KR102459759B1 - 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생물 의학 분야에 관한 것이고, 특히 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제에 관한 것이다. 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제는 성분 GLP-1, 부갑상샘 호르몬, 아세트아미노펜, 라파마이신, 이카리인, 트라메티닙, EPO 및 VEGF 로 이루어졌다. 본 발명에 따른 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제는 각 성분이 모두 안전하고 독성이 없으며 유도 분화에 필요한 단계가 적고 시간이 짧으며 유도 효율이 높다.
Description
본 발명은 생물 의학 분야에 관한 것이고, 특히 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제에 관한 것이다.
당뇨병(diabetes mellitus, DM)은 당질 대사 작용이 문란한 것을 주요 특징으로 하는 내분비 대사성 질환이다. 세계보건기구 및 국제당뇨병협회가 공개한 자료에 따르면, 2030년 전세계 당뇨병 환자는 3.7억에 달할 것이라고 예측하였다. 현재 중국 DM 환자는 이미 4500 만명을 넘어섰고 인도에 이어 두 번째이다. 그 병인이 다르긴 하지만 모두 도세포 수량 및 기능 문제로 표현되고, 최종적으로 모두 인슐린으로 치료해야 한다. 인슐린의 응용으로 인해, 특히 최근 몇년 동안 인슐린 제형 및 투여 도경 등 방면에서 모두 일부 진전이 있었다고는 하지만 실제 사용에서 외인성 인슐린은 인체가 자체적으로 분비하는 인슐린처럼 혈당을 완벽하게 제어하고 혈당을 정상으로 일정하게 유지할 수 없다는 것이 증명되었다. 세포 대체 요법은 당뇨병의 중요한 치료 방법으로서, 생리적 방식에 더 근접하는 효과적인 방법이고 혈당에 대한 지속적인 모니터링 및 정밀한 조절이 가능하다. 근년래, 간문맥으로 도세포를 이식하는 것을 통해 당뇨병을 치료하는 것도 일부 효과가 있었으나, 도세포 이식은 공여자 부족 및 심각한 면역 배척 반응 등 두가지 난제에 직면하고 있다.
줄기세포는 자아 갱신 및 다방향 분화 기능을 구비하는 세포로서, 일정한 조건에서 기능성을 구비하는 도세포로 분화할 수 있기에 도세포의 새로운 래원으로 될 수 있다. 현재 줄기세포를 분화시켜 도세포를 얻는 방식에는 1. 배아 줄기세포 분화; 2. 랑게르한스섬 줄기세포 또는 랑게르한스섬 전구체 세포 분화; 3.성체 줄기세포 분화 등 3가지가 있다. 배아 줄기세포는 논리적 쟁의가 있고 랑게르한스섬 줄기세포를 얻기 아주 어렵기에, 성체 줄기세포 래원이 광범위하고 논리적 쟁의가 없기에 도세포 래원으로 사용할 수 있다.
현재 줄기세포 유도 방식에는 주로 체외 유도, 유전자 변형, 단백질 형질 도입 및 조직 마이크로 환경 유도가 있고, 그중 체외 유도는 상이한 자극인자의 조합을 사용하여 줄기세포를 표적 세포로 유도 분화시킨다. 각 실험실의 유도 분화 조건은 서로 다르고, 유도 분화 매커니즘도 아직 명확하지 않으며, 유도 분화 효율이 낮고, 랑게르한스섬 분비 능력은 겨우 정상적인 랑게르한스섬의 1% 정도이며, 유도 과정이 복잡하고 유도 시간이 길며 얻은 세포 수량이 적고 기능이 차하다.
본 발명의 목적은 선행기술에 존재하는 상기 문제를 해결하고, 각 성분이 모두 안전하고 독성이 없으며 유도 분화에 필요한 단계가 적고 시간이 짧으며 유도 효율이 높은 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명이 사용하는 과제의 해결 수단에서 성분 GLP-1, 부갑상샘 호르몬, 아세트아미노펜, 라파마이신, 이카리인, 트라메티닙, EPO 및 VEGF 로 이루어진다.
