KR101429346B1 - Method of pseudoislets culture using artificial extracellular matrix of elastin like multiblock biopolymer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 이용한 인공 췌장소도의 배양방법에 관한 것으로서, 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 플레이트에 코팅하는 단계; 상기 플레이트 상에 남은 용액을 제거하는 단계; 및 상기 용액이 제거된 플레이트에서 췌장세포를 배양하는 단계를 포함하는 인공췌장소도 배양방법을 제공한다. 상기 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질은 아르기닌-글리신-아스파르트산(Arginine-Glycine-Aspartate; RGD)-엘라스틴 유사 폴리펩타이드(elastin like polypeptide; ELP)인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기의 배양방법에 의해 배양된 인공췌장소도를 제공한다. The present invention relates to a method for culturing artificial pancreatic islets using an elastin-like artificial extracellular matrix, comprising the steps of: coating an elastin-like artificial extracellular matrix onto a plate; Removing the remaining solution on the plate; And culturing the pancreatic cells in the plate from which the solution has been removed. The elastin-like artificial extracellular matrix is characterized by being arginine-glycine-aspartate (RGD) -elastin like polypeptide (ELP). Further, there is provided an artificial pancreas small intestine cultured by the above culture method.

Description

엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 이용한 인공 췌장소도의 배양방법{Method of pseudoislets culture using artificial extracellular matrix of elastin like multiblock biopolymer}[0001] The present invention relates to a method for culturing artificial pancreatic islets using an elastin-like artificial extracellular matrix,

본 발명은 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 이용한 인공 췌장소도의 배양방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for culturing artificial pancreatic islets using an elastin-like artificial extracellular matrix.

세포외 기질(Extracellular Matrix; ECM)은 약 100년 전 처음 발견되었고 초기에는 단순한 세포간 연결체로서 구조적인 역할을 하는 것으로 알려졌다(Pathol Biol. (2005) 53, 369-371). 그러나 이를 넘어서 세포의 분열과 분화 그리고 사멸 등 여러 세포생리 조절 인자로서 매우 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었다. 특히 세포외 기질은 배아줄기세포나 성체줄기세포와 접목된 세포치료와 재생의학(regenerative medicine)을 위해서 최근 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 또한 세포외 기질을 모방한 생체재료(biomaterials) 내에 세포를 배양하여 조직을 만들어 내고자 하는 조직공학(tissue engineering) 연구를 위해서도 그 중요성이 매우 크다.The extracellular matrix (ECM) was first discovered about 100 years ago and was initially thought to play a structural role as a simple intercellular junction (Pathol Biol. (2005) 53, 369-371). However, it has been confirmed that it plays an important role as a cell physiological regulator such as cell division, differentiation and death. In particular, the importance of the extracellular matrix has recently been emphasized for cell therapy and regenerative medicine combined with embryonic stem cells or adult stem cells. It is also of great importance for tissue engineering studies that try to create cells by culturing cells in biomaterials that mimic the extracellular matrix.

세포외 기질은 각 조직을 구성하는 세포들이 필요에 의해서 만들어낸 산물이다. 따라서 조직에 따라 서로 다른 성분으로 구성되어 있으며, 특수한 물리적 성질을 지니고 있다. 일반적으로 세포외 기질은 콜라젠(collagen)이나 엘라스틴(elastin) 같은 구조 단백질(structural proteins)이 주를 이루며, 글리코스아미노글리칸(glycosaminoglycan; GAG)이라는 다당류(polysaccharides), 그리고 세포의 부착을 돕는 부착 단백질(adhesive proteins)이 고정되어 있으며, 성장인자(growth factors) 등 다양한 생화학적 인자들이 이동하며 분포되어 있다(J Cell Physiol. (2004) 199, 174-80). The extracellular matrix is the product of the cells that make up each tissue. Therefore, it is composed of different components depending on the organization and has special physical properties. In general, the extracellular matrix is mainly composed of structural proteins such as collagen and elastin, and is called polysaccharides called glycosaminoglycan (GAG) Adherent proteins are fixed, and various biochemical factors such as growth factors are transferred and distributed (J Cell Physiol. (2004) 199, 174-80).

