KR101590722B1 - Pharmaceutical composition for treating nervous system disease comprising human blood derived hematosphere - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 포함하는 신경계 질환 치료용 약학적 조성물 등을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 혈액의 단핵구 세포을 이용한 효과적인 3차원 배양을 통해 신경 전구세포 및 신경세포로 유도하고, 궁극적으로 효율적인 신경세포로의 분화가 가능하게 함으로써 신경계 질환을 치료할 수 있는 새로운 세포치료제 개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.The present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of neurological diseases including hematopoietic cells derived from human blood. More specifically, the present invention relates to a novel cell therapy agent capable of treating neurological diseases by inducing neural progenitor cells and neurons through effective three-dimensional culture using blood mononuclear cells and ultimately enabling efficient differentiation into neurons It is expected to be used for

Description

인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 포함하는 신경계 질환 치료용 약학적 조성물 {Pharmaceutical composition for treating nervous system disease comprising human blood derived hematosphere}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pharmaceutical composition for treating a nervous system disease comprising hematopoietic cells derived from human blood,

본 발명은 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 이용하여 신경계 질환을 치료하는 방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating a neurological disease using a hematopoietic cell derived from human blood, and the like.

줄기세포는 개체를 구성하는 세포나 조직의 근간이 되는 세포로서, 반복 분열하여 자가 재생산(self-renewal) 능력과 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는 특징이 있는 세포를 말한다. 또한 줄기세포는 분화가능한 세포의 종류에 따라 수정란이 첫 분열을 시작할 때 형성되는 전능성 줄기세포(totipotent stem cells), 상기 세포들이 계속 분열해 만들어진 포배 내막 에 있는 다능성 줄기세포(pluripotent stem cells), 및 성숙한 조직과 기관속에 들어있는 중복성 줄기세포(multipotent stem cells)를 포함한다.Stem cells are the cells that form the basis of cells or tissues that constitute an individual. They are characterized by their ability to self-renew and to differentiate into cells with specific functions depending on the environment Cells. In addition, stem cells are totipotent stem cells that are formed when the embryo begins to divide at first according to the type of the differentiable cells, pluripotent stem cells in which the cells continue to divide, And multipotent stem cells in mature tissues and organs.

전능성 줄기세포는 자궁에 착상시키면 개체로 성장하기에 충분한 능력을 지닌 상태로서 수정란이 대표적인 예이며, 태아의 형성에 필요한 모든 구조(태아와 태반)를 들어낼 수 있는 전능한 세포를 말하며, 다능성 줄기세포는 수정란보다 발생이 약간 진행된 상태의 세포로서 발생 중 낭배(blastocyst)의 내부세포괴(inner cell mass: ICM)가 이에 해당한다. ICM은 후에 태아의 몸을 형성하게 될 세포집단으로서 태반이 될 바깥의 영양세포(trophoblast)와는 구별되며, ICM만 자궁에 넣어주면 태반이 형성되지 않아 태아가 생겨날 수 없지만 아직도 태아의 몸을 구성하는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력을 잃지 않은 상태를 의미한다. 상기 ICM의 다능발생 능력(pluripotency)을 유지시키면서 배양한 세포가 바로 배아 줄기세포이다.A fertile stem cell is a fertilized egg that has sufficient ability to grow into an individual when fertilized in the uterus. It is an omnipotent cell capable of retrieving all the structures (embryo and placenta) necessary for the formation of the embryo. Stem cells are a slightly advanced stage of development than embryos and are the inner cell mass of the blastocyst (ICM). ICM is distinguished from trophoblast, which is a group of cells that will form the body of a fetus later. If ICM is put into the uterus, the placenta is not formed and the fetus can not be formed. However, It means a state in which the ability to differentiate into all kinds of cells is not lost. The cells cultured while maintaining the pluripotency of the ICM are embryonic stem cells.

