KR101678249B1 - Method for Inhibiting Senescence of Cells Using Inhibition of miRNA-141 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포의 노화 억제 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 miRNA-141을 억제함으로써, 세포의 ZMPSTE24 발현을 증가시켜 세포의 노화를 억제하는 방법 및 세포의 증식 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 세포의 노화 억제 방법 및 증식 방법은 세포 배양시 계대배양을 시행할수록 세포의 노화가 빠른 속도로 진행되어 세포 분열이 급격히 감소하는 문제점을 해결할 수 있으며, 그에 따라 분화능과 세포 재생 능력을 그대로 유지한 성체줄기세포를 오래 유지할 수 있어 세포 치료제 또는 연구용으로 사용할 수 있는 세포를 더욱 많이 확보할 수 있다. 또한, 인간과 동물의 노화 과정에서 생체내 줄기세포수가 감소하는 원인을 밝혀냄으로써, 노화 현상을 보다 구체적으로 규명할 수 있을 것으로 기대된다.The present invention relates to a method for inhibiting senescence of cells, and more particularly, to a method for inhibiting senescence of cells by increasing expression of ZMPSTE24 in a cell by inhibiting miRNA-141, and a method for proliferating cells. The method and the method for inhibiting senescence of cells according to the present invention can solve the problem that the aging of cell progresses at a rapid rate as the subculture is carried out during cell culture and the cell division rapidly decreases, Adult adult stem cells can be maintained for a long time, and cells can be used as therapeutic agents for research or for research. In addition, it is expected that the aging phenomenon can be identified more specifically by identifying the cause of the decrease in the number of stem cells in vivo in the aging process of human and animal.

Description

miRNA-141의 억제를 이용한 세포의 노화 억제 방법 {Method for Inhibiting Senescence of Cells Using Inhibition of miRNA-141}[0001] The present invention relates to a method for inhibiting senescence of cells using inhibition of miRNA-

본 발명은 세포의 노화 억제 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 miRNA-141을 억제함으로써, 세포의 ZMPSTE24 발현을 증가시켜 세포의 노화를 억제하는 방법 및 세포의 증식 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for inhibiting senescence of cells, and more particularly, to a method for inhibiting senescence of cells by increasing expression of ZMPSTE24 in a cell by inhibiting miRNA-141, and a method for proliferating cells.

마이크로 RNA(microRNA, miRNA)는 염기서열이 20~25개의 암호화되지 않은(non-coding) RNA로서, 타겟 mRNA를 분해하거나 타겟 mRNA의 전사(translation)를 억제하여 유전자 발현을 조절한다. 이것의 유전자 발현 조절은 세포 분화와 세포 증식과 관련되어 있으며, 특히, 배아 발생 과정 중에 miRNA는 포착하기 어려운 시점에 발현하게 되는데, 이는 각 배아 발달 단계에 중요한 기능을 한다. 하지만 miRNA의 미분화를 조절하는 중요한 기능은 계속 발견되고 있음에도 불구하고, miRNA의 발현을 조절하는 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않고 있다. 최근 사람의 암세포에서 항암의 기능을 하는 miRNA의 후생성 발현 가능성이 제시되고 있으며, miRNA cluster의 후생성 조절에 대한 다양한 증거들이 보고되고 있다. 상세하게는 다양한 DNA 부위를 암호화하고 있는 항암 기능을 하는 miRNA는 사람의 유방암 세포주에서 비정상적인 과메틸레이션(hypermethylation)되어있어 유전자가 활성화되지 않고 있으며, AGS 위암 세포주에서 DNMT(DNA methylatransferase)인 5-Asa-dC(5-Asa-deoxycytidine)를 처리했을 때, DNA가 demethylation되면서 특정 miRNA cluster의 발현이 복구된다는 연구결과가 제시되고 있다.MicroRNAs (microRNAs) are 20 to 25 nucleotide sequences of non-coding RNA that regulate gene expression by degrading target mRNA or by inhibiting translation of target mRNA. Its regulation of gene expression is associated with cell differentiation and cell proliferation. Especially during embryonic development, miRNAs are expressed at a time when they are difficult to capture, which plays an important role in each embryonic developmental stage. However, although the important function to regulate miRNA miRNA differentiation is still being discovered, the exact mechanism by which miRNA expression is regulated remains to be elucidated. Recently, the potential for vivisection of anticancer miRNAs in human cancer cells has been suggested, and various evidence for the regulation of vivisity in miRNA clusters has been reported. In detail, the anti-cancer miRNA encoding various DNA regions is not activated due to abnormal hypermethylation in a human breast cancer cell line. In the AGS gastric cancer cell line, DNA methyltransferase (DNMT), 5-Asa Studies have shown that when DNA is treated with -dC (5-Asa-deoxycytidine), the expression of certain miRNA clusters is restored by demethylation.

중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cells)는 골수, 제대혈, 태반(또는 태반 조직세포), 지방(또는 지방조직 세포) 등의 다양한 성체 세포로부터 유래하는 다분화성의 성질을 갖는 줄기 세포이다. 예를 들어, 골수(bonemarrow)로부터 유래된 중간엽 줄기세포는 지방조직, 뼈/연골 조직, 근육조직으로 분화될 수 있는 다분화성에 의해 세포치료제로서의 개발을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 한편, 중간엽 줄기세포는, 다른 인체 초대배양 세포와 유사하게, 체외(in vitro) 배양시 텔로미어 소실(telomere shortening)과 무관한 노화(senescence) 기전에 의해 세포의 분열이 급격히 감소하는 것으로 알려져 있다(Shibata, K.R. et al . Stem cells , 25; 2371-2382, 2007).Mesenchymal stem cells are pluripotent stem cells derived from various adult cells such as bone marrow, umbilical cord blood, placenta (or placental tissue cells), and fat (or adipose tissue cells). For example, various studies have been conducted to develop mesenchymal stem cells derived from bone marrow as a cell therapy agent by the pluripotency that can be differentiated into fatty tissue, bone / cartilage tissue, and muscle tissue. On the other hand, it is known that mesenchymal stem cells are rapidly degraded by in vitro culturing similar to other human primary cultured cells by senescence mechanism independent of telomere shortening (Shibata, KR et al . Stem cells , 25; 2371-2382, 2007 ).

이러한 노화 현상은, 그 기전이 아직 명확히 밝혀진 것은 아니나, 장기간의 체외 배양에 의한 환경적 스트레스의 축적으로 Cdk 저해 단백질인 p16(INK4a)가 발현되고 축적되어, 세포의 성장을 담당하는 Cdk 단백질의 활성이 억제되는 현상이 주요 원인으로 지적되고 있다. 중간엽 줄기세포에서는 Bmi-1이라는 종양유전자를 발현시켜 p16의 발현을 저해하였을 때, 세포의 노화가 억제되는 것이 확인되었으며(Zhang, X. et al. Biochemical and biophysical research communications 351; 853-859, 2006), 또한 배양 중에 FGF-2를 처리하여 p21(Cip1), p53, 및 p16(INK4a)의 mRNA 발현을 억제되었을 때, G1 시기의 성장 정지된 중간엽 줄기 세포가 성장 정지 억제되는 것이 보고된 바 있다(Ito, T. et al ., Biochemical and biophysical research communications , 359; 108-114 2007). 또한 대한민국공개특허 제 10-2009-0108141호에서는 Wip1 단백질을 코딩하는 유전자를 중간엽 줄기세포에 형질전환시켜, 중간엽 줄기세포의 노화를 억제시키는 방법을 제시하였다.Although this mechanism of aging has not been clarified yet, the expression of p16 (INK4a), a Cdk inhibitory protein, has been accumulated and accumulated by accumulation of environmental stress due to prolonged in vitro culture, and the activity of Cdk protein Which is the main cause. When mesenchymal stem cells express the Bmi-1 oncogene to inhibit the expression of p16, it has been shown that cell senescence is inhibited (Zhang, X. et al.Biochemical and biophysical research communications 351; 853-859, 2006It has also been reported that when the mRNA expression of p21 (Cip1), p53, and p16 (INK4a) is inhibited by treating with FGF-2 during the culture, the growth arrest of the G1-terminated mesenchymal stem cells is inhibited (Ito, T.meat get ., Biochemical and biophysical research communications , 359; 108-114 2007). Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0108141 also proposes a method of inhibiting senescence of mesenchymal stem cells by transforming a gene encoding Wip1 protein into mesenchymal stem cells.

그러나, Bmi-1 자체가 종양을 야기할 수 있는 종양 유전자(oncogene)이기 때문에(Haupt, Y. et al ., Oncogene , 8; 3161-3164, 1993; Bruggeman, S.W. et al . Cancer cell 12; 328-341 2007), Bmi-1와 hTERT(telemorase catalytic subunit)로 처리된 중간엽 줄기세포를 세포치료제로 적용할 경우, 종양 형성의 가능성을 배제할 수 없다. 또한, 배양 중에 FGF-2를 처리하는 방법은 상대적으로 고가인 FGF-2를 배양시 지속적으로 사용하여야 하므로 비용이 상승할 뿐만 아니라, FGF-2로 인해 노화가 억제되기보다는 일시적인 세포성장 증대의 효과가 기대되므로, 노화를 억제하는 데에 한계가 있다.
However, because Bmi-1 itself is an oncogene that can cause tumors (Haupt, Y. et al ., Oncogene , 8; 3161-3164, 1993; Bruggeman, SW et al . Cancer cell 12; 328-341 2007 ), the possibility of tumor formation can not be excluded when mesenchymal stem cells treated with Bmi-1 and hTERT (telemorase catalytic subunit) are used as cell therapy agents. In addition, the method of treating FGF-2 during the culture requires the continuous use of FGF-2, which is relatively expensive, so that not only the cost is increased but also the effect of transient increase of cell growth rather than suppression of FGF- There is a limitation in suppressing aging.

이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 세포 배양시 miRNA-141을 억제시킬 경우, 세포 노화가 억제 및 세포가 증식되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Under these circumstances, the present inventors have made intensive efforts to solve the above-mentioned problems, and as a result, they have confirmed that inhibition of cell senescence and cell proliferation are inhibited when miRNA-141 is inhibited during cell culture, thereby completing the present invention.

본 발명의 하나의 목적은 세포 배양시 miRNA-141의 억제를 통한 세포의 노화 억제 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method of inhibiting cellular senescence through inhibition of miRNA-141 during cell culture.

본 발명의 다른 하나의 목적은 miRNA-141 억제제를 유효성분으로 포함하는 세포 노화 억제용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for inhibiting cell senescence comprising an miRNA-141 inhibitor as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 세포 배양시 miRNA-141의 수준을 측정하는 단계를 포함하는 세포 노화 진단을 위한 정보를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for providing information for cell aging diagnosis comprising measuring the level of miRNA-141 in cell culture.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 세포 배양시 miRNA-141의 수준을 측정하여 세포 노화 억제 후보물질로부터 세포 노화 억제제를 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for screening a cell senescence inhibitor from a cell senescence inhibiting candidate by measuring the level of miRNA-141 in cell culture.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 세포 배양시 miRNA-141의 억제를 통한 세포의 증식 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for proliferating cells through inhibition of miRNA-141 in cell culture.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 miRNA-141 억제제를 유효성분으로 포함하는 세포 증식용 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a composition for cell proliferation comprising an miRNA-141 inhibitor as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 miRNA-141, miRNA-141을 코딩하는 유전자, 및 miRNA-141의 발현을 유도시킬 수 있는 인듀서(inducer)로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 세포 노화 촉진 또는 세포 증식 억제용 조성물을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for inhibiting cell senescence comprising any one selected from the group consisting of miRNA-141, a gene encoding miRNA-141, and an inducer capable of inducing the expression of miRNA- Promoting or inhibiting cell proliferation.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 (a) 상기 세포의 증식 방법에 의하여 증식된 세포; 또는 (b) miRNA-141 억제제 및 세포를 함유하는 세포치료제를 제공하는 것이다.
Yet another object of the present invention is to provide a method for the proliferation of a cell, comprising: (a) a cell proliferated by the cell proliferation method; Or (b) a cell therapy agent containing an miRNA-141 inhibitor and a cell.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 세포 배양시 miRNA-141을 억제시키는 것을 특징으로 하는 세포 노화 억제 방법을 제공한다.In one aspect of the present invention, there is provided a method for inhibiting cell senescence, which comprises inhibiting miRNA-141 during cell culture.

본 발명에서 용어, "microRNA(마이크로 RNA, miRNA)"는 생물의 유전자 발현을 제어하는 역할을 하는 작은 RNA를 의미하며, 타겟 mRNA 3'UTR(untranslated region)과의 상보적인 염기쌍 배열에 의한 타겟 mRNA 번역의 억제를 통해, 유전자 발현 과정에서 중요한 조절 역할을 할 수 있는 20~25개의 뉴클레오티드를 포함하는 작은 RNA이다. 상기 microRNA는 증식, 분화, 세포사멸 등을 포함하는 세포 기능에 있어서 중요한 역할을 하며, 모든 동물에 존재하는 진화적으로 보존된 조절물질로서, 일부 microRNA는 그 프로모터 부위와 관련된 후성유전학적 조절 기작(히스톤 변형, DNA 메틸화 등)을 통해 유전자 발현 조절을 일으킨다고 알려져 있다.In the present invention, the term "microRNA (microRNA, miRNA)" refers to a small RNA that controls gene expression of an organism. Target mRNA by complementary base pair alignment with target mRNA 3'UTR (untranslated region) It is a small RNA containing 20 to 25 nucleotides that can play an important regulatory role in gene expression through inhibition of translation. The microRNA plays an important role in cell function including proliferation, differentiation, and cell death, and is an evolutionarily conserved regulatory substance present in all animals. Some microRNAs have a proliferative, Histone modification, DNA methylation, etc.).

상기 microRNA 중에서 본 발명에서는 miRNA-141(microRNA-141, miR-141)을 억제할 경우에, 세포의 노화를 억제할 수 있음을 발견하였다. 상기 miR-141는 전립선암 환자의 혈액 또는 비인두암 세포에서 높게 발현된다고 알려져 있으며, 주로 암세포에서 그 기능이 보고되고 있으나, 세포에서 구체적으로 어떠한 기능을 하고 있는지 아직까지 알려져 있지 않다. 상기 miR-141은 바람직하게는 서열번호 1의 염기서열을 가질 수 있다. miR-141이 세포 노화를 유도하며 이를 억제하면 세포 노화를 억제할 수 있다는 것은 본 발명자들에 의해서 최초로 규명되었다.
Among the above microRNAs, the present invention can inhibit cell senescence when miRNA-141 (microRNA-141, miR-141) is inhibited. It is known that miR-141 is highly expressed in the blood or nasopharyngeal carcinoma cells of prostate cancer patients, and its function has been reported mainly in cancer cells. The miR-141 may preferably have the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. It was first discovered by the present inventors that miR-141 induces cell senescence and inhibits it to inhibit cell senescence.

본 발명의 일 실시예에서는 먼저 ZMPSTE24가 억제될 경우 세포 노화가 유도됨을 확인하였으며(도 3 내지 5), miroRNA 중에서 특이적으로 miR-141이 ZMPSTE24를 타겟팅하는 것을 확인하였다. 그에 따라, miR-141에 의해 ZMPSTE24의 발현이 하향조절되며, prelamin A의 축적이 일어나 세포 노화를 유도할 수 있음을 확인하였다. 본 발명의 구체예에서 miR-141 및 이의 억제제를 이용하여 세포 노화의 증거가 되는 다양한 단백질 발현 수준을 측정한 결과, ZMPSTE24의 발현 수준은 miR-141에 의해 감소되며, miR-141의 억제제에 의해 증가되는 반면, prelamin A, p16INK4A 및 γH2AX의 발현 수준은 miR-141에 의해 증가되며, miR-141의 억제제에 의해 감소됨을 확인하였다(도 8). In one embodiment of the present invention, it was confirmed that cell senescence was induced when ZMPSTE24 was inhibited (FIGS. 3 to 5). It was confirmed that miR-141 specifically targeted ZMPSTE24 among miroRNAs. Thus, it was confirmed that the expression of ZMPSTE24 was down-regulated by miR-141, and the accumulation of prelamin A could induce cell senescence. The expression level of ZMPSTE24 was decreased by miR-141 and the expression level of ZMPSTE24 was decreased by inhibitor of miR-141 as a result of measurement of various protein expression levels which are evidence of cell senescence using miR-141 and its inhibitors in the embodiment of the present invention While the expression levels of prelamin A, p16 INK4A and gamma H2AX were increased by miR-141 and decreased by inhibitors of miR-141 (Fig. 8).

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에서는 초기 계대(early passage)로부터 후기 계대(late passage)로 진행될수록 miR-141의 발현 수준이 증가함을 확인함으로써, 복제성 노화 세포에서 miR-141의 발현이 증가함을 확인하였으며, 상기 발현 증가는 miR-141 프로모터 부위의 후생학적 변화에 의해 조절되는 것을 확인하였다.In another embodiment of the present invention, the expression level of miR-141 is increased in the early passage to the late passage, and thus the expression of miR-141 in the replication- , And that the increase in expression was regulated by the aerobic change of the miR-141 promoter region.

이러한 결과를 종합하여, miR-141은 복제성 노화 세포에서 발현이 증가하며, ZMPSTE24 발현을 하향조절하여 세포 노화를 유도함을 확인하였으며, 그에 따라 miR-141를 억제하면 세포 노화를 억제할 수 있다는 것을 확인하였다.These results suggest that miR-141 increases expression in the replicative senescent cells and down-regulates ZMPSTE24 expression to induce cell senescence, thereby inhibiting cell senescence by inhibiting miR-141 Respectively.

따라서, 본 발명의 세포 노화 억제 방법은 상기 miRNA-141을 억제시킴으로써, ZMPSTE24의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the cell senescence inhibiting method of the present invention is characterized by inhibiting miRNA-141, thereby increasing the expression of ZMPSTE24.

