KR101535253B1 - Screening method for candidate drugs for Huntington's disease using induced pluripotent stem cells derived from Huntington's disease patients - Google Patents

Screening method for candidate drugs for Huntington's disease using induced pluripotent stem cells derived from Huntington's disease patients Download PDF

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Abstract

본 발명은 헌팅턴병 환자로부터 유래한 유도만능줄기세포(HD-iPSC)에 대한 것이다. 또한, 이를 특정조건하에서 처리할 경우 미분화단계 또는 신경세포로 분화시킬 경우 헌팅턴 바이오마커가 발현됨을 확인하였다. 이러한 바이오마커의 변화를 통하여 상기 HD-iPSC는 헌팅턴병의 치료제를 스크리닝 하는 방법에 유용하게 사용될 수 있으며, 또한, HD-iPSC는 유전적인 결함이 제거된다면 헌팅턴병의 자가유래 세포치료제로 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to an induced pluripotent stem cell (HD-iPSC) derived from a Huntington's disease patient. Also, it was confirmed that Huntington biomarker was expressed when it was treated under specific conditions when it was subdivided into cells or when it was differentiated into neurons. The HD-iPSC can be useful for screening a therapeutic agent for Huntington's disease through the change of the biomarker, and the HD-iPSC can be effectively used as an autologous cell therapy agent of Huntington's disease if the genetic defect is removed have.

Description

헌팅턴병 환자에서 유래한 유도만능줄기세포를 이용하여 헌팅턴병 치료제를 스크리닝하는 방법{Screening method for candidate drugs for Huntington's disease using induced pluripotent stem cells derived from Huntington's disease patients}[0001] The present invention relates to a method for screening a therapeutic agent for Huntington's disease using inducible pluripotent stem cells derived from Huntington's disease patients,

본 기술 분야는 헌팅턴병 환자에서 유래한 유도만능줄기세포를 이용하여 헌팅턴병 치료제를 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for screening a therapeutic agent for Huntington's disease using induced pluripotent stem cells derived from Huntington's disease patients.

퇴행성 신경질환(neurodegenarative diseases)은 나이가 들어감에 따라 뇌에서 발생하는 질환으로, 뇌신경세포의 사멸, 뇌신경세포 사이의 시냅스 형성이나 기능상의 문제 등으로 인해 야기된다는 것이 알려져 있다. 퇴행성 신경질환은 주요 증상과 침범되는 뇌부위에 따라 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병, 뇌졸중 등 다양한 질환으로 구분된다.BACKGROUND ART It is known that neurodegenerative diseases are diseases caused by the brain as they age, caused by the death of neuronal cells, synapse formation between neurons, or functional problems. Degenerative neurological diseases are classified into various diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, Lou Gehrig's disease, and stroke depending on the main symptom and the area of the affected brain.

헌팅턴병 (Huntington's disease)은 1만 명당 1명의 비율로 발생하는 치명적인 유전 질환으로, 30대 초반에서 50대 사이에 주로 증상이 나타나고 대부분 증상 발생 후 15년을 넘기지 못하고 사망한다고 알려져 있다. 대표적인 증상으로 근육의 경련성 동작, 정신장애, 기억력 상실, 호흡곤란, 심부전, 감염 등이 있다. 헌팅턴 유전자는 뇌세포 신경세포에서 헌팅틴 (huntingtin)이라는 독성 단백질을 생산하게 하며, 결국 이 단백질이 신경을 손상시켜 퇴행성 효과가 발생하게 된다. Huntington's disease is a fatal genetic disorder that occurs at the rate of one person per 10,000 people. It is known that the symptoms usually occur in the early 30s to 50s and most of them die after 15 years. Typical symptoms include muscle spastic movements, mental disorders, memory loss, dyspnea, heart failure, and infection. The Huntington gene causes the production of a toxin protein called huntingtin in brain cell neurons, which eventually damages the nerves and causes a degenerative effect.

헌팅턴 유전자 (4번 염색체에 위치하는 IT15 유전자)는 이미 보고되어 있는데, 대부분의 헌팅턴병 환자는 이 유전자의 불안정한 삼핵산 반복서열 CAG의 돌연변이를 갖는다. 정상인에 비해 환자의 경우 35개 또는 그 이상의 반복수를 가지며, PCR 증폭을 통하여 반복수를 정확히 측정할 수 있다. 상염색체 우성유전을 하므로 환자에게서 정상 allele에서 유래되는 정상 band와 비정상 allele의 band가 함께 검출된다. 발병되는 시기 및 증세는 CAG 반복서열의 반복수의 크기에 비례하는 것으로 알려져 있다.The Huntington gene (IT15 gene located on chromosome 4) has already been reported, and most Huntington's disease patients have mutations in the unstable trinucleotide repeat sequence CAG of this gene. Patients have 35 or more repeats in comparison to normal subjects, and the number of repeats can be accurately measured by PCR amplification. Because of the autosomal dominant inheritance, normal and alleles from the normal allele are detected in the patient. It is known that the timing and symptoms of onset are proportional to the number of repeats of the CAG repeat sequence.

UT Southwestern 메디컬 센터의 연구에서는 퀴나졸린 유래 물질들이 TRPC1(Transient receptor potential channel 1)-매개 SOC (store-operated calcium entry) 경로를 효율적으로 차단하여 헌팅턴병의 증상을 지연시킨다고 보고한 바 있다 (Chemistry and Biology). Studies at the UT Southwestern Medical Center have reported that quinazoline-derived materials effectively block the transient receptor potential channel 1 (TRPC1) -mediated store-operated calcium entry pathway and delay the symptoms of Huntington's disease (Chemistry and Biology ).

한편, 유도만능줄기세포 (induced Pluripotent Stem Cells; iPSCs)는 이미 분화된 세포들을 인위적인 역분화 과정을 통해 만능분화능(pluripotency)을 갖도록 유도된 세포를 말한다. iPSC는 뇌, 심장 등의 장기 세포로 다양하게 분화될 수 있어 iPSC를 이용한 다양한 질병 치료를 위한 치료제로 많은 연구가 되고 있는 실정이다.Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs), on the other hand, are cells that have been induced to have pluripotency through artificial de-differentiation of already differentiated cells. Since iPSC can be variously differentiated into long-term cells such as brain and heart, many studies have been conducted as a therapeutic agent for treating various diseases using iPSC.

퇴행성 신경질환에 대한 특허출원 현황을 보면, 알츠하이머가 1/3을 차지하여 가장 많고 파킨슨병은 1/5정도, 헌팅턴병은 10% 미만의 비율을 보여 퇴행성 신경질환 중에서도 특히 헌팅턴병에 대한 연구가 미흡한 것으로 나타난다.According to the status of patent application for degenerative neurological diseases, Alzheimer's is the most, 1/5 of Parkinson's disease, and Huntington's disease is less than 10%. appear.