중복성 줄기세포는 발생이 더 진행된 다음에 나타나며, 특정한 계통으로만 분화하도록 어느 정도 세포의 운명이 결정된 상태이다. 이 세포는 태아뿐만 아니라 어린이, 성인에도 존재하며, 세포의 교체주기가 빠른 조직에서 지속적으로 세포를 충당하는 역할을 하게 된다. 예를 들면, 골수에 있는 조혈 줄기세포(hematopoietic stem cell), 소화기벽을 구성하는 상피조직의 미분화세포들이 이에 해당한다. 그동안 재생능력이 없다고 알려진 성인의 중추신경계에도 중복성 줄기세포가 있다고 밝혀졌으며, 중복성 줄기세포는 성인에게서도 얻을 수 있으므로 윤리적인 문제를 야기 시키지 않으며, 배아 줄기세포에 비하여 분화된 세포의 종류가 이미 제한되어 있어 특정한 형질을 지닌 세포를 얻기가 오히려 용이한 장점이 있다.Duplicate stem cells appear after more progression, and the fate of cells has been determined to some extent to differentiate into specific lines. These cells exist not only in the fetus but also in children and adults, and play a role in continuously supplying the cells in tissues with a rapid cycle of cell replacement. For example, hematopoietic stem cells in the bone marrow, and undifferentiated cells in the epithelial tissues that constitute the digestive wall. It has been found that the adult stem cells of the adult population known to have no regenerative ability have been found to have redundant stem cells, and since the redundant stem cells can also be obtained from adults, they do not cause ethical problems and the types of differentiated cells are already limited compared to embryonic stem cells It is rather easy to obtain cells with specific traits.

현재 배아 및 다능성 줄기세포가 지닌 각각의 특성을 이용하여 균질한 사람세포 및 조직을 개발하기 위한 연구가 세계적인 생명과학 관련 기업들에 의하여 진행되고 있으며, 중복성 줄기세포로서 기업에서 주로 연구하고 있는 대상은 조혈 줄기세포(hematopoietic stem cell), 신경 줄기세포(neural stem cell), 간엽 줄기세포(mesenchymal stem) 등이다. 조혈 줄기세포는 골수이식 후 림프구, 백혈구, 적혈구 등의 혈액세포로 분화하게 되며, 신경 줄기세포는 신경원세포, 별세포, 희소돌기교세포 등의 신경조직을 구성하는 세포가 된다.Currently, researches for the development of homogeneous human cells and tissues using the characteristics of embryo and pluripotent stem cells are being carried out by world-class biotechnology companies. Hematopoietic stem cells, neural stem cells, and mesenchymal stem cells. Hematopoietic stem cells differentiate into hematopoietic cells such as lymphocytes, leukocytes, and red blood cells after bone marrow transplantation. Neural stem cells become neuronal cells such as neuronal cells, star cells, and rare proliferating cells.

줄기세포의 불멸성과 다분화성은 사람의 발생과정의 연구를 위한 좋은 in vitro model을 제공하게 된다. 또한 줄기세포로부터 얻은 균질한 사람의 조직이나, 세포를 대상으로 약물검사, 독성검사를 수행하게 됨으로써 신약개발이 활발해질 수 있으며, 훼손된 조직을 대체할 수 있는 세포나 조직을 다량으로 얻을 수 있게 되어 난치성 질병의 치료에 이용할 수 있을 것으로 기대된다.Immortality and pluripotency of stem cells provide a good in vitro model for the study of human development. In addition, drug testing and toxicity tests on homogeneous human tissues or cells obtained from stem cells can be performed to develop new drugs, and a large amount of cells or tissues capable of replacing damaged tissues can be obtained It is expected to be available for the treatment of intractable diseases.