본 발명에서 용어, "ZMPSTE24"는 메탈로펩티다아제(metallopeptidase)를 코딩하는 유전자를 의미하며, prelamin A 전구체로부터 lamin A의 생성 과정에서 중요한 역할을 담당한다. 상기 ZMPSTE24은 노화된 세포 또는 조직에서 감소하는 경향을 나타내며, ZMPSTE24 발현의 결핍은 prelamin A의 축적을 유발하며, 조로증을 유발할 수 있다.In the present invention, the term "ZMPSTE24" refers to a gene encoding a metallopeptidase and plays an important role in the production of lamin A from prelamin A precursor. The ZMPSTE24 shows a decreasing tendency in aged cells or tissues, and the deficiency of ZMPSTE24 expression causes accumulation of prelamin A and may cause progeny.

본 발명의 일실시예에서는 ZMPSTE24 발현을 억제하는 경우, prelamin A가 축적되며 궁극적으로 세포 노화를 유도함을 확인하였으며(도 3 내지 5), ZMPSTE24을 특이적으로 타겟팅하는 miR-141를 확인하여, miR-141를 조절함으로써 세포 노화를 조절할 수 있음을 확인하였다.
In one embodiment of the present invention, when inhibiting ZMPSTE24 expression, it was confirmed that prelamin A accumulates and ultimately induces cell senescence (FIGS. 3 to 5), confirming miR-141 specifically targeting ZMPSTE24, -141, respectively, to regulate cell senescence.

본 발명에서 용어, "세포"는 생물체를 구성하는 구조적 또는 기능적 단위를 의미하는 것으로서, 본 발명의 목적상 세포 노화가 진행되는 세포를 제한없이 포함할 수 있다. 용어, "세포 노화"는 세포의 형질 및 기능 퇴화와 그것에 이어지는 세포사 또는 증식 정지가 일어날 때까지의 일련의 과정을 의미한다. 본 발명에서, 상기 세포는 ZMPSTE24의 발현이 억제되는 경우 노화가 진행될 수 있으며, 이러한 세포는 제한없이 포함하나, 바람직하게는 분화능 및 세포 재생 능력을 유지한 줄기세포일 수 있으며, 보다 바람직하게는 성체줄기세포일 수 있다. 용어, "성체줄기세포"는 제대혈이나 다 자란 성인의 골수, 혈액 등에서 추출되는, 구체적 장기의 세포로 분화되기 직전의 세포를 의미하며, 필요한 때에 특정 조직의 세포로 분화하게 되는 미분화상태의 세포이다. 상기 성체줄기세포는 이에 제한되지는 않으나, 그 유래가 제대, 제대혈, 골수, 지방, 근육, 신경, 피부, 양막 및 태반으로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.In the present invention, the term "cell" means a structural or functional unit constituting an organism. For the purpose of the present invention, cells capable of progressing cell senescence may be included without limitation. The term "cell senescence " refers to a series of processes until the trait and functional degradation of the cell and subsequent cell death or proliferation arrest occurs. In the present invention, when the expression of ZMPSTE24 is inhibited, the cell may progress to senescence. Such cells may include, but are not limited to, stem cells which maintain the pluripotency and cell regeneration ability, It may be a stem cell. The term "adult stem cell" refers to a cell immediately before differentiation into a specific organs cell, which is extracted from a bone marrow or blood of an umbilical cord blood or an adult, and is undifferentiated cells that differentiate into cells of a specific tissue when necessary . The adult stem cells may be selected from the group consisting of umbilical cord, umbilical cord blood, bone marrow, fat, muscle, nerve, skin, amniotic membrane and placenta, although the present invention is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 세포는 세포 배양용 배지를 사용하여 통상의 방법으로 배양될 수 있다. In the present invention, the cells may be cultured by a conventional method using a cell culture medium.

상기 배양용 배지는 세포와 동일한 세포형을 유지하고 보관하는데 적합한 배지로, EMEM (Eagle's minimal essential medium)에 혈청을 함유시켜 얻어진 배지일 수 있다. 상기 혈청으로는 소 태아 혈청(fetal bovine serum, FBS)을 사용할 수 있으며, 그 함량은 혈청 배지 총 중량에 대하여 약 10 중량%일 수 있다. 필요에 따라 항생제, 항진균제 및 오염을 야기하는 마이코플라스마 억제제를 포함할 수 있다. 항생제로는 페니실린-스트렙토마이신 등 통상의 세포 배양에 사용되는 항생제를 사용할 수 있으며, 항진균제로는 암포테리신 B, 마이코플라스마 억제제로는 타일로신(tyrosine), 젠타마이신, 시프로플록사신, 아지트로마이신 등을 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 글루타민 등의 산화영양소와 소디움 파이루베이트 등의 에너지 대사물질을 더 첨가할 수 있다. 바람직하게는, 1 내지 2 mM의 글루타민, 0.5 내지 1 mM의 소디움 파이루베이트, 0.1 내지 10%의 FBS, 1%의 항생제(100 IU/ml), 및 1 - 4.5 g/L의 글루코오스로 보충된 EMEM 일 수 있다. 배양은 90 내지 95%의 습도 및 35 내지 39 ℃의 조건으로 5 내지 10%의 CO2 배양기에서 수행될 수 있으며, 필요에 따라, 최종농도가 0.17 내지 0.22 중량%가 되도록 소디움 바이카보네이트 등의 탄소 조절원을 첨가할 수 있으며, 트립신-EDTA를 처리함으로써 성장을 촉진시킬 수 있다. 누적집단 배증 시간(doubling time)은 플라스크 내 배양중인 세포가 75 내지 85% 합류(confluence) 때까지 유지하고 바람직하게는 80% 합류시기에 세포를 채취하여 계대 배양을 수행할 수 있다.
The culture medium may be a medium suitable for maintaining and maintaining the same cell type as the cells, and a medium obtained by adding serum to EMEM (Eagle's minimal essential medium). Fetal bovine serum (FBS) may be used as the serum, and the content thereof may be about 10% by weight based on the total weight of the serum medium. If necessary, antibiotics, antifungal agents and mycoplasma inhibitors that cause contamination can be included. As antibiotics, antibiotics used in conventional cell cultures such as penicillin-streptomycin can be used. As antifungal agents, amphotericin B and mycoplasma inhibitors include tyrosine, gentamicin, ciprofloxacin, azithromycin, etc. Can be used. If necessary, an oxidative nutrient such as glutamine and an energy metabolite such as sodium pyruvate may be further added. Preferably supplemented with 1 to 2 mM glutamine, 0.5 to 1 mM sodium pyruvate, 0.1 to 10% FBS, 1% antibiotic (100 IU / ml), and 1 - 4.5 g / L glucose EMEM < / RTI > The culture may be carried out in a CO 2 incubator at a humidity of 90 to 95% and at a temperature of 35 to 39 ° C in a 5 to 10% CO 2 incubator, and if necessary, a carbon such as sodium bicarbonate to a final concentration of 0.17 to 0.22% A regulator can be added, and growth can be promoted by treating trypsin-EDTA. The cumulative population doubling time may be maintained until the cells in culture in the flask are confluent at 75-85%, preferably at 80% confluence, and subculture may be performed.

본 발명에 있어서, 상기 miRNA-141의 억제는 miRNA-141에 특이적인 억제제를 사용할 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나 바람직하게는 상기 miRNA-141에 특이적인 siRNA, 앱타머(aptamer), 안티센스 올리고뉴클레오티드, 리보자임 또는 화합물일 수 있다. 상기 화합물은 이에 제한되지는 않으나, 항산화제, 세포성장에 영향을 미치는 물질 및 세포신호전달물질 중 miRNA-141을 억제시키는 화합물이라면 어느 것이든지 사용할 수 있다.In the present invention, miRNA-141 may be inhibited by using an inhibitor specific to miRNA-141, including, but not limited to siRNA, aptamer, antisense oligonucleotide , Ribozyme or a compound. Such compounds include, but are not limited to, antioxidants, substances that affect cell growth, and compounds that inhibit miRNA-141 among cell signaling substances.

본 발명에서 용어, "miRNA-141 억제제"는 세포 내에서 miRNA-141의 발현 또는 활성을 감소시키는 제제를 의미하는 것으로서, 구체적으로는 miRNA-141에 직접적으로 작용하거나 또는 miRNA-141의 상위 조절자에 간접적으로 작용하여 miRNA-141의 발현을 전사 수준에서 감소시키거나, 발현된 miRNA-141의 분해를 증가시키거나, 그 활성을 방해함으로써, miRNA-141의 발현 수준 또는 그 활성을 감소시키는 제제를 의미한다.In the present invention, the term "miRNA-141 inhibitor" means an agent that reduces the expression or activity of miRNA-141 in a cell. Specifically, the miRNA-141 inhibitor acts directly on miRNA- 141 by decreasing the expression level of miRNA-141 at the transcription level, or by increasing the degradation of the expressed miRNA-141, or by interfering with the activity thereof. it means.

miRNA는 대부분 염색체 상의 인트론 등에 끼어 들어가 있으며, 이는 전사가 일어난 후 드로사(Drosha) 등에 의해 프로세싱되어 전구체 형태(pre-miRNA)로 바뀐 후 엑스포틴(exportin)에 의해서 핵을 빠져나와 다이서(Dicer)에 의해 약 22bp 내외 길이의 성숙된 형태로 바뀌게 되고 이는 RISC(RNA interference silencing complex)와 결합하여 기능을 나타내게 된다. 본 발명의 miRNA-141 억제제는 이러한 miRNA-141이 활성화되어 기능하는 경로에 관여하여 miRNA-141의 발현 수준을 감소시키거나, 활성을 억제할 수 있다.miRNAs are mostly intercalated into introns on chromosomes. After transcription, they are processed by Drosha etc. and converted to a precursor form (pre-miRNA), then they are exported to the nucleus, ) To a mature form of about 22bp in internal and external length, which is combined with RNA interference silencing complex (RISC). The miRNA-141 inhibitor of the present invention can participate in the pathway in which this miRNA-141 is activated and function, thereby reducing the expression level of miRNA-141, or inhibiting its activity.

본 발명에서 이용할 수 있는 miRNA-141 억제제는 miRNA-141 억제 활성을 가진 물질이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 당업계에 공지된 표준 기법을 통해 세포에 처리될 수 있는 핵산 또는 폴리펩티드와 같은 생물학적 분자, 화합물, 세균이나 식물 또는 동물로부터 분리된 추출물일 수 있다. 바람직하게는, miRNA-141 염기서열에 상보적으로 결합하는 안티센스 올리고뉴클레오티드, miRNA-141에 특이적인 siRNA, RNA 앱타머, 리보자임 및 화합물 등을 사용할 수 있다.The miRNA-141 inhibitor that can be used in the present invention can be used without any particular limitation as long as it has a miRNA-141 inhibitory activity. The miRNA-141 inhibitor can be a biological molecule such as a nucleic acid or polypeptide that can be processed into cells through standard techniques known in the art, Compounds, extracts isolated from bacteria or plants or animals. Preferably, antisense oligonucleotides complementary to the miRNA-141 base sequence, siRNAs specific for miRNA-141, RNA aptamers, ribozymes, and compounds can be used.

본 발명에서 용어, "siRNA"는 RNA 방해 또는 유전자 사일런싱(silencing)을 매개할 수 있는 핵산 분자로서, 표적 유전자의 발현을 억제할 수 있기 때문에 효율적인 유전자 녹다운(knockdown) 방법 또는 유전자치료 방법으로 사용된다. 상기 siRNA는 이중가닥의 RNA가 다이서에 의해 절단되어 생성되는 21-25 뉴클레오티드 크기의 작은 RNA 조각으로 상보적인 서열을 갖는 mRNA에 특이적으로 결합하여 발현을 억제할 수 있다. 본 발명의 목적상 miRNA-141에 특이적으로 작용하여 miRNA-141 분자를 절단하여 RNA 간섭(RNAi, RNA interference) 현상을 유도함으로써, 상기 miRNA-141를 억제할 수 있다. siRNA는 화학적으로 또는 효소학적으로 합성될 수 있다. siRNA의 제조방법으로는 특별히 한정되지 않으며, 당업계에 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, siRNA를 직접 화학적으로 합성하는 방법, 시험관 내(in vitro) 전사를 이용한 siRNA의 합성법, 시험관 내(in vitro) 전사에 의해 합성된 긴 이중-가닥 RNA를 효소를 이용하여 절단하는 방법, shRNA 발현 플라스미드나 바이러스성 벡터의 세포내 전달을 통한 발현법 및 PCR(polymerase chain reaction) 유도 siRNA 발현 카세트(cassette)의 세포 내 전달을 통한 발현법 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The term "siRNA" in the present invention is a nucleic acid molecule capable of mediating RNA interference or gene silencing and can be used as an efficient gene knockdown method or gene therapy method because it can inhibit the expression of a target gene. do. The siRNA is a small RNA fragment of 21-25 nucleotides in size produced by cleavage of double-stranded RNA by dicer, and can specifically inhibit expression by binding specifically to mRNA having a complementary sequence. For the purpose of the present invention, miRNA-141 can be inhibited by specifically acting on miRNA-141 to induce RNA interference (RNAi, RNA interference) phenomenon by cleaving miRNA-141 molecule. siRNA can be chemically or enzymatically synthesized. The method for producing siRNA is not particularly limited, and methods known in the art can be used. For example, a method of directly synthesizing siRNA, a method of synthesizing siRNA using in vitro transcription, a method of cutting long double-stranded RNA synthesized by in vitro transcription using an enzyme expression through an intracellular delivery of an shRNA expression plasmid or a viral vector, and expression through an intracellular delivery of a polymerase chain reaction (siRNA) expression cassette (cassette).

본 발명에서 용어, "앱타머(aptamer)"는 단일가닥 올리고 뉴클레오티드로서, 20~60 뉴클레오티드 정도의 크기이며, 소정의 표적 분자에 대한 결합 활성을 갖는 핵산 분자를 말한다. 서열에 따라 다양한 3차원 구조를 가지며, 항원-항체 반응처럼 특정 물질과 높은 친화력을 가질 수 있다. 앱타머는 소정의 표적 분자에 대하여 결합함으로써, 소정의 표적 분자의 활성을 저해할 수 있다. 본 발명의 앱타머는 RNA, DNA, 변형된(modified) 핵산 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 또한 직쇄상 또는 환상의 형태일 수 있다. 바람직하게 상기 앱타머는 miRNA-141에 결합하여 miRNA-141의 활성을 저해하는 역할을 할 수 있다. 이와 같은 앱타머는 miRNA-141의 서열로부터 당업자가 공지의 방법에 의해 제조할 수 있다.As used herein, the term "aptamer" refers to a single-stranded oligonucleotide, which is about 20 to 60 nucleotides in size and refers to a nucleic acid molecule having binding activity for a given target molecule. Depending on the sequence, it has various three-dimensional structures and can have a high affinity with a specific substance such as an antigen-antibody reaction. The aptamer can inhibit the activity of a given target molecule by binding to a predetermined target molecule. The aptamers of the present invention may be RNA, DNA, modified nucleic acids, or mixtures thereof, and may also be in linear or cyclic form. Preferably, the aptamer is capable of binding miRNA-141 and inhibiting the activity of miRNA-141. Such an aptamer can be prepared from a sequence of miRNA-141 by a method known to a person skilled in the art.

본 발명에서 용어, "안티센스 올리고뉴클레오티드"는 상기 miRNA-141에 상보적으로 결합하여 발현을 억제하는 염기서열을 의미한다. 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오티드는 세포 내의 miRNA-141 분자의 단일 가닥 단편에 상보적으로 결합하여 miRNA-141의 프로세스 효율을 감소시킴으로써, 이들의 발현을 억제하고 기능을 저해시킬 수 있다. 성숙된 miRNA 분자는 주로 단일 가닥으로 존재하지만, 전구체 miRNA 분자는 주로 이중가닥 부분을 형성할 수 있는 부분적으로 자가-상보적인 구조(예를 들어 스템-루프(stem-loop) 구조)를 가질 수 있다. 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오티드는 전구체 miRNA-141 분자의 단일가닥 단편에 상보적이거나, 성숙된 miRNA-141 분자에 상보적일 수 있다.In the present invention, the term "antisense oligonucleotide" means a nucleotide sequence complementarily binding to miRNA-141 to inhibit expression. The antisense oligonucleotides of the present invention complementarily bind to single-stranded fragments of miRNA-141 molecules in a cell to reduce the process efficiency of miRNA-141, thereby inhibiting their expression and inhibiting their function. Although mature miRNA molecules are predominantly single stranded, precursor miRNA molecules may have a partially self-complementary structure (e.g., a stem-loop structure) that can primarily form double stranded portions . The antisense oligonucleotides of the present invention may be complementary to a single strand fragment of the precursor miRNA-141 molecule, or complementary to a mature miRNA-141 molecule.

본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오티드는 RNA-RNA, RNA-DNA, RNA-PNA(단백질 핵산) 상호작용에 의해 miRNA-141 핵산에 결합하여 이들의 활성을 변이시키는 비효소적 핵산 화합물이며, 이들은 하나의 연속서열이 miRNA-141 염기서열에 상보적일 수 있고, 이들 자체적으로 루프를 형성하여 루프를 형성하는 miRNA-141에도 결합할 수 있다. 또한, 본 발명의 안티센스 올리고뉴클레오티드는 miRNA-141 단일 가닥 염기서열에 상보적인 이중나선 또는 단일나선 DNA, 이중나선 또는 단일나선 RNA, DNA/RNA 하이브리드, DNA 및 RNA 아날로그 및 염기, 당 또는 백본 변형을 지닌 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다 상기 올리고뉴클레오티드는 안정성을 증가시키고, 뉴클레아제 분해에 대한 저항성을 증가시키기 위해 당분야에 알려진 방법에 의해 변형될 수 있다.The antisense oligonucleotides of the present invention are non-enzymatic nucleic acid compounds that bind to miRNA-141 nucleic acid by mutual interaction of RNA-RNA, RNA-DNA and RNA-PNA (protein nucleic acid) The sequence may be complementary to the miRNA-141 base sequence and may also bind miRNA-141, which itself forms a loop to form a loop. In addition, the antisense oligonucleotides of the present invention can be used to amplify double stranded or single stranded DNA, double stranded or single stranded RNA, DNA / RNA hybrids, DNA and RNA analogs and bases, sugar or backbone modifications complementary to miRNA- 141 single stranded nucleotide sequences The oligonucleotides may be modified by methods known in the art to increase stability and increase resistance to nuclease degradation.

