KR20190021806A - Method of differentiating of stem cells using polarized light, and biomedical applications of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for differentiating a stem cell using polarized light, which can induce neural differentiation of the stem cell, and to a biomedical application thereof. The method for differentiating a stem cell of the present invention comprises a step of illuminating polarized light to the stem cell to differentiate the stem cell into somatic cells.

Description

편광을 이용한 줄기세포의 분화 방법, 및 이의 생의학적 응용{METHOD OF DIFFERENTIATING OF STEM CELLS USING POLARIZED LIGHT, AND BIOMEDICAL APPLICATIONS OF THE SAME}METHOD OF DIFFERENTIATION OF STEM CELLS USING POLARIZED LIGHT, AND BIOMEDICAL APPLICATIONS OF THE SAME [0002]

본원은, 편광을 이용한 줄기세포의 분화 방법, 및 상기 편광을 이용한 줄기세포의 분화 방법의 생의학적 응용에 관한 것이다.The present invention relates to a method for differentiating stem cells using polarized light and biomedical application of a method for differentiating stem cells using the polarized light.

알츠하이머병(Alzheimer's disease) 및 파킨슨병(Parkinson's disease)을 포함하는 퇴행성 신경계 질환들은 노인 인구가 증가함에 따라 점점 더 중요해지고 있다. 세포 또는 세포 공학을 이용하여 약리학적으로 중요한 분자를 선택적으로 생산하는 것은, 상기 퇴행성 신경계 질환들을 대처할 수 있는 유망한 도구가 될 수 있다.Degenerative nervous system disorders, including Alzheimer's disease and Parkinson's disease, are becoming increasingly important as the elderly population grows. Selective production of pharmacologically important molecules using cells or cell engineering can be a promising tool for dealing with these degenerative neurological diseases.

NURR1은 성인 중뇌에서 도파민성 뉴런의 유지를 위해 필수적인 단백질이며, 이것의 결핍은 파킨슨병을 유발한다. 뇌 세포에서 상기 NURR1 생산을 향상시키기 위해, 아고니스트 약물 치료(agonistic drug treatments) 및 유전자 전달(gene delivery)을 포함하는 다양한 접근법들이 연구 중에 있다. NURR1 is an essential protein for the maintenance of dopaminergic neurons in the midbrain of adults and its deficiency causes Parkinson's disease. In order to improve the production of NURR1 in brain cells, various approaches are under investigation, including agonistic drug treatments and gene delivery.

한편, 발광 다이오드(light emitting diode, LED)는 안전하고 저렴한 광원으로서, 상기 발광 다이오드의 생물학적 응용은 생물계의 특정 분자가 광자를 흡수하고 빛에 반응하여 신호 경로를 작동시킬 수 있는 원리에 기반한다. 화학물질 및 성장인자를 통한 약동생물학적 자극과 비교하여, 세포에 대한 광학적 자극은 다양한 장점을 갖는다. 다만, 상기 광학적 자극은 다른 세포를 방해하지 않고 개별 세포에서 빛을 집중시키는 단순성 및 선택성에 유의하여야 한다. 그러나, LED 광을 이용한 줄기세포의 생체 조절에 관한 연구는 제한적이다. 예를 들어, 적색 LED 광은 골원성 분화(osteogenic differentiation)에 영향을 주는 반면, 항균 또는 살균 도구로서 널리 사용되는 청색 LED는, 배아 줄기세포로부터의 뉴런성 분화를 유도한다. On the other hand, light emitting diodes (LEDs) are safe and inexpensive light sources, and the biological applications of the light emitting diodes are based on the principle that certain molecules in the biological system can absorb photons and react to light to activate the signal path. Compared with pharmacokinetic stimulation through chemicals and growth factors, optical stimulation of cells has a variety of advantages. However, it should be noted that the optical stimulus does not interfere with other cells and simplicity and selectivity to concentrate light in individual cells. However, there is limited research on the regulation of stem cell biomass using LED light. For example, red LED light affects osteogenic differentiation, while blue LED, widely used as an antibacterial or sterilizing tool, induces neuronal differentiation from embryonic stem cells.

편광된 빛은 단일 평면에서 진동이 발생하는 전자기파이다. 디아세틸렌(diacetylene)의 거울상 이성질체 선택적 중합 반응(enantioselective polymerization), 폴리(디아세틸렌) 유도체의 초분자 키랄성(chirality)의 제어, 아조벤젠 메타크릴레이트 중합체(azobenzene methacrylate polymer)의 키랄성 유도, 및 고분자의 나선성향(helicity)의 전환과 같은, 편광의 화학 반응에 대한 다양한 응용이 보고되었다. 반면, 세포 또는 줄기세포에 대한 종래의 연구는 단일 자극원으로서 편광 되지 않은 빛을 사용하였으며, 줄기세포 자극에 대한 편광된 빛의 영향은 아직 보고되지 않았다.Polarized light is an electromagnetic wave that vibrates in a single plane. Enantioselective polymerization of diacetylene, control of supramolecular chirality of poly (diacetylene) derivatives, induction of chirality of azobenzene methacrylate polymer, and spiral propensity of polymer Various applications have been reported for the chemical reaction of polarizations, such as the conversion of helicity. Conventional studies on cells or stem cells, on the other hand, have used unpolarized light as a single stimulus source and the effect of polarized light on stem cell stimulation has not been reported yet.

대한민국 공개특허 제2016-0000029호는, 적색 파장대의 빛을 이용한 중간엽 줄기 세포의 분화유도 방법에 대해 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제2003-0014662호는, Ｎｕｒｒ1 과발현에 의한 도파민성 신경세포의 분화방법에 대해 개시하고 있고, 미국 공개특허 제2010-0081185호는 광역동 세포 치료의 방법(System and method for photodynamic cell therapy)에 대해 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0000029 discloses a method for inducing differentiation of mesenchymal stem cells using light of a red wavelength band. Korean Patent Publication No. 2003-0014662 discloses a method for inducing differentiation of dopaminergic neurons by Nurr1 overexpression And US-A-2010-0081185 discloses a system and method for photodynamic cell therapy.

본원은, 편광을 이용한 줄기세포의 분화 방법, 및 이의 생의학적 응용을 제공하고자 한다.The present invention provides a method of differentiating stem cells using polarized light and biomedical application thereof.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 줄기세포에 편광을 조사(illumination)하여 상기 줄기세포를 체세포로 분화시키는 것을 포함하는, 줄기세포의 분화 방법을 제공한다.The first aspect of the present invention provides a method of differentiating stem cells, comprising irradiating stem cells with polarized light to differentiate the stem cells into somatic cells.

본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 줄기세포로부터 분화되는, 체세포를 제공한다.The second aspect of the invention provides somatic cells that are differentiated from stem cells by the method according to the first aspect of the present application.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 줄기세포로부터 분화되는 신경세포를 포함하는, 퇴행성 신경계 질환 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.The third aspect of the present invention provides a composition for preventing or treating neurodegenerative diseases, comprising neurons differentiated from stem cells by the method according to the first aspect of the present invention.

본원의 구현예들에 따르면, 줄기세포에 특정 파장의 편광된 빛을 이용함으로써, 줄기세포의 신경 분화를 유도할 수 있으며, 또한 상기 편광된 빛을 이용하여 상기 줄기세포로부터 분화된 신경세포에서 성인의 중뇌에서 도파민선 뉴런의 유지를 위한 필수 단백질인 NURR1(nuclear receptor related 1)뿐만 아니라 NSE(neuron specific enolase) 및 NMF(neurofilament)의 발현을 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, by using polarized light having a specific wavelength in a stem cell, stem cells can be induced to differentiate into neural differentiation from neural cells differentiated from the stem cells using the polarized light, Neuron specific enolase (NSE) and neurofilament (NFR) as well as NURR1 (nuclear receptor related 1), an essential protein for maintaining dopamine neurons in the midbrain.