한편, 퇴행성 신경질환이란 중추신경계를 구성하는 신경세포의 영구적 파괴 또는 기능장애에 의해 초래되는 질병을 말하며, 심각한 사회문제임에도 불구하고 뇌신경 조직은 손상 시 이를 복구할 수 있는 능력이 매우 제한적이어서 아직까지 뇌신경 퇴행성 질환에 대한 근본적인 치료법이 개발되어 있지 않은 실정이다. 즉, 지금까지는 중추신경은 재생을 할 수 없다는 이론으로 난치성 신경질환의 치료는 약제나 효소 등을 전신적으로 투여하여 왔는데 결핍된 신경전달물질(neurotransmitter)을 보충해 주는 수준이었으며, 또한 뇌-혈관-장벽 (blood-brain-barrier)으로 원하는 곳까지의 운반에 있어 한계가 있다. 최근 다양한 바이러스 매개체 (vector)를 이용하여 신경 세포내로 유전자 치료를 시도하고 있으나 광범위한 병소에는 적용되지 못하며 이미 손상된 신경세포 및 회로를 재건하는 데 한계를 보이고 있다.On the other hand, neurodegenerative disease refers to a disease caused by permanent destruction or dysfunction of the nerve cells constituting the central nervous system. Even though it is a serious social problem, neural tissue has a limited ability to recover when damaged, A fundamental treatment for neurodegenerative diseases has not been developed yet. In other words, the theory that central nervous system can not be regenerated until now, the treatment of refractory neurological diseases has been systemically administered medicines and enzymes, and it has been supplemented with deficient neurotransmitters, and brain- There is a limit to the ability to transport to a desired location with a blood-brain-barrier. Recently, various viral vectors have been used for gene therapy in neurons, but they have not been applied to a wide range of lesions and have been limited in reconstructing damaged neurons and circuits.

이러한 난치성 뇌질환의 새로운 치료로 줄기세포 치료에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 줄기세포치료는 손상되어 없어져 버린 세포를 대체(replacement)하여, 필요한 신경전달물질을 분비하며 궁극적으로 신경회로가 재건 (regeneration)될 수 있다는 가능성을 제시함으로써 치료적 유용성에 대한 관심이 증대하고 있는 실정이다.Stem cell therapy has been actively researched as a new treatment for this intractable brain disease. Replacement of damaged cells is necessary for stem cell therapy to secrete necessary neurotransmitters, regeneration), the interest in therapeutic utility is increasing.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 인간 혈액으로부터 단핵구를 분리하여 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 만들어 실제 인체와 유사한 환경을 조성하며, 이를 특정 배양 조건에 적용시키면 신경계통 세포로의 분화가 가능함을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have developed a hematopoietic cell derived from human blood to separate the mononuclear cells from human blood to create an environment similar to a human body, and it is possible to differentiate into neural lineage cells by applying it to specific culture conditions And finally completed the present invention.

따라서 본 발명은 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 이용하여 신경계 질환을 치료하는 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a method for treating a neurological disease using a hematopoietic cell derived from human blood.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 포함하는 신경계 질환 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of neurological diseases including hematopoietic cells derived from human blood.

본 발명의 일 구현예에서 상기 인간 혈액 유래 혈구 세포괴는 인간 혈액으로부터 단핵구세포를 분리하여 삼차원 응집 배양을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the hematopoietic cell population derived from human blood is formed through three-dimensional coagulation culture by separating mononuclear cells from human blood.

본 발명의 다른 구현예에서 상기 인간 혈액 유래 혈구 세포괴 형성 후 신경 세포로의 분화를 촉진하는 배지로 바꿔주면, 신경 전구세포 및/또는 신경 세포로 유도되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, when the medium is replaced with a medium for promoting differentiation into neurons after formation of blood cell-derived hematopoietic cells, the cells are induced to neural progenitor cells and / or neurons.

본 발명의 또 다른 구현예에서 상기 신경계 질환은 퇴행성 신경질환, 허혈성 신경질환, 및 신경손상 질환 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the neurological disease is characterized by including a degenerative neurological disease, an ischemic neurological disease, and a nerve damage disease.

또한, 본 발명은 상기 약학적 조성물의 약제학적 유효량을 개체에 투여하여 신경계 질환을 치료하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for treating a neurological disease by administering to a subject a pharmaceutically effective amount of the above pharmaceutical composition.

