KR101785910B1 - Sialidosis human cell model and use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사이알리도시스(sialidosis)의 인간 세포 모델, 이의 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs) 및 hiPSCs 유래 신경 전구세포를 기반으로 한 모델 세포 제조 방법, 및 상기 사이알리도시스 모델 세포를 사이알리도시스의 치료제 개발에 이용하는 용도에 관한 것으로, 본 발명의 사이알리도시스 환자의 섬유아세포로부터 유래한 hiPSCs는 사이알리도시스 환자에서 나타나는 특징을 재현하는 신경 전구체 세포(Neural progenitor cell, NPC) 및 신경구 세포로 분화할 수 있으며, 상기 세포는 사이알리도시스의 모델 세포로서 사이알리도시스의 증상인 세포 내 사이알리도시스 리소좀의 축적, 및 유전자 발현 양상이 변화를 효과적으로 확인할 수 있으므로, 사이알리도시스의 발병 기전 분석 연구 및 치료제 개발을 위한 연구에 유용하게 사용될 수 있다. The present invention relates to a method for producing a model cell based on a human cell model of sialidosis, human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) and hiPSCs-derived neural progenitor cells, The present invention relates to the use of hiPSCs derived from a fibroblast of a patient suffering from a sialoidosis in a neural progenitor cell (NPC), which reproduces characteristics of a patient suffering from sialoidosis. And neural cells, and these cells can effectively identify accumulation of intracellular sialidosyl lysosomes, which are symptoms of sialidosis as a model cell of sialidosis, and changes in gene expression patterns, It is useful for studies on developmental mechanism analysis and development of therapeutic agents There.

Description

뮤코지질증 인간 세포 모델 및 이의 용도{Sialidosis human cell model and use thereof}≪ Desc / Clms Page number 2 > Mycoplasma human cell model and its use {

본 발명은 사이알리도시스(뮤코지질증) 환자로부터 유래된 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs) 및 이로부터 분화 유도된 조직-특이적 세포를 제작함으로써 사이알리도시스(뮤코지질증)의 인간 세포모델 제조 방법, 및 상기 세포 모델을 사이알리도시스(뮤코지질증)의 치료제 스크리닝 방법에 이용하는 용도에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of producing human-induced pluripotent stem cells (hiPSCs) derived from a patient suffering from sialoidosis (muccosis) and producing tissue-specific cells differentiated therefrom, ), And the use of the cell model for screening for a therapeutic agent for sialidosis (muccioangiosis).

사이알리도시스는 NEU1(HGNC: 7758) 유전자 돌연변이에 의해 발생하는 리소좀 시알리데이즈(sialidase 또는 neuraminidase) 효소의 결핍에 의한 희귀 유전병으로 상염색체 열성으로 유전되며, 시알리데이즈 효소 결핍으로 인해 점액지질 탄수화물이 비정상적으로 축적되는 리소좀 축적 질환(lysosomal storage disease, LSD)으로 분류된다. 시알리데이즈 효소는 당-단백질 복합체(글라이코프로틴; glycoprotein)에서 당과 유사한 분자구조를 가지는 사이알릭산(sialic acid)을 제거하는 역할을 하고, 이를 통해 세포가 정상적으로 기능을 할 수 있게 하는데, 이 효소가 결핍될 경우 당 유사 물질이 정상적으로 제거되지 않아 체내 여러 조직 및 다양한 세포, 특히 신경, 골수 등을 포함하는 외부 병원균감염으로부터 보호해주는 세포에 축적됨으로 인해 이상 증상을 일으키는 원인이 된다.Sialidosis is an autosomal recessive inherited by a deficiency of the lysosomal sialidase or neuraminidase enzyme caused by the NEU1 (HGNC: 7758) gene mutation, and due to sialidase enzyme deficiency, mucoid lipid carbohydrate Is classified as an abnormally accumulated lysosomal storage disease (LSD). The sialidase enzyme removes sialic acid having a sugar-like molecular structure in the sugar-protein complex (glycoprotein), thereby allowing the cell to function normally, When the enzyme is deficient, the sugar-like substance is not normally removed, which causes abnormal symptoms due to accumulation in various tissues and various cells in the body, especially cells protecting from external pathogenic infection including nerve and bone marrow.

사이알리도시스는 출생시 또는 생후 1년 이내에 증상이 나타나는 것으로 알려져 있으며, 질환을 가진 영아의 출생 시 전신에 과도한 부기가 있으며, 납작코, 부어오른 눈꺼풀, 잇몸비대, 혀의 비대 등이 종종 관찰되고, 골반뼈의 이탈과 같은 근골격계 이상을 동반하기도 한다. 신생아들은 갑작스런 불수의근수축을 보이기도 하며, 망막에 빨간 반점(cherry red macules)이 관찰되며, 또한 보행실조나 진전, 시력이상, 경련 등의 증상을 보이기도 한다. Sialidosis is known to occur at birth or within 1 year of birth. Infants with the disease have excessive swelling at the time of birth and are often observed with flatulence, swollen eyelids, hypertrophy of the gums, enlargement of the tongue, It is also accompanied by musculoskeletal abnormalities such as the dislocation of the pelvic bone. Newborns have sudden shrinkage of the involuntary muscles, cherry red macules on the retina, gait disturbances, progression, vision problems, and convulsions.

검사상으로는 간비대(hepatomegaly), 비장비대(splenomegaly), 과도한 비정상적인 부종을 보인다. 영아의 경우 근육의 힘이 약화되어 있고(hypotonia), 정신지체를 초기부터 보이거나 빠르게 진행하는 양상을 보이기도 한다. 많은 환자들이 성장장애를 보이며 반복적인 호흡기 감염으로 인해 1세 이전에 사망에 이르는 경우가 많다.
Examination shows hepatomegaly, splenomegaly, and excessive abnormal swelling. In the case of infants, muscular strength is weakened (hypotonia) and mental retardation may be seen from the beginning or rapidly progressed. Many patients have growth disturbances and often have a respiratory infection leading to death before the first year of life.

네 가지 종류의 인간 시알리데이즈 유전자(NEU1, 2, 3 및 4)가 알려져 있으며, 해당 단백질의 세포 내 위치와 기질에 대한 특이성(specificity)은 서로 다른 것으로 알려져 있다. 시알리데이즈 효소 활성에 중요한 Asp-box motifs 부위는 종들 간에 잘 보존되어 있다. NEU1 유전자는 415 아미노산으로 구성된 리소좀 시알리데이즈를 인코딩하는데 NEU1 유전자의 돌연변이는 sialylated oligosaccharides 및 당단백(glycoproteins)의 세포 내 축적을 유발하게 된다. 사이알리도시스 환자에서 30종 이상의 유전자 돌연변이가 보고되었지만, 돌연변이 유형과 임상병리학적 연관성 및 표현형 등에 대한 연구는 아직도 성과가 미비한 실정이다.Four types of human sialidase genes (NEU1, 2, 3 and 4) are known, and the intracellular location of the protein is known to be different from the specificity of the substrate. Asp-box motifs important for sialidase enzyme activity are well conserved among species. The NEU1 gene encodes a lysosomal sialidase composed of 415 amino acids, and a mutation in the NEU1 gene causes intracellular accumulation of sialylated oligosaccharides and glycoproteins. Although more than 30 genetic mutations have been reported in patients with sialidosis, studies on the clinical pathology and phenotypic relationship with mutant types have yet to be performed.

인간 사이알리도시스 발병을 이해하기 위한 분자적 기작에 관하여는 현재까지 크게 알려진 바 없으며, 이에 따라 현재 제한적이며, 보전적인 치료가 진행되고 있는 수준이다. 사이알리도시스의 마우스 모델이 개발되어, 인간 사이알리도시스 의 많은 특징을 유사하게 모방할 수 있음에도 불구하고, 이를 인간 질환에 완벽하게 대체할 수 없으므로, 사이알리도시스 마우스 모델을 이용한 연구에 한계를 가져온다는 단점이 있다. 따라서, 사이알리도시스의 질환 발병 기작을 재현할 수 있는 인간 유래의 사이알리도시스 세포 모델을 개발하는 것은 질환의 원인을 이해하고 효과적인 치료법을 개발하는 데 유용하게 사용될 수 있다.
The molecular mechanisms for understanding the pathogenesis of human Alidocis have not been extensively known and are currently limited and conservative. Although a mouse model of sialidocis has been developed and can mimic many of the features of human alidosys similarly, it can not completely replace human disease, thus limiting research using the sialidocyte mouse model There is a disadvantage. Therefore, the development of a human-derived sialoid cell model that can reproduce the pathogenesis mechanism of sialidoxys can be useful for understanding the causes of diseases and developing effective therapies.

줄기세포(stem cell)는 조직을 구성하는 각 세포로 분화되기 전단계의 세포로서, 배아, 태아 및 성체의 각 조직에서 얻을 수 있을 수 있으며, 미분화 상태에서 무한 증식이 가능한 자가증식능 및 특정 분화 자극에 의해 다양한 조직의 세포로 분화될 수 있는 잠재적 가능성인 분화능을 가진 세포를 말한다. 줄기세포는 분화 자극(환경)에 의하여 특정 세포로 분화가 진행되며, 세포분열이 정지된 분화된 세포와는 달리 세포분열에 의해 자신과 동일한 세포를 생산(self-renewal)할 수 있어 증식(proliferation, expansion)하는 특성이 있으며, 다른 환경 또는 다른 분화 자극에 의해 다른 세포로도 분화될 수 있어 분화에 유연성(plasticity)을 가지고 있는 것이 특징이다.Stem cells can be obtained from embryonic, fetal, and adult tissues, which are the cells of the pre-differentiation stage of each cell that constitutes the tissue. They are capable of infinitely proliferating in the undifferentiated state, Refers to cells with differentiation potential, which is a potential potential to differentiate into cells of various tissues. Stem cells are differentiated into specific cells by differentiation stimuli (environment), and unlike the differentiated cells in which cell division is stopped, they can self-renew themselves by cell division, , expansion, and it can be differentiated into other cells by different environments or differentiation stimuli, and is characterized by plasticity in differentiation.

유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cells; iPSCs) 및 배아줄기세포(Embryonic stem cells; ESCs)를 포함하는 인간 전분화능 줄기세포(Human pluripotent stem cells; hPSCs)는 인체를 구성하는 거의 모든 조직 세포 종류로 분화할 수 있는 우수한 전분화능을 가지고 있다. 특히, 환자-유래 hiPSCs의 경우 시험관 내 분화 시스템에서 환자와 같은 면역적, 유전적 특성을 가진 조직-특이적 분화세포를 생산할 수 있어서 면역 거부반응이 없는 환자-맞춤형 세포치료제 개발에서뿐만 아니라, 기관 형성(organogenesis)의 초기 발달 동안에 복합적 질병의 메커니즘을 이해하는데 효과적인 평가자로 알려져 있다(Muotri, A. R. (2009) Epilepsy Behav 14 Suppl 1: 81-85; Marchetto, M. C., B. Winner, et al. (2010) Hum Mol Genet 19(R1): R71-76).
Human pluripotent stem cells (hPSCs), including induced pluripotent stem cells (iPSCs) and embryonic stem cells (ESCs) And has excellent ability to differentiate. In particular, patient-derived hiPSCs can produce tissue-specific differentiated cells with immune and genetic characteristics, such as patients, in an in vitro differentiation system, resulting in the development of patient- (2009) Epilepsy Behav 14 Suppl 1: 81-85; Marchetto, MC, and B. Winner, et al. (2010), who are known to be effective evaluators of the mechanisms of complex disease during the early development of organogenesis (Muotri, Hum MoI Genet 19 (R1): R71-76).

현재까지, 다양한 유전적 질병을 가지는 환자로부터 유래된 hiPSCs가 질병과 관련 있는 세포 종류로 직접 분화되었을 때 질병-특이적인 표현형(phenotypes)을 나타냄이 보고되고 바 있다(Park, I. H. et al. Cell 134, 877-886 (2008); Tiscornia, G. et al. Nature medicine 17, 1570-1576 (2011)). 이러한 질병-특이적인 hiPSCs는 질병의 직접적인 원인 또는 손상부위와 관련 있는 조직 세포로 분화될 수 있어서, 질환 특성을 보유한 분화 조직-세포는 질병의 원인을 규명하기 위한 구체적인 기작 연구 또는 치료제 개발에 유용하게 활용될 수 있다.
To date, hiPSCs derived from patients with various genetic diseases have been reported to exhibit disease-specific phenotypes when directly differentiated into disease-associated cell types (Park, IH et al. Cell 134 , 877-886 (2008); Tiscornia, G. et al., Nature medicine 17, 1570-1576 (2011)). These disease-specific hiPSCs can be differentiated into tissue cells that are associated with a direct cause or impairment of the disease, so that the differentiated tissue-cell having the disease characteristic is useful for developing a specific mechanism research or therapeutic agent for identifying the cause of the disease Can be utilized.

따라서, 본 발명자들은 환자-유래 hiPSCs 기술을 기반으로 사이알리도시스를 연구하기 위한 인간 세포 모델을 확립하기 위해 노력한 결과, 우선적으로 사이알리도시스 환자의 섬유아세포로부터 사이알리도시스 유래의 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs), 배상체(embryoid body, EB) 및 신경 전구세포(Neural progenitor cellss , NPCs)의 발생 및 분화를 유도하였다. 상기 사이알리도시스 환자 유래의 hiPSCs는 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vivo)에서 전분화능(pluripotency)을 가짐과 동시에, 사이알리도시스 환자에서 나타나는 원인 유전자 변이와 이로 인한 사이알리데이즈 활성의 저하를 나타내는 것을 확인하였고 사이알리도시스 환자 유래의 hiPSCs로부터 신경 전구세포로 분화를 유도한 결과, 역시 사이알리데이즈 활성이 감소함을 확인하였다. 또한, 서로 다른 사이알리도시스 환자 체세포의 사이알리도시스 원인 유전자인 NEU1 유전자 염기서열을 조사한 결과 신규 유전자 돌연변이(R347Q/V275A)를 규명하였고, 상기 돌연변이를 가진 환자 체세포 유래 hiPSCs 및 신경 전구세포에서 사이알리데이즈 활성이 감소함을 확인하였다. 본 발명의 사이알리도시스 환자-유래 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs) 및 hiPSC-유래 신경 전구세포는 질환-특이적 표현형을 유의하게 보존하고 있어 사이알리도시스 발병 원인 규명 연구 및 치료제 개발에 유용하게 사용될 수 있으며 상기 사이알리도시스의 인간 세포 모델을 제시함으로써 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the present inventors have made efforts to establish a human cell model for studying sialoidosis based on the patient-derived hiPSCs technology. As a result, the inventors of the present invention have found that, from fibroblasts of patients with sialidoxys, human induced pluripotent stem cells induced differentiation and differentiation of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), embryoid body (EB) and neural progenitor cells (NPCs). HiPSCs of the sheath between alrido patient-derived in vitro (in vitro ) and in vivo ( in In addition to having pluripotency in vivo , it was confirmed that the mutation of causative gene in sialoidosis patients resulted in the decrease of sialidase activity, and it was confirmed that the hiPSCs derived from sialidosis patients were differentiated into neural progenitor cells Induction results also confirmed that sialidase activity decreased. In addition, a novel gene mutation (R347Q / V275A) was identified by examining the nucleotide sequence of the NEU1 gene, which is a gene responsible for the aliotissism of somatic cells of different sialoids, and hiPSCs and neural progenitor cells from the mutant somatic cells Day activity was decreased. The sialoidosis-derived human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) and hiPSC-derived neural progenitor cells of the present invention significantly preserve the disease-specific phenotype and are therefore useful in the study of the cause of sialoidosis The present invention has been completed by suggesting a human cell model of the above-mentioned sialidocys.

