KR100804009B1 - Methods for Culturing Limbal Side Population Cells - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 분리된 각막연 (limbus)에 디스파아제를 처리하여 상피 쉬트를 분리하는 단계; (b) 상기 분리된 상피 쉬트에 트립신과 EDTA 혼합물을 처리하여 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액으로부터 각막연 SP 세포를 소팅 (sorting)하는 단계를 포함하는 각막연 SP (side population) 세포의 분리방법, 각막연 SP 세포 분리용 조성물, 각막 상피의 재생 방법 및 재생된 인공 각막 상피에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 고효율로 각막연 SP 세포를 분리할 수 있으며, 이렇게 분리된 각막연 SP 세포를 이용하면 성공적으로 각막 상피를 재구성할 수 있다.The present invention comprises the steps of (a) separating the epithelial sheet by treatment with dispase on the separated limbus; (b) treating the isolated epithelial sheet with a trypsin and EDTA mixture to obtain a cell suspension comprising corneal lead epithelial cells; And (c) sorting the corneal lead SP cells from the cell suspension containing the corneal lead epithelial cells, the method for separating corneal lead SP (side population) cells, a composition for separating corneal lead SP cells, and cornea. A method for regenerating epithelium and regenerated artificial corneal epithelium. According to the present invention, corneal smoked SP cells can be separated with high efficiency, and corneal smoked SP cells can be successfully used to reconstruct corneal epithelium.

각막연, SP 세포, 각막 상피, 3차원 배양, 디스파아제, 트립신, EDTA Corneal smoke, SP cells, Corneal epithelium, 3D culture, Dispase, Trypsin, EDTA

Description

각막연 사이드 파퓰레이션 세포의 배양방법 {Methods for Culturing Limbal Side Population Cells}Method for Culturing Limbal Side Population Cells

본 발명은 각막연 SP 세포의 분리방법, 각막연 SP 세포 분리용 조성물, 각막 상피의 재생 방법 및 재생된 인공 각막 상피에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating corneal lead SP cells, a composition for separating corneal lead SP cells, a method for regenerating corneal epithelium, and a regenerated artificial corneal epithelium.

사이드 파퓰레이션 (Side population: SP) 세포는 장기 조혈 리파퓰레이션 활성을 가지는 초기 CD34-네가티브 조혈줄기세포로 최초로 동정이 되었고, 상기 활성은 Hoechst 33342를 방출하는 능력으로 규명되었으며 [1,2], Bcrp1/ABCG2와 같은 ATP-결합 카세트 트랜스포터의 발현에 의해 얻을 수 있었다. 최근, 근육 [6], 폐 [7,8], 뇌 [9]와 간 [10]에서 조직 SP 세포를 동정하였다. 상기 희귀 세포 파퓰레이션은 줄기세포 활성에 대하여 인리치먼트되며, 손상된 조직 또는 조사 (irradiated)된 골수에 주입되면 유래에 상관없이 성공적으로 조직 손상을 복구하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 근 SP 세포를 이용하여 조사된 골수를 재구성 하였으며 [11], 반대로 골수 SP 세포는 mdx 마우스의 손상된 근육에서의 디스트 로핀 (dystrophin) 발현을 부분적으로 복구하는 활성과 심근 손상을 치료하는 활성을 나타내었다 [11,12]. Side population (SP) cells were first identified as early CD34-negative hematopoietic stem cells with long-term hematopoietic repopulation activity, characterized by the ability to release Hoechst 33342 [1,2], Bcrp1 / By expression of an ATP-binding cassette transporter such as ABCG2. Recently, tissue SP cells were identified in muscle [6], lung [7,8], brain [9] and liver [10]. The rare cell population is enriched for stem cell activity and is known to successfully repair tissue damage regardless of origin when injected into damaged tissue or irradiated bone marrow. For example, muscle bone marrow was reconstructed using muscle SP cells [11]. In contrast, bone marrow SP cells were used to treat myocardial damage and activity to partially restore dystrophin expression in the injured muscle of mdx mice. Activity was shown [11,12].

인 비보 데이터와는 반대로, 배양된 근 SP 세포는, 근아세포와 같은 조직 특이 세포와 공동배양하지 않으면, 대부분 근 표현형 대신에 HSC 특성을 나타내었다 [6]. 그러나, 동일한 조건 하에서, 골수 SP 세포는 근의 특성을 획득하지 않았다. 이러한 사실은, 조직 SP 세포가 골수 SP와 공통된 특징을 갖기는 하지만 골수 SP와는 다른 특성의 세포이고, 공동배양 조건 하에서 손상된 조직 환경 또는 이웃하는 세포에 의해 조직 특성을 획득하도록 지시를 받는 초기 줄기세포라는 것을 나타낸다. In contrast to the in vivo data, cultured muscle SP cells showed mostly HSC properties instead of muscle phenotype unless co-cultured with tissue specific cells such as myoblasts [6]. However, under the same conditions, myeloid SP cells did not acquire muscle properties. This fact suggests that tissue SP cells are cells of a different nature from bone marrow SP, although they have features in common with bone marrow SP, and are early stem cells that are instructed to acquire tissue properties by damaged tissue environments or neighboring cells under coculture conditions. Indicates that

SP 표현형은, 다양한 종에서 조직 줄기세포의 동정을 위한 기준으로서 유용한데, 이는 줄기세포에 대하여 이용가능한 분자마커가 매우 제한적이기 때문이다. 그러나 기능성의 HSC의 정상적인 개수가 Bcrp1-결여 마우스에서 검출되었는 바 [13], 이는 SP 표현형이 줄기세포 기능에 필수적이지 않는다는 것을 보여준다. 다른 조직의 SP 세포와는 다르게, 표피층의 SP 세포는, β1 인테그린의 고발현과 같은 각질 줄기세포의 일반적 특성을 만족하는 표지-보유 세포들과는 명백하게 다른 서브파퓰레이션이다 [14]. ABCG2 발현, ATP-결합 카세트 트랜스포터의 기본적인 수준은 상피줄기세포가 위치해 있는 것으로 추정되는 피부의 베이설 (basal) 세포층에서 낮았으나, 땀샘의 분비관 상피에서 높게 관찰되었다 [15]. 이와 같은 사실들을 종합해 보면, SP 표현형은, 줄기세포의 다른 특징이 같이 주어지지 않는다면, 조직 줄기세포에 대한 기준이 될 수 없다는 것을 알 수 있다.The SP phenotype is useful as a criterion for the identification of tissue stem cells in various species because the molecular markers available for stem cells are very limited. However, normal numbers of functional HSCs were detected in Bcrp1-deficient mice [13], indicating that the SP phenotype is not essential for stem cell function. Unlike SP cells in other tissues, SP cells in the epidermal layer are clearly different subpopulations with marker-bearing cells that meet the general characteristics of keratinous stem cells, such as high expression of β1 integrins [14]. The basic level of ABCG2 expression, ATP-binding cassette transporter, was low in the basal cell layer of the skin where epithelial stem cells were supposed to be located, but high in glands secretory epithelium [15]. Taken together, it can be seen that the SP phenotype cannot be a reference for tissue stem cells unless given other characteristics of stem cells.

모든 자기 재생 조직에서, 줄기세포는 니취 (niche)라 통칭되는 특정 부위에 존재하며, 빠르게 분열하는 트랜싯-증폭 (transit-amplifying: TA) 세포 (조직의 주요 증식 활성 및 파퓰레이션 팽창에 관여)의 자손을 공급하는 저장소 역할을 한다 [16,17]. 줄기세포는 상대적으로 미분화되어 있고, 휴지 조건 하에의 세포 주기에서도 정지되어 있다 [18]. 그러나, 상처를 부여하면 (wounding), 이러한 휴지의 줄기세포들이 24시간 이내에 세포주기로 진입하며, 이는 쥐 각막연의 BrdU 표지-보유 세포 (LRCs)에서 3H-티미딘으로 DNA 이중-표지에 의해 관찰되었다 [19]. 따라서, 상처 반응성은 줄기세포, 특히 각막 상피줄기세포의 동정을 위한 기능적 기준이 될 수 있다.In all self-renewing tissues, stem cells are present at a specific site called niche and are the progeny of rapidly dividing transit-amplifying (TA) cells (which are involved in the major proliferative activity and population expansion of tissues). It serves as a reservoir for supplying [16,17]. Stem cells are relatively undifferentiated and are also arrested in the cell cycle under resting conditions [18]. However, upon wounding, these resting stem cells enter the cell cycle within 24 hours, observed by DNA double-labeling with 3 H-thymidine in the BrdU label-bearing cells (LRCs) of rat corneas. [19]. Thus, wound responsiveness may be a functional criterion for the identification of stem cells, particularly corneal epithelial stem cells.

추정의 각막상피 줄기세포로서의 SP 세포는 각막연의 기저층에서 ABCG2 발현과 함께 인간 각막에서 최초로 규명되었다 [20,21]. 그러나, 추정의 각막상피 줄기세포를 뒷받침하는 특성 연구는 아직 충분히 이루어지지 않았다. SP cells as putative corneal epithelial stem cells were first identified in human cornea with ABCG2 expression in the basal layer of corneal margin [20, 21]. However, not enough studies have been done to support the putative corneal epithelial stem cells.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 인용문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Throughout this specification, a number of citations are referenced and citations are indicated. The disclosures of the cited documents are hereby incorporated by reference in their entirety, so that the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly explained.

본 발명자들은 각막 상피를 재생하기 위한 재료로서 각막연 SP (side population) 세포를 효율적으로 분리할 수 있는 방법을 개발하고자 심도 있는 연구를 수행하였고, 그 결과 특정 방법이 종래의 다른 방법보다 각막연 SP 세포의 분리에 매우 높은 효율성을 나타냄을 확인하고, 또한 이렇게 분리된 각막연 SP 세포를 이용하여 성공적으로 각막 상피를 재생함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors conducted an in-depth study to develop a method for efficiently separating corneal smoke SP (side population) cells as a material for regenerating corneal epithelium. The present invention has been accomplished by reproducing corneal epithelium successfully using the isolated corneal lead SP cells.

따라서, 본 발명의 목적은 효율적인 각막연 SP 세포의 분리방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an efficient method for separating corneal lead SP cells.

본 발명의 다른 목적은 각막연 SP 세포 분리용 조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a composition for separating corneal lead SP cells.

본 발명의 또 다른 목적은 각막연 SP 세포를 이용한 각막 상피의 재생 방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a method for regenerating corneal epithelium using corneal lead SP cells.

본 발명의 다른 목적은 재생된 인공 각막 상피를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a regenerated artificial corneal epithelium.

본 발명의 다른 목적은 각막연 SP 세포의 배양방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a method for culturing corneal lead SP cells.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 각막연 SP (side population) 세포의 분리방법을 제공한다: (a) 분리된 각막연 (limbus)에 디스파아제를 처리하여 상피 쉬트를 분리하는 단계; (b) 상기 분리된 상피 쉬트에 트립신과 EDTA 혼합물을 처리하여 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액으로부터 각막연 SP 세포를 소팅 (sorting)하는 단계.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for separating corneal edema SP (side population) cells comprising the following steps: (a) Epithelium by treatment with dispase on the isolated limbus; Separating the sheet; (b) treating the isolated epithelial sheet with a trypsin and EDTA mixture to obtain a cell suspension comprising corneal lead epithelial cells; And (c) sorting the corneal lead SP cells from the cell suspension comprising the corneal lead epithelial cells.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 트립신, EDTA 및 디스파아제를 포함하는 각막연 SP (side population) 세포의 분리용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a composition for isolation of corneal marginal SP (side population) cells comprising trypsin, EDTA and dispase.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 각막연 SP 세포를 이용한 각막 상피의 재생 (regeneration)방법을 제공한다: (a) 분리된 각막연에 디스파아제를 처리하여 상피 쉬트를 분리하는 단계; (b) 상기 분리된 상피 쉬트에 트립신과 EDTA 혼합물을 처리하여 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액을 수득하는 단계; (c) 상기 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액으로부터 각막연 SP 세포를 소팅하는 단계; (d) 타입 I 콜라겐 젤 매트릭스에 포배된 피더 세포층 상에 상기 각막연 SP 세포를 포함하는 세포 현탁액을 씨딩하는 단계; 및 (e) 단계 (d)의 각막연 SP 세포를 포함하는 세포 현탁액을 반-건조 상태에서 배양하여 다층의 각막 상피를 수득하는 단계.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for regeneration of corneal epithelium using corneal lead SP cells, comprising the steps of: (a) treating the separated cornea with dispase; Separating the epithelial sheet; (b) treating the isolated epithelial sheet with a trypsin and EDTA mixture to obtain a cell suspension comprising corneal lead epithelial cells; (c) sorting corneal lead SP cells from a cell suspension comprising the corneal lead epithelial cells; (d) seeding a cell suspension comprising said corneal lead SP cells on a feeder cell layer circulated in a type I collagen gel matrix; And (e) culturing the cell suspension comprising corneal margin SP cells of step (d) in a semi-dry state to obtain a multilayer corneal epithelium.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 방법에 의해 재생된 인공 각막 상피 (epithelium)를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides artificial corneal epithelium regenerated by the method of the present invention described above.

본 발명자들은 각막 상피를 재생하기 위한 재료로서 각막연 SP (side population) 세포를 효율적으로 분리할 수 있는 방법을 개발하고자 심도 있는 연구를 수행하였고, 그 결과 특정 방법이 종래의 다른 방법보다 각막연 SP 세포의 분리에 매우 높은 효율성을 나타냄을 확인하였다. 그리고, 이렇게 분리된 각막연 SP 세포를 이용하여 성공적으로 각막 상피를 재생하였다.The present inventors conducted an in-depth study to develop a method for efficiently separating corneal smoke SP (side population) cells as a material for regenerating corneal epithelium. It was confirmed that it shows a very high efficiency in the separation of cells. And corneal epithelium was successfully regenerated using the isolated corneal lead SP cells.