인간 혈액으로부터 단핵구를 분리하여 만든 인간 혈액 유래 혈구 세포괴는 특정 환경에서 다른 계통의 세포로 분화할 수 있는 분화능을 지니며, 원천(Source)이 인간의 혈액이므로 다른 줄기세포 원천에 비하여 공급이 매우 원활하고 분리비용이 매우 낮다. 또한 면역성 및 Teratoma의 위험이 없어 임상적 적용의 실용화에 있어 대단히 큰 장점을 지니며, 환자에게 외과적 수술 없이도 수술 효과를 줄 수 있는 가장 안정성이 검증된 자가유래 성체줄기세포로써, Extracellular matrix, Cytokine, Growth factor등이 풍부하다.Human blood derived hematopoietic cell, which is formed by separating mononuclear cells from human blood, has the ability to differentiate into cells of different lines in a specific environment. Since the source is human blood, supply is very smooth compared to other stem cell sources And the separation cost is very low. In addition, there is no risk of immunity and teratoma, and it has the greatest merits in practical application of clinical application. It is the most stable autogenous adult stem cell which can give surgical effect without surgical operation. Extracellular matrix, Cytokine , And growth factor.

본 발명에 따르면 상기 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 이용하여 신경 전구세포 및/또는 신경 세포를 유도하고, 궁극적으로 신경손상과 관련된 질환을 치료할 수 있는 세포치료제 개발을 가능하게 할 것으로 기대된다. 또한 본 발명에 따르면, 종래 줄기세포 치료제의 문제점이었던 종양발생, 면역거부, 윤리문제점 등의 한계점을 극복할 수 있다.According to the present invention, it is expected that it will be possible to develop a cell therapy agent capable of inducing neural progenitor cells and / or neurons using the hemocyte cell line derived from human blood and ultimately treating diseases related to nerve damage. Also, according to the present invention, it is possible to overcome limitations such as tumor generation, immunodeficiency, and ethical problems that have been a problem of conventional stem cell therapy agents.

도 1는 인간의 혈액으로부터 분리한 단핵구 세포를 삼차원 배양 기법을 통해 고밀도 응집 배양한 후 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 배양 및 제작하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 인간 혈액 유래 혈구 세포괴 형성 후, 신경세포로의 분화를 유도하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 2에서 나타낸 모식도와 동일하게 신경세포로의 분화를 유도한 후 세포의 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 신경세포 분화 유도 후 신경 전구 세포로 유도되었는지를 면역형광염색 방법을 통해 확인한 결과를 나타낸 것으로, 초록색은 Nestin, 빨강색은 Musashi를 의미한다.
도 5는 신경세포 분화 유도 후 신경 세포로 유도되었는지를 면역형광염색 방법을 통해 확인한 결과를 나타낸 것으로, 초록색은 Sox2, 빨강색은 beta-Ⅲ tubulin을 의미한다.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a process of culturing and producing a hematopoietic cell derived from human blood after dense coagulation culture of a mononuclear cell isolated from a human blood using a three-dimensional culture technique.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a process of inducing differentiation into neurons after formation of human blood-derived blood cell mass.
FIG. 3 is an image of cells after inducing differentiation into neurons as in the schematic diagram shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 shows the result of immunofluorescence staining for inducing neural progenitor cells after induction of neuronal differentiation. Green means Nestin and red means Musashi.
FIG. 5 shows the result of immunofluorescence staining for neuronal differentiation induced by neuronal differentiation. Green means Sox2 and red means beta-III tubulin.

본 발명자들은 인간 혈액 유래 혈구 세포괴(Blood-born hematoshere, BBHS)를 통해 신경세포 친화적 미세환경 조성, 및 단핵구 세포의 신경세포로의 분화능을 규명하였다. 인간 혈액 유래 혈구 세포괴 형성으로 인한 신경세포 친화적 미세환경은 신경줄기세포에서의 세포사멸 방어효과, 분화된 신경세포주에서의 세포사멸 방어효과, 신경줄기세포에서의 신경세포로의 분화 유도효과, 중추신경재생 효과, 말초신경재생효과 등을 나타낸다. 본 발명은 인간 혈액 유래 혈구세포괴를 이용한 줄기세포 치료 및 유전자치료에서 신경세포의 생존 및 분화증진 효과를 가지며, 치매 및 뇌허혈 등 다양한 종류의 퇴행성 신경질환, 허혈성 신경질환 또는 신경손상 질환의 예방을 위한 줄기세포 치료제 개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.The present inventors have identified the nerve cell-friendly microenvironment through the blood-born hematosome (BBHS) derived from human blood and the ability of mononuclear cells to differentiate into neurons. The nerve cell-friendly microenvironment due to the formation of blood cell-derived hematopoietic cell mass is effective in preventing cell death protection in neural stem cells, cell death protection effect in differentiated neural cell lines, inducing differentiation into neural cells in neural stem cells, , And peripheral nerve regeneration effects. The present invention has the effect of promoting the survival and differentiation of neurons in stem cell therapy and gene therapy using hematopoietic stem cells derived from human blood, and is useful for prevention of various types of degenerative neuronal diseases, ischemic neuronal diseases or neuronal injury diseases such as dementia and cerebral ischemia It is expected to be used in the development of stem cell therapy.