본 발명의 목적은 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs) 기술을 이용하여 사이알리도시스(뮤코지질증) 환자의 질환 특성을 그대로 반영할 수 있는 인간 세포 모델을 개발함으로써, 개선된 사이알리도시스 발병 연구 및 치료제 개발 방법을 제공하고, 본 발병의 인간세포 모델을 이용하여 사이알리도시스 치료에 효과적인 후보물질을 검색하는 방법을 제공함으로써 사이알리도시스의 증상완화 및 치료제를 개발하는 방법을 제공한다.
It is an object of the present invention to develop a human cell model capable of reflecting the disease characteristics of patients with sialidosis (mucciosis) using human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) The present invention provides a method for the development of a therapeutic and therapeutic agent for psoriasis, and a method for detecting a candidate agent effective for treatment of psoriasis using the human cell model of the onset, thereby developing a symptom relief and therapeutic agent for psoriasis to provide.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

i) 시험관 내(in vitro)에서 사이알리도시스(sialidosis) 환자로부터 분리된 섬유아세포(fibroblast)를 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs)로 유도하는 단계; 및i) In vitro ( in deriving a hiPSCs); vitro) alrido sheath (sialidosis) induced human fibroblasts (fibroblast) iPS cells (induced pluripotent stem cells isolated from human patients range from; And

ii) 상기 단계 i)에서 유도된 hiPSCs를 수득하는 단계를 포함하는, 시험관 내에서 사이알리도시스 hiPSCs 모델의 제조 방법을 제공한다.ii) obtaining the hiPSCs derived in step i) above in vitro. < RTI ID = 0.0 > hiPSCs < / RTI >

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 사이알리도시스(sialidosis) hiPSCs 모델을 제공한다.The present invention also provides a model of sialidosis hiPSCs prepared by the above method.

또한, 본 발명은 In addition,

i) 시험관 내(in vitro)에서 사이알리도시스(sialidosis) 환자로부터 분리된 섬유아세포(fibroblast)를 인간 유도만능 줄기 세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs)를 제작하는 단계; i) In vitro ( in preparing human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) from fibroblasts isolated from patients with sialidosis in vitro ;

ii) 상기 단계 i)에서 제작한 hiPSCs를 신경 전구세포(Neural progenitor cells, NPCs)로 유도하는 단계; 및ii) inducing hiPSCs prepared in step i) to neural progenitor cells (NPCs); And

iii) 상기 단계 ii)에서 유도된 NPCs를 수득하는 단계를 포함하는, 시험관 내에서 사이알리도시스 신경 전구세포 모델의 제조 방법을 제공한다.iii) obtaining the NPCs derived in step ii) above in vitro. < Desc / Clms Page number 10 >

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 사이알리도시스(sialidosis) 신경 전구세포 모델을 제공한다.The present invention also provides a sialidosis neural progenitor cell model prepared by the above method.

또한, 본 발명은 In addition,

i) 상기 hiPSCs로부터 배상체(embryoid body, EB), 신경 전구세포(Neural progenitor cells, NPCs) 또는 신경구(neurosphere)로 분화를 유도하는 단계; 및i) inducing differentiation from the hiPSCs into an embryoid body (EB), neural progenitor cells (NPCs) or neurospheres; And

ii) 상기 단계 i)에서 유도된 배상체의 분화 마커, 신경 전구세포의 특징 또는 신경 전구세포의 형태학적 특징을 분석하는 단계를 포함하는, hiPSCs, 신경 전구세포 또는 신경구를 사이알리도시스 모델로 사용하는 방법을 제공한다.ii) using hiPSCs, neural progenitor cells or nerve ganglia as a model of the alliotosis, including the step of analyzing the differentiation markers, neural progenitor cell characteristics or morphological characteristics of neural progenitor cells derived from said step i) . ≪ / RTI >

아울러, 본 발명은In addition,

i) 상기 hiPSCs 모델로부터 분화된 배상체, 신경 전구세포 또는 신경구에 피검물질을 처리하는 단계;i) treating the specimens to differentiate from the hiPSCs model, neural progenitor cells or neurons;

ii) 상기 단계 i)의 배상체, 신경 전구세포 또는 신경구의 특성을 분석하는 단계; 및ii) analyzing the characteristics of said somatic cells, neural progenitor cells or nerve cells of said step i); And

iii) 상기 단계 ii)의 분석한 결과를 무처리 대조군과 비교하는 단계를 포함하는, 사이알리도시스의 치료제 후보물질의 스크리닝 방법을 제공한다.
iii) comparing the result of the analysis of step ii) with that of the untreated control, to screen candidate therapeutic substances of sialidoxys.

본 발명의 사이알리도시스(뮤코지질증) 환자의 섬유아세포로부터 유래한 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs)는 사이알리도시스 환자에서 나타나는 질환 특징을 재현하는 신경 전구세포(Neural progenitor cells, NPCs) 및 신경구 세포로 분화할 수 있으며, 상기 세포에서 사이알리도시스 신경 전구세포의 질환 증상인 유전자 변이, 세포 내 리소좀의 축적, 및 사이알리데이즈 활성저하 등을 효과적으로 확인할 수 있음을 확인함으로써, 상기 세포를 사이알리도시스 신경 전구세포의 모델 세포로 개발하였고, 본 발명의 사이알리도시스 신경 전구세포인 인간 세포 모델은 사이알리도시스 신경 전구세포의 발병 기전 분석 연구 및 치료제 개발 연구에 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.
Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) derived from fibroblasts of patients with sialoidosis (muccozygia) of the present invention can be used as neural progenitor cells cells, NPCs) and neural cells, confirming that it is possible to effectively identify gene mutation, accumulation of intracellular lysosomes, and hypoallergenic activity, which are disease symptoms of the sialidoxic neuronal progenitor cells in the cells , And the cell was developed as a model cell of the sialidoxic neuronal progenitor cell. The human cell model of the sialidoxic neuronal progenitor cell of the present invention is useful for analysis of pathogenic mechanism of sialidoxic neuronal progenitor cells and development of therapeutic agent Respectively.

도 1은, 본 발명의 사이알리도시스 환자 체세포 유래 hiPSCs 제조 과정 및 이의 용도에 관한 모식도이다.
도 2는, 정상 및 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포(fibroblast)의 사이알리도시스 원인 유전자 변이를 확인한 도이다.
a: 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포에서 사이알리도시스 원인 단백질 변이인 G227R의 유전자 변이; 및
b: 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포에서 사이알리도시스 원인 단백질 변이인 V275A(Het) 및 본 발명에서 최초로 확인된 R347Q(Het) 변이.
도 3은, 정상 및 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포의 형태 및 리소좀(lysosome)의 축적을 확인한 도이다.
a: 정상 및 사이알리도시스 환자 유래의 배양 섬유아세포의 전형적인 형태를 위상차 현미경으로 확인; 및
b: 정상 및 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포에서 사이알리도시스 특이적으로 발견되는 리소좀(lysosome)의 축적을 확인.
도 4는, 정상 및 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포에서 사이알리도시스 특이적으로 사이알리데이즈 효소 활성 억제를 확인한 도이다.
도 5는, 정상 및 돌연변이 염기서열(R347Q 또는 V275A)을 가진 유전자 NEU1이 과발현된 HEK 297T 세포에서의 사이알리데이즈 효소 활성을 확인한 도이다.
도 6은, 정상 및 돌연변이 염기서열(R347Q 또는 V275A)을 가진 유전자 NEU1이 과발현된 HEK 297T 세포에서의 NEU1 단백질 발현을 웨스턴 블롯으로 확인한 도이다.
도 7은, NEU1 단백질 서열 변이에 의한 구조적 변이를 확인한 도이다.
a: 척추동물에서의 부분적인 NEU1 단백질 서열의 정렬;
아미노산 서열 변이 부분은 빨강색(G277 및 V275)과 자주색 (R347)으로 표시하였고 Asp-boxes 서열 부분은 오렌지색 선으로 표시;
b: 인간 NEU2 단백질의 크리스탈 구조를 기반으로 한 NEU1 단백질 구조의 호몰로지 모델링; 및
c: NEU1 단백질의 Asp-boxes 서열 부분에 근접한 R347 아미노산 변이 부분.
도 8a는, 사이알리도시스 환자 유래 유도만능 줄기세포(hiPSCs)를 제작하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 8b는, 사이알리도시스 환자 유래 유도만능 줄기세포(hiPSCs)의 형태학적 특징 및 알칼라인 포스파타아제 염색(Alkaline phosphatase staining, AP staining)하여 미분화 여부를 확인한 도이다.
도 8c는, 사이알리도시스 환자 유래 유도만능 줄기세포(hiPSCs)에서 전분화능 마커(pluripotency maker) 단백질의 발현을 확인한 도이다.
도 8d는, 사이알리도시스 환자 유래 유도만능 줄기세포(hiPSCs)의 in vitro에서 외배엽, 내배엽, 중배엽 등 삼배엽으로의 분화능을 확인한 도이다.
도 9는, 사이알리도시스 환자 유래 유도만능 줄기세포(hiPSCs)의 단연쇄반복(Short Tandem Repeat, STR) 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 10은, 사이알리도시스 환자 유래 유도만능 줄기세포(hiPSCs)의 핵형(karyotype) 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 11은, 생체 내(in vivo)에서 사이알리도시스 환자 유래 유도만능 줄기세포(hiPSCs)로부터 분화된 기형종(teratoma)을 나타낸 도이다.
도 12a는, 정상 및 G227R의 유전자 변이를 가진 사이알리도시스 환자 세포주에서 확립된 유도만능 줄기세포(hiPSCs)에서 G227R의 유전자 변이를 확인한 도이다.
도 12b는, 정상 및, V275A(Het) 및 R347Q(Het) 유전자 변이를 가진 사이알리도시스 환자 세포주에서 확립된 유도만능 줄기세포(hiPSCs)에서 V275A(Het) 및 R347Q(Het) 유전자 변이를 확인한 도이다.
도 13은, 사이알리도시스-hiPSCs에서 사이알리도시스 특이적으로 발견되는 리소좀(lysosome)의 축적을 확인한 도이다.
도 14는, 사이알리도시스-hiPSCs에서 사이알리도시스 특이적으로 발견되는 사이알리데이즈 효소 활성 억제를 확인한 도이다.
도 15a는, 사이알리도시스-hiPSCs로부터 분화된 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)의 형태를 위상차 현미경으로 확인한 도이다.
도 15b는, 사이알리도시스-hiPSCs로부터 분화된 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)에서 신경 마커 단백질의 발현을 확인한 도이다.
도 16a는, 정상 및 사이알리도시스-hiPSCs로부터 분화된 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)에서 사이알리도시스 원인 단백질 변이인 G227R의 유전자 변이를 확인한 도이다.
도 16b는, 정상 및 사이알리도시스-hiPSCs로부터 분화된 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)에서 사이알리도시스 원인 단백질 변이인 V275A(Het) 및 본 발명에서 최초로 확인된 R347Q(Het) 변이의 유전자 변이를 확인한 도이다.
도 17은, 사이알리도시스-hiPSCs로부터 분화된 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)에서 사이알리도시스 특이적으로 발견되는 리소좀(lysosome)의 축적을 확인한 도이다.
도 18은, 사이알리도시스-hiPSCs로부터 분화된 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)에서 사이알리도시스 특이적으로 발견되는 사이알리데이즈 효소 활성 억제를 확인한 도이다.
Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a schematic diagram of a process for producing hiPSCs derived from somatic cells of sialoidosis according to the present invention and its use.
Fig. 2 is a diagram showing mutation of the gene responsible for the sialidosis of fibroblasts derived from normal and sialoidosis patients. Fig.
a: gene mutation of G227R, a protein mutation responsible for the sialoidosis in fibroblasts derived from a patient with sialoidosis; And
b: V275A (Het), which is a sialidase-causative protein mutation, and R347Q (Het) mutation which was first identified in the present invention in fibroblasts derived from a patient suffering from sialoidosis.
Fig. 3 is a diagram showing the morphology and accumulation of lysosomes of fibroblasts derived from normal and sialoidosis patients. Fig.
a: Identification of a typical morphology of cultured fibroblasts from normal and sialidosis patients by phase contrast microscopy; And
b: Confirmation of accumulation of lysosomes specifically found in sialidosis in fibroblasts derived from normal and sialidosis patients.
Fig. 4 is a graph showing inhibition of sialidase enzyme activity specifically in sialidosis in fibroblasts derived from normal and sialoidosis patients. Fig.
Figure 5 shows the activity of sialidase enzymes in HEK 297T cells overexpressing the gene NEU1 with the normal and mutated nucleotide sequences (R347Q or V275A).
Figure 6 is a Western blot analysis of NEU1 protein expression in HEK 297T cells overexpressing the gene NEUl with the normal and mutated nucleotide sequences (R347Q or V275A).
Fig. 7 is a diagram showing the structural variation caused by NEU1 protein sequence variation. Fig.
a: alignment of partial NEU1 protein sequences in vertebrates;
Amino acid sequences are shown in red (G277 and V275) and purple (R347), and Asp-boxes in orange;
b: Homologous modeling of the NEU1 protein structure based on the crystal structure of the human NEU2 protein; And
c: R347 amino acid mutation part near the Asp-boxes sequence part of NEU1 protein.
FIG. 8A is a schematic diagram showing a process for producing induced pluripotent stem cells (hiPSCs) derived from patients suffering from sialoadisosis.
FIG. 8B is a graph showing the morphological characteristics of hiPSCs derived from patients suffering from sialoidosis and alkaline phosphatase staining (AP staining).
FIG. 8C shows the expression of a pluripotency maker protein in sialidosis-derived induced pluripotent stem cells (hiPSCs).
Figure 8d is, in between the sheath alrido patient-derived iPS cells (hiPSCs) In vitro , the ability to differentiate into ectoderm such as ectoderm, endoderm, and mesodermal lobe was confirmed.
9 is a diagram showing a result of short chain repetition (STR) analysis of induced pluripotent stem cells (hiPSCs) derived from patients with sialoidosis.
FIG. 10 is a diagram showing karyotype analysis results of induced allergic stem cells (hiPSCs) derived from patients suffering from sialoidosis.
Figure 11 is, in vivo (in (hiPSCs) derived from a patient suffering from a cirrhosis patient in vivo .
FIG. 12A shows the gene mutation of G227R in induced pluripotent stem cells (hiPSCs) established in a cell line of a patient with normal and G227R gene mutations.
12B is a graph showing the mutation of V275A (Het) and R347Q (Het) gene mutations in induced pluripotent stem cells (hiPSCs) established in normal and siRNA disease cell lines with V275A (Het) and R347Q (Het) gene mutations to be.
FIG. 13 shows the accumulation of lysosomes specifically found in sialidoxys in sialidoxys-hiPSCs.
Fig. 14 is a graph showing inhibition of sialidase enzyme activity, which is specifically found in sialidoxys in sialidoxys-hiPSCs.
15A is a diagram showing the morphology of neural progenitor cells (sialidoxis-NPCs) differentiated from sialidoxys-hiPSCs by a phase contrast microscope.
FIG. 15B shows the expression of neural marker proteins in neural progenitor cells differentiated from sialidoxys-hiPSCs (sialidoxys-NPCs).
16A shows the gene mutation of G227R, a protein mutation that is a sialidosis-causing protein in neural progenitor cells differentiated from normal and sialidosis-hiPSCs (sialidoxys-NPCs).
FIG. 16B shows the expression of V275A (Het), which is a sialidase-causative protein mutation in the neural progenitor cells differentiated from normal and sialoadisis-hiPSCs (sialidoxyl-NPCs), and the gene of R347Q (Het) The mutation was confirmed.
FIG. 17 shows the accumulation of lysosomes specifically found in sialidosis in neuronal progenitor cells (sialoidosis-NPCs) differentiated from sialidoxys-hiPSCs.
Fig. 18 is a graph showing inhibition of sialidase enzyme activity, which is specifically found in sialidosis in neuronal progenitor cells (sialidosis-NPCs) differentiated from sialidoxys-hiPSCs.

