KR101456998B1 - Method for producing induced pluripotent stem cell using intercellular protein delivery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 역분화 줄기세포 유도인자의 세포 내 도입에 호메오 도메인의 단백질 분비 아미노산 서열을 이용하여 고효율의 비유전자 변형에 의한 역분화 줄기세포를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 세포 외부로 분비되어 주변 세포 내부로 이동할 수 있는 분비-침투 관련 부위와 역분화 유도인자의 융합단백질을 발현하는 형질전환세포를 제조하여 이를 분화된 대상 체세포와 공동 배양함으로써 상기 형질전환세포로부터 분비되는 역분화 유도인자에 의해 상기 대상 체세포로부터 역분화 줄기세포를 제조하였으므로, 본 발명의 상기 융합단백질을 암호화하는 유전자 컨스트럭트 및 이를 발현하는 형질전환세포는 분화된 체세포로부터 미분화의 역분화 줄기세포를 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a method for producing a stem cell with a high efficiency of non-EE using a protein-secreted amino acid sequence of a homeode domain in the intracellular introduction of a degenerating stem cell inducer, A transfected cell expressing a fusion protein of a secretion-permeation-related site and a dedifferentiation inducer capable of migrating into a cell is prepared and co-cultured with the somatic cell of the differentiated cell, whereby the cell is transformed by a dedifferentiation factor Since the dedifferentiated stem cells have been prepared from the somatic cells, the gene construct encoding the fusion protein of the present invention and the transformant cells expressing the same are useful for preparing undifferentiated stem cells from differentiated somatic cells have.

Description

세포 간 단백질 전달을 이용한 역분화 줄기세포의 제조 방법{Method for producing induced pluripotent stem cell using intercellular protein delivery}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a stem cell,

본 발명은 역분화 줄기세포 유도인자의 세포 내 도입에 호메오 도메인 또는 분비형 알칼리성 탈인산화 효소의 단백질 분비 아미노산 서열을 이용하여 고효율의 비유전자 변형에 의해 역분화 줄기세포를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing degenerative stem cells by high-efficiency non-nuclear transformation using proteinaceous amino acid sequences of the homeomain or secretory alkaline dephosphorylase for intracellular introduction of a degenerated stem cell inducer .

인간을 비롯한 동물의 신체를 구성하는 대부분의 세포들은 다시 재생이 되지 않는 특징이 있어서, 인간 세포들이 노화나 다른 외부적 요인에 의해 상실되면 다시 복구되지 못해 정상적인 생명현상이 불가능해진다.Most of the cells that constitute the body of animals, including humans, are not regenerated, and if human cells are lost by aging or other external factors, they can not be restored and normal life phenomena become impossible.

이에 반해, 간이나 피부를 비롯한 일부 조직들은 평생 세포가 죽고 새로운 세포가 생기는 특징이 있어서, 이들 조직 내에는 새로운 세포를 생성할 수 있는 능력을 가진 줄기세포들이 포함되어 있다. 이들을 조직특이적 줄기세포(tissue-specific stem cell)라고 한다.In contrast, some tissues, including the liver and skin, have lifelong cell death and new cell growth, and these tissues contain stem cells that are capable of producing new cells. These are called tissue-specific stem cells.

상기 조직특이적 줄기세포는 정해진 세포로만 분화되는 것이 특징으로서, 예를 들어, 간 줄기세포는 간세포만을 피부줄기세포는 피부세포만을 만들게 된다. 이에 비해, 발생 초기 단계의 배아줄기세포는 다양한 기능을 가진 생체 내 모든 세포로 분화할 능력을 가지는 전지전능한 미분화 세포이다.The tissue-specific stem cells are characterized by being differentiated into defined cells. For example, liver stem cells are made up only of hepatocytes, and skin stem cells make up only skin cells. In contrast, embryonic stem cells in the early stages of development are allergic non-differentiated cells capable of differentiating into all cells in vivo with various functions.

따라서, 재생이 되지 않는 조직의 재생을 위해서는 배아줄기세포를 이용해 원하는 세포로 분화를 유도하여 이를 손상된 조직 내에 이식하는 과정이 필요하나, 배아줄기세포는 수정란에서 유도되므로, 수정란의 온전한 생명체에 대한 도덕적 논란이 아직 해소되지 않은 상태에서 배아줄기세포를 재생의학에 도입하는데는 한계가 있다. 또한, 기본적으로 배아줄기세포는 자가 유래가 아닌 타인의 세포이므로 개인마다 다른 면역 적합성을 극복하는 것에도 어려움이 있다.Therefore, in order to regenerate tissues that can not be regenerated, it is necessary to induce differentiation into desired cells using embryonic stem cells and transplant them into damaged tissues. However, since embryonic stem cells are derived from embryos, There is a limit to introducing embryonic stem cells into regenerative medicine in a state where controversy has not yet been solved. In addition, since embryonic stem cells are basically non-autologous cells of other people, it is also difficult to overcome the immunity fitness of individual individuals.

이러한 도덕적·기술적인 한계가 2006년 일본의 Sinya Yamanaka 박사팀에서 최초로 개발한 역분화 줄기세포(induced pluripotent stem cell, iPSC)에 의해 어느 정도 해소되었다고 볼 수 있다. 역분화 줄기세포는 완전히 분화한 세포에 배아줄기세포 상태를 유지하게 해주는 특정 유전자들(예를 들면, Oct4, Sox2, Klf4, 및 c-Myc)을 외부에서 도입함으로써 제조되고, 이에 따라 분화가 완료된 세포에서 다시 미분화 상태의 특성을 갖는 세포로 유도가 가능하다. 따라서, 성인의 체세포에 이들 유전자를 도입함으로써 미분화 줄기세포를 수득하고, 이를 다시 원하는 세포로 분화시켜 다시 본인의 신체 내로 도입하는 재생의학적인 치료법에 응용할 가능성이 생기게 되었다.
These moral and technical limitations have been somewhat resolved by the induction pluripotent stem cell (iPSC) developed by Sinya Yamanaka of Japan in 2006. Degenerative stem cells are prepared by exogenously introducing specific genes (e.g., Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc) that allow embryonic stem cell status to remain in completely differentiated cells, It is possible to induce the cells to cells having the characteristics of undifferentiated state again. Therefore, it is possible to apply the present invention to a regenerative medicine treatment method in which undifferentiated stem cells are obtained by introducing these genes into somatic cells of an adult, and then differentiated into desired cells and introduced into the body of the subject again.

역분화 줄기세포 유도는 크게 바이러스 등을 이용한 유전자 직접 도입법과 이들 유전자에 의해 생성된 mRNA 또는 단백질을 전달하는 방법으로 나뉜다. 유전자 직접 도입법은 가장 유도 효율이 높음에도 불구하고 세포 내 유전자 변형을 유발할 수 있는 부작용이 있기 때문에 임상적에 극히 제한적으로 적용될 것이다. 또한, mRNA를 이용한 유도법은 mRNA 구조가 극히 불안정하여 이를 대량 생산하고 세포 내로 안정적으로 도입하는데 기술적인 어려움이 있다. 단백질을 이용한 전달법은 유전적 변형의 부작용을 피할 수 있으며, 동시에 대량 생산이 가능하여 현재 가장 주목을 받고 있는 방법이지만, 단백질은 세포막을 투과할 수가 없어서 세포 내 도입 효율이 극히 낮은 치명적인 약점이 있다. Degeneration stem cell induction is largely divided into direct gene transfer using viruses and mRNA or proteins produced by these genes. Although the direct gene introduction method has the highest induction efficiency, it has a very limited clinical application because of the side effects that can induce intracellular gene degeneration. Furthermore, the induction method using mRNA is extremely unstable in the mRNA structure, and there is a technical difficulty to mass-produce it and stably introduce it into the cell. Protein-mediated transfer can avoid the side effects of genetic modification, and at the same time it is possible to mass-produce the protein. However, since protein can not permeate through the cell membrane, the intracellular introduction efficiency is extremely low, which is a fatal weak point .

이를 해결하기 위해, 역분화 줄기세포 유도 단백질에 세포막 투과 펩타이드를 연결하여 세포 내부로 전달하는 방법이 개발되고 있다. 그러나, 세포막 투과 펩타이드를 표지한 단백질들은 수용성이 극히 낮아 대부분 단백질이 불활성화 상태가 된다. 이는, 이러한 불활성화된 역분화 유도 단백질을 세포 배양액에 대량으로 투여해야하는 저효율적인 방법이다. 따라서, 유전적으로 안전한 고효율의 단백질 전달법이 향후 역분화 줄기세포를 유도에 있어서 필수적인 기술이다.
To solve this problem, a method of delivering a deoxyribed stem cell-derived protein to a cell through a membrane permeable peptide is being developed. However, the proteins labeled with transmembrane peptides are extremely low in water solubility, and most proteins are inactivated. This is a low-efficiency method in which such inactivated dedifferentiation-inducing proteins must be administered in large amounts into cell culture fluids. Therefore, genetically safe, high-efficiency protein delivery is an essential technique for inducing degenerative stem cells in the future.

이에, 본 발명자들은 유전적으로 안전한 단백질 전달 방법을 통하여 역분화 줄기세포를 효율적으로 유도하기 위해 연구한 결과, 호메오 도메인(homeodomain)의 분비-침투(Secretion-Penetration, SecPen) 또는 분비성 알칼리성 탈인산화 효소의 신호 펩티드-침투(signal peptide-penetration, SigPen) 부위를 암호화하는 유전자 및 역분화 유도인자를 암호화하는 유전자가 연결된, 융합유전자를 발현하는 형질전환세포와 분화된 체세포를 공동배양함으로써 상기 형질전환세포로부터 분비된 역분화 유도인자가 분화 체세포로 이동하여 역분화를 효과적으로 유도함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have conducted studies to efficiently induce degenerated stem cells through a genetically safe protein transduction method. As a result, they have found that Secretion-Penetration (SecPen) or secretory alkaline dephosphorylation of homeodomain By co-culturing the transfected cells expressing the fusion gene and the differentiated somatic cells to which the gene encoding the signal peptide-penetration (SigPen) region of the enzyme and the gene encoding the dedifferential induction factor are ligated, The present inventors have completed the present invention by confirming that the dedifferentiation factor secreted from the cells migrates into differentiated somatic cells and effectively induces the differentiation.

본 발명의 목적은 고효율의 비유전자 변형에 의한 역분화 줄기세포를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
It is an object of the present invention to provide a method for producing degenerative stem cells by high-efficiency non-electron modification.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 또는 서열번호 2의 염기서열로 구성된 유전자 및 역분화 유도인자를 암호화하는 유전자가 연결된, 융합유전자를 포함하는 유전자 컨스트럭트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a gene construct comprising a fusion gene comprising a gene consisting of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 and a gene encoding a dedifferentiation inducer linked thereto.