본 명세서에서 용어 “각막연 SP 세포 (limbus side population cell)”는 훼스트 (Hoechst) 33342 염색제로 각막연 상피세포를 형광염색한 후 2차원 형광세기를 분석하되 가로축에 675 nm의 형광세기 세로축에 450 nm의 형광세기를 좌표화하면 좌표의 왼쪽 하부 (즉, 450 nm 및 675 nm에서의 형광세기가 모두 낮은 경우)에 세포 파퓰레이션이 관찰되는 데 이 세포 파퓰레이션을 의미한다 (참조: Goodell, M. A. et al., J. Exp . Med ., 183:1797-1806(1996)). 이러한 각막연 SP 세포는 베라파밀 (verapamil) 처리에 의해 크게 감소되며, 미분화되어 있고 세포주기가 정지되어 있으며, Ki67, 사이클린 B1, 코넥신 43과 케라틴 12를 발현하지 않는 특성을 나타낸다.As used herein, the term “limbus side population cell” refers to two-dimensional fluorescence intensity after fluorescence staining of corneal lead epithelial cells with a Hoechst 33342 staining agent. Coordinate the fluorescence intensity of 450 nm means that cell populations are observed in the lower left of the coordinates (ie when the fluorescence intensity at 450 nm and 675 nm are both low), which means Goodell, MA et. al., J. Exp . Med . , 183: 1797-1806 (1996)). These corneal limbal SP cells are greatly reduced by verapamil treatment, undifferentiated and stationary in cell cycle, and do not express Ki67, cyclin B1, connexin 43 and keratin 12.

본 발명을 각각의 단계로 보다 상세하게 설명한다:The invention is described in more detail in each step:

I. 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액의 준비 I. Preparation of Cell Suspensions Containing Corneal Smokey Epithelial Cells

각막과 결막 사이에 위치한 각막연으로부터 각막연 상피세포를 분리한다. 이 각막연 상피세포는 각막연 SP 세포를 포함하고 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따라 본 단계를 설명하면 다음과 같다: Corneal marginal epithelial cells are isolated from the corneal margin located between the cornea and the conjunctiva. This corneal smoked epithelial cell contains corneal smoked SP cells. Referring to this step according to a specific embodiment of the present invention are as follows:

우선, 각막연을 작은 조각으로 절단한 다음, 디스파아제를 처리하여 각막연 상피 쉬트 (limbal epithelial sheet)를 분리한다. 이 과정에서 이용되는 디스파아제는 바실러스-유래 (예컨대, Bacillus polymyxa) 메탈로프로테아제이다. 디스파아제는 조직공학에서 다양한 용도로 이용되고 있는 데, 본 발명에서는 각막연으로부터 각막연 상피 쉬트 조직을 분리 (dissociation)하는 데 이용된다. 바람직하게는, 상기 디스파아제는 디스파아제 Ⅱ이다. 디스파아제 처리 과정은 바람직하게는 Mg2 + 및 Ca2 +-부재 완충액에서 실시된다. 상기 완충액으로는 당업계에 공지된 다양한 완충액을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 pH 6-8의 범위에서 완충력을 발휘하는 것이다. 가장 바람직하게는, 인산염 완충 염수 (PBS)이다. 처리되는 디스파아제의 양은 0.5-4 unit, 바람직하게는 1.0-3.0 unit, 보다 바람직하게는 2.0-3.0 unit이며, 가장 바람직하게는 약 2.5 unit이다. 디스파아제 처리 과정은 일반적으로 저온에서 실시되며, 바람직하게는 3-15℃, 보다 바람직하게는 3-10℃, 가장 바람직하게는 4-6℃에서 실시된다. 디스파아제 반응시간은 비교적 길며, 10-24시간, 바람직하게는 10-20시간, 보다 바람직하게는 12-18시간, 가장 바람직하게는 14-18시간이다.First, the corneal smoke is cut into small pieces, and then dispase treatment to separate the corneal smoked epithelial sheet. Dispase used in this process is Bacillus-derived (eg, Bacillus polymyxa ) metalloprotease. Dispase is used for various purposes in tissue engineering. In the present invention, it is used to dissociate corneal marginal epithelial sheet tissue from corneal margins. Preferably, the dispase is dispase II. De Spa to azepin process is preferably Mg 2 + and Ca 2 + - is carried out in a buffer member. As the buffer, various buffers known in the art may be used. Preferably, the buffers exhibit buffering power in the range of pH 6-8. Most preferably, phosphate buffered saline (PBS). The amount of dispase to be treated is 0.5-4 units, preferably 1.0-3.0 units, more preferably 2.0-3.0 units, most preferably about 2.5 units. The dispase treatment process is generally carried out at low temperatures, preferably at 3-15 ° C., more preferably at 3-10 ° C. and most preferably at 4-6 ° C. The dispase reaction time is relatively long, 10-24 hours, preferably 10-20 hours, more preferably 12-18 hours, most preferably 14-18 hours.

이어, 분리된 각막연 상피 쉬트를 트립신과 EDTA의 혼합물로 처리하여 단일세포로의 각막연 상피세포를 수득한다. 이용되는 트립신은 0.1-1.5% 트립신, 바람직하게는 0.1-1.0% 트립신, 보다 바람직하게는 0.2-0.8% 트립신, 가장 바람직하게는 0.4-0.6% 트립신이며, 이용되는 EDTA의 농도는 0.1-1.5 mM, 바람직하게는 0.1-1.0 mM, 보다 바람직하게는 0.2-0.8 mM, 가장 바람직하게는 0.5-0.6 mM이다. 반응온도는 일반적인 효소 반응온도 (30-40℃)에서 실시하는 것이 바람직하고, 반응 시간은 10-60분, 바람직하게는 20-50분, 보다 바람직하게는 20-40분, 가장 바람직하게는 20-25분이다. 반응시간이 10분 이하인 경우에는 트립신/EDTA 처리 효과가 거의 나타나지 않고, 60분을 초과하는 경우에는 세포 생존도에 악영향을 미친다.Subsequently, the isolated corneal smoked epithelial sheet is treated with a mixture of trypsin and EDTA to obtain corneal smoked epithelial cells into single cells. The trypsin used is 0.1-1.5% trypsin, preferably 0.1-1.0% trypsin, more preferably 0.2-0.8% trypsin, most preferably 0.4-0.6% trypsin and the concentration of EDTA used is 0.1-1.5 mM , Preferably 0.1-1.0 mM, more preferably 0.2-0.8 mM, most preferably 0.5-0.6 mM. The reaction temperature is preferably carried out at the general enzyme reaction temperature (30-40 ℃), the reaction time is 10-60 minutes, preferably 20-50 minutes, more preferably 20-40 minutes, most preferably 20 -25 minutes. If the reaction time is 10 minutes or less, the trypsin / EDTA treatment effect is hardly exhibited. If it exceeds 60 minutes, the cell viability is adversely affected.

디스파아제 처리에 이은 트립신/EDTA 처리를 하는 본 발명의 방법에서, 디스파아제는 상피세포층의 기저표면 (basal surface)과 기저막 (basement membrane) 사이의 경계면에 작용하고, 트립신/EDTA는 기저 상피세포들 사이의 세포간 연결부위에 작용하기 때문에 높은 효율로 상피세포를 얻을 수 있다.In the method of the present invention with dispase treatment followed by trypsin / EDTA treatment, dispase acts on the interface between the basal surface of the epithelial cell layer and the basement membrane, and trypsin / EDTA is the basal epithelium. Epithelial cells can be obtained with high efficiency because they act on the intercellular connections between cells.

Ⅱ. 각막연 SP 세포의 소팅 II. Corneal smoke Sorting of SP Cells

그런 다음, 각막연 상피세포를 포함하는 세포 현탁액으로부터 각막연 SP 세포를 소팅 (sorting)한다.The corneal lead SP cells are then sorted from a cell suspension comprising corneal lead epithelial cells.

각막연 SP 세포의 소팅은 당업계에 공지된 Goodell 방법 (Goodell, M. A. et al., J. Exp . Med ., 183:1797-1806(1996)), 즉 훼스트 염색을 한 후 FACS (fluorescence-activated cell sorting)로 실시하는 것이 가장 바람직하다. 보다 구체적으로, 1 x 106 cells/ml의 밀도의 각막연 상피세포 현탁액에 5 ㎍/ml Hoechst 33342를 처리하고 90분 또는 30분 동안 37℃에서 반응시킨다. 이어, 프로피듐 요 오다이드 (PI)를 2 ㎍/ml로 첨가한 다음, FACS 세포 소터를 이용하여 SP 세포를 소팅한다. SP 세포의 소팅을 위하여, 세포를 350 nm에서 여기시키고 610 nm 짧은 패스 색선별 거울에 의해 분리된 시그널을 갖는 450/20nm 협밴드 패스 필터 (Hoechst Blue) 및 675 nm 장 패스 에쥐 필터 (Hoechst Red)로 방출 시그널을 검출한다. 그런 다음, 세포들을 Hoechst Blue vs. Hoechst Red 도트 플롯으로 나타내어 SP 세포들을 확인한다. SP 세포는 도트 플롯에서 왼쪽 하부 (즉, 450 nm 및 675 nm에서의 형광세기가 모두 낮은 경우)에 위치해 있는 것이다 (참조: 도 1a-1b). Sorting of corneal lead SP cells was performed using the Goodell method known in the art (Goodell, MA et al., J. Exp . Med . , 183: 1797-1806 (1996)), i.e. after staining FACS (fluorescence- activated cell sorting). More specifically, 5 μg / ml Hoechst 33342 is treated in a corneal soft epithelial suspension of 1 × 10 6 cells / ml and reacted at 37 ° C. for 90 or 30 minutes. Propidium iodide (PI) is then added at 2 μg / ml, followed by sorting SP cells using FACS cell sorter. For sorting of SP cells, 450/20 nm narrowband pass filter (Hoechst Blue) and 675 nm long pass mouse filter (Hoechst Red) with signals excited at 350 nm and separated by a 610 nm short pass dichroic mirror To detect the emission signal. The cells were then hoechst blue vs. SP cells are identified by Hoechst Red dot plot. SP cells are located in the bottom left (ie, when the fluorescence intensity at both 450 nm and 675 nm is low) in the dot plot (see FIGS. 1A-1B).

이렇게 소팅된 SP 세포는, 훼스트 염색에 있어서의 베라파밀 (verapamil) 민감성, Ki67, 사이클린 B1, 코넥신 43과 케라틴 12를 발현하지 않는 특성을 조사함으로써 재확인할 수 있다.These sorted SP cells can be reconfirmed by examining the verapamil sensitivity in pest staining, Ki67, cyclin B1, Connexin 43 and keratin 12 not expressing.

본 발명의 방법은 매우 높은 효율로 각막연 SP 세포를 분리할 수 있도록 하며, 이러한 높은 효율은 종래의 어떠한 기술에 의해서도 달성되지 않은 것이다. The method of the present invention makes it possible to separate corneal lead SP cells with very high efficiency, which is not achieved by any conventional technique.

Ⅲ. 각막연 SP 세포를 이용한 각막 상피의 재생( regeneration ) III. Corneal smoke Reproduction of epithelial cells using the SP (regeneration)

상기 과정에 의해 수득한 각막연 SP 세포를 포함하는 세포현탁액을 이용하여 3차원 (3-D) 각막 상피를 재생할 경우에는, 각막연 SP 세포를 타입 I 콜라겐 젤 매트릭스에 포배된 피더 세포 [예컨대, 기질세포 (stromal cell), 진피섬유아세포 (dermal fibroblast), 3T3 세포 또는 STO 섬유아세포] 층 상에 씨딩하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 타입 I 콜라겐 젤 매트릭스는 입체적 구조를 갖는 밀리셀 (millicell) 내에 있는 것이 3-D 배양을 위해 바람직하다.When regenerating the three-dimensional (3-D) corneal epithelium using a cell suspension containing corneal lead SP cells obtained by the above procedure, the corneal lead SP cells are fed into a type I collagen gel matrix. Seeding on stromal cells, dermal fibroblasts, 3T3 cells or STO fibroblasts] layer. In addition, it is preferable for 3-D culture that the type I collagen gel matrix is in a millicell having a three-dimensional structure.

각막연 SP 세포의 3-D 배양에 이용되는 배지로는 동물세포 배양을 위하여 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 것도 가능하다. 본 발명의 가장 바람직한 구현예에 따르면, DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium)과 Ham's F12 배지 혼합물을 이용한다. 이 배지에는 동물세포의 증식을 위해 당업계에서 통상적으로 이용되는 보조성분들, 예컨대, 혈청 (예: 우태아혈청), 인슐린, 트랜스페린, 하이드로코티손, 콜레라 독소, 페니실린 및/또는 스트렙토마이신을 포함한다.The medium used for 3-D culture of corneal lead SP cells may be any conventionally used in the art for animal cell culture. According to the most preferred embodiment of the present invention, a mixture of Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) and Ham's F12 medium is used. This medium includes accessory ingredients commonly used in the art for the proliferation of animal cells, such as serum (eg fetal calf serum), insulin, transferrin, hydrocortisone, cholera toxin, penicillin and / or streptomycin. .

씨딩된 각막연 SP 세포의 배양 조건은 공기 노출도에 따라 크게 3가지 조건을 선택할 수 있다: 공기-건조 (air-dry) 조건, 반-건조 (semi-dry) 조건 및 서브머지 (submerged) 조건.The culture conditions of seeded corneal lead SP cells can be largely selected according to air exposure: air-dry conditions, semi-dry conditions and submerged conditions. .