본 발명의 miRNA-141 염기서열에 상보적으로 결합하는 안티센스 올리고뉴클레오티드는 표준 분자 생물학 기술, 예를 들어 화학적 합성 방법 또는 재조합 방법을 이용하여 분리 또는 제조할 수 있다. 상기 안티센스 올리고뉴클레오티드는 15 내지 40 뉴클레오티드의 길이를 갖는 것이 바람직하다.Antisense oligonucleotides that bind complementarily to the miRNA-141 base sequence of the present invention can be isolated or prepared using standard molecular biology techniques, such as chemical synthesis methods or recombinant methods. The antisense oligonucleotide preferably has a length of 15 to 40 nucleotides.

본 발명에서 용어, "리보자임(ribozyme)"은 효소 활성이 있는 RNA 분자를 의미하는 것으로서, 화학적 반응을 분자 내적으로나 또는 분자 사이에서 촉매할 수 있는 핵산 분자를 의미한다. 본 발명에서 이용할 수 있는 리보자임으로는 천연 시스템에서 발견되는 리보자임을 토대로 한 뉴클레아제나 핵산 중합효소 타입 반응을 촉매하는 리보자임의 상이한 유형들 모두 가능하며, 생체 내 특이한 반응을 촉매하기 위해 공학적으로 처리되는 리보자임도 이용 가능하다. 리보자임은 RNA 또는 DNA 기질을 절단할 수 있으며, 본 발명의 목적상 RNA 기질을 절단할 수 있다. 리보자임은 전형적으로 표적 기질의 인식 및 결합과 이어지는 절단을 통하여 핵산 기질을 절단하게 되는데, 이러한 인식은 대부분 염기쌍 상호작용을 토대로 하므로, 표적 특이적 절단이 가능한 특징을 가질 수 있다.The term "ribozyme " in the present invention means an RNA molecule having an enzyme activity, and means a nucleic acid molecule capable of catalyzing a chemical reaction intramolecularly or intermolecularly. The ribozymes that can be used in the present invention include all types of ribozymes capable of catalyzing nuclease and nucleic acid polymerase type reactions based on ribozymes found in natural systems and are engineered to catalyze specific reactions in vivo Lt; / RTI > are also available. A ribozyme can cleave an RNA or DNA substrate and can cleave the RNA substrate for the purposes of the present invention. Ribozymes typically cleave the nucleic acid substrate through recognition and binding and subsequent cleavage of the target substrate. This recognition is based on base pair interaction, and thus can have a characteristic that target specific cleavage is possible.

본 발명에 있어서, 상기 miRNA-141 억제제의 세포 내로의 도입은 당업계에 알려진 일반적인 방법을 사용할 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나 미세 주입법, 칼슘 포스페이트 공동-침전법, 전기 천공법 및 리포좀 이용법 등을 이용하여 실시할 수 있다.In the present invention, introduction of the miRNA-141 inhibitor into cells can be carried out by a conventional method known in the art, including, but not limited to, microinjection, calcium phosphate co-precipitation, electroporation, And the like.

또한, 본 발명에서 상기 miRNA-141의 억제는 miRNA-141을 조절하는 RNA 중합효소 Ⅱ의 결합을 억제함으로써 이루어지는 것일 수 있다. miRNA의 생체 내 합성은 RNA 중합효소 Ⅱ(RNA polymerase Ⅱ)에 의하여 정교하게 조절되고, RNA 중합효소 Ⅱ는 지노믹 DNA의 전사를 촉매하여 다수의 miRNA를 생산한다. 본 발명의 일실시예에서는 복제성 노화 세포에서 miRNA-141 코딩영역에 결합된 RNA 중합효소 Ⅱ의 증가를 확인함으로써, 상기 RNA 중합효소 Ⅱ의 miRNA-141에의 결합을 억제하는 경우, miRNA-141의 발현을 억제시킬 수 있음을 확인하였으며, 궁극적으로 세포 노화를 억제할 수 있음을 확인하였다.
In the present invention, the inhibition of miRNA-141 may be accomplished by inhibiting binding of RNA polymerase II to regulate miRNA-141. In vivo synthesis of miRNA is precisely controlled by RNA polymerase II (RNA polymerase II), and RNA polymerase II catalyzes the transcription of genomic DNA to produce a large number of miRNAs. In one embodiment of the present invention, when the binding of the RNA polymerase II to the miRNA-141 is inhibited by confirming the increase of the RNA polymerase II bound to the miRNA-141 coding region in the replicative senescent cells, Expression was inhibited, and it was confirmed that cell aging could be suppressed ultimately.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 miRNA-141 억제제를 유효성분으로 포함하는, 세포 노화 억제용 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a composition for inhibiting cell senescence comprising an miRNA-141 inhibitor as an active ingredient.

상기 세포에 관해서는 상기에서 설명한 바와 같으며, 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 줄기세포, 보다 바람직하게는 성체줄기세포일 수 있다. 또한, 상기 miRNA-141 억제제에 관해서도 상기에서 설명한 바와 같으며, 이에 제한되지는 않으나 바람직하게는 miRNA-141에 특이적인 siRNA, 앱타머, 안티센스 올리고뉴클레오티드, 리보자임 또는 화합물 형태일 수 있다.The cells are as described above, but are not limited to, preferably, stem cells, more preferably adult stem cells. In addition, the miRNA-141 inhibitor may be a siRNA, an aptamer, an antisense oligonucleotide, a ribozyme, or a compound form as described above, but is not limited thereto.

본 발명의 조성물에는 세포의 노화를 억제하는 추가의 물질을 포함할 수 있으며, 또한 조성물의 세포내 유입을 촉진시키는 제제를 포함할 수 있다. miRNA-141 억제제의 세포내 유입을 촉진시키는 제제에는, 리포좀을 이용하거나 콜레스테롤, 콜레이트 및 데옥시콜산을 비롯한 다수의 스테롤류중 1종의 친유성 담체와 함께 배합할 수도 있다. 또한 폴리-L-라이신(poly-L-lysine), 스퍼민(spermine), 폴리실아잔(polysilazane), 폴리에틸레민(PEI:polyethylenimine), 폴리디하이드로이미다졸레늄(polydihydroimidazolenium), 폴리알리라민(polyallylamine), 키토산(chitosan) 등의 양이온성 고분자(cationic polymer)를 이용할 수도 있고, 숙실화된 PLL(succinylated PLL), 숙실화된 PEI(succinylated PEI), 폴리글루타믹산(polyglutamic acid), 폴리아스파틱산(polyaspartic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타아크릴산(polymethacylic acid), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 헤파린(heparin), 히아루릭산(hyaluronic acid) 등의 음이온성 고분자(anionic polymer)를 이용할 수도 있다. miRNA-141 억제제를 복합체 형태로 체내 투여할 경우 유전자의 체내 체류시간 및 발현 지속시간이 네이키드 핵산에 비하여 현저히 증가하게 된다.The composition of the present invention may contain additional substances that inhibit cell aging, and may also include agents that promote intracellular entry of the composition. Agents that promote intracellular entry of miRNA-141 inhibitors may be formulated with liposomes or with lipophilic carriers of one of many sterols, including cholesterol, cholates, and deoxycholic acid. It is also possible to use poly-L-lysine, spermine, polysilazane, polyethylenimine (PEI), polydihydroimidazolenium, polyallylamine Cationic polymers such as chitosan, chitosan and the like may be used, and succinylated PLL, succinylated PEI, polyglutamic acid, polyaspartic acid, anionic polymers such as polyaspartic acid, polyacrylic acid, polymethacylic acid, dextran sulfate, heparin, hyaluronic acid, and the like, It can also be used. When the miRNA-141 inhibitor is administered in the form of a complex, the residence time and the duration of expression of the gene are significantly increased compared to the naked nucleic acid.

본 발명의 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체와 함께 투여될 수 있으며, 경구 투여시에는 결합제, 활탁제, 붕해제, 부형제, 가용화제, 분산제, 안정화제, 현탁화제, 색소, 향료 등을 사용할 수 있으며, 주사제의 경우는 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장제, 안정화제 등을 혼합하여 사용할 수 있으며, 국소 투여용의 경우에는 기제, 부형제, 윤활제, 보존제 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 조성물의 제형은 상술한 바와 같은 약제학적으로 허용되는 담체와 혼합하여 다양하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 경구 투여시에는 정제, 트로키, 캡슐, 엘릴시르, 서스펜션, 시럽, 웨이퍼 등의 형태로 제조할 수 있으며, 주사제의 경우에는 단위 투약 앰플 또는 다수회 투약 형태로 제조할 수 있다.The composition of the present invention may be administered together with a pharmaceutically acceptable carrier. For oral administration, a binder, a lubricant, a disintegrant, an excipient, a solubilizer, a dispersant, a stabilizer, a suspending agent, In the case of injections, a buffer, a preservative, an anhydrous agent, a solubilizer, an isotonic agent, a stabilizer and the like may be mixed and used. For topical administration, a base, excipient, lubricant, preservative may be used. Formulations of the compositions of the present invention may be prepared in a variety of ways by mixing with pharmaceutically acceptable carriers as described above. For example, it can be prepared in the form of tablets, troches, capsules, elixirs, suspensions, syrups, wafers and the like in the case of oral administration, and in the case of injections, unit dosage ampoules or a plurality of dosage forms.

본 발명의 조성물은 치료학적 또는 예방학적 유효양으로 투여될 수 있다. 투여량은 환자의 질환 종류 및 중증도, 연령, 성별, 체중, 약물에 대한 민감도, 현재 치료법의 종류, 투여방법, 표적 세포 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있으며, 당 분야의 전문가들에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 또한 본 발명의 조성물은 종래의 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있다. 또한 단일 또는 다중 투여일 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.The compositions of the present invention may be administered in a therapeutically or prophylactically effective amount. The dose may vary depending on various factors such as the kind and severity of the patient, age, sex, weight, sensitivity to the drug, kind of current treatment, administration method, target cell, and the like, . In addition, the composition of the present invention can be administered in combination with conventional therapeutic agents, and can be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents. It may also be single or multiple doses. It is important to take into account all of the above factors and to administer the amount in which the maximum effect can be obtained in a minimal amount without adverse effect, and can be easily determined by those skilled in the art.

본 발명에서 사용한 용어, "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 환자에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며 세포 노화 억제용 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 조성물은 활성물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.The term "administration" as used herein refers to the introduction of a predetermined substance into a patient by any appropriate method, and the administration route of the composition for inhibiting cell senescence may be administered through any conventional route so long as it can reach the target tissue have. But are not limited to, intraperitoneal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal, oral, topical, intranasal, intrathecal, rectal. In addition, the composition may be administered by any device capable of transferring the active agent to the target cell.

추가적으로, 본 발명은 상기 노화 억제용 조성물을 포함하는 세포 노화 억제용 키트를 제공할 수 있다. 상기 세포 노화 억제용 키트에는 상기 조성물 이외에 세포 배양에 필요한 배지, 사용방법을 설명한 설명서 등을 추가로 포함할 수 있다.
In addition, the present invention can provide a kit for inhibiting cell senescence comprising the composition for inhibiting aging. In addition to the composition described above, the kit for inhibiting cell senescence may further include a medium for cell culture, instructions for explaining the use method, and the like.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 (a) 세포 배양시 miRNA-141의 수준을 측정하는 단계; 및 (b) 세포 배양 전의 miRNA-141의 수준과 비교하는 단계를 포함하는, 세포 노화 진단을 위한 정보의 제공방법을 제공한다.In yet another aspect, the present invention provides a method for identifying a cell, comprising: (a) measuring the level of miRNA-141 during cell culture; And (b) comparing the level of miRNA-141 with the level of miRNA-141 prior to cell culture.

본 발명의 상기 (a) 단계에서, miRNA-141에 관해서는 상기에서 설명한 바와 같으며, miRNA-141의 수준이라 함은 miRNA의 발현량 또는 활성 수준을 모두 포함하는 개념이다. 상기 miRNA-141의 수준을 측정하는 방법은 당업계에 알려진 통상의 측정방법을 모두 사용할 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나, 그 예로 실시간 정량 중합효소연쇄반응, 역전사효소 중합효소연쇄반응 등을 사용할 수 있다.In the step (a) of the present invention, miRNA-141 is as described above, and the level of miRNA-141 is a concept including both the expression level or activity level of miRNA. As the method for measuring the level of the miRNA-141, any of ordinary methods known in the art can be used. For example, real-time quantitative PCR, reverse transcriptase polymerase chain reaction and the like can be used have.

본 발명에서 상기 (b) 단계는 세포 배양시의 miRNA-141의 수준을 세포 배양 전의 miRNA-141의 수준과 비교하는 단계로서, 본 발명에서 확인한 노화 동안에 miRNA-141의 수준이 초기 계대에서 후기 계대로 진행될수록 현저하게 증가한다는 사실을 통하여, 세포 배양시의 miRNA-141의 수준이 세포 배양 전의 miRNA-141의 수준보다 현저하게 증가하였을 경우, 세포 노화가 보다 많이 진행되었음을 확인할 수 있다.
In the present invention, the step (b) is a step of comparing the level of miRNA-141 at the time of cell culture with the level of miRNA-141 before cell culture, wherein the level of miRNA-141 during the aging identified in the present invention, , It was confirmed that the cell senescence was more advanced when the level of miRNA-141 in the cell culture was significantly increased compared with the level of miRNA-141 before the cell culture.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 (a) 세포 배양시 miRNA-141의 수준을 측정하는 단계; (b) 세포 노화 억제 후보물질을 투여하는 단계; 및 (c) 세포 배양시 miRNA-141의 수준이 상기 (a) 단계에 비해 감소되는 것을 확인하는 단계를 포함하는, 세포 노화 억제제의 스크리닝 방법을 제공한다.In yet another aspect, the present invention provides a method for identifying a cell, comprising: (a) measuring the level of miRNA-141 during cell culture; (b) administering a candidate substance inhibiting cell senescence; And (c) confirming that the level of miRNA-141 in the cell culture is reduced compared to the step (a).

본 발명의 상기 miRNA-141 및 이의 수준 측정에 관해서는 상기에서 설명한 바와 같으며, miRNA-141의 수준을 측정하는 방법은 당업계에 알려진 통상의 측정방법을 모두 사용할 수 있다.The miRNA-141 of the present invention and its level measurement are as described above, and the method for measuring the level of miRNA-141 may be any of the conventional methods known in the art.

본 발명에서 용어, "세포 노화 억제 후보물질"은 세포 노화를 억제할 수 있을 것으로 예상되는 물질로, 직접 또는 간접적으로 세포 노화를 억제시킬 수 있을 것으로 예상되는 물질이면 제한없이 사용 가능하며, 화합물, 유전자 또는 단백질 등의 모든 가능 예상물질을 포함할 수 있다.The term "candidate for inhibiting cell senescence" in the present invention is a substance expected to inhibit cell senescence, and can be used without limitation as long as it is a substance expected to directly or indirectly inhibit cell senescence. Gene, protein, and the like.

본 발명의 스크리닝 방법은 상기 후보물질의 투여 전후의 miRNA-141의 수준을 확인하는 한편, 상기 수준이 후보물질 투여 전에 비해 감소된 경우, 해당 후보물질을 세포 노화 억제제로서 결정할 수 있다.
In the screening method of the present invention, the level of miRNA-141 before and after administration of the candidate substance is confirmed, and when the level is lower than that before administration of the candidate substance, the candidate substance can be determined as a cell senescence inhibitor.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 세포 배양시 miRNA-141을 억제시키는 것을 특징으로 하는 세포의 증식 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for proliferating a cell characterized by inhibiting miRNA-141 during cell culture.

세포의 노화는 분열을 거듭하면서 기능이 퇴화하고 세포사 또는 증식정지가 일어나는 것이며, 계대 수가 증가함에 따라 세포가 사멸하면서 세포 수가 줄어드는 것이다. 따라서, 본 발명의 방법은 miRNA-141을 억제시킴으로써, 세포의 노화를 억제할 수 있을 뿐만 아니라 세포 증식을 활발하게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 miRNA-141을 억제할 경우에 MTT assay 및 세포 주기 분석을 통하여 세포 증식율 및 세포 성장 속도가 현저하게 증가함을 확인함으로써(도 8), 상기에서 설명한 세포 노화 억제뿐만 아니라 세포 증식의 증가 또한 유도할 수 있음을 확인하였다.The aging of the cells is a result of degeneration of the function and cell death or proliferation arrest over time, and as the number of cells increases, the cells die and the number of cells decreases. Therefore, by inhibiting miRNA-141, the method of the present invention can inhibit cell aging as well as stimulate cell proliferation. In one embodiment of the present invention, it was confirmed that when the miRNA-141 is inhibited, the cell proliferation rate and the cell growth rate are significantly increased through MTT assay and cell cycle analysis (FIG. 8) But also induce an increase in cell proliferation.

