, it may be 0.1 ⁇ M to 1 mM, preferably 1 ⁇ M to 100 ⁇ M, more preferably 5 ⁇ M to 20 ⁇ M.
  • a ROCK inhibitor other than Y-27632 it may be used at a concentration that exhibits the same level of ROCK inhibitory action as Y-27632 at the concentration described above.
  • a person skilled in the art can measure the ROCK inhibitory action by a method such as expression analysis of phosphorylation of MLC2.
  • SHH Sonic Hedgehog signaling pathway agonist
  • SHH signaling pathway agonists include proteins belonging to the Hedgehog family (eg, Shh and Ihh), SHH receptors, Shh receptor agonists, PMA (Purmorphamine; 9-cyclohexyl-N-[4-(4-morpholinyl ) Phenyl]-2-(1-nagtalenyloxy)-9H-purin-6-amine), or SAG (Smoothened Agonist; N-methyl-N'-(3-pyridinylbenzyl)-N'-( 3-chlorobenzo[b]thiophene-2-carbonyl)-1,4-diaminocyclohexane) and the like.
  • the Shh signaling pathway agonist is preferably one or more substances selected from the group consisting of Shh (Genbank accession numbers: NM_000193, NP_000184), SAG or PMA.
  • the concentration of the SHH signaling pathway active substance can be within a range where the effect of increasing the size of cell aggregates is observed.
  • SAG is usually used at a concentration of 1-2000 nM, preferably 10-700 nM.
  • PMA is usually used at a concentration of 0.002-20 ⁇ M, preferably 0.02-2 ⁇ M.
  • SHH is usually used at 4-500 ng/mL, preferably 10-200 ng/mL.
  • any concentration may be used as long as it exhibits an SHH signal activating action similar to that of SAG at the concentration described above.
  • SHH signal activating action can be measured by those skilled in the art, for example, by methods such as expression analysis of downstream signals (SMO and GLI).
  • the FGF signaling pathway agent is not particularly limited as long as it is a substance capable of enhancing signal transduction mediated by FGF.
  • FGF signaling pathway agonists specifically include fibroblast growth factors (eg, bFGF, FGF4, FGF8 and FGF9).
  • the FGF signaling pathway agonist is preferably one or more fibroblast growth factors selected from the group consisting of FGF2, FGF4 and FGF8.
  • the concentration of the FGF signaling pathway active substance may be within a range where the effect of suppressing the induction of differentiation into RPE cells is observed.
  • FGF2 4 or 8
  • it is about 4 to 500 ng/mL, preferably about 10 to 200 ng/mL, more preferably about 25 to 100 ng/mL.
  • any concentration may be used as long as it exhibits an FGF signal activating effect similar to that of FGF8 or the like at the concentrations described above.
  • the FGF signal activation action can be measured by those skilled in the art, for example, by methods such as expression analysis of downstream signals (Akt, MEK).
  • the timing of adding the ROCK inhibitor, the SHH (Sonic Hedgehog) signaling pathway agent and/or the FGF signaling pathway agent is not particularly limited. Culturing in a medium containing a signaling pathway agonist and/or an FGF signaling pathway agonist is preferred. These substances are preferably added to the medium at the same time, and more preferably added to the medium at the same time as the Wnt signaling pathway agent. In one embodiment, dispersed retinal cells may be cultured in a medium containing these substances for 1 to 14 days.
  • Suspension culture is to culture cells in a non-adhesive state to a culture vessel, and is not particularly limited, but is artificially treated for the purpose of improving adhesion to cells (for example, coating with extracellular matrix etc. treatment) untreated culture vessel, or treatment to artificially suppress adhesion (e.g., polyhydroxyethyl methacrylate (poly-HEMA), nonionic surfactant polyol (Pluronic F-127, etc.), or phospholipid-like It can be carried out using a culture vessel coated with a structure (for example, a water-soluble polymer (Lipidure) having 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine as a structural unit).
  • a structure for example, a water-soluble polymer (Lipidure) having 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine as a structural unit.
  • Floating culture for example, using dispersed retinal cells as starting cells, SFEB (Serum-free floating culture of embryoid bodies-like aggregates) method (WO2005/12390) or SFEBq method (WO2009/148170). can be done.
  • SFEB Spherum-free floating culture of embryoid bodies-like aggregates
  • Adhesive culture is to culture cells in a state of adhesion to a culture vessel, and is not particularly limited, but is carried out using a culture vessel or the like that has been artificially treated for the purpose of improving adhesion to cells. be able to.
  • Adherent culture is preferably performed using a culture vessel or the like coated with an extracellular matrix and/or a temperature-sensitive polymer.
  • a method for producing a retinal tissue includes the step of exposing a culture vessel coated with a temperature-sensitive polymer to a temperature at which the properties of the temperature-sensitive polymer change, thereby peeling off the sheet-like retinal tissue from the culture vessel. .
  • a sheet-like retinal tissue which will be described later, can be produced by adherent culture on a culture vessel coated with an extracellular matrix.
  • the cells By culturing in the presence of extracellular matrix, the cells can recognize the basement membrane side, so the apical surface is easily formed, and the cells are oriented approximately perpendicular to the layer direction, resulting in a better layer.
  • a structured retinal tissue is obtained.
  • a culture vessel or the like coated with a temperature-sensitive polymer it is possible to easily peel off the formed retinal tissue having an epithelial structure (or multi-layered structure) from the culture vessel or the like simply by changing the temperature, eliminating the need for enzymatic treatment. Therefore, a strong sheet-like retinal tissue can be recovered without weakening the intercellular bonds due to the enzymatic treatment.
  • a culture vessel or the like coated with an extracellular matrix and/or a temperature-sensitive polymer particularly both an extracellular matrix and a temperature-sensitive polymer.
  • the culture surface of the culture vessel is coated with the temperature-sensitive polymer.
  • the upper surface of the polymer is coated with the extracellular matrix.
  • the culture surface refers to the surface of the culture vessel to which cells adhere
  • the top surface of the polymer refers to the surface opposite to the surface in contact with the culture surface of the polymer coating.
  • the extracellular matrix means a biopolymer that constitutes the space outside the cell, and includes cell adhesive proteins such as fibronectin, vitronectin and laminin, fibrous proteins such as collagen and elastin, fragments of these proteins, hyaluronic acid. , glucosaminoglycans or proteoglycans such as chondroitin sulfate, matrigel, and the like.
  • the extracellular matrix is preferably one or more substances selected from the group consisting of collagen, laminin, fibronectin, matrigel, vitronectin and fragments of these proteins.
  • Laminin fragments include commercially available products such as iMatrix-511, iMatrix-411 and iMatrix-221.
  • Matrigel is a basement membrane preparation derived from Engelbreth Holm Swarn (EHS) mouse sarcoma. Matrigel is disclosed, for example, in US Patent No. 4829000 or can be purchased commercially. The main components of Matrigel are laminin, type IV collagen, heparan sulfate proteoglycans and entactin.
  • EHS Engelbreth Holm Swarn
  • a temperature-sensitive polymer is a polymer whose properties change with changes in temperature. That is, it has a Lower Critical Solution temperature (LCST) in water, and above a certain temperature, the hydrophobic bonds within or between molecules become stronger and polymer chains aggregate, and conversely , show a phase transition behavior in which the polymer chains are hydrated by binding water molecules at low temperatures.
  • LCST Lower Critical Solution temperature
  • the surface of the equipment maintains a hydrophobic state
  • a temperature lower than the culture temperature such as about 20 to 30 ° C.
  • the surface of the equipment changes to hydrophilic
  • Examples include temperature-sensitive polymers from which cultured cells are easily detached.
  • a temperature-sensitive polymer for example, poly-N-isopropylacrylamide (PIPAAm) (LCST is 32° C.) is preferably used.
  • PIPAAm poly-N-isopropylacrylamide
  • Cell culture is usually carried out at about 37°C, and considering damage to cells due to low temperature, a temperature-sensitive polymer having an LCST in the range of about 20°C to 35°C is preferred.
  • a temperature-responsive cell culture device for cell sheet collection CellSeed: UpCell (registered trademark) having a temperature-sensitive polymer immobilized on its surface is also available.
  • the culture temperature is not particularly limited, but is about 30 to 40° C., preferably about 37° C., culture is performed in an atmosphere of air containing CO 2 , and the CO 2 concentration is preferably about 2 to 37° C. 5%.
  • a Wnt signaling pathway agonist is required for the formation of a layered structure in sheet-like retinal tissue, and in particular for the formation of the apical/basal plane (polarity of Apical/Basal).
  • the concentration of the Wnt signaling pathway active substance may be any concentration that can induce a sheet-like retinal tissue having a layered structure and an apical surface.
  • the concentration of the Wnt signaling pathway agonist for example when using CHIR99021, may be from 0.01 ⁇ M to 100 ⁇ M, preferably from 0.1 ⁇ M to 10 ⁇ M, more preferably from 1 ⁇ M to 10 ⁇ M.
  • the concentrations may be sufficient as long as they exhibit the same level of Wnt signal activating action as CHIR99021 at the concentrations described above.
  • Whether or not a layer structure is formed can be easily determined by those skilled in the art, for example, by observing with a microscope or measuring the thickness using an apparatus such as OCT. Whether or not the apical surface is formed can be confirmed by staining with, for example, anti-Zo-1 antibody, anti-Ezrin antibody, or anti-atypical-PKC antibody.
  • the timing of adding the Wnt signaling pathway active substance is not particularly limited, but it is preferable to add it as early as possible after the start of adherent culture. As one aspect, it is preferable to culture in a medium containing a Wnt signaling pathway agent from the start of culture.
  • the number of days of culture in the medium containing the Wnt signaling pathway agent is not particularly limited as long as the effect of reforming the multilayered structure (or multilayered structure) having the polarity of the apical surface/basal membrane is observed, for example, 1 day. to 15 days, preferably 1 to 9 days.
  • Culture may be continued in a medium excluding Wnt signaling pathway active substances. By continuing the culture, the layer structure becomes thicker and differentiation of retinal cells progresses.
  • the culture period is not particularly limited, and may be a period until the disseminated retinal cell population proliferates and at least an epithelial structure (or multilayer structure) is formed. Culture may be performed until retinal tissue is produced. From the viewpoint of forming an epithelial structure (or multilayer structure), it is desirable to culture for at least 7 days.
  • the culture period may be, for example, 7 days to 60 days or less, 40 days or less, 30 days or less, 20 days or less, or 16 days or less (eg, 16 days).
  • the culture may be continued in order to proliferate, differentiate or mature the cells.
  • the medium used for further culturing may or may not contain Wnt signaling pathway agonists, ROCK inhibitors, SHH (sonic hedgehog) signaling pathway agonists and/or integrin signaling pathway agonists.
  • multilayered structure refers to a structure in which two or more cell layers in which cells are aligned in the same direction are superimposed in a tissue having polarities on the basement membrane side and the apical side (i.e., having an epithelial structure). It is a structure in which the tangential directions of the surfaces of the layers are approximately parallel to each other.
  • the multilayer structure preferably has polarities of the basal plane and the apical plane, and in one aspect, the retinal tissue having the basement membrane and the multilayer structure may be a sheet-like retinal tissue, and includes the retinal tissue having the multilayer structure.
  • Cell aggregates may be sheet-like cell aggregates.
  • the cell layer may be a neural retinal progenitor cell layer, a ganglion cell layer, or a photoreceptor layer.
  • the direction of the cells may be approximately perpendicular to the layer direction.
  • the "orientation of the cell” refers to the orientation of the shape of the nucleus and the orientation of the cell body extending toward the basement membrane side and the apical side.
  • substantially perpendicular to the layer direction refers to a direction orthogonal to the direction in which cells are arranged in contact with each other in a layer of a multilayer structure (that is, the tangential direction of the surface of the layer). Perpendicular or longitudinal direction to
  • One aspect of the present invention may further include a step of cutting out a retinal tissue (especially a sheet-like retinal tissue) having an epithelial structure (or multilayer structure) obtained by suspension culture or adherent culture into a size necessary for transplantation. .
  • a retinal tissue especially a sheet-like retinal tissue
  • epithelial structure or multilayer structure
  • it can be cut out using tweezers, a knife, scissors, or the like.
  • One aspect of the present invention is a sheet-like retinal (neural retina) tissue having an epithelial structure.
  • One aspect of the sheet-like retinal tissue consists of a retinal cell layer having a multilayer structure, the multilayer structure having polarities of the basal plane and the apical plane, and the retinal cell layer having the multilayer structure being retinal progenitor cells,
  • the retinal cell layer contains one or more types of cells selected from the group consisting of photoreceptor precursor cells and photoreceptor cells, and the orientation of the cells is approximately perpendicular to the layer direction.
  • the term “sheet-like” refers to a monolayer or multilayer structure composed of single or multiple cells having biological bonds in at least two-dimensional directions.
  • One advantage of the present invention is that sheet-like retinal tissue of any size can be produced depending on the cultureware used. That is, it is possible to manufacture a sheet-like retinal tissue of a size that could not be manufactured so far, and when a disease spreads over a wide area, it becomes possible to treat by transplanting a single sheet.
  • the long axis (also referred to as diameter) of the sheet-like retinal tissue according to the present invention is, for example, 2 mm or more, 4 mm or more, 5 mm or more, 7.5 mm or more, or 10 mm or more.
  • the short diameter of the sheet-like retinal tissue according to the present invention is, for example, 2 mm or more, 3 mm or more, 4 mm or more, or 5 mm or more.
  • the major axis may be 10 cm or less, 5 cm or less, 4 cm or less, 3 cm or less, 2 cm or less, or 1 cm or less.
  • the sheet-like retinal tissue according to the present invention may have a height of, for example, 50 ⁇ m to 1500 ⁇ m, preferably 200 ⁇ m to 700 ⁇ m.
  • the method for measuring the major axis, minor axis, and height of the sheet-like retinal tissue is not particularly limited, and may be measured, for example, from images captured under a microscope.
  • a front image taken with the apical surface facing the objective lens side, and a lateral image taken with the cut surface tilted so that it is vertical when viewed from the objective lens can be used as a real image. It can be imaged with a microscope and measured from the captured image.
  • the major axis means the longest line segment and its length among the line segments connecting two end points on the sheet cross section in the front image.
  • the short axis means the longest line segment and its length among the line segments connecting two end points on the sheet cross section and perpendicular to the long axis in the front image.
  • the height means the longest line segment and its length among the line segments orthogonal to the sheet cross section and having endpoints at the intersection with the sheet cross section and the vertex of the retinal sheet.
  • the basal plane and apical plane are as described in the definition above. "The multilayer structure has basal and apical surface polarity" means that one side of the multilayer structure has a basal surface and the other has an apical surface. A basement membrane may be present on the basal surface.
  • the orientation of the cells is approximately perpendicular to the layer direction
  • the nearly vertical direction means that the acute angle between the layer direction and the long axis of the cell is about 75° (or 80°) or more and 90° or less.
  • about 50% or more, preferably 60% or more, 70% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more of the cells present in each layer are approximately perpendicular to the layer direction If it is oriented in the direction, it is determined that "the orientation of the cells is approximately perpendicular to the layer direction.”
  • the sheet-like retinal tissue preferably does not contain RPE cells.
  • the ratio of the number of RPE cells to the total number of cells in the sheet-shaped retinal tissue is 10% or less, preferably 9% or less, 8% or less, 7% or less, 6% or less, 5% or less, 4% or less, 3% or less, 2% or less, or 1% or less.
  • the ratio of the number of RPE cells to the total number of cells in the sheet-like retinal tissue can be measured using flow cytometry (FACS) or the like, for example, the ratio of cells expressing the RPE cell marker described above.
  • the ratio of the area of the RPE cells to the total area of the sheet-like retinal tissue is 10% or less, preferably 9% or less, 8% or less, 7% or less, 6% or less, 5% or less, 4% or less. , 3% or less, 2% or less, or 1% or less. Since the RPE cells are black, the ratio of the area of the RPE cells to the total area of the sheet-like retinal tissue can be calculated from the ratio of the area showing black under a microscope. Cells expressing RPE cell markers can also be detected by PCR or the like. The method for reducing the ratio of RPE cells in the sheet-like retinal (neural retina) tissue is as described above.
  • a sheet-like retinal tissue consisting of a retinal cell layer having a multi-layered structure according to one embodiment, (1) the retinal cell layer having a multi-layered structure has polarities of the basal plane and the apical plane; (2) the retinal cell layer having a multi-layered structure contains one or more cells selected from the group consisting of retinal progenitor cells, photoreceptor progenitor cells and photoreceptor cells; (3) in each layer of the retinal cell layer, the orientation of the cells is approximately perpendicular to the layer direction, and (4) The diameter is 8 mm or more.
  • the retinal cell layer having a multi-layered structure may further include sheet-like retinal pigment epithelial cells bonded to the retinal cell layer, wherein the retinal cell layer and the sheet-like retina The tangential direction of each surface of the pigment epithelial cells is approximately parallel, the apical surface of the retinal cell layer faces the apical surface of the sheet-like retinal pigment epithelial cell, and the retinal cell layer and the sheet-like retinal pigment epithelial cells are joined together by an adhesion factor existing between them (composite sheet).
  • Sheet-like neural retina is also called neural retina sheet or NR sheet
  • sheet-like retinal pigment epithelial cells are also called retinal pigment epithelial cell sheet or RPE cell sheet (RPE sheet).
  • RPE sheet retinal pigment epithelial cell sheet
  • Another embodiment of the present invention includes a composite (composite sheet) in which dispersed retinal pigment epithelial cells are attached to the apical surface of a sheet-like retinal cell layer (sheet-like neural retina) by an adhesion factor.
  • the tangential directions of the neural retina sheet and the retinal pigment epithelial cell sheet are approximately parallel to each other.
  • the tangential directions are approximately parallel means that the tangential directions of the opposing surfaces of the neural retina and the retinal pigment epithelial cell sheet are parallel.
  • the apical surface of the neural retina faces the apical surface of the retinal pigment epithelial cells. That is, the apical surface of the neural retina and the apical surface of the retinal pigment epithelial cells are present in close proximity.
  • a composite of neural retina and RPE cells joins a sheet-like retinal cell layer (sheet-like neural retina) with an RPE cell sheet or dispersed RPE cells in the presence of an adhesion factor, as described later.
  • You can prepare by letting A sheet-like retinal cell layer (sheet-like neural retina) can be produced by the above-described method for producing a cell aggregate containing a retinal tissue having an epithelial structure (or a multilayer structure).
  • the RPE cell sheet can be produced by the method for producing a retinal pigment epithelial cell sheet described below.
  • Retinal pigment epithelial (RPE) cells are derived from pluripotent stem cells and can be specifically obtained by inducing differentiation of pluripotent stem cells. Methods for producing retinal pigment epithelial cells are described in WO2005/070011, WO2006/080952, WO201 1/06 3005, WO2012/173207, WO2015/053375, WO2015/053376, WO2015/068505, WO2017/ 043605, stem cells Reports, 2(2), 205-218 (2014) and Cell Stem Cell, 10(6), 771-785 (2012).
  • RPE retinal pigment epithelium
  • Retinal pigment epithelial cells may be produced as cell sheets or spherical cell aggregates.
  • RPE cell sheets can be prepared by, for example, cutting open the cell aggregates using tweezers, a knife, scissors, or the like.
  • pluripotent stem cells are treated with a TGF ⁇ family signaling pathway inhibitor and sonic hedge in the absence of feeder cells 1) one day before differentiation induction Treat with a hog signaling pathway agonist, and 2) culture under conditions not treated with a Sonic hedgehog signaling pathway agonist at the initiation of differentiation induction.
  • steps (B) and (C) described above are performed.
  • the step (E) described above may be performed.
  • cell aggregates of RPE cells in the form of spheres are obtained.
  • the cell aggregates may be dispersed to form a cell suspension, or an RPE cell sheet may be prepared by cutting open the cell aggregates using tweezers, a knife, scissors, or the like.
  • An RPE cell sheet can also be prepared by culturing the dispersed cell suspension in an adherent culture.
  • Dispersed RPE cells can also be obtained by dispersing RPE cell sheets or aggregates of RPE cells.
  • the retinal pigment epithelial cell sheet may be further cultured until it has a polygonal or cobblestone-like cell morphology before being brought into contact with neural retinal cell aggregates.
  • the medium in this case is not particularly limited, but the cells can be replaced with a maintenance medium for retinal pigment epithelial cells (hereinafter sometimes referred to as RPE maintenance medium) and cultured further.
  • RPE maintenance medium a maintenance medium for retinal pigment epithelial cells
  • melanin-pigmented cell clusters and cell clusters having polygonal flattened morphology adhering to the basement membrane can be observed more clearly.
  • Cultivation in the RPE maintenance medium is not limited as long as colonies that proliferate while maintaining the properties of retinal pigment epithelial cells are formed. Example: about 5 to 20 days).
  • a person skilled in the art can easily set the culture period while confirming the morphology.
  • Maintenance media for retinal pigment epithelial cells are described, for example, in IOVS, March 2004, Vol. 45, No. 3, Masatoshi Haruta et al., IOVS, November 2011, Vol. 52, No. 12, Okamoto et al., CellScience 122 (17), Fumitaka Osakadar et al., ebruary 2008, Vol. 49, No. 2, those described in Gamm et al. can be used.
  • the major diameter of the retinal pigment epithelial cell sheet may be the same as the major diameter of the sheet-like retinal tissue (neural retinal sheet).
  • the long diameter of the retinal pigment epithelial cell sheet may range, for example, from 3 mm to 50 mm, 5 mm to 30 mm, 10 mm to 20 mm, and the like.
  • the short diameter of the retinal pigment epithelial cell sheet may be the same as the short diameter of the sheet-like retinal tissue (neural retinal sheet).
  • the short diameter of the retinal pigment epithelial cell sheet may range, for example, from 2 mm to 40 mm, from 5 mm to 30 mm, from 10 mm to 20 mm.
  • the degree of melanin pigmentation in the retinal pigment epithelial cell sheet is not particularly limited.
  • the degree of melanin pigmentation in the retinal pigment epithelial cells contained in the retinal pigment epithelial cell sheet is preferably the same among the cells.
  • the average melanin content of the retinal pigment epithelial cell sheet is less than 20 pg/cell, less than 15 pg/cell, less than 10 pg/cell, less than 8 pg/cell, less than 7 pg/cell, less than 6 pg/cell, less than 5 pg/cell. , less than 4 pg/cell, less than 3 pg/cell, less than 2 pg/cell, less than 1 pg/cell.
  • the average melanin content of the retinal pigment epithelial cell sheet may be 0.1 pg/cell or more, 0.5 pg/cell or more, 1 pg/cell or more, 2 pg/cell or more, or 5 pg/cell or more.
  • the melanin content in the retinal pigment epithelial cell sheet can be measured, for example, using a cell extract extracted using NaOH or the like after dispersing the retinal pigment epithelial cell sheet, using a spectrophotometer or the like. can.
  • the average melanin content can be obtained by dividing the melanin content by the total number of cells contained in the retinal pigment epithelial cell sheet.
  • the above-mentioned composite can be produced by joining the neural retina sheet and the dispersed RPE cells or RPE cell sheet.
  • a composite sheet obtained by bonding a neural retina sheet and an RPE cell sheet is preferred.
  • the neural retina sheet and RPE cell sheet described above can be easily removed from the cultureware by using tweezers, a knife, scissors, or the like. Both of the removed sheets may be transferred to a new container (such as a culture device), or one may be left in the culture device and the other may be transferred to the culture device.
  • the size of the sheet-like tissue to be joined can be uniformed by using the cultureware of the same size.
  • Adhesion factor means a substance that has the effect of adhering cells to each other, and is not particularly limited, but examples thereof include the above-mentioned extracellular matrix and artificial hydrogel.
  • Adhesion factors do not need to be isolated single substances, and include preparations from organisms and cells such as matrigel, matrix between photoreceptors, and serum.
  • Matrigel is a basement membrane preparation from Engelbreth Holm Swarn (EHS) murine sarcoma. Matrigel is disclosed, for example, in US Patent No. 4829000 or can be purchased commercially.
  • the main components of Matrigel are laminin, type IV collagen, heparan sulfate proteoglycans and entactin.
  • the interphotoreceptor matrix is a general term for extracellular matrices present between retinal cells such as photoreceptors in the living retina, and includes, for example, hyaluronic acid.
  • the matrix between photoreceptors can be collected from the living retina by a person skilled in the art, for example, by placing the retina in distilled water, swelling it, and separating it, and it can also be purchased commercially.
  • the adhesion factor is preferably extracellular matrix or hydrogel.
  • the extracellular matrix is preferably one or more extracellular matrices selected from the group consisting of hyaluronic acid, fibrin, laminin, type IV collagen, heparan sulfate proteoglycan, and entactin.
  • the hydrogel is preferably one or more hydrogels selected from the group consisting of gelatin, fibrin, collagen, pectin, hyaluronic acid and alginic acid. There are substances classified into both extracellular matrices and hydrogels, but in the present specification, they are treated as hydrogels when used as gel-like adhesion factors.
  • Commercially available extracellular matrices include Corning® matrigel basement membrane matrix, iMatrix511, and the like.
  • the adhesion factor may be one or more substances selected from gelatin, fibrin, fibronectin, hyaluronic acid, laminin, type IV collagen, heparan sulfate proteoglycan and entactin, and gelatin or fibrin is particularly preferred.
  • Fibrin gel is gelatinous fibrin obtained by reacting a fibrinogen solution and a thrombin solution.
  • the commercially available Volheal® Tissue Adhesive can also be used.
  • a fibrinogen solution and a thrombin solution can be reacted by contacting or mixing them.
  • “Gelatin” is water-insoluble collagen that has been solubilized by, for example, acid or alkali pretreatment and thermal hydrolysis. It is also possible to obtain commercially available gelatin. Co., Ltd., pork skin alkali-processed gelatin, heat-processed gelatin, low jelly strength). Alkali-processed (lime-processed) gelatin (B-type gelatin) is preferred, and heat-processed gelatin is preferred.
  • Hydrogel undergoes a phase change from gel to sol and from sol to gel by heating or cooling.
  • a hydrogel turns into a gel (jelly) by cooling and losing fluidity, and turns into a sol (aqueous solution) by heating and gaining fluidity.
  • the "melting point” means the temperature at which a substance becomes sol under constant pressure
  • the "freezing point” means the temperature at which gelation occurs under constant pressure.
  • the hydrogel is preferably biodegradable.
  • a hydrogel eg, gelatin
  • the hydrogel herein may have a melting point of 20° C. to 40° C. (eg, 20° C. to 35° C., 25° C.
  • the melting point of a gel is a measure of network strength
  • the melting point of hydrogels eg, gelatin
  • hydrogels increases with increasing concentration and molecular weight of the hydrogel.
  • increasing the solid content with sugars tends to raise the melting point and freezing point.
  • the method for measuring the melting point of hydrogel is not particularly limited, and it can be measured, for example, by the method specified in JIS K6503.
  • the strength of the hydrogel should be such that the hydrogel does not collapse during the operation for transplantation.
  • the “jelly strength” of a hydrogel refers to the mechanical strength of the body forming the gel. It is usually expressed as the force required to deform a gel of a certain shape or the force required to break the gel (unit: g, dyne(s)/cm 2 or g/cm 2 ), and is mainly a measure of gel hardness. is.
  • One dyne (s) is defined as a force that, when acting on an object with a mass of 1 gram (g), gives an acceleration of 1 centimeter per second per second (cm/s 2 ) in that direction.
  • the jelly strength of gelatin can be measured by the method defined in JIS K6503.
  • the jelly strength of the hydrogel (eg, gelatin) gel may be 50 g or more, 100 g or more, 200 g or more, 500 g or more, 1000 g or more, 1200 g or more, 1300 g or more, 1400 g or more, or 1500 g or more.
  • the jelly strength of the hydrogel (gelatin) may be 3000 g or less, 2500 g or less, or 2000 g or less.
  • the concentration of the adhesion factor varies depending on the size of the neural retinal sheet or retinal pigment epithelial cell sheet and the number of retinal pigment epithelial cells. It is easily configurable.
  • Matrigel is preferably added at a concentration obtained by diluting a ready-made product (Corning) by 200 to 10,000 times, and iMatrix511 is preferably added at a concentration of 0.1 to 5 ⁇ g/mL.
  • a method for adhering a neural retinal sheet and a retinal pigment epithelial cell or a retinal pigment epithelial cell sheet in a medium containing an adhesion factor (extracellular matrix) Cultivation may be performed.
  • the medium to be used is not particularly limited, but includes, for example, medium used for culturing retinal pigment epithelial cells or neural retina (eg, DMEM/F12 medium, Neurobasal medium, mixed medium thereof, RPE maintenance medium, etc.).
  • culture for adhesion may be performed in the presence of other components such as growth factors such as EGF along with the extracellular matrix.
  • the medium may be continuously cultured in the medium containing the adhesion factor, or the medium containing the adhesion factor. After culturing for a certain period of time (eg, 1 to 10 days), the medium may be replaced with a medium containing no adhesion factor to continue culturing.
  • the neural retinal sheet, the retinal pigment epithelial cells, or the retinal pigment epithelial cell sheet may be coated with an adhesion factor before culturing for adhesion of the neural retinal sheet and the retinal pigment epithelial cells or the retinal pigment epithelial cell sheet.
  • the neural retinal sheet, retinal pigment epithelial cells, or retinal pigment epithelial cell sheet may be cultured in the medium containing the adhesion factor.
  • a person skilled in the art can appropriately set the culture time, but the culture should be about 10 minutes to 5 hours (eg, 10 minutes to 60 minutes). After culturing, the cells may be washed with a medium such as PBS.
  • the adhesion factor, hydrogel or matrix gel is preferably fibrin gel.
  • Fibrin gel is gelatinous fibrin obtained by reacting a fibrinogen solution and a thrombin solution.
  • a substance that forms a gel upon reaction is referred to as a matrix precursor, and for example, thrombin and fibrinogen that form a fibrin gel upon reaction are examples of matrix precursors.
  • the fibrinogen solution can be prepared by dissolving fibrinogen powder or the like in a solution capable of dissolving fibrinogen containing aprotinin, and the concentration thereof is not particularly limited. mL (eg, 160 mg/mL).
  • the blood coagulation factor VIII activity contained in 1 mL of normal human plasma may be 37.5 units/mL to 225 units/mL (eg, 75 units/mL).
  • the thrombin solution can be prepared by dissolving thrombin powder or the like in a thrombin solution containing calcium chloride hydrate, and the concentration is not particularly limited, but is, for example, 125 units/mL to 750 units/mL (eg, 75 units). /mL).
  • the fibrinogen solution and the thrombin solution By contacting or mixing the fibrinogen solution and the thrombin solution, the two can be reacted.
  • the activity ratio of the fibrinogen solution and the thrombin solution is 1:1 to 1:9, preferably 1:3 to 1:1. A range of 4 is preferably used.
  • fibrin gel produced by reacting fibrinogen and thrombin adheres the neural retinal sheet and the retinal pigment epithelial cells or the retinal pigment epithelial cell sheet.
  • one tissue contacted with a fibrinogen solution
  • another one tissue may be brought into contact with each other to react with fibrinogen and thrombin to form a gel.
  • the contact with the solution means that at least the adhesive surface of the tissue (the surface facing the other tissue when the fibrin gel is attached to the other tissue) is exposed to the fibrinogen solution or thrombin solution, and the solution is applied to the adhesive surface of the tissue. It refers to touching to the extent that it adheres.
  • the neural retina sheet when a neural retina sheet and a retinal pigment epithelial cell sheet are adhered, the neural retina sheet may be immersed in a fibrinogen solution, and the retinal pigment epithelial cell sheet may be immersed in a thrombin solution (the solutions are reversed). can be).
  • a fibrinogen solution and a thrombin solution are preferably used in a volume ratio of 3:1 to 1:3. Excess fibrinogen or thrombin attached to the tissue may be removed prior to adhesion. This operation allows the thickness of the fibrin gel to be adjusted.
  • the two In order to bond the neural retina sheet in contact with the fibrinogen solution and the retinal pigment epithelial cell sheet in contact with the thrombin solution, the two should be brought into contact.
  • contacting the tissue refers to bringing the surface to which the fibrinogen solution is attached and the surface to which the thrombin solution is attached into contact, that is, overlapping them.
  • the retinal pigment epithelial cell sheet and the neural retina are adhered so that the tangential directions of their respective surfaces are approximately parallel, and the apical surface of the neural retina and the apical surface of the retinal pigment epithelial cell sheet face each other. is preferred.
  • fibrinogen and thrombin may be allowed to react by contacting the above tissue with a fibrinogen solution and then adding a thrombin solution to the fibrinogen solution.
  • the above tissue is embedded in fibrin gel.
  • the production method of the present invention may further include a step of cutting out a composite having a size necessary for transplantation from the composite. Since two or more tissues are firmly adhered by the fibrin gel, when cutting out the graft from the composite, the tissue can be easily cut out to a desired size without peeling off the composite. Tweezers, a knife, scissors, or the like can be used for cutting out.
  • One aspect of the present invention includes a pharmaceutical composition containing a sheet-like retinal tissue.
  • the pharmaceutical composition preferably contains a pharmaceutically acceptable carrier in addition to the sheet-like retinal tissue of the present invention.
  • the pharmaceutical composition may be used to treat neuroretinal lineage cell or neuroretinal disorders or diseases based on neuroretinal damage.
  • neural retinal cells or neural retina include, for example, retinal degenerative diseases, macular degeneration, age-related macular degeneration, retinitis pigmentosa, glaucoma, corneal diseases, retinal detachment, central serous chorioretinopathy, Ophthalmic diseases such as cone dystrophy and cone-rod dystrophy can be mentioned.
  • Damaged states of the neural retina include, for example, degenerated and dead photoreceptor cells.
  • a physiological aqueous solvent can be used as a pharmaceutically acceptable carrier.
  • the pharmaceutical composition may contain preservatives, stabilizers, reducing agents, tonicity agents, etc., which are commonly used in medicines containing tissues or cells to be transplanted in transplantation medicine.
  • a therapeutic drug for diseases based on neural retinal disorders including the sheet-like retinal tissue obtained by the present invention.
  • a neuroretinal system comprising transplanting the sheet-like retinal tissue obtained by the present invention into a subject in need of transplantation (e.g., subretinal tissue in an eye suffering from an ophthalmic disease). Methods of treating cellular or neural retinal disorders or diseases based on neural retinal damage are included.
  • the sheet-like retinal tissue of the present invention can be used as a therapeutic agent for diseases based on neural retinal damage, or for replenishing the corresponding damaged site in the state of neural retinal damage.
  • the sheet-like retinal tissue of the present invention is transplanted into a patient having a disease based on neural retinal cells or neural retinal damage, or a patient with neural retinal damage, in need of transplantation, and the neural retinal cells or By replenishing the damaged neural retina, diseases based on neuroretinal lineage cell or neuroretinal damage, or neuroretinal damage conditions can be treated.
  • the transplantation method includes, for example, a method of transplanting a sheet-like retinal tissue under the retina of the injured site by incision of the eyeball or the like. Examples of the method of transplantation include a method of injecting using a thin tube and a method of transplanting by clamping with tweezers, and examples of the thin tube include injection needles and the like.
  • a sheet-like retinal tissue obtained by the present invention for use in treating disorders of retinal cells or retinal tissue, or diseases based on retinal tissue damage. Further, as one aspect of the present invention, there is provided use of the sheet-like retinal tissue obtained by the present invention in the production of a therapeutic agent for disorders of retinal cells or retinal tissue or diseases based on retinal tissue damage.
  • human ES and human iPS cell (human ES/iPS cell) maintenance culture operations were performed as follows. First, human ES/iPS cells that have become subconfluent (60% of the culture area is covered with cells) were washed with PBS, and then isolated using TrypLE Select (trade name, manufactured by Life Technologies). disperse into cells. Here, dispersing into single cells means dispersing into single cells, and the cell population dispersed into single cells includes single cells and 2 to 50 cells. may contain chunks of Then, the human ES cells dispersed into single cells were seeded on a plastic culture dish coated with Laminin511-E8, and in the presence of Y-27632 (ROCK inhibitor, 10 ⁇ M) in StemFit medium under feeder-free conditions.
  • Y-27632 Y-27632
  • the number of seeded human ES/iPS cells dispersed in the single cells is 1 well. 0.4-1.2 ⁇ 10 4 cells per cell.
  • the medium was changed to StemFit medium without Y-27632. Thereafter, the medium was replaced with StemFit medium containing no Y-27632 once every 1 to 2 days. Thereafter, the cells were cultured under feeder-free conditions until one day before reaching subconfluence.
