KR20190079558A - Use of miR-204 inhibitors for treating osteoarthritis - Google Patents

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KR20190079558A
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Abstract

The present application discloses a pharmaceutical composition for preventing or treating arthritis, including a substance targeting miR-204. The present application also discloses markers that can be used for diagnosing arthritis or measuring prognosis and a use thereof. The composition of the present application can effectively treat osteoarthritis by controlling the synthesis of proteoglycans to reduce imbalance in synthesis and degradation of cartilage substrates.

Description

miR-204 억제제의 골관절염 치료 용도 {Use of miR-204 inhibitors for treating osteoarthritis}< RTI ID = 0.0 > miR-204 < / RTI > inhibitors for treating osteoarthritis &

본원은 골관절염 치료 및 검출과 관련된 기술분야이다.The present application is a technical field related to osteoarthritis treatment and detection.

골관절염은 관절염의 가장 흔한 형태로 연골 조직 또는 연골 기질이 노화나 상해에 의해 점진적으로 퇴행하면서 진행되는 질환이다. 이러한 퇴행성관절염 또는 골관절염 (OA, osteoarthritis)은 2014년 기준 441 만 명이 겪고 있는 질환으로 치료에 대한 수요가 급증하고 있다.Osteoarthritis is the most common form of arthritis in which cartilage or cartilage matrix progresses progressively by aging or injury. This degenerative arthritis or osteoarthritis (OA) is a disease that affects 4.14 million people in 2014, and the demand for treatment is increasing rapidly.

골관절염은 노화로 인한 전신적 인자 또는 과도한 체중과 관절 불안정으로 인한 기계적/물리적 스트레스와 같은 국소적인 인자를 포함하는 다양한 원인에 의해 발병한다. 이러한 노화와 비정상적인 기계적 스트레스는 연골 세포(chondrocyte)의 산화 스트레스의 축적을 촉진하여, 이는 이어 세포노화, 탈분화 및 세포사멸과 같은 하위단계 기전을 촉발시킨다. 결국 이러한 골관절염 위험 요소는 연골세포의 세포 노화를 촉진하는데, 골관절염의 발생으로 이어질 수 있으나, 연골 세포의 노화를 규율하는 분자경로는 알려진 바가 없다.Osteoarthritis is caused by a variety of causes including systemic factors due to aging or local factors such as mechanical / physical stress due to excessive body weight and joint instability. These aging and abnormal mechanical stresses promote the accumulation of oxidative stress in chondrocyte, which in turn triggers sub-step mechanisms such as cell senescence, de-differentiation and cell death. Finally, these osteoarthritic risk factors promote cell aging of chondrocytes, leading to the development of osteoarthritis, but the molecular pathways that govern chondrocyte senescence are not known.

퇴행성관절염의 치료제는 히아루론산 치료제나 소염제와 같은 통증완화 수준으로, 분자 기전을 표적으로 하는 효과적인 치료제의 개발이 필요하다.The treatment of degenerative arthritis requires the development of an effective therapeutic agent targeting the molecular mechanism, at the level of pain relief such as the treatment with hyaluronic acid or antiinflammatory agent.

한국 공개특허 2014-0144508호는 연골손상 재생 치료용 조성물에 관한 것으로, 과립구 대식세포-콜로니 자극 인자(granulocyte macrophage-colony stimulating factor; GM-CSF)를 유효성분으로 포함하는 연골손상 재생 치료용 약학 조성물을 개시한다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0144508 relates to a composition for regenerating and repairing cartilage damage, which comprises a pharmaceutical composition for treating regeneration of cartilage damage comprising granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF) as an active ingredient .

미국 공개특허 2015-0119449 (2015.04.30 공개)는 miR-204 길항제를 사용하여 miR-204의 발현 및 활성을 조절할 수 있는 조성물 및 방법을 개시하나 인슐린 생산을 조절하기 위한 것으로 본원과 용도가 상이하다.US Publication No. 2015-0119449 discloses compositions and methods that are capable of modulating the expression and activity of miR-204 using miR-204 antagonists, but for purposes of modulating insulin production, .

상기 어떤 문헌도 본원에서 표적으로 하는 관절염 치료와 관련되서는 개시하고 있지 않다. 연골 기질의 대사를 조절하는 분자적 기전규명이 필요하고, 해당 인자의 조절을 통한 치료전략의 개발이 요구된다.None of the above references disclose in connection with the arthritis treatment targeted herein. Molecular mechanism for regulating the metabolism of cartilage matrix is needed and development of therapeutic strategy through regulation of these factors is required.

본원은 연골 기질의 대사를 조절하는 miR-204을 표적으로 하는 골관절염 치료제를 제공하고자 한다.The present invention provides a therapeutic agent for osteoarthritis targeting miR-204 which regulates the metabolism of cartilage matrix.

한 양태에서 본원은 miR-204 활성을 억제하는 물질 또는 이의 약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 관절염 치료용 약학 조성물을 제공한다.In one aspect, the present disclosure provides a pharmaceutical composition for treating arthritis comprising a substance that inhibits miR-204 activity, or a pharmaceutically acceptable carrier thereof.

일 구현예에서 상기 miR-204는 miR-204-5p 또는 mir-204-3p 일 수 있다.In one embodiment, the miR-204 may be miR-204-5p or mir-204-3p.

일 구현예에서 상기 miR-204 활성을 억제할 수 있는 물질은 상기 miR-204의 표적 유전자로서 SLC35D1(Solute carrier family 35 (UDP-glucuronic acid/UDP-N-acetylgalactosamine dual transporter), member D1), CHSY1(Chondroitin sulfate synthase 1), CSGALNACT2 (Chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase 2), CHST11 (Carbohydrate sulfotransferase 11), CHST15 (Carbohydrate sulfotransferase 15); HAS2 (Hyaluronan synthase 2) 또는 HAPLN1 (Hyaluronan and proteoglycan link protein 1) 유전자의 3'-UTR 과 miR-204의 상호작용을 억제할 수 있는 물질이다.In one embodiment, the substance capable of inhibiting the miR-204 activity is selected from the group consisting of SLC35D1 (UDP-glucuronic acid / UDP-N-acetylgalactosamine dual transporter), member D1 (Chondroitin sulfate synthase 1), CSGALNACT2 (Chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase 2), CHST11 (Carbohydrate sulfotransferase 11), CHST15 (Carbohydrate sulfotransferase 15); It is a substance that can inhibit the interaction of 3'-UTR and miR-204 of HAS2 (Hyaluronan synthase 2) or HAPLN1 (Hyaluronan and proteoglycan link protein 1) gene.

일 구현예에서 상기 miR-204의 활성을 억제할 수 있는 물질은 이의 발현을 억제할 수 있는 물질이다.In one embodiment, a substance capable of inhibiting the activity of miR-204 is a substance capable of inhibiting its expression.

일 구현예에서 상기 miR-204의 활성을 억제할 수 있는 물질은 상기 miR-204의 서열번호 1 또는 서열번호 2의 뉴클레오타이드 서열의 전부 또는 일부에 결합할 수 있는 핵산 분자이다.In one embodiment, a substance capable of inhibiting the activity of miR-204 is a nucleic acid molecule capable of binding to all or part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 of the miR-204.

일 구현예에서 핵산분자는 앤타고미어, 안티센스 분자, siRNA, shRNA, 2'-O-변형 올리고뉴클레오타이드, 포스포로티오에이트-백본 디옥시리보뉴클레오타이드, 포스포로티오에이트-백본 리보뉴클레오타이드, 디코이 올리고뉴클레오타이드, PNA(peptide nucleic acid) 올리고뉴클레오타이드 또는 LNA(locked nucleic acid) 올리고뉴클레오타이드를 포함한다.In one embodiment, the nucleic acid molecule is selected from the group consisting of antagomir, antisense molecule, siRNA, shRNA, 2'-O-modified oligonucleotide, phosphorothioate-backbone deoxyribonucleotide, phosphorothioate-backbone ribonucleotide, decoy oligonucleotide, PNA (peptide nucleic acid) oligonucleotides or LNA (locked nucleic acid) oligonucleotides.

일 구현예에서 사기 핵산분자는 서열번호 1의 뉴클레오타이드 서열 중 1 번또는 8번까지의 뉴클레오타이드 서열의 전부 또는 일부, 예를 들면 2 내지 7번까지의 뉴클레오타이드에 상보적인 서열을 포함하는 6 내지 100mer의 안티센스 올리고뉴클레오타이드이다.In one embodiment, the scFv nucleic acid molecule comprises all or part of the nucleotide sequence of 1 or 8 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, for example, 6 to 100 mer of a nucleotide sequence complementary to nucleotides 2 to 7 Antisense oligonucleotides.

일 구현예에서 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 이를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드가 LNA, 또는 이를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 당이 2‘-O- 메틸화, 또는 이의 백본에 하나이상의 포스포티오에이트, 또는 이들의 조합을 포함한다.In one embodiment, the antisense oligonucleotides are constructed such that one or more of the nucleotides constituting the antisense oligonucleotide is 2'-O-methylated on the LNA, or the sugar of one or more nucleotides constituting it, or one or more phosphothioates on its backbone, .

일 구현예에서 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 5'-AAGGGA-3'(서열번호 4), 5’-AAAGGGAA-3'(서열번호 5), 또는 5′-AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA-3′(서열번호 6) 이다.In one embodiment, the antisense oligonucleotide is 5'-AAGGGA-3 '(SEQ ID NO: 4), 5'-AAAGGGAA-3' (SEQ ID NO: 5), or 5'-AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA-3 '(SEQ ID NO: 6).

다른 양태에서 본원은 miR-204 RNA를 시험물질과 접촉시키는 단계; 및 상기 시험물질과 접촉된 miR-204 RNA의 활성을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 접촉된 miR-204의 활성이, 상기 시험물질과 접촉되지 않은 대조군의 miR-204 RNA의 활성과 비교하여 감소한 경우 이를 후보물질로 선별하는 것인, 관절염 치료제 스크리닝 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention provides a method of treating a subject comprising contacting miR-204 RNA with a test substance; And determining the activity of the miR-204 RNA contacted with the test substance, wherein the activity of the contacted miR-204 is decreased compared to the activity of the control miR-204 RNA not contacted with the test substance And screening the therapeutic agent for arthritis.

일 구현예에서 상기 miR-204는 miR-204-5p,또는 miR-204-3p 일 수 있다.In one embodiment, the miR-204 may be miR-204-5p, or miR-204-3p.

일 구현예에서 상기 miR-204 RNA는 이를 발현하는 세포는 마우스 일차 배양 연골세포; 퇴행성관절염 환자 유래 일차 배양 연골세포; SW1353 세포주; C20A4, TC28A2, 또는 C28I2을 포함하는 인간 연골 세포주: 또는 H4 마우스 콘드로사이트 (RRID: CVCL_W634), ATDC5, 또는 MC615를 포함하는 마우스 연골세포주를 포함하는 세포에서 발현되는 형태로 제공되며, 그리고 상기 활성은 상기 miR-204 RNA의 발현 분석으로 결정되며, 상기 세포는 miR-204 발현의 상위 조절자로 GATA4 및 NF-kB (Nuclear Factor kappa B)을 추가로 발현한다. In one embodiment, the miR-204 RNA expressing cells is selected from the group consisting of mouse primary cultured chondrocytes; Primary cultured chondrocytes derived from patients with degenerative arthritis; SW1353 cell line; C20A4, TC28A2, or human cartilage cells containing C28I2: or H4 site in mouse corned (RRID: CVCL_W634), ATDC5, or is available in a form that is expressed in a cell containing the mouse cartilage cells containing the MC615, and the active Is determined by expression analysis of the miR-204 RNA, which further expresses GATA4 and NF-kB (Nuclear Factor kappa B) as upstream regulators of miR-204 expression.

일 구현예에서 상기 miR-204 RNA는 이를 발현하는 세포의 형태로 제공되며, 상기 활성은 상기 miR-204 RNA와 이의 표적인 SLC35D1, CHSY1, CSGALNACT2, CHST11, CHST15, HAS2 또는 HAPLN1 의 3'-UTR 과 miR-204 RNA와의 상호작용 분석으로 결정된다.In one embodiment, the miR-204 RNA is provided in the form of a cell expressing the miR-204 RNA, wherein the activity is selected from the group consisting of the miR-204 RNA and the 3'-UTR of its target SLC35D1, CHSY1, CSGALNACT2, CHST11, CHST15, HAS2 or HAPLN1 And miR-204 RNA.

다른 양태에서 miR-204 검출용 물질을 포함하는 관절염 진단용 키트를 제공한다.In another aspect, there is provided an arthritic diagnostic kit comprising a material for miR-204 detection.

다른 양태에서 관절염의 진행정도 또는 진단 또는 예후가 필요한 대상자 유래의 시료를 제공하는 단계; 상기 시료에서 miR-204의 발현을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 마커의 발현량을 검사 대상자의 관절염 또는 예후와 연관시키는 단계를 포함하는, 상기 연관시키는 단계에서 상기 검사 대상자의 miR-204의 발현량은 대조군 시료와 비교하여 그 양의 증가한 경우, 상기 대상자를 관절염으로 진단하는 것인, 관절염의 진행정도 또는 진단 또는 예후에 필요한 정보를 제공하기 위하여 상기 마커를 인비트로에서 검출하는 방법을 제공한다.In another embodiment, there is provided a method of treating a patient suffering from arthritis, comprising the steps of: Detecting the expression of miR-204 in said sample; And comparing the expression level of the detected marker with the arthritis or prognosis of the test subject, wherein the expression amount of miR-204 of the test subject in the associating step is higher than that of the control sample, And diagnosing the subject as arthritis, the method comprising the steps of: detecting the marker in the Invitro in order to provide information necessary for progress of arthritis or diagnosis or prognosis.

일 구현예에서 상기 시료는 연골조직, 활액, 혈액 또는 소변이나, 이로 제한하는 것은 아니다.In one embodiment, the sample is not limited to, but not limited to, cartilage tissue, synovial fluid, blood or urine.

일 구현예에서 상기 키트 및 방법에서 상기 miR-204는 miR-204-5p, 또는 miR-204-3p 일 수 있다.In one embodiment, the miR-204 in the kit and method may be miR-204-5p, or miR-204-3p.

본원은 miR-204를 표적으로 하는 물질을 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 관절염 진단 또는 예후 측정에 사용될 수 있는 마커 및 그 용도를 개시한다. 본원의 조성물은 프로테오글리칸의 합성을 조절하여, 연골기질의 합성과 분해의 불균형을 감소시켜 골관절염을 효과적으로 치료할 수 있다.The present invention discloses pharmaceutical compositions for the prevention or treatment of arthritis comprising a substance targeting miR-204, and markers that can be used for arthritis diagnosis or prognosis measurement, and uses thereof. The composition of the present invention can modulate the synthesis of proteoglycans, effectively reducing osteoarthritis by reducing the imbalance of synthesis and degradation of cartilage matrix.

또한 본 발명은 miR-204의 상위 조절자로서 GATA4/NF-kB 및 miR-204의 표적 유전자를 새롭게 규명하였으며 이는 관절염 치료제의 개발에 유용하게 사용될 수 있다.In addition, the present invention newly identified target genes of GATA4 / NF-kB and miR-204 as an upstream regulator of miR-204, which can be useful for the development of therapeutic agents for arthritis.

