KR100662706B1 - Culture method for human embryonic stem cells by using culture medium collected after amniotic fluid cells culture - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양수세포를 이용한 인간배아 줄기세포의 배양방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for culturing human embryonic stem cells using amniotic cells.

본 발명의 세포배양방법은 양수세포를 인간배아 줄기세포 배양을 위한 영양세포층으로 이용하는 방법과, 양수세포를 배양한 후 수거한 배양액을 인간배아 줄기세포의 배양액으로 이용하는 방법을 포함한다.The cell culture method of the present invention includes a method of using amniotic cells as a feeder cell layer for culturing human embryonic stem cells, and a method of using the culture medium collected after culturing amniotic cells as a culture medium of human embryonic stem cells.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 미분화 세포의 세포학적, 면역학적, 유전학적 특징을 유지한다. 또한 본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 분화 조건에서 배아체를 잘 형성하여, 다양한 조직으로 분화되는 능력을 지닌다.Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention retain the cytological, immunological and genetic characteristics of undifferentiated cells. In addition, human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention have the ability to form well embryos under differentiation conditions and differentiate into various tissues.

따라서 본 발명의 세포배양방법은 인간배아 줄기세포를 이용한 치료 및 연구 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the cell culture method of the present invention can be usefully used in the field of treatment and research using human embryonic stem cells.

Description

양수세포를 배양한 후 수거한 배양액을 이용한 인간배아 줄기세포의 배양방법 {Culture method for human embryonic stem cells by using culture medium collected after amniotic fluid cells culture}Culture method for human embryonic stem cells by using culture medium collected after amniotic fluid cells culture}

도 1은 양수세포를 영양세포층으로 이용하여 배양한 인간배아 줄기세포의 형태적 특성을 나타낸 도이다.1 is a diagram showing the morphological characteristics of human embryonic stem cells cultured using amniotic cells as feeder cell layers.

도 2는 양수세포 배양 후 수거한 배양액을 사용하여 배양한 인간배아 줄기세포의 형태적 특성을 나타낸 도이다.Figure 2 is a diagram showing the morphological characteristics of human embryonic stem cells cultured using culture medium collected after the amniotic cell culture.

도 3은 양수세포를 영양세포층으로 이용하여 배양한 인간배아 줄기세포의 핵형분석도이다.3 is a karyotyping diagram of human embryonic stem cells cultured using amniotic cells as feeder cell layers.

도 4는 양수세포를 영양세포층으로 이용하여 배양한 인간배아 줄기세포에서 배아세포 특이적 세포막 항원 발현을 나타낸 도이다.Figure 4 is a diagram showing the expression of embryonic-specific cell membrane antigen in human embryonic stem cells cultured using amniotic cells as feeder cell layer.

도 5는 양수세포를 영양세포층으로 이용하여 배양한 인간배아 줄기세포에서 Oct-4 mRNA의 발현을 나타낸 도이다.Figure 5 shows the expression of Oct-4 mRNA in human embryonic stem cells cultured using amniotic cells as feeder cell layers.

도 6은 양수세포를 영양세포층으로 이용하여 배양한 인간배아 줄기세포의 텔로머라제 활성도를 나타낸 도이다.Figure 6 shows the telomerase activity of human embryonic stem cells cultured using amniotic cells as feeder cell layers.

도 7은 양수세포를 영양세포층으로 이용하여 배양한 인간배아 줄기세포를 분화시킨 결과를 나타낸 도이다.7 is a diagram showing the result of differentiating human embryonic stem cells cultured using amniotic fluid cells as feeder cell layers.

본 발명은 양수세포를 이용한 인간배아 줄기세포(human embryonic stem cells)의 배양방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for culturing human embryonic stem cells using amniotic cells.

인간배아줄기세포는 인간의 포배시기(blastocyst)의 내세포괴(inner cell mass)에서 유래한 세포이다. 이들 세포들은 인간의 몸을 구성하는 삼배엽성 세포들로 분화할 수 있는 능력을 지니고 있으며, 1998년 Thomson 등이 인간배아 줄기세포의 배양에 성공한 이후, 줄기세포를 이용한 세포 치료(cell therapy) 분야가 각광받고 있다.Human embryonic stem cells are cells derived from the inner cell mass of the human blastocyst. These cells have the ability to differentiate into the trioderm cells that make up the human body. After Thomson et al. Succeeded in culturing human embryonic stem cells in 1998, the field of cell therapy using stem cells Be in the spotlight.

인간배아 줄기세포는 생쥐배아 줄기세포(mouse embryonic stem cell)와 달리, 미분화 상태를 계속 유지하며 증식시키기 위하여 영양세포층(feeder layer)을 필요로 한다. 지금까지의 인간배아 줄기세포의 배양에서는 주로 생쥐배아섬유아세포(mouse embryonic fibroblast, MEF)를 영양세포층으로 사용하여 왔다.Human embryonic stem cells, unlike mouse embryonic stem cells, require a feeder layer to maintain and propagate undifferentiated state. In the culture of human embryonic stem cells, mouse embryonic fibroblasts (MEF) have been mainly used as feeder cell layers.

그러나 이와 같이 인간배아 줄기세포를 다른 종의 세포와 함께 배양하는 경우 바이러스에 감염될 가능성이 높으며, 추후 세포치료의 걸림돌로 작용하게 되는 문제가 있다.However, when the human embryonic stem cells are cultured together with cells of other species, there is a high possibility of being infected with a virus, and there is a problem that later acts as an obstacle for cell therapy.

이에 Xu 등(2001)은 생쥐배아섬유아세포를 배양한 배양액을 인간배아줄기세포의 배양액으로 사용함으로써, 영양세포층 없이 인간배아줄기세포를 배양하는데 성공하였다. 그러나 이 방법 역시 인간과는 다른 종의 세포인 생쥐배아섬유아세포의 배양 후 수거한 배양액을 이용하였기 때문에, 이종세포에 노출된다는 문제점을 전혀 배제한 것이라고 볼 수는 없다.Xu et al. (2001) succeeded in culturing human embryonic stem cells without the feeder cell layer by using the culture medium of mouse embryonic fibroblasts as a culture medium of human embryonic stem cells. However, this method also used a culture solution collected after the culture of mouse embryonic fibroblasts, which are cells of a different species than humans, and thus cannot be considered to exclude the problem of exposure to heterologous cells.

따라서 최근에는 다른 종의 세포를 영양세포층으로 이용하지 않고 인간에서 유래한 세포를 이용한 배양방법에 대한 연구가 이루어지고 있다. Therefore, in recent years, studies have been made on a culture method using cells derived from humans without using cells of other species as feeder cell layers.

Amit 등(2003)은 신생아의 포피세포(foreskin)를 이용하여 인간배아줄기세포를 미분화상태로 배양 및 유지하는 방법을 개시하였다.Amit et al. (2003) disclose a method for culturing and maintaining human embryonic stem cells in undifferentiated state using foreskin cells of newborns.

Cheng 등(2003)은 인간성체골수세포(human adult marrow cell)를 이용하여 인간배아줄기세포를 배양하는 방법을 개시하였다.Cheng et al. (2003) disclose a method of culturing human embryonic stem cells using human adult marrow cells.