  • the human ES cells one day before the subconfluency were treated with SB431542 (TGF ⁇ signaling pathway inhibitor, 5 ⁇ M) and SAG (Shh signaling pathway agonist, 300 nM) in the presence (preconditioning treatment) under feeder-free conditions for 1 day. cultured in
  • Human ES/iPS cells were washed with PBS, treated with a cell dispersion using TrypLE Select, and further dispersed into single cells by pipetting.
  • 1.2 ⁇ 10 4 cells per well of an adhesive 96-well culture plate (trade name: PrimeSurface 96-well V-bottom plate, manufactured by Sumitomo Bakelite Co.) were suspended in 100 ⁇ L of serum-free medium at 37° C.
  • Suspension culture was performed with 5% CO2 .
  • the serum-free medium (gfCDM + KSR) at that time is a 1:1 mixture of F-12 medium and IMDM medium, 10% KSR, 450 ⁇ M 1-monothioglycerol, 1 ⁇
  • a serum-free medium supplemented with a chemically defined lipid concentrate was used.
  • Y-27632 (ROCK inhibitor, final concentration 10 ⁇ M or 20 ⁇ M) and SAG (Shh signaling pathway agonist, 300 nM or 30 nM, or 0 nM) was added.
  • SAG Shh signaling pathway agonist, 300 nM or 30 nM, or 0 nM
  • 50 ⁇ L of a medium containing exogenous human recombinant BMP4 (trade name: Recombinant Human BMP-4, manufactured by R&D Systems) at a final concentration of 1.5 nM without Y-27632 and SAG.
  • half of the medium was exchanged with medium containing no Y-27632, SAG and human recombinant BMP4 once every 3 days.
  • the aggregates on the 14th to 18th days after the start of the suspension culture were added to a 90 mm low-adhesion culture dish (suspension culture petri dish 90 ⁇ (deep type), manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. ) and cultured in serum-free medium (DMEM/F12 medium supplemented with 1% N2 supplement) containing Wnt signaling pathway agonist (CHIR99021, 3 ⁇ M) and FGF signaling pathway inhibitor (SU5402, 5 ⁇ M). °C, 5% CO2 for 3-4 days.
  • Aggregates prepared as in Example 1 on day 20 (1231A3) and day 27 (KhES-1) after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. . After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. 10 ⁇ M Y-27632 (Wako The cells were floated in 100 ⁇ L of serum-free medium containing M. Co.) and cultured in suspension at 37° C. and 5% CO 2 .
  • FIG. 7 shows the results of observing the re-formation of aggregates on the first day after suspension culture of 1231A3-derived cells.
  • Example 2 Twenty-six days after starting the suspension culture, aggregates prepared as in Example 1 were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. These cells were added to 100 ⁇ L of serum-free medium so that 3.0 ⁇ 10 4 cells per well of a non-cell-adhesive 96-well culture plate (trade name: PrimeSurface 96-well V-bottom plate, manufactured by Sumitomo Bakelite). Suspended and cultured in suspension at 37° C., 5% CO 2 .
  • a nerve cell suspension manufactured by Wako
  • DAPI and anti-Chx10 antibody (trade name: Anti CHX10 Antibody, EX Alpha), anti- ⁇ -catenin antibody (R&D Systems), anti-Collagen IV antibody (Abcam), anti-Zo-1 antibody ( Invitrogen), anti-Ki67 antibody (BD), anti-Pax6 antibody (BioLegend), anti-RxR- ⁇ (RxRg) antibody (Spring Bioscience), anti-CRX antibody (Abnova), anti-NRL antibody (R&D Systems) , anti-Recoverin antibody (Proteintech), anti-Islet-1 antibody (DSHB), anti-GS antibody (Sigma), anti-Brn3 antibody (Santa Cruz), anti-Calretinin antibody (R&D Systems) did
  • FIG. 19 and FIG. 20 confirm that RxR- ⁇ (RxRg)-positive and CRX-positive cone progenitor cells and Recoverin-positive and CRX-positive photoreceptor progenitor cells are differentiated. Differentiation of Brn3-positive retinal ganglion cells and Calretinin-positive amacrine cells was also confirmed.
  • Example 4 Regarding differentiation timing for reforming aggregates> Human ES cells genetically modified to have the Rx :: Venus reporter gene (KhES-1 strain, (Non-Patent Document 3)) are fed to feeders according to the method described in "Scientific Reports, 4, 3594 (2014)”. Cultured under free conditions. StemFit medium (trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.) was used as a feeder-free medium, and Laminin 511-E8 (trade name, manufactured by Nippi) was used as a scaffold instead of feeder cells.
  • StemFit medium trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.
  • Laminin 511-E8 trade name, manufactured by Nippi
  • Aggregates prepared in this manner 40 days after initiation of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by WAKO) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. The dispersed cells were added to 10 mM Y-27632 (Wako Co., Ltd.) so that 5 ⁇ 10 5 cells per well of a non-cell-adhesive 96-well culture plate (trade name: PrimeSurface 96-well V-bottom plate, manufactured by Sumitomo Bakelite). ), 300 nM SAG (Enzo) and 3 ⁇ M CHIR99021 (Wako) in 100 ⁇ L of serum-free medium, and cultured in suspension at 37° C. and 5% CO 2 .
  • Fig. 22 shows the results of bright-field microscopy and fluorescence microscopy of the state of re-formation of aggregates on the 3rd, 15th, and 21st days of culture for re-formation of aggregates. From FIG. 22, it was confirmed that in the Rx::Venus-negative telencephalic organoids as well, aggregates were reformed and a layered structure was formed in the same manner as in the retinal organoids.
  • Aggregates prepared as in Example 1 on the 31st day after the start of floating culture were washed with PBS, and a nerve cell dispersion (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting.
  • a non-cell-adhesive 96-well culture plate (trade name: PrimeSurface 96-well V-bottom plate, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.).
  • the cells were suspended in 100 ⁇ L of serum-free medium containing Y-27632 (Wako), 300 nM SAG (Enzo) and 3 ⁇ M CHIR99021 (Wako), and cultured in suspension at 37° C. and 5% CO 2 .
  • the frozen group consisted of negative control PBS (Gibco) and the following cryopreservation solutions, Cell Banker 1 (TaKaRa), Stem Cell Banker (TaKaRa), CultureSure (registered trademark) cryopreservation solution (CultureSure ( Registered Trademark) Freezing Medium; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), STEMdiffTM Neural Progenitor Freezing Medium (Stemcell), StemSure® Cryopreservation Solution (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Bambanker (Nippon Gene Tix Inc.), the single cells were suspended at 1.0 ⁇ 10 6 cells/mL and cryopreserved at ⁇ 80° C. using bicelles.
  • cryopreservation After 1 day of cryopreservation, he fell asleep and confirmed the viable cell rate.
  • the viable cell rate immediately after waking up decreased sharply in the PBS group, but the viable cell rate was high in all cryopreservation solutions, and in cryopreservation solutions other than STEMdiff (Cell Banker 1, Stem Cell Banker, CultureSure, StemSure, Bambanker) , showed 90% or more, comparable to non-freezing (Fig. 24(A)).
  • Example 7 Scaffold protein expressed in retinal aggregates>
  • retinal cells were dispersed, pluripotent stem cells were differentiated into the retina to obtain cell aggregates containing retinal cells, and the cell aggregates were dispersed to form a single cell suspension.
  • Y-27632 (Wako), SAG (Enzo) and CHIR99021 (Wako) are added to the single cell suspension at the time of seeding and suspension culture is performed to obtain a layered structure and a polar It was found that retinal tissue with Next, as a study to prepare a wide sheet-like retinal tissue, we conceived of performing adherent culture. Then, we decided to investigate extracellular matrices for adhesion culture.
  • Aggregates prepared as in Example 1 25 to 35 days after the start of floating culture were fixed with 4% PFA, and frozen sections were prepared. These frozen sections were immunostained using DAPI and anti-Laminin antibody (trade name: Anti-Laminin Antibody, Abcam), anti-Fibronectin antibody (R&D Systems), and anti-Collagen IV antibody (Abcam). These immunostained sections were observed using a confocal laser microscope. As a result, it was confirmed that the aggregates expressed at least laminin, fibronectin, and collagen IV, which are constituents of the basement membrane (Fig. 25). That is, in this self-organizing culture system, it was found that human retinal tissue forms a basement membrane by itself and expresses Laminin, Fibronectin, and Collagen IV.
  • mouse fetal neural retina Laminin isoforms expressed in tissues were investigated. As a result, Laminin isoforms were found to be 1, 4, and 5 for Laminin ⁇ , 1 and 2 for Laminin ⁇ , and 1 for Laminin ⁇ (FIG. 26).
  • Laminin 511, 521, 411, 421, 111, 121 (especially 511, 521, 411) is useful as an extracellular matrix suitable for neural retinal tissue in combination with Laminin ⁇ , Laminin ⁇ , and Laminin ⁇ . gender was suggested.
  • Laminin 511, Laminin 521, Laminin 411, Fibronectin, Collagen IV, etc. may be useful as extracellular matrices for reforming sheet-like retinal sheets in adherent culture.
  • a technique for regenerating aggregates containing retinal tissue having a layered structure from a single-cell suspension of retinal cells in suspension culture was studied.
  • candidate extracellular matrices for use in adherent culture were examined. Combining these, we examined a method of re-forming sheet-like retinal tissue (re-sheeting) from a single-cell suspension of retinal cells in adherent culture.
  • Aggregates prepared as in Example 1 on the 16th day after the start of floating culture were washed with PBS, and a nerve cell dispersion (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting.
  • Matrigel (Corning) and Laminin 511-E8 (trade name iMatrix 511, manufactured by Nippi) were used as extracellular matrices for promoting resheeting.
  • Single cells of the dispersed retinal cells were added to 24-well Transwell (Corning) under the following three conditions, and 10 ⁇ M Y-27632 (Wako) was added to 0.5 to 4 ⁇ 10 5 cells per well. ), 300 nM SAG (Enzo) and 3 ⁇ M CHIR99021 (Wako), suspended in 300 ⁇ L of serum-free medium and seeded.
  • Condition 1 Seeding in 24-well Transwell pre-coated with Matrigel (Matrigel (Pre coat))
  • Condition 2 Seeding on 24-well Transwell pre-coated with Laminin 511-E8 (iMatrix 511 (Pre coat))
  • Condition 3 Cells were seeded in a 24-well Transwell that had not been coated in advance using a culture medium supplemented with Laminin511-E8 (Mix method).
  • sheet-like cell aggregates were formed under any conditions.
  • Sheet-like cell aggregates were fixed with 4% PFA, and frozen sections were prepared. These frozen sections were immunostained using DAPI and anti-Chx10 antibody (ExAlpha), anti-Zo-1 antibody (trade name: Anti-Zo-1 Antibody, Invitrogen), and anti-Collagen IV antibody (Abcam). rice field. These immunostained sections were observed using a confocal laser scanning fluorescence microscope. As a result, the presence of Chx10-positive neural retinal progenitor cells was confirmed in all of the Matrigel (Pre coat), iMatrix511 (Pre coat), and Mix methods (Fig. 27).
  • retinal cells (NR) dispersed in single cells were pre-coated with Laminin511-E8 or Matrigel as a scaffold to recreate a sheet-like retinal tissue with apical-basal polarity (reproduction). sheet) was found to be possible.
  • Example 2 15 to 30 days after the initiation of suspension culture, aggregates prepared as in Example 1 were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting.
  • a nerve cell suspension manufactured by Wako
  • Aggregates prepared as in Example 1 at 33 days after initiation of suspension culture (dd33) were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting.
  • laminin511-E8-coated 24-well Transwells were seeded at 2-4 ⁇ 10 5 cells per well, and added with 10 ⁇ M Y-27632 (Wako) and 300 nM SAG (Enzo), 1 ⁇ M Add 300 ⁇ L of serum-free medium containing 3 ⁇ M or 9 ⁇ M CHIR99021 (Wako) for 3 days (0-3 days) or 6 days (0-6 days) or 9 days (0-9 days), 37 °C and 5% CO2 for adherent culture. After 3 days from seeding, the medium was replaced once every 3 to 4 days.
  • retinal sheets can be regenerated by adding CHIR99021 at least 1-9 ⁇ M for 3-9 days to retinal cells (NR) dispersed into single cells.
  • Example 2 Twenty-four days after starting the suspension culture, aggregates prepared as in Example 1 were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting.
  • a nerve cell suspension manufactured by Wako
  • retinal sheets can be recreated not only with iMatrix511 and Matrigel, but also with various scaffold proteins in aggregates (NR) dispersed in single cells.
  • Aggregates prepared as in Example 1 on day 15 after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. After dispersion, 2.0 ⁇ 10 5 cells per well were suspended in 24-well Transwells coated with Lamin511-E8 in 200 ⁇ L of serum-free medium containing 10 ⁇ M Y-27632, 300 nM SAG and 3 ⁇ M CHIR99021, Cultured for 3 days at 37°C, 5% CO2 . After 3 days from seeding, the medium was replaced with a serum-free medium (NucT0) medium containing no Y-27632, SAG and CHIR99021 once every 3 to 4 days.
  • NucT0 serum-free medium
  • 3D Retina (cell aggregates) of dd70 not flattened (resheeted) was also stained (FIGS. 35-37).
  • whole immunostaining was performed without sectioning.
  • DAPI and anti-Chx10 antibody (trade name: Anti CHX10 Antibody, EX alpha), anti-Sox2 antibody (BD Pharmingen), anti-Ki67 antibody (BD), anti-Pax6 antibody (BioLegend), anti-Brn3 antibody (Santa Cruz) ), anti-TUJ1 antibody (Millipore), anti-Islet-1 antibody (R & D Systems), anti-Crx antibody (Abnova), anti-Recoverin antibody (Proteintech), anti-Zo-1 antibody (Invitrogen), anti-Collagen IV Immunostaining was performed using an antibody (Abcam).
  • the dd112 cell sheet was immunostained in the form of a sheet without sectioning.
  • Crx an anti-Ribeye antibody (CtBP2, BD), an anti-Recoverin antibody (Proteintech), an anti-Pax6 antibody (BioLegend) and an anti-Chx10 antibody (trade name: Anti CHX10 Antibody, Santa Cruz)
  • retinal cell differentiation was confirmed in the retinal sheet reorganized on the Transwell, and it was observed that the polarity was maintained.
  • Example 13 Maintenance and culture of retinal cells with Rx::Venus strain> Human ES cells (KhES-1 strain, (Non-Patent Document 3)) genetically modified to have the Rx::Venus reporter gene were placed under feeder-free conditions according to the method described in "Scientific Reports 4, 3594 (2014)". cultivated below. StemFit medium (trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.) was used as a feeder-free medium, and Laminin 511-E8 (trade name, manufactured by Nippi) was used as a scaffold instead of feeder cells.
  • StemFit medium trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.
  • Laminin 511-E8 trade name, manufactured by Nippi
  • Control (2) 20 ng / mL FGF2, (3) 20 ng / mL EGF, (4) 100 nM SAG, (5) 1 unit LIF, (6) 10 ng / mL IGF- 1, (7) 100 ng/mL PDGF-AA, (8) 100 ng/mL PDGF-AB, (9) 10 ⁇ g/mL GDNF, (10) 20 ⁇ g/mL BDNF, (11) 2 ⁇ M Pyrintegrin, (12) 1 ⁇ M BMP4. and cultured for 3 days at 37° C., 5% CO 2 . After 3 days from seeding, the medium was replaced with a serum-free medium (DMEM/F12 with N2 added) containing no Y-27632, SAG and CHIR99021 once every 3 to 4 days.
  • DMEM/F12 with N2 added containing no Y-27632, SAG and CHIR99021 once every 3 to 4 days.
  • the cell sheet was fixed with 4% PFA, and the nucleus was stained using DAPI. Focusing on the area of Rx::Venus-positive cells, the state of maintenance of retinal cells was investigated. When observed using a fluorescence microscope (Keyence BZ-X810), it was confirmed that Rx::Venus positive cells were widely maintained when 20 ng/mL EGF and FGF2 were continuously added (Fig. 44).
  • Example 14 Maintenance and Culture of Retinal Progenitor Cells During Flattened Culture>
  • Human ES cells genetically modified to have a Crx::Venus reporter gene (KhES-1 strain, (Non-Patent Document 3) were placed under feeder-free conditions according to the method described in "Scientific Reports 4, 3594 (2014)”. cultivated below.
  • StemFit medium (trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.) was used as a feeder-free medium
  • Laminin 511-E8 (trade name, manufactured by Nippi) was used as a scaffold instead of feeder cells.
  • NR Aggregates prepared in Example 1 on the 27th day after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. After dispersion, 10 ⁇ L of Laminin511-E8-coated 12-well Transwell was suspended in 500 ⁇ L of the following medium containing 10 ⁇ M Y-27632, 300 nM SAG, and 3 ⁇ M CHIR99021 so as to have 8.0 ⁇ 10 5 cells/well. , cells were seeded.
  • NeuroCult NS-A (STEMCELL Technologies), (2) STEMdiff Neural Progneitor (STEMCELL Technologies), (3) StemPro NSC SFM (Thermo Fisher), ( 4) 20 ng/mL FGF2 and 20 ng/mL EGF were added to the medium of RHB-A (TaKaRa) and cultured for 1 month. NucT0 medium was used as a control. After 3 days from seeding, the medium was replaced with a medium containing no Y-27632, SAG and CHIR99021 once every 3 to 4 days.
  • NeuroCult NS-A and RHB-A medium and EGF or FGF during re-sheeting had the effect of maintaining retinal progenitor cells and delaying differentiation.
  • Example 15 Culture on collagen gel> Human ES cells (KhES-1 strain, (Non-Patent Document 3)) genetically modified to have the Rx::Venus reporter gene were placed under feeder-free conditions according to the method described in "Scientific Reports 4, 3594 (2014)". cultivated below. StemFit medium (trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.) was used as a feeder-free medium, and Laminin 511-E8 (trade name, manufactured by Nippi) was used as a scaffold instead of feeder cells.
  • StemFit medium trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.
  • Laminin 511-E8 trade name, manufactured by Nippi
  • a collagen gel was prepared using beMatrix low endotoxin collagen solution (Nitta Gelatin Co.). As a specific procedure, collagen AT, 5xDME, and reconstitution buffer were mixed at a ratio of 7:2:1, coated on a Transwell mesh, and placed in an incubator at 37°C and 5% CO 2 for 30 minutes. incubated. After incubation, medium was added inside and outside the inserts.
  • NR Aggregates prepared in Example 1 on the 26th day after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. After dispersion, the cells were seeded on a 12-well Transwell collagen gel at 8.0 ⁇ 10 5 cells/well. The first three days were cultured in the presence of 10 ⁇ M Y-27632, 300 nM SAG and 3 ⁇ M CHIR99021. After 3 days from seeding, the medium was replaced with a serum-free medium (NucT0 medium) containing no Y-27632, SAG and CHIR99021 once every 3 to 4 days.
  • NucT0 medium serum-free medium
  • the 26-day aggregates (NR) on the collagen gel prepared as in Example 15 were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. After dispersion, the cells were seeded on a 12-well Transwell collagen gel at 8.0 ⁇ 10 5 cells/well. The first three days were cultured in the presence of 10 ⁇ M Y-27632, 300 nM SAG and 3 ⁇ M CHIR99021. After 3 days from seeding, the medium was replaced with a serum-free medium (NucT0 medium) containing no Y-27632, SAG and CHIR99021 once every 3 to 4 days.
  • a serum-free medium NucT0 medium
  • the retinal cell sheets on the 63rd and 70th days of differentiation on the 37th and 44th days of culture for re-formation of aggregates were treated with Collagenase (Roche) for 30 minutes at 37°C and exfoliated.
  • the detached retinal sheet was cut into long strips using tweezers and scissors to prepare a graft with a length of about 1.8 cm for transplantation (Fig. 47).
  • the prepared graft was transplanted under the retina of immunodeficient retinal failure rats (SD Foxn).
  • Example 17 Sorting Study> Human ES cells (KhES-1 strain, (Non-Patent Document 3)) genetically modified to have the Rx::Venus reporter gene were placed under feeder-free conditions according to the method described in "Scientific Reports 4, 3594 (2014)". cultivated below. StemFit medium (trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.) was used as a feeder-free medium, and Laminin 511-E8 (trade name, manufactured by Nippi) was used as a scaffold instead of feeder cells.
  • StemFit medium trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.
  • Laminin 511-E8 trade name, manufactured by Nippi
  • Example 1 Aggregates prepared in Example 1 14 to 25 days after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell dispersion (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37°C, the cells were dispersed into single cells by pipetting, and after gating the target cell population with FSC and SSC using Cell Sorter ARIAII (BD), the Rx::Venus positive fraction was collected. It was fractionated (Fig. 49).
  • BD Cell Sorter ARIAII
  • the sorted cells were seeded on laminin 511-E8-coated 12-well Transwells (Corning) at 1.6-8.0 ⁇ 10 5 cells per well.
  • a non-sotting sheet was also prepared as a control.
  • the first three days were cultured in the presence of 10 ⁇ M Y-27632, 300 nM SAG and 3 ⁇ M CHIR99021. After 3 days from seeding, the medium was replaced with a serum-free medium (NucT0 medium) containing no Y-27632, SAG and CHIR99021 once every 3 to 4 days. 26 days after seeding, the cells were observed using a fluorescence stereomicroscope (Fig. 50).
  • Example 18 Search for factors that maintain Retina properties when re-sheeted> Human ES cells (KhES-1 strain, (Non-Patent Document 3)) genetically modified to have the Rx::Venus reporter gene were placed under feeder-free conditions according to the method described in "Scientific Reports 4, 3594 (2014)". cultivated below. StemFit medium (trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.) was used as a feeder-free medium, and Laminin 511-E8 (trade name, manufactured by Nippi) was used as a scaffold instead of feeder cells.
  • StemFit medium trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.
  • Laminin 511-E8 trade name, manufactured by Nippi
  • the aggregates (NR) prepared in Example 1 were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting, and sorted using Cell sorter ARIAII (BD) with Rx::Venus as an index. After sorting, the cells were seeded on a Laminin 511-E8-coated 96-well glass bottom plate (Greiner) using Easy iMatrix at 5 ⁇ 10 4 cells per well by adding Y-27632, CHIR99021, and SAG to 100 ⁇ L of NucT0. . Proteins shown in Table 1 or low-molecular-weight compounds shown in Table 2 were added at the same time as seeding.
  • the medium was similarly exchanged so as to maintain the concentrations of the low-molecular-weight compounds or proteins shown in Tables 1 and 2.
  • the medium was replaced with NucT0 medium containing no low-molecular-weight compounds or proteins shown in Tables 1 and 2.
  • the cells were fixed with 4% PFA and evaluated after sorting using Rx::Venus as an index under a fluorescence microscope (BZ-X810 manufactured by Keyence). As a result, it was observed that the sheet to which FGF2, FGF4, and FGF8 were added among the proteins had a higher expression intensity of Rx::Venus than the PBS control (FIG. 54).
  • Rx::Venus-positive cell populations can be maintained by activating FGF signals immediately after cell seeding.
  • NR Aggregates prepared in Example 1 on the 24th day after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting, and sorted using Cell sorter ARIAII (BD) with Rx::Venus as an index. After sorting, 2.0 to 5.0 ⁇ 10 4 cells were seeded per well on a low-adhesion Vplate. As controls, a group without addition of FGF8 (FGF8-) and a group without sorting (no sorting) were also placed.
  • FGF8- FGF8-
  • no sorting a group without sorting
  • NR Aggregates prepared in Example 1 on the 24th day after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting, and sorted using Cell sorter ARIAII (BD) with Rx::Venus as an index. After sorting, the cells were suspended in NucT0 medium containing Y-27632, CHIR99021, SAG and FGF8 in a 24-well transwell (Corning) at 2.0 ⁇ 10 5 cells per well and seeded. As a control, a group to which FGF8 was not added (FGF8-) was also placed.
  • FGF8- a group to which FGF8 was not added
  • the medium was replaced once every 3-4 days.
  • FGF8 was also added at the time of medium exchange.
  • the sheet was observed with a fluorescence stereomicroscope (FIGS. 60 and 61).
  • FACS analysis aggregates 64 days after differentiation and 41 days after replating were washed with PBS, dispersed into single cells using a nerve cell dispersion (manufactured by Wako), and then added to a fixation buffer. (BD) was used for formaldehyde fixation.
  • the Rx::Venus positive rate decreased to 60% in the sheet to which FGF8 was not added, but in the group to which FGF8 was added, the positive rate was 95% or more, which was comparable to that of neural retinal tissue.
  • the proportions of Chx10-positive and Sox2-positive neural retinal progenitor cells and Crx-positive photoreceptor progenitor cells were also comparable to those in neural retinal tissue.
  • the proportion of Rx::Venus-positive and Ki67-positive proliferative retinal cells tended to be higher than in neural retinal tissue (Fig. 62).
  • Example 2 Twenty-seven days after starting the suspension culture, aggregates prepared as in Example 1 were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting. After dispersion, 200 ⁇ L serum-free containing 10 ⁇ M Y-27632, 300 nM SAG and 3 ⁇ M CHIR99021, 100 ng/mL FGF8 were added to Laminin 511-E8 coated 24-well Transwells at 2.0 ⁇ 10 5 cells per well. Float in medium and culture at 37° C., 5% CO 2 for 3 days. After 3 days from seeding, the medium was replaced with a serum-free medium (NucT0) containing no Y-27632, SAG, CHIR99021, or FGF8 once every 3 to 4 days.
  • NucT0 serum-free medium
  • Example 22 RPC surface antigen screening-comparison between hES cells and NR-> Human ES cells (KhES-1 strain, (Non-Patent Document 3)) genetically modified to have the Rx::Venus reporter gene were placed under feeder-free conditions according to the method described in "Scientific Reports 4, 3594 (2014)". cultivated below.
  • StemFit medium (trade name: AK03N, manufactured by Ajinomoto Co.) was used as a feeder-free medium, and Laminin 511-E8 (trade name, manufactured by Nippi) was used as a scaffold instead of feeder cells.
  • Example 2 suspension culture for differentiation induction was started as described in Example 1. 300 nM of SAG was added at the start of induction of differentiation. Aggregates (NR) on days 19 and 26 after the start of suspension culture were washed with PBS, and nerve cell dispersion (Wako) was added. After incubation at 37°C, the cells were dispersed into single cells by pipetting, and surface antigen screening was performed using a surface antigen screening kit MACS (registered trademark) Marker Screen, human (Miltenyi) (Fluorescent dye Conjugate with Alexa 647). antibody group). Human ES cells (hESC) were stained as a control. A total of 371 markers were used for screening (FIGS. 64-69).
  • MACS registered trademark
  • human Miltenyi
  • hESC Human ES cells
  • FACS analysis was measured using MACS Quant10 (Miltenyi) and analyzed using FlowJo.
  • the groups indicated by FSC and SSC shown in FIG. 65 were gated and analyzed.
  • staining and analysis were performed accurately with E-Cadherin, SSEA-4, and SSEA-5, which are expressed in hESC and whose expression disappears upon differentiation (FIG. 66).
  • the subsequent analysis results are summarized in FIG.
  • hESC: high means high expression level or expression in human ES cells
  • hESC: low means low expression level or no expression in human ES cells
  • NR: high means high expression level in neural retinal cells
  • NR: low means low or no expression level in neural retinal cells.
  • CD39, CD73, CXCR4, as well as CD29, CD49b, CD49c, CD49f, CD57, CD82, CD90, CD200 are markers that can distinguish Rx::Venus positive cells from other cells (Rx::Venus negative cells, hESCs) (Fig. 67).
  • Mouse IgG1-APC-Conjugate antibody (Miltenyi), anti-CD39-APC-Conjugate antibody (Miltenyi), anti-CD73-APC-Conjugate antibody (Miltenyi), anti-CD184 (CXCR4)-APC-Conjugate antibody (Miltenyi)
  • CD39, CD73, and CD184 CXCR4 in dd18, dd25, dd53, and dd81 (d18, d25, d53, and d81 in FIG. 68) after the initiation of suspension culture was FACS-analyzed (FIG. 68).
  • CD39 and CD73 were most expressed at dd25 in a high proportion of cells, and that CD184 was found in a high proportion of cells with low expression at dd18 and dd25.
  • the Brain Organoids prepared in this manner on the 25th day after the start of suspension culture were washed with PBS, and a nerve cell dispersion (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37°C, the cells were dispersed into single cells by pipetting, and anti-CD39-APC Conjugate antibody (Miltenyi), anti-CD73-APC Conjugate antibody (Miltenyi), and anti-CXCR4-APC Conjugate antibody (Miltenyi) were added.
  • FACSCantoII (BD Bioscience) was used to measure the proportion of the expressing cell population, and FlowJo was used for analysis.
  • the above aggregates were dispersed into single cells using a nerve cell dispersion liquid, and CD39 and CXCR4 were expressed using anti-CD39-APC Conjugate antibody (Miltenyi) and anti-CXCR4-APC Conjugate antibody (Miltenyi). was subjected to FACS analysis. The ratio of the expressing cell population was measured using FACSCantoII (BD Bioscience) and analyzed using FlowJo. In addition, these aggregates were fixed with 4% PFA, and after sectioning, anti-ALDH1A1 antibody (R&D Systems), anti-CoupTF1 antibody (PPMX), anti-LHX2 antibody (Millipore), anti-Chx10 antibody (ExAlpha). , anti-Pax2 antibody (manufactured by Covance), and anti-NKX2.1 antibody (manufactured by Leica).
  • NR Aggregates prepared by adding 300 nM of SAG at the start of differentiation induction (dd0) were cultured 17 days after the start of suspension culture. company), 1 mM, 0.2 mM Adenosine (A2A receptor agonist, Sigma), 1 mM, 0.2 mM, 0.04 mM AMP-PNP (Tocris), 5 mM, 1 mM in 4 mL of NucT0 medium , 0.2 mM, 0.04 mM ATP disodium salt (manufactured by Tocris) and 1 ⁇ M, 0.2 ⁇ M, 0.04 ⁇ M CGS 21680 (Adenosine A2A Receptor Agonist, manufactured by Tocris) were added, and 25 days after the start of suspension culture and staining changes in expression of CD39 and CXCR4 using Mouse IgG1-APC Conjugate antibody (Miltenyi), anti-CD39-BV421 Conjugate antibody (BD Bioscience) and anti-C
  • CD39 can be enhanced by adding ATP and A2A receptor agonist.
  • retinal sheets produced from cells sorted with CD39 can be transplanted.
  • NR Aggregates 24 to 26 days after the start of suspension culture, prepared by adding 30 nM of SAG at the start of suspension culture (at the start of induction of differentiation, dd0), were isolated using nerve cell suspension (Wako). The cells were dispersed into single cells, stained using a surface antigen screening kit MACS (registered trademark) Marker Screen, human (Miltenyi), and subjected to surface antigen screening (fluorescent dye Conjugate antibody group with Alexa 647). As a control, a brain organoid prepared without addition of BMP4 was stained 3 days after initiation of differentiation induction.
  • MACS registered trademark
  • human Miltenyi
  • surface antigen screening fluorescent dye Conjugate antibody group with Alexa 647
  • FACS analysis was measured using MACS Quant10 (Miltenyi) and analyzed using FlowJo. There is no expression (or there is expression) in Brain Organoids, and 24 to 26 days after the start of suspension culture, when searching for surface antigens expressed (or not expressed) by the Rx::Venus positive population, CD9 , CD15, CD49c, CD66b, CD69, CD82, CD164, EpCAM, ErbB2 (CD340) could be distinguished from Brain Organoids (Fig. 83).
  • CD9, CD24, CD49c, CD90, CXCR4, and EpCAM are useful as markers for distinguishing Rx::Venus positive cells from negative cells (Fig. 84).
  • NR Aggregates (NR) of hESC and dd4, dd11, dd18, dd25, dd32, and dd46 prepared by adding 30 nM of SAG at the start of suspension culture (at the start of differentiation induction, dd0) were added to a nerve cell suspension (Wako ), stained with an APC-conjugated anti-CD9 antibody (BioLegend), washed with the antibody, and then subjected to FACS analysis. FACS analysis was measured using MACS Quant10 (Miltenyi) and analyzed using FlowJo.
  • dd0 25-day aggregates prepared by adding 30 nM of SAG were dispersed into single cells with nerve cell dispersion (Wako), and APCs
  • conjugated anti-CD9 antibody BioLegend
  • BV421 was stained with a conjugated anti-SSEA1 antibody (BioLegend), measured using FACSCantoII (BD Bioscience), and analyzed using FlowJo.
  • Rx-positive cells were about 87% in the whole aggregate, but when CD9-positive cells were gated, it was found that Rx-positive cells increased to 94%. Furthermore, when CD9-positive and SSEA1-negative cells were gated, it was found that Rx-positive cells increased to about 96% (Fig. 86).
  • NR 200 day-25 aggregates prepared by adding 30 nM of SAG at the start of suspension culture (at the start of differentiation induction, dd0) were dispersed into single cells with a nerve cell dispersion (Wako), The cells were divided into 7 equal parts and surface antigens were stained under the following 7 conditions at 4°C for 1 hour.
  • retinal sheets sorted by CD9 and CD9 and SSEA1-negative or CD90-positive fractions can remove RPE fractions better than sorting by Rx::Venus-positive fractions.
  • Aggregates (NR) of hESC and dd4, dd11, dd18, dd25, dd32, and dd46 prepared by adding 30 nM of SAG at the start of suspension culture (at the start of differentiation induction, dd0) were added to a nerve cell suspension (Wako ), stained with anti-CD9-APC-Conjugate antibody (BioLegend) and anti-SSEA1-BV421-Conjugate antibody (BioLegend), and subjected to FACS analysis. It was measured using FACSCantoII (BD Bioscience) and analyzed using FlowJo.
  • CD9 is positive and SSEA1 is negative, but 4 days after the start of differentiation, CD9 is negative and SSEA1 is positive (Fig. 92). Furthermore, it was found that a CD9-positive and SSEA1-negative population began to appear on the 11th day of differentiation, and the proportion of the target population increased on Day 18 and Day 25. It was also determined that expression continued on Day 32 and Day 46 as well.
  • NR Aggregates prepared in Example 1, 18 to 30 days after the start of suspension culture, were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37°C, the cells were dispersed into single cells by pipetting, and 4.0-8.0 x 105 cells were seeded per well in a 12-well Transwell. Y-27632 and SAG, CHIR99021, were added to NucT0 medium at the time of seeding. Thereafter, the medium was changed once every 3 to 4 days with NucT0 medium containing no Y-27632, SAG, or CHIR99021, and cultured for 1 month or longer.
  • the RPE prepared in Example 1 after 80 days from the start of suspension culture was also differentiated at the same time. ), L glutamin, 10 ng/mL FGF2, and SB431542 were added to the medium and cultured.
  • L glutamin, 10 ng/mL FGF2, and SB431542 were added to the medium and cultured.
  • the RPE grew and spread after adhesion, only the RPE was scraped off using a 1 mL tip, seeded on another dish coated with Laminin 511-E8, and purified.
  • 1.0 ⁇ 10 6 cells of RPE were seeded in a laminin511-E8-coated 12-well TransWell, the medium was changed once every 3 to 4 days, and the culture was continued for more than 1 month. .
  • BeMatrix LS-W gelatin (Nitta Gelatin Co., Ltd.) was used to adhere the RPE sheet cultured as described above and the sheet-like retinal tissue.
  • each sheet was recovered from the Transwell using tweezers or scissors, and the sheet-like retinal tissue and RPE sheet were blended with 10% (w/v) gelatin, and then blended with 20% gelatin. Finally, 30% gelatin is added to adhere the sheet-shaped retinal tissue and the RPE sheet. After adhesion, the tissue was rapidly cooled to 4° C., incubated for 20 minutes to solidify, and collected to prepare a composite sheet in which the sheet-like retinal tissue and the RPE sheet were adhered (FIGS. 93 to 98).
  • the retinal tissue-RPE composite sheet thus prepared was cut out using tweezers and scissors. First, after halving the composite sheet, it was cut into long strips along the cut surface (Fig. 99). As a result, both sheets could be cut out in a state where they were adhered via gelatin. Observation of the cross-section of the cut composite sheet revealed that RPE with black pigment was observed on one side and Rx::Venus-positive sheet-like retinal tissue was confirmed on the other side, and gelatin was observed to fill the space between them. (Fig. 100). This cut composite sheet was not peeled off by the operation of suction and discharge, which is the work of transplantation, and the suction and discharge work was performed using a 1 mL chip with the tip cut off. As a result, the composite sheet could be sucked and discharged many times without being separated (Fig. 101).
