KR101490017B1 - Medium Composition for Establishing Novel Epiblast Stem Cell and Method for Establishing Novel Epiblast Stem Cell Using Thereof - Google Patents

Medium Composition for Establishing Novel Epiblast Stem Cell and Method for Establishing Novel Epiblast Stem Cell Using Thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 기본 배지 중에 유효성분으로서 FGF4(Fibroblast growth factor 4)를 포함하는, 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포 수립용 배지 조성물, 이를 이용한 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포의 수립 방법 및 상기 방법으로 수립된 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포에 관한 것이다. The present invention relates to a medium composition for the establishment of a somatic differentiation-specific somatic embryonic stem cell comprising chimera-forming ability and FGF4 (Fibroblast growth factor 4) as an active ingredient in a basic medium, a chimeric formative somatic differentiation-specific somatic embryonic stem cell And a chimera-forming ability-specific somatic differentiation-specific luminal stem cell established by the method.

Description

신규한 낭배외피줄기세포의 수립용 배지 조성물 및 이를 이용한 낭배외피줄기세포의 수립 방법{Medium Composition for Establishing Novel Epiblast Stem Cell and Method for Establishing Novel Epiblast Stem Cell Using Thereof}[0001] The present invention relates to a medium composition for establishing a novel cervical stem cell, and a method for establishing a cervical stem cell using the same. ≪ Desc / Clms Page number 1 >

본 발명은 키메라 형성능이 있고, 체세포 분화 특이성이 있는 신규한 낭배외피줄기세포 수립용 배지 조성물, 이를 이용한 낭배외피줄기세포의 수립 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a novel composition for culturing stem cells of chondrocyte having chimeric ability and specificity for somatic differentiation, and a method for preparing cervical stem cells using the same.

줄기세포는 정상적인 체세포와 다르게 무한히 분열할 수 있는 능력을 가지며 적합한 환경 조건 아래에서 특정 세포로 분화하는 능력을 가진다. 그 분화 능력은 줄기세포의 특성에 따라 전분화능(pluripotency), 다분화능(multipotency), 또는 단일분화능(unipotency) 으로 정의되어진다. Stem cells have the ability to infinitely divide unlike normal somatic cells and have the ability to differentiate into specific cells under suitable environmental conditions. The differentiation capacity is defined as pluripotency, multipotency, or unipotency depending on the characteristics of stem cells.

이 중, 전분화능 줄기세포(pluripotent stem cell)는 개체를 구성하는 모든 종류의 세포로 분화가 가능하며 인비트로(in vitro) 상에서 무한히 증식이 가능하다. 현재까지 알려진 전분화능 줄기세포로는 배아줄기세포(embryonic stem cell), 배아생식세포(embryonic germ cell), 배아종양세포(embryonic carcinoma cell) 및 발생하는 상배엽으로부터 온 낭배외피줄기세포 (epiblast stem cells, EpiSC)가 있다. Among them, pluripotent stem cells are able to differentiate into all kinds of cells constituting an individual and infinitely proliferate in vitro. To date, known pluripotent stem cells include embryonic stem cells, embryonic germ cells, embryonic carcinoma cells, and epiblast stem cells from the developing mesenchymal stem cells , EpiSC).

배아줄기세포, 배아생식세포, 배아종양세포들은 테라토마 및 키메라를 용이하게 형성할 수 있다. 그러나 낭배외피줄기세포(EpiSC)는 키메라를 거의 형성하지 못하며, 생식세포로의 분화가 되지 않아 배아줄기세포보다 분화능력이 떨어진다고 보고된 바 있다(Brons, I.G., Smithers, L.E., Trotter, M.W., Rugg-Gunn, P., Sun, B., Chuva de Sousa Lopes, S.M., Howlett, S.K., Clarkson, A., Ahrlund-Richter, L., Pedersen,R.A., and Vallier, L. (2007). Nature 448, 191-195; Tesar, P.J., Chenoweth, J.G., Brook, F.A., Davies, T.J., Evans, E.P., Mack,D.L., Gardner, R.L., and McKay, R.D. (2007). Nature 448, 196-199). 따라서 배아줄기세포 등의 배아세포는 완전만능성(naive pluripotency), EpiSC는 준만능성(primed pluripotency)를 가지고 있다고 말한다. Embryonic stem cells, embryonic germ cells, embryonic tumor cells can easily form teratomas and chimeras. However, it has been reported that embryonic stem cells (EpiSCs) rarely form chimeras, and that they do not differentiate into germ cells, resulting in poorer differentiation than embryonic stem cells (Brons, IG, Smithers, LE, Trotter, MW, Rugg Nature 448, < / RTI > < RTI ID = 0.0 > Davis, TJ, Evans, EP, Mack, DL, Gardner, RL, and McKay, RD (2007) Nature 448, 196-199). Therefore, embryonic cells such as embryonic stem cells are said to have naive pluripotency and EpiSC have primed pluripotency.

그러나 체외 배양조건 및 유전자 조작에 의해 EpiSC를 완전 만능성 상태로 변화시키는 것이 가능하며, 특히 EpiSC의 분화능에 영향을 미치는 체외 배양조건에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. However, it is possible to change EpiSC to fully pluripotent state by in vitro culture condition and genetic manipulation. Especially, in vitro culture conditions affecting EpiSC differentiation ability are continuously being studied.

본 발명은 기존의 키메라 형성능이 거의 없는 낭배외피줄기세포와 다른 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피 줄기세포(EpiSC)를 수립용 배지 조성물 및 이를 사용한 낭배외피줄기세포의 수립 방법을 제공하고자 한다. The present invention provides a medium composition for establishing somatic differentiation-specific somatic embryonic stem cell (EpiSC) having chimeric ability different from that of a cervical epithelial stem cell having little existing chimeric ability, and a method for establishing a cervical stem cell using the same.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 기본 배지 중에 유효성분으로서 FGF4(Fibroblast growth factor 4)를 포함하는, 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포 수립용 배지 조성물을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a medium composition for establishing a somatic differentiation-specific somatic embryonic stem cell comprising chimera-forming ability comprising FGF4 (Fibroblast growth factor 4) as an active ingredient in a basic medium.

또한 본 발명은 낭배외피(epiplast) 줄기세포를 기본 배지 중에 유효성분으로서 FGF4(Fibroblast growth factor 4)를 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포의 수립 방법 및 상기 방법으로 수립된 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포를 제공한다. The present invention also relates to a method for the production of chimeric formative somatic differentiation-specific luminal stem cell, comprising culturing epidermal stem cells in a medium containing FGF4 (Fibroblast growth factor 4) as an active ingredient in a basic medium And a chimera-forming ability-specific somatic differentiation-specific lumenal stem cell established by the method.

본 발명에 의하면 배양조건을 조절하여 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포의 수립이 가능하다. 따라서, 이는 키메라 형성, 체세포와 생식세포로의 분화에 대한 연구에 유용하게 사용될 수 있다.
According to the present invention, it is possible to establish a somatic differentiation-specific lumenal stem cell having chimeric ability to regulate culture conditions. Thus, it can be useful for studying chimerism, somatic and germ cell differentiation.