동물 조직으로부터 직접 추출된 세포외 기질은 살아있는 세포를 미소서식 환경 내의 조직 배양 플레이트 상에서 반복적으로 배양하기 위해서는 최선의 선택이 될 수 있다. 예를 들면, 쥐 육종이나 인간 양막 세포들로부터 획득된 매트리젤(Matrigel) 또는 암젤(Amgel)은 다양한 세포 활동을 분석하기 위해서 폭넓게 개발되어 왔으며, 또한 종양 세포의 행동들을 이해하기 위해서도 일정 부분 기여해 왔다. 그러나 자연적으로 파생된 ECM의 표본은 복잡하고, 고산출량과 대량 생산에서는 제한적일 뿐만 아니라 가격이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 최근에는 세포외 기질의 물리적 환경을 적절히 모방한 인공적인 세포외 기질(artifical ECMs)에 대한 관심이 높아지고 있다. 기존에 보고된 인공췌장소도(pseudoislet) 제작방법은 췌장베타세포를 하이드로겔, 다당류 등으로 캡슐화하는 방식이나 교반에 의한 서스펜션 배양에 의한 것이다. 하지만, 기존의 방법은 세포독성 및 특별한 장치를 사용해야하는 단점이 있다.
Extracellular matrix extracted directly from animal tissue may be the best option for repeated cultivation of live cells on tissue culture plates in a microhabitat environment. For example, Matrigel or Amgel obtained from mouse sarcoma or human amnion cells has been extensively developed for the analysis of a variety of cellular activities and has also contributed in part to understanding the behavior of tumor cells . However, specimens of naturally derived ECMs are complex and have a disadvantage in that they are not only limited in high throughput and mass production but also are expensive. Recently, there has been increasing interest in artificial extracellular matrix (ECMs) that mimic the physical environment of the extracellular matrix. Previously reported artificial pancreatic islets are produced by encapsulating pancreatic beta cells with hydrogels, polysaccharides, or by suspension culture with agitation. However, existing methods have the disadvantage of using cytotoxicity and special devices.

한편, 한국특허출원 제10-2009-7023990호에서는 3차원 생체 적합성 골격 구조물 및 생체 적합성 나노입자를 포함하는 세포 배양 시스템, 세포 배양 방법, 그리고 이러한 세포 배양 시스템 그 자체에 의한 세포 또는 세포 산물 및 조직의 제조에 관하여 개시하고 있는데, 본원발명의 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 이용한 췌장소도의 배양에 대한 언급은 없다.Meanwhile, Korean Patent Application No. 10-2009-7023990 discloses a cell culture system including a 3-dimensional biocompatible skeleton structure and a biocompatible nanoparticle, a cell culture method, and a cell or cell product and tissue , There is no mention of the cultivation of pancreatic islets using the elastin-like artificial extracellular matrix of the present invention.

본 발명의 목적은 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질, 상세하게는 아르기닌-글리신-아스파르트산(Arginine-Glycine-Aspartate; RGD)-엘라스틴 유사 폴리펩타이드(elastin like polypeptide; ELP)를 플레이트에 코팅하여 췌장세포를 배양하는 인공췌장소도 배양방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a method for producing an elastin-like artificial extracellular matrix, in particular an arginine-glycine-aspartate (RGD) -elastin like polypeptide (ELP) And cultivating the artificial pancreas.

본 발명의 다른 목적은 상기의 배양방법에 의해 배양된 인공췌장소도를 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide an artificial pancreas cannula cultured by the above-mentioned culturing method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들은 세포독성이 없어 안전하며, 세포 배양이 용이하여 생산성이 좋고, 생체적합성이 우수한 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 이용하여, 조직 배양 플레이트 상에 단순히 코팅하는 쉬운 방법으로 췌장베타세포의 3차원 군집체, 즉 인공 췌장소도의 형성이 가능하게 하였다. 뿐만 아니라 상기의 방법으로 형성된 인공 췌장소도는 포도당 자극에 반응하는 인슐린 분비능을 가지고 있어 이를 기반으로 당뇨병 치료용 조직 재생 및 조직 이식의 새로운 방법을 제공할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention conducted an easy method of simply coating on a tissue culture plate using an elastin-like artificial extracellular matrix which is safe without cytotoxicity, easily cultured and has good productivity and excellent biocompatibility , Allowing the formation of a three-dimensional cluster of pancreatic beta cells, that is, artificial pancreatic islets. In addition, the artificial pancreas sperm formed by the above method has an insulin releasing ability in response to glucose stimulation, and thus it is possible to provide a novel method of tissue regeneration and tissue transplantation for the treatment of diabetes based on the artificial pancreas sperm.