또한, 본 발명은 상기 유전자 컨스트럭트가 작동가능하게 연결된 재조합 발현벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant expression vector in which the gene construct is operably linked.

또한, 본 발명은 상기 재조합 발현벡터를 숙주세포에 도입한 형질전환체를 제공한다.The present invention also provides a transformant obtained by introducing the recombinant expression vector into a host cell.

또한, 본 발명은 상기 형질전환체 또는 이의 배양액과 분화된 대상 세포를 혼합하여 공동 배양하는 단계를 포함하는, 분화된 세포로부터 미분화 세포의 유도 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for inducing undifferentiated cells from differentiated cells, comprising the step of co-culturing the transformant or its culture with the target cells differentiated.

또한, 본 발명은In addition,

1) 상기 형질전환체 또는 이의 배양액과 분화된 대상 세포를 혼합하여 공동 배양하는 단계; 및1) mixing and co-culturing the transformant or a culture thereof with target cells differentiated; And

2) 단계 1)의 공동 배양물로부터 분화된 대상 세포 유래의 배아줄기세포 유사 콜로니를 분리하는 단계를 포함하는, 분화된 세포로부터 역분화 줄기세포의 제조 방법을 제공한다.2) isolating embryonic stem cell-like colonies derived from the target cell differentiated from the co-culture of step 1) from the differentiated cells.

아울러, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 역분화 줄기세포를 제공한다.
In addition, the present invention provides degenerated stem cells prepared by the above method.

본 발명의 세포 외부로 분비되어 주변 세포 내부로 이동할 수 있는 분비-침투 관련 부위와 역분화 유도인자가 연결된 융합단백질 발현 형질전환세포를 분화된 대상 체세포와 공동 배양하여, 상기 형질전환세포로부터 분비되는 역분화 유도인자 단백질에 의해 상기 대상 체세포로부터 역분화 줄기세포를 유도하였으므로, 유전자 변형에 의해 임상적 적용에 제한적인 유전자 전달 방법, 및 세포내 도입 효율이 낮은 단백질의 전달 방법에 비해 유전적으로 안전하고 고효율의 단백질 전달에 의한 역분화 줄기세포 유도 방법이므로, 이는 분화된 세포로부터 미분화의 역분화 줄기세포를 제조하는데 효과적으로 사용될 수 있다.
The fusion protein expressing transfected cells, which are secreted to the outside of the cells of the present invention and capable of migrating into the surrounding cells, are linked to the dedifferentiation-inducing factor and co-cultured with the differentiated somatic cells, Since the dedifferentiated stem cells are derived from the somatic cells by the dedifferentiation inducer protein, they are genetically more safe than the gene transfer method restricted to clinical application by genetic modification and the protein delivery method with low efficiency of intracellular introduction Since it is a method of inducing stem cell differentiation by high-efficiency protein transfer, it can be effectively used for producing undifferentiated stem cells of differentiation from differentiated cells.

도 1은 SecPen-OSKM 유전자 컨스트럭트를 나타내는 그림이다.
도 2는 SigPen-OSKM 유전자 컨스트럭트를 나타내는 그림이다.
도 3은 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc 각각에 SecPen 또는 SigPen의 도입을 PCR 결과로 나타내는 그림이다.
도 4는 SecPen-OSKM 재조합 벡터를 나타내는 그림이다.
도 5는 SigPen-OSKM 재조합 벡터를 나타내는 그림이다.
도 6은 SecPen-OSKM-EGFP-TK 유전자 카세트를 나타내는 그림이다.
도 7은 SigPen-OSKM-EGFP-TK 유전자 카세트를 나타내는 그림이다.
도 8은 SecPen-OSKM 레트로바이러스 벡터를 나타내는 그림이다.
도 9는 SecPen-OSKM-EGFP-TK 레트로바이러스 벡터를 나타내는 그림이다.
도 10은 SecPen-OSKM 단백질의 세포 배양액으로의 분비를 나타내는 그림이다.
도 11은 본 발명의 유전자 카세트의 역분화 줄기세포 유도능을 확인한 도이다.
도 12는 면역세포화학법(immunocytochemistry)을 통한 SecPen-OSKM 유전자 카세트의 발현 여부를 확인한 도이다.
FIG. 1 shows the SecPen-OSKM gene construct. FIG.
Fig. 2 is a diagram showing the SigPen-OSKM gene construct.
Fig. 3 shows the results of introduction of SecPen or SigPen into Oct4, Sox2, Klf4 and c-myc, respectively.
FIG. 4 is a diagram showing a SecPen-OSKM recombination vector. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a SigPen-OSKM recombination vector. FIG.
6 is a diagram showing the SecPen-OSKM-EGFP-TK gene cassette.
Fig. 7 is a diagram showing the SigPen-OSKM-EGFP-TK gene cassette.
Figure 8 is a diagram showing the SecPen-OSKM retrovirus vector.
Fig. 9 shows the SecPen-OSKM-EGFP-TK retrovirus vector.
Fig. 10 shows secretion of SecPen-OSKM protein into cell culture medium.
11 is a diagram for confirming the ability of the gene cassette of the present invention to regenerate stem cells.
FIG. 12 shows the expression of SecPen-OSKM gene cassette through immunocytochemistry.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용하는 용어 "역분화 줄기세포"란 분화된 세포(예를 들어, 체세포)로부터 역분화되어 얻어진 만능분화능(pluripotency)을 갖는 세포로서, 각종 장기 세포로 분화 가능한 세포를 나타낸다.
As used herein, the term " degenerated stem cell "refers to a pluripotent cell obtained by differentiation from differentiated cells (for example, somatic cells), and capable of differentiating into various organ cells.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 구성된 호메오 도메인(homeo domain)의 분비-침투(Secretion-Penetration, SecPen) 또는 서열번호 2의 염기서열로 구성된 신호 펩티드-침투(signal peptide-penetration, SigPen) 부위를 암호화하는 유전자 및 역분화 유도인자를 암호화하는 유전자가 연결된, 융합유전자를 포함하는 유전자 컨스트럭트를 제공한다.The present invention relates to a method for detecting signal peptide-penetration (SigPen) consisting of Secretion-Penetration (SecPen) of a homeo domain consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a nucleotide sequence of SEQ ID NO: A gene coding for a site and a gene encoding a dedifferential inducer are connected to each other, and a gene construct comprising the fusion gene.

상기 유전자 컨스트럭트는 SecPen 또는 SigPen을 암호화하는 유전자와 역분화 유도인자를 암호화하는 유전자가 연결된 2종 이상의 융합유전자들을 포함할 수 있고, 이때, 상기 융합유전자들이 프로테아제의 절단 부위를 암호화하는 유전자 단편을 매개로 연결될 수 있다. 상기 프로테아제의 절단 부위는 수족구 바이러스(foot-and-mouth disease virus, FMDV) 유래 2A 프로테아제(protease) 인식 부위일 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The genetic construct may include two or more kinds of fusion genes in which a gene encoding SecPen or SigPen and a gene encoding a dedifferential induction factor are linked, wherein the fusion gene encodes a gene fragment encoding a protease cleavage site Can be mediated. The cleavage site of the protease may be a 2A protease recognition site derived from foot-and-mouth disease virus (FMDV), but is not limited thereto.

상기 분비-침투 (Secretion-Penetration, SecPen) 부위는 무척추동물에서부터 인간까지 진화적으로 잘 보존된 호메오 도메인 전사인자의 호메오 도메인의 일부분으로서, 서열번호 1의 염기서열로 구성될 수 있다. 상기 SecPen은 세포 외부로 분비되어 주변의 세포 내부로 이동할 수 있는 기능을 할 수 있고, 이에 따라 상기 SecPen의 아미노산 서열을 역분화 유도인자에 표지하면 이들 단백질들이 호메오 도메인 전사인자들과 마찬가지로 세포 간 이동을 할 수 있다.The Secretion-Penetration (SecPen) site may be comprised of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 as part of the homeostatic domain of the evolutionarily well-preserved homeostatic domain from invertebrates to humans. The SecPen can be excreted outside the cell and migrate into surrounding cells. Thus, if the amino acid sequence of SecPen is labeled with a demultiplexing inducer, the proteins are released into the cell You can move.

상기 신호펩티드-침투(signal peptide-penetration, SigPen) 부위는 분비형 알칼리성 탈인산화 효소(secreted alkaline phosphatase, SEAP)의 분비 신호 서열(Sig)과 호메오토메인의 침투서열(Pen)을 사용한 것으로서, 서열번호 2의 염기서열로 구성될 수 있다. The signal peptide-penetration (SigPen) site is the secretion signal sequence (Sig) of the secreted alkaline phosphatase (SEAP) and the penetration sequence (Pen) of the home auto main, 2 < / RTI >

상기 서열번호 1의 염기서열 기재되는 SecPen 유전자의 단백질은 반복된 세포 간 이동이 가능하고, 상기 서열번호 2의 염기서열로 기재되는 SigPen 유전자의 단백질은 세포 외부로 분비되어 주변세포로 한번 만 이동이 가능하다. 따라서, SecPen은 세포질에서 곧바로 세포막을 통해 분비되어 주변 세포의 세포막을 통해 이동하고, 다시 다른 세포로 이동이 가능한 반면, SigPen은 세포 내 소기관인 소포체와 골지체를 이용해 세포 외부로 분비가 되며, 분비 과정에서 Sig 부위가 절단되어 세포 외부로 분비될 수 있다. Sig는 신호 펩타이드(signal peptide)의 약자로서 세포 외부로 분비되는 단백질에 포함된 아미노산 서열로, 단백질 번역(protein translation) 과정에서 소포체로 분비 단백질을 이동하게 해주는 역할을 한다. The protein of the SecPen gene described in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is capable of repeated cell-to-cell movement, and the protein of the SigPen gene described in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 is secreted outside the cell, It is possible. Thus, SecPen is secreted through the cell membrane directly from the cytoplasm and can migrate through the cell membrane of the surrounding cells and then migrate to other cells, whereas SigPen is secreted outside the cell using the endoplasmic reticulum endoplasmic reticulum and Golgi apparatus, The Sig site may be cleaved and secreted outside the cell. Sig is an abbreviation of a signal peptide. It is an amino acid sequence contained in a protein secreted outside the cell. It serves to transfer secretory proteins to the endoplasmic reticulum during protein translation.