본 명세서에서 공기-건조 조건은 타입 I 콜라겐 젤 매트릭스에 포배된 피더 세포층 상에 씨딩한 각막연 SP 세포층이 공기 중에 완전히 노출된 상태를 의미한다 (참조: 도 3a의 패널 A)Air-drying conditions herein refer to a condition where corneal smoked SP cell layers seeded on feeder cell layers embedded in a type I collagen gel matrix are completely exposed to air (see panel A of FIG. 3A).

본 명세서에서 반-건조 조건은 타입 I 콜라겐 젤 매트릭스에 포배된 피더 세포층 상에 씨딩한 각막연 SP 세포층이 가능한 최소 높이의 배양액으로 덮여 있는 상태를 의미한다 (참조: 도 3a의 패널 B). 이 조건에서는 각막연 SP 세포층 바로 위에 배앵액이 가능한 얇게 덮여 있게 되며, 각막연 SP 세포층에 영향을 주는 요소들은 배양액과 공기를 통하여 작용을 하게 된다.Semi-drying conditions as used herein refer to a condition in which a corneal margin SP cell layer seeded on a feeder cell layer cultivated in a type I collagen gel matrix is covered with a culture medium of the lowest possible height (see panel B of FIG. 3A). In this condition, the kerchief solution is covered as thinly as possible just above the corneal lead SP cell layer, and the factors affecting the corneal lead SP cell layer act through the culture medium and the air.

본 명세서에서 서브머지 조건은 타입 I 콜라겐 젤 매트릭스에 포배된 피더 세포층 상에 씨딩한 각막연 SP 세포층이 가능한 최대 높이의 배양액으로 덮여 있는 상태를 의미한다 (참조: 도 3a의 패널 C). 이 조건에서는 각막연 SP 세포층에 영향을 주는 요소들이 배양액을 통하여 작용을 하게 된다.Submerging conditions herein refer to a condition where the corneal lead SP cell layer seeded on the feeder cell layer circulated in the type I collagen gel matrix is covered with the culture medium of the highest possible height (see Panel C of FIG. 3A). In this condition, factors affecting the corneal lead SP cell layer act through the culture medium.

씨딩된 각막연 SP 세포의 배양은 크게 2 단계로 실시된다. 첫 번째 배양단계는 통상적인 배양 조건인 서브머지 조건에서 실시된다. 첫 번째 배양의 기간은 1-30일, 바람직하게는 5-30일, 보다 바람직하게는 10-25일, 가장 바람직하게는 18-23일이다. 배지 조건은 상술한 내용과 동일하다. 두 번째 배양 단계는 반-건조 조건에서 실시된다. 두 번째 배양의 기간은 1-20일, 바람직하게는 5-20일, 보다 바람직하게는 10-18일, 가장 바람직하게는 12-16일이다.Cultivation of seeded corneal lead SP cells is largely carried out in two stages. The first incubation step is carried out under submerging conditions, which are common culture conditions. The duration of the first incubation is 1-30 days, preferably 5-30 days, more preferably 10-25 days, most preferably 18-23 days. Medium conditions are the same as described above. The second incubation step is carried out in semi-dry conditions. The duration of the second incubation is 1-20 days, preferably 5-20 days, more preferably 10-18 days, most preferably 12-16 days.

씨딩된 각막 줄기세포는 피더 세포층 상에서 배양된다. 상기 피더 세포층은 비활성 유사분열 (mitotically inactive)을 나타낼 수 있고, 활성 유사분열 (mitotically active)을 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 상기 피더 세포층은 활성 유사분열 (mitotically active)을 나타낸다. 유사분열 비활성이 되도록 하는 방법은 감마-선 조사 또는 마이토마이신 C 처리에 의해 될 수 있으며, 바람직하게는 유사분열 비활성 피더 세포층은 마이토마이신 C-처리에 의해 된 것이다. 이용될 수 있는 피더 세포의 종류는 당업계에 공지된 어떠한 세포도 가능하며, 바람직하게는, 섬유아세포 (예컨대, 진피섬유아세포, 3T3 섬유아세포 또는 STO 섬유아세포) 및 기질세포이며, 가장 바람직하게는 섬유아세포이다.Seed corneal stem cells are cultured on the feeder cell layer. The feeder cell layer may exhibit inert mitotically active and may exhibit mitotically active. Preferably, the feeder cell layer is mitotically active. The method of making mitotic inactivation may be by gamma-ray irradiation or mitomycin C treatment, preferably the mitotic inactive feeder cell layer is by mitomycin C-treatment. The kind of feeder cells that can be used may be any cell known in the art, preferably fibroblasts (eg dermal fibroblasts, 3T3 fibroblasts or STO fibroblasts) and stromal cells, most preferably Fibroblasts.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (d)의 각막연 SP 세포를 포함하는 세포 현탁액은 각막연 MP (major population) 세포를 추가적으로 포함한다. 피더 세포층 상에 씨딩하는 세포를 각막연 SP 세포만으로 구성하는 경우보다 각막연 MP 세포와의 조합으로 하여 씨딩하면 더 효율적으로 각막 상피를 재생한다. 본 명세서 용어 “각막연 MP 세포”는 상술한 각막연 상피세포로부터 각막연 SP 세포의 소팅 과정에서 SP 세포를 제외한 나머지 세포 파퓰레이션을 의미한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the cell suspension comprising the corneal lead SP cells of step (d) further comprises corneal lead (MP) cells. When seeding the cells seeded on the feeder cell layer in combination with corneal lead MP cells, the seeded cells are more efficiently regenerated than when the seeded cells are composed of corneal lead SP cells alone. As used herein, the term "corneal lead MP cell" refers to the remaining cell population except for SP cells in the sorting process of corneal lead SP cells from the aforementioned corneal lead epithelial cells.

본 발명의 각막 상피 재생방법에 따르면, 효율적으로 각막 상피를 인공적으로 재구성할 수 있다.According to the corneal epithelial regeneration method of the present invention, it is possible to artificially reconstruct the corneal epithelium efficiently.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 각막연 SP 세포를 (ⅰ) 줄기세포인자 (stem cell factor), (ⅱ) GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) 및 (ⅲ) IL-3 (interleukin-3)를 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 각막연 SP 세포의 배양방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for treating corneal lead SP cells by (i) stem cell factor, (ii) granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), and (iii) IL-3. It provides a method for culturing corneal smoke SP cells comprising culturing in a medium containing (interleukin-3).

본 발명자들은 각막연 SP 세포의 효율적인 배양 방법을 구축하기 위하여, 배양 선호도를 조사하였고, 그 결과 조혈 콜로니 형성 조건 하에서 배양하는 경우, 효율적으로, 특히 각막연 MP (major population) 세포보다 더 우세하게 배양할 수 있음을 발견하였다.In order to establish an efficient method for culturing corneal lead SP cells, the present inventors examined the culture preference, and as a result, when cultured under hematopoietic colony forming conditions, it was cultured more efficiently, especially than corneal lead (major population) cells. I found it possible.

본 발명의 배양방법의 특징은 배지의 사이토카인 성분으로서, 줄기세포인자, GM-CSF 및 IL-3를 이용한다는 것이다. 상기 사이토카인은 조혈모세포를 배양하여 콜로니를 형성시킬 때 이용되는 성분이다. 상기 줄기세포인자의 양은 10-300 ng/ml, 바람직하게는 10-200 ng/ml, 보다 바람직하게는 10-100 ng/ml, 가장 바람직 하게는 약 30-60 ng/ml이며, 상기 GM-CSF의 양은 1-30 ng/ml, 바람직하게는 1-20 ng/ml, 보다 바람직하게는 1-10 ng/ml, 가장 바람직하게는 약 3-6 ng/ml이고, 상기 IL-3의 양은 1-30 ng/ml, 바람직하게는 1-20 ng/ml, 보다 바람직하게는 1-10 ng/ml, 가장 바람직하게는 약 3-6 ng/ml이다.A feature of the culture method of the present invention is that the stem cell factors, GM-CSF and IL-3, are used as cytokine components of the medium. The cytokine is a component used when culturing hematopoietic stem cells to form colonies. The amount of stem cell factor is 10-300 ng / ml, preferably 10-200 ng / ml, more preferably 10-100 ng / ml, most preferably about 30-60 ng / ml, the GM- The amount of CSF is 1-30 ng / ml, preferably 1-20 ng / ml, more preferably 1-10 ng / ml, most preferably about 3-6 ng / ml, and the amount of IL-3 1-30 ng / ml, preferably 1-20 ng / ml, more preferably 1-10 ng / ml, most preferably about 3-6 ng / ml.

본 발명에서 이용되는 배지는 상기 사이토카인 성분 이외에 당업계에서 동물세포 배양을 위하여 통상적으로 이용하는 기본 배지, 예컨대, DMEM, Ham's F12 배지, IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Media) 또는 RPMI을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는 추가적으로 혈청 (예: 우태아혈청)을 포함한다. 또한, 본 발명의 배지는 상기 사이토카인 이외에 IL-4, IL-13, IL-7, TGF-β1 (Transforming growth factor-beta 1) 및/또는 TNF-α(Tumor necrosis factor-alpha)와 같은 사이토카인을 추가적으로 포함할 수 있다.In addition to the cytokine component, the medium used in the present invention includes a basic medium commonly used for animal cell culture in the art, such as DMEM, Ham's F12 medium, IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Media) or RPMI. According to a preferred embodiment of the invention, the medium of the invention additionally comprises serum (eg fetal calf serum). In addition, the medium of the present invention, in addition to the cytokine, such as IL-4, IL-13, IL-7, TGF-β 1 (Transforming growth factor-beta 1) and / or TNF-α (Tumor necrosis factor-alpha) It may further comprise a cytokine.

본 발명의 배양 단계에서 채택되는 조건들은 일반적으로 동물세포의 배양에 이용되는 조건들이 적용된다.Conditions employed in the culturing step of the present invention is generally the conditions used for the culture of animal cells.

본 발명의 방법에 따르면, 각막연 SP 세포를 효율적으로, 특히 각막연 MP 세포보다 더 우세하게 배양할 수 있다.According to the method of the present invention, corneal lead SP cells can be cultured efficiently, especially more predominantly than corneal lead MP cells.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 효율적인 각막연 SP 세포의 분리방법 및 각막연 SP 세포 분리용 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 각막연 SP 세포를 이용한 각막 상피 재생 방법 및 인공 각막 상피를 제공한다. 본 발명에 따르면, 고효율로 각막연 SP 세포를 분리할 수 있으며, 이렇게 분리된 각막연 SP 세포를 이용하면 성공적으로 각막 상피를 재구성할 수 있다. As described in detail above, the present invention provides an efficient method for separating corneal lead SP cells and compositions for separating corneal lead SP cells. The present invention also provides a corneal epithelial regeneration method using corneal lead SP cells and artificial corneal epithelium. According to the present invention, corneal smoked SP cells can be separated with high efficiency, and corneal smoked SP cells can be successfully used to reconstruct corneal epithelium.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

실시예Example

실험재료 및 실험방법Experimental Materials and Methods

토끼 각막 및 Rabbit cornea and 각막연Corneal smoke 상피세포의 분리  Isolation of Epithelial Cells

2.5-3.0 kg의 뉴질랜드 흰 토끼를 Samtako Biokorea (Seoul, Korea)에서 구입하였다. 토끼를 10 mg/kg 케타민과 2.3 mg/kg 자일라진 (xylazine)을 근내 주입하여 마취시킨 다음, 이산화탄소 질식 방식으로 희생시켰다. 각막을 토끼 눈으로부터 외과적으로 적출시켰다. 모든 동물실험은 한국원자력의학원의 윤리위원회로부터 승인을 받았고, Ophthalmic and Vision Research의 동물이용에 대한 ARVO 선언서에 따라 실시하였다.2.5-3.0 kg of New Zealand white rabbits were purchased from Samtako Biokorea (Seoul, Korea). Rabbits were anesthetized by intramuscular injection of 10 mg / kg ketamine and 2.3 mg / kg xylazine, followed by sacrifice in a carbon dioxide asphyxiation mode. The cornea was surgically extracted from rabbit eyes. All animal experiments were approved by the Ethics Committee of Korea Atomic Energy Research Institute and conducted in accordance with the ARVO Declaration on Animal Use by Ophthalmic and Vision Research.

내피를 제거한 이후, 각막연을 중심각막으로부터 분리하였다. 10 units/ml 페니실린과 10 ㎍/ml 스트렙토마이신을 포함하는 PBS로 각막연과 중심각막 조직을 세척하였다. 조직을 작은 조각들 (6개 조각)로 절개하고, PBS내의 2.5 U 디스파아제 Ⅱ (Roche; Mannheim, Germany)와 20% 우태아혈청 (FBS)를 함유하는 DMEM/F12 (3:1 혼합물)의 1:1 혼합물과 4℃에서 16시간 동안 부드럽게 흔들면서 반응시켰다. 분리된 상피 쉬트를 0.5% 트립신-0.54 mM EDTA (Invitrogen; Carlsbad, CA)와 37℃에서 종종 볼텍싱하면서 추가적으로 20분 동안 반응시켰다. 20% FBS를 함유하는 DMEM/F12 (3:1 혼합물) 2 볼륨을 넣어준 다음, 상피세포 현탁액을 2200 x g에서 원심분리하고 2% FBS를 함유하는 DMEM/F12 (3:1 혼합물)로 세척하였다.After removal of the endothelium, corneal margins were separated from the central cornea. Corneal smoke and central corneal tissue were washed with PBS containing 10 units / ml penicillin and 10 μg / ml streptomycin. The tissue is cut into small pieces (6 pieces) and DMEM / F12 (3: 1 mixture) containing 2.5 U dispase II (Roche; Mannheim, Germany) and 20% fetal bovine serum (FBS) in PBS. The mixture was reacted gently with a 1: 1 mixture of at 16 ° C. for 16 hours. The isolated epithelial sheet was reacted with 0.5% trypsin-0.54 mM EDTA (Invitrogen; Carlsbad, Calif.) For an additional 20 minutes, often vortexing at 37 ° C. 2 volumes of DMEM / F12 (3: 1 mixture) containing 20% FBS were added, then the epithelial cell suspension was centrifuged at 2200 xg and washed with DMEM / F12 (3: 1 mixture) containing 2% FBS. .