현재, 헌팅턴병을 치료할 수 있는 방법은 알려져 있지 않은 상황이다. 헌팅턴병 치료제 개발을 위해서, 헌팅턴병 관련 유전자의 발현을 증가 혹은 감소시키는 약물 후보물질을 탐색하는 과정이 필요하다. Currently, there is no known way to treat Huntington's disease. In order to develop a treatment for Huntington 's disease, it is necessary to search for a drug candidate that increases or decreases the expression of the Huntington' s disease related gene.

본 발명의 목적은 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 포함하는 헌팅턴병 치료용 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a composition for treating Huntington's disease comprising Huntington's disease patient-derived induced pluripotent stem cells (HD-iPSC).

헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 이용하여 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.Induced pluripotent stem cells (HD-iPSC) derived from a Huntington ' s disease patient.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

일 양상은 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 포함하는 헌팅턴병 치료용 조성물을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a composition for treating Huntington's disease comprising Huntington's disease patient-derived induced pluripotent stem cells (HD-iPSC).

용어, "유도만능줄기세포" 또는 "iPSC"는 체세포 또는 이미 분화된 세포를 처리하여 만능분화성을 갖게 된 세포를 의미한다. 여기에서 처리하는 방법은 화합물, 유전적 변환 또는 특정 조건으로 배양하는 방법등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.The term "induced pluripotent stem cells" or "iPSC" refers to cells that have become pluripotent by treating somatic or already differentiated cells. Herein, the method for treatment includes, but is not limited to, a compound, a method for genetic transformation or culturing under specific conditions, and the like.

용어, "헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포" 또는 "HD-iPSC"는 헌팅턴병을 갖고 있는 개체 또는 유전적으로 헌팅턴병을 가지고 있을 것으로 추정되는 개체로부터 추출한 세포로부터 역분화를 통해 제작한 유도만능줄기세포를 의미한다. 특히 72개의 CAG 반복서열을 갖는 환자로부터 수득한 체세포를 이용할 수 있다.
The term "induced pluripotent stem cell derived from Huntington's disease patient" or "HD-iPSC" refers to an induced pluripotent stem cell produced from a subject having Huntington's disease or a cell derived from a subject suspected of genetically having Huntington's disease do. In particular, somatic cells obtained from patients having 72 CAG repeat sequences can be used.

또한, 상기 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포(HD-iPSC)는 환자의 피부세포 등에 Oct4, Sox2, Klf4 및 c-Myc 유전자를 처리하여 수득된 것일 수 있다. 이때, Oct4, Sox2, Klf4 및 c-Myc를 처리하는 것은 환자 체세포의 배양배지에 직접 처리하는 것일 수 있으며, 에피조말 시스템(episomal system) 또는 레트로바이러스 감염을 통해 수행되는 것일 수 있다.
In addition, the Huntington's disease-derived induced pluripotent stem cell (HD-iPSC) may be obtained by treating Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc genes in skin cells of a patient. At this time, treatment of Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc may be directly to the culture medium of the patient somatic cell and may be performed through episomal system or retroviral infection.

또 다른 양상은 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다. 일 구체예는 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 미분화 상태에서 배양하는 단계; 상기 미분화 HD-iPSC에 피검 화합물 또는 조성물을 투여하는 단계; 상기 피검 화합물 또는 조성물이 처리된 HD-iPSC와 피검 화합물 또는 조성물을 미처리한 HD-iPSC로부터 헌팅턴병 바이오 마커를 측정하는 단계; 및 대조군에 비하여 실험군에서 헌팅턴병 바이오 마커의 발현이 변화된 피검화합물 또는 조성물을 선별하는 단계를 포함하는 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a screening method for Huntington's disease candidate candidate substances. In one embodiment, the method comprises culturing a Huntington's disease-derived induced pluripotent stem cell (HD-iPSC) in an undifferentiated state; Administering the test compound or composition to the undifferentiated HD-iPSC; Measuring the Huntington's disease biomarker from HD-iPSC in which the test compound or composition has been treated with HD-iPSC and the test compound or composition; And selecting a test compound or composition in which the expression of the Huntington's disease biomarker is changed in the test group as compared with the control group.

상기, 스크리닝 방법은 다음과 같다.The above screening method is as follows.

먼저, 유도만능줄기세포를 미분화상태에서 안정적인 상태로 유지시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포는 다능성을 가지고 있는 미분화된 줄기세포이다.First, the induced pluripotent stem cells may be maintained in a stable state in an undifferentiated state. The Huntington's disease-derived induced pluripotent stem cells are pluripotent stem cells.

이때, 미분화상태에서 신경전구세포로 분화시킨 후 신경세포로 분화시킬 수 있다. 또한, 이후 신경전구세포에서 신경세포로 분화시킬 수 있다. 이때 신경세포로의 분화는 뇌유래 신경영양 인자(BDNF)를 처리하여 분화시킬 수 있으며, 이때 bFGF가 결여된 상태 뇌유래 신경영양 인자를 처리하는 방법으로 분화시킬 수 있다.
At this time, the undifferentiated state can differentiate into neural progenitor cells and then differentiate into neuronal cells. In addition, it can then be differentiated into neurons in neural progenitor cells. At this time, differentiation into neuronal cells can be differentiated by treating brain-derived neurotrophic factor (BDNF), which can be differentiated by treating brain-derived neurotrophic factors lacking bFGF.

이후, 미분화 HD-iPSC 또는 분화된 HD-iPSC에 피검 화합물 또는 조성물을 투여하는 단계를 제공한다. Thereafter, the step of administering the test compound or composition to undifferentiated HD-iPSC or differentiated HD-iPSC is provided.

상기 화합물 또는 조성물은 유기 및 무기 물질일 수 있으며, 단일 화합물 또는 복합 화합물일 수 있다. 또한, 단백질, 펩티드, DNA, RNA 등일 수 있으며, 자연계에 존재하는 모든 물질이 대상이 될 수 있다.
The compound or composition may be an organic or inorganic substance and may be a single compound or a composite compound. In addition, it can be a protein, a peptide, DNA, RNA, etc., and all substances present in nature can be targeted.

이후, 상기 피검 화합물 또는 조성물이 처리된 HD-iPSC와 피검 화합물 또는 조성물을 미처리한 HD-iPSC로부터 헌팅턴병 바이오 마커를 측정하는 단계를 제공한다. Thereafter, a step of measuring the Huntington's disease biomarker from the HD-iPSC in which the test compound or composition has been treated with the HD-iPSC and the test compound or composition is not treated.

또한, 헌팅턴병 바이오 마커로는 EM48, BDNF 단백질, α-튜불린(α-tubulin)일 수 있다. 상기 바이오 마커는 EM48의 증감, BDNF 단백질의 발현 증감, α-튜불린의 아세틸화 정도의 변화를 측정하여 바이오 마커로서 이용될 수 있다. 특히, 상기 바이오 마커는 EM48 일 수 있다.
Also, the Huntington's disease biomarker may be EM48, BDNF protein, α-tubulin. The biomarker can be used as a biomarker by measuring changes in EM48, changes in the expression of BDNF protein, and changes in the degree of acetylation of alpha -tubulin. In particular, the biomarker may be EM48.

