KR101170366B1 - Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast - Google Patents

Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast Download PDF

Info

Publication number
KR101170366B1
KR101170366B1 KR1020090085725A KR20090085725A KR101170366B1 KR 101170366 B1 KR101170366 B1 KR 101170366B1 KR 1020090085725 A KR1020090085725 A KR 1020090085725A KR 20090085725 A KR20090085725 A KR 20090085725A KR 101170366 B1 KR101170366 B1 KR 101170366B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
smoc1
protein
stem cells
expression
bmscs
Prior art date
Application number
KR1020090085725A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110027914A (en
Inventor
박의균
최영애
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020090085725A priority Critical patent/KR101170366B1/en
Publication of KR20110027914A publication Critical patent/KR20110027914A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101170366B1 publication Critical patent/KR101170366B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6881Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for tissue or cell typing, e.g. human leukocyte antigen [HLA] probes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/0652Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
    • C12N5/0654Osteocytes, Osteoblasts, Odontocytes; Bones, Teeth
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56966Animal cells
    • G01N33/56977HLA or MHC typing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/158Expression markers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/435Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans
    • G01N2333/46Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans from vertebrates

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서 분비하는 단백질, 상기 단백질의 발현양을 mRNA 또는 단백질 수준에서 측정하는 제제를 포함하는 줄기세포의 골형성능(osteogenic potential) 예측용 조성물 및 상기 단백질의 발현양을 측정하여 줄기세포의 골형성능을 예측하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a composition for predicting osteogenic potential of stem cells comprising a protein secreted during the differentiation of stem cells into osteoblasts, an agent for measuring the expression level of the protein at the mRNA or protein level, and the composition of the protein. It relates to a method for predicting the osteogenic capacity of stem cells by measuring the amount of expression.

또한, 본 발명은 SMOC1(SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1)을 포함하는 줄기세포의 골모세포(osteoblast)로의 분화 유도용 조성물 및 줄기세포에서 SMOC1의 발현을 조절하여 골모세포로의 분화를 조절하는 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is a composition for inducing differentiation of stem cells into osteoblasts (SMOC1) containing SMOC1 (SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1) and by controlling the expression of SMOC1 in stem cells to regulate differentiation into osteoblasts It is about how to.

줄기세포, 골모세포, SMOC1 Stem Cells, Osteoblasts, SMOC1

Description

줄기세포의 골모세포로의 분화 예측용 바이오 마커 {Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast}Biomarker for the predicting stem cell differentiated to osteoblast}

본 발명은 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서 분비하는 단백질, 상기 단백질의 발현양을 mRNA 또는 단백질 수준에서 측정하는 제제를 포함하는 줄기세포의 골형성능 예측용 조성물 및 상기 단백질의 발현양을 측정하여 줄기세포의 골형성능을 예측하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 SMOC1을 포함하는 줄기세포의 골모세포로의 분화 유도용 조성물 및 줄기세포에서 SMOC1의 발현을 조절하여 골모세포로의 분화를 조절하는 방법에 관한 것이다.The present invention measures a composition for predicting bone formation ability of stem cells, including a protein secreted during the process of differentiating stem cells into osteoblasts, an agent for measuring the expression level of the protein at the mRNA or protein level and the expression amount of the protein It relates to a method for predicting the bone formation ability of stem cells. The present invention also relates to a composition for inducing differentiation of stem cells comprising SMOC1 into osteoblasts and a method for controlling differentiation into osteoblasts by controlling the expression of SMOC1 in stem cells.

다능성 기질 세포로도 알려져 있는 중간엽 줄기 세포(mesenchymal stem cell, MSC)는 방추형 형태 및 섬유아세포 유사 표현형을 가지고 있으며, 골수, 근육, 진피 및 지방을 포함한 다양한 조직에 존재한다. MSCs는 적절한 배양 조건 하에서 골모세포, 지방세포, 연골세포, 근모세포 계통을 포함한 다양한 계통으로 분화할 수 있다. 계통 특이적인 분화에 대한 메커니즘이 광범위하게 연구되어 왔다. 특히, 골모세포 분화 과정은 헤지호그 (hedgehog) 단백질, BMP(bone morphogenic proteins), TGF-β(transforming growth factor-β), PTH(parathyroid hormone) 및 WNT 단백질을 포함한 다양한 성장 인자에 의해 조절된다. 상기 성장 인자들은 골모세포 분화 및 뼈 기질 형성에서 중요한 역할을 하는 유전자의 발현을 조절하는 한 세트의 전사 인자를 통해 그들의 신호를 트랜스덕션(transduction)한다. 특히, RUNX2(runt-related transcription factor 2)는 골모세포 분화에 필수적인 전사 인자이다. RUX2의 손상은 사람에서 쇄골두개이골증(cleidocranial dysplasia)이라고 하는 희귀 골격 질환을, 마우스에서는 완전한 뼈의 소실을 유발한다. RUNX2는 뼈 발달에 관여하는 다른 주요 인자인 징크 핑커 포함 전사 인자 OSX(Osterix)의 발현을 조절한다. NFAT2(nuclear factor for activated T cells 2)와, Msx2, Dlx-3, Dlx-5 및 Dlx-6와 같은 호메오박스(homeobox) 단백질, Fos, Fra 및 ATF4와 같은 activator protein 1 단백질을 포함한 전사인자가 RUNX2 또는 OSX와 직접 또는 간접적으로 상호작용함으로써 뼈 발달에 중요한 역할을 한다. 상기 전사 인자는 ECM 단백질 및 ALP(alkaline phosphatase)와 같은 무기질화 관련 단백질을 포함한 뼈 기질의 성분을 암호화하는 유전자 어레이(array)의 발현을 유도한다. RUNX2 및 OSX는 COL1(collagen type 1), ALP, OPN(osteopontin), SPARC (osteonectin, 또는 ON) 및 OC(osteocalcin)를 포함한 골모세포 특이적 유전자의 발현을 조절한다. 따라서, 타겟 유전자의 발현이 골모세포 분화에 대한 마커로서 이용될 수 있다.Mesenchymal stem cells (MSCs), also known as pluripotent stromal cells, have spindle-like and fibroblast-like phenotypes and are present in a variety of tissues including bone marrow, muscle, dermis and fat. MSCs can be differentiated into various lineages, including osteoblasts, adipocytes, chondrocytes, and myoblast lineages under appropriate culture conditions. Mechanisms for lineage specific differentiation have been extensively studied. In particular, osteoblast differentiation is regulated by a variety of growth factors, including hedgehog proteins, bone morphogenic proteins (BMP), transforming growth factor-β (TGF-β), parathyroid hormone (PTH) and WNT proteins. The growth factors transduce their signals through a set of transcription factors that regulate the expression of genes that play an important role in osteoblast differentiation and bone matrix formation. In particular, run-related transcription factor 2 (RUNX2) is a transcription factor essential for osteoblast differentiation. Damage to RUX2 causes a rare skeletal disease called cleidocranial dysplasia in humans and complete bone loss in mice. RUNX2 regulates the expression of zinc pinker-containing transcription factor OSX (Osterix), another major factor involved in bone development. Transcription factors including nuclear factor for activated T cells 2 (NFAT2), homeobox proteins such as Msx2, Dlx-3, Dlx-5, and Dlx-6, and activator protein 1 proteins such as Fos, Fra, and ATF4 Play an important role in bone development by interacting directly or indirectly with RUNX2 or OSX. The transcription factor induces the expression of an array of genes encoding components of the bone matrix, including mineralization related proteins such as ECM proteins and alkaline phosphatase (ALP). RUNX2 and OSX regulate the expression of osteoblast-specific genes including COL1 (collagen type 1), ALP, OPN (osteopontin), SPARC (osteonectin, or ON) and osteocalcin (OC). Thus, expression of the target gene can be used as a marker for osteoblast differentiation.

골모세포 분화는 전사 인자를 통한 성장 인자 시그널링(signaling)에 더하여, ECM 단백질에 의해 조절될 수도 있다. 뼈에서 가장 풍부한 ECM 단백질은 COL1이다. COL1 섬유기질위에서 성장하는 MC-4 조골모세포(preosteoblast)에서, RUNX2 는 아세틸화를 통하여 안정화되고 이어서 골모세포분화를 유도한다. RUNX2의 활성화 도메인에 있는 세린 인산화 잔기는 integrin 결합에 의해 MEK/ERK(mitogen activated protein kinase kinase/extracellular signal-regulated kinse) 신호전달 경로를 통하여 타겟이 된다. 골모세포 기능을 조절할 수 있는 다른 ECM 단백질은 SPARC이다. ON 결핍은 골모세포와 파골세포의 감소로 인한 골감소증(osteopenia)을 유발한다. 이는 SPARC가 골모세포 전구체의 보충 또는 증식을 조절한다는 것을 의미한다. ECM 단백질은 성장인자와 상호작용함으로써 간접적으로 골모세포 분화를 조절할 수도 있다. ON, OPN 및 TSP1은 PDGF (platelet-derived growth factor), TGFβ1, VEGF(vascular endothelial growth factor), FGF-2(fibroblast growth factor-2), IGF(insulin-like growth factor), EGF(epithelial growth factor), PTH(parathyroid hormone) 및 IGF-BP(IGF-binding protein)와 같은 골모세포 분화를 조절하는 다양한 성장인자와 상호작용할 수 있다. 따라서, ECM 단백질은 유기 뼈 기질을 포함할 뿐만 아니라 골모세포 분화 및 증식을 직접 또는 간접적으로 조절할 수 있다.Osteoblast differentiation may be regulated by ECM proteins in addition to growth factor signaling through transcription factors. The most abundant ECM protein in bone is COL1. In MC-4 preosteoblasts growing on COL1 fibrous substrates, RUNX2 is stabilized through acetylation and then induces osteoblast differentiation. Serine phosphorylation residues in the activation domain of RUNX2 are targeted through mitogen activated protein kinase kinase / extracellular signal-regulated kinse (MEK / ERK) signaling pathways by integrin binding. Another ECM protein that can regulate osteoblast function is SPARC. ON deficiency causes osteopenia due to the reduction of osteoblasts and osteoclasts. This means that SPARC regulates the recruitment or proliferation of osteoblast precursors. ECM proteins may also indirectly regulate osteoblast differentiation by interacting with growth factors. ON, OPN, and TSP1 are platelet-derived growth factor (PDGF), TGFβ1, vascular endothelial growth factor (VEGF), fibroblast growth factor-2 (FGF-2), insulin-like growth factor (IGF), and epihelial growth factor (EGF). Can interact with a variety of growth factors that regulate osteoblast differentiation, such as parathyroid hormone (PTH) and IGF-binding protein (IGF-BP). Thus, ECM proteins not only contain organic bone matrices but can also directly or indirectly regulate osteoblast differentiation and proliferation.

본 발명자는 줄기세포를 골모세포로 분화시키는데 관여하는 인자를 발굴하기 위해 노력하던 중 서로 다른 골모세포로의 분화능을 가진 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서 분비하는 단백질을 동정하고, 골형성능이 높은 줄기세포는 상기 단백질 중에서도 SMOC1을 높게 발현하고, SMOC1을 과발현하는 줄기세포는 골모세포로의 분화가 촉진됨을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have tried to discover factors involved in the differentiation of stem cells into osteoblasts, and identify proteins secreted during the process of differentiating stem cells with osteoblasts into different osteoblasts. High stem cells express SMOC1 highly among the above proteins, and stem cells overexpressing SMOC1 promoted differentiation into osteoblasts, thus completing the present invention.

본 발명의 한 목적은 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서 분비하는 단백질을 제공하는데 있다.One object of the present invention is to provide a protein that secretes stem cells in the process of differentiation into osteoblasts.

본 발명의 다른 목적은 상기 단백질의 발현양을 mRNA 또는 단백질 수준에서 측정하는 제제를 포함하는 줄기세포의 골형성능(osteogenic potential) 예측용 조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a composition for predicting osteogenic potential of stem cells comprising an agent for measuring the expression level of the protein at the mRNA or protein level.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 단백질의 발현양을 측정하여 줄기세포의 골형성능을 예측하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a method for predicting the osteogenic capacity of stem cells by measuring the amount of expression of the protein.

본 발명의 또 다른 목적은 SMOC1(SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1)을 포함하는 줄기세포의 골모세포(osteoblast)로의 분화 유도용 조성물을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a composition for inducing differentiation of stem cells into osteoblasts, including SMOC1 (SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1).

