神経幹細胞の生存及び／又は増殖及び神経突起伸張を促進する方法並びに促進剤、神経幹細胞を含む医薬組成物、検定方法、スクリーニング方法
【課題】神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する方法、及びその方法によって作製された神経幹細胞を含む医薬組成物、並びに神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する因子の検定方法及びスクリーニング方法を提供する。
【解決手段】ガレクチン−１を神経幹細胞内で過剰発現させるか、またはガレクチン−１を含有した培養液で神経幹細胞を培養する。この方法で作製されたガレクチン−１を過剰発現する神経幹細胞を含む医薬組成物、及びガレクチン−１を含む医薬組成物は、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善する。また、神経幹細胞をクローナルな濃度で播種し、播種した神経幹細胞が、検定対象とする検定培地中で増殖できるかどうかを判定することにより、その因子が神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進するかどうか検定し、この検定方法を用いて神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する因子をスクリーニングする。
【解決手段】ガレクチン−１を神経幹細胞内で過剰発現させるか、またはガレクチン−１を含有した培養液で神経幹細胞を培養する。この方法で作製されたガレクチン−１を過剰発現する神経幹細胞を含む医薬組成物、及びガレクチン−１を含む医薬組成物は、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善する。また、神経幹細胞をクローナルな濃度で播種し、播種した神経幹細胞が、検定対象とする検定培地中で増殖できるかどうかを判定することにより、その因子が神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進するかどうか検定し、この検定方法を用いて神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する因子をスクリーニングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経幹細胞の生存及び／又は増殖及び神経突起伸張を促進する方法並びに神経幹細胞を含む医薬組成物、検定方法、スクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
障害を起こした中枢神経系の再生は困難であるが、動物実験では胎児組織、特に神経幹細胞の移植が有用であることが報告されている。しかし、治療に十分な神経幹細胞を得るには多数の中絶胎児の献体を必要とする上に、胎児の使用に倫理面での問題があるため、現実的な臨床応用は難しい。
【０００３】
そこで、胎児から直接単離した神経幹細胞に代わる移植材料の候補として、体外で培養し、増殖させた神経幹細胞が注目されている。神経幹細胞は自己複製能と多分化能を有する未分化な細胞であり、体外で培養することにより無尽蔵に増殖するため、十分なドナー細胞の供給が可能である。
【０００４】
神経幹細胞の体外増殖法は、Ｗｅｉｓｓらの報告したニューロスフィア法（Ｓｃｉｅｎｃｅ２５５，１７０７−１７１０，１９９２）が一般的であり、ニューロスフェア法を用いて増殖させた神経幹細胞を、特に脳虚血、神経変性疾患等の難治性疾患を有する患者へ移植することで、多くの治療成功例が報告されている（Ｎａｔｕｒｅ ４２２，６８８−６９４，２００３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ニューロスフィア法によると、神経幹細胞を体外で増殖させることができるが、この培養条件では、神経幹細胞の１つの特徴として、他の細胞に比べ、細胞の増殖速度が非常に遅いことがある。従って、実際の移植に使用する数の神経幹細胞を得るには、増殖速度を改善する必要がある。また、移植した神経幹細胞が患者体内で神経に分化し機能するためには、神経突起伸張が良いほど好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する方法、その方法によって作製された神経幹細胞を含む医薬組成物、並びに神経幹細胞を分化誘導する際の神経突起伸長を促進する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、ニューロスフェア法を用いて増殖させた神経幹細胞を、特に脳虚血、神経変性疾患等の難治性疾患を有する患者へ移植する際、神経幹細胞が他の個体由来であれば、移植された患者において、拒絶反応に対する対策が必要となるため、患者本人の神経幹細胞をその場で増殖させることが好ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、脊椎動物個体において、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進剤及びＳＶＺアストロサイト増殖促進剤、並びに、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進方法及びＳＶＺアストロサイト増殖促進方法を提供することもまた目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、ＯＰ９細胞株の培養上清及びニューロスフェアの培養上清（以下それぞれ、ＯＰ９ＣＭ、ＮＳＦ−ＣＭ）と称する）に、神経幹細胞の低密度での生存及び増殖を維持する活性があることを見いだした。そこで、定量性質量分析計（ＣＩＰＨＥＲＧＥＮ社製Ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｈｉｐ）を用いて、活性のあるＯＰ９ＣＭと活性の無いＯＰ９ＣＭを比較（Ｎ＝４）し、培養上清中で発現差のある分子の分子量リストを作成した。そのリストの内最も再現性の高かった一つを選択し、二重マススペック（ＡＢＩ社製 Ｑ ｓｔａｒ）を用いて、断片アミノ酸配列を決定したところ、ガレクチン−１であることが判明した。
【００１０】
ガレクチン−１はβ−ガラクトシドに結合するレクチンであって、細胞質内及び細胞外の両方に存在することが知られている。ウエスタン・ブロットによりＯＰ９ＣＭ及びＮＳＦ−ＣＭ中のガレクチン−１の発現を調べたところ、確かにこれらの培養上清中にガレクチン−１が検出された。そこで、ガレクチン−１のアンチセンスｃＤＮＡを強制発現することによりガレクチン−１活性を阻害したところ、神経幹細胞の増殖が著しく抑制を受けた。また、糖結合に対する競合作用によりガレクチン−１の阻害活性を有するＴｈｉｏｄｉｇａｌａｃｔｏｓｉｄｅ（１０ｍＭ）をＮＳＦ−ＣＭに添加すると、神経幹細胞の低密度での生存及び増殖を維持する活性が阻害された。
【００１１】
これらの結果は、ＯＰ９ＣＭ及びＮＳＦ−ＣＭ中の上記活性が、ガレクチン−１の糖結合活性に由来することを示唆する。このガレクチン−１を神経幹細胞で過剰発現させるか、またはガレクチン−１を神経幹細胞を培養する培地中に添加することにより、神経幹細胞の生存率及び／又は増殖率を促進できることが明らかとなり、本発明の完成に至った。
【００１２】
こうして完成された本発明において、培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法は、ガレクチン−１又はガレクチン−３を神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする。別の実施態様として、神経幹細胞を、ガレクチン−１またはガレクチン−３を含有した培養液で培養することを特徴としてもよい。
【００１３】
なお、本明細書中で、単にガレクチン−１（又は−３）と呼んだ時は野生型ガレクチン−１（又は−３）及びβガラクトシド結合活性を有する変異型ガレクチン−１の両方を含むものとする。
【００１４】
これら実施態様において、培養液が神経幹細胞培養上清特にニューロスフィア培養上清又はＯＰ９細胞の培養上清を含んでもよい。また、ガレクチン−１またはガレクチン−３がこれらの培養上清に由来してもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る医薬組成物は、ガレクチン−１またはガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を有効成分として含有し、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善することを特徴とする。また、高次機能が運動機能であっても感覚機能であってもよい。
【００１６】
さらに、本発明に係る治療方法は、ヒト以外の哺乳動物において、ガレクチン−１またはガレクチン−３を強制発現させた神経幹細胞を移植することによって、脳虚血に由来する症状を改善するものである。症状としては、例えば、高次機能障害、運動機能障害、あるいは感覚機能障害であることが考えられる。治療対象は、ヒトにも適用可能である。
【００１７】
さらに、本発明に係る、ｉｎ ｖｉｔｒｏで神経幹細胞を分化誘導する際の神経突起伸長を促進する方法は、ガレクチン−１またはガレクチン−３を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含む。また、この方法を個体に適用してもよい。
【００１８】
さらに、本発明にかかる神経幹細胞増殖促進剤は、脊椎動物個体において、神経幹細胞の増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進剤であって、ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有する。
【００１９】
また、本発明にかかる神経幹細胞増殖促進方法は、正常脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする。この方法は、正常個体であれば、ヒトにも、ヒト以外の脊椎動物個体に対しても適用できる。
【００２０】
また、本発明にかかる神経幹細胞増殖促進方法は、ヒト以外の脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴としてもよい。この方法は、神経疾患を有し、神経治療を必要とする脊椎動物個体を対象とし、特にヒト以外の脊椎動物個体を対象とするが、ヒトにも適用可能である。
【００２１】
さらに、本発明にかかるＳＶＺアストロサイト増殖促進剤は、脊椎動物個体において、ＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するためのＳＶＺアストロサイト増殖促進剤であって、ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有する。
【００２２】
また、本発明にかかるＳＶＺアストロサイト増殖促進方法は、正常脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するためのＳＶＺアストロサイト増殖促進方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする。この方法は、正常個体であれば、ヒトにも、ヒト以外の脊椎動物個体に対しても適用できる。
【００２３】
また、本発明にかかるＳＶＺアストロサイト増殖促進方法は、ヒト以外の脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するためのＳＶＺアストロサイト増殖促進方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴としてもよい。この方法は、神経疾患を有し、神経治療を必要とする脊椎動物個体を対象とし、特にヒト以外の脊椎動物個体を対象とするが、ヒトにも適用可能である。
【００２４】
これまで、神経幹細胞をクローナルに培養する技術も知られていなかったし、クローナルに培養できるかどうかさえ明らかでなかったのだが、本発明者らによって、神経幹細胞をクローナルに培養する技術が確立された。そこで、以下の検定方法及びスクリーニング方法の完成に至った。
【００２５】
本発明にかかる検定方法は、培養液中に添加された対象物質に対し、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法であって、神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種された状況下の神経幹細胞を増殖させることができない基礎培地に対象物質を添加した検定培地を用いて、クローナルな濃度で播種する工程と、播種した神経幹細胞が、検定培地中で増殖できるかどうかを判定する工程とを含む。この神経幹細胞がＣＤ１５＋を指標として選択された神経幹細胞であってもよい。また、培養皿の１ウエルにつき１個の神経幹細胞を入れることにより、クローナルな濃度で播種してもよい。
【００２６】
さらに、本発明にかかるスクリーニング方法は、複数の対象物質の中から、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する活性物質を同定するためのスクリーニング方法であって、上記いずれかに記載の検定方法を用いることによって前記活性物質を同定する。
【００２７】
なお、上記いずれのガレクチン−１も、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであってもよい。Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンとは、本明細書中では、ガレクチン−１の有するシステイン残基のうち、少なくとも１つのシステイン残基がセリン残基に変異している変異ガレクチン−１タンパク質をいう。
【００２８】
＝＝関連文献とのクロスリファレンス＝＝
なお、本願は、２００３年９月９日付けで出願した日本国特願２００３−３１７３７９号に基づく優先権を主張する。この文献を本明細書に援用する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