또한 Richarde 등(2002, 2003)은 다양한 세포를 이용하여 인간배아줄기세포를 배양한 결과, 유산된 태아의 근육과 피부에서 유래한 세포가 미분화상태를 유지할 수 있었다고 보고한 바 있다.Richarde et al. (2002, 2003) also reported that the culture of human embryonic stem cells using various cells was able to maintain undifferentiated cells derived from muscle and skin of aborted fetuses.

한편, 임신 중 태아로부터 탈락되어 나오는 세포인 양수세포(amniotic fluid cells)에서 미분화세포의 표식인자인 Oct-4가 발현된다고 보고된 바 있다(Prusa et al.,2003).On the other hand, it has been reported to express Oct-4, a marker of undifferentiated cells, in amniotic fluid cells, which are cells that are eliminated from the fetus during pregnancy (Prusa et al., 2003).

이에 본 발명자들은 양수세포를 영양세포층으로 이용하거나, 그 배양액을 인간배아 줄기세포의 배양액으로 사용하면 줄기세포의 미분화 특성을 유지하면서 안정적으로 배양할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors completed the present invention by confirming that the amniotic cells may be used as a feeder cell layer, or the culture medium may be used as a culture medium for human embryonic stem cells to stably culture the stem cells while maintaining their undifferentiated characteristics.

본 발명에서는 양수세포를 이용함으로써, 미분화 특성을 유지하면서 인간배아 줄기세포를 안정적으로 배양할 수 있는 세포배양방법을 제공하고자 한다.In the present invention, by using amniotic cells, to provide a cell culture method that can stably culture human embryonic stem cells while maintaining undifferentiated properties.

본 발명은 양수세포를 이용한 인간배아 줄기세포의 배양방법을 제공한다.The present invention provides a method for culturing human embryonic stem cells using amniotic cells.

본 발명의 세포배양방법은 양수세포를 인간배아 줄기세포 배양을 위한 영양세포층으로 이용하는 방법을 포함한다.The cell culture method of the present invention includes a method of using amniotic cells as feeder layer for culturing human embryonic stem cells.

상기 방법은 1) 양수세포의 배양단계, 2) 양수세포와 인간배아 줄기세포의 공배양(coculture) 단계로 이루어진다.The method comprises the steps of 1) culturing amniotic cells, 2) coculture of amniotic cells and human embryonic stem cells.

양수세포는 태아가 산모의 뱃속에서 자라고 있을 때 양수로 탈락되어 나오는 태아의 세포이다. 양수세포는 양수 내에서 그 함량비율이 매우 적지만, 분열능이 왕성하므로 적절한 조건에서 초기 배양을 진행하여 다량의 세포를 얻을 수 있다.Amniotic cells are fetal cells that are released into amniotic fluid when the fetus is growing in the mother's stomach. Amniotic cells have a very low content ratio in amniotic fluid, but since they are vigorous in dividing capacity, a large amount of cells can be obtained by initial culture under appropriate conditions.

제 1)단계에서는 양수를 원심분리하여 얻은 세포 침전물에 배지를 첨가하여, 적절한 양을 배양 접시에 심는다. In step 1), medium is added to the cell precipitate obtained by centrifugation of amniotic fluid, and an appropriate amount is planted in a culture dish.

상기 단계에서 사용가능한 배지는 Chang 배지, AmnioMax 등이 있다.Usable media in this step include Chang media, AmnioMax, and the like.

세포군의 밀도를 확인하면서 계대배양을 시행하여 세포를 충분히 증식시킨 후, 세포를 분주하여 다음 단계에 사용할 때까지 액체질소통에 냉동보관한다.Subculture is performed while confirming the density of the cell population, and the cells are sufficiently grown, and the cells are divided and frozen and stored in liquid nitrogen until used for the next step.

냉동보관된 양수세포를 인간배아 줄기세포의 배양을 위한 영양세포층으로 사용할 때는, 미분화 상태를 유지해야하므로 세포분열을 억제시키는 약물인 미토마이신 C(mitomycin C)를 처리한다.When frozen amniotic fluid is used as a feeder cell layer for culturing human embryonic stem cells, it is required to maintain the undifferentiated state, so it is treated with mitomycin C, a drug that inhibits cell division.

제 2) 단계에서는 상기에서 준비한 양수세포와 배아줄기세포 SNUhES 세포주(서울대학교 의과대학 산부인과)를 공배양한다.In step 2), the amniotic fluid cells and the embryonic stem cell SNUhES cell line (obstetrics and gynecology, Seoul National University College of Medicine) prepared above are co-cultured.

상기 단계에서 사용할 수 있는 배지는 10% 우태아혈청(Fetal Bovine Serum, FBS)과 페니실린(Penicillin), 스트렙토마이신(Streptomycin) 등이 포함된 KO-DMEM 배지, DMEM/F12 등을 이용할 수 있다.As the medium that can be used in the step, KO-DMEM medium containing 10% fetal bovine serum (FBS), penicillin (Penicillin), streptomycin (Streptomycin), etc. may be used.

배아 줄기 세포군(colony)이 형성되면 세포 덩어리(clump) 당 100-200개의 줄기세포가 존재하도록 분획하여 7일 간격으로 계대배양하면서 세포의 상태를 관찰한다.When embryonic stem cell colonies are formed, the cells are fractionated to have 100-200 stem cells per clump, and the cells are passaged at 7-day intervals to observe the state of the cells.

또한 본 발명의 세포배양방법은 양수세포를 배양한 후 수거한 배양액(conditioned media)을 인간배아 줄기세포의 배양액으로 이용하는 방법을 포함한다.In addition, the cell culture method of the present invention includes a method of using the culture medium (conditioned media) collected after culturing the amniotic cells as a culture medium of human embryonic stem cells.

상기 방법은 1) 양수세포를 배양한 후 그 배양액을 수거하는 단계, 2) 상기 배양액으로 인간배아 줄기세포를 배양하는 단계로 이루어진다.The method comprises the steps of 1) culturing the amniotic cells and collecting the culture solution, and 2) culturing human embryonic stem cells with the culture solution.

제 1)단계에서, 양수세포를 배양하는 방법은 상기 양수세포를 영양세포층으로 이용하는 방법의 1)단계와 같다.In step 1), the method of culturing the amniotic cells is the same as step 1) of the method using the amniotic cells as the feeder cell layer.

이후 양수세포에 미토마이신 C 를 처리한 후, FBS가 포함된 DMEM 배지를 사용하여 세포배양용 플라스크에 배양한다. 세포 밀도가 70-80% 이상일 때 새 배지로 교환하여 일주일동안 매일 24시간 이후로 배지를 걷어낸다. 수거한 배지는 멸균용 필터를 이용하여 여과한 후, 다음 단계에서 사용될 때까지 냉동보관한다.After treating the myocytes with mitomycin C, and cultured in a flask for cell culture using DMEM medium containing FBS. When the cell density is 70-80% or more, the medium is replaced with fresh medium and the medium is removed after 24 hours every day for one week. The collected medium is filtered using a sterile filter and then frozen and stored until use in the next step.

제 2)단계에서는 상기에서 수거한 배지(conditioned media)를 이용하여 인간배아 줄기세포를 배양한다.In the second step, human embryonic stem cells are cultured using the conditioned media collected above.