상기 역분화 유도인자는 세포의 역분화를 유도할 수 있는 기능을 갖는 모든 인자들을 포함하며, 이러한 특징을 갖는 당업계에 통상적으로 사용되는 단백질이 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 역분화에 관여하는 것으로 알려져 있는 역분화 유도인자의 조합을 포함하고, 예를 들어 역분화를 유도하는 것으로 알려져 있는 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The dedifferentiation inducing factor includes all factors having a function of inducing cell degeneration, and proteins commonly used in the art having such characteristics can be used without limitation. Preferably a combination of reprogramming induction factors known to be involved in de-differentiation, for example, one or more selected from the group consisting of Oct4, Sox2, Klf4 and c-myc known to induce de- differentiation .

상기 유전자 컨스트럭트는 SecPen 또는 SigPen을 암호화하는 유전자 및 Oct4를 암호화하는 유전자가 연결된 융합유전자, SecPen 또는 SigPen을 암호화하는 유전자 및 Sox2를 암호화하는 유전자가 연결된 융합유전자, SecPen 또는 SigPen을 암호화하는 유전자 및 Klf4를 암호화하는 유전자가 연결된 융합유전자, 및 SecPen 또는 SigPen을 암호화하는 유전자 및 c-myc를 암호화하는 유전자가 연결된 융합유전자를 포함하고, 상기 융합유전자들이 프로테아제의 절단 부위를 암호화하는 유전자 단편을 매개로 연결된 구조인 것이 바람직하며, 특히, 도 1 또는 도 2에 개시된 구조인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정하지 않는다.The gene construct includes a gene encoding SecPen or SigPen and a gene encoding Oct4, a gene encoding SecPen or SigPen, a gene encoding Sox2, a gene encoding SecPen or SigPen, and a gene encoding Klf4 And a fusion gene in which a gene encoding SecPen or SigPen and a gene encoding c-myc are linked, wherein the fusion genes are linked through a gene fragment encoding a protease cleavage site Structure, more preferably a structure disclosed in Fig. 1 or Fig. 2, but it is not limited thereto.

구체적인 실시예에 있어서, 본 발명자들은 세포 간 단백질 전달 현상을 이용함으로써, 분리 및 정제 과정에서 그 구조적 안정성을 상실하는 미생물 또는 동물세포를 이용한 역분화 유도인자의 대량 생산 과정을 배제하고자 하였다. 이에 따른 고효율의 역분화 유도 기술을 개발하기 위하여, 역분화 줄기세포 유도성을 갖는 전사인자인 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc(OSKM)의 N-말단에 SecPen 또는 SigPen을 융합(SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM)한 후, 상기 4개의 융합유전자 각각을 연결시켜 하나의 유전자 구조를 형성하였다. 이는 각 단백질이 동일한 효율로 세포 내에서 합성될 수 있도록 하기 위함이었다. 그러나, 상기 4개의 유전자(OSKM)가 연결된 유전자 컨스트럭트에 의해 번역되는 하나의 단백질은 정상적인 단백질 기능을 수행할 수 없으므로, SecPen이 융합된 4개의 역분화 유도인자를 독립된 전사인자 단백질로서 분리될 수 있도록 하는 수족구 바이러스(foot-and-mouth disease virus, FMDV) 유래 프로테아제 인식 서열을 각 전사인자 cDNA 사이에 삽입하여 유전자 컨스트럭트를 제조하였다(도 1 및 도 2 참조). 그 결과, SecPen 또는 SigPen을 암호화하는 염기서열은 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc에 성공적으로 결합되었음을 확인하였다(도 3 참조).In a specific embodiment, the present inventors have attempted to exclude the mass production process of the dedifferentiation factor using microorganisms or animal cells which lose their structural stability during the separation and purification process by utilizing intercellular protein transfer phenomena. In order to develop a highly efficient induction of differentiation induction, SecPen or SigPen was fused to the N-terminus of decellularized stem cell-inducible transcription factors Oct4, Sox2, Klf4 and c-myc (OSKM) Or SigPen-OSKM), each of the four fusion genes was ligated to form a single gene structure. This was done so that each protein could be synthesized in cells with the same efficiency. However, since one protein translated by the gene construct to which the above four genes (OSKM) are linked can not perform normal protein functions, it is possible to isolate four reprogramming inducing factors fused with SecPen as independent transcription factor proteins The gene construct was prepared by inserting a protease-recognition sequence derived from foot-and-mouth disease virus (FMDV) into each transcription factor cDNA (see FIGS. 1 and 2). As a result, it was confirmed that the nucleotide sequence encoding SecPen or SigPen was successfully bound to Oct4, Sox2, Klf4 and c-myc (see FIG. 3).

따라서, 상기와 같이 제조한 유전자 컨스트럭트는 분비 및 침투와 관련된 특정 아미노산 서열이 역분화 유도능을 갖는 역분화 유도물질의 아미노산 서열에 연결됨으로써, 세포 간 이동성을 가지는 역분화 유도인자의 발현을 위해 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the gene construct produced as described above is linked to the amino acid sequence of the dedifferentiation inducer having specificity for secretion and infiltration and is capable of inducing the differentiation inducing factor having intercellular mobility Can be usefully used.

또한, 본 발명은 상기 유전자 컨스트럭트가 작동가능하게 연결된 재조합 발현벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant expression vector in which the gene construct is operably linked.

상기 유전자 컨스트럭트는 당업계 공지된 통상의 방법을 이용하여 상기 컨스트럭트를 포함하는 재조합 발현벡터를 제작할 수 있다. 본 발명의 재조합 발현벡터는 상용화된 벡터를 이용할 수 있고, pcDNA3 벡터를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 적합한 재조합 벡터를 제조하여 이용하는 것도 무방하다. 상기 발현벡터는 레트로바이러스, 아데노바이러스, 허프스바이러스 또는 아데노-부속 바이러스와 같은 바이러스 유래 벡터도 사용할 수 있고, 상기 바이러스 유래 벡터는 레트로바이러스 벡터인 것이 바람직하며, 특히, pRevTRE 벡터일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. The genetic construct can be produced using recombinant expression vectors containing the construct using conventional methods known in the art. The recombinant expression vector of the present invention can use a commercially available vector, and a pcDNA3 vector can be used, but the present invention is not limited thereto, and a recombinant vector suitable for a person skilled in the art may be prepared and used. As the expression vector, a virus-derived vector such as retrovirus, adenovirus, Herns virus or adeno-associated virus may also be used. Preferably, the virus-derived vector is a retrovirus vector, and in particular, it may be a pRevTRE vector. I never do that.

상기 재조합 발현벡터는 선택 표지로서 작동가능하게 연결된 리포터 유전자 또는 항생제 저항성 유전자를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 리포터 유전자는 증강된 녹색형광단백질(enhanced green fluorescent protein, EGFP), 녹색형광단백질(green fluorescent protein, GFP), 증강된 적색형광단백질(ERFP), 적색형광단백질(RFP), 증강된 청색형광단백질(EBFP), 청색형광단백질(BFP), 증강된 황색형광단백질(EYFP), 황색형광단백질(EYFP), 증강된 남색형광단백질(ECFP), 남색형광단백질(CFP), 루시퍼라제(luciferase), 가우시아루시퍼라제(gaussia luciferase), β-갈락토시다제(galactosidase) 및 알칼라인포스파타제(alkaline phosphatase)로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 항생제 저항성 유전자는 하이그로마이신(hygromycin), 제네티신(geneticin), 네오마이신(neomycin), 카나마이신(kanamycin) 또는 젠타마이신(gentamicin)에 대해 저항성을 나타내는 유전자일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The recombinant expression vector may additionally comprise a reporter gene operably linked as a selection marker or an antibiotic resistance gene. The reporter gene may be expressed in the form of an enhanced green fluorescent protein (EGFP), a green fluorescent protein (GFP), an enhanced red fluorescent protein (ERFP), a red fluorescent protein (RFP) (EBFP), blue fluorescent protein (BFP), enhanced yellow fluorescent protein (EYFP), yellow fluorescent protein (EYFP), enhanced blue fluorescent protein (ECFP), indigo fluorescent protein (CFP), luciferase, But are not limited to, those selected from the group consisting of gaussia luciferase,? -Galactosidase, and alkaline phosphatase. The antibiotic resistance gene may be a gene showing resistance to hygromycin, geneticin, neomycin, kanamycin or gentamicin, but is not limited thereto.

본 발명자들은 상기의 유전자 컨스트럭트를 발현벡터에 삽입하여 역분화 유도인자를 발현하는 재조합 발현벡터를 제조하였다. 구체적으로, 상기 유전자 컨스트럭트가 동물세포에서 발현되고 G418에 의한 선택적 배양이 가능한 pcDNA3 벡터에 삽입하였고, SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM 유전자 카세트가 해당 세포의 염색체에 도입된 세포만을 특이적으로 제거하기 위해 티로신 키나제(tyrosine kinase, TK) 유전자를 추가적으로 삽입하여 SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM 발현 벡터를 제조하였다(도 4 및 도 5 참조). 또한, SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM 유전자가 해당 세포의 염색체에 삽입된 역분화 줄기세포와 이로부터 분비된 SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM 단백질을 공급받아 형성된 역분화 줄기세포들의 혼합 배양물로부터, 분비된 SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM 단백질에 의해 유도된 역분화 줄기세포를 EGFP와 TK를 발현하는 유전자 조작 역분화 줄기세포로부터 분리하기 위하여, 상기 SecPen-OSKM 발현 벡터에 증진된 녹색형광단백질 유전자 및 TK 유전자를 추가적으로 삽입하여 SecPen-OSKM-EGFP-TK 또는 SigPen-OSKM-EGFP-TK 발현 벡터를 제조하였다(도 6 및 도 7 참조). The present inventors prepared a recombinant expression vector expressing a dedifferentiation factor by inserting the above gene construct into an expression vector. Specifically, the gene construct was inserted into a pcDNA3 vector expressing in animal cells and selectively cultured by G418, and the SecPen-OSKM or SigPen-OSKM gene cassette specifically removed only the cells introduced into the chromosome of the cell (SEQ ID NO: 2). The expression vector for SecPen-OSKM or SigPen-OSKM was prepared by further inserting tyrosine kinase (TK) gene (see FIGS. 4 and 5). In addition, the SecPen-OSKM or SigPen-OSKM gene is secreted from a mixed culture of degenerated stem cells inserted into the chromosome of the cell and the degenerated stem cells formed by receiving the SecPen-OSKM or SigPen-OSKM protein secreted therefrom In order to isolate stem cells derived from SecPen-OSKM or SigPen-OSKM proteins from genetically engineered stem cells expressing EGFP and TK, the green fluorescent protein gene and TK (Fig. 6 and Fig. 7). The expression vector of SecPen-OSKM-EGFP-TK or SigPen-OSKM-EGFP-TK was constructed.