図１は、本発明に係る実施例２において、神経幹細胞内でガレクチン−１を強制発現させた時のニューロスフィアの形成効率を、コントロールと共に表したグラフである。
【００３０】
図２は、本発明に係る実施例３において、神経幹細胞の培養液中にガレクチン−１を添加した時のニューロスフィアの形成効率を、コントロールと共に表したグラフである。
【００３１】
図３は、本発明に係る実施例３において、神経幹細胞の培養液中にガレクチン−３を添加した時のニューロスフィアの形成効率を、ガレクチン−１を添加した時のニューロスフィアの形成効率と比較したグラフである。
【００３２】
図４は、本発明に係る実施例４において、ガレクチン−１を強制発現させた神経幹細胞（Ｇａｌ−１＋）を虚血誘導したスナネズミに移植した後、ＥＢＳＴを行った結果を、コントロール（Ｇａｌ−１−）と共に示したグラフである。
【００３３】
図５は、本発明に係る実施例４において用いたレンチウイルスベクターＣＳＩＩ−ＥＦ−ＭＣＳ−ＩＲＥＳ２−Ｖｅｎｕｓの制限酵素地図である。
【００３４】
図６は、本発明に係る実施例４において、ガレクチン−１を強制発現させた神経幹細胞（ＧＡＬ）を虚血誘導したスナネズミに移植した後、ＢＡＴを行った結果を、コントロール（ＬＶ）と共に示したグラフである。
【００３５】
図７は、本発明に係る実施例５において、無処理の神経幹細胞（Ａ）及びガレクチン−１を強制発現させた神経幹細胞（Ｂ）を分化させ、抗βＩＩＩ−チューブリン抗体を用いて抗体染色した写真である。矢印は伸張した神経突起を示す。
【００３６】
図８は、（Ａ）本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１を注入した脳より単離した神経幹細胞より形成された初代ニューロスフィアの総数を示すグラフである。（Ｉｐｓｉ．注入側の脳半球から得られたニューロスフィア、Ｃｔｒａ．その逆側の脳半球から得られたニューロスフィア）（Ｇａｌ−１ガレクチンー１を注入した個体の脳、Ｓａｌｉｎｅ生理食塩水を注入した個体の脳）（Ｂ）本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１を注入した脳のＳＶＺにおける細胞増殖能を調べた結果を示す写真である。（Ｃ）Ｂにおいて、複数の切片上でシグナル数を数えたグラフである。
【００３７】
図９は、本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１注入による、ＳＶＺを構成する細胞の割合の変化を表したグラフである。
【００３８】
図１０は、本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１の注入が、マウス脳内で増殖の遅い細胞の増殖を促進するかどうか調べた結果を示す図である。マウスは、ガレクチン−１注入の最終日から１０日後（Ａ，Ｂ）と３０日後（Ｃ，Ｄ）に解剖し、脳を単離した。なお、Ａ及びＣは本発明に係る実施例６において、脳のＳＶＺにおける増殖の遅い細胞の細胞増殖能を調べた結果を示す写真であり、Ｂ及びＤはそれぞれ、Ａ及びＣにおいて、複数の切片上でシグナル数を数えたグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、上記知見に基づき完成した本発明の実施の形態を、実施例を挙げながら詳細に説明する。実施の形態及び実施例に特に説明がない場合には、Ｊ．Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｅ．Ｆ．Ｆｒｉｔｓｃｈ ＆ Ｔ．Ｍａｎｉａｔｉｓ（Ｅｄ．），Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｌｏｎｉｎｇ，ａ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｍａｎｕａｌ（３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｐｒｅｓｓ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（２００１）；Ｆ．Ｍ．Ａｕｓｕｂｅｌ，Ｒ．Ｂｒｅｎｔ，Ｒ．Ｅ．Ｋｉｎｇｓｔｏｎ，Ｄ．Ｄ．Ｍｏｏｒｅ，Ｊ．Ｇ．Ｓｅｉｄｍａｎ，Ｊ．Ａ．Ｓｍｉｔｈ，Ｋ．Ｓｔｒｕｈｌ（Ｅｄ．），Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ Ｌｔｄ．などの標準的なプロトコール集に記載の方法、あるいはそれを修飾したり、改変した方法を用いる。また、市販の試薬キットや測定装置を用いている場合には、特に説明が無い場合、それらに添付のプロトコールを用いる。
【００４０】
なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的に実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
【００４１】
＝＝神経幹細胞におけるガレクチンの過剰発現＝＝
本発明は、培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、ガレクチン−１又はガレクチン−３を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする。
【００４２】
適用する神経幹細胞は、Ｗｅｉｓｓのニューロスフィア法あるいはそれを改良した方法を用いて単離する。神経幹細胞の由来する動物種や中枢神経系内での部位、神経幹細胞の発生段階は特に限定しないが、以下の実施例では、マウス１４日胚前脳より単離した神経幹細胞を用いた。
【００４３】
ガレクチン−１を過剰発現させる方法としては、神経幹細胞で機能する転写プロモーターを有したウイルスベクターやプラスミドベクターを用いて、ガレクチン−１遺伝子を外来的に神経幹細胞に導入し、強制発現させてもよい。導入方法は、常法に従って、細胞にトランスフェクトしてもよいし、ベクターにウイルスベクターを用いる場合などは、予めベクターを含んだウイルス粒子を形成させ、そのウイルスを細胞に感染させてもよい。ウイルスとしては、ガレクチン−１遺伝子を神経幹細胞に導入し、ガレクチン−１を強制発現できるものであれば何でもよく、例えばアデノウイルスやレトロウイルスなどが使用できる。外来性遺伝子ではなく、内在性ガレクチン−１遺伝子座に対し、遺伝子操作を行い、過剰発現するようにしてもよい。その方法としては、例えば、相同組換えによって、内在性ガレクチン−１遺伝子座のプロモーター領域を、恒常的に発現する遺伝子のプロモーター領域などで置換したり、恒常的に発現する遺伝子の構造遺伝子部分をガレクチン−１遺伝子で置換したりすること等が考えられる。
【００４４】
神経幹細胞内で過剰発現させるのは、ガレクチン−１の代わりに、ガレクチン−３でもよい。
【００４５】
＝＝培養液中へのガレクチンの添加＝＝
また、別の実施形態として、ガレクチン−１またはガレクチン−３を、神経幹細胞を培養する培地中に添加してもよい。この場合、添加するガレクチン−１またはガレクチン−３の濃度は、最終濃度１００ｐｇ／ｍｌ以上になるようにするのが好ましく、１００ｎｇ／ｍｌ以上になるようにするのがより好ましい。
【００４６】
精製したガレクチン−１を添加する代わりに、ガレクチン−１を含有した培地を添加してもよい。例えば、ＯＰ９細胞株や神経幹細胞の培養上清や、ガレクチン−１を適当な細胞株（例えばＣＯＳ細胞株や２９３Ｔ細胞株など）で強制発現させ、その培養上清を用いてもよい。
【００４７】
＝＝マウス個体内へのガレクチンの投与＝＝
本発明に従って、ガレクチン−１またはガレクチン−３を、直接脊椎動物個体の脳に注入することにより、本来個体が有する神経幹細胞及び／又はＳＶＺアストロサイトを増殖させることができる。
【００４８】
注入部位は脳内であればどこでもよいが、神経幹細胞の近傍、例えば側脳室などが好ましい。注入するガレクチン量は５〜１００μｇ／個体が好ましく、１０〜２０μｇ／個体がより好ましい。ガレクチンの形態は、特に限定されないが、精製したガレクチンを培地や生理食塩水やＰＢＳ等に溶解した溶液状であることが好ましい。その際、溶液は、β−メルカプトエタノールを１〜１０ｍＭ及びＥＤＴＡを１〜５ｍＭ添加するのが好ましい。あるいは、ＯＰ９細胞株や神経幹細胞の培養上清や、ガレクチン−１を上記のような適当な細胞株で強制発現させ、その培養上清を用いてもよい。
【００４９】
対象とする脊椎動物は、ヒトでもヒト以外でも良い。健康な正常個体に行ってもよく、神経疾患を有し、神経治療を必要とする個体に行ってもよい。正常個体にガレクチンを投与することにより、神経機能の向上、ひいては生活の質（ＱＯＬ）の向上が期待される。また、特に脳虚血、神経変性疾患等の難治性疾患を有する患者にガレクチンを投与することにより、神経細胞の再生を促進し、運動機能、感覚機能、認知機能の低下などの神経症状を緩和させたり回復させたりすることが期待できる。
【００５０】
＝＝マウス個体内へのガレクチン及び神経幹細胞の同時投与＝＝
上記のようにして得られた、ガレクチン−１又はガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を、脳内虚血による症状、特に障害が生じた高次機能を改善するための治療薬として用いることができる。脳内虚血によって障害の生じる高次機能として、運動機能・感覚機能・認識機能が知られているが、以下の実施例では、運動機能及び感覚機能を例にとって、機能改善を測定した。
【００５１】
神経幹細胞を移植する際には、バッファーやキャリアなどとともに形成した医薬組成物を移植するのが好ましい。以下の実施例で示すように、通常の神経幹細胞を移植するのに比べ、ガレクチン−１又はガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を移植した場合、症状の改善の効果が、より著しいことがわかる。
【００５２】
神経幹細胞の移植の際、ガレクチン−１又はガレクチン−３を脳内に投与する別の方法として、ガレクチン−１又はガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を移植するのではなく、神経幹細胞の移植とともに、ガレクチン−１又はガレクチン−３を脳内に直接投与するか、または静注により血中投与しても良い。
【００５３】
野生型ガレクチン−１は、還元剤（例えばβ−メルカプトエタノール）非存在下で２４時間以内にβ−ガラクトシド結合活性を失うが、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチン−１（例えば、Ｃ２Ｓ、Ｃ１６Ｓ、Ｃ４２Ｓ、Ｃ６０Ｓ、Ｃ８８Ｓ、Ｃ１３０Ｓの各変異ガレクチン−１）は１週間以上その活性を保つことから、システイン残基が還元状態にあることが糖結合活性を安定に保つのに重要であることが示された（Ｈｉｒａｂａｙａｓｈｉ ａｎｄ Ｋａｓａｉ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２６８，２３６４８−２３６５３）。このように、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンは、野生型ガレクチンと同じβ−ガラクトシド結合活性を有するばかりでなく、非還元状態において、野生型ガレクチンより、長期にわたって安定に活性を保つことができる。従って、本発明のいずれにおいても、上記野生型ガレクチンの代わりにＣ−Ｓ変異型ガレクチンを用いてもよい。Ｃ−Ｓ変異型ガレクチン−１の場合、中でもＣ２Ｓ型変異体は非還元状態で最も安定であり（Ｈｉｒａｂａｙａｓｈｉ ａｎｄ Ｋａｓａｉ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２６８，２３６４８−２３６５３）、特に好ましい変異体である。また、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンは、複数のシステイン残基がセリン残基と置換していてもよい。なお、これらの変異型タンパク質は、常法により、ガレクチン遺伝子に対してｉｎ ｖｉｔｒｏ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓの方法を用いて得られた変異遺伝子を大腸菌で発現させ、精製することにより得られうる（Ｈｉｒａｂａｙａｓｈｉ ａｎｄ Ｋａｓａｉ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２６８，２３６４８−２３６５３）。
【００５４】
＝＝神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する活性物質を同定するためのスクリーニング＝＝
本発明の検定方法によると、培養液中に添加された検定対象物質が、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有するかどうか検定することができる。
【００５５】
まず、神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種したときは、神経幹細胞が増殖することができない基礎培地を選択する。この基礎培地に検定対象物質を添加して検定培地を作製し、神経幹細胞をクローナルな濃度で播種する。適当な期間培養した後、播種した神経幹細胞が、検定培地中で増殖できるかどうか、すなわちコロニーを形成するかどうかを判定することにより、検定対象物質が、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有するかどうか判断する。
【００５６】
用いる神経幹細胞は、Ｗｅｉｓｓらの報告したニューロスフィア法などの常法に従って単離し、増殖させたものでもよいが、細胞膜抗原であるＣＤ１５の発現を指標にして単離した細胞を用いることが好ましい。例えば、脳から単離した細胞あるいはニューロスフィア法によって増殖させた細胞を用い、ＦＡＣＳ、アフィニティカラム、マグネットビーズ法などにより、ＣＤ１５を発現している細胞を濃縮することができる。ＣＤ１５は多分化能を有する神経幹細胞に強く発現しているので、この方法により、検定にかける細胞中での神経幹細胞の割合を数倍〜１０倍程度濃縮することができ、安定した検定結果を得られるようになる。