도 1에서 (A) 마우스 연골세포는 고산소 (20% 산소) 조건에서 P0 또는 P2로 배양하였음. 마우스 P0 및 P2 연골세포에서 SA-β-Gal 염색과 SA-β-Gal 양성 세포 정량 (n = 5). Scale bar, 100 μm. (B) 저산소 (3% 산소), 20% 산소 조건에서 배양하거나 과산화수소 (200 μM)를 처리한 연골세포 내 4-HNE에 대한 면역형광법. Scale bar, 25 μm. (C and D) 고산소 (P0 및 P2) 또는 저산소 (P2)에서 배양한 연골세포 내 (C) γ-H2AX와 (D) p16INK4a에 대한 면역형광법. (E) P0 및 P2 연골세포 내 CDK 저해인자 및 Lmnb1의 상대적 mRNA 발현량 측정. (F) 마우스 P0 및 P2 연골세포에서 Alcian blue 염색과 흡광도 정량 (n = 4). (G) Volcano plot log2(fold change) 대비 log10(FDR)에 대한 볼케이노 플롯. 플롯은 P0와 P2 연골세포 사이의 miRNA 발현량의 차이를 나타냄. (H) 통계적으로 유의미하게 증가한 41개 miRNA들의 예상 표적 전사체와 퇴행성관절염 및 노화 연골에서 감소한 유전자 세트들 사이의 집중 분포 정도. miRNA들의 표적유전자에 대한 예측은 TargetScan 알고리즘으로 수행하였음. (I) sGAG assay를 통한 명시된 miRNA들이 전달된 연골세포의 sGAG 방출량 (n = 5). (J) 퇴행성관절염 연골의 손상부위와 비손상부위의 조직 절편 염색. Alcian blue 염색, p16INK4a의 면역조직화학법, miR-204의 제자리혼성화기법 (in situ hybridization). 또한, 연골의 손상정도에 대한 등급 (n = 10). Scale bar, 25 μm. (K and L) (K) 2개월, 24개월 마우스 (n ≥ 4) 및 (L) 대조군과 퇴행성관절염 유도 마우스(DMM 후 8주, n ≥ 6)의 연골조직 절편 염색. safranin O 염색, p16INK4a의 면역조직화학법 및 miR-204의 제자리혼성화기법. Scale bar, 200 μm. (M) 퇴행성관절염 환자(위), 노화 환자(중간) 및 퇴행성관절염 마우스(아래) 연골조직에서 miR-204의 표적유전자에 대한 GSEA 분석. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. NS, not significant. Student's t test in (A), (E), and (F). ANOVA in (E). Mann-Whitney U test in (J) to (L).
도 2에서 (A) 연골세포에 menadione (25 μM; n = 3) 또는 과산화수소 (500 μM; n = 4)를 명시된 시간 동안 처리한 뒤 miR-204의 상대적 발현량. (B) 연골세포에 명시된 농도의 과산화수소를 7일간 처리한 뒤 miR-204의 상대적 발현량 (n = 6). (C) Vehicle 또는 과산화수소(200 μM)를 처리한 뒤 γ-H2AX (흰색 화살표로 표시)와 p16INK4a에 대한 면역형광법. Scale bar, 100 μm. (D) 연골세포에 vehicle 또는 과산화수소(200 μM)를 처리한 뒤 SA-β-Gal 염색과 SA-β-Gal 양성 세포 정량 (n = 3). Scale bar, 100 μm. (E) Vehicle 또는 과산화수소를 처리한 연골세포 내 CDK 저해인자 및 Lmnb1의 상대적 mRNA 발현량 측정. (n = 4). (F) 연골세포에 명시된 정도의 감마선 조사 후 5일 뒤 SA-β-Gal 염색과 SA-β-Gal 양성 세포 정량 (n = 3). Scale bar, 100 μm. (G) 감마선을 조사한 연골세포 내 CDK 저해인자 및 Lmnb1의 상대적 mRNA 발현량 측정 (n = 6). (H) 연골세포에 감마선 조사 후 5일뒤 miR-204의 상대적 발현량 (n = 6). (I) 연골세포에 명시된 농도의 bleomycin (n = 4)과 doxorubicin (n = 6) 처리 후 SA-β-Gal 양성세포 정량 (J and K) (J) Bleomycin 또는 (K) doxorubicin을 처리한 연골세포 내 CDK 저해인자 및 Lmnb1의 상대적 mRNA 발현량 측정 (n = 6). (L) Bleomycin 또는 (K) doxorubicin을 처리한 연골세포 내 miR-204의 상대적 발현량 (n = 4). (M) 연골세포에 감마선 조사 후 명시된 시간에 따른 miR-204, Il6, and Mmp3 의 상대적 발현량 (5 Gy; n = 6). (N and O) Gata4 or Rela를 표적으로 하는 siRNA 전달과 (N) 감마선 조사 (n ≥ 3) 및 (O) doxorubicin (n = 3) 처리 후 miR-204의 상대적 발현량. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. NS, not significant. ANOVA in (A), (B), (F), (H), (I), and (L) to (O). Student's t test in (D), (E), (G), (J), and (K).
도 3에서 (A) miR-Ctrl 또는 miR-204로 전달되고 14일 동안 3차원 매트릭스에서 성장한 연골세포 (n = 68)에서 Alcian blue 염색(왼쪽)과 pericellular matrix (오른쪽)의 두께 정량. Scale bar, 100 μm. (B) miR-Ctrl 또는 miR-204로 형질 감염된 연골세포의 sGAG 방출량 (n = 8). (C) 자발적인 퇴행성관절염 모델 마우스 (위) 또는 퇴행성관절염 유도 수술 마우스 (아래)에서 miRNA 전달 실험의 도식적 그림. (D) miR-Ctrl 또는 miR-204가 전달된 활액막 (위) 또는 연골 (아래)의 절편에서 miR-204 (검은색 화살표로 표시)의 제자리혼성화기법. Scale bar, 25 μm. (E) In vivo-jetPEI (0.4 mg/kg miRNA, 10주 동안 2주에 1회)를 통한 마우스 무릎 관절 내 miR-Ctrl 또는 miR-204의 전달. 관절 조직 절편은 safranin O, fast green, hematoxylin으로 염색됨. Scale bar, 200 μm. (F) 연골 손상, 연골하골 경화, 골극 형성, 활액막염 등이 safranin O/hematoxylin 염색을 통해 분석됨 (n = 4). (G) 대조군 및 퇴행성관절염 유도 수술 마우스의 관절강 내 miR-Ctrl 또는 miR-204를 전달 (0.4 mg/kg; 6주 동안 2주에 1회). 관절 조직 절편은 safranin O, fast green, hematoxylin으로 염색됨. Scale bar, 200 μm. (H) 연골 손상, 연골하골 경화, 골극 형성, 활액막염 등이 safranin O/hematoxylin 염색을 통해 분석됨 (n = 4). 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, ***P < 0.001. NS, not significant. ANOVA와 post hoc test in (B). Mann-Whitney U test in (F). Kruskal-Wallis test와 Mann-Whitney U test in (H).
도 4에서 (A) miR-Ctrl 또는 miR-204을 전달한 연골 세포 또는 bleomycin 또는 doxorubicin이 처리 된 연골 세포의 SA-β-Gal 염색. miR-Ctrl 또는 miR-204을 전달한 연골 세포에서의 SA-β-Gal의 대표적인 이미지 (n = 3). Scale bar, 100 μm. (B) miR-Ctrl 또는 miR-204 (n = 6)을 전달한 연골 세포 성장 분석. (C or D) miR-Ctrl 또는 miR-204 (n ≥ 4)을 전달한 연골 세포에서 (C) CDK 저해인자 또는 (D) SASP 인자의 상대적 mRNA 발현량. (E) PG 생합성 경로는 IPA로부터 얻음. miR-204 전달에 따른 유전자 발현의 변화는 RNA seq. 데이터에서 녹색 (낮은 발현량)에서 적색 (높은 발현량)까지의 색으로 표시하였음. (F) qRT-PCR을 이용하여 (E)에서 발현량이 감소한 유전자의 상대적 mRNA 발현량 측정 (n = 8). (G) 예측된 miR-204 표적 유전자에 대한 3'UTR 리포터 벡터의 설계도. miR-204의 6-mer seed binding site 인 AAGGGA는 돌연변이 3'UTR 리포터에서 CGTACC로 돌연변이됨. (H or I) miR-Ctrl 또는 miR-204 (n ≥ 3)을 전달한 연골 세포에서 (H) Slc35d1, Chsy1, Chst11, Chst15 및 (I) Csgalnact2의 WT 또는 돌연변이 3'UTR 리포터의 상대적인 luciferase 활성. (J) miR-Ctrl 또는 miR-204 (n = 3)을 전달한 연골 세포에서 Hapln1Has2의 3'UTR 리포터의 상대적인 luciferase 활성. (K) miR-Ctrl 또는 miR-204의 관절강 내 주사를 통해 전달 후 생쥐의 연골 절편에서 SLC35D1, CHSY1, CHST11, HAPLN1 및 CS의 면역 염색. 스케일 바, 25 μm. (L) Slc35d1, Chsy1, Chst11, 또는 Hapln1을 표적으로 하는 25 nM siRNA 또는 이들의 siRNA 혼합 물을 전달한 연골 세포의 sGAG 방출량. 전달한 siRNA의 총량 (100 nM)을 음성 대조군 siRNA (n = 6)으로 설정. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. NS, not significant. Student's t test in (A) to (D), (F), (H) to (J), and (L).
도 5에서 (A) antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204을 전달한 P2 연골세포에서 PG와 관련된 miR-204 표적 유전자의 상대적인 mRNA 발현량 (n = 6). (B) antimiR-Ctrl 또는 antimi-204을 전달한 연골 세포의 sGAG 방출 (n = 5). (C) antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204을 전달 한 뒤, IR 노출 후 연골 세포에서의 SA-β-Gal 정량 (n = 3). (D) antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204 (n = 4)을 전달한 뒤, 감마선 조사 후 연골 세포에서 SASP 인자의 상대적 mRNA 발현량. (E) 외상 후 퇴행성관절염 모델 마우스에서 antimiR 치료의 개략도. (F) 생체 내 transfection 시약인 in vivo-jetPEI (0.4 mg/kg, 10주 동안 12일에 1회)를 사용하여 대조군 또는 DMM으로 수술한 마우스에게 antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204를 전달하였음. 관절 조직 절편은 safranin O, fast green, hematoxylin 및 miR-204에 대한 제자리혼성화기법으로 염색됨. Scale bar, 200 μm. (G) 연골 손상, 연골하골 경화, 골극 형성, 활액막염 등이 safranin O/hematoxylin 염색을 통해 분석됨 (n = 3 for sham, n = 8 for DMM). (H) Sham 또는 DMM을 수행한 뒤 antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204를 관절 내 주입한 마우스의 수술을 시행한 다리에 걸리는 체중과 반대쪽 다리에 걸리는 체중의 비율을 통한 퇴행성관절염 통증 분석. (I) CS, SASP 인자 (MMP3 및 MMP13) 및 노화표지자 p16INK4a에 대한 면역조직화학법. Scale bar, 25 μm. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. NS, not significant. Student's t test in (A), (B), and (H). ANOVA와 post hoc test in (C) and (D). Kruskal-Wallis test와 Mann-Whitney U test in (G).
도 6에서 (A) 14일간 doxorubicin (1 μM)이 처리된 인간유래 연골세포의 SA-β-Gal 염색의 대표적인 이미지 및 정량 (n = 3). Scale bar, 100 μm. (B) Vehicle 또는 doxorubicin을 처리한 인간유래 연골세포 내 p16INK4a에 대한 면역형광법. Scale bar, 25 μm. (C) Vehicle 또는 doxorubicin을 처리한 인간유래 연골세포 내 CDK 저해인자 및 LMNB1의 상대적 mRNA 발현량 측정 (n = 5). (D) Vehicle 또는 doxorubicin을 처리한 인간유래 연골세포 내 miR-204의 상대적 발현량 (n = 4). (E) miR-Ctrl 또는 miR-204를 과발현한 인간유래 연골세포 내 PG 생합성 경로를 구성하는 유전자들의 상대적 mRNA 발현량 (n = 3). (F) 퇴행성관절염 환자의 연골을 조직 배양한 뒤 antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204를 과발현하였음. 연골 조직 절편은 miR-204의 제자리혼성화기법 및 CS, MMP3, MMP13에 대한 면역 염색으로 염색됨. miR-204, CS, MMP3, MMP13에 대한 연골세포 내 양성도를 정량함 (n ≥ 3). Scale bar, 100 μm. (G) miR-204의 매개에 의한 노화 유도에 따른 OA 발생의 신호 경로 모식도. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. Student's t test in (A), (C), (D), (E), and (F).
도 7에서 (A) 퇴행성관절염의 진행과 연관된 miRNA 선별을 위한 스크리닝 방법의 모식도. (B) P0 연골세포에 대비한 P2 연골세포에서 유의하게 발현이 증가한 41개의 miRNA 발현의 fold change. (C) P0 연골세포에 대비한 P2 연골세포에서 miR-204의 상대적 발현량. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05. Student's t test in (C).
도 8에서 (A) HA tag과 결합된 공벡터, mouse p16INK4a, mouse p19Arf 단백질을 과발현한 HEK293T 세포주에서의 HA, p16INK4a, Vinculin, Actin에 대한 웨스턴 블롯팅. (B) 대조군 sham과 퇴행성관절염 유도 마우스의 연골 조직에서의 p16INK4a에 대한 면역조직화학법. (C) 2개월 또는 24개월령 마우스의 연골 조직에서의 p16INK4a에 대한 면역조직화학법.
도 9에서 (A) 연골세포에 명시된 정도의 감마선 조사 후 5일 뒤 SA-β-Gal 염색의 대표 이미지. Scale bar, 100 μm. (B) 대조군 또는 5 Gy의 감마선을 조사한 마우스 연골세포에서 γ-H2AX (백색 화살표로 표시)에 대한 면역형광법. DAPI로 염색된 핵이 푸른색으로 염색됨. Scale bar, 25 μm.
도 10에서 (A and B) 마우스 연골세포에 명시된 농도의 (A) bleomycin 또는 (B) doxorubicin 처리 후 SA-β-Gal 염색의 대표 이미지. Scale bar, 100 μm. (C) bleomycin (200 μg/ml) 또는 doxorubicin (100 nM)을 처리한 연골세포에서의 p16INK4a에 대한 면역형광법. Scale bar, 25 μm.
도 11에서 (A) 마우스 연골세포에 감마선 조사 (5 Gy; n = 4), bleomycin (200 μg/ml; n = 6), 또는 doxorubicin (100 nM; n = 3)를 처리한 뒤 Cdkn1a의 상대적 발현량. (B) Nutlin-3a를 명시된 농도로 처리한 연골세포에서 Cdkn1a (n = 4)와 miR-204 (n = 3)의 발현량. (C and E) (C) Trp53과 (E) Cdkn2a에 대한 siRNA의 연골세포 내 knockdown 효율성을 RT-PCR (위)과 qRT-PCR (아래)를 통해 확인하였음. (D and F) 감마선을 조사한 뒤 control siRNA, (D) Trp53 또는 (F) Cdkn2a에 대한 siRNA를 형질주입한 연골세포 내 miR-204의 상대적 발현량. (n ≥ 3). 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. NS, not significant. Student's t test in (A), (C), and (E). ANOVA와 post hoc test in (B), (D), and (F).
도 12에서 (A) 마우스 연골세포에 명시된 농도의 감마선 조사 후 5일 뒤 Trpm3의 상대적 발현량 (n = 6). (B) 마우스 연골세포에 감마선 조사 (5 Gy; n = 6) 후 명시된 시간 뒤 Trpm3의 상대적 발현량. (C) miR-204 유전자의 유전체 상 위치를 표시한 모식도 (위). 두 개의 전사개시점(TSS)이 인간과 마우스 사이에 보존됨. 수직선이 miR-204의 host 유전자인 Trpm3의 엑손 부위를 나타냄. 6번 인트론 내에 위치하는 miR-204를 coding하는 서열은 초록색 화살표로 표시됨. Trpm3-miR-204 TSS1과 TSS2 프로모터에 대한 reporter construct는 진화적으로 보존된 영역 (ECR)에 기반해 설계되었음. (D) 감마선을 명시된 농도로 처리한 연골세포 내 Trpm3-miR-204 TSS1과 TSS2 프로모터의 상대적 luciferase 활성도 (n = 4). (E) Trpm3-miR-204 TSS1 프로모터 상의 GATA와 NF-κB 전사인자에 대한 결합부위의 모식도. (F and G) Gata4 또는 Rela에 대한 siRNA의 knockdown efficiency를 일차 배양한 연골세포에서 RT-PCR (위)과 qRT-PCR (아래; n = 3)을 통해 검증하였음. (H) 40 nM 또는 100 nM의 miR-Ctrl 또는 miR-204를 형질주입한 연골세포 내 miR-204의 상대적 발현량 (n = 4). 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. NS, not significant. ANOVA와 post hoc test in (A), (B), and (D). Student's t test in (F) to (H).
도 13에서 (A) miR-Ctrl에 FITC를 결합한 뒤 마우스 관절강 내 주입함 (0.4 mg/kg). FITC (검은색 화살표)가 마우스 무릎관절의 활액막과 연골 조직에서 면역조직화학법으로 염색됨. AC, 관절 연골; Sy, 활액막. Scale bars, 25 μm. (B and C) miR-Ctrl 또는 miR-204를 관절강 내 주입한 마우스의 활액막 절편에서의 (B) IL-1β, TNF-α과 (C) MMP13에 대한 면역조직화학법. (D) miR-Ctrl 또는 miR-204를 관절강 내 주입한 마우스의 연골조직에서 MMP13에 대한 면역조직화학법. Scale bar, 100 μm.
도 14에서 (A) 연골세포에서 miR-204 과발현에 의해 발현이 감소한 유전자들의 co-expression 양상을 대표하는 heatmap. Gene profile 간의 강한 양성의 correlation은 빨간 색으로, 강한 음성의 correlation은 파란 색으로 표현하였음. Hierarchical clustering을 통해 네 개의 잠재적인 gene cluster가 선별됨. (B) 잠재적 miR-204의 표적 유전자와 각 gene cluster 간의 hypergeometric P value. (C) Cluster 2를 KEGG, Reactome, HumanCyc pathway 데이터베이스를 이용해 Enrichr pathway 분석한 결과 combined score가 가장 높은 네 개의 annotation과 그에 해당하는 combined score를 그래프로 표현하였음. (D) Cluster 1, 3, 4의 Enrichr pathway 분석 결과 combined score가 가장 높은 annotation을 표현하였음.
도 15에서 (A and B) (A) 마우스 연골세포 또는 (B) SW1353 연골암 세포주에서 miR-Ctrl 또는 miR-204 형질주입에 의한 유전자들의 mRNA 발현을 RT-PCR을 통해 분석하였음. (C) miR-Ctrl 또는 miR-204를 형질주입한 마우스 연골세포에서의 Slc35b4, Xylt1, Chsy3, Hs2st1 유전자의 mRNA 상대적 발현량. 네 개의 유전자는 3 ′UTR에 miR-204에 대한 seed 서열을 포함하지만 miR-204 mimic 형질주입에 의해 마우스 일차배양 연골세포에서 발현이 감소하지 않음 (n ≥ 8). 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. NS, not significant. Student's t test in (C).
도 16에서 (A) miR-Ctrl 또는 miR-204를 형질주입한 마우스 연골세포에서의 Sox9 또는 Acan mRNA 상대적 발현량 (n = 3). (B) miR-Ctrl 또는 miR-204를 형질주입한 마우스 연골세포에서 SOX9ACAN 3 ′UTR reporter의 상대적 luciferase 활성도 (n = 5). (C) miR-Ctrl 또는 miR-204를 과발현한 마우스 연골세포에서의 SOX9, ACAN, Actin에 대한 웨스턴 블롯팅. (D) miR-Ctrl 또는 miR-204를 관절강 내 전달한 마우스의 연골 조직에서 SOX9과 ACAN을 면역조직화학법으로 염색하였음. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. Scale bar, 25 μm. NS, not significant. Student's t test in (A) and (B).
도 17에서 (Slc35d1, Chsy1, Chst11, Hapln1에 대한 siRNA의 knockdown 효율성 RT-PCR (위)과 qRT-PCR (아래; n = 3). 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. Student's t test.
도 18에서 (A) 감마선 조사 후 antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204를 형질주입한 마우스 연골세포에서 SA-β-Gal 염색의 대표 이미지. (B and C) (B) IL-1β (1 ng/ml) 또는 감마선 (5 Gy)을 조사한 연골세포와 (C) 감마선을 조사한 후 antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204를 형질주입한 연골세포에서의 Timp2와 Igfbp7 SASP factor의 상대적 mRNA 발현량. 데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. *P < 0.05, ***P < 0.001. NS, not significant. ANOVA와 post hoc test in (B) and (C).
도 19에서 (A) 생체 내 transfection 시약인 in vivo-jetPEI (0.4 mg/kg, 10주 동안 12일에 1회)를 사용하여 sham 대조군 마우스에게 antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204를 전달하였음. 연골 조직은 safranin O 염색과 miR-204에 대한 제자리혼성화기법을 이용해 염색됨. Scale bar, 25 μm. (B) Sham 또는 DMM을 수행한 마우스에 antimiR-Ctrl 또는 antimiR-204를 주입하였음. 연골조직에서 p16INK4a에 대한 항체 (Abcam #54210)을 이용한 p16INK4a에 대한 면역조직화학법. Scale bar, 25 μm.
1, (A) mouse chondrocytes were cultured with P0 or P2 under high oxygen (20% oxygen) conditions. SA-β-Gal staining and SA-β-Gal positive cell counts in mouse P0 and P2 chondrocytes ( n = 5). Scale bar, 100 μm. (B) Immunofluorescence for 4-HNE in chondrocytes cultured under hypoxic (3% oxygen), 20% oxygen conditions or treated with hydrogen peroxide (200 μM). Scale bar, 25 μm. (C and D) Immunofluorescence for (C) γ-H2AX and (D) p16 INK4a in chondrocytes cultured in high oxygen (PO and P2) or hypoxic (P2) (E) Measurement of relative mRNA expression levels of CDK inhibitor and Lmnb1 in P0 and P2 cartilage cells. (F) Alcian blue staining and absorbance determination in mouse P0 and P2 chondrocytes ( n = 4). (G) Volcano plot log2 (fold change) Volcano plot for contrast log10 (FDR). The plot shows the difference in miRNA expression between P0 and P2 cartilage cells. (H) The degree of concentration distribution between the predicted target transcripts of 41 miRNAs with statistically significant increases and degenerative arthritis and sets of genes reduced in aging cartilage. The prediction of the target genes of miRNAs was performed with the TargetScan algorithm. (I) sGAG release ( n = 5) of chondrocytes delivered with specified miRNAs via sGAG assay. (J) Tissue section staining of injured and uninjured areas of degenerative arthritis cartilage. Alcian blue staining, immunohistochemistry of p16 INK4a , and in situ hybridization of miR-204. Also, the degree of damage to the cartilage ( n = 10). Scale bar, 25 μm. (K and L) (K) Cartilaginous tissue sections staining at 2 and 24 months ( n ≥ 4) and (L) control and degenerative arthritis-induced mice (8 weeks after DMM, n ≥ 6). Safranin O staining, immunohistochemistry of p16 INK4a and in situ hybridization technique of miR-204. Scale bar, 200 μm. (M) GSEA analysis of miR-204 target genes in degenerative arthritis (stomach), aging (middle) and degenerative arthritis mice (below) cartilage tissue. Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. NS, not significant. Student's t test in (A), (E), and (F). ANOVA in (E). Mann-Whitney U test in (J) to (L).
In Figure 2 (A) cartilage menadione (25 μM; n = 3 ) in the cell and hydrogen peroxide (500 μM; n = 4) the amount of relative expression of miR-204 after treatment for a specified time. (B) Relative expression of miR-204 ( n = 6) after 7 days of treatment with hydrogen peroxide at the indicated concentration in cartilage cells. (C) Immunofluorescence for γ-H2AX (indicated by white arrows) and p16 INK4a after treatment with Vehicle or hydrogen peroxide (200 μM). Scale bar, 100 μm. (D) SA-β-Gal staining and SA-β-Gal positive cell counts ( n = 3) after treatment of cartilage cells with vehicle or hydrogen peroxide (200 μM). Scale bar, 100 μm. (E) Measurement of relative mRNA expression levels of CDK inhibitors and Lmnb1 in chondrocytes treated with vehicle or hydrogen peroxide. ( n = 4). (F) SA-β-Gal staining and SA-β-Gal positive cell counts ( n = 3) after 5 days of gamma irradiation on chondrocytes. Scale bar, 100 μm. (G) Measurement of relative mRNA expression level of chondrocyte CDK inhibitor and Lmnb1 irradiated with gamma rays ( n = 6). (H) Relative expression level of miR-204 ( n = 6) 5 days after gamma irradiation on chondrocytes. (J and K) (J) Bleomycin or (K) doxorubicin-treated cartilage cells treated with bleomycin ( n = 4) and doxorubicin ( n = 6) The relative mRNA expression level of intracellular CDK inhibitor and Lmnb1 was measured ( n = 6). (L) Relative expression of miR-204 in chondrocytes treated with Bleomycin or (K) doxorubicin ( n = 4). (M) The relative expression levels of miR-204, Il6 , and Mmp3 (5 Gy; n = 6) over time after gamma irradiation on chondrocytes. (N and O) Relative expression levels of miR-204 after siRNA delivery targeting Gata4 or Rela and (N) gamma irradiation ( n ≥ 3) and (O) doxorubicin ( n = 3) treatment. Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. NS, not significant. ANOVA in (A), (B), (F), (H), (I), and (L) to (O). Student's t test in (D), (E), (G), (J), and (K).
Figure 3 (A) Quantification of Alcian blue staining (left) and pericellular matrix (right) thickness in chondrocytes ( n = 68) delivered with miR-Ctrl or miR-204 and grown in a 3-dimensional matrix for 14 days. Scale bar, 100 μm. (B) sGAG release ( n = 8) of chondrocytes transfected with miR-Ctrl or miR-204. (C) Spontaneous degenerative arthritis model A diagrammatic illustration of miRNA delivery experiments in mouse (stomach) or degenerative arthritis-induced mouse (below). (D) An in situ hybridization technique of miR-204 (indicated by the black arrow) on a section of the synovial membrane (above) or cartilage (below) delivered with miR-Ctrl or miR-204. Scale bar, 25 μm. (E) Delivery of miR-Ctrl or miR-204 in the mouse knee joint via in vivo-jetPEI (0.4 mg / kg miRNA, once every 2 weeks for 10 weeks). Joint tissue sections were stained with safranin O, fast green, and hematoxylin. Scale bar, 200 μm. (F) cartilage damage, osteochondral hardening, bony sputum formation, synovitis were analyzed by safranin O / hematoxylin staining ( n = 4). (G) Control and Degenerative Arthritis Induction Surgery Transferring miR-Ctrl or miR-204 intraarticularly in mice (0.4 mg / kg; once every 2 weeks for 6 weeks). Joint tissue sections were stained with safranin O, fast green, and hematoxylin. Scale bar, 200 μm. (H) cartilage damage, osteochondral hardening, bony spindle formation, and synovitis were analyzed by safranin O / hematoxylin staining ( n = 4). Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, *** P < 0.001. NS, not significant. ANOVA and post hoc test in (B). Mann-Whitney U test (F). Kruskal-Wallis test and Mann-Whitney U test (H).
4 (A) SA-β-Gal staining of chondrocytes carrying miR-Ctrl or miR-204 or chondrocytes treated with bleomycin or doxorubicin. Representative images ( n = 3) of SA-β-Gal in chondrocytes that delivered miR-Ctrl or miR-204. Scale bar, 100 μm. (B) Analysis of chondrocyte growth that delivered miR-Ctrl or miR-204 ( n = 6). (C) The relative mRNA expression level of (C) CDK inhibitor or (D) SASP factor in chondrocytes that delivered miR-Ctrl or miR-204 ( n ≥ 4). (E) PG biosynthetic pathway is obtained from IPA. The changes in gene expression following miR-204 transfer were observed in RNA seq. Data were expressed in color from green (low expression level) to red (high expression level). (F) Relative mRNA expression level ( n = 8) of genes with reduced expression levels in (E) using qRT-PCR. (G) Design of a 3'UTR reporter vector for the predicted miR-204 target gene. AAGGGA, the 6-mer seed binding site of miR-204, was mutated to CGTACC in a mutant 3'UTR reporter. Relative luciferase activity of WT or mutant 3'UTR reporters of (H) Slc35d1 , Chsy1 , Chst11 , Chst15 and (I) Csgalnact2 in chondrocytes transfected with miR-Ctrl or miR-204 ( n ≥ 3) (J) Relative luciferase activity of Hapln1 and Has2 3'UTR reporters in chondrocytes transducing miR-Ctrl or miR-204 ( n = 3). (K) Immunostaining of SLC35D1, CHSY1, CHST11, HAPLN1 and CS in cartilaginous sections of mice after intra-articular injection of miR-Ctrl or miR-204. Scale bar, 25 μm. (L) Slc35d1, Chsy1, Chst11 , or Hapln1 a 25 nM siRNA targeting or sGAG emission amount of cartilage passing the mixture thereof siRNA cell. The total amount of siRNA delivered (100 nM) was set as negative control siRNA ( n = 6). Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. NS, not significant. Student's t test in (A) to (D), (F), (H) to (J), and (L).
5 (A) Relative mRNA expression level of PG-related miR-204 target gene ( n = 6) in P2 cartilage cells transfected with antimiR-Ctrl or antimiR-204. (B) sGAG release ( n = 5) of chondrocytes delivered antimiR-Ctrl or antimi-204. (C) SA-β-Gal quantification ( n = 3) in chondrocytes after IR exposure after transfer of antimiR-Ctrl or antimiR-204. (D) Relative mRNA expression level of SASP factor in chondrocytes after gamma irradiation after antimiR-Ctrl or antimiR-204 ( n = 4). (E) Schematic of antimiR treatment in degenerative arthritis model mice after trauma. (F) In vivo-jetPEI (0.4 mg / kg, once every 12 days for 10 weeks), an in vivo transfection reagent, delivered antimiR-Ctrl or antimiR-204 to mice treated with the control or DMM. Joint tissue sections were stained with the positional hybridization technique for safranin O, fast green, hematoxylin and miR-204. Scale bar, 200 μm. (G) cartilage damage, cartilage hypoplasia, bony formation, and synovitis were analyzed by safranin O / hematoxylin staining ( n = 3 for sham, n = 8 for DMM). (H) An analysis of degenerative arthritis pain through the ratio of body weight of the operated leg to that of the opposite leg after the intramuscular injection of antimiR-Ctrl or antimiR-204 after performing Sham or DMM. (I) CS, SASP factors (MMP3 and MMP13) and immunohistochemistry for the aging marker p16 INK4a . Scale bar, 25 μm. Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. NS, not significant. Student's t test (A), (B), and (H). ANOVA and post hoc test in (C) and (D). Kruskal-Wallis test and Mann-Whitney U test (G).
6 (A) Representative images and quantification ( n = 3) of SA-β-Gal staining of human-derived chondrocytes treated with doxorubicin (1 μM) for 14 days. Scale bar, 100 μm. (B) Immunofluorescence for p16 INK4a in human-derived chondrocytes treated with vehicle or doxorubicin. Scale bar, 25 μm. (C) Relative mRNA expression of human or chondrocyte CDK inhibitor and LMNB1 treated with vehicle or doxorubicin ( n = 5). (D) Relative expression level of miR-204 in human-derived chondrocytes treated with vehicle or doxorubicin ( n = 4). (E) Relative mRNA expression levels ( n = 3) of genes constituting the PG-biosynthetic pathway in human-derived chondrocytes overexpressing miR-Ctrl or miR-204. (F) Tissue cultures of cartilage in patients with degenerative arthritis, followed by overexpression of antimiR-Ctrl or antimiR-204. Cartilaginous tissue sections were stained with immunostaining for CS, MMP3, MMP13, and spot hybridization technique of miR-204. The chondrocyte positivity for miR-204, CS, MMP3, MMP13 was quantitated ( n ≥ 3). Scale bar, 100 μm. (G) signal path diagram of OA generation induced by miR-204 mediated induction of aging. Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. Student's t test in (A), (C), (D), (E), and (F).
7 (A) is a schematic diagram of a screening method for miRNA screening associated with progression of degenerative arthritis. (B) fold change in expression of 41 miRNAs with significantly increased expression in P2 chondrocytes versus P0 chondrocytes. (C) Relative expression of miR-204 in P2 cartilage cells versus P0 cartilage cells. Data represent mean ± SEM. * P < 0.05. Student's t test in (C).
FIG. 8 (A) Western blotting of HA, p16 INK4a , Vinculin, and Actin in HEK293T cell line overexpressing mouse p16 INK4a , mouse p19 Arf protein, and a blank vector associated with HA tag. (B) Immunohistochemistry for p16 INK4a in cartilage tissue of control sham and degenerative arthritis-induced mice. (C) Immunohistochemistry for p16 INK4a in cartilage tissue of 2-month or 24-month-old mice.
FIG. 9 (A) Representative image of SA-β-Gal staining 5 days after irradiation of gamma ray to the chondrocytes. Scale bar, 100 μm. (B) Immunofluorescence for γ-H2AX (indicated by white arrow) in mouse or chondrocytes irradiated with gamma rays of control or 5 Gy. DAPI stained nuclei are stained blue. Scale bar, 25 μm.
Figure 10 (A and B) Representative images of SA-β-Gal staining after treatment with (A) bleomycin or (B) doxorubicin at the indicated concentrations in mouse cartilage cells. Scale bar, 100 μm. (C) Immunofluorescence for p16 INK4a in chondrocytes treated with bleomycin (200 μg / ml) or doxorubicin (100 nM). Scale bar, 25 μm.
Gamma irradiation in FIG. 11 (A) mouse chondrocytes (5 Gy; n = 4) , bleomycin (200 μg / ml; n = 6); relatively the back a handle Cdkn1a, or doxorubicin (n = 3 100 nM) Expression level. (B) Expression levels of Cdkn1a ( n = 4) and miR-204 ( n = 3) in chondrocytes treated with the indicated concentration of Nutlin-3a. (C and E) (C) The knockdown efficiency of siRNAs against Trp53 and (E) Cdkn2a was confirmed by RT-PCR (top) and qRT-PCR (bottom). (D) and (D) Trp53 or (F) Cdkn2a after irradiating gamma rays. The relative expression level of miR-204 in chondrocyte-transfected siRNAs. ( n &gt; = 3). Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P &lt; 0.001. NS, not significant. Student's t test in (A), (C), and (E). ANOVA and post hoc test in (B), (D), and (F).
FIG. 12 (A) shows the relative expression level of Trpm3 ( n = 6) 5 days after gamma irradiation at a specified concentration in mouse cartilage cells. (B) Relative expression level of Trpm3 after gamma irradiation (5 Gy; n = 6) on mouse cartilage cells after the specified time. (C) A schematic diagram showing the genomic location of the miR-204 gene (top). Two transcription initiation sites (TSS) are conserved between humans and mice. The vertical line represents the exon region of Trpm3 , the host gene of miR-204. Sequence coding for miR-204 located in intron 6 is indicated by a green arrow. The reporter construct for the Trpm3-miR-204 TSS1 and TSS2 promoters was designed based on an evolutionarily conserved region (ECR). (D) Relative luciferase activity ( n = 4) of chondrocyte Trpm3- miR-204 TSS1 and TSS2 promoters in gamma irradiation. (E) A schematic diagram of binding sites for GATA and NF-κB transcription factors on the Trpm3- miR-204 TSS1 promoter. (F and G) The knockdown efficiency of siRNA against Gata4 or Rela was verified by RT-PCR (top) and qRT-PCR (below) ( n = 3) on primary cultured chondrocytes. (H) 40 nM or 100 nM miR-Ctrl or miR-204 transfected miR-204 ( n = 4) in chondrocytes. Data represent mean ± SEM. * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P &lt; 0.001. NS, not significant. ANOVA and post hoc test in (A), (B), and (D). Student's t test in (F) to (H).
In Fig. 13 (A), FITC was combined with miR-Ctrl and injected into mouse joint (0.4 mg / kg). FITC (black arrow) is stained by immunohistochemistry in synovial membrane and cartilage tissue of mouse knee joint. AC, articular cartilage; Sy, synovial membrane. Scale bars, 25 μm. (B) Immunohistochemical staining for (B) IL-1β, TNF-α and (C) MMP13 in synovial sections of mice injected intramuscularly with miR-Ctrl or miR-204. (D) Immunohistochemistry for MMP13 in cartilage tissue of mice injected intramuscularly with miR-Ctrl or miR-204. Scale bar, 100 μm.
14 (A) is a heatmap representing the co-expression pattern of genes whose expression is decreased by overexpression of miR-204 in chondrocytes. The strong positive correlations between the Gene profiles were red, and the strong negative correlations were expressed in blue. Four potential gene clusters are selected through hierarchical clustering. (B) Hypergeometric P value between the target gene of potential miR-204 and each gene cluster. (C) Cluster 2 was analyzed by Enrichr pathway using KEGG, Reactome, and HumanCyc pathway database, and the four annotations with the combined score with the highest combined score and the corresponding combined score were graphically represented. (D) An Enrichr pathway analysis of Cluster 1, 3 and 4 shows the annotation with the highest combined score.
In FIG. 15, mRNA expression of genes by miR-Ctrl or miR-204 transfection in (A and B) (A) mouse cartilage cells or (B) SW1353 cartilage cancer cell line was analyzed by RT-PCR. (C) mRNA relative expression levels of Slc35b4, Xylt1, Chsy3, and Hs2st1 genes in mouse chondrocytes transfected with miR-Ctrl or miR-204. Four genes contain the seed sequence for miR-204 in the 3 'UTR, but the expression does not decrease in mouse primary cultured chondrocytes by miR-204 mimic transfection ( n ≥ 8). Data represent mean ± SEM. NS, not significant. Student's t test in (C).
16 (A) Relative expression level of Sox9 or Acan mRNA ( n = 3) in mouse chondrocytes transfected with miR-Ctrl or miR-204. (B) Relative luciferase activity of SOX9 and ACAN 3 'UTR reporter in mouse cartilage cells transfected with miR-Ctrl or miR-204 ( n = 5). (C) Western blotting for SOX9, ACAN, Actin in mouse cartilage cells over-expressing miR-Ctrl or miR-204. (D) Immunohistochemical staining of SOX9 and ACAN in cartilage tissues of mice transplanted with miR-Ctrl or miR-204. Data represent mean ± SEM. Scale bar, 25 μm. NS, not significant. Student's t test in (A) and (B).
In Figure 17 (knockdown efficiency of siRNA for Slc35d1, Chsy1, Chst11, Hapln1 RT -PCR ( top) and qRT-PCR (under;.. N = 3) The data represent the mean ± SEM Student's t test.
Figure 18 (A) Representative image of SA-beta-Gal staining in mouse cartilage cells transfected with antimiR-Ctrl or antimiR-204 after gamma irradiation. (B and C) (B) Chondrocyte cells irradiated with IL-1β (1 ng / ml) or gamma ray (5 Gy) Relative mRNA expression of Timp2 and Igfbp7 SASP factors. Data represent mean ± SEM. * P &lt; 0.05, *** P &lt; 0.001. NS, not significant. ANOVA and post hoc test in (B) and (C).
In Figure 19 (A), sham control mice were delivered antimiR-Ctrl or antimiR-204 using in vivo-jetPEI (0.4 mg / kg, once every 12 days for 10 weeks), an in vivo transfection reagent. Cartilaginous tissue was stained with safranin O staining and spot hybridization technique to miR-204. Scale bar, 25 μm. (B) AntimiR-Ctrl or antimiR-204 was injected into mice that had undergone Sham or DMM. In the cartilage tissue with an antibody (Abcam # 54210) for p16 INK4a immunohistochemical for p16 INK4a. Scale bar, 25 μm.