도 1a 내지 도 1c는, 본원의 일 실시예에 있어서, RT-PCR에 의해 분석된 NURR1(a), NSE(b), 및 NFM(c)의 mRNA 발현을 나타낸 것으로서, 각각 빛이 없는 시스템(-L), L-편광된 빛(PL) 및 R-편광된 빛(PR)에 노출된 세포가 비교되었다 [* 및 **는 일원변량분석(one way ANOVA)에 의해, 각각 p <0.05 및 p <0.01를 나타냄].
도 2a는, 본원의 일 실시예에 있어서, NURR1에 해당하는 단백질에 대한 면역 형광 이미지(스케일 바=50 μm)이며, 도 2b는, 본원의 일 실시예에 있어서, 상기 이미지에서 단백질 발현의 반-정량적 분석을 나타낸다 [각각 빛이 없는 시스템(-L), L-편광된 빛(PL) 및 R-편광된 빛(PR)에 노출된 세포가 비교되었으며, * 및 **는 일원변량분석(one way ANOVA)에 의해, 각각 p <0.05 및 p <0.01를 나타냄].1A-1C show mRNA expression of NURR1 (a), NSE (b), and NFM (c) analyzed by RT-PCR in one embodiment of the present invention, -L), L-polarized light (PL) and R-polarized light (PR) were compared [* and ** by one way ANOVA) p <0.01].
Figure 2a is an immunofluorescent image (scale bar = 50 [mu] m) for a protein corresponding to NURR1 in one embodiment of the invention, and Figure 2b shows, in an embodiment of the invention, - quantitative analysis (cells exposed to the light-free system (-L), L-polarized light (PL) and R-polarized light (PR), respectively) were compared and * and ** were analyzed by one- one way ANOVA) showed p <0.05 and p <0.01, respectively.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is &quot; on &quot; another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when an element is referred to as &quot; including &quot; an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The terms &quot; about &quot;, &quot; substantially &quot;, etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. The word &quot; step (or step) &quot; or &quot; step &quot; used to the extent that it is used throughout the specification does not mean &quot; step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term &quot; combination (s) thereof &quot; included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원의 제 1 측면은, 줄기세포에 편광을 조사(illumination)하여 상기 줄기세포를 체세포로 분화시키는 것을 포함하는, 줄기세포의 분화 방법을 제공한다.The first aspect of the present invention provides a method of differentiating stem cells, comprising irradiating stem cells with polarized light to differentiate the stem cells into somatic cells.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 체세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 체세포는 신경세포, 골세포, 연골세포, 지방세포, 간세포, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 체세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, the expression of genes or proteins contained in the somatic cells differentiated from the stem cells may be amplified. For example, the somatic cells may include somatic cells selected from the group consisting of nerve cells, osteocytes, cartilage cells, adipocytes, hepatocytes, and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포, 골세포, 연골세포, 지방세포, 간세포, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 상기 체세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, the cells selected from the group consisting of neurons differentiated from the stem cells, osteocytes, cartilage cells, adipocytes, hepatocytes, and combinations thereof The expression of the gene or protein contained in the somatic cell may be amplified.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 유전자 또는 단백질은 뉴런성 바이오마커(neuronal biomarker)를 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는, NURR1(nuclear receptor related 1), NSE(neuron specific enolase), NMF(neurofilament), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the expression of the gene or protein contained in the neuron differentiated from the stem cell may be amplified by irradiating the stem cell with the polarized light. For example, the gene or protein may include a neuronal biomarker, and specifically includes NURR1 (nuclear receptor related 1), NSE (neuron specific enolase), NMF (neurofilament) But are not limited to, combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포에 포함된 NURR1(nuclear receptor related 1)의 발현이 증가되는 것일 수 있으며, 이에 따라 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포는 상기 NURR1의 결핍으로 인해 발생할 수 있는 퇴행성 신경계 질환, 예를 들어, 파킨슨병을 예방 또는 치료하기 위해 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, the expression of NURR1 (nuclear receptor related 1) contained in neurons differentiated from the stem cells may be increased, Neuronal cells differentiated from stem cells may be used to prevent or treat degenerative neurological diseases, such as Parkinson's disease, which may occur due to the deficiency of NURR1, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 골세포에 포함된 알칼리포스파타아제(alkaline phosphatase), BMP 2(bone morphogenetic protein 2), 오스테오칼신(osteocalcin), 타입 I 콜라겐(type I collagen), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, alkaline phosphatase, bone morphogenetic protein 2 (BMP2), and bone morphogenetic protein (BMP) contained in the bone cells differentiated from the stem cells, But are not limited to, the expression of genes or proteins selected from the group consisting of osteocalcin, type I collagen, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 연골세포에 포함된 타입 II A1 콜라겐(type II A1 collagen), 아그레칸(aggrecan), 전사 인자 SOX 9(transcription factor SOX 9), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, the type II A1 collagen (type II A1 collagen) contained in the cartilage cells differentiated from the stem cells (aggrecan, But not limited to, the expression of a gene or protein selected from the group consisting of transcription factor SOX 9, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 지방세포에 포함된 PPAR-γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma), 사이토플라즈믹 글리신(cytoplasmic gly), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, the peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR-gamma), cytoplasmic gly, and combinations thereof. The expression of the gene or protein may be amplified, but not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 간세포에 포함된 알부민(albumin), 사이토케라틴-18(cytokeratin-18), HNF4A(hepatocyte nuclear factor 4 alpha), 글루코오스-6-포스파타아제(glucose 6-phosphatase), CYP7A1(cytochrome P450 family 7 subfamily A member 1), HNF-3 베타(hepatocyte nuclear factor 3 beta), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, albumin, cytokeratin-18, HNF4A (including hepatocyte nuclear) contained in the hepatocytes differentiated from the stem cells, factor 4 alpha, glucose 6-phosphatase, CYP7A1 (cytochrome P450 family 7 subfamily A member 1), HNF-3 beta (hepatocyte nuclear factor 3 beta) The expression of the gene or protein selected from the group may be amplified, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포에 포함된 ATP 및/또는 칼슘 함량이 증가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포에 포함된 ATP 및 칼슘 함량이 증가할 수 있으며, 상기 증가된 ATP에 의하여 신경 분화를 촉진시키는 Wnt/b 카테닌 시그널링이 활성화될 수 있고, cAMP 및 칼슘 이온과 같은 2 차 전달자의 수준이 조절될 수 있어, 결과적으로는 상기 줄기세포의 신경세포성 유도 및/또는 신경돌기 증식이 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the amount of ATP and / or calcium contained in the stem cells may be increased by irradiating the stem cells with the polarized light, but the present invention is not limited thereto. For example, by irradiating the stem cells with the polarized light, the content of ATP and calcium contained in the stem cells can be increased, and Wnt / b catenin signaling, which promotes neural differentiation by the increased ATP, And the levels of secondary messengers such as cAMP and calcium ions can be regulated so that neural cell induction and / or neurite proliferation of the stem cells is regulated, but not always limited thereto have.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광은 광원을 이용하여 약 1 시간 내지 약 48 시간 동안 조사되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 편광은 상기 줄기세포로부터 약 1 cm 내지 약 10 cm의 간격을 두고 광원, 예를 들어, LED, 태양광, 자외선 램프, 레이저, 또는 할로젠 램프 등을 이용하여 상기 줄기세포에 약 1 시간 내지 약 48 시간, 약 1 시간 내지 약 36 시간, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 약 1 시간 내지 약 12 시간, 약 1 시간 내지 약 6 시간, 약 6 시간 내지 약 48 시간, 약 6 시간 내지 약 36 시간, 약 6 시간 내지 약 24 시간, 약 6 시간 내지 약 12 시간, 약 12 시간 내지 약 48 시간, 약 12 시간 내지 약 36 시간, 약 12 시간 내지 약 24 시간, 약 24 시간 내지 약 48 시간, 약 24 시간 내지 약 36 시간, 또는 약 36 시간 내지 약 48 시간 동안 조사되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polarized light may be irradiated for about 1 hour to about 48 hours using a light source, but may not be limited thereto. For example, the polarized light may be irradiated to the stem cell using a light source such as LED, sunlight, ultraviolet lamp, laser, or halogen lamp at a distance of about 1 cm to about 10 cm from the stem cell From about 1 hour to about 12 hours, from about 1 hour to about 6 hours, from about 6 hours to about 48 hours, from about 1 hour to about 48 hours, from about 1 hour to about 36 hours, from about 1 hour to about 24 hours, Hour to about 36 hours, about 6 hours to about 24 hours, about 6 hours to about 12 hours, about 12 hours to about 48 hours, about 12 hours to about 36 hours, about 12 hours to about 24 hours, About 48 hours, about 24 hours to about 36 hours, or about 36 hours to about 48 hours.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광의 세기는 약 0.01 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 편광의 세기는 약 0.01 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2, 약 0.01 mW/mm2 내지 약 0.5 mW/mm2, 약 0.01 mW/mm2 내지 약 0.1 mW/mm2, 약 0.1 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2, 약 0.1 mW/mm2 내지 약 0.5 mW/mm2, 또는 약 0.5 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the intensity of the polarization is about 0.01 mW / mm &lt; 2 &gt; But to be about 1 mW / mm 2 range, may not be limited thereto. For example, the intensity of the polarization may be about 0.01 mW / mm &lt; 2 &gt; To about 1 mW / mm 2 , about 0.01 mW / mm 2 To about 0.5 mW / mm 2 , about 0.01 mW / mm 2 To about 0.1 mW / mm 2 , about 0.1 mW / mm 2 To about 1 mW / mm 2 , about 0.1 mW / mm 2 To about 0.5 mW / mm 2 , or about 0.5 mW / mm 2 But to be about 1 mW / mm 2 range, may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광의 파장은 약 200 nm 내지 약 800 nm 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 편광의 파장은 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 또는 약 600 nm 내지 약 800 nm 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the wavelength of the polarization may range from about 200 nm to about 800 nm. For example, the wavelength of the polarized light may be from about 200 nm to about 800 nm, from about 200 nm to about 600 nm, from about 200 nm to about 400 nm, from about 400 nm to about 800 nm, from about 400 nm to about 600 nm, But may be, but not limited to, from about 600 nm to about 800 nm.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광은 L-편광 청색 LED, L-편광 녹색 LED, L-편광 적색 LED, R-편광 청색 LED, R-편광 녹색 LED, R-편광 적색 LED, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the polarized light is selected from the group consisting of L-polarized blue LED, L-polarized green LED, L-polarized red LED, R-polarized blue LED, R-polarized green LED, But are not limited to, those selected from the group consisting of combinations.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포는 편도줄기세포, 지방줄기세포, 골수줄기세포, 배아줄기세포, 신경줄기세포, 암줄기세포, 활액줄기세포(synovial stem cell), 유도줄기세포(IPS), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the stem cells are selected from the group consisting of tonsil stem cells, adipose stem cells, bone marrow stem cells, embryonic stem cells, neural stem cells, cancer stem cells, synovial stem cells, But are not limited to, those selected from the group consisting of, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 신경세포는 슈반세포(Schwann), 성상세포(astrocytes), 희소돌기아교세포(oligodendrocytes), 뉴런(neuron), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the neuron is selected from the group consisting of Schwann cells, astrocytes, oligodendrocytes, neurons, and combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 줄기세포로부터 분화되는, 체세포를 제공한다. 본원의 제 2 측면에 따른 체세포에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.The second aspect of the invention provides somatic cells that are differentiated from stem cells by the method according to the first aspect of the present application. The detailed description of the somatic cells according to the second aspect of the present invention is omitted for the description of the first aspect of the present application. However, the description of the first aspect of the present application is omitted in the second aspect of the present application Lt; / RTI &gt;