【００５７】
クローナルな濃度で播種するのには、例えば、直径１０ｃｍのプラスティックシャーレに、１０個〜１０００個程度の細胞を播種するというように、一つの培養皿に低密度で神経幹細胞を播種してもよいが、例えば９６ウエルのプラスティックシャーレの各ウエルに細胞一つずつ播種するというように、一つのウエルに一つの細胞を播種するのが好ましい。
【００５８】
基礎培地は、例えば、実施例の表１に記載の培養液などを用いることができるが、どのような物質を単離するかにより、基礎培地を選ぶことができる。例えば、高密度の神経幹細胞を増殖させることはできるが、低密度では増殖させることができないような培地を選択すると、低密度で増殖できない原因は、神経幹細胞自体が分泌している因子の不足によるものと考えられるので、神経幹細胞が分泌している様々な分泌因子を検定するのに好ましいであろう。
【００５９】
検定対象物質は、このように、神経幹細胞などの培養液中から単離したものであっても、市販の化合物ライブラリーから購入できるものであってもよく、本検定方法によって基本的にどんな物質でも検定できるが、神経幹細胞の培養に毒性がない物質が好ましい。
【００６０】
こうして選択された基礎培地に、検定対象物質を添加して、検定培地を作製する。検定培地中の神経幹細胞の培養は常法に従って行うことができる。数日〜１ヶ月程度培養した後、検定対象物質が神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有すれば、検定培地中にコロニーが観察される。
【００６１】
この検定方法を用いることにより、化合物ライブラリーや培養液から単離された物質などのような一群の物質の中から、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する物質をスクリーニングし、単離することが可能である。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例を用いて、以上に説明した実施態様を具体的に説明するが、これは、実施の一例であって、本発明をこの実施例に限定するものではない。
【００６３】
＜実施例１：ニューロスフィアの作成＞
妊娠１４日目マウス子宮より、マウス１４日胚を剖出し、側脳室周囲部を単離し、ピペットを用いて単一細胞に物理的に解離した。表１の培養液に５ｘ１０５／ｍｌの密度で播種し、一週間３７℃５％で培養すると、約５０−２００μｍ程度の球状の浮遊性細胞塊が得られた。
【表１】
【００６４】
この細胞塊を、再び単一細胞に物理的に解離し、セルソーターを用いて、新たに調製した培地中に１〜１００細胞／ウエルの細胞密度でソーティングを行った。その際、実験誤差を少なくするため、厳密にソーティングする細胞の大きさを１０〜２５μｍとし、かつ死細胞をＰＩ染色法により染色し除去した。その後、さらに７日間培養し、形成されるニューロスフィア（５０μｍ以上の細胞塊として定義）の数を測定し、形成効率とした。このアッセイ系におけるニューロスフィアの形成効率を、神経幹細胞の生存及び／又は増殖の指標とした。
【００６５】
この方法に従ってソーティングした後、表１の培養液のみではニューロスフィアは形成されなかった。しかしながら、培養液中にニューロスフィア培養上清またはＯＰ９ＣＭを添加することにより、ソーティング後のニューロスフィアの形成が可能となった。
【００６６】
ＯＰ９ＣＭは以下のようにして調製できる。通常２０％ＦＣＳを含むαＭＥＭで継代されているＯＰ９細胞に対し、ＰＢＳで数回洗い、表１の培地を添加して、４８時間３７℃５％ＣＯ２の条件下で培養する。その後、０．４５μｍのフィルターで細胞成分を除去し、培養上清ＯＰ９ＣＭとする。
【００６７】
＜実施例２：ガレクチン−１の強制発現＞
レトロウイルス発現ベクターｐＭＹ−ＩＲＥＳ−ＥＧＦＰに、マウス・ガレクチン−１ｃＤＮＡ全長配列をクローニングした（ＧＡＬ）。以下、ネガティブコントロールとして、ベクターのみのもの（ＲＶ）、及びガレクチン−１ｃＤＮＡを逆向きに挿入したもの（ＡＳ）を用いた。これらのレトロウイルスベクターとＶＳＶ−Ｇ発現プラスミドを、それぞれレトロウイルス産生細胞株２９３ｇｐにトランスフェクトした。その後４８時間培養し、各上清をレトロウイルス含有培地として回収した。実施例１に従ってニューロスフィアを培養する際、培養液中にレトロウイルス含有培地を添加し、感染の成立したニューロスフィア細胞のみを、セルソーターを用いてソーティングした。なお、ソーティングの際には、希釈なしのニューロスフィア培養上清を用いた。この培養上清は、ニューロスフェア形成時の培養条件にて７２時間培養の後に、０．４５μｍフィルターを通して細胞成分を除去することにより調製した。
【００６８】
その後７日目に形成されたニューロスフィアの形成効率（ニューロスフィアの数／ソートされた神経幹細胞の数）を、ＧＡＬ、ＲＶ、ＡＳの間で比較した。図１に示すように、ＲＶ（コントロール）５．５８％、ＧＡＬ（ガレクチン−１強制発現群）７．７８％（有意水準ｐ＝０．００２）、ＡＳ（ガレクチン−１アンチセンス強制発現群）３．９％（有意水準ｐ＝０．００５）となり、ガレクチン−１の強制発現は、神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進した。
【００６９】
＜実施例３：培地中へのガレクチン−１またはガレクチン−３の添加＞
実施例１のソーティング後の培地中にヒト組換えガレクチン−１（Ｇｅｎｚｙｍｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社）を１００ｐｇ／ｍｌ、１ｎｇ／ｍｌ、１００ｎｇ／ｍｌにて添加した。結果を図２に示す。なお、本実験では、ソーティング後の培養培地としては、約６６％に希釈したニューロスフィア培養上清を用いた。
【００７０】
結果として、独立試行を３回行い、図２に示すように、ネガティブコントロール０．１３％、ガレクチン−１ １００ｐｇ／ｍｌ添加時０．２３％、ガレクチン−１ １ｎｇ／ｍｌ添加時０．２３％、ガレクチン−１ １００ｎｇ／ｍｌ添加時１．９％となり、ガレクチン−１ １００ｐｇ／ｍｌ又は１ｎｇ／ｍｌ添加により、ニューロスフィアの形成効率は上昇したが、１００ｎｇ／ｍｌ添加により、最も著しくニューロスフィアの形成効率は上昇し、ガレクチン−１は、濃度依存的に神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進した。
【００７１】
さらに、ガレクチン−１との代わりにガレクチン−３を用いて、１００ｎｇ／ｍｌにて実験を行った（Ｎ＝５）。本実験では、培養の基礎培地として、希釈なしのニューロスフィア培養上清を用いた。図３に示すように、ガレクチン−１添加時３．７５％、ガレクチン−３添加時３．５２％となり、ガレクチン−３もガレクチン−１と同等の効果があった。
【００７２】
＜実施例４：モデル動物を用いた実験＞
＝＝スナネズミの虚血誘導＝＝
１６〜２１週齡で体重６０〜７６ｇのスナネズミ（Ｍｅｒｉｏｎｅｓ ｕｎｇｕｉｃｕｌａｔｕｓ）を３匹または４匹のグループに分け、１２時間の明暗サイクルで飼育した。スナネズミを二群に分け、２％イソフルレンを用いて麻酔し、左側の頚動脈を小ピンチコックで１０分間狭窄し、虚血を誘導した。
【００７３】
脳梗塞の症状は梗塞指標（ｓｔｒｏｋｅ ｉｎｄｅｘ：ＳＩ）で評価した。即ち、以下の行動あるいは状態に対し、それぞれ下記の点数を与え、当てはまる症状の点数を合計する。
毛の逆立てまたは振戦 １
感覚の鈍化 １
動作の減少 １
反り返った頭部 ３
閉じない目 ３
眼瞼下睡 １
外向きに広げた脚 ３
回旋運動 ３
発作 ３
高度の筋力低下 ６
【００７４】
虚血誘導した個体群のうち、１０以上の点数を有した個体を選択し、一度目の虚血誘導の５時間後に、もう一度同様の虚血誘導の操作を行い、以下の移植実験に用いた。
【００７５】
＝＝神経幹細胞の移植＝＝
スナネズミに虚血誘導操作を行った４日後に、以下のように移植手術を行った。スナネズミを２％イソフルレンを用いて麻酔し、定位フレーム内に置く。虚血を誘導したのと同じ左側の頭蓋骨に、頭蓋骨を平面にしたときのブレグマからの座標（前方約１．０ｍｍ、側方約１．５ｍｍ、腹方約１．５ｍｍ）にある線条体の尾状核に１０μｌのハミルトンシリンジが挿入できる程度の穴を開ける。ハミルトンシリンジを用いて、２分以上かけて移植用懸濁液（５ｘ１０５細胞数／３μｌ）を３μｌ注入し、２分放置して、拡散させることにより、尾状核に神経幹細胞を移植した。実験に供する二群に対して、実施例２で作製した、ウイルスベクター（ＲＶ）のみを有する神経幹細胞、及びガレクチン−１（ＧＡＬ）を有する神経幹細胞を、それぞれ移植した。なお、各神経幹細胞に対し、移植前に遺伝子導入を計２回行い、合計２１日間培養した。拒絶反応を抑制するため、各個体群に対し、手術後４週間、週に３回ミグリオール８１２（ミツバ貿易）を混合したシクロスポリンＡ（和光製薬）を投与した。手術後は、摂餌、グルーミング、体重の増加が正常に回復するまでケージに一匹ずつ飼育した。
【００７６】
＝＝ＥＢＳＴ（ｅｌｅｖａｔｅｄ ｂｏｄｙ ｓｗｉｎｇ ｔｅｓｔ）＝＝
実験に用いたスナネズミの運動機能を評価するために、ＥＢＳＴを行った。各スナネズミ個体を、尾の付け根で保持し、実験台から約１０センチの高さに持ち上げた。左右どちらかの側に１０度以上上半身を持ち上げたとき、その側へのスイングと定義する。一分間のスイングの方向と回数を測定し、これを毎日３回（合計３分）繰り返した。ここでは、左側の脳に虚血誘導を起こさせているので、その反対側、即ち右側にスイングする割合が計測された。
【００７７】
虚血誘導操作をした日、神経系前駆細胞を移植した日、及び、移植後１０日目、２０日目、３０日目に、ＥＢＳＴを行った。図４に示したように、ガレクチン−１（ＧＡＬ）を有する神経幹細胞を用いると、ウイルスベクター（ＲＶ）のみを有する神経幹細胞に比べ、さらに運動機能障害の回復が観察された。
【００７８】
＝＝ＢＡＴ（ｂｉｌａｔｅｒａｌ ａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｔｅｓｔ）＝＝
次に、実験に用いたスナネズミの体性感覚機能を評価するために、ＢＡＴを行った。ここでは、実施例２とは異なり、レンチウイルスのベクターを用いた。まず、ヒト・ニューロスフェアからＴｏｔａｌｍＲＮＡをＴＲＩｚｏｌ（ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）にて単離し、Ｓｕｐｅｒｓｃｒｉｐｔ２（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）及び下記のプライマーを用いて、ＲＴ−ＰＣＲを行った。ＰＣＲの条件としては、酵素はＫＯＤ＋（ＴＯＹＯＢＯ社）を用い、９４℃２分で変性処理をした後、９４℃１５秒−６０℃３０秒−６８℃６０秒を３０サイクル行った。
プライマー１：ＧＣＧＧＣＣＧＣＧＣＣＡＣＣＡＴＧＧＣＴＴＧＴＧＧＴＣＴＧＧＴＣＧＣ（配列番号１）
プライマー２：ＡＧＡＧＴＧＧＡＴＣＣＴＴＡＴＣＡＧＴＣＡＡＡＧＧＣＣＡＣＡＣＡＴＴＴＧ（配列番号２）
【００７９】
増幅したＤＮＡ断片をＮｏｔ１とＢａｍＨ１で消化し、ＣＳＩＩ−ＥＦ−ＭＣＳ−ＩＲＥＳ２−Ｖｅｎｕｓ（図５）のＮｏｔ１−ＢａｍＨ１部位にクローニングした。このようにしてできたガレクチン−１の発現ベクターを用い、文献記載の方法（Ｍｉｙｏｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｖｉｒｏｌ．ｖｏｌ．７２，８１５０−８１５７，１９９８）により、ガレクチン−１を発現するレンチウイルスを得た。簡単に記載すると、上記ベクター、ｐＭＤＬｇ／ｐＲＲＥ、ｐＶＳＶ−Ｇ、ｐＲＳＶ−ＲＥＶの合計４つのウイルス構成要素発現プラスミドを２９３Ｔ細胞にトランスフェクトし、一定期間細胞にウイルスを産生させ、培養上清中のウイルスを超遠心で精製して、ニューロスフェアを培養している培地に添加することにより、神経幹細胞に感染させた。
【００８０】
ガレクチン−１発現神経幹細胞を上記の様に移植したスナネズミ各個体の両前肢の足部分に約６０ｍｍ２の粘着テープを貼り、虚血誘導を起こさせた側の反対側、即ち右側の足のテープを除去するまでの時間を記録する。この試みを一日に３回行い、その平均時間を各個体のスコアとした。テストを行った個体群及び日は、ＥＢＳＴと同様である。
【００８１】
図６に示すように、ガレクチン−１（ＧＡＬ）を発現する神経幹細胞を用いると、３０日後に、ウイルスベクター（ＬＶ）のみを有する神経幹細胞に比べ、テープを除去するまでの時間が短くなり、感覚神経障害の回復が観察された。
【００８２】
＜実施例５：中枢神経突起伸長効果＞
実施例２で作製した、マウス・ガレクチン−１ｃＤＮＡを組み込んだレトロウイルスベクターｐＭＹ−ＩＲＥＳ−ＥＧＦを有する神経幹細胞を、培養培地から増殖因子ＥＧＦ及びＦＧＦを除去して接着培養を行うことにより、ニューロンを分化させた。分化した細胞を、ニューロンの特異的マーカーであるβＩＩＩ−チューブリンで染色したところ、図７に示すように、ガレクチン−１を発現する神経幹細胞が分化した神経細胞は、コントロールである無処理の神経幹細胞が分化した神経細胞に比べ、顕著に伸張した神経突起を有することがわかった。
【００８３】
＜実施例６：マウス個体におけるガレクチン−１注入の効果＞
＝＝ガレクチン−１注入によるニューロスフィア形成能の増加＝＝
マウス・ガレクチン−１を０．９％生理食塩水に溶解し、全量１４μｇのマウス・ガレクチン−１を含む溶液、及び含まない溶液を、マウス（１０〜１５週令）の片側の側脳室（Ｉｐｓｉ．）に７日間、浸透圧ポンプを用いて時速０．５μｌの速度で注入し、逆側の側脳室（Ｃｔｒａ．）には何も注入しなかった。このように、ガレクチン−１注入側（Ｉｐｓｉ．Ｇａｌ−１）、ガレクチン−１注入逆側（Ｃｔｒａ．Ｇａｌ−１）、生理食塩水注入側（Ｉｐｓｉ．ｓａｌｉｎｅ）、生理食塩水逆側（Ｃｔｒａ．ｓａｌｉｎｅ）の４つの場所についての実験結果を比較した。
【００８４】
脳先端から左右の脳室の交差点まで、皮質や海馬の混入がないようにして両側の側脳室周辺の組織を単離し、それぞれ単一細胞に解離した。解離した細胞を、２０ｎｇ／ｍｌのＥＧＦを含む上記培地を用い、１０００−２０００細胞／ｍｌの濃度で、６ウエルのプレートに播種した。１０−１２日培養後、形成された初代ニューロスフィアの総数を数えた。結果を図８Ａに示す。