도 1은 배발생 5.5-6.5 (E 5.5-6.5)일 낭배외피로부터 EpiSC (낭배외피줄기세포)의 제조하는 실시예 1의 실험 결과 사진이다. A는 GOF18 형질전환 마우스로부터 수득된 E6.5 배아에 대한 사진이다. GFP 양성 낭배외피세포가 EpiSC의 생성을 위해 사용되었다. B는 낭배외피로부터 확장하여 자란 GFP-양성 부분에 대한 사진이다. C는 3기 배양까지, 모든 세포는 GFP-음성 상태이며, 소량의 세포 및 콜로니만이 GFP-양성을 보였음을 보여주는 결과 사진이다. D는 GFP-음성 세포가 수립됨을 보여주는 결과 사진이다.
도 2는 F4-EpiSC 의 준 만능성(primed pluripotency) 검토하는 실시예 2의 결과 사진이다. A는 GFP-양성 F4-EpiSC는 Oct4에 양성으로 염색되었고, 항-Nanog 항체에는 약하게 염색됨을 보여주는 실험 결과 사진이다. B는 F4-EpiSC가 약한 알칼린 포스파타아제 활성을 보여 준 만능성 상태임을 보여주는 실험 결과 사진이다. C는 F4-EpiSC에 대해 ESC 특이 및 EpiSC 특이 마커를 사용한 RT-PCR 분석 결과 그래프이다. D는 Stella Dppa5 의 프로모터 부위의 메틸화 패턴이다. E는 ESC 및 F4-EpiSC에서의 Oct4 증진 활성에 대한 결과 그래프이다. 대조군으로는 빈 벡터의 활성을 사용하였다.
도 3은 F4-EpiSC 의 EpiSC 와의 구별되는 특징을 검토하는 실시예 3의 실험 결과이다. A는 ESC(male, female), E3, T9, EpiSC 및 F4-EpiSC의 전체 유전자 발현 프로파일을 보여주는 히트맵이다. B는 만능성 및 EpiSC 연관 유전자에 대한 히트맵이다. C는 생식세포 및 감수분열 마커에 대한 히트맵이다.
도 4는 F4-EpiSC 의 키메라 형성능을 검토하는 실시예 4의 실험 결과 사진이다. A는 F4-EpiSC 유래 테라토마의 헤마톡실린 및 에오신 염색 결과 사진이다. B는 렌티바이러스로 감염된 F4-EpiSC의 RFP 및 GFP 발현을 보여주는 실험 결과 사진이다. C는 RFP 및 GFP 를 모두 발현하는 E6.5 키메라 배아 낭피세포를 보여주는 결과 사진이다. D는 피부조직(왼쪽) 및 고환(오른쪽)으로 분화된 E13.5 키메라 배아가 RFP-양성임을 보여준다. 그러나, Oct4-GFP는 생식선 조직에서는 전혀 검출되지 않았다. RFP(빨간색 형광)외에 GFP(초록색 형광)가 보여야 생식세포로 분화됨을 나타내는데, 초록색 형광이 나타나지 않은 것으로 보아, 생식세포로의 분화가 되지 않는 것으로 볼수 있다.
1 is a photograph of an experimental result of Example 1 in which EpiSC (luminal epithelial stem cells) were prepared from embryonic developmental 5.5-6.5 (E 5.5-6.5) day sac capsules. A is a photograph of E6.5 embryos obtained from GOF18 transgenic mice. GFP-positive cyst epithelial cells were used for the production of EpiSCs. B is a photograph of the GFP-positive part extended from the sacral cortex. C is a GFP-negative state for all cells up to T cell culture, and only a small amount of cells and colonies showed GFP-positive. D is a photograph showing that GFP-negative cells are established.
Figure 2 is a photograph of the result of Example 2 examining the primed pluripotency of F4-EpiSC. A is a photograph showing that GFP-positive F4-EpiSC was stained positive for Oct4 and weakly stained for anti-NANOG antibody. B is a photograph of an experimental result showing that F4-EpiSC is a universal state showing weak alkaline phosphatase activity. C is a graph of RT-PCR analysis using ESC-specific and EpiSC-specific markers for F4-EpiSC. D Stella And the methylation pattern of the promoter region of Dppa5 . E is a graph of the results for Oct4 promoting activity in ESC and F4-EpiSC. As a control group, the activity of an empty vector was used.
Figure 3 shows the experimental results of Example 3 examining the distinguishing characteristics of F4-EpiSC from EpiSC. A is a heat map showing the entire gene expression profile of ESC (male, female), E3, T9, EpiSC and F4-EpiSC. B is a heatmap for universal and EpiSC-associated genes. C is a heat map for germ cells and meiosis markers.
4 is a photograph of the result of the experiment of Example 4 examining the chimeric ability of F4-EpiSC. A is a photograph of the hematoxylin and eosin staining of the teratoma derived from F4-EpiSC. B is a photograph of an experiment showing RFP and GFP expression of F4-EpiSC infected with lentivirus. C is a photograph showing E6.5 chimeric embryonic fibroblast cells expressing both RFP and GFP. D shows that E13.5 chimeric embryos differentiated into skin tissue (left) and testis (right) are RFP-positive. However, Oct4-GFP was not detected in gonadal tissues at all. In addition to RFP (red fluorescence), GFP (green fluorescence) must be seen to indicate that it is differentiated into germ cells. Since no green fluorescence is seen, it can be seen that it does not differentiate into germ cells.

본 발명은 기본 배지 중에 유효성분으로서 FGF4(Fibroblast growth factor 4)를 포함하는, 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포 수립용 배지 조성물을 제공한다. The present invention provides a medium composition for establishing a somatic differentiation-specific somatic embryonic stem cell having chimeric ability to form, which comprises FGF4 (Fibroblast growth factor 4) as an active ingredient in a basic medium.

본 발명의 발명자들은 낭배외피줄기세포의 배양 조건에 따른 분화능에 대해 연구하던 중, 종래 키메라 형성능 및 생식세포로의 분화가 되지 않던 낭배외피줄기세포를 FGF4 조건에서 배양하는 경우, 생식세포로는 분화되지 않아 완전 만능성 상태로는 변하지 않으나, 키메라 형성율이 높은 상태로 유지되는 것을 확인하였고, 확립된 신규 줄기세포주를 키메라 형성, 체세포와 생식세포로의 분화에 대한 연구에 유용하게 사용될 수 있음을 확인한 후 본 발명을 완성하였다. The inventors of the present invention have been studying the differentiation ability according to the culturing conditions of the cervical stem cell, and it has been found that when cultured in the FGF4 condition in which the chimeric ability and the differentiation of the germinal stem cells are not differentiated into germ cells, . However, it has been confirmed that the chimeric formation rate is maintained at a high level even though it does not change to a fully pluripotent state, and it is possible to use the established novel stem cell line for chimera formation, somatic and germ cell differentiation studies The present invention has been completed.