배아 줄기 세포군이 형성되면 세포 덩어리 당 100-200개의 줄기세포가 존재하도록 분획하여 7일 간격으로 계대배양하면서 세포의 상태를 관찰한다.When the embryonic stem cell group is formed, the cells are fractionated to have 100-200 stem cells per cell mass and passaged at 7-day intervals to observe the state of the cells.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 정상적인 핵형을 가지며, 미분화 세포의 형태적 특징을 그대로 나타낸다.Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention have a normal karyotype and exhibit the morphological characteristics of undifferentiated cells.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 미분화세포의 세포막 표식 인자인 알칼리성 포스파타아제(Alkaline phosphatase), SSEA(stage specific embryo antigen)-3, SSEA-4, Tra-1-60, Tra-1-81를 발현한다.Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention are alkaline phosphatase, stage specific embryo antigen (SSEA-3), SSEA-4, Tra-1-60, which are cell membrane markers of undifferentiated cells. , Expressing Tra-1-81.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 미분화 배아줄기세포(embryonic stem cell, ESC), 배아생식세포(embryonic germ cell, EGC)와 배아암종세포(embryonic carcinoma cell, ECC) 등에서 특징적으로 발현되어 다잠재성 줄기세포 확립에 필수적인 요소로 알려진 Oct-4(octamer-binding transcription factor-4) mRNA를 발현한다.Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention is characterized in embryonic stem cells (ESC), embryonic germ cells (EGC) and embryonic carcinoma cells (ECC). To express Oct-4 (octamer-binding transcription factor-4) mRNA is known as an essential element to establish a multipotential stem cell.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 노화되지 않고 증식이 계속되는 세포에서 높은 활성을 나타내는 효소인 텔로머라제(telomerase) 활성을 나타낸다. 텔로머라제는 염색체의 말단부위에 존재하는 텔로미어(telomere)의 길이를 유지할 수 있게 해주는 효소로 세포의 무한 증식과 생존에 관여하며, 배아조직의 표식인자로 알려져 있다.Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention exhibits telomerase activity, an enzyme showing high activity in cells that are not aging and continue to proliferate. Telomerase is an enzyme that maintains the length of telomeres at the end of chromosomes. It is involved in the infinite proliferation and survival of cells and is known as a marker of embryonic tissue.

본 발명의 세포배양방법에서, 양수세포 배양 후 수거한 배양액을 사용하여 영양세포층 없이 인간배아 줄기세포를 배양한 경우에도 초기 4-5번의 계대배양시까지 미분화 상태를 유지하면서 인간배아 줄기세포를 배양할 수 있다.In the cell culture method of the present invention, even when culturing human embryonic stem cells without the feeder cell layer using culture medium collected after the amniotic cell culture, human embryonic stem cells are maintained while being undifferentiated until the initial 4-5 passages. can do.

따라서 본 발명의 세포배양방법은 미분화 특성을 유지하면서 인간배아 줄기세포를 안정적으로 배양할 수 있게 한다.Therefore, the cell culture method of the present invention enables to stably culture human embryonic stem cells while maintaining undifferentiated properties.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 분화 조건에서 배아체(embryoid body)를 잘 형성한다.배아체는 인간배아줄기세포를 이용한 분화실험에 있어서 기본적으로 형성되어야 하는 형태이다. Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention form an embryoid body well under differentiation conditions. Embryos are basically forms that should be formed in differentiation experiments using human embryonic stem cells.

따라서 본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 향후 각종 조직으로의 분화실험에 이용되는데 문제가 없을 것으로 생각된다.Therefore, human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention are considered to have no problem in the future for differentiation into various tissues.

또한 본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포에 미토마이신 C를 처리했는지의 여부에 상관없이 상기와 같은 결과를 일관되게 나타내었다. 즉, 본 발명의 세포배양방법은 영양세포의 증식 여부에 상관없이 인간배아 줄기세포를 미분화 상태로 안정하게 배양할 수 있으므로, 줄기세포의 배양과정에 소요되는 시간 및 비용을 절감하는 효과가 있다.In addition, human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention showed the same results consistently regardless of whether or not mitomycin C was treated to amniotic fluid. That is, the cell culture method of the present invention can stably culture human embryonic stem cells in an undifferentiated state regardless of propagation of vegetative cells, thereby reducing the time and cost required for the culturing of stem cells.

본 발명의 세포배양방법은 인간 유래의 세포를 이용하여 인간배아 줄기세포를 배양하므로, 이종의 영양세포층으로 인한 감염의 우려 없이 세포치료를 위한 세포이식에 유용하게 사용될 수 있다.Since the cell culture method of the present invention cultures human embryonic stem cells using human-derived cells, it can be usefully used for cell transplantation for cell therapy without fear of infection due to heterologous feeder cell layers.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

[실시예 1] 본 발명의 방법에 의한 인간배아 줄기세포의 배양 - 1Example 1 Culture of Human Embryonic Stem Cells by the Method of the Present Invention

본 발명의 세포배양방법 중 양수세포를 영양세포층으로 이용하는 방법에 의해 다음과 같이 인간배아 줄기세포를 배양하였다.Human embryonic stem cells were cultured as follows by the method of using amniotic cells as a feeder cell layer in the cell culture method of the present invention.

1) 양수세포의 분리 및 배양1) Isolation and Culture of Amniotic Cells

본 발명의 방법에 의해 양수세포를 배양하였다.Amniotic cells were cultured by the method of the present invention.

산전유전진단을 위한 염색체 검사용으로 채취된 양수 10㎖을 1000rpm에서 8분간 원심분리하였다.10 ml of amniotic fluid collected for chromosome examination for prenatal genetic diagnosis was centrifuged at 1000 rpm for 8 minutes.

원심분리 결과 얻은 세포 침전물에 Chang 배지(Irvine scientific) 1㎖을 첨가하고, 그 부유액을 in situ 배양 접시 내에 위치한 덮개 유리 슬라이드 위에 0.5㎖씩 나누어 심었다.1 ml of Chang medium (Irvine scientific) was added to the cell precipitate obtained by centrifugation, and the suspension was planted in 0.5 ml portions on a cover glass slide placed in an in situ culture dish.

37℃, 5% CO2 조건이 유지되는 세포배양기에서 이틀간 배양한 후, 다음날 영양 배지 2㎖을 첨가해 주고 약 일주일 동안 위상차 현미경에서 세포관찰을 통해 부착된 세포군의 밀도를 확인하며 배지를 교환해 주었다. 4-5 개 정도로 세포군이 슬라이드에 부착된 것을 확인한 후, 0.25% trypsin-EDTA를 처리하여 2개의 배양접시안의 덮개 슬라이드에 계대배양을 시행하였다.After culturing for 2 days in a cell incubator maintained at 37 ° C. and 5% CO 2 condition, 2 ml of nutrient medium was added the next day, and the medium was exchanged by checking the density of the attached cell group through cell observation under a phase contrast microscope for about a week. gave. After confirming that 4-5 cell groups were attached to the slides, subcultures were performed on the cover slides of two culture grafts treated with 0.25% trypsin-EDTA.

이후 덮개 슬라이드 위에 부착된 세포군의 밀도와 세포분열 중인 세포의 밀도를 확인하여 계대배양 및 핵형분석을 위한 세포 수확(harvest)을 시행하였다. 세포 수확 및 핵형분석 완료 후, 나머지 계대배양된 양수세포는 세포 상태를 확인하여 0.25% trypsin-EDTA를 0.5㎖ 처리하고 35mm 배양접시 한 개당 25cm2 T-flask 1개에 각각 계대배양하였다.After that, the density of the cell population attached to the cover slide and the density of the cells in the cell division were checked and harvested for harvesting and karyotyping. After completion of cell harvest and karyotyping, the remaining passaged amniotic cells were checked for cell status, treated with 0.5 ml of 0.25% trypsin-EDTA, and passaged to one 25 cm 2 T-flask per 35 mm dish.