본원은 miR-204가 연골 세포에서 프로테오글리칸의 합성을 조절하는 중요한 조절자인자로서 골관절염의 발생에 중요한 역할을 하며, miR-204 활성의 억제는 연골기질의 합성과 분해의 불균형을 감소시켜 골관절염을 치료할 수 있다는 발견에 근거한 것이다.It is believed that miR-204 plays an important role in the development of osteoarthritis as an important regulator factor that regulates the synthesis of proteoglycans in cartilage cells and inhibition of miR-204 activity reduces the imbalance of cartilage matrix synthesis and degradation, It is based on the discovery that it can.

이에 한 양태에서 본원은 miR-204 억제제를 포함하는 골관절염 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.In one aspect, this disclosure relates to a pharmaceutical composition for treating osteoarthritis comprising a miR-204 inhibitor.

본원에 따른 조성물은 골관절염 (Osteoarthritis, OA)의 예방 또는 치료에 사용될 수 있다. 흔히 퇴행성 관절염이라고도 불리는 골관절염은 관절 질환 중에서 가장 많이 발생하는 관절염으로 연골 기질이 점진적으로 파괴되며, 또한 관절을 구성하는 다른 부분에도 병적인 상태, 예를 들면 연골한 골경화증, 골증식 형성, 및 활막염증과 같은 병태를 포함한다. OA의 병인은 나이와 같은 전신적 원인 및 체중증가 및 관절 불안정성으로 인한 기계적 스트레스로 인한 국소적 원인을 포함하는 다수의 원인을 포함한다. 이러한 병인은 연골세포에 산화성 스트레스 축적을 촉진하고, 이는 이어 세포노화, 탈분화 및 세포사멸과 같은 다수의 하위 신호전달 경로를 활성화시킨다. 산화 스트레스는 세포의 항산화능을 초과하는 활성 산소종 (ROS)의 생산으로 이어진다. ROS가 관절 연골에서 증가된 농도의 ROS는 OA의 발생과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. OA 연골에서는 연골세포(chondrocytes)에 의한 증가된 이화(catabolic) 매개자 분비 및 연골 특이적 기질 생산의 감소로 인해 기실 항상성이 깨진다. 연골세포의 노화는 이러한 OA 발생의 기질 대사 불균형을 초래하는 중요한 세포성 이벤트이다.The composition according to the present application may be used for the prevention or treatment of osteoarthritis (OA). Osteoarthritis, also commonly referred to as degenerative arthritis, is the most common arthritis of the joint disease and gradually destroys the cartilaginous matrix. It also causes pathological conditions in other parts of the joint, such as cartilage osteosarcoma, osteoporosis, And conditions such as inflammation. The pathogenesis of OA includes a number of causes including systemic causes such as age, and local causes due to weight gain and mechanical stress due to joint instability. This pathogenesis promotes oxidative stress accumulation in chondrocytes, which in turn activates a number of lower signaling pathways such as cell senescence, de-differentiation and cell death. Oxidative stress leads to production of reactive oxygen species (ROS) that exceeds the antioxidant capacity of cells. Increased concentrations of ROS in articular cartilage of ROS are known to be closely related to the development of OA. OA cartilage breaks down air homeostasis due to increased catabolic mediator release by chondrocytes and decreased cartilage-specific substrate production. Chondrocyte senescence is an important cellular event that leads to substrate metabolic imbalance of OA development.

관절 연골은 코어단백질에 결합된 글리코사미노글리칸 (GAG) 사슬로 구성된, 풍부한 황산화 PG(프로테오글리칸)를 함유하고 있다. 연골에서 가장 풍부한 GAG 사슬은 GalNAc (2)의 4- 또는 6- 위치에서 황산화 된 N- 아세틸갈락토사민 (GalNAc) 및 글루쿠론산 (GlcA)의 반복 이당 구조로 이루어진 콘드로이틴 설페이트 (CS)이다. 황산화 PG는 히알루론산 (HA)과 상호 작용하여 고도로 하전된 PG 응집체를 형성한다. PG의 음이온적 특성은 삼투압 활성 양이온을 강하게 끌어 당기고 연골 기질에 물 분자를 보유하여 관절에 특유한 내 하중능을 부여한다. 연골 기질 항상성은 연골의 주된 세포 유형인 연골 세포(chondrocytes)에 의해 조절된다.Articular cartilage contains a rich sulfated PG (proteoglycan) composed of a glycosaminoglycan (GAG) chain linked to a core protein. The most abundant GAG chain in cartilage is chondroitin sulfate (CS) consisting of a repeating disaccharide structure of N-acetylgalactosamine (GalNAc) and glucuronic acid (GlcA) sulfated at the 4- or 6-position of GalNAc (2) . The sulfated PG interacts with hyaluronic acid (HA) to form highly charged PG aggregates. The anionic properties of PG strongly attract osmotically active cations and retain water molecules in the cartilage matrix, giving the joints a unique load-bearing capacity. Cartilage matrix homeostasis is regulated by chondrocytes, the main cell type of cartilage.

본원에서는 miR-204가 OA 연골에서 현저하게 증가되어 있으며, 전사인자인 GATA4 및 NF-kB를 통한 노화 신호에 위해 유도된다는 것을 밝혔다. 이렇게 상향 조절된 miR-204는 다수의 황산화 프로테오글리칸 (PG) 생합성 경로에 관여하는 다수의 인자에 동시에 영향을 미쳐, PG 합성을 차단하는 것을 발견하였다. 외인성 miR-204의 발현은 자동적 연골 손실 및 OA 발생을 초래하였으며, 반면 miR-204의 억제는, 연골세포에서 PG 합성 회복 및 염증성 SASP (senescence-associated secretory phenotype) 인자의 억제와 OA를 완화하는 것은 발견하였다.Here we have shown that miR-204 is significantly increased in OA cartilage and is induced in senescence signals through the transcription factors GATA4 and NF-kB. This up-regulated miR-204 has been found to simultaneously block multiple factors involved in the multiple sulfated proteoglycan (PG) biosynthetic pathway and block PG synthesis. Expression of exogenous miR-204 resulted in automatic cartilage loss and OA development, while inhibition of miR-204 inhibited PG synthesis in cartilage cells and suppressed inflammatory SASS (senescence-associated secretory phenotype) factors and alleviated OA Respectively.

따라서 본원에 따른 조성물은 관절염의 예방 또는 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.Therefore, the composition according to the present invention can be effectively used for prevention or treatment of arthritis.

본원에 사용된 용어 "miR" 또는 "마이크로 RNA"는 표적 RNA의 3’UTR(비번역부위)에 결합하여 이의 분해(degradation)을 촉진시키거나 또는 그들의 번역을 억제시킴으로써 유전자 발현을 전사 후에 조절하는 21 내지 23개의 비코딩 RNA를 말한다. 본원에 사용된 miRNA의 성숙 서열은 miRNA 데이터베이스 (http://www.mirbase.org)에서 얻을 수 있다. 2012년 8월 현재 miRNA 데이터베이스 (19판, miRBase)에 의하면 193개 종에서 유래한 25,141 개의 성숙 miRNA가 등록되어 있다. 일반적으로 마이크로 RNA는 pre-miRNA라 불리는 헤어핀 구조를 갖는 약 70-80 nt (nucleotide) 길이의 전구체로 전사된 후, RNAse III 효소인 Dicer에 의해 잘려 성숙된 형태로 생성된다. 마이크로 RNA는 miRNP라 불리는 리보뉴클레오복합체를 형성하여 표적 부위에 상보적 결합을 통해 표적 유전자를 절단하거나, 번역을 억제한다. 30% 이상의 인간 miRNA는 클러스터로 존재하며, 하나의 전구체로 전사된 후, 절단과정을 거쳐 최종 성숙 miRNA가 형성된다.As used herein, the term " miR "or" microRNA "refers to a nucleic acid that binds to the 3'UTR (non-translational site) of a target RNA to facilitate its degradation, 21 to 23 noncoding RNAs. The maturation sequences of the miRNAs used herein can be obtained from the miRNA database (http://www.mirbase.org). As of August 2012, 25,141 mature miRNAs from 193 species are registered according to the miRNA database (19th edition, miRBase). In general, microRNAs are transcribed into precursors of about 70-80 nt (nucleotide) long with a hairpin structure called pre-miRNA and then matured by cleavage by the RNAse III enzyme Dicer. MicroRNAs form a ribonucleotide complex called miRNP, which cleaves the target gene by complementary binding to the target site, or inhibits translation. Over 30% of human miRNAs are present in clusters, which are transcribed into a single precursor and then cleaved to form the final mature miRNA.

본원에서 miR-204은 본 이론으로 한정하는 것은 아니지만, OA가 발생한 연골세포에 상향 발현되며 PG 생합성에 관여하는 유전자의 3’UTR에 결합하여 결국 PG 생합성을 억제한다. 이러한 유전자는 CS 이탄당 반복체 빌딩블록인 UDP-GlcA 및 UDP-GalNAc의 전달체로 작용하는 SLC35D1(52); CS 사슬의 신장에 관여하는 CHSY1 및 CSGALNACT2 (53, 54); 사슬의 GalNAc 황산화에 필요한 효소인 CHST11 및 CHST15 (55, 56); 그리고 HA 및 코어 단백질 PG 백본의 어셈블리에 필요한 HAS2 and HAPLN1 (57, 58)이나, 이로 제한하는 것은 아니다. 상기 유전자는 miR-204의 도입에 의해 그 발현이 감소하는 것으로 나타났다 (도 4F 등 참조).MiR-204 is expressed up-regulated in chondrocytes generated by OA and binds to the 3'UTR of a gene involved in PG biosynthesis, thereby inhibiting PG biosynthesis. These genes are SLC35D1 ( 52 ), which acts as a carrier for the UDP-GlcA and UDP-GalNAc repeating building blocks per CS peat; CHSY1 and CSGALNACT2 ( 53, 54 ) involved in the elongation of the CS chain; The enzymes CHST11 and CHST15 ( 55, 56 ) required for the GalNAc sulfation of the chain; And HAS2 and HAPLN1 ( 57, 58 ) , which are required for assembly of HA and core protein PG backbones. The expression of the gene was decreased by the introduction of miR-204 (see FIG. 4F, etc.).

따라서 본원에 따른 miR-204 활성 억제제는 miR-204의 표적 유전자로 SLC35D1, CHSY1, CSGALNACT2, CHST11, CHST15, HAS2 및 HAPLN1의 3’UTR에 결합하는 것을 억제할 수 있다. 상기 유전자의 서열은 다음과 같이 NCBI DB 공지되어 있다: 인간 SLC35D1: NM015139.2, 인간 CHSY1: NM014918.4, 인간 CSGALNACT2: NM018590.4, NM001319654.1, NM001319656.1, 인간 CHST11: NM01888413.5, NM001173982.1, 인간 CHST15: NM015892.4, NM014863.3, NM001270764.1, 인간 HAS2: NM005328.2, 인간 HAPLN1: NM001884.3Therefore, the miR-204 activity inhibitor according to the present invention can inhibit binding to the 3'UTR of SLC35D1, CHSY1, CSGALNACT2, CHST11, CHST15, HAS2 and HAPLN1 as a target gene of miR-204. The sequence of the gene is known in NCBI DB as follows: human SLC35D1: NM015139.2, human CHSY1: NM014918.4, human CSGALNACT2: NM018590.4, NM001319654.1, NM001319656.1, human CHST11: NM01888413.5 , NM001173982.1, human CHST15: NM015892.4, NM014863.3, NM001270764.1, human HAS2: NM005328.2, human HAPLN1: NM001884.3

본원의 miR-204의 서열은 인간 유래이며, 성숙된 서열은 miR-204-5p [5′- UUCCCUUU GUCAUCCUAUGCCU-3’(서열번호 1)], miR-204-3p [5′- GCUGGGAA GGCAAAGGGACGU-3′(서열번호 2)], 전구 서열 [(5’ggcuacagucuuucuucaugugacucguggacuucccuuugucauccuaugccugagaauauaugaaggaggcugggaaggcaaagggacguucaauugucaucacuggc 3′(서열번호 3))를 포함하는 것이다. 밑줄친 부분은 씨드서열을 나타낸다. 씨드 서열이란 miRNA가 표적 유전자의 3’UTR 부분에 결합하여 표적 유전자의 발현을 저해하는 특이적 서열이다. The sequence of miR-204 herein is human-derived and the matured sequence is miR-204-5p [5'- UUCCCUUU GUCAUCCUAUGCCU-3 '(SEQ ID NO: 1)], miR-204-3p [5'- GCUGGGAA GGCAAAGGGACGU-3 (SEQ ID NO: 2)], a full-length sequence [(5'gg cagagucuuccucugugacacugguggacuucccuuugucauccuaugccugagaauaugaaggaggcugggaaggcaaagggacguucaauugucaucacuggc 3 '(SEQ ID NO: 3)). The underlined part indicates the seed sequence. The seed sequence is a specific sequence in which the miRNA binds to the 3'UTR portion of the target gene and inhibits the expression of the target gene.

본원에서는 특히 miR-204-5p가 연골세포 노화에 따라 발현되는 것을 확인하고 miR-204-5p 발현 억제제를 사용하였다.In particular, miR-204-5p expression inhibitors were used in this study, confirming that miR-204-5p was expressed upon chondrocyte senescence.

본원에 따른 miR-204 억제제는 특히 miR-204-5p의 발현을 억제하거나, 또는 이를 분해하거나, 또는 이의 활성을 억제할 수 있는 것을 포함한다.MiR-204 inhibitors according to the present invention include those capable of inhibiting, or degrading, or inhibiting the activity of miR-204-5p, in particular.

본원에서 miR-204의 활성 억제는 miR-204의 세포내 작용 또는 기능을 억제 또는 방해하는 것을 의미하는 것으로 전형적으로 miR-204가 이의 표적 분자와의 결합을 직접적으로 억제하거나, 또는 저분자 억제제, 항체 또는 항체의 단편을 이용하여 miR-204의 기능을 직접적으로 억제하거나, 또는 small interfereing RNA분자를 이용하여 간접적으로 조절되는 것을 포함한다. 나아가 miR-204의 활성의 방해 또는 억제는 직접 또는 간접적으로 전구서열(서열번호 1) 및 성숙서열 (서열번호 1 또는 2)의 활성을 억제하는 것을 포함한다. 또한 miR-204의 활성 억제는 miR-204의 전사 자체를 억제하여 이의 세포내 농도를 낮추는 것을 포함한다.As used herein, inhibition of the activity of miR-204 means inhibiting or interfering with the intracellular action or function of miR-204. Typically, miR-204 directly inhibits its binding to a target molecule, Or directly inhibit the function of miR-204 using a fragment of an antibody, or indirectly regulated using small interfering RNA molecules. Furthermore, the inhibition or inhibition of the activity of miR-204 involves directly or indirectly inhibiting the activity of the precursor sequence (SEQ ID NO: 1) and the maturation sequence (SEQ ID NO: 1 or 2). Inhibition of miR-204 activity also involves inhibiting the transcription of miR-204 itself and lowering its intracellular concentration.

본원에서 용어 “miR-204의 활성을 억제할 수 있는 물질”은 이의 발현 및/또는 활성을 억제할 수 있는 임의의 물질을 포함한다. 이러한 물질은 예를 들면 앤타고미어, 안티센스 분자, 소헤어핀 RNA 분자 (shRNA), 소방해 RNA 분자 (siRNA), 시드 표적 LNA (Locked Nucleic Acid) 올리고뉴클레오타이드, 데코이올리고뉴클레오타이드, 앱타머, 리보자임, 또는 DNA:RNA 하이브리드를 인지하는 항체를 포함할 수 있다.The term &quot; substance capable of inhibiting the activity of miR-204 &quot; herein includes any substance capable of inhibiting its expression and / or activity. Such materials include, for example, antigens, antisense molecules, small hairpin RNA molecules (shRNA), Firefly RNA molecules (siRNA), seeded LNA (Locked Nucleic Acid) oligonucleotides, decoy oligonucleotides, aptamers, ribozymes, Or an antibody that recognizes a DNA: RNA hybrid.

본원에 사용된 용어 "안티센스 올리고뉴클레오타이드"는 표적으로 하는 miRNA, 특히 miRNA의 씨드 서열의 전부 또는 일부, 또는 miRNA의 씨드 서열의 전부 또는 일부를 포함하는 miRNA 전부 또는 일부와 상보적인 서열을 가지고 있어, miRNA와 이합체(duplex)를 형성할 수 있는 핵산-기반 분자를 포괄하는 것이다. 일 구현예에서는 RNA-RNA 이합체이다. 따라서 본원에 사용된 용어 "안티센스 올리고뉴클레오타이드"는 "상보적 핵산-기반 억제제"로 나타낼 수 있다.As used herein, the term "antisense oligonucleotide" refers to all or part of the sequence of a miRNA, in particular an miRNA, or a sequence complementary to all or part of an miRNA comprising all or part of the sequence of a miRNA, lt; RTI ID = 0.0 &gt; miRNA-based &lt; / RTI &gt; molecules capable of forming duplexes with miRNAs. In one embodiment, it is an RNA-RNA duplex. Thus, the term "antisense oligonucleotide" as used herein may be referred to as "complementary nucleic acid-based inhibitor &quot;.

상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드에는 다양한 분자가 포함되며, 예를 들면 리보핵산(RNA), 디옥시리보핵산(DNA), 앤타고미어, 2'-O-변형 올리고뉴클레오타이드, 포스포로티오에이트-백본 디옥시리보뉴클레오타이드, 포스포로티오에이트-백본 리보뉴클레오타이드, PNA(peptide nucleic acid) 올리고뉴클레오타이드 또는 LNA(locked nucleic acid) 올리고뉴클레오타이드이다. 바람직하게는 리보핵산이다.The antisense oligonucleotides include various molecules such as ribonucleic acid (RNA), deoxyribonucleic acid (DNA), antagomir, 2'-O-modified oligonucleotides, phosphorothioate-backbone deoxyribonucleotides, Thioate-backbone ribonucleotide, a PNA (peptide nucleic acid) oligonucleotide or a LNA (locked nucleic acid) oligonucleotide. Preferably a ribonucleic acid.

LNA는 변형 리보뉴클레오타이드로서 리보오스 당 부위의 2' 내지 4' 탄소 사이에 추가적인 브리지를 포함하여 잠금(locked) 형태를 가지게 되며 이에 LNA가 있는 올리고뉴클레오타이드는 개선된 열 안정성을 가지게 된다.LNA is a modified ribonucleotide with an additional bridge between the 2 'to 4' carbons of the ribose sugar site to have a locked form, whereby the oligonucleotide with the LNA has improved thermal stability.

PNA(peptide nucleic acids)는 당-포스페이트 백본 대신에 펩타이드-기반 백본을 포함한다. 2'-O-변형 올리고뉴클레오타이드는 바람직하게는 2'-O-알킬 올리고뉴클레오타이드이고, 보다 바람직하게는 2'-O-C1-3 알킬 올리고뉴클레오타이드이며, 가장 바람직하게는 2'-O-메틸 올리고뉴클레오타이드이다.PNA (peptide nucleic acids) include peptide-based backbones instead of sugar-phosphate backbones. The 2'-O-modified oligonucleotides are preferably 2'-O-alkyl oligonucleotides, more preferably 2'-OC 1-3 alkyl oligonucleotides, and most preferably 2'-O-methyl oligonucleotides to be.

상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는, 좁은 의미의 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 하기 설명하는 앤타고미어 및 억제 RNA 분자를 포함한다.The antisense oligonucleotides include antisense oligonucleotides in the narrow sense, antagomir and inhibitory RNA molecules described below.

본원에 사용된 용어 "앤타고미어"는 단일-가닥의 화학적으로 변형된 올리고뉴클레오타이드로서, 내인성 microRNA의 차단 (silence)에 사용된다. 앤타고미어는 Arganoute 2 (Ago 2) 절단 부위에서 상보적이지 않는 서열을 포함하거나, 또는 Ago2 절단이 억제되도록 염기가 예를 들면 2' 메톡시기, 3‘ 콜레스테롤기, 포스포로씨오에이트로 변형되어 있으며, 표적서열에 상보적 서열을 가진다. 본원에 따른 앤타고미어는 miR-204, 특히 miR-204의 씨드 서열, 특히 miR-204-5p, 특히 miR-204-5p 씨드서열의 전부 또는 일부에 적어도 부분적으로 또는 완전하게 상보적인 서열을 갖는다. 일 구현예에서 앤타고미어는 하나 이상의 변형 (예컨대, 2'-O-메틸-당 변형, 또는 3‘ 콜레스테롤 변형)을 포함한다. 다른 구현예에서 앤타고미어는 하나이상의 포스포로씨오에이트 결합을 포함하며, 적어도 부분적으로 포스포로티오에이트 백본을 갖게 된다.As used herein, the term " antagomir "is a single-stranded chemically modified oligonucleotide that is used for the silencing of endogenous microRNAs. Antagomir contains sequences that are not complementary to the Arganoute 2 (Ago 2) cleavage site, or that the base is modified to, for example, a 2 'methoxy group, a 3' cholesterol group or a phosphorosioate to inhibit Ago2 cleavage And has a complementary sequence to the target sequence. An antagonist according to the present invention has a sequence which is at least partially or completely complementary to the seed sequence of miR-204, in particular miR-204, in particular all or part of the miR-204-5p, . In one embodiment, the antigomere comprises one or more modifications (e. G., 2'-O-methyl-sugar modifications, or 3'cholesterol modifications). In other embodiments, the antigomere comprises at least one phosphorocytoate linkage and at least partially has a phosphorothioate backbone.

본원에 따른 miR-204을 억제하기 위하여 적합한 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 앤타고미어의 길이는 6-50 뉴클레오타이드, 특히 10-40 뉴클레오타이드, 더욱 특히 15-30 뉴클레오타이드, 더더욱 특히 15-25 뉴클레오타이드 이나 이로 제한하는 것은 아니며, 본원에 따른 효과를 달성하는 한 다양한 길이를 포함할 수 있다.The length of a suitable antisense oligonucleotide or antagonist to inhibit miR-204 according to the present invention is limited to 6-50 nucleotides, especially 10-40 nucleotides, more particularly 15-30 nucleotides, even more particularly 15-25 nucleotides, And may include various lengths as long as the effect according to the present invention is achieved.

본원에서 용어 "상보적"은 소정의 혼성화 또는 어닐링 조건, 바람직하게는 생리학적 조건 하에서 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 miR-204 표적에 선택적으로 혼성화 할 정도로 충분히 상보적인 것을 의미하며, 일부 또는 부분적으로 실질적으로 상보적(substantially complementary) 및 완전히 상보적 (perfectly complementary)인 것을 모두 포괄하는 의미를 가지며, 바람직하게는 완전히 상보적인 것을 의미한다. 실질적으로 상보적이란, 완전히 상보적인 것은 아니지만, 표적 서열에 결합하여 본원에 따른 효과 즉, miR-204의 활성을 방해하기에 충분한 효과를 낼 정도의 상보성을 의미하는 것이다.As used herein, the term "complementary" means that the antisense oligonucleotide is sufficiently complementary to hybridize selectively to the miR-204 target under certain hybridization or annealing conditions, preferably physiological conditions, and is partially or partially substantially complementary Substantially complementary &quot; and &quot; perfectly complementary &quot;, and preferably means completely complementary. Substantially complementary, although not entirely complementary, is intended to mean a complementarity sufficient to bind to the target sequence to effect an effect herein, i. E., Sufficient to interfere with the activity of miR-204.

본원에서 용어 "핵산"은 폴리뉴클레오타이드, 올리고뉴클레오타이드, DNA, RNA, 및 그 유사체 및 그 유도체를 포함하는 것으로 예를 들면 펩타이드 핵산 (PNA) 또는 그 혼합물을 포함한다. 또한 핵산은 단일 또는 이중가닥일 수 있으며, 폴리펩타이드, mRNA, microRNA 또는 siRNA 등을 포함하는 분자를 코딩할 수 있다.As used herein, the term "nucleic acid" includes polynucleotides, oligonucleotides, DNA, RNA, and analogs and derivatives thereof such as peptide nucleic acids (PNA) or mixtures thereof. The nucleic acid can also be single or double stranded and can encode molecules including polypeptides, mRNA, microRNA or siRNA, and the like.

본원에 따른 일 구현예에서, miR-204의 활성을 억제할 수 있는 물질은 miR-204의 전구 및/또는 성숙 서열의 전부 또는 일부, 특히 씨드 서열에 상보적으로 결합하여, 이의 활성을 억제할 수 있는 안티센스 올리고뉴클레오타이드이다. 상기 활성의 억제는 miR-204의 전사 및/또는 miR-204의 표적 mRNA와의 결합을 억제하는 것이다. 본원에 따른 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 이를 구성하는 뉴클레오타이드 또는 뉴클레오타이드를 연결하는 백본(골격)이 하기 하나 이상의 변형을 포함할 수 있거나, 또는 포함하지 않을 수 있다. 즉 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 이를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드가 LNA, 또는 이를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 당이 2‘-O- 메틸화, 또는 이의 백본에 하나이상의 포스포티오에이트를 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present disclosure, a substance capable of inhibiting the activity of miR-204 is complementary to all or part of the precursor and / or maturation sequence of miR-204, in particular to the seed sequence, Lt; / RTI &gt; oligonucleotides. The inhibition of this activity is to inhibit the transcription of miR-204 and / or the binding of miR-204 to the target mRNA. An antisense oligonucleotide according to the present invention may or may not include one or more of the following modifications of the backbone (skeleton) connecting the nucleotides or nucleotides constituting the antisense oligonucleotide. That is, the antisense oligonucleotide may comprise 2'-O-methylation of one or more nucleotides constituting the LNA or a sugar of one or more nucleotides constituting the antisense oligonucleotide, or one or more phosphotioates in its backbone.