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 체세포는 상기 줄기세포에 편광을 조사(illumination)하여 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포이고, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the somatic cells are neurons differentiated from the stem cells by irradiating the stem cells with polarized light. By irradiating the stem cells with the polarized light, the stem cells are differentiated from the stem cells The expression of the gene or protein contained in the neuron may be amplified.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포에 포함된 유전자 또는 단백질은 뉴런성 바이오마커(neuronal biomarker)를 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는, NURR1(nuclear receptor related 1), NSE(neuron specific enolase), NMF(neurofilament), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the expression of the gene or protein contained in the neuron differentiated from the stem cell may be amplified by irradiating the stem cell with the polarized light. For example, the gene or protein contained in the neural cell differentiated from the stem cell may include a neuronal biomarker. Specifically, the gene or protein may be NURR1 (nuclear receptor related 1), NSE specific enolase, NMF (neurofilament), and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포에 포함된 NURR1(nuclear receptor related 1)의 발현이 증가되는 것일 수 있으며, 이에 따라 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포는 상기 NURR1의 결핍으로 인해 발생할 수 있는 퇴행성 신경계 질환, 예를 들어 파킨슨병을 예방 또는 치료하기 위해 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, the expression of NURR1 (nuclear receptor related 1) contained in neurons differentiated from the stem cells may be increased, Such neuronal cells differentiated from stem cells may be used to prevent or treat degenerative neurological diseases, such as Parkinson's disease, which may occur due to the deficiency of NURR1, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포에 포함된 ATP 및/또는 칼슘 함량이 증가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포에 포함된 ATP 및 칼슘 함량이 증가할 수 있으며, 상기 증가된 ATP에 의하여 신경 분화를 촉진시키는 Wnt/b 카테닌 시그널링이 활성화될 수 있고, cAMP 및 칼슘 이온과 같은 2 차 전달자의 수준이 조절될 수 있어, 결과적으로는 상기 줄기세포의 신경세포성 유도 및/또는 신경돌기 증식이 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the amount of ATP and / or calcium contained in the stem cells may be increased by irradiating the stem cells with the polarized light, but the present invention is not limited thereto. For example, by irradiating the stem cells with the polarized light, the content of ATP and calcium contained in the stem cells can be increased, and Wnt / b catenin signaling, which promotes neural differentiation by the increased ATP, And the levels of secondary messengers such as cAMP and calcium ions can be regulated so that neural cell induction and / or neurite proliferation of the stem cells is regulated, but not always limited thereto have.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광은 광원을 이용하여 약 1 시간 내지 약 48 시간 동안 조사되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 편광은 상기 줄기세포로부터 약 1 cm 내지 약 10 cm의 간격을 두고 광원, 예를 들어, LED, 태양광, 자외선 램프, 레이저, 또는 할로젠 램프 등을 이용하여 상기 줄기세포에 약 1 시간 내지 약 48 시간, 약 1 시간 내지 약 36 시간, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 약 1 시간 내지 약 12 시간, 약 1 시간 내지 약 6 시간, 약 6 시간 내지 약 48 시간, 약 6 시간 내지 약 36 시간, 약 6 시간 내지 약 24 시간, 약 6 시간 내지 약 12 시간, 약 12 시간 내지 약 48 시간, 약 12 시간 내지 약 36 시간, 약 12 시간 내지 약 24 시간, 약 24 시간 내지 약 48 시간, 약 24 시간 내지 약 36 시간, 또는 약 36 시간 내지 약 48 시간 동안 조사되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polarized light may be irradiated for about 1 hour to about 48 hours using a light source, but may not be limited thereto. For example, the polarized light may be irradiated to the stem cell using a light source such as LED, sunlight, ultraviolet lamp, laser, or halogen lamp at a distance of about 1 cm to about 10 cm from the stem cell From about 1 hour to about 12 hours, from about 1 hour to about 6 hours, from about 6 hours to about 48 hours, from about 1 hour to about 48 hours, from about 1 hour to about 36 hours, from about 1 hour to about 24 hours, Hour to about 36 hours, about 6 hours to about 24 hours, about 6 hours to about 12 hours, about 12 hours to about 48 hours, about 12 hours to about 36 hours, about 12 hours to about 24 hours, About 48 hours, about 24 hours to about 36 hours, or about 36 hours to about 48 hours.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광의 세기는 약 0.01 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 편광의 세기는 약 0.01 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2, 약 0.01 mW/mm2 내지 약 0.5 mW/mm2, 약 0.01 mW/mm2 내지 약 0.1 mW/mm2, 약 0.1 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2, 약 0.1 mW/mm2 내지 약 0.5 mW/mm2, 또는 약 0.5 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the intensity of the polarization is about 0.01 mW / mm &lt; 2 &gt; But to be about 1 mW / mm 2 range, may not be limited thereto. For example, the intensity of the polarization may be about 0.01 mW / mm &lt; 2 &gt; To about 1 mW / mm 2 , about 0.01 mW / mm 2 About 0.5 mW / mm 2 , about 0.01 mW / mm 2 to about 0.1 mW / mm 2 , about 0.1 mW / mm 2 To about 1 mW / mm 2 , about 0.1 mW / mm 2 To about 0.5 mW / mm 2 , or about 0.5 mW / mm 2 But to be about 1 mW / mm 2 range, may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광의 파장은 약 200 nm 내지 약 800 nm 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 편광의 파장은 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 또는 약 600 nm 내지 약 800 nm 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the wavelength of the polarization may range from about 200 nm to about 800 nm. For example, the wavelength of the polarized light may be from about 200 nm to about 800 nm, from about 200 nm to about 600 nm, from about 200 nm to about 400 nm, from about 400 nm to about 800 nm, from about 400 nm to about 600 nm, But may be, but not limited to, from about 600 nm to about 800 nm.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광은 L-편광 청색 LED, L-편광 녹색 LED, L-편광 적색 LED, R-편광 청색 LED, R-편광 녹색 LED, R-편광 적색 LED, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the polarized light is selected from the group consisting of L-polarized blue LED, L-polarized green LED, L-polarized red LED, R-polarized blue LED, R-polarized green LED, But are not limited to, those selected from the group consisting of combinations.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포는 편도줄기세포, 지방줄기세포, 골수줄기세포, 배아줄기세포, 신경줄기세포, 암줄기세포, 활액줄기세포(synovial stem cell), 유도줄기세포(IPS), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the stem cells are selected from the group consisting of tonsil stem cells, adipose stem cells, bone marrow stem cells, embryonic stem cells, neural stem cells, cancer stem cells, synovial stem cells, But are not limited to, those selected from the group consisting of, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 신경세포는 슈반세포(Schwann), 성상세포(astrocytes), 희소돌기아교세포(oligodendrocytes), 뉴런(neuron), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the neuron is selected from the group consisting of Schwann cells, astrocytes, oligodendrocytes, neurons, and combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 줄기세포로부터 분화되는 신경세포를 포함하는, 퇴행성 신경계 질환 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다. 본원의 제 3 측면에 따른 퇴행성 신경계 질환 예방 또는 치료용 조성물에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 3 측면에 동일하게 적용될 수 있다.The third aspect of the present invention provides a composition for preventing or treating neurodegenerative diseases, comprising neurons differentiated from stem cells by the method according to the first aspect of the present invention. Although the detailed description of the composition for preventing or treating a degenerative neurological disease according to the third aspect of the present application is omitted from the description of the first aspect of the present application, the description of the first aspect of the present application The same can be applied to the third aspect of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포의 분화 방법은, 상기 줄기세포에 편광을 조사하여 상기 줄기세포를 신경세포로 분화시키는 것을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method of differentiating stem cells may include the step of differentiating the stem cells into neurons by irradiating the stem cells with polarized light.