토끼 골수세포의 준비Preparation of Rabbit Bone Marrow Cells

토끼로부터 대퇴골 및 경골을 분리한 다음, 2% FBS를 함유하는 얼음-냉장 DMEM/F12 (3:1 혼합물)로 18-게이지 주사바늘을 이용하여 대퇴골과 경골을 플러싱하여 전체 골수세포를 수집하고, 80 ㎛ 나일론 메쉬로 필터링하였다. 여과된 세포를 300 x g에서 5분 동안 원심분리하여 수집한 다음, 펠릿을 1 ml 적혈구 라이시스 완충액에 재현탁한 다음, 얼음 위에 놓아 두었다. 2% FBS를 함유하는 DMEM/F12 (3:1 혼합물)로 세척한 다음, 토끼 골수세포를 Hoechst 33342 방출 분석에 이용하였다.Isolate the femur and tibia from the rabbit, and then collect the whole bone marrow cells by flushing the femur and tibia using an 18-gauge needle with ice-cold DMEM / F12 (3: 1 mixture) containing 2% FBS, Filtered with 80 μm nylon mesh. The filtered cells were collected by centrifugation at 300 x g for 5 minutes, then the pellet was resuspended in 1 ml erythrocyte lysate buffer and placed on ice. After washing with DMEM / F12 (3: 1 mixture) containing 2% FBS, rabbit myeloid cells were used for Hoechst 33342 release assay.

HoechstHoechst 33342 방출 분석 33342 emission analysis

새롭게 분리한 골수 세포 또는 각막연과 중심각막으로부터 분리한 상피세포 를 2% FBS를 함유하는 DMEM/F12 (3:1 혼합물)에 1 x 106 cells/ml의 밀도로 재현탁한 다음, 5 ㎍/ml Hoechst 33342 (Sigma; St. Louis, MO)와 90분 또는 30분 동안 37℃에서 반응시켰다. 베라파밀 (verapamil)-민감성 SP 세포를 동정하기 위하여, Hoechst 33342 염색시약을 첨가하기 이전에, 골수세포 또는 각막연과 각막 상피세포를 베라파밀 (5 μM 또는 50 μM)과 5분 동안 전-반응시켰다. 염색 직후 세포들을 얼음 위에 놓고, 2% FBS를 함유하는 얼음-냉장 DMEM/F12 (3:1 혼합물)으로 세척하였다. Hoechst 33342를 배제시키기 위하여, 37℃에서 30분 동안 추가적으로 반응시킨 다음, 프로피듐 요오다이드 (PI) (Sigma; St Louis, MO)를 2 ㎍/ml로 첨가한 다음, Goodell et al . [1]의 제시한 방법에 따라 FACS Vantage cell sorter (BD Biosciences; San Jose, CA)를 이용하여 분석하였다. 각막연 또는 중심각막의 WP 세포를 준비하기 위하여, Hoechst 33342 염색 및 PI 염색을 상기 방법과 동일하게 실시하였고, FACS 소팅 과정은 생략하였다. 간략하게, 세포를 350 nm에서 여기시키고 610 nm 짧은 패스 색선별 거울에 의해 분리된 시그널을 갖는 450/20nm 협밴드 패스 필터 (Hoechst Blue) 및 675nm 장 패스 에쥐 필터 (Hoechst Red)로 방출 시그널을 검출하였다. 세포들을 Hoechst Blue vs. Hoechst Red 도트 플롯으로 나타내어 SP 세포들을 확인하였다. 모든 형광 데이터들을 선형모드로 수징하고, CellQuest flow cytometry acquisition/analysis 소프트웨어 (BD Biosciences; San Jose, CA)로 분석하였다. SP 세포와 MP 세포의 크기의 차이를 측정하기 위하여, 전방향 스캐터 (FSC)를 이용하고 ModiFit 소프트웨어 (BD Biosciences; San Jose, CA)로 분석하였다.Freshly isolated bone marrow cells or epithelial cells isolated from corneal margin and central cornea were resuspended in DMEM / F12 (3: 1 mixture) containing 2% FBS at a density of 1 x 10 6 cells / ml, followed by 5 μg / Reaction with ml Hoechst 33342 (Sigma; St. Louis, Mo.) at 37 ° C. for 90 or 30 minutes. To identify verapamil-sensitive SP cells, bone marrow cells or corneal margins and corneal epithelial cells were pre-reacted with verapamil (5 μM or 50 μM) for 5 minutes before adding Hoechst 33342 staining reagent. Immediately after staining the cells were placed on ice and washed with ice-cold DMEM / F12 (3: 1 mixture) containing 2% FBS. To exclude Hoechst 33342, additional reaction was carried out at 37 ° C. for 30 minutes, followed by addition of propidium iodide (PI) (Sigma; St Louis, MO) at 2 μg / ml, followed by Goodell et al . According to the method of [1] was analyzed using FACS Vantage cell sorter (BD Biosciences; San Jose, CA). In order to prepare WP cells of cornea margin or central cornea, Hoechst 33342 staining and PI staining were performed in the same manner as the above method, and FACS sorting was omitted. Briefly, the emission signals were detected with a 450/20 nm narrowband pass filter (Hoechst Blue) and a 675 nm long pass egest filter (Hoechst Red) with signals excited at 350 nm and separated by a 610 nm short pass dichroic mirror. It was. Cells were Hoechst Blue vs. SP cells were identified by the Hoechst Red dot plot. All fluorescence data were digitized in linear mode and analyzed with CellQuest flow cytometry acquisition / analysis software (BD Biosciences; San Jose, Calif.). To determine the difference in size of SP cells and MP cells, omnidirectional scatter (FSC) was used and analyzed by ModiFit software (BD Biosciences; San Jose, Calif.).

RTRT -- PCRPCR 분석 analysis

RNeasy Mini 키트 (Qiagen; Hilden, Germany)와 Absolutely RNA Nanoprep 키트 (Stratagene; La Jolla, CA)를 이용하여, 각막 상피세포, 각막연 SP 세포 및 각막연 MP 세포로부터 총 RNA를 분리하였다. cDNA를 Superscript Ⅲ 역전사효소 (Invitrogen; Carlsbad, CA)로 생성시킨 다음, 유전자-특이 프라이머 및 Perfect PreMix (Takara; Kyoto, Japan)를 이용하여 PCR 증폭하였다. 토끼 Ki67, 토끼 케라틴 12, 토끼 코넥신 43 및 토끼β-액틴에 특이적인 센스 및 안티센스 프라이머는 표 1에 정리되어 있다. Total RNA was isolated from corneal epithelial cells, corneal lead SP cells and corneal lead MP cells using the RNeasy Mini kit (Qiagen; Hilden, Germany) and the Absolutely RNA Nanoprep kit (Stratagene; La Jolla, Calif.). cDNA was generated with Superscript III reverse transcriptase (Invitrogen; Carlsbad, Calif.) and then PCR amplified using gene-specific primers and Perfect PreMix (Takara; Kyoto, Japan). Sense and antisense primers specific for rabbit Ki67, rabbit keratin 12, rabbit connexin 43 and rabbit β-actin are summarized in Table 1.

유전자gene 프라이머 종류Primer Type 프라이머 서열Primer sequence 산물 크기 (bp)Product size (bp) 케라틴 12* Keratin 12 * 센스sense 5'-CACCGAGCGCCAGAACAT-3'5'-CACCGAGCGCCAGAACAT-3 ' 542542 안티센스Antisense 5’-TCCAGGCCACCAGAAGAAAG-3’5’-TCCAGGCCACCAGAAGAAAG-3 ’ 코넥신 43 [22]Connexin 43 [22] 센스sense 5'-CCCACGGAGAAAACCATCTT-3'5'-CCCACGGAGAAAACCATCTT-3 ' 538538 안티센스Antisense 5’-TCTCCAGGTCATCAGGCC-3’5’-TCTCCAGGTCATCAGGCC-3 ’ Ki [23]Ki [23] 센스sense 5'-ACTTGCCTCCTAATACGCC-3'5'-ACTTGCCTCCTAATACGCC-3 ' 437437 안티센스Antisense 5’-TTACTACATCTGCCCATGA-3’5’-TTACTACATCTGCCCATGA-3 ’ 사이클린 B1 [23]Cyclin B1 [23] 센스sense 5'-GGAGGAAGAGCAGTCAGTTA-3'5'-GGAGGAAGAGCAGTCAGTTA-3 ' 275275 안티센스Antisense 5’-GTCACAAAAGCGAAGTCACC-3’5’-GTCACAAAAGCGAAGTCACC-3 ’ β-액틴 [24]β-actin [24] 센스sense 5'-AAGATCTGGCACCACACCTT-3'5'-AAGATCTGGCACCACACCTT-3 ' 125125 안티센스Antisense 5’-CGAACATGATCTGGGTCATC-3‘5’-CGAACATGATCTGGGTCATC-3 ’ *GenBank 접근번호, X77665 * GenBank Accession Number, X77665

사이클린 B1에 대한 조건은 다음과 같다: 총 35사이클, 94℃ 30초, 50℃ 30초, 72℃ 45초 그리고 최종 사이클에서 72℃ 10분. Ki67에 대한 PCR 조건은 다음과 같다: 총 30사이클, 94℃ 30초, 45℃ 30초, 72℃ 45초 그리고 최종 사이클에서 72℃ 10분. 케라틴 12에 대한 PCR 조건은 다음과 같다: 총 34사이클, 95℃ 30초, 54℃ 30초, 72℃ 45초 그리고 최종 사이클에서 72℃ 10분. 코넥신 43에 대한 PCR 조건은 다음과 같다: 총 34사이클, 95℃ 30초, 55℃ 30초, 72℃ 45초 그리고 최종 사이클에서 72℃ 10분. β-액틴에 대한 PCR 조건은 다음과 같다: 총 34사이클, 95℃ 30초, 62℃ 30초, 72℃ 45초 그리고 최종 사이클에서 72℃ 7분. PCR 생성물을 1.8% 또는 1.5% 아가로스 젤에서 100 bp DNA 마커 (NEB; Beverly, MA)와 함께 레졸루션 하였다.Conditions for cyclin B1 were as follows: 35 cycles in total, 94 ° C. 30 seconds, 50 ° C. 30 seconds, 72 ° C. 45 seconds and 72 ° C. 10 minutes in the final cycle. PCR conditions for Ki67 are as follows: 30 cycles in total, 94 ° C. 30 seconds, 45 ° C. 30 seconds, 72 ° C. 45 seconds and 72 ° C. 10 minutes in the final cycle. PCR conditions for keratin 12 were as follows: 34 cycles in total, 95 ° C. 30 sec, 54 ° C. 30 sec, 72 ° C. 45 sec and 72 ° C. 10 min in the final cycle. PCR conditions for Connexin 43 are as follows: 34 cycles in total, 95 ° C. 30 seconds, 55 ° C. 30 seconds, 72 ° C. 45 seconds and 72 ° C. 10 minutes in the final cycle. PCR conditions for β-actin are as follows: total 34 cycles, 95 ° C. 30 sec, 62 ° C. 30 sec, 72 ° C. 45 sec and 72 ° C. 7 min in the final cycle. PCR products were resolved with 100 bp DNA markers (NEB; Beverly, MA) on 1.8% or 1.5% agarose gels.

중심각막에In the central cornea 상처주기 ( Wounding ( woundingwounding ))

10 mg/kg 케타민과 2.3 mg/kg 자일라진 (xylazine)을 근내 투여하여 토끼를 마취시켰다. 1 N NaOH로 적신 6 mm 직경의 여과지를 중심 각막에 10초 동안 위치시켜 중심각막 상피를 제거한 다음, PBS로 세척하였다. 상처주기 이후에, 클로람페니콜을 하루에 한번씩 희생시키기 전까지 투여하였다. 상처를 준 후 0, 1, 2 및 5일째에 토끼를 희생시키고, 주변각막의 일부와 각막연을 포함하는 중심각막을 분리하여 세포 분리와 조직학적 분석에 이용하였다.Rabbits were anesthetized by intramuscular administration of 10 mg / kg ketamine and 2.3 mg / kg xylazine. A 6 mm diameter filter paper soaked with 1 N NaOH was placed on the central cornea for 10 seconds to remove the central corneal epithelium and then washed with PBS. After the wound cycle, chloramphenicol was administered once daily until sacrifice. Rabbits were sacrificed at 0, 1, 2, and 5 days after wounding, and a portion of the peripheral cornea and the central cornea including the corneal margin were separated and used for cell separation and histological analysis.