본 발명은 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 플레이트에 코팅하는 단계; 상기 플레이트 상에 남은 용액을 제거하는 단계; 및 상기 용액이 제거된 플레이트에서 췌장세포를 배양하는 단계를 포함하는 인공췌장소도 배양방법을 제공한다. 상세하게는, 상기 플레이트에 코팅하는 단계는 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 0.5 내지 10 uM의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하고, 상기 췌장세포는 마우스 췌도세포인 beta-TC-6 세포인 것을 특징으로 한다.
The present invention provides a method of treating an elastin-like artificial extracellular matrix comprising: coating an elastin- Removing the remaining solution on the plate; And culturing the pancreatic cells in the plate from which the solution has been removed. Specifically, the step of coating the plate is characterized by treating the elastin-like artificial extracellular matrix with a concentration of 0.5 to 10 uM, wherein the pancreatic cell is a beta-TC-6 cell, which is a mouse islet cell do.

한편, 상기 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질은 아르기닌-글리신-아스파르트산(Arginine-Glycine-Aspartate; RGD)-엘라스틴 유사 폴리펩타이드(elastin like polypeptide; ELP)인 것을 특징으로 하며, 이를 줄여서 RGD-ELP로 명명하였다.On the other hand, the elastin-like artificial extracellular matrix is characterized by being arginine-glycine-aspartate (RGD) -elastin like polypeptide (ELP), which is abbreviated as RGD-ELP Respectively.

상세하게는, 상기 RGD-ELP는 다중블록 바이오폴리머로 1 내지 100개의 블록들 중 하나의 블록은 조직 재생을 위한 세포 부착 기능의 펩타이드 I을 포함하며, 펩타이드 I으로 선택되지 않은 적어도 하나의 블록들 각각은 PGX의 구조를 가진 펩타이드 II (P는 L-proline, G는 D-glycine, X는 L-또는 D-proline을 제외한 19개 L-또는 D-아미노산), PGXX의 구조를 가진 펩타이드 III, PGXXX의 구조를 가진 펩타이드 IV, PGXGXX의 구조를 가진 펩타이드 V 및 다중블록 폴리머의 상호 결합증진 기능을 하는 펩타이드 VI로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
In detail, the RGD-ELP is a multi-block biopolymer, wherein one of the 1 to 100 blocks includes peptide I of cell adhesion function for tissue regeneration, and at least one block not selected as peptide I Each of which is a peptide II having a structure of PGX (P is L-proline, G is D-glycine, X is 19 L- or D-amino acid except L- or D-proline), peptide III having a structure of PGXX, A peptide IV having a structure of PGXXX, a peptide V having a structure of PGXGXX, and a peptide VI having a function of promoting mutual binding of a multi-block polymer.

또한, 본 발명은 상기의 배양방법에 의해 배양된 인공췌장소도를 제공한다. 상세하게는, 상기 인공췌장소도는 포도당 자극에 의한 인슐린 분비능을 가지는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention provides an artificial pancreas small intestine cultured by the above culture method. Specifically, the artificial pancreatic islets have an insulin secretion function by glucose stimulation.

본 발명에 의한 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질을 이용한 췌장베타세포의 3차원 세포 군집체의 형성 방법과 이를 기반으로 마련된 인공췌장소도에 따르면, 본 발명은 세포 독성이 없어 안전하며, 세포 배양이 용이하여 생산성이 좋고 생체적합성이 우수한 재료를 바탕으로 뛰어난 조직 재생력을 제공할 수 있다. 이러한 방법으로 형성된 인공소도는 포도당 반응에 대한 인슐린 분비능을 유지하고 있어 본 발명은 제 1형 당뇨병 치료를 위한 조직 및 세포이식용 인공 장기 개발 방법을 제공할 수 있다.According to the method of forming a three-dimensional cell cluster of pancreatic beta cells using the elastin-like artificial extracellular matrix according to the present invention and the artificial pancreatic islet prepared on the basis thereof, the present invention is safe without cytotoxicity, Excellent tissue regeneration ability can be provided based on materials having good productivity and excellent biocompatibility. The artificial sole formed by this method maintains insulin secretion ability against glucose response, so that the present invention can provide a method for the development of tissue and cell-forming artificial organs for the treatment of type 1 diabetes.