상기 유도제의 각 성분의 질량 농도비는 GLP-1 20-40 mg/L, 부갑상샘 호르몬 6-12 mg/L, 아세트아미노펜 2-8 mg/L, 라파마이신 2-8 mg/L, 이카리인 2-8 mg/L, 트라메티닙 0.3-0.6 mg/L, EPO 2-4 μg/L, VEGF 2-4 μg/L이다.
바람직하게, 상기 유도제의 각 성분의 질량 농도비는 GLP-1 30 mg/L, 부갑상샘 호르몬 9 mg/L, 아세트아미노펜 5 mg/L, 라파마이신 5 mg/L, 이카리인 5 mg/L, 트라메티닙 0.4 mg/L, EPO 3 μg/L, VEGF 3 μg/L이다.
본 발명에 따른 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제는 아래 장점이 있다.
1. 유전자 트랜스펙션이 필요없기에 유전자 변화 및 암 위험이 없다.
2. 유도 단계가 적다. 현재 문헌에 보도된 방법은 주로 2 단계 또는 3 단계이지만, 본 발명의 유도제를 사용하면 1단계만 필요하다.
3. 유도 시간이 짧다. 현재 문헌에 따르면 일반적으로 유도에 10일 이상 소요되지만, 본 발명의 유도제를 사용하면 5일만 필요하다.
4. 본 발명의 유도제를 사용하여 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도시키는 유도 분화 효율이 높다.
5. 본 발명의 유도제는 각 성분이 모두 안전하고 독성이 없다.
6. 중간엽 줄기세포가 도세포로 유도 분화된 후. 이식 후 배척이 없고 논리적 문제가 없으며 안전성이 높고 임상 응용 전망이 좋다.
도 1은 디티존 염색 반응이고 본 발명의 유도군은 디티존 염색 후 붉은 색을 나타낸다.
실시예 1
본 실시예의 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제는 아래 질량 농도비의 성분으로 이루어진다. GLP-1 30 mg/L, 부갑상샘 호르몬 9 mg/L, 아세트아미노펜 5 mg/L, 라파마이신 5 mg/L, 이카리인 5 mg/L, 트라메티닙 0.4 mg/L, EPO 3 μg/L, VEGF 3 μg/L. 상기 성분을 질량 농도비에 따라 순차적으로 인간 중간엽 줄기세포 무혈청 배지(또는 DMEM + 10% FBS 또는 시중의 다른 유형의 중간엽 줄기세포 배지)에 넣고, 균일하게 혼합하며 여과하여 제균 처리하면 된다.
본 발명의 유도제의 각 성분은 모두 시중에서 구매 가능한 제품이다. 인간 중간엽 줄기세포 무혈청 배지는 브랜드 LONZA, 품목 번호 00190632; GLP-1(글루카곤유사펩티드1)는 브랜드 Sigma, 품목 번호 scp0153; 부갑상샘 호르몬은 브랜드 Sigma, 품목 번호 P7036; 아세트아미노펜, 상하이 Yiji실업유한회사, 품목 번호 Y903952; 라파마이신은 브랜드 TargetMol , 품목 번호 T1537; 이카리인은 상하이 weijing 바이오, 품목 번호 489-32-7; 트라메티닙은 브랜드 meilun 바이오, 품목 번호 MB5401; EPO는 브랜드 PeproTech , 품목 번호 CYT-201; VEGF는 브랜드 PeproTech, 품목 번호 96-100-20-2 이다.