본 발명자들은 역분화 유도인자를 발현하고 다양한 표적 세포에 사용할 수 있는 바이러스 분비 세포주를 제조하기 위하여, 상기 유전자 컨스트럭트를 테트라사이클린(tetracyclin)의 유사체인 독시사이클린(doxycyclin)의 존재하에서만 발현될 수 있도록 테르라사이클린 반응 요소(tetracyclin-reponsible element, TRE)가 CMV 프로모터 앞에 위치하는 pRevTRE 벡터에 삽입하여 레트로바이러스 벡터를 제조하였다(도 8 및 도 9 참조).The present inventors have found that the gene construct can be expressed only in the presence of doxycyclin, an analogue of tetracyclin, in order to express a defective inducing factor and produce a viral-secreting cell line that can be used for various target cells A tetracycline-reponsible element (TRE) was inserted into the pRevTRE vector located in front of the CMV promoter to produce a retroviral vector (see FIGS. 8 and 9).

상기와 같이 제조한 재조합 발현벡터는 분비 및 침투와 관련된 특정 아미노산 서열과 역분화 유도능을 갖는 역분화 유도물질의 융합유전자를 포함하는 상기 유전자 컨스트럭트를 발현할 수 있고 선별 표지를 포함하므로, 세포간 이동성을 가지는 역분화 유도인자의 발현을 위해 유용하게 사용될 수 있다.
Since the recombinant expression vector prepared above can express the gene construct containing a specific amino acid sequence related to secretion and infiltration and a fusion gene of a dedifferentiation inducer having the ability to induce dedifferentiation, And may be useful for the expression of a demultiplexing factor having intercellular mobility.

또한, 본 발명은 상기 재조합 발현벡터를 숙주세포에 도입한 형질전환체를 제공한다.The present invention also provides a transformant obtained by introducing the recombinant expression vector into a host cell.

상기 숙주세포는 동물세포일 수 있고 마우스 배아 섬유아세포(mouse embryonic fibroblast, MEF)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The host cell may be an animal cell and preferably a mouse embryonic fibroblast (MEF), but is not limited thereto.

상기 형질전환체는 역분화 유도인자를 발현할 수 있는 상기 재조합 발현벡터가 도입됨으로써 세포 간 이동성을 갖는 역분화 유도인자를 분비할 수 있다.The transformant can secrete a reprogramming factor having intercellular mobility by introducing the recombinant expression vector capable of expressing a differentiation inducing factor.

본 발명자들은 상기와 같이 제조한 SecPen-OSKM 재조합 발현 벡터를 마우스 배아 섬유아세포(mouse embryonic fibroblast, MEF) 세포에 형질도입하여 형질전환세포를 제조하였다. 상기 형질전환세포로부터 SecPen-OSKM 단백질의 배양액 내로의 분비를 웨스턴 블랏을 통해 분석한 결과, 상기 유전자 카세트는 동물 세포에 삽입한 후 세포 내에서 SecPen-OSKM이 긴 단백질로 합성된 후, 2A 프로테아제 인식 부위를 인식하는 세포 내 프로테아제에 의해 SecPen-Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4, SecPen-cMyc 각각의 단백질로 최종적으로 절단되어 세포 외부로 분비되었음을 확인하였다(도 10 참조).The present inventors transfected the SecPen-OSKM recombinant expression vector prepared above into mouse embryonic fibroblast (MEF) cells to prepare transformed cells. The secretion of SecPen-OSKM protein from the transfected cells into the culture medium was analyzed by Western blot. As a result, the gene cassette was inserted into animal cells and SecPen-OSKM was synthesized as a long protein in the cells. Then, 2A protease recognition Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4, and SecPen-cMyc, respectively, by the intracellular protease recognizing the site of the protein (Fig. 10).

따라서, 상기와 같이 제조한 형질전환체는 세포간 이동성을 가지는 역분화 유도인자들을 각각 발현하는 형질전환체로서 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the transformant prepared as described above can be used as a transformant expressing the differentiation inducing factors having intercellular mobility.

또한, 본 발명은 상기 형질전환체 또는 이의 배양액과 분화된 대상 세포를 혼합하여 공동 배양하는 단계를 포함하는, 분화된 세포로부터 미분화 세포의 유도 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for inducing undifferentiated cells from differentiated cells, comprising the step of co-culturing the transformant or its culture with the target cells differentiated.

아울러, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 분화된 세포로부터 역분화 줄기세포의 제조방법 및 이를 통해 제조된 역분화 줄기세포를 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing degenerative stem cells from differentiated cells and a degenerated stem cell prepared thereby.

1) 상기 형질전환체 또는 이의 배양액과 분화된 대상 세포를 혼합하여 공동 배양하는 단계; 및1) mixing and co-culturing the transformant or a culture thereof with target cells differentiated; And

2) 단계 1)의 공동 배양물로부터 분화된 대상 세포 유래의 배아줄기세포 유사 콜로니를 분리하는 단계.2) isolating embryonic stem cell-like colonies from the target cell differentiated from the co-culture of step 1).

상기 방법에 있어서, 상기 형질전환체는 세포 간 이동성을 갖는 역분화 유도인자를 분비할 수 있다.In the above method, the transformant may secrete a dediffering inducer having intercellular mobility.

상기 분화된 대상 세포는 지방세포, 골수세포, 조골세포, 연골세포, 섬유아세포, 근섬유아세포, 신경세포, 골격근세포, 심근세포, 혈관내피세포, 혈관평활근세포, 간세포 및 신장세포로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하고, 섬유아세포인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 체세포 또는 분화가 완료된 성숙세포와 같은 분화된 형태의 세포일 수 있다.The differentiated target cells are selected from the group consisting of adipocytes, bone marrow cells, osteoblasts, chondrocytes, fibroblasts, muscle fiber bands, neurons, skeletal muscle cells, cardiomyocytes, vascular endothelial cells, vascular smooth muscle cells, hepatocytes and kidney cells It is more preferable that it is a fibroblast, but it is not limited thereto, and it may be a cell in differentiated form such as a somatic cell or a differentiated mature cell.

본 발명자들은 상기와 같이 제조한 SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM 발현 MEF 형질전환체와 EGFP 발현 MEF 세포를 함께 혼합 배양을 통해 역분화 줄기세포를 유도하는 방법을 구성하였다. 공배양 후 나타나는 콜로니 중 녹색 형광을 나타내는 콜로니만을 포집함으로써, SecPen-OSKM 또는 SecPen-OSKM을 발현하는 주변세포로부터 분비된 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc 단백질이 침투되어 형성된 역분화 줄기세포만을 선택적으로 선별하였고, 정상세포에는 무해하지만 TK 유전자를 발현하는 세포는 사멸시키는 겐싸이클로버(Gancyoclovir)를 처리하면, 분리한 녹색 형광 단백질을 발현하는 역분화 줄기세포에 섞여 있을 수 있는 일부의 SecPen-OSKM 유전자 카세트를 포함하는 세포를 완전히 제거할 수 있다. 그런 다음, 녹색 형광을 발현하고 겐싸이클로버에 의해 저항성을 가진 역분화 줄기세포들을 정상배지와 G418 항생제를 포함한 배양액에서 분리해서 배양하여, SecPen-OSKM 또는 SigPen-OSKM 유전자 카세트에 포함된 네오마이신(neomycin) 저항성 유전자를 포함하지 않는 사멸되는 세포를 역분화 줄기세포로서 선별하여, 상기 형질전환체에 의해 분비된 역분화 유도인자에 의해 유도된 역분화 줄기세포를 최종적으로 수득할 수 있다.The present inventors constructed a method for inducing degeneration stem cells through the mixed culturing of SecPen-OSKM or SigPen-OSKM-expressing MEF transformants and EGFP-expressing MEF cells prepared as described above. Only colonies expressing green fluorescence among the colonies appearing after co-culturing were collected, and only the degenerated stem cells formed by infiltrating Oct4, Sox2, Klf4 and c-myc proteins secreted from the surrounding cells expressing SecPen-OSKM or SecPen-OSKM , And treated with Gancyoclovir, which is innocuous to normal cells but kills TK gene-expressing cells, can inhibit the expression of some SecPen-OSKMs, which may be mixed with degenerated stem cells expressing the separated green fluorescent protein Cells containing the gene cassette can be completely removed. Then, the stem cells expressing green fluorescence and resistant to Genciclovir were separated and cultured in culture medium containing normal medium and G418 antibiotic, and neomycin (SigPen-OSKM) contained in the SigPen-OSKM gene cassette neomycin resistance gene-deficient cells are selected as decidualized stem cells, and the dedifferentiated stem cells induced by the dedifferentiation factors secreted by the transformant can be finally obtained.

또한, SecPen-OSKM-EGFP-TK 또는 SigPen-OSKM-EGFP-TK 유전자 카세트가 도입된 형질전환체를 사용하는 경우, 상기와 반대로 형질전환체에 의해 분비된 역분화 유도인자에 의해 유도된 역분화 줄기세포로서 녹색 형광이 발현하지 않는 콜로니를 선별할 수 있다. 이와 같이 유도된 역분화 줄기세포는 세포특이적 마커를 사용하여 세포 특성을 분석하여, 미분화 상태의 줄기세포의 특성을 나타내는 것을 확인함으로써, 분화된 MEF로부터 배아줄기세포 유사 역분화 줄기세포로 유도되었음을 알 수 있다.In addition, when a transformant into which the SecPen-OSKM-EGFP-TK or SigPen-OSKM-EGFP-TK gene cassette is introduced is used, the reverse differentiation induced by the dedifferentiation factor secreted by the transformant As a stem cell, a colony that does not express green fluorescence can be selected. These derived stem cells were analyzed for cell characteristics using cell-specific markers and confirmed to exhibit the characteristics of undifferentiated stem cells. Thus, they were derived from the differentiated MEFs into embryonic stem cell-like degenerated stem cells Able to know.