반건조 3-D 세포 배양Semi-Dry 3-D Cell Culture

원래 피부 재생에 이용되었던 3-D 래프트 배양방법 [25]을 변형시켜 다층의 각막상피 균등체를 재생하였다. 각막실질 균등체로서, 피더 세포를 12 mm 밀리셀 (Millipore, Billerica, MA, 미국) 내에서 타입 I 콜라겐 젤 매트릭스에 2 x 105 cells/ml의 밀도로 포배시켰다. 피더 세포로서 Swiss 3T3 섬유아세포 (ATCC)를 이용하는 경우에는, 콜라겐 매트릭스 젤 1 ㎖ 당 200000개 세포, 진피 섬유아세포를 이용하는 경우에는 콜라겐 매트릭스 젤 1 ㎖ 당 200000개 세포, 각막 실질세포를 이용하는 경우에는 콜라겐 매트릭스 젤 1 ㎖ 당 200000개 세포를 이용하였다.The 3-D raft culture method [25], which was originally used for skin regeneration, was modified to regenerate a multilayer corneal epithelial equivalent. As a corneal parenchymal equivalent, feeder cells were seeded in a type I collagen gel matrix at a density of 2 × 10 5 cells / ml in 12 mm millicells (Millipore, Billerica, Mass., USA). 200000 cells per ml of collagen matrix gel when using Swiss 3T3 fibroblasts (ATCC) as feeder cells, 200000 cells per ml of collagen matrix gel when using dermal fibroblasts, and collagen when using corneal stroma. 200000 cells were used per ml of matrix gel.

각막연 SP 세포, 각막연 MP 세포, 각막연 WP 세포와 각막 WP 세포를 500 및 10,000 cells/millicell의 밀도로 상기 각막실질 균등체 상에 플레이팅 하였고, 이 경우 배지로서 10% FBS, 5 ㎍/ml 인슐린, 5 ㎍/ml 트랜스페린, 400 ng/ml 하이드로코르티손, 10-9 M 콜레라 독소, 10 units/ml 페니실린 및 10 ㎍/ml 스트렙토마이신을 포함하는 DMEM과 Ham's F12 배지 (3:1 혼합물)을 이용하였다. 3주 동안 서브머지 (submerge) 배양한 후, 배지 높이를 조절하여 배양물을 반건조 조건에 2주 동안 노출시켰다. 배양물을 조직학 검사와 면역조직화학 염색을 위하여 고정시켰다.Corneal lead SP cells, corneal lead MP cells, corneal lead WP cells and corneal WP cells were plated on the corneal parenchyma homogenates at densities of 500 and 10,000 cells / millicell, in this case 10% FBS, 5 μg / DMEM and Ham's F12 medium (3: 1 mixture) containing ml insulin, 5 μg / ml transferrin, 400 ng / ml hydrocortisone, 10-9 M cholera toxin, 10 units / ml penicillin and 10 μg / ml streptomycin Was used. After three weeks of submerge incubation, the media height was adjusted to expose the culture to semi-dry conditions for two weeks. Cultures were fixed for histology and immunohistochemical staining.

누드 마우스의 등에 이식Transplantation on the back of nude mice

3주 동안 서브머지 조건 하에서 배양된 각막 상피 균등체를 누드 마우스 (BALB/cSlc-nu/nu)의 등쪽 피부에 피하 이식하였다. 마취 하에서, 누드 마우의 등쪽 피부에 절개를 만들고, 각막 상피 균등체를 근막 상에 위쪽에 오도록 이식하였다 [26]. 이식 2주 후에, 누드 마우스를 이산화탄소로 안락사시키고 각막 상피 균등체를 포함하는 조직을 절개하여 면역조직화학 분석에 이용하였다.Corneal epithelial equivalents cultured under submerging conditions for 3 weeks were implanted subcutaneously into the dorsal skin of nude mice (BALB / cSlc-nu / nu). Under anesthesia, an incision was made in the dorsal skin of the nude Mau and the corneal epithelial equivalent was implanted on top of the fascia [26]. Two weeks after transplantation, nude mice were euthanized with carbon dioxide and tissues containing corneal epithelial equivalents were dissected and used for immunohistochemical analysis.

면역조직화학 염색Immunohistochemical Staining

3-D 배양물과 이식된 조직의 파리핀 절단물 (4 ㎛)으로부터 파라핀을 제거한 다음, 수화시켰다. 염색은 종래에 알려진 방법 [27]에 따라 실시하였다. p63에 대한 항체 (Oncogene; Boston, MA)를 제조사가 추전하는 타이터로 하여 이용하였다.Paraffin was removed from the paraffinic cuts (4 μm) of the 3-D culture and the transplanted tissue and then hydrated. Staining was carried out according to a conventionally known method [27]. An antibody against p63 (Oncogene; Boston, MA) was used as a titer recommended by the manufacturer.

조혈 Hematopoiesis 콜로니Colony -형성 단위 (-Forming units ( CFUCFU ) 분석) analysis

분리한 후 오래되지 않은 골수 SP 세포, 골수 MP 세포, 각막연 SP 세포 또는 각막연 MP 세포를, 1% 메틸셀룰로오스, 30% FBS, 5 ng/ml 마우스 IL-3, 50 ng/ml 마우스 줄기세포 인자, 5 ng/ml 마우스 GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor)를 포함하는 IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Media)에서 배양하였다. 35 mm 배양 디쉬 당 3.5 x 104 세포의 밀도로 세포를 2 세트 플레이팅 하였다. 12일 후, 50개 세포 이상을 포함하는 콜로니의 수를 개수하였다. Older bone marrow SP cells, bone marrow MP cells, corneal lead SP cells or corneal lead MP cells were isolated from 1% methylcellulose, 30% FBS, 5 ng / ml mouse IL-3, 50 ng / ml mouse stem cells. Factor, 5 ng / ml mice were cultured in Iscove's Modified Dulbecco's Media (IMDM) containing a granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF). Two sets of cells were plated at a density of 3.5 × 10 4 cells per 35 mm culture dish. After 12 days, the number of colonies containing at least 50 cells was counted.

상피 epithelium 콜로니Colony 형성 효율 ( Forming efficiency ( CFECFE ) 분석) analysis

분리한 후 오래되지 않은 각막연 SP 세포, 각막연 MP 세포 및 각막 WP 세포를, Swiss 3T3 섬유아세포 피더층으로 전-씨딩된 6-웰 플레이트에 웰 당 100 세포의 밀도로 플레이팅 한 다음, 10% FBS, 5 ㎍/ml 인슐린, 5 ㎍/ml 트랜스페린, 400 ng/ml 하이드로코르티손, 10-9 M 콜레라 독소, 10 ng/ml EGF, 10 units/ml 페니실린 및 10 ㎍/ml 스트렙토마이신을 포함하는 DMEM과 Ham's F12 배지 (3:1 혼합물)에서 배양하였다. 배양 12일 후, 세포를 4% 포름알데하이드로 고정화하고, 1% Nile Blue와 1% 로다민 B의 혼합물로 염색하였다. 1 mm 직경 이상의 콜로니 (콜로니 당 약 32274개 이상의 세포를 포함)를 개수하였다. 각각의 개별적인 실험으로부터 얻은 평균으로부터 다음의 공식을 이용하여 CFE 값을 결정하였다: 콜로니 형성 효율 (%) = (콜로니 수/씨딩 세포 수) x 100.After separation, old corneal lead SP cells, corneal lead MP cells and corneal WP cells were plated at a density of 100 cells per well in a 6-well plate pre-seed with a Swiss 3T3 fibroblast feeder layer, followed by 10 Containing% FBS, 5 μg / ml insulin, 5 μg / ml transferrin, 400 ng / ml hydrocortisone, 10-9 M cholera toxin, 10 ng / ml EGF, 10 units / ml penicillin and 10 μg / ml streptomycin Incubated in DMEM and Ham's F12 medium (3: 1 mixture). After 12 days of culture, cells were immobilized with 4% formaldehyde and stained with a mixture of 1% Nile Blue and 1% Rhodamine B. Colonies larger than 1 mm in diameter (containing at least about 32274 cells per colony) were counted. CFE values were determined from the averages obtained from each individual experiment using the following formula: Colony Formation Efficiency (%) = (Colonies Number / Seeding Cells) × 100.

실험 결과Experiment result

성체 토끼 Adult rabbit 각막연Corneal smoke 상피에서  In the epithelium SPSP 세포의 동정 Identification of Cells

종래기술에 따르면 Hoechst 33342 염색제 방출 능력으로 소팅된 SP 세포를 CD34-네가티브 조혈줄기세포로 동정하였다 [1,2]. 우선 이러한 SP 세포 소팅 방법의 타당성 여부를, 신선한 토끼 골수 세포를 이용하여 확인하였다 (도 1a). 낮은 Hoechst 33342 Blue/Red 형광의 독특한 테일의 베라파밀-민감성 소멸에 의해 지정된 SP 세포가, 골수세포의 1.67± 0.76% (n=5)의 발생률로 성공적으로 동정되었다. 토끼 골수 SP 세포의 소팅을 위한 FACS 세팅을 이용하여, SP 세포를 신선한 각막연 상피세포로부터 소팅하였으나 각막 상피세포로부터는 SP 세포가 검출되지 않았다 (도 1b). 성체 토끼 각막연의 총 상피세포에서 SP 세포의 비율은 0.54-0.92이고 평균은 0.73± 0.14% (n=8)이었다. 본 실험을 통해 얻은 각막연에서 베라파밀-민감성 SP 세포의 존재 및 각막에서의 부존재에 대한 결과는, 종래에 보고 [20]된 사실을 참조하였을 때, SP 세포가 각막연에 존재하는 각막 상피 줄기세포라는 것을 나타낸다.According to the prior art, SP cells sorted by Hoechst 33342 stain release ability were identified as CD34-negative hematopoietic stem cells [1, 2]. First, the validity of this SP cell sorting method was confirmed using fresh rabbit bone marrow cells (FIG. 1A). SP cells designated by verapamil-sensitive disappearance of unique tails of low Hoechst 33342 Blue / Red fluorescence were successfully identified with an incidence of 1.67 ± 0.76% (n = 5) of bone marrow cells. Using FACS settings for the sorting of rabbit bone marrow SP cells, SP cells were sorted from fresh corneal marginal epithelial cells but SP cells were not detected from corneal epithelial cells (FIG. 1B). The proportion of SP cells in the total epithelial cells of adult rabbit corneal margin was 0.54-0.92 and the mean was 0.73 ± 0.14% (n = 8). The results of the presence of verapamil-sensitive SP cells and their absence in the cornea in the cornea margin obtained through this experiment, according to the conventionally reported fact [20], corneal epithelial stem cells in which SP cells are present in the cornea margin Indicates that

각막연Corneal smoke SPSP 세포는  Cells 각막연Corneal smoke MPMP 세포 및 각막 상피세포보다 크기가 작다 Smaller than cells and corneal epithelial cells

여러 조직에서 동정된 줄기세포들은 분화된 세포보다 크기가 작은데, 이는 줄기세포들이 보다 원시적인 세포질과 보다 큰 핵 대 세포질 비율을 유지하기 때문인 것으로 판단된다. 총 각막연 상피세포, 총 중심각막 상피세포, 각막연 SP 세포와 각막연 MP 세포의 크기 분포를, 세포크기를 나타내는 퍼워드 스캐터 (FSC) 변수 [9,28]로 비교하였다 (도 1c). 각막연 SP 세포는 크기가 가장 작았고, 예각의 피크를 나타내었다 (피크 값 200 FSC). 그러나 각막연 MP 세포와 각막 상피세포의 크기 분포는 비교적 넓었다. 세포의 평균 크기는 각막연 SP, 각막연 MP와 중심각막 상피세포의 순으로 증가하였다. 각막연 MP 세포와 각막 상피세포와 비교하였을 때 각막연 SP 세포가 가장 작았고, 이 결과는 인간 각막연 기저 상피세포와 중심각막 기저 상피세포 사이의 세포 크기 차이에 대한 종래의 보고 [28]와 유사하다.Stem cells identified in various tissues are smaller than differentiated cells because stem cells maintain a more primitive cytoplasm and a larger nuclear-to-cytoplasmic ratio. The size distribution of total corneal epithelial cells, total central corneal epithelial cells, corneal lead SP cells and corneal lead MP cells was compared with a forward scatter (FSC) variable [9,28] indicating the cell size (FIG. 1C) . Corneal smoked SP cells were the smallest and showed an acute peak (peak value 200 FSC). However, the size distribution of corneal lead MP cells and corneal epithelial cells was relatively wide. The mean size of cells increased in order of corneal margin SP, corneal margin MP and central corneal epithelial cells. Corneal lead SP cells were the smallest when compared with corneal lead MP cells and corneal epithelial cells, and the results are similar to previous reports on cell size differences between human corneal basal epithelial cells and central corneal basal epithelial cells [28]. Do.

신선한 fresh 각막연Corneal smoke SPSP 세포는 미분화되어 있고 세포주기에서 정지되어 있다 Cells are undifferentiated and stationary in the cell cycle

본 발명에서 분리한 토끼 각막연 SP 세포가 각막 상피 줄기세포라면, 이 SP 세포는, TA 세포의 활발한 세포 증식 [17]과는 반대로 조직에서 분리된 직후 정지된 세포주기를 나타낼 것이다. Ki67 [29] 및 사이클린 B1 [30]은 활발히 사이클링하는 각막 상피세포에서 발현되는 것으로 알려져 있다. Ki67과 사이클린 B1에 대한 프라이머를 이용하여 각막연 SP 세포, 각막연 MP 세포와 중심각막 상피세포에서 분리한 RNAs로부터 RT-PCR 분석을 실시하였다 (도 2). 각막연 SP 세포는 Ki67 및 사이클린 B1을 발현하지 않았고, 각막연 MP 세포와 중심각막 상피세포는 모두 Ki67 및 사이클린 B1을 발현하였다. Ki67 및 사이클린 B1의 발현 결여에 기초하여, 본 발명에서의 각막연 SP 세포는 정지된 세포주기를 나타낸다는 결론을 내렸다.If the rabbit corneal lead SP cells isolated in the present invention are corneal epithelial stem cells, these SP cells will exhibit a stationary cell cycle immediately after they have been separated from the tissue, as opposed to active cell proliferation of TA cells [17]. Ki67 [29] and cyclin B1 [30] are known to be expressed in actively cycling corneal epithelial cells. RT-PCR analysis was performed using RNAs isolated from corneal lead SP cells, corneal lead MP cells and central corneal epithelial cells using primers for Ki67 and cyclin B1 (FIG. 2). Corneal lead SP cells did not express Ki67 and cyclin B1. Corneal lead MP cells and central corneal epithelial cells both expressed Ki67 and cyclin B1. Based on the lack of expression of Ki67 and cyclin B1, it was concluded that corneal lead SP cells in the present invention exhibit a stationary cell cycle.