실시예 2
본 실시예의 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제는 아래 질량 농도비의 성분으로 이루어진다. GLP-1 20 mg/L, 부갑상샘 호르몬 6 mg/L, 아세트아미노펜 2 mg/L, 라파마이신 2 mg/L, 이카리인 2 mg/L, 트라메티닙 0.3 mg/L, EPO 2 μg/L, VEGF 2 μg/L. 상기 성분을 질량 농도비에 따라 순차적으로 인간 중간엽 줄기세포 무혈청 배지(또는 DMEM + 10% FBS)에 넣고, 균일하게 혼합하며 여과하여 제균 처리하면 된다.
실시예 3
본 실시예의 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제는 아래 질량 농도비의 성분으로 이루어진다. GLP-1 40 mg/L, 부갑상샘 호르몬 12 mg/L, 아세트아미노펜 8 mg/L, 라파마이신 8 mg/L, 이카리인 8 mg/L, 트라메티닙 0.6 mg/L, EPO 4 μg/L, VEGF 4 μg/L. 상기 성분을 질량 농도비에 따라 순차적으로 인간 중간엽 줄기세포 무혈청 배지(또는 DMEM + 10% FBS)에 넣고, 균일하게 혼합하며 여과하여 제균 처리하면 된다.
실시예 4
인간 탯줄 유래 중간엽 줄기세포를 예로 들어 본 발명의 유도제 효과를 설명한다.
1. 인간 탯줄 유래 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화한다
3 계대 인간 탯줄 유래 중간엽 줄기세포를 0.125%~0.01% Trypsin-EDTA 용액으로 소화시키고 세포를 수집하며, 세포 현탁액을 제조하고, 세포 계수판으로 생존 세포 밀도를 세며, 밀도를 1×104/cm2로 조절하고, 폴리라이신으로 처리한 덮개 유리가 미리 놓여진 24 웰 플레이트에 접종하여 세포 커버슬립(coverslip)을 제조한다. 세포가 80% 융합될 때까지 기다리고 생장이 왕성할 때 유도 분화를 진행하며 그룹화 상황은 표 1과 같다.
구분 | 유도 조건 |
대조군(Blank control) | 인간 중간엽 줄기세포 무혈청 배지 |
유도군 1(통상적인 방법) | 통상적인 유도 분화 배지: 니코틴아미드 1.2g/L, 타우린 0.50 g/L, GLP-1 30.5 mg/L; 인간 중간엽 줄기세포 무혈청 배지. |
유도군 2(본 발명) | 실시예 1 중 본 발명의 유도 분화 배지 |
2. 유도 후 도세포의 감정
(1) 디티존 염색 반응: 상기 3개 그룹을 취하여 각각 5 일 동안 유도시킨 후 얻은 도세포(유도군 1은 10 일 동안 유도 분화해야 함)를 원래 배지를 제거하고 PBS로 2회 세척하며, 각각 2ml PBS 및 50ul 디티존 작업액에 넣고 37℃에서 10분 동안 배양한 후 염색액을 제거하고 PBS로 2회 세척하며 세포 착색 상황을 관찰하고 사진을 찍는다. 도면에 도시된 바와 같이, 2개의 유도군은 디티존 염색 후 붉은 색(도 1)의 양성 반응을 나타내고 대조군은 음성이다.
(2) 화학 발광 면역 분석법으로 인슐린 수준을 측정한다. 상기 3개 그룹을 취하여 각각 5일 동안 유도시킨 후(유도군 1은 10 일 동안 유도 분화해야 함), 세포 배양 상청액에서 인슐린 함량을 측정하고, 유도군 2의 세포 분비 인슐린 농도 518.7 mU/L는 유도군 1의 세포 분비 인슐린 농도 212.1mU/L보다 훨씬 높으며, 대조군에서 검출된 인슐린 농도는 0으로 본 발명의 유도제가 유도 효율을 현저히 높일 수 있음을 설명한다.
(3) ELISA 키트를 이용하여, 본 발명의 유도제로 유도하여 얻은 섬 모양 세포가 도세포 기능을 구비하는지의 여부를 측정한다. 이 측정 과정은 직접 Mercodia 사가 제공한 “C-peptide ELISA assays” 표준 과정에 따라 조작한다. 최종 결과는 C-펩티드가 검출되었고, 이는 본 발명의 유도제로 유도 분화하여 얻은 섬 모양 세포가 인슐린을 분비할 수 있음을 설명한다.