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포에 포함된 유전자 또는 단백질은 뉴런성 바이오마커(neuronal biomarker)를 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는, NURR1(nuclear receptor related 1), NSE(neuron specific enolase), NMF(neurofilament), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the expression of the gene or protein contained in the neuron differentiated from the stem cell may be amplified by irradiating the stem cell with the polarized light. For example, a gene or a protein contained in a neuron differentiated from the stem cell may include a neuronal biomarker. Specifically, NURR1 (nuclear receptor related 1), neuron specific (NSE) enolase, NMF (neurofilament), and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포에 포함된 ATP 및/또는 칼슘 함량이 증가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포에 포함된 ATP 및 칼슘 함량이 증가할 수 있으며, 상기 증가된 ATP에 의하여 신경 분화를 촉진시키는 Wnt/b 카테닌 시그널링이 활성화될 수 있고, cAMP 및 칼슘 이온과 같은 2 차 전달자의 수준이 조절될 수 있어, 결과적으로는 상기 줄기세포의 신경세포성 유도 및/또는 신경돌기 증식이 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the amount of ATP and / or calcium contained in the stem cells may be increased by irradiating the stem cells with the polarized light, but the present invention is not limited thereto. For example, by irradiating the stem cells with the polarized light, the content of ATP and calcium contained in the stem cells can be increased, and Wnt / b catenin signaling, which promotes neural differentiation by the increased ATP, And the levels of secondary messengers such as cAMP and calcium ions can be regulated so that neural cell induction and / or neurite proliferation of the stem cells is regulated, but not always limited thereto have.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광은 광원을 이용하여 약 1 시간 내지 약 48 시간 동안 조사되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 편광은 상기 줄기세포로부터 약 1 cm 내지 약 10 cm의 간격을 두고 광원, 예를 들어, LED, 태양광, 자외선 램프, 레이저, 또는 할로젠 램프 등을 이용하여 상기 줄기세포에 약 1 시간 내지 약 48 시간, 약 1 시간 내지 약 36 시간, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 약 1 시간 내지 약 12 시간, 약 1 시간 내지 약 6 시간, 약 6 시간 내지 약 48 시간, 약 6 시간 내지 약 36 시간, 약 6 시간 내지 약 24 시간, 약 6 시간 내지 약 12 시간, 약 12 시간 내지 약 48 시간, 약 12 시간 내지 약 36 시간, 약 12 시간 내지 약 24 시간, 약 24 시간 내지 약 48 시간, 약 24 시간 내지 약 36 시간, 또는 약 36 시간 내지 약 48 시간 동안 조사되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polarized light may be irradiated for about 1 hour to about 48 hours using a light source, but may not be limited thereto. For example, the polarized light may be irradiated to the stem cell using a light source such as LED, sunlight, ultraviolet lamp, laser, or halogen lamp at a distance of about 1 cm to about 10 cm from the stem cell From about 1 hour to about 12 hours, from about 1 hour to about 6 hours, from about 6 hours to about 48 hours, from about 1 hour to about 48 hours, from about 1 hour to about 36 hours, from about 1 hour to about 24 hours, Hour to about 36 hours, about 6 hours to about 24 hours, about 6 hours to about 12 hours, about 12 hours to about 48 hours, about 12 hours to about 36 hours, about 12 hours to about 24 hours, About 48 hours, about 24 hours to about 36 hours, or about 36 hours to about 48 hours.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광의 세기는 약 0.01 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 편광의 세기는 약 0.01 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2, 약 0.01 mW/mm2 내지 약 0.5 mW/mm2, 약 0.01 mW/mm2 내지 약 0.1 mW/mm2, 약 0.1 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2, 약 0.1 mW/mm2 내지 약 0.5 mW/mm2, 또는 약 0.5 mW/mm2 내지 약 1 mW/mm2 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the intensity of the polarization is about 0.01 mW / mm &lt; 2 &gt; But to be about 1 mW / mm 2 range, may not be limited thereto. For example, the intensity of the polarization may be about 0.01 mW / mm &lt; 2 &gt; To about 1 mW / mm 2 , about 0.01 mW / mm 2 About 0.5 mW / mm 2 , about 0.01 mW / mm 2 to about 0.1 mW / mm 2 , about 0.1 mW / mm 2 To about 1 mW / mm 2 , about 0.1 mW / mm 2 To about 0.5 mW / mm 2 , or about 0.5 mW / mm 2 But to be about 1 mW / mm 2 range, may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광의 파장은 약 200 nm 내지 약 800 nm 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 편광의 파장은 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 또는 약 600 nm 내지 약 800 nm 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the wavelength of the polarization may range from about 200 nm to about 800 nm. For example, the wavelength of the polarized light may be from about 200 nm to about 800 nm, from about 200 nm to about 600 nm, from about 200 nm to about 400 nm, from about 400 nm to about 800 nm, from about 400 nm to about 600 nm, But may be, but not limited to, from about 600 nm to about 800 nm.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 편광은 L-편광 청색 LED, L-편광 녹색 LED, L-편광 적색 LED, R-편광 청색 LED, R-편광 녹색 LED, R-편광 적색 LED, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the polarized light is selected from the group consisting of L-polarized blue LED, L-polarized green LED, L-polarized red LED, R-polarized blue LED, R-polarized green LED, But are not limited to, those selected from the group consisting of combinations.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포는 편도줄기세포, 지방줄기세포, 골수줄기세포, 배아줄기세포, 신경줄기세포, 암줄기세포, 활액줄기세포(synovial stem cell), 유도줄기세포(IPS), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the stem cells are selected from the group consisting of tonsil stem cells, adipose stem cells, bone marrow stem cells, embryonic stem cells, neural stem cells, cancer stem cells, synovial stem cells, But are not limited to, those selected from the group consisting of, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 신경세포는 슈반세포(Schwann), 성상세포(astrocytes), 희소돌기아교세포(oligodendrocytes), 뉴런(neuron), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the neuron is selected from the group consisting of Schwann cells, astrocytes, oligodendrocytes, neurons, and combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포에 포함된 NURR1(nuclear receptor related 1)의 발현이 증가되는 것일 수 있으며, 이에 따라 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포는 상기 NURR1의 결핍으로 인해 발생할 수 있는 퇴행성 신경계 질환을 예방 또는 치료하기 위해 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, by irradiating the stem cells with the polarized light, the expression of NURR1 (nuclear receptor related 1) contained in neurons differentiated from the stem cells may be increased, The neuronal cells differentiated from the stem cells may be used to prevent or treat neurodegenerative diseases that may occur due to the deficiency of NURR1, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 퇴행성 신경계 질환은, 파킨슨병, 알츠하이머병, 피크씨병, 미만성 루이소체병, 스틸-리차드슨 증후군, 샤이-드래거 증후군, 신경퇴행과 관련한 만성 간질 질환, 극위축성 측삭 경화증, 다발성 경화증, 퇴행성 실조증, 피질 기저 퇴행증, ALS-파킨슨-치매 복합증, 아급성 경화성 전뇌염, 헌팅톤병, 다발성 전신 위축증, 원발성 진행성 실어증, 선조체 흑질 퇴행증, 마카도-조세프병/3형 척수 소뇌성 실조증 및 올리브교 소뇌 퇴행증, 연수 및 가성 연수 마비, 케네디병, 원발성 측삭 경화증, 가족성 경련성 마비, 베르드니그-호프만병, 쿠겔베르그-벨란더병, 테이-샤병, 샌드호프병, 가족성 경련성 질환, 본파르트-쿠겔베르그-벨란더 질환, 경련성 대부전마비, 진행성 다초점 백질뇌병증, 라일러-데이 증후군, 크로이츠펠트 야콥병, 게르스트만-슈트라우슬르-샤인커병, 쿠루병, 가족성 치명성 불면증, 연령과 관련한 치매, 혈관성 치매, 빈스방거병, 내분비 또는 대사성 기원의 치매, 두부 손상 및 미만성 뇌 손상 치매, 권투선수 치매 및 전두엽 치매, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the degenerative neurological disease is selected from the group consisting of Parkinson's disease, Alzheimer's disease, Peak's disease, diffuse leucoderma, Still-Richardson's syndrome, Schie-Drager's syndrome, chronic epilepsy associated with neurodegeneration, Alzheimer's disease, Alzheimer's disease, Huntington's disease, multiple system atrophy, primary progressive aphasia, hereditary hemorrhagic degeneration, Macado-Josef's disease / 3 Type I spastic cerebral ataxia and olive cerebellar degeneration, soft and soft spastic paralysis, Kennedy's disease, primary sideview sclerosis, familial spastic paralysis, Werdigen-Hoffmann disease, Kugelberg- , Familial spastic disease, Bordeaux-Kugelberg-Belander disease, spastic paraplegia, progressive multifocal leukoencephalopathy, Rayler-Day syndrome, Creutzfeldt-Jakob disease , Gerstmann-Strauss-Shine Carr, Disease with familial insomnia, age-related dementia, vascular dementia, vinblast dermatitis, dementia of endocrine or metabolic origin, head injury and diffuse brain damage dementia, boxer Dementia, and frontal dementia, and combinations thereof.