본원에 따른 일 구현예에서, 본원의 안티센스 올리고뉴클레오타이드 또는 핵산분자는 miR-204, 특히 miR-204-5p의 씨드서열의 전부 또는 일부에 상보적인 서열을 포함한다. 씨드 서열은 miRNA의 표적분자의 인지에 매우 중요한 다양한 종에서 보존된 서열이다(Krenz, M. et al., J. Am. Coll. Cardiol. 44:2390-2397(2004); H. Kiriazis, et al., Annu. Rev. Physiol.62:321(2000)). miRNA는 씨드서열을 통해 표적과 결합하기 때문에, 씨드서열의 표적과의 상호작용을 억제하는 경우, 표적 mRNA의 번역 등을 효과적으로 억제할 수 있다. 본원에 따른 일 구현예에서 서열번호 1의 뉴클레오타이드 서열의 싸드서열 (1 내지 8번째)의 전부 또는 일부 예를 들면 씨드서열 중 중 2번째부터 7번째까지의 뉴클레오타이드 서열에 전부 또는 부분적으로 상보적인 서열을 포함하며, 예를 들면 본원의 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 miR-204-5p 의 씨드서열의 전부 또는 일부에 결합할 수 있는 5’-AAGGGA-3'(서열번호 4) 또는 5’-AAAGGGAA-3' (서열번호 5); 또는 5′-AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA-3′(서열번호 6)일 수 있으며 또는 상기 AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA이 10-nucleotide 내외의 링커영역을 사이에 두고 세 차례 이상 반복되는 miR-204-5p sponge 서열 일 수 있다. 상기 스폰지 서열은 항상성 프로모터 및 단백질에 작동가능하게 연결되어 플라스미드로 도입되어 발현될 수 있다. 상기와 같은 서열은 miR-204-5p의 씨드 서열에 결합하여, miR-204-5p가 표적에 결합하는 것을 방지하여 이의 활성을 저해한다. 상기 올리고뉴클레오타이드를 구성하는 하나 이상의 각 뉴클레오타이드는 2‘-O- 메틸화되거나, 또는 상기 각 하나 이상의 뉴클레오타이드는 LNA이거나, 또는 상기 백본을 구성하는 화학결합 중 하나 이상은 포스포티오에이트일 수 있으나, 상기 변형을 포함하지 않을 수도 있다.In one embodiment according to the present disclosure, the antisense oligonucleotide or nucleic acid molecule of the present disclosure comprises a sequence complementary to all or part of the sequence of miR-204, particularly miR-204-5p. Seed sequences are conserved sequences that are conserved in a variety of species that are critical for the recognition of target molecules of miRNAs (Krenz, M. et al., J. Am. Coll Cardiol. 44: 2390-2397 (2004); H. Kiriazis, et al., Rev. Physiol. 62: 321 (2000)). Since miRNA binds to the target through the seed sequence, it can effectively suppress the translation of the target mRNA when the interaction of the seed sequence with the target is inhibited. In one embodiment according to the present application, all or part of the nucleotide sequence of nucleotides 1 to 8 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, for example all or part of the nucleotide sequence from the 2nd to 7th nucleotides in the nucleotide sequence, For example, the antisense oligonucleotides herein are 5'-AAGGGA-3 '(SEQ ID NO: 4) or 5'-AAAGGGAA-3' that can bind to all or part of the seed sequence of miR- (SEQ ID NO: 5); Or 5'-AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA-3 '(SEQ ID NO: 6), or the AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA may be a miR-204-5p sponge sequence repeated three or more times over a linker region within and outside the 10-nucleotide. The sponge sequence may be operatively linked to a plasmid and introduced into a plasmid. Such a sequence binds to the seed sequence of miR-204-5p to prevent miR-204-5p from binding to the target, thereby inhibiting its activity. Wherein one or more nucleotides constituting the oligonucleotide are 2'-O-methylated, or each of the one or more nucleotides is LNA, or at least one of the chemical bonds constituting the backbone may be a phosphothioate, . &Lt; / RTI &gt;

앞서 언급한 바와 같이 본원에 따른 조성물은 연골세포에서 PG의 합성을 조절하여, 연골 기질 대사의 불균형을 되돌림으로써 골관점염을 치료할 수 있다,As mentioned previously, the composition according to the present invention can treat bone-speckled salts by regulating the synthesis of PG in chondrocytes and reversing the imbalance of cartilage matrix metabolism.

본원에서 사용된 용어 "치료"란 본원에 따른 조성물의 투여로 관절염 또는 이로 인한 질환의 증세를 호전시키거나 이롭게 변경하는 모든 행위를 의미한다. 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 대한의학협회 등에서 제시된 자료를 참조하여 질환의 정확한 기준을 파악하고, 개선, 향상 및 치료된 정도를 판단할 수 있을 것이다.The term "treatment ", as used herein, refers to any act that improves or alleviates the symptoms of arthritis or a disease caused by the administration of a composition according to the invention. Those skilled in the art will be able to ascertain the precise criteria of the disease by referring to the data presented by the Korean Medical Association, and to judge the degree of improvement, improvement, and cure.

본원에 사용된 용어 "예방"은 관련 질환의 발병을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다. 본원의 조성물은 초기 증상, 또는 나타나기 전에 투여할 경우 관련 질환을 예방할 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.As used herein, the term "prophylactic" means any act that inhibits or delays the onset of a related disorder. It will be apparent to those skilled in the art that the compositions herein may prevent early onset symptoms, or related disorders when administered prior to appearance.

본원의 조성물은 상기 언급한 유효성분 이외에 본원의 miR-204의 활성을 억제할 수 있는 물질 이외에 질환의 치료와 관련하여 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 또는 유효성분의 용해성 및/또는 흡수성을 유지/증가시키는 화합물을 추가로 함유할 수 있다.In addition to the above-mentioned active ingredients, the composition of the present invention may contain, in addition to the substances capable of inhibiting the activity of miR-204 of the present invention, one or more active ingredients exhibiting the same or similar functions in relation to the treatment of diseases and / And may further contain a compound that maintains / increases water absorption.

본원 조성물은 상기 언급한 유효성분 이외에 추가로 약학적으로 허용가능한 희석제, 담체 및/또는 아주번트를 1종 이상 포함할 수 있다. 약학적으로 허용가능한 담체는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로즈 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올, 리포좀 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있으며, 표적 기관에 특이적으로 작용할 수 있도록 표적 기관 특이적 항체 또는 기타 리간드를 상기 담체와 결합시켜 사용할 수 있다. 더 나아가 당해 기술분야의 적정한 방법으로 또는 레밍턴의 문헌(Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA)에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제형화할 수 있다. 예를 들면 용액, 에멀젼 및 리포좀 제형 등과 같은 다양한 제형 및 투약형태로 제조될 수 있다. 예를 들면 활성성분을 약학적으로 허용가능한 액체 및/또는 미세분말의 고형 담체 또는 부형제와 혼합하여, 정제, 캡슐, 젤, 시럽 또는 좌제로 제조될 수 있다. 또한 본원에 따른 조성물은 수성, 비수성 또는 혼합 매질을 이용한 현탁액으로 제조될 수 있다. 수성 현탁액은 소디움 카르복시메틸셀룰로스, 소르비톨 및/또는 덱스트란과 같은 현탁액의 점도를 높이는 물질을 추가로 포함할 수 있다.The composition of the present invention may further comprise one or more pharmaceutically acceptable diluents, carriers and / or adjuvants in addition to the above-mentioned active ingredients. The pharmaceutically acceptable carrier may be a mixture of saline, sterilized water, Ringer's solution, buffered saline, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, liposome and one or more of these components. , A buffer solution, a bacteriostatic agent, and the like may be added. In addition, it can be formulated into injection formulations, pills, capsules, granules or tablets such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like by additionally adding diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants, Specific antibody or other ligand can be used in combination with the carrier. Can further be suitably formulated according to the respective disease or ingredient according to the appropriate method in the art or using the methods disclosed in Remington's Pharmaceutical Science (recent edition), Mack Publishing Company, Easton PA have. For example, as solutions, emulsions and liposomes, and the like. For example, the active ingredient may be formulated into tablets, capsules, gels, syrups or suppositories by mixing with pharmaceutically acceptable liquid and / or solid carriers or excipients of fine powder. The composition according to the invention may also be prepared as a suspension in an aqueous, non-aqueous or mixed medium. The aqueous suspension may further comprise a material that increases the viscosity of the suspension, such as sodium carboxymethylcellulose, sorbitol and / or dextran.

필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있으며, 표적 기관에 특이적으로 작용할 수 있도록 표적 기관 특이적 항체 또는 기타 리간드를 상기 담체와 결합시켜 사용할 수 있다. 더 나아가 당해 기술분야의 적정한 방법으로 또는 레밍턴의 문헌(Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA)에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제형화할 수 있다.If necessary, other conventional additives such as an antioxidant, a buffer, and a bacteriostatic agent may be added. In addition, it can be formulated into injection formulations, pills, capsules, granules or tablets such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like by additionally adding diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants, Specific antibody or other ligand can be used in combination with the carrier. Can further be suitably formulated according to the respective disease or ingredient according to the appropriate method in the art or using the methods disclosed in Remington's Pharmaceutical Science (recent edition), Mack Publishing Company, Easton PA have.

본원의 조성물의 투여방법은 특별히 이에 제한되는 것은 아니며, 공지된 억제제의 투여방법을 적용할 수 있으며, 목적하는 방법에 따라 비경구 투여(예를 들어 특히 관절 강 내 국소 투여)하거나 경구 투여할 수 있으며, 비경구 투여의 경우 피부에 붙이는 패치형을 통해 투여할 수 있다.The method of administration of the composition of the present invention is not particularly limited thereto, and the known method of administering the inhibitor may be applied. Depending on the intended method, parenteral administration (for example, local administration in the joint cavity) or oral administration In the case of parenteral administration, it can be administered through a patch type attached to the skin.

본원에 따른 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에 있어서, "약학적 또는 치료적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.The composition according to the present application is administered in a pharmaceutically effective amount. In the present invention, "pharmaceutically or therapeutically effective amount" means an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit / risk ratio applicable to medical treatment, and the effective dose level will depend on the type, severity, The activity of the drug, the sensitivity to the drug, the time of administration, the route of administration and the rate of release, the duration of the treatment, factors including co-administered drugs, and other factors well known in the medical arts. The composition of the present invention can be administered as an individual therapeutic agent or in combination with other therapeutic agents, and can be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and can be administered singly or in multiple doses. It is important to take into account all of the above factors and to administer the amount in which the maximum effect can be obtained in a minimal amount without side effects, which can be easily determined by those skilled in the art.

투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설률 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 매우 다양하며, 적정한 투여량은 예를 들면 환자의 체내에 축적된 약물의 양 및/또는 사용되는 폴리뉴클레오타이드의 구체적 효능정도에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 인비보 동물모델 및 인비트로에서 효과적인 것으로 측정된 EC50을 기초로 계산될 수 있으며, 예를 들면 체중 1kg당 0.01 μg 내지 1 g 일 수 있으며, 일별, 주별, 월별 또는 연별의 단위 기간으로, 단위 기간 당 일회 내지 수회 나누어 투여될 수 있으며, 또는 인퓨전 펌프를 이용하여 장기간 연속적으로 투여될 수 있다. 반복투여 횟수는 약물이 체내 머무는 시간, 체내 약물 농도 등을 고려하여 결정된다. 질환 치료 경과에 따라 치료가 된 후라도, 재발을 위해 조성물이 투여될 수 있다.The dosage ranges vary widely depending on the patient's body weight, age, sex, health condition, diet, time of administration, administration method, excretion rate and severity of the disease, and a proper dosage is, for example, And / or the degree of specific activity of the polynucleotide used. It may be calculated on the basis of the EC 50 generally measured as effective in the in vivo animal model and in vitro, for example from 0.01 μg to 1 g per kg of body weight, and may be calculated on a daily, weekly, monthly or yearly basis , May be administered once or several times per unit period, or may be continuously administered for a long period using an infusion pump. The number of repeated administrations is determined in consideration of the duration of the drug in the body, the drug concentration in the body, and the like. The composition may be administered for recurrence, even after treatment according to the course of the disease treatment.

안테센스 올리고뉴클레오타이드, siRNA, shRNA 제제의 경우 비경구 투여가 선호될 수 있으나 다른 경로 및 수단을 배제하는 것은 아니다. 전형적인 약물의 경우 투약단위체는, 예를 들어 약 0.01mg 내지 100mg를 포함하나 상기 범위의 이하 및 이상의 범위를 배제하는 것은 아니다. 일일 투여량은 약 1μg 내지 10g 일 수 있으며, 하루 일회 내지 수회에 나누어 투여할 수 있다.In the case of antisense oligonucleotides, siRNA, shRNA preparations, parenteral administration may be preferred but not excluding other routes and means. In the case of typical medicaments, the dosage unit comprises, for example, from about 0.01 mg to about 100 mg, but does not exclude the following ranges and above. The daily dose may be about 1 μg to 10 g, and may be administered once a day or divided into several times a day.

본원에 따른 유효성분 예를 들면 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 그 자체로 또는 약학적으로 허용가능한 염의 형태로 조성물에 사용될 수 있다. 약학적으로 허용가능한 염이란, 본원에 따른 폴리뉴클레오타이드의 생물학적 활성은 유지하면서, 바람직하지 않는 독성은 최소화된 것이다. 이러한 염은 예를 들면 아연, 칼슘, 비스부스, 바륨, 마그네슘, 알루미늄, 코퍼, 코발트, 니켈, 카드뮴, 소디움, 포타슘 등과 같은 금속 양이온과 형성된 염기 부가염 및 유기 아미노산과 형성된 염, 또는 암모니아, N,N-디벤질에틸렌디아민 (dibenzylethylene-diamine), D-클루코사민 (glucosamine), 테트라에틸암모늄(tetraethylammonium), 또는 에틸렌디아민(ethylenediamine) 유래의 양이온과 형성된 염을 포함 할 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다.The active ingredients according to the present invention, for example antisense oligonucleotides, may be used in the composition as such or in the form of pharmaceutically acceptable salts. A pharmaceutically acceptable salt means that the undesirable toxicity is minimized while maintaining the biological activity of the polynucleotide according to the present invention. Such salts include salts formed with metal cation such as, for example, zinc, calcium, bismuth, barium, magnesium, aluminum, copper, cobalt, nickel, cadmium, sodium, But are not limited to, salts formed with cations derived from N-dibenzylethylene-diamine, D-glucosamine, tetraethylammonium, or ethylenediamine. no.

본원에 따른 일 구현예에서, 본원의 유효성분 예를 들면 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 이를 이루는 뉴클레오타이드의 특성상 음으로 하전되어 있다. 세포막은 친지질성 성질로 인해, 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 세포막으로의 흡수가 감소될 수 있다. 이러한 극성으로 인한 흡수 방해는 하기에 기재된 전구약물 접근방식을 통해 해결될 수 있다 (Crooke, R. M. (1998) in Crooke, S. T. Antisense research and Application. Springer-Verlag, Berlin, Germany, vol. 131, pp. 103-140).In one embodiment according to the present application, the active ingredients of the present invention, such as antisense oligonucleotides, are negatively charged due to the nature of the nucleotides thereof. Due to the lipophilic nature of the cell membrane, the uptake of antisense oligonucleotides into the cell membrane can be reduced. Absorption inhibition due to this polarity can be overcome through the prodrug approach described below (Crooke, RM (1998) in Crooke, ST Antisense research and Application, Springer-Verlag, Berlin, Germany, vol. 103-140).

본원에 따른 miR-204 분자는 본원에 개시된 바와 같이 노화 또는 기타 스트레스로 인한 관절염에서 상향 발현되어, 관절염의 진단에 유용하게 사용될 수 있다.MiR-204 molecules according to the present disclosure may be up-expressed in arthritis due to aging or other stresses as disclosed herein, and may be useful in the diagnosis of arthritis.

이에 다른 양태에서 본원은 miR-204 뉴클레오타이드 서열, 그의 상보적 서열 또는 상기 서열의 단편을 포함하는 관절염 진단용 마커로서의 용도를 개시하며, 이러한 관점에서 상기를 포함하는 관절염 진단용 키트 또는 방법에 관한 것이다.In another aspect, this disclosure relates to a kit or method for the diagnosis of arthritis, comprising the miR-204 nucleotide sequence, a complementary sequence thereof, or a fragment of the sequence as an arthritic diagnostic marker.

본 발명의 키트는 상기한 성분 이외에도, 다른 성분들을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 키트가 PCR 증폭 과정에 적용되는 경우에는, 본 발명의 키트는 선택적으로, PCR 증폭에 필요한 시약, 예컨대, 완충액, DNA 중합효소 (예컨대, Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis 또는 Pyrococcus furiosus (Pfu)로부터 수득한 열 안정성 DNA 중합효소), DNA 중합 효소 보조인자 및 dNTP를 포함할 수 있다. 본 발명의 키트는 상기한 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다.The kit of the present invention may further include other components in addition to the above components. For example, when the kit of the present invention is applied to a PCR amplification process, the kit of the present invention may optionally comprise reagents necessary for PCR amplification, such as a buffer, a DNA polymerase (e.g., Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus Thermostable DNA polymerases obtained from Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis or Pyrococcus furiosus (Pfu)), DNA polymerase cofactors and dNTPs. The kit of the present invention may be made from a number of separate packaging or compartments containing the above reagent components.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 키트는 마이크로어레이일 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 키트는 유전자 증폭 키트이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the kit of the present invention may be a microarray. According to a preferred embodiment of the present invention, the kit of the present invention is a gene amplification kit.

본 발명의 키트가 마이크로어레이인 경우에는, 마이크로어레이의 고상표면에 프로브가 고정화 되어 있다. 본 발명의 키트가 유전자 증폭 키트인 경우에는 프라이머를 포함한다. 프로브 또는 프라이머는 본원에 따른 miR-204를 특이적으로 인식하는 것으로 상기 서열에 상보적인 서열을 가진다. 본원에 사용된 용어 "상보적(complementary)"은 상기에서 정의된 바와 같이, 소정의 혼성화 또는 어닐링 조건하에서 상기 뉴클레오타이드 서열에 선택적으로 혼성화할 정도의 상보성을 갖는 것을 의미하며, 본 발명의 프로브 또는 프라이머는 완전 상보적인 것 이외에 상기 뉴클레오타이드 서열에 선택적으로 혼성화할 수 있을 정도이면, 하나 또는 그 이상의 미스매치(mismatch) 염기서열을 가질 수 있다. 프라이머 또는 프로브 제작 시 참조하여야 하는 본 발명의 miRNA의 뉴클레오타이드 서열은 본원에 개시된 서열 또는 miRBase에서 확인할 수 있으며, 이 서열을 참조하여 프라이머 또는 프로브를 디자인할 수 있다.When the kit of the present invention is a microarray, the probe is immobilized on the solid-phase surface of the microarray. When the kit of the present invention is a gene amplification kit, it includes a primer. The probe or primer specifically recognizes miR-204 according to the present invention and has a sequence complementary to the sequence. The term "complementary " as used herein means having complementarity to selectively hybridize to the nucleotide sequence under certain hybridization or annealing conditions, as defined above, and the probe or primer of the present invention May have one or more mismatch nucleotide sequences so long as they are capable of selectively hybridizing to the nucleotide sequence in addition to being fully complementary. The nucleotide sequence of the miRNA of the present invention to be referred to in the preparation of the primer or probe can be confirmed by the sequence disclosed herein or miRBase, and a primer or a probe can be designed with reference to this sequence.

또 다른 양태에서 본원은 검체로부터 miR-204의 발현을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 마커의 발현량을 검사 대상자의 관절염 진단 또는 예후와 연관시키는 단계를 포함하는, 관절염 진단 또는 예후에 필요한 정보를 제공하기 위하여 상기 miR-204 마커를 검출하는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the invention provides a method of detecting miR-204, comprising: detecting expression of miR-204 from a sample; And a method of detecting the miR-204 marker to provide information necessary for diagnosis or prognosis of arthritis, comprising the step of associating the expression level of the detected marker with the diagnosis or prognosis of arthritis of the test subject.

본원에 따른 방법에서 상기 연관시키는 단계는 상기 결정된 마커의 발현량을 정상 대조군에서 결정된 상기 각 마커에 대한 검출결과와 비교하는 것으로, 정상 대조군과 비교하여 그 발현량이 증가한 것이다.In the method according to the present invention, the associating step compares the expression amount of the determined marker with the detection result for each marker determined in the normal control group, wherein the expression level is increased as compared with the normal control group.

나아가 본원에 따른 방법은 마커의 발현량을 검사 대상자의 관절염 진단 또는 예후 판별시에 발작 질환 검사 대상자의 비마커 임상정보를 추가로 사용할 수 있다. 이러한 검사 대상자의 비마커 임상정보는 상기 대상자의 나이, 성별, 체중, 식습관, 체질량, 기저질환, 및 초음파 등의 검사를 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다.Further, the method according to the present invention may further use the non-marker clinical information of the subject to be tested for seizure disease upon diagnosis of arthritis or prognosis of the test subject. The non-marker clinical information of the subject includes, but is not limited to, the age, sex, weight, diet, body mass, baseline disease, and ultrasound of the subject.

본 발명의 키트 또는 방법에 의해 분석된 상기 miRNA의 발현 정도, 예컨대, RT(reverse transcriptase)-PCR 또는 실시간(real-time)-PCR 방법(참조: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rded. Cold Spring Harbor Press(2001))에 의해 측정된 발현 정도가 정상 대조군과 비교하여 예를 들면 약 1.5배 이상, 바람직하게는 2배이상의 발현도를 나타내는 경우에는 분석 시료를 채취한 대상(subject)이 관절염을 가지고 있거나 발병 위험도가 높은 것으로 판정한다.The degree of expression of the miRNA analyzed by the kit or method of the present invention, such as RT (reverse transcriptase) -PCR or real-time-PCR (see Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. For example, about 1.5 times or more, preferably twice or more than that of the normal control, the expression level measured by the method described in the Laboratory Manual, 3rd Ed. Cold Spring Harbor Press (2001) (subject) has arthritis or has a high risk of onset.

본원은 또한 연골 세포의 PG 합성에 중요한 조절자인 miR-204의 상위 조절자 및 miR-204의 표적 유전자를 규명한 것으로, 이를 이용하여 miR-204의 발현 또는 활성을 저해하는 물질을 스크리닝하여 관절염 치료제를 개발할 수 있다.The present invention also identifies the upstream regulator of miR-204 and the target gene of miR-204, which are important regulators of PG synthesis in chondrocytes, and screening for substances that inhibit the expression or activity of miR-204 is used to treat arthritis Can be developed.

이러한 관점에서 본원은 다음의 단계를 포함하는 관절염 치료제 스크리닝 방법에 관한 것이다.In this respect, the present invention relates to a method of screening a therapeutic for arthritis comprising the steps of:

miR-204 RNA를 시험물질과 접촉시키는 단계; 및 상기 시험물질과 접촉된 miR-204 RNA의 활성을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 접촉된 miR-204의 활성이, 상기 시험물질과 접촉되지 않은 대조군의 miR-204 RNA의 활성과 비교하여 감소한 경우 이를 후보물질로 선별하는 것인, 관절염 치료제 스크리닝 방법에 관한 것이다.contacting miR-204 RNA with the test material; And determining the activity of the miR-204 RNA contacted with the test substance, wherein the activity of the contacted miR-204 is decreased compared to the activity of the control miR-204 RNA not contacted with the test substance And screening the therapeutic agent for arthritis.

본원에 따른 일 구현에서, 상기 miR-204 RNA는 이를 발현하는 세포의 형태로 제공되며, 상기 활성은 상기 miR-204 RNA의 발현으로 분석되는 것이다. 예를 들어 본원에 따른 miR-204을 발현하는 세포를 시험물질과 접촉시킨 후, miR-204의 ?현량의 변화를 접촉전 또는 접촉되지 않은 대조군 세포와 비교하여, 발현량에 변동, 특히 감소가 있는 것을 후보물질로 선별한다. 본원에 따른 방법에 사용되는 miR-204의 발현량은 노던블랏, RT-PCR, 마이크로어레이를 이용한 혼성화 방법 등과 같은 공지된 방법을 이용하여 수행될 수 있다.In one embodiment according to the present application, said miR-204 RNA is provided in the form of a cell expressing said miR-204 RNA, said activity being analyzed by expression of said miR-204 RNA. For example, after contacting a cell expressing miR-204 according to the present invention with a test substance, a change in the amount of miR-204 compared to that of the control cell before or after the contact, Is selected as a candidate substance. The expression level of miR-204 used in the method according to the present invention can be performed using known methods such as Northern blot, RT-PCR, hybridization method using a microarray, and the like.

또다른 구현예에서 상기 miR-204 RNA는 이를 발현하는 세포의 형태로 제공되며, 상기 활성은 상기 miR-204 RNA의 표적인 CS 이탄당 반복체 빌딩블록인 UDP-GlcA 및 UDP-GalNAc의 전달체로 작용하는 SLC35D1(52); CS 사슬의 신장에 관여하는 CHSY1 및 CSGALNACT2 (53, 54); 사슬의 GalNA 황산화에 필요한 효소인 CHST11 및 CHST15 (55, 56); 그리고 HA 및 코어 단백질 PG 백본의 어셈블리에 필요한 HAS2 and HAPLN1 (57, 58)의 3'-UTR 과의 상호작용 분석으로 결정된다. 예를 들어 본원에 따른 miR-204을 발현하는 세포를 시험물질과 접촉시킨 후, 상기 유전자 적어도 하나 바람직하게는 전부의 3'-UTR과 miR-204의 상호작용 정도를 접촉 전 또는 접촉되지 않은 대조군 세포와 비교하여, 상호작용에 변동, 특히 감소가 있는 것을 후보물질로 선별한다. 본원에 따른 방법에 사용되는 RNA-RNA 상호작용을 검출하는 방법은 당업계의 공지된 것으로 예를 들면 RNA Walk (Lusting et al., Nucleic Acids Res. 2010; 38(1):e5 에 기재된 것 참조) 또는 Yeast two hybrid system (Piganeau et al., RNA 2006; 12: 177-184) 등을 이용하여 검출할 수 있으며, RNA: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory Press 2011)를 참조할 수 있다.In another embodiment, the miR-204 RNA is provided in the form of a cell expressing the miR-204 RNA, wherein the activity is a carrier of UDP-GlcA and UDP-GalNAc, which are repeating building blocks per CS peat target of the miR- Acting SLC35D1 52 ; CHSY1 and CSGALNACT2 ( 53, 54 ) involved in the elongation of the CS chain; The enzymes CHST11 and CHST15 ( 55, 56 ) required for the GalNA sulfation of the chain; And by analyzing the interaction of 3'-UTR of HAS2 and HAPLN1 ( 57, 58 ) required for assembly of HA and core protein PG backbone. For example, after contacting cells expressing miR-204 according to the present invention with a test substance, the degree of interaction of at least one, preferably all, of the 3'-UTR with miR-204 is measured before or after the contact Compared to cells, candidates are selected for variation, especially reduction, in their interaction. Methods for detecting RNA-RNA interactions used in the methods according to the present application are known in the art and are described for example in RNA Walk (Lusting et al., Nucleic Acids Res. 2010; 38 (1): e5 ) Or Yeast two hybrid system (Piganeau et al., RNA 2006; 12: 177-184), and can refer to RNA: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory Press 2011).