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

본 발명은The present invention

i) 시험관 내(in vitro)에서 사이알리도시스(sialidosis) 환자로부터 분리된 섬유아세포(fibroblast)를 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs)로 유도하는 단계; 및i) In vitro ( in deriving a hiPSCs); vitro) alrido sheath (sialidosis) induced human fibroblasts (fibroblast) iPS cells (induced pluripotent stem cells isolated from human patients range from; And

ii) 상기 단계 i)에서 유도된 hiPSCs를 수득하는 단계를 포함하는, 시험관 내에서 사이알리도시스 hiPSCs 모델의 제조 방법을 제공한다.
ii) obtaining the hiPSCs derived in step i) above in vitro. < RTI ID = 0.0 > hiPSCs < / RTI >

상기 단계 i)의 유도는 전분화능 마커(pluripotency marker)의 이소성 발현(ectopic expression)을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 이소성 발현은 리프로그래밍 인자(reprogramming factor)인 OCT4((octamer-binding transcription factor 4)), SOX2(SRY (sex determining region Y)-box 17), C-MYC 및 KLF4(Kruppel-like factor 4)을 포함하는 레트로바이러스(retrovirus)를 이용하는 방법(Son MY et. al, Stem cells 31, 2374-2387; 2013) 또는 상기 리프로그래밍 인자를 발현하는 에피솜 벡터의 형질전환을 통한 방법을 포함하는, hiPSCs를 제조하기 위해 당업계에 알려진 방법이라면 어떠한 것도 사용할 수 있다.
The induction of the step i) is preferably performed using an ectopic expression of a pluripotency marker. Specifically, the ectopic expression is expressed by the reprogramming factor OCT4 ((octamer -binding transcription factor 4), SOX2 (SRY (sex determining region Y) -box 17), C-MYC and Kruppel-like factor 4 (Son MY et. al., Stem cells 31, 2374-2387; 2013), or a method through transformation of an episome vector expressing the reprogramming factor can be used, as is known in the art to produce hiPSCs.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 서로 다른 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포주에서 특이적으로 나타나는 서로 다른 양상의 사이알리도시스의 변이 유전자(G227R 및 V275A(Het)/R347Q(Het))를 확인하였다(도 2 참조). 상기 환자의 섬유아세포로부터 체세포 리프로그래밍 기법을 통해 hiPSCs를 제작하여(도 8 참조), 상기 사이알리도시스-hiPSCs의 특징을 확인한 결과, 사이알리도시스-hiPSCs는 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vivo)에서 전분화능을 가짐과 동시에(도 8 내지 도 11 참조), 사이알리도시스 환자에서 나타나는 원인 유전자 변이를 유지하고(도 12 참조), 이로 인한 리소좀(lysosome)의 축적(도 13 참조) 및 사이알리데이즈 활성의 저하를 나타내는 것을 확인하였다(도 14 참조).In a specific embodiment of the present invention, the present inventors have found that mutation genes (G227R and V275A (Het) / R347Q (Het)) of different aspects of sialoids specifically appear in fibroblast cells derived from different sialoadic patients, (See Fig. 2). And from fibroblasts of the patient making the hiPSCs through somatic cell reprogramming technique (see Fig. 8), between the results confirm the characteristics of the system between alrido -hiPSCs, alrido cis -hiPSCs is in vitro (in vitro ) and in vivo ( in Reference vivo) before multipotential having at the same time (8 to 11 a in), keeping the cause genetic mutation that appears between alrido cis patients (see FIG accumulation (Fig. 13 of the reference 12), lysosomes (lysosome) from thereof), and Indicating a decrease in the activity of sialidase (see Fig. 14).

따라서, 본 발명의 사이알리도시스 환자 체세포 유래의 hiPSCs 모델은 사이알리도시스 환자 체세포의 질환 표현형을 유지하면서 전분화능을 나타내므로, 상기 hiPSCs 모델의 제조 방법은 사이알리도시스의 발병 기전 분석 연구 및 치료제 개발을 위한 인간 유래 세포 모델로서 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, since the hiPSCs model derived from the somatic cell of the present invention exhibits the ability to differentiate while maintaining the disease phenotype of the sialidoxic somatic cells, the method for producing the hiPSCs model is not limited to the analysis of the pathogenic mechanism of sialidosis, Lt; RTI ID = 0.0 > cell < / RTI >

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 사이알리도시스 hiPSCs 모델을 제공한다.The present invention also provides a model of sialoadithi hiPSCs prepared by the above method.

상기 hiPSCs는 하기 i) 및 vi) 중 어느 하나 이상을 특징으로 하는 사이알리도시스 hiPSCs 모델인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다:The hiPSCs are preferably but not limited to a model of sialoadithi hiPSCs characterized by any one or more of i) and vi)

i) NEU1 유전자의 c.G679>A 변이 또는 c.T824>C 및 c.G1040>A 변이;i) c.G679> A mutation or c.T824> C and c.G1040> A mutation of NEU1 gene;

ii) NEU1 유전자로부터 합성된 단백질의 G227R 변이 또는 V275A와 R347Q 변이;ii) G227R mutations or V275A and R347Q mutations of proteins synthesized from the NEU1 gene;

iii) 정상 세포의 hiPSCs 형태;iii) hiPSCs form of normal cells;

iv) OCT4(octamer-binding transcription factor 4), NANOG, TRA-1-81, SSEA3(specific embryonic antigen 3), SSEA4(specific embryonic antigen 4) 및 TRA-1-60를 포함하는 전분화능 마커(stemness maker)를 발현;iv) a stemness maker (OCT4) comprising OCT4, NANOG, TRA-1-81, specific embryonic antigen 3 (SSEA3), specific embryonic antigen 4 (SSEA4) );

v) 리소좀(lysosome)의 축적; 및v) accumulation of lysosomes; And

vi) 사이알리데이즈(sialidase) 활성 감소.vi) Reduced sialidase activity.

상기 NEU1 유전자는 서열번호 8로 구성된 것이 바람직하며, 상기 NEU1 유전자로부터 합성된 단백질은 서열번호 9로 구성된 것이 바람직하다.
The NEU1 gene is preferably composed of SEQ ID NO: 8, and the protein synthesized from the NEU1 gene is preferably composed of SEQ ID NO:

본 발명의 사이알리도시스 유래의 hiPSCs 모델은 사이알리도시스 환자의 체세포와 동일한 특성을 유지하면서 전분화능을 나타내므로, 상기 hiPSCs 모델은 사이알리도시스의 발병 기전 및 치료법 개발을 위해 유용하게 사용될 수 있다.
Since the hiPSCs model derived from the sialidopsis of the present invention exhibits the ability to differentiate while maintaining the same characteristics as the somatic cells of the sialidoxic patient, the hiPSCs model can be usefully used for development of the pathogenesis mechanism and treatment of sialoidosis.

또한, 본 발명은In addition,

i) 시험관 내(in vitro)에서 사이알리도시스 환자로부터 분리된 섬유아세포(fibroblast)를 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs)를 제작하는 단계;i) In vitro ( in producing human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) from a fibroblast isolated from a patient suffering from sialoidosis in vitro ;

ii) 상기 단계 i)에서 제작한 hiPSCs를 신경 전구세포(Neural progenitor cells, NPCs)로 유도하는 단계; 및ii) inducing hiPSCs prepared in step i) to neural progenitor cells (NPCs); And

iii) 상기 단계 ii)에서 유도된 NPCs를 수득하는 단계를 포함하는, 시험관 내에서 사이알리도시스 신경 전구세포 모델의 제조 방법을 제공한다.
iii) obtaining the NPCs derived in step ii) above in vitro. < Desc / Clms Page number 10 >

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 사이알리도시스 신경 전구세포 모델을 제공한다.The present invention also provides a model of a sialidoxic neuronal progenitor cell prepared by the above method.

상기 신경 전구세포는 하기 i) 내지 iii) 중 어느 하나 이상을 특징으로 하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Preferably, the neuro progenitor cells are characterized by any one or more of the following i) to iii), but are not limited thereto.

i) Nestin(type VI intermediate filament (IF) protein), TUJ1(class III beta-tubulin) 및 MAP2(Microtubule-associated protein 2) 를 포함하는 신경세포 마커 단백질을 발현;i) expressing a neuronal marker protein comprising Nestin (type VI intermediate filament (IF) protein), TUJ1 (class III beta-tubulin) and MAP2 (Microtubule-associated protein 2);

ii) 리소좀(lysosome)의 축적; 및ii) accumulation of lysosomes; And

iii) 사이알리데이즈 활성의 감소.
iii) Reduced sialidase activity.

본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에 있어서, 본 발명자들은 사이알리도시스 환자 유래의 hiPSCs(사이알리도시스-hiPSCs)를 배상체(embryoid body, EB)로 분화 유도하였을 때(도 8a 참조), 내배엽, 중배엽 및 외배엽의 모든 분화 마커를 발현하는 것을 확인함으로써 사이알리도시스-hiPSCs 유래 배상체가 분화능을 나타내는 것을 확인하였다(도 8d 참조). In another specific embodiment of the present invention, the present inventors have found that when hiPSCs derived from a patient suffering from sialoidosis (sialidoxys-hiPSCs) are induced to differentiate into embryoid bodies (EB) It was confirmed that all of the differentiation markers of the mesodermal and ectodermal lobes were expressed, thereby confirming that the sialidase-hiPSCs-derived somatic cells exhibit the ability to differentiate (see Fig. 8D).

또한, 사이알리도시스-hiPSCs를 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)의 분화를 유도한 결과, 신경 마커 단백질이 발현되는 것을 확인하였으며(도 15b 참조), 사이알리도시스의 원인 유전자 변이가 유지되고 있음을 확인하였다(도 16 참조).In addition, induction of the differentiation of sialidoxyl-hiPSCs into neural progenitor cells (sialidase-NPCs) revealed that neural marker proteins were expressed (see Fig. 15b), maintaining the causative gene mutation of sialidoxys (See FIG. 16).

또한, 본 발명자들은 사이알리도시스-NPCs에서 사이알리도시스의 특이적인 질환 표현형 유지되는지 확인한 결과, 세포 내에 리소좀(lysosome)의 축적이 증가함과(도 17 참조), 사이알리데이즈의 활성이 현저히 감소함을 확인하였다(도 18 참조). In addition, the present inventors have confirmed that sialidoxis-NPCs maintain a specific disease phenotype of sialidoxis. As a result, the accumulation of lysosomes in the cells increases (see FIG. 17) and the activity of sialidase is markedly decreased (See Fig. 18).

따라서, 본 발명의 사이알리도시스 환자 유래의 hiPSCs로부터 분화된 신경 전구세포는 사이알리도시스 환자의 세포에서 나타나는 특징을 유지하므로, 사이알리도시스의 발병 연구를 위한 인간 유래 세포 모델로서 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the neural progenitor cells differentiated from the hiPSCs derived from the patient of sialoidosis according to the present invention maintain the characteristics appearing in the cells of the sialidoxic patient, so that they can be usefully used as a human-derived cell model for studying the onset of sialidosis .

또한, 본 발명은 In addition,

i) 상기 hiPSCs로부터 배상체(embryoid body, EB), 신경 전구세포(Neural progenitor cells, NPCs) 또는 신경구(neurosphere)로 분화를 유도하는 단계; 및i) inducing differentiation from the hiPSCs into an embryoid body (EB), neural progenitor cells (NPCs) or neurospheres; And

ii) 상기 단계 i)에서 유도된 배상체의 분화 마커, 신경 전구세포의 특징 또는 신경 전구세포의 형태학적 특징을 분석하는 단계를 포함하는, hiPSCs, 신경 전구세포 또는 신경구를 사이알리도시스 모델로 사용하는 방법을 제공한다. ii) using hiPSCs, neural progenitor cells or nerve ganglia as a model of the alliotosis, including the step of analyzing the differentiation markers, neural progenitor cell characteristics or morphological characteristics of neural progenitor cells derived from said step i) . ≪ / RTI >

상기 배상체의 분화마커는 외배엽(ectoderm) 마커인 NESTIN 및 TUJ1, 내배엽(endoderm) 마커인 SOX17(SRY (sex determining region Y)-box 17) 및 α-FP(Alpha-fetoprotein), 및 중배엽(mesoderm) 마커인 알파-평활근 액틴(α-smooth muscle actin, α-SMA) 및 DESMIN(Muscle Cell Marker) 중 어느 하나 이상을 발현하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. The differentiation markers of the above-mentioned epitope are NESTIN and TUJ1 which are ectoderm markers, SOX17 (sexy determining region Y) -box 17 which is an endoderm marker, alpha-FP (Alpha-fetoprotein) and mesoderm ) Smooth muscle actin (α-SMA) and DESMIN (Muscle Cell Marker).

상기 신경 전구세포는 하기 i) 내지 iii) 중 어느 하나 이상을 특징으로 하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다:Preferably, the neural progenitor cells are characterized by any one or more of the following i) to iii):

i) Nestin(type VI intermediate filament (IF) protein), TUJ1(class III beta-tubulin) 및 MAP2(Microtubule-associated protein 2) 를 포함하는 신경세포 마커 단백질을 발현;i) expressing a neuronal marker protein comprising Nestin (type VI intermediate filament (IF) protein), TUJ1 (class III beta-tubulin) and MAP2 (Microtubule-associated protein 2);

ii) 리소좀(lysosome)의 축적; 및ii) accumulation of lysosomes; And

iii) 사이알리데이즈 활성의 감소.
iii) Reduced sialidase activity.