  • a transplantable retinal tissue-RPE composite sheet can be produced by using a sheet-like retinal tissue, an RPE sheet, and gelatin.
  • NR Aggregates prepared in Example 1, 18 to 30 days after the start of suspension culture, were washed with PBS, and a nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37°C, the cells were dispersed into single cells by pipetting, and 4.0-8.0 x 105 cells were seeded per well in a 12-well Transwell. Y-27632 and SAG, CHIR99021, were added to NucT0 medium at the time of seeding. Subsequently, the medium was changed once every 3 to 4 days with NucT0 medium containing no Y-27632, SAG, or CHIR99021, and cultured for more than 1 month (Fig. 102).
  • the aggregates that were simultaneously differentiated with the RPE were added to iMatrix511-coated dishes in DMEM (SIGMA) and F12 Ham (SIGMA), B27 (Gibco) in medium, The cells were seeded in a medium supplemented with L Glutamin, 10 ng/mL FGF2 and SB431542 and cultured.
  • SIGMA DMEM
  • F12 Ham SIGMA
  • B27 Gibco
  • the RPE sheet was placed on the culture dish with the apical side facing up and the mesh side facing the culture dish, and the sheet-like retinal tissue was placed on top so that the apical surface faced the RPE side (Fig. 105). After adhesion, the sheets were solidified by incubating at room temperature for 5 minutes and collected to prepare an adhered sheet (FIGS. 106 and 107).
  • the retinal tissue-RPE composite sheet thus prepared was turned over using tweezers and placed so that the sheet-like retinal tissue faced downward and the retinal pigment epithelium sheet faced upward and observed (FIG. 108). Also, the attached Transwell mesh was put on (Fig. 109).
  • a retinal tissue-RPE composite sheet can be produced by using a sheet-like retinal tissue, an RPE sheet, and fibrin.
  • Example 34 Examination of removal of unnecessary gelatin between two sheets using a cell shifter>
  • the composite sheets studied in Example 32 were found to be thicker with more gelatin between the two sheets. Therefore, we investigated a composite device in which a passage for escape of gelatin was created so that unnecessary gelatin between two sheets could be extruded and removed during the composite process.
  • a silicon sheet was used on a glass slide to create 2, 4, or 5 passages in the shape of a bank, and gelatin was added between the two sheets of Cell Shifter (Cell Seed Co.). and extruded from above to see if the gelatin flowed out.
  • NR Aggregates (NR) of Day 18 to Day 30 prepared in Example 1 were washed with PBS, and nerve cell suspension (manufactured by Wako) was added. After incubation at 37° C., the cells were dispersed into single cells by pipetting, and 8.0 ⁇ 10 5 cells/well were placed in a laminin511-E8-coated 24-well temperature-sensitive culture dish (Cell Seed) with 7 levels of detachment. Cells were seeded at . The medium was changed once every 3 to 4 days, and after 30 days after seeding, thick sheets were formed, then cooled to room temperature, incubated for 2 hours, and observed. As a result, it was observed that the retinal sheets could be detached at room temperature in a plurality of wells 2b, 2c, 3, and 4 of the temperature-sensitive culture dish with seven levels of detachment (FIG. 111).
  • retinal sheets can be collected by culturing in a temperature-sensitive culture dish.
  • the retinal sheet on the temperature-sensitive culture dish was prepared. After incubating at 4°C for 1 hour on day 62 and recovering, a long graft for transplantation was cut out using microscissors and transplanted under the retina of immunodeficient retinal deficient rats (SD Foxn) (not shown).

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Abstract

層構造を有する網膜組織を含む細胞凝集体の製造方法であって、分散された網膜系細胞集団を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で浮遊培養又は接着培養することを含み、上記網膜系細胞集団が、網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む、製造方法。

Description

シート状網膜組織の製造方法
 本発明は、シート状網膜組織の製造方法及びシート状網膜組織に関する。
 近年、マウス生体の正常な網膜において、適切な分化段階の視細胞前駆細胞を移植すると、機能的に生着することが報告され(非特許文献1)、網膜色素変性等の視細胞の変性疾患に対する移植治療の可能性が示された。
 自己組織化培養による多能性幹細胞から立体網膜組織への分化誘導方法が多数報告されており、層構造を有する立体網膜組織を製造し移植することが可能になりつつある。例えば、多能性幹細胞から多層の網膜組織を得る方法(非特許文献2及び特許文献1)、均一な多能性幹細胞の凝集体を、Wntシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地中で形成させ、得られた凝集体を基底膜標品の存在下において浮遊培養した後、血清培地中で浮遊培養することによって、多層の網膜組織を得る方法(非特許文献3及び特許文献2)、及び、多能性幹細胞の凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で浮遊培養することによって網膜組織を得る方法(非特許文献4及び特許文献3)等が報告されている。しかし、これらの網膜組織は、スフェア(sphere)状の細胞凝集体として製造されており、シート状の(平坦化した)網膜組織を製造する方法は知られていない。
 一方、ニワトリにおいて、Wnt2bが網膜の上皮構造形成に効果を示すことが報告されているが(非特許文献5)、ニワトリ以外の生物における同様の効果は報告されていない。
国際公開第2011/055855号 国際公開第2013/077425号 国際公開第2015/025967号
Maclaren RE et al., "Retinal Repair by Transplantation of Photoreceptor Precursors", Nature, 444, 203-207, (2006) Eiraku M. et al., "Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture", Nature, 472, 51-56, (2011) Nakano T. et al., "Self-formation of Optic Cups and Storable Stratified Neural Retina From Human ESCs" Cell Stem Cell, 10(6), 771-785, (2012) Kuwahara A. et al., "Generation of a ciliary margin-like stem cell niche from self-organizing human retinal tissue" Nature Communications, 6, 6286, (2015) Nakagawa, S. et al., "Identification of the laminar-inducing factor Wnt-signal from the anterior rim induces correct laminar formation of the neural retina in vitro." Developmental Biology, 260, 414-425, (2003)
 そこで、本発明は上記事情に鑑みて、網膜系細胞から網膜組織の神経上皮構造を再形成させる方法及び当該方法を応用したシート状網膜組織の製造方法、並びにシート状網膜組織を提供することを目的とする。また、副次的に、出発細胞としてより好ましい網膜前駆細胞の精製方法、及び、上記により製造した広いシート状網膜組織の剥離方法の提供も目的とする。
 本発明者らは、分散した網膜系細胞を出発細胞として、神経上皮構造を再形成させ、シート状網膜組織を製造することを着想した。しかし、網膜系細胞を分散化することで細胞のApical-Basalの極性が崩れてしまい、神経上皮構造が再形成されないという課題があることが判明した。
 この課題に対し、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、分散化した網膜系細胞にWntシグナル伝達経路作用物質を添加することで、上記課題が解決することがわかった。また、より良好な神経上皮構造を再形成させるために、本発明者らは、鋭意研究を行った。その結果、(1)ROCK阻害剤、SHHシグナル伝達経路作用物質及び/又は線維芽細胞増殖因子をさらに添加すること、(2)特にシート状での良好な神経上皮構造の再形成のためには細胞接着の足場となる細胞外マトリクスをコーティングした培養プレート上で培養すること、並びに(3)出発細胞として網膜前駆細胞の純度を向上させることにより、網膜色素上皮細胞(RPE)などの不純細胞が除去されることをさらに見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は以下の各発明に関する。
[1]
 上皮構造を有する網膜組織の製造方法であって、
 分散された網膜系細胞集団を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で浮遊培養又は接着培養することを含み、
 上記網膜系細胞集団が、網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む、製造方法。
[2]
 上記Wntシグナル伝達経路作用物質が、CHIR99021、BIO、Wnt2b及びWnt3aからなる群から選択される1以上の物質である、[1]に記載の製造方法。
[3]
 上記培地が、ROCK阻害剤、SHHシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上の物質をさらに含む、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4]
 上記ROCK阻害剤が、Y-27632、Fasudil(HA1077)及びH-1152からなる群から選択される1以上の物質である、[3]に記載の製造方法。
[5]
 上記SHHシグナル伝達経路作用物質が、SAG、PMA及びSHHからなる群から選択される1以上の物質である、[3]又は[4]に記載の製造方法。
[6]
 上記FGFシグナル伝達経路作用物質が、FGF2、FGF4及びFGF8からなる群から選択される1以上の線維芽細胞増殖因子である、[3]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]
 上記Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で接着培養することを含み、上記上皮構造を有する網膜組織が、シート状網膜組織である、[1]~[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]
 上記接着培養が、細胞外マトリクス及び/又は温度感受性ポリマーによりコーティングされた培養容器を用いて行われる、[7]に記載の製造方法。
[9]
 上記培養容器の培養面が、上記温度感受性ポリマーでコーティングされ、上記温度感受性ポリマーの上面が、上記細胞外マトリクスでコーティングされる、[8]に記載の製造方法。
[10]
 上記細胞外マトリクスが、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、マトリゲル及びビトロネクチンからなる群から選択される1以上の物質である、[8]又は[9]に記載の製造方法。
[11]
 上記温度感受性ポリマーによりコーティングされた培養容器を、該温度感受性ポリマーの性質が変化する温度にさらすことにより、上記シート状網膜組織を該培養容器からはがす工程をさらに含む、[8]~[10]のいずれかに記載の製造方法。
[12]
 網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む細胞凝集体を分散させて、上記分散された網膜系細胞集団を得る工程を含む、[1]~[11]のいずれかに記載の製造方法。
[13]
 多能性幹細胞を分化させて、上記網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む細胞凝集体を得る工程を含む、[12]に記載の製造方法。
[14]
 上記分散された網膜系細胞集団を浮遊培養又は接着培養する前に、上記分散された網膜系細胞集団中に含まれる網膜前駆細胞の割合を高める工程をさらに含む、[1]~[13]のいずれかに記載の製造方法。
[15]
 網膜色素上皮細胞の混入又は分化が抑制される、[14]に記載の方法。
[16]
 上記網膜前駆細胞の割合を高める工程が、上記分散された網膜系細胞集団を、CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させ、当該抗原を発現する細胞集団を得る工程を含む、[14]又は[15]に記載の製造方法。
[17]
 上記網膜前駆細胞の割合を高める工程が、上記分散された網膜系細胞集団を、さらにSSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させ、当該抗原の発現量が基準値以下である細胞集団を得る工程を含む、[16]に記載の製造方法。
[18]
 上記網膜前駆細胞の割合を高める工程が、以下の工程を含む、[14]~[17]のいずれかに記載の製造方法:
(1)多能性幹細胞をShhシグナル伝達経路作用物質、ATP及びA2A受容体作用物質からなる群から選択される1以上の存在下で培養し、細胞凝集体を製造する工程、
(2)細胞凝集体を網膜前駆細胞へ分化誘導させる工程、
(3)細胞凝集体を分散させ、CD39に結合する物質と接触させる工程。
[19]
 上記網膜前駆細胞及び/又は上記視細胞前駆細胞が、上記網膜系細胞集団に含まれる全細胞数の50%以上を占める、[1]~[18]のいずれかに記載の製造方法。
[20]
 上記網膜前駆細胞及び/又は上記視細胞前駆細胞が、上記網膜系細胞集団に含まれる全細胞数の80%以上を占める、[1]~[18]のいずれかに記載の製造方法。
[21]
 上記浮遊培養又は接着培養の開始時から、上記分散された網膜系細胞集団を、上記Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養する、[1]~[20]のいずれかに記載の製造方法。
[22]
 上記上皮構造において、細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向になっている、[1]~[21]のいずれかに記載の製造方法。
[23]
 浮遊培養又は接着培養によって得られた上皮構造を有する網膜組織を、移植に必要な大きさに切り出す工程をさらに含む、[1]~[22]のいずれかに記載の製造方法。
[24]
 前記上皮構造が、多層構造である、[1]~[23]のいずれか一項に記載の製造方法。
[25]
 多層構造を有する網膜系細胞層からなるシート状網膜組織であって、
(1)当該多層構造を有する網膜系細胞層が基底面及び頂端面の極性を有し、
(2)上記多層構造を有する網膜系細胞層が、網膜前駆細胞、視細胞前駆細胞及び視細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含み、
(3)上記網膜系細胞層の各層において、細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向になっており、かつ、
(4)直径が8mm以上である、シート状網膜組織。
[26]
 上記多層構造を有する網膜系細胞層が、上記網膜系細胞層に接合しているシート状網膜色素上皮細胞をさらに含み、上記網膜系細胞層と上記シート状網膜色素上皮細胞とはそれぞれの表面の接線方向が凡そ平行しており、上記網膜系細胞層の頂端面と上記シート状網膜色素上皮細胞の頂端面とが向き合っており、かつ、上記網膜系細胞層と上記シート状網膜色素上皮細胞とは両者の間に存在する接着因子により接合している、[25]に記載のシート状網膜組織。
[27]
 上記接着因子が細胞外マトリクス又はハイドロゲルである、[26]に記載のシート状網膜組織。
[28]
 上記接着因子が、ゼラチン、フィブリン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン及びエンタクチンから選択される1以上の物質である、[27]に記載のシート状網膜組織。
[29]
 上記接着因子が、ゼラチン又はフィブリンである、[27]に記載のシート状網膜組織。
[30]
 [25]~[29]のいずれかに記載のシート状網膜組織を含む、医薬組成物。
[31]
 [25]~[29]のいずれかに記載のシート状網膜組織を、移植を必要とする対象に移植することを含む、網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の、治療方法。
[32]
 網膜前駆細胞を含む細胞集団を、CD9、CD24、CD29、CD39、CD47、CD49b、CD49c、CD49f、CD57、CD73、CD82、CD90、CD164、CD200、CD340及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させる工程を含む、細胞集団における網膜前駆細胞の割合を向上させる方法。
[33]
 上記網膜前駆細胞を含む細胞集団を、CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させる工程を含む、[32]に記載方法。
[34]
 上記網膜前駆細胞を含む細胞集団を、SSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させる工程をさらに含む、[32]又は[33]に記載の方法。
[35]
 CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される少なくとも1つの因子が陽性であり、かつ、Rx陽性である網膜前駆細胞を、細胞集団の全細胞数に対して90%以上含む、細胞集団。
[36]
 上記網膜前駆細胞が、SSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原が陰性である、[35]に記載の細胞集団。
[37]
 網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の治療に使用するための、[25]~[29]のいずれかに記載のシート状網膜組織。
[38]
 網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の治療薬の製造における、[25]~[29]のいずれかに記載のシート状網膜組織の使用。
 本発明によれば、網膜系細胞から網膜組織の層構造を再形成させる方法及び当該方法を応用したシート状網膜組織の製造方法、並びにシート状網膜組織を提供することが可能となる。
実施例1において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後1日目の凝集体の再形成状態を示す明視野顕微鏡写真である。 実施例1において、1231A3由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後1日目の凝集体の再形成状態を示す明視野顕微鏡写真である。 実施例2において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後1日目に再形成された凝集体の形態を示す明視野顕微鏡写真である。 実施例2において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後7日目に再形成された凝集体の形態を示す蛍光顕微鏡写真である。 実施例2において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後14日目に再形成された凝集体の形態を示す蛍光顕微鏡写真である。 実施例2において、KhES-1由来の単一細胞が再形成された凝集体の面積をImage Jにて計測した結果を示すグラフである。(A)は播種後1日目、7日目及び14日目の凝集体の面積を示し、(B)は播種後1日目の凝集体の面積に対する、7日目及び14日目の凝集体の面積の比(面積比)を示す。 実施例2において、1231A3由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後1日目に形成された凝集体の形態を示す明視野顕微鏡写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後1日目に形成された凝集体の形態を示す明視野顕微鏡写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後14日目に形成された凝集体の形態を示す蛍光顕微鏡写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目に形成された凝集体の形態を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後15日目の凝集体の免疫染色(DAPI、Rx::Venus、Chx10)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後15日目の凝集体の免疫染色(β-catenin)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後15日目の凝集体の免疫染色(CollagenIV、Zo-1)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目の凝集体の免疫染色(DAPI、Chx10、Ki67、Pax6)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目の凝集体の切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いてRx::Venusの蛍光を観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目の凝集体の免疫染色(CollagenIV、Zo-1)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目の凝集体の免疫染色(DAPI、Rx::Venus、Collagen IV、Zo-1)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目目の凝集体の免疫染色(DAPI、Chx10、Ki67、Pax6)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目の凝集体の免疫染色(CRX、RxRg、NRL、Recoverin)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例3において、KhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後28日目の凝集体の免疫染色(DAPI、Islet-1、Brn3、Calretinin)された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例4において、分化日数が18日目、25日目、40日目、61日目、及び75日目のKhES-1由来の凝集体を単一細胞に分散し、播種後3日目、15日目、21日目に再形成された凝集体の状態を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例5において、分化日数が40日目のKhES-1由来の凝集体(BMP4+/BMP4-)を単一細胞に分散し、播種後3日目、15日目、21日目に再形成された凝集体の状態を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡(Rx::Venus)写真である。 実施例6において、各種凍結保存液にて凍結保存された分散された網膜系細胞を播種して1日後及び7日後に形成された凝集体の形態を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例6において、各種凍結保存液にて凍結保存された分散された網膜系細胞を起眠した後の生細胞率(A)、及び起眠した網膜系細胞を用いて再形成された凝集体の面積(B)を示すグラフである。 実施例7において、浮遊培養で形成された網膜組織において発現している基底膜を免疫染色した切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。 実施例7において、マウスの胎児神経網膜組織において発現しているLamininのアイソフォームを調べた結果を示す免疫組織染色像である。 実施例8において、条件1~3において、網膜系細胞の単一細胞懸濁液から、接着培養でのシート状網膜組織の再形成を確認した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例8において、条件1~3において、網膜系細胞の単一細胞懸濁液から、接着培養でのシート状網膜組織の再形成を確認した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例9において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成に対する各種因子の効果を確認した結果を示す明視野顕微鏡写真及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例9において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成における各種因子の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例10において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の濃度及び添加期間を検討した結果を示す明視野顕微鏡写真、蛍光顕微鏡写真及び共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例10において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の濃度及び添加期間を検討した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例11において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるTranswell上への播種時の足場を検討した結果を示す明視野顕微鏡写真、明視野及び蛍光顕微鏡写真、並びに、蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す明視野顕微鏡写真及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例12において、接着培養でのシート状網膜組織の再形成におけるCHIR99021の効果を確認した結果を示す共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例13において、各種因子による網膜細胞の維持効果を検討した結果を示す蛍光顕微鏡写真である。 実施例14において、網膜前駆細胞の維持培養に有効な条件の検討結果を示す蛍光顕微鏡写真である。 実施例15において、コラーゲン上にて再シート化した結果を示す実体顕微鏡写真である。 実施例16において、再シート化した網膜細胞シートから作製した移植用グラフトを示す蛍光顕微鏡写真である。 実施例16において、移植後網膜の眼底を観察した結果を示す蛍光実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例17において、単一細胞に分散された細胞集団からRx::Venus陽性の画分をSortingするためのFACS解析の結果を示すグラフである。(A)はドットプロットであり、(B)はヒストグラムプロットである。 実施例17において、Sorting有/Sorting無の細胞集団を観察した実体顕微鏡及び蛍光実体顕微鏡写真である。 実施例17において、Sorting有/Sorting無の細胞集団を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例17において、Sorting有/Sorting無の細胞集団を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例17において、Sortingした細胞集団を観察した明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例18において、各種タンパク質を添加した場合のRx::Venus陽性の細胞集団を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例18において、各種低分子化合物を添加した場合のRx::Venus陽性の細胞集団を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例18において、異なる濃度のFGF2、FGF4及びFGF8を添加した場合のRx::Venus陽性の細胞集団を観察した蛍光顕微鏡写真である。 実施例19において、Sorting及びFGF8の添加による凝集体再形成及び網膜分化効果を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例19において、Sorting及びFGF8の添加による凝集体再形成及び網膜分化効果を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真並びにFACS解析結果を示すグラフである。 実施例19において、FGF8の添加による凝集体再形成及び網膜分化効果を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真並びにFACS解析結果を示すグラフである。 実施例20において、FGF8の添加による再シート化時の影響を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例20において、FGF8の添加による再シート化時の影響を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例20において、FGF8の添加による再シート化及び網膜分化効果を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真及びFACS解析結果を示すグラフである。 実施例21において、再シート化した網膜シートの継時変化を示す実体顕微鏡、蛍光実体顕微鏡写真である。 実施例22において、表面抗原スクリーニングにおいて着目したマーカーを示す図である。 実施例22において、各種表面抗原を用いた細胞Sortingの結果を示すグラフである。 実施例22において、各種表面抗原を用いた細胞Sortingの結果を示すグラフである。 実施例22において、各種表面抗原を用いた細胞Sortingの結果を示すグラフである。 実施例22において、各種表面抗原を用いた細胞Sortingの結果を示すグラフである。 実施例22において、各種表面抗原を用いた細胞Sortingの結果を示すグラフである。 実施例23において、Brain Organoidへの分化状態を観察した明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例23において、Brain Organoidへの分化状態を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例23において、でBrain OrganoidでのCD39及びCD73、CXCR4の発現についてのFACS解析結果を示すグラフである。 実施例24において、異なる濃度のSAGによる分化誘導の結果を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例24において、異なる濃度のSAGによる分化誘導後のCD39及びCXCR4の発現についてのFACS解析結果並びに数字化したグラフである。 実施例24において、異なる濃度のSAGにより分化誘導した組織の免疫染色像を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例24において、異なる濃度のSAGにより分化誘導した組織の免疫染色像を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例24において、異なる濃度のSAGによる後のCD39及びBV421の発現についてのFACS解析結果並びに異なる濃度のSAGにより分化誘導した組織の免疫染色像を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例24において、異なる濃度のSAGにより分化誘導した組織の免疫染色像を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例24において、異なる濃度のSAGにより分化誘導した組織の免疫染色像を観察した共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡写真である。 実施例25において、CD39の発現を増強し得る物質の検討結果を示すFACS解析結果を示すグラフである。 実施例25において、CD39の発現を増強し得る物質の検討結果を示すFACS解析結果を数字化したグラフである。(A)はCD39陽性かつRX::venus陽性の結果であり、(B)CXCR4陰性かつRX::venus陽性の結果である。 実施例26において、FGF8-及びFGF8+で作製したIslet-1 KO hESC-網膜シート(dd74)を観察、移植用グラフトを切り出す工程を示す明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例27において、Brain Organoidと対比して、NRの各種表面抗原のスクリーニングの結果を示すFACSドットプロットである。 実施例27において、NRの各種表面抗原のスクリーニングの結果を示すFACSドットプロットである。 実施例28において、hESC-網膜におけるCD9の発現の経時変化の結果を示すFACSドットプロットである。 実施例29において、hESC-網膜におけるCD9及びSSEA-1の発現を解析した結果を示すFACSドットプロットである。 実施例30において、hESC-網膜におけるCD9、CD90、CXCR4及びSSEA-1を用いた純化検討の結果を示すFACSドットプロットである。 実施例30において、hESC-網膜におけるCD9、CD90、CXCR4及びSSEA-1を用いた純化検討の結果を示すFACSドットプロットである。 実施例30において、hESC-網膜におけるCD9、CD90、CXCR4及びSSEA-1を用いた純化検討の結果を示すグラフである。 実施例30において、hESC-網膜におけるCD9、CD90、CXCR4及びSSEA-1を用いた純化検討の結果を示す写真である。 実施例30において、hESC-網膜におけるCD9、CD90、CXCR4及びSSEA-1を用いた純化検討の結果を示す写真である。 実施例31において、hESC-網膜におけるCD9及びSSEA-1の発現の経時変化の結果を示すFACS図である。 実施例32において、ゼラチンを用いたRPEシート及び網膜シートの複合化検討を行った過程を示す模式図である。 実施例32において、ゼラチンを用いた複合化に用いたトランズウェル上で培養したRPEシート及び再シート化した神経網膜を観察した実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例32において、RPEシート及び再シート化した神経網膜をトランズウェルから剥離させ、ゼラチンを添加する過程を示す実体顕微鏡写真である。 実施例32において、RPEシート及び再シート化した神経網膜にゼラチンを添加する過程を示す実体顕微鏡写真である。 実施例32において、RPEシート及び再シート化した神経網膜を複合化させる過程を示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例32において、RPEシート及び再シート化した神経網膜を複合化させた後ピンセットを用いて持ち上げていることを示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例32において、RPEシート及び再シート化した神経網膜を複合化させた後、ハサミを用いて切り出していることを示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例32において、複合化RPEシート及び再シート化した神経網膜を切り出した断面を観察した実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例32において、切り出した複合化RPEシート及び再シート化した神経網膜の吸引・吐出を観察した実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、Fibrinを用いた複合化に用いたトランズウェル上で培養したRPEシート及び再シート化した神経網膜を観察した実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、RPEシート及び再シート化した神経網膜をトランズウェルから剥離させる複合化検討の過程を示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、回収したRPEシート及び再シート化に対してFibrinogen及びThorombinを添加する複合化検討の過程を示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、RPEシート及び再シート化した神経網膜を複合化させる過程を示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、RPEシート及び再シート化した神経網膜を複合化させる過程を示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、RPEシート及び再シート化した神経網膜を複合化させた後ピンセットを用いて持ち上げていることを示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、RPEシート及び再シート化した神経網膜を複合化させた状態を示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例33において、RPEシートをトランズウェルのメッシュから剥離させる複合化検討の過程を示す実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡写真である。 実施例34において、セルシフターを用いた不要なハイドロゲルの排出検討結果を示す模式図及び写真である。 実施例35において、温度感受性培養皿上で平面化シートを作製し、剥離する過程を示す写真である。
〔定義〕
 「幹細胞」とは、分化能及び増殖能(特に自己複製能)を有する未分化な細胞を意味する。幹細胞には、分化能力に応じて、多能性幹細胞(pluripotent stem cell)、複能性幹細胞(multipotent stem cell)、単能性幹細胞(unipotent stem cell)等の亜集団が含まれる。多能性幹細胞とは、インビトロにおいて培養することが可能で、かつ、三胚葉(外胚葉、中胚葉、内胚葉)及び/又は胚体外組織に属する細胞系譜すべてに分化しうる能力(分化多能性(pluripotency))を有する幹細胞をいう。複能性幹細胞とは、全ての種類ではないが、複数種の組織や細胞へ分化し得る能力を有する幹細胞を意味する。単能性幹細胞とは、特定の組織や細胞へ分化し得る能力を有する幹細胞を意味する。
 「多能性幹細胞」は、受精卵、クローン胚、生殖幹細胞、組織内幹細胞、体細胞等から誘導することができる。多能性幹細胞としては、胚性幹細胞(ES細胞:Embryonic stem cell)、EG細胞(Embryonic germ cell)、人工多能性幹細胞(iPS細胞:induced pluripotent stem cell)等を挙げることが出来る。間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell;MSC)から得られるMuse細胞(Multi-lineage differentiating stress enduring cell)や、生殖細胞(例えば精巣)から作製されたGS細胞も多能性幹細胞に包含される。
 1998年にヒト胚性幹細胞が樹立されており、再生医学にも利用されつつある。胚性幹細胞は、内部細胞凝集体をフィーダー細胞上又はbFGFを含む培地中で培養することにより製造することが出来る。胚性幹細胞の製造方法は、例えば、WO96/22362、WO02/101057、US5,843,780、US6,200,806、US6,280,718等に記載されている。胚性幹細胞は、所定の機関より入手でき、また、市販品を購入することもできる。例えば、ヒト胚性幹細胞であるKhES-1、KhES-2及びKhES-3は、京都大学再生医科学研究所より入手可能である。ヒト胚性幹細胞であるCrx::Venus株及びRx::Venus株(いずれもKhES-1由来)は国立研究開発法人理化学研究所より入手可能である。