줄기세포는 분화된 상피세포에서 대세적으로 관찰되는 세포간 연결 또는 접착이 일반적으로 열악하다. 각막연 SP 세포의 분화 정도를 결정하기 위하여, 분화된 각막 상피세포의 마커인 코넥신 43과 케라틴 12 [21,31,32]에 대한 프라이머를 이용하여 RT-PCR을 실시하였다 (도 2). 각막연 SP 세포는 분화-관련 마커를 발현하지 않았으나, 각막연 MP 세포와 중심각막 상피세포는 모두 상기 두 마커를 발현하였다. 따라서, 본 발명의 각막연 SP 세포는 세포주기에서 정지되어 있고 미분화된 상태라는 것을 알 수 있고, 각막연 MP 세포와 중심각막 상피세포는 활발히 사이클링하는 TA 세포와 분화된 세포로 이루어져 있음을 알 수 있다.Stem cells are generally poor in intercellular connectivity or adhesion observed in differentiated epithelial cells. In order to determine the degree of differentiation of corneal lead SP cells, RT-PCR was performed using primers for Cornexin 43 and keratin 12 [21,31,32], which are markers of differentiated corneal epithelial cells (FIG. 2). Corneal lead SP cells did not express differentiation-related markers, but both corneal lead MP cells and central corneal epithelial cells expressed both markers. Therefore, it can be seen that the corneal lead SP cells of the present invention are stationary and undifferentiated in the cell cycle, and that corneal lead MP cells and central corneal epithelial cells are composed of TA cells and actively differentiated cells. have.

각막연Corneal smoke SPSP 세포를 이용한 다층의 각막 상피 유사 구조의 재생 Regeneration of Multilayer Corneal Epithelial-like Structure Using Cells

본 발명에서 동정된 토끼 각막연 SP 세포는 작고, 미분화되어 있고 세포주기에서 정지되어 있다. 만일 SP 세포가 정지되어 있고 각막 상피세포 줄기세포라면, 이 세포는 적합한 조건 하에서 상피세포의 표현형을 나타낼 것이다. 본 발명자들은, Swiss 3T3 섬유아세포가 내입된 콜라겐 젤 상에서의 반건조 3-D 세포 배양 그리고 누드 마우스의 등에 피하 이식 실험에서, 각막연 SP 세포가 각막-유사 구조를 재생하는 지 여부를 시험하였다 (도 3a). 각막연 SP 세포는 비트로에서 각막-유사 상피를 성공적으로 재생하였고, 이 상피의 기저층과 초기저층 (suprabasal layer)는 p63에 포지티브한 세포가 풍부하였으며 (도 3b), p63은 각막 상피 줄기세포의 마커 [33] 및 인 비트로 배양된 각막 상피 TA 세포의 마커 [34]로 알려져 있는 것이다. SP 세포를 소팅하고 남은 각막연 MP 세포 (빠르게 분할되는 TA 세포를 주로 포함하는 것으로 추정됨)는 각막연 SP 세포 단독보다 우수한 각막 재생 능력을 나타내었다. 활발하게 사이클링하는 세포를 포함하는 각막연 MP 세포는 5주 3-D 배양 기간 동안에 각막 구조를 재생하는 데 효과적이었다. 모양뿐만 아니라 인 비보 각막연 기저층과 유사한 p63 발현의 기저층 패턴의 관점에서 가장 우수한 각막-유사 균등체는 각막연 WP 세포 (SP 세포와 MP 세포 모두 포함)의 반건조 3-D 배양에서 달성되었다. SP 세포는 각막연으로부터 분리된 직후에 정지된 세포주기를 나타내지만, 세포 증식을 활성화할 수 있고, 본 발명의 반건조 3-D 세포 배양 조건에서 각막-유사 상피를 재생할 수 있다. Rabbit corneal lead SP cells identified in the present invention are small, undifferentiated and stationary in the cell cycle. If the SP cells are stationary and corneal epithelial stem cells, they will show an epithelial phenotype under appropriate conditions. We tested whether corneal lead SP cells regenerate corneal-like structures in semi-dry 3-D cell cultures on collagen gels embedded with Swiss 3T3 fibroblasts and in subcutaneous transplantation experiments on nude mice. 3a). Of was successfully reproduced in the similar epithelium, the epithelium of the base layer and the initial low-rise (suprabasal layer) was rich in the positive cell to p63 (Fig. 3b), p63 is a corneal epithelial stem cell - each vague SP cells in vitro cornea from Marker [33] and marker of corneal epithelial TA cells cultured in vitro [34]. Corneal lead MP cells remaining after sorting of SP cells (presumably containing rapidly dividing TA cells) showed superior corneal regeneration ability than corneal lead SP cells alone. Corneal lead MP cells, including actively cycling cells, were effective at regenerating corneal structures during the 5-week 3-D culture period. The best corneal-like equivalent in terms of shape as well as the basal layer pattern of p63 expression similar to the in vivo corneal marginal base layer was achieved in semi-dry 3-D cultures of corneal marginal WP cells (including both SP cells and MP cells). SP cells exhibit a stationary cell cycle immediately after separation from corneal margins, but can activate cell proliferation and regenerate corneal-like epithelium in the semi-dry 3-D cell culture conditions of the present invention.

각막 재생 능력을 누드 마우스의 등에 3-D 배양물을 피하 이식하여 평가하였다 (도 3c). 각막연 SP 세포는 다층 (stratified)의 상피를 재생하였으나, 각막연 WP 세포는 각막연의 보고트 (vogot)의 책구조 (palisade)와 유사한 조직을 재생하였고, 여기에서는 p63 포지티브 세포가 기저층에 매우 풍부하였다 (도 3c-3d). 각막연 MP 세포는 각막연-유사 구조를 부분적으로 재생하였고, 각막 WP 세포는 보고트-유사 구조의 책구조 없이 각막-유사 조직을 재생하였다 (도 3c-3d). 따라서 각막연 SP 세포는 인 비보에서 각막-유사 상피를 재생할 수 있으며, 그의 각막연 특이성을 가지기 위해서는 명백하게 각막 상피 특성, 증식능 또는 분화된 각막 상피 세포의 특성을 나타내는 TA 세포의 추가적인 도움 또는 직접적인 세포 접촉-매개 지시가 필요하다는 것을 알 수 있다. Corneal regeneration ability was assessed by subcutaneous transplantation of 3-D culture on the back of nude mice (FIG. 3C). Corneal lead SP cells regenerated stratified epithelium, but corneal lead WP cells regenerated tissue similar to the palisade of the cornea lead vogot, where p63 positive cells are very abundant in the basal layer. (FIGS. 3C-3D). Corneal lead MP cells partially regenerated the corneal lead-like structure, and corneal WP cells regenerated corneal-like tissue without the Bot-like structure of the book structure (FIGS. 3C-3D). Thus, corneal lead SP cells can regenerate corneal-like epithelium in vivo , and in order to have their corneal specificity, additional help or direct cell contact of TA cells, which clearly manifests corneal epithelial properties, proliferative capacity or differentiated corneal epithelial cells -It can be seen that the mediation instructions are required.

중심각막Central cornea 상처주기 후 1일째의  1 day after wounding 각막연Corneal smoke SPSP 세포  cell 파퓰레이션의Popular 일시적 상승 A temporary rise

각막연 상피의 기저층에 LRCs가 주로 위치해 있으며, 이는 중심각막 상처주기에 의해 자극을 받아 24시간 이내에 증식된다고 알려져 있다 [18]. 본 발명자들은 중심각막 상처주기가 각막연 SP 세포의 파퓰레이션 크기를 조절할 수 있는지 여부를 연구하였다 (도 4). 중심각막에서의 알칼리-화상은 중심각막의 상피 쉬트를 완전하게 제거하도록 하였고 각막실질의 상층에 부분적인 손상을 주었다 (도 4a, 0일째). 상처주기 후 1일째에, 상처입은 중심각막은 각막 상피세포에 의해 거의 덮여 있지 않았다. 5일째에, 4-5 세포층을 포함하는 재생된 각막 상피가 관찰되었고, 0일째에 관찰되었던 실질의 불투명성도 다소 완화되었다. 각막 투명성에 의해 평가되는 알칼리-화상으로부터의 완전한 회복은, 상처주기 후 16일째 까지 달성되지 않았고, 상처 입은 실질도 완전히 회복되지 않았다 (각질세포의 불충분한 이동으로 평가됨). LRCs are predominantly located in the basal layer of the corneal margin epithelium and are known to proliferate within 24 hours, stimulated by the central corneal wound cycle [18]. We studied whether the central corneal wound cycle can control the population size of corneal lead SP cells (FIG. 4). Alkali-burn in the central cornea allowed for complete removal of the epithelial sheet of the central cornea and partial damage to the upper layer of corneal parenchyma (FIG. 4A, day 0). One day after the wound cycle, the wounded central cornea was barely covered by corneal epithelial cells. On day 5, regenerated corneal epithelium containing 4-5 cell layers was observed, and the opacity of the parenchyma observed on day 0 was somewhat alleviated. Complete recovery from alkali-burn as assessed by corneal clarity was not achieved until 16 days after the wound cycle, and the wounded parenchyma did not fully recover (as assessed by insufficient migration of keratinocytes).

알칼리 화상에 의해 직접적으로 손상되지 않은 각막연 부위는, 조금 두꺼워진 상피를 제외하고는 상피에서 큰 변화가 없었다. 반대로, 각막의 혈관 공급만이 존재하는 각막연 실질은 상처주기 이후의 각막연 혈액공급을 통해 운반된 것으로 추정되는 외래 세포의 일시적인 침입을 보였다 (도 4a). 알칼리 화상 상처주기 이후의 각막 회복의 5일 동안, 결막 배상세포의 침입은 관찰되지 않았다.The corneal margin area, which was not directly damaged by alkaline burn, showed no significant change in the epithelium except for the slightly thickened epithelium. In contrast, corneal stroma with only corneal vascular supply showed transient invasion of foreign cells presumed to be carried through corneal blood supply after the wound cycle (FIG. 4A). During the 5 days of corneal recovery after alkaline burn wound cycle, no invasion of conjunctival goblet cells was observed.

중심각막 표면 손상이 각막연 SP 세포의 파퓰레이션 크기에 미치는 영향을, 중심각막에 알칼리 화상 상처주기 후 다른 시간 기간에 Hoechst 33342 배출 분석으로 시험하였다. 각막연 SP 세포의 파퓰레이션은 상처주기 후 1일째에 대략 5배 정도 증가하였고, 이는 2일째에 휴지상태로 하향조절 되었다 (도 4b). 중심각막 상처주기와 같은 표면 손실에 반응하여 SP 세포가 일시적인 증가를 나타내는 것은 SP 세포가 기능적으로 각막 상피의 줄기세포 역할을 함을 보여주는 것이며, 이러한 결과는 중심각막 상처주기에 따른 LRCs의 세포주기 진입에 대한 종래의 보고와 유사한 것이다 [19]. The effect of central corneal surface damage on the population size of corneal lead SP cells was tested by Hoechst 33342 emission analysis at different time periods after an alkaline burn wound in the central cornea. Population of corneal lead SP cells increased approximately 5 fold on day 1 after the wound cycle, which was downregulated at rest on day 2 (FIG. 4B). The transient increase of SP cells in response to surface loss, such as the central corneal wound cycle, suggests that SP cells function functionally as stem cells in the corneal epithelium, and these results suggest that cell cycle entry of LRCs along the central corneal wound cycle. Similar to the conventional report for [19].

각막연 SP 세포 파퓰레이션의 급상승은 각막연 MP 세포와 그에 이은 각막 WP 세포의 CFE 상승에 선행한다 Corneal smoke Rising SP Cell Population Cornea Precedes CFE elevation of MP cells and subsequent corneal WP cells

상처주기 후 1일째에 각막연 SP 세포가 일시적으로 5배 증가하는 것은 각막연의 TA 세포와 그에 이은 각막의 TA 세포의 증가에 기여한다. 각막연 SP 세포, 각막연 MP 세포, 또는 각막 WP 세포를 상처주기 후 0, 1, 2 및 5일째에 분리하였고, 이 세포들의 CFEs를 비교하였다 (도 4c). 상처를 주지 않은 눈 또는 상처주기 직 후에 분리한 각막연 SP 세포는 12일 배양의 CFE 조건 하에서 콜로니를 효율적으로 형성하지 않았다. 상처주기 직후 0일째의 각막연 MP 세포의 CFE (29.67± 3.93%)는 각막 WP 세포의 CFE (40.83 ± 4.07%)보다 낮았고, 이와 같은 결과는 중심각막 상처주기 이후에 잔존해 있는 주변각막에 의한 것으로 판단된다. A temporary 5-fold increase in corneal lead SP cells on day 1 after the wound cycle contributes to an increase in TA cells in the cornea followed by TA cells in the cornea. Corneal lead SP cells, corneal lead MP cells, or corneal WP cells were isolated at 0, 1, 2 and 5 days after wounding and the CFEs of these cells were compared (FIG. 4C). Corneal smoked SP cells isolated immediately after the wound or the wound cycle did not form colonies efficiently under CFE conditions of 12-day culture. CFE (29.67 ± 3.93%) of corneal lead MP cells at day 0 immediately after the wound cycle was lower than CFE (40.83 ± 4.07%) of corneal WP cells, and this result was due to the residual cornea remaining after the central corneal wound cycle. It seems to be.