이틀 후 상기 25T-flask에 배지를 첨가하고, 삼일째 되는 날 다시 25T flask 1개를 75 cm2 T-flask 2개에 나누어 계대배양하였다. 이 2개의 75cm2 T-flask를 각 각 5개의 75 T-flask에 나누어 계대배양하였다. 배양된 세포들을 다시 0.25% trypsin-EDTA로 처리하고, 5% DMSO가 포함된 배지에 2 X 106 세포수가 되도록 세포를 분주하여 액체질소통에 냉동보관하였다. Two days later, the medium was added to the 25T-flask, and on the third day, one 25T flask was subdivided into two 75 cm 2 T-flasks. These two 75 cm 2 T-flasks were subdivided into five 75 T-flasks each. The cultured cells were again treated with 0.25% trypsin-EDTA, and the cells were aliquoted to 2 X 10 6 cells in a medium containing 5% DMSO and stored in a liquid nitrogen container.

상기와 같이 냉동보관된 양수세포는 인간 배아 줄기 세포의 미분화 상태로 체외 장기 배양을 위한 영양 세포층으로 이용되기 위해, 세포분열을 억제시키는 약물인 미토마이신 C(mitomycin C)를 0.01mg/㎖의 농도로 150분간 처리하였다. 또한 미토마이신 C를 처리하지 않은 양수세포도 영양 세포층으로 이용하였다.The amniotic fluid cells stored as described above are used as a feeder cell layer for organ culture in vitro in an undifferentiated state of human embryonic stem cells, and the concentration of mitomycin C (mitomycin C), which inhibits cell division, is 0.01 mg / ml. Treated for 150 minutes. Amniotic cells not treated with mitomycin C were also used as feeder cell layers.

2) 양수세포 영양층을 이용한 인간배아 줄기세포 배양2) Human Embryonic Stem Cell Culture Using Amniotic Cell Nutrient Layer

상기 1)에서 얻은 양수세포들을 영양층으로 이용하여 인간배아 줄기세포를 배양하였다.Human embryonic stem cells were cultured using the amniotic fluid cells obtained in 1) as nutrient layers.

20:1로 희석한 마트리젤(matrigel)로 전처리한 배양접시를 준비하고, mitomycin C를 처리하여 분열능을 억제시킨 양수세포와 mitomycin C를 처리하지 않은 양수세포를 각각 영양세포층으로 사용하여 배아줄기세포 SNUhES 세포주(서울대학교 의과대학 산부인과)를 배양하였다. Prepare a culture dish pretreated with matrigel diluted to 20: 1, and use the amniotic cells treated with mitomycin C to inhibit division and the amniotic cells not treated with mitomycin C as embryonic stem layers. Cell SNUhES cell line (Gynecology, Seoul National University) was cultured.

배양액은 20% 혈청 대체물(serum replacement, SR, Gibco), 0.4ng/㎖의 bFGF(basic fibroblast growth factor, Invitrogen), 1% 비필수 아미노산(non-essential amnio acid), 0.1mM 베타-머캡토에탄올(β-mercaptoethanol), 0.5% 페니실린/스트렙토마이신(penicilline/ streptomycin)을 함유하는 DMEM-F12를 사용하였다.Cultures consisted of 20% serum replacement (SR, Gibco), 0.4ng / ml basic fibroblast growth factor (bFGF), 1% non-essential amnio acid, 0.1 mM beta-mercaptoethanol (MEM-F12 containing β-mercaptoethanol), 0.5% penicillin / streptomycin was used.

미분화된 배아 줄기 세포군(colony)을 미세한 유리칼(glass knife)로 세포 덩어리(clump) 당 100-200개의 줄기세포가 존재하도록 분획한 후 7일 간격으로 계대배양하고, 세포의 형태를 관찰하여 그 결과를 도 1에 나타내었다(양수세포에 미토마이신 C를 처리한 경우 2일(a), 7일(b) 및 양수세포에 미토마이신 C를 처리하지 않은 경우 2일(c), 7일(d)).The undifferentiated embryonic stem cell population (colony) is fractionated with a fine glass knife to have 100-200 stem cells per clump, and then passaged at 7-day intervals, and the morphology of the cells is observed. The results are shown in FIG. 1 (2 days (a), 7 days (b) when the myocytes were treated with mitomycin C and 2 days (c), 7 days when the mitomycin C was not treated with the amniotic cells) d)).

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 배양방법에 따라 배양된 인간배아 줄기세포는 작고 둥근 모양을 지니며, 여러 개의 인이 관찰되고, 세포내 세포질에 비해서 핵의 비율이 현저하게 높아 전형적인 줄기세포 세포군 형태를 나타내었다. As shown in Figure 1, the human embryonic stem cells cultured according to the culture method of the present invention has a small round shape, a number of phosphorus is observed, the ratio of the nucleus is significantly higher than the intracellular cytoplasm typical stem cells Cell group morphology is shown.

이러한 형태는 쥐 배아 섬유세포를 영양세포층으로 이용하여 배양한 인간배아 줄기세포와 일치하는 것으로(Amit 등,2003), 32 계대까지 배양하여도 그 형태가 유지되었다.This morphology is consistent with human embryonic stem cells cultured using mouse embryonic fibrous cells as feeder cell layers (Amit et al., 2003).

특히 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포에 미토마이신 C를 처리했는지의 여부에 상관없이 같은 결과를 나타내었다.In particular, human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention showed the same result regardless of whether or not mitomycin C was treated with amniotic fluid.

따라서, 본 발명의 방법에서 영양세포층으로 이용하는 양수세포는 기존에 사용된 영양세포와 비슷한 수준으로 인간배아 줄기세포를 미분화 상태로 배양할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the amniotic fluid cells used as the feeder cell layer in the method of the present invention can culture human embryonic stem cells in an undifferentiated state at a level similar to that of the previously used feeder cells.

[실시예 2] 본 발명의 방법에 의한 인간배아 줄기세포의 배양 - 2Example 2 Culture of Human Embryonic Stem Cells by the Method of the Present Invention

본 발명의 세포배양방법 중 양수세포 배양액을 인간배아 줄기세포의 배양액 으로 이용하는 방법에 의해 다음과 같이 인간배아 줄기세포를 배양하였다.Human embryonic stem cells were cultured as follows by using a amniotic fluid culture medium as a culture medium for human embryonic stem cells in the cell culture method of the present invention.

1) 양수세포의 배양 및 배양액 수거1) Culture of Amniotic Cells and Culture Media Collection

양수세포의 분리 및 배양은 상기 실시예 1의 1)과 같은 방법에 의해 수행하였다.Isolation and culture of amniotic cells were performed by the same method as in Example 1).