본 발명의 또 다른 목적은 줄기세포에서 SMOC1의 발현을 조절함으로써 골모세포로의 분화를 조절하는 방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of controlling differentiation into osteoblasts by controlling the expression of SMOC1 in stem cells.

본 발명에서 용어 '줄기세포의 골형성능'이란, 줄기세포가 골모세포로 분화되는 정도를 의미한다.In the present invention, the term 'osteoblastic ability of stem cells' means the extent to which stem cells are differentiated into osteoblasts.

본 발명에서 용어 '줄기세포'는 골수(bone-marrow, BM), 말초신경 혈액, 제대혈, 골막(periosteum), 진피(dermis) 및 중배엽 기원의 조직 등으로부터 분리되 고 정제될 수 있다. 본 발명에서 줄기세포는 골수로부터 분리된 것이 바람직하다.In the present invention, the term 'stem cells' can be isolated and purified from bone marrow (bone-marrow, BM), peripheral nerve blood, umbilical cord blood, periosteum, dermis (dermis) and mesodermal origin. Stem cells in the present invention is preferably isolated from the bone marrow.

골수 유래 줄기세포는 골수의 공급원에 따라 다수의 상이한 기계적 분리 방법에 의해 분리되며, 이러한 분리 방법들은 당업계에 공지되어 있다. 줄기세포의 분리 과정에서 가장 결정적인 것은 특정하게 제조된 배지를 사용하는 것이다. 상기 배지는 분화 없이 줄기세포를 성장 가능하게 하고 배양 접시의 플라스틱 또는 유리 표면에 줄기세포만의 직접 부착을 가능하게 하는 제제를 함유하고 있음을 특징으로 한다. 예를 들면, 골수에 소량 존재하는 줄기세포의 선택적인 부착을 가능하게 하는 배지를 사용함으로써, 골수에 존재하는 기타 세포 (즉, 적혈구 및 백혈구 등)로부터 줄기세포를 분리해 내는 것이 가능하다.Bone marrow derived stem cells are separated by a number of different mechanical separation methods, depending on the source of bone marrow, and such separation methods are known in the art. The most critical step in the isolation of stem cells is to use a specially prepared medium. The medium is characterized in that it contains an agent capable of growing stem cells without differentiation and directly attaching only stem cells to the plastic or glass surface of the culture dish. For example, by using a medium that enables selective attachment of stem cells present in the bone marrow in small amounts, it is possible to separate stem cells from other cells (ie, red blood cells and white blood cells, etc.) present in the bone marrow.

본 발명은 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서, 바람직하게는 분화 초기 단계에서, 보다 바람직하게는 분화 개시 후 16시간 동안 분비하는 단백질에 관한 것이다. 상기 단백질은 표 1에 나타낸 바와 같다.The present invention relates to a protein secreted in the process of differentiating stem cells into osteoblasts, preferably in the early stage of differentiation, more preferably 16 hours after the onset of differentiation. The protein is as shown in Table 1.

Figure 112009055967566-pat00001
Figure 112009055967566-pat00001

Figure 112009055967566-pat00002
Figure 112009055967566-pat00002

Figure 112009055967566-pat00003
Figure 112009055967566-pat00003

Figure 112009055967566-pat00004
Figure 112009055967566-pat00004

Figure 112009055967566-pat00005
Figure 112009055967566-pat00005

Figure 112009055967566-pat00006
Figure 112009055967566-pat00006

Figure 112009055967566-pat00007
Figure 112009055967566-pat00007

상기 표 1에 나타낸 단백질 중에서, 높은 골형성능을 가지는 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서 특이적으로 증가하여 분비하는 단백질은 표 2에 나타낸 바와 같다.Among the proteins shown in Table 1 above, proteins that specifically increase and secrete in the process of differentiating stem cells with high osteogenic capacity into osteoblasts are shown in Table 2.

Figure 112009055967566-pat00008
Figure 112009055967566-pat00008

Figure 112009055967566-pat00009
Figure 112009055967566-pat00009

상기 표 1에 나타낸 단백질은 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서 분비하는 단백질이고, 표 2에 나타낸 단백질은 높은 골형성능을 가지는 줄기세포가 골모세포로 분화되는 과정에서 특이적으로 증가하여 분비하는 단백질이므로, 이들 단백질 중 적어도 하나 이상 단백질의 발현양을 측정하여 줄기세포의 골형성능을 예측할 수 있다.The protein shown in Table 1 is a protein secreted during the process of differentiation of stem cells into osteoblasts, the protein shown in Table 2 is specifically increased during the process of differentiation of stem cells with high osteogenic capacity into osteoblasts to secrete Since the protein, it is possible to predict the bone formation ability of stem cells by measuring the expression level of at least one of these proteins.

한 관점으로서, 본 발명은 표 1에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 바람직하게는 표 2에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 보다 바람직하게는 SMOC1(SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1)의 발현양을 mRNA 또는 단백질 수준에서 측정하는 제제를 포함하는 줄기세포의 골형성능(osteogenic potential) 예측용 조성물에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides for the expression of at least one or more proteins of Table 1, preferably at least one or more proteins of Table 2, more preferably SMOC1 (SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1). The present invention relates to a composition for predicting osteogenic potential of stem cells, including an agent for measuring an amount at an mRNA or protein level.

한 양태로서, 본 발명은 표 1에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 바람직하게는 표 2에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 보다 바람직하게는 SMOC1의 발현양을 mRNA 수준에서 측정하는 제제를 포함하는 줄기세포의 골형성능 예측용 조성물에 관한 것이다. 상기 단백질의 발현양을 mRNA 수준에서 측정하는 제제는 바람직하게는 상기 단백질의 유전자에 특이적인 프라이머 쌍 또는 프로브이다.In one aspect, the invention comprises an agent for measuring at the mRNA level the expression level of at least one or more of the proteins shown in Table 1, preferably at least one or more of the proteins shown in Table 2, more preferably SMOC1. It relates to a composition for predicting bone formation ability of stem cells. The agent for measuring the expression level of the protein at the mRNA level is preferably a primer pair or probe specific for the gene of the protein.

구체적으로, 프라이머는 짧은 자유 3말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 핵산 서열로 상보적인 템플레이트와 염기쌍(base pair)을 형성할 수 있고 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능을 하는 짧은 핵산 서열을 의미한다.Specifically, the primer is a nucleic acid sequence having a short free 3 'hydroxyl group, which forms a complementary template and base pair and serves as a starting point for template strand copying. Means.

본 발명의 프라이머는 필요한 경우, 분광학적, 광화학적, 생화학적, 면역화학적 또는 화학적 수단에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 검출 가능한 표지를 포함할 수 있다. 표지는, 호스래디쉬 퍼옥시다제, 알칼린 포스파타아제 등과 같은 효소, 33P 등과 같은 방사성 동위원소, 바이오틴 등과 같은 화학그룹 및 형광성 분자를 예로 들 수 있다.The primers of the present invention may, if necessary, comprise a label that can be detected directly or indirectly by spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical or chemical means. Examples of the label include enzymes such as horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, and the like, radioisotopes such as 33P, chemical groups such as biotin, and fluorescent molecules.

프로브는 mRNA와 특이적 결합을 이룰 수 있으며 라벨링 되어 있어서 특정 mRNA의 존재 유무를 확인할 수 있는 RNA 또는 DNA 등의 핵산 단편을 의미한다. 프로브는 올리고뉴클로타이드(oligonucleotide) 프로브, 단쇄 DNA(single stranded DNA) 프로브, 이중쇄 DNA(double stranded DNA) 프로브, RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있다.Probe means a nucleic acid fragment such as RNA or DNA that can achieve specific binding with mRNA and can be labeled to confirm the presence or absence of a specific mRNA. The probe may be prepared in the form of an oligonucleotide probe, a single stranded DNA probe, a double stranded DNA probe, or an RNA probe.

당업자는, 공지된 유전자의 핵산 서열로부터, 표적 유전자내 서열간의 혼성화 정도 등의 변수를 고려하여 상기 유전자의 특정 영역을 특이적으로 증폭하는 프라이머 쌍 또는 상기 유전자의 특정 영역을 특이적으로 인지하는 프로브를 디자인할 수 있다.A person skilled in the art can probe from a nucleic acid sequence of a known gene to specifically recognize a primer pair or a specific region of the gene in consideration of variables such as the degree of hybridization between sequences within a target gene. You can design

다른 양태로서, 본 발명은 표 1에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 바람직하게는 표 2에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 보다 바람직하게는 SMOC1의 발현양을 단백질 수준에서 측정하는 제제를 포함하는 줄기세포의 골형성능 예측용 조성물에 관한 것이다. 상기 단백질 수준에서 측정하는 제제는 바람직하게는 상기 단백질에 특이적인 항체로, 다클론 항체, 단클론 항체 및 재조합 항체를 모두 포함한다. 또한, 본 발명의 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2개의 전체 길이의 중쇄를 가지는 완전한 형태 및 항체 분자의 기능적인 단편, 예를 들어, Fab, F(ab'), F(ab') 2 및 Fv을 포함한다.In another aspect, the invention comprises an agent for measuring at the protein level the expression level of at least one or more of the proteins shown in Table 1, preferably at least one or more of the proteins shown in Table 2, more preferably SMOC1. It relates to a composition for predicting bone formation ability of stem cells. The agent to be measured at the protein level is preferably an antibody specific for the protein and includes all polyclonal antibodies, monoclonal antibodies and recombinant antibodies. In addition, the antibodies of the present invention are functional fragments of the antibody molecule in full form with two full length light chains and two full length heavy chains, eg, Fab, F (ab '), F (ab') 2 And Fv.

본 발명에 따른 줄기세포의 골형성능 예측용 조성물은 당분야에서 널리 사용되는 다른 구성 성분 또는 장치를 추가로 포함하여 줄기세포의 골모세포로의 분화능 예측용 키트로 응용, 제작될 수 있다.The composition for predicting bone formation ability of stem cells according to the present invention may be applied to and prepared as a kit for predicting differentiation ability of stem cells into osteoblasts, further including other components or devices widely used in the art.

구체적인 예로서, 상기 유전자에 대한 특이적인 프라이머 쌍 및, 추가적으로 테스트 튜브 또는 다른 적절한 컨테이너, 반응 완충액, 데옥시뉴클레오타이드(dNTPs), Taq-폴리머라아제 및 역전사효소와 같은 효소, DNAse 억제제, RNAse 억제제, DEPC-수(DEPC-water), 멸균수 등을 포함하여 RT-PCR용 키트로 제작될 수 있다. 또 다른 예로서, DNA 칩을 수행하기 위해 필요한 필수 요소를 포함하는 DNA 칩용 키트로 제작될 수 있다.Specific examples include primer pairs specific for the gene and, in addition, test tubes or other suitable containers, reaction buffers, enzymes such as deoxynucleotides (dNTPs), Taq-polymerases and reverse transcriptases, DNAse inhibitors, RNAse inhibitors, It can be prepared as a kit for RT-PCR, including DEPC-water, sterile water and the like. As another example, the kit may be manufactured as a kit for a DNA chip containing essential elements necessary for carrying out the DNA chip.

또 다른 예로서, 상기 유전자의 단백질에 대한 특이적인 항체 및, 추가적으로, 결합된 항체를 검출할 수 있는 시약, 예를 들면, 표지된 2차 항체, 발색단(chromophores), 효소 및 그의 기질을 포함하는 ELISA용의 키트로 제작될 수 있다. 또 다른 예로서, 단백질 칩을 수행하기 위해 필요한 필수 요소를 포함하는 단백질 칩용 키트로 제작될 수 있다.As another example, the antibody comprises a specific antibody to a protein of the gene and additionally a reagent capable of detecting the bound antibody, such as labeled secondary antibodies, chromophores, enzymes and substrates thereof. It can be produced as a kit for ELISA. As another example, the kit may be manufactured as a kit for a protein chip containing essential elements necessary for carrying out the protein chip.

다른 관점으로서, 본 발명은 표 1에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 바람직하게는 표 2에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 보다 바람직하게는 SMOC1의 발현양을 측정하여 줄기세포의 골형성능을 예측하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 단백질의 발현양을 mRNA 수준 또는 단백질 수준에서 검출할 수 있다.In another aspect, the present invention predicts the bone formation ability of stem cells by measuring the expression amount of at least one or more proteins of the protein shown in Table 1, preferably at least one or more proteins of the protein shown in Table 2, more preferably SMOC1 It is about how to. Specifically, the expression level of the protein can be detected at the mRNA level or the protein level.