이하, 본원의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것 일뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are given to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예] [Example]

줄기세포의 배양Culture of stem cells

편도-유래 중간엽 줄기세포(tonsil-derived mesenchymal stem cells, TMSCs)는 이화여자대학교 의과 대학의 윤리 지침에 따라 11 세 여성 기증자의 구개 편도선으로부터 편도절제술(tonsillectomy) 후 채취되었으며 편도 조직으로부터 단리되어 이화여자대학교 목동 병원으로부터 기증받았다. 상기 TMSCs는 또한 종래 배양 시스템의 경우와 같이 LED 노출 없이(-L) 동일한 조건 하에 배양되었다. 배양 조건은 다음과 같다. 상기 TMSCs는 5% CO2 조건 하에 10%(v/v) 소태아혈청(FBS, Hyclone, USA), 1.0%(v/v) 페니실린/스트렙토마이신 용액(Hyclone, USA), 및 1.0% (v/v) 항생제-항진균제 용액(Gibco, USA)이 보충된 DMEM(high glucose Dulbecco's modified eagle media, Hyclone, USA)에서 폴리스티렌 플레이트 상에서 배양되었다. 상기 TMSCs는 6 패시지까지 키워졌고 6-웰 플레이트에 시딩되었다(3.0 x 105 cells/well). 상기 배지는 1.0%(v/v) 페니실린/스트렙토마이신 용액, 1.0%(v/v) 항생제-항진균제 용액, 및 신경 성장인자(NGF, 20 ng/ ml), 뇌 유도 성장인자(BDNF, 20 ng/ml), 염기성 섬유모세포 성장인자(bFGF, 20 ng/ml), 및 표피 성장 인자(EGF, 20 ng/ml)와 같은 성장인자가 보충된 무혈청 DMEM F/12(Hyclone, USA)를 포함한 신경세포성 유도 배지로 대체되었다. 상기 TMSCs는 LED 유형, 즉, 청색, 녹색 및 적색 LED 광에 따라 세 그룹에서 배양되었으며, 각각의 그룹은 신경세포성 유도 배지를 사용하여 빛에 노출시키지 않거나(-L), L-편광된 빛(PL)에 노출되거나, R-편광된 빛(PR)에 24 시간 동안 노출되어 배양되었다.The tonsil-derived mesenchymal stem cells (TMSCs) were collected following tonsillectomy from an 11-year-old female donor's tonsillectomy according to the ethical guidelines of Ewha Womans University Medical School. I was donated by the Women's University Mokdong Hospital. The TMSCs were also incubated under the same conditions (-L) without LED exposure as in the case of conventional culture systems. The culture conditions are as follows. The TMSCs 10% under 5% CO 2 conditions, (v / v) fetal bovine serum (FBS, Hyclone, USA), 1.0% (v / v) penicillin / streptomycin solution (Hyclone, USA), and 1.0% (v / v) Antibiotic-antifungal drug solution (Gibco, USA) was cultured on polystyrene plates in supplemented DMEM (high glucose Dulbecco's modified eagle media, Hyclone, USA). The TMSCs was was brought up to six passages are seeded on 6-well plates (3.0 x 10 5 cells / well ). The culture medium consisted of 1.0% (v / v) penicillin / streptomycin solution, 1.0% (v / v) antibiotic-antifungal agent solution and nerve growth factor (NGF, 20 ng / ml) serum free DMEM F / 12 (Hyclone, USA) supplemented with growth factors such as basal fibroblast growth factor (bFGF, 20 ng / ml) and epidermal growth factor (EGF, 20 ng / ml) And replaced with neuronal induction medium. The TMSCs were cultured in three groups according to the LED type, i.e., blue, green and red LED light, and each group was either exposed to light using neuronal induction medium (-L), L-polarized light (PL) or exposed to R-polarized light (PR) for 24 hours.

모든 세포들은 살아있는(녹색) 및 죽은(적색) 이미지에서 녹색으로 나타낸 바와 같이 편광된 빛에 노출된 후에도 생존할 수 있었으며, 상기 세포들은 L-편광된 LED 광 및 R-편광된 LED 광의 존재와 관계없이, 유사한 섬유 형태를 나타냈다. 이는, 본 실시예 또는 본원에서 사용된, 줄기세포에 24 시간 노출된 L-편광된 LED 광 또는 R-편광된 LED 광이 상기 줄기세포에 영향을 미치지 않았음을 시사한다.All cells were able to survive exposure to polarized light as shown in green in the live (green) and dead (red) images, and these cells were able to survive in the presence of L-polarized LED light and R-polarized LED light , Showing similar fiber morphology. This suggests that L-polarized LED light or R-polarized LED light, which is used in this embodiment or here, exposed to stem cells for 24 hours did not affect the stem cells.

LED 광시스템LED light system

세포 배양을 위한 LED 광시스템은 상기 세포 배양 플레이트 위에 L-편광자 또는 R-편광자가 있는 청색, 녹색 또는 적색 LED로 구성된다. 상기 청색(460 nm), 녹색(540 nm) 및 적색(630 nm) LED 파장을 가진 LED 시스템은 Lux Top(한국)으로부터 구입되었다. LED의 출력 밀도는 0.14 mW/mm2이었으며, LED와 세포 배양 플레이트 사이의 거리는 7 cm로 고정되었다. 상기 L-편광자 또는 R-편광자는 상기 LED와 세포 배양 플레이트 사이에 배치되었다. 24 시간 동안 줄기세포에 노출된 후, mRNA 및 단백질 수준에서의 바이오마커가 분석되었다.The LED light system for cell culture consists of a blue, green or red LED with an L-polarizer or R-polarizer on the cell culture plate. LED systems with blue (460 nm), green (540 nm) and red (630 nm) LED wavelengths were purchased from Lux Top (Korea). The output density of the LED was 0.14 mW / mm 2 , and the distance between the LED and the cell culture plate was fixed at 7 cm. The L-polarizer or R-polarizer was placed between the LED and the cell culture plate. After exposure to stem cells for 24 hours, biomarkers at the mRNA and protein levels were analyzed.

NURR1, 뉴런 특이적 에놀라아제(neuron specific enolase, NSE) 및 신경필라멘트 M(neurofilament M, NFM)을 포함하는 신경세포성 바이오마커의 발현이 상기 편광되지 않은 시스템, PL 시스템, 및 PR 시스템에서 비교되었다(도 1a 내지 도 1c). NURR1 mRNA 발현은 LED 광에 노출되지 않은 세포에 비해, L-편광된 청색 LED 광 및 R-편광된 청색 LED 광에 노출된 TMSCs에 대하여 각각 14 배 및 4 배 증진을 나타냈다. 특히, 상기 PL 시스템에서의 NURR1 mRNA 발현은 상기 PR 시스템보다 현저히(약 3.5 배) 더 크며, TMSCs가 상기 L-편광된 청색 LED 광을 상기 R-편광된 청색 LED 광과 구별한다는 것을 시사한다. 노출되지 않은 세포보다 약 2 배의 NURR1 mRNA 발현의 향상이 L-편광된 녹색 LED 광 및 R-편광된 녹색 LED 광에 노출된 세포에서 관찰되었다. 상기 -L 시스템과 비교하여, NSE mRNA의 발현은 PL 및 PR 시스템 모두에서 20 배 내지 25 배 향상되었다. NSE mRNA의 발현에 대해 PL 및 PR 시스템 사이에는 유의한 차이가 없었다. NSE mRNA 발현의 향상은 상기 편광된 청색 LED 광에서만 유의하였으며, 상기 편광된 녹색 또는 적색 LED 광에 대해서는 유의하지 않았다. NFM mRNA의 발현은 상기 -L 시스템과 비교하여, 상기 청색 PL 및 PR 시스템에 대해 2 배 내지 3 배 향상되었다. 또한, NFM mRNAM 발현에서의 향상은 상기 편광된 청색 LED 광에 대해서는 유의했지만, 상기 편광된 녹색 및 적색 LED 광에 대해서는 유의하지 않았다.Expression of neuronal cell biomarkers including NURR1, neuron specific enolase (NSE) and neurofilament M (NFM) is compared in the above unpolarized system, PL system, and PR system (Figs. 1A to 1C). NURR1 mRNA expression showed 14- and 4-fold enhancement for TMSCs exposed to L-polarized blue LED light and R-polarized blue LED light, respectively, compared to cells not exposed to LED light. In particular, NURRl mRNA expression in the PL system is significantly (about 3.5 times) greater than the PR system, suggesting that TMSCs differentiate the L-polarized blue LED light from the R-polarized blue LED light. Approximately two-fold enhancement of NURR1 mRNA expression over unexposed cells was observed in cells exposed to L-polarized green LED light and R-polarized green LED light. Compared to the-L system, expression of NSE mRNA was improved by 20- to 25-fold in both PL and PR systems. There was no significant difference in the expression of NSE mRNA between the PL and PR systems. Enhancement of NSE mRNA expression was noted only in the polarized blue LED light, but not for the polarized green or red LED light. The expression of NFM mRNA was improved by 2-fold to 3-fold over the blue PL and PR systems as compared to the -L system. In addition, improvement in NFM mRNAM expression was noted for the polarized blue LED light, but not for the polarized green and red LED light.