또한, 본 발명은 In addition,

i) 상기 hiPSCs 모델로부터 분화된 배상체, 신경 전구세포 또는 신경구에 피검물질을 처리하는 단계;i) treating the specimens to differentiate from the hiPSCs model, neural progenitor cells or neurons;

ii) 상기 단계 i)의 배상체, 신경 전구세포 또는 신경구의 특성을 분석하는 단계; 및ii) analyzing the characteristics of said somatic cells, neural progenitor cells or nerve cells of said step i); And

iii) 상기 단계 ii)의 분석한 결과를 무처리 대조군과 비교하는 단계를 포함하는, 사이알리도시스의 치료제 후보물질의 스크리닝 방법을 제공한다.iii) comparing the result of the analysis of step ii) with that of the untreated control, to screen candidate therapeutic substances of sialidoxys.

상기 사이알리도시스의 치료제 후보물질은, 본 발명의 hiPSC 모델, 또는 이로부터 분화된 배상체 또는 신경세포의 특징을 분석함에 있어서 정상 대조군과 유사한 수준의 특성을 나타내도록 하는 물질로서 선별될 수 있으며, 구체적으로 본 발명의 hiPSC 모델로부터 분화 유도된 신경세포에서 NEU1 유전자의 발현 수준을 정상 대조군과 유사한 수준으로 증가하도록 하는 물질이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
The candidate substance for therapeutic treatment of sialidoxys can be selected as a substance which exhibits a similar level of characteristics to the hiPSC model of the present invention or a normal control in analyzing characteristics of the differentiated nerve cells or differentiated therefrom, Specifically, a substance that increases the expression level of the NEU1 gene in neurons differentiated from the hiPSC model of the present invention to a level similar to that of a normal control is the most preferable, but is not limited thereto.

본 발명의 사이알리도시스 환자 유래의 hiPSCs, 이로부터 분화된 배상체, 신경 전구세포는 사이알리도시스 환자의 세포에서 나타나는 특징을 유지하므로, 사이알리도시스의 발병 연구를 위한 인간 유래 세포 모델로서 유용하게 사용될 수 있다.
The hiPSCs derived from a patient suffering from a sialoidosis according to the present invention, the differentiated specimens derived therefrom, and the neural progenitor cells maintain the characteristics appearing in the cells of a patient suffering from sialidosis, and thus are useful as a human-derived cell model for studying the onset of sialidosis Can be used.

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

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

<< 실시예1Example 1 > > 사이알리도시스Sialidocys (( 뮤코지질증Mucciosis ) 환자 체세포 유래의 인간 ) Human somatic cell-derived human 유도만능All-purpose induction 줄기세포( Stem Cells( humanhuman inducedinduced pluripotentpluripotent stemstem cellscells ; ; hiPSCshiPSCs )의 제조)

<1-1> <1-1> 사이알리도시스Sialidocys 환자 체세포의 원인 유전자 변이 확인 Identification of causative gene mutations in patient somatic cells

본 발명자들은 사이알리도시스(뮤코지질증)의 원인이 되는 유전자 변이를 확인하기 위하여, 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포(fibroblast)를 배양하여, 사이알리도시스 원인 유전자인 NEU1의 서열(서열번호 8)을 확인하였다.The present inventors cultured a fibroblast derived from a patient suffering from a sialidoxis to identify a gene mutation that causes sialidosis (mucciosis), and found that the sequence of NEU1 (SEQ ID NO: 8 ).

구체적으로, 사이알리도시스 환자 유래 섬유아세포주인 GM02685와 GM02921(Coriell Institute for Medical Research, 미국)를 구입하여, 10% 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS; Invitrogen 사, 미국), 1% 비-필수 아미노산(Non-Essential Amino acids, NEAA; Invitrogen 사, 미국), 1 mM L-글루타민(L-glutamine; Invitrogen 사, 미국) 및 0.1 mM 베타-머캅토에탄올(β-mercaptoethanol; Sigma 사, 미국)을 포함하는 둘베코 변이된 이글 배지(Dulbecco's modified Eagle`s medium, DMEM)에서 배양하였다. 배양 후에는, RNAiso Plus(Takara 사, 일본) 또는 RNeasy 미니 키트(Qiagen 사, 미국)를 사용하여 제조사의 제공된 프로토콜을 따라, 배양한 세포로부터 RNA를 추출하였다. 그런 다음, 하기 표 1에 기재된 프라이머(서열번호 1 및 2) 및 Superscript III(Invitrogen 사, 미국)을 이용하여 NEU1 유전자의 cDNA를 합성하기 위한 PCR을 수행하였다. PCR 산물은 1% 아가로즈 겔에서 분리하였고, 전장(full-length)의 밴드를 잘라내어 QIAquick Gel Extraction Kit(Qiagen 사, 미국)을 이용하여 정제하였다. 정제한 올리고머는 하기 표 1에 기재된 프라이머(서열번호 3 내지 7)을 이용하여 유전자 NEU1의 cDNA의 전체 서열을 분석하였다. 대조군으로, 인간 피부 유래의 야생형 섬유아세포주인 CRL-2097(미국 세포주 은행, ATCC)을 상기와 동일한 방법을 사용하여 유전자 NEU1의 cDNA를 합성하여 이의 서열을 확인하였으며, 이를 야생형으로 하여 사이알리도시스 세포주와 비교하였다.In particular, the fibroblasts derived from the sialoadicosis patients, GM02685 and GM02921 (Coriell Institute for Medical Research, USA), were cultured in RPMI 1640 supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS; Invitrogen, USA) (Invitrogen, USA), 1 mM L-glutamine (Invitrogen, USA) and 0.1 mM beta-mercaptoethanol (Sigma, USA) (Dulbecco ' s modified Eagle &apos; s medium, DMEM). After the incubation, RNA was extracted from the cultured cells using RNAiso Plus (Takara, Japan) or RNeasy mini kit (Qiagen, USA) according to the manufacturer's protocol. Then, PCR was performed to synthesize the cDNA of NEU1 gene using the primers (SEQ ID NOS: 1 and 2) and Superscript III (Invitrogen, USA) shown in Table 1 below. The PCR products were separated on 1% agarose gel and full-length bands were cut out and purified using QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen, USA). The purified oligomers were analyzed for the entire sequence of the cDNA of the gene NEU1 using the primers (SEQ ID NOS: 3 to 7) shown in Table 1 below. As a control, the cDNA of the gene NEU1 was synthesized using the same method as described above for CRL-2097 (American Cell Line Bank, ATCC), a wild-type fibroblast derived from human skin, and its sequence was confirmed. As its wild type, .

정방향Forward 역방향Reverse NEU1 cDNA 합성 NEU1 cDNA synthesis 5'-gcttaagggtgacatctgcgc-3'5'-gcttaagggtgacatctgcgc-3 ' 서열번호 1SEQ ID NO: 1 5'-ctgtctttcaggcgtctccag-3'5'-ctgtctttcaggcgtctctag-3 ' 서열번호 2SEQ ID NO: 2 NEU1 cDNA 전체 서열 분석Whole sequence analysis of NEU1 cDNA 5'-gtctagctgccagggtcgcg-3'5'-gtctagctgccagggtcgcg-3 ' 서열번호 3SEQ ID NO: 3 5'-gactccgtcccgctccagcg-3'5'-gactccgtcccgctccagcg-3 ' 서열번호 4SEQ ID NO: 4 5'-ggtatggagcaaggatgatgg-3'5'-ggtatggagcaaggatgatgg-3 ' 서열번호 5SEQ ID NO: 5 5'-cctgaaggcagaatacccct-3'5'-cctgaaggcagaatacccct-3 ' 서열번호 6SEQ ID NO: 6 5'-gccgaattgtcctccgcagc-3'5'-gccgaattgtcctccgcagc-3 ' 서열번호 7SEQ ID NO: 7

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 하나의 사이알리도시스 섬유아세포주 유형에서는 사이알리데이즈를 암호화하는 NEU1 유전자에서 c.G679>A의 염기서열 변이를 나타내어, 상기 유전자에서 합성된 사이알리데이즈 단백질에서 G227R 변이가 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 또 다른 사이알리도시스 섬유아세포주 유형에서는 사이알리데이즈를 암호화하는 NEU1 유전자에서 c.T824>C 및 c.G1040>A의 염기서열 변이를 나타내어, 상기 유전자에서 합성된 사이알리데이즈 단백질에서 V275A 및 R347Q 변이가 나타나는 것을 확인하였으며, 상기와 같은 서열 변이를 가진 세포주를 발명에 활용한 것은 최초이다(도 2).
As a result, as shown in Fig. 2, in one type of sialoadocytic fibroblast cell line, the nucleotide sequence variation of c.G679 > A in the NEU1 gene encoding sialidase was found to be different from that of the sialidase protein G227R mutation was observed. In addition, in another type of cyadylase fibroblast cell line, nucleotide sequence mutations of cT824> C and c.G1040> A in the NEU1 gene encoding sialidase were shown, and the sialidase protein synthesized from the gene showed V275A And R347Q mutations were observed. It was the first time that a cell line having the above sequence mutation was utilized in the invention (Fig. 2).

<1-2> <1-2> 사이알리도시스Sialidocys 환자  patient 섬유아세포주Fibroblast cell line 유래의 인간  Derived human 유도만능All-purpose induction 줄기세포( Stem Cells( hiPSCshiPSCs ) 제작Production

본 발명자들은 유도만능 줄기세포의 제작을 위하여, OCT4, SOX2, C-MYC 및 KLF4를 포함하는 네가지 리프로그래밍 인자(reprogramming factor)를 발현하는 레트로바이러스(retrovirus)를 이용한 리프로그래밍 배양(Son MY et. al, Stem cells 31, 2374-2387; 2013)을 통해 사이알리도시스 환자 체세포로부터 전분화능을 가진 hiPSCs(사이알리도시스-hiPSCs)를 제작하였다(도 8a).The present inventors have conducted reprogramming using a retrovirus expressing four reprogramming factors including OCT4, SOX2, C-MYC and KLF4 (Son MY et. ali, Stem cells 31, 2374-2387; 2013), hiPSCs (sialidoxys-hiPSCs) with differentiating ability were prepared from somatic cells of sialoidosis (Fig.

구체적으로, 사이알리도시스 환자의 섬유아세포주에 OCT4, SOX2, C-MYC 및 KLF4를 인코딩(encoding)하는 레트로바이러스를 형질감염한 후, 체세포 배양 배지(somatic cell medium)에서 5 일 동안 배양하였다. 5 일 후, 감염 세포를 인간 배아줄기세포(human embryonic stem cell, hESCs) 배양 배지(hESCs-CM)을 포함하는 매트리겔 코팅된 플레이트(matrigel-coated plate)에 옮겨, 2 내지 3 주 동안 추가로 배양하여, hiPSCs 집락(colony)을 수득하였다. 수득한 사이알리도시스 유래 hiPSCs는 상기 실시예 <1-1>의 방법을 사용하여 NEU1 유전자의 cDNA를 합성하여 서열을 분석하였다. 대조군으로는, CRL-2097 세포주를 상기와 동일한 방법을 수행하여 야생형 hiPSCs의 제작을 유도하였다.Specifically, retroviruses encoding OCT4, SOX2, C-MYC, and KLF4 were transfected into fibroblasts of patients with sialidoxys and then cultured in somatic cell medium for 5 days. After 5 days, the infected cells were transferred to a matrigel-coated plate containing human embryonic stem cell (hESCs) culture medium (hESCs-CM), and further cultured for 2 to 3 weeks And cultured to obtain a hiPSCs colony. The cDNA of the NEU1 gene was synthesized and analyzed for the hiPSCs derived from the sialidopsis using the method of Example <1-1>. As a control, the CRL-2097 cell line was subjected to the same procedure as above to induce the production of wild-type hiPSCs.

그 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이 서로 다른 염기서열 변이를 가진 사이알리도시스 환자 유래의 섬유아세포(c.G679>A 또는, c.T824>C 및 c.G1040>A)로부터 사이알리도시스-hiPSCs가 제작되었으며, 사이알리도시스 유래 섬유아세포와 동일한 의 염기서열 변이를 나타내는 것을 확인하였다(도 12).
As a result, as shown in Fig. 12, the expression of sialidoxys-hiPSCs (c.G679 > A or c.T824 > C and c.G1040> A) from fibroblasts derived from a patient with a different base sequence mutation , And it was confirmed that it exhibited the same base sequence variation as that of the sialidoxylated fibroblast (Fig. 12).

또 다른 hiPSCs 제작을 위한 리프로그래밍 방법으로 체세포 리프로그래밍 방법으로 본 발명에서는 센다이바이러스(retrovirus)를 이용한 리프로그래밍 배양을 통해 사이알리도시스 환자 체세포로부터 전분화능을 가진 hiPSCs를 제작하였다(도 8a). As another reprogramming method for producing hiPSCs, hiPSCs having differentiating ability from somatic cells of sialidoxic patients were prepared by reprogramming culture using retrovirus using the somatic reprogramming method (Fig. 8A).

구체적으로, 논문(Fusaki et al. Proc. Jpn. Acad., Ser., B 85, 2009)에 개시된 바와 같이 비삽입성 인간 유도만능 줄기세포(또는, 인간 역분화 줄기세포, hiPSCs)를 제작하기 위해 CytoTune®-iPS 2.0 Sendai 리프로그래밍 키트(A16517, invitrogen) 사용하였다. hiPSCs 생성을 위하여, 사이알리도시스 환자 GM02685(Coriell Institute)의 섬유아세포를 6-웰 플레이트에 각 웰 당 2 X 105 세포 농도로 상기 리프로그래밍 키트의 CytoTune®-iPS 2.0 KOS, CytoTune®-iPS 2.0 hc-Myc, 및 CytoTune®-iPS 2.0 hKlf4로 감염시켰다. 이때, 형질도입 양(또는, 타이터, titer)은 로트번호에 따라 MOI (CIU/cell)에 대한 양을 결정하여 사용하였다. 형질도입 7 일후, 6-웰 플레이트에 2.5 X 105 세포 농도의 감마-생쥐배아섬유아세포(MEF) 피더(feeder)조건에서 1 내지 5 X 104 세포 농도로 재접종하였다. 20 ng/㎖ 농도의 bFGF가 첨가된 hiPSC 배양 배지로 이틀에 한 번씩 교환하였다. 형질 도입 약 21일 이후, hESC와 유사한 형태의 콜로니를 획득하여 상기 피더 조건의 6-웰 플레이트에 옮긴 후, hESC 배양과 동일한 배양 방법으로 지속적인 계대 배양하였다. Specifically, as described in Fusaki et al. Proc. Jpn. Acad., Ser., B 85, 2009, the production of non-intercalating human induced pluripotent stem cells (or human degenerated stem cells, hiPSCs) We used the CytoTune®-iPS 2.0 Sendai Reprogramming Kit (A16517, Invitrogen). For the generation of hiPSCs, fibroblasts of the patient with sialoidosis GM02685 (Coriell Institute) were infected into 6-well plates at a concentration of 2 X 10 5 cells per well using CytoTune®-iPS 2.0 KOS, CytoTune®-iPS 2.0 hc-Myc, and CytoTune®-iPS 2.0 hKlf4. At this time, the amount of transfection (or titer) was determined by MOI (CIU / cell) according to the lot number. Seven days after transduction, the cells were re-inoculated to a 6-well plate at a concentration of 1 to 5 X 10 4 cells in a gamma-mouse embryonic fibroblast (MEF) feeder condition at a concentration of 2.5 × 10 5 cells. Were replaced once every two days with hiPSC culture medium supplemented with bFGF at a concentration of 20 ng / ml. After about 21 days of transduction, colonies similar in shape to hESCs were obtained, transferred to 6-well plates of the feeder conditions, and cultured continuously by the same culture method as hESC culture.