도 1은 시간 경과에 따라 RGD-ELP 상에서 배양한 beta-TC-6 세포의 인공췌장소도 형성 모습 및 세포 활성도 측정 결과를 나타낸다.
도 2는 RGD-ELP 상에서 형성된 인공췌장소도의 인슐린 분비 및 인슐린 유전자 발현 결과를 나타낸다.
도 3은 RGD-ELP 상에서 형성된 인공췌장소도의 E-카드헤린(E-cadherin)과 커넥신(connexin)-36의 발현 결과를 나타낸다.
FIG. 1 shows the appearance of artificial pancreatic islets and the measurement of cell activity of beta-TC-6 cells cultured on RGD-ELP over time.
Figure 2 shows insulin secretion and insulin gene expression results of artificial pancreas sisters formed on RGD-ELP.
Figure 3 shows the expression results of E-cadherin and connexin-36 of the artificial pancreatic islets formed on RGD-ELP.

이하, 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited by these examples.

<< 실시예Example 1>  1> 인공췌장소도Artificial pancreas small intestine 형태 및 세포 활성도 Morphology and cellular activity

1. 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질(RGD-ELP) 정제1. Elastin-like artificial extracellular matrix (RGD-ELP) purification

본 발명에서 사용된 엘라스틴 유사 인공 세포외 기질은 아르기닌-글리신-아스파르트산(Arginine-Glycine-Aspartate; RGD)-엘라스틴 유사 폴리펩타이드(elastin like polypeptide; ELP)로서, 줄여서 RGD-ELP로 명명하였다. RGD-ELP는 ELP를 주형으로 RGD(아르기닌-글리신-아스파르트산)의 아미노산 배열을 가지는 리간드를 가지는 구조의 단백질이다. The elastin-like artificial extracellular matrix used in the present invention was named Arginine-Glycine-Aspartate (RGD) -elastin like polypeptide (ELP), abbreviated RGD-ELP. RGD-ELP is a protein having a ligand having an amino acid sequence of RGD (arginine-glycine-aspartic acid) using ELP as a template.

RGD-ELP는 일반적인 펩타이드 합성방법에 따라 합성하였다. RGD(아르기닌-글리신-아스파르트산)의 아미노산을 코딩한 DNA 단편을 재귀적 방향성 라이게이션(recursive directional ligation: RDL)에 의해 성공적으로 클로닝되었으며, 이를 pET계 발현벡터로 형질전환시킨 E. coli BLR(DE3)에서 발현시켜 정제하였다. 역전이 사이클링을 3 라운드 실시하여 순도를 높였고, SDS-PAGE로 순도 95% 이상임을 확인하였다.
RGD-ELP was synthesized according to the general peptide synthesis method. A DNA fragment encoding the amino acid of RGD (arginine-glycine-aspartic acid) was successfully cloned by recursive directional ligation (RDL), which was transformed with E. coli BLR DE3). Reverse rotation was carried out three rounds of cycling to increase the purity, and it was confirmed by SDS-PAGE that the purity was 95% or more.

본 발명에서 사용한 RGD-ELP는 다중블록 바이오폴리머로 1 내지 100개의 블록들 중 하나의 블록은 조직 재생을 위한 세포 부착 기능의 펩타이드 I을 포함하며, 펩타이드 I으로 선택되지 않은 적어도 하나의 블록들 각각은 PGX의 구조를 가진 펩타이드 II (P는 L-proline, G는 D-glycine, X는 L-또는 D-proline을 제외한 19개 L-또는 D-아미노산), PGXX의 구조를 가진 펜타이드 III, PGXXX의 구조를 가진 펩타이드 IV, PGXGXX의 구조를 가진 펩타이드 V, 다중블록 폴리머의 상호 결합증진 기능을 하는 펩타이드 VI 중 하나인 것을 특징으로 한다.
The RGD-ELP used in the present invention is a multi-block biopolymer, wherein one of the 1 to 100 blocks contains peptide I for cell adhesion function for tissue regeneration, and at least one of the blocks (P is L-proline, G is D-glycine, X is 19 L- or D-amino acid except L- or D-proline), pentaide III having the structure of PGXX, Peptide IV having the structure of PGXXX, peptide V having the structure of PGXGXX, and peptide VI having the function of promoting mutual binding of the multi-block polymer.