 「人工多能性幹細胞」とは、体細胞を、公知の方法等により初期化(reprogramming)することにより、多能性を誘導した細胞である。
 人工多能性幹細胞は、2006年、山中らによりマウス細胞で樹立された(Cell,2006,126(4),pp.663-676)。人工多能性幹細胞は、2007年にヒト線維芽細胞でも樹立され、胚性幹細胞と同様に多能性と自己複製能を有する(Cell, 2007, 131(5), pp.861-872; Science, 2007, 318(5858), pp.1917-1920; Nat. Biotechnol., 2008, 26(1), pp.101-106)。
 人工多能性幹細胞は、具体的には、線維芽細胞や末梢血単核球等分化した体細胞をOct3/4、Sox2、Klf4、Myc(c-Myc、N-Myc、L-Myc)、Glis1、Nanog、Sall4、lin28、Esrrb等を含む初期化遺伝子群から選ばれる複数の遺伝子の組合せのいずれかの発現により初期化して多分化能を誘導した細胞が挙げられる。好ましい初期化因子の組み合わせとしては、(1)Oct3/4、Sox2、Klf4、及びMyc(c-Myc又はL-Myc)、(2)Oct3/4、Sox2、Klf4、Lin28及びL-Myc(Stem Cells、2013;31:458-466)を挙げることが出来る。
 人工多能性幹細胞として、遺伝子発現による直接初期化で製造する方法以外に、化合物の添加等により体細胞より人工多能性幹細胞を誘導することもできる(Science,2013,341,pp.651-654)。
 また、株化された人工多能性幹細胞を入手することも可能であり、例えば、京都大学で樹立された201B7細胞、201B7-Ff細胞、253G1細胞、253G4細胞、1201C1細胞、1205D1細胞、1210B2細胞、1231A3細胞等のヒト人工多能性細胞株が、京都大学及びiPSアカデミアジャパン株式会社より入手可能である。株化された人工多能性幹細胞として、例えば、京都大学で樹立されたFf-I01細胞、Ff-I14細胞及びQHJI01s04細胞が、京都大学より入手可能である。
 本明細書において、多能性幹細胞は、好ましくは胚性幹細胞又は人工多能性幹細胞であり、より好ましくは人工多能性幹細胞である。
 本明細書において、多能性幹細胞は、ヒトの多能性幹細胞であり、好ましくはヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)又はヒト胚性幹細胞(ES細胞)である。
 ヒトiPS細胞等の多能性幹細胞は、当業者に周知の方法で維持培養及び拡大培養に付すことができる。
 「神経組織」とは、発生期又は成体期の大脳、中脳、小脳、脊髄、網膜、末梢神経、前脳、後脳、終脳、間脳等の、神経系細胞によって構成される組織を意味する。神経組織は、層構造をもつ上皮構造(神経上皮)を形成することがあり、細胞凝集体中の神経上皮は光学顕微鏡を用いた明視野観察により存在量を評価することができる。
 「神経系細胞(Neural cell)」とは、外胚葉由来組織のうち表皮系細胞以外の細胞を表す。すなわち、神経系前駆細胞、ニューロン(神経細胞)、グリア、神経幹細胞、ニューロン前駆細胞及びグリア前駆細胞等の細胞を含む。神経系細胞には、下述する網膜組織を構成する細胞(網膜細胞)、網膜前駆細胞、網膜層特異的神経細胞、神経網膜細胞、網膜色素上皮細胞も包含される。神経系細胞は、Nestin、TuJ1、PSA-NCAM、N-cadherin等をマーカーとして同定することができる。
 「神経細胞(Neuron・Neuronal cell)」は、神経回路を形成し情報伝達に貢献する機能的な細胞であり、TuJ1、Dcx、HuC/D等の幼若神経細胞マーカー、及び/又は、Map2、NeuN等の成熟神経細胞マーカーの発現を指標に同定することができる。
 「神経系前駆細胞(Neural Precursor cell)」は、神経幹細胞、ニューロン前駆細胞及びグリア前駆細胞を含む前駆細胞の集合体であり、増殖能とニューロン及びグリア産生能をもつ。神経系前駆細胞はNestin、GLAST、Sox2、Sox1、Musashi、Pax6等をマーカーとして同定することができる。あるいは、神経系細胞のマーカー陽性かつ増殖マーカー(Ki67、pH3、MCM)陽性の細胞を、神経系前駆細胞として同定することもできる。
 「網膜組織(Retinal tissue)」とは、生体網膜において各網膜層を構成する網膜系細胞が、一種類又は複数種類、一定の秩序に従い存在する組織を意味し、「神経網膜(Neural Retina)」は、網膜組織であって、後述する網膜層のうち網膜色素上皮層を含まない内側の神経網膜層を含む組織を意味する。
 「網膜系細胞(Retinal cell)」とは、生体網膜において各網膜層を構成する細胞又はその前駆細胞を意味する。網膜系細胞には、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、水平細胞、アマクリン細胞、介在神経細胞、網膜神経節細胞(神経節細胞)、双極細胞(桿体双極細胞、錐体双極細胞)、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮(RPE)細胞、毛様体、これらの前駆細胞(例:視細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、網膜色素上皮前駆細胞等)、神経網膜前駆細胞、網膜前駆細胞等の細胞が含まれるがこれらに限定されない。網膜系細胞のうち、神経網膜層を構成する細胞(神経網膜細胞又は神経網膜系細胞(Neural retina-related cell)ともいう)として、具体的には、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、水平細胞、アマクリン細胞、介在神経細胞、網膜神経節細胞(神経節細胞)、双極細胞(桿体双極細胞、錐体双極細胞)、ミュラーグリア細胞、及びこれらの前駆細胞(例:視細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞等)等の細胞が挙げられる。すなわち、神経網膜系細胞には網膜色素上皮細胞及び毛様体細胞が含まれない。
 「成熟した網膜系細胞」とは、ヒト成人の網膜組織に含まれ得る細胞を意味し、具体的には、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、水平細胞、アマクリン細胞、介在神経細胞、網膜神経節細胞(神経節細胞)、双極細胞(桿体双極細胞、錐体双極細胞)、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮(RPE)細胞、毛様体細胞等の分化した細胞を意味する。「未成熟な網膜系細胞」とは、成熟した網膜系細胞への分化が決定づけられている前駆細胞(例:視細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、網膜前駆細胞等)を意味する。
 視細胞前駆細胞、水平細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、アマクリン細胞前駆細胞、網膜神経節細胞前駆細胞、ミュラーグリア前駆細胞、網膜色素上皮前駆細胞とは、それぞれ、視細胞、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、網膜神経節細胞、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮細胞への分化が決定付けられている前駆細胞をいう。
 「網膜前駆細胞」とは、視細胞前駆細胞、水平細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、アマクリン細胞前駆細胞、網膜神経節細胞前駆細胞、ミュラーグリア細胞、網膜色素上皮前駆細胞等のいずれの未成熟な網膜系細胞にも分化しうる前駆細胞であって、最終的に、視細胞、桿体視細胞、錐体視細胞、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、網膜神経節細胞、網膜色素上皮細胞等のいずれの成熟した網膜系細胞にも分化しうる前駆細胞をいう。「神経網膜前駆細胞」とは、視細胞前駆細胞、水平細胞前駆細胞、双極細胞前駆細胞、アマクリン細胞前駆細胞、網膜神経節細胞前駆細胞、ミュラーグリア細胞等のいずれの未成熟な神経網膜系細胞にも分化しうる前駆細胞であって、最終的に、視細胞、桿体視細胞、錐体視細胞、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、網膜神経節細胞等のいずれの成熟した神経網膜系細胞にも分化しうる前駆細胞をいう。神経網膜前駆細胞は、網膜色素上皮細胞への分化能は有しない。
 「視細胞(photoreceptor cell)」とは、生体においては網膜の視細胞層に存在し、光刺激を吸収し電気信号へと変換する役割を持つ。視細胞には、明所で機能する錐体(cone)と暗所で機能する杆体(又は桿体、rod)の2種類がある(それぞれ、錐体視細胞、杆体視細胞という)。また、錐体視細胞としては、S-opsinを発現し青色光を受容するS錐体視細胞、L-opsinを発現し赤色光を受容するL錐体視細胞、及びM-opsinを発現し緑色光を受容するM錐体視細胞を挙げることができる。視細胞は視細胞前駆細胞から分化し、成熟する。細胞が視細胞若しくは視細胞前駆細胞であるか否かは、当業者であれば、例えば後述する細胞マーカー(視細胞前駆細胞で発現するCrx及びBlimp1、視細胞で発現するリカバリン(Recoverin)、成熟視細胞で発現するロドプシン、S-Opsin及びM/L-Opsin等)の発現、外節構造の形成等により容易に確認できる。一態様において、視細胞前駆細胞はCrx陽性細胞であり、視細胞はロドプシン、S-Opsin及びM/L-Opsin陽性細胞である。一態様において、桿体視細胞はNRL及びRhodopsin陽性細胞である。一態様において、S錐体視細胞はS-opsin陽性細胞、L錐体視細胞はL-opsin陽性細胞、及びM錐体視細胞はM-opsin陽性細胞である。
 神経網膜系細胞の存在は、神経網膜系細胞関連遺伝子(以下、「神経網膜系細胞マーカー」、又は「神経網膜マーカー」という場合がある。)の発現の有無によって確認することができる。神経網膜系細胞マーカーの発現の有無、又は細胞集団若しくは組織における神経網膜系細胞マーカー陽性細胞の割合は、当業者であれば容易に確認することができる。例えば、抗体を用いた手法、核酸プライマーを用いた手法、シーケンス反応を用いた手法が挙げられる。抗体を用いた手法としては、神経網膜系細胞マーカーのタンパク質の発現を、例えば、市販の抗体を用いたフローサイトメトリー(FACS)、免疫染色等の手法によって、特定の神経網膜系細胞マーカー陽性細胞の数を全細胞数で除することにより確認することができる。核酸プライマーを用いた手法としては、神経網膜系細胞マーカーのRNAの発現を、例えば、PCR法、半定量PCR法、定量PCR法(例:リアルタイムPCR法)で確認することができる。シーケンス反応を用いた手法としては、神経網膜系細胞マーカーのRNAの発現を、例えば、核酸シーケンサ(例:次世代シーケンサ)を用いて確認することができる。
 神経網膜系細胞マーカーとしては、網膜前駆細胞で発現するRx(Raxとも言う)及びPAX6、神経網膜前駆細胞で発現するRx、PAX6及びChx10(Vsx2とも言う)、視細胞前駆細胞で発現するCrx及びBlimp1等が挙げられる。また、双極細胞で強発現するChx10、双極細胞で発現するPKCα、Goα、VSX1及びL7、網膜神経節細胞で発現するTuJ1及びBrn3、アマクリン細胞で発現するCalretinin及びHPC-1、水平細胞で発現するCalbindin、視細胞及び視細胞前駆細胞で発現するRecoverin、桿体細胞で発現するRhodopsin、桿体視細胞及び桿体視細胞前駆細胞で発現するNrl、錐体視細胞で発現するS-opsin及びLM-opsin、錐体細胞、錐体視細胞前駆細胞及び神経節細胞で発現するRXR-γ、錐体視細胞のうち、分化初期に出現する錐体視細胞又はその前駆細胞で発現するTRβ2、OTX2及びOC2、水平細胞、アマクリン細胞及び神経節細胞で共通して発現するPax6等が挙げられる。本願実施例において同定された網膜前駆細胞又は神経網膜前駆細胞の表面抗原を、網膜前駆細胞又は神経網膜前駆細胞のマーカーとして用いることもできる。詳細は後述する。
 「陽性細胞」とは、特定のマーカーを細胞表面上又は細胞内に発現している細胞を意味する。例えば、「Chx10陽性細胞」とは、Chx10タンパク質を発現している細胞を意味する。
 「網膜色素上皮細胞」とは、生体網膜において神経網膜の外側に存在する上皮細胞を意味する。細胞が網膜色素上皮細胞であるか否かは、当業者であれば、例えば細胞マーカー(MITF、Pax6、PMEL17、TYRP1、TRPM1、ALDH1A3、GPNMB、RPE65、CRALBP、MERTK、BEST1、TTR等)の発現や、メラニン顆粒の存在(黒褐色)、細胞間のタイトジャンクション、多角形・敷石状の特徴的な細胞形態等により容易に確認できる。細胞が網膜色素上皮細胞の機能を有するか否かは、VEGF及びPEDF等のサイトカインの分泌能や視細胞外節の貪食能等により容易に確認できる。一態様において、網膜色素上皮細胞はRPE65陽性細胞、MITF陽性細胞、又は、RPE65陽性かつMITF陽性細胞である。
 「網膜色素上皮細胞シート」とは、網膜色素上皮細胞が少なくとも二次元の方向に生物学的結合により互いに接着し、単一又は複数の細胞から構成される単層又は重層のシート状の構造体を意味する。
 「網膜層」とは、網膜を構成する各層を意味し、具体的には、網膜色素上皮層、視細胞層、外境界膜、外顆粒層、外網状層、内顆粒層、内網状層、神経節細胞層、神経線維層及び内境界膜を挙げることができる。
 「神経網膜層」とは、神経網膜を構成する各層を意味し、具体的には、視細胞層、外境界膜、外顆粒層、外網状層、内顆粒層、内網状層、神経節細胞層、神経線維層及び内境界膜を挙げることができる。「視細胞層」とは、神経網膜の最も外側に形成され、視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、視細胞前駆細胞及び網膜前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を多く含む網膜層を意味する。視細胞層以外の各層を内層という。それぞれの細胞がいずれの網膜層を構成する細胞であるかは、公知の方法、例えば細胞マーカーの発現の有無又は発現の程度等によって確認できる。
 視細胞又は視細胞前駆細胞の出現割合が少ない段階の網膜組織の場合、増殖する神経網膜前駆細胞を含む層を「ニューロブラスティックレイヤー(neuroblastic layer)」といい、inner neuroblatic layerとouter neuroblastic layerが存在する。当業者であれば周知の方法、例えば明視野顕微鏡の下では、色の濃淡(outer neuroblastic layerが薄く、inner neuroblatic layerが濃い)により判断することができる。
 「毛様体」は、発生過程及び成体の「毛様体」、「毛様体周縁部」、「Ciliary body」を含む。「毛様体」のマーカーとしては、Zic1、MAL、HNF1beta、FoxQ1、CLDN2、CLDN1、GPR177、AQP1及びAQP4があげられる。「毛様体周縁部(ciliarymarginal zone;CMZ)」としては、例えば、生体網膜において神経網膜と網膜色素上皮との境界領域に存在する組織であり、且つ、網膜の組織幹細胞(網膜幹細胞)を含む領域を挙げることができる。毛様体周縁部は、毛様体縁(ciliarymargin)又は網膜縁(retinalmargin)とも呼ばれ、毛様体周縁部、毛様体縁及び網膜縁は同等の組織である。毛様体周縁部は、網膜組織への網膜前駆細胞、分化細胞の供給、網膜組織構造の維持等に重要な役割を果たしていることが知られている。毛様体周縁部のマーカー遺伝子としては、例えば、Rdh10遺伝子(陽性)、Otx1遺伝子(陽性)及びZic1(陽性)を挙げることができる。「毛様体周縁部様構造体」とは、毛様体周縁部と類似した構造体のことである。
 「大脳組織」とは、胎児期又は成体の大脳を構成する細胞(例、大脳神経系前駆細胞(cortical neural precursor cell)、背側大脳神経系前駆細胞、腹側大脳神経系前駆細胞、大脳層構造特異的神経細胞(ニューロン)、第一層ニューロン、第二層ニューロン、第三層ニューロン、第四層ニューロン、第五層ニューロン、第六層ニューロン、グリア細胞(アストロサイト及びオリゴデンドロサイト)、これらの前駆細胞など)が、一種類又は少なくとも複数種類、層状で立体的に配列した組織を意味する。胎児期の大脳は、前脳又は終脳とも呼ばれる。それぞれの細胞の存在は、公知の方法、例えば細胞マーカーの発現有無若しくはその程度等により確認できる。
 「大脳層」とは、成体大脳又は胎児期大脳を構成する各層を意味し、具体的には、分子層、外顆粒層、外錐体細胞層、内顆粒層、神経細胞層(内錐体細胞層)、多型細胞層、第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、第六層、皮質帯、中間帯、脳室下帯、及び、脳室帯(ventricular zone)を挙げることができる。
 「大脳神経系前駆細胞」としては、ニューロン前駆細胞、第一層ニューロン前駆細胞、第二層ニューロン前駆細胞、第三層ニューロン前駆細胞、第四層ニューロン前駆細胞、第五層ニューロン前駆細胞、第六層ニューロン前駆細胞、アストロサイト前駆細胞、オリゴデンドロサイト前駆細胞等を挙げることができる。それぞれの細胞は、第一層ニューロン、第二層ニューロン、第三層ニューロン、第四層ニューロン、第五層ニューロン、第六層ニューロン、アストロサイト、及び、オリゴデンドロサイトへの分化が決定付けられている前駆細胞である。
 「大脳神経系前駆細胞」は、第一層ニューロン、第二層ニューロン、第三層ニューロン、第四層ニューロン、第五層ニューロン、第六層ニューロン、アストロサイト、及び、オリゴデンドロサイトのうちの少なくとも複数の分化系譜への分化能(多分化能)をもつ複能性幹細胞(複能性神経幹細胞、multi-potent neural stem cell)を含む。
 「大脳層特異的神経細胞」とは、大脳層を構成する細胞であって大脳層に特異的な神経細胞を意味する。大脳層特異的神経細胞としては、第一層ニューロン、第二層ニューロン、第三層ニューロン、第四層ニューロン、第五層ニューロン、第六層ニューロン、大脳興奮性ニューロン、大脳抑制性ニューロン等を挙げることができる。
 大脳細胞マーカーとしては、大脳細胞で発現するFoxG1(別名Bf1)、大脳神経系前駆細胞で発現するSox2及びNestin、背側大脳神経系前駆細胞で発現するPax6及びEmx2、腹側大脳神経系前駆細胞で発現するDlx1、Dlx2及びNkx2.1、ニューロン前駆細胞で発現するTbr2、Nex、Svet1、第六層ニューロンで発現するTbr1、第五層ニューロンで発現するCtip2、第四層ニューロンで発現するRORβ、第三層ニューロン又は第二層ニューロンで発現するCux1又はBrn2、第一層ニューロンで発現するReelinなどが挙げられる。
 「細胞凝集体」(Cell Aggregate)とは、複数の細胞同士が接着して立体構造を形成しているものであれば特に限定はなく、例えば、培地等の媒体中に分散していた細胞が集合して形成する塊、又は細胞分裂を経て形成される細胞の塊等をいう。細胞凝集体には、特定の組織を形成している場合も含まれる。
 「スフェア(sphere)状細胞凝集体」は、球状に近い立体的な形を有する細胞凝集体を意味する。球状に近い立体的な形とは、三次元構造を有する形であって、二次元面に投影したときに、例えば、円形又は楕円形を示す球状形、及び球状形が複数融合して形成される形状(例えば二次元に投影した場合に2~4個の円形若しくは楕円形が重なりあって形成する形を示す)が挙げられる。一態様において、凝集体のコア部は、小胞性層状構造を有し、明視野顕微鏡の下では、中央部が暗く外縁部分が明るく観察されるという特徴を有する。
 「上皮組織」とは、体表面、管腔(消化管など)、体腔(心膜腔など)などの表面を細胞が隙間なく覆うことで形成される組織である。上皮組織を形成している細胞を上皮細胞という。上皮細胞は、細胞が頂端(apical)-基底(basal)方向の極性を持つ。上皮細胞は、接着結合(adherence junction)及び/又は密着結合(tight junction)により上皮細胞同士で強固な結合をつくり、細胞の層を形成できる。この細胞層が、1ないし十数層重なってできた組織が上皮組織である。上皮組織を形成し得る組織には、胎児期及び/又は成体の網膜組織、脳脊髄組織、眼球組織、神経組織等も含まれる。本明細書における神経網膜も上皮組織である。「上皮構造」とは、上皮組織が特徴的に有する構造(例:基底面及び頂端面の極性を有する)を意味する。
 「連続上皮組織」とは、連続上皮構造を有する組織である。連続上皮構造とは、上皮組織が連続している状態のことである。上皮組織が連続しているとは、例えば、上皮組織に対する接線方向に10細胞~10細胞、好ましくは接線方向に30細胞~10細胞、さらに好ましくは10細胞~10細胞、並んでいる状態のことである。
 例えば、網膜組織において形成される連続上皮構造は、網膜組織が上皮組織に特有の頂端面を持ち、頂端面が神経網膜層を形成する各層のうち、少なくとも視細胞層(外顆粒層)等と概ね平行に、かつ連続的に網膜組織の表面に形成される。例えば、多能性幹細胞より作製した網膜組織を含む細胞凝集体の場合、凝集体の表面に頂端面が形成され、表面に対して接線方向に10細胞以上、好ましくは30細胞以上、より好ましくは100細胞以上、さらに好ましくは400細胞以上の視細胞又は視細胞前駆細胞が規則正しく連続して配列する。
 一態様において、上皮組織は極性化して「頂端面(apical surface)」と「基底面」及び「基底膜」ができる。「基底膜」とは、上皮細胞が産生した基底(basal)側の層(基底膜)のことをいい、ラミニン及びIV型コラーゲンを多く含み、50~100nmの厚さを有する。「基底面」は「基底膜」側に形成される表面(表層面)のことをいう。「頂端面」は、「基底膜」と反対側に形成される表面(表層面)のことをいう。一態様において、「頂端面」は視細胞又は視細胞前駆細胞が認められる程度に発生段階が進行した網膜組織においては、外境界膜が形成され、視細胞、視細胞前駆細胞が存在する視細胞層(外顆粒層)に接する面のことをいう。また、このような頂端面は、頂端面のマーカー(例:atypical-PKC(以下、「aPKC」と略す)、Tight Junctionマーカー(Zo-1)、ERMタンパク質であるEzrin、E-cadherin、N-cadherin)に対する抗体を用いて、当業者に周知の免疫染色法等で同定することができる。
〔細胞凝集体の製造方法〕
 本発明の一態様は、分散された網膜系細胞集団から、上皮構造(又は多層構造)を有する網膜組織を含む細胞凝集体(本明細書において、「網膜組織を含む細胞凝集体」を単に「網膜組織」という場合がある)を製造するための製造方法である。該方法は、分散された網膜系細胞集団を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で浮遊培養又は接着培養することを含む。ここで、分散された網膜系細胞集団は、網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む。網膜組織は上記に定義されているとおりである。一態様として、網膜組織は神経網膜組織を含み、また、神経網膜組織と網膜色素上皮組織の両方を含んでもよい。
 網膜系細胞は、上記に定義されているとおりであり、一態様において、網膜系細胞は網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含み、他に視細胞(桿体視細胞、錐体視細胞)、水平細胞、アマクリン細胞、網膜神経節細胞(神経節細胞)、双極細胞(桿体双極細胞、錐体双極細胞)、ミュラーグリア細胞等の細胞を含んでもよい。網膜系細胞は神経網膜系細胞であることが好ましい。使用される網膜系細胞集団は、生体組織由来のものであっても多能性幹細胞由来のものであってもよく、多能性幹細胞を分化誘導して得られたものであることが好ましい。
 生体組織由来の網膜系細胞は、当業者であれば、周知技術により生体由来の網膜組織から調製することができる。例えば、眼摘後、RPEと剥離させて、回収する方法や、直接神経網膜を摘出する方法がある。
 本発明の一態様は、分散された神経系細胞集団から、上皮構造(又は多層構造)を有する神経組織(例:大脳(終脳)組織)を含む細胞凝集体の製造方法である。該方法は、分散された神経系細胞集団を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で接着培養又は浮遊培養することを含む。神経系細胞は神経系前駆細胞(例:大脳神経系前駆細胞)を含んでいることが好ましい。使用される神経系細胞集団は、生体組織由来のものであっても多能性幹細胞由来のものであってもよく、多能性幹細胞を分化誘導して得られたものであることが好ましい。
(出発細胞としての網膜系細胞集団の分化誘導方法)
 本発明の製造方法の出発細胞としての多能性幹細胞由来の網膜系細胞は、多能性幹細胞を分化誘導することによって得ることができる。一態様として、分化誘導因子を用いて多能性幹細胞を分化誘導して網膜系細胞の凝集体を得ることができる。分化誘導因子として、基底膜標品、BMPシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路阻害物質、IGFシグナル伝達経路作用物質などが挙げられる。一態様として、自己組織化による網膜系細胞の凝集体の製造方法が挙げられる。自己組織化とは、細胞の集団が自律的に複雑な構造を生み出す機序をいう。例えば、SFEB(Serum-free Floating culture of Embryoid Bodies-like aggregates)法(WO2005/12390)やSFEBq法(WO2009/148170)により、自己組織化を行うことができる。
 具体的な分化誘導方法として、WO2011/055855、WO2013/077425、WO2015/025967、WO2016/063985、WO2016/063986、WO2017/183732、PLoS One. 2010 Jan 20;5(1):e8763.、Stem Cells. 2011 Aug;29(8):1206-18.、Proc Natl Acad Sci USA. 2014 Jun 10;111(23):8518-23、又はNat Commun. 2014 Jun 10;5:4047に開示されている方法が挙げられるが、特に限定されない。
 具体的な一態様として、下記工程(A)、(B)及び(C)を含む方法によって網膜系細胞の凝集体を調製することができる。
(A)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、未分化維持因子を含む培地で培養する工程、
(B)工程(A)で得られた細胞を浮遊培養することによって細胞凝集体を形成させる工程、
(C)工程(B)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質を含む培地中でさらに浮遊培養する工程。
 なお、工程(A)は、さらにTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでもよい。
 また、工程(B)は、後述するように、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質、及び/又はWntシグナル伝達阻害物質を含んでいてもよい。
 本方法は、例えばWO2015/025967、WO2016/063985、WO2017/183732にも開示されており、より詳細にはWO2015/025967、WO2016/063985、WO2017/183732を参照することが可能である。
 網膜系細胞の凝集体の調製に使用する培地は、特段の記載がない限り、細胞増殖用基礎培地(基礎培地とも呼ぶ)を使用することができる。細胞増殖用基礎培地は細胞の培養が可能な限り特に限定はなく、適宜細胞増殖用培地として市販されている基礎培地を用いることができる。具体的には、例えば、BME培地、BGJb培地、CMRL 1066培地、Glasgow MEM(GMEM)培地、Improved MEM Zinc Option培地、IMDM培地、Medium 199培地、MEM培地、Eagle MEM培地、αMEM培地、DMEM培地、F-12培地、DMEM/F12培地、IMDM/F12培地、ハム培地、RPMI 1640培地、Fischer’s培地、Leibovitz’s L-15培地又はこれらの混合培地など、動物細胞の培養に用いることのできる培地を挙げることができる。また、補助培地であるN2培地を添加した培地を用いてもよい。
 TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質とは、TGFβファミリーシグナル伝達経路、すなわちSmadファミリーによって伝達される、シグナル伝達経路を阻害する物質を表し、具体的にはTGFβシグナル伝達経路阻害物質(例:SB431542、LY-364947、SB505124、A-83-01等)、Nodal/Activinシグナル伝達経路阻害物質(例:SB431542、A-83-01等)及びBMPシグナル伝達経路阻害物質(例:LDN193189、Dorsomorphin等)を挙げることができる。これらの物質は市販されており入手可能である。
 ソニック・ヘッジホッグ(以下、「Shh」又は「SHH」と記すことがある。)シグナル伝達経路作用物質とは、Shhによって媒介されるシグナル伝達を増強し得る物質である。Shhシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、SHH、SHHの部分ペプチド、PMA(Purmorphamine)、SAG(Smoothened Agonist)等が挙げられる。
 TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質の濃度は、網膜系細胞への分化を誘導可能な濃度であればよい。例えば、SB431542は、通常0.1~200μM、好ましくは2~50μMの濃度で使用される。A-83-01は、通常0.05~50μM、好ましくは0.5~5μMの濃度で使用される。LDN193189は、通常1~2000nM、好ましくは10~300nMの濃度で使用される。SAGは、通常、1~2000nM、好ましくは10~700nMの濃度で使用される。PMAは、通常0.002~20μM、好ましくは0.02~2μMの濃度で使用される。
 未分化維持因子は、多能性幹細胞の分化を抑制する作用を有する物質であれば特に限定はない。当業者に汎用されている未分化維持因子としては、FGFシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質、insulin等を挙げることができる。FGFシグナル伝達経路作用物質として具体的には、線維芽細胞増殖因子(例えば、bFGF、FGF4やFGF8)が挙げられる。また、TGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質としては、TGFβシグナル伝達経路作用物質、Nodal/Activinシグナル伝達経路作用物質が挙げられる。TGFβシグナル伝達経路作用物質としては、例えばTGFβ1、TGFβ2が挙げられる。Nodal/Activinシグナル伝達経路作用物質としては、例えばNodal、ActivinA、ActivinBが挙げられる。ヒト多能性幹細胞(ヒトES細胞、ヒトiPS細胞)を培養する場合、工程(A)における培地は、好ましくは未分化維持因子として、bFGFを含む。
 工程(A)において用いられる培地中の未分化維持因子濃度は、培養する多能性幹細胞の未分化状態を維持可能な濃度であり、当業者であれば、適宜設定することができる。例えば、具体的には、フィーダー細胞非存在下で未分化維持因子としてbFGFを用いる場合、その濃度は、通常4~500ng/mL程度、好ましくは10~200ng/mL程度、より好ましくは30~150ng/mL程度である。
 未分化維持因子を含み、多能性幹細胞を培養するために使用可能なフィーダーフリー培地として、多くの合成培地が開発・市販されており、例えばEssential 8培地(Life Technologies社製)が挙げられる。Essential 8培地は、DMEM/F12培地に、添加剤として、L-ascorbic acid-2-phosphate magnesium(64mg/L)、sodium selenium(14μg/L)、insulin(19.4mg/L)、NaHCO3(543mg/L)、transferrin(10.7mg/L)、bFGF(100ng/mL)、及び、TGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質(TGFβ1(2ng/mL)又はNodal(100ng/mL))を含む(Nature Methods、8、424-429(2011))。その他市販のフィーダーフリー培地としては、S-medium(DSファーマバイオメディカル社製)、StemPro(Life Technologies社製)、hESF9(Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008 Sep 9;105(36):13409-14)、mTeSR1(STEMCELL Technologies社製)、mTeSR2(STEMCELL Technologies社製)、TeSR-E8(STEMCELL Technologies社製)、又はStemFit(味の素社製)が挙げられる。上記工程(A)ではこれらを用いることにより、簡便に本発明を実施することが出来る。これら培地を使用することで、フィーダーフリー条件での多能性幹細胞の培養をおこなうことが可能である。工程(A)で使用する培地は、一例として、BMPシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路作用物質及びWntシグナル伝達経路阻害物質のいずれも添加されていない無血清培地である。
 工程(A)におけるフィーダーフリー条件での多能性幹細胞の培養においては、フィーダー細胞に代わる足場を多能性幹細胞に提供するため、適切なマトリクスを足場として用いてもよい。足場として用いることのできるマトリクスとしては、ラミニン(Nat Biotechnol 28,611-615,(2010))、ラミニン断片(Nat Commun 3,1236,(2012))、基底膜標品(Nat Biotechnol 19,971-974,(2001))、ゼラチン、コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、エンタクチン、ビトロネクチン(Vitronectin)等が挙げられる。
 工程(A)における多能性幹細胞の培養時間は、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質(例:100nM~700nM)の存在下で培養する場合、工程(B)において形成される細胞凝集体の質を向上させる効果が達成可能な範囲で特に限定されないが、通常0.5~144時間である。一態様において、好ましくは2~96時間、より好ましくは6~48時間、さらに好ましくは12~48時間、よりさらに好ましくは18~28時間(例、24時間)である。
 工程(B)において用いられる培地は血清含有培地又は無血清培地であり得る。化学的に未決定な成分の混入を回避する観点から、無血清培地が好適に用いられる。調製の煩雑さを回避するには、例えば、市販のKSR等の血清代替物を適量添加した無血清培地が挙げられる。無血清培地へのKSRの添加量としては、通常約1%から約30%であり、好ましくは約2%から約20%である。
 凝集体の形成に際しては、まず、工程(A)で得られた細胞の分散操作により、分散された細胞を調製する。分散操作により得られた「分散された細胞」とは、例えば7割(好ましくは8割以上)以上が単一細胞であり2~50細胞の塊が3割以下(好ましくは2割以下)存在する状態が挙げられる。分散された細胞とは、細胞同士の接着(例えば面接着)がほとんどなくなった状態が挙げられる。
 分散された細胞の懸濁液を培養器中に播き、分散させた細胞を、培養器に対して、非接着性の条件下で培養することにより、複数の細胞を集合させて凝集体を形成する。一態様として、96ウェルプレートのようなマルチウェルプレート(U底、V底)の各ウェルに一定数の分散された幹細胞を入れて、これを静置培養すると、細胞が迅速に凝集することにより、各ウェルにおいて1個の凝集体が形成される(SFEBq法)。96ウェルプレートを用いて細胞を浮遊培養する場合、1ウェルあたり約1×10から約1×10細胞(好ましくは約3×10から約5×10細胞、約4×10から約2×10細胞)となるように調製した液をウェルに添加し、プレートを静置して凝集体を形成させる。
 一態様において、工程(B)において用いられる培地は、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む。
 すなわち、具体的な一態様として、下記工程(A)、(B)及び(C)を含む方法によって網膜系細胞の凝集体を調製することができる:
(A)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、かつ任意でTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでもよい、未分化維持因子を含む培地で培養する工程、
(B)工程(A)で得られた細胞を、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で浮遊培養することによって細胞凝集体を形成させる工程、
(C)工程(B)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質を含む培地中でさらに浮遊培養する工程。
 工程(B)におけるソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質としては、上述したものを上述の濃度(例:10nM~300nM)で用いることができる。ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質は、好ましくは、浮遊培養開始時から培地に含まれる。培地には、ROCK阻害剤(例、Y-27632)を添加してもよい。培養時間は例えば、12時間~6日間である。工程(B)において用いられる培地は、一例において、BMPシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。
 工程(B)において、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養することにより、後述する網膜前駆細胞又は神経網膜前駆細胞(Rx陽性細胞)の細胞表面マーカーであるCD39の発現が増加する。一態様として、工程(B)の浮遊培養開始時(Day0)から高濃度(100nM~1000nM、例:300nM)のSAGを添加することにより、CD39の発現が増加する。当該方法を用いることにより、CD39を用いた網膜前駆細胞又は神経網膜前駆細胞の純化工程を行う場合に、より多くのCD39陽性細胞を純化することができ、製造効率が向上する。なお、SAGを300nM添加して得られたCD39陽性細胞を含む組織は、Chx10 陽性かつLhx2 陽性、NKX2.1陰性であることから、網膜組織である。特に腹側(CoupTF1 陽性)の網膜組織が誘導される。なお、工程(B)においてSAGを添加せずに得られた網膜組織は、背側(ALDH1A1 陽性)の網膜組織が誘導される。
 工程(B)において、ATP、ATPアナログ(AMP-PNPなど)及びA2A受容体アゴニスト(アデノシン、CGS 21680(3-[4-[2-[[6-amino-9-[(2R,3R,4S,5S)-5-(ethylcarbamoyl)-3,4-dihydroxy-oxolan-2-yl]purin-2-yl]amino]ethyl]phenyl]propanoicacid)など)からなる群から選択される1以上を含む培地で培養することによっても、誘導される組織中のCD39陽性細胞の割合が増加する。
 BMPシグナル伝達経路作用物質とは、BMPによって媒介されるシグナル伝達経路を増強し得る物質である。BMPシグナル伝達経路作用物質としては、例えばBMP2、BMP4若しくはBMP7等のBMPタンパク質、GDF7等のGDFタンパク質、抗BMP受容体抗体、又は、BMP部分ペプチド等が挙げられる。BMP2タンパク質、BMP4タンパク質及びBMP7タンパク質は例えばR&D Systems社から、GDF7タンパク質は例えば和光純薬から入手可能である。
 工程(C)において用いられる培地は、例えば、BMPシグナル伝達経路作用物質が添加された無血清培地又は血清培地(好ましくは、無血清培地)が挙げられる。無血清培地、血清培地は上述の通り準備することができる。工程(C)において用いられる培地は、一例において、Wntシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。また、工程(C)において用いられる培地は、一例において、ソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を添加されていない培地である。また、工程(C)において用いられる培地は、Wntシグナル伝達経路作用物質が添加されていてもよい培地である。
 BMPシグナル伝達経路作用物質の濃度は、網膜系細胞への分化を誘導可能な濃度であればよい。例えばヒトBMP4タンパク質の場合は、約0.01nM~約1μM、好ましくは約0.1nM~約100nM、より好ましくは約1nM~約10nM、さらに好ましくは約1.5nM(55ng/mL)の濃度となるように培地に添加する。
 BMPシグナル伝達経路作用物質は、工程(A)の浮遊培養開始から約24時間後以降に添加されていればよく、浮遊培養開始後数日以内(例えば、15日以内)に培地に添加してもよい。好ましくは、BMPシグナル伝達経路作用物質は、浮遊培養開始後1日目~15日目までの間、より好ましくは1日目~9日目までの間、最も好ましくは3日目に培地に添加する。
 具体的な態様として、例えば、工程(B)の浮遊培養開始後1~9日目、好ましくは1~3日目に、培地の一部又は全部をBMP4を含む培地に交換し、BMP4の終濃度を約1~10nMに調製し、BMP4の存在下で例えば1~12日、好ましくは2~9日、さらに好ましくは2~5日間培養することができる。ここにおいて、BMP4の濃度を、同一濃度を維持すべく、1回若しくは2回程度培地の一部又は全部をBMP4を含む培地に交換することができる。又はBMP4の濃度を段階的に減じることもできる。例えば、工程(B)の浮遊培養開始後2~10日目までBMPシグナル伝達経路作用物質(BMP4)の濃度を維持した後、工程(B)の浮遊培養開始後6~20日目まで段階的にBMPシグナル伝達経路作用物質(BMP4)の濃度を減じてもよい。
 上記工程(A)~工程(C)における培養温度、CO濃度等の培養条件は適宜設定できる。培養温度は、例えば約30℃~約40℃、好ましくは約37℃である。またCO濃度は、例えば約1%~約10%、好ましくは約5%である。
 上記工程(C)における培養期間を変動させることによって、細胞凝集体に含まれる網膜系細胞として、様々な分化段階の網膜系細胞を製造することができる。すなわち、未成熟な網膜系細胞(例:網膜前駆細胞、視細胞前駆細胞)と成熟した網膜系細胞(例:視細胞)とを様々な割合で含む、細胞凝集体中の網膜系細胞を製造することができる。工程(C)の培養期間を延ばすことによって、成熟した網膜系細胞の割合を増やすことができる。
 上記工程(B)及び/又は工程(C)は、WO2017/183732に開示された方法を使用することもできる。すなわち、工程(B)及び/又は工程(C)において、Wntシグナル伝達経路阻害物質をさらに含む培地で浮遊培養し、細胞凝集体を形成することができる。
 工程(B)及び/又は工程(C)に用いる、Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、Wntにより媒介されるシグナル伝達を抑制し得るものである限り特に限定されず、タンパク質、核酸、低分子化合物等のいずれであってもよい。Wntにより媒介されるシグナルは、Frizzled(Fz)及びLRP5/6(low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6)のヘテロ二量体として存在するWnt受容体を介して伝達される。Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、例えば、Wnt又はWnt受容体に直接作用する物質(抗Wnt中和抗体、抗Wnt受容体中和抗体等)、Wnt又はWnt受容体をコードする遺伝子の発現を抑制する物質(例えばアンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNA等)、Wnt受容体とWntの結合を阻害する物質(可溶型Wnt受容体、ドミナントネガティブWnt受容体等、Wntアンタゴニスト、Dkk1、Cerberusタンパク質等)、Wnt受容体によるシグナル伝達に起因する生理活性を阻害する物質[CKI-7(N-(2-アミノエチル)-5-クロロイソキノリン-8-スルホンアミド)、D4476(4-[4-(2,3-ジヒドロ-1,4-ベンゾジオキシン-6-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミド)、IWR-1-endo(IWR1e)(4-[(3aR,4S,7R,7aS)-1,3,3a,4,7,7a-ヘキサヒドロ-1,3-ジオキソ-4,7-メタノ-2H-イソインドール-2-イル]-N-8-キノリニル-ベンズアミド)、並びに、IWP-2(N-(6-メチル-2-ベンゾチアゾリル)-2-[(3,4,6,7-テトラヒドロ-4-オキソ-3-フェニルチエノ[3,2-d]ピリミジン-2-イル)チオ]アセタミド)等の低分子化合物等]等が挙げられるが、これらに限定されない。Wntシグナル伝達経路阻害物質として、これらを一種又は二種以上含んでいてもよい。CKI-7、D4476、IWR-1-endo(IWR1e)、IWP-2等は公知のWntシグナル伝達経路阻害物質であり、市販品等を適宜入手可能である。Wntシグナル伝達経路阻害物質として好ましくはIWR1eが用いられる。