따라서 본 발명은 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 포함하는 신경계 질환 치료용 약학적 조성물을 제공한다. 상기 인간 혈액 유래 혈구 세포괴는 신경 전구세포 또는 신경 세포 등으로 유도되며, 상기 신경계 질환은 퇴행성 신경질환, 허혈성 신경질환, 신경손상 질환 등을 포함한다.Accordingly, the present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of neurological diseases including hematopoietic cells derived from human blood. The hematopoietic cell derived from human blood is induced into neural progenitor cells or nerve cells, and the nervous system diseases include degenerative nerve diseases, ischemic nerve diseases, nerve damage diseases and the like.

발명에서 사용되는 용어 ‘인간 혈액 유래 혈구 세포괴 (blood-born hematospheres: BBHS)’는 혈액 내에 존재하고 있는 단핵구 세포들과 줄기성을 가지고 있는 특정 세포들과의 응집체로서, 삼차원적 구조를 형성하여 배반포기의 내부 세포덩어리들과 같은 구형을 형성하고 있는 것을 의미한다.The term "blood-born hematopoietic cells (BBHS)" as used in the present invention refers to an aggregate of mononuclear cells existing in the blood and specific cells having stem cells, and forms a three- It means that it forms a spherical shape like the inner cell masses of aeration.

본 발명의 약학적 조성물은 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함할 수 있다. 상기 약제학적으로 허용 가능한 담체는 생리식염수, 폴리에틸렌글리콜, 에탄올, 식물성 오일, 및 이소프로필미리스테이트 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The pharmaceutical composition of the present invention may comprise a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutically acceptable carrier may include, but is not limited to, physiological saline, polyethylene glycol, ethanol, vegetable oil, and isopropyl myristate.

또한 본 발명은 상기 약학적 조성물의 약제학적 유효량을 개체에 투여하여 신경계 질환 장애 또는 이상 질환을 치료하는 방법을 제공한다. 본 발명에서 '개체'란 질병의 치료를 필요로 하는 대상을 의미하고, 보다 구체적으로는 인간, 또는 비-인간인 영장류, 생쥐(mouse), 쥐(rat), 개, 고양이, 말, 및 소 등의 포유류를 의미한다. 또한, 본 발명에서 '약제학적 유효량'은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율, 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하게 조절될 수 있음은 당업자에게 명백하다.The present invention also provides a method for treating a neurological disease disorder or an abnormal disease by administering to a subject a pharmaceutically effective amount of the above pharmaceutical composition. In the present invention, an 'individual' refers to a subject in need of treatment for diseases, and more specifically, a human or non-human primate, mouse, rat, dog, cat, horse, And the like. It is to be understood that the term "pharmaceutically effective amount" in the present invention can be variously adjusted depending on the patient's body weight, age, sex, health condition, diet, administration time, administration method, excretion rate, .

본 발명의 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물 형태, 투여경로, 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 1일 0.001 내지 100 mg/체중kg으로, 보다 바람직하게는 0.01 내지 30 mg/체중kg으로 투여한다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 여러번 나누어 투여할 수 있다. The preferred dosage of the pharmaceutical composition of the present invention varies depending on the condition and the weight of the patient, the degree of disease, the drug form, the administration route, and the period, but can be appropriately selected by those skilled in the art. However, it is preferably administered at a daily dose of 0.001 to 100 mg / kg body weight, more preferably 0.01 to 30 mg / kg body weight. The administration can be carried out once a day or divided into several times.