이후, 대조군에 비하여 실험군에서 헌팅턴병 바이오 마커의 발현이 변화된 피검화합물 또는 조성물을 선별하는 단계를 제공한다. Thereafter, the test compound or composition in which the expression of the Huntington's disease biomarker is changed in the test group as compared with the control group is provided.

이때, 헌팅턴병 바이오 마커의 발현의 변화는 발현이 증가 또는 감소될 수 있으나, 치료제의 경우 처리 결과로 인해 EM48의 경우 발현이 감소되는 것이 바람직하며, BDNF 및 α-튜불린 아세틸화의 경우 발현이 증가되는 것이 바람직하다. 바이오 마커는 대조군에 비하여 통계적으로 유의한 수준에서 감소 또는 증가하는 것이 바람직하다.
At this time, the expression of the Huntington's disease biomarker may be increased or decreased, but in the case of the therapeutic agent, the expression is preferably decreased in the case of EM48, and the expression is increased in the case of BDNF and a-tubulin acetylation . It is preferable that the biomarker is decreased or increased at a statistically significant level as compared with the control group.

또 다른 구체예는 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 이로부터 신경 세포로 분화시키는 단계; 상기 분화된 HD-iPSC에 피검 화합물 또는 조성물을 투여하는 단계; 상기 피검 화합물 또는 조성물이 처리된 HD-iPSC와 피검 화합물 또는 조성물을 미처리한 HD-iPSC로부터 헌팅턴병 바이오 마커를 측정하는 단계; 및 대조군에 비하여 실험군에서 헌팅턴병 바이오 마커의 발현이 변화된 피검화합물 또는 조성물을 선별하는 단계를 포함하는 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.Another embodiment is a method of treating a Huntington ' s disease-derived derived pluripotent stem cell (HD-iPSC) Administering the test compound or composition to the differentiated HD-iPSC; Measuring the Huntington's disease biomarker from HD-iPSC in which the test compound or composition has been treated with HD-iPSC and the test compound or composition; And selecting a test compound or composition in which the expression of the Huntington's disease biomarker is changed in the test group as compared with the control group.

상기, 스크리닝 방법은 다음과 같다.The above screening method is as follows.

먼저, 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 신경세포로 분화시키는 단계를 제공한다. 상기 단계는 유도만능줄기세포를 미분화상태에서 안정적인 상태로 유지시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포는 다능성을 가지고 있는 미분화된 줄기세포이다.First, it provides a step of differentiating Huntington's disease-derived induced pluripotent stem cells (HD-iPSC) into neuronal cells. The step may further include the step of maintaining the induced pluripotent stem cells in a stable state in an undifferentiated state. The Huntington's disease-derived induced pluripotent stem cells are pluripotent stem cells.

이때, 미분화상태에서 신경전구세포로 분화시킨 후 신경세포로 분화시킬 수 있다. 또한, 이후 신경전구세포에서 신경세포로 분화시킬 수 있다. 이때 신경세포로의 분화는 뇌유래 신경영양 인자(BDNF)를 처리하여 분화시킬 수 있으며, 이때 bFGF가 결여된 상태 뇌유래 신경영양 인자를 처리하는 방법으로 분화시킬 수 있다.
At this time, the undifferentiated state can differentiate into neural progenitor cells and then differentiate into neuronal cells. In addition, it can then be differentiated into neurons in neural progenitor cells. At this time, differentiation into neuronal cells can be differentiated by treating brain-derived neurotrophic factor (BDNF), which can be differentiated by treating brain-derived neurotrophic factors lacking bFGF.

이후, 미분화 HD-iPSC 또는 분화된 HD-iPSC에 피검 화합물 또는 조성물을 투여하는 단계를 제공한다. Thereafter, the step of administering the test compound or composition to undifferentiated HD-iPSC or differentiated HD-iPSC is provided.

상기 화합물 또는 조성물은 유기 및 무기 물질일 수 있으며, 단일 화합물 또는 복합 화합물일 수 있다. 또한, 단백질, 펩티드, DNA, RNA 등일 수 있으며, 자연계에 존재하는 모든 물질이 대상이 될 수 있다.
The compound or composition may be an organic or inorganic substance and may be a single compound or a composite compound. In addition, it can be a protein, a peptide, DNA, RNA, etc., and all substances present in nature can be targeted.

이후, 상기 피검 화합물 또는 조성물이 처리된 HD-iPSC와 피검 화합물 또는 조성물을 미처리한 HD-iPSC로부터 헌팅턴병 바이오 마커를 측정하는 단계를 제공한다. Thereafter, a step of measuring the Huntington's disease biomarker from the HD-iPSC in which the test compound or composition has been treated with the HD-iPSC and the test compound or composition is not treated.

또한, 헌팅턴병 바이오 마커로는 EM48, BDNF 단백질, α-튜불린(α-tubulin)일 수 있다. 상기 바이오 마커는 EM48의 증감, BDNF 단백질의 발현 증감, α-튜불린의 아세틸화 정도의 변화를 측정하여 바이오 마커로서 이용될 수 있다. 특히, 상기 바이오 마커는 EM48 일 수 있다.
Also, the Huntington's disease biomarker may be EM48, BDNF protein, α-tubulin. The biomarker can be used as a biomarker by measuring changes in EM48, changes in the expression of BDNF protein, and changes in the degree of acetylation of alpha -tubulin. In particular, the biomarker may be EM48.

이후, 대조군에 비하여 실험군에서 헌팅턴병 바이오 마커의 발현이 변화된 피검화합물 또는 조성물을 선별하는 단계를 제공한다. Thereafter, the test compound or composition in which the expression of the Huntington's disease biomarker is changed in the test group as compared with the control group is provided.

이때, 헌팅턴병 바이오 마커의 발현의 변화는 발현이 증가 또는 감소될 수 있으나, 치료제의 경우 처리 결과로 인해 EM48의 경우 발현이 감소되는 것이 바람직하며, BDNF 및 α-튜불린 아세틸화의 경우 발현이 증가되는 것이 바람직하다. 바이오 마커는 대조군에 비하여 통계적으로 유의한 수준에서 감소 또는 증가하는 것이 바람직하다.At this time, the expression of the Huntington's disease biomarker may be increased or decreased, but in the case of the therapeutic agent, the expression is preferably decreased in the case of EM48, and the expression is increased in the case of BDNF and a-tubulin acetylation . It is preferable that the biomarker is decreased or increased at a statistically significant level as compared with the control group.

본 발명을 이용할 경우, 효과적인 헌팅턴병에 대한 치료제를 개발할 수 있다. 또한, HD-iPSC를 헌팅턴병 치료제로 이용할 수 있다. 따라서, 헌팅턴병 환자로부터 유래한 HD-iPSC는 산업적으로 이용가능성이 크다고 판단된다.When the present invention is used, a therapeutic agent for an effective Huntington's disease can be developed. In addition, HD-iPSC can be used as a treatment for Huntington's disease. Therefore, HD-iPSC derived from Huntington's disease patients is highly likely to be used industrially.