다른 구현예에서 본원의 방법에 사용될 수 있는 miRNA 및 또는 표적 유전자는 또한 분리된 형태 예를 들면 플라스미드 또는 이를 발현하는 세포의 형태로 제공될 수 있다. 세포의 경우 본원의 방법에 채용되는 물질을 내인적으로 발현하거나, 또는 이를 발현하는 플라스미드의 도입(transient 또는 stable 전달이입)에 의해 이를 발현 또는 과발현하는 세포주일 수 있다.In other embodiments, miRNAs and / or target genes that may be used in the methods herein may also be provided in the form of separate forms, e.g., plasmids or cells expressing them. In the case of a cell, it may be a cell strain expressing or overexpressing the substance employed in the method of the present invention, either internally or by introduction of a plasmid expressing it (transient or stable delivery).

일 구현예에서 본원에 따른 방법에 사용될 수 있는 세포주는 일차 배양 연골세포, 퇴행성관절염 환자 유래 일차 배양 연골세포, SW1353 세포주를 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. In one embodiment, the cell line that may be used in the method according to the present invention includes, but is not limited to, primary cultured chondrocytes, primary cultured chondrocytes derived from degenerative arthritis patients, SW1353 cell line.

다른 구현예에서 상기 세포주는 C20A4, TC28A2, 또는 C28I2을 포함하는 인간 연골 세포주: 또는 H4 마우스 콘드로사이트 (RRID: CVCL_W634), ATDC5, 또는 MC615를 포함하는 마우스 연골세포주를 포함하는 세포를 포함하나, 이로 제한하는 것은 아니다. In another embodiment, the cell line comprises cells comprising a human chondrocyte cell line comprising C20A4, TC28A2, or C28I2: or a mouse cartilage cell line comprising H4 mouse conglucoside (RRID: CVCL_W634), ATDC5, or MC615, But is not limited thereto.

일 구현예에서, 상기 세포주에서 상기 활성은 상기 miR-204 RNA의 발현 분석으로 결정되며, 상기 세포는 miR-204 발현의 상위 조절자로 GATA 모티브에 결합하는 전사인자인 GATA4 (인간 GATA4 단백질 서열 NCBI 데이터베이스: NP001295022.1, NP002043.2, NP001295023.1, 핵산: NM001308093.1, NM002052.4, NM001308094.1) 및 NF-kB (인간 NF-KB 단백질: NP068810.3, NP001138610.1, NP001230913.1, NP001230914.1, 핵산: NM021975.3, NM001145138.1, NM001243984.1, NM001243985.1) 또는 NF-kB (Nuclear Factor kappa B) (단백질 서열 NCBI 데이터베이스 : NP_001158884.1 NP_001306155.1 등)을 추가로 발현한다. 후보물질은 상기 상위 조절자의 조절을 통해 miR-204의 발현(전사)을 조절할 수 있다. 예를 들면 본원 도 12의 c 및 e에 기재된 시스템을 통해 miR-204의 전사를 억제하는 물질을 선별할 수 있을 것이며, 상기 시스템에 사용될 수 있는 프로모터는 서열번호 7로 개시된다. In one embodiment, the activity is determined by expression analysis of the miR-204 RNA in the cell line, wherein the cell is a transcription factor that binds to the GATA motif as an upstream modulator of miR-204 expression, such as GATA4 (human GATA4 protein sequence NCBI database NF-KB (human NF-KB protein: NP068810.3, NP001138610.1, NP001230913.1, NP001295022.1, NP002043.2, NP001295023.1, nucleic acids: NM001308093.1, NM002052.4, NM001308094.1) NP001230914.1, nucleic acids: NM021975.3, NM001145138.1, NM001243984.1, NM001243985.1) or NF-kB (Nuclear Factor kappa B) (protein sequence NCBI database: NP_001158884.1 NP_001306155.1 etc.) Lt; / RTI &gt; The candidate substance can regulate the expression (transcription) of miR-204 through regulation of the above-mentioned regulator. For example, a substance that inhibits the transcription of miR-204 may be screened through the system described in Figs. 12 (c) and 12 (e) and the promoter that can be used in the system is shown in SEQ ID NO: 7.

본 방법에서 사용되는 세포의 종류 및 시험물질의 양 및 종류 등은 사용하는 구체적인 실험방법 및 시험물질의 종류에 따라 달라지며, 당업자라면 적절한 세포의 종류, 양 및/또는 조건을 선택할 수 있을 것이다. 실험결과 시험물질과 접촉되지 않은 대조군과 비교하여 시험물질의 존재하에서 miR-204 RNA의 활성의 감소를 가져오는 물질을 후보물질로 선별한다. 대조군과 비교 약 99% 이하 감소, 약 95% 이하 감소, 약 90% 감소, 약 85% 감소, 약 80% 감소, 약 75% 감소, 약 70% 감소, 약 65% 이하 감소, 약 60% 이하 감소, 약 55% 감소, 약 50% 이하 감소, 약 45% 이하 감소, 약 40% 이하 감소, 약 30% 이하 감소, 약 20% 이하 감소를 의미하나, 이를 벋어나는 범위를 제외하는 것은 아니다.The type of cells used and the amount and type of the test substance used in the present method will depend on the specific experimental method used and the kind of the test substance. Those skilled in the art will be able to select appropriate cell types, amounts and / or conditions. As a result of the experiment, a candidate substance is selected as a candidate substance which causes a decrease in activity of miR-204 RNA in the presence of the test substance as compared with the control substance not in contact with the test substance. Less than about 99%, less than about 95%, about 90%, about 85%, about 80%, about 75%, about 70% less, less than about 65% , About 55% reduction, about 50% reduction, about 45% reduction, about 40% reduction, about 30% reduction, about 20% reduction or less.

일 구현예에서는 miR-204의 발현 또는 활성을 억제할 가능성이 있는 물질이 시험물질로서 사용된다. 앞서 언급한 바와 miR-204 활성은 이의 표적 유전자와의 결합을 억제할 수 잇는 것이다. 다른 구현예에서는 miR-204를 코딩하는 유전자의 전사를 억제할 가능성이 있는 물질이 시험물질로서 사용된다.In one embodiment, a substance that is likely to inhibit the expression or activity of miR-204 is used as the test substance. As mentioned earlier, miR-204 activity is able to inhibit its binding to its target gene. In another embodiment, a substance capable of inhibiting the transcription of the gene encoding miR-204 is used as the test substance.

본원의 "시험물질"은 상술한 바와 같은 miR-204 RNA의 활성 억제할 것으로 기대되는 물질을 의미하여, 저분자량 화합물, 고분자량 화합물, 화합물들의 혼합물(예컨대, 천연 추출물 또는 세포 또는 조직 배양물), 또는 바이오의약품(예컨대, 단백질, 항체, 펩타이드, DNA, RNA, 안티센스 올리고뉴클레오타이드, RNAi, 앱타머, RNAzyme 및 DNAzyme), 또는 당 및 지질 등을 포함하나 이로 한정하는 것은 아니다. 상기 시험물질은 2개 이상의 아미노산 잔기, 예컨대 6개, 10개, 12개, 20개 이하 또는 20개 초과 예컨대 50개 아미노산 잔기를 갖는 폴리펩타이드일 수 있다. 상기 시험 물질은 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있으며 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(UK), Comgenex(USA), Brandon Associates(USA), Microsource(USA) 및 Sigma-Aldrich(USA)에서 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(USA) 및 MycoSearch(USA)에서 구입 가능하다. 시험 물질은 당업계에 공지된 다양한 조합 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있으며, 예를 들어, 생물학적 라이브러리, 공간 어드레서블 패러럴 고상 또는 액상 라이브러리(spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries), 디컨볼루션이 요구되는 합성 라이브러리 방법, “1-비드 1-화합물” 라이브러리 방법, 그리고 친화성 크로마토그래피 선별을 이용하는 합성 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있다. 분자 라이브러리의 합성 방법은, DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994 등에 개시되어 있다.As used herein, the term "test substance" means a substance that is expected to inhibit the activity of miR-204 RNA as described above, and may be a low molecular weight compound, a high molecular weight compound, a mixture of compounds (e.g., a natural extract or a cell or tissue culture) , Or biopharmaceuticals (e.g., proteins, antibodies, peptides, DNA, RNA, antisense oligonucleotides, RNAi, aptamers, RNAzymes and DNAzymes) or sugars and lipids. The test substance may be a polypeptide having two or more amino acid residues, such as six, ten, twelve, twenty or fewer or more than twenty such as 50 amino acid residues. The test materials can be obtained from libraries of synthetic or natural compounds, and methods for obtaining libraries of such compounds are known in the art. Synthetic compound libraries are available from Maybridge Chemical Co. (UK), Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) and Sigma-Aldrich Available from MycoSearch (USA). The test materials can be obtained by various combinatorial library methods known in the art and include, for example, biological libraries, spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries, deconvolution By the desired synthetic library method, &quot; 1-bead 1-compound &quot; library method, and by synthetic library methods using affinity chromatography screening. Methods for synthesis of molecular libraries are described in DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33,2059,1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994, and the like.

본원에 따른 일 구현예에서 약물의 스크리닝 목적을 위해서는 화합물은 저분자량의 치료효과를 갖는 것이 사용될 수 있다. 예를 들면 중량이 400 Da, 600 Da 또는 800 Da과 같은 약 1000 Da 내외의 화합물이 사용될 수 있다. 목적에 따라 이러한 화합물은 화합물 라이브러리의 일부를 구성할 수 있으며, 라이브러리를 구성하는 화합물의 숫자도 수십개부터 수백만개까지 다양하다. 이러한 화합물 라이브러리는 펩타이드, 펩토이드 및 기타 환형 또는 선형의 올리고머성 화합물, 및 주형을 기본으로 하는 저분자 화합물, 예컨대 벤조디아제핀, 하이단토인, 바이아릴, 카보사이클 및 폴리사이클 화합물 (예컨대 나프탈렌, 페노티아진, 아크리딘, 스테로이드 등), 카보하이드레이트 및 아미노산 유도체, 디하이드로피리딘, 벤즈하이드릴 및 헤테로사이클 (예컨대 트리아진, 인돌, 티아졸리딘 등)을 포함하는 것일 수 있으나, 이는 단지 예시적인 것으로 이로 한정되는 것은 아니다.In one embodiment according to the present application, for the purpose of screening a drug, a compound having a therapeutic effect of a low molecular weight may be used. For example, compounds having a weight of about 1000 Da such as 400 Da, 600 Da or 800 Da can be used. Depending on the purpose, such compounds may constitute a part of a library of compounds, and the number of compounds constituting the library may vary from several tens to several millions. Such a library of compounds can be prepared by reacting peptides, peptoids and other cyclic or linear oligomeric compounds, and low molecular weight compounds based on a template, such as benzodiazepines, hydantoins, biaryls, carbocycles, and polycycle compounds such as naphthalene, Carbodihydrate and amino acid derivatives, dihydropyridines, benzhydryls and heterocycles (such as triazine, indole, thiazolidine, etc.), but this is merely exemplary It is not limited thereto.

또한 예를 들면 바이올로직스가 스크리닝에 사용될 수 있다. 바이올로직스는 세포 또는 바이오분자를 일컫는 것으로, 바이오분자란, 단백질, 핵산, 탄수화물, 지질 또는 생체내 및 생체외에서 세포 시스템 등을 이용하여 생산된 물질을 일컫는 것이다. 바이오분자를 단독으로 또는 다른 바이오분자 또는 세포와 조합으로 제공될 수 있다. 바이오분자는 예를 들면, 폴리뉴클레오타이드, 펩타이드, 항체, 또는 기타 혈장에서 발견되는 단백질 또는 생물학적 유기물질을 포함하는 것이다.For example, biologics can also be used for screening. Biologics refers to a cell or a biomolecule, which refers to a substance produced using biomolecules, proteins, nucleic acids, carbohydrates, lipids, or in vivo and in vitro cell systems. Biomolecules may be provided alone or in combination with other biomolecules or cells. Biomolecules include, for example, proteins or biological organic materials found in polynucleotides, peptides, antibodies, or other plasma.

실시예Example

실험 방법Experimental Method

실험의 설계Design of experiments

본 연구의 목적은 퇴행성관절염의 진행과 연관된 miRNA를 발굴하고 miRNA 저해제를 통한 치료 전략 확보에 있음. 퇴행성관절염의 진행에 있어 세포 노화의 중요성이 증가함에 따라 본 연구진은 그 miRNA의 기능 저해를 통해 연골세포 내 노화 표현형을 효과적으로 완화하고 퇴행성관절염을 치료하는 miRNA를 선별하고자 하였음. 이를 위해 퇴행성관절염 환자로부터 무릎 관절 연골 조직을 수집한 paired analysis를 수행하였음. 노화성 및 외상후 퇴행성관절염 마우스 모델을 이용해 miRNA와 antimiR 저해제의 기능을 분석하였음. 실험에 사용된 마우스는 각 그룹으로 무작위적으로 배치되었으며 모든 샘플은 암맹평가를 통해 분석되었음. 실험군 별 숫자는 선행연구를 통해 결정되었으며, 특정 샘플을 분석에 배제한 경우는 없음. 각 실험에 대해 실험군 별 숫자는 독립적인 반복 실험군 숫자이며, 각 도면의 설명에 기재되어 있음. 인체유래물의 분석과 동물실험을 동반하는 실험들은 해당되는 윤리적 검토기관을 통해 승인되었음.The purpose of this study is to identify miRNAs associated with the progression of degenerative arthritis and to develop strategies for treatment with miRNA inhibitors. As the importance of cellular senescence increases in the progression of degenerative arthritis, we aimed to select miRNAs that effectively mitigate the senescence phenotype in chondrocyte and treat degenerative arthritis by inhibiting miRNA function. To do this, we performed paired analysis of knee joint cartilage tissue from degenerative arthritis patients. We analyzed the function of miRNA and antimiR inhibitors using aging and post traumatic degenerative arthritis mouse models. The mice used in the experiments were randomly assigned to each group and all samples were analyzed by bladder assessment. The number of experimental groups was determined through previous studies, and no specific samples were excluded from the analysis. For each experiment, the number of experimental groups is an independent number of repeated experiments and is described in the description of each drawing. Experiments involving analysis of human derivatives and animal experiments were approved by the relevant ethical review body.

통계적 분석Statistical analysis

세포실험에 대해서는 각 실험이 독립적으로 최소한 세 차례 진행되었음. 실험군의 비교는 모수적 검정에 대해 two-tailed Student's t test 또는 ANOVA with post hoc test (LSD)를 통해 진행하였음. 개체 수준의 동물실험에서 한 마리의 마우스가 각각의 독립된 trail로 사용됨. 동물 실험의 비모수적 검정은 Mann-Whitney U test 또는 다중 실험군의 비교에 대해서는 Kruskal-Wallis test with Mann-Whitney U test를 통해 진행되었음. P-value < 0.05인 경우에 대해 통계적으로 유의미하다고 분석하였음. 모든 통계적 분석은 IBM SPSS Statistics 23 프로그램을 이용해 진행되었음.For cell experiments, each experiment was independently performed at least three times. Comparisons of the experimental groups were made through two-tailed Student's t test or ANOVA with post hoc test (LSD) for the parametric test. In animal experiments at an individual level, one mouse was used as each independent trail. A non-parametric test for animal testing was conducted using the Mann-Whitney U test or the Kruskal-Wallis test with Mann-Whitney U test for comparison of multiple study groups. P-value <0.05 was statistically significant. All statistical analyzes were performed using the IBM SPSS Statistics 23 program.

마우스 퇴행성관절염 실험모델Mouse Degenerative Arthritis Experimental Model

모든 동물실험은 서울대학교동물실험윤리위원회를 통해 승인되었음. 동물실험의 설계, 분석, 보고는 ARRIVE 강령을 따라 진행되었음. 동물은 서울대학교 무균동물시설(SPF)에서 사육되었음. 야생형 수컷 C57BL/6N 마우스가 실험에 사용되었음. FITC-miRNA의 무릎 내 전달 실험은 5 μg의 FITC-labeled miR-Ctrl을 10 μl의 transfection(형질주입) mixture (1.2μl의 in vivo-jetPEI® (Polyplus), 5% glucose, 0.2 mg of miRNA/kg)를 무릎 관절강내 주사를 통해 진행되었음. FITC의 전달은 관절강 내 주사 후 이틀 뒤에 분석됨. MiRNA의 무릎 내 전달 실험은 10μg의 miR-Ctrl 또는 miR-204를 10μl의 transfection mixture (1.2μl의 in vivo-jetPEI® (Polyplus), 5% glucose, 0.4mg of miRNA/kg)를 무릎 관절강내 주사를 통해 진행되었음. 자발적 퇴행성관절염 유도 실험의 경우 miR-Ctrl 또는 miR-204를 생후 12주 마우스에 10주간 5차례 주입한 뒤 마우스의 조직 분석을 통해 진행되었음. DMM 수술을 통한 외상후 퇴행성관절염 모델은 생후 12주 마우스에서 유도되었으며, sham 수술을 진행한 마우스가 대조군으로 사용되었음. DMM 수술 후 6, 8, 또는 10주 후 마우스를 희생하였음. miR-204에 의한 퇴행성관절염 심화를 관찰하기 위해 DMM을 수행한 마우스에 6주간 네 차례의 무릎 관절강 내 주사를 통한 miR-204 전달이 이루어짐. antimiR-204에 의한 퇴행성관절염 억제를 관찰하기 위해 DMM을 수행한 마우스에 10주간 다섯 차례의 무릎 관절강 내 주사를 통한 antimiR-204 전달이 이루어짐. 생후 24개월 마우스가 노화 마우스 모델로 사용되었음. Safranin O 염색과 OARSI grading system을 이용한 퇴행성관절염 심화도 분석을 통해 연골의 퇴행 정도가 분석되었음.All animal experiments were approved by Seoul National University Animal Experimental Ethics Committee. The design, analysis and reporting of animal experiments proceeded according to the ARRIVE code. Animals were raised at Seoul National University Asterile (SPF) facility. Wild-type male C57BL / 6N mice were used in the experiment. FITC-miRNA transfection experiments were performed with 5 μg of FITC-labeled miR-Ctrl in a 10 μl transfection mixture (1.2 μl of in vivo-jetPEI® (Polyplus), 5% glucose, 0.2 mg of miRNA / kg) was performed by intra-articular injection of the knee. FITC delivery was analyzed two days after intra-articular injection. Intra-knee miRNA delivery experiments were performed by injecting 10 μg of miR-Ctrl or miR-204 into a 10 μl transfection mixture (1.2 μl of in vivo-jetPEI® (Polyplus), 5% glucose, 0.4 mg of miRNA / kg) . In the case of spontaneous degenerative arthritis induction experiment, miR-Ctrl or miR-204 was injected into 12 week-old mice for 10 weeks five times and then proceeded through tissue analysis of mouse. Post-traumatic degenerative arthritis model through DMM surgery was induced in 12-week-old mice, and sham operated mice were used as controls. Mice were sacrificed 6, 8, or 10 weeks after DMM surgery. In order to observe degenerative arthritis deepening by miR-204, mice that underwent DMM underwent miR-204 delivery through intramuscular injection of four knees for 6 weeks. In order to observe degenerative arthritis inhibition by antimiR-204, DMM-treated mice received antimiR-204 delivery through intramuscular injection of the knee at five times for 10 weeks. A 24-month-old mouse was used as an aging mouse model. The degree of degeneration of the cartilage was analyzed through the degenerative arthritis deepening analysis using Safranin O staining and OARSI grading system.

인체로부터 분리된 인체 유래 시료 수집Sample collection from human body separated from human body

서울대학교 보라매병원에서 인공관절치환술을 수행한 10인의 퇴행성관절염 환자로부터 퇴행성관절염이 심하게 발생한 무릎 관절 연골과 상대적으로 덜 영향 받은 부위를 수집하였음. 서울대학교 보라매병원과 서울대학교의 생명윤리위원회에서 인체유래물 연구를 승인하였음. 인공관절치환술을 진행하기 전에 10인의 환자로부터 IRB 연구에 동의하는 동의서에 서명을 받음.We collected knee articular cartilage with relatively degenerative arthritis and relatively less affected areas from 10 patients with degenerative arthritis who underwent artificial joint replacement at Seoul National University Boramae Hospital. We approved the study of human derivatives at the Boramae Hospital of Seoul National University and the Bioethics Committee of Seoul National University. Signed a consent form to agree with the IRB study from 10 patients prior to prosthetic arthroplasty.

세포 배양Cell culture

마우스 무릎 관절 연골세포의 1차배양을 위해 생후 5일 ICR 마우스로부터 femoral condyle과 tibial plateau를 분리하여 collagenase 처리를 통해 연골세포를 분리하였음. 마우스 연골세포는 10% FBS와 1% 페니실린/스트렙토마이신이 첨가된 DMEM에 배양되었음. 37도씨, 5% 이산화탄소, 3% 산소 조건에서 세포가 배양되었음. 마우스 연골세포의 1차배양 3일 이후 세포를 이용한 실험을 수행하였음. 연골세포 계대배양 실험의 경우 37도씨, 5% 이산화탄소, 20% 산소 조건에서 배양된 세포가 트립신 처리를 통해 계대배양되었음. 2차례의 계대배양 후 P2 세포는 전사체 분석, Alcian blue 염색 등에 사용되었음. SW1353 세포주는 10% FBS와 1% 페니실린/스트렙토마이신이 첨가된 DMEM에 배양되었음. 인체유래물 관절 연골세포의 1차배양을 위해 인간 연골 검체로부터 femoral condyle과 tibial plateau를 분리하여 선행연구와 같이 collagenase 처리를 통해 연골세포를 분리하였음. 인간유래 연골세포는 10% FBS와 1% antimycotics, 1% antibiotics가 첨가된 DMEM/F-12에 배양되었음. 형질주입 전 4시간동안 FBS가 없는 DMEM에 hyaluronidase type I-S (4 units/ml)을 첨가한 배지에 연골세포를 두었음. siRNA, miRNA, antimiR 형질주입은 METAFECTENE® PRO (Biontex)를 이용하여 진행되었음. p53의 세포 내 안정화 실험을 위해 연골세포에 nutlin-3a를 처리하였음.For primary cultivation of mouse knee articular cartilage cells, femoral condyle and tibial plateau were separated from ICR mice at 5 days after birth and collagenase treatment was performed to remove chondrocytes. Mouse chondrocytes were cultured in DMEM supplemented with 10% FBS and 1% penicillin / streptomycin. Cells were cultured at 37 ° C, 5% CO 2, and 3% oxygen. After 3 days of primary culture of mouse chondrocytes, experiments using cells were performed. In the chondrocyte cell culture experiment, cells cultured at 37 ° C, 5% CO 2 and 20% oxygen were subcultured through trypsin treatment. After two passages, P2 cells were used for transcript analysis and Alcian blue staining. SW1353 cells were cultured in DMEM supplemented with 10% FBS and 1% penicillin / streptomycin. For primary culture of human articular cartilage cells, femoral condyle and tibial plateau were separated from human cartilage specimens and collagenase treatment was performed as in the previous study. Human chondrocytes were cultured in DMEM / F-12 supplemented with 10% FBS, 1% antimycotics, and 1% antibiotics. Chondrocytes were placed in DMEM supplemented with hyaluronidase type I-S (4 units / ml) for 4 hours before transfection. siRNA, miRNA, and antimiR transfection were performed using METAFECTENE® PRO (Biontex). For the intracellular stabilization of p53, chondrocytes were treated with nutlin-3a.

인체로부터 분리된 인체유래 연골 조직 배양Human-derived cartilage tissue culture isolated from human body

퇴행성관절염 환자의 연골 tibial plateau의 내측 퇴행성관절염의 정도가 심한 부위를 8 mm3 크기로 절편한 뒤 3% 산소 조건에서 10% FBS와 1% antimycotics, 1% antibiotics가 첨가된 DMEM/F-12에 배양하였음. AntimiR 형질주입은 METAFECTENE® PRO를 통해 이루어졌으며, 24시간 형질주입 후 7일 뒤 조직을 염색하였음.Fractures of the degenerative arthritis of the cartilage tibial plateau of a patient with degenerative arthritis were cut into 8 mm 3 size and then stained with DMEM / F-12 supplemented with 10% FBS, 1% antimycotics and 1% antibiotics at 3% Cultured. AntimiR transfection was performed with METAFECTENE® PRO, and the tissue was stained 7 days after the 24-hour trait injection.

조직학과 면역조직화학 염색법Histology and immunohistochemical staining

퇴행성관절염 인체유래물은 OCT compound에 넣고 굳혀 5 μm 두께로 동결절편화하였음. 동결절편의 조직학적 분석을 위해 20분간 air dry를 한 후 차갑게 해둔 아세톤을 이용해 10분간 고정하였음. Alcian blue 염색과 OARSI grading을 통해 인체유래물의 조직학적 분석을 진행하였음. 마우스 모델에서 수집한 무릎 관절 연골 조직은 4% paraformaldehyde로 고정하고 0.5M EDTA로 탈석회화하고 processing을 통해 paraffin block을 제작하였음. 5 μm 두께로 절편화한 마우스 관절은 Safranin O 염색과 OARSI grading을 통해 조직학적 분석을 수행하였음. 연골의 손상은 safranin O 염색과 OARSI grading을 통해 분석됨. 경골 내측 경화는 연골하골 겉질뼈와 골수 간의 비율로 측정됨. 골극 형성은 전내측 경골의 분석을 통해 이루어짐. 활액막염은 활액막 내 염증 세포의 침투 정도를 기준으로 측정되었음.Degenerative arthritis The human body was placed in OCT compound, hardened and frozen to a thickness of 5 μm. For histological analysis of the frozen sections, air-dried for 20 min and then fixed for 10 min with cold acetone. Histological analysis of human derivatives was performed through Alcian blue staining and OARSI grading. Knee joint cartilage tissues collected from mouse models were fixed with 4% paraformaldehyde, decalcified with 0.5M EDTA and processed to produce paraffin blocks. Histologic analysis was performed through Safranin O staining and OARSI grading in 5 μm-thickness mouse joints. Cartilage damage was analyzed by safranin O staining and OARSI grading. Tibial medial hardening is measured as the ratio between cartilage and cortical bone and bone marrow. The formation of the bony spur is accomplished through an analysis of the medial tibia. The synovitis was measured based on the penetration of inflammatory cells in the synovium.