상기 miRNA-141의 억제는 이에 제한되지는 않으나 바람직하게는 miRNA-141에 특이적인 siRNA, 앱타머, 안티센스 올리고뉴클레오티드, 리보자임 또는 화합물로 구성된 군에서 선택되는 miRNA-141 억제제를 이용하여 이루어질 수 있으며, 이에 대해서는 상기에서 설명한 바와 같다.The inhibition of miRNA-141 may be accomplished using an miRNA-141 inhibitor selected from the group consisting of siRNA, aptamers, antisense oligonucleotides, ribozymes or compounds that are preferably, but not limited to, miRNA-141 , As described above.

또한, 상기 세포에 관해서는 상기에서 설명한 바와 같으며, 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 줄기세포, 보다 바람직하게는 성체줄기세포일 수 있으며, 상기 성체줄기세포의 유래는 제대, 제대혈, 골수, 지방, 근육, 신경, 피부, 양막 및 태반으로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
In addition, the cells may be stem cells, more preferably adult stem cells, as described above, but not limited thereto, and the stem cells may be derived from cord blood, umbilical cord blood, bone marrow, Fat, muscle, nerve, skin, amnion, and placenta.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 miRNA-141 억제제를 유효성분으로 포함하는 세포 증식용 조성물을 제공한다.In yet another aspect, the present invention provides a composition for cell proliferation comprising an miRNA-141 inhibitor as an active ingredient.

본 발명의 조성물에는 세포의 증식을 위한 추가의 물질을 포함할 수 있으며, 조성물의 세포내 유입을 촉진시키는 제제를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 상기에서 설명한 바와 같다.The composition of the present invention may contain additional substances for cell proliferation and may include agents that promote intracellular entry of the composition. This is as described above.

또한, 본 발명은 상기 세포 증식용 조성물을 포함하는 세포 증식용 키트를 제공할 수 있다. 상기 키트에는 상기 세포 증식용 조성물 이외에 세포 배양에 필요한 배지, 사용방법을 설명한 설명서 등을 추가로 포함할 수 있다.
In addition, the present invention can provide a kit for cell proliferation comprising the cell proliferation composition. In addition to the composition for cell proliferation, the kit may further include a medium for cell culture, instructions for use, and the like.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 miRNA-141, miRNA-141을 코딩하는 유전자, 또는 miRNA-141의 발현을 유도시킬 수 있는 인듀서(inducer)를 포함하는 세포 노화 촉진 또는 세포 증식 억제용 조성물을 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a composition for promoting cell senescence or inhibiting cell proliferation, comprising an miRNA-141, a gene encoding miRNA-141, or an inducer capable of inducing the expression of miRNA-141 .

본 발명에 있어서, 상기 miRNA-141은 ZMPSTE24를 타겟팅하며, 상기 ZMPSTE24의 발현을 억제함으로써, 세포 노화를 유도하고, 세포 증식을 억제시킨다. 본 발명의 일실시예에서는 miRNA-141을 세포 내로 형질감염시켰을 경우 ZMPSTE24의 발현 수준이 감소되어 그에 따라 세포 노화를 유도하고 세포 성장 속도가 현저하게 감소하였음을 확인하였으며, anti-miRNA-141을 형질감염시켰을 경우에는 ZMPSTE24의 발현 수준이 증가되어 그에 따라 세포 노화를 억제하고 세포 성장 속도가 증가함을 확인하였다(도 8). 따라서, 본 발명의 miRNA-141을 포함하는 조성물은 세포 노화를 촉진하고, 세포 성장 속도를 감소시켜 세포 증식을 억제할 수 있다.In the present invention, miRNA-141 targets ZMPSTE24 and inhibits the expression of ZMPSTE24, thereby inducing cell senescence and inhibiting cell proliferation. In one embodiment of the present invention, when the miRNA-141 was transfected into cells, it was confirmed that the expression level of ZMPSTE24 was decreased, leading to cell senescence, and the cell growth rate was remarkably decreased, and anti-miRNA-141 In the case of infection, the expression level of ZMPSTE24 was increased, thereby inhibiting cell senescence and increasing cell growth rate (FIG. 8). Therefore, the composition comprising miRNA-141 of the present invention can promote cell senescence, decrease cell growth rate, and inhibit cell proliferation.

그에 따라, miRNA-141의 수준을 증가시키도록 하여 세포 노화를 촉진하거나 세포 증식을 억제하기 위한 조성물을 제공할 수 있다. 또한, miRNA-141 또는 이를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터를 세포 내로 도입시키거나, miRNA-141의 발현을 유도시킬 수 있는 인듀서(inducer)를 세포 내로 도입시킴으로써, 세포 노화를 촉진시키고, 세포 증식을 억제시키는 방법을 제공할 수 있으며, 이를 이용하여 암세포 증식 억제 등에 활용함으로써, 다양한 세포 치료 분야에 응용할 수 있다.
Accordingly, it is possible to provide a composition for increasing the level of miRNA-141 to promote cell senescence or inhibit cell proliferation. In addition, by introducing an expression vector containing miRNA-141 or a gene encoding the miRNA-141 into the cell, or introducing an inducer capable of inducing the expression of miRNA-141 into the cell, the cell aging is promoted, And can be used in a variety of cell therapy fields by using it to inhibit the proliferation of cancer cells.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 (a) 상기 세포의 증식 방법에 의하여 증식된 세포; 또는 (b) miRNA-141 억제제 및 세포를 함유하는 세포치료제를 제공한다.In yet another aspect, the present invention provides a method of producing a cell, comprising: (a) a cell proliferated by the cell proliferation method; Or (b) a cell therapy agent containing an miRNA-141 inhibitor and a cell.

본 발명에서 용어, "세포치료제"는 세포와 조직의 기능을 복원하기 위하여 살아 있는 자가, 동종 또는 이종 세포를 체외에서 증식, 선별하거나 여타 방법으로 세포의 생물학적 특성을 변화시키는 등의 일련의 행위를 통하여 치료, 진단, 예방 목적으로 사용되는 의약품을 의미하며, 상기 세포치료제는 사용하는 세포의 종류와 분화 정도에 따라 체세포치료제 및 줄기세포치료제로 분류할 수 있으며, 상기 줄기세포치료제는 배아줄기세포치료제 및 성체줄기세포치료제로 분류할 수 있다.In the present invention, the term "cell therapeutic agent" means a series of actions such as alive, homologous or xenogeneic cell propagation, screening, or other means of changing the biological characteristics of a cell in order to restore the functions of cells and tissues The term " cell therapy agent " refers to a therapeutic agent for stem cells, which can be classified into a somatic cell therapy agent and a stem cell treatment agent depending on the type and degree of differentiation of cells used. And adult stem cell therapy.

본 발명에서, 세포 배양시 miRNA-141을 억제시켜 증식된 세포를 함유하거나, miRNA-141 억제제와 세포 각각을 따로 함유하는 세포치료제는 miRNA-141을 억제함으로써, 세포의 노화가 억제되고 증식이 활발하며, 분화능과 세포 재생 능력을 그대로 유지하게 되어 효율적인 세포치료제로 사용이 가능하다.
In the present invention, a cell therapy agent containing miRNA-141 inhibitor and cells containing proliferated cells or inhibiting miRNA-141, respectively, inhibits miRNA-141, thereby inhibiting cell senescence and proliferating And maintains the ability to differentiate and regenerate cells, making it possible to use it as an effective cell therapy agent.

본 발명에 따른 세포의 노화 억제 방법 및 증식 방법은 세포 배양시 계대배양을 시행할수록 세포의 노화가 빠른 속도로 진행되어 세포 분열이 급격히 감소하는 문제점을 해결할 수 있으며, 그에 따라 분화능과 세포 재생 능력을 그대로 유지한 성체줄기세포를 오래 유지할 수 있어 세포 치료제 또는 연구용으로 사용할 수 있는 세포를 더욱 많이 확보할 수 있다. 또한, 인간과 동물의 노화 과정에서 생체내 줄기세포수가 감소하는 원인을 밝혀냄으로써, 노화 현상을 보다 구체적으로 규명할 수 있을 것으로 기대된다.
The method and the method for inhibiting senescence of cells according to the present invention can solve the problem that the aging of cell progresses at a rapid rate as the subculture is carried out during cell culture and the cell division rapidly decreases, Adult adult stem cells can be maintained for a long time, and cells can be used as therapeutic agents for research or for research. In addition, it is expected that the aging phenomenon can be identified more specifically by identifying the cause of the decrease in the number of stem cells in vivo in the aging process of human and animal.

도 1은 복제성 노화 hMSCs 및 progerin-발현 hMSCs의 특징을 나타낸다. 도 1의 A는 SA-β-gal 염색을 통해 노화 상태를 확인한 결과이고, B는 MTT assay에 의하여 세포 증식율을 나타낸 결과이며, C는 progerin-GFP의 형질감염 후 prelamin A, lamin A 및 p16INK4A의 단백질 발현을 웨스턴 블랏팅에 의해 확인한 결과이다.
도 2는 복제성 노화 hMSCs 및 progerin-발현 hMSCs의 특징을 나타낸다. 도 2의 A는 lamin A-GFP 및 progerin-GFP 벡터의 형질감염 후 GFP의 발현을 공초점 현미경에 의해 관찰한 결과이다. prelamin A의 축적 및 핵의 형태는 면역세포화학법에 의해 확인하였으며, 그래프는 GFP 발현 세포 또는 전체 핵 염색된 세포 중에서 비정상 핵의 비율을 나타낸다. 도 2의 B는 γH2AX의 발현을 면역세포화학법에 의해 확인하고, 전체 핵 염색 세포 중에서 3개 이상의 γH2AX 중심을 가진 세포의 비율을 나타낸 결과이다.
도 3의 A 및 B는 계대별로(5, 10, 15 passages) LMNA 단백질 및 mRNA 발현을 웨스턴 블랏팅(A) 및 실시간 qPCR 분석(B)에 의해 확인한 결과 및 노화 표시자로서의 p16INK4A mRNA 발현을 확인한 결과이다. 도 3의 C 및 D는 계대별로 ZMPSTE24 및 p16INK4A 발현을 웨스턴 블랏팅(C) 및 면역세포화학법(D)에 의해 확인한 결과이다.
도 4는 ZMPSTE24 특이적인 siRNA를 처리한 결과를 대조군 siRNA를 처리한 군과 비교한 결과를 나타낸다. 도 4의 A는 웨스턴 블랏팅에 의해 lamin A, prelamin A, ZMPSTE24, p16INK4A γH2AX 단백질 발현 수준을 확인한 결과이며, B는 SA-β-gal 염색 결과, C는 MTT assay에 의한 세포 증식율 확인 결과, D는 개체 복제 수준을 확인한 결과를 나타낸다.
도 5는 γH2AX의 발현을 면역세포화학법에 의해 확인하고, 전체 핵 염색 세포 중에서 3개 이상의 γH2AX 중심을 가진 세포의 비율을 그래프로 나타낸 결과이다.
도 6은 miR-141의 ZMPSTE24 발현 조절을 확인한 결과를 나타낸다. 도 6의 A는 miRNA 데이터베이스를 통한 ZMPSTE24를 타겟팅하는 miRNA의 검색을 나타낸 모식도이며, B는 ZMPSTE24 3'UTR에서 miR-141 타겟 부위의 모식도이다. 도 6의 C는 ZMPSTE24 3'UTR을 가진 리포터 벡터를 miR-CTL, miR-141 또는 miR-106b와 함께 293FT 세포 내로 형질감염시키고, 루시퍼라제의 활성을 측정한 결과이며, D는 prelamin A 및 ZMPSTE24 단백질 발현 수준을 웨스턴 블랏팅에 의해 확인한 결과이고, E는 DAPI에 의해 핵을 면역염색한 결과이다.
도 7의 A는 ZMPSTE24 3'UTR을 가진 리포터 벡터를 miR-CTL, miR-141, miR-124, miR-182, miR-200a 또는 miR-106b와 함께 293FT 세포 내로 형질감염시키고, 루시퍼라제 활성을 측정한 결과이며, B는 ZMPSTE24 단백질 발현 수준을 두 개의 다른 hMSCs 세포주에서 웨스턴 블랏팅에 의해 확인한 결과이고, C는 대조군 miRNA, miR-141 모조제 및 anti-miR-141의 형질감염 후 인간 및 마우스 피부 섬유아세포에서 lamin A 및 ZMPSTE24 단백질 발현 수준을 웨스턴 블랏팅에 의해 측정한 결과이다.
도 8의 A는 miR-CTL, miR-141 또는 miR-106b에 의해 형질감염된 hMSCs를 γH2AX 항체를 이용하여 면역염색한 결과 및 전체 핵 염색 세포 중에서 3개 이상의 γH2AX 중심을 가진 세포의 비율을 나타낸 결과를 나타낸다. 도 8의 B는 각각의 형질감염 72시간 후 웨스턴 블랏팅으로 LMNA, prelamin A, ZMPSTE24, p16INK4A 및 γH2AX의 발현 수준을 확인한 결과, C는 MTT assay를 통해 세포 증식율을 확인한 결과, D는 G0/G1, S, G2/M 기에서 세포의 백분율을 나타내는 세포 주기 분석 결과를 나타낸다.
도 9는 제대혈 유래, 골수 유래, 지방 유래 중간엽 줄기세포에서 miR-141를 처리한 경우 비정상적인 핵의 형태 및 비율을 나타낸 결과이다.
도 10은 생체 내에서(in vivo) miR-141의 ZMPSTE24 조절을 확인한 결과이다. 도 10의 A는 GFP 바이러스 및 GFP 태그가 퓨전된 miR 바이러스로 감염시킨 그림, B는 miR-141 발현 수준을 실시간 qPCR로 확인한 결과, C는 5일 후 MTT assay에 의한 세포 증식율 검사 결과, D는 G0/G1, S, G2/M 기에서 세포의 백분율을 나타내는 세포 주기 분석 결과, E는 7일 후 면역조직화학법에 의한 마우스 간조직에서의 miR-141 측정 결과, F는 웨스턴 블랏팅을 이용한 ZMPSTE24 단백질 발현 수준 측정 결과를 나타낸다.
도 11은 마우스 내로의 GFP 바이러스 및 miR-141 바이러스 복강 주사 7일 후, 각 조직에서의 ZMPSTE24 단백질 발현 수준을 웨스턴 블랏팅을 이용하여 측정한 결과를 나타낸다.
도 12는 심장 및 간 조직에서 ZMPSTE24 및 prelamin A 발현 수준(A) 및 miR-141 발현 수준(B)을 6주령 마우스(Y) 및 72주령 마우스(O)에서 확인한 결과를 나타낸다.
도 13은 복제성 노화 세포에서 나타나는 miR-141 발현 증가 및 miR-141 프로모터에 활성화된 히스톤 마크를 확인한 결과이다. 도 13의 A는 hMSCs에서 계대에 따른 miR-141의 발현 수준을 측정한 결과이며, B는 miR-141 지노믹 영역 근처의 프라이머 위치를 나타내는 그림이며, C 및 D는 miR-141 지노믹 영역 근처의 AcetylH3, AcetylH4, H3K4Me3, H3K9Me3, H3K27Me3(C) 및 RNA polymerase Ⅱ(D)의 발현을 대조군 세포와 비교한 복제성 노화 세포의 상대적 발현율로 나타낸 결과이다.
도 14는 복제성 노화 세포에서 나타나는 miR-106b의 발현 수준을 확인한 결과이다. 계대별(A), VPA를 처리한 경우(B), NB를 처리한 경우(C)의 miR-106b 발현 수준을 나타내었다. 도 14의 D는 miR-106b 지노믹 영역 근처의 프라이머 위치 및 히스톤 마크를 확인한 결과를 나타낸다.
도 15는 HDAC 억제제의 세포 노화 유도를 확인한 결과를 나타낸다. 도 15의 A는 계대별 HDAC1 및 HDAC2의 발현 수준을 웨스턴 블랏팅에 의해 확인한 결과이고, B는 6일동안 HDAC 억제제인 VPA 및 NB 처리 후 SA-β-gal 염색을 수행한 결과이며, C 및 D는 LMNA, prelamin A, ZMPSTE24 및 p16INK4A 발현 수준을 웨스턴 블랏팅(C) 및 면역세포화학법(D)에 의해 확인한 결과이고, E는 비정상적인 핵의 비율을 나타낸 결과이다.
도 16은 DMNT 억제의 ZMPSTE24 발현 수준 변화를 측정한 결과이다. 도 16의 A는 DMNT의 발현 수준을 웨스턴 블랏팅에 의해 확인한 결과이고, B 및 C는 5-Azacytidine에 의한 DMNT 억제 후 SA-β-gal 염색(B) 및 웨스턴 블랏팅(C)을 수행한 결과이며, D는 miR-141를 측정한 결과이다.
도 17은 siRNA를 이용한 HDAC1 및 HDAC2의 특이적 억제의 세포 노화 유도를 확인한 결과이다. 도 17의 A는 웨스턴 블랏팅에 의해 각 단백질의 발현 수준을 측정한 결과, B는 SA-β-gal 염색 결과, C는 MTT assay 결과, D는 개체 복제 수준 측정 결과, E는 비정상적인 핵의 비율 측정 결과를 나타낸다.
도 18은 HDAC의 miR-141 조절을 확인한 결과이다. 도 18의 A 내지 C는 VPA 처리(A), NB 처리(B), siRNA(C) 시의 miR-141 발현 수준을 측정한 결과이며, D 및 E는 miR-141 지노믹 영역 근처의 AcetylH3, AcetylH4, H3K4Me3, H3K9Me3, H3K27Me3(D) 및 RNA polymerase Ⅱ(E)의 발현을 대조군 세포와 비교한 복제성 노화 세포의 상대적 발현율로 나타낸 결과이다.
Figure 1 shows the characteristics of replicative aging hMSCs and progerin-expressing hMSCs. FIG results confirm the A is the aging state through the SA-β-gal staining of the 1, B is a result showing cell jeungsikyul by MTT assay, C, after transfection of progerin-GFP prelamin A, lamin A and p16 INK4A Was confirmed by Western blotting.
Figure 2 shows the characteristics of replicative aging hMSCs and progerin-expressing hMSCs. FIG. 2A shows the result of observing the expression of GFP after lamin A-GFP and progerin-GFP vectors by confocal microscopy. The accumulation of prelamin A and the morphology of the nucleus were confirmed by immunocytochemistry, and the graph shows the ratio of abnormal nuclei among GFP-expressing cells or whole nucleated cells. FIG. 2B shows the results of the expression of γH2AX by immunocytochemistry and the ratio of cells having three or more γH2AX centers in the whole nucleated cells.
Figures 3 A and B show the results of Western blotting (A) and real-time qPCR analysis (B) of LMNA protein and mRNA expression by passages (5, 10, 15 passages) and expression of p16 INK4A mRNA as an aging indicator The result is confirmed. C and D of Figure 3 are the results confirmed by ZMPSTE24 and p16 INK4A expressing western blotting (C) and immunocytochemistry (D) for each passage.
FIG. 4 shows the results of treatment of ZMPSTE24-specific siRNA with the group treated with control siRNA. A of Figure 4 Western block by ratting lamin A, prelamin A, ZMPSTE24, p16 INK4A and γH2AX protein, B indicates SA-β-gal staining, C indicates cell proliferation rate by MTT assay, and D indicates the level of individual replication.
FIG. 5 is a graph showing the ratios of cells having three or more γH2AX centers among all the nuclear staining cells by confirming the expression of γH2AX by immunocytochemistry.
FIG. 6 shows the results of confirming the expression of ZMPSTE24 in miR-141. FIG. 6A is a schematic diagram showing the search of miRNA targeting ZMPSTE24 through the miRNA database, and B is a schematic diagram of the miR-141 target site in ZMPSTE24 3'UTR. FIG. 6C shows the result of transfection of a reporter vector having ZMPSTE24 3'UTR into 293FT cells together with miR-CTL, miR-141 or miR-106b and measuring the activity of luciferase, and D shows prelamin A and ZMPSTE24 The level of protein expression was confirmed by Western blotting, and E was the result of immunostaining the nucleus with DAPI.
Figure 7A shows that a reporter vector with ZMPSTE24 3'UTR is transfected into 293FT cells with miR-CTL, miR-141, miR-124, miR-182, miR-200a or miR-106b and luciferase activity B is the result of confirming ZMPSTE24 protein expression level by Western blotting in two different hMSCs cell lines and C is the result of transfection of control miRNA, miR-141 mimic and anti-miR-141 in human and mouse The levels of lamin A and ZMPSTE24 protein expression in skin fibroblasts were determined by Western blotting.
FIG. 8A shows the results of immunostaining of hMSCs transfected with miR-CTL, miR-141 or miR-106b using a γH2AX antibody and the ratio of cells having three or more γH2AX centers in all nuclear staining cells . B of Figure 8 confirm the level of expression of 72 hours after each transfection Western block in LMNA, prelamin A, ZMPSTE24, p16 INK4A and γH2AX ratting results, C is the result confirming cell jeungsikyul through the MTT assay, D is G0 / G1, S, and G2 / M groups.
Fig. 9 shows the results of abnormal nucleus morphology and ratio when miR-141 was treated in umbilical cord blood-derived, bone marrow-derived, and adipose-derived mesenchymal stem cells.
Figure 10 shows the results of confirming ZMPSTE24 modulation of miR-141 in vivo. Fig. 10A shows the results of infection with the miR virus fused with the GFP virus and GFP tag, Fig. B shows the cell proliferation rate of the miR-141 expression level by real-time qPCR, As a result of the cell cycle analysis showing the percentage of cells in G0 / G1, S, G2 / M group, E was determined by immunohistochemistry after 7 days and miR-141 was measured in mouse liver tissue. F was obtained by Western blotting Lt; RTI ID = 0.0 > ZMPSTE24 < / RTI > protein expression levels.
Fig. 11 shows the results of measurement of the level of ZMPSTE24 protein expression in each tissue using Western blotting after 7 days of intraperitoneal injection of GFP virus and miR-141 virus into mice.
FIG. 12 shows the results of confirming the level of expression of ZMPSTE24 and prelamin A (A) and the level of miR-141 expression (B) in 6-week old mouse (Y) and 72 week old mouse (O) in heart and liver tissues.
Figure 13 shows the increase in miR-141 expression in replicative senescent cells and the histone mark activated in the miR-141 promoter. FIG. 13A shows the result of measuring the expression level of miR-141 according to the passage in hMSCs, B is a figure showing the primer position near the miR-141 genomic region, and C and D indicate the vicinity of the miR-141 genomic region The expression of AcetylH3, AcetylH4, H3K4Me3, H3K9Me3, H3K27Me3 (C) and RNA polymerase II (D) was expressed as the relative expression rate of the replicative senescent cells compared to the control cells.
Fig. 14 shows the result of confirming the expression level of miR-106b expressed in the replication-defective senescent cells. The expression level of miR-106b in the case of (A), (A), (B) and (C) FIG. 14D shows the result of confirming the position of the primer and the histone mark near the miR-106b genomic region.
Fig. 15 shows the results of confirming induction of cell aging of the HDAC inhibitor. FIG. 15A shows the results of Western blotting of the expression levels of HDAC1 and HDAC2, and FIG. 15B shows results of performing SA-β-gal staining after treatment with HDAC inhibitors VPA and NB for 6 days. D is the result confirmed by the LMNA, prelamin a, ZMPSTE24 and p16 INK4A expression levels in Western blotting (C) and immunocytochemistry (D), E is the result showing the percentage of abnormal nuclei.
Fig. 16 shows the results of measuring changes in ZMPSTE24 expression level of DMNT inhibition. FIG. 16A shows the results of Western blotting of the expression levels of DMNT. B and C were obtained by performing SA-β-gal staining (B) and Western blotting (C) after DMNT inhibition by 5-Azacytidine And D is the result of miR-141 measurement.
Fig. 17 shows the results of confirming cell aging induction of specific inhibition of HDAC1 and HDAC2 using siRNA. FIG. 17A shows the result of measurement of the expression level of each protein by Western blotting. As a result, B shows SA-β-gal staining result, C shows MTT assay result, D indicates an individual cloning level measurement result, Measurement results are shown.
Figure 18 shows the result of confirming miR-141 regulation of HDAC. 18A to 18C show the results of measurement of miR-141 expression levels at the time of VPA treatment (A), NB treatment (B) and siRNA (C), and D and E are the results of AcetylH3 near the miR- 141 genomic region, Expression of AcetylH4, H3K4Me3, H3K9Me3, H3K27Me3 (D) and RNA polymerase II (E) was expressed as the relative expression rate of replicative senescent cells compared with control cells.