서로 다른 리프로그래밍 기법으로 제작된 사이알리도시스-hiPSCs는 유사한 전분화능 특성과 질환 표현형을 가짐을 확인하였다.
Sialidase-hiPSCs produced by different reprogramming techniques have similar phenotypic character and phenotype.

<< 실시예Example 2>  2> 사이알리도시스Sialidocys 유래  origin hiPSCshiPSCs (( 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs )의 특징 확인) Identification of features

<2-1> <2-1> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs 의 형태학적(Morphological morphologymorphology ) 특징 확인) Feature identification

본 발명자들은 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스-hiPSCs의 형태학적 특징을 확인하기 위하여, 사이알리도시스-hiPSCs의 집락 형태 및 핵형을 확인하였고(도 10), 단연쇄반복(Short Tandem Repeat, STR) 분석을 수행하였다(도 9).To confirm the morphological characteristics of the sialidopsis-hiPSCs prepared in the above Example <1-2>, the present inventors confirmed the colony form and karyotype of the sialidosis-hiPSCs (Fig. 10) Short Tandem Repeat, STR) analysis (FIG. 9).

구체적으로, 상기 실시예 <1-2>과 동일한 방법으로 사이알리도시스-hiPSCs의 리프로그래밍을 유도한 다음, 위상차 현미경(phase-contrast microscopy)으로 사이알리도시스-hiPSCs 집락의 형태를 확인하였다. 또한, 젠딕스 사(GenDix Inc., 한국)에 의뢰하여 염색체 G-결합 분석(Chromosomal G-banding analysis)을 통해 핵형 분석을 수행하였다. 아울러, 휴먼패스 사(HumanPass Inc., 한국)에 의뢰하여 사이알리도시스 유래 섬유아세포주 및 Sialidosis-hiPSCs의 STR 유전형질 분석(STR genotyping)을 수행하고, 이를 정상 인간 배아줄기세포주인 H9 hESCs와 비교하였다.Specifically, reprography of sialidopsis-hiPSCs was induced in the same manner as in Example <1-2>, and then the phase of sialidopsis-hiPSCs colonies was confirmed by phase-contrast microscopy. In addition, a karyotyping analysis was carried out by Chromosomal G-banding analysis with reference to GenDix Inc., Korea. STR genotyping of Sialidosis-hiPSCs and Sialidosis-hiPSCs was performed by HumanPass Inc. (Korea), and compared with H9 hESCs, a normal human embryonic stem cell line. Respectively.

그 결과, 도 8b 및 도 10에서 나타난 바와 같이, 사이알리도시스-섬유아세포주로부터 전분화능을 획득한 사이알리도시스-hiPSCs가 성공적으로 유래됨을 확인하였고(도 8b), 제작된 사이알리도시스-hiPSCs는 인간 배아줄기세포(hESCs)와 유사한 집락 형태 및 정상핵형을 나타내는 것을 확인하였다(도 9 및 도 10).
As a result, as shown in FIG. 8B and FIG. 10, it was confirmed that sialidoxis-hiPSCs having obtained the ability to differentiate from sialidoxyl-fibroblast were successfully derived (Fig. 8B), and the produced sialidoxys-hiPSCs Showed similar colony morphology and normal karyotype as human embryonic stem cells (hESCs) (Figs. 9 and 10).

<2-2> <2-2> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs of APAP (( AlkalineAlkaline phosphatase포스화제 ) 염색 확인) Confirm dyeing

본 발명자들은 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스 환자로부터 유래한 사이알리도시스-hiPSCs의 전분화능 특성을 확인하기 위하여, 전분화능 마커인 알칼라인 포스파타아제 염색(Alkaline phosphatase staining, AP staining)을 실시하였다.The inventors of the present invention used alkaline phosphatase staining (AP), which is a pre-differentiation marker, to identify the ability of sialidopsis-hiPSCs to differentiate from sialidoxys prepared in Example <1-2> staining).

구체적으로, AP 염색 키트(Alkaline phosphatase kit, Sigma Aldrich사, 미국)를 사용하여 구연산 용액(citrate solution) 1 ㎖, 아세톤 2.6 ㎖ 및 37% 포름알데하이드(Formaldehyde; Sigma Aldrich 사, 미국) 320 ㎕를 혼합하여 고정 용액(fixative solution)을 제조하고, 제조한 고정 용액을 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스-hiPSCs에 가하여 어둠 속에서 15 분 동안 상온에 방치하였다. 질산나트륨 용액(sodium nitrate solution) 100 ㎕ 및 FRV-알칼린 용액(FRV-alkaline solution) 100 ㎕과 혼합하여 2 분 동안 방치한 다음, 4.5 ㎖의 멸균수 및 Naphthol AS-BI 알칼리 용액 100 ㎕을 첨가하여 호일로 감싸 빛을 차단하여 보관하였다. 고정된 세포는 PBS로 1 회 세척한 후, 상기 준비한 AP 염색 혼합액에 방치한 후, 물 또는 PBS로 2 분씩 2 회 세척하여 AP 염색된 세포를 위상차 현미경(Phase contrast microscope)으로 관찰하였다. Specifically, 1 ml of a citrate solution, 2.6 ml of acetone, and 320 쨉 l of 37% formaldehyde (Sigma Aldrich, USA) were mixed with an AP staining kit (Alkaline phosphatase kit, Sigma Aldrich, USA) To prepare a fixative solution. The fixative solution thus prepared was added to the sialidopsis-hiPSCs prepared in Example <1-2>, and left at room temperature for 15 minutes in the dark. 100 μl of sodium nitrate solution and 100 μl of FRV-alkaline solution were left for 2 minutes and then 100 μl of 4.5 ml of sterilized water and Naphthol AS-BI alkali solution was added And wrapped with foil to block the light. The immobilized cells were washed once with PBS, allowed to stand in the prepared AP staining mixture, washed twice with water or PBS for 2 minutes, and the AP-stained cells were observed with a phase contrast microscope.

그 결과, 도 8b에서 나타난 바와 같이 사이알리도시스-hiPSCs는 전분화능 마커인 AP에 양성 염색됨을 확인하였다(도 8b).
As a result, as shown in FIG. 8B, it was confirmed that the sialidoxys-hiPSCs stained positive for the AP as a marker for the differentiation ability (FIG. 8B).

<2-3> <2-3> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs of 전분화능Total differentiation ability (( pluripotencypluripotency ) 확인) Confirm

본 발명자들은 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스 환자로부터 유래된 미분화 상태의 사이알리도시스-hiPSCs가 전분화능을 나타내는지 추가적으로 확인하기 위하여, 사이알리도시스-hiPSCs에서 전분화능 마커(pluripotency maker) 단백질의 발현을 확인하였다.In order to further confirm whether sialidase-hiPSCs in undifferentiated state derived from the patient of sialoidosis prepared in Example <1-2> exhibited the ability to differentiate, the inventors of the present invention conducted a study on the effect of sialidoxys-hiPSCs The expression of pluripotency maker protein was confirmed.

구체적으로, 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스-hiPSCs에 4% 포름알데히드(formaldehyde)를 처리하여 실온에서 10 분간 고정하고, 0.1% 트리톤 X-100(triton X-100)을 포함하는 PBS 용액을 15 분간 처리하여 세포막에 투과성(Permeability)를 부여하였다. 처리 후, 상기 처리한 세포를 4% 소혈청알부민(bovine serum albumin, BSA)을 포함하는 PBS에서 세척한 다음, 1차 항체로 항-OCT4 항체(1:100 희석, sc-9081, Cruz Biotechnology 사, 미국), 항-NANOG 항체(1:100 희석, sc-33759, Cruz Biotechnology 사, 미국), 항-TRA-1-81 항체(1:100 희석, MAB4381, Chemicon 사, 미국), 항-SSEA3 항체(1:100 희석, MAB1435, R&D Systems 사, 미국), 항-SSEA4 항체 또는 항-TRA-1-60 항체(1:300 희석, Millipore 사, 미국)를 각각 처리하여 4℃에서 밤새 방치하고, 세척하였다. 세척 후, 알렉사 플루오르 488(Alexa Fluor 488) 또는 알렉사 플루오르 594(Alexa Fluor 594)가 결합된 2차 항체(Invitrogen, 미국)를 처리하고 2 시간 동안 실온에서 방치하여 사이알리도시스-hiPSCs를 면역형광염색하고, 형광 현미경(fluorescence microscope)으로 관찰하여 OCT4, NANOG, SOX2, SSEA4, Tra-1-80 및 Tra-1-61 단백질의 발현을 확인하였다. 발현의 정도를 대조하기 위해 4'6-디아미디노-2-페닐인돌(4'6-diamidino-2-phenylindole, DAPI)을 처리하여 세포의 핵을 염색하여 비교하였다.Specifically, the sialidosys-hiPSCs prepared in Example <1-2> were treated with 4% formaldehyde, fixed at room temperature for 10 minutes, and then treated with 0.1% Triton X-100 Was treated for 15 minutes to impart permeability to the cell membrane. After treatment, the treated cells were washed with PBS containing 4% bovine serum albumin (BSA) and then incubated with anti-OCT4 antibody (1: 100 dilution, sc-9081, Cruz Biotechnology Inc. Anti-TRA-1-81 antibody (1: 100 dilution, MAB4381, Chemicon, USA), anti-SSEA3 (USA), anti-NANOG antibody (1: 100 dilution, sc-33759, Cruz Biotechnology, USA) Treated with antibodies (1: 100 dilution, MAB1435, R & D Systems, USA), anti-SSEA4 antibody or anti-TRA-1-60 antibody (1: 300 dilution, Millipore, USA) , And washed. After washing, the secondary antibody conjugated with Alexa Fluor 488 (Alexa Fluor 488) or Alexa Fluor 594 (Alexa Fluor 594) (Invitrogen, USA) was treated and allowed to stand at room temperature for 2 hours to immobilize sialidocyte-hiPSCs And the expression of OCT4, NANOG, SOX2, SSEA4, Tra-1-80 and Tra-1-61 protein was observed by fluorescence microscope. In order to compare the degree of expression, 4'6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) was treated to stain nuclei of cells and compared.

그 결과, 도 8c에서 나타난 바와 같이 사이알리도시스-hiPSCs에서 전분화능 마커인 OCT4, NANOG, TRA-1-81, SSEA3, SSEA4 및 TRA-1-60 단백질이 정상 세포 수준으로 발현하는 것을 확인하였다(도 8c).
As a result, it was confirmed that OCA4, NANOG, TRA-1-81, SSEA3, SSEA4, and TRA-1-60 protein, which are the differentiation-inducing markers, expressed at the normal cell level in the sialidoxys -hiPSCs as shown in FIG. 8C 8c).

<2-4> 생체 외(<2-4> In vitro ( inin vitrovitro )에서 )in 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs 의 분화 가능성 확인The possibility of differentiation of

본 발명자들은 사이알리도시스 유래의 hiPSCs가 시험관 내에서 전분화능(pluripotency)을 나타내는지 확인하기 위해, 사이알리도시스-hiPSCs로부터 배상체(embryoid body, EB)를 형성하도록 분화를 유도한 다음, 사이알리도시스-배상체에서 내배엽(endoderm) 마커인 SOX17 및 α-FP, 중배엽(mesoderm) 마커인 알파-평활근 액틴(α-smooth muscle actin, α-SMA) 및 DESMIN, 및 외배엽(ectoderm) 마커인 NESTIN 및 TUJ1의 세 가지 배엽(germ layer) 마커의 발현을 확인하였다.The present inventors induced differentiation to form an embryoid body (EB) from sialidocis-hiPSCs in order to confirm whether hiPSCs derived from sialidopsis show pluripotency in vitro, The endoderm markers SOX17 and alpha-FP, the mesoderm markers alpha-smooth muscle actin (alpha-SMA) and DESMIN, and the ectoderm markers NESTIN and Expression of three germ layer markers of TUJ1 was confirmed.

구체적으로, 상기 실시예 <1-2>의 방법을 수행하여 제작한 사이알리도시스-hiPSCs을, 10% 혈청 대체물(serum replacement, SR)을 포함하는 DMED/F12 배지인 배상체 분화 배지(embryoid body differentiation medium)에서 7 일간 배양하여 사이알리도시스-hiPSCs 유래의 배상체(사이알리도시스-EB)로 분화를 유도하였다. 그런 다음, 상기 실시예 <2-3>과 동일한 방법으로 면역형광염색하여 NESTIN, TUJ1, SOX17, α-FP, α-SMA 또는 DESMIN 단백질의 발현을 확인하였다. 상기 면역형광염색을 위한 1차 항체로서 항-DESMIN 항체(1:50 희석; AB907, Chemicon 사, 미국), 항-α-SMA 항체(1:400 희석; A5228, Sigma-Aldrich 사, 미국), 항-FP 항체(1:200 희석; A8452 , Sigma-Aldrich 사, 미국), 항-SOX17 항체(1:100 희석; MAB1924, R&D Systems 사, 미국), 항-TUJ1 항체(1:500 희석; PRB-435P, Covance 사, 미국) 또는 항-NESTIN 항체(1:100 희석; MAB5326, Chemicon 사, 미국)를 각각 사용하였고, 발현의 정도를 대조하기 위해 4'6-디아미디노-2-페닐인돌(4'6-diamidino-2-phenylindole, DAPI)을 처리하여 세포의 핵을 염색하여 비교하였다.Specifically, the sialidopsis-hiPSCs prepared by the method of Example 1-2 were cultured in DMED / F12 medium containing 10% serum replacement (SR) in an embryoid body differentiation medium for 7 days to induce differentiation into sialidase-hPSCs-derived soma (sialidocis-EB). Then, the expression of NESTIN, TUJ1, SOX17, α-FP, α-SMA or DESMIN protein was confirmed by immunofluorescence staining in the same manner as in Example <2-3. SMA antibody (1: 400 dilution; A5228, Sigma-Aldrich, USA) as anti-DESMIN antibody (1:50 dilution; AB907, Chemicon, USA) as the primary antibody for the immunofluorescent staining, (1: 100 dilution; 1: 100 dilution; MAB1924, R & D Systems, USA), anti-TUJ1 antibody (1: 500 dilution; (1: 100 dilution; MAB5326, Chemicon, USA) were used, respectively. To check the degree of expression, 4'6-diamidino-2-phenylindole (4'6-diamidino-2-phenylindole, DAPI) to stain nuclei of cells and compare them.