구체적인 양태로서, 본 발명은 표 1에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 바람직하게는 표 2에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 보다 바람직하게는 SMOC1의 유전자에 특이적인 프라이머 쌍 또는 프로브를 사용하여, 골형성능을 예측하고자 하는 생물학적 시료로부터 상기 단백질의 발현양을 mRNA 수준에서 측정하는 단계를 포함하는, 줄기세포의 골형성능을 예측하는 방법에 관한 것이다.In a specific embodiment, the present invention uses primer pairs or probes specific for at least one or more proteins of the proteins shown in Table 1, preferably at least one or more proteins of the proteins shown in Table 2, more preferably, SMOC1, It relates to a method for predicting the bone formation ability of stem cells, comprising the step of measuring the expression level of the protein at the mRNA level from a biological sample to be predicted osteogenic capacity.

mRNA 수준에서 발현양을 측정하기 위한 구체적 분석 방법으로는 RT-PCR, 경쟁적 RT-PCR, 실시간 RT-PCR, RNase 보호 분석법, 노던블랏팅, DNA 칩 등이 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.Specific analysis methods for measuring the expression level at the mRNA level include RT-PCR, competitive RT-PCR, real-time RT-PCR, RNase protection assay, Northern blotting, DNA chip, etc., but is not limited thereto.

또 다른 구체적인 양태로서, 본 발명은 표 1에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 바람직하게는 표 2에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 보다 바람직하게는 SMOC1에 특이적인 항체를 사용하여, 골형성능을 예측하고자 하는 생물학적 시료와 접촉시켜 항원-항체 복합체 형성하는 방법으로 상기 단백질의 발현양을 단백질 수준에서 측정하는 단계를 포함하는, 줄기세포의 골형성능을 예측하는 방법에 관한 것이다.In another specific embodiment, the present invention uses an antibody specific for at least one or more proteins of Table 1, preferably at least one or more proteins of Table 2, more preferably SMOC1, The present invention relates to a method for predicting bone formation ability of stem cells, including measuring the expression level of the protein at the protein level by contacting a biological sample to be formed to form an antigen-antibody complex.

단백질 수준에서 발현양을 측정하기 위한 구체적 분석 방법으로는, 웨스턴 블랏, ELISA, 방사선면역분석, 방사 면역 확산법, 오우크테로니 면역 확산법, 로케트 면역전기영동, 조직면역 염색, 면역침전 분석법, 보체 고정 분석법, FACS, 단백질 칩 등이 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. ELISA는 고체 지지체에 부착된 항체와 항원의 복합체에서 항원을 인지하는 표지된 또 다른 항체를 이용하는 직접적 샌드위치 ELISA, 고체 지지체에 부착된 항체와 항원의 복합체에서 항원을 인지하는 또 다른 항체와 반응시킨 후 이 항체를 인지하는 표지된 2차 항체를 이용하는 간접적 샌드위치 ELISA 등의 다양한 ELISA 방법을 포함한다.Specific analytical methods for measuring the expression level at the protein level include Western blot, ELISA, radioimmunoassay, radioimmunoproliferation, oukteroni immunodiffusion, rocket immunoelectrophoresis, tissue immunostaining, immunoprecipitation assay, complement fixation Assays, FACS, protein chips, and the like, but are not limited to such. ELISA is a direct sandwich ELISA using another labeled antibody that recognizes the antigen in a complex of antibody and antigen attached to a solid support, followed by reaction with another antibody that recognizes the antigen in a complex of antibody and antigen attached to a solid support. Various ELISA methods, such as indirect sandwich ELISA using the labeled secondary antibody which recognizes this antibody, are included.

본 발명에서, '골형성능을 예측하고자 하는 생물학적 시료'는 줄기세포를 골형성 배지에서 일정 시간동안 배양하여 수득한 배양물일 수 있다. 상기 골형성 배지(osteogenic medium)는 당업계에 공지된 골형성 배지일 수 있으며, 한 양태로서, 덱사메타손, 아스코르브산 및 글리세로포스페이트를 포함하는 골형성 배지를 사용할 수 있다(실시예 1-1 참조). 배양 시간은 12 내지 16 시간이다.In the present invention, the "biological sample to predict bone formation ability" may be a culture obtained by culturing stem cells in bone formation medium for a predetermined time. The osteogenic medium may be a osteogenic medium known in the art, and in one embodiment, an osteogenic medium including dexamethasone, ascorbic acid, and glycerophosphate may be used (see Example 1-1). ). Incubation time is 12-16 hours.

또한, 높은 또는 낮은 골형성능을 갖는 것으로 검증된 줄기세포에서 당해 유전자의 발현양을 대조군으로 사용하여 생물학적 시료에서의 유전자 발현량과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 대조군과 생물학적 시료 간의 발현량의 차이는 절대적 또는 상대적 차이로 비교될 수 있다.In addition, the method may include comparing the expression level of the gene in the biological sample by using the expression level of the gene as a control in the stem cells verified to have high or low bone formation ability. This can be compared with absolute or relative differences in the amount of expression between the control and the biological sample.

상기 예시한 검출 방법들을 통하여, 표 1에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 바람직하게는 표 2에 나타낸 단백질 중 적어도 하나 이상의 단백질, 보다 바람직하게는 SMOC1의 발현양을 mRNA 또는 단백질 수준에서 정량적으로 분석할 수 있고, 이를 통하여 줄기세포의 골모세포로의 분화능을 예측할 수 있다.Through the above-described detection methods, the expression level of at least one or more proteins of Table 1, preferably at least one or more proteins of Table 2, more preferably SMOC1, is quantitatively analyzed at the mRNA or protein level. Through this, it is possible to predict the differentiation capacity of stem cells into osteoblasts.

또 다른 관점으로서, 본 발명은 SMOC1 단백질 또는 SMOC1 유전자를 포함하는 유전자 전달체를 함유하는 줄기세포의 골모세포로의 분화 유도용 조성물에 관한 것이다.As another aspect, the present invention relates to a composition for inducing differentiation of stem cells into osteoblasts containing a SMOC1 protein or a gene carrier comprising an SMOC1 gene.

본 발명에서, SMOC1 유전자를 포함하는 유전자 전달체는 당해 분야에 공지된 재조합 DNA 방법을 이용하여 제조할 수 있다.In the present invention, the gene carrier comprising the SMOC1 gene can be prepared using recombinant DNA methods known in the art.

먼저, SMOC1 유전자는 당업계에 공지된 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 공지된 SMOC1 유전자 서열을 참조하여 프라이머를 제조한 후 게놈 DNA를 주형으로 하는 PCR을 실시함으로써 제조할 수 있다. 또한, 공지된 SMOC1 유전자 서열을 참조하여 화학적 합성법 또는 DNA 자동 합성 장치를 이용하여 합성할 수도 있다.First, SMOC1 gene can be prepared using techniques known in the art. For example, the primer can be prepared by referring to a known SMOC1 gene sequence and then subjected to PCR using genomic DNA as a template. Moreover, it can also synthesize | combine using a chemical synthesis method or DNA automatic synthesis apparatus with reference to a well-known SMOC1 gene sequence.

본 발명에서, SMOC1을 세포로 도입하는데 유용한 유전자 전달체는 바이러스 (또는 바이러스 벡터)이다. 상기 바이러스는 아데노바이러스(adenovirus), 아데노부속바이러스(adeno-associated virus), 레트로바이러스(retrovirus), 렌티바이러스(lentivirus), 단순포진바이러스(herpes simplex virus), 알파바이러스(alpha virus) 등이 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, a gene carrier useful for introducing SMOC1 into cells is a virus (or viral vector). The virus includes adenovirus, adeno-associated virus, retrovirus, lentivirus, herpes simplex virus, alpha virus, etc. It is not limited to this.

SMOC1을 세포로 도입하는데 유용한 다른 유전자 전달체는 비바이러스 벡터이다. 비바이러스 벡터는 전술한 바이러스 벡터를 제외한 통상적으로 유전자의 세포내 전달에 사용되는 모든 벡터를 의미하며, 그러한 예로는 진핵세포에서 발현 가능한 다양한 플라스미드 및 리포좀 등이 있다.Another gene carrier useful for introducing SMOC1 into cells is a nonviral vector. Non-viral vectors refer to all vectors commonly used for intracellular delivery of genes except for the viral vectors described above, and examples include various plasmids and liposomes that can be expressed in eukaryotic cells.

한편, 본 발명의 SMOC1을 포함하는 유전자 전달체는 상기 SMOC1이 세포내에서 전사되도록 하기 위해서 프로모터에 작동가능하게 연결되어야 할 것이다. 프로모터는 RNA 중합효소에 대한 결합 부위를 포함하고, 암호화 영역의 상류(upstream)에 위치할 수 있다. 상기 프로모터는 진핵세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터라면 어떤 것이든지 무방하나, 바람직한 프로모터는 CMV(Cytomegalovirus), SV40(Simian virus 40), TK(Thymidine kinase), RSV(Respiratory syncytial virus), CMV5 등으로부터 유래된 프로모터이다.On the other hand, the gene carrier comprising the SMOC1 of the present invention will need to be operably linked to the promoter in order for the SMOC1 to be transcribed in the cell. The promoter includes a binding site for the RNA polymerase and may be located upstream of the coding region. The promoter may be any promoter capable of initiating transcription in eukaryotic cells, but preferred promoters are CMV (Cytomegalovirus), SV40 (Simian virus 40), TK (Thymidine kinase), RSV (Respiratory syncytial virus), CMV5, and the like. Is a promoter derived from.

또한, 본 발명의 SMOC1을 포함하는 유전자 전달체는 진핵세포의 복제원점을 포함할 수 있으며, SMOC1을 암호화하는 핵산분자의 효율적인 전사 또는 해독을 위하여 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널, 코작(Kozak), 인핸서, 막 표적화 및 분비를 위한 신호서열, IRES(Internal Ribosome Entry Site) 등으로 이루어진 조절서열을 포함할 수 있다.In addition, the gene carrier comprising the SMOC1 of the present invention may include the origin of replication of eukaryotic cells, initiation codon, termination codon, polyadenylation signal, Kozak (Kozak) for efficient transcription or translation of nucleic acid molecules encoding SMOC1 ), An enhancer, a signal sequence for membrane targeting and secretion, an internal ribosome entry site (IRES), and the like.

여기서, 이용된 용어 '작동가능하게 연결된'이란 핵산서열간의 결합이 기능적으로 연관되어 있는 것을 의미한다. 임의의 핵산서열이 작동가능하게 연결된 경우는 임의의 핵산서열이 다른 핵산서열과 기능적으로 관련성을 가지도록 위치해 있는 경우이다. 본 발명에 있어서, 임의의 전사 조절서열이 SMOC1을 암호화하는 핵산분자의 전사에 영향을 미치는 경우, 상기 전사 조절서열이 상기 핵산분자와 작동가능하게 연결되어 있다고 말한다.As used herein, the term "operably linked" means that the binding between nucleic acid sequences is functionally related. The case where any nucleic acid sequence is operably linked is when any nucleic acid sequence is positioned to be functionally related to another nucleic acid sequence. In the present invention, when any transcriptional regulatory sequence affects the transcription of a nucleic acid molecule encoding SMOC1, the transcriptional regulatory sequence is said to be operably linked to the nucleic acid molecule.

또 다른 관점으로서, 줄기세포에서 SMOC1의 발현을 조절하여 골모세포로의 분화를 조절하는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a method for controlling differentiation into osteoblasts by controlling the expression of SMOC1 in stem cells.

한 양태로서, 줄기세포에 SMOC1 단백질을 처리하여 골모세포로 분화시키는 방법에 관한 것이다. 즉, SMOC1 단백질을 포함하는 배지에서 줄기세포를 배양함으로써 골모세포로 분화시킬 수 있다. 상기 배지는 바람직하게는 골형성 배지이다. SMOC1은 줄기세포를 골모세포로 분화하는 과정에서 초기 단계, 즉 분화 유도 개시 또는 분화 유도 후 1 내지 15일 이내에 처리하는 것이 바람직하다.In one aspect, the present invention relates to a method of treating SMOC1 protein on stem cells to differentiate them into osteoblasts. That is, by culturing stem cells in a medium containing the SMOC1 protein can be differentiated into osteoblasts. The medium is preferably a bone formation medium. SMOC1 is preferably treated at an early stage in the process of differentiating stem cells into osteoblasts, that is, within 1 to 15 days after initiation of differentiation induction or induction of differentiation.