【００８５】
ガレクチン−１（Ｉｐｓｉ．，Ｇａｌ−１）を注入した場合、生理食塩水（Ｉｐｓｉ．，Ｓａｌｉｎｅ）を注入した時より、脳半球当たり得られるニューロスフィアの数は、有意に増加し、この増加は、注入していない側（Ｃｔｒａ．）の脳半球でも観察された（Ｇａｌ−１ ｖｓ Ｓａｌｉｎｅ）。
【００８６】
また、ガレクチン−１を注入したマウスから得られたニューロスフィアのうち９９％以上が、二次ニューロスフィア形成やニューロンとグリアへの多分化能を示した。
この結果は、ガレクチン−１の注入によって神経幹細胞数が増加していることを示唆し、従って、マウス個体内でも、ガレクチン−１が神経幹細胞数の生存、増殖、またはそれら両方を促進する効果を有すると考えられる。
【００８７】
＝＝ガレクチン−１注入によるＳＶＺにおける細胞増殖能の促進＝＝
本実施例では、マウスの脳にガレクチン−１を注入した時、ＳＶＺ（ｓｕｂｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｚｏｎｅ）における細胞増殖能が促進されるかどうか調べた。ＳＶＺは、成体脳においても、神経細胞の増殖が継続していることが知られている領域である。
【００８８】
７日間マウス（８週令）の脳にガレクチン−１を注入した後、２時間おきに１０時間にわたって、０．００７％ＮａＯＨを含有するリン酸緩衝液に溶解した溶液ＢｒｄＵ（シグマ社）を、最終量１２０ｍｇ／ｋｇ体重になるように、腹腔に注入した。最終投与後３０分して、マウスを４％ホルムアルデヒド溶液で灌流固定し、脳を単離し、４％ホルムアルデヒド溶液に浸してさらに一晩、後固定した。ヴィブラトーム（ｖｉｂｒａｔｏｍｅ）で５０μｍの切片を作製し、ＰＢＳで３度リンスした後、ＴＮＢブロッキング溶液（ＴＮＢ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ；Ｖｅｃｔｏｒ社）で１時間インキュベートした。抗ＢｒｄＵ抗体（ラットモノクローナル、Ａｂｃａｍ社、１：１００）で一晩４℃でインキュベートした後、ビオチン化二次抗体（抗ラットＩｇＧ、１：２００）で１時間室温でインキュベートした。ＰＢＳでリンスし、ＡＢＣ Ｅｌｉｔｅ ｋｉｔ（Ｖｅｃｔｏｒ社）で発色させた。その結果を、生理食塩水を注入した個体における結果とともに図８Ｂに示す。また、複数のＳＶＺの切片上で抗ＢｒｄＵ抗体によって核が染色された細胞数を数えた結果を図８Ｃに示す。
【００８９】
ガレクチン−１を注入した場合、生理食塩水の注入に比べて核が染色された細胞が平均３６％増加していた。また、これらのサンプル間で、アポトーシスを起こしている細胞数に、有意な差はなかった（図示せず）。この結果より、マウス個体内では、ガレクチン−１が神経幹細胞の増殖を促進する効果を有すると考えられる。
【００９０】
＝＝ガレクチン−１注入によるＳＶＺを構成する細胞数の増加＝＝
このように、ガレクチン−１の注入は、ＳＶＺにおける細胞増殖を促進したが、それによって、ＳＶＺを構成する細胞数の増加が生じるかどうかを調べた。
【００９１】
ＳＶＺにおいては、ＳＶＺアストロサイトの一部は幹細胞として機能し、中間分化段階のＴＡ細胞（ｔｒａｎｓｉｔ ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ｃｅｌｌｓ）を経て、さらに細胞増殖の後、ＮＢ（神経芽細胞）へと分化することが知られている。そこで、細胞タイプを識別するため、上記のようにガレクチン−１及びＢｒｄＵを注入したマウスの切片に対し、各種細胞マーカーを用いてＳＶＺを構成する細胞を染色した。
【００９２】
ここでは、ＢｒｄＵで増殖細胞を染色すると共に、ウサギ抗Ｄｌｘ抗体（Ｇｒａｃｅ Ｐａｎａｇａｎｉｂａｎ氏から供与、１：４００で使用）、マウス抗Ｍａｓｈ１モノクローナル抗体（Ｐｈａｅｍｉｎｇｅｎ社、１：１００で使用）、ウサギ抗Ｓｏｘ２１抗体（発明者らが作製、１：１０で使用）（Ｏｈｂａ ｅｔ ａｌ．，Ｎｅｕｒｏｓｃｉ Ｌｅｔｔ．３５８（３）：１５７−６０，２００４）を用いて、組織化学的染色を行った。抗Ｄｌｘ抗体はＴＡ細胞とＮＢに特異的に認識する。また、抗Ｍａｓｈ１抗体は、Ｄｌｘ＋細胞の一部の細胞集団を認識するが、この細胞集団は、ほとんどの細胞がＢｒｄＵポジティブで、ＧＦＡＰやＰＳＡ−ＮＣＡＭネガティブであることから、抗Ｍａｓｈ１抗体はＴＡ細胞の全部または一部を特異的に認識することになる。抗Ｓｏｘ２１抗体は、ＳＶＺの全ての細胞種を認識する。組織化学的染色は、上記抗ＢｒｄＵ抗体の場合と同じ手法で行った。結果を図９及び表２に示す。
【表２】
【００９３】
図９は、各実験条件において、検出された細胞タイプの割合を示したグラフである（Ａ；ＮＢ細胞 Ｄｌｘ＋／Ｍａｓｈ１−、Ｂ；ＳＶＺアストロサイト ＢｒｄＵ＋／Ｓｏｘ２１＋／Ｄｌｘ−、ｃ；ＴＡ細胞 Ｍａｓｈ１＋、Ｏ；その他の細胞）。ガレクチン−１の注入によって、増殖しているＳＶＺアストロサイト（Ｂ、グラフでは＊部）の割合が有意に（ｐ＜０．０５）増加したことがわかる。また、ガレクチン−１の注入によって、ＳＶＺにおける、増殖しているＳＶＺアストロサイト（Ｂ）の割合が、ガレクチン−１を注入したのと左右逆の脳半球の側でも有意に（ｐ＜０．０５）増加していた。また、表１より、ＳＶＺアストロサイト（Ｂ）だけでなくＴＡ細胞（Ｃ）の細胞数も、有意に増加していることがわかる
これらの結果から、ガレクチン−１の注入は、マウス個体内でＳＶＺアストロサイトの増殖を促進することが明らかになった。ＳＶＺアストロサイトの一部は神経幹細胞として機能するため、この結果は、ガレクチン−１の注入が、マウス個体内で神経幹細胞の増殖を促進することを支持する。
【００９４】
＝＝ガレクチン−１投与による増殖の遅い細胞数の増加＝＝
神経幹細胞は、ｉｎ ｖｉｖｏで増殖が遅い一群の細胞に含まれていることが知られている。そこで、ガレクチン−１の注入が、マウス個体内で増殖の遅い細胞の増殖を促進するかどうか調べた。
【００９５】
ここでは、ＢｒｄＵを脳内に注入するのではなく、１ｍｇ／ｍｌのＢｒｄＵを飲み水に添加し、１週間、マウスに与えた。マウスは、ガレクチン−１注入の最終日から１０日後と３０日後に解剖し、脳を単離した。ＢｒｄＵの検出は、上記と同様に行った。結果を図１０に示す。
【００９６】
ガレクチン−１を注入した脳では、生理食塩水を注入した脳より、有意に（１０日目ｐ＝０．０１、３０日目ｐ＜０．００１）ＢｒｄＵポジティブな細胞数が増加していた。しかし、ＢｒｄＵポジティブな細胞中、ＴＡ細胞の一部を認識するＭａｓｈ１の発現している細胞の割合は、コントロールと有意な差はなかった（図示せず）。これらの結果より、ガレクチン−１の注入は、マウス個体内で、ＴＡ細胞に分化する前の増殖の遅い細胞の増殖を促進することが明らかになった。この結論は、ガレクチン−１の注入が、マウス個体内で神経幹細胞の増殖を促進することを支持する。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明によれば、神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する方法、及びその方法によって作製された神経幹細胞を含む医薬組成物を提供することができる。また、脊椎動物個体において、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進剤及びＳＶＺアストロサイト増殖促進剤、並びに、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進方法及びＳＶＺアストロサイト増殖促進方法を提供することができる。
【００９８】
さらに、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法、及び神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する物質のスクリーニング方法を提供することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経幹細胞の生存及び／又は増殖及び神経突起伸張を促進する方法並びに神経幹細胞を含む医薬組成物、検定方法、スクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
障害を起こした中枢神経系の再生は困難であるが、動物実験では胎児組織、特に神経幹細胞の移植が有用であることが報告されている。しかし、治療に十分な神経幹細胞を得るには多数の中絶胎児の献体を必要とする上に、胎児の使用に倫理面での問題があるため、現実的な臨床応用は難しい。
【０００３】
そこで、胎児から直接単離した神経幹細胞に代わる移植材料の候補として、体外で培養し、増殖させた神経幹細胞が注目されている。神経幹細胞は自己複製能と多分化能を有する未分化な細胞であり、体外で培養することにより無尽蔵に増殖するため、十分なドナー細胞の供給が可能である。
【０００４】
神経幹細胞の体外増殖法は、Ｗｅｉｓｓらの報告したニューロスフィア法（Ｓｃｉｅｎｃｅ２５５，１７０７−１７１０，１９９２）が一般的であり、ニューロスフェア法を用いて増殖させた神経幹細胞を、特に脳虚血、神経変性疾患等の難治性疾患を有する患者へ移植することで、多くの治療成功例が報告されている（Ｎａｔｕｒｅ ４２２，６８８−６９４，２００３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ニューロスフィア法によると、神経幹細胞を体外で増殖させることができるが、この培養条件では、神経幹細胞の１つの特徴として、他の細胞に比べ、細胞の増殖速度が非常に遅いことがある。従って、実際の移植に使用する数の神経幹細胞を得るには、増殖速度を改善する必要がある。また、移植した神経幹細胞が患者体内で神経に分化し機能するためには、神経突起伸張が良いほど好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する方法、その方法によって作製された神経幹細胞を含む医薬組成物、並びに神経幹細胞を分化誘導する際の神経突起伸長を促進する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、ニューロスフェア法を用いて増殖させた神経幹細胞を、特に脳虚血、神経変性疾患等の難治性疾患を有する患者へ移植する際、神経幹細胞が他の個体由来であれば、移植された患者において、拒絶反応に対する対策が必要となるため、患者本人の神経幹細胞をその場で増殖させることが好ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、脊椎動物個体において、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進剤及びＳＶＺアストロサイト増殖促進剤、並びに、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進方法及びＳＶＺアストロサイト増殖促進方法を提供することもまた目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、ＯＰ９細胞株の培養上清及びニューロスフェアの培養上清（以下それぞれ、ＯＰ９ＣＭ、ＮＳＦ−ＣＭ）と称する）に、神経幹細胞の低密度での生存及び増殖を維持する活性があることを見いだした。そこで、定量性質量分析計（ＣＩＰＨＥＲＧＥＮ社製Ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｈｉｐ）を用いて、活性のあるＯＰ９ＣＭと活性の無いＯＰ９ＣＭを比較（Ｎ＝４）し、培養上清中で発現差のある分子の分子量リストを作成した。そのリストの内最も再現性の高かった一つを選択し、二重マススペック（ＡＢＩ社製 Ｑ ｓｔａｒ）を用いて、断片アミノ酸配列を決定したところ、ガレクチン−１であることが判明した。
【００１０】
ガレクチン−１はβ−ガラクトシドに結合するレクチンであって、細胞質内及び細胞外の両方に存在することが知られている。ウエスタン・ブロットによりＯＰ９ＣＭ及びＮＳＦ−ＣＭ中のガレクチン−１の発現を調べたところ、確かにこれらの培養上清中にガレクチン−１が検出された。そこで、ガレクチン−１のアンチセンスｃＤＮＡを強制発現することによりガレクチン−１活性を阻害したところ、神経幹細胞の増殖が著しく抑制を受けた。また、糖結合に対する競合作用によりガレクチン−１の阻害活性を有するＴｈｉｏｄｉｇａｌａｃｔｏｓｉｄｅ（１０ｍＭ）をＮＳＦ−ＣＭに添加すると、神経幹細胞の低密度での生存及び増殖を維持する活性が阻害された。
【００１１】
これらの結果は、ＯＰ９ＣＭ及びＮＳＦ−ＣＭ中の上記活性が、ガレクチン−１の糖結合活性に由来することを示唆する。このガレクチン−１を神経幹細胞で過剰発現させるか、またはガレクチン−１を神経幹細胞を培養する培地中に添加することにより、神経幹細胞の生存率及び／又は増殖率を促進できることが明らかとなり、本発明の完成に至った。
【００１２】
こうして完成された本発明において、培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法は、ガレクチン−１又はガレクチン−３を神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする。別の実施態様として、神経幹細胞を、ガレクチン−１またはガレクチン−３を含有した培養液で培養することを特徴としてもよい。
【００１３】
なお、本明細書中で、単にガレクチン−１（又は−３）と呼んだ時は野生型ガレクチン−１（又は−３）及びβガラクトシド結合活性を有する変異型ガレクチン−１の両方を含むものとする。
【００１４】
これら実施態様において、培養液が神経幹細胞培養上清特にニューロスフィア培養上清又はＯＰ９細胞の培養上清を含んでもよい。また、ガレクチン−１またはガレクチン−３がこれらの培養上清に由来してもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る医薬組成物は、ガレクチン−１またはガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を有効成分として含有し、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善することを特徴とする。また、高次機能が運動機能であっても感覚機能であってもよい。