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

실험예Experimental Example 1: 인간  1: human 중간엽Intermediate lobe 줄기세포( Stem Cells( hMSCshMSCs )의 분리 및 배양) And culture

제대 정맥으로부터 얻은 제대혈 샘플은 적혈구를 제거하기 위하여 5:1의 비율로 Hetasep solution(StemCell Technologies, Vancouver, Canada)과 혼합한 후, 상온에서 배양하였다. 상등액을 수거하고, 단핵구 세포를 수집하기 위하여 피콜 용액을 첨가하여 2500 rpm으로 20분동안 원심분리하였다. 세포를 PBS에서 2번 세척하였고, D-media (Formula No. 78-5470EF, Gibco BRL)로 구성된 성장 배지의 플레이트에 2×105 내지 2×106 cells/cm2 의 밀도로 시딩(seeding)하였다. 배양 3일 후에 부착되지 않은 세포를 제거하였고, 세포가 80~90% 합류되었을 때 4x105 cells/10cm-plate 의 밀도로 시딩하여 계대배양하였다.
Umbilical cord blood samples from umbilical vein were mixed with Hetasep solution (StemCell Technologies, Vancouver, Canada) at a ratio of 5: 1 to remove red blood cells and then cultured at room temperature. The supernatant was collected and the Ficoll solution was added to collect the mononuclear cells and centrifuged at 2500 rpm for 20 minutes. Cells were washed twice in PBS and seeded at a density of 2 x 10 5 to 2 x 10 6 cells / cm 2 on a plate of growth medium consisting of D-media (Formula No. 78-5470EF, Gibco BRL) Respectively. After 3 days of incubation, unattached cells were removed and seeded at a density of 4x10 5 cells / 10 cm-plate when cells were 80-90% confluent.

실험예Experimental Example 2:  2: SASA -β--β- galgal (( senescencesenescence associatedassociated -β--β- galactosidase가alat 시드세제 ) 염색) dyeing

hMSCs에 대해 late passage 세포를 수득하기 위하여 1×105/웰의 밀도로 6-웰 플레이트에 시딩하였고, early passage 세포를 수득하기 위하여 5×104/웰의 밀도로 시딩하였으며, 적합한 합류시점까지 3일간 배양하였다. 상기 세포를 PBS로 2번 세척하고 0.5% glutaraldehyde를 상온에서 5분동안 처리하여 고정하였다. 이후, 1 mM MgCl2가 포함된 PBS로 세척하고 X-gal 용액(1mg/ml X-gal, 0.12mM K3Fe[CN]6 (Potassium Ferricyanide), 1mM MgCl2 in PBS, pH6.0)을 37℃에서 하룻밤 처리하여 염색하였다. 상기 세포는 PBS로 2번 세척하고 이미지를 현미경(IX70, Olympus, Japan)으로 관찰하였다.
In order to obtain a late passage cells for the hMSCs were seeded in 6-well plates at a density of 1 × 10 5 / well, were seeded to a density of 5 × 10 4 / well in order to obtain an early passage cells, by suitable joining point And cultured for 3 days. The cells were washed twice with PBS and fixed with 0.5% glutaraldehyde at room temperature for 5 minutes. Then, the cells were washed with PBS containing 1 mM MgCl 2 , and X-gal solution (1 mg / ml X-gal, 0.12 mM K 3 Fe [CN] 6 (Potassium Ferricyanide), 1 mM MgCl 2 in PBS, ≪ / RTI > overnight. The cells were washed twice with PBS and images were observed with a microscope (IX70, Olympus, Japan).

실험예Experimental Example 3:  3: MTTMTT assayassay

웰당 20000 hMSCs를 24-웰 플레이트에 시딩하였다. 48시간 배양한 후, 50ml의 MTT 스톡 용액(5 mg/ml, Sigma)을 각 웰에 첨가하고 플레이트를 37℃에서 4시간동안 추가로 배양하였다. 이후 상등액을 제거하고 200ml의 DMSO를 각 웰에 첨가한 후 96-웰 마이크로플레이트에 옮겼다. 540nm 파장에서의 흡광도는 EL800 마이크로플레이트 리더(BIO-TEK Instruments, Winooski, VT, U.S.A.)로 측정하였다.
20000 hMSCs per well were seeded in 24-well plates. After 48 hours of incubation, 50 ml of MTT stock solution (5 mg / ml, Sigma) was added to each well and the plate was further incubated at 37 占 폚 for 4 hours. The supernatant was then removed and 200 ml of DMSO was added to each well and transferred to a 96-well microplate. Absorbance at 540 nm wavelength was measured with an EL800 microplate reader (BIO-TEK Instruments, Winooski, VT, USA).

실험예Experimental Example 4:  4: 웨스턴Western 블랏팅Blasting 분석 analysis

LMNA, prelamin A, ZMPSTE24, HDAC1, HDAC2, DNMT1, DNMT3B, p16Ink4A, γH2AX 및 β-actin의 웨스턴 블랏팅을 수행하였다. hMSCs는 프로티아제/포스파타제 억제제 칵테일이 첨가된 0.1% Triton X-100를 포함하는 50 mM Tris-HCl 완충액을 가지고 용해하였다. 단백질은 7.5 내지 15% SDS-PAGE에서 분리하여 350 mA에서 5시간 동안 니트로셀룰로오스 막에 옮겼다. 각 단백질을 감지하기 위해 사용된 프라이머리 항체는 LMNA[133A2] (다클론, Abcam, 1:2500), prelamin A (다클론, Santacruz, 1:500), ZMPSTE24 (다클론, Abcam, 1:500), HDAC1[2E10] (단일클론, Upstate, 1:2000), HDAC2[3F3] (단일클론, Upstate, 1:2000), DNMT1 (다클론, BD, 1:1000), DNMT3A (다클론, Millipore, 1:1000), DNMT3B (다클론, Abcam, 1:1000), p16Ink4A (다클론, Abcam, 1:1000), γH2AX (다클론, Abcam, 1:1000) and β-actin[8H10D10](단일클론, Cell-signaling, 1:5000)였다. 모든 항체는 제조사의 지시에 따라 사용하였고, 단백질 밴드는 강화된 화학발광 감지 키트(Amersham Pharmacia Biotech, 영국)를 사용하여 측정하였다.
Western blotting of LMNA, prelamin A, ZMPSTE24, HDAC1, HDAC2, DNMT1, DNMT3B, p16 Ink4A , gamma H2AX and beta -actin was performed. hMSCs were lysed with 50 mM Tris-HCl buffer containing 0.1% Triton X-100, supplemented with a protease / phosphatase inhibitor cocktail. Proteins were separated on 7.5 to 15% SDS-PAGE and transferred to a nitrocellulose membrane for 5 hours at 350 mA. Primary antibodies used to detect each protein were LMNA [133A2] (polyclon, Abcam, 1: 2500), prelamin A (polyclon, Santacruz, 1: 500), ZMPSTE24 ), HDAC1 [2E10] (monoclonal, Upstate, 1: 2000), HDAC2 [3F3] (monoclonal, Upstate, 1: 2000), DNMT1 (polyclon, BD, 1: 1000), DNMT3A , 1: 1000), DNMT3B (polyclone, Abcam, 1: 1000), p16 Ink4A (Polyclonal, Abcam, 1: 1000), γH2AX (polyclonal, Abcam, 1: 1000) and β-actin [8H10D10] (single clone , Cell-signaling, 1: 5000). All antibodies were used according to the manufacturer's instructions and protein bands were measured using an enhanced chemiluminescence detection kit (Amersham Pharmacia Biotech, UK).

실험예Experimental Example 5: 바이러스 패키지( 5: Virus package ( ViralViral packagepackage ) 및 세포 감염) And cell infection

GFP-wt-lamin A 및 GFP-progerin을 발현하는 세포는 Addgene (Plasmid 17662, 17663) (Cambridge, 메사추세츠)으로부터 구입하였으며, miR-141 렌티바이러스 벡터는 Genecopoeia (HmiR0181) (Rockville, 메릴랜드)로부터 구입하였다. VSVG-기반 패키지 시스템 또는 Mission 렌티바이러스 패키징 믹스를 가진 벡터 6㎍(Sigma, Ronkonkoma, 뉴욕, 미국)을 Fugene 6 형질감염 시약(Roche, 바젤, 스위스)을 포함하는 튜브에 첨가하였다.Cells expressing GFP-wt-lamin A and GFP-progerin were purchased from Addgene (Plasmid 17662, 17663) (Cambridge, Mass.) And miR-141 lentivirus vector was purchased from Genecopoeia (HmiR0181) (Rockville, Md. . 6 ug (Sigma, Ronkonkoma, New York, USA) with a VSVG-based package system or a Mission lentivirus packaging mix was added to a tube containing Fugene 6 transfection reagent (Roche, Basel, Switzerland).

플라스미드를 293FT 세포에 형질감염하였고, 48 및 72시간 후에 바이러스 상등액을 0.45 ㎛ 셀룰로오스 아세테이트 필터에 여과하여 90분간 20,000rpm에서 원심분리하여 농축하였다. 바이러스 상등액을 사용하여 5 ㎍/ml의 polybrene(Sigma) 존재 하에서 hMSCs를 감염하였다.
The plasmid was transfected into 293FT cells and after 48 and 72 hours the virus supernatant was filtered through a 0.45 mu m cellulose acetate filter and centrifuged at 20,000 rpm for 90 minutes and concentrated. Virus supernatants were used to infect hMSCs in the presence of 5 ug / ml polybrene (Sigma).

실험예Experimental Example 6:  6: RTRT -- PCRPCR

전체 세포 RNA를 제조사의 지시에 따라 TRIzol reagentTM (Invitrogen, USA)를 사용하여 추출하였다. 정제된 RNA 및 oligo-dT 프라이머를 Accupower RT premix (Bioneer, Korea)에 첨가하여 cDNA를 합성하였다. miRNA cDNA 합성을 위해, NCode VILO miRNA cDNA 합성 키트(invitrogen, USA)를 사용하였다.
Total cellular RNA was extracted using TRIzol reagent (Invitrogen, USA) according to the manufacturer's instructions. Purified RNA and oligo-dT primers were added to Accupower RT premix (Bioneer, Korea) to synthesize cDNA. For miRNA cDNA synthesis, the NCode VILO miRNA cDNA synthesis kit (Invitrogen, USA) was used.

실험예Experimental Example 7: 실시간 정량 PCR( 7: Real-time quantitative PCR ( RealReal -- timetime quantitativequantitative PCRPCR ))

실시간 qPCR 분석은 제조사의 지시에 따라 SYBR® Green (Applied Biosystems, USA)을 사용하여 실시하였다. miRNA 실시간 qPCR을 위해, NCode VILO miRNA cDNA 합성 키트에 의해 제공된 유니버셜 프라이머 및 miRNA 특이적 프라이머가 사용되었다. RPL13A는 내부 대조군으로 사용되었다. 모든 앰플리콘은 Prism 7000 서열 감지 시스템 2.1 소프트웨어(Applied Biosystems, 미국)를 사용하여 분석하였다. 본 발명을 위해 사용된 프라이머 세트 서열은 하기 표에 주어진 바와 같다.
Real-time qPCR analysis was performed using SYBR® Green (Applied Biosystems, USA) according to the manufacturer's instructions. For miRNA real-time qPCR, the universal primers and miRNA specific primers provided by the NCode VILO miRNA cDNA synthesis kit were used. RPL13A was used as an internal control. All amplicons were analyzed using the Prism 7000 Sequence Detection System 2.1 software (Applied Biosystems, USA). The primer set sequences used for the present invention are as given in the table below.