본 발명의 약학적 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여방법에는 제한이 없으며, 예를 들면, 경구, 직장, 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막, 또는 뇌혈관(intra cerbroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered to mammals such as rats, mice, livestock, humans, and the like in various routes. The method of administration is not limited and can be administered, for example, orally, rectally, or by intravenous, intramuscular, subcutaneous, intrauterine, or intra-cerebroventricular injection.

본 발명의 약학적 조성물은 다양한 약제학적 제형으로 제조될 수 있으며, 제제의 형태에는 제한이 없다.
The pharmaceutical composition of the present invention can be prepared into various pharmaceutical formulations, and there is no limitation on the form of the formulation.

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1. 인간 혈액 유래 혈구  1. Human hematopoietic stem cells 세포괴Cell mass ( ( bloodblood -- bornborn hematospherehematosphere , , BBHSBBHS ) 의 형성)

(1) 말초혈액에서 단핵구 세포 분리단계(1) Mononuclear cell separation step in peripheral blood

50ml 주사기에 Heparin (대략 100 ul)으로 도포 후 말초혈액을 얻었다. 50ml 튜브에 말초혈액을 10ml 씩 나눠 담은 뒤 PBS (phosphate-buffered saline) 30ml을 넣어 조심스럽게 잘 혼합하였다. 희석된 혈액에 밀도 구배에 사용되는 Ficoll 10ml을 파이펫 에이드를 이용하여 튜브 하단에 천천히 내보내서 투명한 Ficoll층과 붉은 혈액층이 분리되게 한 후 2,500rpm 으로 25℃ 에서 30분간 정지 속도를 최소화하여 원심분리 하였다. 상단에 노란색 혈청층, 하얀색 단핵구층, 투명한 Ficoll층 하단에 붉은 적혈구 및 다핵구층이 분리된 것을 확인한 뒤, 상단의 노란색 혈청층을 흡입 후 하얀색 단핵구층을 조심스럽게 새로운 튜브에 옮겨 담았다. 옮겨 담은 단핵구층은 두개의 튜브로 나눠 담은 뒤 PBS를 끝까지 채워, 1800rpm 으로 4℃ 에서 10분간 원심분리 하였다. 세포 펠렛 (pellet)은 볼텍싱 (vortexing)하여 단일 세포로 잘 풀어준 뒤 PBS로 끝까지 채워 1,700rpm 으로 4℃ 에서 10분간 원심분리 하였다. 위 헹굼 과정을 세 번 반복하며 이를 통해 밀도 구배에 사용된 물질 및 혈액 내 잔류물들을 제거하였다. 마지막 원심분리 전 헤모사이토미터 (hemocytometer) 로 세포 수를 측정하였다.
Peripheral blood was obtained by applying Heparin (approximately 100 ul) to a 50 ml syringe. 10 ml of peripheral blood was poured into a 50 ml tube, and 30 ml of PBS (phosphate-buffered saline) was added and carefully mixed. 10 ml of Ficoll used for the density gradient in the diluted blood was slowly poured into the bottom of the tube using a pipette to separate the clear Ficoll layer and the red blood layer and then the centrifugation was performed at 2500 rpm at 25 ° C for 30 minutes, Respectively. After the yellow serum layer, the white mononuclear layer, the red erythrocytes and the polynuclear morphology layer were separated at the upper part and the lower part of the transparent monocyte layer, the yellow mononuclear layer was inhaled and the white mononuclear layer was carefully transferred to a new tube. The transferred mononuclear layer was divided into two tubes, filled with PBS, and centrifuged at 1800 rpm for 10 minutes at 4 ° C. The cell pellet was vortexed and unfolded into single cells, then filled to the end with PBS and centrifuged at 1,700 rpm for 10 min at 4 ° C. The above rinse procedure was repeated three times to remove the substances used in the density gradient and the residues in the blood. Cell counts were measured with a hemocytometer prior to the final centrifugation.