따라서, 상기 형질전환체 또는 이의 배양액과 분화된 대상 세포를 공동배양하여 미분화 세포를 유도하고, 이로부터 분화된 대상 세포 유래의 배아줄기세포 유사 콜리니를 분리함으로써 역분화 줄기세포의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, it is useful for the production of degenerated stem cells by co-culturing the transformant or its culture with the differentiated cells to induce undifferentiated cells and isolating the differentiated embryonic stem cell-like colony from the target cells Can be used.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<< 실시예Example 1> 1> 호메오Home 도메인과  Domain iPSCiPSC 유도 단백질의 유전자 융합  Gene fusion of inducible proteins 컨스트럭트Construct 제조  Produce

<1-1> <1-1> SecPenSecPen -- OSKMOSKM 컨스트럭트Construct 제작 making

호메오 도메인(homeo domain) 전사인자의 일부분인, 세포 외부로 분비되어 주변의 세포 내부로 이동할 수 있는 호메오 도메인의 분비-침투(Secretion & Penetration, SecPen) 아미노산 서열을 역분화 줄기세포 유도인자에 융합하기 위하여, 하기 서열번호 3 내지 18로 기재되는 프라이머 및 Cold fusion cloning(System Bioscienc Inc.) 방법을 사용하여 역분화 줄기세포 유도능력을 가진 전사인자인 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc(OSKM)의 N-말단에 서열번호 1로 기재되는 SecPen 부위를 암호화하는 유전자를 표지한 후, 4개의 전사인자 유전자 각각을 이어 붙여서 하나의 유전자로 제조하였다. 이때, 상기 각각의 전사인자들인 독립된 전사인자로 번역과정에서 절단될 수 있도록 2A 프로테아제(protease)의 타겟인 수족구 바이러스(foot-and-mouth disease virus, FMDV) 서열을 SecPen이 표지된 4개의 전사인자 유전자들 사이에 도입하여 SecPen-OSKM 유전자 카세트를 제작하였다(도 1). 그 후, SecPen-OSKM 유전자 카세트가 도입된 세포만을 특이적으로 제거하기 위해 타이로신 키나제(tyrosine kinase, TK) 유전자를 추가하여 pcDNA3 벡터(Invitrogen)에 도입하였고, 각 OSKM cDNA 각각에 SecPen의 도입을 확인하기 위하여 PCR을 수행하여 확인하였다(도 3의 lane 2).Secretion & Penetration (SecPen) amino acid sequence of the homeome domain, which is part of the homeo domain transcription factor and can be exported to the outside of the cell, Sox2, Klf4, and c-myc (OSKM), which are derivatives of stem cells capable of inducing degeneration stem cells, using the primers described in SEQ ID NOS: 3 to 18 and Cold fusion cloning (System Bioscienc Inc.) ) Was labeled with the gene coding for the SecPen site represented by SEQ. ID. NO. 1, and then each of the four transcription factor genes was ligated to produce one gene. At this time, a foot-and-mouth disease virus (FMDV) sequence, which is a target of 2A protease, is transcribed into four transcription factors labeled with SecPen so that it can be cleaved in the translation process as an independent transcription factor, To introduce a SecPen-OSKM gene cassette (Fig. 1). Then, tyrosine kinase (TK) gene was added to the pcDNA3 vector (Invitrogen) to specifically remove only the cells into which the SecPen-OSKM gene cassette was introduced, and introduction of SecPen into each of the OSKM cDNAs was confirmed (Lane 2 in FIG. 3).

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 SecPen-OSKM 유전자 카세트가 성공적으로 도입된 pcDNA3-SecPen-OSKM 벡터를 제작하였다(도 4).
As a result, a pcDNA3-SecPen-OSKM vector into which the SecPen-OSKM gene cassette was successfully introduced was prepared as shown in Fig. 4 (Fig. 4).

Hind III- SecPen-H1 정방향 프라이머: ggg aga ccc aag cttATG CAG AGC CTG CGG CAG GAG (서열번호: 3);Hind III-SecPen-H1 forward primer: ggg aga ccc aag cttATG CAG AGC CTG CGG CAG GAG (SEQ ID NO: 3);

Hind III- SecPen-H1 역방향 프라이머: agt gcc taa aac cat acg CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 4);Hind III-SecPen-H1 reverse primer: agt gcc taa aac cat acg CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 4);

H1-Oct4/2A- H2 정방향 프라이머: cgt atg gtt tta ggc act gct gga cac ct ggc ttca (서열번호: 5);H1-Oct4 / 2A-H2 forward primer: cgt atg gtt tta ggc act gct gga cac ct ggc ttca (SEQ ID NO: 5);

H1-Oct4/2A- H2 역방향 프라이머: ctg act tga gcc gta tat agg ccc ggg gtt ttc ttc (서열번호: 6);H1-Oct4 / 2A-H2 Reverse primer: ctg act tga gcc gta tat agg ccc ggg gtt ttc ttc (SEQ ID NO: 6);

H2-secpen-H3 정방향 프라이머: ata tac ggc tca agt cag CAG AGC CTG CGG CAG GAG (서열번호: 7);H2-secpen-H3 forward primer: ata tac ggc tca agt cag CAG AGC CTG CGG CAG GAG (SEQ ID NO: 7);

H2-secpen-H3 역방향 프라이머: cac cgc tct gtc aaa att CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 8);H2-secpen-H3 reverse primer: cac cgc tct gtc aaa att CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 8);

H3-Sox2/2A-H4 정방향 프라이머: aat ttt gac aga gcg gtg Gca tgc atg tat aac atg (서열번호: 9);H3-Sox2 / 2A-H4 forward primer: aat ttt gac aga gcg gtg Gca tgc atg tat aac atg (SEQ ID NO: 9);

H3-Sox2/2A-H4 역방향 프라이머: gct ata att gga acc gct tgg gcc ggg att ttc ctc (서열번호: 10); H3-Sox2 / 2A-H4 reverse primer: gct ata att gga acc gct tgg gcc ggg att ttc ctc (SEQ ID NO: 10);

H4-Secpen-H5 정방향 프라이머: agc ggt tcc aat tat agc CAG AGC CTG CGG CAG GAG (서열번호: 11); H4-Secpen-H5 forward primer: agc ggt tcc aat tat agc CAG AGC CTG CGG CAG GAG (SEQ ID NO: 11);

H4-Secpen-H5 역방향 프라이머: ctg ctc taa agc gag ata CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 12);  H4-Secpen-H5 reverse primer: ctg ctc taa agc gag ata CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 12);

H5 - Klf4/2A -H6 정방향 프라이머: tat ctc gct tta gag cag ctc gag atg agg cag cca (서열번호: 13);H5-Klf4 / 2A-H6 forward primer: tat ctc gct tta gag cag ctc gag atg agg cag cca (SEQ ID NO: 13);

H5 - Klf4/2A -H6 역방향 프라이머: ttg acg ctg tat agg tct ggg acc tgg gtt gct ctc (서열번호: 14);H5-Klf4 / 2A-H6 reverse primer: ttg acg ctg tat agg tct ggg acc tgg gtt gct ctc (SEQ ID NO: 14);

H6-Secpen-H7 정방향 프라이머: aga cct ata cag cgt caa CAG AGC CTG CGG CAG GAG (서열번호: 15);H6-Secpen-H7 forward primer: aga cct ata cag cgt caa CAG AGC CTG CGG CAG GAG (SEQ ID NO: 15);

H6-Secpen-H7 역방향 프라이머: gag tga agg gta atc aga CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 16);H6-Secpen-H7 Reverse primer: gag tga agg gta atc aga CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 16);

H7-Cmyc/2A-XbaI 정방향 프라이머: tct gat tac cct tca ctc Ggc gcg cca ctg gat ttc (서열번호: 17); 및H7-Cmyc / 2A-XbaI forward primer: tct gat tac cct tca ctc Ggc gcg cca ctg gat ttc (SEQ ID NO: 17); And

H7-Cmyc/2A-XbaI 역방향 프라이머: aga ata ggg ccc tct aga tta tgc acc aga gtt tcg (서열번호: 18). H7-Cmyc / 2A-XbaI reverse primer: aga ata ggg ccc tct aga tta tgc acc aga gtt tcg (SEQ ID NO: 18).

<1-2> 약물유도성 SecPen-OSKM 컨스트럭트 제조<1-2> Production of drug-induced SecPen-OSKM construct

SecPen-OSKM 유전자 카세트를 필요시에만 선택적으로 발현하도록 하기 위하여 테트라사이클린(tetracyclin)의 유사체인 독시사이클린(doxycycline) 존재하에서만 유전자를 발현할 수 있도록 테트라사이클린 반응성 요소(tetracyclin-responsible element, TRE)가 CMV 프로모터 앞에 삽입되어 있는 레트로바이러스 벡터인 pREV-TRE 벡터(Clonetech)에 상기 실시예 <1-1>에서 제작한 SecPen-OSKM 유전자 카세트를 도입하였다. In order to selectively express the SecPen-OSKM gene cassette only when necessary, a tetracycline-responsible element (TRE) is introduced into CMVs to express genes only in the presence of doxycycline, a tetracycline analogue The SecPen-OSKM gene cassette prepared in Example <1-1> was introduced into a pREV-TRE vector (Clonetech), which is a retroviral vector inserted in front of the promoter.

그 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이, SecPen-OSKM 유전자 카세트가 도입된 pREV-TRE-SecPen-OSKM 벡터를 제작하였다(도 8).
As a result, a pREV-TRE-SecPen-OSKM vector into which the SecPen-OSKM gene cassette was introduced was prepared as shown in FIG. 8 (FIG. 8).

<1-3> <1-3> SigPenSigPen -- OSKMOSKM 컨스트럭트Construct 제조 Produce

호메오 도메인(homeo domain) 전사인자의 일부분인, 세포 외부로 분비되어 주변의 세포 내부로 한번만 이동 가능한 SigPen 아미노산 서열을 역분화 줄기세포 유도인자에 융합하기 위하여, Cold fusion cloning(System Bioscienc Inc.) 방법을 사용해 역분화 줄기세포 유도능력을 가진 전사인자인 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc(OSKM)의 N-말단에 서열번호 2로 기재되는 SigPen 부위를 암호화하는 유전자를 표지한 후, 4개의 전사인자 유전자 각각을 이어 붙여서 하나의 유전자로 제조하였다. 이때, 상기 각각의 전사인자들인 독립된 전사인자로 번역과정에서 절단될 수 있도록 2A 프로테아제의 타겟인 수족구 바이러스 서열을 SigPen이 표지된 4개의 전사인자 유전자들 사이에 도입하였다(도 2). 그 후, SigPen-OSKM 유전자 카세트가 도입된 세포만을 특이적으로 제거하기 위해 타이로신 키나제(tyrosine kinase, TK) 유전자를 추가하여 pcDNA3 벡터(Invitrogen)에 도입하였고, 각 OSKM cDNA 각각에 SigPen의 도입을 확인하기 위하여 PCR을 수행하여 확인하였다(도 3의 lane 3).Cold fusion cloning (System Bioscienc Inc.) was used to fuse the SigPen amino acid sequence, which is part of the homeo-domain transcription factor, Method was used to label genes coding for the SigPen sites represented by SEQ ID NO: 2 at the N-terminus of Oct4, Sox2, Klf4 and c-myc (OSKM), transcription factors having dedifferentiated stem cell induction ability, Each transcription factor gene was ligated to produce one gene. At this time, the squamous cell virus target of 2A protease was introduced between four SigPen-labeled transcription factor genes (Fig. 2) so that it could be cleaved in the translation process as an independent transcription factor of the respective transcription factors. Then, tyrosine kinase (TK) gene was added to the pcDNA3 vector (Invitrogen) to specifically remove only the cells into which the SigPen-OSKM gene cassette was introduced, and introduction of SigPen into each of the OSKM cDNAs was confirmed (Lane 3 in Fig. 3).