다른 양태로서, 줄기세포에 SMOC1 유전자를 포함하는 유전자 전달체를 도입하여 골모세포로 분화시키는 방법에 관한 것이다. 즉, 줄기세포에 SMOC1 유전자를 포함하는 유전자 전달체를 도입한 후 골형성 배지에서 배양함으로써 골모세포로 분화시킬 수 있다.In another aspect, the present invention relates to a method of introducing a gene carrier comprising an SMOC1 gene into stem cells to differentiate into osteoblasts. In other words, by introducing a gene carrier containing the SMOC1 gene into stem cells, it can be differentiated into osteoblasts by culturing in bone formation medium.

본 발명의 SMOC1을 포함하는 유전자 전달체를 줄기세포로 도입하는 방법은 공지 기술을 토대로 실시될 수 있으며, 예를 들면 칼슘 포스페이트 형질감염(calcium phosphate transfection), DEAE-덱스트란 매개 형질감염(DEAE-dextran mediated transfection), 미세주입(microinjection), 전기천공(electroporation), 양이온 지질-매개 형질감염(cationic lipid-mediated transfection), 총알식 도입(ballistic introduction) 또는 감염(infection) 등이 이용될 수 있다.The method of introducing the gene carrier comprising SMOC1 of the present invention into stem cells can be carried out based on known techniques, for example, calcium phosphate transfection, DEAE-dextran mediated transfection (DEAE-dextran). Mediated transfection, microinjection, electroporation, cationic lipid-mediated transfection, ballistic introduction or infection and the like can be used.

본 발명은 세크레톰 분석을 통하여, 골형성능이 높고 낮은 줄기세포가 분비하는 단백질들을 비교분석하여 높은 골 형성능을 보이는 줄기세포에서 특이적으로 분비되는 단백질 조성을 동정해낼 수 있다.According to the present invention, the protein composition secreted by stem cells showing high bone formation ability can be identified by comparing and analyzing proteins secreted by high and low bone formation ability by stem cell analysis.

본 발명은 골형성능이 높은 줄기세포가 SMOC1을 높게 발현한다는 것을 규명하였다. 따라서, SMOC1의 발현 수준을 측정함으로써 골형성능을 예측할 수 있다.The present invention revealed that stem cells with high bone formation ability express high SMOC1. Thus, osteogenic capacity can be predicted by measuring the expression level of SMOC1.

또한, 본 발명은 SMOC1을 과발현하는 줄기세포는 골모세포로의 분화가 촉진됨을 규명하였다. 따라서, 줄기세포에 SMOC1 단백질을 처리하거나, SMOC1 유전자를 도입함으로써 골모세포로의 분화를 촉진할 수 있다.In addition, the present invention revealed that stem cells overexpressing SMOC1 promotes differentiation into osteoblasts. Therefore, differentiation into osteoblasts can be promoted by processing SMOC1 protein or introducing SMOC1 gene into stem cells.

이하, 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the examples are only for illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention, those skilled in the art. Will be self-evident.

<실시예 1: 재료 및 방법>Example 1 Materials and Methods

1-1. 세포 배양1-1. Cell culture

사람 골수는 고관절치환술(total hip replacement surgery)을 받는 환자로부터 수득하였다. 수술 전에 환자로부터 사전 동의를 구하였다. BMSCs는 공지의 방법에 따라 분리하였다(Park EK et al. 2004, Biomaterials 25(17):3403-11). 골수 시료를 pH 7.4의 PBS(phosphate buffered saline)로 희석하고, histopaque (Sigma, St Louis, MO)를 이용하여 그래디언트(gradient) 원심분리를 수행하였다. 원심분리 후 MNCs(mononuclear cells)를 회수하여 PBS로 두 차례 세척하였다. 회수된 MNCs는 10% FBS(fetal bovine serum), 100 U/ml 페니실린 및 100 ㎍/ml 스트렙토마이신(모두 Gibco BRL, Gaithersburg, MD로부터 구매함)을 함유한 α-MEM에 플레이팅하고, 5% CO2의 습한 공기 중에 37℃에서 12시간 동안 배양하였다. 비부착 세포를 제거하고 부착 세포를 BMSCs 분획물로서 회수하여 후속 분석을 위해 확장하였다. 성장 배지는 격일로 교환하였고 모든 실시예에서 계대 5회 이내의 세포를 이용하였다.Human bone marrow was obtained from patients undergoing total hip replacement surgery. Prior consent was obtained from the patient prior to surgery. BMSCs were isolated according to known methods (Park EK et al. 2004, Biomaterials 25 (17) : 3403-11). Bone marrow samples were diluted with phosphate buffered saline (PBS) at pH 7.4 and gradient centrifugation was performed using histopaque (Sigma, St Louis, MO). After centrifugation, MNCs (mononuclear cells) were collected and washed twice with PBS. Recovered MNCs were plated in α-MEM containing 10% fetal bovine serum (FBS), 100 U / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin (all purchased from Gibco BRL, Gaithersburg, MD), 5% Incubated at 37 ° C. for 12 h in humid air of CO 2 . Non-adherent cells were removed and adherent cells were recovered as BMSCs fractions and expanded for subsequent analysis. Growth medium was exchanged every other day and cells were used up to 5 passages in all examples.

골모세포로의 분화를 유도하기 위해, BMSCs를 표준 배지에 35mm 디쉬(70-80% 콘플루언스) 당 1.5 x 105 세포의 밀도로 접종하였다. 하룻밤 동안 안정화시킨 후, 배양 배지를 10nM 덱사메타손(Sigma, St. Louis, MO), 50 ㎍/ml 아스코르브산-2-포스페이트 및 10mM β-글리세로포스페이트(Sigma)를 포함하는 골형성 배지로 교환하였다. 무기질 침착(mineralization)은 무기질 기질을 염색하는 alizarin red S로 염색함으로써 측정하였다.To induce differentiation into osteoblasts, BMSCs were seeded in standard medium at a density of 1.5 × 10 5 cells per 35 mm dish (70-80% confluence). After stabilizing overnight, the culture medium was exchanged with osteogenic medium comprising 10 nM dexamethasone (Sigma, St. Louis, MO), 50 μg / ml ascorbic acid-2-phosphate and 10 mM β-glycerophosphate (Sigma). . Mineralization was measured by staining with alizarin red S, which stains the inorganic substrate.

1-2. 유세포분석에 의한 표면 마커 분석1-2. Surface marker analysis by flow cytometry

BMSCs를 0.05% 트립신/1mM EDTA의 용액으로 떼어내서 1% BSA(bovine serum albumin)를 포함하는 PBS로 세척하였다. BMSCs(튜브 당 1 x 105 세포)는 형광이 접합된 마우스 항-사람 CD14, CD29, CD34, CD44, CD90, CD106, HLA-ABC(BD Biosciences, San Jose, CA), CD105 (R&D Systems) 및 CD146(Chemicon, Temecula, CA) 항체로 1시간 동안 4℃에서 정치배양하였다. 세포를 1% BSA를 포함하는 차가운 PBS로 2회 세척하였다. 항-CD14, 29, 44, 105 및 HLA-ABC 항체를 PE(phycoerythrin)로 접합하고, 항-CD34, 90, 106 및 146은 FITC(fluorescein isothiocyanate)로 접합하였다. 항체 결합 후 세포를 FACSAria Sorting Flow Cytometer(Beckton Dickinson)를 이용하여 분석하였다.BMSCs were removed with a solution of 0.05% trypsin / 1 mM EDTA and washed with PBS containing 1% BSA (bovine serum albumin). BMSCs (1 × 10 5 cells per tube) were fluorescently conjugated mouse anti-human CD14, CD29, CD34, CD44, CD90, CD106, HLA-ABC (BD Biosciences, San Jose, Calif.), CD105 (R & D Systems) and CD146 (Chemicon, Temecula, CA) antibody was incubated for 1 hour at 4 ℃. Cells were washed twice with cold PBS containing 1% BSA. Anti-CD14, 29, 44, 105 and HLA-ABC antibodies were conjugated with PE (phycoerythrin) and anti-CD34, 90, 106 and 146 were conjugated with fluorescein isothiocyanate (FITC). After antibody binding, cells were analyzed using a FACSAria Sorting Flow Cytometer (Beckton Dickinson).

1-3. 증식 측정1-3. Proliferation measurement

BMSCs를 96구판에 700 세포/구의 밀도로 플레이팅하고 하룻밤동안 배양하였다. 상기 세포를 0, 1, 3, 5 및 7일 동안 표준 배지에서 배양하였다. 지정된 시간별로 MTT (3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, a tetrazole) 시약을 최종 농도 50 ㎍/ml가 되도록 첨가하고 37℃에서 3시간 동안 정치배양하였다. 세포 용균 후 세포내 포르마잔을 측정하였다. ELISA plate reader(SHIMADZU, Kyoto, Japan)를 이용하여 570nm에서의 흡광도를 측정하였다.BMSCs were plated on 96 spheres at a density of 700 cells / sphere and incubated overnight. The cells were incubated in standard medium for 0, 1, 3, 5 and 7 days. By the indicated time, MTT (3- (4,5-Dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide, a tetrazole) reagent was added to a final concentration of 50 µg / ml and left to incubate at 37 ° C. for 3 hours. . Intracellular formazan was measured after cell lysis. Absorbance at 570 nm was measured using an ELISA plate reader (SHIMADZU, Kyoto, Japan).

1-4. ALP 활성 측정1-4. ALP activity measurement

ALP 활성은 ALP yellow liquid substrate (pNPP)(Sigma)를 이용하여 제조업자의 설명문에 따라 측정하였다. BMSCs를 48구판(Corning, Lowell, MA)에 85-90% 콘플루언스로 플레이팅하고 골형성 배지를 포함하거나 또는 포함하지 않는 10% FBS를 함유하는 α-MEM 배지에서 7일 동안 배양하였다. 세포를 PBS로 두 차례 세척하고 0.1% SDS로 용균하였다. 용균물을 pNPP로 37℃에서 30분 동안 정치배양하고, 그 후 2N NaOH를 첨가하여 반응을 중지시켰다. 405nm에서 흡광도를 측정하였다.ALP activity was measured according to the manufacturer's instructions using ALP yellow liquid substrate (pNPP) (Sigma). BMSCs were plated on 85-spheres (Corning, Lowell, Mass.) With 85-90% confluence and incubated for 7 days in α-MEM medium containing 10% FBS with or without osteogenic medium. Cells were washed twice with PBS and lysed with 0.1% SDS. The lysates were left incubated at 37 ° C. for 30 minutes with pNPP, after which the reaction was stopped by addition of 2N NaOH. Absorbance was measured at 405 nm.