(4) 포도당 자극 실험: 100 개의 본 발명의 유도제로 5 일 동안 유도 분화한 도세포 클러스터(50 ~ 150 um)를 선택하여 1.5 ml 원심분리관에 넣고, PBS로 2회 세척하며, 1 ml 무당 DMEM에 넣고 3~6h 동안 사전 배양한 다음, 5.6 mmol/L 포도당, 16.7 mmol/L 포도당을 함유하는 DMEM 300ul에서 순차적으로 2h 배양하고 상청액을 수집하며, ELISA 법으로 상청액 중 상이한 농도의 포도당 자극에 의한 인슐린 분비량을 측정한다. 대조군 세포 상청액에서는 인슐린이 거의 검출되지 않았고, 유도된 도세포 클러스터는 5.6 mmol/L 포도당의 자극에 의해 소량의 인슐린을 분비하였고, 16.7 mmol/L 포도당으로 2h 배양 후, 인슐린 분비량이 현저히 높아졌는 바(P<0.001) 저당 조건에서의 약 2배이다. 이 결과로부터 유도 후 세포 클러스터가 포도당 자극에 민감하고 그 인슐린 분비량은 외부 환경에 의해 조절 제어가 가능하다는 것을 알 수 있다.
(5) 체내 이식 실험: 우선 당뇨병 래트 모델을 준비한다. 암컷, 수컷 상관없이 체중이 약 180 ~ 200 g인 성년 Wistar 래트를 선택한다. 70 mg/kg 사용량으로 각 래트의 복강에 스트렙토조신을 주사한다. 0.1 M 구연산 완충액(PH = 4.5)을 이용하여 스트렙토조신 분말을 액체로 제조하여 사용하고, 조제하여 바로 사용한다. 래트 혈당이 높아지고(≥16.7 mmol/L) 1주 동안 안정되면, 당뇨병 모델이 구축된 것을 표명한다. 무균 조건에서 당뇨병 래트 신낭포 또는 간문맥의 작은 가지에 300 개의 본 발명의 유도제로 유도하여 얻은 섬 모양 세포 클러스터(50 ~ 150 um)를 주입한다. 시술 후, 혈당 상황을 정기적으로 관찰 및 측정한다. 결과 당뇨병 래트는 세포 주입 3일 후 혈당이 평균 7.3 mmol/L 강하되었다. 이는 본 발명의 유도제로 유도 분화하여 얻은 도세포 클러스터가 현저한 혈당 강하 작용이 있다는 것을 표명한다.
Claims (3)
- 성분 GLP-1, 부갑상샘 호르몬, 아세트아미노펜, 라파마이신, 이카리인, 트라메티닙, EPO 및 VEGF 로 이루어진 것을 특징으로 하는 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제.
- 제1항에 있어서,
각 성분의 질량 농도비는 GLP-1 20-40 mg/L, 부갑상샘 호르몬 6-12 mg/L, 아세트아미노펜 2-8 mg/L, 라파마이신 2-8 mg/L, 이카리인 2-8 mg/L, 트라메티닙 0.3-0.6 mg/L, EPO 2-4 μg/L, VEGF 2-4 μg/L인 것을 특징으로 하는 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제. - 제2항에 있어서,
각 성분의 질량 농도비는 GLP-1 30 mg/L, 부갑상샘 호르몬 9 mg/L, 아세트아미노펜 5 mg/L, 라파마이신 5 mg/L, 이카리인 5 mg/L, 트라메티닙 0.4 mg/L, EPO 3 μg/L, VEGF 3 μg/L인 것을 특징으로 하는 중간엽 줄기세포를 도세포로 유도 분화하는 유도제.
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