2. 세포배양2. Cell culture

본 발명에 사용한 세포는 인슐린 분비능을 가진 마우스 췌도세포인 beta-TC-6 세포로 5% 이산화탄소, 37℃ 온도가 유지되는 항온항습기에서 배양하였다. beta-TC-6 세포는 미국 미생물 보존 센터(American Type Culture Collection; ATCC)에서 구입하여 사용하였다. beta-TC-6 세포는 15% 우태혈청(fetal bovine serum; FBS), 100U/ml 페니실린과 100μg/ml 스트렙토마이신을 추가한 ATCC-formulated Dulbecco's Modified Eagle's Medium에서 배양하였고, 계대배양 30-40번 사이의 세포를 이용하였다.
The cells used in the present invention were incubated with beta-TC-6 cells, insulin-releasing mouse islet cells, in a constant temperature and humidity chamber maintained at 37 ° C in 5% carbon dioxide. Beta-TC-6 cells were purchased from the American Type Culture Collection (ATCC). Beta-TC-6 cells were cultured in ATCC-formulated Dulbecco's Modified Eagle's Medium supplemented with 15% fetal bovine serum (FBS), 100 U / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin, and subcultured 30-40 Were used.

3. 인공췌장소도(pseudoislet)의 형성 및 형태 관찰3. Formation and observation of artificial pancreatic islets

RGD-ELP의 농도를 0, 0.5, 1, 5 및 10μM로 정하여 모든 실험을 거친 결과 1μM 농도가 인공췌장소도 형성에 적합한 것을 확인하였다. 따라서 1μM의 RGD-ELP를 최종 처리농도로 하여 모든 실험을 진행하였다. 24-well plate에 1μM RGD-ELP 200μl 처리하여 37℃ 항온기에서 1시간 동안 유지하였다. 그 후, RGD-ELP가 침전되어 플레이트 표면에 코팅되게 한다. 플레이트 상에 남은 용액을 제거한 후 beta-TC-6 세포를 각 well 당 10,000개씩 넣고 1, 3, 5 및 7일 동안 현미경으로 세포성장 및 형태 변화를 관찰하였다.
The concentrations of RGD-ELP were set at 0, 0.5, 1, 5, and 10 μM, and the results showed that 1 μM concentration was suitable for artificial pancreatic islet formation. Therefore, all experiments were carried out with 1 μM of RGD-ELP as final concentration. The plate was treated with 200 μl of 1 μM RGD-ELP in a 24-well plate and kept in a thermostat at 37 ° C for 1 hour. The RGD-ELP is then precipitated and coated onto the plate surface. After removing the remaining solution on the plate, beta-TC-6 cells were added to each well of each well, and cell growth and morphological changes were observed with a microscope for 1, 3, 5 and 7 days.

4. 세포활성도 측정4. Cell activity measurement

세포활성도 측정을 위해 Molecular Probe 사에서 구입한 LIVE/DEAD 시약을 이용하였다. 플레이트 상에서 배양된 인공췌장소도를 인산완충식염수(phosphate buffered saline; PBS)로 3회 씻어내고, 2μM 칼세인(calcein) AM과 4μM EthD-1이 포함되어 있는 LIVE/DEAD 시약을 처리하여 실온에서 30분간 반응시킨 후 형광현미경으로 관찰하였다.
For cell activity measurement, LIVE / DEAD reagent purchased from Molecular Probe was used. The artificial pancreatic islets cultured on the plate were washed three times with phosphate buffered saline (PBS), treated with LIVE / DEAD reagent containing 2 μM calcein AM and 4 μM EthD-1 and incubated at room temperature for 30 And then observed with a fluorescence microscope.

5. 결과5. Results

RGD-ELP가 beta-TC-6 세포의 성장 및 형태 변화에 미치는 영향을 확인하기 위해, 1μM RGD-ELP를 코팅한 플레이트에서 1, 3, 5 및 7일간 배양하여 현미경을 통해 관찰하였다. 일반 플레이트에서 배양한 beta-TC-6 세포는 단층으로 성장하여 플레이트 상에서 퍼져가는 형태를 보였다. 반면 RGD-ELP상에서 배양한 beta-TC-6 세포는 배양 첫날부터 작은 구형태의 군집체를 형성하였고, 3일, 5일 및 7일까지 배양하였을 때 그 사이즈는 점점 더 커져서 30 - 100 μm의 다양한 크기를 형성하였다(도 1A).In order to examine the effect of RGD-ELP on the growth and morphology of beta-TC-6 cells, 1, 3, 5 and 7 days of incubation were carried out on 1 μM RGD-ELP coated plates and observed under a microscope. Beta-TC-6 cells cultured on normal plates were monolayered and spread on plates. On the other hand, beta-TC-6 cells cultured on RGD-ELP formed small globular aggregates from the first day of culture, and when they were cultured until 3, 5 and 7 days, Forming various sizes (FIG. 1A).