상기와 같이 준비한 양수세포에 미토마이신 C를 처리한 후, 2 X 106개/㎖의 밀도로 25 cm2 T flask에 배양하였다. FBS가 포함된 DMEM 배지를 사용하여 배양하면서, 세포 밀도가 70-80% 이상일 때 새 배지로 교환해주었다. 일주일동안 매일 24시간 이후로 배지를 걷어낸 후, 멸균용 필터로 여과함으로써 인간배아 줄기세포의 배양에 사용할 배양액(conditioned media)을 준비하였다.After treating mitomycin C to the amniotic fluid prepared as above, it was incubated in a 25 cm 2 T flask at a density of 2 X 10 6 / ml. While culturing with DMEM medium containing FBS, the cells were exchanged with fresh medium when the cell density was 70-80% or more. After removing the medium for 24 hours every day for one week, the culture medium (conditioned media) for culturing human embryonic stem cells was prepared by filtration with a sterile filter.

2) 양수세포 배양액을 이용한 인간배아 줄기세포의 배양2) Culture of Human Embryonic Stem Cells Using Amniotic Cell Culture

0.1% 젤라틴(gelatin)으로 전처리한 배양접시를 준비하고, 상기 1)에서 제조한 배양액을 사용하여 배아줄기세포 SNUhES 세포주(서울대학교 의과대학 산부인과)를 배양하였다. A culture dish pretreated with 0.1% gelatin was prepared and embryonic stem cell SNUhES cell line (Gynecology, Seoul National University College of Medicine) was cultured using the culture solution prepared in 1) above.

미분화된 배아 줄기 세포군을 미세한 유리칼로 세포 덩어리 당 100-200개의 줄기세포가 존재하도록 분획한 후 7일 간격으로 계대배양하고, 세포의 형태를 관찰하여 그 결과를 도 2에 나타내었다.The undifferentiated embryonic stem cell group was fractionated to have 100-200 stem cells per cell mass with a fine glass knife, and then subcultured at 7 day intervals, and the results were shown in FIG. 2.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 배양방법에 따라 배양된 인간배아 줄기 세포는 상기 실시예 1에서 배양한 세포와 비슷하게 미분화 세포의 형태적 특징을 나타내었다. As shown in Figure 2, human embryonic stem cells cultured according to the culture method of the present invention showed the morphological characteristics of undifferentiated cells similar to the cells cultured in Example 1.

이러한 경향은 초기 4-5 계대까지 지속되어, 세포 분열이 활발한 미분화 세포들을 관찰할 수 있었다. This tendency lasted up to the initial 4-5 passages, allowing undifferentiated cells with active cell division.

따라서, 본 발명의 방법에서 영양세포층으로 이용하는 양수세포는 기존에 사용된 영양세포와 비슷한 수준으로 인간배아 줄기세포를 미분화 상태로 배양할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the amniotic fluid cells used as the feeder cell layer in the method of the present invention can culture human embryonic stem cells in an undifferentiated state at a level similar to that of the previously used feeder cells.

[실험예] 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포의 미분화 특성 및 분화능력 확인Experimental Example Confirmation of Undifferentiated Characteristics and Differentiation Ability of Human Embryonic Stem Cells Cultured by the Method of the Present Invention

(1) 핵형분석(1) karyotyping

본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포의 미분화 특성을 분석하기 위해, 상기 실시예 1에서 배양한 인간배아 줄기세포에 대해 다음과 같이 핵형분석을 수행하였다.In order to analyze the undifferentiated characteristics of human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention, karyotyping was performed on the human embryonic stem cells cultured in Example 1 as follows.

200개의 세포군을 물리적으로 양수 영양 세포층에서 분리시켜 15㎖ 코니칼 튜브(conical tube)에 모은 후 Chang 배지를 이용하여 전체 부피가 1㎖이 되도록 하고, 콜세미드(Colcemid, 10㎍/㎖)를 21G 바늘로 15방울 집적하여 4시간 세포 배양기에서 배양하였다.The 200 cell groups were physically separated from the amniotic feeder cell layer and collected in a 15 ml conical tube to a total volume of 1 ml using Chang medium, and the colcemid (Colcemid, 10 µg / ml) was 21G. 15 drops were collected with a needle and incubated in a cell incubator for 4 hours.

시간이 지나면 1000rpm에서 8분 원심 분리하여 그 침전물을 1㎖ dPBS로 세척한 후, 다시 원심분리하고 그 침전물에 0.25% trypsin-EDTA 200㎕을 첨가하여 섞 어준 후 3분간 방치하였다. 배지 1㎖을 첨가하고 원심 분리한 후 0.075M KCl 저장액에서 20분간 중탕하였다. After a period of time, centrifuged at 1000 rpm for 8 minutes, the precipitate was washed with 1 ml dPBS, centrifuged again, and 200 µl of 0.25% trypsin-EDTA was added to the precipitate, mixed, and left for 3 minutes. 1 ml of medium was added and centrifuged, followed by bathing in 0.075 M KCl stock for 20 minutes.

카노이 고정액(Canoy fixing reagent, Methanol: Acetic acid= 3:1)을 0.5㎖ 첨가하여 원심 분리한 후, 1차 고정과 2차 고정과정을 수행하였다. 표본 슬라이드 제작 후 김자 염색(Gimsa banding by trypsin and Giemsa, GTG)을 수행하여 슬라이드를 관찰하였다. 염색체 이상의 표기법은 1995년 제정된 ISCN(International System for human Cytogenetic Nomenclature)의 명명규약을 따랐으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다(양수세포에 미토마이신 C를 처리한 경우:a, 양수세포에 미토마이신 C를 처리하지 않은 경우:b).Centrifugation was performed by adding 0.5 ml of Canoy fixing reagent (Methanol: Acetic acid = 3: 1), followed by primary fixation and secondary fixation. After making the sample slides, the slides were observed by performing Kimsa banding by trypsin and Giemsa (GTG). The chromosomal aberration notation followed the naming convention of the International System for Human Cytogenetic Nomenclature (ISCN), established in 1995, and the results are shown in FIG. 3 (when mitomycin C was treated on the amniotic cells: a, mito on the amniotic cells). If not treated with mycin C: b).

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포에 미토마이신 C를 처리했는지의 여부에 상관없이 정상적인 핵형을 나타내어, 44개의 상염색체와 XX 성염색체를 가지는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 3, human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention show normal karyotype regardless of whether or not mitomycin C is treated in the amniotic fluid, having 44 autosomal and XX sex chromosomes. I could confirm it.

(2) 면역조직 화학염색(immunohistochemical staining)(2) immunohistochemical staining

본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포의 미분화 특성을 분석하기 위해, 상기 실시예 1에서 배양한 인간배아 줄기세포에 대해 미분화 배아 줄기 세포의 세포 표면 표식자(cell surface marker)로 알려진 막 단백질을 대상으로 하여 활성도 측정 및 면역염색을 수행하였다.Membrane proteins known as cell surface markers of undifferentiated embryonic stem cells with respect to human embryonic stem cells cultured in Example 1 to analyze the undifferentiated characteristics of human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention Activity measurement and immunostaining were performed for the target.

본 실시예에서 사용한 표식자 단백질은 알칼리성 포스파타아제, 스테이지 특이적 배아 항원 SSEA-1, SSEA-3, SSEA-4, 그리고 Tra-1-60, Tra-1-81이었다.The marker proteins used in this example were alkaline phosphatase, stage specific embryonic antigens SSEA-1, SSEA-3, SSEA-4, and Tra-1-60, Tra-1-81.