 工程(B)におけるWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度は、良好な細胞凝集体の形成を誘導可能な濃度であればよい。例えばIWR-1-endoの場合は、約0.1μMから約100μM、好ましくは約0.3μMから約30μM、より好ましくは約1μMから約10μM、さらに好ましくは約3μMの濃度となるように培地に添加する。IWR-1-endo以外のWntシグナル伝達経路阻害物質を用いる場合には、上記IWR-1-endoの濃度と同等のWntシグナル伝達経路阻害活性を示す濃度で用いられることが望ましい。
 工程(B)において、Wntシグナル伝達経路阻害物質を培地に添加するタイミングは、早い方が好ましい。Wntシグナル伝達経路阻害物質は、工程(B)における浮遊培養開始から、通常6日以内、好ましくは3日以内、より好ましくは1日以内、より好ましくは12時間以内、さらに好ましくは工程(B)における浮遊培養開始時に、培地に添加される。具体的には、例えば、Wntシグナル伝達経路阻害物質を添加した基礎培地の添加や、該基礎培地への一部若しくは全部の培地交換を行うことができる。工程(A)で得られた細胞を、工程(B)においてWntシグナル伝達経路阻害物質に作用させる期間は特に限定されないが、好ましくは、工程(B)における浮遊培養開始時に培地へ添加した後、工程(B)終了時(BMPシグナル伝達経路作用物質添加直前)まで作用させる。さらに好ましくは、後述する通り、工程(B)終了後(すなわち工程(C)の期間中)も、継続してWntシグナル伝達経路阻害物質に曝露させる。一態様としては、後述する通り、工程(B)終了後(すなわち工程(C)の期間中)も、継続してWntシグナル伝達経路阻害物質に作用させ、網膜組織が形成されるまで作用させてもよい。
 工程(C)において、Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、前述のWntシグナル伝達経路阻害物質のいずれかを用いることができるが、好ましくは、工程(B)で用いたWntシグナル伝達経路阻害物質と同一の種類のものを工程(C)において使用する。
 工程(C)におけるWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度は、網膜前駆細胞及び網膜組織を誘導可能な濃度であればよい。例えばIWR-1-endoの場合は、約0.1μMから約100μM、好ましくは約0.3μMから約30μM、より好ましくは約1μMから約10μM、さらに好ましくは約3μMの濃度となるように培地に添加する。IWR-1-endo以外のWntシグナル伝達経路阻害物質を用いる場合には、上記IWR-1-endoの濃度と同等のWntシグナル伝達経路阻害活性を示す濃度で用いられることが望ましい。工程(C)の培地中のWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度は、工程(B)の培地中のWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度を100としたとき、好ましくは50~150、より好ましくは80~120、さらに好ましくは90~110であり、工程(B)の培地中のWntシグナル伝達経路阻害物質の濃度と同等であることが、より好ましい。
 Wntシグナル伝達経路阻害物質の培地への添加時期は、網膜系細胞若しくは網膜組織を含む凝集体形成を達成できる範囲で特に限定されないが、早ければ早い方が好ましい。好ましくは、工程(C)開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が培地に添加される。より好ましくは、工程(B)においてWntシグナル伝達経路阻害物質が添加された後、工程(C)においても継続して(即ち、工程(B)の開始時から)培地中に含まれる。さらに好ましくは、工程(B)の浮遊培養開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が添加された後、工程(C)においても継続して培地中に含まれる。例えば、工程(B)で得られた培養物(Wntシグナル伝達経路阻害物質を含む培地中の凝集体の懸濁液)にBMPシグナル伝達作用物質(例、BMP4)を添加すればよい。
 Wntシグナル伝達経路阻害物質に作用させる期間は、特に限定されないが、好ましくは、工程(B)における浮遊培養開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が添加される場合において、工程(B)における浮遊培養開始時を起算点として、2日間から30日間、より好ましくは6日間から20日間、8日間から18日間、10日間から18日間、又は10日間から17日間(例えば、10日間)である。別の態様において、Wntシグナル伝達経路阻害物質に作用させる期間は、工程(B)における浮遊培養開始時にWntシグナル伝達経路阻害物質が添加される場合において、工程(B)における浮遊培養開始時を起算点として、好ましくは3日間から15日間(例えば、5日間、6日間、7日間)であり、より好ましくは6日間から10日間(例えば、6日間)である。
 上述した方法で得た細胞凝集体をWntシグナル伝達経路作用物質、及び/又は、FGFシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地又は血清培地中で2日間から4日間程度の期間培養(工程(D))後、Wntシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路阻害物質を含まない無血清培地又は血清培地中で30日間~200日間程度(30日間~150日間、50日間~120日間、60日間~90日間)培養する(工程(E))ことによって、毛様体周縁部様構造体を含む神経網膜を製造することもできる。
 一態様として、工程(A)~(C)で得られた細胞凝集体であって、工程(B)の浮遊培養開始後6~30日目、10~20日目(10日目、11日目、12日目、13日目、14日目、15日目、16日目、17日目、18日目、19日目又は20日目)の細胞凝集体から、上記工程(D)及び工程(E)により、毛様体周縁部様構造体を含む神経網膜を製造できる。
 Wntシグナル伝達経路作用物質としては、Wntによって媒介されるシグナル伝達を増強し得るものである限り特に限定されない。具体的なWntシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、GSK3β阻害剤(例えば、6-Bromoindirubin-3’-oxime(BIO)、CHIR99021、Kenpaullone)を挙げることができる。例えばCHIR99021の場合には、約0.1μM~約100μM、好ましくは約1μM~約30μMの範囲を挙げることができる。
 FGFシグナル伝達経路阻害物質としては、FGFによって媒介されるシグナル伝達を阻害できるものである限り特に限定されない。FGFシグナル伝達経路阻害物質としては、例えば、SU-5402、AZD4547、BGJ398等が挙げられる。例えばSU-5402の場合、約0.1μM~約100μM、好ましくは約1μM~約30μM、より好ましくは約5μMの濃度で添加する。
 工程(D)において用いられる培地は、一例において、BMPシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路阻害物質、SHHシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。
 上記工程(E)の一部又は全部の工程は、WO2019/017492に開示された連続上皮組織維持用培地を用いて培養することができる。すなわち、連続上皮組織維持用培地を用いて培養することにより、神経網膜の連続上皮構造を維持することができる。一例として、Neurobasal培地(例:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、21103049)にB27サプリメント(例:サーモフィッシャーサイエンティフィック、12587010)を配合した培地を連続上皮組織維持用培地として挙げることができる。
 上記工程(E)における培養は、網膜系細胞(特に視細胞)の分化及び/又は成熟化と、連続上皮構造の維持を両立させるために、段階的に連続上皮組織維持用培地に交換することが好ましい。例えば、始めの10日間~30日間を細胞増殖用基礎培地(例:DMEM/F12培地に10%牛胎仔血清、1%N2 supplement、及び100μMタウリンが添加された培地)、次の10日間~40日間を細胞増殖用基礎培地と連続上皮組織維持用培地の混合培地(DMEM/F12培地に10%牛胎仔血清、1%N2 supplement、及び100μMタウリンが添加された培地と、Neurobasal培地に、10%牛胎仔血清、2%B27 supplement、2mM glutamine、及び100μMタウリンが添加された培地を1:3の比率で混合した培地)、次の20日間~140日間を連続上皮組織維持用培地(例:Neurobasal培地に、10%牛胎仔血清、2%B27 supplement、2mM glutamine、及び100μMタウリンが添加された培地)、を用いて培養することができる。
 上記工程(E)の一部又は全部の工程において、細胞増殖用基礎培地、連続上皮組織維持用培地又はこれらの混合培地のいずれの培地を用いている場合であっても、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質をさらに含んでよい。甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養することにより、神経網膜に含まれる双極細胞、アマクリン細胞、神経節細胞又は水平細胞等の割合が低く、かつ視細胞前駆細胞の割合を増大させた網膜系細胞の凝集体の製造が可能となる。
 本明細書において、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質とは、甲状腺ホルモンにより媒介されるシグナル伝達を増強し得る物質であり、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路を増強し得るものであれば特に限定はない。甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、トリヨードサイロニン(以下、T3と略すことがある)、サイロキシン(以下、T4と略すことがある)、甲状腺ホルモン受容体(好ましくはTRβ受容体)アゴニスト等が挙げられる。
 また、当業者に周知の甲状腺ホルモン受容体アゴニストとして、国際公開第97/21993号パンフレット、国際公開第2004/066929号パンフレット、国際公開第2004/093799号、国際公開第2000/039077号パンフレット、国際公開第2001/098256号パンフレット、国際公開第2003/018515号パンフレット、国際公開第2003/084915号パンフレット、国際公開第2002/094319号パンフレット、国際公開第2003/064369号パンフレット、特開2002-053564号公報、特開2002-370978号公報、特開2000-256190号公報、国際公開第2007/132475号パンフレット、国際公開第2007/009913号パンフレット、国際公開第2003/094845号パンフレット、国際公開第2002/051805号パンフレット又は国際公開第2010/122980号パンフレットに記載のジフェニルメタン誘導体、ジアリールエーテル誘導体、ピリダジン誘導体、ピリジン誘導体若しくはインドール誘導体等の化合物を挙げることができる。
 甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質としてT3を用いる場合には、例えば、0.1~1000nMの範囲となるように培地に添加することができる。好ましくは、1~500nM;より好ましくは10~100nM;さらに好ましくは30~90nM;さらにより好ましくは60nM前後の濃度のT3に相当する甲状腺ホルモンシグナル伝達亢進活性を有する濃度が挙げられる。甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質としてT4を用いる場合には、例えば、1nM~500μMの範囲となるように培地に添加することができる。好ましくは、50nM~50μM;より好ましくは500nM~5μMの範囲である。その他の甲状腺ホルモン受容体アゴニストを用いる場合、上述の濃度のT3又はT4が示すアゴニスト活性と同程度の活性を示す濃度であればよい。
 工程(E)において用いられる培地は、適宜、L-グルタミン、タウリン、血清などを含んでいてもよい。工程(E)において用いられる培地は、一例において、BMPシグナル伝達経路作用物質、FGFシグナル伝達経路阻害物質、Wntシグナル伝達経路作用物質、Wntシグナル伝達経路阻害物質、SHHシグナル伝達経路作用物質、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びTGFβファミリーシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上(好ましくは全部)を添加されていない培地である。
 具体的な一態様として、下記工程(A)~(E)を含む方法によって網膜系細胞の凝集体を調製することができる:
(A)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、未分化維持因子を含み、かつ任意でTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでもよい培地で培養する工程、
(B)工程(A)で得られた細胞を、Wntシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含んでいてもよい培地中で浮遊培養することによって細胞凝集体を形成させる工程、
(C)工程(B)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質を含む培地中でさらに浮遊培養する工程、
(D)工程(C)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質、及び/又は、FGFシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地又は血清培地中で2日間から4日間程度の期間培養する工程、及び、
(E)工程(D)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路阻害物質を含まず、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質を含んでいてもよい無血清培地又は血清培地中で30日間~200日間程度培養する工程。
 具体的な一態様として、下記工程(A’)~(E’)を含む方法によって網膜系細胞の凝集体を調製することができる:
(A’)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、未分化維持因子を含み、かつTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む培地で12時間~48時間培養する工程、
(B’)工程(A’)で得られた細胞を、Wntシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で、12時間~72日間(24時間~48時間)浮遊培養することによって細胞凝集体を形成させる工程、
(C’)工程(B’)で得られた細胞凝集体を、BMPシグナル伝達経路作用物質を含む培地中でさらに8日間~15日間(10日間~13日間)浮遊培養する工程、
(D’)工程(C’)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質、及び/又は、FGFシグナル伝達経路阻害物質を含む無血清培地又は血清培地中で2日間から4日間培養する工程、及び、
(E’)工程(D’)で得られた細胞凝集体を、Wntシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路阻害物質を含まず、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質を含んでいてもよい無血清培地又は血清培地中で10日間~200日間程度培養する工程。
 ここで工程(E’)は10日間~30日間細胞増殖用基礎培地で培養し、次いで10日間~40日間細胞増殖用基礎培地と甲状腺ホルモンシグナル伝達作用物質を含む連続上皮組織維持用培地の混合培地で培養し、さらに20日間~140日間甲状腺ホルモンシグナル伝達作用物質を含む連続上皮組織維持用培地で培養する工程を含んでいてもよい。
 一態様において、工程(E’)は、甲状腺ホルモンシグナル伝達経路作用物質の存在下に20日間~60日間(30日間~50日間)培養することを含む。
 一態様において、工程(B’)~工程(E’)までの培養期間は、70日間~100日間(80日間~90日間)である。
 出発細胞としての網膜系細胞を含む網膜組織の回収時期は、当該網膜組織中に網膜前駆細胞、神経網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む時期であれば特に限定されない。当該網膜組織中に網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞を多く含む時期が好ましい。上述した方法において、例えば、浮遊培養開始後10日~100日後(好ましくは、9日~45日後)の網膜組織から、後述する通り出発細胞としての分散された網膜系細胞集団を調製すればよい。
(出発細胞としての神経系細胞集団の分化誘導方法)
 本発明の製造方法の出発細胞としての多能性幹細胞由来の神経系細胞は、多能性幹細胞を分化誘導させることにより誘導することができる。多能性幹細胞の凝集体を浮遊培養により、神経系細胞又は神経組織に誘導する方法としては、多くの方法が報告されている。例えばWO2005/123902、WO2009/148170、WO2008/035110、WO2011/055855、WO2016/063985、Cell Stem Cell, 3, 519-32 (2008)、Nature,472, 51-56 (2011)、Cell Stem Cell, 10(6), 771-775 (2012)、Nature Biotechnology, 27(3), 275-80 (2009)、ProcNatl Acad Sci USA, 110(50), 20284-9 (2013)等に記載された方法が知られているが、これらに限定されない。このような種々の神経系細胞又は神経組織の誘導方法を、工程(B)で得られた凝集体に適用し、工程(B)で得られた凝集体を、適切な神経分化誘導条件下で培養することにより、神経系細胞もしくは神経組織を含む凝集体を製造することが出来る。
 本発明の製造方法の出発細胞としての神経細胞(例:大脳細胞(大脳組織))の製造方法の一例を下記に示す。
 下記工程(A’’)~(C’’)を含む、大脳組織の製造方法である:
 (A’’)多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、1)TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質、並びに2)未分化維持因子を含む培地で培養する工程、
 (B’’)工程(A’’)で得られた細胞を浮遊培養し、細胞の凝集体を形成させる工程、及び
 (C’’)工程(B’’)で得られた凝集体を、分化誘導剤(例:BMPシグナル伝達経路作用物質)の非存在下、又は分化誘導剤(例:TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及び/又はWntシグナル伝達経路阻害物質)の存在下に浮遊培養し、神経組織(大脳組織)を含む凝集体を得る工程。
 工程(A’’)及び(B’’)は、上述した網膜組織の製造方法の工程(A)及び(B)と同様に実施することができる。
 工程(C’’)においては、分化誘導剤、例えばBMPシグナル伝達経路作用物質などの特定のシグナル伝達を活性化し、又は、阻害する物質を添加しない培地中で培養してもよい。工程(A’’)及び(B’’)により当該細胞凝集体は神経に分化する運命にあるため、基礎培地中で培養することにより自発的に神経(例:大脳)に分化する。
 工程(C’’)においては、分化誘導剤として、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質又はWntシグナル伝達経路阻害物質を単独で培地に添加してもよいが、両者を組み合わせる方が好ましい。工程(B’’)からこれら分化誘導因子を加えてもよい。
 工程(B’’)及び(C’’)に用いる、TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質としては、TGFβシグナル伝達経路阻害物質、Nodal/Activinシグナル伝達経路阻害物質及びBMPシグナル伝達経路阻害物質を挙げることができる。これらの因子は上述した因子と同じである。TGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質は、好ましくは、SB431542、A-83-01又はLDN193189である。
 工程(B’’)及び(C’’)に用いる、Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、Wntにより媒介されるシグナル伝達を抑制し得るものである限り特に限定されず、蛋白質、核酸、低分子化合物等のいずれであってもよい。Wntにより媒介されるシグナルは、Frizzled(Fz)及びLRP5/6(low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6)のヘテロ二量体として存在するWnt受容体を介して伝達される。Wntシグナル伝達経路阻害物質としては、例えば、Wnt又はWnt受容体に直接作用する物質(抗Wnt抗体、抗Wnt受容体抗体等)、Wnt又はWnt受容体をコードする遺伝子の発現を抑制する物質(例えばアンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNA等)、Wnt受容体とWntの結合を阻害する物質(可溶型Wnt受容体、ドミナントネガティブWnt受容体等、Wntアンタゴニスト、Dkk1、Cerberus蛋白等)、Wnt受容体によるシグナル伝達に起因する生理活性を阻害する物質[CKI-7(N-(2-アミノエチル)-5-クロロイソキノリン-8-スルホンアミド)、D4476(4-[4-(2,3-ジヒドロ-1,4-ベンゾジオキシン-6-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミド)、IWR-1-endo(IWR1e) (4-[(3aR,4S,7R,7aS)-1,3,3a,4,7,7a-ヘキサヒドロ-1,3-ジオキソ-4,7-メタノ-2H-イソインドール-2-イル]-N-8-キノリニル-ベンズアミド)、並びに、IWP-2(N-(6-メチル-2-ベンゾチアゾリル)-2-[(3,4,6,7-テトラヒドロ-4-オキソ-3-フェニルチエノ[3,2-d]ピリミジン-2-イル)チオ]アセタミド)等の低分子化合物等]等が挙げられるが、これらに限定されない。CKI-7、D4476、IWR-1-endo (IWR1e)、IWP-2等は公知のWntシグナル伝達経路阻害物質であり、市販品等を適宜入手可能である。Wntシグナル伝達経路阻害物質として好ましくはIWR1eが挙げられる。
 Wntシグナル伝達経路阻害物質の濃度は、多能性幹細胞の凝集体を形成する細胞の大脳細胞への分化を誘導可能な濃度であればよい。例えばIWR-1-endoの場合は、約0.1μMから約100μM、好ましくは約約0.3μMから約30μM、より好ましくは約1μMから約10μM、更に好ましくは約3μMの濃度となるように培地に添加する。IWR-1-endo以外のWntシグナル伝達経路阻害物質を用いる場合には、上記IWR1eの濃度と同等のWntシグナル伝達経路阻害活性を示す濃度で用いられることが望ましい。
 かかる培養により、工程(B’’)で得られた凝集体を形成する細胞から大脳神経系前駆細胞への分化が誘導され、大脳神経系前駆細胞を含む凝集体を得ることが出来る。大脳神経系前駆細胞を含む凝集体が得られたことは、例えば、大脳神経系前駆細胞のマーカーであるFoxG1、Lhx2、PAX6、Emx2等を発現する細胞が凝集体に含まれていることを検出することにより確認することができる。工程(C’’)の実施態様の一つとして、工程(B’’)で形成された凝集体を、FoxG1遺伝子を発現する細胞が出現し始めるまでの間、無血清培地又は血清培地中で浮遊培養する工程、を挙げることができる。一態様において、凝集体に含まれる細胞の20%以上(好ましくは、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上)が、FoxG1を発現する状態となるまで、工程(C’’)の培養が実施される。
 出発細胞としての神経系細胞を含む神経組織の回収時期は、当該神経組織(大脳組織)中に神経系前駆細胞又は大脳神経系前駆細胞を含む時期であれば特に限定されないが、当該組織中にこれらの細胞を多く含む時期が好ましい。上述した方法において、例えば、浮遊培養開始後10日~100日後(好ましくは、15日~40日後)の神経組織(大脳組織)から、後述する通り出発細胞としての分散された神経系細胞集団を調製すればよい。
(分散された網膜系又は神経系細胞集団)
 「分散」とは、細胞や組織を酵素処理や物理処理等の分散処理により、小さな細胞片又は細胞の集合体(Cell clump)(2細胞以上100細胞以下、好ましくは50細胞以下、30細胞以下、20細胞以下、10細胞以下、5細胞以下;例えば2~5個の細胞の集合体)又は単一細胞まで分離させることをいう。分散された細胞集団とは、細胞片若しくは細胞の集合体又は単一細胞を一定数集めたもののことをいう。「分散された網膜系細胞集団」とは、分散された状態の細胞集団を意味し、生体組織又は細胞凝集体等の細胞の集合体を分散することによって得ることができる。分散された網膜系細胞集団は、好ましくは、上記の網膜系細胞の凝集体を分散することによって得ることが好ましい。
 一態様において、分散方法は、細胞を生きたままに分散できる方法であればよく、例えば機械的分散処理、細胞分散液処理、細胞保護剤添加処理が挙げられる。これらの処理を組み合わせて行ってもよい。好ましくは、細胞分散液処理を行い、次いで機械的分散処理をするとよい。
 機械的分散処理の方法としては、ピペッティング処理又はスクレーパーでの掻き取り操作が挙げられる。
 細胞分散液処理に用いられる細胞分散液としては、例えば、トリプシン、コラゲナーゼ、ヒアルロニダーゼ、エラスターゼ、プロナーゼ、DNase、パパイン等の酵素類や、エチレンジアミン四酢酸等のキレート剤のいずれかを含む溶液を挙げることができる。市販の細胞分散液、例えば、TrypLE Select (Life Technologies社製)やTrypLE Express(Life Technologies社製)、神経細胞分散液(FujiFilm)を用いることもできる。
 細胞を分散する際に、細胞保護剤で処理することにより、細胞の細胞死を抑制してもよい。細胞保護剤処理に用いられる細胞保護剤としては、FGFシグナル伝達経路作用物質、ヘパリン、IGFシグナル伝達経路作用物質、血清、又は血清代替物を挙げることができる。また、分散により誘導される細胞死(特に、ヒト多能性幹細胞の細胞死)を抑制するために、分散の際に、Rho-associated coiled-coil Containing Protein Kinase(「ROCK」又は「Rhoキナーゼ」)の阻害物質(ROCK阻害剤)又はMyosinの阻害物質を添加してもよい。ROCK阻害剤としては、Y-27632、Fasudil(HA1077)、H-1152等を挙げることができる。Myosinの阻害物質としてはBlebbistatinを挙げることができる。好ましい細胞保護剤としては、ROCK阻害剤が挙げられる。
 分散された網膜系細胞集団(又は神経系細胞集団)は、単一細胞(single cell)を含み、例えば細胞集団の全細胞数に対して70%以上、好ましくは80%以上が単一細胞であり、また、2~50細胞の塊が細胞集団の全細胞数に対して30%以下、好ましくは20%以下存在する状態が挙げられる。分散された網膜系細胞集団(又は神経系細胞集団)において、細胞同士の接着(例えば面接着)がほとんどなくなっている。また、分散された網膜系細胞集団(又は神経系細胞集団)は、できるだけ単一細胞からなることより好ましく、このような分散された網膜系細胞集団(又は神経系細胞集団)は、分散処理後、単一細胞になっていない細胞の塊を除去することによって得ることができる。細胞の塊の除去方法は特に限定されないが、例えばメンブレンフィルター(セルストレーナー)による塊の除去等が挙げられる。一態様において、分散された細胞とは、細胞-細胞間結合(例えば、接着結合)がほとんどなくなった状態が挙げられる。
 網膜組織から出発細胞としての網膜系細胞集団を準備する場合、網膜色素上皮細胞などの不要な細胞が網膜組織に含まれる場合がある。例えば、生体から網膜組織を採取した場合や、上述した多能性幹細胞からの網膜組織の製造方法における工程(D)及び工程(E)を実施した場合などが挙げられる。この場合、網膜色素上皮細胞など不要な細胞が存在する領域を切り離した上で、網膜系細胞集団を分散させればよい。網膜色素上皮細胞の場合は、形態や色素により判別可能であり、当業者であれば容易に切除可能である。
 後述するWntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中での培養を開始する前に、後述の通り網膜前駆細胞又は神経網膜前駆細胞の純度を高めるための工程(純化工程)を実施してもよく、さらに分散された網膜系細胞集団(又は神経系細胞集団)の維持・拡大培養を実施してもよい。培地は、網膜系細胞(又は神経系細胞)が生存及び増殖可能な培地(DMEM培地など)であれば特に限定されない。凍結融解した網膜系細胞集団を本発明の製造方法の出発細胞として用いることもできるため、分散された網膜系細胞集団を凍結保存しておくことも可能である。凍結保存液は特に問わず、市販の凍結保存液を用いることができる。
〔網膜前駆細胞の純化〕
 上述した分散された網膜系細胞集団を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中での培養を開始する前に、分散された網膜系細胞集団に対し、網膜前駆細胞の割合(純度)、好ましくは神経網膜前駆細胞の割合(純度)を高める工程(純化工程)を実施してもよい。純化工程では、網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞で発現する特定のマーカーを用いたセルソーティング等の操作を実施してもよい。セルソーティングは、FACSやMACSなどの周知技術を用いて実施することができる。網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞の純化工程を実施することにより、本明細書に記載の製造方法においてRPE細胞や目的外細胞の混入を減少させることが可能である。分散された網膜系細胞集団中に含まれる網膜前駆細胞の割合を高める工程によって、網膜色素上皮前駆細胞及び/又は網膜色素上皮細胞の生成が抑制される。網膜色素上皮前駆細胞及び/又は網膜色素上皮細胞の生成が抑制されたか否かは、分散された網膜系細胞集団を後述する培養方法により培養した後に、上述した網膜色素上皮細胞のマーカーや形態、性質等に基づき網膜色素上皮細胞が生成したか否かで判断すればよい。網膜色素上皮前駆細胞及び/又は網膜色素上皮細胞の生成が抑制されるとは、上記培養後の全細胞数に対する網膜色素上皮細胞の割合が、網膜前駆細胞の割合を高める工程を実施しなかった場合と比較して、抑制されていればよい。段落0175に記載されている程度の網膜色素上皮細胞の割合であれば、網膜色素上皮前駆細胞及び/又は網膜色素上皮細胞の生成が抑制されたと判断できる。
 網膜前駆細胞の細胞のマーカー(ポジティブマーカー)として、RxやChx10などがよく知られている。しかしながら、これら遺伝子は細胞内で発現しているため、例えば遺伝子組換え技術により当該遺伝子と蛍光タンパク質と連結した細胞、又は当該遺伝子を蛍光タンパク質で置き換えた細胞を用いるなどの工夫が必要である(例:Rx::Venus細胞)。そこで、網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞のポジティブマーカーの探索を行い、CD9(Genbank ID:NM_001769.4、NM_001330312.2)、CD24(Genbank ID:NM_001291737.1、NM_001291738.1、NM_001291739.1、NM_001359084.1、NM_013230.3)、CD29(Genbank ID:NM_002211.4、NM_033668.2、NM_133376.2)、CD39(Genbank ID:NM_001098175.2、NM_001164178.1、NM_001164179.2、NM_001164181.1、NM_001164182.2、NM_001164183.2、NM_001312654.1、NM_001320916.1、NM_001776.6)、CD47(Genbank ID:NM_001777.3、NM_198793.2)、CD49b(Genbank ID:NM_002203.4)、CD49c(Genbank ID:NM_002204.4)、CD49f(Genbank ID:NM_000210.4、NM_001079818.3、NM_001316306.2、NM_001365529.2、NM_001365530.2)、CD57(Genbank ID:NM_001367973.1、NM_018644.3、NM_054025.3)、CD73(Genbank ID:NM_001204813.1、NM_002526.4)、CD82(Genbank ID:NM_001024844.2、NM_002231.4)、CD90(Genbank ID:NM_001311160.2、NM_001311162.2、NM_001372050.1、NM_006288.5)、CD164(Genbank ID:NM_001142401.2、NM_001142402.2、NM_001142403.3、NM_001142404.2、NM_001346500.2、NM_006016.6)、CD200(Genbank ID:NM_001004196.3、NM_001318826.1、NM_001318828.1、NM_001318830.1、NM_001365851.2、NM_001365852.1、NM_001365853.1、NM_001365854.1、NM_001365855.1、NM_005944.7)、CD340(Genbank ID:NM_001005862.2、NM_001289936.1、NM_001289937.1、NM_001289938.1、NM_004448.3)及びCXCR4(Genbank ID:NM_001008540.2、NM_001348056.2、NM_001348059.2、NM_001348060.2、NM_003467.3)が、これらの細胞の細胞表面で発現していることを見出した。好ましい細胞表面マーカーとして、例えば、CD9、CD39、CD90及びCXCR4が挙げられる。一態様として、前記網膜前駆細胞を含む細胞集団を、CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質(例:抗体、ペプチドなど)と接触させ陽性画分を分取する工程を含む、細胞集団における網膜前駆細胞の割合を向上させる方法を、上述したWntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中での培養を開始する前に実施してもよい。当該方法により、本明細書に記載の製造方法においてRPE細胞の混入を減少させることが可能である。
 さらに、これらの細胞のネガティブマーカー、すなわちこれらの細胞での発現が認められないマーカーとして、SSEA1(Genbank ID:NM_002033.3)、CD66b(Genbank ID:NM_001816.4)、CD69(Genbank ID:NM_001781.2)及びCD84(Genbank ID:NM_001184879.2、NM_001184881.2、NM_001184882.1、NM_001330742.2、NM_003874.4)等を見出した。上述したポジティブマーカーと組み合わせることにより、網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞の純度をより高めることが可能である。一態様として、前記網膜前駆細胞を含む細胞集団を、CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質(例:抗体)、好ましくはさらに、SSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質(例:抗体)と接触させ、前者のマーカーの陽性画分及び後者のマーカーの陰性画分を分取する工程を含む、細胞集団における網膜前駆細胞の割合を向上させる方法を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中での培養を開始する前に実施してもよい。上記分散された網膜系細胞集団を、SSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質(例:抗体)と接触させ、これらのマーカーの陰性画分を分取する工程においては、当該抗原の発現量が基準値以下である細胞集団を得る工程である。ここで、基準値は、当業者が任意に設定することができる。例えば、蛍光標識したアイソタイプコントロール抗体を細胞集団に処理した場合の蛍光強度と同等の強さの蛍光標識した上記抗原に対する抗体を細胞集団に処理した細胞集団を得ることで、陰性の画分を分取することができる。
 なお、上述したポジティブマーカー及びネガティブマーカーに結合する物質(例:抗体)を用いた、細胞集団における網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞の割合を向上させる方法は、本明細書に記載の製造方法の一工程としての方法に限定されない。細胞表面マーカーを用いた網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞の割合を向上させる方法は、例えば他の網膜組織の製造方法の一工程としても用いることができる。
 一態様において、分散された網膜系細胞集団において、網膜前駆細胞及び/又は神経網膜前駆細胞は、例えば全細胞数の30%以上を占めていてよく、全細胞数の50%以上を占めていることが好ましく、全細胞数の80%以上を占めていることがより好ましく、全細胞数の90%以上を占めることがさらに好ましい。さらに、例えば、分散された網膜系細胞集団において、CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される少なくとも1つのマーカーが陽性であり、かつ、Rx及び/又はChx10陽性である細胞(網膜前駆細胞又は神経網膜前駆細胞)を、細胞集団の全細胞数に対して50%以上含み、好ましくは80%以上、85%以上、90%以上、95%以上含む。さらに、上記細胞集団は、SSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上、好ましくは2以上、3以上又は全部の抗原が陰性であることが好ましい。ここでいう陰性とは、上述した基準値以下であればよい。
 一実施形態において、網膜前駆細胞の割合を高める工程(純化工程)が、以下の工程を含む:
(1)多能性幹細胞をShhシグナル伝達経路作用物質、ATP及びA2A受容体作用物質からなる群から選択される1以上の存在下で培養し、細胞凝集体を製造する工程、
(2)細胞凝集体を網膜前駆細胞へ分化誘導させる工程、
(3)細胞凝集体を分散させ、CD39に結合する物質(例:抗体)と接触させる工程。
工程(1)及び(2)の詳細は、「出発細胞としての網膜系細胞集団の分化誘導方法」に記載の通りである。
(分散された網膜系細胞集団又は神経系細胞集団の培養による層構造の再形成)
 本発明に係る網膜組織の製造方法は、分散された網膜系細胞集団を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で接着培養又は浮遊培養することを含む。いずれの培養方法によっても、分散された網膜系細胞集団から上皮構造(多層構造)を再形成させることが可能である。上皮構造(又は多層構造)を有するシート状網膜組織を製造するためには、接着培養が好ましい。本発明に係る製造方法は、分散された神経系細胞集団を出発細胞としても同様に実施ことができる。以下、分散された網膜系細胞集団を出発細胞として用いた場合について記載するが、特別の記載がない限り、分散された神経系細胞集団を出発細胞とした場合でも同様である。
 分散された網膜系細胞集団の培養に用いられる培地は、網膜系細胞が生存及び増殖可能な培地であれば特に限定されない。一態様において、分散された網膜系細胞集団の培養に用いられる培地としては、連続上皮組織維持用培地が挙げられる。一例として、Neurobasal培地(例:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、21103049)にB27サプリメント(例:サーモフィッシャーサイエンティフィック、12587010)を配合した培地を連続上皮組織維持用培地として挙げることができる。
 培地中に含まれるWntシグナル伝達経路作用物質としては、Wntによって媒介されるシグナル伝達を増強し得るものである限り特に限定されない。具体的なWntシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、GSK3β阻害剤(例えば、6-Bromoindirubin-3’-oxime(BIO)、CHIR99021、Kenpaullone、Wntタンパク質であるWnt2b、Wnt3a等、及びその部分ペプチド等を挙げることができ、1つの物質であってもよく、2つ以上の物質であってもよい。Wntシグナル伝達経路作用物質としては、好ましくはCHIR99021、BIO、Wnt2b及びWnt3aからなる群から選択される1以上の物質、2以上の物質、又は3以上の物質である。Wntシグナル伝達経路作用物質は、分散された網膜系細胞集団を再凝集化させる過程において、凝集体を大きくするとともに、頂端面/基底膜の極性を有する上皮構造(又は多層構造)を再形成させることができる。Wntシグナル伝達経路作用物質により、ロゼット様構造形成も抑制できる。
 Wntシグナル伝達経路作用物質の濃度は、所望の細胞凝集体の形成(例えば、上皮構造(又は多層構造)の再形成)を誘導可能な濃度であればよい。Wntシグナル伝達経路作用物質の濃度は、例えばCHIR99021を用いる場合には、0.01μM~100μMであってよく、好ましくは0.1μM~10μM、より好ましくは1μM~10μMである。その他のWntシグナル伝達経路作用物質を用いる場合には、上述した濃度のCHIR99021と同程度のWntシグナル活性化作用を示す濃度であればよい。Wntシグナル活性化作用は、当業者であれば、例えばβ-Cateninの発現の確認等の方法により測定可能である。
 Wntシグナル伝達経路作用物質を添加するタイミングは特に限定されないが、再シート化のための浮遊培養又は接着培養開始後できるだけ早い時期に添加する方が好ましい。一態様として、培養開始時からWntシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養することが好ましい。Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地での培養日数は、頂端面/基底膜の極性を有する上皮構造(又は多層構造)を再形成させる効果が認められる範囲で特に限定されないが、例えば、1日間~14日間である。
 一態様において、培地は、ROCK阻害剤、SHH(ソニック・ヘッジホッグ)シグナル伝達経路作用物質及び線維芽細胞増殖因子(FGF)シグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上の物質をさらに含んでいてよい。例えば、ROCK阻害剤の添加によって、分散された網膜前駆細胞集団の再凝集化を促進する効果が認められ、SHHシグナル伝達経路作用物質の添加によって、細胞凝集体の増殖を促進し、細胞凝集体を大きくする効果が認められ、FGFシグナル伝達経路作用物質(例:FGF2、FGF8)添加によって、細胞のダメージを軽減し、またRPE細胞への分化誘導が抑制される効果が認められる。
 ROCK阻害剤とは、Rhoキナーゼ(ROCK)の機能を抑制できるものである限り特に限定されず、例えば、Y-27632(例えば、Ishizaki et al., Mol. Pharmacol. 57, 976-983(2000); Narumiya et al., Methods Enzymol. 325, 273-284(2000)参照)、Fasudil/HA1077(例えば、Uenata et al., Nature 389:990-994(1997)参照)、H-1152(例えば、Sasaki et al., Pharmacol. Ther. 93:225-232(2002)参照)、Wf-536(例えば、Nakajima et al., Cancer Chemother Pharmacol. 52(4):319-324(2003)参照)及びそれらの誘導体、ならびにROCKに対するアンチセンス核酸、RNA干渉誘導性核酸(例えば、siRNA)、ドミナントネガティブ変異体、及びそれらの発現ベクターが挙げられる。また、ROCK阻害剤としては他の低分子化合物も知られているので、本発明においてはこのような化合物又はそれらの誘導体も使用できる(例えば、米国特許出願公開第20050209261号、同第20050192304号、同第20040014755号、同第20040002508号、同第20040002507号、同第20030125344号、同第20030087919号、及び国際公開第2003/062227号、同第2003/059913号、同第2003/062225号、同第2002/076976号、同第2004/039796号参照)。ROCK阻害剤は、1種又は2種以上のROCK阻害剤を使用することができる。ROCK阻害剤は、好ましくはY-27632、Fasudil(HA1077)、H-1152からなる群から選択される1以上の物質を含んでいる。