종래 낭배외피줄기세포의 배양에는 Activin 과 FGF2가 첨가된 배지가 사용되었으나, 본 발명에서는 FGF4(Fibroblast growth factor 4)가 포함된 배지를 사용한다. 본 발명의 한 구체예에서, 상기 FGF4는 기본 배지 중에 10 내지 100ng/ml, 15 내지 50 ng/ml 또는 20 내지 30ng/ml 의 농도로 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. Conventionally, the medium supplemented with Activin and FGF2 was used for culturing stem cells of the endoplasmic reticulum but in the present invention, a medium containing FGF4 (Fibroblast growth factor 4) was used. In one embodiment of the present invention, the FGF4 may be contained in the base medium at a concentration of 10 to 100 ng / ml, 15 to 50 ng / ml or 20 to 30 ng / ml, but is not limited thereto.

상기 기본 배지(basal medium)은 통상의 세포배양용 배지일 수 있으며, 예를 들어, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium, GIBCO, USA); MEM (Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); BME (Basal Medium Eagle, GIBCO, USA); RPMI 1640 (GIBCO, USA); DMEM/F-10 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-10; GIBCO, USA); DMEM/F-12 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12; GIBCO, USA); α-MEM(α-Minimal essential Medium; GIBCO, USA); G-MEM(Glasgow's Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); IMDM(Isocove's Modified Dulbecco's Medium, GIBCO, USA); KnockOut DMEM (GIBCO, USA) 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The basal medium may be a conventional cell culture medium, for example, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium, GIBCO, USA); MEM (Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); BME (Basal Medium Eagle, GIBCO, USA); RPMI 1640 (GIBCO, USA); DMEM / F-10 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-10; GIBCO, USA); DMEM / F-12 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12; GIBCO, USA); α-MEM (α-Minimal Essential Medium; GIBCO, USA); G-MEM (Glasgow ' s Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); IMDM (Isocove ' s Modified Dulbecco ' s Medium, GIBCO, USA); KnockOut DMEM (GIBCO, USA), and the like.

보다 구체적으로 상기 기본 배지는 FGF4 외에 다른 성장인자를 포함하지 않는 글루타민, 비필수 아미노산, 우태혈청을 포함하는 DMEM 배지일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
More specifically, the basal medium may be, but not limited to, DMEM medium containing glutamine, non-essential amino acid, and folate serum that do not contain any growth factors besides FGF4.

본 발명은 또한 낭배외피(epiplast) 줄기세포를 기본 배지 중에 유효성분으로서 FGF4(Fibroblast growth factor 4)를 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포의 수립 방법을 제공한다. The present invention also relates to a method for the production of chimeric formative somatic differentiation-specific luminal stem cell, comprising culturing epidermal stem cells in a medium containing FGF4 (Fibroblast growth factor 4) as an active ingredient in a basal medium ≪ / RTI >

본 발명의 배양에 사용되는 낭배외피 줄기세포는, Oct4 유전자의 전체 조절 부위의 조절 하에서 GFP 전이유전자를 함유하는 GOF18 (genomic Oct4 절편, 18 kb) 마우스로부터 획득할 수 있으며, 이후 FACS 분류를 통해 GFP 양성 세포만을 선택 및 배양하는 방법을 통해 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포가 수립될 수 있다. 상기 배양은 기본 배지 중에 유효성분으로서 FGF4(Fibroblast growth factor 4)를 포함하는 배지에서 이루어지며, 이때 FGF4는 기본 배지 중에 10 내지 100ng/ml, 15 내지 50ng/ml 또는 20 내지 30ng/ml 의 농도로 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The endoplasmic reticulum stem cells used in the cultivation of the present invention can be obtained from GOF18 (genomic Oct4 fragment, 18 kb) mouse containing the GFP transgene under the control of the entire regulatory region of the Oct4 gene, By selecting and culturing only benign cells, somatic differentiation specific chimeric stem cell with chimeric ability can be established. The culture is carried out in a medium containing FGF4 (Fibroblast growth factor 4) as an active ingredient in a basic medium, wherein FGF4 is administered at a concentration of 10 to 100 ng / ml, 15 to 50 ng / ml or 20 to 30 ng / ml in the basic medium But is not limited thereto.

상기 기본 배지(basal medium)은 통상의 세포배양용 배지일 수 있으며, 예를 들어, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium, GIBCO, USA); MEM (Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); BME (Basal Medium Eagle, GIBCO, USA); RPMI 1640 (GIBCO, USA); DMEM/F-10 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-10; GIBCO, USA); DMEM/F-12 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12; GIBCO, USA); α-MEM(α-Minimal essential Medium; GIBCO, USA); G-MEM(Glasgow's Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); IMDM(Isocove's Modified Dulbecco's Medium, GIBCO, USA); KnockOut DMEM (GIBCO, USA) 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The basal medium may be a conventional cell culture medium, for example, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium, GIBCO, USA); MEM (Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); BME (Basal Medium Eagle, GIBCO, USA); RPMI 1640 (GIBCO, USA); DMEM / F-10 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-10; GIBCO, USA); DMEM / F-12 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium: Nutrient Mixture F-12; GIBCO, USA); α-MEM (α-Minimal Essential Medium; GIBCO, USA); G-MEM (Glasgow ' s Minimal Essential Medium, GIBCO, USA); IMDM (Isocove ' s Modified Dulbecco ' s Medium, GIBCO, USA); KnockOut DMEM (GIBCO, USA), and the like.

보다 구체적으로 상기 기본 배지는 FGF4 외에 다른 성장인자를 포함하지 않는 글루타민, 비필수 아미노산, 우태혈청을 포함하는 DMEM 배지일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. More specifically, the basal medium may be, but not limited to, DMEM medium containing glutamine, non-essential amino acid, and folate serum that do not contain any growth factors besides FGF4.

상기 조건에서의 낭피외포줄기세포의 배양을 통해, 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포가 수립되고, 본 발명은 상기 방법으로 수립된 키메라 형성능이 있는 체세포 분화 특이 낭배외피줄기세포를 제공한다. Through the cultivation of the parasitic outer stem cells under the above conditions, somatic differentiation-specific somatic embryonic stem cells with chimera-forming ability are established, and the present invention provides a somatic differentiation-specific somatic embryonic stem cell having the ability to form chimeras established by the above method .

이하의 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, FGF4 존재하에서 배양되어 수립된 본 발명의 F4-EpiSC는 준 만능성을 지속적으로 유지하며, 종래 EpiSC와 구별되는 신규한 세포 유형으로 확인되었다. 특히 실시예 4를 참조하면, 이는 마우스 배반포에 주입된 경우 키메라 형성능을 보였으며, 생식세포로의 분화능은 없고 체세포로만 분화하는 특이성을 보이는 것으로 확인되었다.
As can be seen from the following examples, the F4-EpiSC of the present invention cultured and established in the presence of FGF4 was confirmed to be a novel cell type that maintained the quasi-universality constantly and distinguished from the conventional EpiSC. In particular, referring to Example 4, it was confirmed that when injected into a mouse blastocyst, it showed chimeric ability to form, and showed no specificity to germ cells and showed specificity for somatic cell differentiation.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

<< 실험예Experimental Example >>

하기의 실험예들은 본 발명에 따른 각각의 실시예에 공통적으로 적용되는 실험예를 제공하기 위한 것이다.The following experimental examples are intended to provide experimental examples that are commonly applied to the respective embodiments according to the present invention.