단백질 수준은 L-편광된 청색 LED 광 및 R-편광된 청색 LED 광에 노출된 세포에 대해 분석되었다. NURR1에 해당하는 항체는 붉은색으로 표시된 반면, NFM 및 NSE 에 해당하는 항체 둘다는 면역형광 이미지에서 녹색으로 표시된다. 상기 이미지는 LED 광에 노출되지 않는 세포와 비교하여, L-편광된 청색 LED 광 및 R-편광된 청색 LED 광 모두로 인하여 상기 단백질 수준에서 NURR1, NSE 및 NFM의 향상된 발현을 입증한다(도 2a 내지 도 2b). 상기 mRNA 수준에서의 바이오마커 발현과 유사하게, NURR1은 상기 PR 시스템에 비해, 상기 PL 시스템에서 훨씬 더 높았다. 그러므로, NURR1은 상기 L-편광된 청색 LED 광에 노출된 TMSCs에서 우선적으로 발현되어야 한다. Protein levels were analyzed for cells exposed to L-polarized blue LED light and R-polarized blue LED light. While antibodies corresponding to NURR1 are shown in red, both antibodies to NFM and NSE are displayed in green in the immunofluorescence image. The image demonstrates enhanced expression of NURR1, NSE and NFM at the protein level due to both L-polarized blue LED light and R-polarized blue LED light compared to cells not exposed to LED light 2b). Similar to biomarker expression at the mRNA level, NURR1 was much higher in the PL system than the PR system. Therefore, NURRl should preferentially be expressed in TMSCs exposed to the L-polarized blue LED light.

줄기세포의 Stem cell 생존률Survival rate 측정 Measure

상기 3 그룹 모두의 세포 생존력이 live/dead 분석 키트(live/dead assay kit, Life Technologies, USA)에 의해 측정되었다. 세포는 EthD-1(ethidium homodimer-1) 및 AM(calcein acetoxy methyl ester) 용액에서 10 분 내지 15 분 동안 배양되었다. 인산 완충 생리식염수(phosphate buffered saline, PBS)로 헹군 후, DP2-DSW 소프트웨어(Olympus, Japan)를 사용하여 형광 현미경(Olympus1 X 71, 일본) 하에 이미지가 촬영 되었다.Cell viability of all three groups was measured by a live / dead assay kit (Life Technologies, USA). Cells were incubated in EthD-1 (ethidium homodimer-1) and AM (calcein acetoxy methyl ester) solutions for 10 minutes to 15 minutes. After rinsing with phosphate buffered saline (PBS), images were taken under a fluorescence microscope (Olympus1 X 71, Japan) using DP2-DSW software (Olympus, Japan).

유전자 발현 측정Gene expression measurement

RNAs는 제조사의 프로토콜에 따라 TRIZOL(Invitrogen, USA)을 이용하여 상기TMSCs로부터 추출되었다. 상기 RNA 농도는 Nanodrop 2000 분광 광도계(Thermoscientific, USA)에 의해 분석되었고 cDNA는 Rever Tra Ace qPCR RT 키트(Toyobo, Japan)에 의해 합성되었다. cDNA는 SYBR green super mix를 사용하여 CFX 96 시스템에서 증폭되었다. NFM, NSE, 및 NURR1을 포함하는 신경세포성 마커(neuronal markers)에 대한 mRNA 발현은 하우스키핑 유전자(글리세르 알데히드 3-인산 탈수소 효소; GAPDH) 및 대조군(LED가 없이 배양된 세포)에 의해 표준화되었다. 실시간 PCR에 사용된 프라이머는 표 1에 나타냈다.RNAs were extracted from the TMSCs using TRIZOL (Invitrogen, USA) according to the manufacturer's protocol. The RNA concentration was analyzed by a Nanodrop 2000 spectrophotometer (Thermoscientific, USA) and cDNA was synthesized by Rever Trace qPCR RT kit (Toyobo, Japan). The cDNA was amplified in a CFX 96 system using the SYBR green super mix. MRNA expression for neuronal markers including NFM, NSE and NURR1 was normalized by a housekeeping gene (glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)) and a control (cells cultured without LED) . The primers used in the real-time PCR are shown in Table 1.

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면역형광 분석Immunofluorescence analysis

상기 줄기세포의 단백질 발현은 NFM, NSE 및 NURR1과 같은 신경세포성 마커를 이용한 면역형광 분석(immunofluorescence assay)에 의해 결정되었다. 샘플은 파라포름알데히드 용액으로 고정되었으며 Triton(0.5 %)에 의해 투과되었다. 상기 줄기세포는 소혈청알부민(BSA, Sigma, USA)으로 블로킹되었으며 1 차 항체와 함께 실온(20℃)에서 1 시간 동안 배양 되었다. PBS로 세척한 후, 줄기세포는 실온에서 1 시간 동안 Dylight 549 및 Dylight 488(Abcam, UK)과 같은 일치하는 2 차 항체로 염색되었다. 줄기세포는 핵 염색을 위해 DAPI(4', 6'diamidino-2-phenyle indole, Molecular Probes, USA)로 처리되었다. 형광 이미지는 공초점 현미경(FV1200, 올림푸스, 일본) 하에 캡쳐 되었으며 이미지 J 프로그램으로 분석되었다.Protein expression of the stem cells was determined by immunofluorescence assay using neuronal cell markers such as NFM, NSE and NURR1. The sample was fixed with paraformaldehyde solution and permeated with Triton (0.5%). The stem cells were blocked with bovine serum albumin (BSA, Sigma, USA) and incubated with primary antibody at room temperature (20 ° C) for 1 hour. After washing with PBS, the stem cells were stained with a matching secondary antibody such as Dylight 549 and Dylight 488 (Abcam, UK) for 1 hour at room temperature. Stem cells were treated with DAPI (4 ', 6'diamidino-2-phenyle indole, Molecular Probes, USA) for nuclear staining. Fluorescence images were captured under a confocal microscope (FV1200, Olympus, Japan) and analyzed with the Image J program.

세포내 ATP 함량 측정Intracellular ATP content determination

L-편광된 청색 LED 광 및 R-편광된 청색 LED 광에 노출된 줄기세포로부터의 신경세포성 바이오마커 발현 증가의 메커니즘을 조사하기 위해, 상기 LED 광에 노출되지 않은 세포들(-L), 상기 L-편광된(PL) 청색 LED 광 및 상기 R-편광된(PR) 청색 LED 광에 노출된 세포들 사이에서 세포내 아데노신 3 인산염 (adenosine triphosphate, ATP) 및 칼슘 함량이 비교되었다. ATP는 신경 분화를 촉진시키는 Wnt/b 카테닌 시그널링을 활성화시키며, 또한, cAMP 및 칼슘 이온과 같은 2 차 전달자(second messengers)의 수준을 조절하고, 이는 신경세포성 유도 및 신경돌기 증식을 차례로 조절한다.To investigate the mechanism of neural cell biomarker expression increase from stem cells exposed to L-polarized blue LED light and R-polarized blue LED light, cells (-L), Intracellular adenosine triphosphate (ATP) and calcium content were compared between the cells exposed to the L-polarized (PL) blue LED light and the R-polarized (PR) blue LED light. ATP activates Wnt / b catenin signaling, which promotes neural differentiation, and also regulates levels of second messengers such as cAMP and calcium ions, which in turn regulate neuronal induction and neurite proliferation .