각막연 SP 세포 파퓰레이션이 일시적으로 급상승하는 상처주기 후 1일째에, 각막연 SP 세포는 8% 효율로 콜로니를 형성하였다. 그러나, 각막연 MP 세포와 각막 WP 세포의 CFEs는 동일시점에서 0일째와 비교하여 감소되었고 (도 4c), 이는 TA 세포가 각막연으로부터 주변각막 그리고 중심각막으로 빠르게 측방향 이동하고 또한 TA 세포가 상처받은 각막 표면에서 분화가 많이 이루어지기 때문에 발생한 것으로 판단된다.One day after the wound cycle in which corneal SP cell populations spiked temporarily, corneal lead SP cells formed colonies with 8% efficiency. However, the CFEs of corneal lead MP cells and corneal WP cells decreased compared to day 0 at the same time point (FIG. 4C), indicating that TA cells rapidly laterally migrate from the corneal margin to the peripheral cornea and central cornea. This may be due to a lot of differentiation on the wound cornea surface.

상처주기 2일째에, 각막연 MP 세포의 CFE는 0일째보다 1.67배 증가하였고, 이러한 증가는 상처주기 5일재까지 유지되었다 (도 4c). 각막 WP 세포의 CFE는 5일째에 매우 크게 나타났다. 각막에서의 이러한 CFE의 큰 증가는 상처주기 1일째에 각막연 SP 세포가 일시적으로 증가하기 때문에 발생한 것으로 판단된다.At day 2 of the wound cycle, CFE of corneal lead MP cells increased 1.67 times compared to day 0, and this increase was maintained until day 5 of wound cycle (FIG. 4C). CFE of corneal WP cells was very large at day 5. This large increase in CFE in the cornea is thought to be due to the temporary increase in corneal lead SP cells on day 1 of the wound cycle.

각막연 SP 세포의 콜로니 모양은 골수 SP 세포 또는 각막연 MP 세포의 모양과 비교하여 명확하게 차이가 났다 Corneal smoke Colony appearance of SP cells or bone marrow SP cells, each vaguely Clearly different compared to the appearance of MP cells

휴지기 상태의 토끼 각막연으로부터 분리한 각막연 SP 세포는 상피 CFE 분석 조건 하에서 콜로니를 효율적으로 생성하지 않았다 (도 4c). 각막연 SP 세포의 배양 선호성을 추가적으로 조사하기 위하여, 골수 또는 각막연으로부터 분리한 SP 세포와 MP 세포를 조혈 콜로니 형성 분석 조건 하에서 배양하였고, 이들의 콜리니 형성능 및 콜로니 모양을 비교하였다 (도 5). 골수 SP 세포는 골수 MP 세포보다 7배 큰 값인 0.4% CFU를 나타내었고, 분산된 조혈 형태로 메틸셀룰로오스 내에 콜로니를 형성하였다. 반대로, 각막연 SP 세포 및 각막연 MP 세포는 메틸셀룰로오스 내에 콜로니를 형성시키지 않았고, 배양 디쉬의 표면 상에 상피 형상으로 콜로니를 형성하였다. 각막연 SP 세포의 CFU는 약 0.28%이었고, 이는 각막연 MP 세포보다 높은 값이다. 이러한 결과는 도 4에서 볼 수 있는 CFE 결과와 반대되는 것이다. 각막연 SP 세포의 콜로니는 모양의 측면에서 진정한 상피이었고, 각막연 MP 세포의 모양과 확연하게 차이가 났다.Corneal smoked SP cells isolated from resting rabbit corneas did not efficiently produce colonies under epithelial CFE assay conditions (FIG. 4C). To further investigate the culture preference of corneal lead SP cells, SP cells and MP cells isolated from bone marrow or corneal lead were cultured under hematopoietic colony formation assay conditions, and their colony forming ability and colony shape were compared (FIG. 5). . Bone marrow SP cells showed 0.4% CFU, 7 times larger than bone marrow MP cells, and formed colonies in methylcellulose in dispersed hematopoietic form. In contrast, corneal lead SP cells and corneal lead MP cells did not form colonies in methylcellulose, but formed colonies in epithelial shape on the surface of the culture dish. The CFU of corneal lead SP cells was about 0.28%, which is higher than that of corneal lead MP cells. These results are in contrast to the CFE results seen in FIG. 4. The colonies of corneal lead SP cells were true epithelium in terms of shape and differed significantly from the shape of corneal lead MP cells.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

참조문헌Reference

1. Goodell MA, Brose K, Paradis G et al. Isolation and functional properties of murine hematopoietic stem cells that are replicating in vivo. J Exp Med 1996;183:1797-1806.Goodell MA, Brose K, Paradis G et al. Isolation and functional properties of murine hematopoietic stem cells that are replicating in vivo. J Exp Med 1996; 183: 1797-1806.

2. Goodell MA, Rosenzweig M, Kim H et al. Dye efflux studies suggest that hematopoietic stem cells expressing low or undetectable levels of CD34antigen exist in multiple species. Nat Med 1997;3:1337-1345.2. Goodell MA, Rosenzweig M, Kim H et al. Dye efflux studies suggest that hematopoietic stem cells expressing low or undetectable levels of CD34antigen exist in multiple species. Nat Med 1997; 3: 1337-1345.

3. Zhou S, Schultz JD, Bunting KD et al. The ABC transporter Bcrp1/ABCG2 is expressed in a wide variety of stem cells and is a molecular determinant of the side population phenotype. Nat Med 2001;7:1028-1034.3. Zhou S, Schultz JD, Bunting KD et al. The ABC transporter Bcrp1 / ABCG2 is expressed in a wide variety of stem cells and is a molecular determinant of the side population phenotype. Nat Med 2001; 7: 1028-1034.

4. Kim M, Turnquist H, Jackson J et al. The multidrug resistance transporter ABCG2 (breast cancer resistance protein 1) effluxes Hoechst 33342 and is overexpressed in hematopoietic stem cells. Clin Cancer Res 2002;8:22-28.4. Kim M, Turnquist H, Jackson J et al. The multidrug resistance transporter ABCG2 (breast cancer resistance protein 1) effluxes Hoechst 33342 and is overexpressed in hematopoietic stem cells. Clin Cancer Res 2002; 8: 22-28.

5. Scharenberg CW, Harkey MA, Torok-Storb B. The ABCG2 transporter is an efficient Hoechst 33342 efflux pump and is preferentially expressed by immature human hematopoietic progenitors. Blood 2002;99:507-512.5.Scharenberg CW, Harkey MA, Torok-Storb B. The ABCG2 transporter is an efficient Hoechst 33342 efflux pump and is preferentially expressed by immature human hematopoietic progenitors. Blood 2002; 99: 507-512.

6. Asakura A, Seale P, Girgis-Gabardo A et al. Myogenic specification of side population cells in skeletal muscle. J Cell Biol 2002;159:123-134.6. Asakura A, Seale P, Girgis-Gabardo A et al. Myogenic specification of side population cells in skeletal muscle. J Cell Biol 2002; 159: 123-134.

7. Summer R, Kotton DN, Sun X et al. Side population cells and Bcrp1 expression in lung. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2003;285:L97-104. 7. Summer R, Kotton DN, Sun X et al. Side population cells and Bcrp1 expression in lung. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2003; 285: L97-104.

8. Giangreco A, Shen H, Reynolds SD et al. Molecular phenotype of airway side population cells. Am J Physiol Lung cell Mol Physiol 2004;286:L624-630.8. Giangreco A, Shen H, Reynolds SD et al. Molecular phenotype of airway side population cells. Am J Physiol Lung cell Mol Physiol 2004; 286: L624-630.

9. Murayama A, Matsuzaki Y, Kawaguchi A et al. Flow cytometric analysis of neural stem cells in the developing and adult mouse brain. J Neurosci Res 2002;69:837-847.9. Murayama A, Matsuzaki Y, Kawaguchi A et al. Flow cytometric analysis of neural stem cells in the developing and adult mouse brain. J Neurosci Res 2002; 69: 837-847.

10. Shimano K, Satake M, Okaya A et al. Hepatic oval cells have the side population phenotype defined by expression of ATP-binding cassette transporter ABCG2/BCRP1. Am J Pathol 2003;163:3-9.10. Shimano K, Satake M, Okaya A et al. Hepatic oval cells have the side population phenotype defined by expression of ATP-binding cassette transporter ABCG2 / BCRP1. Am J Pathol 2003; 163: 3-9.

11. Gussoni E, Soneoka Y, Strickland CD et al. Dystrophin expression in the mdx mouse restored by stem cell transplantation. Nature 1999;401:390-394.11. Gussoni E, Soneoka Y, Strickland CD et al. Dystrophin expression in the mdx mouse restored by stem cell transplantation. Nature 1999; 401: 390-394.

12. Jackson KA, Majka SM, Wang H et al. Regeneration of ischemic cardiac muscle and vascular endothelium by adult stem cells J Clin Invest 2001;107:1395-1402.12. Jackson KA, Majka SM, Wang H et al. Regeneration of ischemic cardiac muscle and vascular endothelium by adult stem cells J Clin Invest 2001; 107: 1395-1402.

13. Zhou S, Morris JJ, Barnes Y et al. Bcrp1 gene expression is required for normal numbers of side population stem cells in mice, and confers relative protection to mitoxantrone in hematopoietic cells in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:12339-12344.13. Zhou S, Morris JJ, Barnes Y et al. Bcrp1 gene expression is required for normal numbers of side population stem cells in mice, and confers relative protection to mitoxantrone in hematopoietic cells in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 2002; 99: 12339-12344.

14. Terunuma A, Jackson KL, Kapoor V et al. Side population keratinocytes resembling bone marrow side population stem cells are distinct from label-retaining keratinocyte stem cells. J Invest Dermatol 2003;121:1095-1103.14. Terunuma A, Jackson KL, Kapoor V et al. Side population keratinocytes resembling bone marrow side population stem cells are distinct from label-retaining keratinocyte stem cells. J Invest Dermatol 2003; 121: 1095-1103.

15. Triel C, Vestergaard ME, Bolund L et al. Side population cells in human and mouse epidermis lack stem cell characteristics. Exp Cell Res 2004;295:79-90.15. Triel C, Vestergaard ME, Bolund L et al. Side population cells in human and mouse epidermis lack stem cell characteristics. Exp Cell Res 2004; 295: 79-90.

16. Pellegrini G, Golisano O, Paterna P et al. Location and clonal analysis of stem cells and their differentiated progeny in the human ocular surface. J Cell Biol 1999;145:769-782. 16. Pellegrini G, Golisano O, Paterna P et al. Location and clonal analysis of stem cells and their differentiated progeny in the human ocular surface. J Cell Biol 1999; 145: 769-782.

17. Lavker RM, Sun TT. Epithelial stem cells: the eye provides a vision. Eye 2003;17: 937-942. 17. Lavker RM, Sun TT. Epithelial stem cells: the eye provides a vision. Eye 2003; 17: 937-942.

18. Cotsarelis G, Cheng SZ, Dong G et al. Existence of slow-cycling limbal epithelial basal cells that can be preferentially stimulated to proliferate: implications on epithelial stem cells. Cell 1989;57:201-209.18. Cotsarelis G, Cheng SZ, Dong G et al. Existence of slow-cycling limbal epithelial basal cells that can be preferentially stimulated to proliferate: implications on epithelial stem cells. Cell 1989; 57: 201-209.

19. Lehrer MS, Sun TT, Lavker RM. Strategies of epithelial repair: modulation of stem cell and transit amplifying cell proliferation. J Cell Sci 1998;111:2867-2875.19. Lehrer MS, Sun TT, Lavker RM. Strategies of epithelial repair: modulation of stem cell and transit amplifying cell proliferation. J Cell Sci 1998; 111: 2867-2875.

20. Watanabe K, Nishida K, Yamato M et al. Human limbal epithelium contains side population cells expressing the ATP-binding cassette transporter ABCG2. FEBS lett 2004;565:6-10.20. Watanabe K, Nishida K, Yamato M et al. Human limbal epithelium contains side population cells expressing the ATP-binding cassette transporter ABCG2. FEBS lett 2004; 565: 6-10.

21. Chen Z, de Paiva CS, Luo L et al. Characterization of putative stem cell phenotype in human limbal epithelia. Stem Cells 2004;22:355-366.21. Chen Z, de Paiva CS, Luo L et al. Characterization of putative stem cell phenotype in human limbal epithelia. Stem Cells 2004; 22: 355-366.

22. Itoh M, Takeishi Y, Nakada S et al. Long-term treatment with angiotensin II type 1 receptor antagonist, CV-11974, restores beta-catenin mRNA expression in volume-overloaded rabbit hearts. Heart Vessels 2002;17:36-41.22. Itoh M, Takeishi Y, Nakada S et al. Long-term treatment with angiotensin II type 1 receptor antagonist, CV-11974, restores beta-catenin mRNA expression in volume-overloaded rabbit hearts. Heart Vessels 2002; 17: 36-41.

23. Joyce NC, Harris DL, Mc Alister JC et al. Effect of overexpressing the transcription factor E2F2 on cell cycle progression in rabbit corneal endothelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 2004;45:1340-1348.23. Joyce NC, Harris DL, Mc Alister JC et al. Effect of overexpressing the transcription factor E2F2 on cell cycle progression in rabbit corneal endothelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 2004; 45: 1340-1348.