1. 마우스 및 세포 배양1. Mouse and cell culture

모든 마우스 종은 Max Planck Institute(MPI, Germany)에서 사육되고 보관되거나, Harlan or Jackson laboratories(CA, USA) 에서 구입한 것을 사용하였다. 동물 실험은 MPI의 동물 보호 가이드라인 및 독일 동물 보호법을 준수하며 수행되었다. GOF18 EpiSC의 확립은 Greber et al., 2010 에 기재된 대로 수행하였다. 보다 구체적으로, E6.5 배아(129/Sv female X C57/BL6 및 DBA/2 background GOF18+/+ male)를 수득하고 이를 마우스 배아 섬유아세포(mouse embryonic fibroblast, MEF) 배지로 이동시켰다. 절개를 위해, 탈락막(decidua)은 바늘로 제거되었고, 배아바깥 외배엽(extraembryonic ectoderm)이 낭배외피(epiblast)로부터 수동 유리 피펫을 사용하여 제거되었다. PBS로 세척한 후, 낭배외피는 비활성화된 MEF 상에 FGF-기초 배지에서 배양되었다. 상기 배지는 20% FBS, 2mM 글루타민, 비필수 아미노산 및 25ng/ml FGF4를 포함하는 DMEM(GIBCO BRL Grand Island, NY, USA) 배지를 사용하였다. All mouse species were either raised and stored in the Max Planck Institute (MPI, Germany) or purchased from Harlan or Jackson laboratories (CA, USA). Animal experiments were conducted in accordance with MPI's Animal Protection Guidelines and German Animal Protection Act. Establishment of GOF18 EpiSC was performed as described in Greber et al., 2010. More specifically, E6.5 embryos (129 / Sv female X C57 / BL6 and DBA / 2 background GOF18 + / + male) were obtained and transferred to mouse embryonic fibroblast (MEF) medium. For incision, the decidua was removed with a needle and an extraembryonic ectoderm was removed from the epiblast using a manual glass pipette. After washing with PBS, extracellular bovine blood was cultured in an FGF-based medium on inactivated MEF. The medium used was DMEM (GIBCO BRL Grand Island, NY, USA) medium containing 20% FBS, 2 mM glutamine, nonessential amino acid and 25 ng / ml FGF4.

EpiSC(낭배외피줄기세포) 배지는 20% 넉아웃 세럼 대체물(GIBCO BRL), 2mM 글루타민, 비필수 아미노산, Activin A 및 5 ng/ml bFGF를 포함하는 DMEM/F12 (GIBCO BRL)을 사용하였다. MEF 상에서 3 내지 5기동안 초기 배양한 후, 낭배외피줄기세포 콜로니를 분리하고 젤라틴이 30분간 미리 코팅된 배양 디쉬에 이동되었다. 조건 배지를 위해, 광 조사된 MEF가 5×104 cells/cm2 밀도로 분주되었고, MEF 배지에서 96시간 동안 배양되었다. 상기 조건배지 0.45 ㎕ 를 여과하고, FGF4 (25 ng/ml) 또는 bFGF (5 ng/ml)를 가하였다. 세포 무리는 젤라틴-코팅된 배양접시에 재분주되었고, 배지는 48시간마다 교체되었다. The EpiSC (cortical stem cell) medium was DMEM / F12 (GIBCO BRL) containing 20% knockout serum replacement (GIBCO BRL), 2 mM glutamine, nonessential amino acids, Activin A and 5 ng / ml bFGF. After initial incubation for 3 to 5 days on MEF, colonies of cystic stem cell colonies were isolated and gelatin was transferred to a culture dish pre-coated for 30 minutes. For conditional media, irradiated MEFs were dispensed at a density of 5 x 10 4 cells / cm 2 and cultured in MEF medium for 96 h. 0.45 [mu] l of the conditioned medium was filtered, and FGF4 (25 ng / ml) or bFGF (5 ng / ml) was added. Cell populations were subdivided into gelatin-coated culture dishes, and the medium was replaced every 48 hours.

2. 2. 배반포Blastocyst 주입( Injection( BlastocystBlastocyst InjectionInjection ))

배반포(Blastocyst)는 B6C3F1 마우스로부터 획득되었다. F4-EpiSC는 0.25% 트립신 EDTA로 처리하여 회수되었으며, 미네랄 오일 하 PBS 드롭(drop)에 정치되었다. 배반포는 인접한 10% 우태혈청(v/v)를 포함하는 PBS 드롭에 정치되었다. GFP 및 RFP 양성 세포 (n = 10-15)는 주입 피펫에 로딩되고 B6C3F1 배반포에 Piezo Micromanipulator (Prime-tech Ltd, Tsuchiura, Ibaragi, Japan)를 통해 주입되었다. 각각의 8-15 주입된 배반포는 pseudopregnant ICR 마우스의 자궁에 이식되었다. Blastocyst was obtained from B6C3F1 mice. F4-EpiSC was recovered by treatment with 0.25% trypsin EDTA and was placed in PBS drop with mineral oil. The blastocysts were placed in a PBS drop containing adjoining 10% fetal bovine serum (v / v). GFP and RFP positive cells (n = 10-15) were loaded into the injection pipette and injected into the B6C3F1 blastocyst through a Piezo Micromanipulator (Prime-tech Ltd, Tsuchiura, Ibaragi, Japan). Each 8-15 implanted blastocyst was implanted into the uterus of a pseudopregnant ICR mouse.

3. 3. DNADNA 메틸화 분석 Methylation analysis

ESC 및 EpiSC로부터 DNA가 분리되었다. 순차적으로, DNA 샘플은 EpiTect Bisulfite Kit (QIAGEN)을 사용하여 제조사의 지침에 따라 바이설파이트 처리되었다. Stella Dppa5 프로모터 영역의 PCR 증폭은 이하의 프라이머 세트 및 어닐링 온도를 사용하여 수행되었다. DNA was isolated from ESC and EpiSC. Sequentially, the DNA samples were bisulfite treated using the EpiTect Bisulfite Kit (QIAGEN) according to the manufacturer's instructions. Stella And Dppa5 PCR amplification of the promoter region was performed using the following primer set and annealing temperature.

Stella 1st 정방향 5′-TTTTTTTATTTTGTGATTAGGGTTG-3′; Stella 1 st forward 5'-TTTTTTTATTTTGTGATTAGGGTTG-3 ';

Stella 1st 역방향 5′-CTTCACCTAAACTACACCTTTAAAC-3′ (161 bp, 45°C); Stella 1 st Reverse 5'-CTTCACCTAAACTACACCTTTAAAC-3 '(161 bp, 45 ° C);

Stella 2nd 정방향 5′-TTTGTTTTAGTTTTTTTGGAATTGG-3′; Stella 2 nd forward 5'-TTTGTTTTAGTTTTTTTGGAATTGG-3 ';

Stella 2nd 역방향 5′-CTTCACCTAAACTACACCTTTAAAC-3′ (116 bp, 55°C); Stella 2 nd reverse 5'-CTTCACCTAAACTACACCTTTAAAC-3 '(116 bp, 55 ° C);

Dppa5 1st 정방향 5′-GGTTTGTTTTAGTTTTTTTAGGGGTATA-3′; Dppa5 1 st forward 5'-GGTTTGTTTTAGTTTTTTTAGGGGTATA-3 ';

Dppa5 1st 역방향 5′-CCACAACTCCAAATTCAAAAAAT-3′ (140 bp, 45°C); Dppa5 1 st reverse 5'-CCACAACTCCAAATTCAAAAAAT-3 '(140 bp, 45 ° C);

Dppa5 2nd 정방향 5′-TTTAGTTTTTTTAGGGGTATAGTTTG-3′; Dppa5 2 nd Forward 5'-TTTAGTTTTTTTAGGGGTATAGTTTG-3 ';

Dppa5 2nd 역방향 5′-CTTCACCTAAACTACACCTTTAAAC-3′ (132 bp, 55°C). Dppa5 2 nd reverse 5'-CTTCACCTAAACTACACCTTTAAAC-3 '(132 bp, 55 ° C).