그 결과, 도 8d에서 나타난 바와 같이 사이알리도시스 분화세포는 NESTIN, TUJ1, SOX17, α-FP, α-SMA 또는 DESMIN 단백질의 세 가지 형태 배엽 마커를 모두 발현하여 전분화능을 나타내는 것을 확인하였다(도 8d).
As a result, as shown in FIG. 8D, it was confirmed that the sialoid cells differentiated cells express all three types of germinal marrow markers of NESTIN, TUJ1, SOX17,? -FP,? -SMA or DESMIN protein 8d).

<2-5> 생체 내(<2-5> In vivo inin vivovivo )에서 )in 사이알리도시스Sialidocys 유래  origin hiPSCshiPSCs 의 분화 가능성 확인The possibility of differentiation of

본 발명자들은 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스 유래의 hiPSCs가 생체 내에서 전분화능(pluripotency) 가능성을 나타내는지 확인하기 위해, 면역력 저하 누드마우스에서 사이알리도시스-hiPSCs의 기형종 형성(teratoma formation)을 수행하였다.In order to confirm whether the hiPSCs derived from the sialidopsis prepared in Example <1-2> exhibited pluripotency in vivo, the inventors of the present invention have found that in the immunodeficient nude mice, the teratoma type of sialidosis-hiPSCs (Teratoma formation).

구체적으로, 상기 실시예 <1-2>와 동일한 방법을 수행하여 제작한 사이알리도시스-hiPSCs를 1×106 세포로 계수하여, 4 주령의 SPF/VAF 면역결핍 누드마우스(오리엔트 바이오 사, 한국)에 각각 주입한 후, 마우스를 사육하였다. 12 주 경과 후에, 상기 마우스를 희생한 후, 기형종을 수득하여, 4% 포름알데하이드를 가하고 파라핀에 포매하였다(embedding). 그런 다음, 헤리스 헤마토실린(Harris hematoxylin) 및 에오신(Eosin)을 처리하여 H&E 염색(Hematoxylin & Eosin staining)을 통해 내배엽(endoderm), 외배엽(ectoderm) 및 중배엽(mesoderm)의 기형종(teratoma) 형성을 확인하였다. Specifically, the sialidopsis-hiPSCs prepared by the same method as in Example <1-2> were counted as 1 × 10 6 cells, and 4-week-old SPF / VAF immunodeficient nude mice (Orient Bios, ), And then mice were bred. After 12 weeks, the mice were sacrificed and teratomas were obtained, and 4% formaldehyde was added and embedded in paraffin. Then, treatment with Harris hematoxylin and Eosin is performed to form teratoma of endoderm, ectoderm and mesoderm through H & E staining (Hematoxylin & Eosin staining) Respectively.

그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이 사이알리도시스-hiPSCs로부터 유래된 기형종에서 외배엽인 신경 조직, 중배엽인 연골(cartilage) 및 근육, 및 내배엽인 상피 세포(epithelium) 형성이 확인되었다(도 11).
As a result, as shown in Fig. 11, formation of ectodermal nerve tissues, mesodermal cartilage and muscles, and endodermial epithelium were observed in teratomas derived from sialidoxys-hiPSCs (Fig. 11) .

<2-6> <2-6> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs of 사이알리도시스Sialidocys 원인 단백질 변이 확인 Identification of causative protein mutations

본 발명자들은 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스-hiPSCs에서 사이알리도시스 원인 유전자 변이로 인한 변이체 단백질의 특징을 확인하기 위하여, 사이알리도시스-hiPSCs에서 사이알리데이즈 단백질의 활성을 확인하였다.In order to characterize the mutant protein due to the mutation of the gene responsible for the sialidosis in the sialidoxys-hiPSCs prepared in the above Example <1-2>, the present inventors investigated the activity of the sialidase protein in the sialidase-hiPSCs Respectively.

구체적으로, 섬유아세포주 및 상기 실시예 <1-2>와 동일한 방법을 수행하여 제작한 hiPSCs를 수득하여, 20 mM 시트레이트(citrate), 60 mM NaCl 및 1 mM CaCl2를 포함하는 pH 4.5 분석 완충용액에 현탁 하였다. 그런 다음, 소니케이터 통해 5 내지 10 회 반복하여 세포를 파쇄하여 용해하고, 13,000 rpm, 4℃에서 10 분 동안 원심분리하여 세포 파쇄물을 제거하고 완충용액에 녹은 단백질만 추출하였다. 제거 후, 2 ㎍의 단백질 용해물을 0.2 mM 2'-(4-methylumbelliferyl)-α-D-N-acetylneuraminic acid(4-MUNANA, Sigma-Aldrich 사, 미국)을 포함하는 분석 완충용액에 첨가하여 37℃에서 4시간 동안 배양하여 반응하였다. 반응을 종료하기 위해 0.1 M 글리신-NaOH(glycine-NaOH) 완충용액(pH 10.5)을 첨가하였다. SpectraMaxⓡ M3 Multi-Mode Microplate Reader(Molecular Devices)를 통해 lex = 365 nm/lem = 450 nm 형광발광(fluorescence)을 측정하여 사이알리데이즈의 활성을 확인하였다. 대조군으로, 정상인 유래-hiPSCs를 상기와 동일한 방법으로 사이알리데이즈의 활성을 확인한 후, 사이알리도시스-hiPSCs의 상대적인 사이알리데이즈의 활성을 비교하였다.Specifically, a fibroblast cell line and hiPSCs prepared by the same method as in Example <1-2> were obtained and analyzed by pH 4.5 analysis containing 20 mM citrate, 60 mM NaCl and 1 mM CaCl 2 And suspended in a buffer solution. Then, the cells were disrupted by repeating 5 to 10 times through a sonicator to dissolve the cells, centrifuged at 13,000 rpm at 4 ° C for 10 minutes to remove cell lysates, and only proteins dissolved in the buffer solution were extracted. After removal, 2 μg of protein lysate was added to the assay buffer solution containing 0.2 mM 2 '- (4-methylumbelliferyl) -α-DN-acetylneuraminic acid (4-MUNANA, Sigma-Aldrich, USA) For 4 hours. To terminate the reaction, 0.1 M glycine-NaOH buffer (pH 10.5) was added. The fluorescence of lex = 365 nm / lem = 450 nm was measured by SpectraMax M3 Multi-Mode Microplate Reader (Molecular Devices) to confirm the activity of sialidase. As a control, the activity of sialidase was examined in the same manner as that of normal human-hiPSCs, and then the activity of sialidase-hiPSCs relative sialidase was compared.

그 결과, 도 4 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 정상 섬유아세포와 대조적으로 사이알리도시스 환자 유래 체세포에서 사이알리데이즈 활성이 현저히 저하됨(도 4)과 유사하게, 정상 섬유아세포 유래 hiPSCs와 대조적으로 사이알리도시스-hiPSCs는 현저히 낮은 사이알리데이즈 활성을 나타내는 것을 확인하였다(도 14).
As a result, as shown in Figs. 4 and 14, in contrast to normal fibroblasts, in contrast to normal fibroblast-derived hiPSCs, similar to sialidase activity (Fig. 4) Alidosyl-hPSCs was found to exhibit significantly lower interleaved activity (Fig. 14).

<2-7> <2-7> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs 의 리소좀 축적 확인Confirmation of lysosomal accumulation

본 발명자들은 상기 실시예 <1-2>에서 제작한 사이알리도시스-hiPSCs에서 리소좀에 축적된 사이알릭산 함량을 확인하기 위해서, 상기 세포 배양 배지에 LysoTracker Red DND-99(1:20000 희석; Invitrogen 사, 미국)을 처리하고 30 분 동안 37℃에서 반응하여 세포 내 리소좀을 관찰하였다. The present inventors used LysoTracker Red DND-99 (diluted 1: 20000; Invitrogen) in the cell culture medium in order to confirm the content of cialic acid accumulated in the lysosome in the sialidoxys-hiPSCs prepared in Example <1-2> USA) and incubated for 30 min at 37 ° C to observe intracellular lysosomes.

그 결과, 도 3 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 정상 섬유아세포와 대조적으로 사이알리도시스 환자 유래 체세포에서 리소좀의 축적이 현저히 증가됨(도 3)과 유사하게, 정상 섬유아세포 유래 hiPSCs와 대조적으로 사이알리도시스-hiPSCs에서 현저히 증가된 리소좀의 축적을 확인하였다 (도 13).
As a result, as shown in Fig. 3 and Fig. 13, in contrast to normal fibroblasts, in contrast to normal fibroblast-derived hiPSCs, similar to the case in which accumulation of lysosomes was significantly increased in somatic cells derived from sialoidosis patients (Fig. 3) The accumulation of significantly increased lysosomes in cis-hPSCs was confirmed (Fig. 13).

<2-8> <2-8> 사이알리도시스Sialidocys 환자 체세포 유래  Originating from somatic somatic cells hiPSCshiPSCs 원인 유전자 변이 확인 Identification of causative gene mutation

본 발명자들은 상기 실시예 <1-1>와 동일한 방법으로 사이알리도시스 환자 체세포 유래 hiPSCs 원인 유전자 변이를 확인하였다.The present inventors confirmed the mutation of the gene responsible for hiPSCs derived from somatic cell of sialoidosis in the same manner as in Example <1-1>.

그 결과, 도 12에서 나타난 바와 같이, NEU1 유전자에서 c.G679>A의 염기서열 변이를 가진 환자 체세포에서 제작된 사이알리도시스 섬유아세포주 유래 hiPSCs는 동일하게 NEU1 유전자에서 c.G679>A의 염기서열 변이를 나타내어, 상기 유전자에서 합성된 사이알리데이즈 단백질에서 G227R 변이가 나타나는 것을 확인하였다(도 12a). 또한, NEU1 유전자에서 c.T824>C 및 c.G1040>A의 염기서열 변이를 가진 환자 체세포에서 제작된 사이알리도시스 섬유아세포주 유래 hiPSCs는 사이알리데이즈를 암호화하는 NEU1 유전자에서 c.T824>C 및 c.G1040>A의 염기서열 변이를 나타내어, 상기 유전자에서 합성된 사이알리데이즈 단백질에서 V275A와 R347Q 변이가 나타나는 것을 확인하였다(도 12b).
As a result, as shown in Fig. 12, the hiPSCs derived from the sialoid fibril cell line produced in the somatic cells of the mutant nucleotide sequence of c.G679 > A in the NEU1 gene were the same as the bases of c.G679 > A in the NEU1 gene , Showing that the G227R mutation appeared in the sialidase protein synthesized in the gene (Fig. 12A). In addition, the hiPSCs derived from the cytochalasin fibroblast cell line produced in the somatic cells of the nucleotide sequence mutations of c.T824> C and c.G1040> A in the NEU1 gene showed that c.T824> C And c.G1040 > A, indicating that V275A and R347Q mutations appeared in the sialidase protein synthesized in the gene (Fig. 12B).

<< 실시예Example 3>  3> 사이알리도시스Sialidocys 유래의 신경 전구세포( Derived neural progenitor cells ( NeuralNeural progenitorprogenitor cellscells , , NPCsNPCs )의 분화 확인)

<3-1> <3-1> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs 로부터 from 배상체Amphibian (( embryoidembryoid bodybody , , EBEB ) 및 신경 전구세포() And neural progenitor cells ( NPCsNPCs ) 분화 유도 및 변이 단백질 확인) Induction of differentiation and identification of mutant proteins

본 발명자들은 시험관 내(in vitro)에서 사이알리도시스-hiPSCs로부터 사이알리도시스 유래의 신경 세포 분화를 유도하기 위해, 사이알리도시스-hiPSCs로부터 배상체(EB)를 경유하는 방법을 이용하여 신경 전구세포(NPCs)를 형성하도록 분화를 유도하였다.The inventors have in vitro (in In order to induce neuronal differentiation from sialoadithyses from sialidopsis-hiPSCs in vitro , sialidase-hiPSCs were used to differentiate into neural progenitor cells (NPCs) Lt; / RTI &gt;

구체적으로, 상기 실시예 <1-2>와 동일한 방법으로 7일 동안 리프로그래밍을 유도한 사이알리도시스-hiPSCs의 집락(colony)를 10% 혈청 대체물(serum replacement, SR)을 포함하는 DMED/F12 배지인 배상체 분화 배지(embryoid body differentiation medium)에서 7 일간 배양하여 사이알리도시스-hiPSCs 유래의 배상체(사이알리도시스-EB)로 분화를 유도하였다. 분화된 사이알리도시스-EB는 1×N2/B27(Invitrogen 사, 미국), 20 ng/㎖ bFGF, 20 ng/㎖ EGF(Invitrogen 사, 미국) 및 10 ng/㎖ 백혈병 억제 인자(leukemia inhibitory factor; Sigma-Aldrich 사, 미국)을 포함하는 DMEM/F12 배지인 NPCs 배지에서 2 주 동안 추가로 배양하여, 분화된 사이알리도시스 유래의 신경 전구세포(사이알리도시스-NPCs)를 수득하였다. NPCs 분화 동안, 맥클래인 조직 절편기(McClain tissue chopper; Mickle Engineering 사, 영국)을 이용하여 매주 계대 배양하였다. 배지는 2 일에 한 번씩 교체하였다. 신경 세포(neuronal cell) 및 교질 세포(glial cell)로 최종 분화하기 위해, 상기 수득한 사이알리도시스-NPCs는 매트리겔이 코팅된 커버슬립에 부착하여 3 내지 4 주 동안 생장 인자를 포함하지 않는 NPCs 배지에서 배양하였다. 분화된 사이알리도시스-NPCs는 상기 실시예 <1-1>과 동일한 방법을 수행하여 사이알리도시스 원인 유전자인 NEU1의 염기서열 변이를 확인하였다. 대조군으로 정상인 유래 hiPSCs를 상기와 동일한 방법으로 배양하여 정상인-hiPSCs 유래의 배상체 및 NPCs로 분화를 유도하였다.Specifically, the colony of sialidopsis-hiPSCs induced reprogramming for 7 days in the same manner as in Example <1-2> was diluted with DMED / F12 containing 10% serum replacement (SR) And cultured in embryoid body differentiation medium for 7 days to induce differentiation into sialidase-hPSCs-derived soma (sialidocis-EB). Differentiated sialidocys-EBs were incubated with 1 x N2 / B27 (Invitrogen, USA), 20 ng / ml bFGF, 20 ng / ml EGF (Invitrogen, USA) and 10 ng / ml leukemia inhibitory factor Sigma-Aldrich, USA) for 2 weeks to obtain neural progenitor cells (sialidocis-NPCs) derived from the differentiated sialoids. During NPCs differentiation, subculture was performed weekly using McClain tissue chopper (Mickle Engineering, UK). The medium was replaced once every two days. In order to finally differentiate into neuronal cells and glial cells, the resulting sialidoxis-NPCs were attached to matrigel-coated cover slips and incubated for 3 to 4 weeks with NPCs without growth factors Lt; / RTI &gt; The differentiated sialoadicase-NPCs were sequenced in the same manner as in Example <1-1> to confirm the nucleotide sequence variation of NEU1, which is a gene for sialidoxys. As a control group, normal human-derived hiPSCs were cultured in the same manner as above to induce differentiation into amphibodies and NPCs derived from normal human-hiPSCs.