줄기세포 내 ATP 수준은 ATP 결정 키트(Life technologies, USA)를 사용하여 제조자의 프로토콜에 따라 측정되었다. 상기 줄기세포는 2 분 동안 빛에 노출되었으며 그 후 ATP 수준이 평가되었다. ATP 분석은 루시퍼라제(luciferase)에 의한 루시페린(luciferin)의 ATP 의존 산화(ATP dependent oxidation)에 기반하며, 이는 화학 발광(chemoluminescenc)을 일으킨다. 세포의 트립신 처리 및 용해 후, 상청액(10 ㎕)이 96 웰 플레이트(SPL, 한국)에 옮겨졌으며, ATP 표준 반응 용액 (90 μl)이 첨가되었다. ATP의 농도는 560 nm의 파장에서 루미노미터(VictorTM Light, Perkin Elmer, USA)로 측정되었다.ATP levels in stem cells were measured according to the manufacturer's protocol using the ATP determination kit (Life technologies, USA). The stem cells were exposed to light for 2 minutes and then ATP levels were assessed. ATP analysis is based on the ATP dependent oxidation of luciferin by luciferase, which causes chemoluminescence. After trypsinization and lysis of the cells, the supernatant (10 μl) was transferred to a 96-well plate (SPL, Korea) and 90 μl of ATP standard reaction solution was added. The concentration of ATP was measured with a luminometer (VictorTM Light, Perkin Elmer, USA) at a wavelength of 560 nm.

칼슘 유입 수준 측정Calcium inflow level measurement

칼슘 유입 수준을 측정하기 위해, 96 웰 플레이트 및 6 웰 플레이트 둘다에서 줄기세포가 배양되었다. 줄기세포는 유도 배지 하에서 유지되었으며 2 분 동안 빛에 노출되었다. 줄기세포는 PBS로 세척되어 어두운 곳에서 37℃에서 40 분 동안 2.5 μm Fluo 4-AM (Invitrogen, USA)으로 로딩되었다. 그 후, 줄기세포는 세포외 Fluo 4-AM를 제거하기 위해 PBS로 헹구었다. 이미지는 DP2-DSW 소프트웨어(Olympus, Japan)를 사용하여 형광 현미경(Olympus1x71, Japan) 하에 캡쳐되었으며, 96 웰 플레이트는 Softmax Pro 6.3 소프트웨어를 사용하여 마이크로 플레이트 판독기(Spectramax i3 다중 모드, 분자 장치, Korea) 분자 장치, 한국)에 의해 리딩되었다.To measure calcium influx levels, stem cells were cultured in both 96-well plates and 6-well plates. Stem cells were maintained under induction medium and exposed to light for 2 minutes. Stem cells were washed with PBS and loaded in 2.5 μM Fluo 4-AM (Invitrogen, USA) for 40 min at 37 ° C in the dark. The stem cells were then rinsed with PBS to remove extracellular Fluo 4-AM. Images were captured under a fluorescence microscope (Olympus1x71, Japan) using DP2-DSW software (Olympus, Japan) and 96 well plates were microplate reader (Spectramax i3 multimode, molecular device, Korea) using Softmax Pro 6.3 software. Molecular Devices, Korea).

상기 -L 시스템과 비교하여, ATP와 칼슘 수준 모두 상기 PL 시스템에서 유의하게 높았다. 또한, 상기 PR 시스템보다, 상기 PL 시스템에서 ATP 및 칼슘 농도 모두가 각각 5% 및 13% 높았다. 이러한 관찰은 줄기세포를 상기 L-편광된 청색 LED 광에 노출시키는 것은 세포에서 칼슘 및 ATP 수준을 둘다 증가시키며, 이는 세포에서 NURR1의 우선적 발현을 수반하는 줄기세포의 신경 분화를 유도한다는 것을 시사한다.Compared with the -L system, both ATP and calcium levels were significantly higher in the PL system. In addition, both the ATP and calcium concentrations in the PL system were 5% and 13% higher than the PR system, respectively. This observation suggests that exposing stem cells to the L-polarized blue LED light increases both calcium and ATP levels in the cells, leading to neural differentiation of stem cells with preferential expression of NURR1 in the cells .

통계 분석Statistical analysis

데이터는 3 회 실험에 대한 평균 표준 편차 ±로 표현되었다. 상기 값의 차이는 터키 테스트의 일원변량분석(one way ANOVA)에 의해 평가되었다. p<0.05(*로 표시) 및 p<0.01(**로 표시)은 상기 데이터가 통계적으로 다른 것을 나타낸다.Data were expressed as mean ± standard deviation for three experiments. The difference in these values was assessed by one way ANOVA in Turkish tests. p < 0.05 (denoted by *) and p < 0.01 (denoted by **) indicate that the data are statistically different.

줄기세포의 신경 분화는 노인 인구가 증가함에 따라 신경 퇴행성 질환을 치료할 희망과 함께 더욱 더 중요해지고 있다. 본원에서, 편광된 빛을 이용하여 줄기세포의 카이로-광자극(chiro-optical stimulation)이 줄기세포의 신경 분화를 위한 대체 도구가 될 수 있음을 입증하였다. 특히, mRNA 및 단백질 수준 모두에서 상기 L-편광된 청색 LED 광에 의한 향상된 NURR1 발현은 L-편광된 LED 광 및 R-편광된 LED 광 사이의 줄기세포의 키랄 선택성을 나타낸다. 상기 NURR1(nuclear receptor related 1)은 성인의 중뇌에서 도파민성 뉴런을 유지하는 역할을 하는 단백질로서 이것의 결핍은 파킨슨병을 유발한다. 유전자 치료뿐만 아니라 아디모아퀸(amodiaquine), 클로로퀸(chloroquine), 및 글라페닌(glafenine)을 포함하는 NURR1 아고니스트를 이용하여 상기 NURR1 활성을 향상시키는 화학적 약물이 또한 파킨슨병의 치료제로서 적극적으로 연구되고 있다.Neural differentiation of stem cells is becoming more important with the hope of treating neurodegenerative diseases as the elderly population grows. In the present application, it has been demonstrated that chiro-optical stimulation of stem cells using polarized light can be an alternative tool for neural differentiation of stem cells. In particular, enhanced NURR1 expression by the L-polarized blue LED light at both mRNA and protein levels represents the chiral selectivity of stem cells between L-polarized LED light and R-polarized LED light. NURR1 (nuclear receptor related 1) is a protein that plays a role in maintaining dopaminergic neurons in the midbrain of adults, and its deficiency causes Parkinson's disease. Chemical agents that enhance NURR1 activity using NURR1 agonists including amodiaquine, chloroquine, and glafenine as well as gene therapy have also been actively studied as therapeutic agents for Parkinson's disease .

본원에서, 줄기세포를 L-편광된 녹색광에 단순히 노출시킴으로써 NURR1(nuclear receptor related 1)의 생산이 줄기세포로부터 우선적으로 향상된다는 것이 입증되었다. LED가 없는 상태(-L)에서 배양된 줄기세포와 비교하여, 편광된 녹색 LED 및 적색 LED 하에, 편광된 청색 LED에 노출된 상기 줄기세포는 mRNA 및 단백질 수준 모두에서 신경필라멘트 M(neurofilament, NFM) 및 뉴런 특이적 에놀라아제(neuron specific enolase, NSE)와 같은 뉴런성 바이오마커들(neuronal biomarkers)을 상당히 향상시켰다. 특히, NURR1은 L-편광된(PL) 청색 LED에 노출된 줄기세포에 의해 선택적으로 향상되었다. 상기 L-편광된 청색 LED에 노출된 줄기세포는 미토콘드리아성 ATP 및 세포내 칼슘 이온을 증가시켰으며, 이는 상기 줄기세포의 뉴런성 분화를 지원하였다. 본원은 안전한 광원으로서 특정 파장의 편광된 빛을 이용함으로써, 특정 단백질을 우선적으로 생산하기 위한 줄기세포의 엔지니어링에 대한 카이로-광치료(chiro-optical treatments)가 특정 질병에 대한 새로운 방법을 열어줄 수 있는, 특정 생화학 물질을 갖는 줄기세포의 엔지니어링에 사용될 수 있음을 나타낸다.In the present application, it has been demonstrated that by simply exposing stem cells to L-polarized green light, the production of NURR1 (nuclear receptor related 1) is preferentially improved from stem cells. The stem cells exposed to the polarized blue LED under polarized green LED and red LED, compared to stem cells cultured in the absence of LED (-L), exhibited neurofilament M (neurofilament, NFM ) And neuronal biomarkers such as neuron specific enolase (NSE). In particular, NURR1 was selectively enhanced by stem cells exposed to L-polarized (PL) blue LEDs. The stem cells exposed to the L-polarized blue LED increased mitochondrial ATP and intracellular calcium ions, which supported neuronal differentiation of the stem cells. The present application describes the use of chiro-optical treatments for stem cell engineering to preferentially produce a specific protein by using polarized light of a particular wavelength as a safe light source, , Can be used for engineering stem cells with certain biochemicals.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (15)