PCR 산물은 그후 pGEM-T Easy vector (Promega, Madison, WI)에 서브클로닝되었으며, 서열이 분석되었다. The BiQ Analyzer software (Max Planck Society, Germany)가 바이설파이트 서열 데이터의 시각화 및 정량화에 사용되었다. The PCR product was then subcloned into the pGEM-T Easy vector (Promega, Madison, Wis.) And sequenced. The BiQ Analyzer software (Max Planck Society, Germany) was used for visualization and quantification of bisulfite sequence data.

4. 4. 유세포Flow cell 분석  analysis

FACS 분류를 위해, 하이브리드 세포는 0.25% 트립신 EDTA로 분리되었고, 10% FCS 를 포함하는 DMEM 배지로 중화되고 PBS로 세척된 후 40mm 나일론 매쉬로 큰 세포 응집체를 제거하기 위해 여과되었다. 세포는 적합한 배양 배지에 재부유되었고, 5 × 106 cells/ml 표본이 폴리스티렌 튜브로 이동된 후 이는 FACSAria™ cell sorter (BD Biosciences)를 사용하여 분석되었다. 높은 강도의 GFP-양성 세포가 FACSDiVa™ software (Becton Dickinson, San Jose, CA)를 사용한 fluorescence-activated cell sorting (FACS)를 통해 분리되었다. For FACS classification, the hybrid cells were separated with 0.25% trypsin EDTA, neutralized with DMEM medium containing 10% FCS, washed with PBS and then filtered to remove large cell aggregates with 40 mm nylon mesh. Cells were resuspended in a suitable culture medium and 5 × 10 6 cells / ml specimens were transferred to polystyrene tubes and analyzed using a FACSAria ™ cell sorter (BD Biosciences). High-intensity GFP-positive cells were isolated by fluorescence-activated cell sorting (FACS) using FACSDiVa ™ software (Becton Dickinson, San Jose, Calif.).

5. 면역세포화학(5. Immunocytochemistry ( ImmunocytochemistryImmunocytochemistry ))

Immunocytochemistry를 위해, F4-EpiSC를 4% 파라포름알데히드에 20분간 상온에서 고정시켰다. PBS로 세척 후, 세포는 10% 일반 염소 혈청 및 0.03% Triton X-100을 포함하는 PBS로 46분간 상온에서 처리되었다. 이후 일차 항체(anti-Nanog (Cosmo Bio, REC-RCAB0002PF, 1:500) 및 anti-Oct4 (Abcam, ab19857, 1:500)) 와 함께 4℃에서 하룻밤 동안 배양되었고, 세포는 PBS로 세척된 후 적합한 형광-표지된 이차 항체(Alexa Fluor 488 or 568; Molecular Probes, Eugene, OR, USA) 와 제조사의 지침에 따라 3시간 동안 배양된 후 시각화되었다. 표본은 Olympus Fluorescence microscope로 분석되었으며, 이미지는 Zeiss Axiocam camera를 통해 획득하였다. For immunocytochemistry, F4-EpiSC was fixed in 4% paraformaldehyde for 20 minutes at room temperature. After washing with PBS, cells were treated with PBS containing 10% normal goat serum and 0.03% Triton X-100 for 46 minutes at room temperature. The cells were then incubated overnight at 4 ° C with primary antibodies (anti-Nanog (Cosmo Bio, REC-RCAB0002PF, 1: 500) and anti-Oct4 (Abcam, ab19857, 1: 500) Were visualized after incubation for 3 hours according to the manufacturer's instructions with a suitable fluorescent-labeled secondary antibody (Alexa Fluor 488 or 568; Molecular Probes, Eugene, OR, USA). Specimens were analyzed with an Olympus Fluorescence microscope and images were acquired using a Zeiss Axiocam camera.

6. 6. 루시퍼라아제Luciferase 분석( analysis( LuciferaseLuciferase AssayAssay ))

F4-EpiSC의 상대적인 Oct4 증진 활성을 정량화하기 위해, distal enhancer (DE) 및 proximal enhancer (PE) 를 포함하는 Oct4 업스트림 서열 ~2 kb (Oct4-2kb), 및 ΔDE, 또는 ΔPE 인 서열이 pGL3 basic vector (Promega, USA)에 클로닝되었다. distal enhancer (DE) 및 proximal enhancer (PE) 를 포함하는 Oct4 업스트림 서열 (~2kb)은 pOct4-GFP 플라스미드로부터 유래하였고, 이는 pGL3 basic vector의 KpnI/BglII 절단부위에 절단 및 접합되었다. In order to quantify the relative Oct4 promoting activity of F4-EpiSC, the Oct4 upstream sequence ~ 2 kb (Oct4-2kb), including the distal enhancer (DE) and the proximal enhancer (PE), and the ΔDE, (Promega, USA). The Oct4 upstream sequence (~ 2 kb) containing the distal enhancer (DE) and the proximal enhancer (PE) was derived from the pOct4-GFP plasmid, which was cut and conjugated to the Kpn I / Bgl II cleavage site of the pGL3 basic vector.

pGL3-Oct4/ΔDE 또는 pGL3-Oct4/ΔPE 리포터 구조체는 2 단계로 제조되었다. 첫번째로, DE 5′ 또는 PE 5′ 단편은 pOct4-GFP 플라스미드로부터 특이 프라이머 쌍을 사용하여 PCR-증폭되었으며, KpnI 및 MluI 제한효소로 절단되고 pGL3 basic vector로 클로닝되어 각각 pGL3-DE 5′ 또는 pGL3-PE 5′ 플라스미드로 제조되었다. 이후, DE 5′ 또는 PE 5′ 단편은 MluI 및 BglII 제한효소 부위를 갖는 Oct4-GFP 플라스미드로부터 특이 프라이머 쌍을 사용하여 각각 PCR-증폭되었다. 증폭된 단편은 절단되고, pGL3-DE 5′ 또는 pGL3-PE 5′ 플라스미드의 MluI/BglII 부위에 접합되었다. The pGL3-Oct4 / ΔDE or pGL3-Oct4 / ΔPE reporter constructs were prepared in two steps. First, DE 5 'or PE 5' fragment pOct4-GFP were PCR- amplified using specific primers from the plasmid, it is digested with Kpn I and Mlu I restriction enzymes and cloned into the pGL3 basic vector pGL3 respectively DE-5 ' Or pGL3-PE 5 'plasmid. The DE 5 'or PE 5' fragments were then PCR-amplified using specific primer pairs from Oct4-GFP plasmids with Mlu I and Bgl II restriction sites, respectively. The amplified fragment was cleaved and pGL3-DE5 &apos; or pGL3-PE5 &apos; Was ligated to the Mlu I / Bgl II site of the plasmid .