알칼리성 포스파타아제의 측정은 알칼리성 포스파타아제 검출 키트(Sigma, USA)를 이용하여 다음과 같이 수행하였다.The determination of alkaline phosphatase was performed using the alkaline phosphatase detection kit (Sigma, USA) as follows.

기존의 배양액을 제거한 후 PBS(phosphate buffered saline, pH 7.4)를 첨가하여 두 번 세척하였다. 여기에 시트레이트-아세톤-포름알데히드 용액(citrate-acetone-formaldehyde solution)을 1분간 처리하여 고정시킨 후, PBS로 2분간 2번 세척하였다. 나프톨 AS-BI 알칼리성 용액(Naphthol AS-BI alkaline solution)을 처리하여 15분간 발색반응을 수행하였다. 15분 후 PBS로 2분간 3번 세척하여 발색 유무를 관찰하였다. 상기 모든 과정은 상온이 유지되는 암실에서 수행하였다.After removing the existing culture solution was washed twice by adding PBS (phosphate buffered saline, pH 7.4). Citrate-acetone-formaldehyde solution (citrate-acetone-formaldehyde solution) was treated for 1 minute and fixed, and then washed twice with PBS for 2 minutes. Naphthol AS-BI alkaline solution (Naphthol AS-BI alkaline solution) was treated for 15 minutes. After 15 minutes, washed 3 times with PBS for 2 minutes to observe the color development. All the above process was carried out in a dark room at room temperature.

또한 스테이지 특이적 배아 항원 SSEA-1, SSEA-3, SSEA-4, 그리고 Tra-1-60, Tra-1-81에 대해, 다음과 같이 면역조직 화학염색을 실시하였다.In addition, immunohistochemical staining was performed on stage specific embryonic antigens SSEA-1, SSEA-3, SSEA-4, and Tra-1-60 and Tra-1-81 as follows.

우선 배양액을 제거한 후 ES 세포에 4% 파라포름알데히드를 첨가하여 30분간 고정하였다. 고정 후, 3% H2O2을 10분간 처리하였고 PBS로 5분간 3번 세척하였다. 비특이적인(nonspecific) 반응의 억제를 위해 1시간 동안 정상 염소 혈청(normal goat serum)을 처리하였다. First, the culture medium was removed, and then fixed by 30% by adding 4% paraformaldehyde to ES cells. After fixation, 3% H 2 O 2 was treated for 10 minutes and washed three times with PBS for 5 minutes. Normal goat serum was treated for 1 hour for inhibition of nonspecific reaction.

1시간 후, 각 표식 인자에 대한 일차항체(primary antibody)를 1시간 동안 처리한 후, PBS로 3분간 3번 세척하였다. SSEA-1에 대한 일차항체는 MC-480를 이용하고, SSEA-3에 대한 일차항체는 MC 631를 이용하고, SSEA-4에 대한 일차항체는 MC-813-70 항체를 이용하였으며, 각각 1:100의 농도로 희석하여 사용하였다. After 1 hour, the primary antibody for each marker factor was treated for 1 hour and then washed three times with PBS for 3 minutes. The primary antibody against SSEA-1 was MC-480, the primary antibody against SSEA-3 was MC 631, and the primary antibody against SSEA-4 was MC-813-70 antibody. Diluted to a concentration of 100 was used.

곧이어 이차항체를 45분간 처리하였다. 이차항체(secondary antibody)는 벡 타스테인 ABC 키트(Vectastaine ABC kit)의 마우스 항체(Mouse Ig)를 이용하였다.The secondary antibody was then treated for 45 minutes. As a secondary antibody, mouse antibody (Mouse Ig) of Vectastaine ABC kit was used.

이차항체 처리 후 PBS로 3분간 3번 세척하고, ABC(avidin biotin peroxidase complex, Vestor) 용액을 30분간 처리하였다. 다시 PBS로 3분간 3번 세척한 후, 발색시약인 페록시다아제 기질 키트 DAB(Peroxidase substrate kit DAB, Vestor)를 처리하여 20분간 발색반응을 수행하였다. 반응 후, PBS로 3분간 3번 세척하여 발색유무를 관찰하였다. 위의 모든 과정은 상온의 암실 상태에서 이루어졌다.After the secondary antibody treatment was washed three times with PBS for 3 minutes, ABC (avidin biotin peroxidase complex, Vestor) solution was treated for 30 minutes. After washing three times with PBS again three times, the color reaction was performed for 20 minutes by treatment with the peroxidase substrate kit DAB (Vestor). After the reaction, washing with PBS three times for 3 minutes to observe the presence of color. All of the above was done in a dark room at room temperature.

상기와 같이 각 표식 인자들의 발현 여부를 확인하여 그 결과를 도 4에 나타내었다(양수세포에 미토마이신 C를 처리한 경우의 알칼리성 포스파타아제 활성(a), Tra-1-60(b), Tra-1-81(c), SSEA-1(d), SSEA-3(e), SSEA-4(f) 및 양수세포에 미토마이신 C를 처리하지 않은 경우의 알칼리성 포스파타아제 활성(g), Tra-1-60(h), Tra-1-81(i), SSEA-1(j), SSEA-3(k), SSEA-4(l))As described above, the expression of each marker factor was confirmed and the results are shown in FIG. 4 (alkaline phosphatase activity (a), Tra-1-60 (b), when mitomycin C was treated to amniotic fluid) Alkaline phosphatase activity (g) without treatment with mitomycin C in Tra-1-81 (c), SSEA-1 (d), SSEA-3 (e), SSEA-4 (f) and amniotic fluid , Tra-1-60 (h), Tra-1-81 (i), SSEA-1 (j), SSEA-3 (k), SSEA-4 (l))

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포에 미토마이신 C를 처리했는지의 여부에 상관없이, 그 세포 표면에 알칼리성 포스파타아제를 발현하는 것으로 나타났다.As shown in FIG. 4, human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention were shown to express alkaline phosphatase on the cell surface, regardless of whether or not mitomycin C was treated with amniotic fluid.

또한 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 SSEA-4, Tra-1-60, Tra-1-81에 대해서 양성 반응을 나타내었으며, SSEA-3는 부분적인 양성 반응을 나타내었다.In addition, human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention was positive for SSEA-4, Tra-1-60, Tra-1-81, SSEA-3 showed a partial positive response.

반면 마우스 배아줄기세포 특이적 인자인 SSEA-1에 대한 반응은 관찰되지 않았다.In contrast, no response to SSEA-1, a mouse embryonic stem cell-specific factor, was observed.

3) Oct-4 발현 확인3) Oct-4 expression confirmed

본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포의 미분화 특성을 분석하기 위해, 상기 실시예 1에서 배양한 인간배아 줄기세포에 대해 Oct-4 mRNA의 발현여부를 관찰하였다.In order to analyze the undifferentiated characteristics of human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention, the expression of Oct-4 mRNA was observed for the human embryonic stem cells cultured in Example 1.

우선 인간배아 줄기세포로부터 전체 RNA(total RNA)를 Chomczynski와 Sacchi(1987)의 방법에 따라 분리하였다.First, total RNA was isolated from human embryonic stem cells according to the method of Chomczynski and Sacchi (1987).