RT-PCT 및 qRT-PCR에 사용된 프라이머The primers used for RT-PCT and qRT-PCR 유전자gene 방향direction 프라이머 서열Primer sequence 서열번호SEQ ID NO: β-ACTINβ-ACTIN 정방향Forward AGAGCTACGAGCTGCCTGACAGAGCTACGAGCTGCCTGAC 22 역방향Reverse AGCACTGTGTTGGCGTACAGAGCACTGTGTTGGCGTACAG 33 RPL13ARPL13A 정방향Forward CATCGTGGCTAAACAGGTACTGCATCGTGGCTAAACAGGTACTG 44 역방향Reverse GCACGACCTTGAGGGCAGCCGCACGACCTTGAGGGCAGCC 55 LMNA-1LMNA-1 정방향Forward CAGAACACCTGGGGCTGCGGCAGAACACCTGGGGCTGCGG 66 역방향Reverse CTGCAGTGGGAGCCGTGGTGCTGCAGTGGGAGCCGTGGTG 77 LMNA-2LMNA-2 정방향Forward ACCACGTGAGTGGTAGCCGCACCACGTGAGTGGTAGCCGC 88 역방향Reverse AGATTTTTGGCACGGGGAGGCTGAGATTTTTGGCACGGGGAGGCTG 99 LMNA-3LMNA-3 정방향Forward CCACTGGGGAAGGCTCCCACTCCACTGGGGAAGGCTCCCACT 1010 역방향Reverse GTTCGGGGGCTGGAGTTGCCGTTCGGGGGCTGGAGTTGCC 1111 p16Ink4Ap16Ink4A 정방향Forward GAAGGTCCCTCAGACATCCCGAAGGTCCCTCAGACATCCC 1212 역방향Reverse CCCTGTAGGACCTTCGGTGACCCTGTAGGACCTTCGGTGA 1313 hsa-miR-141hsa-miR-141 TAACACTGTCTGGTAAAGATGGTAACACTGTCTGGTAAAGATGG 1414 hsa-miR-106bhsa-miR-106b TAAAGTGCTGACAGTGCAGATTAAAGTGCTGACAGTGCAGAT 1515

실험예Experimental Example 8:  8: siRNAsiRNA , 성숙 , Maturity miRNAmiRNA  And antianti -- miRNAmiRNA 의 형질감염Transfection of

일시적인 형질감염 검사는 상업적으로 입수가능한 ZMPSTE24 억제에 특이적인 siRNA(L-006104-00-0005) 및 비-타겟팅 siRNA(D-001810-10)(ON Target plus SMART pool, Dharmacon, 미국)를 이용하여 실시하였다. miRNAs의 억제 또는 과발현은 적합한 miRNA 전구체-음성 대조군을 가진 hsa-miR-141의 상업적 안티센스 miRNAs 또는 성숙 miRNAs에 의해 실시하였다(성숙 miRNA, anti-miRNA 억제제: #AM 10860, Ambion, 미국, miRNA 전구체-음성 대조군 #1: Ambion, 미국). siRNA, 성숙 miRNA 및 anti-miRNA 형질감염은 제조사의 지시에 따라 Dharmafect 형질감염 시약(Dharmacon)에 의해 실시하였다.Transient transfection assays were performed using commercially available siRNA specific for ZMPSTE24 inhibition (L-006104-00-0005) and non-targeting siRNA (D-001810-10) (ON Target plus SMART pool, Dharmacon, USA) Respectively. Inhibition or over-expression of miRNAs was performed by commercial antisense miRNAs or mature miRNAs of hsa-miR-141 with a suitable miRNA precursor-negative control (mature miRNA, anti-miRNA inhibitor: #AM 10860, Ambion, USA, miRNA precursor- Negative control # 1: Ambion, USA). siRNA, mature miRNA and anti-miRNA transfection were performed by Dharmafect transfection reagent (Dharmacon) according to the manufacturer's instructions.

세포는 2×104/웰의 농도로 시딩하였고, siRNA, miRNA 및 anti-miRNA-포함 배지를 세포가 50~60% 합류하는 시점에 첨가하였다. 세포는 48시간동안 50 nM anti-miRNA 또는 50nM 성숙 miRNA와 함께 배양하였다. 억제의 장기간 효과를 확인하기 위하여, 상기 세포를 siRNA, anti-miRNA 또는 성숙 miRNA 형질감염 후 48 내지 72시간동안 계대 배양하였다. 계대배양된 세포는 24시간동안 안정하였으며, 같은 농도로 48 내지 72시간동안 siRNA, anti-miRNA 또는 성숙 miRNA와 함께 배양하였다. 억제 후 RNA 추출 및 실시간 qPCR 또는 SA-β-gal 염색을 유전적 또는 특징적 분석을 위해 실시하였다.
Cells were seeded at a concentration of 2 x 10 4 / well and siRNA, miRNA and anti-miRNA-containing media were added at the time of 50-60% confluence of the cells. Cells were incubated with 50 nM anti-miRNA or 50 nM mature miRNA for 48 h. To confirm the long term effect of inhibition, the cells were subcultured for 48-72 hours after siRNA, anti-miRNA or mature miRNA transfection. Subcultured cells were stable for 24 hours and incubated with siRNA, anti-miRNA or mature miRNA for 48-72 hours at the same concentration. Inhibition RNA extraction and real-time qPCR or SA-β-gal staining were performed for genetic or characteristic analysis.

실험예Experimental Example 9: 면역세포화학법( 9: Immunocytochemistry ( ImmunocytochemistryImmunocytochemistry ))

배양된 세포는 4% 파라포름알데히드에 고정되어 0.2% Triton X-100(Sigma Aldrich, 미국)에 투과되었다. 이후, 10% 정상 염소 혈청(Zymed Laboratories Inc., 미국)에서 배양하였고, LMNA [133A2] (단일클론, Abcam, 1:300), prelamin A (다클론, Santacruz, 1:200), ZMPSTE 24 (다틀론, Abcam, 1: 200), p16Ink4A (다클론, Abcam, 1:200), γH2AX (다클론, Abcam, 1:200)에 대한 항체로 염색하였다. 다음으로 1시간동안 Alexa 488 또는 Alexa 594-라벨된 2차 항체(1:1000; Molecular Probes, 미국)와 함께 배양하였다. 핵은 Hoechst 33258 (1 ㎍/ml; 10 min)로 염색하였고 이미지는 공초점 현미경(Eclipse TE200, Nikon, 일본)으로 관찰하였다.
The cultured cells were fixed in 4% paraformaldehyde and permeabilized with 0.2% Triton X-100 (Sigma Aldrich, USA). LMNA [133A2] (monoclonal, Abcam, 1: 300), prelamin A (polyclon, Santacruz, 1: 200), ZMPSTE 24 (Zymed Laboratories Inc., USA) Daclon , Abcam , 1: 200), p16 Ink4A (Polyclonal, Abcam, 1: 200), gamma H2AX (polyclonal, Abcam, 1: 200). And then incubated with Alexa 488 or Alexa 594-labeled secondary antibody (1: 1000; Molecular Probes, USA) for 1 hour. Nuclei were stained with Hoechst 33258 (1 μg / ml; 10 min) and images were observed with a confocal microscope (Eclipse TE200, Nikon, Japan).

실험예Experimental Example 10: 염색질 면역침전( 10: Chromatin Immunoprecipitation ( ChIPChIP ) 분석) analysis

hMSCs는 플레이트 당 1x105의 밀도로 10-cm 플레이트에 시딩하여 valproic acid 존재 또는 부재 하에서 3일간 배양하였다. ChIP 검사는 제조사의 지시에 따라 실시하였다(ChIP assay kit, Upstate Biotechnology, 미국). 염색질은 제조사의 지시에 따라 항체를 사용하여 면역침전되었다. 실시간 qPCR을 1:50의 최종 템플레이트 희석에서 실시하였다. 본 발명의 ChIP 검사에서 사용된 프라이머의 서열은 하기와 같다.
hMSCs were grown at a density of 1x10 < 5 > per plate 10-cm plates and cultured for 3 days in the presence or absence of valproic acid. ChIP assays were performed according to manufacturer's instructions (ChIP assay kit, Upstate Biotechnology, USA). Chromatin was immunoprecipitated using antibodies according to the manufacturer's instructions. Real-time qPCR was performed at a final template dilution of 1:50. The sequences of the primers used in the ChIP test of the present invention are as follows.

ChIP 검사에서 사용된 프라이머Primers used in ChIP screening 유전자gene 방향direction 프라이머 서열Primer sequence 서열번호SEQ ID NO: miR-141 primer-1miR-141 primer-1 정방향Forward CCTGGGTCCATCTTCCAGTACCTGGGTCCATCTTCCAGTA 1616 역방향Reverse AGGGGTGAAGGTCAGAGGTTAGGGGTGAAGGTCAGAGGTT 1717 miR-141 primer-2miR-141 primer-2 정방향Forward ACAAGGGGTGGTTCTTGTTGACAAGGGGTGGTTCTTGTTG 1818 역방향Reverse GTCGACTGTGGGTTCTGGATGTCGACTGTGGGTTCTGGAT 1919

실험예Experimental Example 11:  11: 증식능Proliferative ability 및 세포 주기 분포 측정 And cell cycle distribution measurement

hMSCs 증식에서 복제성 노화, progerin, ZMPSTE24 억제 및 miR-141 억제의 효과를 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT, Sigma-Aldrich, 미국) assay를 이용하여 측정하였다.(4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT, Sigma-Aldrich, USA) assay for the effects of replication aging, progerin, ZMPSTE24 inhibition and miR-141 inhibition in hMSCs proliferation .

세포를 2x104/ml의 밀도로 24-웰 플레이트에 도말하였고, 24시간 후 세포를 바이러스로 감염하거나 siRNA 또는 miRNA로 형질감염하였다. 배양 끝 무렵에, MTT 스톡 용액(5 mg/ml) 50 ㎕를 첨가하여 플레이트를 37℃에서 4시간 동안 더 배양하였다. 포르마잔 크리스탈(Formazan crystal)을 DMSO에 용해하여 EL800 마이크로플레이트 리더기(BIO-TEK Instruments, 미국)를 가지고 흡광도를 측정하였다.Cells were plated in 24-well plates at a density of 2 x 10 < 4 > / ml and after 24 hours the cells were infected with virus or siRNA or miRNA. At the end of the incubation, 50 ㎕ of MTT stock solution (5 mg / ml) was added and the plate was further incubated at 37 캜 for 4 hours. Formazan crystal was dissolved in DMSO and the absorbance was measured with an EL800 microplate reader (BIO-TEK Instruments, USA).

프로피디움 요오드화물 염색을 이용한 유세포 분석기 세포 주기 분석을 실시하였다. 간략하게, 지수적 성장기에 있는 hMSCs를 siRNA 또는 miRNA로 형질감염시키고 트립신화에 의해 수확하였다. 세포를 얼음으로 냉각된 PBS로 세척한 수, -20℃에서 70% 에탄올로 고정하고, 30분간 100 ㎍/ml RNase A의 존재하에서 프로피디움 요오드화물 50 ㎍/ml로 염색하였다. 세포 주기 분포를 FACS Calibur 시스템(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, 미국)을 사용하여 분석하였다.
Cell cycle analysis of flow cytometry using propidium iodide staining was performed. Briefly, hMSCs in exponential growth phase were transfected with siRNA or miRNA and harvested by trypinization. Cells were washed with ice-cold PBS, fixed with 70% ethanol at -20 ° C, and stained with propidium iodide (50 μg / ml) in the presence of 100 μg / ml RNase A for 30 min. Cell cycle distribution was analyzed using a FACS Calibur system (Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA).

실험예Experimental Example 12:  12: 루시퍼라제Luciferase 분석( analysis( LuciferaseLuciferase assayassay ))

miRNA 타겟 입증을 위해, 인간 ZMPSTE24의 전체 3'UTR 서열을 PCR 증폭하여 T-벡터 (Promega, Madison, WI, USA, #A1360)에 클로닝하였다. 3'UTR을 제한효소 XhoISalI를 사용하여 pmirGLO Dual-루시퍼라제 벡터(Promega, #E1330)에 서브클로닝하였다. 293FT 세포를 50% 컨플루언시에서 24-웰에 형질감염 24시간 전에 시딩하였다. 제조사의 지시에 따라 대조군 구조체 및 ZMPSTE24 3'UTR 리포터 구조체를 Dharmafect를 사용하여 miRNAs (Ambion) 50nM과 같이 동시-형질 감염시켰다. 형질감염 24시간 후, firefly 및 renilla 루시퍼라제 활성을 Dual-Glo Luciferase Assay System (Promega, E2920)을 사용하여 발광측정기에 의해 측정하였다. Firefly 화학발광은 Renilla 화학발광에 의해 표준화하였다.
For miRNA target validation, the entire 3'UTR sequence of human ZMPSTE24 was PCR amplified and cloned into T-vector (Promega, Madison, WI, USA, # A1360). The 3'UTR was subcloned into the pmirGLO Dual-luciferase vector (Promega, # E1330) using the restriction enzymes XhoI and SalI . 293 FT cells were seeded 24 h before transfection in 50% confluence. The control construct and the ZMPSTE24 3'UTR reporter construct were co-transfected with Dharmafect as miRNAs (Ambion) at 50 nM according to the manufacturer's instructions. Twenty-four hours after transfection, firefly and renilla luciferase activities were measured by a luminescence meter using the Dual-Glo Luciferase Assay System (Promega, E2920). Firefly chemiluminescence was standardized by Renilla chemiluminescence.

실시예Example 1: 노화된 인간  1: aged human 중간엽Intermediate lobe 줄기세포( Stem Cells( hMSCshMSCs )의 특징 확인) Identification of features

lamin A 성숙의 중단은 prelamin A의 축적을 유발하며, 선천성 조로증(HGPS, Hutchinson-Gilford progeria syndrome)에서와 같은 생물체의 조기 노화를 유도한다. prelamin A의 축적이 HGPS 뿐만 아니라 hMSCs의 정상적인 노화와 관계하는지 여부를 확인하기 위하여, hMSCs에서 복제성 노화(replicative senescence)와 progerin-유도 노화 간의 형질을 비교하였다.Discontinuation of laminar maturation leads to accumulation of prelamin A and induces premature aging of organisms such as in Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS). We compared the traits between replicative senescence and progerin-induced senescence in hMSCs to ascertain whether accumulation of prelamin A is associated with normal aging of hMSCs as well as with HGPS.

반복적인 계대배양에 의한 복제성 노화 및 progerin의 과발현에 의한 노화를 유도한 후, hMSCs의 노화상태를 확인하기 위하여 SA-β-gal(senescence associated-β-galactosidase) 염색 및 MTT assay를 실시하였다.Β-gal (senescence associated-β-galactosidase) staining and MTT assay were performed to determine the aging status of hMSCs after induction of reproductive aging and progerin overexpression by repeated subculture.

그 결과, 20 passage의 복제성 노화 세포 및 progerin-발현 hMSCs는 SA-β-gal 염색을 통해 강하게 염색되는 것을 확인할 수 있었으며, MTT assay를 통해서 세포 증식 또한 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 1의 A 및 B).As a result, it was confirmed that replication-aging cells and progerin-expressing hMSCs of 20 passages were strongly stained by SA-β-gal staining, and cell proliferation was also decreased by MTT assay And B).

한편, prelamin A 축적이 hMSCs의 정상적인 노화에 관여하는지 확인하기 위한 추가적인 실험으로, 복제성 노화 세포에서 prelamin A의 발현수준을 확인한 결과, 20 passage의 복제성 노화 세포에서 prelamin A이 현저하게 증가함을 확인하였다(도 1의 C)On the other hand, as an additional experiment to confirm whether prelamin A accumulation is involved in normal aging of hMSCs, prelamin A expression level in replicative senescent cells was significantly increased in 20 passages of replicative aging cells (C in Fig. 1)

또한, 추가적으로 노화 마커로서 p16INK4A 및 γH2AX의 발현을 확인하고, 핵의 모양을 확인하였다. 그 결과, 복제성 노화 세포 및 progerin-유도 노화 세포에서 공통적으로 p16INK4A 발현의 증가(도 1의 C) 및 γH2AX 발현의 증가(도 2의 B)를 확인할 수 있었으며, 주름진 형태의 비정상적인 핵을 관찰할 수 있었다(도 2의 A).In addition, the expression of p16 INK4A and? H2AX as aging markers was confirmed and the shape of the nucleus was confirmed. As a result, in both replicative senescent cells and progerin-induced senescent cells, p16 INK4A The increase in expression (C in FIG. 1) and the increase in expression of γH2AX (FIG. 2B) were observed, and abnormal nuclei in corrugated form could be observed (FIG.

이러한 결과는, late passage의 복제성 노화 세포, 즉 노화된 인간 중간엽줄기세포는 progerin-유도 노화 세포와 유사하게 prelamin A의 축적을 유도하며, 비정상적인 핵의 모양을 가짐을 의미한다.
These results indicate that the replicative senescent cells of late passage, ie, senescent human mesenchymal stem cells, induce accumulation of prelamin A similar to progerin-induced senescent cells and have an abnormal nucleus shape.

실시예Example 2:  2: ZMPSTE24ZMPSTE24 억제의 세포 노화 유도 확인 Confirming cell aging induction

상기 실시예 1에서 세포가 노화되는 동안 prelamin A가 축적됨을 확인함에 따라 상기 prelamin A 축적의 가능한 기작을 스크리닝하였다.The prelamin A accumulation was confirmed during cell aging in Example 1, and the possible mechanism of prelamin A accumulation was screened.