루시퍼라아제 분석은 MEF, ESC 및 F4-EpiSC를 대상으로 Dual-Luciferase Reporter Assay System (Promega, USA)를 사용하여 수행되었다. Oct4 증진 활성의 리포터 분석을 위해, pGL3-Oct4-2 kb 벡터, pGL3-Oct4-DΔDE, 또는 pGL3-Oct4/ΔPE 벡터(firefly luciferase activity) 및 pRL-TK 벡터(Renilla luciferase activity) 가 MEF, ESC 및 F4-EpiSC에 형질감염되었다. 형질감염 48시간 후, 성장 배지가 제거되고 세포를 1X PBS로 세척하였다. 그 후 세포를 1X passive lysis buffer (PLB)로 용균시키고, 10분간 상온에서 흔들며 배양하였다. 세포 용해물을 1.5ml 새 튜브에 옮겨담고 10,000rpm 으로 5분간 4℃에서 원심분리하였다. 상청액 10 ㎕를 96-웰 플레이트에 옮겨닮고, 루시퍼라아제 발현을 luminometry로 분석하였다. 각각의 실험은 세번 수행되었고, 측정값은 relative light units (RLU)으로 기록되었다. Luciferase assays were performed on MEF, ESC and F4-EpiSC using the Dual-Luciferase Reporter Assay System (Promega, USA). For analysis of Oct4 reporter promoting activity, pGL3-Oct4-2 kb vector, pGL3-Oct4-DΔDE, or pGL3-Oct4 / ΔPE vector (firefly luciferase activity) and pRL-TK vector (Renilla luciferase activity was transfected into MEF, ESC and F4-EpiSC. After 48 hours of transfection, the growth medium was removed and the cells were washed with 1X PBS. Cells were then lysed with 1X passive lysis buffer (PLB) and incubated for 10 minutes at room temperature with shaking. The cell lysate was transferred into a 1.5 ml fresh tube and centrifuged at 10,000 rpm for 5 minutes at 4 ° C. 10 [mu] l of the supernatant was transferred to a 96-well plate, and luciferase expression was analyzed by luminometry. Each experiment was performed in triplicate, and the measurements were recorded in relative light units (RLU).

7. 7. 마이크로어레이Microarray 분석( analysis( MicroarrayMicroarray AnalysisAnalysis ))

마이크로어레이를 통해 분석될 RNA 샘플은 on-column DNA digestion과 함께 Qiagen RNeasy column을 사용하여 준비되었다. 샘플당 300 ng 의 총 RNA가 선형 증폭 프로토콜(Ambion, Austin, TX, http://www.ambion.com )의 인풋으로 사용되었으며, 이는 T7-링크된 이중가닥 cDNA 및 12 시간의 in vitro 전사, 비오틴-표지된 뉴클레오티드 주입을 포함한다. 정제 및 표지된 RNA는 18 시간 동안 MouseRef-8 v2 gene expression BeadChips (Illumina, Inc., San Diego, http://www.illumina.com )를 사용하여 제조사의 지침에 따라 결합되었다. 세척 후, 칩은 스트렙타비딘-Cy3 (GE Healthcare, Chalfont St. Giles, UK, http://www.gehealthcare.com )로 염색되었으며, iScan reader (Illumina, Inc., San Diego, USA) 및 수반되는 소프트웨어로 스캔되었다. RNA samples to be analyzed via microarray were prepared using Qiagen RNeasy column with on-column DNA digestion. 300 ng total RNA per sample was used as the input of the linear amplification protocol (Ambion, Austin, TX, http://www.ambion.com ), which included T7-linked double strand cDNA and 12 hours in vitro Warrior, Biotin-labeled nucleotide injection. The purified and labeled RNAs were ligated according to the manufacturer's instructions using MouseRef-8 v2 gene expression BeadChips (Illumina, Inc., San Diego, http://www.illumina.com ) for 18 hours. After washing, the chip was stained with streptavidin-Cy3 (GE Healthcare, Chalfont St. Giles, UK, http://www.gehealthcare.com ), and the iScan reader (Illumina, Inc., San Diego, Lt; / RTI &gt;

각각의 비드의 강도는 BeadStudio 3.2 (Illumina)를 사용하여 유전자 정보로 매핑되었다. 배경 보정은 Affymetrix Robust Multi-array Analysis (RMA)의 배경 보정 모델로 수행되었고, 변이 조절은 log2 scaling을 사용하여 수행하였고, 유전자 발현 표준화는 R-Bioconductor의 lumi 패키지에서 구현되는 분위수 방법으로 계산되었다.
The intensity of each bead was mapped to the genetic information using BeadStudio 3.2 (Illumina). Background correction was performed with the background correction model of the Affymetrix Robust Multi-array Analysis (RMA), the mutation control was performed using log 2 scaling, and the gene expression normalization was calculated as the quantile method implemented in the R-Bioconductor lumi package .

<< 실시예Example 1>  1> 배발생Embryogenesis 5.5-6.5 (E 5.5-6.5)일  5.5-6.5 (E 5.5-6.5) days 낭배외피로부터From the sacral envelope EpiSCEpiSC ( ( 낭배외피줄기세포Embryonic stem cell )의 제조)

E 5.5-6.5 시기의 배아는 GOF18 (Oct4-GFP transgenic system) 형질전환 마우스로부터 획득되었다. GFP-양성 낭배외피는 배아바깥 외배엽으로부터 배아/낭배외피를 분리하여 획득되었다(도 1A 참조). 분리된 GFP 양성 낭배외피는 FGF4-포함된 배지(F4 배지)에서 배양되었다. 낭배외피로부터 확장하여 자란 GFP-양성 부분을 잘라, F4 배지를 포함하는 젤라틴 코팅된 배양디쉬에 분주하였다(도 1B 참조). GFP-양성 낭배외피줄기세포는 지속적인 선택 및 배양을 거쳐 확립되었다. 3기 배양까지, 모든 세포는 GFP-음성 상태이며, 소량의 세포 및 콜로니만이 GFP-양성을 보였다. 그러나, GFP를 발현하는 낭배외피줄기세포의 순수 군집은 각 기마다 FACS 정제를 3번 반복하여 형성됨을 확인할 수 있었다(도 1 C 참조). 이러한 F4-낭배외피줄기세포(F4-EpiSC)는 장기간(1년 이상) 증식 후에도 균일한 GFP-양성 콜로니를 유지하는 것으로 확인되었다. F4-EpiSC 가 Activin 및 bFGF를 포함하는 일반적인 낭배외피줄기세포 배양용 배지로 이동되는 경우, GFP-음성 세포는 다시 생성되었으며, 균일성을 상실하였다(도 1D 참조). 상기 결과는 F4 배지가 Oct4-GFP-양성 군집 EpiSC의 균일성을 유지하는데 필수적임을 시사한다.
E Embryos at 5.5-6.5 were GOF18 ( Oct4 - GFP transgenic system) transgenic mice. GFP-positive ectodermal blood was obtained by isolating the embryonic / cervical envelope from the embryonic outer ectoderm (see Figure 1A). Isolated GFP-positive ectodermal blood was cultured in FGF4-containing medium (F4 medium). The GFP-positive portion expanded from the sacral cortex was cut out and dispensed into a gelatin-coated culture dish containing F4 medium (see Fig. 1B). GFP-positive cortical stem cells were established by continuous selection and culture. By 3 days of culture, all cells were GFP-negative and only a small number of cells and colonies were GFP-positive. However, it was confirmed that pure clusters of GFP-expressing cervical stem cells were formed by repeating FACS purification three times for each group (see Fig. 1C). These F4-lined embryonic stem cells (F4-EpiSC) were found to maintain homogeneous GFP-positive colonies after prolonged (more than one year) proliferation. When F4-EpiSCs were transferred to a medium for general cultured stem cell culture containing Activin and bFGF, GFP-negative cells were regenerated and lost uniformity (see FIG. 1D). These results suggest that F4 medium is essential for maintaining the uniformity of Oct4-GFP-positive clustering EpiSCs.