【００１６】
さらに、本発明に係る治療方法は、ヒト以外の哺乳動物において、ガレクチン−１またはガレクチン−３を強制発現させた神経幹細胞を移植することによって、脳虚血に由来する症状を改善するものである。症状としては、例えば、高次機能障害、運動機能障害、あるいは感覚機能障害であることが考えられる。治療対象は、ヒトにも適用可能である。
【００１７】
さらに、本発明に係る、ｉｎ ｖｉｔｒｏで神経幹細胞を分化誘導する際の神経突起伸長を促進する方法は、ガレクチン−１またはガレクチン−３を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含む。また、この方法を個体に適用してもよい。
【００１８】
さらに、本発明にかかる神経幹細胞増殖促進剤は、脊椎動物個体において、神経幹細胞の増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進剤であって、ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有する。
【００１９】
また、本発明にかかる神経幹細胞増殖促進方法は、正常脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする。この方法は、正常個体であれば、ヒトにも、ヒト以外の脊椎動物個体に対しても適用できる。
【００２０】
また、本発明にかかる神経幹細胞増殖促進方法は、ヒト以外の脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴としてもよい。この方法は、神経疾患を有し、神経治療を必要とする脊椎動物個体を対象とし、特にヒト以外の脊椎動物個体を対象とするが、ヒトにも適用可能である。
【００２１】
さらに、本発明にかかるＳＶＺアストロサイト増殖促進剤は、脊椎動物個体において、ＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するためのＳＶＺアストロサイト増殖促進剤であって、ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有する。
【００２２】
また、本発明にかかるＳＶＺアストロサイト増殖促進方法は、正常脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するためのＳＶＺアストロサイト増殖促進方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする。この方法は、正常個体であれば、ヒトにも、ヒト以外の脊椎動物個体に対しても適用できる。
【００２３】
また、本発明にかかるＳＶＺアストロサイト増殖促進方法は、ヒト以外の脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するためのＳＶＺアストロサイト増殖促進方法であって、脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴としてもよい。この方法は、神経疾患を有し、神経治療を必要とする脊椎動物個体を対象とし、特にヒト以外の脊椎動物個体を対象とするが、ヒトにも適用可能である。
【００２４】
これまで、神経幹細胞をクローナルに培養する技術も知られていなかったし、クローナルに培養できるかどうかさえ明らかでなかったのだが、本発明者らによって、神経幹細胞をクローナルに培養する技術が確立された。そこで、以下の検定方法及びスクリーニング方法の完成に至った。
【００２５】
本発明にかかる検定方法は、培養液中に添加された対象物質に対し、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法であって、神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種された状況下の神経幹細胞を増殖させることができない基礎培地に対象物質を添加した検定培地を用いて、クローナルな濃度で播種する工程と、播種した神経幹細胞が、検定培地中で増殖できるかどうかを判定する工程とを含む。この神経幹細胞がＣＤ１５＋を指標として選択された神経幹細胞であってもよい。また、培養皿の１ウエルにつき１個の神経幹細胞を入れることにより、クローナルな濃度で播種してもよい。
【００２６】
さらに、本発明にかかるスクリーニング方法は、複数の対象物質の中から、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する活性物質を同定するためのスクリーニング方法であって、上記いずれかに記載の検定方法を用いることによって前記活性物質を同定する。
【００２７】
なお、上記いずれのガレクチン−１も、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであってもよい。Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンとは、本明細書中では、ガレクチン−１の有するシステイン残基のうち、少なくとも１つのシステイン残基がセリン残基に変異している変異ガレクチン−１タンパク質をいう。
【００２８】
＝＝関連文献とのクロスリファレンス＝＝
なお、本願は、２００３年９月９日付けで出願した日本国特願２００３−３１７３７９号に基づく優先権を主張する。この文献を本明細書に援用する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
図１は、本発明に係る実施例２において、神経幹細胞内でガレクチン−１を強制発現させた時のニューロスフィアの形成効率を、コントロールと共に表したグラフである。
【００３０】
図２は、本発明に係る実施例３において、神経幹細胞の培養液中にガレクチン−１を添加した時のニューロスフィアの形成効率を、コントロールと共に表したグラフである。
【００３１】
図３は、本発明に係る実施例３において、神経幹細胞の培養液中にガレクチン−３を添加した時のニューロスフィアの形成効率を、ガレクチン−１を添加した時のニューロスフィアの形成効率と比較したグラフである。
【００３２】
図４は、本発明に係る実施例４において、ガレクチン−１を強制発現させた神経幹細胞（Ｇａｌ−１＋）を虚血誘導したスナネズミに移植した後、ＥＢＳＴを行った結果を、コントロール（Ｇａｌ−１−）と共に示したグラフである。
【００３３】
図５は、本発明に係る実施例４において用いたレンチウイルスベクターＣＳＩＩ−ＥＦ−ＭＣＳ−ＩＲＥＳ２−Ｖｅｎｕｓの制限酵素地図である。
【００３４】
図６は、本発明に係る実施例４において、ガレクチン−１を強制発現させた神経幹細胞（ＧＡＬ）を虚血誘導したスナネズミに移植した後、ＢＡＴを行った結果を、コントロール（ＬＶ）と共に示したグラフである。
【００３５】
図７は、本発明に係る実施例５において、無処理の神経幹細胞（Ａ）及びガレクチン−１を強制発現させた神経幹細胞（Ｂ）を分化させ、抗βＩＩＩ−チューブリン抗体を用いて抗体染色した写真である。矢印は伸張した神経突起を示す。
【００３６】
図８は、（Ａ）本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１を注入した脳より単離した神経幹細胞より形成された初代ニューロスフィアの総数を示すグラフである。（Ｉｐｓｉ．注入側の脳半球から得られたニューロスフィア、Ｃｔｒａ．その逆側の脳半球から得られたニューロスフィア）（Ｇａｌ−１ガレクチンー１を注入した個体の脳、Ｓａｌｉｎｅ生理食塩水を注入した個体の脳）（Ｂ）本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１を注入した脳のＳＶＺにおける細胞増殖能を調べた結果を示す写真である。（Ｃ）Ｂにおいて、複数の切片上でシグナル数を数えたグラフである。
【００３７】
図９は、本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１注入による、ＳＶＺを構成する細胞の割合の変化を表したグラフである。
【００３８】
図１０は、本発明に係る実施例６において、ガレクチン−１の注入が、マウス脳内で増殖の遅い細胞の増殖を促進するかどうか調べた結果を示す図である。マウスは、ガレクチン−１注入の最終日から１０日後（Ａ，Ｂ）と３０日後（Ｃ，Ｄ）に解剖し、脳を単離した。なお、Ａ及びＣは本発明に係る実施例６において、脳のＳＶＺにおける増殖の遅い細胞の細胞増殖能を調べた結果を示す写真であり、Ｂ及びＤはそれぞれ、Ａ及びＣにおいて、複数の切片上でシグナル数を数えたグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、上記知見に基づき完成した本発明の実施の形態を、実施例を挙げながら詳細に説明する。実施の形態及び実施例に特に説明がない場合には、Ｊ．Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｅ．Ｆ．Ｆｒｉｔｓｃｈ ＆ Ｔ．Ｍａｎｉａｔｉｓ（Ｅｄ．），Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｌｏｎｉｎｇ，ａ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｍａｎｕａｌ（３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｐｒｅｓｓ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（２００１）；Ｆ．Ｍ．Ａｕｓｕｂｅｌ，Ｒ．Ｂｒｅｎｔ，Ｒ．Ｅ．Ｋｉｎｇｓｔｏｎ，Ｄ．Ｄ．Ｍｏｏｒｅ，Ｊ．Ｇ．Ｓｅｉｄｍａｎ，Ｊ．Ａ．Ｓｍｉｔｈ，Ｋ．Ｓｔｒｕｈｌ（Ｅｄ．），Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ Ｌｔｄ．などの標準的なプロトコール集に記載の方法、あるいはそれを修飾したり、改変した方法を用いる。また、市販の試薬キットや測定装置を用いている場合には、特に説明が無い場合、それらに添付のプロトコールを用いる。
【００４０】
なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的に実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
【００４１】
＝＝神経幹細胞におけるガレクチンの過剰発現＝＝
本発明は、培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、ガレクチン−１又はガレクチン−３を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする。
【００４２】
適用する神経幹細胞は、Ｗｅｉｓｓのニューロスフィア法あるいはそれを改良した方法を用いて単離する。神経幹細胞の由来する動物種や中枢神経系内での部位、神経幹細胞の発生段階は特に限定しないが、以下の実施例では、マウス１４日胚前脳より単離した神経幹細胞を用いた。
【００４３】
ガレクチン−１を過剰発現させる方法としては、神経幹細胞で機能する転写プロモーターを有したウイルスベクターやプラスミドベクターを用いて、ガレクチン−１遺伝子を外来的に神経幹細胞に導入し、強制発現させてもよい。導入方法は、常法に従って、細胞にトランスフェクトしてもよいし、ベクターにウイルスベクターを用いる場合などは、予めベクターを含んだウイルス粒子を形成させ、そのウイルスを細胞に感染させてもよい。ウイルスとしては、ガレクチン−１遺伝子を神経幹細胞に導入し、ガレクチン−１を強制発現できるものであれば何でもよく、例えばアデノウイルスやレトロウイルスなどが使用できる。外来性遺伝子ではなく、内在性ガレクチン−１遺伝子座に対し、遺伝子操作を行い、過剰発現するようにしてもよい。その方法としては、例えば、相同組換えによって、内在性ガレクチン−１遺伝子座のプロモーター領域を、恒常的に発現する遺伝子のプロモーター領域などで置換したり、恒常的に発現する遺伝子の構造遺伝子部分をガレクチン−１遺伝子で置換したりすること等が考えられる。
【００４４】
神経幹細胞内で過剰発現させるのは、ガレクチン−１の代わりに、ガレクチン−３でもよい。
【００４５】
＝＝培養液中へのガレクチンの添加＝＝
また、別の実施形態として、ガレクチン−１またはガレクチン−３を、神経幹細胞を培養する培地中に添加してもよい。この場合、添加するガレクチン−１またはガレクチン−３の濃度は、最終濃度１００ｐｇ／ｍｌ以上になるようにするのが好ましく、１００ｎｇ／ｍｌ以上になるようにするのがより好ましい。
【００４６】
精製したガレクチン−１を添加する代わりに、ガレクチン−１を含有した培地を添加してもよい。例えば、ＯＰ９細胞株や神経幹細胞の培養上清や、ガレクチン−１を適当な細胞株（例えばＣＯＳ細胞株や２９３Ｔ細胞株など）で強制発現させ、その培養上清を用いてもよい。
【００４７】
＝＝マウス個体内へのガレクチンの投与＝＝
本発明に従って、ガレクチン−１またはガレクチン−３を、直接脊椎動物個体の脳に注入することにより、本来個体が有する神経幹細胞及び／又はＳＶＺアストロサイトを増殖させることができる。
【００４８】
注入部位は脳内であればどこでもよいが、神経幹細胞の近傍、例えば側脳室などが好ましい。注入するガレクチン量は５〜１００μｇ／個体が好ましく、１０〜２０μｇ／個体がより好ましい。ガレクチンの形態は、特に限定されないが、精製したガレクチンを培地や生理食塩水やＰＢＳ等に溶解した溶液状であることが好ましい。その際、溶液は、β−メルカプトエタノールを１〜１０ｍＭ及びＥＤＴＡを１〜５ｍＭ添加するのが好ましい。あるいは、ＯＰ９細胞株や神経幹細胞の培養上清や、ガレクチン−１を上記のような適当な細胞株で強制発現させ、その培養上清を用いてもよい。
【００４９】