 ROCK阻害剤の濃度は、当業者であれば実験条件に応じて適宜設定可能である。一態様として、分散された網膜前駆細胞集団の再凝集化を促進することが可能な濃度であればよい。例えばY-27632を用いる場合、0.1μM~1mMであってよく、好ましくは1μM~100μM、より好ましくは5μM~20μMである。Y-27632以外のROCK阻害剤を用いる場合には、上述した濃度のY-27632と同程度のROCK阻害作用を示す濃度であればよい。ROCK阻害作用は、当業者であれば、例えばMLC2のリン酸化の発現解析等の方法により測定可能である。
 SHH(ソニック・ヘッジホッグ)シグナル伝達経路作用物質とは、SHH(Shhと記載することもある)によって媒介されるシグナル伝達を増強し得る物質である。SHHシグナル伝達経路作用物質としては、例えば、Hedgehogファミリーに属する蛋白質(例えば、ShhやIhh)、SHH受容体、Shh受容体アゴニスト、PMA(Purmorphamine;9-シクロヘキシル-N-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-2-(1-ナグタレニルオキシ)-9H-プリン-6-アミン)、又はSAG(Smoothened Agonist;N-メチル-N’-(3-ピリジニルベンジル)-N’-(3-クロロベンゾ[b]チオフェン-2-カルボニル)-1,4-ジアミノシクロヘキサン)等が挙げられる。Shhシグナル伝達経路作用物質として、これらを一種又は二種以上含んでいてもよい。Shhシグナル伝達経路作用物質は、好ましくはShh(Genbankアクセッション番号:NM_000193、NP_000184)、SAG又はPMAからなる群から選択される1以上の物質である。
 SHHシグナル伝達経路作用物質の濃度は、当業者であれば実験条件に応じて適宜設定可能である。一態様として、細胞凝集体を大きくする効果が認められる範囲の濃度であればよい。例えば、SAGは、通常1~2000nM、好ましくは10~700nMの濃度で使用される。PMAは、通常0.002~20μM、好ましくは0.02~2μMの濃度で使用される。SHHは、通常4~500ng/mL、好ましくは10~200ng/mLで使用される。その他のSHHシグナル伝達経路作用物質を用いる場合には、上述した濃度のSAGと同程度のSHHシグナル活性化作用を示す濃度であればよい。SHHシグナル活性化作用は、当業者であれば、例えば下流のシグナル(SMOやGLI)の発現解析等の方法により測定可能である。
 FGFシグナル伝達経路作用物質とは、FGFによって媒介されるシグナル伝達を増強し得る物質である限り特に限定されない。FGFシグナル伝達経路作用物質として具体的には、線維芽細胞増殖因子(例えば、bFGF、FGF4、FGF8及びFGF9)が挙げられる。FGFシグナル伝達経路作用物質は、好ましくはFGF2、FGF4及びFGF8からなる群から選択される1以上の線維芽細胞増殖因子である。
 FGFシグナル伝達経路作用物質の濃度は、当業者であれば実験条件に応じて適宜設定可能である。一態様として、RPE細胞への分化誘導が抑制される効果が認められる範囲の濃度であればよい。例えば、FGF2、4又は8を用いる場合、4~500ng/mL程度、好ましくは10~200ng/mL程度、より好ましくは25~100ng/mL程度である。その他のFGFシグナル伝達経路作用物質を用いる場合には、上述した濃度のFGF8等と同程度のFGFシグナル活性化作用を示す濃度であればよい。FGFシグナル活性化作用は、当業者であれば、例えば下流のシグナル(Akt、MEK)の発現解析等の方法により測定可能である。
 ROCK阻害剤、SHH(ソニック・ヘッジホッグ)シグナル伝達経路作用物質及び/又はFGFシグナル伝達経路作用物質を添加するタイミングは特に限定されないが、培養開始時からROCK阻害剤、SHH(ソニック・ヘッジホッグ)シグナル伝達経路作用物質及び/又はFGFシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養することが好ましい。これらの物質は同時に培地に添加されることが好ましく、さらに、Wntシグナル伝達経路作用物質と同時に培地に添加されることが好ましい。一態様として、1日~14日間、これらの物質を含む培地において分散された網膜系細胞を培養すればよい。
 浮遊培養とは、細胞を培養容器へ非接着の状態で培養することであり、特に限定はされないが、細胞との接着性を向上させる目的で人工的に処理(例えば、細胞外マトリクス等によるコーティング処理)されていない培養容器、若しくは、人工的に接着を抑制する処理(例えば、ポリヒドロキシエチルメタクリル酸(poly-HEMA)、非イオン性の界面活性ポリオール(Pluronic F-127等)又はリン脂質類似構造物(例えば、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンを構成単位とする水溶性ポリマー(Lipidure))によるコーティング処理した培養容器を使用して行うことができる。
 浮遊培養は、例えば、分散された網膜系細胞を出発細胞として、SFEB(Serum-free Floatingculture of Embryoid Bodies-like aggregates)法(WO2005/12390)やSFEBq法(WO2009/148170)を用いることにより行うことができる。
 接着培養とは、細胞を培養容器へ接着の状態で培養することであり、特に限定されないが、細胞との接着性を向上させる目的で人工的に処理されている培養容器等を使用して行うことができる。接着培養は、細胞外マトリクス及び/又は温度感受性ポリマーによりコーティングされた培養容器等を用いて行われることが好ましい。一実施形態の網膜組織の製造方法として、温度感受性ポリマーによりコーティングされた培養容器を、該温度感受性ポリマーの性質が変化する温度にさらすことにより、シート状網膜組織を該培養容器からはがす工程を含む。
 細胞外マトリクスでコーティングされた培養容器上で接着培養することにより、後述するシート状網膜組織を製造することができる。
 細胞外マトリクス存在下で培養することにより、細胞が基底膜側を認識することができるため、頂端面が形成されやすく、また、細胞が層方向に対して凡そ垂直方向に向き、より良好な層構造を有する網膜組織が得られる。温度感受性ポリマーによりコーティングされた培養容器等を用いることにより、温度変化のみによって、形成された上皮構造(又は多層構造)を有する網膜組織を容易に培養容器等から剥がすことができ、酵素処理が不要であり、そのため酵素処理により細胞間の結合が弱くなることなく、丈夫なシート状の網膜組織を回収することができる。そのため、細胞外マトリクス及び/又は温度感受性ポリマー、特に細胞外マトリクス及び温度感受性ポリマーの両方によりコーティングされた培養容器等を用いることが好ましく、例えば、培養容器の培養面が、上記温度感受性ポリマーでコーティングされ、そのポリマーの上面が、上記細胞外マトリクスでコーティングされることが挙げられる。ここで、培養面とは、培養容器において、細胞が接着する面を指し、ポリマーの上面とは、ポリマーコーディングの培養面に接する面と反対の面を指す。
 細胞外マトリクスとは、細胞の外側の空間を構成する生体高分子を意味し、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン等の細胞接着性タンパク質、コラーゲン、エラスチン等の線維性タンパク質、これらのタンパク質のフラグメント、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸等のグルコサミノグリカン又はプロテオグリカン、マトリゲル等が挙げられる。細胞外マトリクスは、好ましくは、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、マトリゲル、ビトロネクチン及びこれらのタンパク質のフラグメントからなる群から選択される1以上の物質である。ラミニンフラグメントとして、例えば、iMatrix-511、iMatrix-411、iMatrix-221などの市販品が挙げられる。
 マトリゲルは、Engelbreth Holm Swarn(EHS)マウス肉腫由来の基底膜調製物である。マトリゲルは、例えばUS patent No.4829000に開示された方法により調製することができ、市販のものを購入することもできる。マトリゲルの主成分はラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン及びエンタクチンである。
 温度感受性ポリマーとは、温度の変化によりポリマーの性質が変化するポリマーである。すなわち、水中で下限臨界溶液温度(Lower Critical Solution temperature, LCST)を有し、ある温度を境にそれより高い温度ではその分子内、或いは分子間の疎水結合が強まりポリマー鎖が凝集し、逆に、低い温度ではポリマー鎖が水分子を結合し水和する相転移挙動を示す。具体的には、例えば、培養温度(約37℃)においては器材表面の疎水性の状態を保ち、培養温度よりも低い温度、例えば20~30℃程度においては器材表面が親水性に変化し、培養細胞がはがれやすくなる温度感受性ポリマーが挙げられる。従って、細胞剥離において酵素処理を必要とせず、酵素処理による細胞への細胞と細胞の間にあるタンパク質を壊さず一枚の大きなシートとしても回収することが可能である。このような温度感受性ポリマーとしては、例えばポリ-N-イソプロピルアクリルアミド(PIPAAm)(LCSTが32℃)好ましく用いられる。通常細胞培養は約37℃の条件下で行われ、低温による細胞へのダメージも考慮すると、LCSTが約20℃~35℃の範囲の温度感受性ポリマーが好ましい。市販品として、温度感受性ポリマーが表面に固定された細胞シート回収用温度応答性細胞培養器材(セルシード社:UpCell(登録商標))なども入手可能である。
 培養条件について、培養温度は、特に限定されないが、約30~40℃、好ましくは約37℃であり、CO含有空気の雰囲気下で培養が行われ、CO濃度は、好ましくは約2~5%である。
 シート状網膜組織における層構造の形成及び、特に頂端面/基底面(Apical/Basalの極性)の形成には、Wntシグナル伝達経路作用物質が必要である。
 Wntシグナル伝達経路作用物質の濃度は、層構造及び頂端面を有するシート状網膜組織を誘導可能な濃度であればよい。Wntシグナル伝達経路作用物質の濃度は、例えばCHIR99021を用いる場合には、0.01μM~100μMであってよく、好ましくは0.1μM~10μM、より好ましくは1μM~10μMである。その他のWntシグナル伝達経路作用物質を用いる場合には、上述した濃度のCHIR99021と同程度のWntシグナル活性化作用を示す濃度であればよい。層構造が形成されているか否かは、当業者であれば、例えば顕微鏡での観察や、OCT等の装置による厚みを計測することにより容易に判断することができる。頂端面が形成されているかどうかは、例えば抗Zo-1抗体や抗Ezrin抗体、抗atypical-PKC抗体を用いて染色することにより確認することができる。
 Wntシグナル伝達経路作用物質を添加するタイミングは特に限定されないが、接着培養開始後できるだけ早い時期に添加する方が好ましい。一態様として、培養開始時からWntシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養することが好ましい。Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地での培養日数は、頂端面/基底膜の極性を有する多層構造(又は多層構造)を再形成させる効果が認められる範囲で特に限定されないが、例えば、1日間~15日間、好ましくは1日間~9日間である。
 Wntシグナル伝達経路作用物質等を除いた培地で培養を継続してもよい。培養を継続することにより、層構造は厚くなり、網膜系細胞の分化は進む。培養期間は、特に限定されず、播種した分散された網膜系細胞集団が増殖し、少なくとも上皮構造(又は多層構造)が形成されるまでの期間であればよく、目的とする分化段階のシート状網膜組織が製造されるまで培養すればよい。上皮構造(又は多層構造)の形成の観点から培養は、少なくとも7日間行われることが望ましい。培養期間は例えば、7日間から60日間以下であってよく、40日間以下、30日間以下、20日間以下、16日間以下(例えば16日間)であってもよい。
 上皮構造(又は多層構造)が形成された後においても、細胞を増殖させ、分化又は成熟させるために、さらに培養を継続してもよい。更なる培養に用いる培地は、Wntシグナル伝達経路作用物質、ROCK阻害剤、SHH(ソニック・ヘッジホッグ)シグナル伝達経路作用物質及び/又はインテグリン伝達経路作用物質を含んでいても含まなくてもよい。
 「多層構造」とは、基底膜側と頂端側の極性を有する(すなわち上皮構造を有する)組織において、細胞が同一方向に並んでいる細胞層が2以上重ね合わせてできた構造であり、異なる層同士がそれぞれの表面の接線方向が凡そ平行している構造である。当該多層構造は、基底面及び頂端面の極性を有する方が好ましく、基底膜及び一態様において、多層構造を有する網膜組織が、シート状網膜組織であってよく、多層構造を有する網膜組織を含む細胞凝集体は、シート状細胞凝集体であってよい。また、一態様において、細胞層が神経網膜前駆細胞層、神経節細胞層、又は視細胞層であってよい。
 本発明の一態様では、多層構造において、細胞の向きが凡そ層方向に対して垂直方向になっていてよい。ここで、「細胞の向き」とは、核の形、細胞体の向きが、基底膜側と頂端側に伸びている方向性を示す。また、層方向に対して凡そ垂直方向とは、多層構造における層において一つ一つの細胞が接して並んでいる方向(すなわち、層の表面の接線方向)に直交する方向のことをいい、層に対して垂直方向又は縦方向のことをいう。
 本発明の一態様では、浮遊培養又は接着培養によって得られた上皮構造(又は多層構造)を有する網膜組織(特にシート状網膜組織)を、移植に必要な大きさに切り出す工程をさらに含んでもよい。例えば、ピンセット、ナイフ、ハサミ等を用いて切り出すことができる。
 一方、上述の方法でシート状網膜組織を製造した場合、一定の割合でRPE細胞が製造され混入するという課題を見出した。これらRPE細胞は目視により確認することができ、除去することもできるが、品質や製造効率の観点で当初からRPE細胞は含まれない方が好ましい。そこで、当該課題を解決するために鋭意検討を行った結果、以下に開示する方法を用いることにより、RPE細胞の混入を大幅に減少させることが可能になった。
〔シート状網膜組織〕
 本発明の一態様は、上皮構造を有するシート状網膜(神経網膜)組織である。該シート状網膜組織の一態様は、多層構造を有する網膜系細胞層からなり、当該多層構造が基底面及び頂端面の極性を有し、上記多層構造を有する網膜系細胞層が網膜前駆細胞、視細胞前駆細胞及び視細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含み、上記網膜系細胞層において、細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向になっている。ここで、「シート状」とは、少なくとも二次元の方向に生物学的結合を有する単一又は複数の細胞から構成される単層又は重層の構造体をいう。
 用いる培養器材に応じて、任意の大きさのシート状網膜組織を製造することができる点が、本発明の一つの利点である。すなわち、これまでに製造できなかった大きさのシート状網膜組織を製造することが可能であり、広い範囲に疾患が及ぶ場合に、1つのシートの移植により治療が可能となる。
 一態様において、本発明に係るシート状網膜組織の長径(直径ともいう)は、例えば2mm以上、4mm以上、5mm以上、7.5mm以上、10mm以上である。一態様において、本発明に係るシート状網膜組織の短径は、例えば2mm以上、3mm以上、4mm以上、5mm以上である。原理上、長径及び短径に上限はないが、培養に用いるディッシュ等の大きさが限度になる。一態様として、長径は、10cm以下、5cm以下、4cm以下、3cm以下、2cm以下、1cm以下であってよい。一態様において、本発明に係るシート状網膜組織の高さは、例えば50μm~1500μmであってよく、好ましくは200μm~700μmである。
 シート状網膜組織の長径、短径及び高さを測定する方法は、特に限定されず、例えば、顕微鏡下で撮像した画像から測定すればよい。例えば、シート状網膜組織について、頂端面を対物レンズ側に向けた状態で撮像した正面画像と、切断面が対物レンズから見て垂直になるよう傾けた状態で撮像した横面画像とを、実体顕微鏡で撮像し、撮像した画像から測定できる。ここで、長径とは、正面画像において、該シート断面上の2つの端点を結ぶ線分のうち、最も長い線分及びその長さを意味する。短径とは、正面画像において、該シート断面上の2つの端点を結ぶ線分で長径と直交する線分のうち、最も長い線分及びその長さを意味する。高さとは、該シート断面に直交する線分で、該シート断面との交点と網膜シートの頂点を端点とする線分のうち、最も長い線分及びその長さを意味する。
 基底面及び頂端面は上述の定義に記載した通りである。「多層構造が基底面及び頂端面の極性を有し」とは、多層構造の一方に基底面が存在し、他方に頂端面が存在することを意味する。基底面上には、基底膜が存在していてもよい。
 「細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向」とは、網膜系細胞層の各層に存在する細胞の長径が、層方向に対し凡そ垂直方向を向いていることを意味する。凡そ垂直方向とは、層方向と細胞の長径がなす鋭角が、凡そ75°(又は80°)以上90°以下である。本明細書において、各層に存在する細胞の約50%以上、好ましくは60%以上、70%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上が、層方向に対して凡そ垂直方向に向いていれば、「細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向になっている」と判断する。
 シート状網膜組織はRPE細胞を含まない方が好ましい。一態様において、シート状網膜組織における総細胞数に対するRPE細胞数の割合は、10%以下、好ましくは9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下、3%以下、2%以下、1%以下である。シート状網膜組織における総細胞数に対するRPE細胞数の割合は、例えば上述したRPE細胞のマーカーを発現する細胞の割合を、フローサイトメトリー(FACS)等を用いて測定することが可能である。一態様において、シート状網膜組織の総面積におけるRPE細胞の面積の占める割合は、10%以下、好ましくは9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下、3%以下、2%以下、1%以下である。RPE細胞は黒色を呈するため、シート状網膜組織の総面積におけるRPE細胞の面積の占める割合は、顕微鏡下において黒色を示す面積の割合から算出することが可能である。また、RPE細胞のマーカーを発現する細胞を、PCR等によって検出することも可能である。なお、シート状網膜(神経網膜)組織におけるRPE細胞の割合を減少させる方法は上述した通りである。
 一実施形態の多層構造を有する網膜系細胞層からなるシート状網膜組織は、
(1)当該多層構造を有する網膜系細胞層が基底面及び頂端面の極性を有し、
(2)上記多層構造を有する網膜系細胞層が、網膜前駆細胞、視細胞前駆細胞及び視細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含み、
(3)上記網膜系細胞層の各層において、細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向になっており、かつ、
(4)直径が8mm以上である。
(シート状網膜系細胞層(神経網膜)-網膜色素上皮細胞の複合体(複合シート))
 本発明の一態様として、上記多層構造を有する網膜系細胞層が、上記網膜系細胞層に接合しているシート状網膜色素上皮細胞をさらに含んでもよく、上記網膜系細胞層と上記シート状網膜色素上皮細胞とはそれぞれの表面の接線方向が凡そ平行しており、上記網膜系細胞層の頂端面と上記シート状網膜色素上皮細胞の頂端面とが向き合っており、かつ、上記網膜系細胞層と上記シート状網膜色素上皮細胞とは両者の間に存在する接着因子により接合している複合体(複合シート)が挙げられる。シート状神経網膜は、神経網膜シート又はNRシートともいい、シート状網膜色素上皮細胞は、網膜色素上皮細胞シート又はRPE細胞シート(RPEシート)ともいう。すなわち、本発明の一態様は、神経網膜及びRPE細胞の複合体(複合シート)も提供する。本発明の別態様として、シート状網膜系細胞層(シート状神経網膜)の頂端面側に、分散された網膜色素上皮細胞が接着因子により接合した、複合体(複合シート)も挙げられる。
 本明細書の複合体において、神経網膜シートと網膜色素上皮細胞シートとは、それぞれ接線方向が凡そ平行している。「接線方向が凡そ平行している」とは、神経網膜と網膜色素上皮細胞シートの向かい合った面の接線方向が平行していることを意味する。また、本発明に係る複合体において、神経網膜の頂端面と網膜色素上皮細胞の頂端面とが向き合っている。すなわち、神経網膜の頂端面と網膜色素上皮細胞の頂端面とが近接した状態で存在する。
 神経網膜及びRPE細胞の複合体(複合シート)は、後述する通り、接着因子の存在下で、シート状網膜系細胞層(シート状神経網膜)とRPE細胞シート若しくは分散されたRPE細胞とを接合させることで準備することができる。シート状網膜系細胞層(シート状神経網膜)は、上述の上皮構造(又は多層構造)を有する網膜組織を含む細胞凝集体の製造方法によって製造することができる。RPE細胞シートは、後述の網膜色素上皮細胞シートの製造方法によって製造することができる。
(網膜色素上皮細胞シートの製造方法)
 網膜色素上皮(RPE)細胞は、多能性幹細胞由来であり、具体的に多能性幹細胞を分化誘導することによって得ることができる。網膜色素上皮細胞を製造する方法は、WO2005/070011、WO2006/080952、WO2011/063005、WO2012/173207号、WO2015/053375号、WO2015/053376号、WO2015/068505号、WO2017/043605、Stem Cell Reports, 2(2), 205-218 (2014)及びCell Stem Cell, 10(6), 771-785 (2012)に開示されている方法が挙げられるが、特に限定されない。また、上述したWO2016/063985に記載の方法を改良することで網膜色素上皮(RPE)細胞シートを調製することも可能である。網膜色素上皮細胞は、細胞シート又はスフェア状細胞凝集体として製造されてもよい。スフェア状細胞凝集体として製造された場合、例えば、ピンセット、ナイフ、ハサミ等を用いて細胞凝集体を切り開くことでRPE細胞シートを調製可能である。
 WO2016/063985に記載の方法の改良法としては、上述した方法のうち、多能性幹細胞を、フィーダー細胞非存在下で、1)分化誘導一日前にTGFβファミリーシグナル伝達経路阻害物質及びソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質で処理し、2)分化誘導開始時にソニック・ヘッジホッグシグナル伝達経路作用物質を処理しない条件で培養する。その後、上述した工程(B)及び(C)を行う。さらに、上記工程(D)の開始時期を早める方が好ましい。具体的には、工程(B)の浮遊培養開始9日前後(例:7日、8日、9日、10日、11日後)に工程(D)を開始する。その後、上述した工程(E)を実施すればよい。本方法により、スフェア状のRPE細胞の細胞凝集体が得られる。当該細胞凝集体を分散させて細胞懸濁液にしてもよいし、ピンセット、ナイフ、ハサミ等を用いて細胞凝集体を切り開くことでRPE細胞シートを調製することもできる。分散させた細胞懸濁液を接着培養で培養することにより、RPE細胞シートを調製することもできる。また、RPE細胞シート又はRPE細胞の凝集体の分散により、分散されたRPE細胞を得ることもできる。
 網膜色素上皮細胞シートは、神経網膜の細胞凝集体と接触させる前に、多角形又は敷石状の細胞形態を有するまでさらに培養してもよい。この場合の培地は、特に限定されないが、網膜色素上皮細胞の維持培地(以下、RPE維持培地と記載することもある。)に交換し、さらに培養することもできる。それにより、さらにはっきりとメラニン色素沈着細胞群や基底膜に接着する多角扁平状の形態を有する細胞群を観察することができる。RPE維持培地による培養は、網膜色素上皮細胞の性質が維持されたまま増殖するコロニーが形成される限り限定されないが、例えば3日に1回以上の頻度で全量培地交換を行いながら5日以上(例:5~20日間程度)培養を行う。当業者であれば、当該形態を確認しながら、培養期間を容易に設定することができる。網膜色素上皮細胞の維持培地は、例えばIOVS,March2004, Vol. 45, No.3、MasatoshiHarutaら,IOVS, November 2011, Vol. 52, No. 12、Okamotoら,CellScience122 (17)、Fumitaka Osakadarら,ebruary 2008, Vol. 49, No. 2、Gammらに記載のものを使用することができる。
 網膜色素上皮細胞シートの長径はシート状網膜組織(神経網膜シート)の長径と同じであってもよい。一態様において、網膜色素上皮細胞シートの長径は、例えば3mm~50mm、5mm~30mm、10mm~20mmなどの範囲であってよい。
 網膜色素上皮細胞シートの短径はシート状網膜組織(神経網膜シート)の短径と同じであってもよい。一態様において、網膜色素上皮細胞シートの短径は、例えば2mm~40mm、5mm~30mm、10mm~20mmなどの範囲であってよい。
 網膜色素上皮細胞シートのメラニン色素沈着の程度は特に限定されない。網膜色素上皮細胞シート中に含まれる網膜色素上皮細胞におけるメラニン色素沈着の程度は、細胞間で同程度である方が好ましい。一態様として、網膜色素上皮細胞シートの平均メラニン含有量は、20pg/細胞未満、15pg/細胞未満、10pg/細胞未満、8pg/細胞未満、7pg/細胞未満、6pg/細胞未満、5pg/細胞未満、4pg/細胞未満、3pg/細胞未満、2pg/細胞未満、1pg/細胞未満であってよい。また、網膜色素上皮細胞シートの平均メラニン含有量は、0.1pg/細胞以上、0.5pg/細胞以上、1pg/細胞以上、2pg/細胞以上、5pg/細胞以上であってもよい。
 網膜色素上皮細胞シート中のメラニン含有量は、例えば、網膜色素上皮細胞シートを分散させた後、NaOHなどを用いて抽出した細胞抽出物を用いて、分光光度計等を用いて測定することができる。平均メラニン含有量は、メラニン含有量を網膜色素上皮細胞シートに含まれる総細胞数で除することにより求めることができる。
 上述の複合体は、神経網膜シートと分散されたRPE細胞又はRPE細胞シートを接合させることによって製造することができる。神経網膜シートとRPE細胞シートを接合させた複合シートの方が好ましい。上述の神経網膜シート及びRPE細胞シートは、ピンセット、ナイフ、ハサミ等を用いることにより、培養器材より容易に取り出すことができる。取り出した両シートを新たな容器(培養器材など)に移してもよいが、一方を培養器材中に残したまま、別の一方を当該培養器材中に移してもよい。同じ大きさの培養器材で製造することにより、接合させるシート状組織の大きさを揃えることができる。また、接触させる神経網膜シート及び網膜色素上皮細胞について、上述の製造方法における異なる培養日数の神経網膜シート及び網膜色素上皮細胞を用いる場合、製造を開始する日をずらせばよい。
 上述の神経網膜シート及び網膜色素上皮細胞は、接着因子の存在下で接触させることが好ましい。接着因子とは、細胞同士を接着させる作用を有している物質を意味し、特に限定はないが、例えば、上述した細胞外マトリクスや人工的なハイドロゲル等が挙げられる。接着因子は、単離された単一の物質である必要はなく、例えばマトリゲル、視細胞間マトリクス、血清等の生体や細胞からの調製物も含まれる。マトリゲルは、Engelbreth Holm Swarn(EHS)マウス肉腫由来の基底膜調製物である。マトリゲルは、例えばUS patent No.4829000に開示された方法により調製することができ、市販のものを購入することもできる。マトリゲルの主成分はラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン及びエンタクチンである。視細胞間マトリクスは、生体網膜における視細胞等の網膜系細胞の間に存在する細胞外マトリクスの総称であり、例えばヒアルロン酸が含まれる。視細胞間マトリクスは、当業者であれば、例えば網膜を蒸留水中に置き、膨張させて分離するという方法により、生体網膜から採取することが可能であり、市販のものを購入することもできる。接着因子としては、細胞外マトリクス又はハイドロゲルであることが好ましい。さらに、細胞外マトリクスとして、ヒアルロン酸、フィブリン、ラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、エンタクチンからなる群から選択される1又は複数の細胞外マトリクスであることが好ましい。ハイドロゲルとして、ゼラチン、フィブリン、コラーゲン、ペクチン、ヒアルロン酸、アルギン酸からなる群から選択される1又は複数のハイドロゲルであることが好ましい。細胞外マトリクス及びハイドロゲルのどちらにも分類される物質が存在するが、本明細書においては、ゲル状の接着因子として用いる場合には、ハイドロゲルとして扱う。市販の細胞外マトリクスとしては、Corning(登録商標)マトリゲル基底膜マトリックス、iMatrix511等が挙げられる。接着因子としては、ゼラチン、フィブリン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン及びエンタクチンから選択される1以上の物質であってよく、特に、ゼラチン又はフィブリンであることが好ましい。
 フィブリンゲルとは、フィブリノーゲン溶液とトロンビン溶液とを反応させることで得られるゲル状フィブリンである。市販のボルヒール(登録商標)組織接着用を使用することもできる。フィブリノーゲン溶液とトロンビン溶液を接触又は混合させることで、両者を反応させることができる。
 「ゼラチン」とは、水に不溶性のコラーゲンを、例えば酸あるいはアルカリで前処理し、熱加水分解するなどにより可溶化したものである。市販のゼラチンを入手することも可能であり、例えば、ゼラチンLS-H(新田ゼラチン(株)、豚皮アルカリ処理ゼラチン、非加熱処理ゼラチン、高ゼリー強度)、ゼラチンLS-W(新田ゼラチン(株)、豚皮アルカリ処理ゼラチン、加熱処理ゼラチン、低ゼリー強度)が挙げられる。アルカリ処理(石灰処理)ゼラチン(Bタイプゼラチン)が好ましく、加熱処理ゼラチンが好ましい。
 ハイドロゲルは、加熱又は冷却によって、溶液がゲルからゾル、ゾルからゲルに相変化する。ハイドロゲルは、冷却して流動性を失うことでゲル(ゼリー)化し、加熱して流動性を獲得することによりゾル(水溶液)化する。ここで、「融解点」とは、一定圧力のもとで、ゾル化する温度を意味し、「凝固点」とは、一定圧力のもとで、ゲル化する温度を意味する。ハイドロゲルは、生体で分解される方が好ましい。一態様として、融解点が体温付近の温度(25℃~40℃)のハイドロゲル(例:ゼラチン)が好ましい。本明細書におけるハイドロゲルは、融解点が20℃~40℃(例:20℃~35℃、25℃~35℃、30℃~40℃、35℃~40℃)であってもよい。一般に、ゲルの融点は、ネットワークの強さの尺度であり、ハイドロゲルの濃度及び分子量の上昇に伴い、ハイドロゲル(例:ゼラチン)の融解点は上昇する。また、例えば、糖類により固形分を増加させると融解点及び凝固点は上昇する傾向にある。このように、一定の範囲で融解点及び凝固点を変動させることが可能である。ハイドロゲルの融解点の測定方法は、特に限定されず、例えば、JIS K6503に定められた方法によって測定できる。
 ハイドロゲルの強度は、移植のための操作においてハイドロゲルが崩れない程度であればよい。ハイドロゲルの強度の指標として「ゼリー強度」がある。ハイドロゲルの「ゼリー強度」とは、ゲルを形成した物体の機械的強度を意味する。通常一定形状のゲルを変形させるのに要する力又はゲルを破断させるのに要する力(単位:g、dyne(s)/cm又はg/cm)で表現され、主としてゲルの硬さの尺度である。なお、1ダイン(dyne(s))は、質量1グラム(g)の物体に働くとき、その方向に1センチメートル毎秒毎秒(cm/s)の加速度を与える力と定義される。例えば、ゼラチンのゼリー強度は、JIS K6503に定められた方法において測定することができる。本明細書において、例えば、ハイドロゲル(例:ゼラチン)ゲルのゼリー強度は、50g以上、100g以上、200g以上、500g以上、1000g以上、1200g以上、1300g以上、1400g以上又は1500g以上であってよい。また、ハイドロゲル(ゼラチン)のゼリー強度は、3000g以下、2500g以下又は2000g以下であってよい。
 接着因子(細胞外マトリクス)の濃度は、神経網膜シート若しくは網膜色素上皮細胞シートの大きさや網膜色素上皮細胞の細胞数により異なるが、当業者であればRPE細胞の接着の状態を確認することにより容易に設定可能である。例えば、Matrigelであれば、既製品(Corning社)を200~10000倍希釈した濃度、iMatrix511であれば、0.1~5μg/mLの濃度で添加するのが好ましい。
 細胞外マトリクスを用いた上記複合体の製造方法の一態様として、接着因子(細胞外マトリクス)を含む媒体中で、神経網膜シートと網膜色素上皮細胞又は網膜色素上皮細胞シートとを接着させるための培養を行えばよい。使用する媒体としては、特に限定されないが、例えば、網膜色素上皮細胞又は神経網膜の培養に用いられる培地(例:DMEM/F12培地、Neurobasal培地、これらの混合培地、RPE維持培地等)が挙げられる。また、細胞外マトリクスと共に、EGF等の成長因子等の他の成分の存在下で接着のための培養を行ってもよい。上述した神経網膜シートと網膜色素上皮細胞又は網膜色素上皮細胞シートとを接着させるための培養期間中、継続して接着因子を含む上記媒体中で培養してもよいし、接着因子を含む上記媒体中で一定期間(例:1日~10日間)培養後、接着因子を含まない媒体に交換して培養を継続してもよい。
 神経網膜シートと網膜色素上皮細胞又は網膜色素上皮細胞シートを接着させるための培養を行う前に、神経網膜シート又は網膜色素上皮細胞若しくは網膜色素上皮細胞シートを接着因子でコーティングしてもよい。具体的には、接着因子を含む上記媒体中で、神経網膜シート又は網膜色素上皮細胞若しくは網膜色素上皮細胞シートを培養すればよい。当業者であれば培養時間は適宜設定可能であるが、10分~5時間(例えば、10分~60分)程度培養すればよい。培養後、PBS等の媒体により洗浄してもよい。
 接着因子、ハイドロゲルもしくはマトリクスゲルは好ましくはフィブリンゲルである。フィブリンゲルとは、フィブリノーゲン溶液とトロンビン溶液とを反応させることで得られるゲル状フィブリンである。本明細書において、反応によってゲルを形成する性質の物質をマトリクス前駆体といい、例えば、反応することによってフィブリンゲルを形成するトロンビン及びフィブリノーゲンはマトリクス前駆体の一例である。フィブリノーゲン溶液は、フィブリノーゲン粉末などを、アプロチニンを含むフィブリノーゲンを溶解できる溶解液に溶解させることで作製でき、その濃度は特に限定されないが、例えば40~480mg/mL、好ましくは、80mg/mL~320mg/mL(例:160mg/mL)である。また、正常人血漿1mL中に含まれる血液凝固第VIII因子活性を1単位とした時、37.5単位/mL~225単位/mL(例:75単位/mL)であってよい。トロンビン溶液は、トロンビン粉末などを、塩化カルシウム水和物を含むトロンビン溶解液に溶解させることで作製でき、その濃度は特に限定されないが、例えば125単位/mL~750単位/mL(例:75単位/mL)である。フィブリノーゲン溶液とトロンビン溶液を接触又は混合させることで、両者を反応させることができ、その際、フィブリノーゲン溶液とトロンビン溶液を活性比で、1:1~1:9、好ましくは1:3~1:4の範囲で使用されることが好ましい。
 ハイドロゲルを用いた上記複合体の製造方法の一態様として、フィブリンゲルを用いた複合体の製造方法を下記に示す。具体的には、フィブリノーゲン及びトロンビンを反応させることによって生成するフィブリンゲルにより、神経網膜シートと網膜色素上皮細胞又は網膜色素上皮細胞シートを接着させる。
 一態様において、上記の2つの組織のうち、フィブリノーゲン溶液を接触させた1の組織(神経網膜又は網膜色素上皮細胞)、及び、トロンビン溶液に接触させた他の1の組織(網膜色素上皮細胞又は神経網膜)を、互いに接触させることでフィブリノーゲン及びトロンビンを反応させて、ゲル化させてもよい。ここで溶液との接触とは、少なくとも組織の接着面(フィブリンゲルによって他の組織と接着する際、他の組織に向いている面)をフィブリノーゲン溶液又はトロンビン溶液に、溶液によって組織の接着面に付着する程度に触れさせることをいう。
 より具体的には、例えば、神経網膜シートと網膜色素上皮細胞シートとを接着させる場合、神経網膜シートをフィブリノーゲン溶液に浸し、網膜色素上皮細胞シートをトロンビン溶液に浸していればよい(溶液は逆でもよい)。フィブリノーゲン溶液とトロンビン溶液を、容量比で、3:1~1:3の範囲で使用されることが好ましい。接着させる前に、組織に付着した余分のフィブリノーゲン又はトロンビンを取り除いてもよい。この操作によってフィブリンゲルの厚さを調整することができる。
 フィブリノーゲン溶液を接触させた神経網膜シートと、トロンビン溶液に接触させた網膜色素上皮細胞シートとを接着させるために、両者を接触させればよい。ここで組織を接触させるとは、フィブリノーゲン溶液が付着した面と、トロンビン溶液が付着した面とを接触させる、すなわち、重ね合わせることをいう。また、網膜色素上皮細胞シート及び神経網膜が、それぞれの表面の接線方向が凡そ平行となり、かつ、神経網膜の頂端面と網膜色素上皮細胞シートの頂端面とが向き合うように、両者を接着させることが好ましい。
 一態様において、上記の組織をフィブリノーゲン溶液に接触させ、続いてトロンビン溶液をフィブリノーゲン溶液に添加することでフィブリノーゲン及びトロンビンを反応させてもよい。この場合、上記の組織がフィブリンゲルに包埋される。
 一態様において、本発明の製造方法は、複合体から、移植に必要な大きさの複合体を切り出す工程をさらに含んでもよい。フィブリンゲルによって2以上の組織が強固に接着されているため、複合体から移植片を切り出す際に、複合体から組織が剥がれることなく、容易に所望のサイズに切り出すことができる。切り出す際は、ピンセット、ナイフ、ハサミ等を用いることが可能である。
〔医薬組成物、治療方法、治療薬及び使用〕
 本発明の一態様として、シート状網膜組織を含む医薬組成物が挙げられる。医薬組成物は好ましくは、本発明のシート状網膜組織の他にさらに医薬として許容される担体を含む。医薬組成物は、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害又は神経網膜の損傷に基づく疾患の治療に使用し得る。神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害に基づく疾患としては、例えば、網膜変性疾患、黄斑変性症、加齢黄斑変性、網膜色素変性、緑内障、角膜疾患、網膜剥離、中心性漿液性網脈絡膜症、錐体ジストロフィー、錐体桿体ジストロフィー等の眼科疾患が挙げられる。神経網膜の損傷状態としては、例えは、視細胞が変性死している状態等が挙げられる。
 医薬として許容される担体としては、生理的な水性溶媒(生理食塩水、緩衝液、無血清培地等)を用いることができる。必要に応じて、医薬組成物には、移植医療において、移植する組織又は細胞を含む医薬に、通常使用される保存剤、安定剤、還元剤、等張化剤等を配合させてもよい。
 本発明の一態様として、本発明で得られるシート状網膜組織を含む、神経網膜の障害に基づく疾患の治療薬を提供する。また、本発明の一態様として、本発明で得られるシート状網膜組織を、移植を必要とする対象(例えば、眼科疾患が起きている眼の網膜下)に移植することを含む、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害又は神経網膜の損傷に基づく疾患を治療する方法が挙げられる。神経網膜の障害に基づく疾患の治療薬として、又は、当該神経網膜の損傷状態において、該当する損傷部位を補充するために、本発明のシート状網膜組織を用いることができる。移植を必要とする、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害に基づく疾患を有する患者、又は神経網膜の損傷状態の患者に、本発明のシート状網膜組織を移植し、当該神経網膜系細胞又は、障害を受けた神経網膜を補充することによって、神経網膜系細胞若しくは神経網膜の障害に基づく疾患、又は神経網膜の損傷状態を治療することができる。移植方法としては、例えば、眼球の切開などにより損傷部位の網膜下にシート状網膜組織を移植する方法が挙げられる。移植する方法としては、例えば細い管を用いて注入する方法やピンセットで挟んで移植する方法が挙げられ、細い管としては注射針等が挙げられる。
 本発明の一態様として、網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の治療に使用するための、本発明で得られるシート状網膜組織を提供する。また、本発明の一態様として、網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の治療薬の製造における、本発明で得られるシート状網膜組織の使用を提供する。
 以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
<実施例1 凝集体再形成因子の探索>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株(非特許文献3))、及びヒトiPS細胞(1231A3株、京都大学より入手)を、「Scientific Reports, 4, 3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 具体的なヒトES及びヒトiPS細胞(ヒトES/iPS細胞)の維持培養操作は、以下のように行った。まず、サブコンフレント(培養面積の6割が細胞に覆われる程度)になったヒトES/iPS細胞を、PBSにて洗浄後、TrypLE Select(商品名、Life Technologies社製)を用いて単一細胞へ分散した。なお、ここで、単一細胞への分散とは、単一細胞となるように分散することであり、単一細胞に分散された細胞集団は、単一細胞のほか、2~50個の細胞の塊を含み得る。その後、単一細胞へ分散されたヒトES細胞を、Laminin511-E8にてコートしたプラスチック培養ディッシュに播種し、Y-27632(ROCK阻害剤、10μM)存在下、StemFit培地にてフィーダーフリー条件下で培養した。上記プラスチック培養ディッシュとして、6ウェルプレート(イワキ社製、細胞培養用、培養面積9.4cm)を用いた場合、上記単一細胞へ分散されたヒトES/iPS細胞の播種細胞数は1ウェルあたり0.4~1.2×10細胞とした。播種した1日後に、Y-27632を含まないStemFit培地に交換した。以降、1~2日に1回Y-27632を含まないStemFit培地にて培地交換した。その後、サブコンフレントに達する1日前までフィーダーフリー条件下で培養した。当該サブコンフレント1日前のヒトES細胞を、SB431542(TGFβシグナル伝達経路阻害物質、5μM)及びSAG(Shhシグナル伝達経路作用物質、300nM)の存在下(Precondition処理)で、1日間フィーダーフリー条件下で培養した。
 ヒトES/iPS細胞を、PBSにて洗浄後、TrypLE Selectを用いて細胞分散液処理し、さらにピペッティング操作によって単一細胞に分散した後、単一細胞に分散されたヒトES細胞を非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり1.2×10細胞になるように100μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。その際の無血清培地(gfCDM+KSR)には、F-12培地とIMDM培地との1:1混合液に10%KSR、450μM 1-モノチオグリセロール、1×Chemically defined lipid concentrateを添加した無血清培地を用いた。
 浮遊培養開始時(分化誘導開始時、0日目)に、上記無血清培地にY-27632(ROCK阻害剤、終濃度10μM又は20μM)及びSAG(Shhシグナル伝達経路作用物質、300nM又は30nM、又は0nM)を添加した。浮遊培養開始後3日目に、Y-27632及びSAGを含まず、外来性のヒト組み換えBMP4(商品名:Recombinant Human BMP-4、R&D Systems社製)を終濃度1.5nMで含む培地を50μL用いた。浮遊培養開始後6日目以降、3日に1回Y-27632及びSAG及びヒト組み換えBMP4を含まない培地で半量交換した。