먼저, 세포가 노화되는 동안 lamin A 자체의 발현 수준을 확인한 결과, mRNA 및 단백질 수준에서 5 passage, 10 passage, 15 passage 의 lamin A 발현수준의 변화가 없음을 확인하였다(도 3의 A 및 B). 또한, prelamin A를 성숙한 lamin A로 전환시키는 ZMPSTE24의 발현 수준이 세포 노화 동안에 어떻게 변화하는지를 웨스턴 블랏팅(western blot) 및 면역세포화학법(immunocytochemistry)에 의하여 확인하였다. 그 결과, ZMPSTE24의 발현 수준이 계대가 증가될수록 감소하는 경향을 확인할 수 있었다(도 3의 C 및 D).First, the expression level of lamin A itself was checked during aging of the cells. As a result, it was confirmed that there was no change in the level of lamin A expression in 5 passages, 10 passages and 15 passages at the mRNA and protein levels (A and B in FIG. 3) . In addition, how expression levels of ZMPSTE24, which converts prelamin A to mature lamin A, changes during cell senescence was confirmed by Western blotting and immunocytochemistry. As a result, it was confirmed that the expression level of ZMPSTE24 decreased with increasing passage (C and D in Fig. 3).

ZMPSTE24의 방해가 hMSCs의 세포 노화를 유도하는지 여부를 확인하기 위하여, siRNA에 의해 ZMPSTE24의 발현을 억제하였다. 대조군 siRNA 및 siZMPSTE24를 hMSCs에 처리하여 실험하고 다양한 세포 노화의 증거를 확인하였다. 그 결과, siZMPSTE24를 이용하여 ZMPSTE24의 발현을 억제한 군에서 대조군에 비하여 prelamin A의 축적이 현저하게 일어났으며, 노화 마커인 p16INK4A 및 γH2AX의 증가가 일어남을 확인하였다(도 4의 A). 또한, ZMPSTE24의 발현을 억제한 군은 SA-β-gal 염색에서 활성을 나타냈고(도 4의 B), MTT assay를 통한 세포 증식율 및 개체 복제 수준은 감소하였으며(도 4의 C 및 D), γH2AX의 증가 및 주름진 비정상적인 핵을 관찰할 수 있었다(도 5). 이러한 모든 결과들은, ZMPSTE24의 발현을 억제하는 경우, prelamin A가 축적되며 궁극적으로 세포 노화를 유도함을 의미한다.
In order to confirm whether the interference of ZMPSTE24 induces cell senescence of hMSCs, expression of ZMPSTE24 was inhibited by siRNA. Control siRNA and siZMPSTE24 were treated with hMSCs and tested for evidence of various cellular senescence. As a result, accumulation of prelamin A was remarkably observed in the group in which expression of ZMPSTE24 was suppressed using siZMPSTE24, compared with the control group, and it was confirmed that the increase of p16 INK4A and gammaH2AX as aging markers (FIG. In addition, the group inhibiting the expression of ZMPSTE24 showed activity in SA-β-gal staining (FIG. 4B), and the cell proliferation rate and the individual replication level through MTT assay decreased (FIGS. 4C and 4D) an increase in < RTI ID = 0.0 > yH2AX < / RTI > and corrugated abnormal nuclei could be observed (Figure 5). All these results indicate that, when inhibiting the expression of ZMPSTE24, prelamin A accumulates and ultimately induces cell senescence.

실시예Example 3:  3: ZMPSTE24ZMPSTE24 발현을 조절하는  Regulate expression miRNAmiRNA -141 확인-141 Confirmation

3-1. 3-1. ZMPSTE24ZMPSTE24 To 타겟팅하는Target miRmiR -141 확인-141 Confirmation

miRNA가 HDAC(Histone deacetylase, 히스톤 탈아세틸화효소)에 의해 유도되는 ZMPSTE24의 조절 기작과 관련이 있는지를 확인하기 위하여, 예측 알고리즘의 조합을 이용하여 ZMPSTE24를 타겟팅하는 miRNA를 조사하였다. miRNA 데이터베이스는 miRanda, TargetScan, PicTar를 사용하였다(도 6의 A). 두개 이상의 데이터베이스 프로그램에 의해 예측된 ZMPSTE24 mRNA를 타겟팅하는 miRNA로서, miR-124, miR-141, miR-182 및 miR-200a를 추가적인 루시퍼라제 검사(luciferase assay)를 위해 선택하였다.To determine whether miRNAs are involved in the regulatory mechanism of ZMPSTE24 induced by HDAC (histone deacetylase, histone deacetylase), miRNA targeting ZMPSTE24 was investigated using a combination of predictive algorithms. The miRNA databases miRanda, TargetScan, and PicTar were used (Fig. 6A). MiR-124, miR-141, miR-182 and miR-200a were selected for additional luciferase assays as miRNAs targeting ZMPSTE24 mRNA predicted by two or more database programs.

miRNA 활성을 정량적으로 평가하기 위하여, 이중-루시퍼라제 miRNA 타겟 발현 벡터에 ZMPSTE24 mRNA의 3'UTR(untranslated region)을 삽입하였다. 이중-루시퍼라제 리포터 벡터를 대조군 miRNA 또는 상기에서 예측된 miRNA를 포함한 hMSCs에 형질감염하였다. 루시퍼라제 활성은 형질감염 48시간 후에 측정하였다. To quantitatively assess miRNA activity, a 3'UTR (untranslated region) of ZMPSTE24 mRNA was inserted into the bi-luciferase miRNA target expression vector. The double-luciferase reporter vector was transfected into control miRNAs or hMSCs containing the miRNAs predicted above. Luciferase activity was measured 48 hours after transfection.

그 결과, 대조군 miRNA 및 다른 miRNA에 비하여 miRNA-141의 경우 ZMPSTE24-3'UTR를 포함하는 리포터의 루시퍼라제 활성을 유의적으로 감소시킴을 확인할 수 있었으며(도 7의 A), miR-141이 ZMPSTE24 mRNA의 3'UTR에 직접적으로 결합할 수 있다는 것을 확인하였다(도 6의 B). 이러한 miR-141과 ZMPSTE24의 발현 간의 관련성은 다른 2개의 hMSCs 세포주에서도 확인할 수 있었다(도 7의 B).As a result, it was confirmed that miR-141 significantly reduced the reporter luciferase activity including ZMPSTE24-3'UTR in comparison with the control miRNA and other miRNAs (Fig. 7A) it was confirmed that it could bind directly to the 3'UTR of mRNA (Fig. 6B). The relationship between the expression of miR-141 and ZMPSTE24 was confirmed in two other hMSCs cell lines (Fig. 7B).

추가적으로, miR-141와 함께 ZMPSTE24를 타겟팅하지 않는 것으로 예측된 대조군 miRNA 및 miR-106b에 대하여 추가 실험을 수행한 결과, miR-141-형질감염된 hMSCs에서 나머지 군에 비하여 ZMPSTE24의 발현이 하향조절되고 그에 따라 prelamin A이 축적되면서 발현이 증가함을 확인할 수 있었다(도 6의 C 및 D). 또한, miR-141의 처리는 노화 마커인 γH2AX의 현저한 증가를 보여주었다(도 8의 A).Additionally, additional experiments were performed on the control miRNA and miR-106b, which were predicted not to target ZMPSTE24 with miR-141, and the expression of ZMPSTE24 was down-regulated in miR-141-transfected hMSCs And accumulation of prelamin A was found to increase expression (C and D in Fig. 6). In addition, the treatment of miR-141 showed a significant increase in the aging marker gamma H2AX (Fig. 8A).

한편, 제대혈 유래 중간엽 줄기세포(UCB-MSCs), 골수 유래 중간엽 줄기세포(BM-MSCs) 및 지방 유래 중간엽 줄기세포(AD-MSCs)에서 miR-141을 처리한 결과, 대조군에 비하여 주름진 비정상적인 핵이 다수 관찰됨을 확인함으로써, 노화의 증거를 확인하였다(도 9).On the other hand, when miR-141 was treated with umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells (UCB-MSCs), bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) and adipose derived mesenchymal stem cells (AD-MSCs) By confirming that many abnormal nuclei were observed, evidence of aging was confirmed (Fig. 9).

이러한 결과는, miR-141가 ZMPSTE24 mRNA를 타겟팅하는 miRNA로 작용함을 의미하며, 그에 따라 miR-141의 발현 증가는 ZMPSTE24의 발현을 감소시켜 세포 노화를 유도할 수 있음을 의미한다.
These results indicate that miR-141 acts as a miRNA targeting ZMPSTE24 mRNA, indicating that increased expression of miR-141 can decrease expression of ZMPSTE24 and induce cell senescence.

3-2. 3-2. miRmiR -141의 억제제를 이용한 -141 inhibitor ZMPSTE24ZMPSTE24 발현 증가 Increased expression

상기 실시예 3-1에서 확인한 ZMPSTE24를 타겟팅하는 miR-141를 억제할 경우, 세포 노화를 억제할 수 있는지를 확인하기 위하여, miR-141 및 이의 억제제인 anti-miR-141을 이용하여, ZMPSTE24, prelamin A, p16INK4A 및 γH2AX의 발현 수준을 웨스턴 블랏팅을 통해 확인하였다.In order to confirm whether or not miR-141 targeted to ZMPSTE24 identified in Example 3-1 could be inhibited, anti-miR-141 and its inhibitor, ZMPSTE24, Prelamin A, p16 INK4A and < RTI ID = 0.0 > yH2AX < / RTI > expression levels were confirmed by Western blotting.

그 결과, ZMPSTE24의 발현 수준은 miR-141의 형질감염에 의해 감소되며, anti-miR-141의 형질감염에 의해 증가됨을 확인하였다. 반면에, prelamin A, p16INK4A 및 γH2AX의 경우, miR-141의 형질감염에 의해 발현 수준이 증가되며, anti-miR-141의 형질감염에 의해 감소됨을 확인하였다(도 8의 B). 또한, anti-miR-141의 형질감염은 hMSCs 뿐만 아니라 인간 및 마우스 피부 섬유아 세포에서도 증가하였다(도 7의 C).As a result, the expression level of ZMPSTE24 was decreased by transfection of miR-141 and increased by transfection of anti-miR-141. On the other hand, in the case of prelamin A, p16 INK4A and γH2AX, expression level was increased by transfection of miR-141 and it was confirmed that it was reduced by transfection of anti-miR-141 (FIG. 8B). In addition, transfection of anti-miR-141 was increased not only in hMSCs, but also in human and mouse dermal fibroblasts (Fig. 7C).

한편, anti-miR-141이 세포 증식에도 영향을 미치는지 알아보기 위하여, MTT assay 및 세포 주기 분석을 실시한 결과, miR-141 및 siZMPSTE24를 형질감염한 경우에는 세포 성장 속도가 현저하게 감소하였으나, anti-miR-141을 처리한 경우에는 세포 성장 속도가 대조군에 비해서도 증가하였다(도 8의 C 및 D).As a result of MTT assay and cell cycle analysis, when the miR-141 and siZMPSTE24 were transfected, the cell growth rate was remarkably decreased, but anti-miR-141 and anti- When miR-141 was treated, the cell growth rate was increased as compared with the control (C and D in Fig. 8).

이러한 모든 결과는, ZMPSTE24를 타겟팅하는 miR-141는 세포 노화를 유도하며, miR-141를 억제하는 경우 세포 노화를 억제할 수 있다는 것을 의미한다.
All these results indicate that miR-141 targeting ZMPSTE24 induces cell senescence and inhibits cell senescence when inhibiting miR-141.

3-3. miR -141의 장기간 과발현의 효과 확인 3 -3. Identification of long-term overexpression of miR- 141

miR-141의 장기간 과발현의 효과를 확인하기 위하여, 전구체 miR-141 발현 클론으로부터 생성된 miR-141 바이러스로 hMSCs를 감염시켰다. 발현벡터는 miR-141을 가진 GFP를 발현하도록 고안되었으며, 이를 이용하여 miR-141의 존재를 GFP 형광을 통해 측정하였다.In order to confirm the effect of prolonged overexpression of miR-141, hMSCs were infected with the miR-141 virus generated from the precursor miR-141 expression clone. The expression vector was designed to express GFP with miR-141, and the presence of miR-141 was measured using GFP fluorescence.

바이러스-감염된 hMSCs는 실시간 qPCR로 확인된 현저하게 증가된 miR-141 발현을 GFP의 강력한 발현을 나타내었다(도 10의 A 및 B). 또한, MTT assay 및 세포 주기 분석을 통하여 miR-141 과발현 5일 후에 세포 증식이 억제됨을 확인하였다(도 10의 C 및 D).Virus-infected hMSCs showed a strong expression of GFP with markedly increased miR-141 expression as confirmed by real-time qPCR (FIGS. 10A and B). Furthermore, it was confirmed that cell proliferation was suppressed after 5 days of miR-141 overexpression through MTT assay and cell cycle analysis (FIGS. 10C and 10D).

다음으로, 생체 내에서(in vivo) miR-141의 역할을 확인하기 위하여, miR-141 바이러스를 복강내(intraperitoneal, i.p.) 주사를 통해 마우스 내로 전달하였다. 복강내 주사 7일 후에, 조직을 적출하여 면역조직화학법 및 웨스턴 블랏팅을 실시하였다. 적출된 조직 중에서, 간 조직에서 ZMPSTE24 발현이 감소되었으며, GFP 양성 세포가 관찰되었다(도 10의 E, F 및 도 11).Next, in order to confirm the role of miR-141 in vivo, miR-141 virus was delivered into mice via intraperitoneal (i.p.) injection. Seven days after intraperitoneal injection, tissues were extracted and immunohistochemistry and Western blotting were performed. Of the extracted tissues, expression of ZMPSTE24 was decreased in liver tissues and GFP-positive cells were observed (FIG. 10, E, F and FIG. 11).

추가적으로, ZMPSTE24 발현 수준이 miR-141에 의해 정상적인 마우스 노화동안 변화할 수 있는지를 확인하였다. 그 결과, 심장 조직에서 6주령 및 72주령 C57BL/6 마우스 간에 측정된 ZMPSTE24 발현의 현저한 차이는 관찰되지 않았으나, 간 조직에서는 72주령 마우스의 경우 6주령 마우스에 비하여 ZMPSTE24 발현이 하향 조절되며, miR-141은 상향 조절되는 것을 확인하였다(도 12).
Additionally, it was determined whether ZMPSTE24 expression levels could be altered by miR-141 during normal mouse aging. As a result, no significant difference in expression of ZMPSTE24 between 6-week-old and 72-week-old C57BL / 6 mice in heart tissue was observed, but in 72-week old mice, expression of ZMPSTE24 was down- 141 was up-regulated (Fig. 12).

상기와 같은 결과를 종합하면, miR-141가 시험관 내 및 생체 내에서 ZMPSTE24의 직접적인 타겟임을 알 수 있으며, 그에 따라 세포 노화에 관여함을 알 수 있다. 따라서, miR-141을 억제할 경우, ZMPSTE24의 발현을 증가시켜 세포 노화를 억제할 수 있다.
Taken together, these results indicate that miR-141 is a direct target of ZMPSTE24 in vitro and in vivo, and thus is involved in cell senescence. Therefore, when miR-141 is inhibited, expression of ZMPSTE24 can be increased to inhibit cell senescence.

실시예Example 4:  4: 복제성Replicability 노화 세포의  Of aging cells miRmiR -141 발현 확인-141 expression confirmation

복제성 노화 동안의 miR-141 발현을 확인하기 위하여, 계대별로 miR-141 발현 수준을 실시간 qPCR을 수행하여 확인하였다. 그 결과, miR-141 발현 수준은 early passage 에서 late passage로 진행될수록 현저하게 증가하였다(도 13의 A). 반면, 동일한 실험을 통해 miR-106b의 발현 수준을 측정한 결과, 계대에 따른 일관적인 변화를 관찰할 수 없었다(도 14의 A).In order to confirm miR-141 expression during replication aging, miR-141 expression levels by passage were confirmed by performing real-time qPCR. As a result, miR-141 expression level was markedly increased as it proceeded from early passage to late passage (Fig. 13A). On the other hand, as a result of measuring the expression level of miR-106b through the same experiment, it was not possible to observe a consistent change according to the passage (Fig. 14A).

그에 따라, 복제성 노화에서 miR-141 발현 수준의 증가를 책임지는 후생학적 변화를 밝혀내기 위하여, 염색질 면역침전(ChIP) 검사를 이용하여 miR-141 프로모터 구역의 히스톤 아세틸화 및 메틸화 변화를 확인하였다. 그 결과, late passage 세포에서, 뉴클레오좀 DNA로의 전사인자 결합을 촉진하여 활성화된 유전자 전사에 관여하는 히스톤 H4의 아세틸화 및 히스톤 H3 라이신 4 잔기(H3K4)의 트리메틸화는, miR-141의 코딩 영역에서 상향 조절되었다. 그러나, 뉴클레오좀 DNA의 불활성화된 영역의 형성 및 유전자 사일런싱(gene silencing)의 특징을 나타내는 히스톤 H3 라이신 9(H3K9) 및 라이신 27(H3K27)의 트리메틸화는 현저히 감소하였다(도 13의 C).Accordingly, histone acetylation and methylation changes in the miR-141 promoter region were confirmed using chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays to reveal eugenic changes responsible for increased miR-141 expression levels in replicative aging . As a result, in late passage cells, acetylation of histone H4 involved in activated gene transcription by promoting transcription factor binding to nucleosomal DNA and trimerization of histone H3 lysine 4 residue (H3K4) Region. However, the formation of the inactivated region of the nucleosomal DNA and the trimerization of histone H3 lysine 9 (H3K9) and lysine 27 (H3K27), which characterize gene silencing, were markedly reduced (Fig. 13C ).

miRNA의 생체 내 합성은 RNA polymerase Ⅱ에 의하여 정교하게 조절되고, RNA polymerase Ⅱ는 지노믹 DNA(genomic DNA)의 전사를 촉매하여 다수의 miRNA를 생산한다. 따라서, miRNA 코딩영역에서 RNA polymerase Ⅱ의 양을 확인하기 위하여, 면역침전 검사를 실시하였다. 면역침전 검사 후 실시간 qPCR을 수행한 결과, 복제성 노화 세포(18 passage)에서 miR-141 코딩영역에 결합된 RNA polymerase Ⅱ의 증가를 보여주었다(도 13의 D).The in vivo synthesis of miRNA is precisely controlled by RNA polymerase II, and RNA polymerase II catalyzes the transcription of genomic DNA to produce a large number of miRNAs. Thus, immunoprecipitation tests were performed to determine the amount of RNA polymerase II in the miRNA coding region. Real-time qPCR after immunoprecipitation showed an increase in RNA polymerase II bound to the miR-141 coding region in replicative senescent cells (18 passages) (Fig. 13D).

