使用小分子从多能干细胞产生胰内胚层的制作方法_2

文档序号:8926607阅读:来源:国知局
些细胞向内分泌谱系进一 步发育是重要的。
[0032] 本发明还可解决将从示例性实施方案的公开内容中显而易见的其它问题。
[0033] 在一个实施方案中,可通过本发明方法获得的胰内分泌细胞为产胰岛素细胞,任 选与向产胰高血糖素、生长抑素、胰多肽和/或生长素释放肽(ghrelin)的细胞分化的细胞 一起。如本文所使用的,"产胰岛素细胞"指产生和储存或分泌可检测量的胰岛素的细胞。 "产胰岛素细胞"可为单个细胞或细胞集合。
[0034] 在另一个实施方案中,包含胰细胞的细胞群从体细胞群获得。在一些方面,体细胞 群已被诱导而去分化为胚胎-样干(ES,例如,多能)细胞。这样的去分化细胞还称为诱导 的多能干细胞(iPSC)。
[0035] 在另一个实施方案中,包含胰细胞的细胞群从胚胎干(ES,例如,多能)细胞获得。 在一些方面,包含胰细胞的细胞群为多能细胞例如ES样细胞。
[0036] 在另一个实施方案中,包含胰细胞的细胞群为胚胎分化的干(ES或多能)细胞。分 化发生在胚状体和/或单层细胞培养物或其组合中。
[0037] 在另一个实施方案中,细胞群为干细胞群。在一些方面,细胞群为分化为胰分泌谱 系的干细胞群。
[0038] 干细胞为通过其在单细胞水平自我更新且分化产生子代细胞(包括自我更新祖 细胞、非更新祖细胞和终末分化细胞)的能力而界定的未分化细胞。干细胞特征还在于其 体外从多胚层(内胚层、中胚层和外胚层)分化为各种细胞谱系的功能细胞以及移植后产 生多胚层的组织和注入胚泡后显著促成大部分(若非全部)组织的能力。
[0039] 干细胞按照其发育潜能分为:(1)全能的,意指能够产生所有胚胎和胚外细 胞类型;(2)多能的(pluripotent),意指能够产生所有胚胎细胞类型;(3)多潜能的 (multi-potent),意指能够产生细胞谱系的子集,但所有均在一种特定组织、器官或生理系 统内(例如,造血干细胞可产生包括HSC(自我更新)的子代、血细胞限制的寡潜能祖细胞 和为血液正常组分的所有细胞类型和成分(例如,血小板));(4)寡多能的,意指能够产生 比多潜能干细胞更受限的细胞谱系子集;和(5)单能的,意指能够产生单细胞谱系(例如, 产生精子的干细胞)。
[0040] 用于从干细胞获得胰细胞的方案示例性地为,但不限于,D'Amour,K.A.等 (2006) 、Jiang,J?等(2007)、Kroon,E?等(2008)中描述的方案。
[0041] 用于从体细胞或经诱导而去分化为多能细胞例如ES样细胞的体细胞获得胰细胞 的方案示例性地为,但不限于,Aoi,T.等(2008)、D'Amour,K.A.等(2006)、Jiang,J.等 (2007) 、Kroon,E?等(2008)、Takahashi,K?等(2007)、Takahashi,K?和Yamanaka,S. (2006)和Wernig,M.等(2007)中描述的方案。
[0042] 如本文所使用的"分化(differentiate) "或分化"(differentiation) "指细胞 从未分化状态发展至分化状态,从不成熟状态发展至较不成熟状态或从不成熟状态发展至 成熟状态的过程。例如,早期未分化的胚胎胰细胞能够增殖和表达特征标志物,如roxi、 NKX6. 1和PTFla。成熟或分化的胰细胞不增殖而确实分泌高水平的胰内分泌激素或消化 酶。例如,完全分化的0细胞响应葡萄糖而分泌高水平的胰岛素。当细胞丧失未分化细胞 的标志物或获得分化细胞的标志物时,出现细胞相互作用变化和成熟。丧失或获得单个标 志物可指示细胞已经"成熟或完全分化"。术语"分化因子"指加至胰细胞以促进其分化为 成熟内分泌细胞(同样包含产胰岛素的0细胞)的化合物。示例性的分化因子包括肝细 胞生长因子、角质形成细胞生长因子、艾塞那肽(eXendin)-4、碱性成纤维细胞生长因子、胰 岛素样生长因子-1、神经生长因子、表皮生长因子、血小板衍生生长因子和胰高血糖素样肽 1。在一些方面,细胞的分化包括在包含一种或多种分化因子的培养基中培养细胞。
[0043] 如本文所使用的,"人多能干细胞"(hPSC)指可从任何来源衍生的并且能够在适当 条件下产生人不同细胞类型(其为所有3个胚层(内胚层、中胚层和外胚层)的衍生物) 子代的细胞。hPSC可具有在8-12周龄SCID小鼠中形成畸胎瘤的能力和/或在组织培养物 中形成所有三个胚层的可鉴别细胞的能力。人多能干细胞的定义中包括各种类型的胚胎细 胞,包括文献30中人胚泡衍生的干(hBS)细胞(常称作人胚胎干(hES)细胞)(参见,例 如Thomson等(1998),Heins等(2004),以及诱导的多能干细胞(参见,例如Yu等(2007)、 Takahashi等(2007))。本文中描述的各种方法和其它实施方案可能需要或利用多种来源 的hPSC。例如,适用的hPSC可从发育的胚胎获得。另外或替代地,合适的hPSC可从已建立 的细胞系和/或人诱导多能干(hiPS)细胞获得。