인공췌장소도를 형성한 beta-TC-6 세포의 활성도를 측정하기 위해 LIVE/DEAD 시약을 이용하였고, 칼세인(calcein) AM은 살아있는 세포에 염색되어 녹색의 형광을 나타내고, EthD-1은 죽은 세포에 염색되어 붉은색의 형광을 나타내게 된다. RGD-ELP상에서 형성된 인공췌장소도는 3일 동안 배양 후에도 죽은 세포를 관찰할 수 없었다. 하지만 5일과 7일에서는 세포 군집체 내부에 약간의 죽은 세포를 관찰 할 수 있었다(도 1B).
The LIVE / DEAD reagent was used to measure the activity of beta-TC-6 cells forming artificial pancreatic islets. Calcein AM was stained in living cells to show green fluorescence. EthD-1 To give a red fluorescence. Artificial pancreatic islets formed on RGD-ELP were unable to observe dead cells even after 3 days of incubation. On days 5 and 7, however, some dead cells were observed inside the cell cluster (FIG. 1B).

<< 실시예Example 2>  2> 인공췌장소도의Artificial pancreas 인슐린  insulin 분비능과Secretory function 인슐린 유전자의 발현 Expression of insulin gene

1. 인슐린 분비능 측정1. Insulin secretion measurement

RGD-ELP에 의해 형성된 인공췌장소도에서 포도당 자극에 의해 분비되는 인슐린의 양을 측정하기 위해, Millipore사에서 구입한 Rat/Mouse Insulin ELISA kit을 이용하였다. 방법을 간단하게 설명하면, beta-TC-6 세포를 RGD-ELP 코팅한 24-well plate에서 1, 3, 5 및 7일간 배양한 후, 5mM 포도당과 2% FBS가 포함되어 있는 크렙스 링거 바이카보네이트 완충액(Krebs Ringer bicarbonate buffer; KRBB) 용액에서 37℃ 항온항습기를 이용하여 5시간 동안 유지하였다. 그 후 5 mM 포도당 또는 25 mM 포도당을 1시간 동안 처리 후 상등액을 회수하고, 상등액의 10μl를 분석에 이용하였다.
To determine the amount of insulin secreted by glucose stimulation in the artificial pancreatic islets formed by RGD-ELP, the Rat / Mouse Insulin ELISA kit purchased from Millipore was used. Briefly, beta-TC-6 cells were cultured on a 24-well plate coated with RGD-ELP for 1, 3, 5 and 7 days. Krebs ringer bicarbonate containing 5 mM glucose and 2% FBS And maintained in a buffer solution (Krebs Ringer bicarbonate buffer; KRBB) for 5 hours using a constant-temperature humidifier at 37 ° C. After 5 mM glucose or 25 mM glucose was treated for 1 hour, the supernatant was recovered and 10 μl of the supernatant was used for the analysis.

2. 정량 실시간 PCR(Quantitative real time PCR; qRT-PCR)2. Quantitative real time PCR (qRT-PCR)

인공췌장소도 형성과정에서 변화된 유전자의 발현을 확인하기 위해서, 정량 실시간 PCR(Quantitative real time PCR; qRT-PCR) 방법을 이용하였다. RGD-ELP에 의해 형성된 인공췌장소도로부터 RNA를 분리하기 위해 Invitrogen사의 트리졸(Trizol) 시약을 이용하였고, Applied Biosystem사의 High-Capacity cDNA Reverse Transcrition Kit을 이용하여 cDNA를 합성하였다. SYBR Green PCR master mix kit을 이용하여 qRT-PCR를 수행하였고, PCR 사이클의 조건은 50℃에서 2분, 95℃에서 10분 반응 후, 95℃에서 15초, 60℃에서 1분 반응을 40회 반복하는 것이었다. qRT-PCR 방법으로 인슐린-1, 인슐린-2, E-카드헤린(E-cadherin)과 커넥신(connexin)-36 등의 유전자 발현 변화를 분석하였다.
Quantitative real-time PCR (qRT-PCR) was used to confirm the expression of the altered gene during artificial pancreatic islet formation. Trizol reagent from Invitrogen was used to isolate RNA from artificial pancreatic islets formed by RGD-ELP, and cDNA was synthesized using High-Capacity cDNA Reverse Transcrition Kit from Applied Biosystem. QRT-PCR was performed using the SYBR Green PCR master mix kit. The conditions of the PCR cycle were 2 minutes at 50 ° C, 10 minutes at 95 ° C, 15 seconds at 95 ° C, 1 minute at 60 ° C for 40 times It was to repeat. The expression of insulin-1, insulin-2, E-cadherin and connexin-36 gene expression was analyzed by qRT-PCR.