면역형광법Immunofluorescence

인체유래 또는 마우스 연골세포는 50% 메탄올 및 10% 아세트산 고정액에 고정되었고, PBS 세척 3회 후 blocking solution (0.1% BSA, 10% FBS in PBS)에 처리되었음. 그 후 1차항체 및 2차항체와 DAPI를 이용해 형광을 표지하였음.Human-derived or mouse cartilage cells were fixed in 50% methanol and 10% acetic acid fixative, and treated with blocking solution (0.1% BSA, 10% FBS in PBS) three times with PBS. Fluorescence was then labeled using primary and secondary antibodies and DAPI.

체중 부하 측정Weight load measurement

체중부하를 위해 마우스는 측정기구 (Incapacitance meter)에서 안정을 취하도록 3회 이상 훈련되었으며, 마우스가 한쪽 다리를 벽에 짚지 않을 때까지 적응 기간을 두었음. 마우스의 양쪽 다리가 양 측정 패드에 위치하는 것을 확인한 뒤 양 다리에 1초간 걸리는 체중 부하를 측정하였음. 3회 이상 측정 후 Sham을 수행한 다리 대비 DMM을 수행한 다리에 걸리는 체중을 퍼센트 단위로 변환하였음.For weight bearing, the mice were trained more than three times to be stable in the Incapacitance meter, and the mice were allowed to adapt until they did not put one leg on the wall. After confirming that both legs of the mouse were placed on both measurement pads, we measured the weight load that takes 1 second on both legs. After 3 or more measurements, the weight of the legs that underwent the DMM compared to the sham was converted into percentage.

리포터 유전자 분석Reporter gene analysis

miR-204 프로모터 reporter gene assay 는 다음과 같이 수행됨. 0.9μg의 Trpm3-miR-204 TSS1 또는 TSS2 프로모터 벡터와 0.1μg의 constitutive Renilla luciferase 벡터를 6시간 형질주입한 연골세포의 배지를 시약과 FBS가 들어있는 배지로 교환한 뒤 5일간 배양하였음. 3′UTR reporter gene assay는 다음과 같이 수행됨. 0.225μg의 3′UTR vector, 0.1μg의 constitutive Renilla luciferase 벡터, 50nM의 miR-Ctrl 또는 miR-204를 24시간 연골세포에 형질주입한 뒤, 배지를 교환하여 하루 더 배양하였음. 세포 lysate의 reporter gene 활성도는 Dual Luciferaee Assay Kit를 이용하여 분석됨.The miR-204 promoter reporter gene assay was performed as follows. The culture medium containing the Trpm3-miR-204 TSS1 or TSS2 promoter vector and 0.1 μg of the constitutive Renilla luciferase vector for 6 hours was transfected with the medium containing the reagent and FBS for 5 days. The 3'UTR reporter gene assay was performed as follows. 0.225 μg of 3 'UTR vector, 0.1 μg of constitutive Renilla luciferase vector, 50 nM of miR-Ctrl or miR-204 were transfected into chondrocytes for 24 hours and cultured for another day. The reporter gene activity of cell lysate was analyzed using Dual Luciferase Assay Kit.

sGAG assaysGAG assay

P0 연골세포에 miR-204이나 각종 siRNA들을 24시간 형질주입한 뒤 FBS가 없는 배지로 교환하여 3일간 배양하였음. 형질주입 이후 매일 세포 배양액을 수집하여 배지 내 sGAG 양을 분석하였음. 배지 내 sGAG 양은 DMMB assay의 525 nM 흡광도 측정을 통해 진행됨. sGAG 양은 MTT assay를 통해 보정됨.P0 cartilage cells were transfected with miR-204 or various siRNAs for 24 hours, and then cultured for 3 days in a medium without FBS. After the transfection, cell culture medium was collected daily to analyze the amount of sGAG in the medium. The amount of sGAG in the medium was determined by measuring the absorbance of 525 nM in the DMMB assay. The amount of sGAG was corrected by MTT assay.

MTT assayMTT assay

33μg/ml의 PBS-based MTT solution를 30분간 세포에 처리한 뒤 PBS로 2회 washing하였음. DMSO를 15분간 처리해 침전물을 용해한 뒤 570nM의 흡광도를 측정하였음.The cells were treated with 33 μg / ml of PBS-based MTT solution for 30 min and washed twice with PBS. DMSO was treated for 15 minutes to dissolve the precipitate and the absorbance at 570 nM was measured.

RT-PCR과 정량적 RT-PCRRT-PCR and quantitative RT-PCR

세포 내 전체 RNA는 TRI reagent를 통해 추출되었고, EasyScript Reverse Transcriptase (Transgen Biotech)를 통해 역전사되었음. cDNA는 amplified by RT-PCR이나 qRT-PCR를 통해 증폭되었음. SYBR TOPreal PCR 2× premix (Enzynomics)와 StepOnePlus Real-Time PCR System (Applied iosystems)을 이용해 정량적 RT-PCR이 수행됨. miRNA의 정량적 분석은 miRCURY LNA microRNA PCR kit (Exiqon)를 통해 진행되었으며, U6 snRNA control을 이용해 결과를 보정하였음.Total intracellular RNA was extracted via TRI reagent and reverse transcribed using EasyScript Reverse Transcriptase (Transgen Biotech). cDNA was amplified by RT-PCR or qRT-PCR. Quantitative RT-PCR was performed using SYBR TOPreal PCR 2x premix (Enzynomics) and the StepOnePlus Real-Time PCR System (Applied iosystems). Quantitative analysis of miRNAs was performed using the miRCURY LNA microRNA PCR kit (Exiqon), and the results were corrected using the U6 snRNA control.

플라스미드Plasmid

miR-204 promoter의 reporter gene assay를 위해 진화적으로 보존된 Trpm3-miR-204의 두 개의 전사시작점의 프로모터 부분을 genomic DNA로부터 증폭하여 pGL3-basic 벡터로 삽입하였음. miR-204의 표적 유전자 내 예상 결합부위는 TargetScanHuman 7.0를 통해 예측하였음. miR-204 결합부위를 포함하는 3′UTR는 pGL3-UC 벡터의 luciferase 유전자의 3′(downstream)에 삽입되었음. 한 개의 miR-204 결합부위를 가진 유전자에 대해서는 결합부위를 중심으로 한 300bp를 삽입하였음. 다수의 miR-204 결합부위를 가진 유전자에 대해서는 모든 결합부위와 300bp의 주변 서열을 포함하는 부위를 삽입하였음. miR-204 결합부위를 가지지 않는 유전자에 대해서는 전체 3′UTR 부위를 삽입하였음. Mutant 3′UTR 벡터는 전체 miR-204 결합 부위 (5′-AAGGGA-3′)를 임의 서열(5′-CGTACC-3′)로 치환하여 제작하였음. p16INK4a의 면역형광법을 위해 p16Ink4ap19Arf 유전자의 번역 부위를 마우스 연골세포의 역전사 DNA로부터 추출하여 pcNA3-HA 벡터 내 삽입하였음.For the reporter gene assay of the miR-204 promoter, the promoter portion of two transcriptional start points of the evolutionarily conserved Trpm3-miR-204 was amplified from genomic DNA and inserted into the pGL3-basic vector. Anticipated binding sites in target genes of miR-204 were predicted via TargetScanHuman 7.0. The 3'UTR containing the miR-204 binding site was inserted 3 'downstream of the luciferase gene of the pGL3-UC vector. For a gene with one miR-204 binding site, a 300 bp centered on the binding site was inserted. For genes with multiple miR-204 binding sites, we inserted all binding sites and sites containing 300 bp of the surrounding sequences. The entire 3'UTR region was inserted for genes that did not have the miR-204 binding site. The mutant 3'UTR vector was constructed by replacing the entire miR-204 binding site (5'-AAGGGA-3 ') with an arbitrary sequence (5'-CGTACC-3'). For the immunofluorescence of p16 INK4a , the translational sites of the p16Ink4a and p19Arf genes were extracted from the reverse transcriptase of mouse chondrocytes and inserted into the pcNA3-HA vector.

SA-β-Gal 염색SA-β-Gal staining

연골세포를 두 차례 PBS로 washing하고, 2% PFA와 0.2% glutaraldehyde를 이용해 5분간 고정하였음. 37도씨에서 12~16시간 SA-β-Gal 염색액에 두었음. 염색 이후 PBS로 두 차례, methanol로 washing한 뒤 air drying하였음, Eclipse Ni-U microscope (Nikon)를 이용해 이미징하였으며, 전체 세포 개수와 SA-β-Gal이 나타난 세포의 개수는 각 dish 별 세 개의 임의의 영역을 정량화한 결과로 하였음.Chondrocyte cells were washed twice with PBS and fixed with 2% PFA and 0.2% glutaraldehyde for 5 minutes. And stained in SA-β-Gal stain for 12-16 hours at 37 ° C. After staining, the cells were washed twice with PBS, air-dried, and imaged using an Eclipse Ni-U microscope (Nikon). The number of total cells and the number of cells showing SA-β- The results are shown in Fig.

면역 블롯Immunoblot

HEK293T 세포주는 pcDNA3-HA, pcDNA3-HA-p16Ink4a, 또는 pcDNA3-HA-p19Arf 플라스미드와 PEI 복합체로 형질주입되었음. 마우스 연골세포는 miR-Ctrl 또는 miR-204로 형질주입됨. 세포는 두 차례의 PBS washing 후 protease inhibitor가 들어있는 RIPA buffer에 용해됨. 50 μg의 lysate를 12.5% SDS-PAGE gel을 이용해 분리된 후 NC membrane 위에 transfer됨. Membrane은 3% 탈지분유가 들어있는 TBS-T를 이용해 blocking된 후 1차항체 (4도씨, 12시간) 및 2차항체 (실온, 1시간) 처리 후 ECL 기질과 LuminoGraph II System을 이용해 관찰됨.HEK293T cell line was transfected with pcDNA3-HA, pcDNA3-HA-p16 Ink4a , or pcDNA3-HA-p19 Arf plasmid and PEI complex. Mouse cartilage cells were transfected with miR-Ctrl or miR-204. Cells were resuspended in RIPA buffer containing protease inhibitor after two washes of PBS. 50 μg of lysate was separated by 12.5% SDS-PAGE gel and transferred onto NC membrane. Membrane was blocked with TBS-T containing 3% skimmed milk powder, followed by ECL substrate and LuminoGraph II System after treatment with primary antibody (4 ° C, 12 hr) and secondary antibody (room temperature, 1 hr) .

연골세포에서의 DNA damage 유도Inducing DNA damage in cartilage cells

마우스 연골세포에서의 doxorubicin에 의한 DNA damage 유도는 5일간 처리를 통해 이루어졌으며, bleomycin에 의한 DNA damage 유도는 1일간 처리를 통해 일시적으로 유도한 후 3일간 신선한 배지에서 추가 배양하여 진행되었음. Ionizing radiation (IR)을 통한 DNA damage 유도는 GC 3000 Elan irradiator (MDS Nordion)를 이용하여 4 Gy/min의 감마선을 조사하여 진행되었음. IR을 조사한 뒤 5일 이후 세포가 분석됨. 마우스 연골세포에 산화 스트레스를 생성하기 위해 sodium pyruvate을 포함하지 않는 배지에서 명시된 농도 및 시간 동안 과산화수소 또는 menadione을 처리하였음. siRNA 또는 antimiR 형질주입은 IR 조사 후 2일 뒤 24시간 동안 진행되었으며, 신선한 배지에서 2일간 추가 배양한 뒤 세포를 분석하였음. 인간유래 연골세포에서의 세포노화 유도를 위해 doxorubicin을 14일간 처리하였음.DNA damage induction by doxorubicin in mouse chondrocytes was induced by treatment for 5 days, and induction of DNA damage by bleomycin was induced by temporary treatment for 1 day and further cultured in fresh medium for 3 days. DNA damage induction by ionizing radiation (IR) was carried out by irradiating 4 Gy / min gamma ray using a GC 3000 Elan irradiator (MDS Nordion). Cells were analyzed after 5 days of IR. To produce oxidative stress in mouse cartilage cells, hydrogen peroxide or menadione was treated for a defined concentration and time in a medium without sodium pyruvate. The siRNA or antimiR transfection was carried out for 2 days and 24 hours after IR irradiation, and the cells were further cultured for 2 days in fresh medium. Doxorubicin was treated for 14 days to induce cell senescence in human derived chondrocytes.

연골세포의 아가로스 배양Agarose culture of cartilage cells

연골세포의 3차원 배양은 agarose gel 내 배양을 통해 진행되었음 100nM의 miR-Ctrl 또는 miR-204를 24시간 형질주입한 연골세포를 2일간 배양한 뒤 액화된 2% low melting agarose, 2% FBS, 1% HEPES, 1% 페니실린/스트렙토마이신, DMEM이 들어있는 agarose gel medium에서 배양하였음. 24-well plate에서 14일간 배양한 뒤 4% PFA로 3일간 고정한 뒤 processing하여 7μm 두께로 절편화하였음. Alcian blue 염색을 통해 세포 ECM을 염색한뒤 Image Pro Premier software (Media Cybernetics)를 이용하여 ECM의 두께를 측정하였음.Three-dimensional culture of chondrocytes was performed by culturing in agarose gel. Chondrocytes cultured for 24 hours with miR-Ctrl or miR-204 (100 nM) were cultured for 2 days and lysed with 2% low melting agarose, 2% FBS, The cells were cultured in agarose gel medium containing 1% HEPES, 1% penicillin / streptomycin and DMEM. The cells were cultured in a 24-well plate for 14 days, fixed with 4% PFA for 3 days, processed and sectioned to a thickness of 7 μm. Cell ECM was stained with Alcian blue staining and the thickness of ECM was measured using Image Pro Premier software (Media Cybernetics).

miRNA 제자리 혼성화기법miRNA alignment hybridization technique

miR-204-5p and U6 snRNA에 대한 miRCURY LNA detection probe (5′ and 3′ DIG-labeled, Exiqon)를 이용하여 제자리 혼성화기법을 수행하였음. 연골 절편에 5μg/ml proteinase K를 37도씨에서 30분간 처리하였고, 4% PFA 용액에 20분간 처리하여 post-fixation을 수행하였음. Probe를 overnight으로 처리한 뒤 anti-DIG-AP 항체 (Roche) and NBT/BCIP (Sigma Aldrich)에 처리하여 염색을 진행하였음.The miRCURY LNA detection probes (5 'and 3' DIG-labeled, Exiqon) for miR-204-5p and U6 snRNA were used to perform in situ hybridization. The cartilage slice was treated with 5 μg / ml proteinase K for 30 min at 37 ° C and post-fixation with 4% PFA for 20 min. Probe was treated overnight and then stained with anti-DIG-AP antibody (Roche) and NBT / BCIP (Sigma Aldrich).

miR-204 프로모터 영역의 in silico 분석in silico analysis of miR-204 promoter region

Trpm3-miR-204 TSS1과 TSS2의 프로모터 영역은 참고 문헌(22)에 따라 ECR 브라우저 (https://ecrbrowser.dcode.org)에 의해 분석되어 진화 보존 지역 (ECR)을 선택하였음. 각 TSS로부터 약 1.3 (TSS1) 및 1.0 (TSS2) kb 상류 영역을 프로모터 영역으로 선택하였음. 추정 전사 인자에 대한 결합 부위의 분석은 TRANSFAC 7.0 (Biobase)에 의해 minSUM cutoff로 수행하였음.Trpm3-miR-204 The promoter region of TSS1 and TSS2 was analyzed by the ECR browser (https://ecrbrowser.dcode.org) according to reference (22) and the Evolution Conservation Area (ECR) was selected. A region of about 1.3 (TSS1) and 1.0 (TSS2) kb upstream from each TSS was selected as the promoter region. Analysis of the binding site for the putative transcription factor was performed by minSUM cutoff by TRANSFAC 7.0 (Biobase).

Small RNA 시퀀싱Small RNA sequencing

총 RNA는 TRI 시약을 사용하여 P0 또는 P2 마우스 연골 세포로부터 추출 하였음.small RNA 시퀀싱 라이브러리는 TruSeq small RNA library preparation kit (Illumina)를 사용하여 제조사의 지침에 따라 Macrogen 사에서 생성하였음. 요약하자면, small RNA 조각 (17-25nt)을 겔 정제 한 다음 3 '및 5'어댑터에 순서대로 연결함. 연결된 RNA를 역전사하여 PCR로 증폭시키고, PCR 산물을 HiSeq 2500 System (Illumina)에 의해 서열 분석하였음.Total RNA was extracted from P0 or P2 mouse chondrocytes using TRI reagent. The small RNA sequencing library was generated by Macrogen using the TruSeq small RNA library preparation kit (Illumina) according to the manufacturer's instructions. To summarize, small RNA fragments (17-25 nt) are gel purified and then ligated sequentially to 3 'and 5' adapters. The ligated RNA was reverse transcribed and amplified by PCR, and the PCR products were sequenced by HiSeq 2500 System (Illumina).

Small RNA 염기서열 분석Small RNA Sequencing

데이터 처리 과정으로 Truseq 3 '어댑터 시퀀스는 FASTQ 파일에서 제거되었으며 18nt보다 짧은 읽기는 cutadapt (45)를 사용하여 필터링 하였음. 다음으로, FASTX-Toolkit (http://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/)을 사용하여 low-quality 리드(phred quality <20 또는 <30 in> 95 % 또는> 50 % of nucleotide) 또는 인위적인 리드는 삭제하였음. 처리된 리드는 BWA의 -n 3 (46) 옵션으로 Mus musculus reference genome (mm10)에 정렬하였음. 매핑 된 리드를 증폭시키기 위해 정렬 결과를 최상의 정렬 스코어로 선택하였음. 최상의 정렬 스코어는 사용자 정의 스크립트를 사용하여 3' 끝의 리드의 불일치만 허용하였음. miRBase V21의 miRNA (miRBase V21)의 지놈 좌표와 중복 된 리드 값은 BEDTools의 intersectBed에 의해 확인되었으며 추가 분석에 사용됨. 우리는 edgeR 라이브러리에 내재 된 일반 선형 모델 (GLM)을 사용하여 대조군과 일치하는 노화 연골 세포 (49) 사이에 차별적으로 발현 된 miRNA를 발견하였음. 우도 비율 테스트로 P 값을 계산하고 Benjamini-Hochberg 절차로 조정하였음. 차별적인 miRNA 발현에 대한 cutoff는 FDR <0.0001로 설정하였음.In the data processing, the Truseq 3 'adapter sequence was removed from the FASTQ file, and readings shorter than 18 nt were filtered using cutadapt (45). Next, use the FASTX-Toolkit (http://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/) to generate low-quality leads (phred quality <20 or <30 in> 95% or> 50% of nucleotides) Deleted. The treated leads were aligned to the Mus musculus reference genome (mm10) with the -n 3 (46) option of BWA. We selected the alignment result as the best alignment score to amplify the mapped leads. The best sorting score only uses a custom script to allow discrepancies in the lead at the end of the 3 '. The miRNA coordinates of miRBase V21 miRNA (miRBase V21) and redundant lead values were confirmed by BEDTools' intersectBed and used for further analysis. We found a differentially expressed miRNA between senescent chondrocytes (49) consistent with the control using a general linear model (GLM) embedded in the edgeR library. The P value was calculated by the likelihood ratio test and adjusted by the Benjamini-Hochberg procedure. The cutoff for differential miRNA expression was set to FDR <0.0001.

RNA 시퀀싱RNA sequencing

마우스 연골세포에 50 nM miR-Ctrl 또는 miR-204 mimic을 24 시간 동안 전달하고 48 시간 동안 새로운 배지에서 배양 하였음. 4개의 생물학적 반복을 각각의 실험군에 사용하였음. 총 RNA는 TRI 시약을 사용하여 분리 하였음. 1 마이크로 그램의 전체 RNA(RIN> 9.5)를 사용하여 TruSeq Stranded mRNA LT 샘플 준비 키트 (Illumina)로 cDNA 라이브러리를 획득하였음. 최종 cDNA 라이브러리는 Agilent 2100 Bioanalyzer를 사용하여 qRT-PCR (Kapa Library Quant KIT, Kapa Biosystems)으로 정량화하고, 시퀀싱을 위해 2 nmol / L로 정규화하여 크기 분포를 분석하였음. RNA 시퀀싱은 HiSeq 2500 System을 사용하여 수행하였고 전 RNA 시퀀싱 절차는 마크로젠에 의뢰하여 수행하였음. TopHat 프로그램을 사용하여 리드가 처리되었고 기준 지놈 (mm10)에 정렬하였음. TopHat는 정렬을 위해 Bowtie v2.2.3 (2) 알고리즘을 통합하였고, 기준 게놈 서열 및 애노테이션 데이터는 UCSC 지놈 브라우저 (http://genome.ucsc.edu)로부터 다운로드되었음. 유전자 주석 정보는 다른 매개 변수를 기본값으로 설정하는 동안 "-G"옵션을 사용하여 TopHat를 실행하는 데 사용됨. 지놈으로 리드를 정렬 한 후, Cufflinks v2.2.1을 사용하여 정렬 된 리드를 사본으로 집계하고 그 양을 추정하였음. mRNA 전사체는 Cufflinks 사용하여 FPKM (fragments per kilobase per million mapped read) 당 프래그먼트를 계산하여 정량화하였음. 유전자 발현의 통계적 분석을 위해 하나 이상의 표본에서 FPKM이 제로 값을 갖는 유전자는 제외하였음. 샘플의 Quantile 표준화는 log2 (FPKM + 1) 값을 사용하여 수행하였음. miR-Ctrl 및 miR-204가 전달된 연골 세포 사이의 통계적으로 유의미한 유전자 발현은 검출 P 값이 0.05 미만으로 설정하였음.Mouse chondrocytes were transfected with 50 nM miR-Ctrl or miR-204 mimic for 24 hours and cultured in fresh medium for 48 hours. Four biological replicates were used for each experimental group. Total RNA was isolated using TRI reagent. A cDNA library was obtained with the TruSeq Stranded mRNA LT sample preparation kit (Illumina) using 1 microgram of total RNA (RIN> 9.5). The final cDNA library was quantified with qRT-PCR (Kapa Library Quant. KIT, Kapa Biosystems) using an Agilent 2100 Bioanalyzer, and the size distribution was normalized to 2 nmol / L for sequencing. RNA sequencing was performed using the HiSeq 2500 System, and the RNA sequencing procedure was performed by Macrogen. The lead was processed using the TopHat program and aligned to the reference genome (mm10). TopHat integrated the Bowtie v2.2.3 (2) algorithm for sorting, and the reference genome sequence and annotation data was downloaded from the UCSC genome browser (http://genome.ucsc.edu). Gene annotation information is used to run TopHat using the "-G" option while setting other parameters to default values. After aligning leads with the genome, we used Cufflinks v2.2.1 to compile the sorted leads into copies and estimate the amount. mRNA transcripts were quantified by calculating fragments per FPKM (fragments per kilobase per million mapped read) using Cufflinks. For statistical analysis of gene expression, genes with zero FPKM in one or more specimens were excluded. Quantile normalization of the samples was performed using log2 (FPKM + 1) values. Statistically significant gene expression between miR-Ctrl and miR-204 transduced chondrocytes was set at a detection P value of less than 0.05.

RNA 시퀀싱 데이터 및 공개 데이터의 생물 정보학 분석Bioinformatics analysis of RNA sequencing data and open data

검출 P 값 <0.05을 기준으로 구성된 차별적으로 발현 된 유전자 differentially expressed gene)들 중에서 Pearson correlation, Euclidean distance, Ward criterion에 기초한 계층 적 클러스터링 알고리즘을 사용하여 co-expression 패턴에 따라 4 개의 유전자 세트를 분류하였음. 분석은 R 버전 3.3.2을 이용하였음. TargetScan에 기초하여 예측된 miR-204-5p의 표적 유전자들의 추정 P 값을 계산하여 각 군에서 표적 유전자의 enrichment socre을 측정하였음. 4개의 클러스터의 유전자 온톨로지 분석은 Enrichr (http://amp.pharm.mssm.edu/Enrichr/)을 사용하였음. 클러스터 2의 경우, KEGG, Reactome 및 HumanCyc의 상위 4 개 용어가 Enrichr combined score로 선정됨. 클러스터 1, 3 및 4의 경우 KEGG, Reactome 및 HumanCyc의 최상위 용어가 Enrichr 합산점수에 의해 선택되고 결합 점수가 표시하였음. PG 생합성 경로는 Ingenuity Pathway Analysis (https://www.qiagenbioinformatics.com/products/ingenuity-pathwayanalysis/) 에서 얻음. 경로의 구성 요소의 변화차이는 색의 차이로 표시됨. OA 연골에서 miR-204 표적 유전자 enrichment의 정도를 분석하기 위해, 통계적으로 유의미하게 증가한 41개 miRNA들의 예상 표적 전사체와 퇴행성관절염 및 노화 연골에서 감소한 유전자 세트들 사이의 중복된 유전자 수가 결정됨. GSEA의 경우 GSE57218 또는 GSE41342의 유전자 목록은 fold change에 따라 정렬하였음. GSEA 소프트웨어는 OA 또는 노인 연골에서 감소한 유전자의 목록의 GSEA 분석을 위해 모두 기본 기준의 re-ranked mode로 사용하였음.Four sets of genes were classified according to co-expression patterns using a hierarchical clustering algorithm based on Pearson correlation, Euclidean distance, and Ward criterion among differentially expressed genes constructed based on detection P value <0.05. . The analysis used R version 3.3.2. Based on the TargetScan, the estimated P value of the predicted miR-204-5p target genes was calculated and the enrichment socre of the target gene was measured in each group. We used Enrichr (http://amp.pharm.mssm.edu/Enrichr/) to analyze the gene ontology of four clusters. In cluster 2, the top four terms of KEGG, Reactome, and HumanCyc were selected as Enrichr combined score. In clusters 1, 3, and 4, the top terms of KEGG, Reactome, and HumanCyc were selected by the Enrichr total score and the combined scores were displayed. PG biosynthetic pathways are obtained from Ingenuity Pathway Analysis (https://www.qiagenbioinformatics.com/products/ingenuity-pathwayanalysis/). The difference in the components of the path is indicated by the difference in color. To analyze the extent of miR-204 target gene enrichment in OA cartilage, the number of duplicated genes between predicted target transcripts of 41 miRNAs that were statistically significantly increased and degenerative arthritis and degenerated sets of genes in aging cartilage was determined. In the case of GSEA, the gene list of GSE57218 or GSE41342 was sorted according to the fold change. The GSEA software was used in a re-ranked mode of both baseline criteria for GSEA analysis of a list of genes reduced in OA or elderly cartilage.