対象とする脊椎動物は、ヒトでもヒト以外でも良い。健康な正常個体に行ってもよく、神経疾患を有し、神経治療を必要とする個体に行ってもよい。正常個体にガレクチンを投与することにより、神経機能の向上、ひいては生活の質（ＱＯＬ）の向上が期待される。また、特に脳虚血、神経変性疾患等の難治性疾患を有する患者にガレクチンを投与することにより、神経細胞の再生を促進し、運動機能、感覚機能、認知機能の低下などの神経症状を緩和させたり回復させたりすることが期待できる。
【００５０】
＝＝マウス個体内へのガレクチン及び神経幹細胞の同時投与＝＝
上記のようにして得られた、ガレクチン−１又はガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を、脳内虚血による症状、特に障害が生じた高次機能を改善するための治療薬として用いることができる。脳内虚血によって障害の生じる高次機能として、運動機能・感覚機能・認識機能が知られているが、以下の実施例では、運動機能及び感覚機能を例にとって、機能改善を測定した。
【００５１】
神経幹細胞を移植する際には、バッファーやキャリアなどとともに形成した医薬組成物を移植するのが好ましい。以下の実施例で示すように、通常の神経幹細胞を移植するのに比べ、ガレクチン−１又はガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を移植した場合、症状の改善の効果が、より著しいことがわかる。
【００５２】
神経幹細胞の移植の際、ガレクチン−１又はガレクチン−３を脳内に投与する別の方法として、ガレクチン−１又はガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を移植するのではなく、神経幹細胞の移植とともに、ガレクチン−１又はガレクチン−３を脳内に直接投与するか、または静注により血中投与しても良い。
【００５３】
野生型ガレクチン−１は、還元剤（例えばβ−メルカプトエタノール）非存在下で２４時間以内にβ−ガラクトシド結合活性を失うが、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチン−１（例えば、Ｃ２Ｓ、Ｃ１６Ｓ、Ｃ４２Ｓ、Ｃ６０Ｓ、Ｃ８８Ｓ、Ｃ１３０Ｓの各変異ガレクチン−１）は１週間以上その活性を保つことから、システイン残基が還元状態にあることが糖結合活性を安定に保つのに重要であることが示された（Ｈｉｒａｂａｙａｓｈｉ ａｎｄ Ｋａｓａｉ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２６８，２３６４８−２３６５３）。このように、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンは、野生型ガレクチンと同じβ−ガラクトシド結合活性を有するばかりでなく、非還元状態において、野生型ガレクチンより、長期にわたって安定に活性を保つことができる。従って、本発明のいずれにおいても、上記野生型ガレクチンの代わりにＣ−Ｓ変異型ガレクチンを用いてもよい。Ｃ−Ｓ変異型ガレクチン−１の場合、中でもＣ２Ｓ型変異体は非還元状態で最も安定であり（Ｈｉｒａｂａｙａｓｈｉ ａｎｄ Ｋａｓａｉ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２６８，２３６４８−２３６５３）、特に好ましい変異体である。また、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンは、複数のシステイン残基がセリン残基と置換していてもよい。なお、これらの変異型タンパク質は、常法により、ガレクチン遺伝子に対してｉｎ ｖｉｔｒｏ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓの方法を用いて得られた変異遺伝子を大腸菌で発現させ、精製することにより得られうる（Ｈｉｒａｂａｙａｓｈｉ ａｎｄ Ｋａｓａｉ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２６８，２３６４８−２３６５３）。
【００５４】
＝＝神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する活性物質を同定するためのスクリーニング＝＝
本発明の検定方法によると、培養液中に添加された検定対象物質が、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有するかどうか検定することができる。
【００５５】
まず、神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種したときは、神経幹細胞が増殖することができない基礎培地を選択する。この基礎培地に検定対象物質を添加して検定培地を作製し、神経幹細胞をクローナルな濃度で播種する。適当な期間培養した後、播種した神経幹細胞が、検定培地中で増殖できるかどうか、すなわちコロニーを形成するかどうかを判定することにより、検定対象物質が、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有するかどうか判断する。
【００５６】
用いる神経幹細胞は、Ｗｅｉｓｓらの報告したニューロスフィア法などの常法に従って単離し、増殖させたものでもよいが、細胞膜抗原であるＣＤ１５の発現を指標にして単離した細胞を用いることが好ましい。例えば、脳から単離した細胞あるいはニューロスフィア法によって増殖させた細胞を用い、ＦＡＣＳ、アフィニティカラム、マグネットビーズ法などにより、ＣＤ１５を発現している細胞を濃縮することができる。ＣＤ１５は多分化能を有する神経幹細胞に強く発現しているので、この方法により、検定にかける細胞中での神経幹細胞の割合を数倍〜１０倍程度濃縮することができ、安定した検定結果を得られるようになる。
【００５７】
クローナルな濃度で播種するのには、例えば、直径１０ｃｍのプラスティックシャーレに、１０個〜１０００個程度の細胞を播種するというように、一つの培養皿に低密度で神経幹細胞を播種してもよいが、例えば９６ウエルのプラスティックシャーレの各ウエルに細胞一つずつ播種するというように、一つのウエルに一つの細胞を播種するのが好ましい。
【００５８】
基礎培地は、例えば、実施例の表１に記載の培養液などを用いることができるが、どのような物質を単離するかにより、基礎培地を選ぶことができる。例えば、高密度の神経幹細胞を増殖させることはできるが、低密度では増殖させることができないような培地を選択すると、低密度で増殖できない原因は、神経幹細胞自体が分泌している因子の不足によるものと考えられるので、神経幹細胞が分泌している様々な分泌因子を検定するのに好ましいであろう。
【００５９】
検定対象物質は、このように、神経幹細胞などの培養液中から単離したものであっても、市販の化合物ライブラリーから購入できるものであってもよく、本検定方法によって基本的にどんな物質でも検定できるが、神経幹細胞の培養に毒性がない物質が好ましい。
【００６０】
こうして選択された基礎培地に、検定対象物質を添加して、検定培地を作製する。検定培地中の神経幹細胞の培養は常法に従って行うことができる。数日〜１ヶ月程度培養した後、検定対象物質が神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有すれば、検定培地中にコロニーが観察される。
【００６１】
この検定方法を用いることにより、化合物ライブラリーや培養液から単離された物質などのような一群の物質の中から、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する物質をスクリーニングし、単離することが可能である。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例を用いて、以上に説明した実施態様を具体的に説明するが、これは、実施の一例であって、本発明をこの実施例に限定するものではない。
【００６３】
＜実施例１：ニューロスフィアの作成＞
妊娠１４日目マウス子宮より、マウス１４日胚を剖出し、側脳室周囲部を単離し、ピペットを用いて単一細胞に物理的に解離した。表１の培養液に５ｘ１０５／ｍｌの密度で播種し、一週間３７℃５％で培養すると、約５０−２００μｍ程度の球状の浮遊性細胞塊が得られた。
【表１】
【００６４】
この細胞塊を、再び単一細胞に物理的に解離し、セルソーターを用いて、新たに調製した培地中に１〜１００細胞／ウエルの細胞密度でソーティングを行った。その際、実験誤差を少なくするため、厳密にソーティングする細胞の大きさを１０〜２５μｍとし、かつ死細胞をＰＩ染色法により染色し除去した。その後、さらに７日間培養し、形成されるニューロスフィア（５０μｍ以上の細胞塊として定義）の数を測定し、形成効率とした。このアッセイ系におけるニューロスフィアの形成効率を、神経幹細胞の生存及び／又は増殖の指標とした。
【００６５】
この方法に従ってソーティングした後、表１の培養液のみではニューロスフィアは形成されなかった。しかしながら、培養液中にニューロスフィア培養上清またはＯＰ９ＣＭを添加することにより、ソーティング後のニューロスフィアの形成が可能となった。
【００６６】
ＯＰ９ＣＭは以下のようにして調製できる。通常２０％ＦＣＳを含むαＭＥＭで継代されているＯＰ９細胞に対し、ＰＢＳで数回洗い、表１の培地を添加して、４８時間３７℃５％ＣＯ２の条件下で培養する。その後、０．４５μｍのフィルターで細胞成分を除去し、培養上清ＯＰ９ＣＭとする。
【００６７】
＜実施例２：ガレクチン−１の強制発現＞
レトロウイルス発現ベクターｐＭＹ−ＩＲＥＳ−ＥＧＦＰに、マウス・ガレクチン−１ｃＤＮＡ全長配列をクローニングした（ＧＡＬ）。以下、ネガティブコントロールとして、ベクターのみのもの（ＲＶ）、及びガレクチン−１ｃＤＮＡを逆向きに挿入したもの（ＡＳ）を用いた。これらのレトロウイルスベクターとＶＳＶ−Ｇ発現プラスミドを、それぞれレトロウイルス産生細胞株２９３ｇｐにトランスフェクトした。その後４８時間培養し、各上清をレトロウイルス含有培地として回収した。実施例１に従ってニューロスフィアを培養する際、培養液中にレトロウイルス含有培地を添加し、感染の成立したニューロスフィア細胞のみを、セルソーターを用いてソーティングした。なお、ソーティングの際には、希釈なしのニューロスフィア培養上清を用いた。この培養上清は、ニューロスフェア形成時の培養条件にて７２時間培養の後に、０．４５μｍフィルターを通して細胞成分を除去することにより調製した。
【００６８】
その後７日目に形成されたニューロスフィアの形成効率（ニューロスフィアの数／ソートされた神経幹細胞の数）を、ＧＡＬ、ＲＶ、ＡＳの間で比較した。図１に示すように、ＲＶ（コントロール）５．５８％、ＧＡＬ（ガレクチン−１強制発現群）７．７８％（有意水準ｐ＝０．００２）、ＡＳ（ガレクチン−１アンチセンス強制発現群）３．９％（有意水準ｐ＝０．００５）となり、ガレクチン−１の強制発現は、神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進した。
【００６９】
＜実施例３：培地中へのガレクチン−１またはガレクチン−３の添加＞
実施例１のソーティング後の培地中にヒト組換えガレクチン−１（Ｇｅｎｚｙｍｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社）を１００ｐｇ／ｍｌ、１ｎｇ／ｍｌ、１００ｎｇ／ｍｌにて添加した。結果を図２に示す。なお、本実験では、ソーティング後の培養培地としては、約６６％に希釈したニューロスフィア培養上清を用いた。
【００７０】
結果として、独立試行を３回行い、図２に示すように、ネガティブコントロール０．１３％、ガレクチン−１ １００ｐｇ／ｍｌ添加時０．２３％、ガレクチン−１ １ｎｇ／ｍｌ添加時０．２３％、ガレクチン−１ １００ｎｇ／ｍｌ添加時１．９％となり、ガレクチン−１ １００ｐｇ／ｍｌ又は１ｎｇ／ｍｌ添加により、ニューロスフィアの形成効率は上昇したが、１００ｎｇ／ｍｌ添加により、最も著しくニューロスフィアの形成効率は上昇し、ガレクチン−１は、濃度依存的に神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進した。
【００７１】
さらに、ガレクチン−１との代わりにガレクチン−３を用いて、１００ｎｇ／ｍｌにて実験を行った（Ｎ＝５）。本実験では、培養の基礎培地として、希釈なしのニューロスフィア培養上清を用いた。図３に示すように、ガレクチン−１添加時３．７５％、ガレクチン−３添加時３．５２％となり、ガレクチン−３もガレクチン−１と同等の効果があった。
【００７２】
＜実施例４：モデル動物を用いた実験＞
＝＝スナネズミの虚血誘導＝＝
１６〜２１週齡で体重６０〜７６ｇのスナネズミ（Ｍｅｒｉｏｎｅｓ ｕｎｇｕｉｃｕｌａｔｕｓ）を３匹または４匹のグループに分け、１２時間の明暗サイクルで飼育した。スナネズミを二群に分け、２％イソフルレンを用いて麻酔し、左側の頚動脈を小ピンチコックで１０分間狭窄し、虚血を誘導した。
【００７３】
脳梗塞の症状は梗塞指標（ｓｔｒｏｋｅ ｉｎｄｅｘ：ＳＩ）で評価した。即ち、以下の行動あるいは状態に対し、それぞれ下記の点数を与え、当てはまる症状の点数を合計する。
毛の逆立てまたは振戦 １
感覚の鈍化 １
動作の減少 １
反り返った頭部 ３
閉じない目 ３
眼瞼下睡 １
外向きに広げた脚 ３
回旋運動 ３
発作 ３
高度の筋力低下 ６
【００７４】
虚血誘導した個体群のうち、１０以上の点数を有した個体を選択し、一度目の虚血誘導の５時間後に、もう一度同様の虚血誘導の操作を行い、以下の移植実験に用いた。
【００７５】
＝＝神経幹細胞の移植＝＝
スナネズミに虚血誘導操作を行った４日後に、以下のように移植手術を行った。スナネズミを２％イソフルレンを用いて麻酔し、定位フレーム内に置く。虚血を誘導したのと同じ左側の頭蓋骨に、頭蓋骨を平面にしたときのブレグマからの座標（前方約１．０ｍｍ、側方約１．５ｍｍ、腹方約１．５ｍｍ）にある線条体の尾状核に１０μｌのハミルトンシリンジが挿入できる程度の穴を開ける。ハミルトンシリンジを用いて、２分以上かけて移植用懸濁液（５ｘ１０５細胞数／３μｌ）を３μｌ注入し、２分放置して、拡散させることにより、尾状核に神経幹細胞を移植した。実験に供する二群に対して、実施例２で作製した、ウイルスベクター（ＲＶ）のみを有する神経幹細胞、及びガレクチン−１（ＧＡＬ）を有する神経幹細胞を、それぞれ移植した。なお、各神経幹細胞に対し、移植前に遺伝子導入を計２回行い、合計２１日間培養した。拒絶反応を抑制するため、各個体群に対し、手術後４週間、週に３回ミグリオール８１２（ミツバ貿易）を混合したシクロスポリンＡ（和光製薬）を投与した。手術後は、摂餌、グルーミング、体重の増加が正常に回復するまでケージに一匹ずつ飼育した。