(2) 삼차원 배양단계(2) Three-dimensional culture step

상기 헹굼 과정이 끝난 세포는 Endothelial basal medium-2 (EBM-2)에 5% FBS를 첨가한 배양액을 사용하여 10^6/ml 이상의 고밀도로 초저부착 배양접시(Ultra-low attach culture dish)에 부유시킨 후, 5% CO2가 공급되는 배양기에서 37℃를 유지하며 배양하였으며, 배양 첫 2일 후 동일한 배지를 첨가해주었다.The rinsed cells were suspended in an ultra-low-attach culture dish at a density of 10 6 / ml or higher at a density of 10 6 / ml or higher using a culture medium supplemented with 5% FBS in Endothelial basal medium-2 (EBM-2) The cells were incubated at 37 ° C in a 5% CO 2 -concentrated incubator and the same medium was added for the first two days after incubation.

도 1은 인간 말초혈액 단핵구(Peripheral Blood Mononuclear Cells, PBMC) 분리 후 5일 동안 인간 혈액 유래 세포괴(blood-born hematosphere, BBHS)를 배양하는 과정을 나타낸 모식도이다.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a process of culturing a blood-born hematosphere (BBHS) for 5 days after the separation of human peripheral blood mononuclear cells (PBMC).

(3) (3) 세포괴의Cell mass 단일세포로의 해체단계 Disassembly step into single cell

상기 배양 과정을 거쳐 얻은 세포괴를 특성분석 및 치료용으로 사용하기 위해서 단일세포로 분리하는 과정을 거쳤다. 부유해 있는 세포괴는 배양접시를 가로 세로로 흔들어 가운데로 모이도록 한 뒤 현미경을 보며 세포괴만을 튜브에 옮겨 담고 1,700rpm 으로 4℃ 에서 10분간 원심분리 하였다. 세포 펠렛은 세포 해체 용액인 Accutase 1ml 로 가볍게 풀어준 뒤, 37℃ 배양기에 2~3분간 배양시켰다. 인큐베이션이 끝난 세포는 세포 배양액 1ml을 넣어준 뒤 수차례 파이펫팅하고 PBS를 끝까지 채워 1,700rpm 으로 4℃ 에서 10분간 원심분리 하였다.
The cell mass obtained through the culturing process was separated into single cells for use in characterization and treatment. The suspended cells were collected by centrifugation at 4 ° C for 10 minutes at 1,700 rpm. After the cells were collected by centrifugation, the cells were collected by centrifugation. The cell pellet was lightly loosened with 1 ml of Accutase, a cell disassembly solution, and cultured in a 37 ° C incubator for 2 to 3 minutes. After incubation, 1 ml of the cell culture was added, followed by several pipetting, followed by centrifugation at 1,700 rpm at 4 ° C for 10 minutes.

실시예Example 2. 인간 혈액 유래 혈구  2. Human hematopoietic stem cells 세포괴에서In the cell mass 신경세포 분화 확인 Identification of neuronal differentiation

상기 실시예 1에서 형성된 세포괴 (BBHS)를 도 2의 모식도에 나타낸 바와 같이 신경세포로의 분화를 유도하였다.The cell mass (BBHS) formed in Example 1 was induced to differentiate into neurons as shown in the schematic diagram of FIG.

구체적으로, 인간 말초 혈액 단핵구를 10일 동안 3차원 배양하여 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 형성한 후 초저부착 배양접시가 아닌 일반 배양접시로 세포괴를 옮기고 신경세포 분화 배지(Clonetics NPBM, Lonza) 에 hFGF, hEGF, NSF-1, GA를 첨가한 다음 7일 동안 배양하였으며, 이를 Olympus DP50 CF CCD camera 가 장착된 Olympus IX2 inverted fluorescencemicroscope (Olympus,Tokyo,Japan)기기로 촬영한 이미지를 도 3에 나타내었다. 그 결과, 인간 혈액 유래 혈구 세포괴 대부분이 신경세포로 잘 분화하였음을 알 수 있다.
Specifically, human peripheral blood mononuclear cells were three-dimensionally cultured for 10 days to form human blood-derived hematopoietic cell mass. Then, the cell mass was transferred to a general culture dish instead of the ultra-low adhesion culture dish, and hFGF, hEGF, NSF-1, and GA were added, and the cells were cultured for 7 days. An image taken by an Olympus IX2 inverted fluorescence microscope (Olympus, Tokyo, Japan) equipped with an Olympus DP50 CF CCD camera is shown in FIG. As a result, most of the hematopoietic cells derived from human blood are well differentiated into nerve cells.