1-5. 분비 단백질의 준비 및 트립신 소화1-5. Preparation and Trypsin Digestion of Secretory Proteins

BMSCs를 100mm 배양 디쉬(Corning)에 85-90% 콘플루언스로 접종하고 하룻밤 동안 안정화시켰다. 상기 세포를 혈청이 없는 α-MEM 배지로 두 차례 세척하고 골형성 배지를 포함하거나 또는 포함하지 않는 혈청이 없는 α-MEM 배지 7ml에서 16시간 동안 정치배양하였다. CM(conditioned media)을 회수하고 원심분리하여 세포 데브리스(debris)를 제거하였다. CM에 있는 단백질을 얼음 상에서 10% v/v TCA(trichloroacetic acid) (Sigma)로 60분 동안 침전시켰다. 침전물을 14,000rpm으로 15분 동안 4℃에서 원심분리하여 회수한 후 얼음으로 차갑게 한 아세톤으로 2회 세척하였다. 단백질 펠렛을 공기 중에서 건조시켰고 단백질 농도를 BCA 단백질 측정법(Thermo Scientific, Rockford, IL)에 따라 측정하였다. 20㎍의 단백질을 10% SDS-PAGE(polyacrylamide gel electrophoresis)로 분리하고, 증류수에 녹인 0.25% Pierce Coommassie Brilliant Blue G-250을 이용하여 콜로이드성 염색(colloidal staining)을 통해 가시화하였다. 겔을 15 피스로 슬라이싱하고, 각 피스를 75mM 암모늄 비카르보네이트/40% 에탄올(1:1 v/v)의 용액에 정치함으로써 탈색하였다. 탈색 후, 겔을 55mM 이오도아세토아미드의 용액으로 실온에서 30분 동안 정치배양하여 단백질을 알킬화한 후 겔 피스를 100% ACN(acetonitrile)에서 탈수시키고 건조시켰다. 겔 피스는 20㎍/ml의 조정된 시퀀싱 그레이드 트립신(modified sequencing grade trypsin, Roche Applied Science)을 포함하는 25mM 암모늄 비카르보네이트 완충용액 10㎕에서 팽창시킨 다음 37℃에서 하룻밤동안 정치배양하였다. 0.1% 포름산을 이용하여 겔로부터 트립신 처리된 펩타이드 혼합물을 용출하였다.BMSCs were inoculated in 100 mm culture dishes with 85-90% confluence and allowed to stabilize overnight. The cells were washed twice with serum-free α-MEM medium and incubated for 16 hours in 7 ml serum-free α-MEM medium with or without osteogenic medium. The conditioned media (CM) was recovered and centrifuged to remove cell debris. Proteins in CM were precipitated for 60 minutes with 10% v / v trichloroacetic acid (Sigma) on ice. The precipitate was recovered by centrifugation at 4 ° C. for 15 minutes at 14,000 rpm and then washed twice with ice-cold acetone. Protein pellets were dried in air and protein concentrations were measured according to BCA protein assay (Thermo Scientific, Rockford, IL). 20 μg of protein was isolated by 10% polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and visualized by colloidal staining using 0.25% Pierce Coommassie Brilliant Blue G-250 dissolved in distilled water. The gel was sliced into 15 pieces and each piece was bleached by standing in a solution of 75 mM ammonium bicarbonate / 40% ethanol (1: 1 v / v). After bleaching, the gels were left incubated for 30 minutes at room temperature with a solution of 55 mM iodoacetoamide to alkylate the protein and then the gel pieces were dehydrated in 100% ACN (acetonitrile) and dried. Gel pieces are 20 μg / ml of modified sequencing grade trypsin, Roche Applied Science) was expanded in 10 µl of 25 mM ammonium bicarbonate buffer solution and then incubated overnight at 37 ℃. Trypsinized peptide mixture was eluted from the gel with 0.1% formic acid.

1-6. LC-ESI-MS/MS 분석1-6. LC-ESI-MS / MS Analysis

LC-MS/MS 분석은 공지된 바에 따라 수행되었다(Heo SH et al. 2007, Proteomics 7(23):4292-302; Ha BG et al. 2008, Proteomics 8(13):2625-39). LC-MS/MS 분석은 NSI 소스 (San Jose, CA)가 장착된 써모 핀니간 프로테옴X 워크스테이션 LTQ 리니어 이온 트랩 MS(Finnigan's ProteomeX workstation LTQ linear ion trap MS, Thermo Electron, San Jose, CA)를 이용하여 수행되었다. 12㎕의 펩타이드 혼합물을 주입하고 펩타이드 트랩 카트리지(Agilent, Palo Alto, CA)에 로딩하였다. 상기 펩타이드를 5㎛, 직경 300Å의 C18 실리카겔이 하우스 안에 충진되어 있는 10-cm 역상 PicoFrit 컬럼 상에서 용출한 후 RP 컬럼상에서 그래디언트 용출에 의해 분리하였다. 이동상으로는 H2O(A)와 ACN(B)를 각각 사용하였으며, 상기 두 용액은 모두 0.1%(v/v) 포름산을 포함하였다. 유속은 200nL/분으로 유지하였다. 그래디언트는 2% B에서 시작하여, 50분 내에 60% B로, 다음 5 분 내에 80% B로, 최종 15분 내에 100% A로 끌어올렸다. 데이터-의존 획득 모드(m/z 300-1800)가 가능하였고, 각 서베이(survey) MS 스캔 후 30초 다이나믹 배제 옵션(dynamic exclusion option) 작동 상태에서 5개의 MS/MS 스캔을 진행하였다. 스프레이 전압은 1.9kV이고, 이온 트랜스퍼 튜브의 온도는 195℃로 설정하였다. 표준화된 충돌 에너지는 35%로 설정하였다.LC-MS / MS analysis was performed as known (Heo SH et al. 2007, Proteomics 7 (23): 4292-302; Ha BG et al. 2008, Proteomics 8 (13): 2625-39). LC-MS / MS analysis using Finnigan's ProteomeX workstation LTQ linear ion trap MS, Thermo Electron, San Jose, CA with NSI source (San Jose, CA) Was performed. 12 μl of peptide mixture was injected and loaded into peptide trap cartridges (Agilent, Palo Alto, Calif.). The peptide was eluted on a 10-cm reversed phase PicoFrit column filled with 5 μm, 300 mm diameter C18 silica gel in a house and then separated by gradient elution on a RP column. As the mobile phase, H 2 O (A) and ACN (B) were used, respectively, and both solutions contained 0.1% (v / v) formic acid. The flow rate was maintained at 200 nL / min. Gradients started at 2% B, pulled up to 60% B in 50 minutes, 80% B in the next 5 minutes, and 100% A in the last 15 minutes. A data-dependent acquisition mode (m / z 300-1800) was possible and five MS / MS scans were performed with a 30 second dynamic exclusion option operating after each survey MS scan. The spray voltage was 1.9 kV and the temperature of the ion transfer tube was set to 195 ° C. Standardized collision energy was set at 35%.

1-7. 데이터 분석1-7. Data Analysis

데이터 분석은 공지된 바에 따라 수행되었다(Park ES et al. 2009 Proteomics Analysis of Human Dentin Reveals Distinct Protein Expression Profiles. J Proteome Res. 2009 Mar;8(3):1338-46). 데이터베이스 조사에 있어서, SORCERER 버전 3.4 베타 2에 의해 직렬 질량 스펙트럼이 추출되었다. 전하 상태 디컨볼루션(deconvolution) 및 디이소토핑(deisotoping)은 진행되지 않았다. 모든 MS/MS 시료는, 비 특이적인 소화 효소를 추정하는 ipiHUMAN3.49 데이터베이스(unknown version, 74017 entries)를 조사하도록 설정된, SEQUEST (ThermoFinnigan, San Jose, CA; version v.27, rev. 11)를 이용하여 분석하였다. SEQUEST는 1.0Da의 단편 이온 질량 오차 및 1.5Da의 모(parent) 이온 오차를 허용하도록 조사되었다. 거짓-양성 통계를 개선하기 위해, SORCERER 프로그램에서 데이터 조사 과정 동안에 데코이 옵션(decoy option)이 선택되었고, 이로 인해 노이즈 영향이 감소됨으로써 결과의 퀄리티를 개선할 수 있다. SEQUEST에서 메티오닌의 산화는 다양한 수식으로서 특정되었다.Data analysis was performed as known (Park ES et al. 2009 Proteomics Analysis of Human Dentin Reveals Distinct Protein Expression Profiles. J Proteome Res. 2009 Mar; 8 (3): 1338-46). In the database investigation, serial mass spectra were extracted by SORCERER version 3.4 beta 2. Charge state deconvolution and deisotoping did not proceed. All MS / MS samples were tested with SEQUEST (ThermoFinnigan, San Jose, CA; version v.27, rev. 11), which was set up to examine the ipiHUMAN3.49 database (unknown version, 74017 entries) to estimate non-specific digestive enzymes. The analysis was carried out. SEQUEST was investigated to allow a fragment ion mass error of 1.0 Da and a parent ion error of 1.5 Da. To improve false-positive statistics, a decoy option was selected during the data lookup process in the SORCERER program, which can reduce noise effects and improve the quality of the results. The oxidation of methionine in SEQUEST has been characterized by various formulas.

단백질 동정을 위해, Scaffold (version Scaffold-01_07_00, Proteome Software Inc., Portland, OR)를 이용하여 MS/MS 기반 펩타이드 및 단백질 동정을 검증하였다. Peptide Prophet 알고리즘(Keller A, et al. 2002 Anal Chem 74(20):5383-92; Nesvizhskii AI et al. 2003 Anal Chem 75(17):4646-58)에서 특정된 바와 같이 95.0% 이상의 확률이 확립되고 적어도 2개의 펩타이드가 포함되는 경우 펩타이드 동정이 허용되었다. 유사한 펩타이드를 포함하고 있고 MS/MS 분석만으로는 구분할 수 없는 단백질은 파르시모니(parsimony)의 원칙을 충족하도록 그룹핑하였다.For protein identification, MS / MS based peptide and protein identification was verified using Scaffold (version Scaffold-01_07_00, Proteome Software Inc., Portland, OR). A probability of at least 95.0% is established, as specified in the Peptide Prophet algorithm (Keller A, et al. 2002 Anal Chem 74 (20) : 5383-92; Nesvizhskii AI et al. 2003 Anal Chem 75 (17) : 4646-58). And peptide identification was allowed when at least two peptides were included. Proteins containing similar peptides and indistinguishable from MS / MS analysis alone were grouped to meet the principles of parsimony.

DAVID(database for annotation, visualization and integrated discovery, http://david.abcc.ncifcrf.gov/home.jsp)를 이용하여 유전자 온톨로지 분석을 수행하였다. DAVID를 통해 단백질을 유전자 심볼로 생물학적 과정에 따라 그룹핑하였다.Gene ontology analysis was performed using DAVID (database for annotation, visualization and integrated discovery, http://david.abcc.ncifcrf.gov/home.jsp). Proteins were grouped by DAVID into genetic symbols according to biological processes.

1-8. 전기천공(Electroporation)1-8. Electroporation

BMSCs를 SMOC1 shRNA 또는 야생형 SMOC1 cDNA로 MicroporatorTM (NanoEnTek Inc., Seoul, Korea)를 이용하여 전기천공하였다. 세포(2 x 105)를 1㎍의 shRNA 또는 cDNA로 1000 펄스(pulse) 전압, 40 펄스 폭(width) 및 1펄스를 이용하여 형질감염시켰다. SMOC1 shRNA는 SABioscience (Frederick, MD)로부터 입수하였다. 각 shRNA의 서열은 다음과 같다: shRNA-1 (Sh-1), 5'-GCCTCAGGAAGCTGTGTTTGT-3' (nucleotide no. 324-345)(서열번호: 1); siRNA-2 (Sh-2), 5'-GGTGATCAAGGACTCCAAACT-3' (nucleotide no. 618-639)(서열번호: 2); 음성 대조군 shRNA (N/C), 5'-GGAATCTCATTCGATGCATAC-3'(서열번호: 3). SMOC1 cDNA는 Thermo Scientific(Huntsville, AL)으로부터 입수하였다.BMSCs were electroporated with either SMOC1 shRNA or wild type SMOC1 cDNA using Microporator (NanoEnTek Inc., Seoul, Korea). Cells (2 × 10 5 ) were transfected with 1 μg shRNA or cDNA using 1000 pulse voltage, 40 pulse width and 1 pulse. SMOC1 shRNA was obtained from SABioscience (Frederick, MD). The sequence of each shRNA is as follows: shRNA-1 (Sh-1), 5'-GCCTCAGGAAGCTGTGTTTGT-3 '(nucleotide no. 324-345) (SEQ ID NO: 1); siRNA-2 (Sh-2), 5'-GGTGATCAAGGACTCCAAACT-3 '(nucleotide no. 618-639) (SEQ ID NO: 2); Negative control shRNA (N / C), 5'-GGAATCTCATTCGATGCATAC-3 '(SEQ ID NO: 3). SMOC1 cDNA was obtained from Thermo Scientific (Huntsville, AL).

1-9. 반-정량적(Semi-quantitative) RT-PCR1-9. Semi-quantitative RT-PCR

BMSCs를 골형성 배지를 포함하거나 또는 포함하지 않는 조건에서 지정된 시간 동안 배양하였다. 총 RNA를 Tri 시약(Molecular Research Center Inc., Cincinnati, OH)을 이용하여 추출하고, cDNA는 Superscript II (Invitrogen)를 이용하여 1㎍의 RNA로부터 합성하였다. 반-정량적 PCR을 실시함에 있어, 다음과 같은 열 주기 변수를 이용하였다: 95℃에서 2분 후에, 95℃에서 60초, 해당 어닐링 온도에서 60초, 72℃에서 90초 후 72℃에서 10분 동안 최종 연장. 사람 GAPDH(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)가 내부 대조군으로 이용되었다. 모든 PCR 산물은 1% 아가로스 겔에서 전기영동하고 에티듐 브로마이드 염색으로 가 시화하였다. 겔을 ChemiDocTM XRS system (Bio-Rad, Hercules, CA)을 이용하여 사진 촬영하였다. PCR에 이용된 특이적인 프라이머는 표 3에 나타내었다.BMSCs were incubated for a designated time with or without osteogenic medium. Total RNA was extracted using Tri reagent (Molecular Research Center Inc., Cincinnati, OH) and cDNA was synthesized from 1 μg of RNA using Superscript II (Invitrogen). In performing semi-quantitative PCR, the following heat cycle parameters were used: after 2 minutes at 95 ° C., 60 seconds at 95 ° C., 60 seconds at the corresponding annealing temperature, 90 seconds at 72 ° C. and then 10 minutes at 72 ° C. During the final extension. Human GAPDH (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) was used as an internal control. All PCR products were electrophoresed on 1% agarose gels and visualized by ethidium bromide staining. Gels were photographed using the ChemiDoc XRS system (Bio-Rad, Hercules, CA). Specific primers used for PCR are shown in Table 3.