[0044] 如本文所使用的"hiPSC"指人诱导多能干细胞。
[0045] ES细胞系也可衍生自单个卵裂球而不破坏子宫外胚胎并且不影响临床结果 (Chung等(2006)和Klimanskaya等(2006))。
[0046] 如本文所使用的,术语"胚泡-衍生的干细胞"表示BS细胞,并且人形式称为 "hBS细胞"。在文献中该细胞常常被称为胚胎干细胞,更特别为人胚胎干细胞(hESC)。本 发明使用的多能干细胞因此可为从胚泡制备的胚胎干细胞,如例如W0 03/055992和TO 2007/042225中所述,或可为市售可得的hBS细胞或细胞系。然而,进一步设想本发明可使 用任何人多能干细胞,包括通过例如Yu,等(2007)、Takahashi等(2007)和Yu等(2009) 中所公开的用某些转录因子例如OCT4、SOX2、NANOG和LIN28处理成体细胞而重编程为多能 细胞的分化成体细胞。
[0047] 如本文所使用的JNK抑制剂II包括具有或不具有N-烷基化的1,9-吡 唑并蒽酮的异构体或互变异构体。其中1,9-吡唑并蒽酮可定义为"SMILES: clccc2c(cl) _c3c4c(cccc4 [nH]n3)C2=0" 或 " 1,6_ 二氛二苯并[cd,g]H引挫 _6_ 酬"。
[0048] DEF培养基或DEF-CS培养基/系统为确定的用于人多能干细胞的建立和增殖的平 衡培养基,DEF-CS培养基/系统。
[0049] 本发明实施方案 1.产生胰细胞或胰细胞前体的方法,其中至少5%的细胞共表达H)X1和NKX6. 1,包括 将胚胎干细胞暴露于有效量的由以下组成的组中的至少一种化合物: a. BMP抑制剂 b. 激酶抑制剂 c. 视黄酸受体激动剂, 以使人胚胎干细胞分化为胰细胞或胰细胞前体。
[0050] 2.实施方案1的方法,其中所述化合物在表1或2中列出。
[0051] 3.实施方案1或2的方法,其中所述激酶抑制剂为具有或不具有N-烷基化的 1,9-吡唑并蒽酮的异构体。
[0052] 4.实施方案1-3的方法,其中所述激酶抑制剂为JNK抑制剂II。
[0053] 5.实施方案1-2的方法,其中所述视黄酸受体激动剂为AM580。
[0054] 6.实施方案1-5的方法,其中所述JNK抑制剂II与AM580组合。
[0055]7.实施方案3-6的方法,其中存在bFGF。
[0056] 8.实施方案7的方法,其中所述bFGF为FGF2、FGF7或FGF10。
[0057]9.实施方案8的方法,其中所述bFGF为FGF7。
[0058] 10.实施方案1的方法,其中所述BMP抑制剂为LDN-193189。
[0059] 11.实施方案10的方法,其中所述LDN-193189之后暴露于Wnt抑制剂或 hedgehog抑制剂。
[0060] 12.实施方案11的方法,其中所述Wnt抑制剂为IWP2。
[0061] 13.实施方案12的方法,其中所述hedgehog抑制剂为环巴胺。
[0062] 14.实施方案1-13的方法,其中所述胰细胞或胰细胞前体为10-20%、10_30%、 10-40%、5-20%、5-30%、5-40%、5-50%、5-60% 或 5-70%、5-80%、40-80% 或 5-90%PDX1/NKX6. 1 双阳性。
[0063] 15.实施方案1-14中任一个的方法,其中所述胰细胞或胰细胞前体为5-50% PDX1/NKX6. 1 双阳性。
[0064] 16.实施方案1-9中任一个的方法,其中所述胰细胞或胰细胞前体为40-80% PDX1/NKX6. 1 双阳性。
[0065] 17.可通过实施方案1-16中的方法获得的胰细胞或胰细胞前体。
[0066] 18.通过将人多能干细胞暴露于至少一种表1或2中所列化合物而产生的胰细胞 或胰细胞前体。
[0067] 19.实施方案18的胰细胞或胰细胞前体,其中所述化合物为LDN-193189。
[0068] 20.实施方案18的胰细胞或胰细胞前体,其中所述化合物为JNK抑制剂II。
[0069] 21.实施方案18的胰细胞或胰细胞前体,其中所述化合物为AM580。
[0070] 22.实施方案18的胰细胞或胰细胞前体,其中所述胰细胞或胰细胞前体通过将 干细胞暴露于至少一种化合物与至少一种额外试剂的组合而产生。
[0071] 23.实施方案22的胰细胞或胰细胞前体,其中所述LDN-193189与JNK抑制剂II 和AM580组合。
[0072] 24.实施方案22的胰细胞或胰细胞前体,其中所述LDN-193189之后暴露于环巴 胺。
[0073] 25.实施方案22的胰细胞或胰细胞前体,其中所述LDN-193189之后暴露于IWP2。
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