각 조직을 피펫으로 분리하여 1.5㎖ 튜브로 옮기고, 시료 1g당 2-5㎖의 RNA 추출 완충용액[5 M 구아니디움 티오시아네이트(guanidium thiocyanate), 25 mM 소듐 시트레이트(sodium citrate, pH 7.0), 0.5% (w/v) 사코실(sarkosyl), 2 mM EDTA, 5% (w/v) - 머캡토에탄올(mercaptoethanol)]을 처리하여 세게 흔들어주었다.Pipette each tissue into a 1.5 ml tube, transfer 2-5 ml of RNA extraction buffer [5 M guanidium thiocyanate, 25 mM sodium citrate, pH 7.0 per gram of sample]. ), 0.5% (w / v) sarkosyl, 2 mM EDTA, 5% (w / v)-mercaptoethanol] was shaken vigorously.

0.5㎖ 2M 소듐 아세테이트(sodium acetate, pH 4.0), 5㎖ 페놀, 1㎖ 클로로포름:이소아밀알콜(v:v = 49:1)을 첨가하여 10초 동안 세게 흔들어 완전히 섞은 후, 4℃에서 15분간 방치하였다. 10,000×g, 4℃에서 원심분리하여 얻은 상층액을 새로운 50㎖ 튜브로 옮기고, 5㎖ 이소프로판올을 첨가하여 부드럽게 아래위로 흔들어서 섞었다.Add 0.5 ml 2M sodium acetate (pH 4.0), 5 ml phenol, 1 ml chloroform: isoamyl alcohol (v: v = 49: 1), shake vigorously for 10 seconds and mix thoroughly for 15 minutes at 4 ° C. It was left. The supernatant obtained by centrifugation at 10,000 × g, 4 ° C. was transferred to a new 50 ml tube and mixed by shaking gently up and down with the addition of 5 ml isopropanol.

- 20℃에서 최소 1시간 이상 방치한 후, 10,000×g, 4℃에서 원심분리하고 상층액을 제거하여 얻은 핵산 침전물을 1.4㎖ RNA 추출 완충용액에 녹였다. 1.4㎖의 이소프로판올을 첨가하고 -20℃에서 최소 1시간 이상 방치한 후, 10,000×g, 4℃에서 원심분리하여 얻은 핵산 침전물을 75% 에탄올로 세척하고 DEPC(diethylpyrocabonate)를 처리한 증류수에 녹여 RT-PCR(Reverse Transcription - Polymerase Chain Reaction) 실험에 사용하였다.After standing at 20 ° C. for at least 1 hour, the nucleic acid precipitate obtained by centrifugation at 10,000 × g, 4 ° C. and removing the supernatant was dissolved in 1.4 ml RNA extraction buffer. After adding 1.4 ml of isopropanol and leaving at least at -20 ° C for at least 1 hour, the nucleic acid precipitate obtained by centrifugation at 10,000 × g and 4 ° C was washed with 75% ethanol and dissolved in distilled water treated with DEPC (diethylpyrocabonate) RT. -PCR (Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction) experiment was used.

ES 세포에서 분리한 1㎍의 전체 RNA를 주형으로 하고, 단일가닥 cDNA 합성 키트(1st strand cDNA synthesis kit, Roche)를 사용하여, 42℃에서 60분간 역전사 반응을 수행하였다. 1 μg of total RNA isolated from ES cells was used as a template, and reverse transcription was performed at 42 ° C. for 60 minutes using a single strand cDNA synthesis kit (Roche).

이후 99℃에서 5분간 역전사효소를 불활성화시키고, 동일한 튜브에서 다음과 같은 프라이머(primer)가 첨가된 반응액에서 전체 반응물 5㎕를 주형으로 cDNA를 합성하였다. 이때 사용된 프라이머는 대조군인 베타 액틴 프라이머(β- actin primer)의 경우 정방향은 서열번호 1(5'-CGCACCACTGGCATTGTCAT-3'), 역방향은 서열번호 2(5'-TTCTCCTTGATGTCACGCAC -3'), Oct-4 프라이머의 경우 정방향은 서열번호 3(5'-GGCGTTCTCTTTGGAAAGGTGTTC-3'), 역방향은 서열번호 4(5'-CTCGAACCACATCCTTCTCT-3')의 염기서열을 사용하였다.After inactivating the reverse transcriptase at 99 ° C. for 5 minutes, cDNA was synthesized using 5 μl of the total reactant as a template in the reaction solution to which the following primers were added in the same tube. In this case, the primers used were β-actin primers (β-actin primer) in the forward direction, SEQ ID NO: 1 (5'-CGCACCACTGGCATTGTCAT-3 '), and reverse in SEQ ID NO: 2 (5'-TTCTCCTTGATGTCACGCAC-3'), Oct- In the case of 4 primers, the base sequence of SEQ ID NO: 3 (5'-GGCGTTCTCTTTGGAAAGGTGTTC-3 ') and the reverse direction of SEQ ID NO: 4 (5'-CTCGAACCACATCCTTCTCT-3') were used.

PCR 반응조건은 94℃에서 40초간 변성시키고, 61℃에서 40초간 중합(annealing)한 후, 72℃에서 40초 동안 확장시키는 반응을 35회 반복하도록 PCR을 수행하였다. PCR 생성물을 2% 아가로오스 겔에서 전기영동하여 DNA 밴드를 확인하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다(양수세포에 미토마이신 C를 처리한 경우 베타-액틴(1), Oct-4(2), 양수세포에 미토마이신 C를 처리하지 않은 경우 베타-액틴(3), Oct-4(4), 베타-액틴(5), 양수세포(6)). PCR reaction conditions were denatured at 94 ° C for 40 seconds, polymerized (annealing) at 61 ° C for 40 seconds, and PCR was performed to repeat the reaction for 35 times at 72 ° C for 40 seconds. The PCR product was electrophoresed on a 2% agarose gel to confirm the DNA bands, and the results are shown in FIG. 5 (when treated with mitomycin C in the amniotic cells, beta-actin (1) and Oct-4 (2). Beta-actin (3), Oct-4 (4), beta-actin (5), and amniotic fluid (6), if the myocytes were not treated with mitomycin C.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포에 미토마이신 C를 처리했는지의 여부에 상관없이, Oct-4 mRNA를 발현하는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 5, it was confirmed that human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention express Oct-4 mRNA, regardless of whether or not mitomycin C was treated with amniotic fluid.

4) 텔로머라제 활성 확인4) Confirmation of telomerase activity

본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포의 미분화 특성을 분석하기 위해, 상기 실시예 1에서 배양한 인간배아 줄기세포에 대해 텔로머라제 활성도를 측정하였다.In order to analyze the undifferentiated characteristics of human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention, telomerase activity was measured on the human embryonic stem cells cultured in Example 1.

세포들을 1.5㎖ 튜브에 모은 후 텔로머라제 검출 키트(TRAPeze telomerase detection kit, Chemicon)에 포함되어 있는 200㎕의 분해 완충용액을 첨가하였다. 완충용액과 시료가 잘 섞이도록 한 후, 4℃에서 30분간 방치하였다. 이 시료를 12,000×g, 4℃에서 원심분리 한 후 얻어진 상층액을 새 튜브로 옮겼다. After the cells were collected in a 1.5 ml tube, 200 µl of the digestion buffer included in the Trapeze telomerase detection kit (Chemicon) was added. After allowing the buffer solution and the sample to mix well, it was left at 4 ℃ for 30 minutes. The sample was centrifuged at 12,000 x g and 4 ° C, and the obtained supernatant was transferred to a new tube.