<< 실시예Example 2> F4- 2> F4- EpiSC 의EpiSC 준 만능성( Quasi-universal ( primedprimed pluripotencypluripotency ) 검토 ) Review

GFP-양성 F4-EpiSC는 Oct4에 양성으로 염색되었고, 항-Nanog 항체에는 약하게 염색되었다(도 2A 참조). ESC와 비교하면, F4-EpiSC는 알칼린 포스파타아제에 의해 매우 약하게 염색된 것을 알 수 있다(도 2B 참조). 실시간 RT-PCR 분석은 마우스 ESC-특이 마커인 Nanog Rex1 의 발현 수준이 ESC와 비교할 때 EpiSC에서 현저히 낮게(각각 약 900 및 100배) 나타남을 보여준다(도 2C 참조). 이러한 결과는 Oct4 발현이 전 만능성 줄기세포(primed pluripotent stem cell)에서도 동일하게 유지되지만, Nanog 의 발현 수준은 EpiSC에서 현저히 저하된다는 종래의 보고와 일치하게 나타났다. 특히, 본 발명의 F4-EpiSC는 보다 높은 수준의 Cer1, Eomes, Fgf5, Sox17T 낭배외피(epiblast) 마커를 발현하는 것으로 확인되었다(도 2C 참조).GFP-positive F4-EpiSC stained positively for Oct4 and lightly stained for anti-NANOG antibody (see FIG. 2A). Compared to ESC, F4-EpiSC was found to be very weakly stained by alkaline phosphatase (see FIG. 2B). Real-time RT-PCR analysis was performed using mouse ESC-specific marker Nanog And Rex1 expression levels are significantly lower (about 900 and 100-fold, respectively) in EpiSC when compared to ESC (see FIG. 2C). These results are consistent with previous reports that Oct4 expression remains the same in primed pluripotent stem cells, but the level of expression of Nanog is significantly reduced in EpiSCs. In particular, the F4-EpiSC of the present invention was found to express higher levels of Cer1 , Eomes , Fgf5 , Sox17 and T caspase epiblast markers (see FIG. 2C).

생식세포의 DNA 메틸화 상태 및 만능성 마커인 Stella Dppa5 를 조사한 결과, Stella Dppa5 가 ESC에서 모두 메틸화되어 있지 않았으나, EpiSC에서는 과메틸화 되어 있음을 확인할 수 있었다(도 2D 참조). 예상한 바와 같이, Stella Dppa5 의 프로모터 영역은 마우스 ESC에서 메틸화되지 않았으며, F4-EpiSC에서는 과메틸화 되어 있는 것으로 나타났다. 또한 루시퍼라아제 분석 결과, F4-EpiSC가 Oct4의 낭배외피-특이 PE를 사용하는 것으로 확인되었다(도 2E 참조). 상기 결과를 종합하면, F4-EpiSC가 준 만능성 상태를 보이며, 이러한 준 만능성 상태는 FGF4 존재에서 외부 Activin/Nodal 경로 자극 없이 유지됨을 알 수 있었다.
The DNA methylation status of the germ cells and the Stella And Dppa5 . As a result, Stella And Dppa5 were not all methylated in ESC, but EpiSC was hypermethylated (see FIG. 2D). As expected, Stella And the promoter region of Dppa5 were not methylated in mouse ESC and were hypermethylated in F4-EpiSC. Luciferase assay also confirmed that F4-EpiSC uses Oct4 luminal envelope-specific PE (see FIG. 2E). Taken together, these results indicate that F4-EpiSC is in a quasi-pluripotential state and that this quasi-pluripotent state is maintained in the absence of external Activin / Nodal pathway stimulation in the presence of FGF4.

<< 실시예Example 3> F4- 3> F4- EpiSC 의EpiSC EpiSC 와의With EpiSC 구별되는 특징 검토  Review distinctive features

F4-EpiSC가 T9 및 E3과 같은 다른 EpiSC 세포주와 유사한 특징을 보이는지 여부를 검토하였다. 검토 결과, F4-EpiSC 는 EpiSC 와 다름을 확인할 수 있었으며(도 3A 참조), EpiSC 세포 마커를 T9 및 E3 세포주보다 광범위하게 발현함을 알 수 잇었다(도 3B 참조). 또한 F4-EpiSC 세포는 lfitm3을 제외하고는 생식세포 및 감수분열 마커를 발현하지 않았다(도 3C 참조). 그러므로, F4-EpiSC는 그 특징이 Epiblast와 매우 유사하며, in vivo 조건에서 생식세포 전구체를 제외한 Epiblast로 작용할 것으로 예상된다. 상기 결과를 종합하면, F4-EpiSC는 EpiSC와 구별되는 신규한 세포 유형으로 판단된다.
We examined whether F4-EpiSC showed similar characteristics to other EpiSC cell lines such as T9 and E3. As a result of the examination, it was confirmed that F4-EpiSC differs from EpiSC (see FIG. 3A), and EpiSC cell markers were expressed more extensively than T9 and E3 cell lines (see FIG. 3B). In addition, F4-EpiSC cells did not express germ cells and meiosis markers except for lfitm3 (see Fig. 3C). Therefore, F4-EpiSC is very similar in character to Epiblast, and in It is expected to act as an Epiblast in vivo , with the exception of germ cell precursors. Taken together, these results indicate that F4-EpiSC is a novel cell type differentiated from EpiSC.