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, SigPen-OSKM 유전자 카세트가 도입된 pcDNA3-SigPen-OSKM 벡터를 제작하였다(도 5).
As a result, a pcDNA3-SigPen-OSKM vector into which the SigPen-OSKM gene cassette was introduced was prepared as shown in Fig. 5 (Fig. 5).

Hind III- SigPen-H1 정방향 프라이머: ggg aga ccc aag cttATG ATG CTG CTG CTG CTG CTG (서열번호: 19);Hind III-SigPen-H1 forward primer: ggg aga ccc aag cttATG ATG CTG CTG CTG CTG CTG (SEQ ID NO: 19);

Hind III- SigPen-H1 역방향 프라이머: agt gcc taa aac cat acg CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 20);Hind III-SigPen-H1 reverse primer: agt gcc taa aac cat acg CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 20);

H1-Oct4/2A- H2 정방향 프라이머: cgt atg gtt tta ggc act gct gga cac ct ggc ttca (서열번호: 21);H1-Oct4 / 2A-H2 forward primer: cgt atg gtt tta ggc act gct gga cac ct ggc ttca (SEQ ID NO: 21);

H1-Oct4/2A- H2 역방향 프라이머: ctg act tga gcc gta tat agg ccc ggg gtt ttc ttc (서열번호: 22);H1-Oct4 / 2A-H2 Reverse primer: ctg act tga gcc gta tat agg ccc ggg gtt ttc ttc (SEQ ID NO: 22);

H2-SigPen-H3 정방향 프라이머: ata tac ggc tca agt cag ATG CTG CTG CTG CTG CTG (서열번호: 23);H2-SigPen-H3 forward primer: ata tac ggc tca agt cag ATG CTG CTG CTG CTG CTG (SEQ ID NO: 23);

H2-SigPen-H3 역방향 프라이머: cac cgc tct gtc aaa att CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 24);H2-SigPen-H3 Reverse primer: cac cgc tct gtc aaa att CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 24);

H3-Sox2/2A-H4 정방향 프라이머: aat ttt gac aga gcg gtg Gca tgc atg tat aac atg (서열번호: 25);H3-Sox2 / 2A-H4 forward primer: aat ttt gac aga gcg gtg Gca tgc atg tat aac atg (SEQ ID NO: 25);

H3-Sox2/2A-H4 역방향 프라이머: gct ata att gga acc gct tgg gcc ggg att ttc ctc (서열번호: 26); H3-Sox2 / 2A-H4 reverse primer: gct ata att gga acc gct tgg gcc ggg att ttc ctc (SEQ ID NO: 26);

H4-SigPen-H5 정방향 프라이머: agc ggt tcc aat tat agc ATG CTG CTG CTG CTG CTG (서열번호: 27); H4-SigPen-H5 forward primer: agc ggt tcc aat tat agc ATG CTG CTG CTG CTG CTG (SEQ ID NO: 27);

H4-SigPen-H5 역방향 프라이머: ctg ctc taa agc gag ata CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 28);  H4-SigPen-H5 reverse primer: ctg ctc taa agc gag ata CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 28);

H5 - Klf4/2A -H6 정방향 프라이머: tat ctc gct tta gag cag ctc gag atg agg cag cca (서열번호: 29);H5-Klf4 / 2A-H6 forward primer: tat ctc gct tta gag cag ctc gag atg agg cag cca (SEQ ID NO: 29);

H5 - Klf4/2A -H6 역방향 프라이머: ttg acg ctg tat agg tct ggg acc tgg gtt gct ctc (서열번호: 30);H5-Klf4 / 2A-H6 reverse primer: ttg acg ctg tat agg tct ggg acc tgg gtt gct ctc (SEQ ID NO: 30);

H6-SigPen-H7 정방향 프라이머: aga cct ata cag cgt caa ATG CTG CTG CTG CTG CTG (서열번호: 31);H6-SigPen-H7 forward primer: aga cct ata cag cgt caa ATG CTG CTG CTG CTG CTG (SEQ ID NO: 31);

H6-SigPen-H7 역방향 프라이머: gag tga agg gta atc aga CTT CTT CCA CTT CAT GCG (서열번호: 32);H6-SigPen-H7 Reverse primer: gag tga agg gta atc aga CTT CTT CCA CTT CAT GCG (SEQ ID NO: 32);

H7-Cmyc/2A-XbaI 정방향 프라이머: tct gat tac cct tca ctc Ggc gcg cca ctg gat ttc (서열번호: 33); 및H7-Cmyc / 2A-XbaI forward primer: tct gat tac cct tca ctc Ggc gcg cca ctg gat ttc (SEQ ID NO: 33); And

H7-Cmyc/2A-XbaI 역방향 프라이머: aga ata ggg ccc tct aga tta tgc acc aga gtt tcg (서열번호: 34).
H7-Cmyc / 2A-XbaI reverse primer: aga ata ggg ccc tct aga tta tgc acc aga gtt tcg (SEQ ID NO: 34).

<1-4> <1-4> 녹색형광을Green fluorescence 내는  smoking SecPenSecPen -- OSKMOSKM 컨스트럭트Construct 제조 Produce

SecPen-OSKM 유전자가 도입된 세포를 실시간으로 관찰할 수 있도록 하기 위해 상기 실시예 <1-1>에서 제조한 SecPen-OSKM 유전자 카세트에 내부 리보솜 도입부위(internal ribosomal entry site, IRES)를 이용하여 증강된 녹색 형광 단백질(enhanced green fluorescent protein, EGFP) 유전자를 함께 삽입하였고, 유전자 카세트를 포함하고 있거나 염색체에 삽입된 세포만을 선택적으로 사멸시키기 위해 TK 유전자 또한 유전자 카세트에 함께 삽입하여, SecPen-OSKM-EGFP-TK 유전자 카세트를 제조하였다(도 6).
The SecPen-OSKM gene cassette prepared in Example < 1-1 > was amplified using an internal ribosomal entry site (IRES) in order to allow observation of the cell into which the SecPen-OSKM gene was introduced in real time (EGFP) gene was inserted into the gene cassette, and the TK gene was also inserted into the gene cassette to selectively kill only the cells containing the gene cassette or inserted into the chromosome. The SecPen-OSKM-EGFP -TK gene cassette was prepared (Fig. 6).

<1-5> <1-5> 녹색형광을Green fluorescence 내는 약물유도성  Drug-induced release SecPenSecPen -- OSKMOSKM 컨스트럭트Construct 제조 Produce

상기 실시예 <1-2>에서 제작한 pREV-TRE-SecPen-OSKM 유전자 카세트에 내부 리보솜 도입부위(internal ribosomal entry site, IRES)를 이용하여 녹색형광을 나타내는 EGFP 유전자를 삽입하고, 유전자 카세트를 포함하고 있거나 염색체에 삽입된 세포만을 선택적으로 사멸시키기 위해 TK 유전자 또한 유전자 카세트에 함께 삽입하여 SecPen-OSKM-EGFP-TK-pREV_TRE 레트로바이러스 유전자 카세트를 제조하였다(도 9).
The EGFP gene showing green fluorescence was inserted into the pREV-TRE-SecPen-OSKM gene cassette prepared in Example <1-2> using an internal ribosomal entry site (IRES), and a gene cassette The TK gene was also inserted into the gene cassette in order to selectively kill only the cells inserted into the chromosome (Fig. 9). The SecPen-OSKM-EGFP-TK-pREV_TRE retrovirus gene cassette was prepared.

<1-6> <1-6> 녹색형광을Green fluorescence 내는  smoking SigPenSigPen -- OSKMOSKM 컨스트럭트Construct 제조 Produce

SigPen-OSKM 유전자가 도입된 세포를 실시간으로 관찰할 수 있도록 하기 위해 상기 실시예 <1-3>에서 제조한 SigPen-OSKM 유전자 카세트에 내부 리보솜 도입부위(internal ribosomal entry site, IRES)를 이용하여 증강된 녹색 형광 단백질(enhanced green fluorescent protein, EGFP) 유전자를 함께 삽입하였고, 유전자 카세트를 포함하고 있거나 염색체에 삽입된 세포만을 선택적으로 사멸시키기 위해 TK 유전자 또한 유전자 카세트에 함께 삽입하여, SigPen-OSKM-EGFP-TK 유전자 카세트를 제조하였다(도 6).
The SigPen-OSKM gene cassette prepared in Example < 1-3 > was amplified using an internal ribosomal entry site (IRES) in order to observe the cells into which the SigPen-OSKM gene was introduced in real time The TK gene was also inserted into the gene cassette in order to selectively kill only the cells containing the gene cassette or inserted into the chromosome. Thus, SigPen-OSKM-EGFP (EGFP) -TK gene cassette was prepared (Fig. 6).

<< 실시예Example 2> 2> SecPenSecPen -- OSKMOSKM 유전자 카세트의 발현 확인 Expression of gene cassette

<2-1> <2-1> 웨스턴Western 블롯을Blot 통한  through SecPenSecPen -- OSKMOSKM 유전자 카세트의 발현 확인 Expression of gene cassette

본 발명에서 제작한 호메오 도메인과 iPSC 유도 단백질의 유전자 융합 컨스트럭트가 동물 세포에서 2A 부위를 인식하는 세포 내 단백질 절단효소에 의해 SecPen-Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4 및 SecPen-cMyc 단백질 각각으로 발현되는지 확인하기 위하여 상기 실시예 <1-1>에서 제작한 pcDNA3-SecPen-OSKM 벡터를 마우스 배아섬유아세포(mouse embryonic fibroblast, MEF) 세포에 형질도입한 후, 웨스턴 블랏을 통해 검정하였다. The gene fusion construct of the homeodomain and the iPSC inducible protein prepared in the present invention is expressed by the intracellular protein cleavage enzyme recognizing the 2A region in animal cells, and the SecPen-Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4 and SecPen- The pcDNA3-SecPen-OSKM vector prepared in Example <1-1> was transfected into mouse embryonic fibroblast (MEF) cells and then assayed by Western blotting.

구체적으로, 5 ×106 세포/ml의 MEF 세포를 100 mm 배양 디쉬에 분주하여 10% 소혈청이 포함된 DMEM 배지에서 1일 동안 배양하였다. 배양한 세포에 GenJet plus DNA invitro transfection reagent(Fermentas)와 pcDNA3-SecPen-OSKM를 혼합하여 형질전환하였다. 형질전환 6시간 후 배지는 교체되었고, 48시간 뒤에 세포들 또는 배지를 수득하여 웨스턴 블롯을 수행하였다.Specifically, 5 × 10 6 cells / ml of MEF cells were divided into 100 mm culture dishes and cultured in DMEM medium containing 10% bovine serum for 1 day. The cultured cells were transformed with GenJet plus DNA in vitro transfection reagent (Fermentas) and pcDNA3-SecPen-OSKM. After 6 hours of transformation, the medium was replaced and after 48 hours cells or medium were obtained and Western blot was performed.