이렇게 얻어진 상층액을 텔로머라제 반응에 사용하였다. 이때 상층액 10㎕를 85℃에서 10분간 변성시켜, 불활성화된 대조군을 준비하였다.The supernatant thus obtained was used for the telomerase reaction. 10 μl of the supernatant was denatured at 85 ° C. for 10 minutes to prepare an inactivated control.

반응조건은 30℃에서 30분간 반응시킨 후 94℃, 30초간 변성시키고, 59℃, 30초간 중합시키는 반응을 33회 반복하도록 하여 PCR을 수행하였다. PCR 생성물을 12.5 % 비변성(non-denature) 폴리아크릴아마이드 겔에서 전기영동하였다. 전기영동 후 폴리아크릴아마이드 겔에 염색약(SYBR green Ⅰ)을 첨가하여 단백질 밴드를 검출하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다(양수세포에 미토마이신 C를 처리한 경우 실험군(1), 대조군(2), 양수세포에 미토마이신 C를 처리하지 않은 경우 실험군(3), 대조군(3), 양수세포(6), 음성대조군(7), 양성대조군(8)).Reaction conditions were carried out by reacting for 30 minutes at 30 ℃, denatured for 94 ℃, 30 seconds, and repeating the reaction to polymerize for 59 ℃, 30 seconds 33 times. PCR products were electrophoresed on 12.5% non-denatured polyacrylamide gels. After electrophoresis, a dye band (SYBR green I) was added to the polyacrylamide gel to detect protein bands, and the results are shown in FIG. 6 (when mitomycin C was treated to the amniotic cells, experimental group (1) and control group (2). ), If the amniotic cells were not treated with mitomycin C, experimental group (3), control group (3), amniotic cell (6), negative control group (7), positive control group (8).

도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포에 미토마이신 C를 처리했는지의 여부에 상관없이, 높은 텔로머라제 활 성도를 확인할 수 있었다.As shown in Figure 6, human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention was able to confirm high telomerase activity, regardless of whether or not the mitomycin C treated amniotic cells.

5) 분화능력 확인5) Confirmation of differentiation capacity

본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포가 분화조건에서 제대로 분화할 수 있는지 확인하기 위해, 상기 실시예 1에서 배양한 인간배아 줄기세포에 대해 분화를 유도하였다.In order to confirm whether human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention can be properly differentiated under differentiation conditions, differentiation was induced for human embryonic stem cells cultured in Example 1 above.

상기 실시예 1에서 배양한 인간배아 줄기세포를 약 500개의 배아 줄기 세포 덩어리로 분획하여, 시험관 아기 배양접시에서 2시간 배양기에 넣어두었다. 세포를 다시 꺼내어 4-5㎖의 배아체 배지가 들어있는 부유 배양접시로 옮겨 세포 배양기에서 배양하였다.Human embryonic stem cells cultured in Example 1 were divided into about 500 embryonic stem cell masses and placed in an incubator for 2 hours in an in vitro baby culture dish. The cells were again taken out and transferred to a floating culture dish containing 4-5 ml of embryonic medium and cultured in a cell incubator.

배양액은 20% 혈청 대체물, 0.4ng/㎖의 bFGF, 1% 비필수 아미노산, 0.1mM 베타-머캡토에탄올, 0.5% 페니실린/스트렙토마이신을 함유하는 DMEM-F12를 사용하였다.Cultures used DMEM-F12 containing 20% serum replacement, 0.4 ng / ml bFGF, 1% non-essential amino acids, 0.1 mM beta-mercaptoethanol, 0.5% penicillin / streptomycin.

상기와 같은 분화유도조건에서 세포를 배양하면서 배아체의 형성 여부를 관찰하여 그 결과를 도 7에 나타내었다(양수세포에 미토마이신 C를 처리한 경우(a), 양수세포에 미토마이신 C를 처리하지 않은 경우(b)).While culturing cells under differentiation-inducing conditions as described above, the formation of embryoid bodies was observed, and the results are shown in FIG. 7 (when mitomycin C was treated to amniotic cells (a), mitomycin C was treated to amniotic cells. (B)).

도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포에 미토마이신 C를 처리했는지의 여부에 상관없이, 배아체를 잘 형성하였다.As shown in Figure 7, human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention formed well embryos, regardless of whether or not the mitomycin C treated amniotic cells.

따라서, 본 발명의 방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 적절하게 조건 을 조절함으로써 다양한 조직으로 분화될 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that human embryonic stem cells cultured by the method of the present invention can be differentiated into various tissues by appropriately adjusting the conditions.

6) 결론6) Conclusion

이상에서, 본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아 줄기세포는 양수세포의 세포증식을 억제하는 경우와 억제하지 않는 경우 모두 미분화 세포의 세포학적, 면역학적, 유전학적 특징을 유지함을 알 수 있다.In the above, it can be seen that the human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention maintain the cytological, immunological and genetic characteristics of the undifferentiated cells both when inhibiting and not inhibiting the proliferation of amniotic cells. have.

따라서 본 발명의 세포배양방법은 영양세포의 증식을 억제하는 약물을 굳이 처리하지 않고도, 인간배아 줄기세포를 미분화 상태로 안정하게 배양할 수 있다.Therefore, the cell culture method of the present invention can stably culture human embryonic stem cells in an undifferentiated state, without treating the drug that inhibits the proliferation of feeder cells.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 미분화 세포의 세포학적, 면역학적, 유전학적 특징을 유지한다.Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention retain the cytological, immunological and genetic characteristics of undifferentiated cells.

본 발명의 세포배양방법에 의해 배양된 인간배아줄기세포는 분화 조건에서 배아체를 잘 형성하여, 다양한 조직으로 분화되는 능력을 지닌다.Human embryonic stem cells cultured by the cell culture method of the present invention form an embryoid body under differentiation conditions, and have the ability to differentiate into various tissues.

특히 본 발명의 세포배양방법은 영양세포의 증식 여부에 상관없이 인간배아 줄기세포를 미분화 상태로 안정하게 배양할 수 있으므로, 줄기세포의 배양과정에 소요되는 시간 및 비용을 절감하는 효과가 있다.In particular, the cell culture method of the present invention is capable of stably culturing human embryonic stem cells in an undifferentiated state regardless of propagation of vegetative cells, thereby reducing the time and cost required for the culturing of stem cells.

따라서 본 발명의 세포배양방법은 인간배아 줄기세포를 이용한 치료 및 연구 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the cell culture method of the present invention can be usefully used in the field of treatment and research using human embryonic stem cells.

Claims (2)

양수세포를 배양한 후 수거된 배양액을 영양세포 없이 인간배아 줄기세포의 배양액으로 이용함을 특징으로 하는 인간배아 줄기세포의 배양방법Culture method of human embryonic stem cells characterized in that the culture medium obtained after culturing the amniotic cells is used as a culture medium of human embryonic stem cells without feeder cells 제 1항에 있어서, 1) 양수세포 배양 후 그 배양액을 수거하는 단계, 2) 상기 수거된 배양액으로 영양세포 없이 인간배아 줄기세포를 배양하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 인간배아 줄기세포의 배양방법The method of culturing human embryonic stem cells according to claim 1, comprising the steps of: 1) harvesting the culture solution after culturing the amniotic cells, and 2) culturing human embryonic stem cells without the feeder cells with the collected culture medium.
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