3. 결과3. Results

RGD-ELP 상에서 형성된 beta-TC-6 세포군집체가 인공췌장소도의 기능을 나타내는지 평가할 수 있는 중요한 인자는 인슐린 합성 및 포도당 자극에 의한 인슐린 분비능이다. 따라서 인슐린 ELISA assay로 인슐린 분비를 확인하고, 인슐린 유전자 발현을 확인하기 위해 qRT-PCR을 진행하였다. RGD-ELP 상에서 형성된 인공췌장소도의 인슐린 분비가 평면에서 배양한 세포에 비해 1.3-1.6배까지 증가되는 것을 확인할 수 있었다(도 2A). RGD-ELP 상에서 형성된 인공췌장소도는 포도당 자극에 의한 인슐린 분비능이 5일째까지 유지되는 것을 확인할 수 있었다(도 2B). RGD-ELP 상에서 형성된 인공췌장소도의 인슐린-1과 인슐린-2의 유전자 발현은 3일째 확연히 증가하는 것을 확인할 수 있고, 5일, 7일째에서도 평면으로 배양한 세포에 비해 약 2배가량 증가된 수치를 유지하고 있었다(도 2C, D).
An important factor to evaluate whether the beta-TC-6 cell aggregates formed on RGD-ELPs function in artificial pancreatic islets is insulin secretion by insulin synthesis and glucose stimulation. Therefore, insulin secretion was confirmed by insulin ELISA assay and qRT-PCR was performed to confirm insulin gene expression. Insulin secretion of artificial pancreatic islets formed on RGD-ELP was increased to 1.3-1.6 times as compared to cells cultured in the plane (Fig. 2A). The artificial pancreas shed formed on the RGD-ELP showed that the insulin secretion ability by glucose stimulation was maintained until the fifth day (Fig. 2B). The expression of insulin-1 and insulin-2 gene in artificial pancreatic islets formed on RGD-ELP was markedly increased at 3 days, and at 5 days and 7 days, (Fig. 2C, D).

<< 실시예Example 3>  3> 인공췌장소도에서In artificial pancreas E- E- 카드헤린(E-cadherin)과E-cadherin and 커넥신Connexin (( connexinconnexin )-36의 발현) -36 expression

1. 웨스턴 블랏 (Western blot analysis)1. Western blot analysis

인공췌장소도 형성에 관여하는 단백질 발현을 확인하기 위해 웨스턴 블랏 방법을 이용하였다. RGD-ELP상에서 형성된 인공췌장소도에서 RIPA 완충액을 이용하여 세포용해물을 추출하였다. 항-E-카드헤린(E-cadherin) 항체와 항-커넥신(connexin)-36 항체를 사용하여 이들 단백질 발현변화를 확인하였다.
The Western blot method was used to confirm protein expression involved in artificial pancreatic islet formation. Cell lysates were extracted with RIPA buffer in artificial pancreatic islets formed on RGD-ELP. Changes in these protein expression were confirmed using anti-E-cadherin and anti-connexin-36 antibodies.

2. 통계학적 처리2. Statistical processing

결과들은 평균±표준오차로 표시하고, 변수들의 분석들은 Duncna's test를 사용하였다. P값이 0.05 미만인 경우에 통계적으로 유의하다는 판정을 하였으며, 모든 실험은 독립적으로 3회 이상 실시하여 통계 처리를 하였다.
Results were expressed as mean ± standard error, and Duncna's test was used for analysis of variables. P values less than 0.05 were considered to be statistically significant, and all experiments were performed three times or more independently and statistically.