그 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이, 세포 파쇄물에서 SecPen-Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4 및 SecPen-cMyc 단백질이 최종적으로 분리되며, 세포 배양액으로 분비되었음을 확인하였다(도 10).
As a result, as shown in FIG. 10, it was confirmed that SecPen-Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4 and SecPen-cMyc proteins were finally isolated from the cell lysate and secreted into a cell culture medium (FIG.

<2-2> <2-2> 면역세포화학법(immunocytochemistry)을Immunocytochemistry 통한  through SecPenSecPen -- OSKMOSKM 유전자 카세트의 발현 확인 Expression of gene cassette

본 발명에서 제작한 호메오 도메인과 iPSC 유도 단백질의 유전자 융합 컨스트럭트가 동물 세포에서 2A 부위를 인식하는 세포 내 단백질 절단효소에 의해 SecPen-Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4 및 SecPen-cMyc 단백질 각각으로 발현되어 분비되는 것을 확인하기 위하여 pcDNA3-SecPen-OSKM 벡터 및 pcDNA3-SigPen-OSKM와 분비 서열이 없는 대조군 벡터 FUW-OSKM을 MEF 세포에 GenJet plus DNA invitro transfection reagent(Fermentas)를 이용하여 각각 형질전환하였다. 형질전환 6시간 후 배지는 교체되었고, 48시간 뒤에 세포들을 떼어내 EGFP 발현 MEF 세포와 2:1의 비율로 혼합하여 배양하였다. 공배양 48시간 후 세포들을 고정하여 Oct4 및 C-myc 일차 항체로 면역염색하였다. Oct4를 검출하기 위한 이차 항체로는 Cy3를, C-myc을 검출하기 위한 이차 항체로는 Cy5를 사용하여 면역염색한 후 공초점 현미경(200X)을 이용하여 형광을 확인하였다.The gene fusion construct of the homeodomain and the iPSC inducible protein prepared in the present invention is expressed by the intracellular protein cleavage enzyme recognizing the 2A region in animal cells, and the SecPen-Oct4, SecPen-Sox2, SecPen-Klf4 and SecPen- And the pcDNA3-SecPen-OSKM vector and pcDNA3-SigPen-OSKM and the control vector FUW-OSKM lacking the secretion sequence were transfected into MEF cells using GenJet plus DNA invitro transfection reagent (Fermentas) Respectively. After 6 hours of transformation, the medium was changed. After 48 hours, the cells were detached and mixed with EGFP-expressing MEF cells at a ratio of 2: 1. Forty-eight hours after co-culture, cells were fixed and immunostained with Oct4 and C-myc primary antibodies. Cy3 was used as a secondary antibody to detect Oct4, Cy5 was used as a secondary antibody to detect C-myc, and fluorescence was confirmed using a confocal microscope (200X).

그 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이, pcDNA3-SecPen-OSKM 벡터 및 pcDNA3-SigPen-OSKM 벡터로 형질전환된 세포에서 분비된 역분화유도 전사인자 EGFP-MEF 세포에 침투된 것을 확인하였다(도 12).
As a result, it was confirmed that the cells were infiltrated into the dedifferentiation-inducing transcription factor EGFP-MEF cells secreted from the cells transformed with the pcDNA3-SecPen-OSKM vector and the pcDNA3-SigPen-OSKM vector as shown in FIG. 12 (FIG. 12) .

<< 실시예Example 3> 3> 유전자 카세트의 Gene cassette 역분화De-differentiation 줄기세포  Stem Cells 유도능Induction ability 확인 Confirm

상기 <실시예 1>에서 제작한 유전자 카세트의 발현에 의해 역분화가 유도되는지 확인하기 위하여, 5×106세포/ml의 MEF 세포를 100 mm 배양 디쉬에 분주하여 10% 소혈청이 포함된 DMEM 배지에서 1일 동안 배양하였다. 배양한 세포에 GenJet plus DNA invitro transfection reagent(Fermentas)와 pcDNA3-SecPen-OSKM 또는 pcDNA3-SigPen-OSKM를 혼합하여 형질전환하였다. 형질전환된 세포들은 3일 동안 인큐베이션 되었고, 상기의 형질전환 과정은 2번 반복된 후 iPSC 배양 배지에서 배양되었다. 배양 14일 후, 광학현미경에서 세포들을 관찰하였다.To determine whether the differentiation was induced by the expression of the gene cassette prepared in Example 1, 5 × 10 6 cells / ml MEF cells were added to a 100 mm culture dish and DMEM containing 10% bovine serum And cultured in medium for 1 day. The cultured cells were transformed with GenJet plus DNA in vitro transfection reagent (Fermentas) and pcDNA3-SecPen-OSKM or pcDNA3-SigPen-OSKM. The transformed cells were incubated for 3 days, and the transformation procedure was repeated two times and then cultured in iPSC culture medium. After 14 days of culture, cells were observed under an optical microscope.

그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, pcDNA3-SecPen-OSKM(도 11a) 및 pcDNA3-SigPen-OSKM(도 11b) 모두 역분화 줄기세포로 유도는 것을 확인하였다(도 11).As a result, it was confirmed that all of pcDNA3-SecPen-OSKM (Fig. 11A) and pcDNA3-SigPen-OSKM (Fig. 11B) were induced into dedifferentiated stem cells as shown in Fig. 11 (Fig. 11).

<110> Korea Advanced Institute of Science and Technlogy (KAIST) <120> Method for producing induced pluripotent stem cell using intercellular protein delivery <130> 11p-08-58 <160> 34 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 81 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 cagagcctgc ggcaggagct cggcctcaac gagcgccaga tcaagatttg gttccagaat 60 cgtcgcatga agtggaagaa g 81 <210> 2 <211> 99 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 atgctgctgc tgctgctgct gctgggcctg aggctacagc tctccctggg ccgccagatc 60 aagatttggt tccagaatcg tcgcatgaag tggaagaag 99 <210> 3 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III- SecPen-H1 forward primer <400> 3 gggagaccca agcttatgca gagcctgcgg caggag 36 <210> 4 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III- SecPen-H1 reverse primer <400> 4 agtgcctaaa accatacgct tcttccactt catgcg 36 <210> 5 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4/2A- H2 forward primer <400> 5 cgtatggttt taggcactgc tggacacctg gcttca 36 <210> 6 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4/2A- H2 reverse primer <400> 6 ctgacttgag ccgtatatag gcccggggtt ttcttc 36 <210> 7 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H2-secpen-H3 forward primer <400> 7 atatacggct caagtcagca gagcctgcgg caggag 36 <210> 8 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H2-secpen-H3 reverse primer <400> 8 caccgctctg tcaaaattct tcttccactt catgcg 36 <210> 9 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2/2A-H4 forward primer <400> 9 aattttgaca gagcggtggc atgcatgtat aacatg 36 <210> 10 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2/2A-H4 reverse primer <400> 10 gctataattg gaaccgcttg ggccgggatt ttcctc 36 <210> 11 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-Secpen-H5 forward primer <400> 11 agcggttcca attatagcca gagcctgcgg caggag 36 <210> 12 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-Secpen-H5 reversse primer <400> 12 ctgctctaaa gcgagatact tcttccactt catgcg 36 <210> 13 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5 - Klf4/2A -H6 forward primer <400> 13 tatctcgctt tagagcagct cgagatgagg cagcca 36 <210> 14 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5 - Klf4/2A -H6 reverse primer <400> 14 ttgacgctgt ataggtctgg gacctgggtt gctctc 36 <210> 15 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-Secpen-H7 forward primer <400> 15 agacctatac agcgtcaaca gagcctgcgg caggag 36 <210> 16 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-Secpen-H7 reverse primer <400> 16 gagtgaaggg taatcagact tcttccactt catgcg 36 <210> 17 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc/2A-XbaI forward primer <400> 17 tctgattacc cttcactcgg cgcgccactg gatttc 36 <210> 18 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc/2A-XbaI reverse primer <400> 18 agaatagggc cctctagatt atgcaccaga gtttcg 36 <210> 19 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III- SigPen-H1 forward primer <400> 19 gggagaccca agcttatgat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 20 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III- SigPen-H1 reverse primer <400> 20 agtgcctaaa accatacgct tcttccactt catgcg 36 <210> 21 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4/2A- H2 forward primer <400> 21 cgtatggttt taggcactgc tggacacctg gcttca 36 <210> 22 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4/2A- H2 reverse primer <400> 22 ctgacttgag ccgtatatag gcccggggtt ttcttc 36 <210> 23 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H2-SigPen-H3 forward primer <400> 23 atatacggct caagtcagat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 24 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H2-SigPen-H3 reverse primer <400> 24 caccgctctg tcaaaattct tcttccactt catgcg 36 <210> 25 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2/2A-H4 reverse primer <400> 25 aattttgaca gagcggtggc atgcatgtat aacatg 36 <210> 26 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2/2A-H4 reverse primer <400> 26 gctataattg gaaccgcttg ggccgggatt ttcctc 36 <210> 27 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-SigPen-H5 forward primer <400> 27 agcggttcca attatagcat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 28 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-SigPen-H5 reverse primer <400> 28 ctgctctaaa gcgagatact tcttccactt catgcg 36 <210> 29 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5 - Klf4/2A -H6 forward primer <400> 29 tatctcgctt tagagcagct cgagatgagg cagcca 36 <210> 30 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5 - Klf4/2A -H6 reverse primer <400> 30 ttgacgctgt ataggtctgg gacctgggtt gctctc 36 <210> 31 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-SigPen-H7 forward primer <400> 31 agacctatac agcgtcaaat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 32 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-SigPen-H7 reverse primer <400> 32 gagtgaaggg taatcagact tcttccactt catgcg 36 <210> 33 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc/2A-XbaI forward primer <400> 33 tctgattacc cttcactcgg cgcgccactg gatttc 36 <210> 34 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc/2A-XbaI reverse primer <400> 34 agaatagggc cctctagatt atgcaccaga gtttcg 36 <110> Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) <120> Method for producing induced pluripotent stem cell using          intercellular protein delivery <130> 11p-08-58 <160> 34 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 81 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 cagagcctgc ggcaggagct cggcctcaac gagcgccaga tcaagatttg gttccagaat 60 cgtcgcatga agtggaagaa g 81 <210> 2 <211> 99 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 atgctgctgc tgctgctgct gctgggcctg aggctacagc tctccctggg ccgccagatc 60 aagatttggt tccagaatcg tcgcatgaag tggaagaag 99 <210> 3 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III-SecPen-H1 forward primer <400> 3 gggagaccca agcttatgca gagcctgcgg caggag 36 <210> 4 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III-SecPen-H1 reverse primer <400> 4 agtgcctaaa accatacgct tcttccactt catgcg 36 <210> 5 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4 / 2A-H2 forward primer <400> 5 cgtatggttt taggcactgc tggacacctg gcttca 36 <210> 6 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4 / 2A-H2 reverse primer <400> 6 ctgacttgag ccgtatatag gcccggggtt ttcttc 36 <210> 7 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> H2-SecPen-H3 forward primer <400> 7 atatacggct caagtcagca gagcctgcgg caggag 36 <210> 8 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> H2-SecPen-H3 reverse primer <400> 8 caccgctctg tcaaaattct tcttccactt catgcg 36 <210> 9 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2 / 2A-H4 forward primer <400> 9 aattttgaca gagcggtggc atgcatgtat aacatg 36 <210> 10 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2 / 2A-H4 reverse primer <400> 10 gctataattg gaaccgcttg ggccgggatt ttcctc 36 <210> 11 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-Secpen-H5 forward primer <400> 11 agcggttcca attatagcca gagcctgcgg caggag 36 <210> 12 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-Secpen-H5 reverse primer <400> 12 ctgctctaaa gcgagatact tcttccactt catgcg 36 <210> 13 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5-Klf4 / 2A-H6 forward primer <400> 13 tatctcgctt tagagcagct cgagatgagg cagcca 36 <210> 14 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5-Klf4 / 2A-H6 reverse primer <400> 14 ttgacgctgt ataggtctgg gacctgggtt gctctc 36 <210> 15 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-Secpen-H7 forward primer <400> 15 agacctatac agcgtcaaca gagcctgcgg caggag 36 <210> 16 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-Secpen-H7 reverse primer <400> 16 gagtgaaggg taatcagact tcttccactt catgcg 36 <210> 17 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc / 2A-XbaI forward primer <400> 17 tctgattacc cttcactcgg cgcgccactg gatttc 36 <210> 18 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc / 2A-XbaI reverse primer <400> 18 agaatagggc cctctagatt atgcaccaga gtttcg 36 <210> 19 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III-SigPen-H1 forward primer <400> 19 gggagaccca agcttatgat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 20 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Hind III-SigPen-H1 reverse primer <400> 20 agtgcctaaa accatacgct tcttccactt catgcg 36 <210> 21 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4 / 2A-H2 forward primer <400> 21 cgtatggttt taggcactgc tggacacctg gcttca 36 <210> 22 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H1-Oct4 / 2A-H2 reverse primer <400> 22 ctgacttgag ccgtatatag gcccggggtt ttcttc 36 <210> 23 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> H2-SigPen-H3 forward primer <400> 23 atatacggct caagtcagat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 24 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> H2-SigPen-H3 reverse primer <400> 24 caccgctctg tcaaaattct tcttccactt catgcg 36 <210> 25 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2 / 2A-H4 reverse primer <400> 25 aattttgaca gagcggtggc atgcatgtat aacatg 36 <210> 26 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H3-Sox2 / 2A-H4 reverse primer <400> 26 gctataattg gaaccgcttg ggccgggatt ttcctc 36 <210> 27 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-SigPen-H5 forward primer <400> 27 agcggttcca attatagcat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 28 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H4-SigPen-H5 reverse primer <400> 28 ctgctctaaa gcgagatact tcttccactt catgcg 36 <210> 29 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5-Klf4 / 2A-H6 forward primer <400> 29 tatctcgctt tagagcagct cgagatgagg cagcca 36 <210> 30 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H5-Klf4 / 2A-H6 reverse primer <400> 30 ttgacgctgt ataggtctgg gacctgggtt gctctc 36 <210> 31 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-SigPen-H7 forward primer <400> 31 agacctatac agcgtcaaat gctgctgctg ctgctg 36 <210> 32 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H6-SigPen-H7 reverse primer <400> 32 gagtgaaggg taatcagact tcttccactt catgcg 36 <210> 33 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc / 2A-XbaI forward primer <400> 33 tctgattacc cttcactcgg cgcgccactg gatttc 36 <210> 34 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> H7-Cmyc / 2A-XbaI reverse primer <400> 34 agaatagggc cctctagatt atgcaccaga gtttcg 36