24. Ma X, Bazan HE. Increased platelet-activating factor receptor gene expression by corneal epithelial wound healing. Invest Ophthalmol Vis Sci 2002;41:1696-1702.24. Ma X, Bazan HE. Increased platelet-activating factor receptor gene expression by corneal epithelial wound healing. Invest Ophthalmol Vis Sci 2002; 41: 1696-1702.

25. Yi JY, Yoon YH, Park HS et al. Reconstruction of basement membrane in skin equivalent; role of laminin-1. Arch Dermatol Res 2001;293:356-362.25. Yi JY, Yoon YH, Park HS et al. Reconstruction of basement membrane in skin equivalent; role of laminin-1. Arch Dermatol Res 2001; 293: 356-362.

26. Ang LP, Tan DT, Beuerman RW et al. Development of a conjunctival epithelial equivalent with improved proliferative properties using a multistep serum-free culture system. Invest Ophthalmol Vis Sci 2004;45:1789-1795.26. Ang LP, Tan DT, Beuerman RW et al. Development of a conjunctival epithelial equivalent with improved proliferative properties using a multistep serum-free culture system. Invest Ophthalmol Vis Sci 2004; 45: 1789-1795.

27. Choi Y, Fuchs E. TGF-beta and retinoic acid: regulators of growth and modifiers of differentiation in human epidermal cells. Cell Regul 1990;1:791-809.27. Choi Y, Fuchs E. TGF-beta and retinoic acid: regulators of growth and modifiers of differentiation in human epidermal cells. Cell Regul 1990; 1: 791-809.

28. Romano AC, Espana EM, Yoo SH et al. Different cell sizes in human limbal and central corneal basal epithelia measured by confocal microscopy and flow cytometry. Invest Ophthalmol Vis Sci 2003;44:5125-5129.28. Romano AC, Espana EM, Yoo SH et al. Different cell sizes in human limbal and central corneal basal epithelia measured by confocal microscopy and flow cytometry. Invest Ophthalmol Vis Sci 2003; 44: 5125-5129.

29. Joyce NC, Meklir B, Joyce SJ et al. Cell cycle protein expression and proliferative status in human corneal cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 1996;37:645-655.29. Joyce NC, Meklir B, Joyce SJ et al. Cell cycle protein expression and proliferative status in human corneal cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 1996; 37: 645-655.

30. Kang SS, Wang L, Kao WW et al. Control of SV-40 transformed RCE cell proliferation by growth-factor-induced cell cycle progression. Curr Eye Res 2001;23:397-405.30. Kang SS, Wang L, Kao WW et al. Control of SV-40 transformed RCE cell proliferation by growth-factor-induced cell cycle progression. Curr Eye Res 2001; 23: 397-405.

31. Kao WW, Liu CY, Converse RL et al. Keratin 12-deficient mice have fragile corneal epithelia. Invest Ophthalmol Vis Sci 1996;37:2572-2584.31. Kao WW, Liu CY, Converse RL et al. Keratin 12-deficient mice have fragile corneal epithelia. Invest Ophthalmol Vis Sci 1996; 37: 2572-2584.

32. Carlson EC, Wang IJ, Liu CY et al. Altered KSPG expression by keratocytes following corneal injury. Mol Vis 2003;9:615-623.32. Carlson EC, Wang IJ, Liu CY et al. Altered KSPG expression by keratocytes following corneal injury. Mol Vis 2003; 9: 615-623.

33. Pellegrini G, Dellambra E, Golisano O et al. p63 identifies keratinocyte stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 2001;98:3156-3161.33. Pellegrini G, Dellambra E, Golisano O et al. p63 identifies keratinocyte stem cells. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 3156-3161.

34. Hernandez Galindo EE, Theiss C, Steuhl KP et al. Expression of Delta Np63 in response to phorbol ester in human limbal epithelial cells expanded on intact human amniotic membrane. Invest Ophthalmol Vis Sci 2003;44:2959-2965.34. Hernandez Galindo EE, Theiss C, Steuhl KP et al. Expression of Delta Np63 in response to phorbol ester in human limbal epithelial cells expanded on intact human amniotic membrane. Invest Ophthalmol Vis Sci 2003; 44: 2959-2965.

35. Asakura A, Rudnicki MA. Side population cells from diverse adult tissues are capable of in vitro hematopoietic differentiation. Exp Hematol 2002;30:1139-1345.35. Asakura A, Rudnicki MA. Side population cells from diverse adult tissues are capable of in vitro hematopoietic differentiation. Exp Hematol 2002; 30: 1139-1345.

36. Huang AJW, Tseng SC. Corneal epithelial wound healing in the absence of limbal epithelium. Invest Ophthalmol Vis Sci 1991;32:96-105.36. Huang AJW, Tseng SC. Corneal epithelial wound healing in the absence of limbal epithelium. Invest Ophthalmol Vis Sci 1991; 32: 96-105.

도 1a-1c는 토끼 골수세포, 각막연 상피세포 및 중심각막 상피세포의 유세포 분석기 결과를 보여준다. 대퇴골과 경골로부터 수확한 토끼 골수세포 및 각막연과 중심각막으로부터 분리한 상피세포를 훼스트 33342 염색제로 염색하고 FACS로 분석하였다. 도 1a에서, 베라파밀-민감성 SP 세포를 평균값 1.67% ± 0.76 (n=5)의 발생률로 토끼 골수세포에서 검출하였다. 도 1b에서, 베라파밀-민감성 SP 세포를 평균값 0.76% ± 0.14 (n=8)의 발생률로 각막연 상피세포에서 검출하였으나, 중심각막 상피세포에서는 SP 세포가 검출되지 않았다. 도 1c에서, 총 각막연 상피세포, 총 중심각막 상피세포, 각막연 SP 세포와 각막연 MP 세포의 크기 분포를 FCS 변수로 비교하였다.1A-1C show the flow cytometry results of rabbit bone marrow cells, corneal marginal epithelial cells and central corneal epithelial cells. Rabbit bone marrow cells harvested from femur and tibia and epithelial cells isolated from corneal margin and central cornea were stained with Paste 33342 stain and analyzed by FACS. In FIG. 1A, verapamil-sensitive SP cells were detected in rabbit bone marrow cells with an incidence of 1.67% ± 0.76 (n = 5) on average. In FIG. 1B, verapamil-sensitive SP cells were detected in corneal marginal epithelial cells with an incidence of 0.76% ± 0.14 (n = 8), but no SP cells were detected in central corneal epithelial cells. In FIG. 1C, the size distributions of total corneal marginal epithelial cells, total central corneal epithelial cells, corneal lead SP cells and corneal lead MP cells were compared with FCS variables.

도 2는 토끼 각막연 SP 세포, 각막연 MP 세포와 중심각막 상피세포의 RT-PCR 분석 결과를 보여주는 사진이다. 기대되는 크기는 사이클린 B1 (275 bp), Ki67 (437 bp), 코넥신 43 (538 bp) 및 케라틴 12 (542 bp)이다. 100 bp DNA 래더를 첫 번재 레인에 로딩하였고, β-액틴 (125 bp)을 내부 대조군으로 이용하였다.Figure 2 is a photograph showing the results of RT-PCR analysis of rabbit corneal lead SP cells, corneal lead MP cells and central corneal epithelial cells. Expected sizes are Cyclin B1 (275 bp), Ki67 (437 bp), Connexin 43 (538 bp) and Keratin 12 (542 bp). 100 bp DNA ladder was loaded into the first lane and β-actin (125 bp) was used as internal control.

도 3a-3d는 반-건조 3-D 배양 및 누드 마우스 이식에 의한 다층의 각막 상피-유사 구조의 재생결과를 보여준다. 도 3a는 반-건조 3-D 배양 및 누드 마우스 이식 실험의 과정을 보여주는 개략도이다. 도 3b에서, 콜라겐-각막실질 균등체 상에서 반-건조 3-D 세포배양된 각막연 SP 세포, 각막연 MP 세포와 각막연 WP 세포의 횡단면을 H&E로 염색하고 항-p63 항체로 면역조직화학적으로 염색하였다. 누드 마우스의 등쪽에 이식한 후 2주째에 조직을 H&E로 염색하였고 (도 3c), 항-p63 항체로 면역조직화학적으로 염색하였다 (도 3d). 점선: 각막연 WP 세포로부터 형성된 보고트-유사 구조의 책구조; 별표: 초기저 세포층에서의 p63 포지티브 세포; 화살표: 기저세포층에서의 p63 포지티브 세포 (B, 200 배율; C, 100 배율; D, 200 배율).3A-3D show the regeneration of multilayer corneal epithelial-like structures by semi-dry 3-D culture and nude mouse transplantation. 3A is a schematic showing the process of semi-dry 3-D culture and nude mouse transplantation experiments. In FIG. 3B, cross-sections of corneal lead SP cells, corneal lead MP cells and corneal lead WP cells cultured with semi-dry 3-D cells on collagen-keratoparenchymal equivalents were stained with H & E and immunohistochemically Stained. Tissues were stained with H & E two weeks after implantation into the back of nude mice (FIG. 3C) and immunohistochemically with anti-p63 antibodies (FIG. 3D). Dotted line: book structure of Bogot-like structure formed from corneal marginal WP cells; Asterisk: p63 positive cells in early low cell layer; Arrow: p63 positive cells in basal cell layer (B, 200 magnification; C, 100 magnification; D, 200 magnification).

도 4a-4c는 중심각막 상처주기 이후 일시적으로 증가된 각막연 SP 세포 파퓰레이션을 보여준다. 토끼 중심각막 (6 mm)에 알칼리 화상을 준 다음 눈을 0, 1, 2 및 5일째에 분리하였다. 도 4a는 상처주기 이후에 중심각막 및 각막연의 조직학적 검사 결과를 보여주는 사진이다. 각막 상피 및 각막실질의 손상이 완전히 없어지는 것이 상처주기 직후 (0일째)에 검출되었다. 중심각막 표면으로 상피세포가 이동되는 것이 1일째에 검출되었고, 5일째에 4-5 상피층이 검출되었다. 상처 치유 동안에 각막연 상피에서의 뚜렷한 변화가 관찰되지 않았으나 1일째에 각막연 실질 (화살표)에서 세포 침입이 관찰되었다. 도 4b는 중심각막 상처주기 이후에 일시적이지만 뚜렷한 각막연 SP 세포 파퓰레이션의 상향-조절을 보여주는 사진이다. 1일째에 베라파밀-민감성 SP 세포들이 상처 없는 조건과 비교하여 약 5배 정도 상향-조절되었다. 도 4c는 각막연 SP 세포, 각막연 MP 세포 및 각막 WP 세포의 CFE를 비교한 것이다. CFE 분석을 위하여 세포를 12일 동안 배양하였고 평균값은 막대로 나타내었다. CC: 중심각막; PC: 주변각막; L: 각막연.4A-4C show transiently increased corneal lead SP cell population after central corneal wound cycle. Alkaline burns were applied to the rabbit central cornea (6 mm) and the eyes separated on days 0, 1, 2 and 5. Figure 4a is a photograph showing the histological examination results of the central cornea and corneal margin after the wound cycle. Complete loss of corneal epithelium and corneal parenchyma was detected immediately after wounding (day 0). The migration of epithelial cells to the central corneal surface was detected on day 1 and 4-5 epithelial layers were detected on day 5. No significant change in corneal margin epithelium was observed during wound healing, but cell invasion was observed in corneal marginal parenchyma (arrow) on day 1. 4B is a photograph showing up-regulation of transient but distinct corneal marginal SP cell population after central corneal wound cycle. On day 1 verapamil-sensitive SP cells were up-regulated about 5 fold compared to woundless conditions. 4C compares CFE of corneal lead SP cells, corneal lead MP cells and corneal WP cells. Cells were incubated for 12 days for CFE analysis and mean values are indicated by bars. CC: central cornea; PC: peripheral cornea; L: Corneal smoke.

도 5a-5b는 골수 또는 각막연의 SP 세포 및 MP 세포의 CFU 분석결과 및 콜로니 모양을 비교한 것이다. 세포를 CFU 분석 배지를 포함하는 메틸셀룰로오스에 접종시킨 다음 12일 동안 배양하였다. 골수-유래 세포는 메틸셀룰로오스 내에 콜 로니를 형성하였으나, 각막연-유래 세포는 상피 모양으로 디쉬의 표면에 콜로니를 형성하였다. 콜리니 수는 막대로 나타나 있고 (도 5a) 모양은 도 5b에 나타나 있다. BM: 골수; Lim: 각막연.Figures 5a-5b is a comparison of CFU analysis and colony shape of SP cells and MP cells of bone marrow or cornea margin. Cells were seeded in methylcellulose containing CFU assay medium and then cultured for 12 days. Bone marrow-derived cells formed colonies in methylcellulose, but corneal lead-derived cells formed epithelium-like colonies on the surface of the dish. Colony numbers are shown as bars (FIG. 5A) and shapes are shown in FIG. 5B. BM: bone marrow; Lim: Corneal smoke.

Claims (2)

각막연 SP (side population) 세포를 (ⅰ) 줄기세포인자, (ⅱ) GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) 및 (ⅲ) IL-3 (interleukin-3)를 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 각막연 SP 세포의 배양방법.The corneal margin SP (side population) cells are cultured in a medium comprising (i) stem cell factor, (ii) granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and (iii) interleukin-3 (IL-3). Culture method of corneal lead SP cells comprising the step. 제 1 항에 있어서, 상기 배지는 혈청을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 각막연 SP 세포의 배양방법.The method of culturing corneal lead SP cells according to claim 1, wherein the medium further comprises serum.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FEBS Letters(2004) Vol.565(103):6-10
Int. J. Dev. Biol (2004) Vol.48(8-9):981-991
Stem Cells (2005) Vol.23(1):63-73
Transplantation (2004. 2. 15.) Vol.15;77(3);379-385

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