[표 1] siRNA, miRNA 및 antimiR의 서열[Table 1] Sequence of siRNA, miRNA and antimiR

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[표 2-1] 본원에 사용된 PCR 프라이머 서열[Table 2-1] PCR primer sequences used in the present invention

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[표 2-2] 본원에 사용된 PCR 프라이머 서열[Table 2-2] The PCR primer sequences used herein

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표 3 본원에 사용된 클로닝용 PCR 프라이머 리스트 Table 3 PCR Primer List for Cloning used herein

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실시예 1: 인간 및 마우스 OA(골관절염) 연골(cartilage)에서 miR-204의 상향 발현Example 1: Up-expression of miR-204 in human and mouse OA (osteoarthritis) cartilage

본 실시예 에서는 PG 손실과 연골 퇴행과 같은 주요 OA 연골 징후와 관련이 있는 연골세포에서 이전에 알려지지 않은 노화 관련 신호 전달 경로를 규명하고자 하였다. 일차 배양 세포에 대한 장기간의 정상산소농도 (normoxia) 영향은 알려져 있다(25-27). 연골 세포가 분리되는 생리학적 니치(Niches)는 낮은 산소 장력 (0.5 ~ 5 %)에 있다 (28). 본원에서는 생리학적 산소농도보다 높은 농도에서 배양 된 일차 마우스 연골 세포는, 지질 과산화 생성물인 4-hydroxynonenal (4-HNE)의 증가에 의해 입증 된 바와 같이 광범위한 산화 스트레스를 보였다 (도 1B). 정상 산소 농도에 노출된 연골 세포 (즉, 2번 계대)는 강력한 감마-H2AX 핵 포사이로부터 알수 있듯이 DNA 손상 반응을 나타냈을 뿐만 아니라 p16INK4a의 유도, Cdkn1a 및 Cdkn2a의 상향 조절, Lmnb1의 하향 조절과 같은 다양한 노화 표현형을 나타냈고, SA-베타-Gal 양성을 증가시켰다 (도 1A 및 도 1C 내지 도 1E, 도 8의 A). 이 상태의 연골 세포는 또한 황산화 된 PGs의 활성 합성을 중단시켰다 (도 1F).This example attempts to identify previously unknown aging-related signaling pathways in chondrocytes associated with major OA cartilage indications such as PG loss and cartilage degeneration. Long-term normoxia effects on primary cultured cells are known (25-27). The physiological niches in which chondrocytes are separated are at low oxygen tension (0.5-5%) (28). Primary mouse chondrocytes cultured at concentrations higher than physiological oxygen concentrations herein showed extensive oxidative stress as evidenced by an increase in the lipid peroxidation product, 4-hydroxynonenal (4-HNE) (FIG. 1B). Chondrocytes exposed to normal oxygen concentration (ie, the second passage) not only showed DNA damage responses as seen from the intense gamma-H2AX nuclear envelope , but also induce p16 INK4a , upregulate Cdkn1a and Cdkn2a, downregulate Lmnb1 , And increased SA-beta-Gal positivity (Fig. 1A and Figs. 1C to IE, Fig. 8A). Chondrocytes in this state also stopped the active synthesis of sulfated PGs (Fig. 1F).

본원에서는 정상 산소 농도하에서 연속적으로 계대배양되는 연골 세포에서 small RNA 염기 서열 분석을 수행했다 (도 7의 A). 그 결과 총 41 개의 miRNA가 노화의 개시와 함께 차별적으로 상향조절 된 miRNA로 확인되었다 (도 7의 B). 특히, miR-204는 양의 증가 (18.1 배 증가) FDR (False discovery rate, FDR, 1.66 × 10-60) (도 1G 및 도 1C)의 측면에서 현저한 차별성이 있었다. targetScan 알고리즘 (30)을 사용하여 41 개의 차별적으로 상향 조절 된 miRNA의 표적 전 사체를 예측하고 OA 및 노화 연골의 전사체와 비교하였다. 특히 miR-204-5p와 miR-24-3p, miR-27b-3p 및 miR-30a-3p의 3 가지 다른 miRNA의 예상되는 표적은 OA 및 노화 연골의 하양 조절 유전자 세트에 집중되어 있었다 (도 1H). 나아가 miR-24, miR-27b 또는 miR-30a가 아니라, miR-204가, 노화된 연골세포에서 관찰되는 OA 관련 표현형인, 연골 세포에서 황산화 GAG (sGAG)의 신생 합성의 억제를 일으킨다는 것을 실험적으로 규명하였다 (도 1I). 따라서, 상기 결과를 근거로 miR-204와 OA 발병, 병인의 관련성을 조사하였다.Herein, small RNA sequencing was performed on chondrocytes that were successively subcultured under normal oxygen concentration (Fig. 7A). As a result, a total of 41 miRNAs were identified as differentially up-regulated miRNAs with the onset of aging (Fig. 7B). In particular, miR-204 had significant differences in terms of positive (18.1-fold increase) FDR (false discovery rate, FDR, 1.66 x 10-60) (Figure 1G and Figure 1C). Using the targetScan algorithm (30), 41 differentially up-regulated miRNA target transcripts were predicted and compared with OA and aging cartilage transcripts. In particular, the predicted targets of three different miRNAs, miR-204-5p and miR-24-3p, miR-27b-3p and miR-30a-3p, were focused on OA and a set of white control genes of aging cartilage ). Furthermore, it has been shown that miR-204, rather than miR-24, miR-27b or miR-30a, inhibits the neo-synthesis of sulfated GAG (sGAG) in chondrocytes, an OA-associated phenotype observed in aged chondrocytes (Fig. 1I). Therefore, based on the above results, we examined the relationship between miR-204 and the pathogenesis of OA.

본원에서는 인간과 마우스의 OA 연골에서 miR-204의 발현 특징을 규명 하였다. miR-204 농도는 OA에 걸린 인간 연골에서 증가되었지만 손상되지 않은 관절 연골부위에서는 거의 검출되지 않았다. 이 발현 패턴은 세포 노화의 바이오 마커인 p16INK4a (도 1J)의 발현 양상과 관련성이 있는 것으로 나타났다. OA 표현형이 무릎 관절의 관절 연골에서 나타난 노화 마우스 모델에서, miR-204 발현은 p16INK4a의 발현과 함께 현저하게 상승 하였다 (도 1K 및 도 2B). 본원에서는 또한 외상후 골관절염의 마우스 모델로서 DMM (Destabilization of Medial Meniscus) 수술 의 불안정성을 사용했다 (33, 34). 관절의 기계적 불안정성이 연골 세포의 노화를 유발한다는 이전의 연구와 일치하게도, 본원에서는 OA의 수술 유도 후 p16INK4a 및 miR-204 수준의 현저한 증가를 발견했다 (도 1L 및 도 8의 C). GSEA (Gene set enrichment analysis) 분석을 통해 miR-204의 표적 유전자가 또한 OA 연골의 전체 전사체에서 농도가 감소되어 있음(negatively enriched)을 발견하였다. 이는 miR-204의 상향 조절이 OA 조건에서 표적 유전자를 억제하는 역할을 한다는 것을 나타낸다 (도 1M).Here we characterize miR-204 expression in human and mouse OA cartilage. The miR-204 concentration was increased in human cartilage affected by OA but hardly detected in the undamaged articular cartilage area. This expression pattern is related to the expression pattern of p16INK4a (FIG. 1J), a biomarker of cell senescence. In an aging mouse model in which the OA phenotype was expressed in articular cartilage of the knee joint, miR-204 expression was significantly elevated with the expression of p16INK4a (Fig. 1K and Fig. 2B). We also used the instability of DMM (Destabilization of Medial Meniscus) as a mouse model of post-traumatic osteoarthritis (33, 34). Consistent with previous studies showing that mechanical instability of the joints causes aging of cartilage cells, we have found a significant increase in p16INK4a and miR-204 levels after surgical induction of OA (Fig. 1L and Fig. 8C). Gene set enrichment analysis (GSEA) analysis showed that the target gene of miR-204 was also negatively enriched in the entire transcript of OA cartilage. Indicating that upregulation of miR-204 plays a role in inhibiting the target gene in OA conditions (FIG. 1M).

실시예 2. 노화 - 유발 스트레스에 의한 miR-204의 발현 유도Example 2 Induction of miR-204 Expression by Aging-Induced Stress

본 실시예에서는 miR-204가 OA 연골에서 상향 조절되는 분자 기전을 연구하기 위해 miR-204 전사 유도를 담당하는 상위 신호를 조사하였다. OA에서 산화 스트레스의 결정적인 중요성과 miR-204 발현 패턴이 산화 스트레스와 상관 관계가 있다는 사실에 주목하여 miR-204 발현 조절에서 ROS의 역할을 분석했다 (도 1B, 도 1G 및 도 7의 C). 연골세포에서 miR-204 발현을 조절에 있어 ROS의 역할을 분석하였다. 일차 배양 마우스 연골세포에서는 자유 라디칼 발생제인 메나디온 또는 과산화수소(H2O2)로의 급성 처리가 miR-204 발현에 영향을 미치지 않았으며, 이는 단기의 산화 환원 신호는 상위 조절자가 아님을 나타내는 것이다 (도 2A).In this example, miR-204 was investigated for the up-regulation of miR-204 transcription induction in order to study the molecular mechanism of upregulation in OA cartilage. The role of ROS in miR-204 expression control was analyzed (FIG. 1B, FIG. 1G and FIG. 7C), noting the crucial importance of oxidative stress in OA and the miR-204 expression pattern correlated with oxidative stress. The role of ROS in the regulation of miR-204 expression in chondrocytes was analyzed. In primary cultured mouse chondrocytes, acute treatment with menadione or hydrogen peroxide (H2O2), which is a free radical generator, did not affect miR-204 expression, indicating that the short term redox signal is not a parental regulator (Fig. 2A) .

흥미롭게도 H2O2 에 장기간 노출(7 일)되면 DNA 손상의 축적과 노화 마커의 유도와 함께 miR-204 발현을 현저하게 유도했다 (도 2B 내지 2E). 또한 다른 노화 유발 자극이 또한 miR-204 발현에 영향을 주는지를 조사하였다. 연골 세포의 DNA 손상과 세포 노화를 유발하는 이온화 방사선 (IR)은 miR-204의 발현을 강력하게 유도했다 (도 2H, 도 2F 및 도 2G, 및 도 3). 블레오마이신 또는 독소루비신과 같은 같은 DNA를 손상시키는 화학제제는 유사하게 노화 표현형과 miR-204 발현을 촉진하는 것으로 나타났다(도 2I 내지 도 2L, 도 4).Interestingly, prolonged exposure to H2O2 (7 days) significantly induced miR-204 expression with accumulation of DNA damage and induction of senescence markers (Figures 2B-2E). In addition, we examined whether other aging-induced stimuli also affect miR-204 expression. Ionizing radiation (IR), which causes DNA damage and cell senescence in chondrocytes, strongly induced the expression of miR-204 (FIG. 2H, FIG. 2F and FIG. 2G, and FIG. 3). Chemical agents that damage DNA, such as bleomycin or doxorubicin, have similarly been shown to promote aging phenotype and miR-204 expression (Figs. 2I-2L, Fig. 4).

p53은 DNA 손상에 반응하여 활성화되고 노화 유도된 세포주기 정지를 일으킨다 (37). 기계적 스트레스와 같은 OA 유도 조건은 DNA 손상을 유발하고 p53을 활성화시킨다 (38). 따라서 본원에서는 p53이 miR-204의 상위 조절자로서 작용하는지 여부를 조사하였다. 연골 세포에서 DNA 손상 인자는 현저하게 Cdkn1a의 발현을 촉진하여 p53 활성화하는 것으로 나타났다 (도 11의 A). 그러나, nutlin-3a에 의해 유도 된 p53 활성화는 miR-204 발현을 증가시키지 않았다 (도 5b). 일관되게 p53의 small interfering RNA (siRNA) 매개 낙다운은 IR-유도 miR-204 발현에 영향을 미치지 않았다 (도 11의 C 및 D). 유사하게 또 다른 주요 노화 관련 세포주기 정지 조절자인 p16INK4a (32)는 miR-204의 발현을 조절하지 못했다 (도 11의 E 및 F).p53 is activated in response to DNA damage and causes aging-induced cell cycle arrest (37). OA induction conditions, such as mechanical stress, cause DNA damage and activate p53 (38). Therefore, we investigated whether p53 acts as an upstream regulator of miR-204. In chondrocytes, the DNA damage factor markedly promoted the expression of Cdkn1a to activate p53 (Fig. 11A). However, p53 activation induced by nutlin-3a did not increase miR-204 expression (Figure 5b). Consistently, small interfering RNA (siRNA) mediated knockdown of p53 did not affect IR-induced miR-204 expression (Fig. 11, C and D). Similarly, another major aging-related cell cycle arrest regulator, p16INK4a (32), failed to regulate the expression of miR-204 (Fig. 11E and F).

세포주기 정지와 더불어 세포 노화는 SASP라고 불리는 향-염증 반응을 일으킨다 (39). 이전에 보고 된 바와 같이 (40, 41), SASP는 비교적 천천히 발생하여 노화를 매개로 하는 세포주기 정지가 시작되고 며칠 후에 나타났다. 특히, miR-204 발현은 Il6 및 Mmp3과 같은 SASP 인자의 발현과 일치하며 (도 2M), 이는 miR-204 및 SASP가 공통적인 상위 조절자에 의해 조절 될 수 있음을 시사한다. 이 가설을 탐구하기 위해, 본원에서는 먼저 miR-204의 전사를 조절하는 것으로 추정되는 프로모터를 규명하였다. miR-204는 Trpm3 호스트 유전자의 인트론 부위에 위치하고 있으며 miR-204와 Trpm3의 발현은 공통적으로 나타난다 (42). Trpm3 mRNA는 miR-204 발현 패턴 (도 2H 및 도 12의 A 및 B)과 일치하여 용량 및 시간 의존적으로 IR에 의해 유도되었다. 게놈 분석에 따르면 Trpm3에는 진화적으로 보존된 2 개의 전사 시작 사이트 (TSS), TSS1과 TSS2 (도 12의 C)가 있다. 본원에서는 TSS1과 TSS2에서 전사를 반영하는 두 가지 리포터 구축물을 생성했다. TSS2 리포터가 아닌 TSS1 리포터 는 IR 노출에 반응했다 (도 12의 D). TRANSFAC 분석 (43)을 통해 SASP 조절에 관여하는 전사 인자인 GATA4 (40)와 NF-κB (44)가 TSS1 프로모터의 상류에 결합 할 것으로 예측되었다 (도 12의 E). 실제로, IR 노출 또는 DNA 손상 인자에 의해 유도 된 miR-204 발현은 Gata4 또는 Rela를 표적으로 하는 siRNA에 의해 효과적으로 제거되었다 (도 2N 및 도 2O, 및 도 12의 F 및 G).Along with cell cycle arrest, cell senescence causes an inflammatory response called SASP (39). As previously reported (40, 41), SASP occurred relatively slowly and appeared a few days after the onset of aging-mediated cell cycle arrest. In particular, miR-204 expression is consistent with the expression of SASP factors such as Il6 and Mmp3 (Fig. 2M), suggesting that miR-204 and SASP can be regulated by a common upstream regulator. To explore this hypothesis, we first identified promoters that are presumed to regulate transcription of miR-204. miR-204 is located in the intron region of the Trpm3 host gene, and expression of miR-204 and Trpm3 is common (42). Trpm3 mRNA was induced by IR in a dose and time dependent manner consistent with the miR-204 expression pattern (Fig. 2H and Fig. 12A and B). According to genome analysis, Trpm3 has two evolutionarily conserved transcriptional start sites (TSS), TSS1 and TSS2 (FIG. 12C). We have created two reporter constructs that reflect transcription in TSS1 and TSS2. The TSS1 reporter, not the TSS2 reporter, responded to IR exposure (FIG. 12D). TRANSFAC analysis (43) predicted that the transcription factors GATA4 (40) and NF-κB (44) involved in the regulation of SASP would bind upstream of the TSS1 promoter (FIG. 12E). Indeed, miR-204 expression induced by IR exposure or DNA damaging factors was effectively removed by siRNA targeting Gata4 or Rela (Fig. 2N and Fig. 20, and F and G in Fig. 12).

실시예 3. miR-204에 의한 연골 세포에서 황화 PG 합성 저해 및 OA 발병Example 3 Inhibition of Sulfated PG Synthesis and OA Induction in Chondrocytes by miR-204

본 실시예에서는 연골 세포에서 상향 조절된 miR-204의 병태생리학적 역할을 탐구했다. 연골 세포에 miR-Ctrl 또는 miR-204를 직접 전달하여 3 차원 (3D) 매트릭스(45)로 배양했다. 매트릭스-임베디드 miR-Ctrl-전달이입된 연골 세포는 PG에 풍부한 세포주변 기질 (pericellular matrix)를 축적하였다. 대조적으로, miR-204로 전달이입된 연골 세포는 세포외기질 (ECM)의 침착히 현저히 감소되었다(도 3A). 일관되게 miR-204 전달은 연골 세포에서 sGAG의 세포외 방출을 감소시켰다 (도 3B 및 도 12의 H).This example explored the pathophysiological role of miR-204 up-regulated in cartilage cells. The chondrocytes were cultured in a three-dimensional (3D) matrix (45) by direct delivery of miR-Ctrl or miR-204. Matrix-embedded miR-Ctrl-transduced chondrocytes accumulated PG-rich pericellular matrix. In contrast, chondrocytes transfused into miR-204 were significantly reduced in the deposition of extracellular matrix (ECM) (Fig. 3A). Consistently miR-204 delivery reduced the extracellular release of sGAG in chondrocytes (Figure 3B and H in Figure 12).

연골기질 합성능의 감소는 OA 연골 세포의 주요한 징후이기 때문에 본원에서는 miR-204의 관절 내 (IA) 전달이 마우스에서 생체 내에서 OA 관련 phenotypes을 유도 하는지를 시험 하였다 (도 3C). 마우스 무릎 연골에 small RNA를 효과적으로 전달하는 전달이입 시약인 양이온성 중합체를 사용하였다. 연골 ECM 내의 연골 세포가 jetPEI 및 FITC 표지 miRNA (FITC-miRNA) 복합체의 IA 주사에 의한 전딜이입의 표적임을 실험적으로 확인했다. FITC-miRNA는 관절 연골의 표면과 중간 영역에 위치한 연골 세포에서 주로 발견되었다 (도 13의 A). 또한 주입된 miRNA는 관절의 활막 세포에서 발견되었다.Because reduction in cartilage matrix performance is a major manifestation of OA chondrocytes, here we examined whether intraarticular (IA) delivery of miR-204 induces OA-related phenotypes in vivo in mice (Figure 3C). A cationic polymer was used as a transfer-inducing reagent that effectively transfers small RNA to mouse knee cartilage. It has been experimentally confirmed that chondrocytes in cartilage ECM are targets of pre-migration by jet injection of jetPEI and FITC-labeled miRNA (FITC-miRNA) complexes. FITC-miRNA was mainly found in cartilage cells located on the surface and in the middle region of articular cartilage (Fig. 13A). In addition, injected miRNAs were found in synovial cells of the joints.

마우스 무릎 관절 조직으로의 miR-204 전달은 섬유성연축 또는 균열 (fibrillation 또는 fissure)로부터 명백하듯이, 현저한 PG의 손실과 자연적 연골의 파괴를 유발했고, 반면 miR-Ctrl의 전달은 연골에 영향을 미치지 않았다 (도 3D 내지 도 3F). miR-204를 투여 한 마우스는 또한 중등도의 연골하 골 경화증 (subchondral bone sclerosis) 을 나타냈다. 골증식증 발생과 활막염은 관찰되지 않았다. 면역조직화학염색 분석으로 miR-204를 주사 한 마우스의 관절 연골 세포에서 MMP13 수치의 증가를 발견하였고, 이는 연골에서 퇴행성이 진행되고 있음을 나타낸다 (도 13의 D). 대조적으로, 활막 세포에 miR-204를 효율적으로 전달 함에도 불구하고, IL-1β, TNF-α 또는 MMP13의 발현은 활막에서 발견되지 않았으며, 활막염의 징후와 일치하지 않았다. 종합하면 이러한 결과는 활막라이닝 염증 반응이 관절 연골의 기질 이화 작용에 이차적으로 기여할 가능성을 배제하는 것이다 (도 13의 B 및 C). 이어 miR-204 발현이 마우스에서 외상 후 OA 진행에 어떻게 영향을 미치는지를 조사했다. miR-Ctrl 전달과는 대조적으로, miR-204 전달은 DMM 유도된 OA에서 OA의 진행을 현저하게 가속화하였으며, 이는 연골파괴, 연골하골경화증, 골증식성숙 (osteophyte maturation) 및 활액막염 (synovitis)을 포함하여 조사된 모든 OA 관련 증상을 증가시키는 것으로 나타났다 (도 3G 및 도 3H).MiR-204 transfer into mouse knee joint tissue resulted in significant PG loss and destruction of natural cartilage, as evidenced by fibrous spasm or fissure, whereas miR-Ctrl transfer affects cartilage (Figures 3D to 3F). Mice that received miR-204 also exhibited moderate subchondral bone sclerosis. Osteoporosis and synovitis were not observed. Immunohistochemical staining analysis revealed an increase in MMP13 levels in articular cartilage cells of mice injected with miR-204, indicating that the degenerative process is progressing in cartilage (FIG. 13D). In contrast, expression of IL-1β, TNF-α or MMP13 was not found in the synovial membrane and was not consistent with the manifestation of synovitis, despite the efficient delivery of miR-204 to synovial cells. Taken together, these results exclude the possibility that the synovial lining inflammatory reaction may contribute secondary to the matrix hyperactivity of articular cartilage (FIGS. 13B and 13C). We then investigated how miR-204 expression affects OA progression after trauma in mice. In contrast to miR-Ctrl delivery, miR-204 delivery significantly accelerated the progression of OA in DMM-induced OA, including cartilage destruction, osteophyte maturation, and synovitis To increase all of the OA related symptoms examined (Figures 3G and 3H).

실시예 4. miR-204에 의한 연골 세포에서 PG 생합성 경로 조절 Example 4. Regulation of PG biosynthetic pathway in chondrocytes by miR-204

miR-204가 연골 항상성을 방해하는 근본적인 기전을 명료하게 설명하기 위해 miR-Ctrl 및 miR-204로 전달이입된 연골 세포에서 RNA 시퀀싱을 수행했다. 본원에서는 생물학적 과정에 관여하고 miR-204에 의해 통제되는 일련의 유전자 세트인 기능적 모듈을 결정하고자 했다. 본원에서는 계층적 클러스터링을 수행하여 공-발현 패턴에 따라 차별적으로 하향 조절된 유전자를 배열하였다. 이 클러스터링으로 서열 기반 miR-204 표적 (도 14의 A 및 B)이 풍부한 네 가지 유전자 집합을 밝혀 냈다. 본원에서는 이 유전자 세트가 miR-204의 상향 조절에 의해 불활성화 된 기능적 모듈을 반영한다고 가정했다. 경로 분석을 통해 확인된 유전자 세트가 '프로테오글리칸 합성', '세포주기'또는 '프로그램된 세포 사멸'과 관련된 주석이 관련이 있음을 나타냈다 (도 14의 C 및 D). 이러한 주석은 세포 노화 (49, 50)와 밀접한 관련이 있으므로, 본원에서는 miR-204가 연골 세포의 세포 노화의 원동력이라는 가능성을 분석하였다. 그러나 miR-204의 전달은 연골 세포에서 노화 관련 표현형을 직접적으로 유도하지는 않았다 (도 4, A 내지 D). 이는 골관절염 표현형으로 나타나는 PG 감소와 세포 노화, SASP 등 가운데, miR-204는 PG 감소를 직접적으로 저해하는 기능을 가지고, SASP 발현에 간접적으로 필요한 것으로 생각된다. (도 5D) 그러나 도 4, A 내지 D와 도 5C를 보게 되면 miR-204 과발현이 세포 노화를 촉진하지는 않고, miR-204 저해제가 세포 노화를 저해하지는 않음을 나타낸다.In order to clarify the underlying mechanisms by which miR-204 interferes with cartilage homeostasis, RNA sequencing was performed on chondrocytes transduced with miR-Ctrl and miR-204. We wanted to determine functional modules, a set of genes involved in biological processes and controlled by miR-204. We performed hierarchical clustering to arrange downregulated genes differentially according to the co-expression pattern. This clustering revealed four gene sets rich in sequence-based miR-204 targets (A and B in Figure 14). We assume here that this gene set reflects a functional module inactivated by up-regulation of miR-204. Pathway analysis showed that the set of genes identified was related to tin associated with 'proteoglycan synthesis', 'cell cycle' or 'programmed cell death' (FIGS. 14C and D). Because these tins are closely related to cellular aging (49, 50), we analyzed the possibility that miR-204 is the driving force of cell senescence in chondrocytes. However, miR-204 delivery did not directly induce an aging-related phenotype in chondrocytes (Fig. 4, A through D). This suggests that miR-204 has a function of directly inhibiting the PG decrease and is indirectly required for the expression of SASP among the PG reduction, osteoarthritis phenotype, and cell senescence and SASP. (Fig. 5D) However, Figures 4A-D and 5C show that overexpression of miR-204 does not promote cell senescence and miR-204 inhibitors do not inhibit cell senescence.