도 1은 단계 5에서 HD-iPSC-유도 신경 전구 세포 (HD-iPSC-NPC) 및 성숙한 신경 세포 (HD-iPSC-MN)의 특성을 나타낸다.
(A-D): 5-NP에서 HD-iPSC-NPC의 특성 분석. 면역세포화학적 염색을 통해 NPC 마커가 높은 정도로 발현함을 보여줌., (A): NESTIN, SOX2 및 (B): Musashi의 발현양상 및 낮은 정도의 GFAP의 발현 및 (C): Tuj1 및 MAP2. DAPI는 각 세포를 대조염색하기 위해 사용되었다. 스케일 바 = 100 μm. (D): 신경 전구세포 마커 (즉, Sox2, Nestin, Musashi)의 발현 및 성숙한 신경세포 (Map2) 또는 성상교세포 (GFAP)의 발현이 결여된 것을 나타내는 반정량적 RT-PCR 분석. (E-N): HD-iPSC-유도 MN (5-MN 단계)의 특성 분석. (E): 전뇌 (OTX2) 및 도파민성 신경세포 (TH) 영역에서 주로 발현되는 마커의 발현 정도를 나타내는 면역세포화학적 염색 결과 (F): 일반적인 신경세포 (Tuj1) 및 전뇌-특이적 신경세포 (BF-1)에 대한 마커 발현. (G): 측면 신경절 융기 (lateral ganglionic eminence; LGE) 전구세포에 대한 마커, GSH-1의 발현. (H): 중간 가시모양 투사신경세포 (medium spiny projection neuron; MSN)에 대한 마커, DARPP-32와 함께, 또 다른 LGE 마커, DLX2의 발현. GSH-2 또는 DLX2와 DARPP-32에 대한 신경세포 이중-양성반응은 선조체 MSN(striatal MSN)가 형성되었음을 입증한다. (I): 선조체 뉴런(striatal neuron)의 마커인 칼빈딘 (calbindin)의 발현. (J): 성숙한 신경세포 (MAP2) 및 시냅스소포 (SVP32)에 대한 마커의 발현. (K): 성숙한 신경세포 (NeuN) 및 신경전달물질의 일종인 GABA에 대한 마커의 발현. 스케일 바=100 μm. DAPI 염색을 통해 각 세포 존재를 구분지었다. (L): NeuN 및 GABA에 대한 게이팅 전략 (gating strategy) 및 면역반응 세포를 나타내는 FACS 분석. NeuN-양성 신경세포의 88%가 또한 GABA에 면역반응성을 보였다는 점이 주목할 사항임. (M): 전뇌 (BF-1 및 GSH-2), 선조체 (칼빈딘), MSN (DARPP-32) 및 GABA성 (GAD67 및 GABARα2) 신경세포의 발현을 나타내는 반정량적 RT-PCR 결과 (N): HD-iPSC-MN의 전기생리학적 측정. GABA-민감성 세포의 존재가 주목할 사항임.
도 2는 Quinolinic acid (QUIN)의 한쪽 측면 주입을 통해 한 쪽 반구에만 HD 병변을 유도시킨 쥐에게 HD-iPSC-NPC를 이식한 후 기능 회복여부를 보여주는 행동학적 분석결과를 나타낸 것이다. 비교를 위해, H9- 및 F5-NPC를 이식한 실험군을 대조군으로 사용했다. (A): H9- 및 HD 이식군의 경우 6주부터 12주까지에는 F5 이식군에서 보여진 바와 같은 유사한 경향을 보여주는 스테핑(보행) 실험. 처리된 세 개의 군 사이에 차이점은 없었다. ** 는 p < 0.002임을 나타낸다. (B): H9- 및 F5 이식군의 경우 항상 sham group보다 유의성 있게 향상된 수행능력을 보여준다는 것을 나타내는 스테어케이스(계단) 실험. HD 이식군의 경우 4주부터 12주까지 행동상의 회복을 발생시켜, 다른 이식군과 비교하여 회복 효과가 늦게 일어남을 나타낸다. # 는 p < 0.04라는 의미이고, 2주차에서 sham group 대비, H9- 및 F5 이식군의 효과를 나타낸다. (C): H9- 및 HD 이식군이 전반적으로 sham group 대비 6주부터 12주까지 유의성 있는 행동상의 회복을 유도한 반면에, F5 이식군의 경우 이식초기부터 시간에 따라 점진적 회복을 나타내는 경향이 있음을 나타내는 아포모르핀-유도 회전 실험. # 는 p < 0.04라는 의미이고, 2주차에 HD- 및 sham group 대비, F5 군의 효과를 나타낸다.
도 3은 QUIN-병변 쥐에게 HD-iPSC-NPC를 이식한 후 신경 조직의 형성을 나타내는 면역조직화학적 분석을 나타낸다. 이식된 세포의 운명을 조사하기 위해, 사람-특이적 핵 (A-D, E, G) 또는 사람-특이적 미토콘드리아 (F, H)중 어느 하나에 대한 항체가 사용되었다. 이식된 HD-iPSC-NPCs는 (A): NESTIN, (B): MAP2, (C): DARPP-32, (D): GAD65/67, (E), GABA, (F): SVP38을 형성함을 나타내었다. (G): 이식된 세포로부터 PCNA-양성세포의 결여. (H): 이식된 세포로부터 EM48-양성세포의 결여. 스케일 바=50 μm.
도 4는 HD-iPSC의 경우 HD 응집물 (aggregate) 형성에 대한 높은 민감도를 나타내는 면역조직화학 분석. (A): 프로테아좀 형성 저해제(MG132)로 F5- 및 HD 세포를 처리했을 경우. F5 세포가 MG132에 무반응이었던 반면에, HD 세포는 5 μM부터 응집물을 형성하였다. (B): 신생 마우스의 뇌에 H9-NPC 및 HD-iPSCNPC의 뇌내 이식 후, 4주, 33주, 및 40 주차에 EM48의 발현 분석. H9 세포는 어떤 조건하에서도 EM48-양성 세포를 형성하지 않은 반면에, HD 세포는 33주차에 EM48-양성 세포를 형성시켰다. 40주의 결과도 마찬가지였으며, 그 결과는 나타내지 않았다. 스케일 바=50 μm.
Figure 1 shows the characteristics of HD-iPSC-induced neural progenitor cells (HD-iPSC-NPC) and mature neurons (HD-iPSC-MN)
(AD): Characterization of HD-iPSC-NPC in 5-NP. (A): expression of NESTIN, SOX2 and (B): Musashi and low-level expression of GFAP, and (C): expression of Tuj1 and MAP2 by immunocytochemical staining. DAPI was used to counterstain each cell. Scale bar = 100 μm. (D) Semi-quantitative RT-PCR analysis showing the expression of neural progenitor cell markers (ie, Sox2, Nestin, Musashi) and lack of mature neuronal cells (Map2) or astrocyte (GFAP) expression. (EN): Characterization of HD-iPSC-induced MN (5-MN stage). (E): Immunocytochemical staining results (F) showing the degree of expression of the markers mainly expressed in the whole brain (OTX2) and dopaminergic neuron (TH) regions: general neuron (Tuj1) and whole brain- Marker expression for BF-1). (G): Markers for lateral ganglionic eminence (LGE) progenitor cells, expression of GSH-1. (H): Expression of another LGE marker, DLX2, along with a marker for medium spiny projection neurons (MSN), DARPP-32. Neuronal double-positive responses to GSH-2 or DLX2 and DARPP-32 demonstrate the formation of striatal MSN (striatal MSN). (I): Expression of calbindin, a marker of striatal neurons. (J): Expression of markers for mature neurons (MAP2) and synaptic vesicles (SVP32). (K): Expression of markers for mature neurons (NeuN) and GABA, a neurotransmitter. Scale bar = 100 μm. DAPI staining was used to distinguish the presence of each cell. (L): Gating strategy for NeuN and GABA and FACS analysis showing immunoreactive cells. It is noteworthy that 88% of NeuN-positive neurons also showed immunoreactivity to GABA. (M): Semiquantitative RT-PCR results (N) showing the expression of the whole brain (BF-1 and GSH-2), striatum (calvidin), MSN (DARPP-32) and GABA (GAD67 and GABARα2) : Electrophysiological Measurements of HD-iPSC-MN. The presence of GABA-sensitive cells is noteworthy.
FIG. 2 shows the results of behavioral analysis showing the recovery of function of HD-iPSC-NPC after transplantation of quinolinic acid (QUIN) into HD lesion in one hemisphere. For comparison, the experimental group transplanted with H9- and F5-NPC was used as a control. (A): Stepping (gait) experiments showing similar trends as seen in the F5 transplant group from 6 to 12 weeks in the H9- and HD transplant groups. There was no difference between the three groups treated. ** indicates p < 0.002. (B): Staircase (staircase) experiments showing that the H9- and F5 grafts always show significantly improved performance over the sham group. HD transplantation group showed behavioral recovery from 4 to 12 weeks, indicating that the recovery effect was delayed compared with other transplantation groups. # Means p <0.04 and shows the effect of H9- and F5 transplantation group compared to sham group at 2 weeks. (C): While the H9- and HD transplantation groups induced a significant behavioral recovery from 6 to 12 weeks versus the sham group, the F5 transplantation group tended to show gradual recovery over time from the beginning of the transplantation Apomorphine-Induced Rotation Experiment. # Means p <0.04, and shows the effect of F5 group compared to HD- and sham group at 2 weeks.
Figure 3 shows immunohistochemical analysis showing the formation of neural tissue after transplantation of HD-iPSC-NPC in QUIN-lesioned rats. To investigate the fate of transplanted cells, antibodies against either the human-specific nucleus (AD, E, G) or the human-specific mitochondria (F, H) The transplanted HD-iPSC-NPCs form (A): NESTIN, (B): MAP2, (C): DARPP-32, (D): GAD65 / 67, (E), GABA, Respectively. (G): Lack of PCNA-positive cells from transplanted cells. (H): lack of EM48-positive cells from transplanted cells. Scale bar = 50 μm.
Figure 4 is an immunohistochemical analysis showing high sensitivity to HD aggregate formation for HD-iPSC. (A): Treatment of F5- and HD cells with a proteasome formation inhibitor (MG132). F5 cells were unresponsive to MG132, whereas HD cells formed aggregates from 5 μM. (B): Analysis of expression of EM48 at 4 weeks, 33 weeks, and 40 weeks after transplantation of H9-NPC and HD-iPSCNPC into brain of newborn mice. H9 cells did not form EM48-positive cells under any conditions, whereas HD cells formed EM48-positive cells at 33 weeks of age. The results of 40 weeks were the same, and the results were not shown. Scale bar = 50 μm.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