줄기세포에 편광을 조사(illumination)하여 상기 줄기세포를 체세포로 분화시키는 것
을 포함하는, 줄기세포의 분화 방법.
Irradiating the stem cells with polarized light to differentiate the stem cells into somatic cells
/ RTI &gt; a method of differentiating stem cells.
제 1 항에 있어서,
상기 체세포는 신경세포, 골세포, 연골세포, 지방세포, 간세포, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 체세포를 포함하는 것인, 줄기세포의 분화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said somatic cells comprise somatic cells selected from the group consisting of neurons, bone cells, chondrocytes, adipocytes, hepatocytes, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포, 골세포, 연골세포, 지방세포, 간세포, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 상기 체세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것인, 줄기세포의 분화 방법.
The method according to claim 1,
A gene contained in the somatic cell selected from the group consisting of nerve cells differentiated from the stem cells, bone cells, chondrocytes, adipocytes, hepatocytes, and combinations thereof by irradiating the stem cells with the polarized light; Wherein expression of the protein is amplified.
제 3 항에 있어서,
상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여,
상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포에 포함된 NURR1, NSE, NMF, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되거나;
상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 골세포에 포함된 알칼리포스파타아제, BMP 2, 오스테오칼신, 타입 I 콜라겐, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되거나;
상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 연골세포에 포함된 타입 II A1 콜라겐, 아그레칸, 전사 인자 SOX 9, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되거나;
상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 지방세포에 포함된 PPAR-γ, 사이토플라즈믹 글리신, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되거나; 또는
상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 간세포에 포함된 알부민, 사이토케라틴-18, HNF4A, 글루코오스-6-포스파타아제, CYP7A1, HNF-3 베타, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것인,
줄기세포의 분화 방법.
The method of claim 3,
By irradiating the stem cells with the polarized light,
Amplifying the expression of a gene or protein selected from the group consisting of NURR1, NSE, NMF, and combinations thereof contained in said neuron differentiated from said stem cell;
Amplifying the expression of a gene or protein selected from the group consisting of alkaline phosphatase, BMP 2, osteocalcin, type I collagen, and combinations thereof contained in the bone cells differentiated from the stem cells;
Amplifying the expression of a gene or protein selected from the group consisting of Type II A1 collagen, aggrecan, transcription factor SOX9, and combinations thereof contained in said cartilage cells differentiated from said stem cells;
Amplifying the expression of a gene or protein selected from the group consisting of PPAR-gamma, cytoplasmic glycine, and combinations thereof contained in said adipocytes differentiated from said stem cells; or
A gene or protein selected from the group consisting of albumin, cytokaratin-18, HNF4A, glucose-6-phosphatase, CYP7A1, HNF-3beta, and combinations thereof contained in the hepatocytes differentiated from the stem cells &Lt; / RTI &gt; expression is amplified,
Method of differentiation of stem cells.
제 1 항에 있어서,
상기 편광의 세기는 0.01 mW/mm2 내지 1 mW/mm2 범위인 것인, 줄기세포의 분화 방법.
The method according to claim 1,
The intensity of the polarization is 0.01 mW / mm &lt; 2 &gt; To 1 mW / mm &lt; 2 &gt;.
제 1 항에 있어서,
상기 편광의 파장은 200 nm 내지 800 nm 범위인 것인, 줄기세포의 분화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the wavelength of the polarized light is in the range of 200 nm to 800 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 편광은 상기 줄기세포에 광원을 이용하여 1 시간 내지 48 시간 동안 조사되는 것인, 줄기세포의 분화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polarized light is irradiated to the stem cell using a light source for 1 hour to 48 hours.
제 1 항에 있어서,
상기 줄기세포는 편도줄기세포, 지방줄기세포, 골수줄기세포, 배아줄기세포, 신경줄기세포, 암줄기세포, 활액줄기세포(synovial stem cell), 유도줄기세포(IPS), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 줄기세포의 분화 방법.
The method according to claim 1,
The stem cells may be selected from the group consisting of tonsil stem cells, adipose stem cells, bone marrow stem cells, embryonic stem cells, neural stem cells, cancer stem cells, synovial stem cells, induced stem cells (IPS) &Lt; / RTI &gt;
제 2 항에 있어서,
상기 신경세포는 슈반세포(Schwann), 성상세포(astrocytes), 희소돌기아교세포(oligodendrocytes), 뉴런(neuron), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 줄기세포의 분화 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the neuron is selected from the group consisting of Schwann cells, astrocytes, oligodendrocytes, neurons, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 편광은 L-편광 청색 LED, L-편광 녹색 LED, L-편광 적색 LED, R-편광 청색 LED, R-편광 녹색 LED, R-편광 적색 LED, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 줄기세포의 분화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polarization is selected from the group consisting of L-polarized blue LED, L-polarized green LED, L-polarized red LED, R-polarized blue LED, R-polarized green LED, R-polarized red LED, / RTI &gt; of a stem cell.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 줄기세포로부터 분화되는, 체세포.
A somatic cell differentiated from a stem cell by the method according to any one of claims 1 to 10.
제 11 항에 있어서,
상기 체세포는 상기 줄기세포에 편광을 조사하여 상기 줄기세포로부터 분화되는 신경세포이고,
상기 줄기세포에 상기 편광을 조사하는 것에 의하여, 상기 줄기세포로부터 분화되는 상기 신경세포에 포함된 유전자 또는 단백질의 발현이 증폭되는 것인,
체세포.
12. The method of claim 11,
The somatic cells are neurons differentiated from the stem cells by irradiating the stem cells with polarized light,
Wherein the expression of the gene or protein contained in the neuron differentiated from the stem cell is amplified by irradiating the stem cell with the polarized light,
Somatic cells.
제 12 항에 있어서,
상기 신경세포는 슈반세포(Schwann), 성상세포(astrocytes), 희소돌기아교세포(oligodendrocytes), 뉴런(neuron), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 체세포.
13. The method of claim 12,
Wherein said neuron is selected from the group consisting of Schwann cells, astrocytes, oligodendrocytes, neurons, and combinations thereof.
제 12 항에 따른 신경세포를 포함하는, 퇴행성 신경계 질환 예방 또는 치료용 조성물.
A composition for preventing or treating a neurodegenerative disease, comprising the nerve cell according to claim 12.
제 14 항에 있어서,
상기 퇴행성 신경계 질환은, 파킨슨병, 알츠하이머병, 피크씨병, 미만성 루이소체병, 스틸-리차드슨 증후군, 샤이-드래거 증후군, 신경퇴행과 관련한 만성 간질 질환, 극위축성 측삭 경화증, 다발성 경화증, 퇴행성 실조증, 피질 기저 퇴행증, ALS-파킨슨-치매 복합증, 아급성 경화성 전뇌염, 헌팅톤병, 다발성 전신 위축증, 원발성 진행성 실어증, 선조체 흑질 퇴행증, 마카도-조세프병/3형 척수 소뇌성 실조증 및 올리브교 소뇌 퇴행증, 연수 및 가성 연수 마비, 케네디병, 원발성 측삭 경화증, 가족성 경련성 마비, 베르드니그-호프만병, 쿠겔베르그-벨란더병, 테이-샤병, 샌드호프병, 가족성 경련성 질환, 본파르트-쿠겔베르그-벨란더 질환, 경련성 대부전마비, 진행성 다초점 백질뇌병증, 라일러-데이 증후군, 크로이츠펠트 야콥병, 게르스트만-슈트라우슬르-샤인커병, 쿠루병, 가족성 치명성 불면증, 연령과 관련한 치매, 혈관성 치매, 빈스방거병, 내분비 또는 대사성 기원의 치매, 두부 손상 및 미만성 뇌 손상 치매, 권투선수 치매 및 전두엽 치매, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 퇴행성 신경계 질환 예방 또는 치료용 조성물.
15. The method of claim 14,
The degenerative neurological disorder is selected from the group consisting of Parkinson's disease, Alzheimer's disease, Peak's disease, diffuse rheischehyosis, Still-Richardson syndrome, Schie-Drager's syndrome, chronic epilepsy associated with neurodegeneration, extreme atrophic lateral sclerosis, multiple sclerosis, Alzheimer's disease, Alzheimer's disease, Alzheimer's disease, Alzheimer's disease, Alzheimer's disease, Huntington's disease, multiple system atrophy, primary progressive aphasia, Cerebellar ataxia, cerebellar ataxia, cerebellar degeneration, soft and soft palpitations, Kennedy's disease, primary sidewalk sclerosis, familial spastic paraplegia, Werdnig-Hoffmann disease, Kugelberg- - Kjellberg-Velenders disease, convulsive pandemic, progressive multifocal white matter encephalopathy, Rayler-Day syndrome, Creutzfeldt-Jakob disease, Gerstmann-Strauss- Dementia associated with age-related dementia, vascular dementia, Vince dysentery, endocrine or metabolic origin, head injury and diffuse brain injury dementia, boxer dementia and frontal dementia, and combinations thereof Wherein the compound is selected from the group consisting of: &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
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