 KhES-1由来の細胞凝集体については、さらに当該浮遊培養開始後14日目から18日目の凝集体を、90mmの低接着培養皿(浮遊培養用シャーレ 90Φ(深型)、住友ベークライト社製)に移し、Wntシグナル伝達経路作用物質(CHIR99021、3μM)及びFGFシグナル伝達経路阻害物質(SU5402、5μM)を含む無血清培地(DMEM/F12培地に1%N2 Supplementが添加された培地)で37℃、5%COで、3~4日間培養した。その後、90mmの低接着培養皿(浮遊培養用シャーレ 90Φ(深型)、住友ベークライト社製)にて、Wntシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路阻害物質を含まない血清培地(NucT0培地)で長期培養した。
 浮遊培養開始後16日目(1231A3由来)又は27日目(KhES-1由来)の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃で20~30分間インキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。これらの細胞を非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり2×10細胞(KhES-1由来)又は5×10細胞(1231A3由来)になるように100μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。細胞添加と同時に、(1)添加無し(control)、(2)10μM又は20μM(1231A3由来) Y-27632(Wako社)、(3)300nM SAG(Enzo社)、(4)10μg/mL bFGF(Wako社)、(5)1μM LDN193189(Stemgent社)、(6)3μM CHIR99021(Wako社)、(7)10μM SB431542(Wako社)、(8)3μM IWR-1(Wako社)をそれぞれ添加した。
 (1)~(8)のいずれの条件においても2週間程度培養すると凝集体が再形成されることが確認されたが(実施例3の結果を参照)、Y-27632を添加した場合、凝集体の再形成のための浮遊培養後1~2日目(Day1~Day2)から凝集体が再形成されていることが確認された(図1:KhES-1、図2:1231A3)。一方で、Y-27632以外の化合物では、早期の凝集体の再形成促進効果は認められなかった(図1及び図2)。よって、単一細胞に分散された網膜前駆細胞において、Y-27632を添加することで、早期から凝集体の再形成を促進することがわかった。
<実施例2 層構造形成促進因子及び凝集体増殖促進因子の探索>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports,4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後20日目(1231A3)及び27日目(KhES-1)の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。これらの細胞を非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり2~5×10細胞になるように10μM Y-27632(Wako社)を含む100μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。細胞添加と同時に、(1)添加無し(10μM Y-27632のみ)、(2)30nM SAG(Enzo社)、(3)300nM SAG(Enzo社)、(4)10ng/mL bFGF(Wako社)、(5)1μM LDN193189(Stemgent社)、(6)3μM CHIR99021(Wako社)、(7)10μM SB431542(Wako社)、(8)3μM IWR-1(KhES-1由来)又は10ng/mL EGF(1231A3由来)を添加した。
 凝集体再形成のための浮遊培養後1日目、7日目、及び14日目に凝集体の再形成状態を明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡(Keyence社製BZ-X810)にて観察した。KhES-1由来細胞の結果を図3~5に示す。また、凝集体の面積をImage Jにて計測した。KhES-1由来細胞の結果を図6に示す(12個計測した平均値)。また、浮遊培養後1日目の凝集体の再形成状態を観察した1231A3由来細胞の結果を図7に示す。図3~7により、Y-27632に加えてSAG(300nM)又はCHIR99021(3μM)を添加した群は、Y-27632のみ添加した群より大きな凝集体が再形成されていることが確認された。よって、SAGとCHIR99021は凝集体の増殖、再形成を促進する効果が確認された。
<実施例3 層構造形成促進因子及び凝集体増殖促進因子の探索>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports,4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後26日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。これらの細胞を非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり3.0×10細胞になるように100μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。細胞添加と同時に(1)添加無し(control)、(2)10μM Y-27632(Wako社)、(3)300nM SAG(Enzo社)、(4)10μM Y-27632(Wako社)及び300nM SAG(Enzo社)、(5)3μM CHIR99021(Wako社)、(6)10μM Y-27632(Wako社)及び3μM CHIR99021(Wako社)、(7)300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)、(8)10μM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)を添加した。
 凝集体再形成のための浮遊培養後1日目、14日目及び28日目(Day1、Day14、Day28)、すなわち、分化誘導のための浮遊培養開始後27日目、40日目及び54日目(dd27、dd40、dd54)に凝集体の再形成状態を観察した結果を図8、図9、図10に示す。図8、図9、図10により、CHIR99021を添加した際、凝集体が再形成されていることが確認された。またCHIR99021に加えてSAGを添加すると凝集体がより大きいことが確認された。
 凝集体の再形成のための浮遊培養後15日目(分化41日目相当)及び28日目(分化54日目相当)凝集体を、4%PFAで固定し、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、DAPI及び抗Chx10抗体(商品名:Anti CHX10 Antibody、EX alpha社)、抗β-Catenin抗体(R&D Systems社)、抗Collagen IV抗体(Abcam社)、抗Zo-1抗体(Invitrogen社)、抗Ki67抗体(BD社)、抗Pax6抗体(BioLegend社)、抗RxR-γ(RxRg)抗体(Spring Bioscience社)、抗CRX抗体(Abnova社)、抗NRL抗体(R&D Systems社)、抗Recoverin抗体(Proteintech社製)、抗Islet-1抗体(DSHB社)、抗GS抗体(Sigma社)、抗Brn3抗体(Santa Cruz社)、抗Calretinin抗体(R&D Systems社)を用いて免疫染色を行った。
 これらの免疫染色された切片を、明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡観察(Keyence社製BZ-X810)、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡(Leica社製SP-8)を用いて観察し、その結果を図11~20に示す。図11、図14、図15、図18により、CHIR99021を添加した場合、凝集体の最も外側にRx::Venus陽性、Chx10陽性の神経網膜前駆細胞が含まれる層構造が形成されていることを確認した。また、図12、図16、図17により、CHIR99021を添加した場合、凝集体の最も外側にZo-1陽性の頂端面が、内部にコラーゲン陽性の基底面が形成されており、ApicalとBasalの極性を有する上皮組織が形成されていることを確認した。一方で特に図17のように、CHIR99021を添加していない群では、細胞の極性がない、もしくはロゼット様の構造を示していることが観察された。さらに、図19、図20により、RxR-γ(RxRg)陽性及びCRX陽性の錐体前駆細胞、Recoverin陽性及びCRX陽性の視細胞前駆細胞が分化していることが確認され、Islet-1陽性及びBrn3陽性の網膜神経節細胞、Calretinin陽性アマクリン細胞の分化も確認された。
 これらの結果から、一度分散した網膜系細胞の単一細胞懸濁液において、CHIR99021を添加することで、Apical basalの極性を有する上皮組織としての網膜組織を再組織化・網膜分化できることが分かった。
<実施例4 凝集体再形成させる分化時期について>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports,4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後18日目、25日目、40日目、61日目、及び75日目(dd18、dd25、dd40、dd61、dd75)の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(WAKO社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。これらの細胞を非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり2~5×10細胞になるように10μM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)を含む100μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。
 凝集体の再形成のための培養3日目、15日目、21日目(Day3、Day15、Day21)に凝集体の再形成状態を明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡で観察した結果を図21に示す。図21により、dd18、dd25、dd40、dd61、dd75のどの分化日数の細胞凝集体においても、凝集体が再形成され、層構造が形成されていることが確認された。また、Rx::Venus陽性の網膜組織の特性が維持されていることが観察された(図21)。
 これらの結果から、どの分化段階の網膜組織においてもY-27632並びにSAG及びCHIR99021を添加することで凝集体を再形成できることがわかった。
<実施例5 脳オルガノイドの再凝集体形成について>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports,4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 浮遊培養開始後3日目に、Y-27632及びSAGを含まず、外来性のヒト組み換えBMP4(商品名:Recombinant Human BMP-4、R&D Systems社製)を終濃度1.5nMで含む培地を50μL用いた。また、脳オルガノイドを作製するために、BMP4を添加しない群をおいた。浮遊培養開始後6日目以降、3日に1回Y-27632及びSAG及びヒト組み換えBMP4を含まない培地で半量交換した。
 このように作製された浮遊培養開始後40日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(WAKO社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散した細胞を非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり5×10細胞になるように、10mM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)を含む100μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。
 凝集体の再形成のための培養3日目、15日目、21日目に凝集体の再形成状態を明視野顕微鏡及び蛍光顕微鏡した結果を図22に示す。図22により、Rx::Venus陰性の終脳オルガノイドにおいても、網膜オルガノイドと同様に凝集体が再形成され、層構造が形成されていることが確認された。
 これらの結果から、網膜オルガノイドだけでなく終脳オルガノイド等の神経上皮組織においても凝集体を再形成できることがわかった。
<実施例6 凍結保存検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後31日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。
 分散後、非凍結群においては、非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり2.0×10細胞になるように10μM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)を含む100μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。
 分散後、凍結群として、陰性対照のPBS(Gibco社)と、以下の凍結保存液、Cell Banker 1(TaKaRa社)、Stem Cell Banker(TaKaRa社)、CultureSure(登録商標)凍結保存溶液(CultureSure(登録商標) Freezing Medium;富士フイルム和光純薬株式会社)、STEMdiff(商標) Neural Progenitor Freezing Medium(Stemcell社)、StemSure(登録商標)凍結保存溶液(富士フイルム和光純薬株式会社)、Bambanker(日本ジェネティクス株式会社)を用いて、上記単一細胞を1.0×10cells/mLとなるように懸濁し、バイセルを用いて-80℃にて凍結保存した。
 凍結保存1日後、起眠し、生細胞率を確認した。起眠直後の生細胞率は、PBS群では激減したが、いずれの凍結保存液でも生細胞率は高く、STEMdiff以外の凍結保存液(Cell Banker 1、Stem Cell Banker、CultureSure、StemSure、Bambanker)では、非凍結と遜色なく90%以上を示した(図24(A))。
 これらの細胞を、非細胞接着性の96ウェル培養プレート(商品名:PrimeSurface 96ウェルV底プレート、住友ベークライト社製)の1ウェルあたり2×10細胞になるように10μM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)を含む100μLのNucT0培地に浮遊させ、37℃、5%COで浮遊培養した。
 播種1日後、いずれの凍結保存液(Cell Banker 1、Stem Cell Banker、CultureSure、STEMdiff、StemSure、Bambanker)においても、非凍結と比較して遜色なく凝集体が再形成されていることが確認された(図23、図24(B))。特に、Cell Banker 1では、他の凍結保存液で見られる凝集体の周辺部に存在する小さなRx::Venus陽性の細胞凝集体が確認されず、非凍結に近い観察像が得られた(図23)。
 凝集体の再形成のための培養7日後、いずれの凍結保存液においても、非凍結と比較して遜色なく凝集体が再形成されていることがわかった。
 これらの結果から、一度分散して得られた網膜系細胞の単一細胞懸濁液を、凍結保存させても、起眠後、Y-27632、SAG、及びCHIR99021を添加して培養することで、凝集体を再形成させることができることがわかった。
<実施例7 網膜凝集体の発現している足場タンパク質について>
 実施例1~6の検討で、網膜系細胞を分散し、多能性幹細胞を網膜分化させて網膜系細胞を含む細胞凝集体を得て、細胞凝集体を分散して単一細胞懸濁液を得て、当該単一細胞懸濁液を、播種時にY-27632(Wako社)、SAG(Enzo社)及びCHIR99021(Wako社)を添加して浮遊培養することで、層構造を持ち、極性を有する網膜組織を再組織化できることがわかった。次に、広いシート状網膜組織を作製するための検討として、接着培養を行うことを構想した。そして、接着培養するための、細胞外マトリクスを検討することとした。
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports,4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後25~35日後の凝集体を4%PFAで固定し、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、DAPI及び抗Laminin抗体(商品名:Anti Laminin Antibody、Abcam社)、抗Fibronectin抗体(R&D systems社)、抗Collagen IV抗体(Abcam社)を用いて免疫染色を行った。これらの免疫染色された切片を、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。その結果、凝集体は少なくとも基底膜の構成成分であるLamininやFibronectin、Collagen IVを発現していることを確認した(図25)。すなわち、この自己組織化培養系では、ヒト網膜組織が自ら基底膜を形成し、LamininやFibronectin、Collagen IVを発現することがわかった。
 公知の基底膜に特化したマウス胎児の組織染色に関するデータベース(MOUSE BASEMENT MEMBRANE BODYMAP; http://dbarchive.biosciencedbc.jp/archive/matrixome/bm/home.html)の情報から、マウスの胎児神経網膜組織において発現しているLamininのアイソフォームを調査した。その結果、LamininのアイソフォームとしてLamininαが1、4、5、Lamininβが1,2、Lamininγが1ということが明らかとなった(図26)。
 この結果から、神経網膜組織に適した細胞外マトリクスとして、Lamininα、Lamininβ、Lamininγの組み合わせで、Lamininの511、521、411、421、111、121(特に511、521、411)が有用である可能性が示唆された。
 すなわち、接着培養でシート状網膜シートを再形成させるための、細胞外マトリクスとして、Laminin511、Laminin521、Laminin411、Fibronectin、Collagen IV等が有用である可能性が示唆された。
<実施例8 Transwell上への播種 細胞外マトリクス検討>
 実施例1~6の検討で、網膜系細胞の単一細胞懸濁液から、浮遊培養で、層構造を持つ網膜組織を含む凝集体を再形成させる手法を検討した。実施例7にて、接着培養に用いる細胞外マトリクスの候補を検討した。これらを組み合わせ、網膜系細胞の単一細胞懸濁液から、接着培養での、シート状網膜組織の再形成法(再シート化)を検討した。
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後16日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。
 再シート化を促進させる細胞外マトリクスとして、Matrigel(Corning社)とLaminin511-E8(商品名iMatrix511、ニッピ社製)を用いた。上記分散した網膜系細胞の単一細胞を、以下の3条件で24ウェルTranswell(Corning社)に、1ウェル当たり0.5~4×10細胞となるように、10μM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)を含む300μLの無血清培地に浮遊させて播種した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない無血清培地(gfCDM)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
条件1:Matrigelで予めコーティングした24ウェルTranswellに播種(Matrigel (Pre coat))
条件2:Laminin511-E8で予めコーティングした24ウェルTranswellに播種(iMatrix511 (Pre coat))
条件3:予めコートをしなかった24ウェルTranswellに、Laminin511-E8を添加した培養液を用いて細胞を播種(Mix法)。
 凝集体の再形成のための培養14日以降、いずれの条件においてもシート状の細胞凝集体(細胞シート)が形成された。シート状の細胞凝集体を4%PFAで固定し、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、DAPI及び抗Chx10抗体(ExAlpha社)、抗Zo-1抗体(商品名:Anti Zo-1 Antibody、Invitrogen社)、抗Collagen IV抗体(Abcam社)を用いて免疫染色を行った。これらの免疫染色された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した。その結果、Matrigel(Pre coat)、iMatrix511(Pre coat)、Mix法の全てにおいて、Chx10陽性の神経網膜前駆細胞が存在することが確認された(図27)。さらに、Matrigel(Pre coat)及びiMatrix511(Pre coat)の条件では、Apical面(上皮組織のtight junctionはApical面に形成される)のマーカーであるZo-1が、シート状の細胞凝集体の上側(ウェルに接していない側)に、Basal面のマーカーであるCollagen IVが、シート状の細胞凝集体の下側(ウェルに接している側)にて確認された(図28)。ApicalとBasalの極性を有するRx::Venus陽性の網膜前駆細胞のシートが再形成されていることが確認された。一方で、細胞外マトリクスを同時に投与するMix法では極性が形成されていないことが確認された。
 これらの結果から、単一細胞に分散された網膜系細胞(NR)において、Laminin511-E8もしくはMatrigelを足場として事前にコートすることでApical-basalの極性を有するシート状網膜組織を再度作製(再シート化)できることが分かった。
<実施例9 Transwell上への播種・再シート化 CHIR99021の効果確認>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後15~30日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、Laminin511-E8でコーティングした12ウェルTranswellに、1ウェルあたり8×10細胞となるように(1)10μM Y-27632(Wako社)、(2)10μM Y-27632(Wako社)及び300nM SAG(Enzo社)、(3)10μM Y-27632(Wako社)及び5μM CHIR99021(Wako社)、(4)10μM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)及び3μM CHIR99021(Wako社)を含む300μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで接着培養した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない無血清培地(NucT0)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
 凝集体の再形成のための培養14日に得られた細胞シートを観察したところ、全ての条件において、細胞が生着していることが観察された(図29)。そこで、これらの細胞シートを4%PFAで固定し、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、DAPI及び抗Zo-1抗体(商品名:Anti Zo-1 Antibody、Invitrogen社製)、抗Collagen IV抗体(Abcam社)を用いて免疫染色を行った。これらの免疫染色された切片を、共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いて観察した。その結果CHIR99021を添加した場合、ApicalとBasalの極性を有するRx::Venus陽性の網膜前駆細胞のシートが再度形成されていることが確認された。一方で、CHIR99021を添加しなかった場合、Apical面が構成されず、極性が形成さていないことが確認された(図30)。
 これらの結果から、単一細胞に分散された網膜系細胞(NR)において、CHIR99021を添加することでApical-basalの極性を有する網膜シートを再度作製できることが分かった。
<実施例10 Transwell上への播種・再シート化 CHIR99021の濃度・添加期間の検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後33日(dd33)の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、Laminin511-E8でコーティングした24ウェルTranswellに1ウェルあたり2~4×10細胞となるように播種し、10μM Y-27632(Wako社)及び300nM SAG(Enzo社)に加え、1μM、3μM又は9μM CHIR99021(Wako社)を含む300μLの無血清培地を添加し、3日間(0~3日目)又は6日間(0~6日目)又は9日間(0~9日目)、37℃、5%COで接着培養した。播種3日以降に3~4日に1回、培地交換を行った。
 凝集体の再形成のための培養14日後(Day14、dd47)に得られた細胞シートを、観察したところ、CHIR99021を9μMで6日間、9日間添加群以外は生着していることが観察された(図31)。そこで、これらの細胞シートを4%PFAで固定し、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、DAPIを用いて免疫染色を行った。CHIR99021を1μMから9μMで3日間から9日間添加することで、Rx::Venus陽性の網膜前駆細胞のシートが厚く再形成されていることが確認された(図32)。
 これらの結果から、単一細胞に分散された網膜系細胞(NR)において、CHIR99021を少なくとも1~9μMで3~9日間添加することで網膜シートを再度作製できることが分かった。
<実施例11 Transwell上への播種時の足場の検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後24日の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、(1)コーディングなし(Non Coat)、並びに、(2)2μLのiMatrix511(商品名、ニッピ社製)、(3)2μLのiMatrix411(商品名、ニッピ社製)、(4)2μLのiMatrix211(商品名、ニッピ社製)、(5)2μLのVitronectin (VTN-N) Recombinant Human Protein(Thermo社)、(6)2μLのCell Start(Thermo社)、(7)5μLのLaminin111、5μLのLaminin121、5μLのLaminin211、5μLのLaminin221、5μLのLaminin411、5μLのLaminin421、5μLのLaminin511、5μLのLaminin521(BioLamina社)、(8)5μLのLaminin332、(9)2μLのMatrigel(Corning)でコーティングした24ウェルTranswellに1ウェルあたり2.0×10細胞となるように播種し、10μM Y-27632(Wako社)及び300nM SAG(Enzo社)に加え、3μM CHIR99021(Wako社)、100μg/mL FGF8(Wako社)を含む200μLの無血清培地を添加し、3日間、37℃、5%COで接着培養した。播種3日以降に3~4日に1回、培地交換を行った。
 播種22日後に得られた細胞シートを、観察したところ、Cell Start以外の足場で良好な神経網膜シートが得られた(図33)。
 これらの結果から、単一細胞に分散された凝集体(NR)において、iMatrix511やMatrigelだけでなく、様々な足場タンパク質においても網膜シートを再度作製できることが分かった。
<実施例12 Transwell上への播種・再シート化・網膜分化の確認>
 Crx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後15日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、Laminin511-E8でコーティングした24ウェルTranswellに、1ウェルあたり2.0×10細胞となるように、10μM Y-27632、300nM SAG及び3μM CHIR99021を含む200μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで3日間培養した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない無血清培地(NucT0)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
 播種44日後(Day44、dd59)に得られた細胞シートを、観察したところ、Crx::Venus陽性の視細胞が分化してきていることが観察された(図34)。
 さらに、浮遊培養開始後29日目の凝集体を用いて、同様に再シート化した。再組織化培養28日目(Day67)の細胞シートを4%PFAで固定し、凍結切片を作製した。これらの凍結切片に関し、DAPI及び抗Ki67抗体(R&D Systems社)、抗Chx10抗体(商品名:Anti CHX10 Antibody、EX alpha社)、抗Pax6抗体(BD Pharmingen社)、抗Brn3抗体(Santa Cruz社)、抗RxR-γ(RxRg)抗体(Spring Bioscience社)、抗Crx抗体(abnova社)を用いて免疫染色を行った。Controlとして平面化(再シート化)させていないdd70の3D Retina(細胞凝集体)も染色を行った(図35~37)。
 また、Day57の細胞シートを4%PFAで固定した後、切片は作製せず、全体免疫染色を行った。DAPI及び抗Chx10抗体(商品名:Anti CHX10 Antibody、EX alpha社)、抗Sox2抗体(BD Pharmingen社)、抗Ki67抗体(BD社)、抗Pax6抗体(BioLegend社)、抗Brn3抗体(Santa Cruz社)、抗TUJ1抗体(Millipore社)、抗Islet-1抗体(R&D Systems社)、抗Crx抗体(abnova社)、抗Recoverin抗体(Proteintech社)、抗Zo-1抗体(Invitrogen社)、抗Collagen IV抗体(Abcam社)を用いて免疫染色を行った。
 その結果、Chx10陽性、Pax6陽性及びKi67陽性の網膜前駆細胞、Brn3陽性の網膜神経節細胞、RxRg陽性、Crx::Venus陽性及びCrx陽性の錐体細胞前駆細胞が、Controlの3D Retinaと遜色なく分化していることが確認された。また、透過光でTranswellとの位置関係を観察したところ、Transwell上に網膜シートが形成されており、Basal側に局在するPax6強陽性、Chx10陰性の網膜神経節細胞がTranswell側に局在していることが確認された(図38)。さらに、切片を作製せずに全体を共焦点顕微鏡で観察したところ、ApicalとBasalの極性を有し、極性に従って各種網膜細胞が分化していることが確認された(図39、図40、図41)。
 さらに長期間培養し、dd112の細胞シートについて、切片は作製せず、シートの状態で免疫染色を行った。抗Ribeye抗体(CtBP2、BD社)と抗Recoverin抗体(Proteintech社)、抗Pax6抗体(BioLegend社)及び抗Chx10抗体(商品名:Anti CHX10 Antibody、SantaCruz社)を用いて染色したところ、Crx::VenusとRecoverinが同一の細胞で発現が観察され、Ribeyeが発現していることが確認された(図42)。よって、再シート化した網膜から分化した視細胞は、シナプスタンパク質を発現する程度にまで成熟することが確認された。また、Crx::Venus、がApical側に、Chx10、Pax6が内側に局在された状態で、シートが形成されていることが確認された(図43)。
 これらの結果から、Transwell上で再組織化した網膜シートにおいて網膜細胞の分化が確認され、極性が維持されていることが観察された。
<実施例13 Rx::Venus株で網膜系細胞の維持培養>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後31日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、10μLのLaminin511-E8でコーティングした12ウェルTranswellに、1ウェルあたり2.0×10細胞となるように10μM Y-27632、300nM SAG及び3μM CHIR99021を含む500μLの血清を含まないDMEM/F12にN2を添加した培地に(1)Control、(2)20ng/mL FGF2、(3)20ng/mL EGF、(4)100nM SAG、(5)1ユニットLIF、(6)10ng/mL IGF-1、(7)100ng/mL PDGF-AA、(8)100ng/mL PDGF-AB、(9)10μg/mL GDNF、(10)20μg/mL BDNF、(11)2μM Pyrintegrin、(12)1μM BMP4を添加して、37℃、5%COで3日間培養した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない無血清培地(DMEM/F12にN2を添加)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
 34日後、細胞シートを4%PFAで固定し、DAPIを用いて核を染色した。Rx::Venus陽性細胞の面積に着目して観察し、網膜系の細胞の維持の状態について検討を行った。蛍光顕微鏡(Keyence社製BZ-X810)を用いて、観察したところ、20ng/mL EGF及びFGF2を添加し続けた際、Rx::Venus陽性細胞が広く維持されていることが確認された(図44)。
 よって、EGFやFGFを網膜の再組織化の際に添加すると、Rx::Venus陽性細胞の維持に効果があることがわかった。
<実施例14 平面化培養時の網膜前駆細胞の維持培養>
 Crx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後27日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、10μLのLaminin511-E8でコーティングした12ウェルのTranswellに8.0×10cell/wellとなるように10μM Y-27632、300nM SAG及び3μM CHIR99021を含む500μLの以下の培地に懸濁して、細胞を播種した。網膜前駆細胞を維持する培地を検討するため、(1)NeuroCult NS-A(STEMCELL Technologies社)、(2)STEMdiff Neural Progneitor(STEMCELL Technologies社)、(3)StemPro NSC SFM(Thermo Fisher社)、(4)RHB-A(TaKaRa社)の培地に20ng/mLFGF2と20ng/mLEGFを添加して1か月間培養した。ControlとしてNucT0培地をおいた。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
 凝集体の再形成のための培養16日後、視細胞前駆細胞マーカーCrx::Venusを指標に分化をしていない条件(蛍光顕微鏡で観察した場合、Crx::Venusが光っていない条件)を調べたところ、NeuroCult NS-A及びRHB-A培地がある程度分化を遅らせる効果があることが認められた(図45)。
 よって、NeuroCult NS-A及びRHB-A培地とEGFやFGFを再シート化の際に添加すると、網膜前駆細胞の維持、及び分化を遅らせる効果があることがわかった。
<実施例15 コラーゲンゲル上で培養>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 beMatrix低エンドトキシン化コラーゲン液(新田ゼラチン社)を用いてコラーゲンゲルを作製した。具体的な操作としては、コラーゲンATと5xDME、再構成用緩衝液を7:2:1の割合で混合し、Transwellのメッシュの上にコーティングし、37℃、5%COインキュベーターにて30分インキュベートした。インキュベート後、インサートの内外に培地を添加した。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後26日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、12ウェルのTranswellのコラーゲンゲル上に8.0×10cell/wellとなるように細胞を播種した。最初の3日間は、10μM Y-27632、300nM SAG及び3μM CHIR99021の存在下で培養した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない無血清培地(NucT0培地)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
 凝集体の再形成のための培養33日後、実体顕微鏡にて、Rx::Venusを指標に再シート化の具合を観察したところ、Transwellのコラーゲンゲル上で前面にRx::Venus陽性細胞が存在していることが認められた(図46)。
 よって、コラーゲンゲル上においても、Y-27632及びSAG及びCHIR99021を添加することで再シート化ができることがわかった。
<実施例16 移植検討>
 Crx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例15のようにして作製されたコラーゲンゲル上で26日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、12ウェルのTranswellのコラーゲンゲル上に8.0×10cell/wellとなるように細胞を播種した。最初の3日間は、10μM Y-27632、300nM SAG及び3μM CHIR99021の存在下で培養した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない無血清培地(NucT0培地)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
 凝集体の再形成のための培養37日及び44日の分化63日目及び70日目の網膜細胞シートに関してCollagenase(Roche社)を用いて30分間37℃で処理し、剥離させた。剥離させた網膜シートをピンセットとハサミを用いて細長く切り出し、長さ1.8cm程度の移植用のグラフトを用意した(図47)。
 用意したグラフトについて、ガラスパスツールピペットを用いて、免疫不全網膜不全ラット(SD Foxn)の網膜下に移植した。
 移植後1年のラットの眼を取り出し、4%PFAで固定した。蛍光実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡(Keyence BZ-X810)を用いて、観察したところCrx::Venus陽性のグラフトが生着していることが確認された(図48)。
 よって、再シート化した網膜シートは移植後に生着することができることがわかった。
<実施例17 ソーティング検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後14~25日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、Cell Sorter ARIAII(BD社)を用いて、FSCとSSCで目的の細胞集団をゲーティングした後、Rx::Venus陽性の画分を分取した(図49)。
 分取した細胞を、1ウェルあたり1.6~8.0×10細胞となるように、Laminin511-E8でコーティングしておいた12ウェルTranswell(Corning社)に播種した。コントロールとしてSotingしていないシートも作製した。最初の3日間は、10μM Y-27632、300nM SAG及び3μM CHIR99021の存在下で培養した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021を含まない無血清培地(NucT0培地)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。播種後、26日目に蛍光実体顕微鏡を用いて観察した(図50)。
 また、分化82日目のSotingによりRx::Venusで純化した細胞シートを4%PFAで固定した後、切片は作製せず、シートのまま免疫染色を行った。DAPI及び抗Recoverin抗体(Proteintech社)を用いて免疫染色を行った。ControlとしてSotingしていない網膜シートも染色を行った(図51、図52、図53)。その後、凍結切片を作製しDAPI及び抗Ki67抗体(BD社)、抗Chx10抗体(商品名:Anti CHX10 Antibody、Santa Cruz社)、抗CRX抗体(TaKaRa社)を用いて免疫染色を行った。(図53)。
 その結果、 Rx::Venus陽性画分をソーティングせずに播種すると、一部においてRPE細胞の塊が観察された。もっとも、目視で確認できるため、RPE細胞を除去することは可能である。一方、Rx::Venus陽性画分をSortingした場合、Rx::Venus陽性の網膜シートが作製できていることが観察された。さらに、RPE細胞が大部分除去できていることが確認された(図49、図50)。しかしながら、Sortingしても、RPE細胞が混入する場合があり、これはSortingでRPE細胞を完全に除去できなかったためか、又は、Sorting後に分化されたかは不明である。しかし、混入したRPE細胞は神経網膜組織と混ざり合っていないことが確認できた(図52)。目視で確認できるため、RPE細胞を除去することは可能である。
 また、Sortingを行った網膜シートにおいて、ControlであるSorting無の網膜シートと遜色なく、Recoverin陽性の視細胞が分化していることが確認された(図51、図53)。Z Stack解析及び、切片の免疫組織学的な解析から、網膜組織の層構造が再形成されていること、Chx10陽性及びKi67陽性の網膜前駆細胞、Crx陽性の視細胞前駆細胞の存在が確認された(図53)。
 よって、FSC及びSSCで目的の細胞集団をゲーティングした後、Rx::Venusを指標にSortingすることにより、大部分のRPE細胞を除去することができ、かつ、再シート化をした際問題なく網膜細胞が分化することが観察された。
<実施例18 再シート化時のRetinaの性質を維持する因子探索>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後25日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、Cell sorter ARIAII(BD社)を用いてRx::Venusを指標にSortingを実施した。Sorting後の細胞をEasy iMatrixを用いてLaminin511-E8コートした96Wellガラスボトムプレート(グライナー社)に1ウェルあたり5×10細胞を100μLのNucT0にY-27632、CHIR99021、SAGを添加して播種した。播種と同時に表1に示すタンパク質、又は表2に示す低分子化合物を添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 播種3日後にも同様に表1及び2に記載の低分子化合物又はタンパク質の濃度を維持するように培地交換を行った。その後7日目に表1及び2に記載の低分子化合物又はタンパク質を含まないNucT0培地で培地交換を実施した。播種10日後、4%PFAで固定し、蛍光顕微鏡(Keyence社製BZ-X810)でRx::Venusを指標に、Sorting後の細胞の評価を行った。その結果、タンパク質のうち、FGF2、FGF4、FGF8を添加したシートでは、ControlであるPBSと比較して、Rx::Venusの発現強度が高いことが観察された(図54)。また、低分子化合物のうち、IWR1 endoを添加したシートでは、Rx::Venusの発現強度が高いことが観察された(図55)。さらに、濃度依存性が確認され、FGF8を100μg/mL添加した際、最もRx::Venusの発現強度が高いことが観察された(図56)。
 よって、細胞播種直後にFGFシグナルを活性化させることで、Rx::Venus陽性の細胞集団を維持できることがわかった。
<実施例19 FGF8の添加による凝集体再形成、網膜分化確認>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後24日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、Cell sorter ARIAII(BD社)を用いてRx::Venusを指標にSortingを実施した。Sorting後の細胞を低接着Vplateに1ウェルあたり2.0~5.0×10細胞播種した。Controlとして、FGF8を添加していない群(FGF8-)、Sortingしていない群(Sorting無)も置いた。