실시예Example 1 :  One : HDHD -- iPSCiPSC 의 유도, 배양 및 신경세포로의 분화Induction, culture and differentiation into neurons

<1-1><1-1> HDHD -- iPSCiPSC 의 배양Cultivation of

Park IH et al.(Nat Protocol 2008;3:1180-1186)에서 기술된 방법에 따라 20% KO-SR (knockout serum replacement, Invitrogen), bFGF (10 ng/ml) 및 항생제 (penicillin, streptomycin)을 포함하는 DMEM/F-12 배지에서 HD-iPSC를 배양하고 유지하였다. 또한, PA6 stromal 세포 (Riken Cell Bank)(RCB1127)와 공배양하여 HD-iPSC을 신경 세포로 분화를 유도하였다. 대조군으로는, 사람 ESC(embryonic stem cell)(H9, WiCell), 정상 iPSC (F5) 및 HD-iPSC가 확립될 때 동시에 유래된 또 다른 HD-iPSC 세포주(HD-iPSC2)를 사용하였다. 72 CAG repeat을 갖는 HD-iPSC는 Park IH et al. (Cell 2008;134:877-886)에 의해 최초로 개발되었고, 본 연구자와의 공동연구를 위해 제공되었다. 현재 이 세포주는 Coriell사를 통해 구할 수 있다 (GM23225).20% KO-SR (knockout serum replacement, Invitrogen), bFGF (10 ng / ml) and antibiotics (penicillin, streptomycin) according to the method described in Park IH et al. (Nat Protocol 2008; 3: 1180-1186) HD-iPSC was cultured and maintained in DMEM / F-12 medium containing DMEM / F-12. In addition, HD-iPSC was induced to differentiate into neurons by co-culturing with PA6 stromal cells (Riken Cell Bank) (RCB1127). As a control group, another HD-iPSC cell line (HD-iPSC2) was used which was derived from the co-culture when human embryonic stem cell (H9, WiCell), normal iPSC (F5) and HD-iPSC were established. HD-iPSC with 72 CAG repeats is described by Park IH et al. (Cell 2008; 134: 877-886) and was provided for collaborative research with this researcher. This cell line is now available from Coriell (GM23225).

위에서 언급된 미분화상태의 인간배아줄기세포 및 유도만능줄기세포의 콜로니를 수작업을 통해 분리하였다. 그 후, 10% KO-SR을 포함하는 GMEM으로 이루어진 분화 배지(DM-PA6)에서 갓 제조된 PA6 세포 위로 옮겼다. 4일 후 DM-PA6 내 KO-SR는 N2 보충제 (Invitrogen)으로 대체하였다. 그 후 11일 내지 13일 차에, 신경상피세포(neuroepithelial cell, NE cell)를 포함하는 최종 신경 로제트 유사 구조 (definitive neural rosette-like structure)가 형성되었다, 이것을 수작업으로 분리하였고, 점착성이 없는 패트리 디쉬상으로 옮겨져, 6일 동안 현탁 배양을 하여, 신경구(neurophere)를 형성하였다.
The above-mentioned undifferentiated human embryonic stem cells and the colonies of the induced pluripotent stem cells were separated by hand. The cells were then transferred onto freshly prepared PA6 cells in differentiation medium (DM-PA6) consisting of GMEM containing 10% KO-SR. After 4 days, KO-SR in DM-PA6 was replaced with N2 supplement (Invitrogen). After that, a definitive neural rosette-like structure including neuroepithelial cells (NE cells) was formed on the 11th to 13th day of the car. This was manually separated, and the non- Transferred to a dish, and suspended in culture for 6 days to form neuropheres.