Figure 112009055967566-pat00010
Figure 112009055967566-pat00010

1-10. 웨스턴 블롯 분석1-10. Western blot analysis

웨스턴 블롯 분석에 있어서, 농축된 CM 또는 세포 용균물을 7.5 또는 10% SDS-PAGE로 분리하였다. BMSCs를 RIPA 완충용액(50 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM EDTA, 10% glycerol, 150 mM NaCl, 1% Triton X-100, 1 mM EGTA, 10 mM NaF and protease inhibitor mixture)에서 용균하고 원심분리하였다. 상기 겔을 20% 메탄올, 192mM 글리신 및 0.01% SDS를 포함하는 25mM Tris-HCl 완충용액(pH 7.4)에서 니트로셀룰로오스 멤브레인으로 트랜스퍼하였다. 상기 멤브레인을 TBS-T(25 mM Tris-HCl, pH 7.4, 150 mM NaCl 및 0.2% Tween 20)에 녹인 5% 무지방 건조 밀크에서 정치배양하여 비특이적인 결합을 차단하고, 항-CHI3L1(Novus Biologicals, Littleton, CO), -CTGF, -IGFPB5 (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA), -SMOC1 (Abnova, Taipei, Taiwan) 또는 -TGFB1 (abcam, Cambridge, MA)항체와, 이어서 호스라디쉬 퍼옥시다제가 콘주게이션된 이차 항체로 프로브하였다. 면역반응성 단백질을 ECL system (GE Healthcare, Buckinghamshire, UK)을 이용하여 가시화하였다. 화학발광은 X 선 필름을 이용하여 검출하였다.In Western blot analysis, concentrated CM or cell lysates were separated by 7.5 or 10% SDS-PAGE. BMSCs were prepared in RIPA buffer (50 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM EDTA, 10% glycerol, 150 mM NaCl, 1% Triton). X-100, 1 mM EGTA, 10 mM NaF and protease inhibitor mixture) were lysed and centrifuged. The gel was transferred to a nitrocellulose membrane in 25 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing 20% methanol, 192 mM glycine and 0.01% SDS. The membrane was incubated in 5% fat-free dry milk dissolved in TBS-T (25 mM Tris-HCl, pH 7.4, 150 mM NaCl and 0.2% Tween 20) to block nonspecific binding and anti-CHI3L1 (Novus Biologicals). , Littleton, CO), -CTGF, -IGFPB5 (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA), -SMOC1 (Abnova, Taipei, Taiwan) or -TGFB1 (abcam, Cambridge, MA) antibody, followed by horseradish peroxy Probe was probed with a secondary antibody conjugated to a multidase. Immunoreactive proteins were visualized using the ECL system (GE Healthcare, Buckinghamshire, UK). Chemiluminescence was detected using an X-ray film.

<실시예 2: 결과>Example 2: Results

2-1. 제공자의 BMSCs의 골모세포 분화능2-1. Osteoblast Differentiation of Donor BMSCs

골모세포 분화 메커니즘을 조사하기 위해, 6명의 제공자로부터 분리된 BMSCs의 골모세포 분화능을 비교하였다. 각 제공자로부터 분리된 BMSC를 골형성 배지로 자극하였을 때 alizarin red S 염색으로 측정한 바에 의하면, 서로 다른 정도의 골모세포 분화를 확인할 수 있었다(도 1A). 특히, 4번 및 6번 제공자로부터 분리된 BMSCs는 다른 제공자로부터 분리된 BMSCs 보다 높게 무기질화되었다. 2번 및 3번 제공자로부터 분리된 BMSC는 다른 시료에 비해 덜 무기질화되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 각 제공자로부터 분리된 BMSCs는 상이한 골모세포 분화능을 가짐을 의미한다. 골모세포 분화는 증식과 연관되어 있으므로, 높은 골모세포 분화능을 보인 BMSCs가 또한 높은 증식능을 갖는지 조사하였다. 도 1B에 나타낸 바와 같이 2번 제공자를 제외하고는 모든 BMSCs가 유사한 증식 패턴을 보였다. 따라서, 골모세포 분화능과 증식능은 상관관계가 없음을 알 수 있다. MSCs는 특이적인 세포 표면 마커를 발현하고, 이 마커의 발현은 분화 단계에 의존적이다. 유세포분석을 이용하여 MSC 세포 표면 마커의 발현을 조사하였다. 각 제공자 BMSCs에서 대부분의 BMSCs(80% 이상)가 CD29, CD44, CD90, CD105 및 HLA-ABC와 같은 MSC 표면 마커 양성이고, 6명의 제공자 BMSCs 간에 유의적인 차이는 없었다(도 1C). CD146 양성인 세포의 비율은 BMSCs 간에 다양하였으나, 골모세포 분화능과는 무관하였다(도 1A 및 1C). CD14, CD34, CD106과 같은 음성 마커의 발현은 각 BMSCs 모집단에서 매우 낮았다(도 1C). 이 결과는 BMSC의 골모세포 분화능의 차이는 증식능 또는 표면 마커 발현에서의 차이에 기인한 것이 아님을 제안한다.To investigate the osteoblast differentiation mechanism, the osteoblast differentiation capacity of BMSCs isolated from six donors was compared. When the BMSCs isolated from each donor were stimulated with osteoblastic medium, the differentiation of osteoblast differentiation was confirmed by alizarin red S staining (FIG. 1A). In particular, BMSCs isolated from providers 4 and 6 were mineralized higher than BMSCs isolated from other providers. BMSCs isolated from providers 2 and 3 were found to be less mineralized than other samples. These results indicate that BMSCs isolated from each donor have different osteoblast differentiation capacity. Since osteoblast differentiation is associated with proliferation, we investigated whether BMSCs with high osteoblast differentiation also have high proliferative capacity. As shown in FIG. 1B, all BMSCs showed a similar proliferation pattern except for provider # 2. Therefore, it can be seen that there is no correlation between osteoblast differentiation and proliferative capacity. MSCs express specific cell surface markers, and the expression of these markers is dependent on the stage of differentiation. Flow cytometry was used to investigate the expression of MSC cell surface markers. In each donor BMSCs most of the BMSCs (more than 80%) were positive for MSC surface markers such as CD29, CD44, CD90, CD105 and HLA-ABC and there was no significant difference between the six donor BMSCs (FIG. 1C). The proportion of cells that were CD146 positive varied between BMSCs, but was independent of osteoblast differentiation (FIGS. 1A and 1C). The expression of negative markers such as CD14, CD34, CD106 was very low in each BMSCs population (FIG. 1C). These results suggest that the difference in osteoblast differentiation capacity of BMSCs is not due to differences in proliferative capacity or surface marker expression.

2-2. LOP(low osteogenic potential) 및 HOP(high osteogenic potential) BMSC의 세크레톰(Secretome) 분석(도 2 참조)2-2. Secretome analysis of low osteogenic potential (LOP) and high osteogenic potential (HOP) BMSCs (see FIG. 2)

골모세포 분화 동안, BMSCs는 BMSCs에 의해 자가분비(autocrine) 또는 측분비(paracrine) 방식으로 분비되는 ECM 단백질과 지속적으로 상호작용을 한다. 골모세포 분화에 대한 BMSC의 미세환경의 영향을 조사하기 위해, 6명의 BMSC 제공자 중에서 선별된 HOP 및 LOP BMSCs의 분비 단백질 프로파일(profile)을 조사하였다. HOP 및 LOP BMSCs는 도 1A의 결과를 기초로 선별하였다. 각 시료로부터 분비 단백질을 회수한 후 LC-MS/MS를 이용하여 분석하였다. 거짓 양성을 배제하기 위해, SORCERER 프로그램의 데이터 조사 과정 동안에 데코이 옵션(decoy option)이 선택되었고, 이는 노이즈 영향을 감소시킴으로써 조사 결과의 퀄리티(quality)를 개선한다. 조사 결과, LOP BMSCs에서 208개의 분비 단백질을, HOP BMSCs에서 202개의 분비 단백질을 동정하였다. 이 단백질들 중에서 138개는 LOP 및 HOP BMSCs에서 공통된 반면, 70개 및 64개의 단백질은 LOP 및 HOP BMSCs에서 각각 선택적으로 분비되었다(도 3A). HOP BMSCs의 분비 단백질 프로파일은 LOP BMSCs의 프로파일 보다 골모세포 분화에 더 많이 영향을 미칠 것이라는 가정하에, HOP BMSCs에 의해 선택적으로 분비되는 64개의 단백질에 초점을 맞추었다(표 2). 분비 단백질의 전체 리스트는 표 1에 나타내었다.During osteoblast differentiation, BMSCs constantly interact with ECM proteins secreted by BMSCs in an autocrine or paracrine manner. To investigate the effect of BMSC microenvironment on osteoblast differentiation, the secreted protein profiles of HOP and LOP BMSCs selected from six BMSC providers were examined. HOP and LOP BMSCs were selected based on the results of FIG. 1A. The secreted protein was recovered from each sample and analyzed using LC-MS / MS. To rule out false positives, the decoy option was chosen during the SORCERER program's data search process, which improves the quality of the search results by reducing noise effects. As a result, 208 secreted proteins were identified in LOP BMSCs and 202 secreted proteins were identified in HOP BMSCs. Of these proteins, 138 were common in LOP and HOP BMSCs, while 70 and 64 proteins were selectively secreted in LOP and HOP BMSCs, respectively (FIG. 3A). The secreted protein profile of HOP BMSCs was focused on 64 proteins selectively secreted by HOP BMSCs, assuming that it would affect osteoblast differentiation more than that of LOP BMSCs (Table 2). The full list of secreted proteins is shown in Table 1.

DAVID(http://david.abcc.ncifcrf.gov/home.jsp)를 이용하여, 64개 분비 단백질의 온톨로지(ontology)를 생물학적 과정에 따라 분석하였다. 도 3B에 나타낸 바와 같이, HOP BMSCs에 의해 선택적으로 분비되는 단백질을 세포의(cellular) 및 세포외의(extracellular) 성분으로 크게 분류하였다. 세포의 성분은 대사 과정(77.27%), 유전자 발현(44.45%), 생합성(38.64%), 소기관 조직화(18.18%), 세포골격 조직화(11.64%), 세포 이동(11.36%) 및 기타(6.82%)에 관여하는 단백질을 포함하였다. 세포외의 성분은 자극 반응(50%), 발달 및 형태형성(31.25%), 세포 부착(31.25%), 수용체 매개 시그널 트랜스덕션(31.25%), 생물학적 속성의 조절(regulation of biological quality)(31.25%), 항상성 과정(18.75%), 세포 성장(18.75%), 세포 이동(18.75%) 및 뼈 리모델링(12.5%)에 관여하는 단백질을 포함한다. HOP BMSCs의 세크레톰에서 TGFB1, CTGF, POSTN, IGFBP5, VTN 및 STC-1과 같은 이미 골형성 관련 단백질로서 알려진 단백질들을 동정함으로써, 본 실시예의 결과를 검증할 수 있었다. 그러나, SMOC-1, EFEMP1, MFAP2, PXDN 및 DCD를 포함하는 이전에 골모세포 기능에 관여하는 것으로 알려지지 않은 몇 개의 단백질 또한 동정할 수 있었다.Using DAVID (http://david.abcc.ncifcrf.gov/home.jsp), the ontology of 64 secreted proteins was analyzed according to biological processes. As shown in FIG. 3B, proteins selectively secreted by HOP BMSCs were broadly classified into cellular and extracellular components. Cell components include metabolic processes (77.27%), gene expression (44.45%), biosynthesis (38.64%), organelle organization (18.18%), cytoskeletal organization (11.64%), cell migration (11.36%) and others (6.82%) Protein involved in the Extracellular components include stimulus response (50%), development and morphogenesis (31.25%), cell adhesion (31.25%), receptor mediated signal transduction (31.25%), regulation of biological quality (31.25%) ), Proteins involved in homeostatic processes (18.75%), cell growth (18.75%), cell migration (18.75%), and bone remodeling (12.5%). The results of this example could be verified by identifying proteins already known as bone formation related proteins such as TGFB1, CTGF, POSTN, IGFBP5, VTN and STC-1 in the secreto of HOP BMSCs. However, several proteins that were not previously known to be involved in osteoblast function, including SMOC-1, EFEMP1, MFAP2, PXDN and DCD, could also be identified.