본원에서는 4 개의 기능적인 유전자 모듈 중 클러스터 2가 예측된 miR-204 표적으로 가장 풍부하게 존재하고 PG 생합성 경로와 관련된 용어와 강한 연관성을 보였다 (도 14의 C). 따라서, 본원에서는 주요 miR-204 표적이 연골 세포 PG 합성 경로에 연루된 유전자라고 가정했다. 연골에서 황산화 PG가 가장 풍부한 GAG 사슬은 CS (4)로 구성되어있다. 따라서 본원에서는 miR-204가 Ingenuity Pathway Analysis (IPA) 데이터베이스 (51)에서 유래된 PG 백본 어셈블리, CS 사슬 연장 및 CS 사슬에 대한 황산염 접합에 관여하는 유전자를 포함하여 PG 생합성 경로의 유전자에 어떻게 영향을 미치는지 조사했다 (도 4E). 연골 세포에서의 miR-204 전달이입시, PG 생합성 경로를 포함하는 유전자의 전반적인 하향 조절이 있었다. 특히, 경로에 관련된 11 개의 유전자는 3'UTR에 추정 miR-204 결합 사이트를 포함하고, 그 중 7 개가 실제로 연골 세포에서 miR-204 전달이입에 의해 하향 조절되었다.Among the four functional gene modules, Cluster 2 was the most abundant in the predicted miR-204 target and strongly associated with terms related to the PG biosynthetic pathway (Fig. 14C). Thus, we have assumed that the major miR-204 target is a gene involved in the chondrocyte PG synthesis pathway. GAG chains rich in sulfated PG in cartilage consist of CS (4). Thus, here we describe how miR-204 affects the gene of the PG biosynthetic pathway, including the genes involved in the sulfate backbone assembly, the CS chain extension, and the sulfate linkage to the CS chain derived from the Ingenuity Pathway Analysis (IPA) database 51 (Fig. 4E). At the time of miR-204 delivery in cartilage cells, there was overall downward regulation of the gene including the PG biosynthetic pathway. Specifically, 11 genes involved in the pathway included the putative miR-204 binding site in the 3'UTR, of which 7 were actually down-regulated by miR-204 transfer transduction in chondrocytes.

miR-204가 조절하는 7 개의 유전자는 PG 생합성과 조립에 결정적인 기능을 한다. SLC35D1은 CS disaccharide repeats (52)의 구성 요소 인 UDP-GlcA와 UDP-GalNAc를 운반하는 운반체이다. CHSY1과 CSGALNACT2는 CS 사슬 (53, 54)의 신장에 관여하고, CHST11과 CHST15는 사슬에서 GalNAc의 황화에 필요한 효소이다 (55,56). HA와 핵심 단백질 PG 백본의 조립에는 HAS2와 HAPLN1이 필요하다 (57, 58). 또한, 본원에서는 실시간 PCR 분석을 사용하여 이들 유전자의 mRNA 농도가 일차 배양된 마우스 연골 세포 및 인간 연골 육종 세포주 SW1353 (도 4F 및 도 15) 모두에서 miR-204에 의해 억제되는지를 확인 하였다.The seven genes regulated by miR-204 play a crucial role in PG biosynthesis and assembly. SLC35D1 is a carrier that carries UDP-GlcA and UDP-GalNAc, which are components of CS disaccharide repeats (52). CHSY1 and CSGALNACT2 are involved in the elongation of the CS chain (53, 54), while CHST11 and CHST15 are enzymes necessary for the sulfation of GalNAc in the chain (55, 56). HAS2 and HAPLN1 are required for assembly of HA and key protein PG backbones (57, 58). We also used real-time PCR analysis to confirm that the mRNA levels of these genes were inhibited by miR-204 in both primary cultured mouse chondrocytes and human chondrosarcoma cell line SW1353 (FIG. 4F and FIG. 15).

PG 합성에 대한 miR-204의 네트 효과를 감안할 때, 본원에서는 miR-204가 이들 유전자의 3'UTR에 miR-204 표준 결합 시드 서열이 없더라도 SOX9와 aggrecan의 발현을 조절할 가능성을 조사했다. 그러나, Sox9와 Acan의 mRNA 농도 또는 3'UTR 리포터 활성은 연골 세포에서 miR-204의 영향을 받지 않았다 (도 16의 A 및 B). 마찬가지로 전체 세포 융해물에서 SOX9와 aggrecan의 단백질 농도는 영향을 받지 않았으며, 이는 miR-204에 의한 번역 수준에서의 조절 가능성을 배제하는 것이다 (도 16의 C). 또한 miR-Ctrl 또는 miR-204가 주입된 마우스에서 얻어진 연골 절편에서 SOX9와 aggrecan의 농도를 조사했다. SOX9의 단백질 수준은 영향을 받지 않았지만, aggrecan의 단백질 수준은 miR-204 전달 연골에서 중간정도로 감소했다 (도 16의 D). 이에 본원에서는 Aggrecan의 단백질 농도 감소가 OA 진행 동안 연골에서 황산화 PG의 전반적인 손실과 관련이 있을 것으로 추측하였다 (도 3E). 유사하게, miR-204 주사 시 관절 연골에서의 MMP13의 농도 증가 (도 13의 D)는 MMP13 발현에 대한 miR-204의 조절 역할 때문이 아닌 것으로 나타났다 (도 4D). 이는 miR-204에 의한 PG 합성 감소는 연골 기질의 탑재기능을 손상시키고 관절 연골에 가해지는 기계적 스트레스를 증가시켜, 이에 의해 MMP13 발현과 같은 이화작용 인자 발현을 유도하는 것으로 판단된다.Given the net effect of miR-204 on PG synthesis, we investigated the possibility that miR-204 could regulate the expression of SOX9 and aggrecan even in the absence of the miR-204 standard binding seed sequence in the 3'UTR of these genes. However, mRNA levels of Sox9 and Acan or 3'UTR reporter activity were not affected by miR-204 in chondrocytes (FIGS. 16A and B). Similarly, protein concentrations of SOX9 and aggrecan in whole cell melts were unaffected, which excludes the possibility of regulation at the level of translation by miR-204 (FIG. 16C). We also examined the concentrations of SOX9 and aggrecan in cartilage sections obtained from miR-Ctrl or miR-204 injected mice. The protein level of SOX9 was unaffected, but the protein level of aggrecan was moderately reduced in the miR-204 delivery cartilage (FIG. 16D). Thus, we hypothesized that a decrease in protein concentration of Aggrecan might be related to the overall loss of sulfated PG in the cartilage during OA progression (FIG. 3E). Similarly, the increased concentration of MMP13 (Fig. 13D) in articular cartilage at miR-204 injection was not due to the modulatory role of miR-204 on MMP13 expression (Fig. 4D). This suggests that the reduction of PG synthesis by miR-204 impairs the loading function of cartilage matrix and increases the mechanical stress applied to articular cartilage, thereby inducing the expression of catabolism factors such as MMP13 expression.

다음으로 본원에서 규명된 miR-204 표적 중 어느 것이 PG 합성을 통한 플럭스 조절에 대한 제한 요인으로 작용하는지 조사했다. 그러나, Slc35d1, Chsy1, Chst11 또는 Hapln1의 개별적인 낙다운 결과 이는 연골 세포의 PG 합성 속도에 영향을 미치지 않았다 (도 4L 및 도 11S). 이에 본원에서는 miR-204가 PG 합성과 관련된 여러 유전자를 동시에 표적으로하는 능력에 주목했다. 흥미롭게도, Slc35d1, Chsy1, Chst11 및 Hapln1을 표적으로 하는 siRNA의 동시 도입은 연골 세포에서 PG 합성을 현저하게 감소시켰다 (도 4l). 따라서 본원의 결과는 집합적으로 조절될 때, 이들 miR-204 표적이 PG 합성에 이르는 플럭스를 미세 조정하는 네트 효과를 가지는 것을 나타내며, 다중 유전자를 동시에 억제하는 miRNA의 내제적 능력의 중요성을 강조하는 것이다.Next, we examined which of the miR-204 targets identified herein served as limiting factors for flux regulation through PG synthesis. However, the individual depression results of Slc35d1, Chsy1, Chst11 or Hapln1 did not affect the rate of PG synthesis of cartilage cells (Fig. 4L and Fig. 11S). Here, we have noted the ability of miR-204 to simultaneously target multiple genes involved in PG synthesis. Interestingly, the simultaneous introduction of siRNA targeting Slc35d1, Chsy1, Chstll and Hapln1 markedly reduced PG synthesis in chondrocytes (Fig. 4L). Thus, the results of the present study indicate that these miR-204 targets, when collectively regulated, have a net effect of fine tuning the flux to PG synthesis and emphasize the importance of miRNA's ability to inhibit multiple genes simultaneously will be.

실시예 5. miR-204 길항 작용에 의한 OA 치료 효과Example 5. Effect of OA treatment by miR-204 antagonistic action

다음으로 황산화 PG 합성, 연골 세포 노화 및 OA 병인에 대한 miR-204 길항 작용의 영향을 조사했다. antimiR-204에 의한 miR-204 활성 억제는 miR-204 표적 (도 5A) 유전자 발현을 증가시키고 연골 세포에서 PG 신생 생합성을 촉진했다 (도 5B). 이러한 결과는 miR-204가 황산화 된 PG 생합성 경로를 조절한다는 사실을 뒷받침한다. miR-204 전달 자체만으로 연골 세포의 노화 (도 4A)가 일어나지 않는 것을 보여주는 본원의 결과와 일치하게, antimiR-204 처리에 의해 DNA 손상에 의한 노화가 연골 세포에서 완화되지는 않았다 (도 5C 및 도 18의 A). 이는 연골 세포 수준에서 도 4A에서 관찰한 것과 같이 miR-204 전달 자체는 세포 노화를 유발하지 않고, miR-204 억제제 전달 자체는 세포 노화를 억제하지 않았음을 나타낸다. 하지만 도 5D와 같이 세포 노화의 하위 표현형 중 하나인 SASP가 특이적으로 miR-204 억제제 전달에 의해 발현이 감소했다는 것을 나타낸다. 그러나 연골 세포의 DNA 손상에 대한 지연 반응으로 나타나는 SASP 인자의 상향 조절은 miR-204 활성의 저해에 의해 효과적으로 폐지되었으며 (도 5D 및 도 18의 B 및 C), 노화 과정에서 유도된 miR-204 발현은 SASP의 발현에 필요한 것을 나타낸다.Next, we examined the effect of miR-204 antagonism on sulfated PG synthesis, cartilage cell senescence and OA pathogenesis. Inhibition of miR-204 activity by antimiR-204 increased miR-204 target (Fig. 5A) gene expression and promoted PG neoplastic biogenesis in chondrocytes (Fig. 5B). These results support the fact that miR-204 modulates the sulfated PG biosynthetic pathway. The aging due to DNA damage was not alleviated in chondrocytes by treatment with antimiR-204, consistent with the results of this study showing that aging of cartilage cells alone (Fig. 4A) does not occur only with miR-204 delivery itself 18 A). This indicates that miR-204 delivery itself does not induce cell senescence and that miR-204 inhibitor delivery itself did not inhibit cell senescence, as observed in Fig. 4A at the chondrocyte level. However, as shown in FIG. 5D, SASP, which is one of the sub-phenotypes of cell senescence, specifically showed that expression was decreased by miR-204 inhibitor delivery. However, up-regulation of the SASP factor, which is a delayed response to chondrocyte DNA damage, was effectively abolished by inhibition of miR-204 activity (FIGS. 5D and 18B and 18C) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; SASP &lt; / RTI &gt;

이어 마우스에서 외과적으로 유도된 OA 모델에서 miR-204 저해의 치료 효과를 조사 하였다 (도 5E). antimiR-204의 IA 전달은 샘(sham) 수술 마우스의 무릎 관절의 관절 연골의 정상적인 모양에 영향을 미치지 않았다 (도 19의 A). antimiR-Ctrl 가 전달된 DMM-수술된 마우스는 상당한 연골 파괴, 연골하 골 경화증, 골증식달 및 중등도의 활막염증을 나타냈다. antimiR-204의 IA 주사는 DMM에 의한 연골 파괴와 연골하 골경화를 상당하게 개선시켰으며, 골증식 성숙 (Osteophyte maturation) 및 활막염증에도 영향을 미쳤다 (도 5, F와 G). 분자 수준에서, DMM-수술 마우스의 무릎 관절에서의 miR-204 억제는 황산화 PG 합성의 동시 회복 및 염증성 SASP 인자 억제 및 연골에서의 세포 노화의 비-세포성 자율 전파 억제 모두를 유발 하였다 (도 5I 및 도 19의 B). 또한, 수술적 (DMM 또는 sham) 처리 된 다리와 치료받지 않은 다리 사이의 체중 분포를 OA-유도 통증의 행동 평가로 측정 하였다. antimiR-Ctrl의 IA 주사를 맞은 DMM 수술은 부상당한 다리의 체중 부하를 감소시켰다. DMM 수술로 인한 체중 불균형은 antimiR-204 (도 5H) 치료로 완화되었다. 이를 종합하면, 이는 miR-204 길항 작용이 마우스에서의 OA 발현을 효과적으로 치료할 수 있음을 나타낸다.Therapeutic effects of miR-204 inhibition in a surgically induced OA model in mice were then investigated (Fig. 5E). IA delivery of antimiR-204 did not affect the normal shape of articular cartilage of the knee joint of sham operated mice (Fig. 19A). DMM-operated mice with antimiR-Ctrl delivered significant cartilage destruction, subchondral bone sclerosis, osteolytic moon and moderate synovial inflammation. IA injection of antimiR-204 significantly improved cartilage destruction and subchondral bone hardening by DMM, and also affected osteophyte maturation and synovial inflammation (Fig. 5, F and G). At the molecular level, miR-204 inhibition in the knee joints of DMM-operated mice led to both simultaneous recovery of sulfated PG synthesis and inhibition of inflammatory SASP factors and inhibition of non-cellular autonomous propagation of cellular senescence in cartilage 5I and Fig. 19B). Also, the weight distribution between the surgically (DMM or sham) treated legs and the untreated legs was measured by the behavioral assessment of OA-induced pain. DMM surgery with antimiR-Ctrl's IA injection reduced the weight of the injured legs. Body weight imbalance due to DMM surgery was alleviated by antimiR-204 (Fig. 5H) treatment. Taken together, this indicates that miR-204 antagonism can effectively treat OA expression in mice.

실시예 6. 골관절염 치료 표적으로서의 스트레스 - 활성화된 miR-204Example 6. Stress-activated miR-204 as an osteoarthritis therapeutic target

최종적으로, 인공슬관절 전 치환술을 받은 환자 유래의 일차 배양 된 인간 관절 연골 세포와 체외이식편 (explants)을 사용하여, 본원의 결과를 인간에의 적용 가능성을 시험하였다. 일차 배양된 인간 관절 연골 세포에서 DNA 손상 화학 물질 인 doxorubicin은 SA-β-Gal 활성 및 p16INK4a 발현 유도로 입증된 바와 같이, 세포성 노화를 유발했다 (도 6, A 및 B). CDKN1A 및 CDKN2A의 상향 조절 및 LMNB1의 하향 조절과 같은 노화 표지자의 발현 프로파일을 조사함으로써 노화를 추가로 확인 하였다 (도 6C). 이러한 노화-유도된 인간 관절 연골 세포에서 miR-204의 발현은 현저히 증가하였으며 (도 6D), 이는 인간과 마우스 사이의 miR-204 발현의 보존된 조절 기전임을 나타내는 것이다. 유사하게, PG 생합성 경로를 포함하는 단백질을 코딩하는 확인된 miR-204 표적 유전자의 mRNA 농도는 miR-204로 전달이입 된 인간 관절 연골 세포에서 억제되었으며 (도 6E), 이는 일차 배양된 마우스 연골 세포 및 인간 연골 육종 세포주 SW1353 (도 4F 및 도 15의 B)의 결과와 일치하는 것이다. 마지막으로, 임상 OA에서 miR-204 표적 치료의 가능성을 시험하기 위해, 본원에서는 슬관절 전 치환술을 시행한 환자 유래의 OA 연골의 체외이식편에서 miR-204 길항 작용의 효과를 평가했다. OA가 걸린 체외이식편에서의 miR-204 억제는 황산화된 PG의 합성을 명확하게 회복시키고 MMP3 및 MMP13과 같은 이화 작용 매개체의 발현을 억제 하였다 (도 6F). 이러한 결과는 miR-204가 인간에서 관절염 치료의 표적으로 사용될 수 있음을 나타내는 것이다.Finally, the applicability of the present results to humans was tested using primary cultured human articular cartilage cells and explants from patients who underwent total knee arthroplasty. In primary cultured human articular cartilage cells, doxorubicin, a DNA damaging chemical, induced cellular aging, as evidenced by SA-β-Gal activity and induction of p16INK4a expression (FIGS. 6, A and B). Aging was further confirmed by examining the expression profiles of aging markers such as up-regulation of CDKN1A and CDKN2A and down-regulation of LMNB1 (Fig. 6C). The expression of miR-204 in these aging-induced human articular cartilage cells was markedly increased (Fig. 6D), indicating that this was a conserved regulatory mechanism of miR-204 expression between human and mouse. Similarly, the mRNA concentration of an identified miR-204 target gene encoding a protein containing the PG biosynthetic pathway was inhibited in human articular cartilage cells transfected with miR-204 (Fig. 6E), indicating that primary cultured mouse chondrocytes And the results of the human chondrosarcoma cell line SW1353 (Fig. 4F and Fig. 15B). Finally, to test the possibility of miR-204 target therapy in clinical OA, we evaluated the effect of miR-204 antagonism on OA cartilage explants from patients who underwent total knee arthroplasty. MiR-204 inhibition in OA engrafted explants clearly restored synthesis of sulfated PG and inhibited the expression of catabolism mediators such as MMP3 and MMP13 (Fig. 6F). These results indicate that miR-204 can be used as a target for the treatment of arthritis in humans.

<110> Seoul National University R&DB Foundation <120> Use of miR-204 inhibitors for treating osteoarthritis <130> DP201808001P <160> 6 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 22 <212> RNA <213> Homo sapiens <400> 1 uucccuuugu cauccuaugc cu 22 <210> 2 <211> 21 <212> RNA <213> Homo sapiens <400> 2 gcugggaagg caaagggacg u 21 <210> 3 <211> 110 <212> RNA <213> Homo sapiens <400> 3 ggcuacaguc uuucuucaug ugacucgugg acuucccuuu gucauccuau gccugagaau 60 auaugaagga ggcugggaag gcaaagggac guucaauugu caucacuggc 110 <210> 4 <211> 6 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense oligonucleotide <400> 4 aaggga 6 <210> 5 <211> 8 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense oligonucleotide <400> 5 aaagggaa 8 <210> 6 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense oligonucleotide <400> 6 aggcauagga ugacaaaggg aa 22 <110> Seoul National University R & DB Foundation <120> Use of miR-204 inhibitors for treating osteoarthritis <130> DP201808001P <160> 6 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 22 <212> RNA <213> Homo sapiens <400> 1 uucccuuugu cauccuaugc cu 22 <210> 2 <211> 21 <212> RNA <213> Homo sapiens <400> 2 gcugggaagg caaagggacg u 21 <210> 3 <211> 110 <212> RNA <213> Homo sapiens <400> 3 ggcuacaguc uuucuucaug ugacucgugg acuucccuuu gucauccuau gccugagaau 60 auaugaagga ggcugggaag gcaaagggac guucaauugu caucacuggc 110 <210> 4 <211> 6 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense oligonucleotide <400> 4 aaggga 6 <210> 5 <211> 8 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense oligonucleotide <400> 5 aaagggaa 8 <210> 6 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Antisense oligonucleotide <400> 6 aggcauagga ugacaaaggg aa 22

Claims (14)

miR-204 활성을 억제하는 물질 또는 이의 약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 관절염 치료용 약학 조성물.
A pharmaceutical composition for treating arthritis comprising a substance that inhibits miR-204 activity or a pharmaceutically acceptable carrier thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 miR-204 활성을 억제할 수 있는 물질은 상기 miR-204의 표적 유전자로서 SLC35D1(Solute carrier family 35 (UDP-glucuronic acid/UDP-N-acetylgalactosamine dual transporter), member D1), CHSY1(Chondroitin sulfate synthase 1), CSGALNACT2 (Chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase 2), CHST11 (Carbohydrate sulfotransferase 11), CHST15 (Carbohydrate sulfotransferase 15); HAS2 (Hyaluronan synthase 2) 및 HAPLN1 (Hyaluronan and proteoglycan link protein 1) 유전자의 3'-UTR 과 miR-204의 상호작용을 억제할 수 있는 물질인, 관절염 치료용 약학 조성물.
The method according to claim 1,
A substance capable of inhibiting the miR-204 activity may be selected from the group consisting of SLC35D1 (UDP-glucuronic acid / UDP-N-acetylgalactosamine dual transporter), CHD1 (Chondroitin sulfate synthase 1), CSGALNACT2 (Chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase 2), CHST11 (Carbohydrate sulfotransferase 11), CHST15 (Carbohydrate sulfotransferase 15); A pharmaceutical composition for the treatment of arthritis, which is a substance capable of inhibiting the interaction of 3'-UTR and miR-204 of HAS2 (Hyaluronan synthase 2) and HAPLN1 (Hyaluronan and proteoglycan link protein 1) gene.
제 1 항에 있어서,
상기 miR-204의 활성을 억제할 수 있는 물질은 이의 발현 또는 활성을 억제할 수 있는 물질인, 관절염 치료용 약학 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the substance capable of inhibiting the activity of miR-204 is a substance capable of inhibiting its expression or activity.
제 1 항에 있어서,
상기 miR-204의 활성을 억제할 수 있는 물질은 상기 miR-204의 서열번호 1 또는 서열번호 2의 뉴클레오타이드 서열의 전부 또는 일부에 결합할 수 있는 핵산 분자인, 관절염 치료용 약학 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the substance capable of inhibiting the activity of miR-204 is a nucleic acid molecule capable of binding to all or a part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 of miR-204.
제 4 항에 있어서,
상기 핵산분자는 RNA, DNA, 앤타고미어, 안티센스 분자, siRNA, shRNA, 2'-O-변형 올리고뉴클레오타이드, 포스포로티오에이트-백본 디옥시리보뉴클레오타이드, 포스포로티오에이트-백본 리보뉴클레오타이드, 디코이 올리고뉴클레오타이드, PNA(peptide nucleic acid) 올리고뉴클레오타이드 또는 LNA(locked nucleic acid) 올리고뉴클레오타이드인, 관절염 치료용 약학 조성물.
5. The method of claim 4,
The nucleic acid molecule may be selected from the group consisting of RNA, DNA, antigens, antisense molecules, siRNAs, shRNAs, 2'-O-modified oligonucleotides, phosphorothioate-backbone deoxyribonucleotides, phosphorothioate-backbone ribonucleotides, decoy oligonucleotides, PNA (peptide nucleic acid) oligonucleotide or LNA (oligonucleotide) oligonucleotide.
제 4 항에 있어서,
상기 핵산분자는 서열번호 1의 뉴클레오타이드 서열 중 1번 또는 8번까지의 뉴클레오타이드 서열의 전부 또는 일부에 상보적인 서열을 포함하는 6 내지 100mer의 안티센스 올리고뉴클레오타이드인, 관절염 치료용 약학 조성물.
5. The method of claim 4,
Wherein said nucleic acid molecule is an antisense oligonucleotide of 6 to 100 mer comprising a sequence complementary to all or a portion of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 8.
제 6 항에 있어서,
상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 이를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드가 LNA, 또는 이를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 당이 2‘-O- 메틸화, 또는 이의 백본에 하나이상의 포스포티오에이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 관절염 치료용 약학 조성물.
The method according to claim 6,
The antisense oligonucleotide is one in which at least one nucleotide comprises 2'-O-methylation of a LNA, or a sugar of one or more nucleotides constituting it, or one or more phosphorothioates in its backbone, or a combination thereof &Lt; / RTI &gt;
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 5’-AAGGGA-3'(서열번호 4), 5’-AAAGGGAA-3'(서열번호 5), 또는 5′-AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA-3′(서열번호 6) 인, 관절염 치료용 약학 조성물.
The method of claim 6 or 7, wherein the antisense oligonucleotide is selected from the group consisting of 5'-AAGGGA-3 '(SEQ ID NO: 4), 5'-AAAGGGAA-3' (SEQ ID NO: 5), or 5'- AGGCAUAGGAUGACAAAGGGAA- SEQ ID NO: 6).
miR-204 RNA를 시험물질과 접촉시키는 단계; 및
상기 시험물질과 접촉된 miR-204 RNA의 활성을 결정하는 단계를 포함하며,
상기 접촉된 miR-204의 활성이, 상기 시험물질과 접촉되지 않은 대조군의 miR-204 RNA의 활성과 비교하여 감소한 경우 이를 후보물질로 선별하는 것인, 관절염 치료제 스크리닝 방법.
contacting miR-204 RNA with the test material; And
Determining the activity of miR-204 RNA contacted with the test substance,
Wherein the activity of the contacted miR-204 is reduced as compared to the activity of a control miR-204 RNA not contacted with the test substance, the candidate substance is screened.
제 9 항에 있어서,
상기 miR-204 RNA는 이를 발현하는 세포는 마우스 일차 배양 연골세포; 퇴행성관절염 환자 유래 일차 배양 연골세포; SW1353 세포주; C20A4, TC28A2, 또는 C28I2을 포함하는 인간 연골 세포주: 또는 H4 마우스 콘드로사이트 (RRID: CVCL_W634), ATDC5, 또는 MC615를 포함하는 마우스 연골세포주를 포함하는 세포에서 발현되는 형태로 제공되며,
상기 활성은 상기 miR-204 RNA의 발현 분석으로 결정되며, 상기 세포는 miR-204 발현의 상위 조절자로 GATA4 및 NF-kB을 추가로 발현하는 것인, 관절염 치료제 스크리닝 방법.
10. The method of claim 9,
The miR-204 RNA expresses the cells of mouse primary cultured chondrocytes; Primary cultured chondrocytes derived from patients with degenerative arthritis; SW1353 cell line; Human chondrocyte cell line comprising C20A4, TC28A2, or C28I2: or a mouse cartilage cell line comprising H4 mouse conglucoside (RRID: CVCL_W634), ATDC5, or MC615,
Wherein said activity is determined by expression analysis of said miR-204 RNA, wherein said cell further expresses GATA4 and NF-kB as an upper regulator of miR-204 expression.
제 9 항에 있어서,
상기 miR-204 RNA는 이를 발현하는 세포의 형태로 제공되며,
상기 활성은 상기 miR-204 RNA와 이의 표적인 SLC35D1, CHSY1, CSGALNACT2, CHST11, CHST15, HAS2 또는 HAPLN1 의 3'-UTR 과의 상호작용 분석으로 결정되는 것인, 관절염 치료제 스크리닝 방법.
10. The method of claim 9,
The miR-204 RNA is provided in the form of a cell expressing it,
Wherein said activity is determined by an interaction assay of said miR-204 RNA with its target SLC35D1, CHSY1, CSGALNACT2, CHST11, CHST15, HAS2 or 3'-UTR of HAPLN1.
miR-204 검출용 물질을 포함하는 관절염 진단용 키트.
An arthritic diagnostic kit comprising a material for miR-204 detection.
관절염의 진행정도 또는 진단 또는 예후가 필요한 대상자 유래의 시료를 제공하는 단계;
상기 시료에서 miR-204의 발현을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 마커의 발현량을 검사 대상자의 관절염 또는 예후와 연관시키는 단계를 포함하는, 상기 연관시키는 단계에서 상기 검사 대상자의 miR-204의 발현량은 대조군 시료와 비교하여 그 양의 증가한 경우, 상기 대상자를 관절염으로 진단하는 것인, 관절염의 진행정도 또는 진단 또는 예후에 필요한 정보를 제공하기 위하여 상기 마커를 인비트로에서 검출하는 방법.
Providing a sample from a subject requiring progression of arthritis or diagnosis or prognosis;
Detecting the expression of miR-204 in said sample; And
And comparing the expression level of the detected marker with the arthritis or prognosis of the test subject, wherein the expression amount of miR-204 of the test subject in the associating step is higher than that of the control sample, Wherein the marker is diagnosed as arthritis, wherein the marker is detected in Invitro in order to provide information necessary for the degree of progression or diagnosis or prognosis of arthritis.
제 13 항에 있어서,
상기 시료는 연골조직, 활액, 혈액 또는 소변인, 방법.

14. The method of claim 13,
Wherein said sample is cartilage tissue, synovial fluid, blood or urine.

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