<1-2> 신경 전구 (<1-2> Nerve Bulb NPNP ) 세포 생성) Cell production

NP 단계의 개별 세포를 얻기 위해, 신경구를 AccutaseTM (Chemicon)으로 처리 후 분리하여 poly L-ornithine (PLO; 15 ㎍/ml, Sigma)/fibronectin (FN;1 ㎍/ml, Sigma)으로 코팅된 60 mm2 조직배양 접시에 올려놓았다. NP 세포를 1% 페니실린, 1% 스트렙토마이신, 1% 비필수 아미노산, 0.1% β-메르캅토에탄올, N2 보충제 및 20 ng/ml bFGF (Invitrogen)으로 보충된 GMEM 내에서 유지하였다.
To obtain individual cells of the NP stage, the neurons were treated with Accutase (Chemicon) and then separated and coated with poly L-ornithine (PLO; 15 μg / ml, Sigma) / fibronectin (FN; 1 μg / ml, Sigma) 60 mm 2 tissue culture dish. NP cells were maintained in GMEM supplemented with 1% penicillin, 1% streptomycin, 1% nonessential amino acid, 0.1% beta-mercaptoethanol, N2 supplement and 20 ng / ml bFGF (Invitrogen).

<1-3> 성숙한 신경세포로의 분화<1-3> Differentiation into mature neurons

인간배아줄기세포 및 유도만능줄기세포를 성숙한 신경세포로 분화시키기 위해, bFGF의 첨가없이 20 ng/ml 뇌유래 신경영양 인자 (BDNF, R&D Systems)가 첨가된 DM 배지하에서 PLO/FN-코팅된 접시상에 직접 신경구(neurosphere)를 올려놓았다.
In order to differentiate human embryonic stem cells and inducible pluripotent stem cells into mature neuronal cells, a PLO / FN-coated dish was cultured under DM medium supplemented with 20 ng / ml brain-derived neurotrophic factor (BDNF, R & D Systems) The neurosphere was placed directly on the nerve.

실시예Example 2: HD-iPSC 유래 신경세포의  2: HD-iPSC-derived neuron 특성 분석Character analysis 확인 Confirm

<2-1> 면역세포화학적 방법을 이용한 확인<2-1> Confirmation by immunocytochemical method

NP-단계 및 분화된 신경 세포의 마커 발현을 분석하기 위해, 다음과 같은 1차 항체를 사용하여 면역세포화학 분석을 수행하였다: 사람-특이적 핵 (1:200, Chemicon), 사람-특이적 미토콘드리아 (1:200, Chemicon), 사람-특이적 Nestin (1:200, Chemicon), SOX2 (1:200, Chemicon), type III β-tubulin (Tuj1) (1:500, Chemicon), Musashi (1:500, Chemicon), OTX2 (1:500, Chemicon), BF-1 (1:100, Santa Cruz), GSH-2 (1:200, Santa Cruz), DLX2 (1:250, Chemicon), MAP2 (1:200, Chemicon), NeuN (1:500, Chemicon), 감마아미노부틸산 (GABA) (1:5000, Sigma), 글루탐산 데카르복실라제 65/67 (GAD65/67) (1:200, Chemicon), DARPP-32 (1:100, Cell Signaling), Calbindin (1:250, Chemicon), TH (1:1000, Pel-Freez), SVP38 (1:200, Sigma) 및 EM48 (1:50, Chemicon). To analyze the marker expression of the NP-phase and differentiated neurons, immunocytochemistry was performed using the following primary antibodies: human-specific nuclei (1: 200, Chemicon), human-specific (1: 200, Chemicon), human-specific Nestin (1: 200, Chemicon), SOX2 (1: 200, Chemicon), type III β-tubulin (1: 100, Santa Cruz), GSH-2 (1: 200, Santa Cruz), DLX2 (1: 250, Chemicon), MAP2 1: 200, Chemicon), NeuN (1: 500, Chemicon), gamma aminobutyric acid (GABA) (1: 5000, Sigma), glutamic acid decarboxylase 65/67 (GAD65 / 67) , DAPP-32 (1: 100, Cell Signaling), Calbindin (1: 250, Chemicon), TH (1: 1000, Pel-Freez), SVP38 .

이식된 동물에서 증식하는 세포 또는 미분화된 세포를 검출하기 위해서, proliferating cell nuclear antigen (PCNA) (1:50, Santa Cruz) 및 OCT4 (1:250, Santa Cruz)를 사용하였다. goat anti-mouse IgG-conjugated Alexa-555 (1:200, Molecular Probes), goat anti-rabbit IgG-conjugated Alexa-488 (1:200, Molecular Probes) 및 goat anti-mouse IgM-conjugated Alexa-555 (1:200, Molecular Probes)를 2차 항체로 사용하였다. 염색 패턴을 검사하고 공초점 레이저-주사 현미경 이미징 시스템 (LSM510, Carl Zeiss, Inc.)을 사용해 사진을 촬영했다.
Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) (1:50, Santa Cruz) and OCT4 (1: 250, Santa Cruz) were used to detect proliferating or undifferentiated cells in transplanted animals. goat anti-rabbit IgG-conjugated Alexa-488 (1: 200, Molecular Probes) and goat anti-mouse IgM-conjugated Alexa-555 (1: 200, Molecular Probes) : 200, Molecular Probes) was used as the secondary antibody. The staining pattern was examined and photographed using a confocal laser-scanning microscope imaging system (LSM510, Carl Zeiss, Inc.).

<2-2> 유세포분석기를 이용한 세포 특성 조사<2-2> Cell characterization using flow cytometry

HD-iPSC의 신경세포 집단 내 형성된 GABA성 신경세포의 퍼센트 비율을 정량화하기 위해, FACS Calibur System(BD Bioscience)을 사용하여 FACS(Fluorescence activated cell sorting)를 수행하였다. 데이터 분석은 제조업자의 지시에 따라 수행하였다(BD Bioscience).
Fluorescence activated cell sorting (FACS) was performed using a FACS Calibur System (BD Bioscience) to quantify the percentage of GABAergic neurons formed in the neuronal population of HD-iPSC. Data analysis was performed according to manufacturer's instructions (BD Bioscience).