2-3. BMSC 세크레톰의 아집단(subset)에서 단백질 발현 분석2-3. Protein expression analysis in a subset of BMSC secretes

세크레톰 데이터를 검증하기 위해, LOP 및 HOP BMSCs에서 세포외 구성 단백질의 아집단의 발현을 RT-PCR로 조사하였다. LOP 및 HOP BMSCs를 10% FBS를 포함하는 완전한 배지에서 배양한 후 10시간 동안 골형성 배지로 자극하였다. 차별적인 단백질 발현을 반영할 수 있는 펩타이드 히트 수를 기반으로, 추가 분석할 8개의 ECM 단백질을 선별하였다. HOP BMSCs에서 SMOC1, CHI3L1, TGFB1, CTGF 및 EFEMP1의 발현양은 골형성 배지로 처리함으로써 실질적으로 증가되었다(도 4A). 상대적으로, THBS2, TIMP3 및 POSTN의 발현은 HOP BMSCs에서 더 적은 정도로 증가하였다. 상기 8개 단백질의 분비는 웨스턴 블롯 분석으로 재확인하였다. 도 4B에 나타낸 바와 같이, 8개 단백질의 분비양은 대응되는 mRNA 발현양과는 상관없이 단백질들 간에 다소 차이는 있지만, LOP BMSCs 보다 HOP BMSCs에서 더 높았다. (도 4B). 이러한 결과는 단백질 분비는 BMSCs에서 다양한 수준으로 조절됨을 의미한다.To verify the secreto data, expression of a subset of extracellular constituent proteins in LOP and HOP BMSCs was examined by RT-PCR. LOP and HOP BMSCs were cultured in complete medium containing 10% FBS and then stimulated with osteogenic medium for 10 hours. Based on the number of peptide hits that could reflect differential protein expression, eight ECM proteins were selected for further analysis. The expression of SMOC1, CHI3L1, TGFB1, CTGF and EFEMP1 in HOP BMSCs was substantially increased by treatment with osteogenic medium (FIG. 4A). Relatively, the expression of THBS2, TIMP3 and POSTN increased to a lesser extent in HOP BMSCs. The secretion of these 8 proteins was confirmed again by Western blot analysis. As shown in FIG. 4B, the secretion amounts of the eight proteins were higher in HOP BMSCs than in LOP BMSCs, although there were some differences between the proteins regardless of the corresponding mRNA expression amount. (FIG. 4B). These results indicate that protein secretion is regulated at varying levels in BMSCs.

상기 8개 단백질의 발현이 골모세포 분화 중에 조절되는지 여부를 조사하기 위해, HOP BMSCs를 서로 다른 기간 동안 골형성 배지를 포함하거나 또는 포함하지 않는 조건으로 배양한 후 유전자 발현을 분석하였다(도 5A). 놀랍게도, HOP BMSCs에서 가장 높게 발현되는 단백질인 CHI3L1의 발현은 대조군 조건에서도 증가하였다. 앞선 결과와 유사하게, CTGF, TGFB1 및 TSP2의 발현은 골형성 분화 동안에 현저하게 증가하였다(도 5). 골형성 분화 동안 발현에서 가장 현저한 변화는 SMOC1에서 나타났고, 이는 SMOC1 발현의 조절은 골모세포 분화와 연관되어 있음을 강하게 제안한다. 골형성 분화 동안 SMOC1의 분비를 분석하기 위해, HOP BMSCs를 1, 7 및 14일 동안 배양하고, 각 시간대에 골형성 배지를 포함하는 혈청이 없는 배지에서 추가로 16시간 동안 세포를 노출시킨 후 세포 용균물을 준비하여 항-SMOC1 항체를 이용하여 웨스턴 블롯으로 분석하였다. 도 5B에 나타낸 바와 같이, SMOC1 분비는 대조군 및 골형성 배지로 처리된 BMSCs에서 1일째에 검출되었다. 그러나, 골형성 배지로 처리된 BMSCs로부터 유래된 CM에서는 1일째에 SMOC1의 양이 대조군 BMSC CM 보다 더 높았다. 이는 SMOC1이 골형성 배지에 반응하여 더 많은 양으로 분비됨을 의미한다. SMOC1 분비는 다소 더 적은 양이지만, 7일 동안 유지되었다. 7일째에, SMOC1은 여전히 검출 가능하지만, 합성된 SMOC1의 절반 이상이 펠렛 분획물에 존재하였다. 이는 상기 단백질이 소포체와 같은 세포내 구획에 잔류함을 암시한다. 이러한 결과는 SMOC1은 골모세포 분화의 초기 단계에서 기능함을 제안한다.To investigate whether the expression of these 8 proteins is regulated during osteoblast differentiation, gene expression was analyzed after incubating HOP BMSCs with or without osteogenic medium for different periods of time (FIG. 5A). . Surprisingly, the expression of CHI3L1, the highest protein expressed in HOP BMSCs, also increased in control conditions. Similar to the previous results, expression of CTGF, TGFB1 and TSP2 was significantly increased during osteogenic differentiation (FIG. 5). The most significant change in expression during osteogenic differentiation was in SMOC1, which strongly suggests that regulation of SMOC1 expression is associated with osteoblast differentiation. To analyze the secretion of SMOC1 during osteogenic differentiation, HOP BMSCs were incubated for 1, 7 and 14 days, and cells were exposed for an additional 16 hours in serum-free medium containing osteogenic medium at each time point. The lysate was prepared and analyzed by Western blot using anti-SMOC1 antibody. As shown in FIG. 5B, SMOC1 secretion was detected on day 1 in BMSCs treated with control and osteogenic medium. However, in CM derived from BMSCs treated with osteogenic medium, the amount of SMOC1 at day 1 was higher than the control BMSC CM. This means that SMOC1 is secreted in higher amounts in response to osteogenic medium. SMOC1 secretion is somewhat lower but remained for 7 days. On day 7, SMOC1 was still detectable, but more than half of the synthesized SMOC1 was present in the pellet fraction. This suggests that the protein remains in intracellular compartments such as endoplasmic reticulum. These results suggest that SMOC1 functions in the early stages of osteoblast differentiation.

2-4. BMSC의 골모세포 분화에서 SMOC1 기능의 분석2-4. Analysis of SMOC1 Function in Osteoblast Differentiation of BMSCs

BMSCs의 골모세포 분화에서 SMOC1의 기능을 조사하기 위해, shRNA 및 야생형 SMOC1 cDNA의 과발현을 이용하여 SMOC1 기능 소실 및 기능 획득 변이체를 생산하였다. SMOC1 녹다운 세포를 생산하기 위해, 4종의 shRNA를 MicroporatorTM을 이용하여 HOP BMSCs로 각각 형질감염하였다. 2종의 shRNA, 즉 Sh-1 및 Sh-2는 SMOC1의 mRNA 양을 음성 대조군(N/C) shRNA에 의해 유도되는 양의 각각 70% 및 50% 이상 SMOC1 mRNA 양을 유의적으로 감소시켰다(도 6A). SMOC1 녹다운은 SPARC의 발현에 유의적인 영향을 미치지 않았다(도 6A). SMOC1 분비를 분석한 결과, SMOC1의 녹다운은 CM에서 SMOC1 단백질 양을 효과적으로 낮추었다. 이러한 결과는 Sh-1 및 Sh-2는 SMOC1의 분비 뿐만 아니라 내인성 mRNA 양을 감소시키는데도 효과적임을 입증한다. BMSCs의 골모세포 분화에 대한 SMOC1의 녹다운 영향을 분석하기 위해, 세포를 Sh-1 또는 Sh-2 중 하나로 형질감염한 후 10일 동안 골형성 배지에서 배양하였다. Sh-1 및 Sh-2는 골형성 분화의 초기 마커인 ALP 활성을 실질적으로 감소시켰고(도 6B), BMSCs에 의한 무기질 침착을 억제하였다(도 6C). 또한, 골모세포 분화 마커의 발현에 대한 shRNA의 억제 효과를 조사하였다. 도 6D에 나타낸 바와 같이, ALP, COL1, ON, OC 및 BSP의 발현은 SMOC1 녹다운에 의해 억제되었다. 이러한 결과는 shRNA에 의한 내인성 SMOC1 발현의 억제는 BMSCs의 골모세포 분화를 억제하였다.To investigate the function of SMOC1 in osteoblast differentiation of BMSCs, overexpression of shRNA and wild type SMOC1 cDNA was used to produce SMOC1 loss of function and function acquisition variants. To produce SMOC1 knockdown cells, four shRNAs were each transfected with HOP BMSCs using Microporator . Two shRNAs, namely Sh-1 and Sh-2, significantly reduced the amount of SMOC1 mRNA by 70% and 50% or more of the amount induced by the negative control (N / C) shRNA, respectively ( 6A). SMOC1 knockdown has had no significant impact on the expression of SPARC (FIG. 6A). Analysis of SMOC1 secretion revealed that knockdown of SMOC1 effectively lowered the amount of SMOC1 protein in CM. These results demonstrate that Sh-1 and Sh-2 are effective not only in secreting SMOC1 but also in reducing the amount of endogenous mRNA. To analyze the knockdown effect of SMOC1 on osteoblast differentiation of BMSCs, cells were transfected with either Sh-1 or Sh-2 and then cultured in osteogenic medium for 10 days. Sh-1 and Sh-2 substantially reduced ALP activity, an early marker of osteogenic differentiation (FIG. 6B) and inhibited mineral deposition by BMSCs (FIG. 6C). In addition, the inhibitory effect of shRNA on the expression of osteoblast differentiation markers was investigated. As shown in FIG. 6D, expression of ALP, COL1, ON, OC and BSP was inhibited by SMOC1 knockdown. These results indicated that inhibition of endogenous SMOC1 expression by shRNA inhibited osteoblast differentiation of BMSCs.

골모세포 분화에 대한 SMOC1 과발현의 영향을 조사하였다. RT-PCR 및 웨스턴 블롯 분석 결과, SMOC1은 야생형 SMOC1 cDNA로 전기천공된 BMSC에서 과발현됨을 확인하였다. SMOC1의 발현 및 분비는 전기천공 후 현저하게 증가되었다(도 7A). SMOC1은 7일 동안 상당히 높은 양으로 발현되었고, 그 후 발현은 전기천공 후 14일까지 약간 감소하였다(도 7B). 7일째에, ALP 발현은 SMOC1을 과발현하는 세포에서 증가되었고(도 7의 좌측 패널), 14일째에 여러 골모세포 분화 마커(ALP, COL1I, OPN, ON, BSP 및 OC)의 발현은 빈(empty) 벡터를 발현하는 세포 보다 SMOC1을 과발현하는 세포에서 더 높았다. 이러한 결과는 SMOC1의 과발현은 BMSC의 골모세포 분화를 유도한다는 것을 강하게 제안한다.The effect of SMOC1 overexpression on osteoblast differentiation was investigated. RT-PCR and Western blot analysis revealed that SMOC1 is overexpressed in BMSCs electroporated with wild type SMOC1 cDNA. Expression and secretion of SMOC1 were significantly increased after electroporation (FIG. 7A). SMOC1 was expressed in significantly high amounts for 7 days, after which the expression slightly decreased until 14 days after electroporation (FIG. 7B). At day 7, ALP expression was increased in cells overexpressing SMOC1 (left panel in FIG. 7), and at day 14 the expression of several osteoblast differentiation markers (ALP, COL1I, OPN, ON, BSP and OC) were empty. ) Was higher in cells overexpressing SMOC1 than cells expressing the vector. These results strongly suggest that overexpression of SMOC1 induces osteoblast differentiation of BMSCs.