【００７６】
＝＝ＥＢＳＴ（ｅｌｅｖａｔｅｄ ｂｏｄｙ ｓｗｉｎｇ ｔｅｓｔ）＝＝
実験に用いたスナネズミの運動機能を評価するために、ＥＢＳＴを行った。各スナネズミ個体を、尾の付け根で保持し、実験台から約１０センチの高さに持ち上げた。左右どちらかの側に１０度以上上半身を持ち上げたとき、その側へのスイングと定義する。一分間のスイングの方向と回数を測定し、これを毎日３回（合計３分）繰り返した。ここでは、左側の脳に虚血誘導を起こさせているので、その反対側、即ち右側にスイングする割合が計測された。
【００７７】
虚血誘導操作をした日、神経系前駆細胞を移植した日、及び、移植後１０日目、２０日目、３０日目に、ＥＢＳＴを行った。図４に示したように、ガレクチン−１（ＧＡＬ）を有する神経幹細胞を用いると、ウイルスベクター（ＲＶ）のみを有する神経幹細胞に比べ、さらに運動機能障害の回復が観察された。
【００７８】
＝＝ＢＡＴ（ｂｉｌａｔｅｒａｌ ａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｔｅｓｔ）＝＝
次に、実験に用いたスナネズミの体性感覚機能を評価するために、ＢＡＴを行った。ここでは、実施例２とは異なり、レンチウイルスのベクターを用いた。まず、ヒト・ニューロスフェアからＴｏｔａｌｍＲＮＡをＴＲＩｚｏｌ（ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）にて単離し、Ｓｕｐｅｒｓｃｒｉｐｔ２（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）及び下記のプライマーを用いて、ＲＴ−ＰＣＲを行った。ＰＣＲの条件としては、酵素はＫＯＤ＋（ＴＯＹＯＢＯ社）を用い、９４℃２分で変性処理をした後、９４℃１５秒−６０℃３０秒−６８℃６０秒を３０サイクル行った。
プライマー１：ＧＣＧＧＣＣＧＣＧＣＣＡＣＣＡＴＧＧＣＴＴＧＴＧＧＴＣＴＧＧＴＣＧＣ（配列番号１）
プライマー２：ＡＧＡＧＴＧＧＡＴＣＣＴＴＡＴＣＡＧＴＣＡＡＡＧＧＣＣＡＣＡＣＡＴＴＴＧ（配列番号２）
【００７９】
増幅したＤＮＡ断片をＮｏｔ１とＢａｍＨ１で消化し、ＣＳＩＩ−ＥＦ−ＭＣＳ−ＩＲＥＳ２−Ｖｅｎｕｓ（図５）のＮｏｔ１−ＢａｍＨ１部位にクローニングした。このようにしてできたガレクチン−１の発現ベクターを用い、文献記載の方法（Ｍｉｙｏｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｖｉｒｏｌ．ｖｏｌ．７２，８１５０−８１５７，１９９８）により、ガレクチン−１を発現するレンチウイルスを得た。簡単に記載すると、上記ベクター、ｐＭＤＬｇ／ｐＲＲＥ、ｐＶＳＶ−Ｇ、ｐＲＳＶ−ＲＥＶの合計４つのウイルス構成要素発現プラスミドを２９３Ｔ細胞にトランスフェクトし、一定期間細胞にウイルスを産生させ、培養上清中のウイルスを超遠心で精製して、ニューロスフェアを培養している培地に添加することにより、神経幹細胞に感染させた。
【００８０】
ガレクチン−１発現神経幹細胞を上記の様に移植したスナネズミ各個体の両前肢の足部分に約６０ｍｍ２の粘着テープを貼り、虚血誘導を起こさせた側の反対側、即ち右側の足のテープを除去するまでの時間を記録する。この試みを一日に３回行い、その平均時間を各個体のスコアとした。テストを行った個体群及び日は、ＥＢＳＴと同様である。
【００８１】
図６に示すように、ガレクチン−１（ＧＡＬ）を発現する神経幹細胞を用いると、３０日後に、ウイルスベクター（ＬＶ）のみを有する神経幹細胞に比べ、テープを除去するまでの時間が短くなり、感覚神経障害の回復が観察された。
【００８２】
＜実施例５：中枢神経突起伸長効果＞
実施例２で作製した、マウス・ガレクチン−１ｃＤＮＡを組み込んだレトロウイルスベクターｐＭＹ−ＩＲＥＳ−ＥＧＦを有する神経幹細胞を、培養培地から増殖因子ＥＧＦ及びＦＧＦを除去して接着培養を行うことにより、ニューロンを分化させた。分化した細胞を、ニューロンの特異的マーカーであるβＩＩＩ−チューブリンで染色したところ、図７に示すように、ガレクチン−１を発現する神経幹細胞が分化した神経細胞は、コントロールである無処理の神経幹細胞が分化した神経細胞に比べ、顕著に伸張した神経突起を有することがわかった。
【００８３】
＜実施例６：マウス個体におけるガレクチン−１注入の効果＞
＝＝ガレクチン−１注入によるニューロスフィア形成能の増加＝＝
マウス・ガレクチン−１を０．９％生理食塩水に溶解し、全量１４μｇのマウス・ガレクチン−１を含む溶液、及び含まない溶液を、マウス（１０〜１５週令）の片側の側脳室（Ｉｐｓｉ．）に７日間、浸透圧ポンプを用いて時速０．５μｌの速度で注入し、逆側の側脳室（Ｃｔｒａ．）には何も注入しなかった。このように、ガレクチン−１注入側（Ｉｐｓｉ．Ｇａｌ−１）、ガレクチン−１注入逆側（Ｃｔｒａ．Ｇａｌ−１）、生理食塩水注入側（Ｉｐｓｉ．ｓａｌｉｎｅ）、生理食塩水逆側（Ｃｔｒａ．ｓａｌｉｎｅ）の４つの場所についての実験結果を比較した。
【００８４】
脳先端から左右の脳室の交差点まで、皮質や海馬の混入がないようにして両側の側脳室周辺の組織を単離し、それぞれ単一細胞に解離した。解離した細胞を、２０ｎｇ／ｍｌのＥＧＦを含む上記培地を用い、１０００−２０００細胞／ｍｌの濃度で、６ウエルのプレートに播種した。１０−１２日培養後、形成された初代ニューロスフィアの総数を数えた。結果を図８Ａに示す。
【００８５】
ガレクチン−１（Ｉｐｓｉ．，Ｇａｌ−１）を注入した場合、生理食塩水（Ｉｐｓｉ．，Ｓａｌｉｎｅ）を注入した時より、脳半球当たり得られるニューロスフィアの数は、有意に増加し、この増加は、注入していない側（Ｃｔｒａ．）の脳半球でも観察された（Ｇａｌ−１ ｖｓ Ｓａｌｉｎｅ）。
【００８６】
また、ガレクチン−１を注入したマウスから得られたニューロスフィアのうち９９％以上が、二次ニューロスフィア形成やニューロンとグリアへの多分化能を示した。
この結果は、ガレクチン−１の注入によって神経幹細胞数が増加していることを示唆し、従って、マウス個体内でも、ガレクチン−１が神経幹細胞数の生存、増殖、またはそれら両方を促進する効果を有すると考えられる。
【００８７】
＝＝ガレクチン−１注入によるＳＶＺにおける細胞増殖能の促進＝＝
本実施例では、マウスの脳にガレクチン−１を注入した時、ＳＶＺ（ｓｕｂｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｚｏｎｅ）における細胞増殖能が促進されるかどうか調べた。ＳＶＺは、成体脳においても、神経細胞の増殖が継続していることが知られている領域である。
【００８８】
７日間マウス（８週令）の脳にガレクチン−１を注入した後、２時間おきに１０時間にわたって、０．００７％ＮａＯＨを含有するリン酸緩衝液に溶解した溶液ＢｒｄＵ（シグマ社）を、最終量１２０ｍｇ／ｋｇ体重になるように、腹腔に注入した。最終投与後３０分して、マウスを４％ホルムアルデヒド溶液で灌流固定し、脳を単離し、４％ホルムアルデヒド溶液に浸してさらに一晩、後固定した。ヴィブラトーム（ｖｉｂｒａｔｏｍｅ）で５０μｍの切片を作製し、ＰＢＳで３度リンスした後、ＴＮＢブロッキング溶液（ＴＮＢ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ；Ｖｅｃｔｏｒ社）で１時間インキュベートした。抗ＢｒｄＵ抗体（ラットモノクローナル、Ａｂｃａｍ社、１：１００）で一晩４℃でインキュベートした後、ビオチン化二次抗体（抗ラットＩｇＧ、１：２００）で１時間室温でインキュベートした。ＰＢＳでリンスし、ＡＢＣ Ｅｌｉｔｅ ｋｉｔ（Ｖｅｃｔｏｒ社）で発色させた。その結果を、生理食塩水を注入した個体における結果とともに図８Ｂに示す。また、複数のＳＶＺの切片上で抗ＢｒｄＵ抗体によって核が染色された細胞数を数えた結果を図８Ｃに示す。
【００８９】
ガレクチン−１を注入した場合、生理食塩水の注入に比べて核が染色された細胞が平均３６％増加していた。また、これらのサンプル間で、アポトーシスを起こしている細胞数に、有意な差はなかった（図示せず）。この結果より、マウス個体内では、ガレクチン−１が神経幹細胞の増殖を促進する効果を有すると考えられる。
【００９０】
＝＝ガレクチン−１注入によるＳＶＺを構成する細胞数の増加＝＝
このように、ガレクチン−１の注入は、ＳＶＺにおける細胞増殖を促進したが、それによって、ＳＶＺを構成する細胞数の増加が生じるかどうかを調べた。
【００９１】
ＳＶＺにおいては、ＳＶＺアストロサイトの一部は幹細胞として機能し、中間分化段階のＴＡ細胞（ｔｒａｎｓｉｔ ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ｃｅｌｌｓ）を経て、さらに細胞増殖の後、ＮＢ（神経芽細胞）へと分化することが知られている。そこで、細胞タイプを識別するため、上記のようにガレクチン−１及びＢｒｄＵを注入したマウスの切片に対し、各種細胞マーカーを用いてＳＶＺを構成する細胞を染色した。
【００９２】
ここでは、ＢｒｄＵで増殖細胞を染色すると共に、ウサギ抗Ｄｌｘ抗体（Ｇｒａｃｅ Ｐａｎａｇａｎｉｂａｎ氏から供与、１：４００で使用）、マウス抗Ｍａｓｈ１モノクローナル抗体（Ｐｈａｅｍｉｎｇｅｎ社、１：１００で使用）、ウサギ抗Ｓｏｘ２１抗体（発明者らが作製、１：１０で使用）（Ｏｈｂａ ｅｔ ａｌ．，Ｎｅｕｒｏｓｃｉ Ｌｅｔｔ．３５８（３）：１５７−６０，２００４）を用いて、組織化学的染色を行った。抗Ｄｌｘ抗体はＴＡ細胞とＮＢに特異的に認識する。また、抗Ｍａｓｈ１抗体は、Ｄｌｘ＋細胞の一部の細胞集団を認識するが、この細胞集団は、ほとんどの細胞がＢｒｄＵポジティブで、ＧＦＡＰやＰＳＡ−ＮＣＡＭネガティブであることから、抗Ｍａｓｈ１抗体はＴＡ細胞の全部または一部を特異的に認識することになる。抗Ｓｏｘ２１抗体は、ＳＶＺの全ての細胞種を認識する。組織化学的染色は、上記抗ＢｒｄＵ抗体の場合と同じ手法で行った。結果を図９及び表２に示す。
【表２】
【００９３】
図９は、各実験条件において、検出された細胞タイプの割合を示したグラフである（Ａ；ＮＢ細胞 Ｄｌｘ＋／Ｍａｓｈ１−、Ｂ；ＳＶＺアストロサイト ＢｒｄＵ＋／Ｓｏｘ２１＋／Ｄｌｘ−、ｃ；ＴＡ細胞 Ｍａｓｈ１＋、Ｏ；その他の細胞）。ガレクチン−１の注入によって、増殖しているＳＶＺアストロサイト（Ｂ、グラフでは＊部）の割合が有意に（ｐ＜０．０５）増加したことがわかる。また、ガレクチン−１の注入によって、ＳＶＺにおける、増殖しているＳＶＺアストロサイト（Ｂ）の割合が、ガレクチン−１を注入したのと左右逆の脳半球の側でも有意に（ｐ＜０．０５）増加していた。また、表１より、ＳＶＺアストロサイト（Ｂ）だけでなくＴＡ細胞（Ｃ）の細胞数も、有意に増加していることがわかる
これらの結果から、ガレクチン−１の注入は、マウス個体内でＳＶＺアストロサイトの増殖を促進することが明らかになった。ＳＶＺアストロサイトの一部は神経幹細胞として機能するため、この結果は、ガレクチン−１の注入が、マウス個体内で神経幹細胞の増殖を促進することを支持する。
【００９４】
＝＝ガレクチン−１投与による増殖の遅い細胞数の増加＝＝
神経幹細胞は、ｉｎ ｖｉｖｏで増殖が遅い一群の細胞に含まれていることが知られている。そこで、ガレクチン−１の注入が、マウス個体内で増殖の遅い細胞の増殖を促進するかどうか調べた。
【００９５】
ここでは、ＢｒｄＵを脳内に注入するのではなく、１ｍｇ／ｍｌのＢｒｄＵを飲み水に添加し、１週間、マウスに与えた。マウスは、ガレクチン−１注入の最終日から１０日後と３０日後に解剖し、脳を単離した。ＢｒｄＵの検出は、上記と同様に行った。結果を図１０に示す。
【００９６】
ガレクチン−１を注入した脳では、生理食塩水を注入した脳より、有意に（１０日目ｐ＝０．０１、３０日目ｐ＜０．００１）ＢｒｄＵポジティブな細胞数が増加していた。しかし、ＢｒｄＵポジティブな細胞中、ＴＡ細胞の一部を認識するＭａｓｈ１の発現している細胞の割合は、コントロールと有意な差はなかった（図示せず）。これらの結果より、ガレクチン−１の注入は、マウス個体内で、ＴＡ細胞に分化する前の増殖の遅い細胞の増殖を促進することが明らかになった。この結論は、ガレクチン−１の注入が、マウス個体内で神経幹細胞の増殖を促進することを支持する。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明によれば、神経幹細胞の生存及び／又は増殖を促進する方法、及びその方法によって作製された神経幹細胞を含む医薬組成物を提供することができる。また、脊椎動物個体において、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進剤及びＳＶＺアストロサイト増殖促進剤、並びに、神経幹細胞やＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための神経幹細胞増殖促進方法及びＳＶＺアストロサイト増殖促進方法を提供することができる。
【００９８】
さらに、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法、及び神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する物質のスクリーニング方法を提供することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
ガレクチン−１（Ｇａｌｅｃｔｉｎ−１）を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
ガレクチン−３（Ｇａｌｅｃｔｉｎ−３）を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
前記神経幹細胞を、ガレクチン−１を含有した培養液で培養することを特徴とする方法。
【請求項４】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
前記神経幹細胞を、ガレクチン−３を含有した培養液で培養することを特徴とする方法。