<2-3> 전기생리학적 측정을 이용한 세포특성 조사<2-3> Investigation of cell characteristics using electrophysiological measurement

glass cover slip에 부착된 세포를 inverted microscope (IX-70, Olympus, Osaka, Japan)의 stage 위에 올려진 수조 안으로 옮겼다. 수조 (~0.15 ml)를 5 ml/min로 채웠고, voltage-clamp 실험은 상온 (22~25℃)에서 수행되었다. 약 2.5 ~ 3 MΩ free-tip resistance를 갖는 patch 피펫을 패치-클램프 증폭기 (Axopatch-1D, Axon Instruments, Foster City, CA)의 헤드 부위 (head stage)에 연결하였다. 데이터를 얻고 커맨드 펄스를 적용하기 위해 pCLAMP software v.9.2 및 Digidata-1322A (Axon Instruments)를 사용하였다. 각각, 전 세포 전류를 10 kHz에서 기록하였고 1 kHz에서 저주파 통과필터를 실시하였다. 전류 트레이스를 저장하고 Clampfit v.9.2 및 Origin v.7.0을 사용하여 분석하였다 (Microcal, Northampton, MA). 세포들간의 전체 세포 전류의 비교를 위해, 전류의 크기를 정전 용량에 의해 측정된 막 영역에 맞춰서 측정하였다. 수용체 효능제인 γ-아미노부틸산 (GABA)과 길항제인 피크로톡신을 전체 세포 전류(whole cell current)상에서 측정했다.
The cells attached to the glass cover slip were transferred into a bath placed on the stage of an inverted microscope (IX-70, Olympus, Osaka, Japan). The water tank (~ 0.15 ml) was filled at 5 ml / min and the voltage-clamp test was performed at room temperature (22 ~ 25 ° C). A patch pipette with about 2.5 to 3 MΩ free-tip resistance was connected to the head stage of a patch-clamp amplifier (Axopatch-1D, Axon Instruments, Foster City, CA). PCLAMP software v.9.2 and Digidata-1322A (Axon Instruments) were used to acquire data and apply command pulses. All cell currents were recorded at 10 kHz and low pass filters at 1 kHz, respectively. Current traces were stored and analyzed using Clampfit v.9.2 and Origin v.7.0 (Microcal, Northampton, MA). For comparison of total cell currents between cells, the magnitude of the current was measured in accordance with the membrane area measured by the capacitance. The receptor agonist γ-aminobutyric acid (GABA) and the antagonist peakotoxin were measured on whole cell current.

실시예Example 3: 3: 동물 모델을 통한 Through animal models HDHD -- iPSCiPSC 의 치료 효과 확인Of treatment effect

<3-1> QUIN-유도 실험 HD 동물 모델 제작 및 세포 이식 <3-1> QUIN-Induction Experiment HD animal model preparation and cell transplantation

CHA University IACUC (Institutional Animal Care and Use Committee; IACUC090012)에 따라서 동물 실험을 수행하였다. 250-280g 체중의 성년 수컷 Sprague-Dawley 쥐 (Orient, Seoul, Korea)가 사용되었다. 다음과 같은 두가지 부위의 뇌정위 좌표 (AP +0.7 mm, ML +2.5 mm, DV .4.5 mm, and AP +0.7 mm, ML +2.5 mm, DV -3.5 mm from the Bregma)에 뇌의 한쪽 부위에만 퀴놀린산 (QUIN, Fluka; 0.3 mol/L x 1.5 μl)을 주입했다. QUIN 병변 유도 후 7일차에, 하기 좌표를 대상으로 12마리의 쥐에 대해 2 μl의 HD iPS-유도 NP 세포 (100,000 cells/μl)를 주입하였다: AP +0.2 mm, ML +2.2 mm and DV .4.0 mm from the Bregma. 비교를 위해, QUIN 병변 쥐를 동일한 수의 H9-NPC (n=8) 또는 F5-NPC (n=11)를 포함하는 2 μl의 배지 (GMEM)와 함께 이식하였다. 대조군에서 (n=9), 2 μl의 GMEM을 동시에 주입하였다. 이식된 동물은 이식 하루 전부터 이식 후 12주까지 매일 cyclosporine A intraperitoneally (10 mg/kg, Sigma)을 주사받았다.
Animal experiments were performed according to CHA University IACUC (Institutional Animal Care and Use Committee; IACUC090012). Adult male Sprague-Dawley rats (Orient, Seoul, Korea) weighing 250-280 g were used. (AP + 0.7 mm, ML + 2.5 mm, DV .4 mm, and AP +0.7 mm, ML + 2.5 mm, DV -3.5 mm from the Bregma) at one of the following locations Quinoline acid (QUIN, Fluka; 0.3 mol / L x 1.5 μl) was injected. On day 7 post-QUIN lesion induction, 2 μl HD iPS-induced NP cells (100,000 cells / μl) were injected into 12 mice in the following coordinates: AP +0.2 mm, ML +2.2 mm and DV. 4.0 mm from the Bregma. For comparison, QUIN lesion mice were implanted with 2 μl of medium (GMEM) containing the same number of H9-NPCs (n = 8) or F5-NPCs (n = 11). In the control group (n = 9), 2 μl of GMEM was injected simultaneously. The transplanted animals received cyclosporine A intraperitoneally (10 mg / kg, Sigma) every day from the day before transplantation to the 12th week after transplantation.

<3-2> 동물 모델에서 행동 실험<3-2> Behavioral experiments in animal models

QUIN-병변유도 후 선조체에서 병변이 광범위하게 일어났는지를 결정하고, 동시에 세포 이식 후 기능적으로 회복되었는지를 평가하기 위해, 이식 전 하루에 및 이식 후 2주마다 보행 실험 (stepping test), 계단 실험 (staircase test) 및 아포모르핀-유도 회전 실험을 수행하였다.
In order to determine whether extensive lesions were observed in the striatum after the induction of the lesion and to evaluate whether the lesion was functionally restored after cell transplantation, a stepping test, a stepping test staircase test) and apomorphine-induced rotation experiments were performed.

<3-3> 통계 분석 수행<3-3> Perform statistical analysis

차의과학대학에서 보유한 Statistical Analysis System (Enterprise 4.1; SAS Korea)을 사용하여 행동 데이터의 통계적 분석을 수행하였다. 측정값은 PROC MIXED program, a linear mixed models 과정을 사용하여 분석하였다. 의존적 변이는 각 행동 시험으로부터 얻은 중간 점수였고 비의존적 변이는 "Treatment”(H9-, HD-, F5- 및 sham groups) 및 "Week" (0w pre-transplantation, 2w, 4w, 6w, 8w, 10w, 및 12w)였다. 결과는 평균 ± 평균의 표준오차(SEM)로 나타내었다. 0.05보다 작은 p 값이 유의성 있게 고려되었다.
Statistical analysis of behavioral data was performed using the Statistical Analysis System (Enterprise 4.1; The measured values were analyzed using PROC MIXED program, a linear mixed models procedure. Dependent variants were intermediate scores from each behavioral test, and the independent variables were "Treatment" (H9-, HD-, F5- and sham groups) and "Week" (0w pre-transplantation, 2w, 4w, 6w, , and was 12w). results are expressed as mean ± mean standard error (SEM). It was considered a small p value greater than 0.05 significantly.