Claims (16)

분비-침투 관련 부위를 암호화하는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 염기서열로 구성된 유전자 및 역분화 유도인자를 암호화하는 유전자가 연결된, 융합유전자를 포함하는 유전자 컨스트럭트.
A genetic construct comprising a gene consisting of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 encoding a secretion-infiltration site and a gene encoding a dedifferentiation factor linked thereto;
제 1항에 있어서, 상기 유전자 컨스트럭트는 분비-침투 관련 부위를 암호화하는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 염기서열로 구성된 유전자 및 역분화 유도인자를 암호화하는 유전자가 연결된 2종 이상의 융합유전자들을 포함하고, 상기 융합유전자들이 프로테아제의 절단 부위를 암호화하는 유전자 단편을 매개로 연결된 것을 특징으로 하는 유전자 컨스트럭트.
The gene construct according to claim 1, wherein the gene construct comprises two or more kinds of fusion genes to which a gene consisting of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 encoding a secretion- And the fusion genes are linked via a gene fragment encoding the cleavage site of the protease.
제 1항에 있어서, 상기 역분화 유도인자는 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-myc로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유전자 컨스트럭트.
2. The genetic construct of claim 1, wherein the dedifferentiation inducing factor is any one selected from the group consisting of Oct4, Sox2, Klf4, and c-myc.
제 1항에 있어서, 상기 유전자 컨스트럭트는 도 1 또는 도 2에 개시된 유전자 컨스트럭트인 것을 특징으로 하는 유전자 컨스트럭트.
The genetic construct according to claim 1, wherein the genetic construct is a genetic construct disclosed in Fig. 1 or 2.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 유전자 컨스트럭트가 작동가능하게 연결된 재조합 발현벡터.
A recombinant expression vector operably linked to a genetic construct according to any one of claims 1 to 4.
제 5항에 있어서, 상기 재조합 발현벡터는 작동가능하게 연결된 리포터 유전자를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 재조합 발현벡터.
6. The recombinant expression vector of claim 5, wherein the recombinant expression vector further comprises an operably linked reporter gene.
청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 6항에 있어서, 상기 리포터 유전자는 리포터 유전자는 증강된 녹색 형광 단백질(enhanced green fluorescent protein, EGFP), 녹색 형광 단백질(green fluorescent protein, GFP), 증강된 적색 형광 단백질(ERFP), 적색 형광 단백질(RFP), 증강된 청색형광단백질(EBFP), 청색형광단백질(BFP), 증강된 황색형광단백질(EYFP), 황색형광단백질(EYFP), 증강된 남색형광단백질(ECFP), 남색형광단백질(CFP), 루시퍼라제(luciferase), 가우시아루시퍼라제(gaussia luciferase), β-갈락토시다제(galactosidase) 및 알칼라인포스파타제(alkaline phosphatase)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 재조합 발현벡터.
The reporter gene according to claim 6, wherein the reporter gene is selected from the group consisting of enhanced green fluorescent protein (EGFP), green fluorescent protein (GFP), enhanced red fluorescent protein (ERFP) (RFP), Enhanced Blue Fluorescent Protein (EBFP), Blue Fluorescent Protein (BFP), Enhanced Yellow Fluorescent Protein (EYFP), Yellow Fluorescent Protein (EYFP), Enhanced Blue Fluorescent Protein Wherein the recombinant expression vector is selected from the group consisting of luciferase, gaussia luciferase,? -Galactosidase, and alkaline phosphatase.
청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 8 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 7항에 있어서, 상기 재조합 발현벡터는 선택 표지로서 작동가능하게 연결된 항생제 저항성 유전자를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 재조합 발현벡터.
8. The recombinant expression vector of claim 7, wherein the recombinant expression vector further comprises an antibiotic resistance gene operably linked as a selection marker.
제 5항에 있어서, 상기 발현벡터는 레트로바이러스(retrovirus) 벡터인 것을 특징으로 하는 재조합 발현벡터.
6. The recombinant expression vector according to claim 5, wherein the expression vector is a retrovirus vector.
제 5항의 재조합 발현벡터를 숙주세포에 도입한 형질전환체.
A transformant obtained by introducing the recombinant expression vector of claim 5 into a host cell.
제 10항에 있어서, 상기 숙주세포는 마우스 배아 섬유아세포(mouse embryonic fibroblast, MEF)인 것을 특징으로 하는 형질전환체.
11. The transformant according to claim 10, wherein the host cell is mouse embryonic fibroblast (MEF).
제 10항의 형질전환체 또는 이의 배양액과 분화된 대상 세포를 혼합하여 공동 배양하는 단계를 포함하는, 분화된 세포로부터 미분화 세포의 유도 방법.
A method for inducing undifferentiated cells from differentiated cells, comprising culturing and co-culturing the transformant of claim 10 or a culture thereof and target cells differentiated.
1) 제 10항의 형질전환체 또는 이의 배양액과 분화된 대상 세포를 혼합하여 공동 배양하는 단계; 및
2) 단계 1)의 공동 배양물로부터 분화된 대상세포 유래의 배아줄기세포 유사 콜로니를 분리하는 단계를 포함하는, 분화된 세포로부터 역분화 줄기세포의 제조 방법.
1) co-culturing the transformant of claim 10 or its culture with target cells differentiated and co-culturing; And
2) isolating the embryonic stem cell-like colony from the target cell differentiated from the co-culture of step 1).
제 13항에 있어서, 단계 1)의 상기 형질전환체는 역분화 유도인자를 분비하는 것을 특징으로 하는, 분화된 세포로부터 역분화 줄기세포의 제조 방법.
14. The method of claim 13, wherein the transformant of step 1) secretes a dedifferentiation-inducing factor.
제 13항에 있어서, 단계 1)의 상기 분화된 대상세포는 지방세포, 골수세포, 조골세포, 연골세포, 섬유아세포, 근섬유아세포, 신경세포, 골격근세포, 심근세포, 혈관내피세포, 혈관평활근세포, 간세포 및 신장세포로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 분화된 세포로부터 역분화 줄기세포의 제조 방법.
14. The method of claim 13, wherein the differentiated cells of step 1) are selected from the group consisting of adipocytes, bone marrow cells, osteoblasts, chondrocytes, fibroblasts, fibroblasts, neurons, skeletal muscle cells, myocardial cells, vascular endothelial cells, , Hepatocytes, and kidney cells. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
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Xiaogang Zhang 등. The Open Stem Cell Journal. Vol. 2, special issue #001, 페이지 2-7 (2010.) *
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Yoko Takata 등. Cell structure and Function. Vol. 36, No. 2, 페이지 209-222 (2011.) *
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