3. 결과3. Results

췌장소도의 구조적 형태와 기능을 유지하는데 관여하는 중요한 인자인 E-카드헤린(E-cadherin)과 커넥신(connexin)-36의 발현을 확인하기 위해, qRT-PCR과 웨스턴 블랏(western blot)을 진행하였다. E-카드헤린(E-cadherin) 유전자와 단백질 발현은 평면에서 배양한 세포에 비해 RGD-ELP 상에서 형성된 인공췌장소도에서 1일째부터 확연히 증가되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 배양 3, 5 및 7일까지 인공췌장소도에서의 E-카드헤린(E-cadherin) 유전자와 단백질 발현은 약간 감소되는 패턴을 보이긴 하지만 평면배양에 비해 계속적으로 높은 발현 정도를 나타내고 있다.(도 3A, B) 또한, 인공췌장소도에서 커넥신(connexin)-36 유전자와 단백질 발현이 평면배양에 비해 높게 나타났다(도 3C, D).To confirm the expression of E-cadherin and connexin -36, important factors involved in maintaining the structural form and function of pancreatic islets, qRT-PCR and western blot were performed . E-cadherin gene and protein expression were significantly increased from day 1 in artificial pancreatic islets formed on RGD-ELP compared to cells cultured on planar surfaces. E-cadherin gene and protein expression in artificial pancreatic islets was slightly reduced by 3, 5, and 7 days, but the expression level was consistently higher than that of the flat culture 3A, B). Also, the expression of connexin-36 gene and protein was higher in artificial pancreatic islets than in planar cultures (Fig. 3C, D).

Claims (7)

엘라스틴 유사 인공 세포외 기질로서 아르기닌-글리신-아스파르트산(Arginine-Glycine-Aspartate; RGD)-엘라스틴 유사 폴리펩타이드(elastin like polypeptide; ELP)를 플레이트에 코팅하는 단계;
상기 플레이트 상에 남은 용액을 제거하는 단계; 및
상기 용액이 제거된 플레이트에서 췌장세포를 배양하는 단계를 포함하는 인공췌장소도 배양방법.
Coating an arginine-glycine-aspartate (RGD) -elastin-like polypeptide (ELP) as an elastin-like artificial extracellular matrix onto a plate;
Removing the remaining solution on the plate; And
Culturing the pancreatic cells in a plate from which the solution has been removed.
제 1 항에 있어서, 상기 플레이트에 코팅하는 단계는 상기 RGD-ELP를 0.5 내지 10 uM의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하는 인공췌장소도 배양방법.The method of claim 1, wherein the step of coating the plate comprises treating the RGD-ELP at a concentration of 0.5 to 10 uM. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 RGD-ELP는 다중블록 바이오폴리머로 1 내지 100개의 블록들 중 하나의 블록은 조직 재생을 위한 세포 부착 기능의 펩타이드 I을 포함하며, 펩타이드 I으로 선택되지 않은 적어도 하나의 블록들 각각은 PGX의 구조를 가진 펩타이드 II (P는 L-proline, G는 D-glycine, X는 L-또는 D-proline을 제외한 19개 L-또는 D-아미노산), PGXX의 구조를 가진 펩타이드 III, PGXXX의 구조를 가진 펩타이드 IV, PGXGXX의 구조를 가진 펩타이드 V 및 다중블록 폴리머의 상호 결합증진 기능을 하는 펩타이드 VI로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 인공췌장소도 배양방법.2. The method of claim 1, wherein the RGD-ELP is a multi-block biopolymer, wherein one of the 1 to 100 blocks comprises a peptide I of cell adhesion function for tissue regeneration, wherein at least one Each of the blocks is composed of a peptide II having a structure of PGX (P is L-proline, G is D-glycine, X is 19 L- or D-amino acid except L- or D-proline) III, a peptide IV having a structure of PGXXX, a peptide V having a structure of PGXGXX, and a peptide VI having a function of promoting mutual binding of a multi-block polymer. 제 1 항에 있어서, 상기 췌장세포는 마우스 췌도세포인 beta-TC-6 세포인 것을 특징으로 하는 인공췌장소도 배양방법.The method of claim 1, wherein the pancreatic cell is a beta-TC-6 cell, a mouse islet cell. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 인공췌장소도는 포도당 자극에 의한 인슐린 분비능을 가지는 것을 특징으로 하는 인공췌장소도 배양방법.[Claim 2] The method according to claim 1, wherein the artificial pancreas islet has an insulin releasing ability by glucose stimulation.
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