그 결과, 도 15a 및 도 16에 나타낸 바와 같이 사이알리도시스 유래의 NPCs는 구형 형태의 신경구(neurosphere) 형태를 유지하였다(도 15a). 또한, 사이알리데이즈를 암호화하는 NEU1 유전자에서 c.G679>A의 염기서열 변이를 나타내어, 상기 유전자에서 합성된 사이알리데이즈 단백질에서 G227R 변이가 나타나는 것을 확인하였고(도 16a), c.T824>C 및 c.G1040>A의 염기서열 변이를 나타내어 상기 유전자에서 합성된 사이알리데이즈 단백질에서 V275A 및 R347Q 변이가 나타나는 것을 확인하였다(도 16b).
As a result, as shown in Figs. 15A and 16, the NPCs derived from sialidopsis maintained a spherical neurosphere morphology (Fig. 15A). In addition, it was confirmed that the G227R mutation appeared in the sialidase protein synthesized in the above gene (Fig. 16 (a)), showing the nucleotide sequence variation of c.G679 > A in the NEU1 gene encoding sialidase And c.G1040 > A, indicating that V275A and R347Q mutations appeared in the sialidase protein synthesized in the gene (Fig. 16B).

<3-2> <3-2> 사이알리도시스Sialidocys -- 배상체의Amphibious 분화능Ability to distinguish 확인 Confirm

본 발명자들은 상기 실시예 <3-1>에서 제조한 사이알리도시스-배상체의 분화능을 확인하기 위하여, 사이알리도시스-배상체에서 외배엽(ectoderm) 마커인 NESTIN 및 TUJ1, 내배엽(endoderm) 마커인 SOX17 및 α-FP, 및 중배엽(mesoderm) 마커인 알파-평활근 액틴(α-smooth muscle actin, α-SMA) 및 DESMIN의 세 가지 배엽(germ layer) 마커의 발현을 확인하였다.In order to confirm the differentiation ability of the sialidocys-amphorae prepared in the above Example <3-1>, the inventors of the present invention found that the ectoderm markers NESTIN and TUJ1, the endoderm markers Expression of three germ layer markers of SOX17 and alpha-FP and mesoderm markers alpha-smooth muscle actin (alpha-SMA) and DESMIN was confirmed.

구체적으로, 상기 실시예 <3-1>과 동일한 방법으로 분화를 유도한 사이알리도시스-EB를, 상기 실시예 <2-3>과 동일한 방법으로 면역형광염색하여 NESTIN, TUJ1, SOX17, α-FP, α-SMA 또는 DESMIN 단백질의 발현을 확인하였다. 상기 면역형광염색을 위한 1차 항체로서 항-NESTIN 항체(1:100 희석; MAB5326, Chemicon 사, 미국), 항-TUJ1 항체(1:500 희석; PRB-435P, Covance 사, 미국), 항-SOX17 항체(1:100 희석; MAB1924, R&D Systems 사, 미국), 항-FP 항체(1:200 희석; A8452 , Sigma-Aldrich 사, 미국), 항-α-SMA 항체(1:400 희석; A5228, Sigma-Aldrich 사, 미국) 또는 항-DESMIN 항체(1:50 희석; AB907, Chemicon 사, 미국)을 각각 사용하였고, 발현의 정도를 대조하기 위해 4'6-디아미디노-2-페닐인돌(4'6-diamidino-2-phenylindole, DAPI)을 처리하여 세포의 핵을 염색하여 비교하였다.Specifically, Sialoids-EB induced differentiation in the same manner as in Example <3-1> was immunofluorescently stained in the same manner as in Example <2-3> to obtain NESTIN, TUJ1, SOX17, FP, alpha-SMA, or DESMIN protein. (1: 100 dilution; MAB5326, Chemicon, USA), anti-TUJ1 antibody (1: 500 dilution; PRB-435P, Covance, USA) as the primary antibody for the immunofluorescent staining, anti- Anti-FP antibody (1: 200 dilution; A8452, Sigma-Aldrich, USA), anti-α-SMA antibody (1: 400 dilution; A5228 (Sigma-Aldrich, USA) or anti-DISMIN antibody (1:50 dilution; AB907, Chemicon, USA) were used. To check the degree of expression, 4'6-diamidino-2-phenylindole (4'6-diamidino-2-phenylindole, DAPI) to stain nuclei of cells and compare them.

그 결과, 도 8d에 나타낸 바와 같이 사이알리도시스 분화세포는 ESTIN, TUJ1, SOX17, α-FP, α-SMA 또는 DESMIN 단백질의 세 가지 형태 배엽 마커를 모두 발현하여 전분화능을 나타내는 것을 확인하였다(도 8d).
As a result, as shown in FIG. 8D, it was confirmed that the sialidosis-differentiated cells express all three types of germline marker of ESTIN, TUJ1, SOX17,? -FP,? -SMA or DESMIN protein 8d).

<< 실시예Example 4>  4> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs 유래  origin NPCsNPCs (( 사이알리도시스Sialidocys -- NPCsNPCs )의 특징 확인) Identification of features

<4-1> <4-1> 사이알리도시스Sialidocys -- NPCsNPCs 및 이로부터 분화된 세포의 신경  And the nerves of the differentiated cells therefrom 마커Marker 단백질 발현 확인 Confirmation of protein expression

본 발명자들은 상기 사이알리도시스-hiPSCs 유래의 NPCs(사이알리도시스-NPCs) 및 신경 세포가 정상적으로 분화 유도되었는지 확인하기 위하여, 사이알리도시스-hiPSCs로부터 분화 유도된 NPCs 및 신경 세포에서 신경세포 특이적 마커 단백질인 NESTIN, TUJ1 및 MAP2 단백질의 발현을 확인하였다.In order to confirm whether NPCs derived from the above-described sialoids-hiPSCs (sialidoxys-NPCs) and nerve cells were induced to differentiate normally, the present inventors have used NPCs derived from sialidoxys -hiPSCs and nerve cell- Expression of the proteins NESTIN, TUJ1 and MAP2 proteins was confirmed.

구체적으로, 상기 실시예 <3-1>의 방법을 수행하여 사이알리도시스-NPCs, 및 이로부터 분화된 신경 세포(사이알리도시스-신경 세포)의 분화를 유도하였다. 그런 다음, 상기 실시예 <1-3>과 동일한 방법으로 면역형광염색하여 NESTIN, TUJ1 및 MAP2 단백질의 발현을 확인하였다. 상기 면역형광염색을 위한 1차 항체로서 NPCs에는 항-NESTIN(1:100 희석; MAB5326, Millipore), 신경 세포에는 항-TUJ1(1:500 희석; PRB-435P, covance) 및 항-MAP2(1:1000 희석; M4403, Sigma-Aldrich) 항체를 사용하였다. 발현의 정도를 대조하기 위해 4'6-디아미디노-2-페닐인돌(4'6-diamidino-2-phenylindole, DAPI)을 처리하여 세포의 핵을 염색하여 비교하였다. 대조군으로는, 정상-NPCs, 이로부터 분화된 신경 세포를 상기와 동일한 조건에서 면역형광염색하여 신경세포 특이적 마커 단백질의 발현을 확인하였다.Specifically, the method of Example <3-1> was performed to induce the differentiation of sialidoxyl-NPCs and the differentiated neurons (sialidocyte-nerve cells). Then, the expression of NESTIN, TUJ1 and MAP2 proteins was confirmed by immunofluorescent staining in the same manner as in Example <1-3>. (1: 100 dilution; MAB5326, Millipore) for neurons, anti-TUJ1 (1: 500 dilution; PRB-435P, covance) and anti-MAP2 : 1000 dilution; M4403, Sigma-Aldrich) antibody was used. In order to compare the degree of expression, 4'6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) was treated to stain nuclei of cells and compared. As a control group, normal nPCs and neurons differentiated therefrom were immunofluorescently stained under the same conditions as above to confirm the expression of neuron-specific marker proteins.

그 결과, 도 15b에 나타낸 바와 같이 정상인-NPCs 및 사이알리도시스-NPCs 모두로부터, NESTIN 양성의 신경 전구세포와 TUJ1 양성의 신경 세포가 최종적으로 분화된 것을 확인하였다(도 15b).
As a result, it was confirmed that NESTIN-positive neuronal progenitor cells and TUJ1-positive neuronal cells were finally differentiated from both normal NPCs and sialidoxyl-NPCs as shown in FIG. 15B (FIG. 15B).

<< 실시예Example 5>  5> 사이알리도시스Sialidocys -- hiPSCshiPSCs 로부터 분화된 신경 세포의 Of differentiated neurons 분자적Molecular 표현형 확인 Identification of phenotype

<5-1> <5-1> 사이알리도시스Sialidocys -- NPCsNPCs of 사이알리도시스Sialidocys 원인 단백질 변이 확인 Identification of causative protein mutations

본 발명자들은 상기 실시예 <3-1>에서 제조한 사이알리도시스-NPCs에서 사이알리도시스 원인 유전자 변이로 인한 변이체 단백질의 특징을 확인하기 위하여, 사이알리도시스-hiPSCs에서 사이알리데이즈 단백질의 활성을 확인하였다.In order to characterize the mutant protein due to the mutation of the gene responsible for the sialoidosis in the sialidoxyl-NPCs prepared in the above Example <3-1>, the present inventors investigated the activity of the sialidase protein in the sialidoxys-hiPSCs Respectively.

구체적으로, 섬유아세포주 및 상기 실시예 <3-1>와 동일한 방법을 수행하여 사이알리도시스-NPCs를 수득하여, 20 mM 시트레이트(citrate), 60 mM NaCl 및 1 mM CaCl2를 포함하는 pH 4.5 분석 완충용액에 현탁 하였다. 그런 다음, 소니케이터 통해 5 내지 10 회 반복하여 세포를 파쇄하여 용해하고, 13,000 rpm, 4℃에서 10 분 동안 원심분리하여 세포 파쇄물을 제거하고 완충용액에 녹은 단백질만 추출하였다. 제거 후, 2 ㎍의 단백질 용해물을 0.2 mM 2'-(4-methylumbelliferyl)-α-D-N-acetylneuraminic acid(4-MUNANA, Sigma-Aldrich 사, 미국)을 포함하는 분석 완충용액에 첨가하여 37℃에서 4시간 동안 배양하여 반응하였다. 반응을 종료하기 위해 0.1 M 글리신-NaOH(glycine-NaOH) 완충용액(pH 10.5)을 첨가하였다. SpectraMaxⓡ M3 Multi-Mode Microplate Reader(Molecular Devices)를 통해 lex = 365 nm/lem = 450 nm 형광발광(fluorescence)을 측정하여 사이알리데이즈의 활성을 확인하였다. 대조군으로, 정상인-NPCs를 상기와 동일한 방법으로 사이알리데이즈의 활성을 확인한 후, 사이알리도시스-NPSCs의 상대적인 사이알리데이즈의 활성을 비교하였다.Specifically, the fibroblast cell line and the same method as in the above Example <3-1> were performed to obtain sialidoxys-NPCs, and a pH of 20 mM citrate, 60 mM NaCl and 1 mM CaCl 2 4.5 assay buffer. Then, the cells were disrupted by repeating 5 to 10 times through a sonicator to dissolve the cells, centrifuged at 13,000 rpm at 4 ° C for 10 minutes to remove cell lysates, and only proteins dissolved in the buffer solution were extracted. After removal, 2 μg of protein lysate was added to the assay buffer solution containing 0.2 mM 2 '- (4-methylumbelliferyl) -α-DN-acetylneuraminic acid (4-MUNANA, Sigma-Aldrich, USA) For 4 hours. To terminate the reaction, 0.1 M glycine-NaOH buffer (pH 10.5) was added. The fluorescence of lex = 365 nm / lem = 450 nm was measured by SpectraMax M3 Multi-Mode Microplate Reader (Molecular Devices) to confirm the activity of sialidase. As a control, the activity of the sialidase was examined in the same manner as that of the normal human-NPCs, and then the activity of the sialidase-NPSCs relative sialidase was compared.

그 결과, 도 18에 나타낸 바와 같이 정상인-NPCs의 사이알리데이즈 활성과 비교하였을 때, 사이알리도시스-NPCs는 현저히 낮은 사이알리데이즈 활성을 나타내는 것을 확인하였다(도 18).
As a result, as shown in Fig. 18, it was confirmed that the sialidoxyl-NPCs exhibited remarkably low sialidase activity when compared with the sialidase activity of the normal-NPCs (Fig. 18).

<5-2> <5-2> 사이알리도시스Sialidocys -- NPCsNPCs 의 리소좀 축적 확인Confirmation of lysosomal accumulation

본 발명자들은 상기 실시예 <3-1>에서 제조한 사이알리도시스-NPCs에서 리소좀의 함량을 확인하기 위해서, 배양 배지에 LysoTracker Red DND-99(1:20000 희석; Invitrogen 사, 미국)을 처리하고 30 분 동안 37℃에서 반응하여 세포 내 리소좀을 관찰하였다. 대조군으로는 정상인-NPCs를 상기와 동일한 방법을 수행하여 리소좀의 축적을 확인하였다.To confirm the content of lysosome in the sialidoxyl-NPCs prepared in Example <3-1>, the present inventors treated LysoTracker Red DND-99 (1: 20000 dilution; Invitrogen, USA) And reacted at 37 캜 for 30 minutes to observe intracellular lysosomes. As a control group, the accumulation of lysosomes was confirmed by performing the same procedure as above for the normal-NPCs.

그 결과, 도 17에 나타낸 바와 같이 정상 hiPSCs 유래의 NPCs와 대조적으로 사이알리도시스-NPCs에서 현저히 증가된 리소좀의 축적을 확인하였다(도 17).
As a result, as shown in FIG. 17, the accumulation of lysosomes markedly increased in the sialidoxyl-NPCs was observed in contrast to the NPCs derived from the normal hiPSCs (FIG. 17).

<< 실시예Example 6> 인간배아신장세포( 6> human embryonic kidney cells ( HEK293THEK293T 세포)에서  Cell) 사이알리도시스Sialidocys 원인 단백질  Cause protein NEU1NEU1 의 과발현 및 Overexpression of 분자적Molecular 표현형 확인 Identification of phenotype

본 발명자들은 인간배아신장세포(HEK 293T 세포)에 사이알리도시스 원인 단백질인 NEU1의 과발현을 통해 사이알리데이즈 효소 활성 및 단백질 발현을 확인하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다. The present inventors conducted the following experiments to confirm sialidase enzyme activity and protein expression in human embryonic kidney cells (HEK 293T cells) through overexpression of NEU1, which is a protein of sialoidosis.