실시예Example 3. 신경세포 분화 유도 후 단백질 특성 분석 3. Protein characterization after induction of neuronal differentiation

인간 혈액 유래 혈구 세포괴 형성 후 상기 실시예 2의 방법으로 신경세포 분화를 유도하고 실제로 신경 전구 세포로 유도되었는지를 면역형광염색 방법을 통해 확인하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.After the formation of human blood-derived hematopoietic cells, the neuronal differentiation was induced by the method of Example 2, and whether it was actually induced into neural progenitor cells was confirmed by immunofluorescence staining. The results are shown in FIG.

도 4에 나타난 바와 같이, 신경 전구 세포의 표지자로 알려진 Nestin (초록색)의 경우 일부 염색이 되었으며, 또 다른 신경 전구 세포의 표지자인 Musashi (빨강색)의 경우 대부분 염색이 되었다. 핵 염색은 DAPI (파랑색)를 이용하였다.
As shown in Fig. 4, Nestin (green), a marker of neural progenitor cells, was partially stained and Musashi (red), another neuro progenitor marker, was mostly stained. DAPI (blue) was used for nuclear staining.

이에 더하여, 인간 혈액 유래 혈구 세포괴 형성 후 신경세포 분화 유도를 통해 신경세포로 분화하였는지를 확인하기 위해 면역형광염색을 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.In addition, immunofluorescence staining was performed to confirm whether the cells differentiated into neurons through induction of neuronal differentiation after formation of human blood-derived hematopoietic cells. The results are shown in FIG.

도 5에 나타난 바와 같이, 신경줄기세포의 미분화 상태를 유지해주는 Sox2 (초록색)의 경우 일부분만 발현하지만, 신경 세포의 대표적인 표지자인 beta-Ⅲ tubulin (빨강색)의 경우 인간 혈액 유래 혈구 세포괴로부터 유래한 신경 세포에서 대부분 발현하고 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 5, Sox2 (green), which maintains the undifferentiated state of neural stem cells, expresses only a part of it. In the case of beta-Ⅲ tubulin (red), a representative marker of neuron cells, It is shown that most of them are expressed in nerve cells.

상기 결과는 인간 혈액 유래 혈구 세포괴에서 신경 전구 세포 유도 및 신경 세포로의 분화가 가능함을 의미하며, 궁극적으로 상기 신경세포를 이용하여 신경계 질환을 치료할 수 있을 것으로 기대되므로, 나아가 신경계 질환 치료를 위한 새로운 세포치료제 개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
The above results indicate that it is possible to induce neural progenitor cells and differentiate into neurons in the hematopoietic stem cells derived from human blood. Ultimately, it is expected that the neuronal cells can be used to treat neurological diseases. Therefore, It is expected to be used for the development of cell therapy.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (2)

하기의 단계를 포함하는 인간 혈액 유래 단핵구 세포를 신경세포로 분화시키는 방법:
인간 유래의 혈액으로부터 분리된 단핵구세포를 삼차원 응집 배양하여 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 형성하는 단계; 및
상기 인간 혈액 유래 혈구 세포괴를 신경세포 분화 배지에 배양하는 단계.
A method for differentiating human blood-derived mononuclear cells into neurons comprising the steps of:
A step of three-dimensionally coagulating and culturing monocyte cells isolated from human-derived blood to form a hemocyte-derived human blood-derived cell mass; And
And culturing the human blood-derived hemocyte cell mass in a neuron differentiation medium.
제1항에 있어서,
상기 신경세포 분화배지는 hFGF(human fibroblast growth factor), hEGF(human epidermal Growth Factor), NSF(Neural survival factor)-1 및 GA(Glutamic acid)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the neural cell differentiation medium comprises human fibroblast growth factor (hFGF), human epidermal growth factor (hEGF), neural survival factor (NSF) -1 and GA (glutamic acid).
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