<< 실시예Example 4> F4- 4> F4- EpiSC 의EpiSC 키메라chimera 형성능Formability 검토  Review

F4-EpiSC는 낭배형성 과정에서 삼배엽으로 분화하는 낭배외피 세포와 유사한 특징을 보이는 바, F4-EpiSC가 키메라 형성능이 없는 다른 EpiSC 세포주보다 보다 나은 분화 잠재능이 있는지 여부를 확인하고자 하였고, 이에 본 발명의 발명자들은 in vivo 에서 F4-EpiSC가 다양한 계통의 세포로의 분화능이 있는지 여부를 조사하였다. 우선, F4-EpiSC는 면역 억제된(SCID) 마우스의 등쪽 옆 피하부분에 테라토마 형성능을 검토하기 위해 이식되었고, 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4A를 참조하면, 이식 3개월 후, 내장, 근육 및 신경 조직 등의 다양한 조직을 포함하는 테라토마가 형성됨을 알 수 있었다. F4-EpiSC was similar to that of ciliated epidermal cells that differentiated into mesenchymal cells in the process of vesicle formation, and F4-EpiSC was found to have better differentiation potential than other EpiSC cell lines lacking chimeric ability. The inventors of the present invention have found that in In vivo , we examined whether F4-EpiSCs could differentiate into various lineages of cells. First, F4-EpiSC was implanted to examine the ability of the dorsal subdermal subcutaneously in the immunosuppressed (SCID) mouse to examine the ability of the teratoma to form, and the results are shown in FIG. Referring to FIG. 4A, three months after transplantation, it was found that a teratoma including various tissues such as internal organs, muscle and nerve tissue was formed.

또한, 상기 세포를 마우스 배반포에 주입함으로써 F4-EpiSC의 키메라 형성능을 조사하였다. 종래 EpiSC는 준 만능성을 갖지만, 키메라 형성능은 없는 것으로 보고된 바 있으며(Tesar et al., 2007; Bao et al., 2009), 키메라 형성능은 완전 만능성의 전형적인 특징에 해당한다(Nichols and Smith, 2009). 한편, 본 발명의 F4-EpiSC는 Oct4-GFP를 지속적인 계대배양 기간동안 유지하였고, 낭피외포와 보다 유사한 특징을 보였는 바, EpiSC에 비해 보다 우수한 잠재능을 보일 것으로 예상되었다. 키메라 배아에서의 F4-EpiSC 존재를 확인하기 위해, F4-EpiSC를 red fluorescence protein (RFP) 를 발현하는 렌티바이러스로 감염시켰다. Oct4-GFP CMV - RFP로 감염된 F4-EpiSC는 활성 Oct4 의 존재 하에 GFP를 발현하였으며, RFP의 산재된 발현을 보였다(도 4B 참조). In addition, the cells were injected into a mouse blastocyst to examine the chimeric ability of F4-EpiSC. Previously, EpiSCs have been reported to be quasi-universal but not chimeric (Tesar et al., 2007; Bao et al., 2009), and chimeric ability is a typical characteristic of full universality (Nichols and Smith, 2009). On the other hand, the F4-EpiSC of the present invention maintained Oct4-GFP during the continuous subculture period and showed more similar characteristics to the epidermis, and it was expected to show a better ability to perform compared to EpiSC. To confirm the presence of F4-EpiSCs in chimeric embryos, F4-EpiSCs were infected with lentivirus expressing red fluorescence protein (RFP). Oct4 - GFP And CMV - infected with RFP F4-EpiSC expressed GFP in the presence of active Oct4 and showed sporadic expression of RFP (see FIG. 4B).

초기에 본 발명의 발명자들은 초기 발달기인 E6.5 배아에서 키메라 형성을 확인하였다. 키메라 E6.5 배아는 낭배외피에 높은 F4-EpiSC 분포를 보였으며(GFP 및 RFP 모두 양성), 배외 조직에서는 낮은 분포를 보였다(RFP 만 양성, 도 4C 참조). 키메라 형성은 또한 E13.5 배아에서도 관찰되었다(도 4D 참조). 특히 F4-EpiSC는 고환 조직을 포함하는 체세포 배엽에 분포하였으나, RFP-양성 세포에서 Oct4-GFP가 활성화되지 아니한 바, 생식세포 계열에는 존재하지 않음을 알 수 있었다. 배아 내 RFP 양성 세포로 판단할 수 있는 체세포 키메라 형성 효율은 약 21.4% 로 나타났다. 그러므로, F4-EpiSC는 키메라 형성능이 없는 이전에 보고된 EpiSC와 비교할 때, 보다 우수한 분화능을 보임을 알 수 있었다. Initially, the inventors of the present invention confirmed chimerism in the early developmental E6.5 embryo. Chimera E6.5 embryos showed a high F4-EpiSC distribution (positive for both GFP and RFP) in the cortical shell, and low distribution in the ectopic tissue (only RFP positive, see FIG. 4C). Chimeric formation was also observed in E13.5 embryos (see Figure 4D). In particular, F4-EpiSCs were distributed in somatic embryos containing testis tissue, but not in RPP-positive cells, but not in germline cells, since Oct4-GFP was not activated. The efficiency of somatic cell chimera formation, which can be judged as RFP - positive cells in the embryo, was about 21.4%. Therefore, it was found that F4-EpiSC showed better differentiation ability compared to the previously reported EpiSC without chimeric ability.

상기 결과를 종합하면, F4-EpiSC가 생식세포를 제외한 삼배엽으로 분화하는 특징을 보임을 알 수 있으며, Nanog가 결핍된 ESC는 재생 및 키메라에서 삼배엽 조직으로의 분화는 가능하나, 생식세포로는 분화할 수 없는 점에 판단해 볼 때, F4-EpiSC의 이러한 특성은 F4-EpiSC의 낮은 Nanog 발현 수준에 기인한 것으로 판단된다.
These results indicate that F4-EpiSC is differentiated into trichomes other than germ cells, and ES cells lacking Nanog are able to differentiate into trichomes in regeneration and chimera, , It is believed that this characteristic of F4-EpiSC is due to the low level of Nanog expression of F4-EpiSC.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that such detail is solved by the person skilled in the art without departing from the scope of the invention. will be. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 낭배외피(epiblast) 줄기세포를 글루타민, 비필수 아미노산 및 우태혈청을 포함하는 DMEM 배지인 기본 배지 중에 유효성분으로서 FGF4(Fibroblast growth factor 4)를 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하고, 배반포 주입방법을 통한 키메라 형성능이 있으며, 생식세포로의 분화능력 없이 체세포로만 분화되는 낭배외피줄기세포의 수립 방법.Culturing the epiblast stem cells in a culture medium containing FGF4 (Fibroblast growth factor 4) as an active ingredient in a basic medium which is a DMEM medium containing glutamine, nonessential amino acids and fetal calf serum, And the ability to differentiate into somatic cells without the ability to differentiate into germ cells. 제5항에 있어서,
상기 FGF4는 기본 배지 중에 10 내지 100ng/ml 의 농도로 포함되는 것인, 배반포 주입방법을 통한 키메라 형성능이 있으며, 생식세포로의 분화능력 없이 체세포로만 분화되는 낭배외피줄기세포의 수립 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the FGF4 is contained at a concentration of 10 to 100 ng / ml in the basic medium. The method of claim 1, wherein the FGF4 is present in a concentration of 10 to 100 ng / ml in the basic medium.
제5항 또는 제6항에 따른 방법으로 수립된 배반포 주입방법을 통한 키메라 형성능이 있으며, 생식세포로의 분화능력 없이 체세포로만 분화되는 낭배외피줄기세포.
6. The stem cell according to claim 5 or 6, wherein the stem cell has chimeric ability through the blastocyst injection method and is differentiated into somatic cells without the ability to differentiate into germ cells.
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