구체적으로, NEU1 단백질에 형광물질 GFP(green fluorescent protein)를 결합시키기 위해 상기 실시예 <1-1>에서 얻은 정상 NEU1 유전자 및 돌연변이 염기서열(R347Q 또는 V275A)을 가진 NEU1 유전자를 증폭하여 pEGFP-N3 vector(BD bioscience Clonetech)에 클로닝하였다. FLAG 태그를 유전자 NEU1의 3 말단 및 GFP의 5 말단 사이에 삽입하였다. 상기 제조된 NEU1-pEGFP 플라스미드를 리포펙타민(lipofectamine) 2000(invitrogen)을 이용하여 HEK 293T 세포에 형질전환하였다. 사이알리데이즈 효소 활성의 측정은 상기 실시예 <2-6>과 같은 방법으로 실시하였다. 또한 단백질 발현 확인을 위한 웨스턴 블랏을 수행하기 위해, 30 μg 의 세포 용해물을 4-20% 그래디언트 젤(BIO-rad)에 로딩한 후, 니트로셀룰로오스 멤브레인으로 옮겼다. NEU1-GFP 결합 단백질은 anti-GFP antibody(Abcam, ab290, 1:5000)으로 검출하였으며, β-actin은 anti-β-actin antibody(Abcam, ab6276, 1:5000)로 검출하였다. Specifically, the NEU1 gene having the normal NEU1 gene and the mutant base sequence (R347Q or V275A) obtained in the above Example <1-1> was amplified to bind the fluorescent protein GFP (green fluorescent protein) to the NEU1 protein, and pEGFP-N3 vector (BD bioscience Clontech). The FLAG tag was inserted between the 3-terminus of the gene NEU1 and the 5-terminus of the GFP. The prepared NEU1-pEGFP plasmid was transformed into HEK 293T cells using lipofectamine 2000 (Invitrogen). Sialidase enzyme activity was measured in the same manner as in Example <2-6>. In addition, to perform Western blot for confirmation of protein expression, 30 μg of cell lysate was loaded on a 4-20% gradient gel (BIO-rad) and transferred to nitrocellulose membrane. The NEU1-GFP binding protein was detected by anti-GFP antibody (Abcam, ab290, 1: 5000) and β-actin was detected by anti-β-actin antibody (Abcam, ab6276, 1: 5000).

그 결과, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 돌연변이 염기서열(R347Q 또는 V275A)을 가진 NEU1 유전자로 제작한 NEU1-GFP 결합 단백질이 HEK 293T 세포에서 발현되는 것을 확인하였으며(도 6), 돌연변이 염기서열(R347Q 또는 V275A)을 가진 NEU1-GFP 결합 단백질의 경우에서 정상보다 현저한 사이알리데이즈 효소 활성 억제 효과를 확인하였다(도 5).
As a result, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, it was confirmed that the NEU1-GFP binding protein prepared from the NEU1 gene having the mutant nucleotide sequence (R347Q or V275A) was expressed in HEK 293T cells (FIG. 6) (R347Q or V275A) in the case of NEU1-GFP binding protein (Fig. 5).

<110> Korea Research Institute Bioscience and Biotechnology <120> Sialidosis human cell model and use thereof <130> 2015P-02-050 <160> 9 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_cDNA_F <400> 1 gcttaagggt gacatctgcg c 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_cDNA_R <400> 2 ctgtctttca ggcgtctcca g 21 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_cDNA_Full_F <400> 3 gtctagctgc cagggtcgcg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_cDNA_Full_2 <400> 4 gactccgtcc cgctccagcg 20 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_cDNA_Full_3 <400> 5 ggtatggagc aaggatgatg g 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_cDNA_Full_4 <400> 6 cctgaaggca gaatacccct 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_cDNA_Full_5 <400> 7 gccgaattgt cctccgcagc 20 <210> 8 <211> 1248 <212> DNA <213> human 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Lys Phe Ile Ala Leu Arg 100 105 110 Arg Ser Met Asp Gln Gly Ser Thr Trp Ser Pro Thr Ala Phe Ile Val 115 120 125 Asn Asp Gly Asp Val Pro Asp Gly Leu Asn Leu Gly Ala Val Val Ser 130 135 140 Asp Val Glu Thr Gly Val Val Phe Leu Phe Tyr Ser Leu Cys Ala His 145 150 155 160 Lys Ala Gly Cys Gln Val Ala Ser Thr Met Leu Val Trp Ser Lys Asp 165 170 175 Asp Gly Val Ser Trp Ser Thr Pro Arg Asn Leu Ser Leu Asp Ile Gly 180 185 190 Thr Glu Val Phe Ala Pro Gly Pro Gly Ser Gly Ile Gln Lys Gln Arg 195 200 205 Glu Pro Arg Lys Gly Arg Leu Ile Val Cys Gly His Gly Thr Leu Glu 210 215 220 Arg Asp Gly Val Phe Cys Leu Leu Ser Asp Asp His Gly Ala Ser Trp 225 230 235 240 Arg Tyr Gly Ser Gly Val Ser Gly Ile Pro Tyr Gly Gln Pro Lys Gln 245 250 255 Glu Asn Asp Phe Asn Pro Asp Glu Cys Gln Pro Tyr Glu Leu Pro Asp 260 265 270 Gly Ser Val Val Ile Asn Ala Arg Asn Gln Asn Asn Tyr His Cys His 275 280 285 Cys Arg Ile Val Leu Arg Ser Tyr Asp Ala Cys Asp Thr Leu Arg Pro 290 295 300 Arg Asp Val Thr Phe Asp Pro Glu Leu Val Asp Pro Val Val Ala Ala 305 310 315 320 Gly Ala Val Val Thr Ser Ser Gly Ile Val Phe Phe Ser Asn Pro Ala 325 330 335 His Pro Glu Phe Arg Val Asn Leu Thr Leu Arg Trp Ser Phe Ser Asn 340 345 350 Gly Thr Ser Trp Arg Lys Glu Thr Val Gln Leu Trp Pro Gly Pro Ser 355 360 365 Gly Tyr Ser Ser Leu Ala Thr Leu Glu Gly Ser Met Asp Gly Glu Glu 370 375 380 Gln Ala Pro Gln Leu Tyr Val Leu Tyr Glu Lys Gly Arg Asn His Tyr 385 390 395 400 Thr Glu Ser Ile Ser Val Ala Lys Ile Ser Val Tyr Gly Thr Leu 405 410 415 <110> Korea Research Institute Bioscience and Biotechnology <120> Sialidosis human cell model and use thereof <130> 2015P-02-050 <160> 9 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_DNA_F <400> 1 gcttaagggt gacatctgcg c 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_DNA_R <400> 2 ctgtctttca ggcgtctcca g 21 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NEU1_DNA_Full_F <400> 3 gtctagctgc cagggtcgcg 20 <210> 4 <211> 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Arg         195 200 205 Glu Pro Arg Lys Gly Arg Leu Ile Val Cys Gly His Gly Thr Leu Glu     210 215 220 Arg Asp Gly Val Phe Cys Leu Leu Ser Asp Asp His Gly Ala Ser Trp 225 230 235 240 Arg Tyr Gly Ser Gly Val Ser Gly Ile Pro Tyr Gly Gln Pro Lys Gln                 245 250 255 Glu Asn Phe Asn Pro Asp Glu Cys Gln Pro Tyr Glu Leu Pro Asp             260 265 270 Gly Ser Val Val Ile Asn Ala Arg Asn Gln Asn Asn Tyr His Cys His         275 280 285 Cys Arg Ile Val Leu Arg Ser Tyr Asp Ala Cys Asp Thr Leu Arg Pro     290 295 300 Arg Asp Val Thr Phe Asp Pro Glu Leu Val Asp Pro Val Val Ala 305 310 315 320 Gly Ala Val Val Thr Ser Ser Gly Ile Val Phe Phe Ser Asn Pro Ala                 325 330 335 His Pro Glu Phe Arg Val Asn Leu Thr Leu Arg Trp Ser Phe Ser Asn             340 345 350 Gly Thr Ser Trp Arg Lys Glu Thr Val Gln Leu Trp Pro Gly Pro Ser         355 360 365 Gly Tyr Ser Ser Leu Ala Thr Leu Glu Gly Ser Met Asp Gly Glu Glu     370 375 380 Gln Ala Pro Gln Leu Tyr Val Leu Tyr Glu Lys Gly Arg Asn His Tyr 385 390 395 400 Thr Glu Ser Ile Ser Val Ala Lys Ile Ser Val Tyr Gly Thr Leu                 405 410 415

Claims (11)

i) 시험관 내(in vitro)에서 사이알리도시스(sialidosis) 환자로부터 분리된 섬유아세포(fibroblast)를 전분화능 마커(pluripotency marker)의 이소성 발현(ectopic expression)을 사용하여 인간 유도만능 줄기세포(human induced pluripotent stem cells; hiPSCs)로 유도하는 단계;
ii) 상기 단계 i)로부터 서열번호 8로 구성되는 NEU1 유전자의 c.T824>C 및 c.G1040>A 변이; 상기 NEU1 유전자로부터 합성된 서열번호 9로 구성되는 단백질의 V275A 및 R347Q 변이; 정상 세포의 hiPSCs 형태; OCT4(octamer-binding transcription factor 4), NANOG, TRA-1-81, SSEA3(specific embryonic antigen 3), SSEA4(specific embryonic antigen 4) 및 TRA-1-60를 포함하는 전분화능 마커(stemness maker)의 발현; 리소좀(lysosome)의 축적; 및 사이알리데이즈 활성 감소를 나타내는 것을 특징으로 하는 hiPSCs를 수득하는 단계;
ⅲ) 상기 단계 ⅱ)의 hiPSCs를 혈청 대체물(serum replacement; SR)을 포함하는 배상체 분화배지에서 배양하여 외배엽(ectoderm) 마커인 NESTIN 및 TUJ1, 내배엽(endoderm) 마커인 SOX17(SRY (sex determining region Y)-box 17) 및 α-FP(Alpha-fetoprotein), 및 중배엽(mesoderm) 마커인 알파-평활근 액틴(α-smooth muscle actin, α-SMA) 및 DESMIN(Muscle Cell Marker) 중 어느 하나 이상의 분화마커를 발현하는 것을 특징으로 배상체(embryoid body; EB)로 분화를 유도하는 단계;
ⅳ) 상기 단계 ⅲ)의 배상체에 bEGF, EGF 및 백혈병 억제인자를 포함하는 신경전구세포 배지에서 추가로 배양하여 신경전구세포로 유도하는 단계;
v) 상기 단계 iv)의 신경전구세포를 수득하는 단계; 및
ⅵ) 상기 단계 v)의 신경전구세포는 Nestin(type VI intermediate filament (IF) protein), TUJ1(class III beta-tubulin) 및 MAP2(Microtubule-associated protein 2) 를 포함하는 신경세포 마커 단백질의 발현; 리소좀(lysosome)의 축적; 또는 사이알리데이즈 활성의 감소 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 시험관 내에서 사이알리도시스 신경 전구세포 모델의 제조 방법.
i) Fibroblasts isolated from patients with sialidosis in vitro were transfected with ectopic expression of pluripotency markers to induce human induced &lt; RTI ID = 0.0 > inducing pluripotent stem cells (hiPSCs);
ii) c.T824> C and c.G1040> A mutation of the NEU1 gene consisting of the above step i) to SEQ ID NO: 8; The V275A and R347Q mutations of the protein consisting of SEQ ID NO: 9 synthesized from the NEU1 gene; HiPSCs form of normal cells; A stemness maker comprising octamer-binding transcription factor 4 (OCT4), NANOG, TRA-1-81, specific embryonic antigen 3 (SSEA3), specific embryonic antigen 4 (SSEA4) Expression; Accumulation of lysosomes; &Lt; / RTI &gt; and sialidase activity;
Iii) culturing the hiPSCs of step ii) above in an ampoule differentiation medium containing serum replacement (SR) to produce ectoderm markers NESTIN and TUJ1, endoderm markers SOX17 (SRY Y-box 17), alpha-FP (Alpha-fetoprotein), and mesoderm markers such as alpha-smooth muscle actin (alpha-SMA) and DESMIN (Muscle Cell Marker) (EB), characterized in that the marker is expressed in a cell.
Iv) further inducing neuronal progenitor cells to a culture of step iii) in a neural progenitor cell medium containing bEGF, EGF and a leukemia inhibitory factor;
v) obtaining neural progenitor cells of step iv); And
Vi) the neural progenitor cells of step (v) include expression of a neuronal marker protein comprising Nestin (type VI intermediate filament (IF) protein), TUJ1 (class III beta-tubulin) and MAP2 (Microtubule-associated protein 2); Accumulation of lysosomes; Or reduction of sialidase activity, in a sample of the subject's skin.
제 1항에 있어서, 상기 전분화능 마커(pluripotency marker)의 이소성 발현(ectopic expression)은 리프로그래밍 인자(reprogramming factor)인 OCT4(octamer-binding transcription factor 4), SOX2(SRY (sex determining region Y)-box 17), C-MYC 및 KLF4(Kruppel-like factor 4)을 포함하는 바이러스를 이용하거나, 또는 상기 리프로그래밍 인자를 발현하는 벡터의 형질전환을 이용하는 것을 특징으로 하는, 시험관 내에서 사이알리도시스 신경 전구세포 모델의 제조 방법.
The method according to claim 1, wherein the ectopic expression of the pluripotency marker is an OCT4 (octamer-binding transcription factor 4) reprogramming factor, a sex determining region (SRY) box 17), C-MYC and Kruppel-like factor 4 (KLF4), or using a transformation of the vector expressing the reprogramming factor. A method of preparing a precursor cell model.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항의 방법으로 제조된 사이알리도시스(sialidosis) 신경 전구세포 모델.
A sialidosis neural progenitor cell model prepared by the method of claim 1.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete i) 제 1항의 서열번호 8로 구성되는 NEU1 유전자의 c.T824>C 및 c.G1040>A 변이; 상기 NEU1 유전자로부터 합성된 서열번호 9로 구성되는 단백질의 V275A 및 R347Q 변이를 나타내는 hiPSCs 모델로부터 분화된 배상체 또는 신경 전구세포에 피검물질을 처리하는 단계;
ii) 상기 단계 i)의 배상체 또는 신경 전구세포의 특성을 분석하는 단계; 및
iii) 상기 단계 ii)의 분석한 결과를 무처리 대조군과 비교하는 단계를 포함하는, 사이알리도시스의 치료제 후보물질의 스크리닝 방법.
i) c.T824> C and c.G1040> A mutations of the NEU1 gene consisting of SEQ ID NO: 8 of claim 1; Treating the specimen with a specimen differentiated from the hiPSCs model expressing V275A and R347Q mutations of the protein consisting of SEQ ID NO: 9 synthesized from the NEU1 gene;
ii) analyzing the characteristics of the somatic or neural progenitor cells of step i); And
iii) comparing the result of the analysis of step ii) with that of the untreated control.
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