도 1은 6명의 제공자로부터 분리된 BMSC의 골모세포로의 분화능(A), 증식능(B) 및 표면 마커(C)를 나타낸 것이다.1 shows the differentiation capacity (A), proliferative capacity (B) and surface markers (C) of BMSCs into osteoblasts isolated from six donors.

도 2는 저 골형성능 또는 고 골형성능을 갖는 BMSCs의 세크레톰 프로파일링(secretome profiling)에 이용된 절차를 간략하게 나타낸 것이다.FIG. 2 briefly illustrates the procedure used for secretome profiling of BMSCs with low or high osteogenic capacity.

도 3은 저 골형성능 또는 고 골형성을 갖는 BMSCs로부터 분비되는 단백질의 밴다이어그램(A)과, 고 골형성을 갖는 BMSCs로부터 분비되는 단백질을 생물학적 과정에 따라 분류하여(B) 나타낸 것이다.FIG. 3 shows a band diagram (A) of proteins secreted from BMSCs having low osteogenicity or high bone formation and proteins secreted from BMSCs having high osteogenicity according to biological processes (B).

도 4는 저 골형성능 또는 고 골형성능을 갖는 BMSCs로부터 분비되는 단백질을 RT-PCR(A) 및 웨스턴 블롯(B)으로 검증한 결과를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the results of verifying the protein secreted from BMSCs having low or high osteogenic capacity by RT-PCR (A) and Western blot (B).

도 5는 고 골형성능을 갖는 BMSCs를 골형성 배지 유 또는 무 조건에서 지정된 시간 동안 배양한 후 분비 단백질을 RT-PCR로 분석한 결과(A)와 SMOC1 단백질을 웨스턴 블롯으로 분석한 결과(B)를 나타낸 것이다.5 is a result of analyzing the secreted protein by RT-PCR (B) and the SMOC1 protein by Western blot after incubating the BMSCs having high osteogenic capacity for a predetermined time with or without osteogenic medium (B). It is shown.

도 6은 골모세포 분화에 대한 SMOC1 녹다운의 영향을 나타낸 것으로, (A)는 SMOC1 및 SPARC 발현양을, (B)는 ALP의 활성 정도를, (C)는 무기질 침착 정도를, (D)는 골모세포 마커의 발현양을 각각 나타낸 것이다.Figure 6 shows the effect of SMOC1 knockdown on osteoblast differentiation, (A) the amount of SMOC1 and SPARC expression, (B) the activity of ALP, (C) the degree of mineral deposition, (D) Expression amounts of osteoblast markers are shown respectively.

도 7은 골모세포 분화에 대한 SMOC1 과발현의 영향을 나타낸 것으로, (A)는 야생형 SMOC1으로 형질전환된 세포에서 SMOC1의 발현양을, (B)는 야생형 SMOC1 또는 빈 벡터로 형질전환된 세포에서 7일(좌측) 및 14일(우측)째 SMOC1 및 골모세포 마커의 발현양을 각각 나타낸 것이다.Figure 7 shows the effect of SMOC1 overexpression on osteoblast differentiation, (A) the amount of SMOC1 expression in cells transformed with wild type SMOC1, (B) 7 in cells transformed with wild type SMOC1 or empty vector Expression levels of SMOC1 and osteoblast markers on day 1 (left) and day 14 (right) are shown, respectively.

<110> Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Secretory proteins for which stem cell differentiate to osteoblast <160> 21 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> shRNA <400> 1 gcctcaggaa gctgtgtttg t 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> shRNA <400> 2 ggtgatcaag gactccaaac t 21 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> shRNA <400> 3 ggaatctcat tcgatgcata c 21 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 aacaccatag gtagaatgta aagc 24 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 ctgatcagct atatagagtc actc 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 caccactgac atggttcagg 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 cgaggcgtcc tacttctttg 20 <210> 8 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 tgatgtgacg ctctacggc 19 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 aatggcggta ctgacttgat g 21 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 ctactacgcc aaggaggtca c 21 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 agcagccggt tgctgaggta t 21 <210> 12 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 ctgtgtcaac actcagcctg gc 22 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 tccttctcat cggtcacacc g 21 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 tgccatcaga catcttccag 20 <210> 15 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 tgcctgtggt tgactcttag aa 22 <210> 16 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 cacaacctgg agactggac 19 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 17 gtgtctgctg gatagaggag 20 <210> 18 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 18 catcaagcag atgaagatgt acc 23 <210> 19 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 ggtagtagca ggacttgatc ttgc 24 <210> 20 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 ccactggcgt cttcaccac 19 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 cctgcttcac caccttcttg 20 <110> Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Secretory proteins for which stem cell differentiate to          osteoblast <160> 21 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> shRNA <400> 1 gcctcaggaa gctgtgtttg t 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> shRNA <400> 2 ggtgatcaag gactccaaac t 21 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> shRNA <400> 3 ggaatctcat tcgatgcata c 21 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 aacaccatag gtagaatgta aagc 24 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 ctgatcagct atatagagtc actc 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 caccactgac atggttcagg 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 cgaggcgtcc tacttctttg 20 <210> 8 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 tgatgtgacg ctctacggc 19 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 aatggcggta ctgacttgat g 21 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 ctactacgcc aaggaggtca c 21 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 agcagccggt tgctgaggta t 21 <210> 12 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 ctgtgtcaac actcagcctg gc 22 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 tccttctcat cggtcacacc g 21 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 tgccatcaga catcttccag 20 <210> 15 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 tgcctgtggt tgactcttag aa 22 <210> 16 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 cacaacctgg agactggac 19 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 17 gtgtctgctg gatagaggag 20 <210> 18 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 18 catcaagcag atgaagatgt acc 23 <210> 19 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 ggtagtagca ggacttgatc ttgc 24 <210> 20 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 ccactggcgt cttcaccac 19 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 cctgcttcac caccttcttg 20  

Claims (12)

SMOC1(SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1)을 포함하는 줄기세포의 골모 세포로의 분화 예측용 바이오 마커 조성물.Biomarker composition for predicting differentiation of stem cells into osteoblasts comprising SMOC1 (SPARC-related Modular Calcium-binding Protein 1). 삭제delete 삭제delete SMOC1의 발현양을 mRNA 또는 단백질 수준에서 측정하는 제제를 포함하는 줄기세포의 골형성능 예측용 조성물.A composition for predicting bone formation ability of stem cells comprising an agent for measuring the expression level of SMOC1 at the mRNA or protein level. 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 mRNA 수준에서 측정하는 제제는 상기 단백질의 유전자에 특이적인 프라이머 쌍 또는 프로브인 것을 특징으로 하는 조성물.The agent measuring at the mRNA level is a composition characterized in that the primer pair or probe specific for the gene of the protein. 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 단백질 수준에서 측정하는 제제는 상기 단백질에 특이적인 항체인 것을 특징으로 하는 조성물.The agent measuring at the protein level is a composition characterized in that the antibody specific for the protein. SMOC1의 발현양을 mRNA 또는 단백질 수준에서 측정하여 줄기세포의 골형성능을 예측하는 방법.Method for predicting bone formation ability of stem cells by measuring the expression level of SMOC1 at the mRNA or protein level. 제 7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 단백질의 발현양은 줄기세포를 골형성 배지에서 배양하여 수득한 배양물에서 측정하는 것을 특징으로 하는 예측하는 방법.The amount of expression of the protein is predicted, characterized in that measured in culture obtained by culturing stem cells in bone formation medium. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020090085725A 2009-09-11 2009-09-11 Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast KR101170366B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090085725A KR101170366B1 (en) 2009-09-11 2009-09-11 Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090085725A KR101170366B1 (en) 2009-09-11 2009-09-11 Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110060319A Division KR101176449B1 (en) 2011-06-21 2011-06-21 Composition for stimulating differentiation of the osteoblast

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110027914A KR20110027914A (en) 2011-03-17
KR101170366B1 true KR101170366B1 (en) 2012-08-01

Family

ID=43934446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090085725A KR101170366B1 (en) 2009-09-11 2009-09-11 Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101170366B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101654878B1 (en) * 2014-10-20 2016-09-06 경북대학교 산학협력단 Composition comprising SMOC1-derived EC Peptide for Promoting Osteoblast Differentiation and the use Thereof
KR102022948B1 (en) * 2018-06-01 2019-09-20 울산대학교 산학협력단 Biomarker Composition for Predicting Pluripotent, Differentiation and Proliferation of Stem Cells Comprising Phosphated TFCP2L1, and Uses thereof
KR102293079B1 (en) * 2019-06-04 2021-08-25 이화여자대학교 산학협력단 A use of WNT16 marker for predicting osteogenic differentiation of Tonsil-derived mesenchymal stem cells

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060246488A1 (en) * 2005-04-01 2006-11-02 Jason Hipp Transcriptional profiling of stem cells and their multilineage differentiation
US20060252045A1 (en) 2003-06-06 2006-11-09 Moitreyee Chatterjee-Kishore Methods and materials for identifying agents which modulate bone remodeling and agents identified thereby

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060252045A1 (en) 2003-06-06 2006-11-09 Moitreyee Chatterjee-Kishore Methods and materials for identifying agents which modulate bone remodeling and agents identified thereby
US20060246488A1 (en) * 2005-04-01 2006-11-02 Jason Hipp Transcriptional profiling of stem cells and their multilineage differentiation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Proteome Research, Vol.9, p.2946-2956 (2010)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110027914A (en) 2011-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yi et al. LncRNA MALAT1 sponges miR-30 to promote osteoblast differentiation of adipose-derived mesenchymal stem cells by promotion of Runx2 expression
Kawaki et al. Differential roles of CCN family proteins during osteoblast differentiation: Involvement of Smad and MAPK signaling pathways
Wu et al. Melatonin‐mediated miR‐526b‐3p and miR‐590‐5p upregulation promotes chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells
Barry et al. The monoclonal antibody SH-2, raised against human mesenchymal stem cells, recognizes an epitope on endoglin (CD105)
Zhu et al. The transcription factor osterix (SP7) regulates BMP6‐induced human osteoblast differentiation
Shimoyama et al. Ihh/Gli2 signaling promotes osteoblast differentiation by regulating Runx2 expression and function
Raida et al. Role of bone morphogenetic protein 2 in the crosstalk between endothelial progenitor cells and mesenchymal stem cells
Maeda et al. Endogenous TGF‐β signaling suppresses maturation of osteoblastic mesenchymal cells
Sieczkiewicz et al. TGF-β1 signaling controls retinal pericyte contractile protein expression
Hisada et al. Retinoic acid regulates commitment of undifferentiated mesenchymal stem cells into osteoblasts and adipocytes
Rad et al. The role of dentin matrix protein 1 (DMP1) in regulation of osteogenic differentiation of rat dental follicle stem cells (DFSCs)
Garza-Veloz et al. Analyses of chondrogenic induction of adipose mesenchymal stem cells by combined co-stimulation mediated by adenoviral gene transfer
JP2008516892A (en) Compositions and methods for stimulating or enhancing bone formation and self-renewal of cells
Mareddy et al. Proteomic profiling of distinct clonal populations of bone marrow mesenchymal stem cells
Zhang et al. Cx43-and Smad-mediated TGF-β/BMP signaling pathway promotes cartilage differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells and inhibits osteoblast differentiation
Li et al. Hypermethylation of microRNA‐149 activates SDF‐1/CXCR4 to promote osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells
KR101176449B1 (en) Composition for stimulating differentiation of the osteoblast
Dreher et al. Significance of MEF2C and RUNX3 regulation for endochondral differentiation of human mesenchymal progenitor cells
Xia et al. MicroRNA‐200c promotes osteogenic differentiation of human bone mesenchymal stem cells through activating the AKT/β‐catenin signaling pathway via downregulating Myd88
Yuan et al. METTL3 regulates ossification of the posterior longitudinal ligament via the lncRNA XIST/miR-302a-3p/USP8 Axis
KR101170366B1 (en) Biomarker for the predicting stem cell differentiate to osteoblast
Yoon et al. RUNX2 stabilization by long non-coding RNAs contributes to hypertrophic changes in human chondrocytes
Shirai et al. Multipotency of clonal cells derived from swine periodontal ligament and differential regulation by fibroblast growth factor and bone morphogenetic protein
Wang et al. Site-dependent lineage preference of adipose stem cells
US10017817B2 (en) Skin activation by acceleration of PDGF-BB activity

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150624

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160617

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180626

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190627

Year of fee payment: 8