 3~4日に1回培地交換を実施した。なお、培地交換時にFGF8も添加した。再播種後10日目に顕微鏡で観察したところ、Sorting無、FGF8-の群では、Rx::Venus陰性の細胞塊、又はRPE細胞が観察された(図57)。一方、FGF8を添加した群(FGF8+)では、これらの細胞塊が減少していることが観察された。Sorting有、FGF8-の群では、RPE細胞が部分的に観察された。SortingによってRPE細胞は除去されていることから、Rx::Venus陽性細胞の一部の集団がRPE細胞に分化したことが示唆された。一方で、Sorting有、FGF8+の群では、Rx::Venus陽性の凝集体が形成され、RPE細胞、Rx::Venus陰性の塊は観察されなかった。
 これらの結果から、FGF8を添加することによって、RPE細胞、又はRx::Venus陰性細胞の分化を減少させることができると分かった。
 さらに凝集体の再形成のための培養54日目(再播種後30日目)の凝集体を、PBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を用いて、単一細胞に分散した後、Fixation buffer(BD社)を用いてホルムアルデヒド固定を行った。その後、Perm/Wash buffer(BD社)で洗浄した後、抗CHX10-Alexa Fluo 647 Conjugate抗体(Santacruz社)、抗Sox2-BV421抗体(Biolegend社)、抗Ki67-Alexa Fluo 647 Conjugate抗体(BD社)、抗CRX-Alexa Fluo 647 Conjugate抗体(Santacruz社)で染色を行った。Perm/Wash buffer(BD社)で抗体を洗浄後、FACSCantoII(BD Bioscience社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。なお、コントロールとして、再組織化をしていない、同分化日数の神経網膜組織も置いた。
 その結果、Sorting無でかつ、FGF8を添加していない群では、Rx::Venusネガティブの細胞集団が多数観察され、Rx::Venus陽性率が低い傾向にあった。一方で、Sorting無においても、FGF8を添加した群ではRx::Venus陽性率が高い傾向にあることが示された(図58)。
 また、Sortingを行うとFGF8を添加しない群においてもRx::Venus陽性率は高い傾向であった(図58)。一方で、Sortingを行いかつ、FGF8を添加した群では、Chx10陽性及びSox2陽性の神経網膜前駆細胞の割合が高く、Crx陽性の視細胞前駆細胞の割合が低い傾向であった(図59)。
 これらの結果から、Sortingだけでなく、FGF8を添加することによって、RPEやRx::Venus陰性細胞の分化を減少させ、均一で良好な凝集体を得ることができると分かった。
<実施例20 再シート化時のFGF8の効果の確認>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後24日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、Cell sorter ARIAII(BD社)を用いてRx::Venusを指標にSortingを実施した。Sorting後の細胞をY-27632、CHIR99021及びSAG、FGF8を含むNucT0培地に24ウェルトランズウェル(Corning社)に1ウェルあたり2.0×10細胞を懸濁し、播種した。Controlとして、FGF8を添加していない群(FGF8-)も置いた。
 3~4日に1回培地交換を実施した。なお、培地交換時にFGF8も添加した。分化63日、再播種後40日を経過したシートを、蛍光実体顕微鏡で観察をした(図60、図61)。また、FACS解析のため、分化64日、再播種後41日の凝集体を、PBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を用いて、単一細胞に分散した後、Fixation buffer(BD社)を用いてホルムアルデヒド固定を行った。その後、Fixation buffer(BD社)BD社)を用いて固定し、Perm/Wash buffer(BD社)で洗浄した後、抗CHX10-Alexa Fluo 647 Conjugate抗体(Santacruz社)、抗Sox2-BV421 Conjugate抗体(Biolegend社)、抗Ki67抗体(BD社)、抗CRX-Alexa Fluo 647 Conjugate抗体(Santacruz社)で染色を行った。Perm/Wash buffer(BD社)で抗体を洗浄後、FACSCantoII(BD Bioscience社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。なお、コントロールとして、再組織化をしていない、同分化日数の神経網膜組織も置いた(図62)。
 その結果、Sortingをした後、FGF8を添加していないシートでは、Rx::Venusネガティブの細胞集団が多数観察され、Rx::Venus陽性細胞がウェルの周辺部に偏って、塊上に存在している傾向にあった。一方で、Sorting後にFGF8を添加したシートではRx::Venus陽性細胞がウェル全体に均一に存在しており、良好なシートが作製されていることが観察された(図60、図61)。また、FGF8を添加していないシートでは黒いRPE(図61、矢印)が観察された一方、FGF8を添加したシートではほとんど観察されなかった。
 また、FACS解析において、FGF8を添加していないシートでは、Rx::Venus陽性率が60%と減少していたが、FGF8を添加した群では95%以上と、神経網膜組織と遜色ない陽性率を維持できていることがわかった(図62)。さらに、Chx10陽性及びSox2陽性の神経網膜前駆細胞やCrx陽性の視細胞前駆細胞の割合も神経網膜組織と比較しても同等であった。Rx::Venus陽性でかつ、Ki67陽性の増殖性のある網膜系細胞の割合は神経網膜組織と比較して多い傾向であった(図62)。
 これらの結果から、再シート化を行う際、Sorting後にFGF8を添加することによって、RPEやRx::Venus陰性細胞の分化を減少させ、均一で良好なシートを得ることができると分かった。
<実施例21 Transwell上への播種・再シート化後の経時変化確認>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1のように作製された浮遊培養開始後27日目の凝集体をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散した。分散後、Laminin511-E8でコーティングした24ウェルTranswellに、1ウェルあたり2.0×10細胞となるように、10μM Y-27632、300nM SAG及び3μM CHIR99021、100ng/mL FGF8を含む200μLの無血清培地に浮遊させ、37℃、5%COで3日間培養した。播種3日以降にY-27632、SAG及びCHIR99021、FGF8を含まない無血清培地(NucT0)培地で3~4日に1回、培地交換を行った。
 凝集体の再形成のための培養3日、6日、9日、12日、22日、40日後(dd30、dd33、dd36、dd39、dd49、dd67)に得られた細胞シートを、4%PFAで固定後、蛍光実体顕微鏡及び蛍光顕微鏡を用いてRx::Venusを指標にシート化を観察したところ、Rx::Venus陽性の網膜細胞が増殖し、厚みの持ったシートが形成されてきていることが観察された(図63)。特に22日から40日後には全面がRx::Venus陽性細胞に覆われた厚い細胞シートが確認された
 これらの結果から、22日から40日後に移植やアッセイ等に用いられる再組織化網膜シートが得られることが観察された。
<実施例22 RPC表面抗原スクリーニング~hES細胞とNRの比較~>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 上記細胞を用いて、実施例1に記載のように分化誘導のための浮遊培養を開始した。なお、分化誘導開始時にSAG 300nMを添加した。浮遊培養開始後19及び26日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、表面抗原スクリーニングキット MACS(登録商標) Marker Screen, human(Miltenyi社)を用いて、表面抗原スクリーニングを実施した(Alexa 647で蛍光色素Conjugate抗体群)。ControlとしてヒトES細胞(hESC)を染色した。なお、スクリーニングに使用したマーカーは全部で371個であった(図64~69)。
 FACS解析はMACS Quant10(Miltenyi社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。図65に示すFSC及びSSCで示される集団でゲーティングを行い解析した。まず、hESCで発現され、分化すると発現が消失されるE-CadherinやSSEA-4、SSEA-5で染色及び解析が正確に行われていることを確認した(図66)。その後の解析結果を図64に纏める。なお、「hESC:高い」はヒトES細胞での発現レベルが高い又は発現があることを意味し、「hESC:低い」はヒトES細胞での発現レベルが低い又は発現がないことを意味し、「NR:高い」は神経網膜細胞での発現レベルが高いことを意味し、「NR:低い」は神経網膜細胞での発現レベルが低い又は発現がないことを意味する。
 hESCでは発現が無く(又は発現がある)、浮遊培養開始後19日目又は26日目でRx::Venus陽性の集団が発現している(又は発現していない)表面抗原を探索したところ、CD39、CD73、CXCR4、さらにはCD29、CD49b、CD49c、CD49f、CD57、CD82、CD90、CD200が、Rx::Venus陽性細胞とその他の細胞(Rx::Venus陰性細胞、hESC)とを区別できるマーカーである可能性が示唆された(図67)。
 さらにMouse IgG1-APC-Conjugate抗体(Miltenyi社)、抗CD39-APC-Conjugate抗体(Miltenyi社)、抗CD73-APC-Conjugate抗体(Miltenyi社)、抗CD184(CXCR4)-APC-Conjugate抗体(Miltenyi社)を用いて、浮遊培養開始後dd18、dd25、dd53、dd81(図68中、d18、d25、d53、d81)におけるCD39、CD73、CD184(CXCR4)の発現を、FACS解析した(図68)。
 その結果、CD39及びCD73は、dd25で最も発現している細胞の割合が高く、CD184に関しては、dd18及びdd25で発現が低い細胞の割合が高いことがわかった。
 よって、神経網膜前駆細胞を純化するために表面抗原CD39、CD73、CD184を用いる場合は、浮遊培養開始後18日目以降、25日目付近が良いことがわかった(図68)。
<実施例23 でのCD39及びCD73、CXCR4の発現解析>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 浮遊培養開始時(分化誘導開始時)にSAG 300nMを添加し、浮遊培養開始後の3日目にBMP4を添加せず、Brain Organoidを作製した。Controlとして、BMP4を添加する群をおいた。このようにして作製された浮遊培養開始後26日目のBrain Organoidに関して、蛍光顕微鏡観察を行った(図70)。その結果、BMP4を添加した群ではRx::Venus陽性の網膜組織が分化していることが観察された一方、BMP4を添加していない群ではRx::Venus陰性の神経上皮細胞が分化していることが観察された。さらに、これらの凝集体を4%PFAで固定し、切片を作製し、DAPI及び抗FoxG1抗体(TaKaRa社)で染色し、蛍光顕微鏡(Keyence社製BZ-X810)で観察を行った。その結果、BMP4を添加した群ではFoxG1は陰性である一方、BMP4を添加していない群ではFoxG1陽性が確認され、Brain Organoidが分化されていることを確認された(図71)。
 このようにして作製された浮遊培養開始後25日目のBrain OrganoidをPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、抗CD39-APC Conjugate抗体(Miltenyi社)、抗CD73-APC Conjugate抗体(Miltenyi社)、及び抗CXCR4-APC Conjugate抗体(Miltenyi社)を用いて染色し、FACS測定はFACSCantoII(BD Bioscience社)を用いて発現細胞集団の割合を測定し、FlowJoを用いて解析を行った。
 その結果、CD39及びCD73はBrain Organoidで発現しておらず、一方でCXCR4はBrain Organoidの大部分の細胞で発現していることが観察された(図72)。
 よって、CD39陽性、CD73陽性、及びCXCR4陰性の細胞集団を指標にすることでBrain Organoidと区別して、Rx::Venus陽性細胞の集団を分取できることが確認された
<実施例24 CD39発現解析>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 分化誘導開始時にSAGを(1)0nM、(2)30nM、(3)300nMを添加して作製された浮遊培養開始後26日目の凝集体(NR)の形態を顕微鏡で観察した。その結果、浮遊培養開始時(dd0)にSAG 300nM添加した場合に比べ、SAG 0nM及びSAG 30nMを添加した場合には、凝集体がより大きく、また、層構造もよりはっきりわかることが確認された(図73)。
 さらに、上記凝集体に関して、神経細胞分散液を用いて単一細胞に分散し、抗CD39-APC Conjugate抗体(Miltenyi社)及び抗CXCR4-APC Conjugate抗体(Miltenyi社)用いて、CD39及びCXCR4の発現についてFACS解析を行った。FACSCantoII(BD Bioscience社)を用いて発現細胞集団の割合を測定し、FlowJoを用いて解析を行った。また、これら凝集体を4%PFA固定し、切片を作製後、抗ALDH1A1抗体(R&DSystems社)、抗CoupTF1抗体(PPMX社)、抗LHX2抗体(Millipore社製)、抗Chx10抗体(ExAlpha社製)、抗Pax2抗体(Covance社製)、抗NKX2.1抗体(Leica社製)を用いて染色を行った。
 その結果、浮遊培養開始時(dd0)にSAG 300nM添加した凝集体ではCD39の発現があり、CXCR4の発現が低いことが観察された(図74)。また、dd0におけるSAGの添加により、背側マーカーであるALDH1A1の発現の低下、及び、腹側マーカーであるCoupTF1の発現の上昇が認められた(図75、図76)。また、SAGの刺激を加えない方が、細胞凝集体におけるRxの発現度が均一であることが判明した(図77)。しかしながら、LHX2及び、Chx10、Pax2に関して300nM添加した凝集体でRxの発現が低い領域においても発現が確認され、NKX2.1は陰性であったことから、神経網膜組織であることは確認されている(図78、図79)。
 よって、分化誘導開始時にSAGを300nM添加することで、CD39陽性かつCXCR4陰性の神経網膜前駆細胞の集団を得ることができることがわかった。
<実施例25 CD39発現増強検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 分化誘導開始時(dd0)にSAG 300nMを添加し作製された凝集体(NR)に対して、浮遊培養開始後17日目に10個の神経網膜組織を低接着浮遊培養用シャーレ60mmDish(住友ベークライト社製)に移し、4mLのNucT0培地中に1mM、0.2mM Adenosine(A2A受容体Agonist、Sigma社製)、1mM、0.2mM、0.04mM AMP-PNP(Tocris社製)、5mM、1mM、0.2mM、0.04mM ATP disodium salt(Tocris社製)、及び1μM、0.2μM、0.04μM CGS 21680(Adenosine A2A Receptor Agonist、Tocris社製)を添加して浮遊培養開始後25日目まで培養し、CD39及びCXCR4の発現変化をMouse IgG1-APC Conjugate抗体(Miltenyi社)、抗CD39-BV421 Conjugate抗体(BD Bioscience社)及び抗CXCR4-APC Conjugate抗体(Miltenyi社)を用いて染色し、FACSCantoII(BD Bioscience社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。なお、ControlとしてDMSO添加群を置いた。
 その結果、ATP及びA2A受容体AgonistがCD39の発現を増強させ、CXCR4の発現を減少させる効果があることがわかった(図80、図81)。
 よって、CD39の発現をATP及びA2A受容体Agonistを添加することで増強できることがわかった。
<実施例26 CD39でSortingし、FGF8添加により作製したIslet-1 KO hESC-網膜シートの移植>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変し、かつIslet-1遺伝子をKOしたヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」及びWO2018/097253に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 浮遊培養開始(分化誘導開始時、dd0)にSAG300nMで分化させた凝集体に対して、浮遊培養開始25日目の凝集体(NR)を単一細胞に分散し、抗CD39-APCConjugate抗体(Miltenyi社)を用いて37℃で15分間染色した後、Cell sorter ARIAII(BD社)を用いてCD39-APCを指標にSortingを実施した。Sorting後の細胞をCollagen gelコートした12ウェルTranswellに1ウェルあたり8.0×10細胞播種した。播種時にY-27632(Wako社)及びSAG(Enzo社)、CHIR99021(Wako社)、50ng/mL FGF8(Wako社)を添加した。また、Controlとして、FGF8を添加していない群(FGF8-)もおいた。
 3~4日に一回培地交換を実施した。なお、培地交換時にFGF8も添加した。浮遊培養開始後73日目に顕微鏡で観察したところ、FGF8を添加していない群では、Crx::Venus細胞集団がまばらに観察されるのに対して、FGF8を添加した群においては、均一に存在していることが観察された(図82)。
 このようにして作製されたシートを浮遊培養開始後88日目にCollagenaseを用いてシートを回収後、マイクロシザースを用いて移植用グラフトを長く切り出し(図82)、免疫不全網膜不全ラット(SD Foxn)の網膜下への移植を実施した。
 よって、CD39でSortingした細胞から製造した網膜シートは移植可能であることが確認された。
<実施例27 RPC表面抗原スクリーニング~Brain OrganoidとNRの比較~>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 浮遊培養開始時(分化誘導開始時、dd0)にSAG 30nMを添加し作製された浮遊培養開始後24~26日目の凝集体(NR)に関して、神経細胞分散液(Wako社)を用いて単一細胞に分散し、表面抗原スクリーニングキットMACS(登録商標) Marker Screen, human(Miltenyi社)を用いて染色し、表面抗原スクリーニングを実施した(Alexa 647で蛍光色素Conjugate抗体群)。Controlとして分化誘導開始後3日目にBMP4を添加せずに作製したBrain Organoidを染色した。
 FACS解析はMACS Quant10(Miltenyi社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。Brain Organoidでは発現が無く(又は発現がある)、浮遊培養開始後24~26日目でRx::Venus陽性の集団が発現している(又は発現していない)表面抗原を探索したところ、CD9、CD15、CD49c、CD66b、CD69、CD82、CD164、EpCAM、ErbB2(CD340)においてBrain Organoidと区別できる可能性が示された(図83)。
 また、Rx::Venus陽性細胞と陰性細胞を区別するマーカーとして、CD9、CD24、CD49c、CD90、CXCR4、EpCAMが有用である可能性が示された(図84)。
<実施例28 CD9の発現経時変化確認>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 hESC及び、浮遊培養開始時(分化誘導開始時、dd0)にSAG 30nMを添加して作製されたdd4、dd11、dd18、dd25、dd32、dd46の凝集体(NR)を神経細胞分散液(Wako社)で単一細胞に分散し、APCがConjugateされた抗CD9抗体(BioLegend社)で染色し、抗体を洗浄した後、FACS解析を行った。FACS解析はMACS Quant10(Miltenyi社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。
 その結果、CD9はhESCでは発現しているものの、分化開始Day4では一度発現が落ち、Day11(図85中d11)頃から発現し始め、dd18(図85中d18)からdd25(図85中d25)、dd32(図85中d32)頃で陽性細胞率が高まることが分かった。純化する時期として、dd11以降であることがよく、より好ましくはdd18からdd32以降で純化するとよいことが確認された(図85)。
<実施例29 SSEA1を指標とした目的外細胞の除去検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 浮遊培養開始時(分化誘導開始時、dd0)にSAG 30nMを添加して作製された25日目の凝集体(NR)を神経細胞分散液(Wako社)で単一細胞に分散し、APCがConjugateされた抗CD9抗体(BioLegend社)に加えて、BV421をConjugateした抗SSEA1抗体(BioLegend社)で染色し、FACSCantoII(BD Bioscience社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。
 その結果、凝集体全体ではRx陽性細胞は約87%であるが、CD9陽性細胞をゲーティングしたところ、Rx陽性細胞は94%まで向上することがわかった。さらにCD9陽性でかつSSEA1陰性の細胞をゲーティングしたところ、Rx陽性細胞は約96%まで向上することがわかった(図86)。
よって、CD9に加えて、SSEA1を組み合わせることで、より網膜系の細胞を純化できることがわかった
<実施例30 CD9、CD90、CXCR4、SSEA1の組み合わせ検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 浮遊培養開始時(分化誘導開始時、dd0)にSAG 30nMを添加して作製された25日目の凝集体(NR)200個を神経細胞分散液(Wako社)で単一細胞に分散し、7等分に細胞を分け、次の7条件で表面抗原を4℃で1時間染色した。(1)非染色(Rx::Venusを指標に純化)、(2)抗CD9-APC-Conjugate抗体(BioLegend社)、(3)抗CD90-APC-Conjugate抗体(BD社)、(4)抗CD184(CXCR4)-APC-Conjugate抗体(Miltenyi社)、(5)抗CD9-APC-Conjugate抗体(BioLegend社)及び抗SSEA1-BV421-Conjugate抗体抗体(BioLegend社)、(6)抗CD9-APC-Conjugate抗体(BioLegend社)及び抗CD90-BV421-Conjugate抗体(BioLegend社)、並びに、(7)抗CD90-APC-Conjugate抗体(BD社)及び抗SSEA1-BV421-Conjugate抗体(BioLegend社)を用いて染色した。染色後、ARIA II(BD社)を用いて、図87に示す枠を指標にSortingを実施した。Sortingにより回収した細胞を、MACS Quant10(Miltenyi社)を用いてFACS解析を行い、目的の細胞画分で純化できていることを確認した(図87)。純化後の細胞の集団におけるRx::Venus陽性細胞の割合を測定したところ、Sorting前と比較し、(1)Rx::Venus陽性画分でSortingしたサンプルで最も純度は高かったが、CD9陽性でかつSSEA-1陰性の画分で純化したサンプルではRx::Venusで純化したものと遜色なく、Rx::Venus陽性率が高かった(図88、図89)。
 これらのSorting後の細胞をLaminin511-E8コートした24ウェルTranswellに1ウェルあたり2.0×10細胞播種した。播種時に10μM Y-27632(Wako社)、300nM SAG(Enzo社)、3μM CHIR99021(Wako社)、及び100ng/mL FGF8(Wako社)を添加した。播種後、3~4日に一回培地交換を実施した。
 再シート化培養開始後1日目及び12日目に蛍光顕微鏡で明視野及び蛍光観察をしたところ、播種後1日目ではいずれの純化後の細胞でもTranswellのメッシュ上に細胞が生着していることが観察された(図90)。さらに12日後の観察では、Rx::Venus陽性で純化したサンプルでは黒いRPEがいくつか観察されたのに対し、CD9陽性、及びCD9陽性/SSEA1陰性(CD9/SSEA1)の集団、CD9陽性/CD90陽性(CD9/CD90)の集団のCD9で純化しているシートにおいて、黒いRPEは観察されなかった(図91)。
 よって、CD9及びCD9とSSEA1陰性又はCD90陽性の画分でSortingした網膜シートはRx::Venus陽性でSortingするよりもRPE画分を除去でき、より良好であることが確認された。
<実施例31 CD9及びSSEA1の発現の経時変化確認>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 hESC及び、浮遊培養開始時(分化誘導開始時、dd0)にSAG 30nMを添加して作製されたdd4、dd11、dd18、dd25、dd32、dd46の凝集体(NR)を神経細胞分散液(Wako社)で単一細胞に分散し、抗CD9-APC-Conjugate抗体(BioLegend社)及び抗SSEA1-BV421-Conjugate抗体(BioLegend社)で染色しFACS解析を行った。FACSCantoII(BD Bioscience社)を用いて測定し、FlowJoを用いて解析を行った。
 その結果、hESCにおいて、CD9は陽性でかつSSEA1は陰性であるが、分化開始後4日目になると、CD9は陰性でかつSSEA1は陽性となる(図92)。さらに分化11日目からCD9陽性でかつSSEA1陰性の集団が現れ始め、Day18、Day25と目的の集団の割合が増殖することがわかった。Day32やDay46においても発現し続けていることも測定された。
 よって、純化する時期として、dd11(図92中d11)以降であることがよく、dd18(図92中d18)から、dd32(図92中d32)以降で純化するとよいことが確認された(図92)。
 このようにしてCD9及びSSEA1を指標にSotingして10μM Y-27632、3μM CHIR99021、300nM SAG及び100ng/mL FGF8を添加して、作製された12ウェルトランズウェル上の網膜シートを浮遊培養開始後48及び62日目にメスやハサミを用いてシートを回収後、マイクロシザースを用いて移植用グラフトを長く切り出し、免疫不全網膜不全ラット(SD Foxn)の網膜下への移植を実施した(図無)。
 よって、CD9及びSSEA1でSortingした細胞を用いて製造した網膜シートは移植可能であることが確認された。
<実施例32 ゼラチンを用いたRPE-網膜組織複合化検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後18~30日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、12ウェルTranswellに1ウェルあたり4.0~8.0×10細胞播種した。播種時、NucT0培地にY-27632及びSAG、CHIR99021を添加した。その後、Y-27632及びSAG、CHIR99021を含まないNucT0培地で3~4日に一回培地交換を実施し、1カ月以上培養を行った。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後80日以降のRPEも同時に分化された凝集体をLaminin511-E8でコートしたディッシュにDMEM(SIGMA社)及びF12 Ham(SIGMA社)培地にB27(Gibco社)、L Glutamin,10ng/mL FGF2、SB431542を添加した培地に播種し、培養した。RPEが接着後、増殖し広がってきたら、RPEのみを1mLのチップを用いて削り取り、別のLaminin511-E8でコートしたディッシュに播種し、純化を行った。その後、拡大培養した後、Laminin511-E8でコートした12ウェルTransWellに1.0×10細胞のRPEを播種し、3~4日に1回培地交換を実施し、1カ月以上培養を行った。
 上記のようにして培養されたRPEシートとシート状網膜組織の接着作業をBeMatrix LS-Wゼラチン(新田ゼラチン社)を用いて行った。具体的な操作としては、ピンセットやハサミを用いてTranswellからそれぞれのシートを回収し、10%(w/v)のゼラチンでシート状網膜組織、RPEシートをなじませた後、20%ゼラチンでなじませ、最終的に30%のゼラチンを添加し、シート状網膜組織とRPEシートを接着させる。接着後4℃に急冷し、20分間インキュベートすることで固め、回収することでシート状網膜組織とRPEシートを接着させた複合シートを作製した(図93~図98)。
 このようにして作製された網膜組織-RPE複合シートをピンセットとハサミを用いて、切り出しを行った。まず、複合シートを半割した後、切り出した面に沿うように細長く切り出した(図99)。その結果、両シートがゼラチンを介して接着した状態で切り出すことができた。この切り出した複合シートの断面を観察したところ、片方に黒い色素を持ったRPEが、反対側にRx::Venus陽性のシート状網膜組織が確認され、その間にゼラチンが詰まっていることが観察された(図100)。この切り出した複合シートが移植の作業である、吸引、吐出の動作によって、剥がれたりしないか、先端を切り落とした1mLのチップを用いて、吸引・吐出の作業を行った。その結果、複合シートは分離することなく、何度も吸引・吐出することができた(図101)。
 よって、シート状網膜組織とRPEシート、及びゼラチンを用いることによって、移植可能な、網膜組織-RPE複合シートを作製することができることがわかった。
<実施例33 フィブリンを用いたRPE-網膜組織複合化検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後18~30日目の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、12ウェルTranswellに1ウェルあたり4.0~8.0×10細胞播種した。播種時、NucT0培地にY-27632及びSAG、CHIR99021を添加した。その後、Y-27632及びSAG、CHIR99021を含まないNucT0培地で3~4日に一回培地交換を実施し、1カ月以上培養を行った(図102)。
 実施例1で作製された浮遊培養開始後80日以降のRPEも同時に分化された凝集体をiMatrix511でコートしたディッシュにDMEM(SIGMA社)及びF12 Ham(SIGMA社)培地にB27(Gibco社)、L Glutamin,10ng/mL FGF2、SB431542を添加した培地に播種し、培養した。RPEが接着後、増殖し広がってきたら、RPEのみをチップを用いて削り取り、別のiMatrix511でコートしたディッシュに播種し、純化を行った。その後、拡大培養した後、iMatrix511でコートした12ウェルTransWell 1.0×10細胞のRPEを播種し、3~4日に一回培地交換を実施し、1カ月以上培養を行った(図102)。
 上記のようにして培養されたシート状網膜組織とRPEシートの接着作業をボルヒール組織接着用(帝人ファーマ社)を用いて行った。具体的な操作としては、ピンセットやハサミを用いてTranswellからそれぞれのシートを回収し、シート状網膜組織にFibrinogenを100μL、RPEシートにThorombinを100μL添加し、なじませた後、除去した(図103~104)。再度、シート状網膜組織にFibrinogenを100μL、RPEシートにThorombinを100μL添加した(図104)。RPEシートを培養皿の上にApical側が上側に、メッシュ側を培養皿側に置き、シート状網膜組織をApical面がRPE側にむくように上から乗せた(図105)。接着後室温で5分間インキュベートすることで固め、回収することで接着させたシートを作製した(図106~107)。このようにして作製された網膜組織-RPE複合シートをピンセットを用いて裏返し、下側にシート状網膜組織、上側に網膜色素上皮シートが向くように置き、観察した(図108)。また、接着させていたトランズウェルのメッシュをはいた(図109)。
 よって、シート状網膜組織とRPEシート、及びフィブリンを用いることによって、網膜組織-RPE複合シートを作製することができることがわかった。
<実施例34 セルシフターを用いた2つのシート間の不要なゼラチンの除去の検討>
 実施例32で検討した複合化したシートでは、二つのシートの間に多くのゼラチンが含まれて厚くなることがわかった。そこで、複合化工程時に、二つのシートの間の不要なゼラチンを押し出して除去できるように、ゼラチンが逃げる通り道を作った複合化デバイスの検討を行った。
 スライドガラス上に、シリコンシートを用いて、通り道が2つ、4つ、5つでかつ堤防状にしたものを作成し、ゼラチンを間に添加した2枚のセルシフター(Cell Seed社)を用いて、上から押し出して、ゼラチンが流れ出るか観察した。
 その結果、流路を5つにし、堤防状にシリコンシートをのせたデバイスで最も余分なゼラチンが流れ出ることがわかった(図110)。
<実施例35 温度感受性培養皿上で平面化シートを作製し、剥離・移植検討>
 Rx::Venusレポーター遺伝子を持つように遺伝子改変したヒトES細胞(KhES-1株、(非特許文献3))を、「Scientific Reports4,3594 (2014)」に記載の方法に準じてフィーダーフリー条件下で培養した。フィーダーフリー培地としてはStemFit培地(商品名:AK03N、味の素社製)、フィーダー細胞に代わる足場としてLaminin511-E8(商品名、ニッピ社製)を用いた。
 実施例1で作製されたDay18~30日の凝集体(NR)をPBSにて洗浄し、神経細胞分散液(Wako社製)を添加した。37℃でインキュベート後、ピペッティングにより単一細胞へ分散し、Laminin511-E8コーティングした24ウェルの7段階の剥離度の異なる温度感受性培養皿(Cell seed社)に8.0×10cells/wellで細胞を播種した。3~4日に一回培地交換を実施し、播種後30日以降でシートが厚みをもって形成された後、室温に下げて、2時間インキュベートし、観察した。その結果、7段階の剥離度の温度感受性培養皿のうち、2b、2c、3、4と複数のウェルにおいて、網膜シートが室温にすることで剥離できることが観察された(図111)。
 よって、温度感受性培養皿で培養することで、網膜シートを回収できることがわかった。
 このようにしてRx::Venusを指標にSotingして10μM Y-27632、3μM CHIR99021、300nM SAG及び100ng/mL FGF8を添加して、作製された温度感受性培養皿上の網膜シートを浮遊培養開始後62日目に4℃で1時間インキュベートして回収後、マイクロシザースを用いて移植用グラフトを長く切り出し、免疫不全網膜不全ラット(SD Foxn)の網膜下への移植を実施した(図無)。
 よって、温度感受性培養皿上で培養した網膜シートは移植可能であることが確認された。

 

Claims (36)

  1.  上皮構造を有する網膜組織の製造方法であって、
     分散された網膜系細胞集団を、Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で浮遊培養又は接着培養することを含み、
     前記網膜系細胞集団が、網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む、製造方法。
  2.  前記Wntシグナル伝達経路作用物質が、CHIR99021、BIO、Wnt2b及びWnt3aからなる群から選択される1以上の物質である、請求項1に記載の製造方法。
  3.  前記培地が、ROCK阻害剤、SHHシグナル伝達経路作用物質及びFGFシグナル伝達経路作用物質からなる群から選択される1以上の物質をさらに含む、請求項1又は2に記載の製造方法。
  4.  前記ROCK阻害剤が、Y-27632、Fasudil(HA1077)及びH-1152からなる群から選択される1以上の物質である、請求項3に記載の製造方法。
  5.  前記SHHシグナル伝達経路作用物質が、SAG、PMA及びSHHからなる群から選択される1以上の物質である、請求項3又は4に記載の製造方法。
  6.  前記FGFシグナル伝達経路作用物質が、FGF2、FGF4及びFGF8からなる群から選択される1以上の線維芽細胞増殖因子である、請求項3~5のいずれか一項に記載の製造方法。
  7.  前記Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地中で接着培養することを含み、前記上皮構造を有する網膜組織が、シート状網膜組織である、請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法。
  8.  前記接着培養が、細胞外マトリクス及び/又は温度感受性ポリマーによりコーティングされた培養容器を用いて行われる、請求項7に記載の製造方法。
  9.  前記培養容器の培養面が、前記温度感受性ポリマーでコーティングされ、前記温度感受性ポリマーの上面が、前記細胞外マトリクスでコーティングされる、請求項8に記載の製造方法。
  10.  前記細胞外マトリクスが、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、マトリゲル及びビトロネクチンからなる群から選択される1以上の物質である、請求項8又は9に記載の製造方法。
  11.  前記温度感受性ポリマーによりコーティングされた培養容器を、該温度感受性ポリマーの性質が変化する温度にさらすことにより、前記シート状網膜組織を該培養容器からはがす工程をさらに含む、請求項8~10のいずれか一項に記載の製造方法。
  12.  網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む細胞凝集体を分散させて、前記分散された網膜系細胞集団を得る工程を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の製造方法。
  13.  多能性幹細胞を分化させて、前記網膜前駆細胞及び視細胞前駆細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含む細胞凝集体を得る工程を含む、請求項12に記載の製造方法。
  14.  前記分散された網膜系細胞集団を浮遊培養又は接着培養する前に、前記分散された網膜系細胞集団中に含まれる網膜前駆細胞の割合を高める工程をさらに含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の製造方法。
  15.  網膜色素上皮細胞の混入又は分化が抑制される、請求項14に記載の方法。
  16.  前記網膜前駆細胞の割合を高める工程が、前記分散された網膜系細胞集団を、CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させ、当該抗原を発現する細胞集団を得る工程を含む、請求項14又は15に記載の製造方法。
  17.  前記網膜前駆細胞の割合を高める工程が、前記分散された網膜系細胞集団を、さらにSSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させ、当該抗原の発現量が基準値以下である細胞集団を得る工程を含む、請求項16に記載の製造方法。
  18.  前記網膜前駆細胞の割合を高める工程が、以下の工程を含む、請求項14~17のいずれか一項に記載の製造方法:
    (1)多能性幹細胞をShhシグナル伝達経路作用物質、ATP及びA2A受容体作用物質からなる群から選択される1以上の存在下で培養し、細胞凝集体を製造する工程、
    (2)細胞凝集体を網膜前駆細胞へ分化誘導させる工程、
    (3)細胞凝集体を分散させ、CD39に結合する物質と接触させる工程。
  19.  前記網膜前駆細胞及び/又は前記視細胞前駆細胞が、前記網膜系細胞集団に含まれる全細胞数の50%以上を占める、請求項1~18のいずれか一項に記載の製造方法。
  20.  前記網膜前駆細胞及び/又は前記視細胞前駆細胞が、前記網膜系細胞集団に含まれる全細胞数の80%以上を占める、請求項1~18のいずれか一項に記載の製造方法。
  21.  前記浮遊培養又は接着培養の開始時から、前記分散された網膜系細胞集団を、前記Wntシグナル伝達経路作用物質を含む培地で培養する、請求項1~20のいずれか一項に記載の製造方法。
  22.  前記上皮構造において、細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向になっている、請求項1~21のいずれか一項に記載の製造方法。
  23.  浮遊培養又は接着培養によって得られた上皮構造を有する網膜組織を、移植に必要な大きさに切り出す工程をさらに含む、請求項1~22のいずれか一項に記載の製造方法。
  24.  前記上皮構造が、多層構造である、請求項1~23のいずれか一項に記載の製造方法。
  25.  多層構造を有する網膜系細胞層からなるシート状網膜組織であって、
    (1)当該多層構造を有する網膜系細胞層が基底面及び頂端面の極性を有し、
    (2)前記多層構造を有する網膜系細胞層が、網膜前駆細胞、視細胞前駆細胞及び視細胞からなる群から選択される1種以上の細胞を含み、
    (3)前記網膜系細胞層の各層において、細胞の向きが層方向に対して凡そ垂直方向になっており、かつ、
    (4)直径が8mm以上である、シート状網膜組織。
  26.  前記多層構造を有する網膜系細胞層が、前記網膜系細胞層に接合しているシート状網膜色素上皮細胞をさらに含み、前記網膜系細胞層と前記シート状網膜色素上皮細胞とはそれぞれの表面の接線方向が凡そ平行しており、前記網膜系細胞層の頂端面と前記シート状網膜色素上皮細胞の頂端面とが向き合っており、かつ、前記網膜系細胞層と前記シート状網膜色素上皮細胞とは両者の間に存在する接着因子により接合している、請求項25に記載のシート状網膜組織。
  27.  前記接着因子が細胞外マトリクス又はハイドロゲルである、請求項26に記載のシート状網膜組織。
  28.  前記接着因子が、ゼラチン、フィブリン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ラミニン、IV型コラーゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン及びエンタクチンから選択される1以上の物質である、請求項27に記載のシート状網膜組織。
  29.  前記接着因子が、ゼラチン又はフィブリンである、請求項27に記載のシート状網膜組織。
  30.  請求項25~29のいずれか一項に記載のシート状網膜組織を含む、医薬組成物。
  31.  請求項25~29のいずれか一項に記載のシート状網膜組織を、移植を必要とする対象に移植することを含む、網膜系細胞若しくは網膜組織の障害又は網膜組織の損傷に基づく疾患の、治療方法。
  32.  網膜前駆細胞を含む細胞集団を、CD9、CD24、CD29、CD39、CD47、CD49b、CD49c、CD49f、CD57、CD73、CD82、CD90、CD164、CD200、CD340及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させる工程を含む、細胞集団における網膜前駆細胞の割合を向上させる方法。
  33.  前記網膜前駆細胞を含む細胞集団を、CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させる工程を含む、請求項32に記載の方法。
  34.  前記網膜前駆細胞を含む細胞集団を、SSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原に結合する物質と接触させる工程をさらに含む、請求項32又は33に記載の方法。
  35.  CD9、CD39、CD90及びCXCR4からなる群から選択される少なくとも1つの因子が陽性であり、かつ、Rx陽性である網膜前駆細胞を、細胞集団の全細胞数に対して90%以上含む、細胞集団。
  36.  前記網膜前駆細胞が、SSEA1、CD66b、CD69及びCD84からなる群から選択される1以上の抗原が陰性である、請求項35に記載の細胞集団。

     
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