【請求項５】
前記培養液が神経幹細胞培養上清を含有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
【請求項６】
前記培養液がニューロスフィア培養上清を含有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
【請求項７】
前記培養液が、ＯＰ９細胞株の培養上清を含有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
【請求項８】
ガレクチン−１を過剰発現させた神経幹細胞を有効成分として含有し、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善することを特徴とする医薬組成物。
【請求項９】
ガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を有効成分として含有し、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善することを特徴とする医薬組成物。
【請求項１０】
前記高次機能が運動機能であることを特徴とする請求項８または９に記載の医薬組成物。
【請求項１１】
前記高次機能が感覚機能であることを特徴とする請求項８に記載の医薬組成物。
【請求項１２】
ヒト以外の哺乳動物において、ガレクチン−１を過剰発現させた神経幹細胞を移植することによって、脳虚血に由来する症状を改善する脳虚血治療方法。
【請求項１３】
ヒト以外の哺乳動物において、ガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を移植することによって、脳虚血に由来する症状を改善する脳虚血治療方法。
【請求項１４】
神経幹細胞が分化する際の神経突起伸長を促進する促進剤であって、
ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有することを特徴とする促進剤。
【請求項１５】
神経幹細胞が分化する際の神経突起伸長を促進する方法であって、
ガレクチン−１を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
神経幹細胞が分化する際の神経突起伸長を促進する方法であって、
ガレクチン−３を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
脊椎動物個体において、神経幹細胞の増殖を促進するための促進剤であって、
ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有することを特徴とする促進剤。
【請求項１８】
正常脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項１９】
ヒト以外の脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項２０】
脊椎動物個体において、ＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための促進剤であって、
ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有することを特徴とする促進剤。
【請求項２１】
正常脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項２２】
ヒト以外の脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項２３】
培養液中に添加された対象物質に対し、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法であって、
神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種された状況下の神経幹細胞を増殖させることができない基礎培地に前記対象物質を添加した検定培地を用いて、クローナルな濃度で播種する工程と、
前記播種した神経幹細胞が、前記検定培地中で増殖できるかどうかを判定する工程と、
を含む検定方法。
【請求項２４】
培養液中に添加された対象物質に対し、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法であって、
ＣＤ１５＋の神経幹細胞を選択する工程と、
前記選択されたＣＤ１５＋の神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種された状況下の神経幹細胞を増殖させることができない基礎培地に前記対象物質を添加した検定培地を用いて、クローナルな濃度で播種する工程と、
前記播種したＣＤ１５＋の神経幹細胞が、前記検定培地中で増殖できるかどうかを判定する工程と、
を含む検定方法。
【請求項２５】
培養皿の１ウエルにつき１個の神経幹細胞を入れることにより、前記クローナルな濃度で播種することを特徴とする請求項２３又は２４に記載の検定方法。
【請求項２６】
複数の対象物質の中から、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する活性物質を同定するためのスクリーニング方法であって、
請求項２３〜２５のいずれかに記載の検定方法を用いることによって前記活性物質を同定することを特徴とするスクリーニング方法。
【請求項２７】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項１、３，５〜７，１５，１８，１９，２１，２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項８または１１に記載の医薬組成物。
【請求項２９】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項１２に記載の脳虚血治療剤。
【請求項３０】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項１４，１７，２０のいずれかに記載の促進剤。
【請求項１】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
ガレクチン−１（Ｇａｌｅｃｔｉｎ−１）を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
ガレクチン−３（Ｇａｌｅｃｔｉｎ−３）を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
前記神経幹細胞を、ガレクチン−１を含有した培養液で培養することを特徴とする方法。
【請求項４】
培養液中の神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する方法であって、
前記神経幹細胞を、ガレクチン−３を含有した培養液で培養することを特徴とする方法。
【請求項５】
前記培養液が神経幹細胞培養上清を含有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
【請求項６】
前記培養液がニューロスフィア培養上清を含有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
【請求項７】
前記培養液が、ＯＰ９細胞株の培養上清を含有することを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
【請求項８】
ガレクチン−１を過剰発現させた神経幹細胞を有効成分として含有し、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善することを特徴とする医薬組成物。
【請求項９】
ガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を有効成分として含有し、脳内虚血によって障害が生じた高次機能を改善することを特徴とする医薬組成物。
【請求項１０】
前記高次機能が運動機能であることを特徴とする請求項８または９に記載の医薬組成物。
【請求項１１】
前記高次機能が感覚機能であることを特徴とする請求項８に記載の医薬組成物。
【請求項１２】
ヒト以外の哺乳動物において、ガレクチン−１を過剰発現させた神経幹細胞を移植することによって、脳虚血に由来する症状を改善する脳虚血治療方法。
【請求項１３】
ヒト以外の哺乳動物において、ガレクチン−３を過剰発現させた神経幹細胞を移植することによって、脳虚血に由来する症状を改善する脳虚血治療方法。
【請求項１４】
神経幹細胞が分化する際の神経突起伸長を促進する促進剤であって、
ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有することを特徴とする促進剤。
【請求項１５】
神経幹細胞が分化する際の神経突起伸長を促進する方法であって、
ガレクチン−１を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
神経幹細胞が分化する際の神経突起伸長を促進する方法であって、
ガレクチン−３を前記神経幹細胞内で過剰発現させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
脊椎動物個体において、神経幹細胞の増殖を促進するための促進剤であって、
ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有することを特徴とする促進剤。
【請求項１８】
正常脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項１９】
ヒト以外の脊椎動物個体において神経幹細胞の増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項２０】
脊椎動物個体において、ＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための促進剤であって、
ガレクチン−１またはガレクチン−３を有効成分として含有することを特徴とする促進剤。
【請求項２１】
正常脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項２２】
ヒト以外の脊椎動物個体においてＳＶＺアストロサイトの増殖を促進するための方法であって、
脳にガレクチン−１またはガレクチン−３を注入することを特徴とする方法。
【請求項２３】
培養液中に添加された対象物質に対し、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法であって、
神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種された状況下の神経幹細胞を増殖させることができない基礎培地に前記対象物質を添加した検定培地を用いて、クローナルな濃度で播種する工程と、
前記播種した神経幹細胞が、前記検定培地中で増殖できるかどうかを判定する工程と、
を含む検定方法。
【請求項２４】
培養液中に添加された対象物質に対し、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を検定する検定方法であって、
ＣＤ１５＋の神経幹細胞を選択する工程と、
前記選択されたＣＤ１５＋の神経幹細胞を、クローナルな濃度で播種された状況下の神経幹細胞を増殖させることができない基礎培地に前記対象物質を添加した検定培地を用いて、クローナルな濃度で播種する工程と、
前記播種したＣＤ１５＋の神経幹細胞が、前記検定培地中で増殖できるかどうかを判定する工程と、
を含む検定方法。
【請求項２５】
培養皿の１ウエルにつき１個の神経幹細胞を入れることにより、前記クローナルな濃度で播種することを特徴とする請求項２３又は２４に記載の検定方法。
【請求項２６】
複数の対象物質の中から、神経幹細胞の生存、増殖、またはそれら両方を促進する活性を有する活性物質を同定するためのスクリーニング方法であって、
請求項２３〜２５のいずれかに記載の検定方法を用いることによって前記活性物質を同定することを特徴とするスクリーニング方法。
【請求項２７】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項１、３，５〜７，１５，１８，１９，２１，２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項８または１１に記載の医薬組成物。
【請求項２９】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項１２に記載の脳虚血治療剤。
【請求項３０】
前記ガレクチン−１が、Ｃ−Ｓ変異型ガレクチンであることを特徴とする請求項１４，１７，２０のいずれかに記載の促進剤。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２６３４３
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【発行日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１３８７３（Ｐ２００５−５１３８７３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１３０４３
【国際出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（８９９００００７９）学校法人慶應義塾 (742)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【発行日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１３０４３
【国際出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（８９９００００７９）学校法人慶應義塾 (742)
【Ｆターム（参考）】
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