<3-4> 면역조직화학적 분석<3-4> Immunohistochemical analysis

면역조직화학적 분석을 위해, 이식 후 12주차에 쥐를 희생시키고, 그의 뇌에 4% 파라포름알데히드를 관류하여 고정시켰다. cryostat (Microm, Germany)을 사용하여 40 μm frozen coronal section을 마련하였다. 면역조직화학적 분석에 사용된 항체는 면역세포화학적 분석에서 기술된 것과 동일했다 (상기 참조). QUIN 주입에 의해 유도된 병변을 확인하기 위해, cresyl violet staining, Fluoro-Jade staining 및 DARPP-32 항체를 사용한 통상적인 DAB (3,3'-diaminobenzidine)를 동시에 수행하였다.
For immunohistochemical analysis, rats were sacrificed at 12 weeks post-transplantation and fixed by perfusion with 4% paraformaldehyde in their brains. A 40 μm frozen coronal section was prepared using cryostat (Microm, Germany). Antibodies used for immunohistochemical analysis were identical to those described in immunocytochemical assays (see above). To identify lesions induced by QUIN infusion, conventional DAB (3,3'-diaminobenzidine) with cresyl violet staining, Fluoro-Jade staining and DARPP-32 antibody was performed simultaneously.

실시예 4: HD-iPSC를 이용한 HD-치료제 스크리닝Example 4 Screening of HD-Therapeutics Using HD-iPSC

실시예 <1-2>에서 수득한 미분화 HD-iPSC 또는 실시예 <1-3>에서 수득한 HD-iPSC에 HD 치료제 후보군의 피검 화합물을 다양한 농도로 처리한다. HD 치료제와 처리된 실험군과 미처리된 대조군의 EM48, BDNF 및 α-튜불린의 아세틸화 정도를 측정한다. EM48이 감소되거나, BDNF의 발현이 증가하거나, α-튜불린의 아세틸화가 증가하는 것일 경우 헌팅턴병 치료제 후보 물질로 선정한다.The compound to be tested of the HD therapeutic agent group is treated at various concentrations in the undifferentiated HD-iPSC obtained in Example <1-2> or the HD-iPSC obtained in Example <1-3>. Measure the degree of acetylation of EM48, BDNF and a-tubulin in HD treated and treated and untreated controls. If EM48 is reduced, expression of BDNF is increased, or acetylation of α-tubulin is increased, it is selected as a candidate for the treatment of Huntington's disease.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 72개의 CAG 반복서열을 갖는 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 미분화 상태에서 배양하는 단계;
상기 미분화 HD-iPSC에 피검 화합물 또는 조성물을 가하는 단계;
상기 피검 화합물 또는 조성물이 처리된 HD-iPSC와 피검 화합물 또는 조성물을 미처리한 HD-iPSC로부터 헌팅턴병 바이오 마커의 발현수준을 측정하는 단계; 및
대조군에 비하여 실험군에서 헌팅턴병 바이오 마커의 발현이 변화된 피검화합물 또는 조성물을 선별하는 단계를 포함하는 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법.
Culturing Huntington's disease patient-derived induced pluripotent stem cells (HD-iPSC) having 72 CAG repeat sequences in an undifferentiated state;
Adding the test compound or composition to the undifferentiated HD-iPSC;
Measuring the expression level of Huntington's disease biomarker from HD-iPSC in which the test compound or composition has been treated with HD-iPSC and the test compound or composition; And
Selecting a test compound or composition in which the expression of the Huntington's disease biomarker is changed in the test group as compared to the control group.
청구항 5에 있어서, 상기 HD-iPSC를 미분화 상태에서 배양하는 단계 이후 및 피검 화합물 또는 조성물 가하는 단계 이전에, 상기 미분화 HD-iPSC에 프로테아좀 형성 저해제를 가하는 단계를 추가로 포함하는 것인 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법.The method according to claim 5, further comprising the step of adding a proteasome formation inhibitor to the undifferentiated HD-iPSC after the step of culturing the HD-iPSC in an undifferentiated state and before the step of adding the test compound or composition. Screening method of candidate substance. 청구항 5에 있어서, 상기 헌팅턴병 바이오 마커는 EM48, BDNF 및 α-튜불린의 아세틸화인 것인 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법.The method according to claim 5, wherein the Huntington's disease biomarker is acetylation of EM48, BDNF and a-tubulin. 72개의 CAG 반복서열을 갖는 헌팅턴병 환자 유래 유도만능줄기세포 (HD-iPSC)를 신경세포로 분화시키는 단계;
상기 HD-iPSC로부터 분화된 신경세포를 마우스의 뇌에 이식하는 단계;
피검 화합물 또는 조성물을 상기 신경세포가 이식된 마우스에 투여하는 단계;
피검 화합물 또는 조성물을 투여한 마우스의 신경세포와 피검 화합물 또는 조성물을 미투여한 마우스의 신경세포의 헌팅턴병 바이오 마커의 발현 수준을 측정하는 단계; 및
대조군에 비하여 실험군에서 헌팅턴병 바이오 마커의 발현이 변화된 피검화합물 또는 조성물을 선별하는 단계를 포함하는 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법.
Dividing Huntington's disease patient-derived induced pluripotent stem cells (HD-iPSC) having 72 CAG repeat sequences into neuronal cells;
Implanting neurons differentiated from the HD-iPSC into the brain of a mouse;
Administering a test compound or composition to a mouse transplanted with said nerve cell;
Measuring the level of expression of a Huntington's disease biomarker of a neural cell of a mouse in which the test compound or the composition is administered and the neurocyte of the mouse to which the test compound or composition is administered; And
Selecting a test compound or composition in which the expression of the Huntington's disease biomarker is changed in the test group as compared to the control group.
청구항 8에 있어서, 상기 피검 화합물 또는 조성물이 투여되는 마우스는 HD-iPSC로부터 분화된 신경세포 이식후 33주 이상인 마우스인 것인 헌팅턴병 치료제 후보물질의 스크리닝 방법.
[Claim 9] The method according to claim 8, wherein the mouse to which the test compound or composition is administered is a mouse having 33 or more weeks of transplantation of a neural cell differentiated from HD-iPSC.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010115052A2 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 The Mclean Hospital Corporation Induced pluripotent stem cells
US20110151447A1 (en) * 2007-11-06 2011-06-23 Children's Medical Center Corporation Method to produce induced pluripotent stem (ips) cells from non-embryonic human cells

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110151447A1 (en) * 2007-11-06 2011-06-23 Children's Medical Center Corporation Method to produce induced pluripotent stem (ips) cells from non-embryonic human cells
WO2010115052A2 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 The Mclean Hospital Corporation Induced pluripotent stem cells

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