한편, 히스톤 아세틸화 및 메틸화와 RNA polymerase Ⅱ 측정에 대한 동일한 실험을 miR-106b에 대해서도 실시하였으나, 유의한 실험 데이터를 얻을 수 없었다(도 14의 D).On the other hand, the same experiment for histone acetylation and methylation and RNA polymerase II measurement was also performed for miR-106b, but no significant experimental data could be obtained (FIG. 14D).

이러한 결과를 통해, miR-141 코딩영역에서 활성화된 전사와 관련된 히스톤 변형을 확인함으로써, 복제성 노화 동안에 miR-141의 발현이 상향 조절됨을 알 수 있으며, 그에 따라 miR-141의 조절을 통해 복제성 노화를 조절할 수 있다는 것을 암시한다.
These results demonstrate that miR-141 expression is up-regulated during replication aging by confirming the histone modification associated with activated transcription in the miR-141 coding region, thereby regulating replication Suggesting that aging can be controlled.

실시예Example 5:  5: HDACHDAC (( HistoneHistone deacetylasedeacetylase )의 )of ZMPSTE24ZMPSTE24 발현 조절 Regulation of expression

hMSCs의 세포의 노화 동안에, HDAC 및 DNMT(DNA methyltransferase)의 활성은 감소한다(도 15의 A 및 도 16의 A). 상기 인자들은 지노믹 DNA의 후생학적 상태를 조절하고, 전사 활성을 조절한다.During the aging of hMSCs cells, the activity of HDAC and DNMT (DNA methyltransferase) decreases (Fig. 15A and Fig. 16A). These factors regulate the epigenetic state of the genomic DNA and regulate transcriptional activity.

상기 인자들이 ZMPSTE24의 발현 조절과 관련이 있는지를 확인하기 위하여, HDAC 억제제로서, valproic acid(VPA) 및 sodium butyrate(SB, NB)를, DNMT 억제제로서 5-azacytidine을 처리하였다. HDAC 및 DNMT 저해는 SA-β-gal 활성 및 세포 노화 마커인 p16INK4A의 증가를 보여주면서 hMSCs의 세포 노화를 유도하였다(도 15의 B, C 및 도 16의 B). 그러나, DNMT의 억제와는 달리 오직 HDAC를 억제할 경우에만 ZMPSTE24 발현의 감소를 유도하였으며, prelamin A의 증가를 나타내었다(도 15의 C, 도 16의 C). 또한, prelamin A이 축적된 노화 세포의 특징인 비정상적인 핵 또한 HDAC 억제에 의하여 증가하였다(도 15의 D 및 E).Valproic acid (VPA) and sodium butyrate (SB, NB) as HDAC inhibitors were treated with 5-azacytidine as a DNMT inhibitor to confirm whether these factors are involved in the modulation of ZMPSTE24 expression. HDAC and DNMT inhibition induced cell senescence of hMSCs with an increase in SA-beta-gal activity and p16 INK4A , a cell senescence marker (Fig. 15 B, C and Fig. 16B). However, unlike the inhibition of DNMT, only the inhibition of HDAC induced a decrease in ZMPSTE24 expression and an increase in prelamin A (FIG. 15C, FIG. 16C). In addition, abnormal nuclei, which are characteristic of aging cells accumulating prelamin A, also increased by HDAC inhibition (D and E in FIG. 15).

VPA 및 SB와 같은 HDAC 억제제의 주요 타겟은 HDAC1 및 HDAC2이지만, HDAC 억제제는 그 타겟 범위가 넓고 비특이적일 수 있기 때문에, HDAC1 및 HDAC2가 ZMPSTE24의 발현을 조절하는 주요 인자인지 여부를 확인하기 위하여, siRNA를 이용하여 HDAC1 및 HDAC2를 특이적으로 억제하였다. HDAC1 및 HDAC2는 서로 활성을 가지고 있으며, 노화된 hMSCs에서 동시에 감소하기 때문에, HDAC1 및 HDAC2를 동시에 억제하여 실험을 수행하였다.To determine whether HDAC1 and HDAC2 are key regulators of ZMPSTE24 expression, HDAC1 and HDAC2 are the major targets of HDAC inhibitors such as VPA and SB, but HDAC inhibitors may be broad and non-specific in their target range, Were used to specifically inhibit HDAC1 and HDAC2. Since HDAC1 and HDAC2 are mutually active and simultaneously decrease in senescent hMSCs, experiments were performed by inhibiting HDAC1 and HDAC2 simultaneously.

그 결과, HDAC1 및 HDAC2의 특이적인 억제는 ZMPSTE24의 발현 수준을 감소시켰고, prelamin A를 축적하였으며, p16INK4A 발현을 증가시켰고, SA-β-gal 활성을 유도하였다(도 17의 A 및 B). 또한, MTT assay를 통한 세포 증식율 및 개체 복제 수준은 감소하였으며, progerin-유도 노화 세포의 특이적 특성을 보이는 비정상적인 핵의 수는 증가하였다(도 17의 C 내지 E).As a result, specific inhibition of HDAC1 and HDAC2 decreased expression level of ZMPSTE24, accumulated prelamin A, increased p16 INK4A expression, and induced SA-beta-gal activity (FIGS. 17A and B). In addition, the cell proliferation rate and individual replication level through MTT assay decreased, and the number of abnormal nuclei showing specific characteristics of progerin-induced senescent cells was increased (C to E of FIG. 17).

이러한 결과를 통해, HDAC는 ZMPSTE24의 발현 수준을 조절함을 알 수 있으며, 특히 HDAC의 억제는 ZMPSTE24의 발현 수준을 감소시키고, prelamin A를 축적하여 hMSCs의 세포 노화를 유도한다는 것을 알 수 있다.
These results indicate that HDAC regulates the expression level of ZMPSTE24. In particular, inhibition of HDAC reduces the expression level of ZMPSTE24 and accumulates prelamin A, leading to cell senescence of hMSCs.

실시예Example 6:  6: HDACHDAC of miRmiR -141 조절-141 regulation

상기 실시예 5에서 확인한 바와 같이, HDAC의 억제는 ZMPSTE24의 발현을 현저하게 하향조절하였다. 그에 따라, HDAC 활성이 ZMPSTE24를 타겟팅하는 miRNA의 전사를 조절하는지 여부를 확인하기 위하여, HDAC 억제-매개 노화 동안에 miR-141의 발현을 측정하였다.As shown in Example 5 above, inhibition of HDAC significantly down-regulated the expression of ZMPSTE24. Accordingly, the expression of miR-141 during HDAC inhibition-mediated senescence was measured to determine whether HDAC activity regulates the transcription of miRNAs targeting ZMPSTE24.

HDAC의 억제제인 VPA 및 NB를 처리한 세포에서 miR-141의 발현 수준은 처리 6일 후에 비처리 세포군에 비하여 약 25배 또는 5배를 나타내었다(도 18의 A 및 B). 또한, HDAC1 및 HDAC2에 특이적인 siRNA를 이용하여 억제한 경우에도 miR-141의 상향조절을 유도하였다(도 18의 C).Expression levels of miR-141 in cells treated with HDAC inhibitors VPA and NB were about 25-fold or 5-fold higher than the untreated cell group after 6 days of treatment (FIGS. 18A and B). In addition, when siRNAs specific for HDAC1 and HDAC2 were inhibited, upregulation of miR-141 was induced (Fig. 18C).

다음으로, 염색질 면역침전(ChIP) 검사를 이용하여 miR-141 코딩영역의 히스톤 변형을 확인하였다. 그 결과, HDAC 억제제를 처리한 군에서의 히스톤 변형은 복제성 노화 세포에서의 히스톤 변형과 거의 유사한 패턴을 나타내었다. VPA 및 NB를 처리한 군의 miR-141의 코딩영역에서, 히스톤 H3 및 히스톤 H4의 아세틸화와 히스톤 H3 라이신 4 잔기(H3K4)의 트리메틸화는 상향 조절되었으며, 반면 히스톤 H3 라이신 9(H3K9) 및 라이신 27(H3K27)의 트리메틸화는 하향 조절되거나 변화하지 않은 상태로 남아있었다(도 18의 D).Next, histone deformation of the miR-141 coding region was confirmed using a chromatin immunoprecipitation (ChIP) test. As a result, the histone deformation in the group treated with the HDAC inhibitor showed a pattern almost similar to the histone deformation in the reproductive aging cells. In the coding region of miR-141 of the group treated with VPA and NB, the acetylation of histone H3 and histone H4 and the trimerization of histone H3 lysine 4 residue (H3K4) were upregulated whereas histone H3 lysine 9 (H3K9) and The trimethylation of lysine 27 (H3K27) remained down-regulated or unchanged (Fig. 18D).

또한, miRNA 유전자는 RNA polymerase Ⅱ에 의해 전사되는바, miR-141 코딩영역에서 RNA polymerase Ⅱ의 양을 측정하였다. 그 결과, HDAC 억제제에 의해 노화를 유도한 군에서 RNA polymerase Ⅱ는 miR-141 코딩영역 근처에서 증가하였음을 확인하였으며, 그에 따라 miR-141이 활발하게 전사됨을 알 수 있다(도 18의 E).In addition, the miRNA gene was transcribed by RNA polymerase II, and the amount of RNA polymerase II was measured in the miR-141 coding region. As a result, it was confirmed that RNA polymerase II increased in the vicinity of the miR-141 coding region in the group inducing the aging by the HDAC inhibitor, whereby miR-141 was actively transcribed (FIG. 18E).

이러한 결과를 통하여, miR-141 프로모터 부위에서 히스톤 변형 및 RNA polymerase Ⅱ 활성에 의해 HDAC 억제-매개 노화 동안에 miR-141의 전사가 조절받는다는 것을 알 수 있으며, 결과적으로 miR-141가 세포 노화를 유도한다는 것을 알 수 있다.
These results indicate that miR-141 transcription is regulated during HDAC inhibition-mediated senescence by histone modification and RNA polymerase II activity at the miR-141 promoter region, resulting in miR-141 inducing cell senescence .

<110> SNU R&DB FOUNDATION <120> Method for Inhibiting Senescence of Cells Using Inhibition of miRNA-141 <130> PA110737/KR <160> 19 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> microRNA-141 <400> 1 gguagaaaug gucugucaca au 22 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> beta-actin forward primer <400> 2 agagctacga gctgcctgac 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> beta-actin reverse primer <400> 3 agcactgtgt tggcgtacag 20 <210> 4 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RPL13A forward primer <400> 4 catcgtggct aaacaggtac tg 22 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RPL13A reverse primer <400> 5 gcacgacctt gagggcagcc 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LMNA-1 forward primer <400> 6 cagaacacct ggggctgcgg 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LMNA-1 reverse primer <400> 7 ctgcagtggg agccgtggtg 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LMNA-2 forward primer <400> 8 accacgtgag tggtagccgc 20 <210> 9 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LMNA-2 reverse primer <400> 9 agatttttgg cacggggagg ctg 23 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LMNA-3 forward primer <400> 10 ccactgggga aggctcccac t 21 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LMNA-3 reverse primer <400> 11 gttcgggggc tggagttgcc 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> p16Ink4A forward primer <400> 12 gaaggtccct cagacatccc 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> p16Ink4A reverse primer <400> 13 ccctgtagga ccttcggtga 20 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hsa-miR-141 primer <400> 14 taacactgtc tggtaaagat gg 22 <210> 15 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hsa-miR-106b primer <400> 15 taaagtgctg acagtgcaga t 21 <210> 16 <211> 20 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<400> 19 gtcgactgtg ggttctggat 20

Claims (20)

성체줄기세포 배양시 miRNA-141을 억제시켜, ZMPSTE24의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는, in vitro에서 성체줄기세포의 노화 억제 방법으로서,
상기 노화는 성체줄기세포의 계대수가 증가함에 따라 성체줄기세포의 증식률, 분화능 또는 재생 능력이 감소하는 것인 방법.
A method for inhibiting the senescence of adult stem cells in vitro, characterized by inhibiting miRNA-141 and increasing the expression of ZMPSTE24 in adult stem cell culture,
Wherein the senescence decreases the proliferation, differentiation, or regenerative capacity of adult stem cells as the number of adult stem cells increases.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 miRNA-141의 억제는 miRNA-141에 특이적인 siRNA, 앱타머(aptamer), 안티센스 올리고뉴클레오티드 및 리보자임으로 구성된 군에서 선택되는 miRNA-141 억제제를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the inhibition of miRNA-141 comprises using an miRNA-141 inhibitor selected from the group consisting of miRNA-141 specific siRNA, aptamer, antisense oligonucleotide, and ribozyme .
제1항에 있어서, 상기 miRNA-141의 억제는 miRNA-141 코딩영역에 결합하는 RNA 중합효소 Ⅱ의 결합을 억제함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the inhibition of miRNA-141 is accomplished by inhibiting binding of RNA polymerase II to the miRNA-141 coding region.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 성체줄기세포의 유래는 제대, 제대혈, 골수, 지방, 근육, 신경, 피부, 양막 및 태반으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the stem cells are selected from the group consisting of umbilical cord, umbilical cord blood, bone marrow, fat, muscle, nerve, skin, amniotic membrane and placenta.
삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 성체줄기세포 배양시 miRNA-141 및 ZMPSTE24의 수준을 측정하는 단계; 및
(b) 성체줄기세포 배양 전의 miRNA-141의 수준 및 ZMPSTE24의 수준과 비교하는 단계를 포함하는, 성체줄기세포 노화 진단을 위한 정보의 제공방법으로서,
(a) 단계의 miRNA-141 및 ZMPSTE24의 수준이 성체줄기세포 배양 전의 수준보다 miRNA-141은 증가하고, ZMPSTE24는 감소하는 경우 성체줄기세포가 노화된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하고,
상기 노화는 성체줄기세포의 계대수가 증가함에 따라 성체줄기세포의 증식률, 분화능 또는 재생 능력이 감소하는 것인 정보의 제공방법.
(a) measuring levels of miRNA-141 and ZMPSTE24 in adult stem cell culture; And
(b) comparing the level of miRNA-141 and the level of ZMPSTE24 before adult stem cell culture, the method comprising the steps of:
wherein the level of miRNA-141 and ZMPSTE24 in step (a) is higher than the level before adult stem cell culture, and when ZMPSTE24 is decreased, it is determined that adult stem cells are senescent.
Wherein said aging reduces the proliferation, differentiation, or regenerative capacity of adult stem cells as the number of adult stem cells increases.
(a) 성체줄기세포 배양시 miRNA-141의 수준 및 ZMPSTE24을 측정하는 단계;
(b) 성체줄기세포 노화 억제 후보물질을 투여하는 단계; 및
(c) 성체줄기세포 배양시 miRNA-141의 수준이 상기 (a) 단계에 비해 감소되고, ZMPSTE24의 수준이 증가되는 것을 확인하는 단계를 포함하는, 성체줄기세포 노화 억제제의 스크리닝 방법으로서,
상기 노화는 성체줄기세포의 계대수가 증가함에 따라 성체줄기세포의 증식률, 분화능 또는 재생 능력이 감소하는 것인 스크리닝 방법.
(a) measuring the level of miRNA-141 and ZMPSTE24 in adult stem cell culture;
(b) administering a candidate substance for inhibiting adult stem cell senescence; And
(c) confirming that the level of miRNA-141 in adult stem cell culture is reduced compared to step (a) above and that the level of ZMPSTE24 is increased,
Wherein said aging decreases the proliferation, differentiation, or regenerative capacity of adult stem cells as the number of adult stem cells increases.
성체줄기세포 배양시 miRNA-141을 억제시켜, ZMPSTE24의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는, in vitro에서 성체줄기세포의 증식 방법.
A method for proliferating adult stem cells in vitro, characterized by inhibiting miRNA-141 and increasing the expression of ZMPSTE24 in adult stem cell culture.
삭제delete 제12항에 있어서, 상기 miRNA-141의 억제는 miRNA-141에 특이적인 siRNA, 앱타머, 안티센스 올리고뉴클레오티드 및 리보자임으로 구성된 군에서 선택되는 miRNA-141 억제제를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. The method of claim 12, wherein the inhibition of miRNA-141 utilizes an miRNA-141 inhibitor selected from the group consisting of miRNA-141 specific siRNA, aptamer, antisense oligonucleotide, and ribozyme.
제12항에 있어서, 상기 성체줄기세포의 유래는 제대, 제대혈, 골수, 지방, 근육, 신경, 피부, 양막 및 태반으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. The method according to claim 12, wherein the source of adult stem cells is selected from the group consisting of umbilical cord, umbilical cord blood, bone marrow, fat, muscle, nerve, skin, amniotic membrane and placenta.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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